KR101200072B1 - 내산성이 향상된 유체압력측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 강산이 많이 함유된 유체의 압력을 측정하는 경우 센서 부식이 우려되는 문제점을 해결하기 위해 센서에 별도의 부식방지수단을 구비한 것을 특징으로 하는 내산성이 향상된 유체압력측정장치에 관한 것으로,
본 발명의 유체압력측정장치는,
압력측정을 위한 유체가 도입되는 유체도입관과, 상기 유체도입관으로부터 도입된 유체의 압력 측정을 위한 센서부와, 그리고
상기 센서부가 안치되는 곳으로,
상기 유체도입관과 결합되어 유체의 이동로를 형성하는 유로와, 상기 유로에 연통되어 도입된 유체의 압력 측정을 위한 압력검출실이 구비된 케이싱을 포함하여 이루어지되,
상기 압력검출실에 노출되는 센서부에는 부식방지수단이 더 구비되는 것을 기술적 특징으로 한다.

Description

내산성이 향상된 유체압력측정장치{A DEVICE FOR MEASURING A FLUID PRESSURE}

본 발명은 압력센서에 의해서 유체의 압력을 측정하기 위한 장치인 것으로, 보다 구체적으로 강산이 많이 함유된 유체의 압력을 측정하는 경우 센서 부식이 우려되는 문제점을 해결하기 위해 센서에 별도의 부식방지수단을 구비한 것을 특징으로 하는 내산성이 향상된 유체압력측정장치에 관한 것이다.

일반적으로 본원발명에서와 같은 유체압력측정장치는 피측정유로상에 연결되어 압력센서를 통해 유체의 압력을 측정하는 기기인 것으로,

피측정유로로부터 전달되는 유체가 압력센서에 직접 접촉됨으로서 부식성이 강한 즉, 강산을 함유하고 있는 유체의 경우 압력센서가 쉽게 부식되는 문제점이 있었다.

더욱이 반도체의 제조에 사용되는 유체는 표면식각에 사용되는 액체와 같이 부식성이 강하므로 이러한 부식성의 유체가 흐르는 관상의 압력측정시 압력센서가 부식되어 작동하지 않는 문제점이 있게 된다.

이러한 문제를 해결하기 위해 대한민국 특허 제141559호(1998.03.23.등록) 『압력센서장치』에서는 다이아프램을 이용하여 압력센서가 유체와 직접 접촉되는 거을 방지하도록 개발되었으나, 장치의 가공, 조립, 시일링 처리 등에 많은 수고를 요하며, 압력센서장치의 비용 상승을 피할 수 없다는 한계가 있다.

이에 본 출원인의 특허인 특허 제0792192호(2007.12.31.등록) 『내식성 유체압력 측정장치』에서는 바로 부식을 방지할 수 있는 내식부재를 센서 저면에 형성하는 방안을 제안하였으나, 역시 부식 방지에는 한계가 있었다.

특히 이와 같은 장치에 있어 압력센서가 부식되어버리면, 센서만을 교체하는 것이 아니라 센서를 포함한 유체압력 측정장치의 부품 대부분을 교체하여야 하기에 업계에서는 부식을 방지할 수 있는 센서 구조의 개발이 활발히 이루어지고 있는 실정이다.

이에 본 발명에서는 상기한 기존 유체압력 측정장치의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 부식성이 강한 유체에 의해 압력 센서가 최대한 보호받을 수 있도록 부식방지수단이 구비된 센서를 가진 유체압력측정장치를 제공하고자 하는 것을 목적으로 한다.

또한 압력센서가 안치되는 장치 자체의 구조에 있어서도 압력 측정 후 오랜 시간 미량으로 잔존하는 유체에 의해 센서가 부식되는 문제점을 방지하기 위한 벤트홀 구조를 도입한 유체압력측정장치를 제공하고자 하는 것을 목적으로 한다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 유체압력측정장치는,

압력측정을 위한 유체가 도입되는 유체도입관과, 상기 유체도입관으로부터 도입된 유체의 압력 측정을 위한 센서부와, 그리고

상기 센서부가 안치되는 곳으로,

상기 유체도입관과 결합되어 유체의 이동로를 형성하는 유로와, 상기 유로에 연통되어 도입된 유체의 압력 측정을 위한 압력검출실이 구비된 케이싱을 포함하여 이루어지되,

상기 압력검출실에 노출되는 센서부에는 부식방지수단이 더 구비되는 것을 기술적 특징으로 한다.

이와 같은 센서부의 부식을 방지하기 위한 부식방지수단으로는

상기 센서부에 형성된 백금증착막일 수도 있고,

상시 센서부의 저면에 형성된 불소수지계열의 복합막일 수도 있다.

또한 본 발명의 케이싱에는 내부에 남아있는 부식성 물질의 배출을 위한 벤트홀이 형성되는 것을 기술적 특징으로 한다.

상기한 구성을 가진 본원발명에 의하면 기존 유체압력 측정장치에 비해 압력 센서의 부식 가능성이 현저하게 줄어들게되어, 부품 교체없이 장시간 장치를 사용할 수 있게 되어 경제성 측면에서 향상된 유체압력 측정자치를 얻게된다는 효과를 가진다.

더욱이 센서에 대한 부식을 방지시키기 위한 방안들이 장치에 대한 구조 자체를 변경하는 것이 아니라 센서에 부식방지수단이 부가되는 것이어서 기존 장치들에도 응용이 가능하다는 효과를 가진다.

도 1은 본 발명에 의한 일실시예를 개략적으로 도시한 도면으로, 특히 케이싱에 있어서는 내부 구조를 확인을 위한 단면 상태를 도시한 것임.
도 2는 본 발명에 의한 다른 실시예를 개략적으로 도시한 도면으로, 특히 케이싱에 있어서는 내부 구조를 확인을 위한 단면 상태를 도시한 것임.
도 3은 본 발명에 의한 또 다른 실시예를 개략적으로 도시한 도면으로, 특히 케이싱에 있어서는 내부 구조를 확인을 위한 단면 상태를 도시한 것임.

이하 도면을 참조하여 본원발명의 내산성이 향상된 유체압력 측정장치에 대해 보다 구체적으로 설명하도록 한다.

도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 유체압력 측정장치는,

유체의 압력 측정을 위한 센서부(30)가 장착되어 있는 케이싱(10)과, 상기 케이싱에 체결된 후 압력 측정을 위한 유체를 상기 케이싱으로 보내는 유체도입관(20)으로 구성되고,

보다 구체적으로 상기 케이싱(10)에는 상기 유체도입관(30)과 결합되어 유체의 이동로를 제공하는 유로(13)와, 상기 유로에 연통되어 도입된 유체의 압력 측정을 위한 공간을 제공하는 압력검출실(12)이 형성되어 있다.

그리고 상기 센서부(30)에는 유체에 의한 센서 부식을 방지하기 위한 부식방지수단이 구비되어 있다.

다만, 본 발명의 유체압력 측정장치는 센서부에 부식방지수단을 구비한 구조 자체에 특징이 있는 것으로,

상기 케이싱의 구체적인 내부 구조 및 유체도입관의 구성은 구체적인 작업 상황 및 압력측정장치에 따라 변경가능한 것으로 본 발명에서 설명되는 구조에 한정될 것은 아니고.

구체적으로 서술되지 않은 부분에 대해서는 통상적으로 유체압력 측정장치에 채용되는 구조를 참조하면 된다.

또한 본원발명에서 구체적으로 설명되지 않은 센서부의 구성 역시 이하에서 특별한 언급이 없으면 통상적으로 유체압력 센서에서 채용되는 구조인 것으로 본다.

다시 도 1을 참조하여, 상기 케이싱(10)은 센서부 등의 안착을 위해 내부가 비어있는 형태로,

케이싱의 내부에는 센서부(30)의 장착을 위한 센서마운팅부(11)와, 그리고 압력검출실(12)과, 그리고 상기 압력검출실과 연통되는 유로(13)로 이루어져있다.

그리고 상기 센서마운팅부(11)에 센서부가 장작된 후 센서마운팅부의 측면과 센서부 측면으로 유체가 스며드는 것을 방지하기 위해 패킹부재(P)를 추가적으로 구비하게 된다.

상기 패킹부재(P)는 오링(O-Ring) 형태인 것이 바람직하고, 역시 부식방지를 위해 과불소고무(Perfluor Elastomer) 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

그리고 유체도입관(20)을 통해 도입된 유체의 이동을 위한 유로(13)가 형성되는 케이싱(10)의 외주면에는 유체도입관(20)과의 체결의 위해 나사산(미도시)이 형성되는 것이 바람직하고,

상기 케이싱의 외주면가 접하게 되는 유체도입관에도 나사산(미도시)을 형성하여 케이싱과 유체도입관의 결속을 보장한다.

다음으로 본 발명의 핵심이라 할 수 있는 센서부 및 센서부에 형성되는 부식방지수단을 살펴보면,

상기 부식방지수단은 센서부(30)의 일부를 감싸 센서부에 대한 유체의 직접적인 접촉을 방지하는 것으로 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 다양하게 고안될 수 있다.

도 1을 우선 참조하면 본 발명의 부식방지수단은 센서부(30)에 형성된 백금증착막(41)인 것으로,

즉, 센서부와 유체의 직접적인 접촉을 방지하기 위해 본 발명에서는 센서부의 저면 또는 측면 또는 이들 모두에 백금(Pt)을 증착하여 막을 형성시킨다.

이는 백금이라는 소재의 특성한 내산성을 비롯한 내약품성 등이 강하여 센서부 보호에 바람직하기 때문인데, 본 발명에 증착되는 백금의 두께는 0.4㎛인 것이 바람직하다.

이후 사용상태에 따라서는 센서부의 저면에만 백금증착막을 형성시킬 수 있으나 확실한 센서부 보호를 위하여 측면에도 함께 백금증착막을 형성시키는 것이 바람직하고,

또한 센서부 저면과 측면에 백금증착막(41)을 형성시킨 후 다시 센서부(30)의 저면에 PFA(퍼를로오르알콕시랄칸; PerFluoroAlkoxylalkane)막을 형성시킬 수도 있다.

상기 PFA는 대표적인 불소수지인 것으로 역시 부식성 가스에 강하다.

다르게는 도 2에서와 같은 부식방지수단을 고려할 수도 있는데,

본 발명의 부식방지수단은 센서부 저면에 형성된 불소수지계열의 복합막(43)일 수도 있다.

즉 도 1에 도시된 실시예에 대한 설명에서와 같이 불소수지는 부식성 가스에 강한 것으로,

PFA(퍼를로오르알콕시랄칸: PerFluoroAlkoxylalkane)외에도 ETFE(데트라플루오로에틸렌?에틸렌 공중합체; Ethylene/TetraFluoroEthyrene) 또는 PTFE(폴리 데트라플로오로에틸렌; PolyTetra FluoroEthylene) 등의 불소수지를 들 수 있다.

따라서 도 2에 도시된 부식방지수단은 상기와 같은 불소수지계열로 이루어진 복합막(43)이라 할 것인데,

보다 효율적인 센서부(30)에 대한 부식 방지를 위하여 본 발명의 불소수지계열로 이루어진 복합막(43)은 불소수지계열로 둘 이상의 막(43a, 43c)을 형성하되, 형성된 막 사이에 백금막(43b)을 추가적으로 구비하여 형성된다.

즉 도 2를 참조하면, 불소수지계열로 이루어진 복합막(43)은 ETFE로 이루어진 상층막(43a)과 PFA로 이루어진 하층막(43c) 사이에 백금막(43b)이 삽입되어 복합막(43)을 이루게된다.

여기서 상기 백금막(43b)은 0.5㎛의 두께를 가지는 필름형태로 되어 상기 ETFE막(43a)과 PFA막(43c) 사이에 삽입될 수도 있고, 또는 상기 ETFE믹(43a) 내지 PFA막(43c)의 표면에 백금을 증착시킨 코팅층으로 형성될 수도 있다.

물론, 상기 복합막을 형성하는 상층막과 하층막에 대한 불소수지종류는 ETFE와 PFA에 한정될 것은 아니다.

또한 상기 불소수지계열로 이루어진 복합막(43) 자체로 센서부에 대한 부식을 방지할 수도 있으나,

도 2에 도시된 바와 같이 우선 센서부의 저면과 측면에 백금증착막(41)을 형성시킨 후 다시 저면에 상기 불소수지계열로 이루어진 복합막(43)을 형성하는 것이 보다 효과적인 부식방지가 이루어진다는 측면에서 바람직하다.

다음으로 상기와 같은 부식방지수단을 형성한다 하더라도 오랜 기간 사용을 하게 되면 압력검출실(12) 내부에는 흄가스와 같은 부식성 물질이 남아 있을 수 있고,

시간이 지나면서 상기 흄가스가 센서부 저면 또는 측면 등에 구비된 부식방지수단을 침투하여 결국 센서부에 손상을 가져올 수가 있는 문제점이 예견된다.

따라서 본 발명에서는 상기와 같은 문제점을 해소하여 보다 안정된 센서부 보호를 위하여 케이싱(10)에 외부와 연통되는 벤트홀(51)을 형성한다.

즉 상기 벤트홀(51)은 하나 이상 형성될 수 있는 것으로, 압력검출실(12)에서 외부로 연통되는 벤트홀(51a)을 구비할 수도 있고,

센서부가 안착되는 케이싱의 센서마운팅부(11)의 측면에서 외부로 연통되는 벤트홀(51b)을 형성할 수도 있다.

참고로, 도 3에서는 암력검출실 및 센서마운팅부 모두에 벤트홀(51a, 51b)을 형성한 케이싱(10)을 도시하였다.

그리고 역시 도 3을 참조하면,

상기 압력검출실 내부벽을 벨로우즈(52) 형태로 구성하여 유체 압력 측정에 있어 보다 정확성을 가하였다.

즉, 상기 벨로우즈 구성에 의해 압력 측정시 발생될 수 있는 유체의 유동 즉, 유체의 출렁임을 최소화시키고 안정화시켜 보다 압력 측정에 정확성을 가할 수 있게 된다.

또한 상기 벨로우즈(52)의 하단은 기밀성 유지를 위해 압력검출실의 외곽을 커버하는 형태로 마감되는 것이 바람직하고, 상황에 따라서는 별도의 패킹을 구비하여 기밀성을 도모시킨다.

이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조를 갖는 "유체압력 측정장치"를 위주로 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10: 케이싱
11: 센서마운팅부 12: 압력검출실 13: 유로
20: 유체도입관 30: 센서부
41: 백금막 42: PFA막 43: 불소수지계열의 복합막
51: 벤트홀 52: 벨로우즈
P: 패킹부재

Claims (4)

1. 압력측정을 위한 유체가 도입되는 유체도입관;
   상기 유체도입관으로부터 도입된 유체의 압력 측정을 위한 센서부; 및
   상기 센서부가 안치되는 곳으로,
   상기 유체도입관과 결합되어 유체의 이동로를 형성하는 유로와, 상기 유로에 연통되어 도입된 유체의 압력 측정을 위한 압력검출실이 구비된 케이싱;을 포함하여 이루어지되,
   상기 압력검출실에 노출되는 센서부에는 부식방지수단이 더 구비되고,
   상기 부식방지수단은
   상기 센서부의 저면과 측면에 형성된 백금증착막과,
   상기 백금증착막 저면에 형성된 불소수지계열의 복합막인 것을 특징으로 하고,
   상기 불소수지계열의 복합막은,
   불소수지계열로 이루어진 상층막과, 불소수지계열로 이루어진 하층막과, 상기 상층막과 하층막 사이에 삽입되는 백금막으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 내산성이 향상된 유체압력측정장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 케이싱에는 내부에 남아있는 부식성 물질의 배출을 위한 벤트홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 내산성이 향상된 유체압력측정장치.

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