KR101328290B1 - 측정 기구 - Google Patents
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Abstract
물에 있는 오일과 같은, 유체에 있는 오염 물질을 측정하기 위한 측정 기구에 있어서, 측정 기구는 제1 하우징에 배치되는 메인 유니트(1) 및 제2 하우징에 배치되는 센서 유니트(5)를 포함한다. 전기적 절연 물질로 제조된 하우징 및 관련된 전기 연결부(4)는 유체 및 가스가 통하지 못하도록 밀봉된다. 센서 유니트(5)는 검사 측정될 유체가 흐르는 콘딧 시스템(conduit system)에 연결되는 연결부(6,7)을 가진다. 센서 수단은 측정 신호를 방출하기 위해 센서 유니트내에 배치된다. 센서 유니트(5) 및 그것의 전자부품들은 메인 유니트(1)내의 전기 전도성 부품과 갈바닉 접속(galvanic connection)이 없다. 왜냐하면 양쪽 유니트 사이의 측정 신호 전송은 광학 에너지 전송, 용량식 또는 유도식 전송에 의해 일어나기 때문이다. 하우징은, 측정 신호를 전송하기 위해 틈새를 가지며, 그 틈새는 전기적 비-전도성 포일에 의해 밀폐되고, 메인 유니트(1) 및 센서 유니트(5)가 함께 장착될 때, 포일이 상호간에 접하게 되어 외부 손상에 대하여 보호된다.
오염물질, 측정 기구, 갈바닉 전류, 광학전송, 유도식전송, 메인 유니트, 센서 유니트
Description
본 발명은 물에 있는 오일과 같은, 유체에 있는 오염물질 측정을 위한 측정 기구에 관한 것으로, 제1 하우징 또는 케이싱에 배치된 메인 유니트와 제2 하우징 또는 케이싱에 배치된 센서 유니트을 포함하고 있고, 메인 유니트는 전기 연결부를 갖고 있으며 제2 하우징 또는 케이싱은 측정될 유체의 콘딧 시스템(conduit system)과의 연결부 및 측정 신호를 방출하는 센서 수단을 가지고 있다.
선박(vessels)으로부터 빌지 워터(bilge water)를 펌핑하는데 있어서, 선박 외부로 빌지 워터를 배출하는 것이 허용되는지 여부에 대해서, 빌지 워터가 포함하는, 주로 오일 같은, 오염 물질의 최대치에 관련하여 엄격한 제한이 있다. 본 발명은 이러한 물의 오염 물질의 농도를 연속적으로 모니터링하고, 만약 농도가 너무 높아지면 경보를 발생하거나 펌핑을 중지하도록 하는 측정 기구에 관련한 것이다.
상기 목적을 위해 소개된 타입의 장치 및 기구는 이전에 알려진 기술이다. 이러한 측정 기구는 센서 유니트와 메인 유니트 사이에 전기 케이블 통신(electric cable communication)이 사용되어 왔다. 한편 이 케이블 통신은 센서 유니트에 작동을 위해 필요한 전기를 공급할 뿐만 아니라, 센서 유니트로부터 측정 신호를 메인 유니트로 피드백 하며, 메인 유니트에서는 시그날 프로세싱(signal processing)이 이루어지고 디스플레이(display)상에 측정치가 표시되어 왔다.
예를 들어 캘리브레이션(calibration), 클리닝 또는 일반적인 서비스를 위해 만약 센서 유니트가 분리되어야 하는 경우, 메인 유니트와 센서 유니트 사이의 케이블 통신이 자연적으로 끊어지게 된다. 본 발명에 따른 측정 기구는 대단히 더러운 해양 환경하에서 사용되므로, 케이블 통신이 오픈 될때, 센서 유니트 및 메인 유니트에 물이 침투될 수 있는 중대한 위험이 있다. 게다가 해당되는 접촉 표면을 더럽히는 상당한 위험이 자연스럽게 존재한다. 케이블 통신부를 통해서 이동하는 전류는 작기 때문에, 비록 접촉 표면상의 오염이 대수롭지않은 수준이라도 중요한 문제를 야기시킬수 있다. 때때로, 잘 훈련된 직원이 아니면 센서 유니트의 캘리브레이션이나 교체를 수행하는 것이 이전에는 가능하지 않았었다.
메인 유니트와 센서 유니트 사이에는 전기적 연결이 되어있기 때문에, 센서 유니트내의 전자부품들은 메인 유니트의 전위에 의해 결정되는 전위(electric potential)를 갖게되며, 이는 센서 유니트 또는 센서 유니트를 통과하는 유체의 전위와 반드시 일치하지는 않는다. 이것은 부수적인 부식 문제들을 일으키는 갈바닉 전류(galvanic currents)를 발생시킬 수 있다.
본 발명은 소개된 측정 기구를 설계하는데 있어, 종래 기술에 있어서의 결점을 제거하는 것을 목적으로 하고 있다. 따라서, 본 발명은 캘리브레이션(calibration), 디스마운팅(dismounting), 클리닝(cleaning) 및 다른 유지보수가 실제적으로 용이한 측정 기구를 설계하는 것을 목적으로 하고 있다. 추가로, 본 발명은 오염, 누출, 부식을 포함하는 문제가 제거되도록, 측정 기구를 설계하는 것을 목적으로 하고 있다.
소개된 측정 기구가, 제1 및 제2 하우징 또는 케이싱이 각각, 그들 상호 간에 유도(inductive) 또는 용량(capacitative)에너지 전송을 위해 서로 협력하는 장치를 가지며, 제2 하우징 또는 케이싱이 제1 하우징에, 또는 역으로, 고정되는 특징을 갖게 되면 본 발명의 기본적인 목적이 달성될 것이다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 아래에서 보다 상세히 기술되어 질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 측정 기구가 장착된 상태에서의 정면도.
도 2는 측정 기구에 포함되는 메인 유니트를 나타내며, 내부 부품을 도시하기 위해서 부분적으로 잘라낸 도면.
도 3은 도1에 따른 측정 기구에 포함되는 센서 유니트의 수직 단면도.
도 4는 메인 유니트 하우징의 수직 측면도.
도 5는 도4의 절단 라인 A-A 에 따르는 메인 유니트 하우징의 단면도.
본 발명에 따른 측정 기구가 디스플레이(2) 및 측정 기구를 작동하기 위한 버튼 셋 또는 어레이(array,3)를 지닌 메인 유니트(1)를 가지는 것이 도 1에 표시된 바와 같이 명백해 질 것이다. 따라서, 상기 메인 유니트는 작동 유니트 또는 표 시 유니트로 간주된다.
상기 메인 유니트(1)는 측정 기구의 작동에 필요한 전기를 공급하기 위한 전기 연결부(4)를 가진다. 혹은, 데이타 시스템의 데이타 통신을 위한 연결부가 제공될수도 있다. 또한, 상기 연결부는 오염 물질 농도를 반영하는 플로우 시그날(flow signal) 또는 경고나 경보 시스템과의 연결부를 포함할 수 있다.
본 발명의 대상은 주로 선박내에서, 대체적으로 대단히 더럽고, 젖어 있으며, 습기찬 환경에서, 사용되기 때문에, 전기 연결부(4)는 또한 보호 어싱(protective earthing, 그라운딩) 연결부를 당연히 포함한다. 이로 인해 메인 유니트의 내부 전자부품은 보호 어싱에 의해 정해지는 전위를 가질 것이다.
예시된 실시 예에서, 메인 유니트를 수용하는 하우징 또는 케이싱은 전기 절연 물질로 제조되는데, 바람직하게는 플라스틱이다. 하우징 또는 케이싱은 또한 가스 및 유체가 통하지 못하도록 밀봉된다. 이것은 또한 전기 연결부(4)에 대해서도 적용된다.
본 발명에 따른 측정 기구는 모니터링되고 검사 측정되어질 유체가 흐르는 콘딧 시스템(conduit system)과의 연결부(6,7)을 지닌 센서 유니트(5)를 가지는 것이 도 1로부터 한층 더 명백해 질 것이다. 센서 유니트(5)는 상부측에 플러그(8)를 가지며 플러그는 센서 유니트(5)에 밀봉 연결되어 있으며, 상기 플러그를 제거하면, 센서 유니트 내부에 배치된 측정 셀에 접근이 가능하게 된다. 그러므로, 필요할 때 상기 플러그를 단순한 방식으로 제거할 수 있어, 오염 물질로부터 측정 셀을 청소하는 것이 가능하다.
센서 유니트(5)는 금속으로 제조되는 하우징 또는 케이싱(9)를 가진다. 상기 하우징에 연결된 유체 연결부(6,7)를 통해서, 하우징은 센서 유니트를 통과하는 유체와 동일한 전위를 가질 것이다. 센서 유니트의 하우징(9)은 금속으로 제조되므로, 센서 유니트(5) 내부에 배치된 전자부품은 외부 방해로부터 완전 차단될 수 있다.
상기 센서 유니트(5)는 볼트(10,11)에 의해서 메인 유니트(1)에 고정되는 것이 도 1에서 명백해질 것이다. 상기 볼트(10,11)는 메인 유니트(1)의 케이싱 또는 하우징 내부의 전자부품 및 전기 전도성 부품과 전기적 커뮤니케이션이 없다. 그 결과, 상기 센서 유니트(5)는 메인 유니트 내부에 배치되어있는 전자부품과 전기적으로 절연될 것이다. 센서 유니트(5) 및 그것의 전자부품은 상기 메인 유니트(1)의 전기 전도성 부품과 갈바닉 커뮤니케이션(galvanic communication)이 없게 된다.
본 발명에 따르면, 센서 유니트(5) 및 메인 유니트(1)의 하우징 양쪽은 두 유니트 사이에서 전기를 무전해 전송하기 위한 수단을 가지고 있다. 더욱이, 측정 신호를 전송하는데 양쪽 유니트에 갈바닉 커뮤니케이션이 없는 장치가 제공된다. 따라서 실제적으로는 신호 전송은 광학 센서를 통해서 일어난다.
바람직한 실시 예에서, 센서 유니트(5) 및 메인 유니트(1)사이에서 무전해 에너지 전송(non-galvanic energy transfer)을 위한 디바이스는, 센서 유니트(5)에 배치된 2차 와인딩(winding,15)을 지닌 코어의 제2 파트(14) 및 메인 유니트(1)에 배치된 1차 와인딩(13)을 지닌 코어의 제1 파트(12)를 가지는 트랜스포머(transformer)로 이루어져 있다. 본 실시 예에서는, 에너지 전송은 유도식(inductive)이다. 그러나 축전기(capacitor)의 도움으로, 용량식으로(capacitatively) 에너지 전송이 일어나는 실시 예들도 생각할 수 있다. 이 상황에서 중요한 특징은 상기 센서 유니트(5)와 상기 메인 유니트(1)사이에 전적으로 커뮤니케이션(communication) 없이 에너지 전송이 일어나는 것이다.
상기 언급된 트랜스포머는 센서 유니트(5)의 2차 와인딩(15)을 지닌 제2 파트(14) 및 메인 유니트(1)의 1차 와인딩(13)을 지닌 제1 파트(12)를 지닌 코어를 가지고 있음이 도2 및 3에서 명백해 질 것이다. 코어의 각각 파트는 E 형태이다.
코어의 제1 파트(12)는 메인 유니트의 하우징(17) 벽면에 배치되어 있는 틈새로 연장되는 폴(16)을 가지는 것이 도2 에서 명백해 질 것이다. 상기 폴(poles,16)은 평면의 말단 표면을 가지며, 폴 표면은 메인 유니트(1)의 하우징(17)의 외면(18)과 동일 평면에 놓여있다. 상기 하우징(17)에 제공되는 틈새(apertures)는, 바람직하게는 플라스틱 물질인 전기적으로 비-전도성 물질의 얇은 레이어(layer) 또는 포일(foil)에 의해서 밀폐된다. 도 2에서, 포일은 참조 부호 19로 표시된다. 상기 포일(19)은 자가 접착성이 바람직하며, 유밀(liquid-tight) 및 기밀(gas-tight)의 방식으로 상기 하우징(17)의 외부에 대해 밀폐시킨다. 더욱이, 폴(16)의 폴 표면은 하우징의 외면상에 상기 포일이 밀폐적으로 부착되게 하는 포일의 접착성의 도움으로 상기 포일(19)의 내면에 접하여 튼튼히 고착된다. 상기 포일(19) 주변의 하우징(17)의 외부면은 평면인 것이 바람직하다.
상기 하우징(17)은 센서 유니트(5)와 접하는 측면에, 센서 유니트를 메인 유니트에 고정시키는 볼트(10,11)를 수용하기 위한 너트(20,21)을 가지고 있음이 도 2로부터 더욱 명백해 질 것이다. 이들 너트(20, 21)는 상기 하우징(17)의 재질인 플라스틱에 삽입되어 있음이 도 2에서 명백해 질 것이다. 그리하여, 하우징(17)의 내부로부터는 접근이 불가능하다.
메인 유니트(1)와 유사하게, 상기 센서 유니트(5)는 트랜스포머 코어의 제2 파트(14)에, 상기 기술된 것과 완전히 유사하게 배치된 폴(22)을 가진다. 더욱이, 상기 센서 유니트(5)의 하우징(9)은, 메인 유니트(1)에 적용된 것과 유사하게, 폴(22)이 연장되는 틈새를 가진다. 또한 메인 유니트(1)와 유사하게, 하우징(9)에서 틈새가 있는 부위는 전기적으로 비-전도성(non-conductive) 물질의 얇은 박판-형태의 물질이나 포일(23)에 의해서 덮여지고 밀봉된다.
도 2 및 도 3은, 참조 부호 24 및 25로 각각 표시된, 상기 센서 유니트(5)에서 얻어지는 측정 신호의 광학 전송을 위한 수단을 보여준다. 광학 전송을 가능하게 하기 위해 포일(19,23) 양쪽은 각각 전송 수단(24,25)과 정렬된 상태의 투명한 윈도우를 가진다. 라디오나, 용량식(capacitatively) 또는 유도(inductively)방식등을 통한 다른 방식의 전송도 가능하다. 예를 들면, 센서에 에너지를 공급하는 트랜스포머에 신호(signal)을 중첩시키는 방식이다.
도 1에서 도시된 바와 같이, 센서 유니트(5)가 메인 유니트(1)에 볼트로 고정될 때, 양쪽 포일(19,23)은 서로에 대해 크램프(clamped)되기 때문에, 오염이나 기계적 행위에 대해서 완전히 보호된다. 더구나, 메인 유니트(1)와 센서 유니트(5)사이의 프리텐셔닝(pretensioning)으로 인해, 양쪽 포일이 서로에 대해 압박하기 때문에, 코어의 두 개의 파트(12,14)사이의 자기장의 전송은 손실이 극히 적게 발생할 것이다. 추가로, 마그네틱 코어의 두 개의 파트(12,14)의 서스펜션(suspension)은 마그네틱 손실에 대한 안전성을 확보하기 위해, 일정한 프리텐셔닝을 가질 수 있다.
상기 메인 유니트(1)의 하우징(17)은 광학 신호 전송을 위해 두개의 틈새(26) 및 마그네틱 코어의 제1 파트(12)를 위한 더 큰 틈새(27)를 가지고 있음이 도 4 및 도 5에서 명백해 질 것이다.
상기 마그네틱 코어의 큰 틈새(27)는 대칭되는 주변(도 5에 상하 방향)에 리세스(recesses,28)를 가지며, 상기 리세스는 센서 유니트(5) 및 메인 유니트(1)상의 폴이 서로 정렬되어 정확히 중심을 맞추는 방식으로, 상기 폴(16)을 안내하는 역활을 한다.
또한 센서 유니트(5)을 위한 하우징(9)은 한편으로는 트랜스포머 코어의 제2 파트(14)를 위하고, 다른 한편으로는 광학 신호 전송을 위한, 틈새를 지닌 상응하는 디자인을 가진다.
본 발명은 청구항의 영역으로부터 벗어남 없이 더욱 변형될 수 있을 것이다.
Claims (14)
- 유체에 있는 오염 물질을 측정하기 위한 측정 기구로서,제1 하우징(17)에 배치되며 전기 연결부(4)를 가지는 메인 유니트(1)와, 제2 하우징(9)에 배치되며 유체의 콘딧 시스템(conduit system)과의 연결부(6,7)를 가지며 측정 신호를 방출하는 센서를 포함하는 제 1센서 유니트(5)를 포함하며,상기 제1 및 제2 하우징(17,9)은 이들 상호간에 유도(inductive) 및 용량(capacitative) 에너지 전송을 위한 디바이스를 가지며, 상기 제2 하우징(9)은 제1 하우징(17)에 고정되며,상기 제1 및 제2 하우징(17,9)은 에너지 전송을 위해서 서로 상응하는 틈새(27)을 가지며, 상기 틈새는 전기적 절연 물질의 포일(19,23) 또는 얇은 레이어(layer)에 의해 기밀식(gas-tight) 및 유밀식(liquid-tight)으로 밀폐되는 것을 특징으로 하는 측정 기구.
- 제 1항에 있어서,상기 포일(19,23) 또는 얇은 레이어의 외면은, 상기 제 2하우징이 상기 제 1하우징에 고정될 때, 서로에 대해서 접하는 것을 특징으로 하는 측정 기구.
- 제 2항에 있어서,상기 포일(19,23) 또는 얇은 레이어가 부착되는 하우징(17,9)의 표면은 평면적이며, 상기 포일 또는 얇은 레이어는 상기 제 2하우징이 상기 제 1하우징에 고정될 때, 서로에 대해 압축되어서, 이로 인해 상기 포일 또는 얇은 레이어는 외부 손상 및 오물에 대해 접근 불가능해서 보호되는 것을 특징으로 하는 측정 기구.
- 제 3항에 있어서,상기 유도 및 용량 에너지 전송을 위한 디바이스는 폴 표면을 지닌 마그네틱 코어의 파트(12,14)를 포함하며, 상기 하우징의 벽면이 상기 포일(19,23)의 내면 또는 얇은 레이어의 내면에 대해 폴 표면과 접하도록, 상기 마그네틱 코어의 파트는 상기 하우징(17,9) 벽면의 틈새(27)로 연장되는 것을 특징으로 하는 측정 기구.
- 제 4항에 있어서,상기 포일(19,23) 또는 얇은 레이어 내면에, 상기 마그네틱 코어의 파트(12,14)의 위치를 고정하기 위한 접착제가 제공되는 것을 특징으로 하는 측정 기구.
- 제 5항에 있어서,상기 포일(19,23) 또는 얇은 레이어는 투명 부분을 가지며, 상기 투명 부분과 연관해서, 메인 유니트(1)에 측정 신호를 광학 전송하는 수단(25)이 제공되는 것을 특징으로 하는 측정 기구.
- 제 3항에 있어서,상기 포일(19,23) 또는 얇은 레이어는 투명 부분을 가지며, 상기 투명 부분과 연관해서, 메인 유니트(1)에 측정 신호를 광학 전송하는 수단(25)이 제공되는 것을 특징으로 하는 측정 기구.
- 제 2항에 있어서,상기 유도 및 용량 에너지 전송을 위한 디바이스는 폴 표면을 지닌 마그네틱 코어의 파트(12,14)를 포함하며, 상기 하우징의 벽면이 상기 포일(19,23)의 내면 또는 얇은 레이어의 내면에 대해 폴 표면과 접하도록, 상기 마그네틱 코어의 파트는 상기 케이싱 또는 하우징(17,9) 벽면의 틈새(27)로 연장되는 것을 특징으로 하는 측정 기구.
- 제 2항에 있어서,상기 포일(19,23) 또는 얇은 레이어 내면에, 상기 마그네틱 코어의 파트(12,14)의 위치를 고정하기 위한 접착제가 제공되는 것을 특징으로 하는 측정 기구.
- 제 8항에 있어서,상기 포일(19,23) 또는 얇은 레이어는 투명 부분을 가지며, 상기 투명 부분과 연관해서, 메인 유니트(1)에 측정 신호를 광학 전송하는 수단(25)이 제공되는 것을 특징으로 하는 측정 기구.
- 제 1항에 있어서,상기 포일(19,23) 또는 얇은 레이어는 투명 부분을 가지며, 상기 투명 부분과 연관해서, 메인 유니트(1)에 측정 신호를 광학 전송하는 수단(25)이 제공되는 것을 특징으로 하는 측정 기구.
- 유체에 있는 오염 물질을 측정하기 위한 측정 기구로서,제1 하우징(17)에 배치되며 전기 연결부(4)를 가지는 메인 유니트(1)와, 제2 하우징(9)에 배치되며 유체의 콘딧 시스템(conduit system)과의 연결부(6,7)를 가지며 측정 신호를 방출하는 센서를 포함하는 제 1센서 유니트(5)를 포함하며,상기 제1 및 제2 하우징(17,9)은 이들 상호간에 유도(inductive) 및 용량(capacitative) 에너지 전송을 위한 디바이스(파트(12,14) 및 와인딩(13,15)을 포함함)를 가지며, 상기 제2 하우징(9)은 제1 하우징(17)에 고정되며,상기 제1 및 제2 하우징(17,9)은 에너지 전송을 위해서 서로 상응하는 틈새(27)을 가지며, 상기 틈새는 전기적 절연 물질의 포일(19,23) 또는 얇은 레이어(layer)에 의해 기밀식(gas-tight) 및 유밀식(liquid-tight)으로 밀폐되며,상기 유도 및 용량 에너지 전송을 위한 디바이스는 폴 표면을 지닌 마그네틱 코어의 파트(12,14)를 포함하며, 상기 하우징의 벽면이 상기 포일(19,23)의 내면 또는 얇은 레이어의 내면에 대해 폴 표면과 접하도록, 상기 마그네틱 코어는 상기 케이싱 또는 하우징(17,9) 벽면의 틈새(27)로 연장되는 것을 특징으로 하는 측정 기구.
- 제 12항에 있어서,상기 포일(19,23) 또는 얇은 레이어 내면에, 상기 마그네틱 코어의 파트(12,14)의 위치를 고정하기 위한 접착제가 제공되는 것을 특징으로 하는 측정 기구.
- 제 12항에 있어서,상기 포일(19,23) 또는 얇은 레이어는 투명 부분을 가지며, 상기 투명 부분과 연관해서, 메인 유니트(1)에 측정 신호를 광학 전송하는 수단(25)이 제공되는 것을 특징으로 하는 측정 기구.
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