KR100970306B1 - 샘플링 홀더 구조를 가지는 잔류염소 센서 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 측정수의 유입과 동시에 잔류 염소량의 측정과정, 측정 완료된 측정수는 유동 배수되도록 하는 구조로 측정수의 공급, 측정, 유동, 배수 과정이 일체 형태의 측정기에 의해 잔류 염소량을 간단하게 측정할 수 있는 샘플링 홀더 구조를 가지는 잔류염소 센서에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공급되는 측정수가 접촉되는 음전극이 결합되는 음전극부, 상기 음전극의 내측에 위치되는 양전극을 나선 형태로 제작하여 와류방지단에 고정하는 양전극부, 상기 양전극부가 결합된 음전극부의 상부로 잔류 염소량 측정이 완료된 측정수가 상부로 유동되어 배출되는 샘플링홀더부, 상기 샘플링홀더부의 상부로 측정수의 온도나 수소 이온 농도를 측정하는 센서가 결합될 수 있는 센서홀더, 상기 음전극과 양전극에 접촉되는 측정수를 갈바니 전지 전해법으로 측정한 결과값을 표시하는 지시계로 구성되는 것을 특징으로 하여; 측정수의 공급과 잔류 염소량의 측정, 측정이 완료된 측정수의 배수를 일체 형태로 결합된 측정기를 이용하에 간단하게 수행할 수 있도록 하는 효과가 있다.
Description
본 발명은 샘플링 홀더 구조를 가지는 잔류염소 센서에 관한 것으로, 특히 홀더에 잔류염소량 측정센서를 결합시켜 사용하는 장치나 시스템 개념을 탈피하여 샘플링 홀더에 음전극과 양전극을 형성시켜 홀더가 샘플링 기능과 센서 기능을 동시에 수행하면서 잔류 염소량을 간단하게 측정할 수 있는 샘플링 홀더 구조를 가지는 잔류염소 센서에 관한 것이다.
일반적으로, 잔류염소란 유리 잔류염소라고도 하며, 물을 염소로 소독했을 때, 하이포아염소산과 하이포아염소산 이온의 형태로 존재하는 염소를 말한다.
또한, 클로라민(chloramine)과 같은 결합잔류염소를 포함해서 말하는 경우도 있으며, 염소를 투입하여 일정시간 후 잔류하는 염소의 양을 ppm으로 표시한다.
그리고, 잔류염소는 산화력을 가지며 염소 이온과는 화학적으로 성질이 다르다.
그래서, 잔류염소는 살균력이 강하지만 대부분 배수관망에서 빠르게 소멸한다.
이러한, 잔류염소의 살균효과에 영향을 미치는 인자로는 반응시간, 온도, 수소이온농도(pH), 염소를 소비하는 물질의 양 등을 들 수 있다.
즉, 염소를 이용하여 물을 소독할 경우 수인성 전염병균(적리, 콜레라, 장티푸스, 파라티푸스 등)은 잔류염소량 0.02ppm에서 30분 후 완전히 소멸한다.
이러한, 염소의 장점은 수도관 파손으로 인한 미생물의 오염을 예방하거나 소독할 수 있고, 사용중에 오염되는 미생물도 소독할 수 있다는 점이다.
그러나, 잔류염소가 과량으로 존재할 때에는 염소냄새가 강하고, 금속 등을 부식시키며, 발암물질이 생성되는 문제가 있어 잔류염소량을 정확히 체크하며, 인체에 악영향을 미치는 허용농도를 초과하지 못하도록 규제하고 있다.
이러한, 종래의 잔류염소량을 측정하는 잔류염소량센서는 대한민국 등록특허 10-0759531호와 등록특허 10-0768340호가 제안되었다.
상기 종래의 잔류염소량센서는 측정수가 유입되는 유입관 및 유입관의 반대측으로 스톱밸브가 결합된 배출관이 형성되어 측정수가 일방향으로 흐르는 공급관과, 상기 공급관의 유입관과 배출관의 사이에는 바이패스 방식으로 연결되는 'T'형태의 연결관이 형성되며, 상기 연결관의 하부에 연결되어 측정수에 의해 유동되는 세정입자가 유입된 측정홀더가 형성되고, 상기 측정홀더의 일측면에는 상부로 기울어진 센서결합관이 형성되며, 상기 측정홀더와 센서결합관을 감싸도록 형성된 외부홀더가 형성되는 한편, 센서결합관의 하부면에는 수직되게 외부홀더의 바닥면을 관통하는 드레인밸브로 형성된 측정부와, 센서결합관에 결합되며, 지시계와 연결되는 측정센서로 구성된다.
상기와 같은, 종래의 잔류염소량센서는 갈바니전지법 또는 폴라로그래피법을 이용하여 측정하게 되는데, 예를 들어 가장 많이 사용되는 폴라로그래피법은 전해용기에 흐르는 전류는 전극반응의 속도와 전기화학적 활성종의 전극표면으로의 이동속도에 의존된다. 충분히 큰 음전하에서는 전극반응의 속도가 매우 빠르므로 전극표면으로 이동되는 물질 종의 이동속도가 전류의 결정인자로 된다.
또한, 폴라로그래피법은 시약을 변화시킴으로서 잔류염소와 유리유효염소를 분리하여 측정할 수 있는 장점이 있고, 정밀도와 재현성이 좋으나, 수소이온농도(pH)의 영향을 받기 때문에 수소이온농도(pH)의 구간에 따른 잔류염소량을 측정하는 방식으로 이용된다.
그러나, 종래의 잔류염소량 측정기는 음전극과 양전극이 형성된 잔류염소량 센서와 측정수가 유입, 저장, 배수되는 측정 홀더를 꼭 조합해서 장치나 시스템 개념으로 사용해야 했으며 사용되는 센서의 종류, 제작업체에 따른 사양 등에 따라 센서와 호환되는 홀더를 별도로 제작해야만 하는 불편한 문제점이 있었다.
즉, 종래의 잔류염소량 측정기는 측정수가 공급되어 일시적으로 저장되는 측정홀더와 상기 측정홀더에 결합되어 잔류염소량을 측정하는 측정센서가 별도로 결합하는 과정을 수행해야 함으로 측정을 위해 설치과정이 복잡하여 준비시간이 증대되는 문제점이 있었다.
더욱 상세하게는, 종래의 잔류염소량 측정기는 측정홀더에 측정센서를 결합하여 측정을 할 수 있는 측정기를 완성할 수 있는데 측정센서의 규격이 변경되면 측정홀더를 부득이하게 교체해야 하는 번거로움과 관리적 측면에서의 관리 비용이 증대되는 문제점이 있었다.
아울러, 종래의 잔류염소량 측정센서의 음전극 또는 양전극이 잔류 염소량을 측정시 분극 작용으로 음전극이 부식되면 센서 전체를 교체해야하는 문제점이 있었다.
즉, 종래의 잔류염소량 측정기의 측정센서는 음전극과 양전극이 일체의 형태로 제작되어 음전극이나 양전극이 파손 또는 측정기능을 상실할 경우 센서 전체를 교체해야 하는 문제점이 있었다.
이로 인하여, 샘플링 방식을 이용하여 잔류 염소량을 측정할 때 샘플링 홀더에 센서를 별도로 결합하여 사용하는 장치의 개념을 벗어나 샘플링 홀더에 음전극과 양전극을 설치하여 홀더 자체가 잔류 염소량을 측정할 수 있는 측정센서로 사용할 수 있도록 하여 홀더나 센서의 규격에 제한을 받지 않으며, 음전극의 산화 등의 부식률을 최소화하며 음전극과 양전극을 각각 단독 교체가 가능하여 관리가 용이하며 비용을 절감할 수 있는 개선된 잔류염소량 측정기가 절실히 요구되는 실정이다.
이에 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출한 것으로 샘플링 홀더에 음전극과 양전극을 형성시켜 홀더가 샘플링 기능과 센서 기능을 동시에 수행하면서 잔류 염소량을 간단하게 측정할 수 있도록 하는 데 목적이 있다.
그리고, 본 발명의 다른 목적은 측정수를 샘플링하는 홀더와 잔류염소량을 측정하는 센서를 일체화시켜 측정준비 과정이 간소화되고 관리적인 측면이 간편해지도록 하는 데 있다.
더불어, 본 발명의 또 따른 목적은 음전극의 표면에 코팅층을 형성하여 잔류 염소량을 측정할 때 음전극의 부식을 최소화시켜 제품의 수명연장 및 교체기간을 증대시켜 교체비용을 감소시킬 수 있도록 하는 데 있다.
아울러, 본 발명의 다른 목적은 유입된 측정수는 나선 형태의 양전극에 의해 회오리 형태로 회전 유동되며 원뿔 기둥 형태의 와류방지지단에 의해 와류 및 기포가 발생되지 않도록 하는 데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 샘플링홀더부를 투명재질로 형성하여 세정입자에 의한 양전극의 세정상태 및 세정입자의 비산상태, 온도나 수소 이온 농도를 측정하는 센서의 상태를 확인할 수 있도록 하는 데 있다.
더불어, 본 발명의 다른 목적은 음전극이나 양전극을 별도로 형성하여 음전극이나 양전극이 각각 부식, 파손으로 인한 교체시 개별적으로 교체가능하도록 하는 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 상수, 하수 등의 온도나 수소 이온 농도를 측정하는 센서가 홀더에 결합되고, 상기 홀더의 일측으로 음(-)전극과 양(+)전극이 형성된 잔류 염소량 측정센서를 별도로 결합하여 측정수에 함유된 잔류염소량을 갈바니 전지 전해법으로 측정하여 측정한 값을 지시계에서 표시하는 잔류 염소량을 측정하는 장치에 있어서, 유입구를 통해 유입되는 측정수가 접촉되며 유동하는 음(-)전극이 결합되어진 음전극부를 형성하고, 측정수의 회오리 유동을 유도하는 양(+)전극을 측정수의 유동시 와류 현상을 방지하는 와류방지단의 표면에 고정시켜 형성되는 양전극부를 음전극부에 체결 결합하여 음전극의 내측으로 양전극을 위치시키며, 측정수가 유동하는 유동통로의 상부로 잔류 염소량 측정이 완료된 측정수가 배수되는 배수구가 형성되며 내부가 투영되는 샘플링홀더부를 양전극부가 결합된 음전극부의 상부로 결합하고, 측정수의 온도나 수소 이온 농도를 측정하는 센서가 샘플링홀더부의 유동통로 내부에 위치되도록 결합할 수 있는 센서홀더를 결합하여, 상기 음전극부, 양전극부, 샘플링홀더부, 센서홀더를 일체의 형태로 결합한 후 측정수가 음전극과 양전극에 접촉하며 유동될 때 측정수 내에 잔류염소량물질이 존재하면 음전극과 양전극이 분극되어 발생하는 전위차로 잔류 염소량을 갈바니 전지 전해법으로 측정한 후 음전극과 양전극에 연결되는 지시계에 표시되도록 구성하는 것을 특징으로 하는 샘플링 홀더 구조를 가지는 잔류염소 센서를 제공한다.
이상에서와 같이 본 발명은 샘플링 홀더에 음전극과 양전극을 형성시켜 홀더가 샘플링 기능과 센서 기능을 동시에 수행하면서 잔류 염소량을 간단하게 측정할 수 있도록 하는 효과가 있다.
그리고, 측정수를 샘플링하는 몸체와 잔류염소량을 측정하는 센서를 일체화시켜 측정준비 과정이 간소화되고 관리적인 측면이 간편해지도록 하는 효과가 있다.
더불어, 음전극의 표면에 황동 코팅층을 형성하여 잔류 염소량을 측정할 때 음전극의 부식을 최소화시켜 제품의 수명연장 및 교체기간을 증대시켜 교체비용을 감소시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.
아울러, 유입된 측정수는 나선 형태의 양전극에 의해 회오리 형태로 회전 유동되며 원뿔 기둥 형태의 와류방지지단에 의해 와류 및 기포가 발생되지 않도록 하는 효과가 있다.
또한, 샘플링홀더부를 투명재질로 형성하여 세정입자에 의한 양전극의 세정상태 및 세정입자의 비산상태, 온도나 수소 이온 농도를 측정하는 센서의 상태를 확인할 수 있도록 하는 효과가 있다.
더불어, 음전극이나 양전극을 별도로 형성하여 음전극이나 양전극이 각각 부식, 파손으로 인한 교체시 개별적으로 교체가능하도록 하여 교체비용이 절감되고 교체에 따른 규격에 제한을 받지 않는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 샘플링 홀더 구조를 가지는 잔류염소 센서의 사시도,
도 2는 도 1의 결합사시도,
도 3은 도 2의 정면도,
도 4는 도 3의 일 측면도,
도 5는 도 2의 저면도,
도 6은 도 2에서 A-A선에 따른 단면도,
도 7은 도 6을 이용하여 잔류 염소량을 측정하는 측정예시도,
도 8은 본 발명에 따른 샘플링 홀더 구조를 가지는 잔류염소 센서의 사용상태도이다.
도 2는 도 1의 결합사시도,
도 3은 도 2의 정면도,
도 4는 도 3의 일 측면도,
도 5는 도 2의 저면도,
도 6은 도 2에서 A-A선에 따른 단면도,
도 7은 도 6을 이용하여 잔류 염소량을 측정하는 측정예시도,
도 8은 본 발명에 따른 샘플링 홀더 구조를 가지는 잔류염소 센서의 사용상태도이다.
이에 상기한 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1 및 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 샘플링 홀더 구조를 가지는 상수, 하수 등의 수질관리 용도의 온도나 수소 이온 농도를 측정하는 센서가 홀더에 결합되고, 상기 홀더의 일측으로 음(-)전극과 양(+)전극이 형성된 잔류 염소량 측정센서를 별도로 결합하여 측정수에 함유된 잔류염소량을 갈바니 전지 전해법으로 측정하여 측정한 값을 지시계에서 표시하는 잔류 염소량을 측정하는 장치에 관한 것으로, 공급되는 측정수가 접촉되는 음전극(12)이 결합되는 음전극부(10), 상기 음전극(12)의 내측에 위치되는 양전극(21)을 나선 형태로 제작하여 와류방지단(22)에 고정하는 양전극부(20), 상기 양전극부(20)가 결합된 음전극부(10)의 상부로 잔류 염소량 측정이 완료된 측정수가 상부로 유동되어 배출되는 샘플링홀더부(30), 상기 샘플링홀더부(30)의 상부로 측정수의 온도나 수소 이온 농도를 측정하는 센서(41)가 결합될 수 있는 센서홀더(40), 상기 음전극(12)과 양전극(21)에 접촉되는 측정수를 갈바니 전지 전해법으로 측정한 결과값을 표시하는 지시계(50)로 잔류염소량센서(100)가 구성된다.
도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이,상기 음전극부(10)는 유입구(11)를 통해 유입되는 측정수가 접촉되며 유동하는 음(-)전극(12)이 결합되어진다.
이때, 상기 음전극(12)은 음전극몸체(15)의 중앙을 수직으로 관통하는 설치홀(15a)에 끼움 결합되며 음전극(12)과 설치홀(15a)이 접촉되는 경계면에는 측정수의 누수를 방지하도록 실리콘 등을 이용하여 실링(shilling)처리하고, 설치홀(15a)의 하부에는 양전극부(20)가 나선결함을 위한 암나선이 형성된다.
아울러, 상기 음전극몸체(15)를 관통해 음전극(12)과 연결되는 음전극단자(12b)가 외부로 노출되어 지시계(50)와 연결된다.
여기서, 상기 음전극부(10)의 음전극(12)은 링 형태의 은(Ag)전극몸체(13)가 분극될 때 부식을 최소화하기 위하여 표면에 코팅층(14)을 형성한다.
그리고, 상기 코팅층(14)은 측정수가 접촉되는 음전극몸체(13)의 내주면과 상부 끝단면에 코팅 구성하는 것으로, 본 발명에서 상기 코팅층(14)은 비철금속재로 제조되며 일 예로 황동으로 구성할 수 있는 것이다.
이러한, 상기 음전극(12)은 유입구(11)와 일직선상에 설치되는데, 측정수가 유입되기 위해서 음전극(12)의 두께를 관통하는 유동홀(12a)이 형성된다.
즉, 상기 유입구(11)를 통해 유입되는 측정수는 음전극(12)의 유동홀(12a)을 통해 음전극(12)의 내경으로 유입되는 것이다.
상기 양전극부(20)는 측정수의 회오리 유동을 유도하는 양(+)전극(21)을 측정수의 유동시 와류 현상을 방지하는 와류방지단(22)의 표면에 고정시켜 형성된다.
여기서, 상기 양전극부(20)의 양전극(21)은 일 예로써 금, 은, 백금 중 어느 하나의 재질로 이루어질 수 있으며, 유입되는 측정수가 회오리 형태로 유동할 수 있도록 나선 형태로 제작 구성한다.
그리고, 상기 양전극부(20)의 와류방지단(22)은 측정수가 유동 될 때 와류 및 기포가 발생되지 않도록 원뿔 기둥 형태로 구성한다.
이러한, 상기 양전극부(20)는 음전극부(10)에 체결 결합하여 음전극(12)의 내측으로 양전극(21)을 위치시킨다.
즉, 상기 와류방지단(22)은 상부는 원뿔 기둥 형태이고 하부는 원기둥 형태이며 음전극부(10)의 음전극몸체(15)의 하부로 삽입되면서 나선 체결될 수 있도록 수나선이 형성된 체결단(22a)이 양전극몸체(22b)에 일체로 형성되는 것으로, 양전극(21)은 원기둥의 표면에 나선 형태로 감김된다.
한편, 상기 양전극몸체(22b)를 관통해 양전극(21)과 연결되는 양전극단자(21a)가 외부로 노출되어 지시계(50)와 연결된다.
그리고, 상기 양전극부(20)가 음전극부(10)에 체결되면 유동홀(12a)의 전방으로 양전극(21)이 위치되는 것이다.
상기 샘플링홀더부(30)는 측정수가 유동하는 유동통로(31)의 상부로 잔류 염소량 측정이 완료된 측정수가 배수되는 배수구(32)가 형성되며 내부가 투영되게 구성된다.
이러한, 상기 샘플링홀더부(30)는 양전극부(20)가 결합된 음전극부(10)의 상부로 볼트를 이용하여 결합할 수 있다.
즉, 상기 샘플링홀더부(30)는 측정수의 유동을 확인, 측정수의 유동에 의해 비산되며 양전극(21)에 침착되는 이물질을 세정하도록 유동통로(31)의 하부에 투입되는 세정입자(23)의 세정활동을 확인, 양전극(21)과 센서(41)의 상태를 확인하기 위하여 투명 재질로 구성하는 것이다.
여기서, 본 발명에서는 세정입자(23)가 측정유동공간(31a)을 이탈하여 상부로 유동되는 것을 방지하기 위하여 측정수의 공급유속을 측정환경에 따라 250 ~ 3000㎖/min의 유량으로 유입되도록 하는 것이 바람직할 것이다.
부연설명하면, 즉, 상기 샘플링홀더부(30)는 투명한 유동몸체(33)로 구성되는데, 상기 유동몸체(33)는 유리 재질나 아크릴 재질로 구성할 수 있으나 본 발명에서는 아크릴 재질로 구성한다.
더불어, 상기 샘플링홀더부(30)의 유동통로(31)는 음전극부(10) 측은 직경이 큰 측정유동공간(31a)을 형성한다.
그리고, 상기 측정유동공간(31a)과 연결되는 상부로 측정수의 빠른 유동을 위해 유속이 증가되도록 직경이 작아지는 벤츄리유동공간(31b)을 형성한다.
또한, 상기 벤츄리유동공간(31b)과 연결되는 상부로 유속이 감소되면서 기포발생을 감소시키며 배수를 원활히 하기 위해 직경이 증대되는 배수유동공간(31c)으로 구성한다.
아울러, 상기 유동통로(31)의 벤츄리유동공간(31b)의 하부에 연결되는 측정유동공간(31a)의 연결부분은 측정수의 원활한 유동을 위해 하부에서 상부로 진행할수록 직경이 작아지는 감소테이퍼통로(31d)를 형성한다.
한편, 상기 벤츄리유동공간(31b)의 상부에 연결되는 배수유동공간(31c)의 연결부분은 측정수의 와류발생 및 기포 발생 방지를 위해 하부에서 상부로 진행할수록 직경이 증가하는 증가테이퍼통로(31e)를 구성한다.
이러한, 상기 감소테이퍼통로(31d)와 증가테이퍼통로(31e)의 길이 비율은 1 : 2비율로 구성한다.
즉, 상기 감소테이퍼통로(31d)와 증가테이퍼통로(31e)의 길이 비율은 측정 후 소용돌이 상태로 상승하는 측정수가 빠르게 상부로 이동한 후 서서히 유속이 감속할 수 있도록 하기 위한 구성이다.
그리고, 상기 벤츄리유동공간(31b)과 측정유동공간(31a), 배수유동공간(31c)의 직경 비율은 1 : 2비율로 구성한다.
즉, 상기 벤츄리유동공간(31b)과 측정유동공간(31a), 배수유동공간(31c)의 직경 비율은 측정유동공간(31a)에서 소용돌이 형태로 벤츄리유동공간(31b)을 빠르게 통과한 측정수가 급격한 유속 및 유량 변동 없이 배수구(32)를 통해 원활히 배수 될 수 있도록 하기 위한 구성이다.
상기 센서홀더(40)는 측정수의 온도나 수소 이온 농도를 측정하는 센서(41)가 샘플링홀더부(30)의 유동통로(31) 내부에 위치되도록 결합할 수 있도록 구성한 것이다.
그리고, 상기 센서홀더(40)는 샘플링홀더부(30)의 유동몸체(33)와 볼트방식으로 고정될 수 있으며 센서(41)가 결합되지 않을 경우 센서커버(42)를 체결하여 내부로 이물질이 유입하는 것을 방지할 수 있다.
이때, 상기 센서(41)는 지시계(50)와 연결되어 측정수의 온도나 수소 이온 농도를 실시간으로 측정한 값을 표시하게 된다.
즉, 상기 음전극부(10), 양전극부(20), 샘플링홀더부(30), 센서홀더(40)를 일체의 형태로 결합한다.
이후, 측정이 완료된 측정수가 음전극(12)과 양전극(21)에 접촉하며 유동될 때 측정수 내에 잔류염소량물질이 존재하면 음전극(12)과 양전극(21)이 분극되어 발생하는 전위차로 잔류 염소량을 갈바니 전지 전해법으로 측정한다.
다음으로, 상기 음전극(12)과 양전극(21)에 연결되는 지시계(50)에 표시되도록 구성하는 것이다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 작동 및 작용을 설명하면 다음과 같다.
도 1 및 도 7, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 잔류염소량센서(100)를 이용하여 측정수 내의 함유된 잔류 염소량을 측정하기 위해서는 음전극부(10)의 음전극몸체(15)에 양전극부(20)의 양전극몸체(22b)를 나선체결 하여 결합한다.
그리고, 상기 양전극부(20)가 결합된 음전극부(10)를 샘플링홀더부(30)의 유동몸체(33)의 하부로 볼트 체결하고, 상기 유동몸체(33)의 상부에 센서홀더(40)를 볼트 체결하여 결합을 완료한다.
아울러, 결합이 완료된 잔류염소량센서(100)는 측정수 부근에 설치되는 설치부(200)의 고정브라켓(201)에 샘플링홀더부(30)의 유동몸체(33)를 볼트를 이용하여 고정 결합한다.
이때, 상기 지시계(50) 또한 고정브라켓(201)에 함께 설치하여 작동 및 조작이 편리하도록 구성한다.
이렇게, 상기 잔류염소량센서(100)와 지시계(50)를 설치부(200)에 설치를 완료하면 지시계(50)와 음전극부(10)의 음전극단자(12b), 양전극부(20)의 양전극단자(21a)를 케이블로 연결한다.
아울러, 상기 센서홀더(40)에 결합되는 센서(41)는 측정수의 온도나 수소 이온 농도를 측정하여 지시계(50)에 전달하도록 연결한다.
그리고, 상기 음전극부(10)의 유입구(11)에 잔류 염소량을 측정할 측정수가 유입되도록 공급관을 연결하고, 샘플링홀더부(30)의 배수구(32)에는 잔류 염소량을 측정이 완료된 측정수가 배수되도록 배수관을 연결한다.
이후, 상기 지시계(50)를 작동시켜 잔류 염소량을 측정하기 위한 설정 작업을 완료 한 후 공급관을 통해 측정수를 유입구(11)로 유입시키면 측정수는 유입구(11) -> 유동홀(12a)을 순차적으로 통해 음전극(12)의 내주면 공간으로 유입된다.
이때, 상기 공급되는 측정수는 양전극부(20)의 나선 형태로 제작된 양전극(21)에 접촉하여 소용돌이를 형태로 회전하게 되면서 지속적으로 유입되는 측정수에 의해 상부로 유동된다.
이러한, 상기 측정수는 회전 유동하면서 샘플링홀더부(30)의 유동몸체(33)에 형성되는 유동통로(31)의 측정유동공간(31a)에 충만하게 되면 음전극(12)과 양전극(21)에 접촉하게 된다.
즉, 상기 유입구(11)를 통해 유입된 측정수는 양전극(21)에 접촉되며 회전하면서 음전극(12)에 접촉된다.
이때, 상기 세정입자(23)는 측정수가 양전극(21)에 의해 소용돌이 형태로 회전되면서 측정유동공간(31a)에서 강하게 회전하여 양전극(21) 및 음전극(12)에 침착되는 이물질을 세정하게 된다.
그리고, 상기 회전하는 측정수는 와류방지단(22)을 원뿔 기둥 형태의 지나면서 유동에 방해되는 와류와 기포가 발생되지 않도록 하면서 유동통로(31)의 측정유동공간(31a)을 지나 벤츄리유동공간(31b)으로 유입되면서 유속이 증대된다.
이렇게, 상기 벤츄리유동공간(31b)을 통과하면서 유속이 증가된 측정수는 배수유동공간(31c)으로 유입되면서 속도는 줄고 회오리 작용도 감쇄되면서 지속적으로 충진되면 배수구(32)를 통해 배수된다.
여기서, 상기 측정수 내에 HClO2 , ClO2 , ClO- 가 존재하면 음전극(12)과 양전극(21)이 분극되어 발생하는 전위차를 이용하는 잔류 염소량을 갈바니 전지 전해법으로 측정하게 된다.
이때, 상기 갈바니 전지 전해법의 원리를 살펴보면 다음과 같다.
상기 갈바니 전지 전해법은 여러 종류의 다른 전도체가 직렬로 연결되어 있고, 그 중 적어도 1개는 전해질(電解質) 또는 그 용액으로 되어 있으며, 양단(兩端)의 화학적 조성이 같은 계(系)로 된 전지로 L.갈바니의 이론에서 유래되어 갈바니 전지라고 한다.
예를 들어, M을 다른 종류의 금속, S를 다른 종류의 전해질 용액으로 하면, 예를 들면 M1|S1|M2|M1과 같은 것이다. 갈바니 전지의 단자(端子)를 단락(短絡)하거나 단자 사이에 적당한 외부저항을 접속하면, 전지계에 전류가 흘러 전기반응이 일어난다.
그리고, 전류가 피전해질(被電解質)의 확산에 의해 결정될 때는 그 전류를 확산전류 Id라 하며, Id=607nc√D 3√m2 6√t 와 같은 식으로 나타낸다. 이 식을 일코비치의 식이라 하며, n은 전극반응에 관계하는 전자수이고, c는 용액 중 피전해질의 농도(mol/ℓ)이며, D는 확산계수(cm2/sec), m은 1초 동안에 유출하는 수은의양(mg), t는 떨어뜨릴 때의 시간간격(sec)이다.
아울러, 반파전위(半波電位)는 전류가 한계전류(限界電流) Ie의 반이 될 때의 전위를 말하고, 보통 E 1/2로 표시하며, 용액의 조성이 일정할 때는 농도에 무관한 상수가 된다.
전기에너지를 가해 비자발적 반응이 일어나도록 하는데 이를 전해전지(electrolytic cell)이라 하는데 이 경우, Cu가 환원전극이 되고 Ag가 산화전극이 되기 때문에 각각의 재료를 전극으로 사용하였다. 만약 Δε >Δε 외부 이면 반대방향으로 아래와 같은 화학식으로 반응이 일어나게 된다.
Cu2+(aq) + 2Ag(s) -> Cu(s) + 2Ag+(aq)
이러한, 상기 화학식 원리를 이용하여 제작되어진 센서의 작동은 산화전극인 음전극(12), 환원전극이 양전극(21)이 된다.
이때, 상기 음전극(12)과 양전극(21)의 두 전극에서 반응이 자발적으로 진행되려는 경향이 있어 외부도체를 통해 음전극(12)에서 양전극(21)로 전자가 흐르게 된다.
여기서, 상기 음전극(12)은 산화전극으로 Cu(s) = Cu 2+(aq) + 2e- 로 구리가 전자를 잃어 전자가 생성되어 음(-) 극이 되고, 은전극(12)은 환원전극인 양전극(21)으로 Ag+(aq) + e- = Ag(s) 로 전자를 받고 양(+)극이 된다.
즉, 음전극(12)에서 -1가의 전자가 전해질(염화암모늄등)로 녹아 나와 양전극(21)쪽으로 이동하며 이러한, 원리로 전류가 흐르게 되는데 이는 잔류염소의 농도에 비례하여 영향을 받게 되는고 이때, 전기적 신호를 연산하여 수중에 녹아있는 잔류 염소량을 측정할 수 있게 되는 것이다.
이러한, 상기 잔류염소량센서(100)는 여러 종류의 수질 중 특히 염소 또는 염소화합물을 이용하여 산화작용이나 살균작용에 의하여 행해지는 정수처리로 상수, 정수, 공업용수, 공업폐수 등의 잔류 염소를 측정하는 데 사용된다.
이렇게, 측정된 잔류 염소량은 음전극(12)과 양전극(21)에 연결되어진 지시계(50)에 디지털방식으로 디스플레이된다.
이로써, 상기 잔류염소량센서(100)는 기존의 측정홀더와 측정센서를 별도로 운용하는 방식을 탈피하여 샘플링홀더부(30)에 음전극부(10)와 양전극부(20)를 일체형태로 결합하여 측정수의 유입과 측정, 배수가 한 공정으로 이루어지도록 하는 이점이 있다.
그리고, 상기 잔류염소량센서(100)는 음전극(12)와 양전극(21)이 별도로 나눠진 구조로 측정이 이루어져 고장이나 파손으로 인한 교체 작업이 간편하며 관리비용이 감소되는 장점이 있다.
더불어, 상기 잔류염소량센서(100)는 음전극(12)에 코팅층(14)을 형성하여 잔류 염소량 측정시 분극작용에 의한 부식을 최소화시켜 사용수명을 연장하는 이점이 있다.
아울러, 상기 잔류염소량센서(100)는 유입되는 측정수가 양전극(21)에 의해 소용돌이 형태로 회전되면서 측정유동공간(31a)에 투입된 세정입자(23)를 강하게 회전시켜 양전극(21) 및 음전극(12)에 침착되는 이물질을 세정(제거) 효율이 증대되는 장점이 있는 것이다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
10 : 음전극부 11 : 유입구
12a : 유동홀 12b : 음전극단자
13 : 은전극몸체 14 : 코팅층
15 : 음전극몸체 15a : 설치홀
20 : 양전극부 21 : 양전극
21a : 양전극단자 22 : 와류방지단
30 : 샘플링홀더부 31 : 유동통로
31a : 측정유동공간 31b : 벤츄리유동공간
31c : 배수유동공간 31d : 감소테이퍼통로
31e : 증가테이퍼통로 32 : 배수구
33 : 유동몸체 40 : 센서홀더
41 : 센서 42 : 센서커버
50 : 지시계 100 : 잔류염소량센서
200 : 설치부 201 : 고정브라켓
12a : 유동홀 12b : 음전극단자
13 : 은전극몸체 14 : 코팅층
15 : 음전극몸체 15a : 설치홀
20 : 양전극부 21 : 양전극
21a : 양전극단자 22 : 와류방지단
30 : 샘플링홀더부 31 : 유동통로
31a : 측정유동공간 31b : 벤츄리유동공간
31c : 배수유동공간 31d : 감소테이퍼통로
31e : 증가테이퍼통로 32 : 배수구
33 : 유동몸체 40 : 센서홀더
41 : 센서 42 : 센서커버
50 : 지시계 100 : 잔류염소량센서
200 : 설치부 201 : 고정브라켓
Claims (10)
- 상수, 하수 등의 수질 관리에 있어 온도나 수소 이온 농도를 측정하는 센서가 홀더에 결합되고, 상기 홀더의 일측으로 음(-)전극과 양(+)전극이 형성된 잔류 염소량 측정센서를 별도로 결합하여 측정수에 함유된 잔류염소량을 갈바니 전지 전해법으로 측정하여 측정한 값을 지시계에서 표시하는 잔류 염소량을 측정하는 장치에 있어서,
유입구(11)를 통해 유입되는 측정수가 접촉되며 유동하는 음(-)전극(12)이 결합되어진 음전극부(10)를 형성하고,
측정수의 회오리 유동을 유도하는 양(+)전극(21)을 측정수의 유동시 와류 현상을 방지하는 와류방지단(22)의 표면에 고정시켜 형성되는 양전극부(20)를 음전극부(10)에 체결 결합하여 음전극(12)의 내측으로 양전극(21)을 위치시키며,
측정수가 유동하는 유동통로(31)의 상부로 잔류 염소량 측정이 완료된 측정수가 배수되는 배수구(32)가 형성되며 내부가 투영되는 샘플링홀더부(30)를 양전극부(20)가 결합된 음전극부(10)의 상부로 결합 형성하고,
측정수의 온도나 수소 이온 농도를 측정하는 센서(41)가 샘플링홀더부(30)의 유동통로(31) 내부에 위치되도록 결합할 수 있는 센서홀더(40)를 결합 형성하여,
상기 음전극부(10), 양전극부(20), 샘플링홀더부(30), 센서홀더(40)를 일체의 형태로 결합한 후 측정수가 음전극(12)과 양전극(21)에 접촉하며 유동될 때 측정수 내에 잔류염소량물질이 존재하면 음전극(12)과 양전극(21)이 분극되어 발생하는 전위차로 잔류 염소량을 갈바니 전지 전해법으로 측정한 후 음전극(12)과 양전극(21)에 연결되는 지시계(50)에 측정값이 표시되도록 구성하는 것을 특징으로 하는 샘플링 홀더 구조를 가지는 잔류염소 센서. - 제 1항에 있어서, 상기 음전극부(10)의 음전극(12)은 링 형태의 은(Ag)전극몸체(13)가 분극될 때 산화를 최소화하기 위하여 표면에 코팅층(14)을 형성하여 구성하는 것을 특징으로 하는 샘플링 홀더 구조를 가지는 잔류염소 센서.
- 제 2항에 있어서, 상기 코팅층(14)은 측정수가 접촉되는 음전극몸체(13)의 내주면과 상부 끝단면에 코팅 구성하는 것을 특징으로 하는 샘플링 홀더 구조를 가지는 잔류염소 센서.
- 제 1항에 있어서, 상기 양전극부(20)의 양전극(21)은 유입되는 측정수가 회오리 형태로 유동할 수 있도록 나선 형태로 제작 구성하는 것을 특징으로 하는 샘플링 홀더 구조를 가지는 잔류염소 센서.
- 제 1항에 있어서, 상기 양전극부(20)의 와류방지단(22)은 측정수가 유동 될 때 와류 및 기포가 발생되지 않도록 원뿔 기둥 형태로 구성하는 것을 특징으로 하는 샘플링 홀더 구조를 가지는 잔류염소 센서.
- 제 1항에 있어서, 상기 샘플링홀더부(30)는 측정수의 유동을 확인, 측정수의 유동에 의해 비산되며 음전극(12) 및 양전극(21)에 침착되는
이물질을 세정하도록 유동통로(31)의 하부에 투입되는 세정입자(23)의 세정활동을 확인, 양전극(21)과 센서(41)의 상태를 확인하기 위하여 투명 재질로 구성하는 것을 특징으로 하는 샘플링 홀더 구조를 가지는 잔류염소 센서. - 제 1항에 있어서, 상기 샘플링홀더부(30)의 유동통로(31)는 음전극부(10) 측은 직경이 큰 측정유동공간(31a)을 형성하고,
상기 측정유동공간(31a)과 연결되는 상부로 측정수의 빠른 유동을 위해 유속이 증가되도록 직경이 작아지는 벤츄리유동공간(31b)을 형성하며,
상기 벤츄리유동공간(31b)과 연결되는 상부로 유속이 감소되면서 기포발생을 감소시키며 배수를 원활히 하기 위해 직경이 증대되는 배수유동공간(31c)으로 구성하는 것을 특징으로 하는 샘플링 홀더 구조를 가지는 잔류염소 센서. - 제 7항에 있어서, 상기 유동통로(31)의 벤츄리유동공간(31b)의 하부에 연결되는 측정유동공간(31a)의 연결부분은 측정수의 원활한 유동을 위해 하부에서 상부로 진행할수록 직경이 작아지는 감소테이퍼통로(31d)를 형성하고,
상기 벤츄리유동공간(31b)의 상부에 연결되는 배수유동공간(31c)의 연결부분은 측정수의 와류발생 및 기포 발생 방지를 위해 하부에서 상부로 진행할수록 직경이 증가하는 증가테이퍼통로(31e)를 구성하는 것을 특징으로 하는 샘플링 홀더 구조를 가지는 잔류염소 센서. - 제 8항에 있어서, 상기 감소테이퍼통로(31d)와 증가테이퍼통로(31e)의 길이 비율은 1 : 2비율로 구성하는 것을 특징으로 하는 샘플링 홀더 구조를 가지는 잔류염소 센서.
- 제 1항에 있어서, 상기 벤츄리유동공간(31b)과 측정유동공간(31a), 배수유동공간(31c)의 직경 비율은 1 : 2비율로 구성하는 것을 특징으로 하는 샘플링 홀더 구조를 가지는 잔류염소 센서.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020100014584A KR100970306B1 (ko) | 2010-02-18 | 2010-02-18 | 샘플링 홀더 구조를 가지는 잔류염소 센서 |
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| KR1020100014584A KR100970306B1 (ko) | 2010-02-18 | 2010-02-18 | 샘플링 홀더 구조를 가지는 잔류염소 센서 |
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| KR100970306B1 true KR100970306B1 (ko) | 2010-07-15 |
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ID=42645609
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| KR1020100014584A KR100970306B1 (ko) | 2010-02-18 | 2010-02-18 | 샘플링 홀더 구조를 가지는 잔류염소 센서 |
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| KR (1) | KR100970306B1 (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102311921B1 (ko) * | 2021-04-21 | 2021-10-13 | 주식회사 인포월드 | 전도도센서모듈 및 이를 구비한 지하수 모니터링 센서 |
| KR20230083622A (ko) * | 2021-12-03 | 2023-06-12 | 서울특별시 | 미세플라스틱 입자 포집기 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20040009344A (ko) * | 2002-07-23 | 2004-01-31 | 유일정공 주식회사 | 전기화학식 잔류염소센서 및 이를 이용한 측정장치 |
-
2010
- 2010-02-18 KR KR1020100014584A patent/KR100970306B1/ko not_active IP Right Cessation
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