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1. (WO2019045402) WATER SAMPLING APPARATUS FOR WATER QUALITY INSPECTION
Document

명세서

발명의 명칭

기술분야

1  

배경기술

2   3   4   5   6  

발명의 상세한 설명

기술적 과제

7   8   9   10  

과제 해결 수단

11   12   13   14   15   16   17   18   19   20  

발명의 효과

21   22   23   24  

도면의 간단한 설명

25   26   27   28   29  

발명의 실시를 위한 최선의 형태

30   31   32   33   34   35   36   37   38   39   40   41   42   43   44   45   46   47   48   49   50   51   52   53   54   55   56   57   58   59   60   61   62   63   64   65   66   67   68   69   70   71   72   73   74   75   76   77   78   79   80   81   82   83   84   85   86   87   88   89   90   91   92   93   94   95   96   97   98   99   100   101   102   103   104   105   106   107   108   109   110   111   112   113   114   115   116   117   118   119  

청구범위

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10  

도면

1   2a   2b   2c   3a   3b   4   5  

명세서

발명의 명칭 : 수질검사를 위한 채수 장치

기술분야

[1]
본 발명은 수질검사를 위한 채수 장치에 관한 것이다.

배경기술

[2]
최근 들어, 항공 기술 및 통신 기술의 급격한 발전에 따라 탐사 및 정찰 등을 목적으로 하는 무인 비행 시스템의 개발이 활발히 이루어지고 있으며, 이러한 무인 비행 시스템의 개발은 인간이 직접 탑승하여 수행하기에 위험하거나 어려운 작업도 가능하게 하는 이점을 가져왔다. 이와 같이 탐사와 정찰을 위한 무인 비행 시스템 중 하나가 멀티콥터이며, 멀티콥터는 회전날개를 구비한 무인기를 의미한다.
[3]
또한, 최근 우리나라는 하천의 녹조 문제가 자주 매스컴에 오르내리면서 국민들의 걱정과 우려가 점점 커지고 있는 실정이다. 이를 해결하기 위하여 녹조의 발생 원인 규명에 필요한 실제 현장규모의 실험시설과 원격 모니터링 장비 등 첨단 연구체제를 구축, 본격적인 연구를 진행 중이다.
[4]
이에 따라 본 연구에서는 수상이착륙 무인항공기를 설계 개발하여 수질검사가 필요한 지점에 무인항공기를 보내어 수상에서는 수질샘플을 채취하고, 항공에서는 주변 지역의 오염환경을 주기적으로 모니터링할 수 있는 물환경 관리시스템을 개발할 필요가 있다.
[5]
예를 들어, 국내등록특허 KR10-1328026에는 '수심별 프로파일링 기법을 활용한 수환경 모니터링 시스템 및 수환경 모니터링 방법'에 대하여 개시되어 있다.
[6]
전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출과정에서 보유하거나 습득한 것으로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지기술이라고 할 수는 없다.

발명의 상세한 설명

기술적 과제

[7]
일 실시예에 따른 목적은 보트 또는 무인항공기(드론 또는 쿼드콥터)와 같은 다양한 이동 수단에 장착하여 수질검사를 수행할 수 있는 수질검사를 위한 채수 장치를 제공하는 것이다.
[8]
일 실시예에 따른 목적은 무게가 가볍고 탈부착이 용이하여 휴대성 및 이동성이 향상될 수 있는 수질검사를 위한 채수 장치를 제공하는 것이다.
[9]
일 실시예에 따른 목적은 수심 깊이에 따른 자동 채수 및 수질 측정을 할 수 있는 수질검사를 위한 채수 장치를 제공하는 것이다.
[10]
일 실시예에 따른 목적은 레벨 와인더를 이용하여 호스 라인 및 전선 라인의 균일한 감김 또는 풀림이 가능하여 보트 또는 무인항공기(드론 또는 쿼드콥터)와 같은 이동 수단에서 무게 중심의 치우침을 방지할 수 있고, 초소형 슬립링을 이용하여 전선 라인의 꼬임 및 단선을 방지할 수 있는 수질검사를 위한 채수 장치를 제공하는 것이다.

과제 해결 수단

[11]
상기 목적을 달성하기 위한 일 실시예에 따른 수질검사를 위한 채수 장치는, 시료를 채취하는 채수기를 포함하는 채수부; 상기 채수기에 연결되어 상기 시료에 대한 수질검사를 수행하는 센서부; 및 상기 채수기 및 상기 센서부를 상하 방향으로 이송시키는 구동부;를 포함하고, 상기 채수부는 상기 채수기에 연결된 호스 라인을 포함하고, 상기 센서부는 전원을 공급하는 전선 라인을 포함하며, 상기 구동부에 의해서 상기 채수기 및 상기 센서부가 상하 방향으로 이송되면서, 상기 호스 라인 및 상기 전선 라인이 상기 구동부의 일부에 대하여 균일하게 감김 또는 풀림될 수 있다.
[12]
일 측에 의하면, 상기 구동부는, 외측면에 상기 호스 라인 및 상기 전선 라인이 감김 또는 풀림되는 스풀; 상기 스풀의 일단에 연결되어 상기 스풀을 회전시키는 구동 모터; 및 상기 스풀의 하부에 배치되고, 상기 구동 모터의 회전에 동조하여 상기 스풀의 길이방향을 따라 이동되는 레벨 와인더;를 포함하고, 상기 레벨 와인더에 의해 상기 호스 라인 및 상기 전선 라인이 상기 스풀의 외측면 상에 균일하게 감김 또는 풀림될 수 있다.
[13]
일 측에 의하면, 상기 레벨 와인더는, 상기 구동 모터에 의한 회전력이 전달되어 회전되는 웜 기어; 상기 웜 기어의 외측을 감싸고, 상기 웜 기어의 길이방향을 따라 연장되게 개방된 개구를 구비하는 케이스; 및 상기 케이스에 연결되어 상기 스풀의 길이방향을 따라 좌우 방향으로 이동하는 이동 부재;를 포함할 수 있다.
[14]
일 측에 의하면, 상기 이동 부재에는, 상기 웜 기어와 맞물려 회전하는 돌기; 및 상기 호스 라인 및 상기 전선 라인이 관통되는 관통홀이 구비될 수 있다.
[15]
일 측에 의하면, 상기 구동부는, 상기 구동 모터에 의한 회전력을 상기 스풀에 전달하는 베벨 기어; 및 상기 구동 모터에 의한 회전력을 레벨 와인더에 전달하기 위한 풀리와 벨트;를 더 포함하고, 상기 구동 모터는 상기 스풀의 길이방향에 대하여 수직하는 방향으로 배치될 수 있다.
[16]
일 측에 의하면, 상기 채수부는, 상기 구동부의 상부에 탈부착 가능하게 배치되어, 상기 채수기로부터 채취된 시료를 저장하는 채수통; 및 상기 호스 라인과 연통되어 상기 채수기로부터 채취된 시료를 상기 채수통에 전달하는 추가적인 호스 라인;을 더 포함하고, 상기 호스 라인 및 상기 추가적인 호스라인은 상기 스풀의 타단에서 서로 유체 연결될 수 있다.
[17]
일 측에 의하면, 상기 채수부는, 상기 채수기에 연결되어, 상기 채수기에 채취된 시료를 상기 채수통에 전달하는 수중 펌프;를 더 포함하고, 상기 센서부는 상기 채수기의 일측에 장착되고, 상기 수중 펌프는 상기 채수기의 타측에 장착될 수 있다.
[18]
일 측에 의하면, 상기 구동부의 일측에 장착되어, 상기 채수부, 상기 센서부 또는 상기 구동부의 작동을 제어하는 제어부를 더 포함하고, 상기 전선 라인은 상기 제어부에 연결되고, 상기 스풀의 일단에 슬립링이 장착되어, 상기 전선 라인의 꼬임 또는 단선이 방지될 수 있다.
[19]
일 측에 의하면, 상기 센서부는 pH 센서, 온도 센서, 용존산소 센서, 전기전도도 센서 또는 탁도 센서 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 센서부는 상기 센서로부터 획득된 데이터를 저장하는 내장 메모리를 더 포함할 수 있다.
[20]
일 측에 의하면, 상기 채수부 또는 상기 구동부를 이동 수단에 장착하기 위한 고정부;를 더 포함하고, 상기 고정부는, 상기 구동부의 양단부로부터 상방으로 연장된 연장 부분 및 상기 연장 부분의 단부에서 외측으로 절곡 형성된 절곡 부분을 구비하는 복수 개의 플레이트 부재를 포함할 수 있다.

발명의 효과

[21]
일 실시예에 따른 수질검사를 위한 채수 장치에 의하면, 보트 또는 무인항공기(드론 또는 쿼드콥터)와 같은 다양한 이동 수단에 장착하여 수질검사를 수행할 수 있다.
[22]
일 실시예에 따른 수질검사를 위한 채수 장치에 의하면, 무게가 가볍고 탈부착이 용이하여 휴대성 및 이동성이 향상될 수 있다.
[23]
일 실시예에 따른 수질검사를 위한 채수 장치에 의하면, 수심 깊이에 따른 자동 채수 및 수질 측정을 할 수 있다.
[24]
일 실시예에 따른 수질검사를 위한 채수 장치에 의하면, 레벨 와인더를 이용하여 호스 라인 및 전선 라인의 균일한 감김 또는 풀림이 가능하여 보트 또는 무인항공기(드론 또는 쿼드콥터)와 같은 이동 수단에서 무게 중심의 치우침을 방지할 수 있고, 초소형 슬립링을 이용하여 전선 라인의 꼬임 및 단선을 방지할 수 있다.

도면의 간단한 설명

[25]
도 1은 일 실시에에 따른 수질검사를 위한 채수 장치의 사시도이다.
[26]
도 2a 내지 2c는 일 실시에에 따른 수질검사를 위한 채수 장치의 좌측면도, 정면도 및 우측면도이다.
[27]
도 3a 및 3b는 구동부를 도시한다.
[28]
도 4는 레벨 와인드가 좌우 방향으로 이동하는 모습을 도시한다.
[29]
도 5는 스풀에 슬립링이 장착된 모습을 도시한다.

발명의 실시를 위한 최선의 형태

[30]
이하, 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
[31]
또한, 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
[32]
어느 하나의 실시예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시예에 기재한 설명은 다른 실시예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
[33]
도 1은 일 실시에에 따른 수질검사를 위한 채수 장치의 사시도이고, 도 2a 내지 2c는 일 실시에에 따른 수질검사를 위한 채수 장치의 좌측면도, 정면도 및 우측면도이고, 도 3a 및 3b는 구동부를 도시하고, 도 4는 레벨 와인드가 좌우 방향으로 이동하는 모습을 도시하고, 도 5는 스풀에 슬립링이 장착된 모습을 도시한다.
[34]
도 1 내지 4를 참조하여, 일 실시예에 따른 수질검사를 위한 채수 장치(10)는 채수부(100), 센서부(200), 구동부(300), 제어부(400) 및 고정부(500)를 포함할 수 있다.
[35]
상기 채수부(100)는 시료를 채취하는 채수기(110), 채수통(120) 및 수중 펌프(130)를 포함할 수 있다.
[36]
상기 채수기(110)는 수중에서 수질검사에 필요한 시료를 채취할 수 있도록 마련될 수 있다.
[37]
이때, 채수기(110)는 구동부(300)의 작동에 의해서 상하 이동 가능하여, 수중에서 시료 채취 후에 수중으로부터 물밖 또는 상공으로 이송될 수 있을 뿐만 아니라, 특정 수심에서의 시료 채취가 가능할 수 있다.
[38]
또한, 채수기(110)에는 후술되는 센서부(200)가 장착되어, 구동부(300)의 작동에 의해서 채수기(110)가 수중에 위치되는 경우, 센서부(200) 또한 수중에 위치되어 채수기(110)에 채취된 시료의 수질검사 또는 수중의 수질검사를 수행할 수 있다.
[39]
한편, 채수기(110)에서 채취된 시료는 채수통(120)에 전달될 수 있다.
[40]
이때, 채수통(120)은 구동부(300)의 상부에 탈부착 가능하게 배치될 수 있다.
[41]
예를 들어, 채수통(120)은 스풀(310)의 양단부에 장착된 고정부(500)의 복수 개의 플레이트 부재(510, 520) 사이에 장착될 수 있으며, 스풀(310)의 양단부로부터 고정부(500)의 복수 개의 플레이트 부재(510, 520)의 분리에 의해서 채수통(120)이 구동부(300)의 상부에서 분리될 수 있다.
[42]
구체적으로, 채수기(110)에서 수심 100m에서 시료를 채취한 경우, 채수기(110)에서 채취된 시료가 채수통(120)에 전달되어 채수통(120) 내에 저장될 수 있다. 그런 다음 채수통(120)을 구동부(300)의 상부에서 분리하여 채수통(120)에 저장된 시료, 특히 수심 100m에서 채취된 시료에 대하여 수질검사를 수행할 수 있다.
[43]
이어서, 채수기(110)에서 수심 200m에서 시료를 채취한 경우, 채수기(110)에서 채취된 시료가 채수통(120)에 전달되어 채수통(120) 내에 저장될 수 있다. 그런 다음 채수통(120)을 구동부(300)의 상부에서 분리하여 채수통(120)에 저장된 시료, 특히 수심 200m에서 채취된 시료에 대하여 수질검사를 수행할 수 있다.
[44]
이때, 채수기(110)에서 채수통(120)에 시료를 전달하기 위해서 채수기(110)에 수중 펌프(130)가 연결될 수 있다.
[45]
예를 들어, 센서부(200)가 채수기(110)의 일측에 연결된 경우, 수중 펌프(130)는 채수기(110)의 타측에 연결될 수 있다.
[46]
이와 같이 수중 펌프(130)에 의해서 채수기(110)가 수중에 위치된 상태에서도 특정 지점에서 채수기(110)에 채취된 시료가 채수통(120)에 원활하게 전달될 수 있고, 이에 의해서 채수 장치(10)에 의한 자동 채수가 가능할 수 있다.
[47]
한편, 채수기(110)와 채수통(120) 사이에는 호스 라인(L1) 및 추가적인 호스 라인(L2)이 연결될 수 있다.
[48]
상기 호스 라인(L1)은 수중 펌프(130)에 의해서 펌핑된 채수기(110) 내에 채취된 시료를 채수통(120)을 향해서 이동시킬 수 있도록 채수기(110)에 연결될 수 있다.
[49]
또한, 호스 라인(L1)은 구동부(300)의 스풀(310)에 감기거나 풀려서, 채수기(110)를 상하 방향으로 이송시키는 역할을 수행할 수 있다.
[50]
예를 들어, 호스 라인(L1)이 구동부(300)의 스풀(310)로부터 풀리는 경우 채수기(110), 또는 채수기(110) 뿐만 아니라 채수기(110)에 장착된 수중 펌프(130) 및 센서부(200)가 하방으로 이송되어 수중에 위치될 수 있고, 더 나아가 호스 라인(L1)의 풀림 정도에 따라서 채수기(110)가 하강하면서 채수기(110)의 수중 내 위치가 조절될 수 있다.
[51]
반면, 호스 라인(L1)이 구동부(300)의 스풀(310)에 감기는 경우, 채수기(110), 또는 채수기(110) 뿐만 아니라 채수기(110)에 장착된 수중 펌프(130) 및 센서부(200)가 상방으로 이송되어 수중으로부터 물밖 또는 상공으로 꺼내질 수 있고, 더 나아가 호스 라인(L1)의 감김 정도에 따라서 채수기(110)가 상승하면서 채수기(110)의 수중 내 위치가 조절될 수 있다.
[52]
또한, 추가적인 호스 라인(L2)은 호스 라인(L1)과 연통되도록 스풀(310)의 타단에 연결될 수 있고, 채수통(120)을 향하여 연장될 수 있다.
[53]
이때, 추가적인 호스 라인(L2)은 구동부(300)의 작동에 상관없이 고정된 상태로 유지될 수 있다.
[54]
구체적으로, 호스 라인(L1) 및 추가적인 호스 라인(L2)이 서로 유체 연결되어서, 채수기(110)에서 채취된 시료가 채수통(120)에 전달될 수 있다.
[55]
이와 같이 수중 펌프(130)에 의해 발생된 압력에 의해서 채수기(110)에서 채취된 시료가 호스 라인(L1) 및 추가적인 호스 라인(L2)을 통해서 채수통(120)에 전달될 수 있다.
[56]
한편, 전술된 바와 같이 채수부(100), 특히 채수기(110)에는 센서부(200)가 연결될 수 있다.
[57]
상기 센서부(200)는 기본적인 수질검사를 수행하기 위한 것으로서, 예를 들어 pH 센서, 온도 센서, DO 센서, 전기전도도 센서, 또는 탁도 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
[58]
이때, 센서부(200)에 포함되는 센서의 종류는 이에 국한되지 아니하며, 수질검사를 수행하는 데 도움이 된다면 어느 것이든지 가능하다.
[59]
이와 같이 센서부(200)가 다양한 센서를 포함함으로써, 채수기(110)에 채취된 시료 또는 채수기(110)가 위치된 지점에서 수온, 용존산소량, 산성도 등과 같은 다양한 정보를 획득할 수 있다.
[60]
이때, 센서부(200)는 센서로부터 획득된 데이터를 저장하는 내장 메모리(미도시)를 더 포함하고, 내장 메모리에 저장된 데이터를 이용하여 추가적인 수질 분석을 수행할 수 있다.
[61]
구체적으로, 센서부(200)는 채수기(110)와 함께 구동부(300)의 작동에 의해서 하강 또는 승강하면서 수심별로 수온, 용존산소량, 산성도 등과 같은 수질분석 또는 수질검사를 위한 다양한 정보를 획득할 수 있다.
[62]
또한, 전술된 센서부(200)에 대한 전원 공급 및 제어를 위해서 수중 센서부(200)에는 전선 라인(L3)이 연결될 수 있다.
[63]
더 나아가, 전선 라인(L3)이 수중 펌프(130)에 대하여도 전원 공급 및 제어를 위해서 수중 펌프(130)에 연결될 수 있음은 당연하다.
[64]
이와 같이 채수부(100)의 채수기(110)와 수중 펌프(130) 및 센서부(200)가 서로 일체로 연결된 구조로 마련될 수 있으며, 구동부(300)의 작동에 의해서 동시에 상하 방향으로 이송되도록 마련될 수 있다.
[65]
이러한 채수부(100)의 채수기(110)와 수중 펌프(130) 및 센서부(200)의 상하 방향으로의 이송을 위해서 또는 리프트 기능을 구현하기 위해서 채수부(100) 및 센서부(200)에는 구동부(300)가 연결될 수 있다.
[66]
상기 구동부(300)는 채수부(100)의 채수기(110)와 채수통(120) 사이에 배치될 수 있다. 다시 말해서, 구동부(300)를 사이에 두고 채수기(110)와 채수통(120)이 상하 방향으로 이격 배치될 수 있다.
[67]
특히, 도 3a 및 3b를 참조하여, 구동부(300)는 스풀(310), 회전축(320), 구동 모터(330), 베벨 기어(340), 풀리(350), 벨트(360), 및 레벨 와인더(370)를 포함할 수 있다.
[68]
상기 스풀(310)은 채수기(110) 및 센서부(200)의 이송 방향에 대하여 수직하는 방향으로 연장되게 형성될 수 있고, 스풀(310)의 양단부에는 고정 상태로 유지되는 커버(312)가 구비될 수 있다. 다시 말해서 커버(312)에 대하여 스풀(310)이 회전 가능하게 연결될 수 있다.
[69]
이때, 스풀(310)은 채수통(120)의 하부에 배치될 수 있다. 예를 들어, 스풀(310)의 양단부에 구비된 커버(312)에 장착된 복수 개의 플레이트 부재(510, 520) 사이에 채수통(120)이 장착될 수 있다.
[70]
또한, 구동부(300)의 일부인 스풀(310)의 외측면에는 호스 라인(L1) 및 전선 라인(L3)이 감김 또는 풀림될 수 있다. 특히, 호스 라인(L1) 및 전선 라인(L3)은 스풀(310)의 외측면에 동시에 감김 또는 풀림될 수 있다.
[71]
상기 스풀(310)의 단부에는 구동 모터(330)로부터의 구동력을 전달하는 회전축(320)에 연결될 수 있으며, 회전축(320)의 회전에 의해서 스풀(310)이 회전되면서, 호스 라인(L1) 및 전선 라인(L3)이 스풀(310)의 외측면에서 감김 또는 풀림될 수 있다.
[72]
여기에서는 스풀(310)과 회전축(320)을 별개의 구성요소로 설명하였으나, 스풀(310)과 회전축(320)이 일체로 형성될 수 있음은 당연하다.
[73]
전술된 바와 같이 상기 구동 모터(330)는 회전축(320)의 단부에 연결되어 회전축(320)을 회전시킬 수 있다.
[74]
예를 들어, 구동 모터(330)는 BLDC 모터로 마련될 수 있다.
[75]
구체적으로, 구동 모터(330)의 회전에 의해 회전축(320)이 회전되고, 회전축(320)에 의해서 스풀(310)이 회전되면서, 호스 라인(L1) 및 전선 라인(L3)이 감김 또는 풀림되면서, 채수기(110), 수중 펌프(130) 및 센서부(200)가 상하 방향으로 이송될 수 있다.
[76]
상기 베벨 기어(340)는 회전축(320) 및 구동 모터(330) 사이에 배치되어서, 구동 모터(330)에 의한 회전력을 회전축(320)을 통해서 스풀(310)에 전달할 수 있다.
[77]
이때, 베벨 기어(340)는 예를 들어 직선베벨기어로 마련될 수 있으며, 서로 교차하는 구동 모터(330)의 회전축과 회전축(320) 사이에서 구동력을 전달할 수 있다. 다시 말해서, 구동 모터(330)는 스풀(310)의 길이방향에 대하여 수직하는 방향으로 배치될 수 있다.
[78]
전술된 스풀(310), 회전축(320), 구동 모터(330) 및 베벨 기어(340)는 다음과 같이 작동될 수 있다.
[79]
구동 모터(330)가 회전하면, 베벨 기어(340)가 구동 모터(330)의 회전력을 회전축(320) 및 스풀(310)에 전달하고, 스풀(310)이 회전하면서 호스 라인(L1) 및 전선 라인(L3)이 감김 또는 풀림될 수 있다.
[80]
이때, 호스 라인(L1) 및 전선 라인(L3)의 스풀(310)에 대한 감김 또는 풀림을 원활하게 하기 위해서, 회전축(320)과 베벨 기어(340) 사이에 풀리(350) 및 벨트(360)가 연결되고, 풀리(350) 및 벨트(360)에는 레벨 와인더(370)가 연결될 수 있다.
[81]
구체적으로, 풀리(350) 및 벨트(360)는 구동 모터(330)에 의한 회전력을 레벨 와인더(370)에 전달할 수 있다.
[82]
상기 풀리(350)는 복수 개로 마련될 수 있으며, 복수 개의 풀리(350) 중 하나는 스풀(310)의 일단, 특히 커버(312)에 회전축(320)에 의해서 회전 가능하도록 연결될 수 있고, 복수 개의 풀리(350) 중 다른 하나는 레벨 와인더(370)의 일단에 회전 가능하도록 연결될 수 있다.
[83]
이때, 레벨 와인더(370)가 스풀(310)의 하부에 배치되므로, 복수 개의 풀리(350) 중 하나가 복수 개의 풀리(350) 중 다른 하나가 상하 방향으로 이격 배치될 수 있다.
[84]
또한, 복수 개의 풀리(350) 중 하나 및 복수 개의 풀리(350) 중 다른 하나는 벨트(360)로 연결되어, 구동 모터(330)에 의한 회전력이 복수 개의 풀리(350) 중 하나 및 복수 개의 풀리(350) 중 다른 하나 사이에서 벨트(360)를 통해서 전달될 수 있다.
[85]
구체적으로, 구동 모터(330)의 회전에 의해 베벨 기어(340)가 구동 모터(330)의 회전력을 회전축(320)에 전달하고, 회전축(320)의 회전에 의해서 복수 개의 풀리(350) 중 하나가 회전되고, 벨트(360)를 통해서 복수 개의 풀리(350) 중 다른 하나가 회전되어, 레벨 와인더(370)가 작동될 수 있다.
[86]
특히, 레벨 와인더(370)는 웜 기어(372), 케이스(374) 및 이동 부재(376)를 포함할 수 있다.
[87]
상기 웜 기어(372)는 스풀(310)의 하부에 배치될 수 있으며, 스풀(310)의 길이방향을 따라서 연장되게 형성될 수 있다.
[88]
또한, 웜 기어(372)의 양단부는 스풀(310)의 양단부에 구비된 커버(312)에 회전 가능하게 연결될 수 있고, 웜 기어(372)의 일단에는 구동 모터(330)에 의한 구동력을 전달하는 풀리(350)가 연결될 수 있다.
[89]
이에 의해서 구동 모터(330)에 의한 회전력이 풀리(350) 및 벨트(360)를 통해서 웜 기어(372)에 전달되어 웜 기어(372)가 회전될 수 있다.
[90]
이와 같이 구동 모터(330)에 의한 회전력이 베벨 기어(340) 및 회전축(320)을 통해서 스풀(310)에 전달되는 동시에, 구동 모터(330)에 의한 회전력이 베벨 기어(340), 회전축(320), 풀리(350) 및 벨트(360)를 통해서 웜 기어(372)에 전달되어, 스풀(310)의 회전과 웜 기어(372)의 회전, 더 나아가 레벨 와인더(370)의 작동이 동조될 수 있다.
[91]
이때, 경우에 따라서 웜 기어(372)의 회전 속도는 스풀(310)의 회전 속도와 동일하거나 다르게 조절될 수 있음은 당연하다.
[92]
상기 케이스(374)는 웜 기어(372)의 외측을 감싸도록 형성될 수 있으며, 웜 기어(372)의 길이방향을 따라서 연장되게 형성될 수 있고, 케이스(374)의 양단부는 스풀(310)의 양단부에 구비된 커버(312)에 연결될 수 있다.
[93]
이때, 케이스(374)에는 스풀(310)의 길이방향을 따라서 연장되게 형성된 개구(3742)가 구비될 수 있다. 상기 개구(3742)에 의해서 케이스(374) 내에 배치된 웜 기어(372)가 외부에 노출될 수 있다.
[94]
상기 이동 부재(376)는 케이스(374)에 연결되어 스풀(310)의 길이방향을 따라서 좌우 방향으로 이동할 수 있다.
[95]
구체적으로, 이동 부재(376)는 웜 기어(372)와 맞물려 회전하는 돌기(미도시), 및 돌기로부터 이격 배치되어 호스 라인(L1)과 전선 라인(L3)이 관통되는 관통홀(3762)이 구비될 수 있다.
[96]
상기 돌기는 개구(3742)를 통해서 웜 기어(372)와 맞물릴 수 있고, 개구(3742)를 따라서 웜 기어(372)와 맞물려서 이동될 수 있다.
[97]
상기 관통홀(3762)은 스풀(310)에 감긴 호스 라인(L1)과 전선 라인(L3)이 관통되기에 적절한 크기로 마련될 수 있으며, 돌기의 이동에 따라서 관통홀(3762) 또한 함께 이동될 수 있다. 이때, 관통홀(3762)을 통과한 호스 라인(L1)과 전선 라인(L3)은 채수기(110), 수중 펌프(130), 또는 센서부(200)에 연결될 수 있다.
[98]
구체적으로, 구동 모터(330)가 회전하게 되면 베벨 기어(340)를 통해서 회전축(320) 및 스풀(310)이 회전하게 되고, 풀리(350) 및 벨트(360)에 의해서 웜 기어(372)가 회전축(320) 및 스풀(310)의 회전과 동시에 회전하게 되고, 웜 기어(372)의 회전에 의해 이동 부재(376)가 좌우 방향으로 움직이게 된다.
[99]
특히, 도 4에 도시된 바와 같이, 이동 부재(376)가 좌우 방향으로 이동하게 되면서, 스풀(310)에 대하여 호스 라인(L1)과 전선 라인(L3)이 균일하게 감기거나 풀릴 수 있다.
[100]
예를 들어, 이동 부재(376)가 우측 방향으로 이동하게 되면서 스풀(310)에 호스 라인(L1)과 전선 라인(L3)이 균일하게 감기고, 이동 부재(376)가 좌측 방향으로 이동하게 되면서 스풀(310)로부터 호스 라인(L1)과 전선 라인(L3)이 균일하게 풀릴 수 있다.
[101]
이와 같이 호스 라인(L1)과 전선 라인(L3)이 스풀(310)의 움직임 또는 회전에 동조하여 좌우로 움직이는 이동 부재(376)의 관통홀(3762)을 통과하여 한쪽으로 치우침이 없이 스풀(310)에 감기거나 풀리게 되므로, 채수기(110)가 승하강되는 경우에 채수 장치(10)가 장착된 보트 또는 무인항공기(드론 또는 쿼드콥터)와 같은 이동 수단에서 무게 중심의 치우침이 방지될 수 있다.
[102]
한편, 도 5를 참조하여, 구동부(300)에 의한 리프트 기능 시에 전선 라인(L3)이 고정되어 있는 상태라면, 전선 라인(L3)의 꼬임 현상이 발생할 수 있다.
[103]
구체적으로, 전선 라인(L3)의 일단은 스풀(310)의 일단에 배치된 제어부(400)에 연결되고, 전선 라인(L3)은 스풀(310)에 감겨서 수중 펌프(130) 또는 센서부(200)에 연결될 수 있다.
[104]
이때, 전선 라인(L3)의 꼬임이 심해지면, 전선 라인(L3)이 단선될 수 있으므로, 이를 방지하기 위해서 스풀(310), 특히 스풀(310)의 일단에 초소형 슬립링(SR)이 장착될 수 있다.
[105]
전술된 바와 같이 스풀(310)의 일단, 특히 커버(312)의 외측에 제어부(400)가 배치될 수 있다.
[106]
상기 제어부(400)는 일 실시예에 따른 수질검사를 위한 채수 장치(10)의 전반적인 작동을 제어할 수 있다.
[107]
예를 들어, 제어부(400)는 구동 모터(330)의 작동, 특히 구동 모터(330)의 작동 유무, 회전 속도, 회전 방향 등을 제어할 수 있다.
[108]
구체적으로, 제어부(400)에서 구동 모터(330)의 회전 속도를 제어함으로써, 스풀(310)에 대한 호스 라인(L1)과 전선 라인(L3)의 감김 또는 풀림 속도를 제어할 수 있고, 제어부(400)에서 구동 모터(330)의 회전 방향을 제어함으로써, 스풀(310)에 대한 호스 라인(L1)과 전선 라인(L3)의 감김 또는 풀림 여부를 제어할 수 있다.
[109]
또한, 제어부(400)는 수중 펌프(130)의 작동을 제어할 수 있다.
[110]
구체적으로, 제어부(400)에서 수중 펌프(130)의 작동 신호를 발생시키고 전선 라인(L3)을 통해서 신호가 수중 펌프(130)에 전달되어, 채수기(110)에 채취된 시료가 호스 라인(L1) 및 추가적인 호스 라인(L2)을 통해서 채수통(120)에 전달될 수 있다.
[111]
그러나 제어부(400)에 의한 제어 방법은 이에 국한되지 아니하며, 채수부(100), 센서부(200) 또는 구동부(300)의 작동을 제어하는 것이라면 어느 것이든지 가능하다.
[112]
다시 도 1을 참조하여, 채수부(100) 또는 구동부(300)를 보트 또는 무인항공기(드론 또는 쿼드콥터) 등과 같은 이동 수단(미도시)에 장착하기 위하여 고정부(500)가 제공될 수 있다.
[113]
상기 고정부(500)는 구동부(300)의 양단부로부터 상방으로 연장된 연장 부분(512, 522) 및 상기 연장 부분(512, 522)의 단부에서 외측으로 절곡 형성된 절곡 부분(514, 524)을 구비하는 복수 개의 플레이트 부재(510, 512)를 포함할 수 있다.
[114]
이때, 복수 개의 플레이트 부재(510, 512)는 예를 들어 앵글 플레이트의 형태로 마련될 수 있다.
[115]
구체적으로, 제1 플레이트 부재(510)는 스풀(310)의 일단에 구비된 커버(312)의 외측면에 연결되어 상방으로 연장되는 제1 연장 부분(512) 및 제1 연장 부분(512)의 단부에서 외측으로 절곡 형성된 제1 절곡 부분(514)을 포함할 수 있고, 제2 플레이트 부재(520)는 스풀(310)의 타단에 구비된 커버(312)의 외측면에 연결되어 상방으로 연장되는 제2 연장 부분(522) 및 제2 연장 부분(522)의 단부에서 외측으로 절곡 형성된 제2 절곡 부분(524)을 포함할 수 있다.
[116]
이때, 제1 연장 부분(512) 및 제2 연장 부분(522) 사이 공간에 채수통(120)이 탈부착 가능하게 고정될 수 있고, 제1 절곡 부분(514) 및 제2 절곡 부분(524)은 보트 또는 무인항공기(드론 또는 쿼드콥터)와 같은 다양한 이동 수단에 탈부착 가능하게 고정될 수 있다. 이에 의해서 일 실시예에 따른 수질검사를 위한 채수 장치(10)를 경우에 따라서 다양한 위치에 고정시킬 수 있다.
[117]
이와 같이 일 실시예에 따른 수질검사를 위한 채수 장치는, 무게가 가볍고 탈부착이 용이하여 휴대성 및 이동성이 향상될 수 있고, 자동 채수가 가능하여 수질검사 및 측정에 다양하게 활용될 수 있다.
[118]
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 통상의 기술자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
[119]
이상과 같이 비록 한정된 도면에 의해 실시예들이 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구조, 장치 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

청구범위

[청구항 1]
시료를 채취하는 채수기를 포함하는 채수부; 상기 채수기에 연결되어 상기 시료에 대한 수질검사를 수행하는 센서부; 및 상기 채수기 및 상기 센서부를 상하 방향으로 이송시키는 구동부; 를 포함하고, 상기 채수부는 상기 채수기에 연결된 호스 라인을 포함하고, 상기 센서부는 전원을 공급하는 전선 라인을 포함하며, 상기 구동부에 의해서 상기 채수기 및 상기 센서부가 상하 방향으로 이송되면서, 상기 호스 라인 및 상기 전선 라인이 상기 구동부의 일부에 대하여 균일하게 감김 또는 풀림되는, 수질검사를 위한 채수 장치.
[청구항 2]
제1항에 있어서, 상기 구동부는, 외측면에 상기 호스 라인 및 상기 전선 라인이 감김 또는 풀림되는 스풀; 상기 스풀의 일단에 연결되어 상기 스풀을 회전시키는 구동 모터; 및 상기 스풀의 하부에 배치되고, 상기 구동 모터의 회전에 동조하여 상기 스풀의 길이방향을 따라 이동되는 레벨 와인더; 를 포함하고, 상기 레벨 와인더에 의해 상기 호스 라인 및 상기 전선 라인이 상기 스풀의 외측면 상에 균일하게 감김 또는 풀림되는, 수질검사를 위한 채수 장치.
[청구항 3]
제2항에 있어서, 상기 레벨 와인더는, 상기 구동 모터에 의한 회전력이 전달되어 회전되는 웜 기어; 상기 웜 기어의 외측을 감싸고, 상기 웜 기어의 길이방향을 따라 연장되게 개방된 개구를 구비하는 케이스; 및 상기 케이스에 연결되어 상기 스풀의 길이방향을 따라 좌우 방향으로 이동하는 이동 부재; 를 포함하는, 수질검사를 위한 채수 장치.
[청구항 4]
제3항에 있어서, 상기 이동 부재에는, 상기 웜 기어와 맞물려 회전하는 돌기; 및 상기 돌기로부터 이격 배치되어, 상기 호스 라인 및 상기 전선 라인이 관통되는 관통홀; 이 구비되는, 수질검사를 위한 채수 장치.
[청구항 5]
제2항에 있어서, 상기 구동부는, 상기 구동 모터에 의한 회전력을 상기 스풀에 전달하는 베벨 기어; 및 상기 구동 모터에 의한 회전력을 레벨 와인더에 전달하기 위한 풀리와 벨트; 를 더 포함하고, 상기 구동 모터는 상기 스풀의 길이방향에 대하여 수직하는 방향으로 배치되는, 수질검사를 위한 채수 장치.
[청구항 6]
제2항에 있어서, 상기 채수부는, 상기 구동부의 상부에 탈부착 가능하게 배치되어, 상기 채수기로부터 채취된 시료를 저장하는 채수통; 및 상기 호스 라인과 연통되어 상기 채수기로부터 채취된 시료를 상기 채수통에 전달하는 추가적인 호스 라인; 을 더 포함하고, 상기 호스 라인 및 상기 추가적인 호스라인은 상기 스풀의 타단에서 서로 유체 연결되는, 수질검사를 위한 채수 장치.
[청구항 7]
제6항에 있어서, 상기 채수부는, 상기 채수기에 연결되어, 상기 채수기에 채취된 시료를 상기 채수통에 전달하는 수중 펌프; 를 더 포함하고, 상기 센서부는 상기 채수기의 일측에 장착되고, 상기 수중 펌프는 상기 채수기의 타측에 장착되는, 수질검사를 위한 채수 장치.
[청구항 8]
제2항에 있어서, 상기 구동부의 일측에 장착되어, 상기 채수부, 상기 센서부 또는 상기 구동부의 작동을 제어하는 제어부를 더 포함하고, 상기 전선 라인은 상기 제어부에 연결되고, 상기 스풀의 일단에 슬립링이 장착되어, 상기 전선 라인의 꼬임 또는 단선이 방지되는, 수질검사를 위한 채수 장치.
[청구항 9]
제1항에 있어서, 상기 센서부는 pH 센서, 온도 센서, 용존산소 센서, 전기전도도 센서 또는 탁도 센서 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 센서부는 상기 센서로부터 획득된 데이터를 저장하는 내장 메모리를 더 포함하는, 수질검사를 위한 채수 장치.
[청구항 10]
제1항에 있어서, 상기 채수부 또는 상기 구동부를 이동 수단에 장착하기 위한 고정부; 를 더 포함하고, 상기 고정부는, 상기 구동부의 양단부로부터 상방으로 연장된 연장 부분 및 상기 연장 부분의 단부에서 외측으로 절곡 형성된 절곡 부분을 구비하는 복수 개의 플레이트 부재를 포함하는, 수질검사를 위한 채수 장치.

도면

[도1]

[도2a]

[도2b]

[도2c]

[도3a]

[도3b]

[도4]

[도5]