KR20190005912A

KR20190005912A - 초음파 조류 제어

Info

Publication number: KR20190005912A
Application number: KR1020187035003A
Authority: KR
Inventors: 안토니오 트리기아니
Original assignee: 안토니오 트리기아니
Priority date: 2016-05-03
Filing date: 2017-05-03
Publication date: 2019-01-16
Also published as: ES2947635T3; EP3451828B1; EP3451828C0; PL3451828T3; WO2017192789A1; KR102454500B1; US10399867B2; EP3451828A1; PL3451828T4; US20170320756A1; CA3022970A1

Abstract

물과 같은 수역(102)에서 조류 및 생체를 제어하기 위한 장치. 조류 제어 시스템(100)은 다수의 방향으로 방사하는 음파 헤드(114)를 포함하는 전원 유닛 (122) 및 변환기 유닛(110)을 포함한다. 전원 유닛(122)은 주전원 연결부(202), 태양 전지판 어레이(124) 및/또는 배터리(222)를 포함하는 다양한 전원에 연결된다. 파워 유닛(122)은 변환기 유닛(110)에 전기적으로 연결된다. 음파 헤드(114)는 드라이버(216) 및 변환기 서브 어셈블리(224)를 포함한다. 드라이버(216)는 초음파 헤드(114)를 둘러싸는 물(102) 내의 다양한 주파수에서 초음파를 방출하도록 변환기 서브 어셈블리(224)를 여기시킨다. 고밀도 주파수에서의 방출은 변환기(214)에 의해 가능해진다. 주파수는 제어할 각 미생물에 대한 중요한 구조 공진 주파수를 포함한다. 전원 유닛(122) 및 드라이버(216) 각각은 서로 통신하는 프로세서 (610, 232)를 포함한다. 프로세서(610, 232)는 선택된 애플리케이션 구성에 대한 프로그램을 저장하고 실행한다.

Description

초음파 조류 제어

본 발명은 수역 내의 조류 및 생물체를 제어하고 조류가 그 수역의 표면 상에 부착할 수 있는 계층화된 박테리아 형성(생물막)을 방지하기 위한 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 다수의 방향으로 방사하는 전원 시스템 및 상응하는 초음파 변환기에 관한 것이다.

조류는 수질환경에서 잘 자라는 광합성 생물의 크고 다양한 그룹이다. 수역에 풍부한 양분이 있으면 조류가 번성한다. 조류의 종류에 따라 해조류의 성장은 수역의 건강에 유익하거나 해로울 수 있다. 예를 들어, 섬질(纖質)의 녹조류(filamentous green algae) 및 남조류(blue-green algae)(시아노박테리아)는 풍부하게 자랄 때 건강에 부정적인 영향을 미치는 것으로 알려져 있다.

섬질의 녹조류는 일반적으로 배의 접근, 휴양, 물의 미학을 방해하는 성가신 것으로 간주된다.. 녹조류는 매트에서 자라고, 긁어 모으거나 다른 방법으로 물에서 물리적으로 제거할 수 있다.

과도한 남조류는 표면상에 두꺼운 거품인 표면 꽃을 형성하고, 일반적으로 해안선 근처에 있다.. 남조류의 일부 종은 다른 수생 동물에 영향을 미치는 유독한 독소를 생성한다. 남조류는 일반적으로 먹을 수 없으며 분해될 때 불쾌한 냄새가 난다.

섬질의 녹조류 및 남조류와 같은 바람직하지 않은 조류의 제어는 물에서 양분 공급을 제어함으로써 달성될 수 있다. 충분한 양분이 없으면 조류의 성장이 제한될 것이다. 불행히도, 수역에서 양분을 제어하는 것은 종종 양분이 수역 내로 들어가는 것을 통제해야 하기 때문에 어렵다.빗물 배수와 농업 배수는 모두 양분을 공급하며, 그러한 공급원은 종종 관리하기가 어렵다.

수역 내에 화학 물질을 넣음으로써 원하지 않는 조류를 제어하는 것은 특히 호수, 연못 및 개울에서 흔히 볼 수 있는 것과 같은 수역이 다른 동식물 생명체가 포함되어 있을 때 추가적인 문제를 만든다. 수역이 수영장, 온수 욕조 또는 온천인 경우, 화학 물질은 종종 원하지 않는 조류의 성장을 억제하거나 제거하기 위해 사용된다.

바람직하지 않은 조류 성장을 제어하는 또 다른 방법은 조류가 광합성에 필요한 햇빛을 줄이거나 제거하는 것이다. 백합 및 연꽃과 같은 떠 다니는 식물은 햇빛이 표면을 관통하는 것을 차단함으로써, 조류에 도달하는 빛을 제한한다. 다른 수생 식물은 조류가 번성하기 위해 필요한 양분을 수역에서 흡수하여 성장한다. 호수 및 큰 연못과 같은 많은 수역에서는 식물을 추가하는 것이 실용적이지 않다.

자외선은 자외선 광원이 물을 통과함으로써 단일 세포 조류를 죽이는 데 사용된다. 자외선은 섬질의 조류에는 영향을 미치지 않는다. 일반적으로 전력 요구 사항 때문에 자외선은 수족관, 수생 식물원 및 작은 연못과 같은 소량의 물에 가장 적합하다. 게다가 자외선의 전원은 펌핑 시스템에 필요하다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 조류 제어 시스템이 제공된다. 조류 제어 시스템은 특정 유형의 조류 및 미생물에 치명적인 목표 주파수에서 초음파를 방출한다, 초음파는 통제되는 유기체 내에서 내부의 중요한 구조적 공명을 유발하는 주파수에서 방출함으로써 유기체를 죽인다. 조류 제어 시스템은 전원 공급 유닛 및 물과 같은 유체 몸체 내에 위치되도록 구성된 변환기 유닛을 포함한다. 일부 실시 예에서, 케이블은 전원 공급 장치를 변환기 유닛에 연결한다. 이러한 방식으로 독립형 제어 시스템은 수역 내에서 조류 및 기타 미생물 제어를 제공한다.

전원 공급 장치는 변환기 유닛에 전원 및 제어 신호를 제공한다. 일 실시 예에서, 전원 공급 유닛은 프로세서 및 통신 모듈, 태양 전지 패널, 충전기 및 배터리를 포함한다. 다른 실시예에서, 전원 유닛은 외부 전원 공급 장치에 대한 연결부를 포함한다. 상기 프로세서는 다양한 스위치, 키보드 및 디스플레이를 통한 로컬 제어 및 하드웨어에 내장되거나 무선 연결을 통한 통신 모듈을 통해 원격 제어를 허용한다.

일 구성의 상기 변환기 유닛은 조류 제어가 요구되는 수역의 표면 아래에 음파 헤드를 부양시키는 부유체를 포함한다. 또 다른 구성에서, 상기 변환기 유닛은 음파 헤드를 지지하는 부력 부분을 포함하며, 상기 부력 부분은 바닥에 정박되거나 고정되어, 음파 헤드를 바닥 위로 일정 거리에 위치시킨다. 또 다른 구성에서, 상기 변환기 유닛은 표면과 바닥 사이에서 지지하는 음파 헤드에 의해 바닥 또는 수중 표면에 고정된다. 상기 음파 헤드에는 드라이버 및 변환기 서브 어셈블리를 포함한다. 상기 드라이버는 프로세서, 전원 공급 장치 및 여자기(exciter)를 포함한다.

상기 변환기 서브어셈블리는 하나 또는 그 이상의 초음파 변환기를 포함한다. 변환기 어셈블리는 약 90도 각도로 독립된 적어도 두 방향으로 초음파 또는 진동을 방출한다. 초음파 또는 진동은 음파 헤드가 수역 내에 위치될 때 수역의 표면과 실질적으로 평행한 평면에서 방출된다. 하나의 실시예에서, 상기 변환기 서브 어셈블리는 각각 2개의 금속 블록 사이에 샌드위치 된 한 쌍의 압전 결정(piezoelectric crystal)을 포함한다. 2개의 수정 블록 조립체는 배치될 때 수평면에서 90도 떨어져 있도록 하여 실질적으로 360도의 초음파 적용 범위를 제공한다.

다른 실시예에서, 상기 변환기 서브 어셈블리는 결정의 주변에 부착된 하나 또는 그 이상의 증폭기 플레이트를 갖는 압전 결정을 포함한다. 증폭기 플레이트는 작은 간극으로 분리되어 있으며 배치될 때 음파 헤드의 수직 축에 수직인 평면에서 결정의 원주 주변에 초음파를 방사하도록 구성되어 있다.

상기 변환기 유닛은 녹조류와 규조류를 목표로 하는 주파수 대역에서 음파를 방출하고 가스 소포가 있는 남조류를 목표로 하는 다른 주파수 대역에서 음파를 방출한다. 변환기 서브 어셈블리를 구동하는 제어 시스템은 주파수 범위 및 대역폭, 각 개별 주파수에서의 온/오프, 한 주파수에서 다음 주파수로의 단계 변경, 주파수 당 전원 설정 및 특정 미생물을 목표로 하는 수역의 크기를 포함하는 요인을 고려한다.

일 실시예에서 이러한 상기 요인은 특정 애플리케이션에서 프로그램 작동이 가능하고, 제어 시스템은 원격에서 프로그래밍이 된다. 이러한 방식으로 조류 제어 시스템은 압전 변환기의 구성과 음향 출력 레벨의 손실 방지를 위한 장치 회로의 전압 강하 감지 및 보상에 의해 소비되는 에너지의 와트당 제어 구역 면적을 개선한다. 또한 생성된 각 초음파 주파수에 대해 프로그래밍이 된 전압 설정 포인트를 설치하는 특징은 주파수 대역폭 전반에 걸쳐 일관된 음압 출력을 유지하는 데 도움이 되어 제어 효과의 전반적인 범위를 증가시킨다.

이러한 방식으로, 조류 제어 시스템은 임계 구조적 공명의 미생물 제어 현상이 발생하는 특정 대역폭에서 주파수 밀도를 증가시킨다. 주파수와 주파수 범위의 증가는 제어할 수 있는 미생물의 수를 증가시킨다. 또한 다중 주파수 대역폭 내에서 조류 제어 시스템을 작동하면, 특정 미생물, 예를 들어 시아노박테리아(남조류)를 표적으로 할 수 있다.

위에서 언급한 특징들은 도면들과 함께 읽혀지는 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 명확하게 이해될 것이다.
도 1은 일 실시예의 조류 제어 시스템의 상징적인 도면이다.
도 2는 일 실시예의 조류 제어 시스템의 블럭도이다.
도 3은 일 실시예의 변환기 서브어셈블리를 도시하는 분해도이다.
도 4는 물에서의 플로팅 변환기 유닛의 부분 측면도이다.
도 5는 일 실시예의 음파 헤드의 분해도이다.
도 6은 다른 실시예의 전원 공급 유닛의 블럭도이다.
도 7은 다른 실시예의 변환기 유닛의 블럭도이다.
도 8은 다른 실시예의 변환기 서브 어셈블리를 도시하는 분해도이다.
도 9는 변환기 서브어셈블리의 측면도이다.
도 10은 변환기 서브어셈블리의 단면도이다.

조류 제어 시스템(100)을 위한 장치가 개시된다. 제1변환기 및 제2변환기(214-A, 214-B)와 같은 다양한 구성 요소 및 부품은 도면에 특정한 실시예 및 변형이 도시되고 아래에 알파벳 접미사로 설명된다. 그러나, 이들 구성 요소 및 부품은 일반적으로 참조할 때, 변환기(214)를 참조할 때와 같이, 접미사는 생략된다. 수평 및 수직과 같은 위치 기준은 사용을 위해 배치되는 조류 제어 시스템(100)의 구성을 지칭한다. 예를 들어, 수평은 수역의 표면(102)의 표면에 평행한 것으로 간주된다.

도 1은 일 실시예의 조류 제어 시스템(100)의 상징적이 도면을 도시한다. 조류 제어 시스템(100)은 변환기 유닛(110)에 전기적으로 연결된 전원 공급 유닛(120)을 포함한다. 조류 제어 시스템(110)은 호수, 하천 또는 강, 연못, 수영장, 온천 또는 온수 욕조와 같은 수역 또는 다른 수역(102)에서 조류 과성장을 제어되거나 제거되도록 사용하기 위해 구성된다.

상기 변환기 유닛(110)의 도시된 실시예는 부유 장치를 포함한다. 상기 변환기 유닛(110)은 깃발(136)을 갖는 부유체(112), 음파 헤드(114) 및 앵커 시스템(118)을 포함한다. 부유체(112) 및 앵커 시스템(118)은 음파 헤드(114)에 대한 지지 구조를 정의한다. 지지 구조물은 수역(102) 내의 원하는 위치에서 음파 헤드(114)를 지지한다.

상기 변환기 유닛(110)은 연못, 저수지 또는 작은 호수와 같은 수역(102)에서 부유하도록 구성된다. 부유체(112)는 부력이 있고 수역(102)의 표면(104) 상에 또는 그 근처에 놓여있다. 부유체(112) 아래에 음파 헤드(114)가 매달려있다. 음파 헤드(114)는 보통 수역(102)의 표면보다 0.3 내지 0.4미터 아래에 있지만, 음파 헤드(114)의 깊이는 특정 어플리케이션 구성의 요구 사항에 따라 다르다.예를 들어, 수영장 또는 온수 욕조에서, 물(102)의 깊이는 음파 헤드(114)가 바닥(106) 상에 또는 그 근처에 장착될 때 적절한 범위를 제공하도록 한다.

부유체(112)는 앵커 시스템(118)에 의해 수역(102)의 바닥(106)에 고정된다. 앵커 시스템(118)은 앵커 라인(132) 및 바닥(106)과 맞물리는 앵커(134)를 포함한다. 일 실시예에서, 음파 헤드(114)는 부유체(112)에 연결하기 위한 상부 부착점(402) 및 앵커 시스템(118)에 연결하기 위한 하부 부착점(402)을 갖는다. 다른 실시 예에서 앵커 시스템(118)은 부유체(112)에 부착되고 음향 헤드(114)는 앵커 라인(132)에 부착된다.

변환기 유닛(110)의 다른 실시예에서, 음파 헤드(114)가 부력을 가지며 앵커(134)로 바닥(106)에 고정된다. 음파 헤드(114)와 앵커(134) 사이의 앵커 라인(132)의 길이는 수역(102)의 표면(104) 아래의 음파 헤드(114)의 깊이를 설정한다.

변환기 유닛(110)의 또 다른 실시 예에서, 변환기 유닛(110)은 벽 또는 수역(102)의 바닥(106)과 같은 표면에 고정되고, 음파 헤드(114)는 수역(102)의 표면으로부터 돌출된다. 이러한 실시 예는 조류가 제어되도록 하는데 음파 헤드(114)의 위치가 중요하지 않고 변환기 유닛(110)에 의해 처리되는 물의 체적이 충분히 작은 작은 연못 또는 수영장과 같은 수역(102)에 적합하다. 이러한 수역(102)에 대해, 표면으로부터 돌출된 변환기 유닛(110)은 여전히 효과적이면서 방해가 되지 않는다.

도시된 전원 공급 유닛(120)은 수역(102) 옆의 랜드(108) 상에 위치된다. 전원 공급 유닛(120)은 적어도 하나의 태양 전지 패널(124) 및 주 전원이 이용 가능하지 않을 때 전력을 공급하는 전원 유닛(122)을 포함한다. 다른 실시 예에서, 전원 공급 유닛(120)은 주 전원(mains supply)(202)에 연결된다. 케이블(126)은 전원 공급 유닛(120)을 변환기 유닛(110)에 연결한다. 상기 케이블(126)은 전력 및 관련 제어 신호를 변환기 유닛(110)에 제공한다.

다른 실시예에서, 전원 공급 유닛(120)은 수역(102)에 닻을 내린 부유 플랫폼을 포함한다. 예를 들어, 전원 공급 장치(120)는 부유 변환기 유닛(110)의 일부를 형성하는 부유체(112)인 선창 부유물에 의해 지지된다. 전원 유닛(122), 배터리 팩(222) 및 태양 전지 패널(124)은 부유체(112)에 의해 수역(102)의 표면 아래에 고정된다. 이러한 방식으로, 전원 공급 유닛(120) 및 부유 변환기 유닛(110)은 일체형 유닛이다.

전원 공급 유닛(120)과 부유 변환기 유닛(110)의 통합된 결합은 주 전원(202)에 의존하지 않고 오로지 태양 전지 패널(124)(및 관련 배터리(222))로부터 전력이 공급될 수 있다. 통합된 결합의 또 다른 이점은 케이블(126)이 짧은 길이를 가지므로 케이블 저항으로 인한 전력 손실을 최소화한다는 것이다. 또 다른 실시 예에서, 전원 공급 유닛(120) 및 부유 변환기 유닛(110)은 수역(102), 예를 들어, 수영장의 벽 또는 바닥 또는 구조물에 고정 또는 부착되도록 구성된 일체형 유닛이다.

도 2는 조류 제어 시스템(100)의 일 실시예의 블럭도를 도시한다. 전원 공급 유닛(120)의 도시된 실시예는 복수의 전원(124, 202, 222)을 도시한다. 상기 전원은 주 전원(mains supply)(202), 태양 전지 패널(124) 및 배터리(222)를 포함하며, 모두 전원 유닛(122)에 연결된다. 주 전원(202)은 120Vac 또는 240Vac 메인 연결부와 같은 외부전원 공급원이다.

태양전지 패널(124)은 태양 전지의 광전지 모듈의 어레이이다. 태양 전지 패널(124)은 배터리(222)를 충전하는 전원 유닛(122)의 배터리 충전기(206)에 연결된다. 배터리(222)는 태양 전지 패널(124)로부터 축적된 에너지를 저장하기 위한 전지들의 팩이다. 배터리(222)는 또한 주 전원(202)에 의해 충전된다.

메인 전원(202), 태양 전지 패널(124) 및 배터리(222)를 갖는 전원 공급 유닛(120)의 일 실시예에서, 전원 공급 유닛(120)은 무정전 전원으로 동작한다. 다른 실시예에서, 전원 공급 유닛(120)은 주 전원(202) 또는 태양 전지 패널(124) 및 배터리(222)를 포함한다. 배터리(222)를 갖는 전원 공급 유닛(120)의 일 실시예에서, 전원 유닛(122)은 배터리(222)가 고갈될 때 전원 유닛(122)을 정지시키는 로드 모니터를 포함한다. 이러한 방식으로, 배터리(222)는 완전히 방전되는 것으로부터 보호되며 그로 인해 손상된다.

전원 유닛(122)은 전원 공급부(124, 202, 222)가 제공하는 전력을 음파 헤드(114)에 필요한 전압 레벨로 변환한다. 예를 들어, 전원 유닛(122)은 120 Vac 주 전원 및/또는 24 Vdc 배터리 전력을 일 실시예의 음파 헤드(114)에 의해 요구되는 40 Vdc 동작 전압으로 변환한다. 다양한 실시예에서, 전원 유닛(120)의 한 기능은 주 전원(202), 배터리(222) 또는 태양 전지 패널(124) 사이와 같은 입력 전력의 선택을 포함한다.

또 다른 기능은 사전 정의된 스케줄에 따라 또는 로컬 제어를 통해 또는 원격 위치로부터 요구에 따라 전력을 인가하는 것과 같이 변환기 유닛(110)에 공급되는 전력을 제어하는 것이다. 일 실시예에서, 스케줄은 하루 중 온/오프 기간을 포함함으로써, 음파 헤드(114)가 켜지거나 또는 에너지가 공급될 때 특정 수중 생물에 먹이를 주는 것을 방지하고, 음파 헤드(114)가 꺼지거나 전력이 공급되지 않아 특정 수중 생물에 먹이를 주는 것을 허용한다. 음파 헤드(114)가 켜지거나 에너지가 공급되면, 음파 헤드(114)는 초음파를 방출한다. 음파 헤드(114)가 꺼지거나 에너지가 공급되지 않으면 음파 헤드(114)는 초음파를 방출하지 않는다.

전원 유닛(122)은 원격 컴퓨터 또는 다른 장치와의 통신을 가능하게 하는 통신 모듈(204)을 포함한다. 상기 통신 모듈(204)은 무선 통신을 위한 안테나(208)를 갖는다. 다른 실시예에서, 통신 모듈(204)은 로컬 장치가 모듈(204)에 접속될 수 있게 하는 포트를 포함한다. 이러한 포트의 예는 범용 직렬 버스(USB) 커넥터이다.

통신 모듈(204)은 또한 데이터 도선을 포함하는 케이블(126)에 접속된다. 일 실시예에서, 통신 모듈(204)은 프로세서(232)와 통신하는 UART(범용 비동기 수신기/송신기(UART))를 포함한다. 프로세서(232)의 새로운 프로그래밍은 원격 위치로부터 또는 로컬 접속을 통해 다운로드 가능하다.

전원 유닛(122)은 케이블(126)에 의해 변환기 유닛(110)에 연결된다. 케이블(126)은 변환기 유닛(110)에 의해 요구되는 전력 및 제어 신호를 운반한다. 일 실시예에서, 케이블(126)은 전력 및 제어 신호를 위한 별도의 도선(126-pwr, 126-comm)을 포함한다. 다른 실시예에서, 케이블(126)은 또한 제어 신호를 운반하는 전원 도선(126-pwr)를 포함한다.

변환기 유닛(110)은 드라이버(216), 센서(218) 및 변환기 서브어셈블리(224-A)를 가지는 음파 헤드(114)를 포함한다. 케이블(126)은 드라이버(216)에 전력을 공급하고 또한 전원 유닛(120)과 음파 헤드(114) 사이에 통신 신호를 전달한다. 일 실시예에서, 통신 신호는 케이블(126)의 전원 전달 도선과는 별도의 도선에 의해 전달된다. 다른 실시예에서, 통신 신호는 전원 도선에 의해 전달되어, 케이블(126) 내의 추가 도선에 대한 필요성을 제거한다.

도시된 실시예에서, 센서(218)는 조류 제어 시스템(100)과 관련된 하나 또는 이상의 특성을 감지 또는 측정하기 위해 음파 헤드(114)에 포함된다. 예를 들어, 일 실시예에서, 센서(218)는 관심있는 다양한 미생물의 존재 및/또는 농도를 결정하기 위해 물 (102)을 표본 조사한다. 일 실시예에서, 센서(218)는 샘플을 위해 물(102)을 흡입하는 펌프를 포함하고, 샘플을 테스트하고, 샘플의 특성을 알아내고, 테스트 결과를 드라이버(216)의 프로세서(232)에 전달한다.

프로세서(232)는 전원 유닛(122) 내의 통신 모듈(204)과 통신한다. 통신 모듈(204)은 센서(218)에 의해 제공된 결과에 기초하여 음파 헤드(114)의 동작 파라미터를 알아내는 원격 사용자와 통신 한다. 원격 사용자는 이러한 동작 파라미터를 전원 유닛(122)에 전송하고, 여기서 수신된 데이터는 드라이버(216)의 프로세서(232)에 전달된다. 프로세서(232)는 여자기(234)를 제어하여 변환기(214)가 알아낸 동작 파라미터로 작동하게 하도록 한다.

도시된 변환기 서브어셈블리(224-A)는 수평으로 대략 360도 범위를 제공하는 적어도 한 쌍의 변환기(214-A, 214-B)를 포함한다. 변환기(214-A, 214-B)는 22kHz와 220 kHz 사이의 주파수에서 작동한다. 한 쌍의 변환기들(214-A, 214-B) 각각은 파도를 90도 또는 수직적인 것을 목표로 하여 투사하도록 지향되며, 그렇게 함으로써 수역(102) 내에서 배치될 때 수평면에서 실질적으로 완전한 360도 범위를 제공할 수 있다.

드라이버(216)는 변환기들(214-A, 214-B)에 연결된 전기 회로이다. 일 실시예에서, 드라이버(116)는 소정의 작동 주기(duty cycle)에 의해 변환기(214-A, 214-B)를 동작시킨다. 그러한 일 실시예에서, 각각의 변환기(214-A, 214-B)는 0.4초의 온-사이클 및 6초의 오프-사이클을 갖는 동작 주기를 갖는다. 일 실시예에서, 변환기들(214-A, 214-B)은 동시에 작동한다.

다른 실시예에서, 변환기들(214-A, 214-B)은 교대로 동작하며, 하나의 변환기(214-A)는 적어도 180도 범위의 반대파를 방출하고, 다른 변환기(214-B)는 전원이 공급될 때, 제1변환기(214-A)로부터 보완되는 적어도 180도 범위의 반대파를 방출한다. 이러한 방식으로, 변환기들(214-A, 214-B) 모두에 의해 완전한 360도 범위가 제공된다.

드라이버(216) 내의 여자기(234)는 변환기(214)가 피시움 속(Pythium) 진균류, 녹조류 및 남조류와 같은 특정 미생물을 표적화하는데 도움이 되는 다양한 주파수로 구동되도록 한다. 일 실시예에서, 여자기(234)는 프로세서(232)에 의해 제어되는 주파수 및 작동 주기를 갖는 변환기(214)에 전원을 공급하는 PWM 회로를 포함한다.

일 실시예에서, 변환기들(214-A, 214-B)은 넓은 주파수 범위에 걸쳐 주파수를 펄스화하는 온/오프 작동 주기로 동작된다. 예를 들어, 제1주파수는 24 내지 58 kHz 범위에 있고, 제2주파수는 195 내지 205 kHz 범위 내에 있다. 낮은 주파수 범위는 녹조류와 규조류를 목표로 한다. 상위 주파수 범위는 남조류와 가스 소포를 목표로 한다.

프로세서 또는 마이크로 컨트롤러(232)는 변환기들(214-A, 214-B)을 특정 방식으로 구동하도록 프로그램된다. 다양한 실시예에서, 프로세서(232)의 프로그래밍은 다음과 같은 다양한 드라이버 또는 작동 파라미터에 의해 제어된다: 주파수 범위 및 대역폭, 각각의 이산 주파수에서의 온/오프 시간, 하나의 주파수에서 다른 주파수로의 스텝 변화 및 주파수 당 전력 설정. . 이들 변수는 목표로 하는 미생물, 수역 크기 및 온도, 압력, 빛, 관성력, 다양한 센서(218)에 의해 제공되는 것과 같은 정보들을 기초로 결정된다.

일 실시예에서, 센서(218)는 특정 미생물의 존재 및/또는 농도를 밝혀낸다. 이 정보는 센서(218)로부터 프로세서(232)로, 원격지에서 통신 유닛(204)으로 보내지고, 여기서 드라이버 변수가 결정된다. 드라이버 변수가 결정된 후, 이들은 프로세서(32)에서 케이블(126)을 통해 통신 모듈(204)로 보내진 후, 프로세서 변수(232)로 보내고, 드라이버 변수에 따라 변환기들(214-A, 214-B)을 작동시킨다.

주파수 범위와 대역폭은 조정 가능하다. 예를 들어, 일 실시예에서, 주파수는 10kHz 증분으로 10kHz와 20kHz 사이에서 조정 가능하다. 프로세서(232)는 변환기들(214- A, 214- B)이 하나 또는 다수의 주파수에서 방출되게 하도록 구성된다. 프로세서(232)는 또한 방출된 각각의 주파수에 대한 전력 또는 전압 설정을 제어한다. 이러한 방식으로 데시벨(dB) 레벨이 제어된다.

예를 들어, 더 높은 주파수는 방출되는 음파의 일정한 데시벨 레벨을 유지하기 위해 더 많은 에너지(더 높은 전압)를 필요로 한다. 수역(102)의 크기는 수역(102)을 효과적으로 덮기 위해 요구되는 전력 레벨을 결정한다. 켜고 끄는 스케줄은 특정 환경을 수용하기 위해 결정된다. 예를 들어, 메기는 변환기(214)가 작동 중일 때 먹이를 먹을 수 없다. 변환기(214)를 끄고 메기 또는 다른 수생 생물이 먹이를 먹을 수 있도록 먹이 스케줄이 결정된다.

관련된 다른 변수들은 물 온도 및 압력 및 빛을 포함한다. 일 실시예에서 센서(218)는 물(102)의 온도, 음파 헤드(114)의 깊이 및/또는 시스템(100) 주위의 빛을 측정한다. 일 실시예에서, 프로세서(232)는 온도, 압력 및 빛 변수에 기초하여 드라이버 변수를 조정하도록 프로그램 된다.

다른 실시예에서, 센서(218)는 드라이버 하우징(416)의 내부에서 반응하는 습도 또는 습기 센서를 포함한다. 높은 습도 또는 습기 레벨을 감지하면, 프로세서(232)는 누수 검출 신호를 통신 모듈(204)에 전송하며, 누수 검출 경보가 제공된다.

도 3은 변환기 서브어셈블리(224-A)의 일 실시예를 도시하는 분해도이다. 변환기 서브어셈블리(224-A)는 절연체(306)와 연결된 제1변환기(214-A) 및 제2변환기(214-B)를 포함한다. 절연체(306)는 다른 변환기(214-B, 214-A)로부터 각각의 변환기(214-A, 214-B)로의 진동을 격리시킨다. 핀(306)은 블럭(302) 내의 대응 구멍(308)안으로 끼워 맞추고, 그렇게 함으로써 한쌍의 블럭들(302-A, 302-B) 사이에 진동 격리를 제공하면서 서로 직각을 이루어 각각의 블럭들(302-A, 302B)을 고정시키고 나란히 만든다.

각각의 변환기(214)는 한 쌍의 블록(302)과 소자(304) 그 사이에 끼워진다. 소자(304)는 전기 에너지가 인가될 때 진동하는 압전 결정이다. 블록(302-A, 302-B)은 소자(304)로부터 기원하는 진동 주파수로 전도성인 알루미늄 또는 다른 금속과 같은 금속이다. 블록(302-A, 302-B)은 각각 압전 소자(304)를 수용하기 위한 크기의 오목부(314)를 갖는다.

일 실시예에서, 압전 소자(304)는 대향 측면 상에 전극을 갖는 결정이다. 압전 소자(304)로부터 연장되는 전극은 드라이버(216)에 전기적으로 연결된다. 블록(302)은 소자(304)의 측면과의 기계적 연결을 가지며 초음파를 방출하기 위한 크고 평평한 표면을 제공한다. 일 실시예에서, 각각의 소자(304)는 소자(304)의 각 면상의 도전성 접착제에 의해 각 블록(302-A, 302-B)에 전기적으로 결합된다. 이러한 방식으로, 블록(302)은 드라이버(216)로부터 소자(304)로 전기 에너지를 전달하고, 그 후 진동 주파수를 생성한다.

도 4는 부유 변환기 유닛(110)의 부분 측면도를 도시한다. 부유체(112)는 물(102)의 표면(104)에서 부유체(112)를 갖는 부유 변환기 유닛(110)및 케이블(126)의 일부를 지지하기에 충분한 부력을 갖는다. 부유체(112) 위를 확장하는 것은 깃발(136)이다. 깃발(136)은 표시가 있는 깃대(412) 및 현수막(416)을 갖는다. 깃발(136)은 보트 이용자 및 다른 수상 운송 이용자에게 부근에 존재하는 전기 장치가 있음을 경고한다.

도시된 실시예에서, 음파 헤드(114)는 앵커 시스템(118)을 부착하기 위한 한 쌍의 탭(402)을 포함한다. 상부 앵커 라인(132-A)은 부유체(112)를 음파 헤드(114)의 상부 탭(402)에 부착한다. 상부 앵커 라인(132-A)은 음파 헤드(114)를 표면(104) 아래의 원하는 깊이를 유지하기에 충분한 길이를 갖는다. 하부 앵커 라인(132-B)은 음파 헤드(114)의 하부 탭(402)을 바닥(106) 상에 놓이는 앵커(134)에 부착한다. 다른 실시예에서, 부유체(112)는 상부 앵커 라인(132-A)을 사용하지 않고 음파 헤드(114)의 상부 탭(402)에 직접 연결된다.

음파 헤드(114)는 상부 변환기 하우징(414-A), 드라이버 하우징(416) 및 하부 변환기 하우징(414-B)을 포함한다. 케이블(126)의 일부는 하부 앵커 라인(132-B)을 따라 연장되고, 변형완화를 위해 하부 탭(402)에 고정되며, 드라이버 하우징(416)과 결합하는 단부 커넥터(406)를 갖는다.

상부 및 하부 변환기 하우징(414-A, 414-B)은 방출된 음파가 서로 직각이 되도록 위치된다. 상부 하우징(414-A)으로부터 연장된 방향 화살표(404-A)는 상부 변환기(214-A)로부터 방출된 음파의 축을 나타낸다. 하부 하우징(414-B)으로부터 연장되는 방향 화살표(404-B)는 하부 변환기(214-B)로부터의 방출된 음파의 축을 나타낸다. 음파는 방출되어 축(404-A, 404-B) 둘레로 확산된다. 이러한 방식으로 음파 헤드(114)는 음향 방출을 표면(104) 및 음파 헤드(114)의 중심 아래의 용량에 대해 방사상으로 360도 제공한다.

도 5는 음파 헤드(114')의 다른 실시예를 도시하는 분해도이다. 상부 변환기 하우징(414-A)은 드라이버 하우징(416)의 상부 절반부(416-A)로부터 분리되고 변환기(214- A)는 상부 하우징(414-A)으로부터 분리되어 있는 것이 도시되어 있다.

도시된 변환기(214-A)는 변환기(214-A)의 각 블록(302-A, 302-B)의 각 모서리에 코너 스페이서(502)를 갖는다. 상부 하우징(414-A)은 네 표면을 가진다. 변환기(214-A)는 블록(302)과 하우징(414-A)의 내부 사이의 공간을 채우는 코너 스페이서(502)가 상부 하우징(414-A) 내부에 슬라이딩되어 맞춰지는 것을 갖는다. 변환기(214- A)와 하우징(414-A) 사이의 나머지 공간은 변환기(214)가 하우징(414-A) 내에 완전히 캡슐화되도록 포팅 화합물(508) 또는 다른 방수 충전재로 채워진다.

이러한 방식으로 변환기(214-A)는 물(102)과의 직접 접촉으로부터 보호되고 공기 공극 및 포켓의 부재는 압전 소자(304)로부터 하우징(214- A) 외부로의 음파의 전달을 보장한다. 포팅 화합물(508)은 변환기 하우징(414-A)의 내부를 개방면의 모서리와 같은 높이로 채운다. 포팅 화합물(508)은 물(102)과 실질적으로 동일한 밀도를 가지며, 그에 의해 소자(304)에 의해 방출된 초음파는 블록(302)을 통해, 포팅 화합물(508)을 통해 그리고 굴절되거나 감쇠되지 않고 물(102) 내부로 전달된다.

드라이버 하우징(416)은 두 부분으로 도시되어 있다: 상부 드라이버 하우징(416-A) 및 상부 하우징(416-A)과 결합하는 하부 드라이버 하우징(416-A). 드라이버 하우징(416)은 케이블(126)의 단부에서 커넥터(406)를 수용하도록 구성된 커넥터(506)를 갖는 회로 보드로서 도시되어 있다. 드라이버 커넥터(506)는 방수 기계적 연결로 케이블 커넥터(406)와 결합한다. 드라이버(216) 상의 커넥터(506)는 하부 드라이버 하우징(416-B)의 개구(516)와 정렬된다.

하우징의 제1개구(514-A)는 상부 드라이버 하우징(416-A) 내의 대응하는 개구(514-B)와 일치한다. 상부 드라이버 하우징(416-A)은 고정부(516)를 돌출하는 개구를 포함한다. 상부 드라이버 하우징(416-A)의 외면과 상부 하우징(414-A)의 하부 외면 사이에는 와셔(526)가 있다. 각 고정부(516)는 상부 변환기 하우징(414-A)의 한 쌍의 나사 구멍(518) 중 하나와 결합하여 상부 변환기 하우징(416-A)에 상부 드라이버 하우징(414-A)을 고정시킨다.

드라이버(216)는 상부 드라이버 하우징416-A) 내의 개구(514)를 통과하고 변환기(214-A) 내의 압전 소자(304)에 전기적 접속을 이루는 한 쌍의 도선(504-A)을 포함한다. 또한, 드라이버(216)는 하부 드라이버 하우징(416-B)의 개구(514-C)를 통과하고 변환기(214-B)의 압전 소자(304)와 전기적으로 접속되는 한 쌍의 도선(504-B)를 포함한다.

일 실시예에서, 도선(504)는 그 자체로 소자(304)에 전기적으로 연결된 블록(302)과 전기적으로 접촉한다. 일 실시예에서, 드라이버 하우징(416)은 방수 울타리이다. 다른 실시예에서, 드라이버 하우징(416) 내의 공동은 포팅 화합물 또는 다른 방수 충진재로 채워진다.

드라이버 하우징(416) 아래에는 상부 변환기(214-A)와 유사하게 구성된 하부 변환기(214-B)를 포함하는 하부 변환기 하우징(416-B)이 있다. 상부 하우징(416-A) 및 상부 변환기(214-A)는 하부 하우징(416-B) 및 하부 변환기(214-B)에 대하여 수평 90도로 배열된다 방출된 초음파의 축은 서로 수직 또는 직각이며, 음파 헤드(114')가 전개된 위치에 있을 때 수평으로 배열된다.

도 6은 전원 공급 유닛(120')의 일 실시예의 블록도를 도시한다. 전원 공급 유닛(120')의 도시된 실시예는 주 전원(202)으로의 연결(622), 광전지 패널(124), 배터리(222) 및 전원 유닛(122')을 포함한다. 전원 유닛(122')은 프로세서(610)에 연결된 통신 모듈(204), 스위치(604) 및 프로세서(610)에 연결된 전력 공급원(602), 스위치(604) 및 프로세서(610)에 연결된 로드 제어부(614), 스위치(604) 및 충전기 제어부(606)를 포함한다.

통신 모듈(204)은 무선 안테나(208) 및 외부 장치 커넥터(608)와 연결된다. 랩탑 또는 다른 컴퓨터 장치와 같은 원격 장치(624)는 안테나(208)와 무선 통신한다. 다양한 실시예에서, 무선 통신은 블루투스, WiFi, MiFi 또는 다른 형태의 무선 통신에 의한 것이다. 다른 실시예에서, 원격 장치(624)는 통신 모듈(204)에 직접 전기 연결를 위해 커넥터(608)를 통신 모듈(204)에 전기적으로 접속한다.

프로세서(610)는 키보드(616), 디스플레이 유닛(618) 및 애플리케이션 구성 선택기 스위치(612)와 같은 입력/출력(I/O) 장치에 연결된다. 다양한 실시예에서, 키보드(616)는 메뉴 선택뿐만 아니라 프로세서(610)에 직접 영숫자 입력을 제공한다. 다양한실시예에서, 디스플레이 유닛(618)은 영숫자 출력 및 상태 표시를 제공한다.

예를 들어, 디스플레이 유닛(618)은 영숫자 데이터 및 메뉴 선택의 입력을 위해 키보드(616)와 관련하여 작동한다. 다른 실시예에서, 디스플레이 유닛(618)은 상태 정보를 제공하는 표시등을 포함한다. 예를 들어, 프로세서(610)가 충전기(206)에 접속되는 실시예에서, 디스플레이 유닛(618)은 배터리(222)의 충전 상태 및 상태를 컬러 또는 점멸등 또는 영숫자 디스플레이로 나타낸다.

프로세서(610)는 전원 공급원(602), 배터리 스위치(604), 배터리 충전기(206), 및 로드 제어부(614)와 같은 전원 유닛(122') 내의 다른 구성 요소에 접속된다. 이러한 방식으로 프로세서(610)는 전원 유닛(122')을 모니터링하고 제어한다. 프로세서(610)는 케이블(126-comm)을 통한 음파 헤드(114')로의 I/O 링크를 갖는다.

도시된 실시예에서, 케이블(126)은 전력을 제공 전용의 적어도 한 쌍의 도선(126-pwr) 및 음파 헤드(114')에 통신 연결을 제공하는 적어도 하나의 다른 도선(126-comm)의 다중 도선을 가진다. 또 다른 실시예에서, 전력 도선(126-pwr)은 또한 별도의 독립된 도선(126-comm)를 따라 전도되는 신호 대신 제어 및 통신 신호를 전달한다.

어플리케이션 구성 선택기 스위치(612)는 음파 헤드(114')에 대한 미리 정의된 동작 파라미터 설정의 메뉴얼 선택을 제공한다. 어플리케이션 구성은 특정 설정 조건에 대한 동작 파라미터 설정이다. 예를 들어, 하나의 애플리케이션 구성은 주파수 범위 및 대역폭, 각 개별 주파수에서의 온/오프 시간, 한 주파수에서 다음 주파수로의 단계 변경 및 특정 미생물의 특정 유형을 목표로 하는 주파수 당 전력 설정 및 수역(102)의 크기를 정의한다.

애플리케이션 구성의 선택은 조류 제어시스템(100)이 사전 정의된 방식으로 동작하게 한다. 일 실시예에서, 선택 스위치(612)는 미리 정의된 구성에 대응하는 디지털 번호가 개개의 스위치를 조작함으로써 선택되는 멀티 갱(multi-gang) DIP 스위치이다.

전원 공급부(602)는 입력 전원의 전압 레벨을 케이블(126-pwr)을 통해 송신된 송신 전압 레벨로 변환한다. 하나의 일 실시예에서, 전원 공급원(602)은 음파 헤드(114') 내의 전원 공급원(702)로 보내지는 40 Vdc의 출력을 갖는다. 다양한 실시예의 전원 공급원(602)는, 다수의 입력을 갖는다.

배터리(222)는 배터리(222)를 전력 공급원으로서의 전원 공급원(602) 또는 배터리(222)를 충전하기 위한 배터리 충전기(206)에 선택적으로 연결하는 배터리 스위치(604)에 연결된다. 다른 실시예에서, 배터리(222)는 배터리(222)를 충전하고 배터리 전원을 전원 공급원(602)에 제공하는 기능을 하는 배터리 충전기(206)에 직접 연결된다.

배터리 충전기(206)는 주 전원(202) 또는 태양 전지 패널(124)의 전원을 갖는 전원 공급원(602)에 의해 전력이 공급된다. 일 실시예에서, 충전기 제어부(606)는 배터리 충전기(206)를 제어한다. 충전기 제어부(606)는 충전될 배터리 유형을 선택하는 스위치이다.

일 실시예에서 전원 유닛(122')은 배터리(222)의 현재 배터리 충전 상태를 모니터링하고 배터리(222)를 격리시켜 전체 방전을 방지하는 로드 제어부(614)를 포함한다. 예를 들어, 로드 제어부(614)가 배터리(222)가 완전히 방전된 상태의 10% 내에 있다고 알아내면, 로드 제어부(614)는 스위치(604)를 동작시켜 배터리(222)를 전원 공급원(602)으로부터 격리시키고 배터리(222)를 배터리 충전기(206)에 연결한다.

도 7은 변환기 유닛(110')의 일 실시 예의 블록도를 도시한다. 변환기 유닛(110')은 드라이버(216'), 한 쌍의 변환기(214-A, 214-B)를 갖는 변환기 서브어셈블리(224-A) 및 다양한 센서(218-A 내지 218-G)를 포함하는 음파 헤드(114')를 포함한다. 다른 실시예에서, 변환기 서브 어셈블리(224-A)는 단일 변환기(214-C)를 포함한다.

변환기 유닛(110')은 케이블(126)의 통신 도선(126-comm) 및 전력 도선(126-pwr)를 통해 전원 공급부(120')에 전기적으로 연결된다.

드라이버(216')는 전원 공급원(702), 프로세서(232), 및 여자기(234)를 포함한다. 드라이브(216') 내의 전원 공급원(702)는 전력 도선(126-pwr)를 통해 전원 유닛(122') 내의 전원 공급원(602)에 연결된다. 전원 공급원(702)는 적절한 전력 및 전압 레벨이 케이블(126)의 길이 및 케이블(126)의 임의의 전압 강하에 관계없이 드라이버(216')에서 유지되는 것을 보장한다.

드라이버(216') 내의 프로세서(232)는 통신 도선(126-comm)를 통해 전원 유닛(122') 내의 프로세서(602)에 연결된다. 다양한 실시예에서, 2개의 프로세서(610, 232)는 동기식 또는 비동기식 직렬 접속을 통해 통신한다. 프로세서(232)는 또한 전원공급원(702), 여자기(234) 및 각종 센서(218-A 내지 218-G)에 접속된다. 센서의 수 및 조합은 조류 제어 시스템(100)에 대해 요구되는 특정 구성에 기초하여 변화한다.

일 실시예에서, 센서(218-A 내지 218-G)는 드라이버 프로세서(232)에 의해 직접 처리되는 출력을 가지며 결과 정보는 전원 유닛 프로세서(610)에 전달된다. 또 다른 실시예에서, 센서(218-A 내지 218-G)는 출력이 전원 유닛 프로세서(610)로 전송되며, 출력은 직접 처리된다.

하나의 센서(218-A)는 안테나(718)가 물(102)의 표면(104) 위에 장착된 GPS 유닛이다. 다른 실시 예에서, 전체 GPS 유닛(218-A)은 물(102)의 표면(104) 위에 위치한다. GPS 유닛(218-A)은 위치 정보를 프로세서(232, 610)에 제공하는 전세계 위치 시스템 송수신기이다. 이 정보를 이용하여, 프로세서(232, 610)는 표류하거나 심지어 도난 당하는 것과 같은 변환기 유닛(110')이 움직였는지 여부를 알아낼 수 있다. 또한, 프로세서(232, 610)는 재고 관리 목적으로 변환기 유닛(110')의 현재 위치를 보고할 수 있다.

다른 센서(218-B)는 주위의 물(102) 주위의 다양한 미생물의 존재 및/또는 농도에 반응하는 조류 센서이다. 이 정보를 이용하여, 프로세서(232, 610)는 목표로 삼고 자하는 특정 미생물의 존재 및/또는 농도를 알아낼 수 있고, 검출된 미생물을 대상으로 동작 파라미터를 조정할 수 있다. 예를 들어, 녹조류가 검출되면, 프로세서(232, 610)는 조류를 표적으로 하는 주파수 및/또는 작동 주기를 갖는 초음파를 방출하도록 음파 헤드(114)를 제어한다.

다른 센서(218-C)는 드라이버 하우징(416) 내부의 환경에 반응하는 습도 또는 습기 센서이다. 습도 센서(218-C)는 음파 헤드(114')에 누설이 존재 하는지를 결정하기 위해 프로세서(232, 610)에 의해 사용되는 출력을 갖는다. 누설이 습도 센서(218-C)에 의해 검출되면, 전원 유닛 프로세서(610)는 그 정보를 원격 장치(624)에 전달하고 및/또는 로컬 디스플레이(618) 상에 정보를 표시한다.

다른 센서(218-D)는 음파 헤드(114')의 움직임에 응답하는 관성력 센서이다. 일 실시예에서, 관성력 센서(218-D)는 음파 헤드(114') 내의 센서(218-D)의 운동에 기초하여 변화하는 출력을 갖는 가속도계이다. 예를 들어, 수역(102)에서의 극한 파도의 움직임은 물이 움직이고 있음을 나타내며, 그 정보는 변환기(214)에 대한 주파수 및 전력 출력을 결정하는데 유용하다. 관성력 센서(218-D)의 출력은 최적의 애플리케이션 구성 또는 동작 변수 설정을 결정하는 프로세서(232, 610)에 사용된다.

다른 센서(218-E)는 지역 수온에 반응하는 온도 센서이다. 다른 센서(218-F)는 음파 헤드(114')의 깊이를 나타내는 지역 수압에 응답하는 압력 센서이다. 이들 센서(218-E, 218-F)의 출력은 프로세서(232, 610)에 의해 사용되어 최적의 애플리케이션 구성 또는 동작 변수 세트를 결정한다.

다른 센서(218-G)는 음파 헤드(114')를 둘러싸는 물(102)의 빛의 세기 또는 발광에 반응하는 광 센서이다. 하나의 실시예에서, 광 센서(218-G)는 변환기(214) 및/또는 다른 동작 파라미터의 전력 출력을 제어하기 위해 프로세서(232, 610)에 의해 사용되는 출력을 갖는다. 예를 들어, 일부 어플리게이션 구성에서, 변환기(214)의 전력은 주간 시간 동안 경험되는 것과 같이, 빛이 증가하는 기간 동안 증가된다. 일 실시예에서, 태양 전지 패널(124)의 출력은 광 센서(218-G)와 동일한 기능을 제공한다.

본 명세서에서 사용된 바와 같이, 프로세서(610, 232)는 입력을 받아들이고 장치의 입력 및 프로그래밍에 기초하여 출력을 제공하는 임의의 장치를 의미하는 것으로 폭넓게 해석 되어야 한다. 예를 들어, 각각의 프로세서(610, 232)는 마이크로 컨트롤러, 주문형 집적 회로(ASIC), 아날로그 제어 장치 또는 컴퓨터 또는 소프트 웨어를 실행하는 구성 요소이다. 다양한 실시 예에서, 각각의 프로세서(610, 232)는 본 발명의 기능을 구현하기 위한 특수 장치 또는 컴퓨터 중 하나이다.

각각의 프로세서(610, 232)는 외부 장치와 통신하기 위한 입력/출력(I/O) 유닛 및 하나 또는 이상의 입력 값에 기초하여 출력을 변화시키는 프로세싱 유닛을 포함한다. 컴퓨터 기반 프로세서(610, 232)는 소프트웨어 및 데이터를 저장하는 메모리 매체 및 소프트웨어를 실행하는 프로세싱 유닛을 포함한다. 당업자는 컴퓨터 기반 프로세서들(610, 232)과 관련된 메모리 매체가 본 발명의 범위 및 사상을 벗어나지 않으면 서 프로세서들(610, 232)의 프로세싱 유닛의 내부 또는 외부에 있을 수 있음을 인식 할 것이다.

프로세서(610, 232)는 독립적으로 또한 직렬로 동작한다. 일 실 예에서, 전원 유닛(122') 내의 프로세서(610)는 미리 정의된 다양한 애플리케이션 구성에 관한 정보를 저장한다. 또한, 프로세서(610)는 원격 장치(624)로부터 신규 및 수정된 애플리케이션 구성을 수신 및 저장한다. 특정 애플리케이션 구성이 선택 스위치(612) 또는 키패드(616)로부터 국부적으로 또는 원격 장치(624)로부터 원격으로 선택될 때, 프로세서(610)는 선택된 애플리케이션 구성을 저장하는 드라이버 프로세서(232)와 통신한다. 드라이버 프로세서(232)는 선택된 애플리케이션 구성에 따라 프로그래밍 할 수 있다. 드라이버 프로세서(232)는 이러한 정보에 응답하고 처리하도록 프로그래밍된 전원 유닛 프로세서(610)에 상태 및 센서 정보를 제공한다.

도 8은 변환기 서브어셈블리(224-B)의 다른 실시 예를 도시하는 분해도이다. 도 9는 변환기 서브어셈블리(224-B)의 측면도를 도시한다. 도 10은 변환기 서브 어셈블리(224-B)의 단면도를 도시한다. 변환기 서브 어셈블리(224-B)는 단일 변환기(214-C)를 포함한다.

변환기 서브어셈블리(224)의 다양한 실시예는 변환기 서브어셈블리(224)를 에워싸는 물(102)이 초음파(404)에 노출되도록 배치될 때 수평면에서 변환기 서브어셈블리(224)의 주변으로부터 외측으로 초음파(404)를 방사하도록 구성된다. 방향 화살표(404-A1, 404-A, 404-A2, 404-B)는 변환기 서브어셈블리(224-B)로부터 방출된 방사된 초음파를 나타낸다.

변환기 서브어셈블리(224-B)는 압전 소자(806), 로드(802), 및 라디에이터 세트(812)를 포함한다. 압전 소자(806)는 중심 구멍(808)을 갖는 원통형이다. 외부의 원통형 표면(810)은 은과 같은 전기 전도성 코팅을 갖는다. 중심 구멍(808)의 내부 표면은 마찬가지로 은과 같은 전기 전도성 코팅을 갖는다. 로드(802)는 전기 전도성이고 압전 소자(806)에 대한 전기적 접속의 절반을 형성한다.

로드(802)의 단부는 도선(504-A)을 로드(802)에 연결하는 고정부를 수용하도록 구성된 나사식 개구(804)를 포함한다. 로드(802)는 중심 구멍(808)과 로드(802) 사이에 끼워 지도록 전기 전도성 물질 또는 접착제(1002-B)를 위한 충분한 간격으로 중심 구멍(808) 내부에 끼워 지도록 크기가 정해진다. 일 실시예에서, 전기 전도성 물질(1002-B)는 은 에폭시와 같은 전도성 접착제이다.

도시된 실시예는 압전 소자(806)의 외측 원통면에 일치하는 내면을 갖는 4개의 방열기 세트(812-A, 812-B, 812-C, 812-D)를 포함한다. 방열기(812-A, 812-B, 812-C, 812-D)는 압전 소자(806)로부터의 초음파 진동을 전도하여 초음파로서 방사한다. 일 실시예에서, 방사기들(812-A, 812-B, 812-C, 812-D)은 알루미늄이다. 방사기(812-A, 812-B, 812-C, 812-D)는 전기 전도성이고 압전 소자(806)에 대한 전기 접속의 절반을 형성한다.

방열기(802)는 전기 전도성 재료 또는 접착제(1002-A)로 소자(806)의 전기 전도성 코팅(810)에 부착된다. 일 실시예에서, 전기 전도성 물질(1002-A)은 은 에폭시와 같은 전도성 접착제이다. 하나 또는 이상의 방열기(812)는 도선(504-A)을 방열기(812)에 연결하는 고정부를 수용하도록 구성된 나사식 개구(1004)를 포함한다.

방열기(812)는 인접한 방열기(812) 사이에 갭(902)이 있도록 크기가 정해진 다. 갭(902)은 방열기(812-A, 812-B, 812-C, 812-D)가 인접한 방열기(812)와 독립적으로 진동하게 한다. 이러한 방식으로, 예를 들어, 초음파(404)는 플레이트(812-A)로부터 반지름 방향(404-A1, 404-A, 404- A2)으로 방출된다. 갭(902)은 다른 방열기(812-B, 812-C, 812-D) 유사하게 초음파(404)를 방출하여 압전 소자(806)의 길이 방향 축에 수직인 방향의 평면 전체영역은 초음파(404)에 영향을 받는다.

일 실시예에서, 단일 방열기(812)는 압전 소자(802) 둘레를 감싸고 방열기(812)를 압전 소자(802)의 원주 둘레로 불연속적으로 만드는 단일 갭(902)이 있다. 다른 실시예에서, 두개 또는 이상의 방열기(802)가 압전 소자(802)를 둘러싸고 있다.

변환기 서브어셈블리(224-B)는 변환기 하우징에 삽입되고, 이어서 변환기 하우징(416)에 부착된다. 일 실시예에서, 변환기 하우징은 도 4 및 도 5에 도시된 변환기 하우징(414-A)과 다소 유사한 라인(132-A, 132-B)을 연결하기 위한 탭을 갖는 캔-형상이다. 변환기 서브어셈블리(224-B)는 초음파 진동에 투명한 포팅 화합물로 캡슐화된다. 이러한 방식으로, 변환기 서브 어셈블리(224-B)는 초음파의 방출을 방해하지 않으면서 환경으로부터 보호된다.

다른 실시예에서, 변환기 서브 어셈블리(224-B)는 압전 결정, 전극 또는 로드(802) 및 적어도 하나의 방열기(812)인 변환기(806)를 포함한다. 전극(806)은 변환기 또는 압전 소자(806) 내의 구멍(808)에 끼워 맞춰진다. 적어도 하나의 방열기(812)는 변환기(806)의 주변 표면에 부착된다. 전극(802) 및 적어도 하나의 방열기(812)는 드라이버(216)에 전기적으로 연결되고 변환기(806)를 통해 전기 회로를 형성한다.

조류 제어 시스템(100)은 다양한 기능을 포함한다. 일 실시예에서, 수역(102)의 표면(104)과 평행한 평면에서 실질적으로 360도 범위를 제공하는 기능은 한 쌍의 변환기(214)에 의해 구현되며, 각각 한 쌍의 변환기(214)는 다른 것과 90도 방향으로 배향된다.

또 다른 실시예에서, 수역(102)의 표면(104)과 평행한 평면에서 실질적으로 360도의 범위를 제공하는 기능은 360도 범위의 초음파를방출하는 방열기(812)와 같은 소자의 외부 표면에 부착된 한 세트의 라디에이터(812)를 갖는 압전 소자(806)에 의해 실행된다.또한, 방출된 파는 웨이브가 변환기(214)로부터 멀리 이동함에 따라 수직으로 흘러 나온다.

여러 유형의 미생물을 제어하는 기능은 일 실시예에서 내부 손상에 의해 제어될 미생물과 일치하는 임계 구조 공진 주파수에서 음파를 방출하는 변환기(214)에 의해 구현된다. 그러한 일 실시예에서 남조류와 함께 녹조류 및 규조류 모두를 제어하는 기능은 24 내지 58kHz 사이의 제1주파수 범위 및 195kHz 내지 205kHz 사이의 제2주파수 범위의 초음파를 방출하는 음파 헤드(114)에 의해 실행된다.

전술한 설명으로부터, 수역(102)에서 조류를 제어하기 위한 변환기 유닛(110)이 제공되었음이 당업자에 의해 인식될 것이다. 변환기 유닛(110)은 음파 헤드(114)를 포함한다. 일 실시예에서, 음파 헤드(114)는 서로 직각으로 음파를 방출하도록 배향된 한 쌍의 초음파 변환기(214-A, 214-B)를 포함한다. 다른 실시예에서, 음파 헤드(114)는 방열기(812)의 세트를 갖는 단일 변환기(214-C)를 갖는 변환기 서브어셈블리(224-B)를 포함한다.

본 발명은 몇몇 실시 예들의 설명에 의해 예시되었지만, 예시적인 실시 예들이 상당히 상세하게 설명되었지만, 첨부된 청구 범위의 범위를 제한하거나 제한하는 것은 본 출원인의 의도는 아니다. 추가적인 장점들 및 수정들은 당업자에게 쉽게 나타날 것이다. 따라서, 보다 넓은 관점에서의 본 발명은 특정 세부 사항, 대표적인 장치 및 방법 및 도시되고 설명된 예시적인 실시예에 제한되지 않는다. 따라서, 출원인의 일반적인 발명 개념의 사상 또는 범위를 벗어나지 않고 그러한 세부 사항으로부터 벗어날 수 있다.

Claims

수역 내의 미생물을 제어하는 장치에 있어서,
상기 장치는 액체의 표면 아래에서 일정 거리로 지지되는 구성된 방수인 하우징을 포함하고,
상기 장치는,
제1축 및 제2축을 따라 초음파를 방출하는 변환기 어셈블리를 포함하며, 상기 제1축은 상기 제2축에 수직하고, 상기 변환기 어셈블리는 상기 하우징 내부에 배치되며,
상기 변환기 어셈블리와 전기적으로 연결되는 드라이버 회로를 포함하며, 상기 드라이버 회로는 상기 변환기 어셈블리의 적어도 하나의 동작 특성을 제어하는 것으로 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서,
상기 변환기 어셈블리는 제1변환기 및 제2변환기를 포함하고,
상기 제1변환기 및 상기 제2변환기는 각각 압전 소자 및 상기 압전 소자의 대향면에
부착된 한쌍의 블록을 포함하는 장치.
제1항에 있어서,
상기 변환기 어셈블리는 변환기 및 적어도 하나의 방열기를 포함하고,
상기 변환기는 전극을 수용하도록 구성된 중앙 개구를 가진 압전 소자를 포함하고,
상기 적어도 하나의 방열기는 상기 변환기의 표면 주변에 부착되고,
상기 전극 및 상기 적어도 하나의 방열기는 상기 변환기를 통해 상기 드라이버 회로로부터 전기 회로를 제공하는 장치.
제1항에 있어서,
상기 변환기 어셈블리는 변환기 및 적어도 두개의 방열기를 포함하고,
상기 변환기는 전극과 연결되도록 구성된 압전 소자를 가지고,
상기 적어도 두개의 방열기는 상기 변환기 주변 표면에 부착되고,
상기 전극 및 상기 적어도 두개의 방열기는 상기 변환기를 통해 상기 드라이버 회로로부터 전기 회로를 제공하고,
상기 적어도 두개의 방열기 중 하나는 갭에 의해 상기 적어도 두개의 방열기 중 인접한 방열기로부터 분리되는 장치.
제1항에 있어서,
전원 유닛은 상기 드라이버 회로에 연결되고,
상기 전원 유닛은 통신 모듈을 포함하고,
상기 통신 모듈은 상기 드라이버 회로와 연결되고, 상기 통신 모듈은 외부 장치와 연결된 장치.
제5항에 있어서,
상기 통신 모듈은 상기 외부 장치로부터 데이터를 수신하고,
상기 제1변환기 및 상기 제2변환기의 상기 복수의 동작 특성 적어도 하나를 설정하기 위해 상기 드라이버 회로에 상기 데이터를 전송하는 장치.
제1항에 있어서,
상기 드라이버 회로는 상기 변환기 어셈블리에 의해 방출되는 적어도 하나의 주파수를 제어하고,
상기 드라이버 회로는 상기 적어도 하나의 주파수 각각의 특정 전력 레벨을 추가로제어하고,
대역폭 내의 상기 적어도 하나의 주파수는 상기 변환기 어셈블리에 의해 목표로 하는 특정 미생물에 의해 결정되는 장치.
제1항에 있어서,
상기 드라이버 회로는 복수의 대역폭 내의 복수의 주파수들을 제어하는 장치.
제1항에 있어서,
상기 드라이버 회로는 상기 변환기 어셈블리가 특정 시간에 오프 상태가 되도록 상기 변환기 어셈블리의 스케줄에 따라 제어하는 장치.
제1항에 있어서,
상기 드라이버 회로는 특정 작동 주기로 상기 변환기 어셈블리를 작동시키는 장치.
제1항에 있어서,
상기 드라이버 회로와 연결되는 전원 유닛을 더 포함하고,
상기 전원 유닛은 상기 변환기 어셈블리의 상기 복수의 동작 특성 중 적어도 하나를 선택을 허용되도록 구성되는 장치.
제1항에 있어서,
수역 내의 적어도 하나의 유형의 미생물 농도에 반응하는 미생물 센서를 더 포함하고,
상기 미생물 센서는 상기 농도에 대응하는 출력을 가지며,
상기 드라이버 회로는 상기 미생물 센서의 출력에 따라 상기 변환기 어셈블리를 제어하는 장치.
제12항에 있어서,
상기 농도는 원격 위치로 전달되어 상기 복수의 동작 특성 중 적어도 하나는 상기 적어도 하나의 유형의 미생물을 목표로 하도록 설정되는 장치.
제1항에 있어서,
상기 하우징 내의 습기 레벨에 반응하는 습도 센서를 더 포함하고,
상기 습기 레벨은 상기 하우징 내의 잠재적 누설을 표시하는 장치.
제1항에 있어서,
상기 변환기 어셈블리에 인접한 상기 수역의 온도에 반응하는 더 온도 센서를 포함하고,
상기 온도는 상기 변환기 어셈블리의 상기 복수의 동작 특성 중 적어도 하나의 결정하기 위한 입력을 제공하는 장치.
제1항에 있어서,
상기 변환기 어셈블리의 깊이에 반응하는 압력 센서를 더 포함하고,
상기 변환기 어셈블리의 상기 깊이는 상기 변환기 어셈블리의 상기 복수의 동작 특성 중 적어도 하나의 결정을 위한 입력을 제공하는 장치.
제1항에 있어서,
상기 변환기 어셈블리의 동작에 반응하는 관성력 센서를 더 포함하고,
상기 관성력 센서는 상기 변환기 어셈블리의 상기 복수의 동작 특성 중 적어도 하나를 결정을 위한 출력을 제공하는 장치.
제1항에 있어서,
상기 변환기 어셈블리에 인접한 빛 레벨에 반응하는 광 센서를 더 포함하고,
상기 광 센서는 상기 변환기 어셈블리의 상기 복수의 동작 특성 중 적어도 하나를 결정을 위한 출력을 제공하는 장치.
제1항에 있어서,
상가 변환기 어셈블리와 관련된 GPS를 더 포함하고,
상기 GPS는 상기 장치의 위치에 대응되며,
상기 GPS 유닛은 상기 장치의 위치 결정을 위한 출력을 제공하는 장치.
수역 내의 미생물 제어를 위한 장치에 있어서,
제1축을 따라 초음파를 방출하도록 구성된 제1음파 변환기;
제2축을 따라 초음파를 방출하도록 구성된 제2음파 변환기, 상기 제2축은 상기 제1축에 대해 직각이고;
상기 제1음파 변환기 및 상기 제2음파 변환기와 연결된 드라이버 회로, 상기 드라이버 회로는 제1주파수 범위 및 제2주파수 범위 내에서 상기 제1음파 변환기 및 상기 제2음파 변환기를 여기시키고, 상기 제1주파수 범위는 제1유형의 조류를 위한 임계 구조적 공진 주파수에 의해 정의되고, 상기 제2주파수 범위는 범위는 제2유형의 조류를 위한 임계 구조적 공진 주파수에 의해 정의되며,
상기 제1, 제2 음파 변환기를 상기 수역의 표면 아래에 특정 거리만큼 위치 시키도록 구성되는 지지체; 및
상기 드라이버 회로에 제공하도록 구성된 전원 유닛;을 포함하는 장치.
제20항에 있어서,
상기 제1음파 변환기 및 상기 제2음파 변환기는 각각 그 사이에 압전 소자를 갖는 한 쌍의 블록을 포함하는 장치.
제20항에 있어서,
상기 제1음파 변환기 및 상기 제2음파 변환기 사이에서 적어도 하나의 방진기를 포함하는 장치.
수역 내의 미생물을 제어하는 장치에 있어서,
상기 장치는,
제1축을 따라 초음파를 방출하도록 구성된 변환기 어셈블리를 포함하고, 상기 변환기 어셈블리는 제2축을 따라 초음파를 방출하도록 구성되며, 상기 제2축은 상기 제1축에 대해 수직이며,
상기 변환기 어셈블리에 연결된 드라이버 회로를 포함하고, 상기 드라이버 회로는 제1주파수 범위 및 제2주파수 범위 내에서 상기 제1음파 변환기 및 상기 제2음파 변환기를 여기시키고, 상기 제1주파수 범위는 제1유형의 조류를 위한 임계 구조적 공진 주파수에 의해 정의되고, 상기 제2주파수 범위는 범위는 제2유형의 조류를 위한 임계 구조적 공진 주파수에 의해 정의되는 장치.
제23항에 있어서,
상기 변환기 어셈블리는 제1음파 변환기 및 제2음파 변환기를 포함하고,
상기 제1음파 변환기 및 상기 제2음파 변환기 각각은 그 사이에 압전 소자를 갖는 한 쌍의 블록을 포함하는 장치.
제24항에 있어서,
상기 제1음파 변환기 및 상기 제2음파 변환기 사이에서 적어도 하나의 방진기를 포함하는 장치.
제23항에 있어서,
상기 변환기 어셈블리는 변환기 및 적어도 두개의 방열기를 포함하고,
상기 변환기는 전극과 연결되도록 구성된 압전 소자를 가지고,
상기 적어도 두개의 방열기는 상기 변환기 주변 표면에 부착되고,
상기 전극 및 상기 적어도 두개의 방열기는 상기 변환기를 통해 상기 드라이버 회로로부터 전기 회로를 제공하고,
상기 적어도 두개의 방열기 중 하나는 갭에 의해 상기 적어도 두개의 방열기 중 인접한 방열기로부터 분리되는 장치.
제23항에 있어서,
상기 변환기 어셈블리는 방수 화합물 내에 캡술화되어 상기 변환기 어셈블리 물 손상으로부터 보호되고,
상기 방수 화합물은 초음파가 실질적으로 투과하는 장치.
제23항에 있어서,
통신 모듈을 포함하고,
상기 통신 모듈은 상기 드라이버 회로와 연결되며,
상기 통신 모듈은 외부 장치와 통신하도록 구성되는 장치.
제28항에 있어서,
상기 통신 모듈은 상기 외부 장치로부터 데이터를 수신하고 상기 제1변환기 및 상기 제2변환기의 상기 복수의 동작 특성 적어도 하나를 설정하기 위해 상기 드라이버 회로에 상기 데이터를 전송하는 장치.
제23항에 있어서,
상기 드라이버 회로는 상기 변환기 어셈블리의 복수의 동작 특성을 제어하도록 구성된 장치.
제23항에 있어서,
상기 드라이버 회로는 상기 변환기 어셈블리에 의해 방출된 적어도 하나의 주파수를 동작 가능하게 제어하고,
상기 드라이버 회로는 상기 적어도 하나의 주파수 각각이 특정 전력 레벨에 동작 가능하도록 제어하고,
상기 적어도 하나의 주파수는 상기 변환기 어셈블리에 의해 목표로 되는 특정 미생물에 의해 결정된 대역폭 내에 있는 장치.
제23항에 있어서,
상기 드라이버 회로는 특정 동작 주기로 상기 변환기 어셈블리가 동작 가능하게 전력이 공급되는 장치.
제23항에 있어서,
수역 내의 적어도 하나의 유형의 미생물 농도에 반응하는 미생물 센서를 포함하고,
상기 미생물 센서는 상기 농도에 대응하는 출력을 가지며,
상기 드라이버 회로는 상기 미생물 센서의 출력에 따라 상기 변환기 어셈블리를 제어하는 장치.
제23항에 있어서,
센서는 습도 센서, 수역의 온도에 반응하는 온도 센서, 상기 변환기 어셈블리의 깊이에 반응하는 압력 센서, 상기 변환기 유닛의 움직임에 반응하는 관성력 센서, 빛 레벨에 반응하는 광 센서, 상기 장치의 위치에 반응하는 GPS 유닛을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 어느 하나의 센서를 포함하고,
상기 드라이버 회로는 상기 센서에 응답하는 장치.
제23항에 있어서,
수역의 표면 아래에 특정 거리만큼 상기 변환기 어셈블리를 지지하기에 충분한 부력을 가지는 부유체를 포함하는 장치.
제35항에 있어서,
상기 변환기 어셈블리에 연결된 앵커를 포함하는 장치.