KR101546000B1

KR101546000B1 - 산소센서 검정기

Info

Publication number: KR101546000B1
Application number: KR1020140058701A
Authority: KR
Inventors: 이임수
Original assignee: Isl 계기(유)
Priority date: 2014-05-16
Filing date: 2014-05-16
Publication date: 2015-08-27

Abstract

본 발명은 산소센서의 수명과 성능을 분석하는 산소센서 검정기에 관한 것으로, 이를 위해 전기저항을 이용하여 내부의 온도를 조절하는 가열로와 상기 가열로의 내부에 일측이 삽입되는 가스공급관과 상기 가열로의 내부에 일측이 삽입되는 온도센서부와 상기 가열로의 내부에 일측이 삽입되는 적어도 하나 이상의 기준산소센서부와 상기 가열로의 내부에 일측이 삽입되는 적어도 하나 이상의 테스트산소센서부로 이루어져있다. 이어서, 상기 가열로의 내부에 일측이 삽입되는 샘플가스관과 상기 샘플가스관의 타측에 연결되는 가스분석기와 상기 온도센서부, 기준산소센서부, 테스트산소센서부, 그리고 가스분석기와 연결되어 각 기기의 자료가 입력되어 결과 값을 도출하는 자료수집기를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

산소센서 검정기 {Oxygen verifier}

본 발명은 산소센서 검정기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 시험로에 기준센서와 시험센서를 설치하여 데이타를 수집하여 비교함으로써 시험센서의 성능과 사용수명을 산출하는 산소센서 검정기에 관한 것이다.

일반적으로 기계 재료로 많이 사용되는 강은 제강하는 과정에서 강이 가진 화학적 성분이나 강에 포함된 합금 원소량은 변하지 않는다. 그러나 기계를 제작할 때 사용목적에 따라 강의 화학 성분을 바꾸어야 할 경우가 있다. 이성분을 바꾸는 방법 가운데 하나가 재료의 표면을 단단하게 만드는 표면 경화이다.

이러한 표면 경화는 화학 성분의 변화가 고체인 강에서만 일어나고 재료의 표면층에서만 발생한다는 특징으로 가지고 있다. 기계 부품 가운데 표면 경도가 될 수 있으면 높고 내마멸성이 크고 충격에 잘 견디는 재료를 필요로 하는 것이 많다. 이러한 부품에는 기어, 캠, 그리고 캠 샤프트 등이 있다.

따라서, 표면 경화법으로 많이 이용되는 방법에는 침탄법, 질화법, 고주파담금질, 방전경화, 그리고 금속침투법 등이 있다. 이중에서 기어의 재료에 많이 사용되는 방법이 침탄법이다. 침탄법은 강의 표면에 탄소를 침투시키는 방법이다. 침탄법과 관련된 종래기술로는 대한민국 등록특허 제10-0854569와 같은 기술이 개시되어 있다.

그리고, 기어의 재료로 고탄소 강을 사용할 경우 열처리에 의해 높은 경도를 얻을수 있으나 동시에 강한 충격에 잘 부러지는 취성을 가지게 된다. 따라서 표면은 경도가 높고 내부는 질긴 성분을 가진 재료가 큰 힘에 더 잘 견딜수 있다. 기어의 재료로 탄소함유량이 적은 저탄소 강을 선택할 경우 표면은 기어가 장시간 서로 맞물려도 잘 견딜수 있도록 열처리로 경도를 높여주고 재료의 내부는 고탄소 강에 비해 휨에 잘 견디는 인성을 갖도록 할 수 있다.

또한, 침탄 열처리를 함에 있어 재료의 경도는 산소량에 따라 경도가 달라지게 된다. 이러한, 산소량을 일정하게 유지하기 위해서 산소센서는 필수적으로 구성되는 기기이다. 그럼에도 불구하고 산소센서는 사용중 성능과 수명에 대한 분석기기가 없어 품질관리가 어렵다. 그리하여, 침탄열처리 중에 산소센서의 수명이 다하거나 고장이 나면 제품의 품질이 일정하지 못하고 불량이 발생된다는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허 제10-0854569 (2008년 08월 20일)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 열처리를 하기 위한 산소센서의 성능과 수명을 아는 산소센서 검정기를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 산소센서 검정기는, 전기저항을 이용하여 내부의 온도를 조절하는 가열로와 상기 가열로의 내부에 일측이 삽입되는 가스공급관과 상기 가열로의 내부에 일측이 삽입되는 온도센서부와 상기 가열로의 내부에 일측이 삽입되는 적어도 하나 이상의 기준산소센서부와 상기 가열로의 내부에 일측이 삽입되는 적어도 하나 이상의 테스트산소센서부로 이루어져있다. 이어서, 상기 가열로의 내부에 일측이 삽입되는 샘플가스관과 상기 샘플가스관의 타측에 연결되는 가스분석기와 상기 온도센서부, 기준산소센서부, 테스트산소센서부, 그리고 가스분석기와 연결되어 각 기기의 자료가 입력되어 결과 값을 도출하는 자료수집기를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 기준산소센서부는 일측이 상기 가열로의 내부에 삽입되는 기준산소센서부 관과 상기 기준산소센서부 관의 타측에 연결되는 기준산소센서를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

다음으로, 상기 테스트산소센서부는 일측이 상기 가열로의 내부에 삽입되는 테스트산소센서부 관과 상기 테스트산소센서부 관의 타측에 연결되는 테스트산소센서를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이어서, 상기 온도센서부는 일측이 상기 가열로의 내부에 삽입되는 온도센서부 관과 상기 온도센서부 관의 타측에 연결되는 온도센서를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 자료수집기는 상기 테스트산소센서부와 상기 기준산소센서부의 각각의 기전력을 측정하여 값을 도출하여 상기 테스트산소센서부와 상기 기준산소센서부를 비교하여 테스트산소센서부의 수명과 성능을 도출 가능한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 기대할 수 있을 것이다.

첫째로, 산소센서의 고장을 방지해 제품 생산 지연을 예방할 수 있다.

둘째로, 제품의 품질 및 작업성을 향상시킨다.

도 1은 본 발명에 따른 산소센서 검정기를 나타낸 도면이다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

먼저, 도 1은 본 발명에 따른 산소센서 검정기를 나타낸 도면으로써 도시된 바와 같이 가열로(100), 가스공급관(200), 온도센서부(300), 기준산소센서부(400), 테스트산소센서부(500), 샘플가스관(600), 가스분석기(700), 그리고 자료수집기(800)로 구성되어 있다. 이러한, 산소센서 검정기를 구조적으로 설명하도록 한다.

본 발명의 산소센서 검정기는 전기저항을 이용하여 내부의 온도를 조절하는 가열로(100)와 상기 가열로(100) 내부에 일측이 삽입되는 가스공급관(200), 온도센서부(300), 두개의 기준산소센서부(400), 그리고 두개의 테스트산소센서부(500)가 구비된다. 그리고, 샘플가스관(600)은 상기 가열로(100)의 내부에 일측이 삽입되고 타측에 가스분석기(700)가 연결된다. 또한,상기 온도센서부(300), 기준산소센서부(400), 테스트산소센서부(500), 가스분석기(700)와 연결되는 자료수집기(800)로 이루어져 있다. 한편, 상기 실시예에서는 두개의 기준산소센서부(400)와 두개의 테스트산소센서부(500)로 이루어진 것을 예시로 하였으나, 이는 다양한 실시예들이 가능함은 자명하다.

이러한, 산소센서 검정기의 각 구성요소에 대하여 설명하기로 한다.

첫째로, 상기 가열로(100)는 로의 내부형태가 상자형으로 이루어진 전기저항 가열로로써 발열체를 내부 노벽에 설치하여 전류를 통하여 발열체에 열이 발생하여 로의 내부의 온도를 조절한다.

둘째로, 상기 가스공급관(200)은 일측의 일단이 상기 가열로(100)의 내부에 삽입되어 외부로부터 RX gas, Methanol, 그리고 LPG등을 상기 가열로(100)의 내부로 유입한다.

셋째로, 상기 온도센서부(300)는 온도센서부 관(320)과 온도센서(340)로 이루어져 있다. 상기 온도센서부 관(320)은 일측의 일단이 상기 가열로(100)의 내부에 삽입되고 타측에 상기 온도센서(340)와 연결되어 있다. 이러한 상기 온도센서(340)는 상기 가열로(100)의 내부에 있는 상기 온도센서부의 관(320)을 통해 온도를 감지하고, 그 값을 상기 자료수집기(800)로 전달한다.

넷째로, 상기 기준산소센서부(400)는 기준산소센서부 관(420)과 기준산소센서(440)로 이루어져 있다. 상기 기준산소센서부 관(420)은 일측의 일단이 상기 가열로(100)의 내부에 삽입되고 타측에 상기 기준산소센서(440)와 연결되어 있다. 이러한 상기 기준산소센서(440)는 상기 기준산소센서부 관(420)을 통해 상기 가열로(100) 내부의 산소농도의 변화를 감지한다. 이러한 변화를 감지하기 위해서 상기 기준산소센서(440)는 상기 가열로(100) 내부의 산소량에 차이가 발생하면 기전력을 발생시키는 특성이 있는 지르코니아로 이루어져 있다. 그리고, 상기 기준산소센서(440)는 발생되는 기전력 등을 감지하여 그 값을 상기 자료수집기(800)로 전달한다. 또한, 상기 기준산소센서(440)는 내부 저항이 동일 조건에서 0.1 kilohm 이하의 값을 가지며 특정 분위기 내(endo gas at %CO 23.4%)와 특정온도대역 920℃에서의 기전압 값이 ±0mV이하의 값을 가지는 센서를 기준산소센서(440)으로 선택한다.

다섯째로, 상기 테스트산소센서부(500)는 테스트산소센서부 관(520)과 테스트산소센서(540)로 이루어져 있다. 상기 테스트산소센서부 관(520)은 일측의 일단이 상기 가열로(100)의 내부에 삽입되고 타측에 상기 테스트산소센서(540)와 연결되어 있다. 이러한 상기 테스트산소센서(540)는 상기 테스트산소센서부 관(520)을 통해 상기 가열로(100) 내부의 산소농도의 변화를 감지한다. 이러한 변화를 감지하기 위해서 상기 테스트산소센서(540)는 상기 가열로(100) 내부의 산소량에 차이가 발생하면 기전력을 발생시키는 특성이 있는 지르코니아로 이루어져 있다. 그리고, 상기 테스트산소센서(540)는 발생되는 기전력 등을 감지하여 그 값을 상기 자료수집기(800)로 전달한다. 한편 상기 실시예에서 기준산소센서부(400)와 테스트산소센서부(500)를 지르코니아로 이루어진 것을 예시로 하였으나, 이는 다양한 실시예들이 가능함은 자명하다.

여섯째로, 상기 가스분석기(700)는 일측의 일단이 상기 가열로(100)의 내부에 삽입되는 상기 샘플가스관(600)의 타측에 연결된다. 이러한 상기 샘플가스관(600)을 통하여 상기 가스분석기(700)는 상기 가열로(100) 내의 CO, CO2, 그리고 CH4의 값을 분석하여, 그 값을 상기 자료수집기(800)로 전달한다.

마지막으로, 상기 자료수집기(800)는 상기 온도센서부(300), 기준산소센서부(400), 테스트산소센서부(500), 그리고 가스분석기(700)로부터 각각의 자료를 전달받아 수치화 하여 표시한다.

다음으로, 본 발명에 따른 산소센서 검정기의 사용법을 설명하기로 한다.

첫째로, 상기 가열로(100)에 상기 온도센서부(300), 2개의 기준산소센서부(400), 그리고 2개의 테스트산소센서부(500)를 삽입한다.

둘째로, 상기 가열로(100)의 온도를 850℃로 조절한다.

셋째로, 온도유지가 완료된 후 RX gas또는 Methanol을 상기 가열로(100)에 공급한다.

넷째로, 분위기가 안정되면 상기 가열로(100) 내부의 가스 일부를 상기 샘플가스관(600)을 통해 상기 가스분석기(700)로 전달하여 CO,CO2, 그리고 CH4를 분석 측정한다.

다섯째로, 상기 기준산소센서(440)의 mV, %CP, 온도, 저항, 임피던스를 측정한다.

여섯째로, 상기 테스트산소센서(540)의 mV, %CP, 온도, 저항, 임피던스를 측정한다.

일곱째로, 모든 자료는 상기 자료수집기(800)로 전달된다.

여덟째로, 상기 자료수집기(800)에 전달된 자료를 이용하여 상기 기준산소센서(440)와 상기 테스트산소센서(540)를 비교하고 그 값을 통해 상기 테스트산소센서(540)의 성능을 확인한다.

마지막으로, 성능 분석표는 별도 양식에 의거하여 상기 테스트산소센서(540)의 고유번호를 기입하여 성적표를 발행한다.

또한, 상기 테스트산소센서(540)는 6개월 안에 한번씩 주기적으로 검정을 하여 초기에 발행한 성적표의 값과 비교하여 오차를 분석하여 상기 테스트산소센서(540)의 수명을 산출한다.

이러한, 사용법을 이용해 상기 테스트산소센서(540)의 수명과 성능을 알게 되어 상기 테스트산소센서(540)의 신뢰성이 높아진다. 한편, 상기 실시예에서는 상기와 같은 사용법을 예시로 하였으나, 이는 다양한 실시예들이 가능함은 자명하다.

종합하면, 본 발명은 온도조절이 가능한 상기 가열로(100)에 상기 온도센서(300), 기준산소센서부(400), 테스트산소센서부(500), 가스분석기(700) 등을 연결하여 얻어진 결과 값을 상기 자료수집기(800)로 전달하여 상기 기준산소센서(440)와 상기 테스트산소센서(540)를 비교하여 상기 테스트산소센서(540)의 성능과 수명을 도출하는 산소센서 검정기이다.

이상과 같이, 본 발명은 산소센서 검정기를 이용하여, 테스트산소센서의 수명과 성능을 도출하여 침탄열처리를 할 때 제품의 품질에 신뢰성을 높이고 불량을 방지할 수 있는 산소센서 검정기를 제공하는 것을 기본적인 사상으로 하고 있음을 알 수 있으며, 당업계의 통상적인 지식을 가진 자에게 있어서 다른 많은 변형이 가능함은 물론이다.

100: 가열로 200: 가스공급관
300: 온도센서부 320: 온도센서부 관
340: 온도센서 400: 기준산소센서부
420: 기준산소센서부 관 440: 기준산소센서
500: 테스트산소센서부 520: 테스트산소센서부 관
540: 테스트산소센서 600: 샘플가스관
700: 가스분석기 800: 자료수집기

Claims

전기저항을 이용하여 내부의 온도를 조절하는 가열로(100);
상기 가열로(100)의 내부에 일측이 삽입되는 가스공급관(200);
상기 가열로(100)의 내부에 일측이 삽입되는 하나의 온도센서부(300);
상기 가열로(100)의 내부에 일측이 삽입되는 적어도 하나 이상의 기준산소센서부(400);
상기 가열로(100)의 내부에 일측이 삽입되는 적어도 하나 이상의 테스트산소센서부(500);
상기 가열로(100)의 내부에 일측이 삽입되는 샘플가스관(600);
상기 샘플가스관(600)의 타측에 연결되는 가스분석기(700);
상기 온도센서부(300), 기준산소센서부(400), 테스트산소센서부(500), 그리고 가스분석기(700)와 연결되어 각 기기의 자료가 입력되어 결과 값을 도출하는 자료수집기(800);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 산소센서 검정기.
제 1항에 있어서,
상기 자료수집기(800)는,
상기 기준산소센서부(400)와 상기 테스트산소센서부(500)의 각각의 기전력을 측정하여 값을 도출하여 상기 기준산소센서부(400)와 상기 테스트산소센서부(500)를 비교하여 테스트산소센서부(500)의 성능을 도출 가능한 것을 특징으로 하는 산소센서 검정기.
제 1항에 있어서,
상기 온도센서부(300)는,
일측이 상기 가열로(100)의 내부에 삽입되는 온도센서부 관(320);과
상기 온도센서부 관(320)의 타측에 연결되는 온도센서(340)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 산소센서 검정기.
제 1항에 있어서,
상기 기준산소센서부(400)는,
일측이 상기 가열로(100)의 내부에 삽입되는 기준산소센서부 관(420);과
상기 기준산소센서부 관(420)의 타측에 연결되는 기준산소센서(440)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 산소센서 검정기.
제 1항에 있어서,
상기 테스트산소센서부(500)는,
일측이 상기 가열로(100)의 내부에 삽입되는 테스트산소센서부 관(520);과
상기 테스트산소센서부 관(520)의 타측에 연결되는 테스트산소센서(540)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 산소센서 검정기.