KR101392043B1 - 표면부착성분 측정장치 - Google Patents

표면부착성분 측정장치 Download PDF

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Abstract

곡면형상의 피검출면에 부착된 피검출 성분의 측정을 보다 정확하게 수행할 수 있는 표면부착성분 측정장치를 제공한다. 표면부착성분 측정장치(100)는, 측정 셀(10)에 착탈 가능한 고정 어태치먼트(attachment)(20)의 고정면(22a)이 액보지실(12)의 축선 방향에 대략 직교하는 기준 평면(N)과 대략 평행한 제1 사용 상태와, 고정면(22a)의 적어도 일부(22a1)가 검출부(1)를 만곡된 피검출면(S)에 고정했을 때 피검출면(S)을 따르도록 기준면(N)에 대해서 경사진 제2 사용 상태로 변경 가능하도록 구성된다.

Description

표면부착성분 측정장치{SURFACE-ATTACHED COMPONENT MEASUREMENT DEVICE}
본 발명은 강철 구조물의 표면에 부착된 염분을 추출하여 염분농도를 측정하는 표면 염분계 등에 관한 표면부착성분 측정장치에 관한 것이다.
종래, 선박, 철도나 도로의 교량, 플랜트의 대형 탱크 등의 강철 구조물을 새롭게 건조하는 경우, 혹은, 그러한 보수 시에는 부식을 방지하기 위해서 도장을 실시한다.
그러나 이러한 강철 구조물의 표면은, 해염입자(海鹽粒子) 등의 염분이 부착된 채로 도장을 실시하면, 도막에서 팽창되어 층간 박리가 생기거나, 강철 구조물의 소지(素地) 표면에 녹이 발생하고, 방식(防食) 효과를 얻을 수 없는 우려가 있다. 강철 구조물 표면의 염분 농도가 소정 값보다 높은 경우에는 그 염분을 블러스트(blast) 처리나 케렌 처리에 의해서 제거하고, 그 후에 도장을 수행할 필요가 있다.
때문에, 도장 전에 강철 구조물의 표면에 부착된 염분량, 즉, 강철 구조물 표면의 염분농도를 측정하여, 강철 구조물 표면의 청정도를 관리하는 것이 수행된다.
강철 구조물 표면의 염분농도를 측정하기 위해서, 표면부착성분 측정장치로서 표면 염분계가 이용된다(특허문헌 1). 도 19는 종래의 표면 염분계의 일례의 개략 부분 단면도이다. 표면 염분계의 검출부(201)는, 강철 구조물의 피검출면(S)에 당접시키기 위한 개구부(212a)를 하단에 구비하는 액보지실(212)과, 액보지실(212)에 시린지(syringe)(204)로 순수를 공급하는 액공급 유로(213)과, 액보지실(212)에 연통한 공기배출 유로(214)와, 액보지실(212) 내의 액체를 교반하는 교반기(215)와, 액보지실(212) 내의 전기 전도율을 측정하는 전기 전도율 센서(전기 전도율 측정 전극)(216)을 구비한다. 또한, 액보지실(212)의 개구부(212a)의 주위에는 검출부(201)를 강철 구조물의 피검출면(S)에 착탈 가능하게 고정하기 위한 영구자석(221)이 배치된다.
염분 측정 시에는, 강철 구조물의 피검출면(S)에 검출부(201)의 개구부(212a)가 설치되어 있는 측의 면을 당접시켜, 검출부(201)에 설치된 영구자석(221)의 자기력으로 검출부(201)를 강철 구조물의 피검출면(S)에 구속하고, 검출부(201)를 강철 구조물의 피검출면(S)에 고정한다. 그 상태로 시린지(204)로 액보지실(212)에 염분 추출용의 순수를 주입하여 액보지실(212) 내의 액체를 교반기(215)로 소정 시간 교반하고, 피검출면(S)에 부착되어 있는 염분을 용해 추출한다. 그 후, 그 추출액의 전기 전도율을 전기 전도율 센서(216)로 측정함으로써 염분 농도를 구할 수 있다.
특허 제3912776호 명세서
그러나, 종래의 표면 염분계는, 평면 모양의 피검출면의 염분 농도 측정에는 적합하지만, 예를 들면, 반경이 1m보다 작은 관 모양 강재(파이프)의 외측 표면이나 반경이 3m보다 작은 관 모양 강재의 내측 표면 등, 곡면 모양의 피검출면의 염분 농도를 측정하는 것은 곤란하다.
종래의 표면 염분계에서는, 검출부는 단단한 플라스틱으로 만들어져 있고, 이 플라스틱에 검출부를 피검출면에 고정하기 위한 영구자석이 매립된 구조이다. 그 때문에, 영구자석을 충분히 표면에 접근할 수 있는 범위가 큰 곡률 반경을 갖는 관 모양 강재의 외측 표면이나, 검출부가 부딪치지 않는 범위의 큰 곡률 반경을 갖는 관 모양 강재의 내측 표면 등, 한정된 곡면 모양의 피검출면의 염분 농도밖에 측정할 수 없었다.
즉, 종래의 표면 염분계로 곡면 모양의 피검출면의 염분 농도를 측정하면, 액보지실의 개구부와 피검출면과의 밀폐를 확보하지 못하고, 측정 중에 액보지실에서 추출액이 누설되어 정확한 측정을 할 수 없었다.
따라서, 본 발명의 목적은, 곡면 모양의 피검출면에 부착하여 피검출 성분의 측정을 보다 정확하게 실시할 수 있는 표면부착성분 측정장치를 제공하는 것이다.
상기 목적은 본 발명에 관한 표면부착성분 측정장치에서 달성된다. 요약하면, 본 발명은, 피검출면에 부착된 피검출 성분을 추출하여 검출하는 검출부와, 상기 검출부에 의한 검출 결과를 처리하는 처리부를 갖는 표면부착성분 측정장치에 있어서; 상기 검출부는, 측정 셀과, 상기 측정 셀에 착탈 가능하게 장착되고 상기 검출부를 상기 피검출면에서 떼어내는 것이 가능하게 고정하기 위한 고정 어태치먼트(attachment)를 갖고; 상기 측정 셀은, 일단에 개구부를 갖고 내부에 액체를 보지하기 위한 액보지실이 형성된 측정 셀 본체와, 상기 피검출면에서 피검출 성분을 추출하기 위한 액체를 상기 액보지실에 공급하기 위한 상기 측정 셀 본체에 형성된 액공급 유로와, 상기 액보지실에서 공기를 배출시키기 위한 상기 측정 셀 본체에 형성된 공기배출 유로와, 상기 액보지실 내의 액체를 교반하기 위한 교반기와, 상기 액보지실 내의 액체에서 추출된 피검출 성분을 검출하기 위한 센서와, 상기 검출부가 상기 피검출면에 고정되었을 때 상기 피검출면에 당접하여 상기 액보지실의 액밀성을 보지하기 위한 상기 개구부를 둘러싸도록 배치된 액밀보지 부재를 갖고; 상기 고정 어태치먼트는, 상기 검출부를 상기 피검출면에 자기력에 의해 고정하기 위한 고정용 자석과, 상기 고정용 자석을 지지하는 지지부에서, 상기 검출부를 상기 피검출면에 고정했을 때 상기 피검출면에 인접하는 고정면을 갖는 지지부를 갖고; 상기 고정면이, 상기 액보지실의 축선 방향에 대략 직교하는 기준 평면과 대략 평행인 제1 사용 상태와, 상기 고정면의 적어도 일부가 상기 검출부를 만곡된 상기 피검출면에 고정했을 때 상기 피검출면을 따르도록 상기 기준 평면에 대해서 경사진 제2 사용 상태로 변경 가능한 것을 특징으로 하는 표면부착성분 측정장치.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 액보지실이 상기 측정 셀의 상기 측정 셀 본체와 상기 고정 어태치먼트의 상기 지지부로 형성되며, 상기 액밀보지 부재가 상기 측정 셀이 아니라 상기 고정 어태치먼트에 설치되는 표면부착성분 측정장치가 제공된다.
본 발명에 의하면, 곡면 모양의 피검출면에 부착된 피검출 성분의 측정을 보다 정확하게 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 표면부착성분 검출장치의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 관한 표면부착성분 검출장치의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 관한 표면부착성분 검출장치의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 관한 표면부착성분 검출장치의 분해 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 관한 표면부착성분 검출장치를 고정 어태치먼트의 고정면 측에서 본 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 관한 표면부착성분 검출장치에서 측정 셀과 고정 어태치먼트와 결합수단을 도시한 측면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 관한 표면부착성분 측정장치에서 측정 셀에 대한 고정 어태치먼트의 주 방향의 방향을 설명하기 위한 모식도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 관한 표면부착성분 측정장치에서 전기 전도율 센서와 온도 센서의 위치를 설명하기 위한 액보지실 근방의 확대 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 관한 표면부착성분 측정장치의 전체 구성도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 관한 표면부착성분 측정장치의 단면도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 관한 표면부착성분 측정장치의 단면도이다.
도 12는 본 발명의 표면부착성분 측정장치에 설치할 수 있는 스톱퍼 수단을 도시한 측면도이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 관한 표면부착성분 측정장치를 고정 어태치먼트의 고정면 측에서 본 평면도이다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 관한 표면부착성분 측정장치의 단면도이다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 관한 표면부착성분 측정장치의 고정 어태치먼트의 일부를 도시한 사시도이다.
도 16은 본 발명에 따른 표면부착성분 측정장치를 곡면 모양의 피검출면에 고정한 모습을 도시한 사시도이다.
도 17은 액밀보지 부재에 의해 둘러싸인 피검출면의 표면적 변화와 액보지실 내의 용적 변화를 설명하기 위한 모식도이다.
도 18은 본 발명에 따른 측정치의 보정 동작의 제어 상태를 나타내는 블럭도이다.
도 19는 종래의 표면 염분계의 일례를 나타내는 부분 단면도이다.
이하, 본 발명과 관련되는 표면부착성분 측정장치를 도면을 참고하여 더욱 자세하게 설명한다.
실시예 1
먼저, 본 발명의 일 실시예에 관한 표면부착성분 측정장치의 전체 구성에 대해 설명한다. 도 9는 본 실시예의 표면부착성분 측정장치의 전체 구성을 나타낸다. 본 실시예에서, 표면부착성분 측정장치는, 강철 구조물의 표면의 염분 농도를 측정하는데 매우 적합하게 이용할 수 있는 표면 염분계(100)이다. 본 실시예의 표면 염분계(100)는 운반을 할 수 있도록 비교적 경량이고 소형으로 구성된다.
표면 염분계(100)는, 피검출면(S)에 부착된 피검출 성분을 추출하여 검출하는 검출부(1)와, 검출부(1)에 의한 검출 결과를 처리하는 처리부(장치 본체)(2)를 갖는다. 본 실시예에서, 피검출면(S)은 강철판의 표면이고, 피검출 성분은 염분이다. 검출부(1)는 케이블(3)에 의해서 처리부(2)에 접속된다.
처리부(2)는, 검출부(1)의 출력을 처리하여 측정 결과를 구하는 연산처리장치(2a)를 내장하고 있다. 또한, 처리부(2)는, 연산처리장치(2a)에 측정의 개시 및 정지의 지시 등의 각종 입력을 실시하는 조작부(조작 패널)(2b), 측정 결과를 표시하는 표시부(2c) 등을 갖는다.
자세한 것은 후술하고, 검출부(1)는, 일단에 개구부를 갖고 내부에 액체를 보지하기 위한 액보지실이 형성된 측정 셀(10)과, 측정 셀(10)에 착탈 가능하게 장착되는고, 검출부(1)를 피검출면(S)에서 떼어내는 것이 가능하게 고정하기 위한 고정 어태치먼트(attachment)(20)를 갖는다. 측정 셀(10)에는, 액공급 수단으로서 시린지(4)가 튜브(5)에 의해서 접속되고, 이 시린지(4)에서 피검출 성분을 피검출면(S)에서 추출하기 위한 액체로서 순수가 공급된다.
도1~도 3은, 본 실시예의 표면 염분계(100)의 사용 상태에서의 개략 단면을 나타낸다. 측정 셀(10)의 바디(측정 셀 본체)(11)는 전체적으로 대략 원주형의 형상을 갖는다. 측정 셀(10)의 바디(11)에는, 도면에서 하부의 일단에 개구부(12a)를 갖는 액보지실(12)이 형성된다. 액보지실(12)은, 원주상의 공간을 화성(畵成)한다. 본 실시예에서는, 액보지실(12)은, 10㎖ 의 액체를 수용할 수 있도록 형성된다. 또한, 본 실시예에서는, 액보지실(12)의 개구부(12a)는 직경 40㎜의 원형이다.
측정 셀(10)은, 피검출면(S)에서 피검출 성분을 추출하기 위한 액체를 액보지실(12)에 공급하기 위한 바디(11)에 형성된 액공급 유로(13)와, 액보지실(12)에서 공기를 배출시키기 위한 바디(11)에 형성된 공기배출 유로(14)와, 액보지실(12) 내의 액체를 교반하기 위한 교반기(15)와, 액보지실(12) 내의 액체에서 추출된 피검출 성분을 검출하기 위한 센서로서 전기 전도율 센서(16)와, 검출부(1)가 피검출면(S)에 고정되었을 때 피검출면(S)에 당접하여 액보지실(12)의 액밀성을 보지하기 위한 액보지실(12)의 개구부(12a)를 둘러싸도록 배치된 액밀보지 부재(씰 부재)(17)를 갖는다. 또한, 본 실시예에서는, 측정 셀(10)은, 바디(11) 내에, 액보지실(12) 내의 액체의 온도를 검출하기 위한 온도 센서(18)를 갖는다.
액공급 유로(13)는, 바디(11)의 외측면을 관통한 입구(13a)에서 액보지실(12)의 개구부(12a)와 대향하는 벽면(이하, 「상 저면(上底面)」이라 한다.)(12b)을 관통한 출구(13b)까지 연속하고, 유입구(13a)에 튜브(5)를 개입시켜 접속되는 시린지(4)와 액보지실(12)을 연통시킨다. 또한, 공기배출 유로(14)는, 액보지실(12) 상 저면(12b)을 관통한 입구(14a)에서 바디(11) 외측면을 관통한 출구(14b)까지 연속하고, 액보지실(12)의 내외를 연통시킨다. 공기배출 유로(14)의 출구(14b)는 공기배출 마개(14c)로 봉지 가능하다. 액공급 유로(13)와 공기배출 유로(14)는, 바디(11)의 주 방향에 대해 대략 동일 평면 상에 배치된다. 마찬가지로, 본 실시예에서는, 액공급 유로(13)의 출구(13b)와 공기배출 유로(14)의 입구(14a)는, 액보지실(12)의 상 저면(12b)과 측벽면(12c)과의 모서리부에 형성된다. 공기배출 마개(14c)를 떼어내거나 또는 느슨하게 하는 것에 의해 개전(開栓)하고, 시린지(4)에서 액공급 유로(13)를 거쳐 액보지실(12)에 액체를 주입하는 것에 의해서, 액보지실(12) 내의 공기가 공기배출 유로(14)를 거쳐 측정 셀(10) 밖으로 배출된다.
교반기(15)는, 액보지실(12)의 개구부(12a)를 포함하는 평면(이하, 「통로면」이라 한다. 도 4 참조)(P)와 대략 직교하는 방향의 회전축의 회전을 회전하는 교반자(15a)를 갖는다. 교반자(15a)는, 구동축(15c)에 의해서 구동원인 모터(15b)와 연결된다. 모터(15b)가, 전원이 되는 전지(도시하지 않음)의 전력에 의해서 회전하는 것으로써, 교반자(15a)는 소정의 회전 속도(본 실시예에서는 500~3000rpm)로 회전 구동된다. 본 실시예에서는, 구동축(15c)은, 통로면(P) 측에서 보았을 때, 액보지실(12)의 대략 중심에 배치된다.
전기 전도율 센서(16)는 한 쌍의 전극쌍으로 형성된다. 액보지실(12) 내의 액체에 상기 전극쌍이 접촉된 상태로, 전극 간에 교류전압을 인가하여, 액보지실(12) 내의 액체의 임피던스(impedance)를 검출함으로써 액보지실(12) 내의 액체의 전기 전도율을 검출할 수 있다. 온도 센서(18)는, 액보지실(12) 내의 액체의 온도를 검출한다. 처리부(2)의 연산처리장치(2a)는 온도 센서(18)에 의해 검출된 온도에 근거하여 전기 전도율 센서(16)에 의해 검출된 전기 전도율의 온도 보상 처리를 실시한다.
액밀보지 부재(17)로는, 검출부(1)가 피검출면(S)에 고정되었을 때 액보지실(12)에서 액체가 새는 것을 막을 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않고 이용할 수 있다. 액밀보지 부재(17)로는, 예를 들면, 니트릴 고무(nitrile rubber), 불소 고무, 우레탄 고무, 실리콘 고무, 에틸렌 프로필렌 고무, 수소화 니트릴 고무, 클로로프렌 고무(Chloroprene rubber), 아크릴 고무, 부틸 고무 등의 고무 재료로 작성된 패킹, O-링 등을 이용할 수 있다. 다만, 만곡된 피검출면(S)에 검출부(1)를 고정할 때 액보지실(12)의 액밀성을 양호하게 보지하기 위해서는, 액밀보지 부재(17)는 통로면(P)와 대략 직교하는 방향(액보지실(12)의 축선 방향)의 높이를 비교적 높게 설정하는 것이 바람직하다. 때문에, 본 실시예에서는, 액밀보지 부재(17)로서 단면이 구형 형상의 환상의 패킹을 이용한다. 본 실시예에서는, 액밀보지 부재(17)는 바디(11)의 개구부(12a) 측의 단면에 매립되어 고정되며, 개구부(12a)의 주위에 인접해서 배치된다. 본 실시예에서는, 액밀보지 부재(17)는 측정 셀(10)의 바디(11)에 형성된 액보지실(12)의 축선 방향에서 보았을 때 원형의 도랑(17a)에 고정된다.
마찬가지로, 본 실시예에서는, 측정 셀(10)의 바디(11)는, 도면에서 하부의 셀부(11a)와 도면에서 상부의 커버부(11b)가 접합되어 구성되고, 액보지실(12), 액공급 유로(13), 공기배출 유로(14), 교반기(15)의 교반자(15a), 전기 전도율 센서(16), 액밀보지 부재(17), 온도 센서(18)는 셀부(11a)에 설치되고, 교반기(15)의 모터(15b), 모터(15b)의 전원이 되는 전지(도시하지 않음)는 커버부(11b)의 내측에 설치된다. 또한, 교반기(15)의 스위치(도시하지 않음)가 커버부(11b)의 외측면에 설치된다. 또한, 교반기(15)의 구동축(15c)은, 셀부(11a)를 관통하여 커버부(11b) 내의 모터(15b)에 연결되고, 전기 전도율 센서(16)와 온도 센서(18)를 각각 전기적으로 처리부(2)에 접속시키는 리드(16a, 18a)는, 셀부(11a)에서 커버부(11b)를 통해 케이블(3) 내에 인도되어 처리부(2)와 전기적으로 접속된다.
고정 어태치먼트(20)는, 검출부(1)를 피검출면(S)에 자기력에 의해 고정하기 위한 고정용 자석(21)과, 고정용 자석(21)을 지지하는 지지부(22)를 갖는다. 지지부(22)는, 검출부(1)를 피검출면(S)에 고정했을 때 피검출면(S)에 인접하는 면인 고정면(22a)을 갖는다.
본 실시예에서는, 고정 어태치먼트(20)는, 측정 셀(10)의 개구부(12a) 측의 단부에 외측에서 감합되는 환상의 부재이다. 마찬가지로, 본 실시예에서는, 고정 어태치먼트(20)의 피검출면(S) 측의 단면인 고정면(22a)의 외경은 약 90㎜이다.
본 실시예에서는, 고정용 자석(21)은, 지지부(22)의 고정면(22a)에서 일단면(21a)이 노출되도록 지지부(22)에 매립되어 고정된 영구자석이다. 고정용 자석(21)의 단면(21a)은, 그 주위의 고정면(22a)과 하나의 면으로 된다. 마찬가지로, 본 실시예에서는 고정용 자석(21)의 단면(21a)은 직경 10㎜의 원형이다. 또한, 고정용 자석(21)은, 도 5의 (a)에 도시한 바와 같이, 고정 어태치먼트(20)의 주 방향에 대해 대략 90° 간격으로 4개소에 배치된다.
그리고, 본 실시예의 표면 염분계(100)는, 적어도 다음 2개의 사용 상태로 변경 가능하다. 제1은, 지지부(22)의 고정면(22a)이 액보지실(12)의 개구부(12a)를 포함한 평면(통로면)(P)와 대략 평행인 제1 사용 상태(도 1)이다. 제2는, 지지부(22)의 고정면(22a)의 적어도 일부가 액보지실(12)의 개구부(12a)를 포함한 평면(통로면)(P)에 대해서 피검출면(S) 측으로 경사진 제2 사용 상태(도 2, 도 3)이다. 여기서, 통로면(P)은, 원주상의 공간인 액보지실(12)의 축선 방향에 대략 직교하는 평면(이하, 「기준 평면」이라 한다.)(N)과 평행이다(도 4 참조). 즉, 다르게 말하면, 본 실시예의 표면 염분계(100)는, 적어도 다음의 2개의 사용 상태로 변경 가능하다. 제1은, 지지부(22)의 고정면(22a)이 기준 평면(N)과 대략 평행인 제1 사용 상태(도 1)이다. 제2는, 지지부(22)의 고정면(22a)의 적어도 일부가 검출부(1)를 만곡된 피검출면(S)에 고정했을 때 피검출면(S)을 따르도록 기준 평면(N)에 대해서 경사진 제2 사용 상태(도 2, 도 3)이다.
특히, 본 실시예에서는, 고정 어태치먼트(20)로서, 검출부(1)를 평탄한 피검출면(S)에 고정하기 위한 평면용 어태치먼트(제1 고정 어태치먼트)(20A)(도 1)와, 검출부(1)를 만곡된 피검출면(S)에 고정하기 위한 곡면용 어태치먼트(제2 고정 어태치먼트)(20B1, 20B2)(도 2, 도 3)가 교환 가능하다. 이러한 평면용 어태치먼트(20A), 곡면용 어태치먼트(20B1, 20B2)를 교환하는 것으로서, 상기 제1 사용 상태와 제2 사용 상태를 서로 변경할 수 있다.
마찬가지로, 본 실시예에서는, 곡면용 어태치먼트로서, 관 모양 강재의 외측 표면 등과 같이 검출부(1) 측으로 볼록한 모양으로 만곡된 피검출면(S)에 검출부(1)를 고정하기 위한 외면용 어태치먼트(20B1)(도 2)와, 관 모양 강재의 내측 표면 등과 같이 검출부(1)와는 반대 측으로 볼록한 모양으로 만곡된 피검출면(S)에 검출부(1)를 고정하기 위한 내면용 어태치먼트(20B2)가 교환 가능하다. 이러한 외면용 어태치먼트(20B1), 내면용 어태치먼트(20B2)를 총칭하여 곡면용 어태치먼트(제2 고정 어태치먼트)(20B)라 한다.
도 4는 측정 셀(10)과 고정 어태치먼트(20)를 분리한 상태를 나타내고, (a)는 측정 셀(10), (b)는 평면용 어태치먼트(20A), (c)는 외면용 어태치먼트(20B1), (d)는 내면용 어태치먼트(20B2)를 나타낸다. 또한, 도 5는, 고정 어태치먼트(20)의 지지부(22)의 고정면(22a)을 나타내고, (a)는 평면용 어태치먼트(20)의 고정면(22a), (b)는 곡면용 어태치먼트(20B)의 고정면(22a)을 나타낸다.
평면용 어태치먼트(20a)는, 지지부(22)의 고정면(22a)이, 액보지실(12)의 개구부(12a)를 포함한 평면(통로면)(P)과 대략 평행이다. 한편, 곡면용 어태치먼트(20B)는, 지지부(22)의 고정면(22a)의 적어도 일부가 액보지실(12)의 개구부(12a)를 포함한 평면(통로면)(P)에 대해서 피검출면(S) 측으로 경사진다. 즉, 평면용 어태치먼트(20a)는, 지지부(22)의 고정면(22a)이 기준 평면(N)과 대략 평행이다. 한편, 곡면용 어태치먼트(20B)는, 지지부(22)의 고정면(22a)의 적어도 일부가 피검출면(S)을 따르도록 기준 평면(N)에 대해서 경사진다.
다시 설명하면, 본 실시예에서는, 곡면용 어태치먼트(20B)는, 한 방향으로 만곡된 피검출면(S)에 검출부(1)를 용이하게 고정할 수 있도록 구성된다. 즉, 본 실시예에서는, 검출부(1)는, 측정 셀(10)의 액보지실(12)의 축선 방향과 대략 직교하는 방향의 축선을 중심으로 만곡된 곡면, 특히, 관 모양 강재의 외면 또는 내면에 용이하게 고정할 수 있도록 구성된다. 그리고, 본 실시예에서는, 도 5의 (b)에 도시한 바와 같이, 지지부(22)의 고정면(22a)은, 개구부(12a)를 사이에 두고 대향하는 위치에서 피검출면(S)을 따르도록 경사진 경사부(22a1)와, 그 경사부(22a1)에 끼워진 위치에서 통로면(P)와 대략 평행한 평탄부(22a2)를 갖는다.
본 실시예에서는, 경사부(22a1)의 표면은 평면이다. 도 4의 (c), (d)를 참조하면, 이 경사부(22a1)의 평면(D)과 통로면(P)가 이루는 각도(즉, 경사부(22a1)의 평면(D)과 기준 평면(N)이 이루는 각도)(경사각)(α)는, 경사부(22a1)가 피검출면(S)에 완충(緩衝)하지 않고, 또한, 고정용 자석(21)의 단면(21a)을 피검출면(S)에 충분히 접근하여 검출부(1)를 피검출면(S)에 고정하는데 충분한 자기력을 작용시킬 수 있도록, 해당 곡면용 어태치먼트(20B)가 적용되는 피검출면(S)의 곡률 반경(R)에 따라 적당하게 설정할 수 있다.
예를 들면, 관 모양 강재의 외면에서는 검출부(1)를 곡률 반경(R)이 100㎜까지 작은 피검출면(S)에 검출부(1)를 부착 가능하게 할 수 있고, 또한, 관 모양 강재의 내면에서는 검출부(1)를 곡률 반경(R)이 150㎜까지 작은 피검출면(S)에 부착 가능하게 할 수 있다.
그리고, 외면용 어태치먼트(20B1)는, 곡률 반경(R)이 100㎜~1m의 관 모양 강재의 외측 표면을 피검출면(S)으로 하는 경우, 상기 경사각(α)은 30°~3°로 할 수 있다(이 때, 액밀보지 부재(17)의 높이(통로면(P)와 대략 직교 할 방향의 폭)는 10㎜~3.5㎜가 바람직하다.). 또한, 내면용 어태치먼트(20B2)에서는, 곡률 반경(R)이 150㎜~3m의 관 모양 강재의 내측 표면을 피검출면(S)으로 하는 경우, 상기 경사각(α)은 15°~5°로 할 수 있다(이 때, 액밀보지 부재(17)의 높이(통로면(P)와 대략 직교하는 방향의 폭)는 10㎜~3.5㎜가 바람직하다).
마찬가지로, 본 실시예에서는, 고정 어태치먼트(20)의 고정면(22)의 경사부(22a1)는 평면으로 되어 있지만, 이것으로 한정되는 것이 아니고, 피검출면(S)을 따르는 곡면, 즉, 피검출면(S)과 동등한 곡률 반경을 갖는 곡면일 수 있다. 또한, 본 실시예에서는, 피검출면(S)은, 관 모양 강재의 표면이며, 한 방향으로 만곡된 것으로 설명하지만, 이것으로 한정되는 것은 아니고, 예를 들면, 구면(부분 구면) 등의 다방향 또는 전방향으로 만곡된 곡면일 수 있고, 고정 어태치먼트(20)의 경사부(22a1)는, 해당 곡면에 적합하도록 다방향 또는 전방향에 대해 경사시킬 수 있다.
측정 셀(10), 특히, 액보지실(12)이 형성된 셀부(11a)는, 전기 전도율을 측정하기 위해서 정밀하게 작성하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 측정 셀(10)은, ABS, POM, PP, PVC, PMMA 등의 경질 플라스틱으로 작성할 수 있다. 본 실시예에서는, 측정 셀(10)의 셀부(11a) 및 커버부(11b)는, ABS로 작성한다. 고정 어태치먼트(20)도 상기와 같은 경질 플라스틱으로 작성할 수 있다. 본 실시예에서는, 고정 어태치먼트(20)의 본체는 ABS로 작성한다. 그러나, 본 실시예에서는, 고정 어태치먼트(20)에 요구되는 정밀도는 측정 셀(10)과 비교하여 낮을 수 있다.
측정 셀과 이것을 피검출면에 고정하기 위한 고정부가 일체로 형성되는 경우에는, 비교적 복잡하고 정밀한 구성의 고가의 측정 셀을 복수 종류가 준비할 필요가 있어서, 비용이 높아진다. 이에 대해서, 본 실시예에서는, 고정용 자석(21)이 매립된 고정 어태치먼트(20A, 20B)를, 측정 셀(10)에서 착탈 가능하게 한다. 이와 같이, 측정 셀에서 고정부를 착탈 가능하게 함으로써, 측정 셀의 종류를 늘리지 않고, 곡면을 따라 고정부를 선택할 수 있고, 저비용으로 곡면 모양의 피검출면에 부착된 피검출 성분의 측정이 가능하다.
이 표면 염분계(100)를 사용하여 강철 구조물의 피검출면(S)의 염분 농도를 측정하는 경우에는, 우선, 자세한 것은 후술하고, 검출부(1)의 측정 셀(10)에 피검출면(S)에 따라 선택한 고정 어태치먼트(20)를 결합한다. 다음으로, 검출부(1)의 측정 셀(10)의 개구부(12) 주위의 액밀보지 부재(17)를 피검출면(S)에 당접시켜, 자석(21)의 자력에 의해 고정 어태치먼트(20)를 피검출면(S)에 고정함으로써 검출부(1)를 피검출면(S)에 고정한다. 이 때, 검출부(1)를 만곡된 피검출면(S)에 고정하는 경우, 고정 어태치먼트(20)로서 곡면용 어태치먼트(20B)를 이용함과 동시에, 곡면용 어태치먼트(20B)의 고정면(22a)을 피검출면(S)의 만곡 방향으로 적합시키고, 즉, 경사부(22a1)를 만곡된 피검출면(S) 을 따르도록 하여 고정 어태치먼트(20)를 피검출면(S)에 고정한다. 그 후, 공기배출 마개(14c)를 느슨하게 하거나 떼어낸 상태로, 시린지(4)에서 튜브(5) 및 액공급 유로(13)를 통해 일정량(본 실시예에서는 10㎖)의 순수를 액보지실(12)에 주입한다. 이 때, 주입된 순수의 흐름에 수반하여 액보지실(12) 내의 공기는 열린 공기배출 유로(14)에서 외부로 배기된다. 그 후, 공기배출 마개(14c)를 죄어서 공기배출 유로(14)를 닫고, 교반기(15)에 의해 액보지실(12) 내의 액체를 소정 시간 교반하여 피검출면(S)에서 피검출 성분으로서의 염분을 용해하여 추출한다. 그리고, 교반기(15)를 정지시킨 후 처리부(2)의 표시부(2c)를 읽는다. 액보지실(12) 내의 액체에 용해 추출된 염분의 농도는 액보지실(12) 내의 전기 전도율 센서(16)가 그 액체의 전기 전도율을 검출한 결과에 근거하고, 처리부(2)의 연산처리장치(2a)가 처리함으로써 피검출면(S)의 단위면적 당 염분 농도(25℃ 환산)로서 산출되어 표시부(2c)에 표시된다.
다음으로, 측정 셀(10)에 대한 고정 어태치먼트(20)(평면용 어태치먼트(20A), 곡면용 어태치먼트(20B))의 결합 방법에 대해 설명한다. 고정 어태치먼트(20)는, 측정 셀(10)을 피검출면(S)에 고정할 수 있도록 충분한 힘으로 결합할 필요가 있다. 검출부(1)를 중력 방향 상측에서 피검출면(S)에 재치하여 이용하는 경우에도, 피검출면(S)이 수평 방향에 대해서 경사진 경우, 혹은 피검출면(S)이 수직 방향의 경우에는, 측정 셀(10)과 고정 어태치먼트(20)와의 결합은 비교적 강고할 필요가 있다. 또한, 검출부(1)를 중력 방향 하측에서 수평인 피검출면(S) 또는 수평 방향에 대해서 경사진 피검출면(S)에 고정하는 경우에는, 측정 셀(10)과 고정 어태치먼트(20)와의 더욱 강고한 결합이 필요하다. 한편, 피검출면(S)의 곡률 반경 등에 대응하여 용이하게 교환할 수 있도록 고정 어태치먼트(20)는 측정 셀(10)에 대해서 용이하게 착탈 가능하도록 하는 것이 바람직하다.
이러한 요건을 만족하면, 측정 셀(10)과 고정 어태치먼트(20)와의 결합 방법은 특히 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 측정 셀(10)의 외주면과 고정 어태치먼트(20)의 내주면에 대응하여 형성된 나사의 치합에 의한 결합, 측정 셀(10)의 외주면과 고정 어태치먼트(20)의 내주면과의 마찰력에 의한 결합, 측정 셀(10)의 외주면의 계합부(도랑(溝))에 고정 어태치먼트(20)의 내주면 측에 돌설된 계합부(조(爪))가 탄발적으로 계합하는 스냅 피트형(snap fit 型)의 결합 등을 들 수 있다.
단, 본 실시예와 같이, 고정 어태치먼트(20)가 측정 셀(10)의 개구부(12a) 측의 단부에 외측에서 감합하는 환상의 부재인 경우, 측정 셀(10)과 고정 어태치먼트(20)는, 측정 셀(10)에 대한 고정 어태치먼트(20)의 주 방향의 방향을 소정의 방향으로 하여 결합하는 결합 수단에 의해서 결합되는 것이 바람직하다. 이것은, 주로 피검출면(S)에 고정했을 경우의 고정 어태치먼트(20)의 배향(配向)과, 중력 방향에 대한 측정 셀(10)의 액공급 유로(13) 및 공기배출 유로(14)의 방향과의 관계를 바라는 관계로 하기 위한 것이다.
즉, 수평 방향에 대해서 경사진 피검출면(S), 혹은 수직 방향으로 연재(延在)하는 피검출면(S)에 검출부(1)를 고정했을 경우, 액보지실(12)에 액체를 주입할 때 액보지실(12) 내의 기포는 중력 방향 상측으로 이동한다. 따라서, 이 경우, 공기배출 유로(14)는 이 기포가 이동하는 앞, 즉, 중력 방향 상측에 위치하는 것이 바람직하다. 또한, 한정되는 것은 아니지만, 이 경우, 부드러운 공기의 배출을 위해서는 액공급 유로(13)는 중력 방향 하측에 위치하는 것이 바람직하다.
예를 들면, 수직 방향으로 연재하는 관 모양 강재의 외측 표면인 피검출면(S)에 외면용 어태치먼트(20B1)를 이용하여 검출부(1)를 고정하는 경우를 고려한다. 이 경우, 외면용 어태치먼트(20B1)의 고정면(22a)의 경사부(22a1)를 만곡된 피검출면(S)을 따르도록 하여 외면용 어태치먼트(20B1)를 피검출면(S)에 고정하면, 도 7의 (a)에 도시한 바와 같이, 경사부(22a1)와 평탄부(22a2)와의 경계(22a3)는 대략 수직 방향을 향한다. 따라서, 이 경우, 공기배출 유로(14)를 중력 방향 상측, 더욱이, 액공급 유로(13)를 중력 방향 하측에 배치하기 위해서는 액공급 유로(13) 및 공기배출 유로(14)를 포함한 평면이 상기 경계(22a3)와 대략 평행이 되도록 측정 셀(10)에 대한 고정 어태치먼트(20)의 주 방향의 방향을 결정하고, 측정 셀(10)과 고정 어태치먼트(20)를 용이하게 결합할 수 있는 것이 바람직하다. 한편, 예를 들면, 수평 방향으로 연재하는 관 모양 강재의 외측 표면인 피검출면(S)에 외면용 어태치먼트(20B1)를 이용하여 검출부(1)를 고정하는 경우를 고려한다. 이 경우는, 외면용 어태치먼트(20B1)를 피검출면(S)에 고정하면, 도 7의 (b)에 도시한 바와 같이, 상기 경계(22a3)는 대략 수평 방향을 향한다. 따라서, 이 경우는, 상기와 같이 공기배출 유로(14)를 중력 방향 상측, 액공급 유로(13)를 중력 방향 하측에 배치하기 위해서는 액공급 유로(13) 및 공기배출 유로(14)를 포함한 평면이 상기 경계(22a3)와 대략 직교 하도록 측정 셀(10)에 대한 고정 어태치먼트(20)의 주 방향의 방향을 결정하고, 측정 셀(10)과 고정 어태치먼트(20)를 용이하게 결합할 수 있는 것이 바람직하다.
도 6의 (a), (b)를 참조하여, 본 실시예에서는, 측정 셀(10)의 바디(11)의 외측면에 계합부이고, 그 외 측면에서 돌출하도록 결합된 나사(19)를 설치한다. 이 나사(19)는 측정 셀(10)의 주 방향에 대해 대략 90° 간격으로 4개소에 설치된다. 또한, 도 7의 (a), (b)에 도시한 바와 같이, 통로면(P) 측에서 보았을 때, 한 쪽의 대향하는 나사(19)의 짝을 통과하는 직선이 액공급 유로(13) 및 공기배출 유로(14)를 통과하는 직선과 대략 평행이 되고, 다른 한 쪽의 대향하는 나사(19)의 쌍을 통과하는 직선이 액공급 유로(13) 및 공기배출 유로(14)를 통과하는 직선과 대략 직교 하도록 나사(19)는 설치된다. 나사(19)는 그 머리 부분의 좌면(座面)과 측정 셀(10)의 외측면과의 사이에 고정 어태치먼트(20)의 해당 부분을 접동(摺動)시킬 수 있도록 측정 셀(10)에 결합된다. 또한, 나사(19)는 이 상태로 측정 셀(10)에 고정될 수 있고, 고정 어태치먼트(20)를 부착한 후에 나사(19)를 단단히 조일 수 있도록 할 수 있다. 마찬가지로, 본 실시예에서는, 계합부로서 나사(19)를 이용하지만, 측정 셀(10)의 외측면에 형성된 돌기일 수 있다.
한 쪽 고정 어태치먼트(20)에는, 측정 셀(10)에 설치된 나사(19)를 계지하는 계지부로서, 위치 결정 구멍(23a)과, 상기 위치 결정 구멍(23a)에 나사(19)의 축부를 안내하는 가이드 도랑(guide 溝)(23b)으로 구성되는 위치 결정 고정부(23)가 설치된다. 가이드 도랑(23b)은, 고정 어태치먼트(20)의 둘레에서 위치 결정 구멍(23a)까지 연통된다. 위치 결정 고정부(23)는, 위치 결정 구멍(23a)이 고정 어태치먼트(20)의 주 방향에 대해 대략 90° 간격으로 4개소에 배치되도록 형성된다. 또한, 도 7의 (a), (b)에 도시한 바와 같이, 통로면(P) 측에서 보았을 때, 한 쪽의 대향하는 위치 결정 구멍(23a)의 쌍을 통과하는 직선이 고정면(22a)의 상기 경계(22a3)와 대략 평행이고, 다른 한 쪽의 대향하는 위치 결정 구멍(23a)의 쌍을 통과하는 직선이 상기 경계(22a3)와 대략 직교 하도록 위치 결정 고정부(23)가 설치된다.
이와 같이, 본 실시예에서는, 상기 나사(19)와 위치 결정 고정부(23)로 구성되는 결합 수단은, 측정 셀(10)에 대한 고정 어태치먼트(20)의 주 방향의 방향을 서로 직교 하는 2개의 방향으로 하고, 측정 셀(10)과 고정 어태치먼트(20)를 용이하게 결합시킬 수 있다. 이로 인해, 상술한 바와 같이, 피검출면(S)에 고정했을 경우의 고정 어태치먼트(20)의 배향과, 중력 방향에 대한 측정 셀(10)의 액공급 유로(13) 및 공기배출 유로(14)의 방향과의 관계를 용이하게 소망하는 관계로 할 수 있다. 측정 셀(10)에 대한 고정 어태치먼트(20)의 주 방향의 방향을, 적어도 서로 직교 하는 2개의 방향으로 하여 고정할 수 있도록 하면, 피검출면(S)의 만곡 방향을 따라 보다 적합한 방향으로 고정 어태치먼트(20)를 측정 셀(10)에 고정함으로써, 통상 문제 없이 사용할 수 있다. 단, 이것으로 한정되는 것은 아니고, 고정 어태치먼트(20)와 측정 셀(10)에 대해서 보다 많은 방향으로 용이하게 위치 결정함과 동시에 고정할 수 있도록 할 수 있다.
측정 셀(10)에 고정 어태치먼트(20)를 결합할 때는, 측정 셀(10)의 개구부(12) 측의 단부를 고정 어태치먼트(20)의 중앙 개구부(24)(도 4 참조)에 고정면(22a)과는 반대측에서 삽입한다. 그리고, 측정 셀(10)에 대한 고정 어태치먼트(20)의 주 방향의 방향을 상술한 바와 같이 서로 직교하는 2개의 방향 중 소망한 방향으로 하는데 적당한 위치 결정 고정부(23)의 가이드 도랑(23b)에 나사(19)의 축부를 도입한다(도 6의 (a)의 화살표 A 방향). 다음으로, 고정 어태치먼트(20)를 주 방향으로 회동시키는 것으로(도 6의 (a)의 화살표 B 방향), 나사(19)의 축부를 위치 결정 고정부(23)의 가이드 도랑(23b)을 따라서 위치 결정 구멍(23a)에 도입한다. 이 위치에서, 측정 셀(10)에 대한 고정 어태치먼트(20)의 주 방향의 위치는 소망한 위치가 된다. 나사(19)를 단단히 조이는 것으로써 더욱 강고하게 고정 어태치먼트(20)를 측정 셀(10)에 결합할 수 있다.
다음으로, 도 8을 참조하여, 전기 전도율 센서(16), 온도 센서(18)의 위치에 대해 설명한다. 상술한 바와 같이, 본 실시예의 표면 염분계(100)는, 평탄한 피검출면(S)과 만곡된 피검출면(S)에 용이하게 적용할 수 있도록 구성된다. 도 1, 도 2 및 도 3에서 알 수 있듯이, 검출부(1)를 피검출면(S)에 고정했을 때, 액밀보지 부재(17)에 의해서 액밀성이 보지되는 액보지실(12)의 내부의 용적은, 평탄한 피검출면(S)에 검출부(1)를 고정했을 경우(도 1)와 비교하여, 검출부(1) 측으로 볼록한 모양으로 만곡된 피검출면(S)에 고정했을 경우에는 작아지고(도 2), 반대로 검출부(1) 측과는 반대 측으로 볼록한 모양으로 만곡된 피검출면(S)에 고정했을 경우에는 커진다(도 3). 따라서, 액보지실(12)은, 검출부(1) 측으로 볼록한 모양으로 만곡된 피검출면(S)에 검출부(1)를 고정하여 용적이 작아졌을 경우(도 2)에서도, 소정량(본 실시예에서는 10㎖)의 액체를 수용할 수 있도록 형성될 필요가 있다. 그 때문에, 평탄한 피검출면(S)에 검출부(1)를 고정했을 경우, 혹은 검출부(1) 측과는 반대 측으로 볼록한 모양으로 만곡된 피검출면(S)에 검출부(1)를 고정했을 경우에는, 보다 큰 공간(공기)이 액보지실(12) 내에 남게 된다. 또한, 검출부(1)는, 측정 시에 여러 가지 방향으로 대응될 수 있어서, 그 방향을 따라 액보지실(12) 내의 공간(공기)은 이동할 가능성이 있다. 이 때, 전기 전도율 센서(16), 온도 센서(18)는, 전기 전도율, 온도의 검출을 위해서 검출부(1)의 배향에 관계없이 액보지실(12)에 수용된 액체에 접촉하는 것이 필요하다.
여기서, 도 8은, 대략 수평인 피검출면(S)에 상측에 재치되어 고정된 검출부(1)에서, 액보지실(12) 내에 소정량의 액체를 수용하여 교반기(15)로 교반하고 있는 상태의 액보지실(12) 내의 모습을 도시하였다. 본 실시예에서는, 측정 셀(10)의 교반기(15)는, 통로면(P)에 대략 직교하는 방향(즉, 기준 평면(N)에 대략 직교하는 방향)의 회전축 주위를 회전하는 교반자(15a)를 갖는다. 이 경우, 도 8에 도시한 바와 같이, 교반자(15a)가 회전 구동되면, 액보지실(12) 내의 액체(L)에는 구동축(15c)의 위치를 거의 중심으로 하고 개구부(12a) 측으로 볼록한 모양의 소용돌이(V)가 형성된다. 그 때문에, 이 소용돌이(V)의 반경 방향 외측으로 가는 것을 따라서, 액보지실(12) 내의 액체(L)는, 액보지실(12)의 개구부(12a)와 대향하는 벽면(상 저면)(12b) 측으로 부풀어오른다. 그리고, 본 실시예의 구성에서는, 교반기(15)의 회전 속도를 적절히 설정하면(본 실시예에서는 500~3000rpm), 검출부(1)가 수평 방향에 대해서 경사진 피검출면(S)에 상측에서 고정되거나, 혹은 검출부(1)가 수직 방향으로 연재하는 피검출면(S)에 측방에서 고정되어도, 액보지실(12) 내의 액체(L)의 소용돌이(V) 형상을 대부분 변하지 않게 할 수 있다.
따라서, 본 실시예에서는, 상기 액체(L)의 고조부(L1, L2)에 전기 전도율 센서(16), 온도 센서(18)를 배치하면, 검출부(1)의 배향에 관계없이, 전기 전도율 센서(16), 온도 센서(18)를 액체에 접촉시킬 수 있다. 마찬가지로, 검출부(1)가 피검출면에 하측에서 고정되는 경우에는, 도 8에서의 상기 고조부(L1, L2)에 대응하는 위치는 중력 방향 하측이 되고, 도 8에서의 액보지실(12)의 저부에 대응하는 위치가 되기 위해, 당연하게, 해당 고조부(L1, L2)에 대응하는 위치에 배치된 전기 전도율 센서(16), 온도 센서(18)는, 액보지실(12) 내의 액체(L)와 접촉한다.
이와 같이, 본 실시예에서는, 전기 전도율 센서(16), 또한 온도 센서(18)는, 검출부(1)가 피검출면(S)에 고정되어, 피검출면(S)에서 피검출 성분을 추출하기 위한 소정량의 액체가 액보지실(12)에 공급되어, 교반기(15)에 의해서 액보지실(12) 내의 액체가 교반되고 있을 때, 검출부(1)의 배향에 관계없이 액보지실(12) 내의 액체가 접촉한 상태가 유지되는 위치에 배치된다. 특히, 본 실시예에서는, 전기 전도율 센서(16), 온도 센서(18)는, 상기 고조부(L1, L2)에 대응하는 액보지실(12)의 개구부(12a)와 대향하는 벽면(상 저면)(12b)에 배치된다.
이상, 본 실시예에 의하면, 고정 어태치먼트(20)는 경질 플라스틱으로 형성되지만, 피검출면(S)의 곡률 반경에 따라 고정 어태치먼트(20)를 선택하고 측정 셀(10)에 부착할 수 있다. 이에 의해, 피검출면(S)이 평면 모양이거나 곡면 모양이어도, 측정 셀(10)을 피검출면(S)에 밀착시키는 것이 가능하고, 액보지실(12)에서 추출액이 새는 일 없이 측정을 할 수 있다. 따라서, 본 실시예에 의하면, 곡면 모양의 피검출면에 부착된 피검출 성분의 측정을 보다 정확하게 실시할 수 있다.
실시예 2
다음으로, 본 발명과 관련되는 표면부착성분 측정장치의 다른 실시예에 대해 설명한다. 본 실시예의 표면부착성분 측정장치에서, 실시예 1의 표면부착성분 측정장치와 동일 또는 거기에 상당하는 요소에는 동일 부호를 교부하고, 자세한 설명은 생략한다.
실시예 1과 같이, 본 실시예의 표면 염분계(100)는, 지지부(22)의 고정면(22a)이 액보지실(12)의 개구부(12a)를 포함한 평면(통로면)(P)와 대략 평행인 제1 사용 상태와, 지지부(22)의 고정면(22a)의 적어도 일부가 액보지실(12)의 개구부(12a)를 포함한 평면(통로면)(P)에 대해서 피검출면(S) 측으로 경사진 제2 사용 상태로 변경 가능하다. 다시 말하면, 지지부(22)의 고정면(22a)이, 기준 평면(N)과 대략 평행인 제1 사용 상태와, 지지부(22)의 고정면(22a)의 적어도 일부가 검출부(1)를 만곡된 피검출면(S)에 고정했을 때 피검출면(S)을 따르도록 기준 평면(N)에 대해서 경사진 제2 사용 상태로 변경 가능하다.
그리고, 본 실시예에서는, 도 10에 도시한 바와 같이, 고정 어태치먼트(20)는, 지지부(22)의 고정면(22a)이 액보지실(12)의 개구부(12a)를 포함한 평면(통로면)(P)와 대략 평행인 제1 형상(도 10의 (a))과, 검출부(1)를 만곡된 피검출면(S)에 고정했을 때 지지부(22)의 고정면(22a)의 적어도 일부가 액보지실(12)의 개구부(12a)를 포함한 평면(통로면)(P)에 대해서 피검출면(S) 쪽으로 경사진 제2 형상(도 10의 (b), (c))에 변형 가능한 탄성체로 형성된다. 다시 말하면, 본 실시예에서는, 고정 어태치먼트(20)는, 지지부(22)의 고정면(22a)이 기준 평면(N)과 대략 평행인 제1 형상(도 10의 (a))과, 지지부(22)의 고정면(22a)의 적어도 일부가 검출부(1)를 만곡된 피검출면(S)에 고정했을 때 피검출면(S)을 따르도록 기준 평면(N)에 대해서 경사진 제2 형상(도 10의 (b), (c))으로 변형 가능한 탄성체로 형성된다. 고정 어태치먼트(20)는, 상기 제1 형상과 제2 형상으로 변형하는 것으로, 상기 제1 사용 상태와 제2 사용 상태를 서로 변경할 수 있다.
더욱 설명하면, 본 실시예에서는, 표면 염분계(100)의 검출부(1)의 측정 셀(10)의 구성은, 실시예 1과 실질적으로 동일하다. 또한, 본 실시예의 표면 염분계(100)의 검출부(1)의 고정 어태치먼트(20)는, 실시예 1과 같은 구성을 갖지만, 자석(21)의 지지부(22)를 구성하는 고정 어태치먼트(20)가 전체적으로 탄성체인 고무 또는 일래스터머(elastomer)로 작성된다. 고정 어태치먼트(20)를 구성하는 탄성체로서는, 고무 또는 일래스터머 등의 고무 탄성을 갖는 재료이면 특히 한정되지 않고 이용할 수 있다. 예를 들면, NBR, CR, IIR, EPM, SI, EVA 등을 이용할 수 있다. 또한, 이 고정 어태치먼트(20)를 구성하는 탄성체의 고무 경도(JIS-A)는, 30~70도가 바람직하고, 40~50도가 보다 바람직하다. 고무 경도가 30도 미만이면 검출부(1)를 피검출면(S)에 고정했을 때의 안정성이 나빠지는 우려가 있다. 또한, 고무 경도가 70도를 넘으면, 만곡된 피검출면(S)에 따라서 고정 어태치먼트(20)가 변형되기 어렵고, 측정 시에 액보지실(12)의 액밀성을 보지하는 것이 어려워져, 액체가 샐 우려가 있다.
이상, 본 실시예에 의하면, 실시예 1과 같이, 곡면 모양의 피검출면에 부착된 피검출 성분의 측정을 보다 정확하게 실시할 수 있다. 또한, 본 실시예에서는, 평면용과 곡면용으로 동일한 고정 어태치먼트(20)를 사용하는 것이 가능하다.
실시예 3
다음으로, 본 발명과 관련되는 표면부착성분 측정장치의 다른 실시예에 대해 설명한다. 본 실시예의 표면부착성분 측정장치에서, 실시예 1의 표면부착성분 측정장치와 동일 또는 거기에 상당하는 요소에는 동일 부호를 교부하고, 자세한 설명은 생략한다.
본 실시예에서는, 실시예 1과 같이, 고정 어태치먼트(20)는, 측정 셀(10)의 개구부(12) 측의 단부에 외측에서 감합되는 환상의 부재이며, 측정 셀(10)과 고정 어태치먼트(20)는, 측정 셀(10)에 대한 고정 어태치먼트(20)의 주 방향의 방향을 소정의 방향으로 하여 결합하는 결합 수단에 의해서 결합된다. 특히, 결합 수단은 측정 셀(10)에 대한 고정 어태치먼트(20)의 주 방향의 방향을 적어도 서로 직교하는 2개의 방향으로 하고 측정 셀(10)과 고정 어태치먼트(20)를 결합 가능하다.
실시예 1에서는, 측정 셀(10)과 고정 어태치먼트(20)의 결합 수단은, 측정 셀(10)과 고정 어태치먼트(20)를 기계적으로 계지하는 계지 수단으로 구성되는 것으로 설명하였으나, 본 실시예에서는 해당 결합 수단은 고정 셀(10)과 고정 어태치먼트(20)를 자기적으로 결합하는 자기 결합 수단으로 구성된다.
도 11의 (a)은, 평면용 고정 어태치먼트(20A)가 측정 셀(10)에 결합된 본 실시예의 표면 염분계(100)의 사용 상태에서의 개략 단면을 나타낸다. 또한, 도 11의 (b), 11의 (c)는, 각각 곡면용 어태치먼트(20B)인 외면용 어태치먼트(20B1)와 내면용 어태치먼트(20B2)의 단면을 나타낸다.
도 11의 (a)을 참조하면, 본 실시예에서는, 측정 셀(10)의 바디(11)(특히, 셀부(11a))는, 피검출면(S) 측의 플랜지 모양의 단부(11c)에, 셀측 결합용 자석(31)이 매립된다. 셀측 결합용 자석(31)은 그 단면이 상기 단부(11c)의 표면에서 노출되고, 한편, 단부(11c)의 표면과 하나의 면이 되도록 측정 셀(10)에 설치된다. 한편, 고정 어태치먼트(20)는, 셀측 결합용 자석(31)에 자기적으로 구속될 수 있는 부재로서, 어태치먼트측 결합용 자석(32)을 갖는다. 어태치먼트측 결합용 자석(32)은, 측정 셀(10)의 상기 단부(11c)에 당접하는 단면(22b)에 매립된다. 어태치먼트측 결합용 자석(32)은 그 단면이 상기 단면(22b)에서 노출되는 한편, 상기 단면과 하나의 면이 되도록 고정 어태치먼트(20)에 설치된다.
본 실시예에서는, 실시예 1과 같게, 고정 어태치먼트(20)에는, 고정 어태치먼트(20)를 피검출면(S)에 고정하기 위한 고정용 자석(21)이 고정 어태치먼트(20)의 주 방향에 대해 90° 간격으로 4개소에 설치된다. 셀측 결합용 자석(31) 및 어태치먼트측 결합용 자석(32)은, 측정 셀(10) 및 고정 어태치먼트(20)의 주 방향에 대해 이 고정용 자석(21)과 대략 동일 위치에 설치된다. 각 자석의 자극의 배치는, 예를 들면, 도 11의 (a)에 도시한 바와 같이, 대향하는 자극끼리 다른 극이 되도록 배치된다.
마찬가지로, 측정 후에 피검출면(S)에서 검출부(1)를 떼어낼 때, 고정 어태치먼트(20)만 피검출면(S)에 남는 것을 막기 위해서 상기 결합용 자석(31, 32)으로 구성되는 결합 수단에 가세하고, 스톱퍼 수단을 설치할 수 있다. 예를 들면, 도 12의 (a), (b)에 도시한 바와 같이, 측정 셀(10)의 바디(11)의 외측면에 회동축(33a)과, 상기 회동축(33a)의 회전을 회동 가능한 암(33b)으로 구성되는 체결도구(33)을 설치한다. 한편, 고정 어태치먼트(20)의 외측면에 체결도구(33)가 계합하는 돌기(34)를 설치한다. 이 돌기(34)는, 고정 어태치먼트(20)의 외측면에 고정된 나사일 수 있다. 예를 들면, 체결도구(33)와 돌기(34)로 구성되는 스톱퍼 수단은, 측정 셀(10) 및 고정 어태치먼트(20)의 주 방향에 대해 대향하는 2개소에 설치할 수 있다. 더욱 많은 스톱퍼 수단을 설치할 수 있다.
여기서, 본 실시예에서는, 실시예 1과 같게, 셀측 결합용 자석(31)과 어태치먼트측 결합용 자석(32)으로 구성되는 결합 수단은, 측정 셀(10)에 대한 고정 어태치먼트(20)의 주 방향의 방향을 용이하게 소정의 방향으로 할 수 있다. 즉, 본 실시예에서는, 도 13의 (a), (b)에 도시한 바와 같이, 통로면(P) 측에서 보았을 때, 한 쪽의 대향하는 셀측 결합용 자석(31)의 쌍을 통과하는 직선이 액공급 유로(13) 및 공기배출 유로(14)를 통과하는 직선과 대략 평행이 되고, 다른 한 쪽의 대향하는 셀측 결합용 자석(31)의 쌍이 액공급 유로(13) 및 공기배출 유로(14)를 통과하는 직선과 대략 직교하도록, 셀측 결합용 자석(31)이 설치된다. 또한, 통로면(P) 측에서 보았을 때, 한 쪽의 대향하는 어태치먼트측 결합용 자석(32)의 쌍을 통과하는 직선이 고정면(22a)의 상기 경계(22a3)와 대략 평행이 되고, 다른 한 쪽의 대향하는 어태치먼트측 결합용 자석(32)의 쌍을 통과하는 직선이 상기 경계(22a3)와 대략 직교하도록, 어태치먼트측 결합용 자석(32)이 형성된다. 이로 인해, 실시예 1의 나사(19)와 위치 결정 고정부(23)로 구성되는 결합 수단의 경우와 같은 효과를 얻을 수 있다. 물론, 실시예 1과 같게, 보다 많은 방향으로 용이하게 위치 결정함과 동시에 고정할 수 있는 것도 가능하다.
마찬가지로, 본 실시예에서는, 측정 셀(10)과 고정 어태치먼트(20)에, 결합 수단을 구성하는 결합용 자석(31, 32)을 설치한다. 그러나 본 발명은 이것으로 한정되는 것은 아니고, 측정 셀(10)과 고정 어태치먼트(20)의 적어도 한 쪽에 자석을 설치하고, 이 자석에 자기적으로 구속되는 부재로서 자성 부재를 측정 셀(10)과 고정 어태치먼트(20)의 적어도 한 쪽에 설치할 수 있다.
이상, 본 실시예의 구성에 의해서, 곡면 모양의 피검출면에 부착된 피검출 성분의 측정을 보다 정확하게 실시할 수 있다. 또한, 본 실시예에 의하면, 더욱 용이하게 고정 어태치먼트를 측정 셀에 결합할 수 있다.
실시예 4
다음으로, 본 발명과 관련되는 표면부착성분 측정장치의 다른 실시예에 대해 설명한다. 본 실시예의 표면부착성분 측정장치에서, 실시예 1의 표면부착성분 측정장치와 동일 또는 거기에 상당하는 요소에는 동일 부호를 교부하고, 자세한 설명은 생략한다.
실시예 1에서는, 액보지실(12)은 측정 셀(10)의 바디(측정 셀 본체)(11)에 형성되어, 그 액보지실(12)의 개구부(12a)를 둘러싸도록 측정 셀(10)의 바디(11) 쪽으로 액밀보지 부재(17)를 부착한다. 이에 대해, 액밀보지 부재(17)는 고정 어태치먼트(20) 측에 설치할 수 있다.
도 14는 액밀보지 부재(17)가 고정 어태치먼트(20) 측에 설치된 표면 염분계(100)의 일례를 나타낸다. 도 14의 (a)는, 평면용 고정 어태치먼트(20A)가 측정 셀(10)에 결합된 상태에서의 개략 단면을 나타내고, 도 14의 (b), (c)는, 각각 외면용 어태치먼트(20B1), 내면용 어태치먼트(20B2)의 개략 단면을 나타낸다.
본 예에서는, 실시예 1과 같게, 고정 어태치먼트(20)는, 측정 셀(10)의 개구부(12a) 측의 단부에 외측에서 감합되는 환상의 부재이다. 그러나, 액보지실(12)은, 그 상 저면(12b)은 측정 셀(10)의 바디(11)로 형성되지만, 그 내측벽은 고정 어태치먼트(20)의 중앙 개구부의 내벽(22c)에 의해서 형성되어, 그 개구부(12a)나 고정 어태치먼트(20)의 내벽(22c)의 일단부에 의해서 형성된다. 그리고, 액밀보지 부재(17)는, 그 액보지실(12)의 개구부(12a)에 인접하고 개구부(12a)를 둘러싸도록 고정 어태치먼트(20) 측에 장착된다. 본 예에서는, 이 액밀보지 부재(17)는, 고정 어태치먼트(20)의 지지부(22)에 형성되고 액보지실(12)의 축선 방향에서 보았을 때 원형의 도랑(17a)에 고정된다.
이와 같이, 액밀보지 부재(17)를 고정 어태치먼트(20) 측에 설치하는 경우, 액밀보지 부재(17)는, 피검출면(S)을 따르도록 형성된 고정 어태치먼트(20)의 지지부(22)의 고정면(22) 상에 직접 배치된다. 예를 들면, 만곡된 피검출면(S)에 검출부(1)를 고정할 때의 액밀보지 부재(17)와 피검출면(S)와의 밀착성을 비교적 용이하게 얻을 수 있다. 그 때문에, 액보지실(12)의 축선 방향에서의 액밀보지 부재(17)의 높이는, 실시예 1의 경우보다 낮게 설정할 수 있다. 본 예에서는, 액밀보지 부재(17)로서 O링을 이용한다.
액밀보지 부재(17)를 고정 어태치먼트(20) 측에 설치하는 경우, 액보지실(12)의 내벽의 적어도 일부가 고정 어태치먼트(20)에 의해서 형성되므로, 고정 어태치먼트(20)에 요구되는 정밀도는 실시예 1의 경우보다 높아질 수 있다. 본 예에서도, 고정 어태치먼트(20)는, 실시예 1에 나타낸 것과 같은 경질 플라스틱으로 작성할 수 있다. 본 예에서는, 고정 어태치먼트(20)의 본체는 ABS로 작성한다. 또한, 액보지실(12)의 내부 측에 있는 측정 셀(10)의 바디(11)와 고정 어태치먼트(20) 사이의 액밀성을 보지하기 위해서, 측정 셀(10)의 개구부(12a) 측의 단부와 고정 어태치먼트(20)의 연결부에 위치한 O링(14d)을 설치한다.
도 15는 액밀보지 부재(17)이 고정 어태치먼트(20) 측에 설치된 표면 염분계(100)의 다른 예에서, 고정 어태치먼트(20)의 일부를 지지부(22)의 고정면(22a) 측에서 본 모습을 나타낸다.
도 15의 (a)는 외면용 어태치먼트(20B1)이며, 지지부(22)의 고정면(22a)은, 액보지실(12)의 축선 방향과 대략 직교하는 방향의 축선을 중심으로 만곡된 피검출면(S)(특히, 관 모양 강재의 외면)의 곡률 반경과 대략 동일한 곡률 반경의 곡면 모양으로 형성된다. 즉, 지지부(22)의 고정면(22a)의 적어도 일부(본 예에서는 대략 전부)가, 피검출면(S)을 따르도록 액보지실(12)의 축선 방향에 대략 직교하는 기준 평면에 대해서 경사진다. 또한, 액밀보지 부재(17)는, 액보지실(12)의 개구부(12a)에 인접하고, 개구부(12a)를 둘러싸도록 외면용 어태치먼트(20B1) 측에 장착된다. 액밀보지 부재(17)로서는, O링이 이용된다. 도 16의 (a)은, 도 15의 (a)에 도시한 곡면 모양의 고정면(22a)을 갖는 외면용 어태치먼트(20B1)를 이용하고, 검출부(1)를 관 모양 강재의 외면에 부착한 모습을 나타낸다.
동일하게, 도 15의 (b)는, 내면용 어태치먼트(20B2)이며, 지지부(22)의 고정면(22a)은, 액보지실(12)의 축선 방향과 대략 직교하는 방향의 축선을 중심으로 만곡된 피검출면(S)(특히, 관 모양 강재의 내면)의 곡률 반경과 대략 동일한 곡률 반경의 곡면 모양으로 형성된다. 또한, 액밀보지 부재(17)는, 액보지실(12)의 개구부(12a)에 인접하고, 개구부(12a)를 둘러싸도록 내면용 어태치먼트(20B2) 측에 장착된다. 액밀보지 부재(17)로서는 O링이 이용된다. 도 16의 (b)는, 도 15의 (b)에 도시한 곡면 모양의 고정면(22a)을 갖는 내면용 어태치먼트(20B2)를 이용하고, 검출부(1)를 관 모양 강재의 외면에 부착한 모습을 나타낸다.
마찬가지로, 중복되는 설명은 생략하지만, 본 실시예와 같이 고정 어태치먼트(20) 측에 액밀보지 부재(17)를 설치하는 경우도, 실시예 1, 3에서 설명한 것과 같이, 고정 어태치먼트(20)의 측정 셀(10)에 대한 위치 맞춤을 실시할 수 있다. 또한, 실시예 2의 고정 어태치먼트(20) 측에 액밀보지 부재(17)를 설치할 수도 있다.
이상, 본 실시예와 같이, 고정 어태치먼트(20) 측에 액밀보지 부재(17)를 설치할 수 있고, 이것에 의해 액밀보지 부재(17)와 피검출면(S)의 밀착성을 향상시킬 수 있다.
실시예 5
다음으로, 본 발명과 관련되는 표면부착성분 측정장치의 다른 실시예에 대해 설명한다. 본 실시예의 표면부착성분 측정장치에서, 실시예 1의 표면부착성분 측정장치와 동일 또는 거기에 상당하는 요소에는 동일 부호를 교부하고, 자세한 설명은 생략한다.
실시예 1에서는, 피검출면(S)이 평면인 경우도 곡면인 경우도, 액밀보지 부재(17)에 의해서 둘러싸인 피검출면(S)의 표면적은 같은 것으로 하여 표면 염분 농도(㎎/㎡)를 산출했다.
더욱 설명하면, 실시예 1의 방법에 의하면, 처리부(2)의 연산처리장치(2a)는, 전기 전도율의 측정 결과로부터, 다음의 식 1에 따라서 피검출면(S)의 단위면적 당 염분 농도(㎎/㎡)를 산출한다.
ρA=c×V×Δγ/A……………………………………………………………………(1)
상기 식 1 중, ρA는 표면 염분 농도(㎎/㎡), c는 정수(kg/㎡·S), A는 피검출면의 소정의 표면적(㎟), V는 피검액의 소정의 체적(㎖), Δγ는 피검액의 전기 전도율의 증가분(μS/㎝)이다. 특히, 상기 피검출면(S)의 소정의 표면적 A(㎟)으로는, 피검출면(S)이 평면인 경우에서의 액밀보지 부재(17)로 둘러싸인 피검출면(S)의 표면적을 사용한다. 또한, 상기 피검액의 소정의 체적 V(㎖)로는, 시린지(4)에서 액보지실(12)에 주입하는 일정량(예를 들면, 10㎖)을 사용한다.
이 방법에서도, 측정 목적에 따라서는, 필요 충분한 정도로 목적을 달성할 수 있다. 그러나, 피검출면(S)이 곡면인 경우에 보다 정확한 측정치를 얻기 위해서는, 액밀보지 부재(17)에 의해서 둘러싸인 피검출면(S)의 표면적의 변화를 고려하는 것이 바람직하다.
여기서, 액밀보지 부재(17)로 둘러싸인 피검출면(S)의 표면적의 변화를 시산한다. 고정 어태치먼트(20)로서는, 실시예 4에서 설명한 도 15에 도시한 것과 같이, 고정 어태치먼트(20)에 액밀보지 부재(17)가 설치되고, 피검출면(S)의 곡률 반경에 적합하도록 지지부(22)의 고정면(22a)이 만곡된 것을 상정한다. 액밀보지 부재(17)로서는 단면이 직경 약 3㎜의 원형이며, 내경이 40㎜, 외경이 46㎜의 원형의 O링을 이용하는 것으로 한다. 또한, 이 액밀보지 부재(17)는, 그 단면의 대략 중앙 부분인 직경 43㎜의 원형 부분이 피검출면(S)에 밀착하는 것으로 한다.
이 때, 피검출면(S)이 평면 모양인 경우, 액밀보지 부재(17)에 의해서 둘러싸인 피검출면(S)의 표면적은 1451.465㎟가 된다. 이에 대해, 피검출면(S)이 곡면 모양(일례로서 검출부(1) 측으로 철면(凸面))인 경우의 액밀보지 부재(17)에 의해서 둘러싸인 피검출면(S)의 표면적은, 도 17의 (a)에 도시한 바와 같이, 액밀보지 부재(17)의 상기 직경 43㎜의 원을 피검출면(S)에 투영한 형상의 내측 면적으로 근사된다. 이 부분을 전개한 형상은 대략 타원 형상이 된다. 그리고, 이 피검출면(S)이 곡면 모양(일례로서 검출부(1) 측으로 철면)인 경우의 액밀보지 부재(17)에 의해서 둘러싸인 피검출면(S)의 표면적은, 피검출면(S)의 곡률 반경이 100㎜(직경 200㎜)의 경우는 1460.752㎟, 곡률 반경이 250㎜(직경 500㎜)의 경우는 1453.557㎟, 곡률 반경이 500㎜(직경 1000㎜)의 경우는 1452.547㎟로 계산된다. 이러한 표면적 변화 자체는 사계(斯界)에서 일반적으로 이용되고 있는 3 차원 CAD 등을 이용하여 계산할 수 있다.
이와 같이, 피검출면(S)이 평면인 경우와 곡면인 경우로, 액밀보지 부재(17)에 의해서 둘러싸인 피검출면(S)의 표면적이 변화한다. 이 때, 상기 식 1에서의 피검출면의 소정의 표면적(A)(㎟)을 일정하게 표면 염분 농도(㎎/㎡)를 산출하면, 표면적 변화분의 측정치의 오차가 생기게 된다. 구체적으로는, 상술한 바와 같이 피검출면(S)이 곡면인 경우에는 피검출면(S)이 평면인 경우보다 표면적이 증가하므로, 표면 염분 농도(㎎/㎡)는 실제 값보다 크게 산출되는 경향이 있다.
이상에서는, 피검출면(S)이 검출부(1) 측으로 철면인 경우의 표면적의 변화를 예로 설명하였으나, 피검출면(S)이 검출부(1) 측으로 요면(凹面)인 경우도 마찬가지이다. 즉, 상기 식 1에서의 피검출면의 소정의 표면적(A)(㎟)를 일정하게 표면 염분 농도를 산출하면, 피검출면(S)이 검출부(1) 측으로 철면인 경우와 같이, 피검출면(S)이 검출부(1) 측으로 요면인 경우에는 표면 염분 농도(㎎/㎡)는 실제 값보다 크게 산출되는 경향이 있다.
거기서, 본 실시예에서는, 다음과 같이, 액밀보지 부재(17)에 의해서 둘러싸인 피검출면(S)의 표면적의 변화에 의한 측정치의 변화분을 보정한다. 즉, 본 실시예에서는, 처리부(2)의 연산처리장치(2a)는, 다음의 식 2에 따라서 피검출면(S)의 단위면적 당 염분 농도(㎎/㎡)를 산출한다.
ρA’=c×V×Δγ/(α×A)
=ρA/α…………………………………………………………………………(2)
상기 식 2 중 α는 표면적 보정 계수이다. 그 외의 부호의 의미는 식 1과 같다. 피검출면(S)이 평면인 경우(평면용 어태치먼트(20A)를 이용하는 경우), 액밀보지 부재(17)에 의해서 둘러싸인 피검출면(S)의 표면적을 기준표면적 A1으로 한다. 또한, 피검출면(S)의 곡률(곡률 반경)에 따라서 구할 수 있는 어느 고정 어태치먼트(20)를 이용하는 경우의 액밀보지 부재(17)에 의해서 둘러싸인 피검출면(S)의 표면적을 A2로 한다. 이 때, 표면적 보정 계수 α는, α=A2/A1로 나타낼 수 있다. 그 고정용 어태치먼트(20)가 평면용 어태치먼트(20A)일 때, A1=A2이며, α=1이다. 한편, 그 고정용 어태치먼트(20)가 곡면용 어태치먼트(20B)일 때, A1<A2이며, α>1이다.
이와 같이, 연산처리장치(2a)는, 곡면용 어태치먼트(20B)를 사용할 때의 검출 신호에 대한 측정치의 관계를, 평면용 어태치먼트(20A)를 사용할 때의 상기 관계에 대해서 보정할 수 있다. 특히, 본 실시예에서는, 연산처리장치(2a)는, 피검출면(S)의 곡률에 대응하여 액밀보지 부재(17)에 의해서 둘러싸인 피검출면(S)의 표면적의 변화에 의한 측정치의 변화분을 보정한다.
다음으로, 상기 표면적 보정 계수(α)를 이용하여 보정을 행하기 위한 제어 상태에 대해 설명한다. 도 18은, 본 실시예의 표면 염분계(100)의 제어 상태를 나타낸다.
처리부(2)에는, 전술한 바와 같이, 연산처리장치(콘트롤러)(2a), 조작부(2b), 표시부(2c)가 설치된다. 연산처리장치(2a)는, 표면 염분계(100)의 동작을 통괄적으로 제어한다. 또한, 연산처리장치(2a)는, 검출 신호로부터 측정치를 구한다. 즉, 본 실시예에서는, 연산처리장치(2a)는, 검출부(1)에서 입력되는 검출 신호에서 피검출 성분의 양과 관련된 측정치를 산출한다. 또한, 처리부(2)에는 전기 전도율 측정용 전원, 전기 전도율 센서(16)의 검출 신호의 증폭 회로, 온도 측정용 전원, 온도 센서(18)의 검출 신호의 증폭 회로 등을 갖춘 측정 회로(2d)가 설치된다. 또한, 처리부(2)에는, 전기 전도율 및 온도의 검출 신호를 아날로그-디지털 변환(A/D 변환)하는 아날로그-디지털 변환기(A/D 변환기)(2e)가 설치된다. 더욱이, 처리부(2)에는, 연산처리장치(2a)가 사용하는 프로그램이나 데이터를 기억하는 처리부측 기억 매체(2f)가 설치된다. 마찬가지로, 조작부(2b)에는, 데이터를 입력하기 위한 키 등이 설치되고, 표시부(2c)는 액정 디스플레이 패널 등으로 구성된다. 이 외에도, 처리부(2)에는, 표면 염분계(100)의 각부에 작동 전력을 공급하는 전원 회로 등이 설치된다.
한편, 검출부(1)의 고정 어태치먼트(20)에는, 처리부(2)의 연산처리장치(2a)가 상술한 보정을 위해서 이용하는 보정용 정보가 담지(擔持)된 정보 담지 수단(51)이 설치된다. 또한, 검출부(1)의 측정 셀(10)에는, 고정 어태치먼트(20)의 정보 담지 수단(51)에 담지된 보정용 정보를 수령하여 처리부(2)의 연산처리장치(2a)에 입력하기 위한 정보 수령 수단(52)가 설치된다. 또한, 검출부(1)의 측정 셀(10)에는, 전술한 바와 같이, 전기 전도율 센서(16)와 온도 센서(18)가 설치된다.
본 실시예에서는, 고정 어태치먼트(20)의 정보 담지 수단(51)은, 보정용 정보가 기·억된 검출부측 기억 매체(51)이다. 그리고, 본 실시예에서는, 측정 셀(10)의 정보 수령 수단(52)은, 처리부(2)의 연산처리장치(2a)가 검출부측 기억 매체(51)에 기억된 정보를 읽어내는 것을 가능하게 하는, 검출부측 기억 매체(51)에 접속되는 연결기(52)이다. 본 실시예에서는, 보정용 정보를 연산처리장치(2a)에 제공하는 정보 제공 수단은, 정보 담지 수단(51)과, 정보 수령 수단(52)을 갖도록 구성된다.
검출부측 기억 매체(51)로서는, EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory: 전기적 소거 가능한 쓰고 읽기 가능한 전용 메모리), 플래쉬 메모리, 전지 백업 RAM, EPROM, 원 타임 ROM, 메모리 CPU 등을 사용할 수 있다. 본 실시예에서는, EEPROM를 이용한다. 검출부측 기억 매체(51)와 연결기(52)는 각각 고정 어태치먼트(20), 측정 셀(10)에서의 임의의 위치에 설치할 수 있지만, 적어도 이들 검출부측 기억 매체(51)와 연결기(52)와의 접점 사이를 전기적으로 접속 가능한 위치에 설치된다.
마찬가지로, 처리부측 기억 매체(2f)는, 상기와 같이, EEPROM, 플래쉬 메모리, 전지 백업 RAM, EPROM, 원 타임 ROM, 메모리 CPU 등을 사용할 수 있다. 또한, 소망에 의해 하드 디스크 등의 대용량 기억장치를 이용할 수도 있다.
측정 시에는, 처리부(2)의 측정 회로(2d)가 갖추는 전기 전도율 측정용의 교류 전원으로부터 케이블(3) 내의 대응하는 심선(心線), 측정 셀(10) 내의 리드 등을 개입시키고, 전기 전도율 셀(16)에 교류 전압이 인가된다. 그리고, 그 때 흐르는 전류가 측정 셀(10) 내의 리드, 케이블(3) 내의 대응하는 심선 등을 개입시키고, 처리부(2)의 측정 회로(2d)에 검출된다. 또한, 이 때, 처리부(2)의 측정 회로(2d)가 갖추는 온도 측정용의 직류 전원으로부터 케이블(3) 내의 대응하는 심선, 측정 셀(10) 내의 리드 등을 개입시키고, 온도 센서(18)에 직류 전압이 인가된다. 그리고, 온도에 대응하는 서미스트의 상기 저항 값에 대응하는 온도 센서(18)의 출력 신호가 측정 셀(10) 내의 리드, 케이블(3) 내의 대응하는 심선 등을 개입시키고, 처리부(2)의 측정 회로(2d)에 검출된다. 전기 전도율 셀(16)과 온도 센서(18)에서의 출력 신호는 각각 측정 회로(2d)에 의해서 증폭 등의 처리를 받은 후에 A/D 변환기(2e)에 입력되어, A/D 변환된 후에 연산처리장치(2a)에 입력된다. 연산처리장치(2a)는, 입력된 신호로부터 셀 정수나 온도 등의 보정을 더하여 전기 전도율을 산출한다. 또한, 처리부(2)의 연산처리장치(2a)는 고정 어태치먼트(20)가 측정 셀(10)에 장착되어, 검출부(1)와 처리부(2)가 케이블(3)에 의해서 접속된 상태에서, 임의의 타이밍으로 측정 셀(10) 내의 리드, 케이블(3)에 대응하는 신호선, 처리부(2) 내의 리드 등을 개입시키고, 검출부측 기억 매체(51)에 기억된 정보를 읽어 들일 수 있다.
본 실시예에서는, 검출부측 기억 매체(51)에는, 보정용 정보로서 그 고정 어태치먼트(20)가 적용되는 피검출면(S)의 곡률에 따라 미리 구할 수 있는 표면적 보정 계수(α)가 기억된다. 고정 어태치먼트(20)가, 소정의 곡률(곡률 반경)의 범위의 피검출면(S)에 대응 가능한 경우에는, 해당 범위 내의 대표치(예를 들면, 중앙치)에 따라 미리 구할 수 있는 표면적 보정 계수(α)를 검출부측 기억 매체(51)에 기억시킬 수 있다.
이것에 의해, 처리부(2)의 연산처리장치(2a)는, 상술한 식 2에 의해 표면 염분 농도(㎎/㎡)를 산출할 때, 검출부측 기억 매체(51)에서 읽어 들인 표면적 보정 계수(α)를 이용하여 현재 사용중의 고정 어태치먼트(20)에 맞는 보정을 실시할 수 있다.
여기서, 검출부측 기억 매체(51)가 기억하는 정보는, 고정 어태치먼트(20)의 제조시나 공장 출하 시에 검출부측 기억 매체(51)가 고정 어태치먼트(20)에 짜 넣어진 상태로, 혹은 제조 시에 검출부측 기억 매체(51)가 단체 또는 다른 요소와 함께 일체로 고정 어태치먼트(20)에 짜 넣어지지 않은 상태로 검출부측 기억 매체(51)에 기억시킬 수 있다.
또한, 연산처리장치(2a)는, 측정마다 검출부측 기억 매체(51)에서 보정용 정보를 읽어낼 수 있지만, 검출부측 기억 매체(51)에서 일단 읽어낸 보정용 정보를 소정 기간 기억하여 사용하도록 할 수 있다. 즉, 연산처리장치(2a)는, 검출부 기억 매체(51)에서 읽어낸 보정용 정보를 처리부측 기억 매체(2f)에 기억하고, 예를 들면, 표면 염분계(100)의 전원이 오프(OFF)로 여겨질 때까지 혹은 고정 어태치먼트(20)가 교환될 때까지, 그 처리부측 기억 매체(2f)에 기억한 보정용 정보를 이용할 수 있다.
또한, 고정 어태치먼트(20)의 정보 담지 수단(51)으로서는, 코스트, 혹은 정보 전달의 용이함, 더욱이 담지시키는 것이 가능한 정보량 등의 점에서, 전자적인 메모리 등으로 여겨지는 기억 매체가 바람직하다. 이 검출부측 기억 매체(51)는, 본 실시예와 같이 접촉식의 통신이 가능한 것일 수도 있으나, 무선에서 비접촉식의 통신이 가능한 것일 수도 있다. 검출부 기억 매체(51)로서는, 소위, IC 태그 등을 매우 적합하게 이용할 수 있다. 이 경우, 측정 셀(10)에는 정보 수령 수단으로서, 검출부 기억 매체(51)에 대한 정보의 독해 장치(기입 기능을 가질 수 있다.)를 설치한다. IC 태그로서는, 마이크로파나 전자 결합을 이용하여 전력 공급·신호 전송을 실시하는 것 등, 이용 가능한 임의의 것을 이용할 수 있다. 측정 셀(10) 측의 독해 장치에서 발사된 전파에 의해서, 고정 어태치먼트(20) 측의 IC 태그 내의 안테나를 개입시켜 회로 내에서 전력이 발생하여 정보의 읽고 쓰기를 할 수 있다.
또한, 고정 어태치먼트(20)의 정보 담지 수단(51)으로서는, 스위치, 아날로그 스위치, 저항기, 콘덴서 등의 물리량 혹은 상태 변경 수단; 전압 발생기, 전류 발생기, 광 발생기 등의 물리량 발생 수단; 물리적 형상 변화; 또는 바코드로부터 완성되는 군으로부터 선택되는 정보 제시 수단을 사용할 수 있다. 한편, 측정 셀(10)의 정보 수령 수단(52)로서는, 고정 어태치먼트(20)의 정보 제시 수단이 제시하는 정보를 인식하기 위한 인식 수단이 설치된다. 고정 어태치먼트(20) 측의 상기 각종의 정보 제시 수단에 대응하고, 이것을 인식 가능한 인식 수단을 측정 셀(10) 측에 마련할 수 있다. 예를 들면, 정보 제시 수단이 물리량 혹은 상태 변경 수단인 경우, 인식 수단은 그 물리량 혹은 상태의 변화를 인식하기 위한 수단으로 하고, 정보 제시 수단이 물리량 발생 수단이면, 인식 수단은 그 물리량을 수용하여 식별하기 위한 수단으로 하고, 정보 제시 수단이 물리적 형상 변화이면, 그 물리적 형상 변화를 식별하기 위한 수단으로 하고, 또한, 정보 제시 수단이 바코드이면, 인식 수단은 바코드를 식별하기 위한 수단일 수 있다.
마찬가지로, 본 실시예의 변형예로서, 위에서 설명한 바와 같이 고정 어태치먼트(20)의 정보 담지 수단에 보정용 정보 자체를 담지시키는 대신에, 고정 어태치먼트(20)의 식별 정보를 담지시킬 수 있다. 식별 정보로서는, 고정 어태치먼트(20)의 종류?형식?제조 번호 등을 들 수 있다. 이 경우, 처리부측 기억 매체(2f)에는, 연산처리장치(2a)가 그 식별 정보에 대응하는 보정용 정보(본 실시예에서는 표면적 보정 계수(α))를 읽어낼 수 있도록 고정 어태치먼트(20)의 식별 정보와 보정용 정보가 관계되어 기억된다. 이로 인해, 처리부(2)의 연산처리장치(2a)는, 상술한 식 2에 의해 표면 염분 농도(㎎/㎡)를 산출할 때, 검출부측 기억 매체(51)에서 읽어 들인 식별 정보에 대응하는 보정용 정보(본 실시예에서는 표면적 보정 계수(α))를 처리부 기억 매체(2f)에서 읽어 들인다. 그리고, 연산처리장치(2a)는, 이 읽어 들인 표면적 보정 계수(α)를 이용하고, 현재 사용중의 고정 어태치먼트(20)에 맞는 보정을 실시할 수 있다. 정보 담지 수단(51)에 식별 정보를 담지시키는 경우도, 정보 담지 수단(51) 및 정보 수령 수단(52)으로서는, 정보 담지 수단(51)에 보정용 정보 자체를 담지시키는 경우와 같은 것을 이용할 수 있다. 또한, 정보 담지 수단(51)에 식별 정보를 담지시키는 경우도, 연산처리장치(2a)는, 측정마다 검출부측 기억 매체(51)에서 식별 정보를 읽어내는 대신에, 일단 읽어낸 식별 정보를 소정 기간 기억하여 사용하도록 할 수 있다. 본 예에서는, 보정용 정보를 연산처리장치(2a)에 제공하는 정보 제공 수단은, 정보 담지 수단(51)과, 정보 수령 수단(52)과, 처리부 기억 매체(2f)를 갖도록 구성된다.
또한, 본 실시예의 다른 변형예로서, 사용하는 고정 어태치먼트(20)와 관련된 보정용 정보 또는 식별 정보를 조작자가 처리부(2)의 조작부(2b)에서 입력함으로써, 연산처리장치(2a)에 보정용 정보를 제공할 수 있다. 이 경우, 도 18에서의 고정 어태치먼트(20)의 정보 담지 수단(51) 및 측정 셀(10)의 정보 수령 수단(52)은 설치하지 않을 수 있다. 조작부(2b)에서 고정 어태치먼트(20)의 식별 정보를 입력하는 경우는, 처리부(2)의 처리부측 기억 매체(2f)에는 연산처리장치(2a)가 그 식별 정보에 대응하는 보정용 정보를 읽어낼 수 있도록 고정 어태치먼트(20)의 식별 정보와 보정용 정보(본 실시예에서는 표면적 보정 계수(α))가 관계되어 기억된다. 본 예에서는, 보정용 정보 또는 식별 정보는, 고정 어태치먼트(20) 자체나, 고정 어태치먼트(20)의 패키지, 시방서, 설명서 등의 인쇄물에 기재하는 등 조작자에게 제공할 수 있다. 연산처리장치(2a)는, 조작부(2b)에서 입력된 보정용 정보 또는 식별 정보를 이용하는 것에 의해서, 상술의 정보 담지 수단(51) 및 정보 수령 수단(52)를 이용하는 경우와 같고, 현재 사용중의 고정 어태치먼트(20)에 맞는 보정을 실시할 수 있다. 본 예에서는, 보정용 정보를 연산처리장치(2a)에 제공하는 정보 제공 수단은, 조작자에 의한 조작에 의해서 보정용 정보를 연산처리장치(2a)에 입력하기 위한 조작부(2b)를 가져 구성되거나, 또는, 조작자에 의해서 고정 어태치먼트의 식별 정보를 연산처리장치(2a)에 입력하기 위한 조작부(2b)와, 처리부 기억 매체(2f)를 갖도록 구성된다.
이상, 본 실시예에 의하면, 연산처리장치(2a)는, 피검출면(S)의 곡률에 대응하여, 액밀보지 부재(17)에 의해서 둘러싸인 피검출면(S)의 표면적의 변화에 의한 측정치의 변화분을 보정하도록 설정된 보정용 정보(표면적 보정 계수(α))를 이용하고, 곡면용 어태치먼트(20B)를 사용할 때의 검출 신호에 대한 측정치의 관계를, 평면용 어태치먼트(20A)를 사용할 때의 상기 관계에 대해서 보정한다. 이것에 의해, 피검출면(S)이 곡면인 경우의 측정 정도를 향상시킬 수 있다.
실시예 6
다음으로, 본 발명과 관련되는 표면부착성분 측정장치의 다른 실시예에 대해 설명한다. 본 실시예의 표면부착성분 측정장치에서, 실시예 1, 5의 표면부착성분 측정장치와 동일 또는 거기에 상당하는 요소에는 동일 부호를 교부하고, 자세한 설명은 생략한다.
실시예 1에서는, 액보지실(12) 내에 추출액으로서 일정량(예를 들면, 10㎖)의 순수를 주입하고, 표면 염분 농도(㎎/㎡)의 측정을 실시했다. 보다 상세하게는, 상술한 식 1에 따라서 피검출면(S)의 단위면적 당 염분 농도(㎎/㎡)를 산출할 때, 상기 식 1 중의 피검액의 소정 체적 V(㎖)으로 시린지(4)에서 액보지실(12)에 주입하는 일정량(예를 들면, 10㎖)을 사용했다.
그러나, 전술한 바와 같이, 검출부(1)를 피검출면(S)에 고정했을 때의 액보지실(12) 내의 용적은, 피검출면(S)이 평면 모양인 경우와 비교하여, 피검출면(S)이 검출부(1) 측으로 철면인 경우에는 작아진다(도 17의 (b)). 반대로, 검출부(1) 측과는 반대 측으로 요면인 경우에는 커진다.
때문에, 실시예 1에서는, 액보지실(12)을 액보지실(12) 내의 용적이 최소가 되는 경우(검출부(1) 측으로 철면(凸面)의 경우)에서도, 소정량(예를 들면, 10㎖)의 액체를 수용할 수 있도록 구성한다. 그러나, 이 경우, 예를 들면, 액보지실(12) 내의 용적이 최대가 되는 경우(검출부(1) 측으로 요면(凹面)의 경우) 등에, 측정 시의 검출부(1)의 방향에 따라서는 액보지실(12) 내에 공기층이 있고, 전기 전도율의 측정 오차가 생길 수 있다. 이에 대해서, 실시예 1에서 설명한 바와 같이, 전기 전도율 센서(16)의 배치 등에 의해서 측정 정밀도를 유지할 수 있지만, 설계의 자유도 등의 점에서 불리한 경우가 있다.
여기서, 검출부(1)를 피검출면(S)에 고정했을 때의 액보지실(12) 내의 용적의 변화를 시산한다. 고정 어태치먼트(20)로서는, 실시예 4에서 설명한 도 15에 도시한 바와 같이, 고정 어태치먼트(20)에 액밀보지 부재(17)가 설치되고, 피검출면(S)의 곡률 반경에 적합하도록 지지부(22)의 고정면(22a)이 만곡된 것을 상정한다. 액밀보지 부재(17)로서는 단면이 직경 약 3㎜의 원형이며, 내경이 40㎜, 외경이 46㎜의 원형의 O링을 이용하는 것으로 한다. 또한, 이 액밀보지 부재(17)는, 그 단면의 대략 중앙 부분인 직경 43㎜의 원형 부분이 피검출면(S)에 밀착하는 것으로 한다.
또한, 평면용 어태치먼트(20A)를 이용하여 평면 모양의 피검출면(S)에 검출부(1)를 고정했을 때의 액보지실(12) 내의 용적이 10㎖가 되도록 액보지실(12)의 깊이 등을 설정한다. 그리고, 피검출면(S)의 곡률 반경을 변경하고(맞추어서 고정 어태치먼트(20)의 지지부(22)의 고정면(22a)의 곡률도 변경하고), 액보지실(12) 내의 용적을 시산했다.
이 때, 피검출면(S)이 검출부(1) 측으로 철면인 경우의 액보지실(12)의 용적은, 피검출면(S)의 곡률 반경이 100㎜(직경 200㎜)의 경우는 7.448㎖(2.552㎖ 감소)가 되고, 곡률 반경이 250㎜(직경 500㎜)의 경우는 8.991㎖(1.009㎖ 감소)가 되고, 곡률 반경이 500㎜(직경 1000㎜)의 경우는 9.496㎖(0.5037㎖ 감소)가 된다. 또한, 피검출면(S)이 검출부(1) 측으로 요면인 경우의 액보지실(12)의 용적은, 피검출면(S)의 곡률 반경이 100㎜(직경 200㎜)의 경우는 12.552㎖(2.552㎖ 증가)가 되고, 곡률 반경이 250㎜(직경 500㎜)의 경우는 11.009㎖(1.009㎖ 증가)가 되고, 곡률 반경이 500㎜(직경 1000㎜)의 경우는 10.504㎖(0.5037㎖ 증가)가 된다. 이러한 체적 변화 자체는, 사계에서 일반적으로 이용되고 있는 3 차원 CAD 등을 이용하여 계산할 수 있다. 또한, 실제로 액보지실(12)의 용적 가득하게 순수 등을 주입하고, 그 순수의 양을 측정하는 것에 의해서 실측할 수도 있다.
이와 같이, 피검출면(S)이 평면인 경우와 곡면인 경우로, 검출부(1)를 피검출면(S)에 고정했을 때의 액보지실(12) 내의 용적이 변화한다. 거기서, 본 실시예에서는, 상술한 바와 같은 액보지실(12) 내에 생기는 공기층에 의한 측정 오차를 방지하기 위해서, 측정 시에는 액보지실(12)의 용적 가득하게 추출액인 순수를 주입한다. 이것은, 예를 들면, 시린지(4)를 이용하여 액공급 유로(13)에서 순수를 액보지실(12)에 주입할 때, 공기배출 유로(14)에서 순수가 누출할 때까지 주입하는 것으로 달성할 수 있다.
이 때, 상술한 식 1에서의 피검액의 소정의 체적 V(㎖)를 일정하게 표면 염분 농도(㎎/㎡)를 산출하면, 액보지실(12) 내의 용적의 변화분의 측정치의 오차가 생기게 된다. 구체적으로는, 상술한 바와 같이, 피검출면(S)이 검출부(1) 측으로 철면인 경우에는 액보지실(12) 내의 용적은 피검출면(S)이 평면인 경우보다 감소하므로, 표면 염분 농도(㎎/㎡)는 실제 값보다 크게 산출되는 경향이 있다. 한편, 상술한 바와 같이, 피검출면(S)이 검출부(1) 측으로 요면인 경우에는, 액보지실(12) 내의 용적은 피검출면(S)이 평면인 경우보다 증가하므로, 표면 염분 농도(㎎/㎡)는 실제 값보다 작게 산출되는 경향이 있다.
거기서, 본 실시예에서는, 다음과 같이, 검출부(1)를 피검출면(S)에 고정했을 때의 액보지실(12) 내의 용적의 변화에 의한 측정치의 변화분을 보정한다. 즉, 본 실시예에서는, 처리부(2)의 연산처리장치(2a)는, 다음의 식 3에 따라서 피검출면(S)의 단위면적 당 염분 농도(㎎/㎡)를 산출한다.
ρA’=c×(β×V)×Δγ/A
=ρA×β………………………………………………………………………(3)
상기 식 2 중 β는 용적(체적) 보정 계수이다. 그 외의 부호의 의미는 식 1과 같다. 피검출면(S)이 평면인 경우(평면용 어태치먼트(20A)를 이용하는 경우), 검출부(1)를 피검출면(S)에 고정했을 때의 액보지실(12) 내의 용적을 기준 용적 V1라 한다. 또한, 피검출면(S)의 곡률(곡률 반경)에 따라서 구할 수 있는 어느 고정 어태치먼트(20)를 이용하는 경우의 검출부(1)를 피검출면(S)에 고정했을 때의 액보지실(12) 내의 용적을 기준 용적 V2라 한다. 이 때, 용적 보정 계수 β는, β=V2/V1로 나타낼 수 있다. 그 고정용 어태치먼트(20)가 평면용 어태치먼트(20A)일 때, V1=V2이며, β=1이다. 또한, 그 고정용 어태치먼트(20)가 외면용 어태치먼트(B1)(피검출면(S)은 검출부(1) 측으로 철면)일 때, V1>V2이며, β<1이다. 또한, 그 고정용 어태치먼트(20)가 내면용 어태치먼트(B2)(피검출면(S)은 검출부(1) 측으로 요면)일 때, V1<V2이며, β>1이다.
이렇게 하고, 연산처리장치(2a)는, 곡면용 어태치먼트(20B)를 사용할 때의 검출 신호에 대한 측정치의 관계를 평면용 어태치먼트(20A)를 사용할 때의 상기 관계에 대해서 보정할 수 있다. 특히, 본 실시예에서는, 연산처리장치(2a)는 피검출면(S)의 곡률에 대응하여 검출부(1)를 피검출면(S)에 고정했을 때의 액보지실(12) 내의 용적의 변화에 의한 측정치의 변화분을 보정한다.
마찬가지로, 상기 용적 보정 계수(β)를 이용한 보정을 행하기 위한 제어 상태는, 실시예 5(변형예를 포함한다.)에 대해 설명한 표면적 보정 계수(α)를 이용한 보정을 행하기 위한 모든 제어 상태와 마찬가지로 할 수 있다. 따라서, 여기에서는, 실시예 5에서의 보정용 정보인 표면적 보정 계수(α)를 용적 보정 계수(β)로 읽어서 대체하고, 연산처리장치(2a)가 표면 염분 농도(㎎/㎡)를 산출하기 위한 연산식인 실시예 5에서의 식 2를 식 3으로 읽어 바꾸는 것에 의해서, 실시예 5(변형예를 포함한다.)에서의 표면적 보정 계수(α)를 이용한 보정을 행하기 위한 모든 제어 상태의 설명을 원용한다.
이상, 본 실시예에 의하면, 연산처리장치(2a)는, 피검출면(S)의 곡률에 대응하여 검출부(1)를 피검출면(S)에 고정했을 때의 액보지실(12) 내의 용적의 변화에 의한 측정치의 변화분을 보정하도록 설정되어 있는 보정용 정보(용적 보정 계수 β)를 이용하고, 곡면용 어태치먼트(20B)를 사용할 때의 검출 신호에 대한 측정치의 관계를 평면용 어태치먼트(20A)를 사용할 때의 상기 관계에 대해서 보정한다. 이것에 의해, 피검출면(S)이 곡면인 경우의 측정 정도를 향상시킬 수 있다.
실시예 7
본 실시예는, 실시예 5및 6의 변형예이다. 즉, 실시예 5에서는, 피검출면(S)의 곡률에 대응하여 액밀보지 부재(17)에 의해서 둘러싸인 피검출면(S)의 표면적의 변화에 의한 측정치의 변화분을 보정한다. 또한, 실시예 6에서는, 피검출면(S)의 곡률에 대응하여 검출부(1)를 피검출면(S)에 고정했을 때의 액보지실(12) 내의 용적의 변화에 의한 측정치의 변화분을 보정했다.
그러나, 이러한 표면적, 용적에 관한 각 보정은 선택적으로 실시하는 것에 한정되는 것은 아니다. 보다 정확한 측정치를 얻기 위해서는, 피검출면(S)의 표면적의 변화분의 측정치의 오차를 보정하는 한편, 액보지실(12)의 용적 가득하게 순수를 주입하는 것으로 공기층의 발생에 의한 오차를 방지함과 동시에, 액보지실(12) 내의 용적의 변화분의 측정치의 오차를 보정하는 것이 바람직하다.
거기서, 본 실시예에서는, 실시예 5와 실시예 6의 양쪽 모두의 보정을 동시에 실시한다. 즉, 본 실시예에서는, 처리부(2)의 연산처리장치(2a)는, 다음의 식 4에 따라서 피검출면(S)의 단위면적 당 염분 농도(㎎/㎡)를 산출한다.
ρA’=c×(β×V)×Δγ/(α×A)
=ρA×β/α…………………………………………………………………(4)
상기 식 4 중의 각 부호의 의미는, 실시예 5와 실시예 6에서 설명한 대로이다. 본 실시예에서도, 실시예 6과 같이, 측정 시에는 액보지실(12)의 용적 가득하게 추출액의 순수를 주입한다. 그리고, 연산처리장치(2a)는, 표면적 보정 계수(α)와 용적 보정 계수(β)를 이용하여 상기 식 4에 의해서 표면 염분 농도(㎎/㎡)를 구한다.
마찬가지로, 표면적 보정 계수(α)와 용적 보정 계수(β)를 이용한 보정을 행하기 위한 제어 상태는, 실시예 5(변형예를 포함한다.)에 대해 설명한 표면적 보정 계수(α)를 이용한 보정을 행하기 위한 모든 제어 상태와 마찬가지로 할 수 있다. 따라서, 여기에서는, 실시예 5에서의 보정용 정보인 표면적 보정 계수(α)를 표면적 보정 계수(α) 및 용적 보정 계수(β)로 읽어서 대체하고, 연산처리장치(2a)가 표면 염분 농도(㎎/㎡)를 산출하기 위한 연산식인 실시예 5에서의 식 2를 식 4로 읽어 바꾸는 것에 의해서, 실시예 5(변형예를 포함한다.)에서의 표면적 보정 계수(α)를 이용한 보정을 행하기 위한 모든 제어 상태의 설명을 원용한다.
이상, 본 실시예에 의하면, 실시예 5 및 실시예 6의 각각의 효과와 같은 효과를 동시에 상주할 수 있다. 이것에 의해, 피검출면(S)이 곡면인 경우의 측정 정밀도를 보다 향상시킬 수 있다.
다른 실시예
이상, 본 발명을 구체적인 실시예에 근거하여 설명하였으나, 본 발명이 상술한 실시예로 한정되는 것은 아니다.
예를 들면, 고정용 자석은 피검출면 측의 단면이 원형인 것으로 설명하였으나, 원호형, 구형 등의 다른 형상일 수 있다. 또한, 고정 어태치먼트는 피검출면 측의 단면의 외형이 원형인 것으로 설명하였으나, 고정 어태치먼트는 구형 등의 다른 형상일 수 있다. 또한, 피검출 성분은 염분이며 센서는 전기 전도율 센서인 것으로 설명하였으나, 그 외의 피검출 성분(예를 들면, 초산 이온, 황산 이온 등)일 수 있고, 센서는 해당 피검출 성분의 검출에 적절한 다른 센서(예를 들면, 이온 센서 등)일 수 있다.
또한, 실시예 2에서 설명한 피검출면(S)의 곡률에 따라 변형하는 고정 어태치먼트(20)를 이용하는 경우에는, 액밀보지 부재(17)에 의해서 둘러싸인 피검출면(S)의 표면적의 변화 및/또는 검출부(1)를 피검출면(S)에 고정했을 때의 액보지실(12) 내의 용적의 변화에 의한 측정치의 변화분의 보정은, 다음과 같이 실시할 수 있다. 즉, 이 경우, 피검출면(S)의 곡률에 따라 미리 구해진 측정 대상인 피검출면(S)의 곡률에 대응하는 보정용 정보(표면적 보정 계수(α) 및/또는 용적 보정 계수 β)를 조작자가 처리부(2)의 조작부(2b)에서 입력한다. 이것에 의해, 연산처리장치(2a)는, 고정 어태치먼트(20)가 전술한 제2 형상일 때의 검출 신호에 대한 측정치의 관계를, 전술한 제1 형상일 때의 상기 관계에 대해서 보정할 수 있다. 이 경우의 제어 상태는, 도 18과 마찬가지로 할 수 있지만, 고정 어태치먼트(20)의 정보 담지 수단(51), 측정 셀(10)의 정보 수령 수단(52)은 마련하지 않을 수 있다.
1: 검출부
2: 처리부
4: 시린지(syringe)
10: 측정 셀
12: 액보지실
12a: 개구부
17: 액밀보지 부재
20: 고정 어태치먼트
20A: 평면용 어태치먼트(고정 어태치먼트)
20B: 곡면용 어태치먼트(고정 어태치먼트)
21: 고정용 자석
22: 지지부
22a: 고정면
22a1: 경사부
22a2: 평탄부
N: 액보지실의 축선 방향에 대략 직교하는 평면(기준 평면)
P: 통로면(개구부를 포함한 평면)
S: 피검출면

Claims (20)

  1. 피검출면에 부착된 피검출 성분을 추출하여 검출하는 검출부와, 상기 검출부에 의한 검출 결과를 처리하는 처리부를 갖는 표면부착성분 측정장치에 있어서,
    상기 검출부는, 측정 셀과, 상기 측정 셀에 착탈 가능하게 장착되고 상기 검출부를 상기 피검출면에서 떼어내는 것이 가능하게 고정하기 위한 고정 어태치먼트(attachment)를 갖고,
    상기 측정 셀은, 일단에 개구부를 갖고 내부에 액체를 보지하기 위한 액보지실이 형성된 측정 셀 본체와, 상기 피검출면에서 피검출 성분을 추출하기 위한 액체를 상기 액보지실에 공급하기 위한 상기 측정 셀 본체에 형성된 액공급 유로와, 상기 액보지실에서 공기를 배출시키기 위한 상기 측정 셀 본체에 형성된 공기배출 유로와, 상기 액보지실 내의 액체를 교반하기 위한 교반기와, 상기 액보지실 내의 액체에서 추출된 피검출 성분을 검출하기 위한 센서와, 상기 검출부가 상기 피검출면에 고정되었을 때 상기 피검출면에 당접하여 상기 액보지실의 액밀성을 보지하기 위한 상기 개구부를 둘러싸도록 배치된 액밀보지 부재를 갖고,
    상기 고정 어태치먼트는, 상기 검출부를 상기 피검출면에 자기력에 의해 고정하기 위한 고정용 자석과, 상기 고정용 자석을 지지하는 지지부에서, 상기 검출부를 상기 피검출면에 고정했을 때 상기 피검출면에 인접하는 고정면을 갖는 지지부를 갖고,
    상기 고정면이, 상기 액보지실의 축선 방향에 직교하는 기준 평면과 평행인 제1 사용 상태와, 상기 고정면의 적어도 일부가 상기 검출부를 만곡된 상기 피검출면에 고정했을 때 상기 피검출면을 따르도록 상기 기준 평면에 대해서 경사진 제2 사용 상태로 변경 가능한 것을 특징으로 하는 표면부착성분 측정장치.
  2. 피검출면에 부착된 피검출 성분을 추출하여 검출하는 검출부와, 상기 검출부에 의한 검출 결과를 처리하는 처리부를 갖는 표면부착성분 측정장치에 있어서,
    상기 검출부는, 측정 셀과, 상기 측정 셀에 착탈 가능하게 장착되고 상기 검출부를 상기 피검출면에서 떼어내는 것이 가능하게 고정하기 위한 고정 어태치먼트를 갖고,
    상기 측정 셀은, 일단에 개구부를 갖고 내부에 액체를 보지하기 위한 액보지실을 상기 고정 어태치먼트와 함께 형성하는 측정 셀 본체와, 상기 피검출면에서 피검출 성분을 추출하기 위한 액체를 상기 액보지실에 공급하기 위한 상기 측정 셀 본체에 형성된 액공급 유로와, 상기 액보지실에서 공기를 배출시키기 위한 상기 측정 셀 본체에 형성된 공기배출 유로와, 상기 액보지실 내의 액체를 교반하기 위한 교반기와, 상기 액보지실 내의 액체에서 추출된 피검출 성분을 검출하기 위한 센서를 갖고,
    상기 고정 어태치먼트는, 상기 검출부를 상기 피검출면에 자기력에 의해 고정하기 위한 고정용 자석과, 상기 고정용 자석을 지지하는 지지부에서, 상기 검출부를 상기 피검출면에 고정했을 때 상기 피검출면에 인접하는 고정면을 갖고 상기 액보지실을 상기 측정 셀 본체와 함께 형성하는 지지부와, 상기 검출부가 상기 피검출면에 고정되었을 때 상기 피검출면에 당접하여 상기 액보지실의 액밀성을 보지하기 위한 상기 개구부를 둘러싸도록 배치된 액밀보지 부재를 갖고,
    상기 고정면이, 상기 액보지실의 축선 방향에 직교하는 기준 평면과 평행인 제1 사용 상태와, 상기 고정면의 적어도 일부가 상기 검출부를 만곡된 상기 피검출면에 고정했을 때 상기 피검출면을 따르도록 상기 기준 평면에 대해서 경사진 제2 사용 상태로 변경 가능한 것을 특징으로 하는 표면부착성분 측정장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 고정 어태치먼트는, 상기 제1 사용 상태에 대응하는 제1 고정 어태치먼트와, 상기 제2 사용 상태에 대응하는 제2 고정 어태치먼트를 교환 가능한 것을 특징으로 하는 표면부착성분 측정장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 고정 어태치먼트는, 상기 제1 사용 상태에 대응하는 제1 형상과, 상기 제2 사용 상태에 대응하는 제2 형상에 변형 가능한 탄성체로 형성된 것을 특징으로 하는 표면부착성분 측정장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 고정 어태치먼트는, 상기 측정 셀의 상기 개구부측의 단부에 외측에서 감합(嵌合)되는 환상 부재이며, 상기 측정 셀과 상기 고정 어태치먼트는, 상기 측정 셀에 대한 상기 고정 어태치먼트의 주 방향의 방향을 소정 방향으로 하여 결합하는 결합 수단에 의해서 결합되는 것을 특징으로 하는 표면부착성분 측정장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 결합 수단은, 상기 측정 셀에 대한 상기 고정 어태치먼트의 주 방향의 방향을 적어도 서로 직교하는 2개 이상의 방향으로 하고, 상기 측정 셀과 상기 고정 어태치먼트를 결합 가능한 것을 특징으로 하는 표면부착성분 측정장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 결합 수단은, 상기 측정 셀과 상기 고정 어태치먼트를 기계적으로 계지(係止)하는 계지 수단으로 형성되거나, 또는, 상기 측정 셀과 상기 고정 어태치먼트를 자기적으로 결합하는 자기 결합 수단으로 형성되는 것을 특징으로 하는 표면부착성분 측정장치.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 교반기는, 상기 기준 평면에 직교하는 방향의 회전축 주위를 회전하는 교반자를 갖고, 상기 센서는, 상기 검출부가 상기 피검출면에 고정되고, 상기 피검출면에서 상기 피검출 성분을 추축하기 위한 소정량의 액체가 상기 액보지실에 공급되어 상기 교반기에 의해서 상기 액보지실 내의 액체가 교반될 때 상기 검출부의 배향(配向)에 관계없이 상기 액보지실 내의 액체가 접촉된 상태가 유지되는 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 표면부착성분 측정장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 센서는, 상기 개구부와 대향되는 상기 액보지실의 벽면에 배치되는 것을 특징으로 하는 표면부착성분 측정장치.
  10. 제3항에 있어서,
    상기 처리부는, 상기 검출부에서 입력되는 검출신호에서 피검출 성분의 양과 관련되는 측정치를 산출하는 연산처리장치를 갖고, 상기 연산처리장치는, 상기 제2 고정 어태치먼트를 사용할 때의 상기 검출 신호에 대한 상기 측정치의 관계를, 상기 제1 고정 어태치먼트를 사용할 때의 상기 관계에 대해서 보정하는 것을 특징으로 하는 표면부착성분 측정장치.
  11. 제10항에 있어서,
    또한, 상기 연산처리장치가 상기 보정을 위해서 이용하는 보정용 정보를 상기 연산처리장치에 제공하는 정보 제공 수단을 갖고, 상기 보정용 정보는, 상기 피검출면의 곡률에 대응되고, 상기 액밀보지 부재에 의해서 둘러싸인 상기 피검출면의 표면적 및/또는 상기 검출부를 상기 피검출면에 고정했을 때 상기 액보지실 내의 용적의 변화에 의한 상기 측정치의 변화분을 보정하도록 설정된 것을 특징으로 하는 표면부착성분 측정장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 정보 제공 수단은, 상기 처리부에 설치되어 조작자에 의한 조작에 의해서 상기 보정용 정보를 상기 연산처리장치에 입력하기 위한 조작부를 갖도록 구성되는 것을 특징으로 하는 표면부착성분 측정장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 정보 제공 수단은, 상기 처리부에 설치되어 조작자에 의해서 상기 고정 어태치먼트의 식별 정보를 상기 연산처리장치에 입력하기 위한 조작부와, 상기 처리부에 설치되어 상기 연산처리장치가 상기 식별 정보에 대응하는 상기 보정용 정보를 읽어낼 수 있도록 상기 식별 정보와 상기 보정용 정보와의 관계가 기억된 기억 매체를 갖도록 것을 특징으로 하는 표면부착성분 측정장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 정보 제공 수단은, 상기 고정 어태치먼트에 설치되어 상기 보정용 정보가 담지(擔持)된 정보 담지 수단과, 상기 측정 셀에 설치되어 상기 정보 담지 수단에 담지된 상기 보정용 정보를 수령하여 상기 연산처리장치에 입력하기 위한 정보 수령 수단을 갖도록 구성되는 것을 특징으로 하는 표면부착성분 측정장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 정보 담지 수단은, 상기 보정용 정보가 기억된 기억 매체인 것을 특징으로 하는 표면부착성분 측정장치.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 정보 제공 수단은, 상기 고정 어태치먼트에 설치되어 상기 고정용 어태치먼트의 식별 정보가 담지된 정보 담지 수단과, 상기 측정 셀에 설치되어 상기 정보 담지 수단에 담지된 상기 식별 정보를 수령하여 상기 연산처리장치에 입력하기 위한 정보 수령 수단과, 상기 처리부에 설치되어 상기 연산처리장치가 상기 식별 정보에 대응하는 상기 보정용 정보를 읽어낼 수 있도록 상기 식별 정보와 상기 보정용 정보와의 관계가 기억된 기억 매체를 갖도록 구성되는 것을 특징으로 하는 표면부착성분 측정장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 정보 담지 수단은, 상기 식별 정보가 기억된 기억 매체인 것을 특징으로 하는 표면부착성분 측정장치.
  18. 제4항에 있어서,
    상기 처리부는, 상기 검출부에서 입력되는 검출 신호에서 피검출 성분의 양과 관련되는 측정치를 산출하는 연산처리장치를 갖고, 상기 연산처리장치는, 상기 고정 어태치먼트가 상기 제2 형상일 때의 상기 검출 신호에 대한 상기 측정치의 관계를, 상기 제1 형상일 때의 상기 관계에 대해서 보정하는 것을 특징으로 하는 표면부착성분 측정장치.
  19. 제18항에 있어서,
    또한, 상기 연산처리장치가 상기 보정을 위해서 이용하는 보정용 정보를 상기 연산처리장치에 제공하는 정보 제공 수단을 갖고, 상기 보정용 정보는, 상기 피검출면의 곡률에 대응하여 상기 액밀보지 부재에 의해서 둘러싸인 상기 피검출면의 표면적 및/또는 상기 검출부를 상기 피검출면에 고정했을 때의 상기 액보지실 내의 용적의 변화에 의한 상기 측정치의 변화분을 보정하도록 설정된 것을 특징으로 하는 표면부착성분 측정장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 정보 제공 수단은, 상기 처리부에 설치되어 조작자에 의한 조작에 의해서 상기 보정용 정보를 상기 연산처리장치에 입력하기 위한 조작부를 갖도록 구성되는 것을 특징으로 하는 표면부착성분 측정장치.
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