KR100981950B1 - 레이저광을 이용하는 광섬유 방식 센서 구조를 갖는 농도계의 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 파이프에 센서홀더를 장착하여 센서를 탈착할 수 있으며, 센서홀더와 센서부가 독립적으로 관리되어 관리 및 교체 수리가 용이하며, 기존의 파이프 내부를 유동하는 측정수의 농도 측정시 바이패스 구조를 채택하는 플랜지관 형태의 농도측정 구조보다 구조 및 설치가 간편해진 레이저광을 이용하는 광섬유 방식 센서 구조를 갖는 농도계의 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 측정수가 유동하는 파이프에 삽입되는 삽입관의 상부로 개폐 작동을 하는 밸브부, 상기 밸브부의 상부로 홀더가 결합되어 이루어지는 센서설치홀더와, 발광 광섬유와 수광 광섬유가 관통하여 끝단을 통해 노출되는 센서관으로 이루어지는 센서부와, 상기 센서부를 센서설치홀더에 체결하여 파이프의 내부를 유동하는 측정수의 농도를 측정하도록 구성하는 것을 특징으로 하여; 측정수가 유동하는 파이프를 절단하지 않고 내부로 삽입시켜 고정하며 측정을 위해 개폐하는 센서설치홀더를 독립적으로 설치 운용함으로써 측정시에는 센서부를 삽입하여 측정하고, 센서부의 교체나 측정이 불필요할 경우 센서설치홀더를 제거하지 않도록 하는 효과가 있다.

Description

레이저광을 이용하는 광섬유 방식 센서 구조를 갖는 농도계의 구조{Use the fiber-optic laser sensor with the structure of the nine densitometer Articl}

본 발명은 레이저광을 이용하는 광섬유 방식 센서 구조를 갖는 농도계의 구조에 관한 것으로, 특히 파이프에 센서홀더를 장착하여 센서를 탈착할 수 있으며, 센서홀더와 센서부가 독립적으로 관리되어 관리 및 교체 수리가 용이하며, 기존의 파이프 내부를 유동하는 측정수의 농도 측정시 바이패스 구조를 채택하는 플랜지관 형태의 농도측정 구조보다 구조 및 설치가 간편해진 레이저광을 이용하는 광섬유 방식 센서 구조를 갖는 농도계의 구조에 관한 것이다.

일반적으로, 광섬유는 외부환경에 의한 간섭이 적고 정보 손실률이 낮은 장점으로 인하여, 일반 통신망과 유선방송, 각종 자동기기의 정보전송용, 또는 검출용 등으로 다양한 분야에 광범위하게 이용되고 있으며, 최근에는 특히 광섬유 센서의 활용분야가 매우 다양해지고 있다. 광섬유를 이용한 센서는 온도나 압력에 의한 신축성, 빛의 위상차, 또는 도플러 효과를 이용하여 검지기능을 나타내는데, 구체적으로는 온도, 압력센서, 자이로스코프, 속도계, 풍향계, 가스누출 센서 등 다양한 목적으로 사용되고 있다.

이러한, 광섬유를 이용한 유류 측정장치와 관련된 기술로, 대한민국 공개실용신안 제1995-11611호 광섬유를 사용한 오염 감지센서와 대한민국 공개특허 제2001-45678호 오일 오염도 측정장치 등이 공개된 바 있다. 그러나, 상기 광섬유를 사용한 오염 감지센서는 반사경을 이용하여 반사되는 빛을 검출하는 방식이므로 농도가 높은 오염물의 검출에는 부적합하고, 상기 오일 오염도 측정장치는 유분의 농도가 아닌 윤활유의 오염을 측정하는 장치이다.

그리고, 일반적인 농도 측정방식 구조로 많이 사용되고 있는 초음파 농도계는 일정하게 이격되어 서로 대향되도록 설치된 2개의 초음파 진동자를 이용하여 현장의 시료수(정수장, 오수처리장, 하수, 분료처리장, 합병정화조, 산업폐수처리장, 축산·수산폐수 등)의 농도를 측정하는 것으로, 한쪽 초음파 진동자에서 방사되어진 초음파를 다른 쪽 초음파 진동자에서 받아 그 감쇄율을 이용하여 농도를 계측하였다.

즉, 발신용 초음파 진동자에서 방사된 초음파는 측정수(유체)를 통과하여 수신용 초음파 진동자로 전달되고, 이때 초음파의 세기는 측정수의 농도에 따라 감쇄하게 되며, 수신용 초음파 진동자는 초음파의 세기에 따라 전기 신호를 발생하여 수신부에 연결된 계측기에 전달하고 미리 입력된 설정값에 의거하여 측정수의 농도를 측정하게 된다.

그러나, 종래의 발신용 초음파 진동자는 유체가 흐르는 유체관의 직경이 증가함에 따라 발신용 초음파 진동자에서 발생되는 초음파신호가 수신용 초음파 진동자에 도달하지 못하게 되어 정확한 측정값을 산출하지 못하는 문제점이 있었다.

아울러, 한 쌍의 발/수신용 초음파 진동자를 이용하여 농도를 측정함에 따른 오차의 범위가 증가되는 문제점이 있었다.

더불어, 상기 초음파 농도계는 측정수가 유동되는 파이프에 설치를 위해서는 별도의 측정용 초음파 진동자가 설치되는 플랜지관을 파이프를 일부분 절단 한 후 연결하여 초기 설치 비용이 증대되는 문제점이 있었다.

또한, 상기 파이프의 직경에 따른 플랜지관을 별도로 제작해야 함으로써 측정을 위한 초기 설치비용이 상승하는 문제점이 발생되는 동시에 플랜지관을 해체하기 위해서는 일부분 절단된 파이프를 복원하는 과정이 불가능하여 설치하지 못하는 문제점이 있었다.

이로 인하여, 파이프를 절단하지 않고 관통시켜 간단하게 설치함으로써 초기 설치, 시공비용이 절감되며, 센서설치부와 센서부를 각각 독립적으로 운용하여 관리 및 보수가 편리하도록 하고, 안전 사고의 발생을 방지할 수 있는 개선된 농도계가 절실히 요구되는 설정이다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출한 것으로 측정수가 유동하는 파이프를 절단하지 않고 내부로 삽입시켜 고정하며 측정을 위해 개폐하는 센서설치홀더를 독립적으로 설치 운용함으로써 측정시에는 센서부를 삽입하여 측정하고, 센서부의 교체나 측정이 불필요할 경우 센서설치홀더를 제거하지 않아도 되는 레이저광을 이용하는 광섬유 방식 센서 구조를 갖는 농도계의 구조를 제공하는데 목적이 있다.

그리고, 본 발명의 다른 목적은 센서설치홀더를 파이프에 직접삽입하는 방식을 채택하여 파이프 내부를 유동하는 측정수의 농도를 측정하기 위하여 파이프를 일부분 절단하는 바이패스관과 함께 운용되는 플랜지관 구조보다 최초 설치 시공비용이 절감되며 해체 비용이 최소로 발생되도록 하는 데 있다.

더불어, 본 발명의 또 다른 목적은 센서설치홀더와 센서부를 별도로 운용하여 교체나 수리를 요구할 때 관리적인 측면에서 운용비용이 절감되도록 하는 데 있다.

아울러, 본 발명의 다른 목적은 발광 광섬유가 수광 광섬유와의 이격 거리를 조절할 수 있어 측정 상황에 따라 측정거리를 자유롭게 조절할 수 있도록 하는 데 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 삽입관에 파이프 직경에 따른 삽입 깊이를 나타내는 눈금을 표시하여 파이프의 직경에 따라 최적의 측정 위치를 조정할 수 있도록 하며, 파이프 내부에 가스가 발생할 경우 가스를 배출할 수 있어 측정수의 원활한 유동을 유도하여 정확한 측정이 가능하도록 하는 데 있다.

더불어, 본 발명의 다른 목적은 측정수에 함유된 오염물질에 따라 발광셀을 나선 회전시켜 발광 광섬유와 수광 광섬유의 측정거리를 조절하여 정확한 측정이 되도록 하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 미터기의 작동으로 발광램프의 발광광원과 수광램프의 수광광원이 발광,수광 광섬유를 통해 각각 측정수에 조사, 수광되어 미터기에서 농도값이 표시되는 광섬유를 이용하는 농도계에 있어서, 상기 측정수가 유동하는 파이프의 내부로 삽입되는 삽입관을 형성하고, 상기 삽입관의 하부로 나선 결합되되 밸브몸체의 내부에 볼 밸브가 밸브손잡이의 직교, 일직선 선회 작동으로 개폐 작동하는 밸브부를 형성하며, 상기 밸브부의 상부로 나선 결합되는 반대편 끝단에 홀더측 플랜지단이 형성되는 홀더로 이루어지는 센서설치홀더를 구성하고, 상부로는 미터기의 작동 신호를 전달받아 발광하는 발광램프의 발광광원을 전달, 조사하는 발광 광섬유와, 상기 발광 광섬유의 조사 광원을 수신하여 수신램프로 전달하는 수광 광섬유가 내부에 삽입되는 센서관을 형성하고, 상기 발광 광섬유와 수광 광섬유는 센서관의 끝단을 통과해 노출하며 마주보게 설치되며, 상기 센서관의 상부에 센서측 플랜지단을 형성하는 센서부를 구성하여, 상기 센서설치홀더의 삽입관을 파이프의 내부에 삽입하여 접촉면을 용접 결합하고, 상기 밸브손잡이를 볼 밸브가 개방되도록 선회시킨 상태에서 센서부의 센서관을 홀더의 내부로 관통시켜 삽입관의 끝단을 통해 노출되게 결합시켜 파이프의 내부를 유동하는 측정수의 농도를 측정하는 레이저광을 이용하는 광섬유 방식 센서 구조를 갖는 농도계의 구조를 제공한다.

이상에서와 같이 본 발명은 측정수가 유동하는 파이프를 절단하지 않고 내부로 삽입시켜 고정하며 측정을 위해 개폐하는 센서설치홀더를 독립적으로 설치 운용함으로써 측정시에는 센서부를 삽입하여 측정하고, 센서부의 교체나 측정이 불필요할 경우 센서설치홀더를 제거하지 않아도 되는 효과가 있다.

그리고, 센서설치홀더를 파이프에 직접삽입하는 방식을 채택하여 파이프 내부를 유동하는 측정수의 농도를 측정하기 위하여 파이프를 일부분 절단하는 바이패스관과 함께 운용되는 플랜지관 구조보다 최초 설치 시공비용이 절감되며 해체 비용이 최소로 발생되도록 하는 효과가 있다.

더불어, 센서설치홀더와 센서부를 별도로 운용하여 교체나 수리를 요구할 때 관리적인 측면에서 운용비용이 절감되도록 하는 효과가 있다.

아울러, 발광 광섬유가 수광 광섬유와의 이격 거리를 조절할 수 있어 측정 상황에 따라 측정거리를 자유롭게 조절할 수 있도록 하는 효과가 있다.

또한, 삽입관에 파이프 직경에 따른 삽입 깊이를 나타내는 눈금을 표시하여 파이프의 직경에 따라 최적의 측정 위치를 조정할 수 있도록 하며, 파이프 내부에 가스가 발생할 경우 가스를 배출할 수 있어 측정수의 원활한 유동을 유도하여 정확한 측정이 가능하도록 하는 효과가 있다.

더불어, 측정수에 함유된 오염물질에 따라 발광셀을 나선 회전시켜 발광 광섬유와 수광 광섬유의 측정거리를 조절하여 정확한 측정이 되도록 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 광섬유 방식 센서를 이용하는 농도계와 미터기의 연결을 나타낸 측면도,
도 2는 본 발명에 따른 광섬유 방식 센서를 이용하는 농도계를 나타낸 분해사시도,
도 3은 본 발명에 따른 광섬유 방식 센서를 이용하는 농도계를 나타낸 결합사시도,
도 4는 도 3의 A-A선에 따른 나타낸 단면도,
도 5a는 본 발명에 따른 밸브부의 밸브손잡이 개방과 폐쇄시 볼 밸브의 작동을 나타낸 측면도면 단면도,
도 5b는 본 발명에 따른 밸브부의 안전클립을 나타낸 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 센서설치홀더와 센서부의 체결 과정을 나타낸 순서도,
도 7은 본 발명에 따른 센서부가 안전바에 의해 센서설치홀더에 안전 걸림되는 상태를 나타낸 작동도,
도 8은 본 발명에 따른 광섬유 방식 센서를 이용하는 농도계의 측정예시도,
도 9는 본 발명에 따른 광섬유 방식 센서를 이용하는 농도계의 발광 광섬유에서 발광 신호가 측정수를 통과해 수광 광섬유로 수신되는 농도 측정 원리를 나타낸 부분 측정 원리도이다.

이에 상기한 바와같은 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 레이저광을 이용하는 광섬유 방식 센서 구조를 갖는 농도계의 구조는 미터기(1)의 작동으로 발광램프(2)의 발광광원과 수광램프(3)의 수광광원이 발광,수광 광섬유(4)(5)를 통해 각각 측정수에 조사, 수광되어 미터기(1)에서 농도값이 표시되는 광섬유를 이용하는 농도계에 관한 것으로, 측정수가 유동하는 파이프(200)에 삽입되는 삽입관(11)의 상부로 개폐 작동을 하는 밸브부(15), 상기 밸브부(15)의 상부로 홀더(17)가 결합되어 이루어지는 센서설치홀더(10)와, 발광 광섬유(4)와 수광 광섬유(5)가 관통하여 끝단을 통해 노출되는 센서관(21)으로 이루어지는 센서부(20)와, 상기 센서부(20)를 센서설치홀더(10)에 체결하여 파이프(200)의 내부를 유동하는 측정수의 농도를 측정하는 농도계(100)를 구성한다.

먼저, 상기 발광광원은 레이저를 이용하는 것이며, 상기 센서설치홀더(10)는 측정수가 유동하는 파이프(200)의 내부로 삽입되는 관 형태의 삽입관(11)을 형성한다.

그리고, 상기 삽입관(11)의 상부로 나선 결합되되 밸브몸체(12)의 내부에 볼 밸브(13)가 밸브손잡이(14)의 직교, 일직선 선회 작동으로 개폐 작동하는 밸브부(15)를 형성한다.

이때, 상기 밸브부(15)의 상부로 나선 결합되는 반대편 끝단에 홀더측 플랜지단(16)이 형성되는 홀더(17)를 구성한다.

여기서, 상기 홀더(17)의 내주면에는 2개 이상의 고무링(17a)이 결합되어 있어 센서부(20)의 센서관(21)이 삽입될 때 파이프(200)를 흐르는 측정수가 누수되는 것을 방지하는 것이다.

한편, 상기 센서설치홀더(10)의 삽입관(11)에는 파이프(200)의 직경에 따른 삽입 깊이를 나타내는 다수개의 눈금선(11a)이 표기된다.

즉, 일 예로써 파이프(200)의 직경이 φ100mm, φ200mm, φ300mm라고 가정을 할 경우 눈금선(11a)은 3개로 표시되며, φ100mm일 경우에는 하단에 표시된 눈금만큼 삽입되며, φ200mm일 경우에는 중간에 표시된 눈금만큼 삽입, φ300mm일 경우에는 상단에 표시된 눈금만큼 삽입되며 파이프(200)와 접촉하는 부분을 용접하여 누수 현상이 발생되지 않도록 결합한다.

더불어, 상기 파이프(200)의 직경이 φ100mm이하일 경우에는 삽입관(11)의 하단에 형성된 눈금선(11a)을 용접위치로 사용이 가능할 것이며, 파이프(200)의 직경이 φ300mm이상일 경우에는 삽입관(11)의 상단에 형성된 눈금선(11a)을 용접위치로 사용이 가능할 것이다.

이로써, 상기 발광 광섬유(4)와 수광 광섬유(5)는 파이프(200)의 중심에 근접하게 위치될 수 있도록 하는 것이며, 상기 눈금선(11a)은 가장 많이 사용되는 파이프(200)의 직경에 따른 표시로써 파이프(200)의 직경이 변경되면 눈금선(11a)의 표시 위치는 변경가능 할 것이다.

아울러, 상기 센서설치홀더(10)의 삽입관(11)에는 파이프(200) 내에 존재하는 가스(gas)를 배출하는 에어밴트(11b)를 삽입관(11)의 내부와 연통되게 설치 구성한다.

즉, 상기 에어밴트(11b)는 삽입관(11)의 내부로 연통되게 설치되는 것으로 나사선 식으로 결합되어 개방 방향으로 회전시켰을 때 파이프(200)의 내부를 가득 채우지 않고 유동하는 측정수의 부패, 미생물 분해 등으로 인해 발생되는 파이프(200) 내부에 존재하는 가스를 배출시키기 위한 것이다.

도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 밸브몸체(12)의 상부로 돌출되는 돌출단(12a)의 외주면에는 서로 직교 되게 바깥쪽 방향으로 돌출 형성되는 사각 형태의 개방잠금단(12b)과 폐쇄잠금단(12c)이 형성된다.

그리고, 상기 개방잠금단(12b)과 폐쇄잠금단(12c)에 걸림, 걸림해제되는 디귿자 형태의 안전클립(12d)을 밸브손잡이(14)의 경사면(14a)을 따라 상하로 이동하도록 구성한다.

부연 설명하면, 상기 안전클립(12d)은 밸브손잡이(14)의 경사면(14a)을 감싸도록 절곡된 상태로 경사면(14a)과 유격을 통해 경사면(14a)을 따라 이동 가능한 것이며, 하부 끝단에는 하부 방향으로 개방되는 디귿자 형태의 클립단(12e)이 형성된다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 센서부(20)의 상부로는 미터기(1)의 작동 신호를 전달받아 발광하는 발광램프(2)의 발광광원을 전달, 조사하는 발광 광섬유(4)와, 상기 발광 광섬유(4)의 조사 광원을 수신하여 수신램프(3)로 전달하는 수광 광섬유(5)가 내부에 삽입되는 센서관(21)을 형성한다.

여기서, 상기 센서관(21)의 상부로는 미터기(1)에서 신호를 전달받아 발광램프(2)로 전달받고 수광 램프(3)에서 측정된 농도값을 전달받아 미터기(1)로 전달하는 피씨비 기판(도면상 미도시)이 내부에 설치된 헤드부(21b)가 결합된다.

또한, 상기 발광 광섬유(4)와 수광 광섬유(5)는 센서관(21)의 끝단을 통과해 노출하며 마주보게 설치된다.

아울러, 상기 센서관(21)의 상부에 센서측 플랜지단(22)을 형성하여 구성한다.

여기서, 상기 센서부(20)의 발광 광섬유(4)와 수광 광섬유(5)가 내부를 통과하는 센서관(21)의 내부에 충진재(21a)를 충진하는데, 상기 충진재(21a)는 애폭시로 구성할 수 있다.

즉, 상기 충진재(21a)는 센서관(21)의 내부와 외부 온도차에 의한 발광, 수광램프(2)(3) 또는 발광, 수광 광섬유(4)(5)에 결로 현상을 방지하는 동시에 외부의 충격에 의해 발광, 수광램프(4)(5)에 충격이 전달되어 파손되는 것을 방지할 수 있도록 구성한 것이다.

한편, 상기 센서설치홀더(10)의 홀더측 플랜지단(16)과 센서부(20)의 센서측 플랜지단(22)에는 체결홀(31)이 다수개로 형성되어 체결볼트(30)가 체결되도록 구성한다.

그리고, 상기 체결홀(31)에 간섭되지 않도록 센서부(20)의 센서측 플랜지단(22)에는 나선결합홀(23)이 형성된다.

반면, 상기 센서설치홀더(10)의 홀더측 플랜지단(16)에는 나선결합홀(23)과 동일 선상에 위치되는 관통홀(16a)을 형성하여 안전바(40)가 관통홀(16a)을 통과해 너트(42)와 체결하도록 구성한다.

이로써, 상기 안전바(40)는 양 끝단에 수나선단(41)이 형성되어 일 끝단은 나선결합홀(23)에 결합되고, 타 끝단은 관통홀(16a)을 통과한다.

그리고, 상기 안전바(40)의 타 끝단은 관통홀(16a)에 일부 통과 후 하나 이상의 너트(42)를 체결하여 센서설치홀더(10)에서 센서부(20)가 파이프(200)내의 압력이나 해체시 갑작스럽게 이탈되지 않도록 구성한다.

아울러, 상기 센서부(20)의 센서관(21) 끝단에는 발광 광섬유(4)와 수광 광섬유(5)가 관통하여 노출되는 측정셀(24)을 결합한다.

이때, 상기 측정셀(24)의 일 끝단은 센서관(21)의 내부로 삽입 결합되고, 타 끝단은 디 귿자 형태로 형성되는데 서로 마주보는 일측면에는 발광 광섬유(4)가 관통 노출되는 발광셀(25)이 나선 결합되고, 타측면에는 수광 광섬유(5)가 외부로 노출되게 삽입되어 발광, 수광 광섬유(4)(5)가 서로 마주보는 구조로 구성된다.

더불어, 상기 측정셀(24)의 디 귿자 내측면에는 개방된 쪽을 향하며 세정을 위한 고압 에어나 세정수가 분사되는 노즐구멍(24a)이 형성된다.

즉, 상기 발광 광섬유(4)를 감싸는 발광셀(25)은 측정셀(24)을 관통하는 나선체결로 결합결합하여 측정수에 함유된 오염물질에 따라 발광셀(25)을 나선 회전시켜 발광 광섬유(4)와 수광 광섬유(5)의 이격 거리를 조정할 수 있도록 구성한다.

이로써, 상기 측정셀(24)에 결합되는 발광셀(25)은 충진재(21a)를 충진하기 전 단계에서 발광, 수광광섬유(4)(5)의 측정 거리를 조절할 때 발광셀(25)을 나선 회전시켜 이격 거리를 조절하는 것이다.

즉, 상기 측정수에 함유된 오염물질이 활성 슬러지(일반적 슬러지) 의 경우 에는 발광 광섬유(4)와 수광 광섬유(5)의 이격 거리를 5mm 로 조정하여 측정하고, 오염물질이 무기슬러지(진한흑색)일 경우 광 광섬유(4)와 수광 광섬유(5)의 이격 거리를 2mm ~3mm 로 조정하여 측정을 할수 있으며, 무기슬러지의 경우 진한 흑색을 띠며 슬러지 성분이 아주미세하여 발광 광섬유(4)와 수광 광섬유(5)의 이격 거리가 가까워야 정확한 측정이 가능하다.

그리고, 공통적으로 센서설치홀더(10)의 삽입관(11), 홀더측 플랜지단(16), 홀더(17)과 센서부(20)의 센서관(21), 센서측 플랜지단(22) 및 안전바(40)는 내약품성 및 내부식성이 좋은 스테인리스 재질로 구성함이 바람직할 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작동 및 작용을 설명하면 다음과 같다.

도 2 및 도 5a 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명에서는 농도계(100)의 설치 각도를 파이프(200)의 길이 방향에 대하여 직각 배치로 설치가능 하지만 일 예로 파이프(200)의 단면과 45ㅀ각도로 설치하여 측정수의 농도를 측정하는 것을 예로써 설명하기로 한다.

또한, 상기 농도계(100)는 측정셀(24)을 흐르지 않는 측정수에 침적시켜 침적형으로 사용 가능할 것이다.

먼저, 상기 농도계(100)의 센서설치홀더(10)는 삽입관(11)의 상부로 볼 밸브(13)가 내부에 설치된 밸브부(15)를 나선 결합하고, 상기 밸브부(15)의 상부로 홀더(17)를 나선체결 한다.

이후, 상기 센서설치홀더(10)의 삽입관(11)을 측정 대상물인 측정수가 유동하는 파이프(200)의 내부에 삽입하여 접촉면을 용접 결합한다.

이때, 상기 파이프(200)와 용접되는 접촉면은 파이프(200)의 직경에 따라 측정셀(24)이 파이프(200)의 중심점에 위치되도록 설치하였을 때 파이프(22)의 외주면을 관통해 노출되는 부분을 말하는 것으로, 본 발명에서는 파이프(200)의 직경울 미리 계산 측정한 눈금선(11a)을 나타내는 것이다.

다음으로, 상기 홀더(17)의 내부로 센서부(20)의 센서관(21)을 삽입하는 데, 상기 센서관(21)의 측정셀(24)이 밸브부(15)의 볼 밸브(13)에 근접하게 삽입하는 상태에서 밸브부(15)의 밸브손잡이(14)를 볼 밸브(13)가 개방되도록 선회시킨다.

이때, 상기 파이프(200)를 따라 유동하는 측정수는 센서설치홀더(10)의 내부로 유입되지만 홀더(17)의 고무링(17a)이 센서관(21)의 외주면과 긴밀하게 압착된 상태로 밀착하여 외부로 측정수가 배출되지 않게 된다.

그리고, 상기 센서관(21)이 볼 밸브(13)를 통과되도록 밸브부(15)의 밸브손잡이(14)의 안전클립(12d)을 폐쇄잠금단(12c)에서 이탈시켜 센서설치홀더(10)의 길이 방향으로 선회시킨 후, 상기 안전클립(12d)의 클립단(12e)을 개방잠금단(12b)에 걸림시켜 실수로 인한 밸브손잡이(14)가 회전함으로써 볼 밸브(13)의 회전에 의해 센서관(21)의 표면에 흠집이 발생되지 않도록 한다.

이후, 상기 센서부(20)의 센서관(21)을 홀더(17)의 지속적으로 밀어 관통시켜 삽입관(11)의 끝단을 통해 측정셀(24)이 노출되게 결합, 상기 홀더측 플랜지단(16)과 센서측 플랜지단(22)을 밀착시킨다.

여기서, 상기 홀더측 플랜지단(16)과 센서측 플랜지단(22)의 사이에는 상호 마찰시 마모나 직접 접촉하는 것을 방지하기 위하여 고무패킹(22a)을 끼워 넣는 것이 바람직할 것이다.

동시에, 상기 센서측 플랜지단(22)의 나선결합홀(23)에 안전바(40)의 일 끝단 수나선단(41)을 체결한 상태에서 안전바(40)를 홀더측 플랜지단(16)의 관통홀(16a)을 통해 관통시킨다.

다음으로, 상기 체결볼트(30)를 이용하여 홀더측 플랜지단(16)과 센서측 플랜지단(22)의 체결홀(31)에 관통시켜 너트를 이용하여 견고하게 결합하며 동시에, 홀더측 플랜지단(16)의 관통홀(16a)을 관통한 안전바(40)의 수나선단(41)에 너트(42)를 체결한다.

이후, 상기 센서부(20)와 미터기(1)와 연결시켜 상호 작동을 위한 신호 및 발광 신호, 측정수의 농도를 측정한 농도값의 신호를 전달받을 수 있도록 연결하며, 측정수에 함유된 오니, 이물질, 부유물질 등이 발광, 수광 광섬유(4)(5)의 표면에 침착되었을 때 세정을 위해 고압으로 분사되는 에어관, 세정수관을 연결하여 노즐구멍(24a)을 통해 분사될 수 있도록 하여 측정을 위한 준비를 완료한다.

이때, 상기 미터기(1)는 파이프(200) 내로 측정수를 유동시킬 수 있도록 펌핑 작용을 하는 펌프의 작동 신호를 전달받을 수 있도록 연결하여 펌프의 작동시에만 미터기(1)가 측정수의 농도를 측정하는 신호를 발신하게 된다.

이렇게, 상기 펌프가 작동하면 미터기(1)에서는 발광, 수광램프(2)(3)에 발광, 수광 신호를 보내어 센서관(21)의 상부에 도면상 표시하지 않은 피씨비 기판을 통해 전달받아 레이저 방식의 발광램프(2)가 발광하면 발광 광섬유(4)를 통해 측정수에 조사된다.

여기서, 상기 파이프(200)를 유동하는 측정수는 측정셀(24)의 발광, 수광 광섬유(4)(5)의 사이 공간 및 주변에 접촉하며 유동하게 된다.

즉, 상기 발광 광섬유(4)에서 조사된 발광 램프(2)의 발광 신호는 측정수를 통과해 수광 광섬유(5)로 감지되어 수광 램프(3)에 수신되면 미터기(1)로 전달되어 미터기(1) 내에서 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 측정수의 농도값을 표시하게 되는 것이다.

한편, 상기 파이프(200)의 내부에 측정수가 충만하지 않을 경우 측정수 내의 효소 분해 작용, 부패 등으로 인한 가스가 발생되면 측정수의 원활한 유동을 방해하는데 이럴 경우 에어밴드(11b)를 개방하여 가스를 배출시켜 측정수의 원활한 흐름을 유도하여 측정수 내의 이물질이 혼합되도록 함으로써 정확한 농도측정이 가능한 이점이 있다.

또한, 상기 센서부(20)의 고장, 교체, 수리 등의 관리작업을 수행할 경우 체결볼트(30)를 모두 해체한 상태에서 센서부(20)를 센서설치홀(10)의 반대 방향으로 잡아당기면 센서관(21)은 홀더(17)에서 인출되는데 이때, 홀더측 플랜지단(16)에 안전바(40)의 너트(42)가 걸림되어 이탈이 방지된다.

즉, 상기 안전바(40)가 구성되지 않은 경우 센서부(20)의 갑작스런 분리시 파이프(200) 내부의 압력으로 인해 과도하게 해체되어 안전사고의 발생 및 측정수가 배출되는 것을 방지하기 위한 안전 기능을 수행하는 장점이 있다.

이렇게, 상기 안전바(40)의 걸림작용으로 센서부(20)의 해체가 불가능하면 밸브부(15)의 밸브손잡이(14)의 안전클립(12d)을 개방잠금단(12b)에서 해체시킨 상태에서 센서설치홀더(10)의 길이 방향에 대하여 직교 방향으로 선회시켜 측정수의 누수를 차단한 후 안전클립(12d)의 클립단(12e)을 폐쇄잠금단(12c)에 걸림시켜 실수로 인한 밸브손잡이(14)가 회전되지 않도록 한다.

이후, 상기 안전바(40)의 너트(42)를 해체시킨 다음 센서부(20)를 센서설치홀더(10)와 완전히 분리하여 관리작업을 수행할 수 있으며, 측정수의 농도 재 측정작업시 상기와 같은 조립과정을 통해 설치 후 측정이 가능할 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.

1 : 미터기 2 : 발광램프
3 : 수광램프 4 : 발광 광섬유
5 : 수광 광섬유 10 : 센서설치홀더
11 : 삽입관 11a : 눈금선
11b : 에어밴트 12 : 밸브몸체
12a : 돌출단 12b : 개방잠금단
12c : 폐쇄잠금단 12d : 안전클립
12e : 클립단 13 : 볼 밸브
14 : 밸브손잡이 14a : 경사면
15 : 밸브부 16 : 홀더측 플랜지단
16a : 관통홀 17 : 홀더
17a : 고무링 20 : 센서부
21 : 센서관 21a : 충진재
22 : 센서측 플랜지단 22a : 고무패킹
23 : 나선결합단 24 : 측정셀
24a : 노즐구멍 25 : 발광셀
30 : 체결볼트 31 : 체결홀
40 : 안전바 41 : 수나선단
42 : 너트 100 : 농도계
200 : 파이프

Claims (8)

1. 미터기(1)의 작동으로 발광램프(2)의 발광광원과 수광램프(3)의 수광광원이 발광,수광 광섬유(4)(5)를 통해 각각 측정수에 조사, 수광되어 미터기(1)에서 농도값이 표시되는 광섬유를 이용하는 농도계에 있어서,
   상기 측정수가 유동하는 파이프(200)의 내부로 삽입되는 관 형태의 삽입관(11)을 형성하고, 상기 삽입관(11)의 하부로 나선 결합되되 밸브몸체(12)의 내부에 볼 밸브(13)가 밸브손잡이(14)의 직교, 일직선 선회 작동으로 개폐 작동하는 밸브부(15)를 형성하며, 상기 밸브부(15)의 상부로 나선 결합되는 반대편 끝단에 홀더측 플랜지단(16)이 형성되는 홀더(17)로 이루어지는 센서설치홀더(10)를 구성하고,
   상부로는 미터기(1)의 작동 신호를 전달받아 발광하는 발광램프(2)의 발광광원을 전달, 조사하는 발광 광섬유(4)와, 상기 발광 광섬유(4)의 조사 광원을 수신하여 수신램프(3)로 전달하는 수광 광섬유(5)가 내부에 삽입되는 센서관(21)을 형성하고, 상기 발광 광섬유(4)와 수광 광섬유(5)는 센서관(21)의 끝단을 통과해 노출하며 마주보게 설치되며, 상기 센서관(21)의 상부에 센서측 플랜지단(22)을 형성하는 센서부(20)를 구성하여,
   상기 센서설치홀더(10)의 삽입관(11)을 파이프(200)의 내부에 삽입하여 접촉면을 용접 결합하고, 상기 밸브손잡이(14)를 볼 밸브(13)가 개방되도록 선회시킨 상태에서 센서부(20)의 센서관(21)을 홀더(17)의 내부로 관통시켜 삽입관(11)의 끝단을 통해 노출되게 결합시켜 파이프(200)의 내부를 유동하는 측정수의 농도를 측정하는 레이저광을 이용하는 광섬유 방식 센서 구조를 갖는 농도계의 구조.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 센서설치홀더(10)의 삽입관(11)에는 파이프(200)의 직경에 따른 삽입 깊이를 나타내는 다수개의 눈금선(11a)이 표기되어 구성하는 것을 특징으로 하는 레이저광을 이용하는 광섬유 방식 센서 구조를 갖는 농도계의 구조.
   
3. 제 1항에 있어서, 상기 센서설치홀더(10)의 삽입관(11)에는 상부에는 파이프(200) 내에 존재하는 가스(gas)를 배출하는 에어밴트(11b)를 내부와 연통되게 설치 구성하는 것을 특징으로 하는 레이저광을 이용하는 광섬유 방식 센서 구조를 갖는 농도계의 구조.
   
4. 제 1항에 있어서, 상기 센서설치홀더(10)의 홀더측 플랜지단(16)과 센서부(20)의 센서측 플랜지단(22)에는 체결홀(31)이 다수개로 형성되어 체결볼트(30)가 체결되고,
   상기 체결홀(31)에 간섭되지 않도록 센서부(20)의 센서측 플랜지단(22)에는 나선결합홀(23)이 형성되며, 홀더측 플랜지단(16)에는 나선결합홀(23)과 일직선 상에 위치되는 관통홀(16a)을 형성하여,
   상기 안전바(40)의 일측 끝단은 나선결합홀(23)에 나선체결되고, 타 끝단은 관통홀(16a)을 통과하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 레이저광을 이용하는 광섬유 방식 센서 구조를 갖는 농도계의 구조.
5. 제 4항에 있어서, 상기 안전바(40)는 양 끝단에 수나선단(41)이 형성되되 일 끝단은 센서측 플랜지단(22)의 나선결합홀(23)에 결합되고,
   상기 안전바(40)의 타 끝단은 관통홀(16a)을 일부 통과 후 너트(42)를 체결하여 센서설치홀더(10)에서 센서부(20)가 파이프(200)내의 압력이나 해체시 갑잡스럽게 이탈되지 않도록 구성하는 것을 특징으로 하는 레이저광을 이용하는 광섬유 방식 센서 구조를 갖는 농도계의 구조.
6. 제 1항에 있어서, 상기 센서부(20)의 발광 광섬유(4)와 수광 광섬유(5)가 내부를 통과하는 센서관(21)의 내부에 충진재(21a)가 충진되어 구성하는 것을 특징으로 하는 레이저광을 이용하는 광섬유 방식 센서 구조를 갖는 농도계의 구조.
7. 제 1항에 있어서, 상기 센서부(20)의 센서관(21) 끝단에는 발광 광섬유(4)와 수광 광섬유(5)가 관통하여 노출되는 측정셀(24)을 결합하며,
   상기 발광 광섬유(4)를 감싸는 발광셀(25)은 측정셀(24)을 관통하는 나선체결로 결합하여 측정수에 함유된 오염물질에 따라 발광셀(25)을 나선 회전시켜 발광 광섬유(4)와 수광 광섬유(5)의 이격 거리를 조정할 수 있도록 구성하는 것을 특징으로 하는 레이저광을 이용하는 광섬유 방식 센서 구조를 갖는 농도계의 구조.
8. 제 1항에 있어서, 상기 밸브몸체(12)의 상부로 돌출되는 돌출단(12a)의 외주면에는 서로 직교 되게 바깥쪽 방향으로 돌출 형성되는 사각 형태의 개방잠금단(12b)과 폐쇄잠금단(12c)이 형성되고,
   상기 개방잠금단(12b)과 폐쇄잠금단(12c)에 걸림, 걸림해제되는 디귿자 형태의 안전클립(12d)을 밸브손잡이(14)의 경사면(14a)을 따라 상하로 이동하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 레이저광을 이용하는 광섬유 방식 센서 구조를 갖는 농도계의 구조.
   

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