KR101575008B1 - 무격막 3전극 방식의 잔류염소센서 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 격막을 사용하지 않고 전극을 이용하여 수소이온농도에 따른 측정범위에 제한이 없으며, 오염이나 물성변화가 발생되지 않아 측정의 정밀도가 향상되고 센서의 색상을 통해 측정에 관한 정보를 쉽게 파악할 수 있는 무격막 3전극 방식의 잔류염소센서에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 센서몸체(에 결합되며 측정전극(IN)과 반전위전극(EL)이 형성된 측정부를 구비하는 유리몸체, 기준전극이 침적되며 센서몸체의 내부공간에 충친하는 내부보충액, 상기 내부보충액을 수중에 배출하는 감응부로 형성되거나; 외부몸체에 결합되며 측정전극과 반전위전극이 형성된 측정부를 구비하는 유리몸체, 기준전극이 침적되며 외부몸체의 내부공간에 충친하는 내부보충액으로 잔류염소센서를 구성하여; 측정, 반전위전극, 기준전극을 이용하여 수소이온농도에 따른 측정범위의 영향을 받지 않는 효과가 있다.
Description
본 발명은 잔류염소센서에 관한 것으로, 특히 전극을 이용하여 수소이온농도에 따른 측정범위에 제한을 받지 않으며 잔류염소를 측정할 수 있는 무격막 3전극 방식의 잔류염소센서에 관한 것이다.
일반적으로, 잔류염소는 염소처리 결과 수중에 잔류하는 유효 염소로서 유리잔류염소(Cl2, HOCl, OCl-)와 같은 유리형 유효 염소(Free Chlorine)와 결합잔류염소(NH2Cl, NHCl2, NCl3)와 같은 결합형 유효염소(Chloramine)를 말하며 염소를 투입하여 30분 후에 잔류하는 염소의 양을 ppm 또는 mg/L로 표시한다.
유리잔류염소는 Cl2 + H2O ↔ HOCl + H++ Cl의 반응을 따르며 pH가 높아지면 HOCl 은 HOCl ↔ H++ OCl-로 변화되어 물속에 HOCl, OCl- 형태로 존재한다.
그리고, 결합잔류염소는 물속에 암모니아가 존재하면 다음과 같은 반응을 하는데 NH3 + HOCl → NH2Cl + H2O (pH 8.5이상), NH2Cl + HOCl → NHCl2 + H2O (pH 4.5), NHCl2 + HOCL → NCl3 + H2O (pH4.4이하)의 반응에 따라 NH2Cl ,NHCl2 , NCl3로 구분되는데 이 세 가지를 결합잔류염소라고 한다.
이러한, 2종류의 잔류염소 모두 산화력을 가지며 염소 이온과는 화학적으로 성질이 다르다. 유리 잔류염소는 살균력이 강력하지만 배수관망에서 대부분 빠르게 소멸되어 버린다.
이때, 장점은 수도관 파손으로 인한 미생물의 오염을 예방 소독하고 사용중 오염되는 미생물도 소독하며, 단점은 많이 존재할 때 염소냄새가 강하고 금속 등의 부식성을 일으키는 장애가 있다.
그리고, 유리염소는 염소(Cl2), 차아염소산(HOCl)이나 차아염소산염(OCl- : Ca(OCl)2, NaOCl)의 형태로 사용 어느 형태나 유력한 산화제로 행동하나 부수 반응으로 급격히 자신을 소비해 버리며 염소 요구량 이상의 염소가 가해 질 때까지 거의 살균 작용을 하지 않는 수가 많다. Cl 염소의 가수분해는 물과 반응하여 차아염소산과 수소이온, 염소이온을 만든다.
Cl2 + H2O → HOCl + H+ + Cl-
차아염소산은 다시 물의 pH에 따라 다음과 같이 이온화 한다.
HOCl → H+ + OCl-
이러한, 염소의 살균효과에 영향을 미치는 인자는 반응시간, 온도, pH, 염소를 소비하는 물질의 양에 좌우되며, HOCl이나 OCl-로 존재하는 비율도 달라진다. (낮은 pH: HOCl의 생성 많음, 높은 pH: OCl-가 더 많이 존재) 살균력, 산화력은 차아염소산 쪽이 강하다.
아울러, 염소는 자극적인 냄새가 있는 매우 유독한 질식성 가스이지만 살균력이 강해서 상수도 소독에 이용된다. 폐수 중에 유리염소가 존재하면 용존산소(DO) ·화학적산소요구량(COD) ·시안 등의 측정이 부정확해지므로 미리 아황산나트륨을 가하여 환원시킬 필요가 있다.
그리고, 결합잔류염소는 결합력이 강한 염소가 물속의 암모니아나 유기성 질소화합물과의 반응으로 결합잔류염소로 존재함으로써, 소독 후 물에 취미를 주지 않고 살균작용이 오래 지속된다.
HOCl + NH3 → H2O + NH2Cl (monochloramine) NH
HOCl + NH2Cl → H2O + NHCl2 (dichloramine) NH
HOCl + NHCl2 → H2O +NCl3 (trichloramine) NHCl
이러한, 염소처리로 인해 장계전염병균(수인성 전염병균: 이질, 콜레라, 장티푸스, 파라티푸스 등)은 잔류염소0.02 ppm에서 30분 후 완전 소멸된다.
그리고, 염소처리(chlorination)는 상수, 하수, 공업용수, 공업폐수 등의 처리에 쓰여 지고 있다. 정수처리에서 초기 공정으로 살균, 철이나 망간의 제거, 암모니아 제거 등을 목적으로 행해지는 염소의 첨가 작업을 전염소처리라고 하며, 급수 직전에 수도꼭지의 잔류 염소를 보존 유지할 목적으로 첨가되는 것을 후염소처리라고 한다. 하수 처리장에서는 방류 전에 행해진다.
한편, 수돗물의 염소소독에서는 주로 다음과 같은 조건규정이 지켜지고 있다.
일반적으로, 먹는물 수질 기준 및 검사 등에 관한 규칙 제2조 1항에 의하면 염소이온 150mg/ℓ, 유기물 10mg/ℓ(과망간산칼륨 소비량), 일반세균 100개 cfu 이하/ml, 대장균군 음성(negative)이다. 제조 plant의 소독에서는 염소 150~200 ppm, 창상세정소독으로는 0.1~0.5%가 필요하다.
이러한, 잔류염소농도 측정 방법은 크게 두 구분하는데, 하나는 광 기반 측정법과 다른 하나는 클라크 전기화학식이나 멤브레인 전극식이다.
이때, 전기화학방식인 갈바닉 측정방식은 측정 셀에서 전기화학적 변위에 의해 음극과 양극 사이에서 전위차가 자발적으로 생성이 된다. 음극과 양극 사이의 전위차는 전해액 내의 염소 농도에 비례한다. 갈바닉 측정 셀은 자발적으로 분극화가 일어난다. 다시 말하면, 전원이 연결되면 사용이 바로 가능하다는 의미이다.
그리고, 폴라로그래픽 측정방식은 음극과 양극 사이에 외부 분극 전압이 공급되어야 하며, 외부전압이 공급된 후에 전해질 내의 염소 농도에 비례하는 전류가 측정이 된다. 안정적인 분극 전압이 음극과 양극 사이에서 자발적으로 생성되지 않기 때문에 분극 시간이 필요하다. 센서 형태에 따라 약 2시간 정도 필요하며, 만약 전지의 버퍼링(buffering)이 제공되지 않고 전원이 공급되면 분극 시간 후에 바로 사용이 가능한 것이다.
이러한, 잔류염소농도의 측정은 잔류염소농도센서를 잔류염소 미터에 연결한 후 갈바닉이나 폴라로그래픽 법으로 측정하면 센서의 전기신호를 받아 아날로그신호를 디지털신호로 변환 증폭하여 표시하면서 측정이 이루어진다.
이러한, 기술에 따라 대한민국 실용신안등록번호 제20-0366821호의 잔류염소량 측정 센서 및 장치가 제안되었다.
도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 상기 잔류염소량 측정 센서는 고정캡(110), 격막부(120), 전극체(130), 버퍼용액(140) 및 상기 버퍼용액(140)을 수용하는 버퍼용액 챔버(150)로 구성되며, 격막부(120)의 양쪽 면에 외부 및 내부 보호망(121, 122)을 두고 상기 상단고정판(124)과 하단고정판(125)에 끼워 밀착 조립하여 격막(123)이 찢어지거나 파손되는 것을 방지하도록 구성된 것이다.
이러한, 종래 기술에 따른 잔류염소량 측정 센서는 염소이온이 투과하는 격막을 이용함으로써 격막에 이물질이 부착되어 염소 기체 투과율이 격막의 전 면적에 대해 균일하지 못할 경우 측정시 지시치가 일정하지 못하고 변동되는 헌팅(Hunting)현상이 발생하여 측정값이 정확하지 못하는 문제점이 있었다.
아울러, 종래 기술에 따른 잔류염소량 측정 센서는 격막을 이용함으로써 제조당시 조립시점에서 균일한 텐션이 작용하지 못할 경우 격막에 찌그러짐 현상이 발생하여 염소이온이 원활하게 투과하지 못하거나 외력에 의해 쉽게 찢어짐이 발생하는 문제점이 있었다.
또한, 종래 기술에 따른 상기 잔류염소량 측정 센서는 수소이온농도(pH)에 따라 NH2Cl ,NHCl2 , NCl3과 같은 결합잔류염소를 측정하는 범위가 제한되는 문제점이 있었다.
이로 인하여, 기존의 격막 대신 전극을 이용하여 수소이온농도에 따른 측정범위에 영향을 받지않고 잔류염소량을 측정할 수 있으며, 산화나 오염에 대한 물성변화가 발생하지 않아 내구연한을 증대시키고 정밀한 측정이 가능하도록 개선된 잔류염소측정센서가 절실히 요구되는 실정이다.
이에 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출한 것으로 측정, 반전위, 기준전극을 이용하여 수소이온농도에 따른 측정범위의 제한을 받지 않는 무격막 3전극 방식의 잔류염소센서를 제공하는데 목적이 있다.
그리고, 본 발명의 다른 목적은 측정, 반전위전극을 백금을 이용함으로써 염소, 차아염소산, 차아염소산이온, 오존 등에 반응하여 측정범위를 확대하며 오염이나 물성 변형이 발생하지 않아 측정이 정밀하게 유지되도록 하는 데 있다.
더불어, 본 발명의 또 다른 목적은 감응부의 교체를 통해 내부보충액을 조절할 수 있으며, 필요에 따라 내부보충액을 보충할 수 있도록 하는 데 있다.
아울러, 본 발명의 다른 목적은 내부보충액에 안료를 첨가하거나 차폐튜브를 통해 외부간섭의 영향을 차단하도록 구성하는 데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 필요에 따라 측정부와 유리몸체를 교체할 수 있도록 하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 수질 내의 잔류 염소를 ppm 또는 mg/L로 나타내는 잔류염소(Residual Chlorine)농도량을 측정하는 잔류염소측정센서에 있어서, 미터기와 연결되는 신호선이 설치되는 센서몸체를 형성하고, 상기 센서몸체의 일측에는 측정할 수질에 접촉하는 측정전극과 반전위전극이 이격되어 측정부를 형성하는 유리몸체를 설치 형성하며, 상기 센서몸체의 타측에는 측정부와 반응 전위 발생을 위해 내부보충액에 기준전극이 침적되며, 하부 끝단에는 내부보충액이 수중으로 배출하는 감응부를 형성하여, 상기 센서몸체와 유리몸체로 이중 구조를 이루며, 측정부의 측정전극 및 반전위전극과 기준전극으로 3전극방식을 형성하고, 측정전극 및 반전위전극이 측정할 수질에 접촉되어 수소이온농도(pH)의 농도범위에 영향 없이 잔류염소를 이루는 염소(Cl2), 차아염소산(HOCl), 차아염소산이온(OCl-)를 측정할 수 있도록 구성하는 것을 특징으로 하는 무격막 3전극 방식의 잔류염소센서를 제공한다.
이상에서와 같이 본 발명은 측정, 반전위, 기준전극을 이용하여 수소이온농도에 따른 측정범위의 영향을 받지 않는 효과가 있다.
그리고, 측정, 반전위전극을 백금을 이용함으로써 염소, 차아염소산, 차아염소산이온, 오존 등에 반응하여 측정범위를 확대하며 오염이나 물성 변형이 발생하지 않아 측정값이 정밀한 효과가 있다.
더불어, 감응부의 교체를 통해 내부보충액을 조절할 수 있으며, 필요에 따라 내부보충액을 보충할 수 있어 센서를 교체 없이 반복적으로 사용할 수 있는 효과가 있다.
아울러, 내부보충액에 안료를 첨가하거나 차폐튜브를 통해 외부간섭의 영향을 차단하여 측정의 안정화를 이루며 육안을 통해 측정에 관한 사용범위를 쉽게 파악할 수 있는 효과가 있다.
또한, 필요에 따라 측정부와 유리몸체를 교체할 수 있어 관리 및 유지 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1a 및 도 1b는 종래 방식에 따른 격막식 잔류염소센서를 나태낸 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 무격막 3전극 방식의 잔류염소센서(100A)를 나타낸 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 무격막 3전극 방식의 잔류염소센서(100A)를 나타낸 저면사시도,
도 4는 본 발명에 따른 본 발명에 따른 무격막 3전극 방식의 잔류염소센서(100A)를 나타낸 부분 단면 확대도,
도 5는 본 발명에 따른 무격막 3전극 방식의 잔류염소센서(100A)에서 보호단과 온도센서가 형성된 상태를 나타낸 부분 단면도,
도 6은 센서몸체의 저면과 유리몸체 및 감응부의 분해사시도,
도 7은 센서몸체에 측정부, 감응부, 보호단, 온도센서가 형성된 부분 사시도,
도 8은 도 4에 내부보충액의 주입을 위한 보충홀과 마개가 형성된 것을 도시한 단면도,
도 9는 다른 실시 예에 따른 무격막 3전극 방식의 잔류염소센서(100B)를 나타낸 분해사시도,
도 10은 도 9의 결합사시도,
도 11에서 도면 a는 도 10의 부분 종단면도, 도면 b는 도 10에 온도센서가 형성된 부분 종단면도,
도 12에서 도면 a는 핀커넥터방식의 신호선, 도면 b는 '∪'형태나 '｜'형태의 터미널방식 신호선, 도면 c는 BNC방식과 터미널 혼합방식의 신호선을 나타낸 부분 사시도,
도 13 및 도 14는 샘플링측정방식을 이용한 잔류염소센서(100A)(100B)의 측정예시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 무격막 3전극 방식의 잔류염소센서(100A)를 나타낸 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 무격막 3전극 방식의 잔류염소센서(100A)를 나타낸 저면사시도,
도 4는 본 발명에 따른 본 발명에 따른 무격막 3전극 방식의 잔류염소센서(100A)를 나타낸 부분 단면 확대도,
도 5는 본 발명에 따른 무격막 3전극 방식의 잔류염소센서(100A)에서 보호단과 온도센서가 형성된 상태를 나타낸 부분 단면도,
도 6은 센서몸체의 저면과 유리몸체 및 감응부의 분해사시도,
도 7은 센서몸체에 측정부, 감응부, 보호단, 온도센서가 형성된 부분 사시도,
도 8은 도 4에 내부보충액의 주입을 위한 보충홀과 마개가 형성된 것을 도시한 단면도,
도 9는 다른 실시 예에 따른 무격막 3전극 방식의 잔류염소센서(100B)를 나타낸 분해사시도,
도 10은 도 9의 결합사시도,
도 11에서 도면 a는 도 10의 부분 종단면도, 도면 b는 도 10에 온도센서가 형성된 부분 종단면도,
도 12에서 도면 a는 핀커넥터방식의 신호선, 도면 b는 '∪'형태나 '｜'형태의 터미널방식 신호선, 도면 c는 BNC방식과 터미널 혼합방식의 신호선을 나타낸 부분 사시도,
도 13 및 도 14는 샘플링측정방식을 이용한 잔류염소센서(100A)(100B)의 측정예시도이다.
이에 상기한 바와같은 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2 및 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 무격막 3전극 방식의 잔류염소센서는 수질 내의 잔류 염소를 ppm 또는 mg/L로 나타내는 잔류염소(Residual Chlorine)농도량을 측정하는 잔류염소측정센서에 관한 것으로, 센서몸체(10a)에 결합되며 측정전극(IN:21)과 반전위전극(EL:22)이 형성된 측정부(23)를 구비하는 유리몸체(20), 기준전극(31)이 침적되며 센서몸체(10a)의 내부공간에 충친하는 내부보충액(30), 상기 내부보충액(30)을 수중에 배출하는 감응부(40)로 구성하는 잔류염소센서(100A)와; 외부몸체(10b)에 결합되며 측정전극(21)과 반전위전극(22)이 형성된 측정부(23)를 구비하는 유리몸체(20), 기준전극(31)이 침적되며 외부몸체(10b)의 내부공간에 충친하는 내부보충액(30)으로 잔류염소센서(100B)를 구성한다.
도 2 내지 도 8, 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 잔류염소센서(100A)는 미터기와 연결되는 신호선(10)이 설치되는 센서몸체(10a)를 형성하는데, 상기 센서몸체(10a)에는 유리몸체(20)가 삽입되는 제1홀(11)을 형성하며, 상기 제1홀(11)과 이격되게 기준전극(31)이 삽입되며 내부보충액(30)이 충진되는 제2홀(12)을 형성하고, 상기 제2홀(12)의 형성된 센서몸체(10a)의 하부 끝단에는 감응부(40)가 체결되는 체결단(14)을 형성하며, 상기 제1,2홀(11)(12)에 간섭되지 않도록 이격되어 온도센서(50)를 설치하는 제3홀(13)과 보호단(15)이 결합되는 제4홀(16)이 형성한다.
즉, 상기 제1~4홀(11)(12)(13)(16)은 서로 간섭되지 않는 위치에서 센서몸체(10a)의 내부를 관통하도록 구성하는 것이다.
여기서, 상기 보호단(15)은 제4홀(16)에 끼움하여 결합하거나 나선을 형성시켜 나선체결방식으로 조립과 해체가능하도록 구성할 수 있으며, 보호단(15)은 측정부(23)나 감응부(40)의 돌출 길이보다 더 길게 형성되어 외력이나 외부접촉으로부터 측정부(23)나 감응부(40)를 보호하는 기능을 수행하도록 구성한다.
이러한, 상기 센서몸체(10a)는 외부의 빛이 투과하지 못하는 색상을 갖는 플라스틱재질로 구성함이 바람직하며, 상기 센서몸체(10a)에는 내부보충액(30)을 보충할 수 있는 보충홀(17)을 형성하며, 상기 보충홀(17)을 개폐하는 마개(18)를 형성되고, 센서몸체(10a)의 상하부 끝단에는 별도의 센서홀더에 체결을 위한 나사선이 형성한다.
그리고, 상기 센서몸체(10a)의 제1홀(11)에는 측정할 수질에 접촉하는 측정전극(21)과 반전위전극(22)이 이격되어 측정부(23)를 형성하는 유리몸체(20)를 설치 형성하는데, 상기 측정부(23)와 유리몸체(20)의 경계에는 제1홀(11)에 끼움되는 확장된 형태의 접촉부(20a)를 일체로 형성한다.
즉, 상기 유리몸체(20)를 제1홀(11)에 삽입하면 접촉부(20a)가 접촉하면서 긴밀하게 끼움되는 구조로 조립과 해체가능한 구조로 구성할 수 있으며, 제1홀(11)과 접촉부(20a)의 접촉면에는 에폭시와 같은 접착물질로 실링처리 할 수도 있다.
더불어, 상기 유리몸체(20)는 센서몸체(10a)에 설치 분리 가능한 것으로 원형관 형태의 몸체(20b)의 하부에 일체로 형성되는 돌출부(20c)의 외면에는 측정전극(21)과 반전위전극(22)이 노출된 상태로 이격 형성한다.
이러한, 상기 측정전극(21)과 반전위전극(22)에는 각각 도선이 연결되어 돌출부(20c)와 몸체(20b)의 내부를 통해 상부로 노출되도록 구성한다.
여기서, 상기 측정전극(21)과 반전위전극(22)은 염소(Cl2), 차아염소산(HOCl), 차아염소산이온(OCl-), 오존(O3)에 반응하는 백금(Pt)으로 구성하여 백금의 특성상 반응 정도의 차이가 있지만 모든 물질과 전위를 발생시키도록 구성한다.
아울러, 상기 센서몸체(10a)의 타측에는 측정부(23)와 반응 전위 발생을 위해 내부에 충진하는 내부보충액(30)에 기준전극(31)이 침적되며, 하부 끝단에는 내부보충액(30)을 수중으로 배출하는 감응부(40)를 형성하다.
그리고, 상기 감응부(40)는 센서몸체(10a)에 형성되는 체결단(14)에 나선 체결/해체 가능한 감응캡(41)을 형성하고, 상기 감응캡(41)의 내부에는 내부보충액(30)이 배출되는 다공막(42)을 형성한다.
여기서, 상기 감응캡(41)의 외면에는 감을캡(41)의 결합과 해체시 미끄러짐을 방지하기 위한 돌기(41a)를 다수개로 원형 배치로 구성한다.
이때, 상기 다공막(42)은 공극의 크기가 다른 다양한 형태로 형성하여 수질의 유량이나 오염도에 따라 교체할 수 있도록 구성하는 것으로, 상기 다공막(42)은 흰색의 순수 셀룰로오스, 다공질의 세라믹이나 수지, 테프론 중 하나로 형성하여, 색상 변화에 따라 오염도 및 오염진행 상황을 육안으로 파악하며 지방이나 불순물을 제거하며 소독하는 기능을 수행하도록 구성하는 것이다.
한편, 상기 센서몸체(10a)에는 내부나 하부 끝단에는 측정할 수질의 온도를 측정하도록 써모커플, 측온저항체, 써미스터 중 하나로 이루어지는 온도센서(50)를 신호선(10)에 연결 구성하는 것으로, 상기 온도센서(50) 중 측온저항체는 일 예로 PT1000Ω나 PT100Ω으로 써미스터는 일 예로 NTC2.252㏀으로 구성할 수 있다.
그리고, 상기 신호선(10)의 일 끝단은 측정전극(21) 및 반전위전극(22)과 기준전극(31), 온도센서(50)의 각 도선에 연결하는데, 상기 온도센서(50)는 측정할 수질의 수온을 별도 측정할 필요가 있을 경우 구성함이 바람직할 것이다.
아울러, 상기 신호선(10)의 타 끝단은 미터기(200)와 연결되기 위하여 핀커넥터(10c)방식이나 터미널단자(10d)방식, BNC커넥터(10e)방식과 터미널단자(10d) 혼합방식 중 하나로 형성하여 미터기(200)와 연결하도록 구성하는데, 본 발명에서 신호선(10)은 온도센서(50)가 형성된 것을 일 예로 설명한다.
그리고, 상기 핀커넥터(10c)방식에서 각 핀은 측정전극단자핀(IN), 반전위전극단자핀(EL), 기준전극단자핀(R), 두 개의 온도단자단자핀(T)(T)으로 형성한다.
여기서, 상기 터미널단자(10d)방식에서 각 단자는 '∪'형태나 '｜'형태로 이루어지는 측정전극단자(IN), 반전위전극단자(EL), 기준전극단자(R), 두 개의 온도단자단자(T)(T)로 형성한다.
아울러, 상기 BNC커넥터(10e)방식과 터미널단자(10d) 혼합방식에서 BNC커넥터(10d)의 각 단자는 측정전극단자(IN), 반전위전극단자(EL)로 형성하며, 터미널단자(10c)의 각 단자는 기준전극단자(R), 두 개의 온도단자단자(T)(T)로 구성할 수 있는 것이다.
상기와 같은, 상기 잔류염소센서(100A)는 센서몸체(10a)와 유리몸체(20)로 이중 구조를 이루며, 측정부(23)의 측정전극(21) 및 반전위전극(22)과 기준전극(31)으로 3전극방식을 형성하고, 측정전극(21) 및 반전위전극(22)이 측정할 수질에 접촉되어 수소이온농도(pH)의 농도범위에 영향 없이 잔류염소를 이루는 염소(Cl2), 차아염소산(HOCl), 차아염소산이온(OCl-)을 측정할 수 있도록 구성한다.
이러한, 상기 잔류염소센서(100A)를 측정에 이용하기 위해서 센서몸체(10a)는 측정을 위하여 필터(61)를 거쳐 유량계(62)를 통해 일정한 유량으로 측정할 물이 유동하면서 오버플로우되어 배출하는 샘플링홀더(63)에 설치하여 샘플링방식으로 수질을 측정하되, 상기 샘플링홀더(63)는 3/4"나 PG13.5 크기의 나선으로 이루어지는 제1,2센서홀(63a)(63b)의 상부가 서로 연통되게 형성하며, 상기 제1센서홀(63a)에 센서몸체(10a)를 결합하면 유량계(62)를 유동한 물이 측정부(23)에 접촉하여 잔류염소농도를 측정하면서 물이 제1센서홀(63a)의 상부로 오버플로우되어 제2센서홀(63b)로 이동하여 하부를 통해 배출하는 홀더부(60)를 구성한다.
이때, 상기 제2센서홀(63b)의 상부는 물의 누수되는 것을 방지하기 위하여 제2덮개(63b')을 나선체결한다.
그리고, 상기 홀더부(60)의 필터(61), 유량계(62), 샘플링홀더(63)는 일체형 구조를 이루기 위해 플레이트(64)에 고정 설치함이 바람직하며, 상기 플레이트(64)는 측정환경의 벽면이나 거치대와 같은 곳에 고정할 수 있도록 구성한다.
도 9 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 잔류염소센서(100B)는 미터기와 연결되는 신호선(10)이 상부에 설치되는 파이프 형상의 외부몸체(10b)의 내부에는 측정할 수질에 접촉하는 측정전극(21)과 반전위전극(22)이 이격되어 측정부(23)를 형성하는 유리몸체(20)를 설치 형성한다.
그리고, 상기 외부몸체(10b)의 내부에는 측정부(23)와 반응 전위 발생을 위해 충진하는 내부보충액(30)에 기준전극(31)이 침적되며, 상기 내부보충액(30)은 외부몸체(10)와 유리몸체(20)가 결합되는 틈새(S)로 배출되도록 형성한다.
즉, 상기 틈새(S)는 유리몸체(20)를 외부몸체(10b)의 내부로 삽입하면 접촉부(20a)와 외부몸체(10b)의 내면과 접촉하는 경계부분으로 실링 처리를 시행하지 않으며 유리몸체(20)를 조립과 해체가능한 구조이며, 상기 틈새(S)를 통해 내부보충액(30)이 대기압의 영향을 받아 자연적으로 수중에서 미량으로 배출되도록 구성하는 것이다.
아울러, 상기 외부몸체(10b)에는 내부보충액(30)을 보충할 수 있는 보충홀(17)을 형성하며, 상기 보충홀(17)을 개폐하는 마개(18)를 구성할 수도 있다.
더불어, 상기 내부보충액(30)에는 인체에 무해한 식용안료를 첨가하여 안료의 색상별로 잔류염소의 측정농도 및 측정범위를 구분할 수 있도록 구성한다.
그리고, 상기 외부몸체(10b)의 내부 공간에는 측정할 수질에 접촉하는 측정전극(21)과 반전위전극(22)이 이격되어 측정부(23)를 형성하는 유리몸체(20)를 설치 형성하는데, 상기 측정부(23)와 유리몸체(20)의 경계에는 외부몸체(10b)의 하부 끝단에 끼움 접촉되는 확장된 형태의 접촉부(20a)를 일체로 형성한다.
더불어, 상기 유리몸체(20)는 외부몸체(10b)에 설치 분리 가능한 것으로 원형관 형태의 몸체(20b)의 하부에 일체로 형성되는 돌출부(20c)의 외면에는 측정전극(21)과 반전위전극(22)이 노출된 상태로 이격 형성한다.
즉, 상기 유리몸체(20)를 외부몸체(10b)의 내부로 삽입하면 접촉부(20a)가 접촉하면서 긴밀하게 끼움되는 구조로 조립과 해체가능한 구조로 구성할 수 있다.
이러한, 상기 측정전극(21)과 반전위전극(22)에는 각각 도선이 연결되어 돌출부(20c)와 몸체(20b)의 내부를 통해 상부로 노출되도록 구성한다.
여기서, 상기 측정전극(21)과 반전위전극(22)은 염소(Cl2), 차아염소산(HOCl), 차아염소산이온(OCl-), 오존(O3)에 반응하는 백금(Pt)으로 구성하여 백금의 특성상 반응 정도의 차이가 있지만 모든 물질과 전위를 발생시키도록 구성한다.
그리고, 상기 유리몸체(20)의 외면에는 차폐튜브(24)를 끼움시켜 전자기장이나 빛 같은 외부의 간섭요인을 차단하며 색상별로 잔류염소의 측정농도 및 측정범위를 구분할 수 있도록 구성한다.
즉, 상기 차폐튜브(24)는 측정할 잔류염소의 농도 및 측정범위에 따라 각기 다른 색상으로 형성가능하며 측정전극(21), 반전위전극(22), 기준전극(31), 온도센서(50)의 각 도선과 신호선(10)과 연결되는 부분에 전자기장의 영향을 최소화하도록 구성하는 것이다.
한편, 상기 외부몸체(10b)에는 내부나 하부 끝단에는 측정할 수질의 온도를 측정하도록 써모커플, 측온저항체, 써미스터 중 하나로 이루어지는 온도센서(50)를 신호선(10)에 연결 구성하는 것으로, 상기 온도센서(50) 중 측온저항체는 일 예로 PT1000Ω, PT100Ω으로 써미스터는 일 예로 NTC2.252㏀으로 구성할 수 있다.
그리고, 상기 신호선(10)의 타 끝단은 미터기(200)와 연결되기 위하여 핀커넥터(10c)방식이나 터미널단자(10d)방식, BNC커넥터(10e)방식과 터미널단자(10d) 혼합방식 중 하나로 형성하여 미터기(200)와 연결하도록 구성하는데, 본 발명에서 신호선(10)은 온도센서(50)가 형성된 것을 일 예로 설명한다.
그리고, 상기 핀커넥터(10c)방식에서 각 핀은 측정전극단자핀(IN), 반전위전극단자핀(EL), 기준전극단자핀(R), 두 개의 온도단자단자핀(T)(T)으로 형성한다.
여기서, 상기 터미널단자(10d)방식에서 각 단자는 '∪'형태나 '｜'형태로 이루어지는 측정전극단자(IN), 반전위전극단자(EL), 기준전극단자(R), 두 개의 온도단자단자(T)(T)로 형성한다.
아울러, 상기 BNC커넥터(10e)방식과 터미널단자(10d) 혼합방식에서 BNC커넥터(10d)의 각 단자는 측정전극단자(IN), 반전위전극단자(EL)로 형성하며, 터미널단자(10c)의 각 단자는 기준전극단자(R), 두 개의 온도단자단자(T)(T)로 구성할 수 있는 것이다.
즉, 상기 잔류염소센서(100B)는 외부몸체(10b)와 유리몸체(20)로 이중 구조를 이루며, 측정부(23)의 측정전극(21) 및 반전위전극(22)과 기준전극(31)으로 3전극방식을 형성하고, 측정전극(21) 및 반전위전극(22)이 측정할 수질에 접촉되어 수소이온농도(pH)의 농도범위에 영향 없이 잔류염소를 이루는 염소(Cl2), 차아염소산(HOCl), 차아염소산이온(OCl-)를 측정할 수 있도록 구성한다.
상기와 같은, 상기 잔류염소센서(100B)를 측정에 이용하기 위해서는 외부몸체(10b)의 센서캡(10b')은 측정을 위하여 필터(61)를 거쳐 유량계(62)를 통해 일정한 유량으로 측정할 물이 유동하면서 오버플로우되어 배출하는 샘플링홀더(63)에 설치하여 샘플링방식으로 수질을 측정하되, 상기 샘플링홀더(63)는 3/4"나 PG13.5 크기의 나선으로 이루어지는 제1,2센서홀(63a)(63b)의 상부가 서로 연통되게 형성하며, 상기 제2센서홀(63b)에 센서캡(10b')을 결합시켜 유량계(62)를 유동한 물이 측정부(23)에 접촉하여 잔류염소농도를 측정하면서 물이 제2센서홀(63b)의 상부로 오버플로우되어 제1센서홀(63a)로 이동하여 하부를 통해 배출하도록 홀더부(60)를 구성한다.
이때, 상기 제1센서홀(63a)의 상부는 물의 누수되는 것을 방지하기 위하여 제1덮개(63a')을 나선체결한다.
이러한, 상기 샘플링홀더(63)는 수질의 유동을 육안으로 식별하기 위하여 투명한 아크릴재질이나 아세탈, MC, PVC 등으로 형성함이 바람직할 것이다.
그리고, 상기 홀더부(60)의 필터(61), 유량계(62), 샘플링홀더(63)는 일체형 구조를 이루기 위해 플레이트(64)에 고정 설치함이 바람직하며, 상기 플레이트(64)는 측정환경의 벽면이나 설치대와 같은 곳에 고정할 수 있도록 구성한다.
이때, 상기 잔류염소센서(100A)(100B)의 측정방식은 본 발명에서 샘플링홀더(63)를 이용하는 샘플링방식을 일 예로 설명하고 있지만, 유량이 일정하게 공급된다는 조건하에서 측정부(23)가 측정할 수질에 침적되는 침적형방식이나 측정할 수질이 유동하는 파이프나 배관에 설치하는 유통형 방식에도 적용가능한 구성이다.
아울러, 상기 샘플링홀더(63)는 별도의 수소이온농도센서나 온도센서를 별도로 체결할 수 있는 센서홀이 형성된 것을 이용할 수도 있을 것이다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.
도 2 내지 도 14에 도시된 바와 같이, 상기 잔류염소센서(100A)(100B)를 이용하여 수질내에 잔류염소량을 측정하기 위해서는 교정작업을 시행하는데, 상기 잔류염소센서(100A)(100B)를 염소가 없는 물의 유통형 홀더(Flow-through Holder)에 설치하거나, 공기 중 노출시켜 수치가 안정해질 때 기다리고 별도의 미터기를 이용하여 제로로 교정한다.
그리고, 상기 잔류염소센서(100A)(100B)의 다른 교정방법은 DPD 화학 방법으로 물 시료내 잔류염소의 수치를 확인 후 미터기에 해당 수치를 입력하는데, 잔류염소 수치가 최대 높은 물 시료로 교정하는 것이 좋으며, 0~10ppm를 측정하여 10ppm에 접급한 물 시료를 이용하여 교정한다.
이후, 교정이 완료된 잔류염소센서(100A)(100B)를 이용하여 물 시료내의 잔류염소량을 측정하는 측정방식은 샘플링방식을 일 예로 들어 설명하며, 잔류염소센서(100A)는 샘플링홀더(63)의 제1센서홀(63a)에 설치 후 별도의 미터기(200)에 알맞는 신호선(10)을 선택하여 연결하며; 잔류염소센서(100B)는 샘플링홀더(63)의 제2센서홀(63b)에 설치 후 별도의 미터기(200)에 알맞은 신호선(10)을 선택하여 연결한다.
다음으로, 상기 샘플링홀더(63)로 물의 유량은 30~50L/h 의 범위 조건이되 일 예로 50L/h의 고정유량으로 순환하도록 필터(61)와 유량계(62)의 순서로 거쳐 잔류염소센서(100A)가 설치된 경우에는 제1센서홀(63a)의 하부를 통해 충만된 후 제1센서홀(63a)과 연통된 통로(63c)를 거쳐 제2센서홀(63b)로 유입 충만되어 잔류염소센서(100A)의 측정부(23) 측정전극(21)과 반전위전극(22)이 물에 접촉하는 동시에 내부보충액(30)이 감응부(40)의 다공막(42)을 통해 배출되고, 수중에서 측정전극(21)과 반전위전극(22)과 사이에 전위가 발생하면서 잔류염소량을 측정하고 물은 제2센서홀(63b)의 하부를 통해 배출된다.
한편, 상기 샘플링홀더(63)에 잔류염소센서(100B)가 설치된 경우에는 제1센서홀(63a)의 하부를 통해 충만된 후 제2센서홀(63b)과 연통된 통로(63c)를 거쳐 제2센서홀(63b)로 유입 충만되어 잔류염소센서(100B)의 측정부(23) 측정전극(21)과 반전위전극(22)이 물에 접촉하는 동시에 내부보충액(30)이 외부몸체(10)와 유리몸체(20)가 결합되는 틈새(S)를 통해 배출되고, 수중에서 측정전극(21)과 반전위전극(22)과 사이에 전위가 발생하면서 잔류염소량을 측정하고 물은 제2센서홀(63b)의 하부를 통해 배출된다.
즉, 상기 잔류염소센서(100A)(100B)의 잔류염소량 측정원리를 자세히 살펴보면 측정전극(21)에는 기준전극(31)에 각각 미터기(200)를 통해 200mV를 인가하기 위하여 양극(+)을 측정전극(21)에 음극(-)을 기준전극(31)에 연결한다.
이때, 상기 잔류염소센서(100A)(100B)의 잔류염소량 측정원리는 Working Electode인 측정전극(21)과 Counter Electrode인 반전위전극(22)이 백금(Pt)이고, 기준전극(31)이 Ag/AgCl일 경우 측정 반응식은 아래와 같다.
Working Electrode WE(IN) H+2e+Ocl->OH+Cl
Counter Electrode CE(EL) 2Ag-2e->2Ag
상기 반응식은 IIKovie 방정식에 의하여 확산전류 I= nAFDc/& 공식이 성립된다.
이러한, 확산전류는 측정전극(21)과 반전위전극(22)의 표면에서 전기를 띤 입자들의 확산에 따라 생기는 전류로써 전류의 농도가 일정해 질 때까지 확산되는 현상을 말하는 것으로, 확산전류는 공식 I= nAFDc/& 와 같이 나타낸다.
(여기서, n: 단위 면적에서 교환된 전자의 수량, A: Working Electrode의 표면적, F: 패러데이 상수, D: 소극제의 확산 상수, c: 소극제의 농도, &: Working Electrode와 용액 지간의 확산층의 두께를 나타낸다.)
이때, 상기 기준전극(31)과 측정전극(21)의 사이에 항전압(고정 전압) 200mv로 인가되어 잔류염소값에 관계없이 전압은 고정 수치이며, 잔류염소수치가 변할 때 반전위전극(22)에서 발생되는 전류값이 잔류염소의 농도를 반영하게 되는 것이다.
이렇게, 상기 잔류염소센서(100A)(100B)의 잔류염소량 측정범위는 0~2ppm을 기본으로 사용하고 0~200ppm도 가능하며, 측정전극(21)과 반전위전극(22)을 모든 물질과 전위가 존재하는 백금으로 구성하여 염소(Cl2), 차아염소산(HOCl), 차아염소산이온(OCl-), 오존(O3)에 반응할 수 있어 수소이온농도(pH)값에 따른 측정구간의 영향을 받지않고 측정가능한 특징이 있다.
그러나, 본 발명에서 잔류염소센서(100A)(100B)를 이용하여 잔류염소량을 측정할 경우 수소이온농도(pH)는 H+ 이온이 많을수록 화학 반응이 충분하기 때문에 pH값이 8이하로 하는 것을 일 예로 적용할 수도 있다.
그리고, 상기 잔류염소센서(100A)(100B)는 측정할 수질에 따라 인가하는 항전압(고정전압)이 다른데, 인가되는 200mv 항전압은 농도가 20ppm 이내의 염소(Cl2), 차아염소산(HOCl), 차아염소산이온(OCl-)를 정밀하고 광범위하게 측정할 수 있는 특징이 있다.
아울러, 상기 잔류염소센서(100A)(100B)는 온도센서(50)를 구성할 수도 있는 이유는 측정할 수질의 온도를 측정하기 위한 것으로 수질의 온도가 높을수록 화학 반응이 더욱 활발하고 농도가 더욱 높아지기 때문에 측정하는 과정에서 수소이온농도(pH) 값과 온도 값이 변하지 않도록 유지해야 하는 이유에서 온도측정이 잔류염소량에 대한 정확한 측정값을 산출하기 위한 특징이 있다.
그리고, 상기 잔류염소센서(100A)(100B)의 수명은 내부보충액(30)을 모두 사용하거나 오염으로 인한 기준전극(31)의 물성변화가 발생할 경우인데 보통 내부보충액(30)이 부족으로 인한 수명이 결정되는 것을 보완하고자, 본 발명에서는 센서몸체(10a)나 외부몸체(10b)에 보충홀(17)을 형성하고, 평상시에는 마개(18)를 이용하여 보충홀(17)을 폐쇄한 상태를 유지하면서 보충이 필요시 마개(18)를 열어 KCl로 제조되는 내부보충액(30)을 보충하여 사용할 수 있어 유지 관리비용이 절감되고 잔류염소센서(100A)(100B)의 수명을 연장시켜 내구연한 및 교체비용을 감소시킬 수 있는 특징이 있다.
아울러, 상기 잔류염소센서(100A)(100B)의 측정현장은 가급적 유통지가 있고 저 농도 값을 측정하는데 적합하나 고농도까지 측정가능한 특징이 있다.
그리고, 상기 잔류염소센서(100A)(100B)는 측정시 전위차 방식을 이용하는 수질의 전도도나 수소이온농도(pH) 등의 다른 특성을 측정하는 별도의 다른 센서가 가까이에 접촉해 있어도 문제측정에 영향을 받지 않는 특징이 있다.
더불어, 상기 잔류염소센서(100A)는 감응부(40)의 다공막(42)을 교체할 수 있어 수질의 농도나 압력 유속에 따라 내부보충액(30)의 배출량을 조절할 수 있는 특징이 있다.
또한, 상기 잔류염소센서(100B)는 내부보충액(30)에 안료를 첨가하거나 차폐튜브(24)의 색상을 식별하여 측정범위를 판별할 수 있는 특징이 있다.
이로써, 기존의 격막식 잔류염소센서는 측정할 수질의 수소이온농도(pH)가 변동할 때 안정된 잔류염소의 측정을 위하여 수소이온농도(pH)의 보정이 필요한 문제점이 있었으며, 기존의 격막식 센서나 무격막이며 2전극 방식을 이용하는 갈바닉 염소센서는 Hypochlorous acid (HOCl), 염소(Cl2), 차아염소산(HOCl), 차아염소산이온(OCl-), 오존(O3) 등이 이온의 특정구간에서만 반응하기 때문에 수소이온농도(pH)보정이 필요한데 이때, 염소는 차아염소산(Hypochlorous acid:HOCl)과 하이포아염소산 이온(Hypochlorite ion:OCl-)으로 존재하므로 확실한 잔류염소를 측정하기 위해서 산성화된 샘플수가 필요한 불편한 문제점이 있는 반면, 본 발명의 잔류염소센서(100A)(100B)는 측정전극(21)과 반전위전극(22)을 백금(Pt)으로 형성하여 염소(Cl2), 차아염소산(HOCl), 차아염소산이온(OCl-), 오존(O3)에 반응함으로써 수소이온농도(pH)의 보정이 요구되지 않으며 수소이온농도(pH)를 보정하지 않은 상태에서 정확한 측정이 가능한 특징이 있다.
또한, 기존의 격막식 잔류염소센서는 격막에 이물질이 부착되어 염소 기체 투과율이 격막의 전 면적에 대해 균일하지 못할 경우 측정시 지시치가 일정하지 못하고 변동되는 헌팅(Hunting)현상이 발생하여 측정값이 정확하지 못하는 문제점이 발생하는 반면, 본 발명의 잔류염소센서(100A)(100B)는 백금(Pt)으로 형성되는 측정전극(21)과 반전위전극(22)에 의해 오염이나 부식, 산화 등의 물리적, 물성변화가 발생하지 않아 측정의 정밀도를 유지시킬 수 있는 특징이 있다.
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.
10a : 센서몸체 10b : 외부몸체
10b' : 센서캡 10c : 핀커넥터
10d : 터미널단자 10e : BNC커넥터
11 : 제1홀 12 : 제2홀
13 : 제3홀 14 : 체결단
15 : 보호단 16 : 제4홀
17 : 보충홀 18 : 마개
20 : 유리몸체 20a : 접촉부
20b : 몸체 20c : 돌출부
21 : 측정전극 22 : 반전위전극
23 : 측정부 24 : 차폐튜브
30 : 내부보충액 31 : 기준전극
40 : 감응부 41 : 감응캡
41a : 돌기 42: 다공막
50 : 온도센서 60 : 홀더부
61 : 필터 62 : 유량계
63 : 샘플링홀더 63a : 제1센서홀
63a' : 제1덮개 63b : 제2센서홀
63b' : 제2덮개 63c : 통로
100A,100B : 잔류염소센서 200 : 미터기
S : 틈새
10b' : 센서캡 10c : 핀커넥터
10d : 터미널단자 10e : BNC커넥터
11 : 제1홀 12 : 제2홀
13 : 제3홀 14 : 체결단
15 : 보호단 16 : 제4홀
17 : 보충홀 18 : 마개
20 : 유리몸체 20a : 접촉부
20b : 몸체 20c : 돌출부
21 : 측정전극 22 : 반전위전극
23 : 측정부 24 : 차폐튜브
30 : 내부보충액 31 : 기준전극
40 : 감응부 41 : 감응캡
41a : 돌기 42: 다공막
50 : 온도센서 60 : 홀더부
61 : 필터 62 : 유량계
63 : 샘플링홀더 63a : 제1센서홀
63a' : 제1덮개 63b : 제2센서홀
63b' : 제2덮개 63c : 통로
100A,100B : 잔류염소센서 200 : 미터기
S : 틈새
Claims (19)
- 수질 내의 잔류 염소를 ppm 또는 mg/L로 나타내는 잔류염소(Residual Chlorine)농도량을 측정하는 잔류염소측정센서에 있어서,
미터기와 연결되는 신호선(10)이 설치되는 센서몸체(10a)를 형성하고,
상기 센서몸체(10a)의 일측에는 측정할 수질에 접촉하는 측정전극(21)과 반전위전극(22)이 이격되어 측정부(23)를 형성하는 유리몸체(20)를 설치 형성하며,
상기 센서몸체(10a)의 타측에는 측정부(23)와 반응 전위 발생을 위해 내부에 충진하는 내부보충액(30)에 기준전극(31)이 침적되며, 하부 끝단에는 내부보충액(30)을 수중으로 배출하는 감응부(40)를 형성하여,
상기 센서몸체(10a)와 유리몸체(20)로 이중 구조를 이루며, 측정부(23)의 측정전극(21) 및 반전위전극(22)과 기준전극(31)으로 3전극방식을 형성하고, 측정전극(21) 및 반전위전극(22)이 측정할 수질에 접촉되어 수소이온농도(pH)의 농도범위에 영향 없이 잔류염소를 이루는 염소(Cl2), 차아염소산(HOCl), 차아염소산이온(OCl-)를 측정할 수 있도록 구성하는 것을 특징으로 하는 무격막 3전극 방식의 잔류염소센서. - 제 1항에 있어서, 상기 센서몸체(10a)에는 내부나 하부 끝단에는 측정할 수질의 온도를 측정하도록 써모커플, 측온저항체, 써미스터 중 하나로 이루어지는 온도센서(50)를 신호선(10)에 연결 구성하는 것을 특징으로 무격막 3전극 방식의 잔류염소센서.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 신호선(10)의 일 끝단은 측정전극(21) 및 반전위전극(22)과 기준전극(31), 온도센서(50)의 각 도선에 연결되고,
상기 신호선(10)의 타 끝단은 미터기(200)와 연결되기 위하여 핀커넥터(10c)방식이나 터미널단자(10d)방식, BNC커넥터(10e)방식과 터미널단자(10d) 혼합방식 중 하나로 형성하여 미터기(200)와 연결하도록 구성하는 것을 특징으로 무격막 3전극 방식의 잔류염소센서. - 제 3항에 있어서, 상기 핀커넥터(10c)방식에서 각 핀은 측정전극단자핀, 반전위전극단자핀, 기준전극단자핀, 두 개의 온도단자단자핀으로 형성되고,
상기 터미널단자(10d)방식에서 각 단자는 '∪'형태나 '｜'형태로 이루어지는 측정전극단자, 반전위전극단자, 기준전극단자, 두 개의 온도단자단자로 형성되며,
BNC커넥터(10e)방식과 터미널단자(10d) 혼합방식에서 BNC커넥터(10e)의 각 단자는 측정전극단자, 반전위전극단자로 형성하며, 터미널단자(10d)의 각 단자는 기준전극단자, 두 개의 온도단자단자로 구성하는 것을 특징으로 무격막 3전극 방식의 잔류염소센서. - 제 1항에 있어서, 상기 유리몸체(20)는 센서몸체(10a)에 설치 분리 가능한 것으로 원형관 형태의 몸체(20b)의 하부에 일체로 형성되는 돌출부(20c)의 외면에는 측정전극(21)과 반전위전극(22)이 노출된 상태로 이격 형성하며,
상기 측정전극(21)과 반전위전극(22)에는 각각 도선이 연결되어 돌출부(20c)와 몸체(20b)의 내부를 통해 상부로 노출되도록 구성하는 것을 특징으로 무격막 3전극 방식의 잔류염소센서. - 제 1항 또는 제 5항에 있어서, 상기 측정전극(21)과 반전위전극(22)은 염소(Cl2), 차아염소산(HOCl), 차아염소산이온(OCl-), 오존(O3)에 반응하는 백금(Pt)으로 구성하는 것을 특징으로 무격막 3전극 방식의 잔류염소센서.
- 제 1항에 있어서, 상기 센서몸체(10a)에는 내부보충액(30)을 보충할 수 있는 보충홀(17)을 형성하며, 상기 보충홀(17)을 개폐하는 마개(18)를 구성하는 것을 특징으로 무격막 3전극 방식의 잔류염소센서.
- 제 1항에 있어서, 상기 감응부(40)는 센서몸체(10a)에 형성되는 체결단(14)에 나선 체결/해체 가능한 감응캡(41)을 형성하고,
상기 감응캡(41)의 내부에는 내부보충액(30)이 배출되는 다공막(42)을 설치 형성하며,
상기 다공막(42)은 공극의 크기가 다른 다양한 형태로 형성하여 수질의 유량이나 오염도에 따라 교체할 수 있도록 구성하는 것을 특징으로 무격막 3전극 방식의 잔류염소센서. - 제 1항에 있어서, 상기 센서몸체(10a)는 측정을 위하여 필터(61)를 거쳐 유량계(62)를 통해 일정한 유량으로 측정할 물이 유동하면서 오버플로우되어 배출하는 샘플링홀더(63)에 설치하여 샘플링방식으로 수질을 측정하되,
상기 샘플링홀더(63)는 3/4"나 PG13.5 크기의 나선으로 이루어지는 제1,2센서홀(63a)(63b)의 상부가 서로 연통되게 형성하며, 상기 제1센서홀(63a)에 센서몸체(10a)를 결합하면 유량계(62)를 유동한 물이 측정부(23)에 접촉하여 잔류염소농도를 측정하면서 물이 제1센서홀(63a)의 상부로 오버플로우되어 제2센서홀(63b)로 이동하여 하부를 통해 배출되도록 구성하는 것을 특징으로 무격막 3전극 방식의 잔류염소센서. - 수질 내의 잔류 염소를 ppm 또는 mg/L로 나타내는 잔류염소(Residual Chlorine)농도량을 측정하는 잔류염소측정센서에 있어서,
미터기와 연결되는 신호선(10)이 상부에 설치되는 파이프 형상의 외부몸체(10b)의 내부에는 측정할 수질에 접촉하는 측정전극(21)과 반전위전극(22)이 이격되어 측정부(23)를 형성하는 유리몸체(20)를 설치 형성하며,
상기 외부몸체(10b)의 내부에는 측정부(23)와 반응 전위 발생을 위해 충진하는 내부보충액(30)에 기준전극(31)이 침적되며, 상기 내부보충액(30)은 외부몸체(10)와 유리몸체(20)가 결합되는 틈새로 배출되도록 형성하여,
상기 외부몸체(10b)와 유리몸체(20)로 이중 구조를 이루며, 측정부(23)의 측정전극(21) 및 반전위전극(22)과 기준전극(31)으로 3전극방식을 형성하고, 측정전극(21) 및 반전위전극(22)이 측정할 수질에 접촉되어 수소이온농도(pH)의 농도범위에 영향 없이 잔류염소를 이루는 염소(Cl2), 차아염소산(HOCl), 차아염소산이온(OCl-)를 측정할 수 있도록 구성하는 것을 특징으로 하는 무격막 3전극 방식의 잔류염소센서. - 제 10항에 있어서, 상기 외부몸체(10b)의 내부에는 측정할 수질의 온도를 측정하도록 써모커플, 측온저항체, 써미스터 중 하나로 이루어지는 온도센서(50)를 신호선(10)에 연결 구성하는 것을 특징으로 무격막 3전극 방식의 잔류염소센서.
- 제 10항 또는 제 11항에 있어서, 상기 신호선(10)의 일 끝단은 측정전극(21) 및 반전위전극(22)과 기준전극(31), 온도센서(50)의 각 도선에 연결되거나,
상기 신호선(10)의 타 끝단은 미터기(200)와 연결되기 위하여 핀커넥터(10c)방식이나 터미널단자(10d)방식, BNC커넥터(10e)방식과 터미널단자(10d) 혼합방식 중 하나로 형성하여 미터기(200)와 연결하도록 구성하는 것을 특징으로 무격막 3전극 방식의 잔류염소센서. - 제 12항에 있어서, 상기 핀커넥터(10c)방식에서 각 핀은 측정전극단자핀, 반전위전극단자핀, 기준전극단자핀, 두 개의 온도단자단자핀으로 형성되고,
상기 터미널단자(10d)방식에서 각 단자는 '∪'형태나 '｜'형태로 이루어지는 측정전극단자, 반전위전극단자, 기준전극단자, 두 개의 온도단자단자로 형성되며,
상기 BNC커넥터(10e)방식과 터미널단자(10d) 혼합방식에서 BNC커넥터(10e)의 각 단자는 측정전극단자, 반전위전극단자로 구성하는 것을 특징으로 무격막 3전극 방식의 잔류염소센서. - 제 10항에 있어서, 상기 유리몸체(20)는 외부몸체(10b)에 설치 분리 가능한 것으로 원형관 형태의 몸체(20b)의 하부에 일체로 형성되는 돌출부(20c)의 외면에는 측정전극(21)과 반전위전극(22)이 노출된 상태로 이격 형성하며,
상기 측정전극(21)과 반전위전극(22)에는 각각 도선이 연결되어 돌출부(20c)와 몸체(20b)의 내부를 통해 상부로 노출되도록 구성하는 것을 특징으로 무격막 3전극 방식의 잔류염소센서. - 제 10항 또는 제 14항에 있어서, 상기 측정전극(21)과 반전위전극(22)은 염소(Cl2), 차아염소산(HOCl), 차아염소산이온(OCl-), 오존(O3)에 반응하는 백금(Pt)으로 구성하는 것을 특징으로 무격막 3전극 방식의 잔류염소센서.
- 제 10항에 있어서, 상기 외부몸체(10b)에는 내부보충액(30)을 보충할 수 있는 보충홀(17)을 형성하며, 상기 보충홀(17)을 개폐하는 마개(18)를 구성하는 것을 특징으로 무격막 3전극 방식의 잔류염소센서.
- 제 10항 또는 제 16항에 있어서, 상기 내부보충액(30)에는 인체에 무해한 식용안료를 첨가하여 안료의 색상별로 잔류염소의 측정농도 및 측정범위를 구분할 수 있도록 구성하는 것을 특징으로 무격막 3전극 방식의 잔류염소센서.
- 제 10항에 있어서, 상기 유리몸체(20)의 외면에는 차폐튜브(24)를 끼움시켜 전자기장이나 빛 같은 외부의 간섭요인을 차단하며 색상별로 잔류염소의 측정농도 및 측정범위를 구분할 수 있도록 구성하는 것을 특징으로 무격막 3전극 방식의 잔류염소센서.
- 제 10항에 있어서, 상기 외부몸체(10b)의 상부에 설치되는 센서캡(10b')은 측정을 위하여 필터(61)를 거쳐 유량계(62)를 통해 일정한 유량으로 측정할 물이 유동하면서 오버플로우되어 배출하는 샘플링홀더(63)에 설치하여 샘플링방식으로 수질을 측정하되,
상기 샘플링홀더(63)는 3/4"나 PG13.5 크기의 나선으로 이루어지는 제1,2센서홀(63a)(63b)의 상부가 서로 연통되게 형성하며, 상기 제2센서홀(63b)에 센서캡(10b')을 결합시켜 유량계(62)를 유동한 물이 측정부(23)에 접촉하여 잔류염소농도를 측정하면서 물이 제2센서홀(63b)의 상부로 오버플로우되어 제1센서홀(63a)로 이동하여 하부를 통해 배출되도록 구성하는 것을 특징으로 무격막 3전극 방식의 잔류염소센서.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020150068614A KR101575008B1 (ko) | 2015-05-18 | 2015-05-18 | 무격막 3전극 방식의 잔류염소센서 |
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| KR1020150068614A KR101575008B1 (ko) | 2015-05-18 | 2015-05-18 | 무격막 3전극 방식의 잔류염소센서 |
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| KR101575008B1 true KR101575008B1 (ko) | 2015-12-07 |
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ID=54872481
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| KR (1) | KR101575008B1 (ko) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108469458A (zh) * | 2018-06-01 | 2018-08-31 | 苏州明柏仪器有限公司 | 一种易清洗集成化余氯传感器及余氯在线监测系统 |
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| KR20210004233A (ko) | 2019-07-03 | 2021-01-13 | 고려대학교 산학협력단 | 수동채취기 및 이의 제조방법 |
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2015
- 2015-05-18 KR KR1020150068614A patent/KR101575008B1/ko active IP Right Grant
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