KR100482465B1 - 특정 물질 농도 검출 장치 및 이를 이용한 특정 물질 농도확인 장치 및 포화 상태 확인 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 화학약품에 포함된 특정 물질의 농도를 전기적인 방식으로 정밀하게 측정 및 확인할 수 있도록 함으로써 균일한 제품 성능을 보장하고, 처리 작업에 소요되는 시간을 단축시키며 작업에 사용되는 화학약품의 양을 절감할 수 있도록 한 특정 물질 농도 검출 장치 및 이를 이용한 특정 물질 농도 확인 장치 및 포화 상태 확인 방법에 관한 것이다.

본 발명의 일 특징에 따른 특정 물질 농도 검출 장치는 금속 전극체의 전체면이 절연코팅되고, 상기 절연코팅의 일부가 제거되어 박피부를 형성하며, 상기 박피부를 통해 노출된 상기 금속 전극체를 통해 누설 전류가 흐를 수 있도록 구성된 한 쌍의 절연 전극체가 상호 이격 설치되어 이루어져서, 상기 절연 전극체 사이의 저항 또는 정전용량에 의해 액상 화학약품 내의 특정 물질의 농도를 검출하게 된다.

Description

특정 물질 농도 검출 장치 및 이를 이용한 특정 물질 농도 확인 장치 및 포화 상태 확인 방법{material concentration sensing apparatus, confirming apparatus using thereof and material saturation state confirming method}

본 발명은 특정 물질 농도 검출 장치 및 이를 이용한 특정 물질 농도 확인 장치에 관한 것으로, 특히 액상 화학약품에 포함된 특정 물질의 농도를 전기적인 방식으로 정밀하게 검출 및 확인할 수 있도록 한 특정 물질 농도 검출 장치 및 이를 이용한 특정 물질 농도 확인 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 인쇄회로기판을 제작함에 있어서는 인쇄회로기판에 포함된 특정 물질, 예를 들어 동(Cu)의 불필요한 부분을 에칭으로 제거하기 위해 용해 상태가 수시로 변화되는 유기물을 포함하는 황산 과수(H₂SO₄ + H₂O₂ + 유기물)를 사용하게 된다. 즉, 황산 과수가 채워진 처리조에 인쇄회로기판을 침전시킨 상태에서 에칭을 수행하게 된다.

한편, 에칭 과정에서 용해된 동의 농도가 포화 상태에 이르게 되면 더 이상의 에칭이 이루어지지 않기 때문에 에칭 용액인 황산 과수를 교체하거나 보충해주어야 하고, 이에 따라 에칭 과정 중에 황산 과수 용액에 용해된 동의 농도를 수시로 점검해야 한다. 이를 위해 종래에는 작업자가 부력의 원리를 이용한 코르크구 비중계를 사용하여 목측으로 동의 농도를 측정하여 왔는데, 그 과정이 작업자에게 집중을 요하는 성가신 일일뿐만 아니라 작업자의 숙련도에 따라 측정 결과가 달리 나와 인쇄회로기판의 품질의 균일성이 보장되지 못하는 문제점이 있다. 그리고, 이 과정에서 작업자가 동 농도의 포화 상태를 신속하게 파악하지 못함으로써 에칭 작업에 소요되는 시간이 증가하고, 반대로 포화 상태에 이르지 않았음에도 황산 과수를 일찍 보충하거나 교체함으로써 화학약품이 낭비되는 문제점이 있다.

본 발명은 화학약품에 포함된 특정 물질의 농도를 전기적인 방식으로 정밀하게 측정 및 확인할 수 있도록 함으로써 균일한 제품 성능을 보장하고, 처리 작업에 소요되는 시간을 단축시키며 작업에 사용되는 화학약품의 양을 절감할 수 있도록 한 특정 물질 농도 검출 장치 및 이를 이용한 특정 물질 농도 확인 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 특징에 따른 특정 물질 농도 검출 장치는 금속 전극체의 전체면이 절연코팅되고, 상기 절연코팅의 일부가 제거되어 박피부를 형성하며, 상기 박피부를 통해 노출된 상기 금속 전극체를 통해 누설 전류가 흐를 수 있도록 구성된 한 쌍의 절연 전극체가 상호 이격 설치되어 이루어져서, 상기 절연 전극체 사이의 저항 또는 정전용량에 의해 액상 화학약품 내의 특정 물질의 농도를 검출하게 된다.

본 발명의 다른 특징에 따른 특정 물질 농도 확인 장치는 금속 전극체의 전체면이 절연코팅되고, 상기 절연코팅의 일부가 제거되어 박피부를 형성하며, 상기 박피부를 통해 노출된 상기 금속 전극체를 통해 누설 전류가 흐를 수 있도록 구성된 한 쌍의 절연 전극체가 상호 이격 설치되어 이루어진 전기적량 센서; 상기 전기적량 센서를 일측 가지의 임피던스로 하고, 나머지 가지에는 적어도 하나 이상의 고정 전기소자와 가변 전기소자를 포함하여 구성되는 브릿지 회로; 상기 가변 전기소자의 값을 조정하는 가변기 조정 수단; 상기 브릿지 회로의 평형 검출단에 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출 수단; 상기 가변기 조정 수단의 구동을 제어하며, 상기 전류 검출 수단으로부터 제공된 전류 검출값을 미리 정해진 계산식에 대입하여 상기 전기적량 센서의 저항 또는 정전용량을 산출하고, 상기 산출된 저항 또는 정전용량에 대응되는 특정 물질의 농도를 출력하는 제어 수단 및 상기 제어 수단에서 출력된 특정 물질의 농도를 표시하는 표시 수단을 포함하여 이루어진다.

본 발명의 다른 특징에 따른 특정 물질의 포화 상태 확인 방법은 금속 전극체의 전체면이 절연코팅되고, 상기 절연코팅의 일부가 제거되어 박피부를 형성하며, 상기 박피부를 통해 노출된 상기 금속 전극체를 통해 누설 전류가 흐를 수 있도록 구성된 한 쌍의 절연 전극체가 상호 이격 설치되어 이루어진 전기적량 센서를 일측 가지의 임피던스로 하고, 나머지 가지에는 적어도 하나 이상의 고정 전기소자와 가변 전기소자를 포함하는 브릿지 회로에 의해 수행되는 특정 물질의 포화 상태 확인 방법에 있어서, (a) 상기 가변 전기소자를 조정하여 상기 전기적량 센서의 상기 저항 및 정전용량을 산출하는 단계; (b) 상기 단계 (a)에서 산출된 저항 및 정전용량이 미리 정해진 범위 내에 도달하였는 지를 판단하는 단계; (c) 상기 단계 (b)에서의 판단 결과, 도달하지 않은 경우에는 단계 (a)로 복귀하고, 도달한 경우에는 상기 브릿지 회로의 평형 검출단에 흐르는 전류(I)를 측정하는 단계; (d) 상기 단계 (c)에서 측정된 상기 전류(I)의 소정 시간당 변화율이 소정치 이하인 지를 판단하는 단계 및 (e) 상기 단계 (d)에서의 판단 결과, 상기 변화율이 상기 소정치보다 큰 경우에는 단계 (d)로 복귀하고, 상기 변화율이 상기 소정치이하인 경우에는 포화 상태가 되었다고 확인하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.

도 1은 일반적인 평판 콘덴서의 정전용량을 설명하기 위한 도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 평행한 두 전극판 사이에 유전체를 두게 되면, 유전체의 비유전율에 의해 전기장이 응집되는 효과가 발생하여 두 전극판 사이에 더 많은 전기장이 축적되게 된다. 즉, 전기장의 축적 용량의 증가는 두 전극판 사이의 정전용량을 증가시킨다.

한편, 각각의 유전체들은 서로 다른 비유전율을 가지기 때문에 두 전극판 사이에 놓여 있는 유전체의 종류에 따라서도 콘덴서의 정전용량이 변화하게 된다. 따라서, 순수한 화학약품, 예를 들어 순수 황산 과수가 갖는 비유전율과 여기에 다른 물질, 예를 들어 동이 용해된 상태의 비율전율은 당연히 상이하게 된다. 따라서, 순수 화학약품의 비유전율을 측정하고 이를 기준으로 하여 여기에 포함된 다른 물질의 비유전율을 상대적으로 측정하여 사전에 도표화해 놓고 있으면, 액상 화학약품에 용해된 특정 물질의 농도를 측정할 수 있게 된다.

도 1로 돌아가서, 비유전율(ε₀)로 채운, 면적이 A 이고, 전극판 간격이 d인 무한 평판 콘덴서의 경우에 그 정전용량(C)은 아래의 수학식 1과 같이 된다.

= [F]

식 1에서 ε₀는 공기의 유전율을 나타낸다.

도 2a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 특정 물질 농도 검출 장치의 구성도이고, 도 2b는 도 2a에서 A-A선을 절취하여 본 단면도이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에서 사용되는 특정 물질 농도 검출 장치(이하, "전기적량 센서"(60)라 한다)는 전체 면이 절연 물질로 코팅된 한 쌍의 금속 전극체(이하 이러한 전극체를 "절연 전극체"라 한다)(62)가 소정의 간격을 두고 마주하여 이루어지는데, 금속 전극체(62a)를 통해 소정의 누설 전류가 흐를 수 있도록 코팅체(62b)의 일부분을 제거(이하 이 부분을 "박피부"(62b1)라 한다)하여 전극체(62a)가 외부로 노출될 수 있도록 하고 있다. 이와 같이, 본 발명의 전기적량 센서(60)에서는 박피부(62b1)의 형성에 의해 전극체(62a)를 통한 누설 전류가 흐를 수 있도록 함으로써 그 저항을 측정하는 것에 의해 액상의 화학약품에 용해된 특정 물질, 특히 금속 물질의 농도를 측정할 수 있게 된다. 이러한 전기적량 센서(60)는 기본적으로 두 개의 평탄한 절연 전극체(62)가 소정의 간격을 두고 마주보는 구조인 평판형으로 구현될 수 있을 것이다.

그러나, 평판형의 경우에는 특정 물질의 농도 변화에 따른 전기적량 센서의 정전용량의 변동 범위가 작기 때문에 화학약품의 원활한 유동을 보장하면서도 표면적을 넓힐 수 있는 구조, 예를 들어 도시된 바와 같이 단면이 디귿자 형상으로 이루어진 절연 전극체(62)가 소정의 간격을 두고 서로 겹쳐지도록 구성할 수 있는데, 이 경우에 하나의 절연 전극체(62)는 각각 전극체(62a)와 코팅체(62b)로 이루어지고, 전극체(62a)는 다시 소정의 간격을 두고 평행하게 마주하는 적어도 2매 이상의 판상부(62a1)와 판상부(62a1)의 단부를 서로 연결하는 연결부(62a2)를 포함하여 이루어질 수 있다.

도면에서 미설명 부호 67은 전기적량 센서(60)를 외부 회로, 예를 들어 후술하는 바와 같은 브릿지 회로에 연결시키기 위한 전극 인출선을 나타내고, 68은 두 절연 전극체(62)가 상호간에 항상 동일한 위상을 유지할 수 있도록 두 전극 인출선(67)을 안정적으로 파지하고 있는 고정대를 나타낸다. 물론, 전극 인출선(67)도 절연 피복되어 있어야 한다.

도 3은 도 2에 도시한 전기적량 센서의 정전용량을 평판 콘덴서로 등가 변환시킨 구성도인 바, 전술한 구성을 갖는 본 발명의 전기적량 센서는 같은 부피의 평판 콘덴서에 비해 사이의 거리가 반으로 줄어들게 되고 표면적 효과가 증가하기 때문에 6배 정도의 정전용량의 증가를 꾀할 수가 있으며, 결과적으로 측정 레인지가 넓어지기 때문에 특정 물질의 농도 변화량을 보다 정확하게 검출할 수 있게 된다.

한편, 화학약품인 황산 과수에 동(Cu)이 녹아들게 되면 화학약품의 전도도 특성과 유전율 특성이 변화하게 되는데, 전도도 특성 변화는 전기적량 센서(60)에 걸리는 저항을 측정함으로써 알 수가 있고 유전율 특성 변화는 그 정전용량을 측정함으로써 알 수가 있는 바, 브릿지 회로를 사용하게 되면 이 둘을 동시에 측정할 수가 있다.

도 4는 일반적인 브릿지 회로를 설명하기 위한 도이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 일반적인 브릿지 회로의 구성은 네 개의 임피던스 가지로 구성되는데, 각 가지의 임피던스 크기를 Z1, Z2, Z3 및 Z4라 하고, 각 임피던스에 흐르는 전류를 I1, I2, I3 및 I4라 하면 각 임피던스에 배분되는 전압은 아래의 수학식 2와 같이 각각의 임피던스와 전류의 곱으로 된다.

Z1, V2 = I2 Z2, V3 = I3 Z3, V4 = I4 Z4

한편, 브릿지 회로가 평형을 이루어 검류계에 흐르는 전류가 0이 된다면, 각 가지의 전압과 전류는 아래의 수학식 3 내지 5의 관계를 유지한다.

V1 = V2, V3 = V4, I1 = I3, I2 = I4,

Z1 = I2 Z2

Z3 = I2 Z4

그리고, 수학식 4 및 5로부터 수학식 6이 도출된다.

Z2 = Z1 Z4

도 5는 본 발명의 특정 물질 농도 검출 장치를 등가 변환시켜 구성한 브릿지 회로의 일 실시예에 따른 회로도이다. 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 전기적량 센서(60)는 저항(R4)과 콘덴서(C4)가 병렬 연결된 구성으로 등가 변환될 수 있는 바, 이 경우에 그 전체 임피던스(Z4)는 아래의 수학식 6과 같이 된다.

한편, 참조 부호 R1, R2 및 R3은 가변저항을 나타내고, C3은 가변저항(R3)과 병렬 연결된 고정 콘덴서를 나타낸다. 참조 부호 AC는 외부에서 인가한 전압원, 예를 들어 정현파 교류 전압원을 나타낸다. 이 경우에 브릿지 회로의 각 가지의 임피던스는 아래의 수학식 8 내지 10과 같이 된다.

Z1 = R1

Z2 = R2

여기에서, 검류계(D)에 전류가 흐르지 않는다고 가정, 즉 브릿지 회로가 평형 상태에 있다고 가정하면, 각 임피던스 사이에는 아래의 수학식 12 내지 14의 관계가 성립된다.

Z3 * Z2 = Z1 * Z4

결과적으로, 브릿지 회로가 평형을 이루는 때의 가변저항(R1),(R2),(R3)과 고정 콘덴서(C3)의 값을 수학식 13 및 14에 대입하면, 화학약품에 포함된 특정 물질의 농도에 따른 전기적량 센서(60)의 저항(R4)과 정전용량(C4)을 구할 수가 있고, 이렇게 구해진 저항(R4)과 정전용량(C4)을 미리 알고 있는 저항 또는 정전용량 대 농도 변환 테이블에 대입함으로써 특정 물질의 농도를 확인할 수 있게 된다.

아래의 표 1은 본 발명의 전기적량 센서(60)를 사용하여 인쇄회로기판의 에칭하는 과정에 있어서 저항 및 정전용량 대 농도 변환 테이블의 실험예를 보인 표이다.

Cu 함량 특성	15% Cu	16% Cu	17% Cu	포화상태
저항(R4)	340 Ω	328 Ω	320 Ω	309 Ω
정전용량(C4)	39.3 uF	43.8 uF	46.1 uF	49 uF

도 6은 본 발명의 특정 물질 농도 확인 장치의 개략적인 외관 구성도이다. 도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 특정 물질 농도 확인 장치는 예를 들어 화학약품으로 황산 과수가 채워져서 인쇄회로기판에 대한 에칭 처리 공정이 수행되는 처리조(50), 화학약품을 저장하고 있다가 처리조(50)에 공급하는 저장탱크(70), 저장탱크(70)로부터의 화학약품의 공급을 단속하는 전자밸브(40), 처리조(50)에 담겨진 전기적량 센서(60), 전기적량 센서(60)와 함께 구성되는 브릿지 회로와 전자밸브(40)를 구동하는 회로 등으로 이루어진 구동회로부(30), 구동회로부(30)로부터 데이터를 제공받아 처리조(50) 내부의 특정 물질의 농도를 확인하고, 구동회로부(30)를 경유하여 전자밸브(40)의 개폐를 제어하는 컴퓨터 본체(10) 및 컴퓨터 본체(10)의 처리 결과를 시각적으로 확인할 수 있도록 표시하는 모니터(20)를 포함하여 이루어질 수 있다.

도 7은 본 발명의 특정 물질 농도 확인 장치의 전기적인 블록 구성도이다. 도 7에 도시한 바와 같이, 표시부(20)는 모니터로 구현될 수 있을 것이고, 본 발명의 특정 물질 농도 확인 프로그램이 탑재된 프로그램 저장부(14), 전기적량 센서(60)의 저항(R4) 또는 콘덴서(C4)의 값에 대응되는 특정 물질의 농도 변환 테이블과 필요한 계산식 등이 저장되는 데이터 저장부(12), 후술하는 전류검출부(32)에서 측정된 아날로그 형태의 전류값을 디지털 데이터로 변환하는 A/D 변환부(16) 및 장치의 전반적인 동작을 제어하는 중앙 제어부(10)는 도 6의 컴퓨터 본체(20)로 구현될 수 있을 것이다.

한편, 도 6의 구동회로부(30)에는 도 5에 예시한 브릿지 회로와 브릿지 회로의 검류계(D)에 흐르는 전류를 전압으로 검출하는 전류검출부(32), 브릿지 회로의 가변저항(R2),(R3)을 조정하는 조정 모터(36)와 이들 조정 모터(36)를 구동하는 가변기 조정부(34) 및 전자밸브(40)를 구동하는 전자밸브 구동부(38)를 포함하여 이루어질 수 있다. 조정 모터(36)는 예를 들어 미세 조정이 가능한 스테핑 모터로 구현될 수 있을 것이다.

도 8은 본 발명의 특정 물질 농도 확인 장치의 동작을 설명하기 위한 플로우차트인 바, 별다른 설명이 없는 한 중앙 제어부가 주체가 되어 수행함을 밝혀두며, 전술한 바와 같이 인쇄회로기판에 대한 동의 용해 농도를 확인하는 작업을 수행하는 것으로 하여 설명을 진행한다.

도 8에 도시한 바와 같이, 먼저, 단계 S10에서는 가변저항(R1)을 미리 정해진 값으로 고정시킨 상태에서 조정 모터(36)를 제어하여 가변저항(R2),(R3)을 초기 상태로 조정하는데, 도 5의 브릿지 회로를 채택하는 경우에 가변저항(R2),(R3)의 초기값은 조정 가능한 최대값인 반면에 가변저항(R3)의 초기값은 0이 된다.

다음으로 에칭 작업의 진행과 더불어 황산 과수에 용해된 동의 농도를 검출하게 되는데, 이를 위해 단계 S12 내지 단계 S15에서는 가변저항(R2)을 미리 정해진 증분(ΔRa)만큼 계속적으로 변화시켜가면서 전류검출부(32)에 의해 검출된 전류값을 확인하여 브릿지 회로의 검류계(D)에 흐르는 전류(I)가 공진 상태에 도달했는 지를 판단한다. 이렇게 하여 단계 S15에서 검류계(D)에 흐르는 전류(I)가 공진점에 도달한 것이 확인되면, 단계 S16에서는 현재의 가변저항(R2) 값을 저장하고, 다시 단계 S18에서는 가변저항(R2) 값을 미리 정해진 계산식, 즉 수학식 13에 대입하여 전기적량 센서(60)의 정전용량(C4)을 산출한다.

다음으로, 단계 S20 내지 단계 S24에서는 가변저항(R3)을 미리 정해진 증분(ΔRb)만큼 계속적으로 변화시켜가면서 전류검출부(32)에 의해 검출된 전류값을 확인하여 브릿지 회로의 검류계(D)의 전류(I)가 0, 즉 브릿지 회로가 평형 상태에 도달했는 지를 판단한다. 이렇게 하여 단계 S24에서 브릿지 회로가 평형 상태에 도달한 것이 확인되면, 단계 S26에서는 현재의 가변저항(R3) 값을 저장하고, 다시 단계 S28에서는 이러한 가변저항(R3) 값을 미리 정해진 계산식, 즉 수학식 14에 대입하여 전기적량 센서(60)의 저항(R4) 값을 산출한다.

다음으로 단계 S30에서는 정전용량(C4) 또는 저항(R4)을 전술한 변환 테이블에 대입하여 동의 농도를 확인하고, 단계 S32에서는 필요한 제어, 예를 들어 확인된 농도의 표시나 경보 또는 전자밸브(40)의 개방과 같은 제어를 수행하게 된다.

여기에서, 특정 물질이 금속 물질인지 유기 화합물인지의 여부 등에 따라 전기적량 센서(60)의 저항(R4)과 정전용량(C4) 중 어느 하나만을 채택할 수도 있는 바, 이 경우에는 브릿지 회로의 구성 및 이에 따른 구동회로부의 구성이 달라지게 될 것이다. 예를 들어, 전기적량 센서(60)의 정전용량만을 이용하는 경우에는 브릿지 회로에서 저항(R3)을 고정저항으로 대체할 수 있을 것이며, 이 경우에는 조정 모터(36)를 한 개만 구비해도 될 것이다.

더욱이 도 5의 브릿지 회로에서 저항(R3) 대신에 콘덴서(C3)를 가변시키는 것으로 변형시킬 수도 있을 것이다.

도 9는 본 발명의 특정 물질의 포화 상태 확인 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다. 도 9에 도시한 바와 같이, 단계 S50에서는 도 7에 도시한 과정에 의해 전기적량 센서(60)의 저항(R4) 및 정전용량(C4)을 검출하고, 다시 단계 S52에서는 이렇게 검출된 저항(R4) 및 정전용량(C4)이 미리 정해진 소정의 범위에 도달하였는 지를 판단한다.

단계 S52에서의 판단 결과, 저항(R4) 및 정전용량(C4)이 미리 정해진 소정의 범위 내에 도달했는 지를 판단한다. 단계 S52에서의 판단 결과, 저항(R4) 및 정전용량(C4)이 미리 정해진 소정의 범위 내에 도달하지 않은 경우에는 단계 S50으로 복귀하고, 도달한 경우에는 단계 S53으로 진행하여 전류(I)를 측정하게 된다. 다시 단계 S54에서는 소정 시간당 전류 변화율(I/Δt)이 소정치 이하인 지를 판단한다. 단계 S54에서의 판단 결과, 소정 시간당 전류 변화율이 소정치보다 큰 경우에는 현재 용해가 계속 진행되고 있다는 의미이므로 단계 S53으로 복귀한다. 반면에, 단계 S54에서의 판단 결과, 소정 시간당 전류 변화율(I/Δt)이 소정치 이하인 경우에는 포화 상태라고 판단하고 단계 S56을 수행함으로써 필요한 제어, 예를 들어 화학약품의 교체나 보충 등의 제어를 수행하게 된다.

본 발명의 특정 물질 농도 검출 장치 및 이를 이용한 특정 물질 농도 확인 장치는 전술한 바와 같은 인쇄회로기판의 에칭 분야나 일반적인 도금 분야에서 이용될 수 있을 것이며, 이외에도 널리 액상의 화학약품 내의 특정 물질의 농도를 측정하는데 이용될 수 있을 것이다.

본 발명의 특정 물질 농도 검출 장치 및 이를 이용한 특정 물질 농도 확인 장치는 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다. 예를 들어, 절연 전극체의 판상부의 층수를 도 3에 도시한 것보다 증가시키는 것도 가능할 것이다. 그리고, 절연 전극체에 형성되는 박피부의 크기와 개수 및 형성 위치 등도 적절하게 변형시킬 수 있을 것이다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따르면, 화학약품에 포함된 특정 물질의 농도를 전기적인 방식으로 정밀하게 측정 및 확인할 수 있도록 함으로써 균일한 제품 성능을 보장하고, 처리 작업에 소요되는 시간을 단축시키며 작업에 사용되는 화학약품의 양을 절감할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 평판 콘덴서의 정전용량을 설명하기 위한 도,

도 2a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 특정 물질 농도 검출 장치의 구성도이고, 도 2b는 그 A-A선을 절취하여 본 단면도,

도 3은 도 2에 도시한 특정 물질 농도 검출 장치의 정전용량을 평판 콘덴서로 등가 변환시킨 구성도,

도 4는 일반적인 브릿지 회로를 설명하기 위한 도,

도 5는 본 발명의 특정 물질 농도 검출 장치를 등가 변환시켜 구성한 브릿지 회로의 일 실시예에 따른 회로도,

도 6은 본 발명의 특정 물질 농도 확인 장치의 개략적인 외관 구성도,

도 7은 본 발명의 특정 물질 농도 확인 장치의 전기적인 블록 구성도,

도 8은 본 발명의 특정 물질 농도 확인 장치의 동작을 설명하기 위한 플로우차트,

도 9는 본 발명의 특정 물질의 포화 상태 확인 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

10: 컴퓨터 본체, 12: 데이터 저장부,

14: 프로그램 저장부, 16: A/D 변환부,

18: 중앙 제어부, 20: 표시부,

30: 구동 회로부, 32: 전류 검출부,

34: 가변기 조정부, 36: 조정 모터,

38: 전자밸브 구동부, 40: 전자밸브,

50: 약품 처리조, 60: 전기적량 센서,

62: 절연 전극체, 62a: 전극체,62a1: 판상부, 62a2: 연결부,62b: 코팅체, 62b1: 박피부

67: 전극 인출선,

68: 고정대, 70: 저장탱크

Claims (8)

1. 금속 전극체의 전체면이 절연코팅되고, 상기 절연코팅의 일부가 제거되어 박피부를 형성하며, 상기 박피부를 통해 노출된 상기 금속 전극체를 통해 누설 전류가 흐를 수 있도록 구성된 한 쌍의 절연 전극체가 상호 이격 설치되어 이루어지되,

   상기 절연 전극체 사이의 저항 또는 정전용량에 의해 액상 화학약품 내의 특정 물질의 농도를 검출하는 특정 물질 농도 검출 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 절연 전극체는 적어도 하나 이상의 층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 특정 물질 농도 검출 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 특정 물질은 금속 물질을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 특정 물질 농도 검출 장치.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 특정 물질은 유기 화합물을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 특정 물질 농도 검출 장치.
5. 금속 전극체의 전체면이 절연코팅되고, 상기 절연코팅의 일부가 제거되어 박피부를 형성하며, 상기 박피부를 통해 노출된 상기 금속 전극체를 통해 누설 전류가 흐를 수 있도록 구성된 한 쌍의 절연 전극체가 상호 이격 설치되어 이루어진 전기적량 센서;

   상기 전기적량 센서를 일측 가지의 임피던스로 하고, 나머지 가지에는 적어도 하나 이상의 고정 전기소자와 가변 전기소자를 포함하여 구성되는 브릿지 회로;

   상기 가변 전기소자의 값을 조정하는 가변기 조정 수단;

   상기 브릿지 회로의 평형 검출단에 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출 수단;

   상기 가변기 조정 수단의 구동을 제어하며, 상기 전류 검출 수단으로부터 제공된 전류 검출값을 미리 정해진 계산식에 대입하여 상기 전기적량 센서의 저항 또는 정전용량을 산출하고, 상기 산출된 저항 또는 정전용량에 대응되는 특정 물질의 농도를 출력하는 제어 수단 및

   상기 제어 수단에서 출력된 특정 물질의 농도를 표시하는 표시 수단을 포함하여 이루어진 특정 물질의 농도 확인 장치.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 가변 전기소자 및 상기 고정 전기소자는 저항 또는 콘덴서를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 특정 물질의 농도 확인 장치.
7. 금속 전극체의 전체면이 절연코팅되고, 상기 절연코팅의 일부가 제거되어 박피부를 형성하며, 상기 박피부를 통해 노출된 상기 금속 전극체를 통해 누설 전류가 흐를 수 있도록 구성된 한 쌍의 절연 전극체가 상호 이격 설치되어 이루어진 전기적량 센서를 일측 가지의 임피던스로 하고, 나머지 가지에는 적어도 하나 이상의 고정 전기소자와 가변 전기소자를 포함하는 브릿지 회로에 의해 수행되는 특정 물질의 포화 상태 확인 방법에 있어서,

   (a) 상기 가변 전기소자를 조정하여 상기 전기적량 센서의 상기 저항 및 정전용량을 산출하는 단계;

   (b) 상기 단계 (a)에서 산출된 저항 및 정전용량이 미리 정해진 범위 내에 도달하였는 지를 판단하는 단계;

   (c) 상기 단계 (b)에서의 판단 결과, 도달하지 않은 경우에는 단계 (a)로 복귀하고, 도달한 경우에는 상기 브릿지 회로의 평형 검출단에 흐르는 전류(I)를 측정하는 단계;

   (d) 상기 단계 (c)에서 측정된 상기 전류(I)의 소정 시간당 변화율이 소정치 이하인 지를 판단하는 단계 및

   (e) 상기 단계 (d)에서의 판단 결과, 상기 변화율이 상기 소정치보다 큰 경우에는 단계 (d)로 복귀하고, 상기 변화율이 상기 소정치이하인 경우에는 포화 상태가 되었다고 확인하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 특정 물질의 포화 상태 확인 방법.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 특정 물질은 금속인 것을 특징으로 하는 특정 물질의 포화 상태 확인 방법.