KR101707553B1 - 탱크 수위 측정용 센서를 위한 센서 브라켓 - Google Patents

Abstract

탱크 수위 측정용 센서를 위한 센서 브라켓이 개시된다. 본 발명의 센서 브라켓은 케미컬 탱크 내부와 연결되어 약액이 유입되는 투명한 튜브에 설치된다. 센서 브라켓은 하나의 용기를 형성하는 제1 케이스와 제2 케이스를 구비하여, 센서와 튜브를 함께 수용하고, 필요에 따라 내부를 비활성기체로 채움으로써 외부의 부식성 강한 케미컬 흄이 센서 등에 접촉하여 센서를 부식시키거나 센싱 위치에 케미컬 파우더 등이 생성되어 센서의 오동작이 발생하는 것을 근본적으로 차단한다.

Description

탱크 수위 측정용 센서를 위한 센서 브라켓{Sensor bracket for Liquid Level Sensor Equipped on Tank}

본 발명은 저장탱크에 장착되어 탱크에 저장된 액체의 수위를 검출하는 센서를 외기로부터 보호할 수 있는 센서 브라켓에 관한 것이다.

일반적으로 반도체나 평판 디스플레이 장치를 제조하는 제조설비에는 다양한 종류의 케미컬이 주로 적당한 양의 물과 혼합되어 농도 조절된 상탤 사용된다. 이러한 케미컬은 제조설비로 공급되기 전에 개별 케미컬마다 별도로 마련된 저장탱크 또는 믹싱탱크(Mixing Tank)에 저장된 상태로 보관된다.

탱크에는 수용되는 케미컬, 즉 약액의 양을 정확히 계량하기 위한 방법 중에 널리 사용되는 방법에는, 탱크와 내부와 연결되어 약액이 유입되는 투명한 튜브를 탱크 외측에 수직으로 설치하고, 그 튜브에 유입되는 약액의 수위를 센서를 이용하여 검출하는 소위 레벨 트리(Level Tree) 기법이 있다. 이때 사용되는 센서에는 수위 측정용 근접 센서나 초음파 센서 등이 사용된다.

도 1은 종래의 케미컬용 탱크를 도시한 것으로서, 탱크(101)의 외부에 탱크(101) 내부와 연결되어 약액이 유입되는 투명한 튜브(103)가 수직으로 설치되어 있고, 수위 센서(105)가 튜브(103)에 고정 설치된다.

센서(105)는 다양한 방법으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 센서(105)는 수용할 약액의 양에 맞춘 높이에 설치되어 있어서, 약액이 탱크(101)로 유입되기 시작하여 탱크(101) 내부의 약액의 수위가 높아지기 시작하면 튜브(103) 내부에서의 수위도 높아지게 된다. 튜브(103) 내부의 수위가 센서(105) 위치에까지 도달하면 센서(105)가 이를 감지하면, 제어시스템이 별도의 밸브(미도시)를 자동으로 잠그는 등의 동작을 수행한다.

도 2를 참조하면, 센서(105)는 브라켓(107)을 이용하여 볼트 등으로 튜브(103)에 고정 장착되지만, 외기에 노출된 상태로 동작하게 된다. 케미컬 탱크가 설치된 케미컬 설비에서는 다양한 배관과 밸브가 있고, 이러한 배관이나 밸브 등에 생기는 미세한 틈 등에 의한 케미컬 흄(Fume)이 발생할 위험이 케미컬 설비에는 항상 존재한다. 따라서 외기에 그대로 노출된 센서(105)는 부식성이 강한 케미컬 흄에 의해 부식될 수 있다.

센서가 부식되면 탱크 내의 케미컬의 수위를 정확히 측정하지 못하게 되는 사고가 생길 뿐만 아니라, 믹싱탱크의 경우에 혼합되는 케미컬의 농도에도 문제가 생겨 전체 공정에 지장을 줄 수 있다. 이러한 센서의 부식을 방지하기 위하여 센서에 테프론 등의 수지를 이용한 부식 방지용 코팅을 하기도 한다.

한편, 도 2의 브라켓(107) 자체도 아크릴 등으로 제작되기 때문에 장시간 사용시 경화로 인하여 미세한 파손이 발생하거나 볼트 부식 등이 발생할 수 있고, 브라켓(107) 주위로 케미컬 흄에 의한 케미컬 파우더(Powder)가 발생할 수 있어서 센서 오동작의 위험이 있다.

이처럼, 종래의 수위 센서는 외기에 노출된 상태에서 주위에서 발생하는 케미컬 흄에 의해 부식될 위험에 항상 노출되어 있어서 이에 대한 개선요구가 있어 왔다.

[관련 기술 문헌]

1. 케미컬 공급장치 (특허출원 제10-2013-0160412호)

본 발명의 목적은, 저장탱크에 장착되어 탱크에 저장된 액체의 수위를 검출하는 센서를 외기로부터 보호할 수 있는 용기 형태의 센서 브라켓를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 내부 공간부에 센서와 수위 측정용 튜브에 함께 수용함과 동시에, 완전 밀폐가 불가능한 내부 공간부에 비활성 기체를 내부에 채움으로써 부식성이 강한 케미컬 흄의 접촉을 근본적으로 차단할 수 있는 센서 브라켓를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 센서 브라켓은, 케미컬 탱크 내부와 연결되어 약액이 유입되는 투명한 튜브에 설치된다. 본 발명의 센서 브라켓은 상호 결합됨으로써 하나의 용기를 형성하는 제1 케이스와 제2 케이스를 구비하며, 용기의 내부 공간부에 센서를 수용함으로써 외기가 센서에 접근하는 것을 차단한다. 제1 케이스와 제2 케이스에는 상기 튜브가 상기 내부 공간부를 관통하도록 외면에 제1 및 제2 관통홀이 형성되며, 상기 내부 공간부는 결합된 상태의 상기 센서의 유효 측정범위를 간섭하지 않는 크기를 가지는 것이 바람직하다.

실시 예에 따라, 상기 제1 케이스의 일측에는 상기 센서가 끼워지는 센서 홀이 생성되어 상기 튜브와 대향하는 센서의 부분을 수용할 수 있다. 이를 통해, 상기 관통홀에 상기 튜브가 결합된 상태에서 상기 센서를 장착 및 탈착할 수 있다.

다른 실시 예에 따라, 본 발명의 센서 브라켓은 상기 제2 케이스의 일단에 형성된 흡기구에 연결되어 외부의 비활성 기체를 상기 내부 공간부로 유입시키는 흡기 배관을 더 포함할 수 있다. 흡기 배관은 외부의 비활성 가스 공급장치에 연결된다. 이 경우, 센서 브라켓은 상기 제1 케이스 또는 제2 케이스의 일측에 마련되어 상기 내부공간부 내의 비활성 기체의 압력을 검출하는 기체압력센서를 더 구비할 수 있다.

또 다른 실시 예에 따라, 상기 제1 케이스에는 상기 제2 케이스와 결합하는 부분에 상기 제1 관통홀의 일부를 형성하는 제11 홈과 제2 관통홀의 일부를 형성하는 제21 홈이 형성되고, 상기 제2 케이스에는 상기 제1 관통홀의 나머지 일부를 형성하는 제12 홈과 상기 제2 관통홀의 나머지 일부를 형성하는 제22 홈이 각각 형성되어서, 제2 케이스가 상기 제1 케이스에 끼움 장착됨으로서 상기 제1 및 제2 관통홀을 형성할 수 있다.

나아가, 센서 브라켓을 튜브에 결합하기 용이하도록 하기 위해, 상기 제2 케이스는 다시 중간케이스와 종단케이스로 나뉠 수 있다. 중간 케이스는 상기 제12 홈과 제22 홈이 각각 형성되어서 상기 제1 케이스에 끼움 장착됨으로서 상기 제1 및 제2 관통홀을 형성하며, 종단 케이스는 상기 제1 케이스와의 사이에 상기 중간케이스를 끼운 상태로 상기 제1 케이스와 나사결합됨으로써 상기 중간케이스를 상기 튜브에 압착시킨다. 튜브에 일단 제1 케이스를 결합한 상태에서 중간 케이스를 결합하여 튜브가 제1 관통홀과 제2 관통홀을 관통하도록 결합시킨다. 마지막으로, 종단 케이스가 제1 케이스에 나사결합됨으로써 센서 브라켓이 튜브에 장착된다. 종단 케이스가 제1 케이스에 나사결합되는 정도에 따라 센서 브라켓이 튜브에 압착되는 정도가 결정된다.

본 발명의 센서 브라켓은 센서를 수위 측정용 튜브에 부착할 수 있도록 수용할 수 있고, 내부가 비활성 기체로 채워져 부식성이 강한 케미컬 흄이 센서에 접촉하는 것을 근본적으로 차단할 수 있다.

본 발명의 튜브가 내부 공간부를 관통하도록 설계됨에도 불구하고, 센서 브라켓은 탱크에 이미 고정 설치된 튜브에 끼워 장착할 수 있는 구조를 가지기 때문에 설치가 매우 용이하고, 다양한 튜브의 크기에 대응하여 센서 브라켓을 튜브에 고정할 수 있다.

도 1은 종래의 레벨 트리가 장착된 케미컬 탱크를 도시한 도면,
도 2는 종래의 센서 취부용 브라켓을 도시한 사시도,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 센서 브라켓의 사용상태를 도시한 사시도,
도 4는 도 3의 센서 브라켓의 케이스를 분해하여 도시한 부분 절개단면도,
도 5는 도 3을 A-A로 절개한 단면도, 그리고
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 센서 브라켓의 사용상태를 도시한 사시도이다.
[도면의 간단한 설명]
301: 제1 케이스 303, 305: 제2 케이스
303: 중간 케이스 305: 종단 케이스
307: 흡기 배관 309: 제1 관통홀
311: 제2 관통홀 313: 센서홀
315: 흡기구
601: 가스압력센서

이하 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 센서 브라켓(300)은 내부 공간부를 가지는 하나의 용기로서, 튜브(103)가 그 용기 내부를 관통하는 형태로 결합하고, 센서(105)를 내부에 수용함으로써 센서(105)와 튜브(103)가 용기 내에서 만나도록 하여, 센서(105)나 튜브(103)의 측정 부분에 외기가 접근하지 못하도록 한다.

센서 브라켓(300)은 상호 결합하여 용기를 형성하는 제1 케이스(301)와 제2 케이스(303, 305)를 포함한다. 제1 케이스(301)와 제2 케이스(303, 305)가 형성하는 용기의 형상은 육면체, 원통, 기타 어떠한 형태이어도 무방하며, 도 3의 예에서 제1 케이스(301)와 제2 케이스(303, 305)는 원통 형상을 가진다.

제1 케이스(301)와 제2 케이스(303, 305)는 상호 결합됨으로써 센서(105)를 수용할 수 있는 내부 공간부(300a)를 형성하고, 그 일측에 튜브(103)가 내부 공간부(300a)를 관통하도록 제1 관통홀(309) 및 제2 관통홀(311)이 형성되어 있다. 제1 관통홀(309)과 제2 관통홀(311)은 그 중심을 수직으로 지나는 가상의 수직 축 상에 상호 평행하게 마련되어 곧은 튜브(103)를 결합할 수 있도록 마련되는 것이 바람직하다.

탱크(101)에 이미 설치된 튜브(103)를 제1 관통홀(309)과 제2 관통홀(311)에 삽입해야 하므로, 제1 케이스(301)와 제2 케이스(303, 305)는 제1 관통홀(309)과 제2 관통홀(311)의 일부를 나누는 형태로 마련된다. 제1 케이스(301)에는 제2 케이스(303, 305)와 결합하는 부분에 제1 관통홀(309)의 일부를 형성하는 제11 홈(309a)과 제2 관통홀(311)의 일부를 형성하는 제21 홈(311a)이 형성된다. 제2 케이스(303, 305)는 제11 홈(309a)과 결합하여 제1 관통홀(309)을 완성하는 제12 홈(309b)과, 제21 홈(311a)과 결합하여 제2 관통홀(311)을 완성하는 제22 홈(311b)이 각각 형성된다. 제1 케이스(301)와 제2 케이스(303, 305) 사이에 튜브(103)를 끼운 상태로 상호 조립함으로써 튜브(103)에 체결되는 것이다.

한편 도 3 내지 도 6에 도시된 센서 브라켓(300)은 튜브(103)와의 조립성 및 결합성을 높이기 위하여, 제2 케이스(303, 305)를 다시 중간 케이스(303)와 종단 케이스(305)로 나눈 예이며, 이에 대하여는 아래에서 다시 설명한다.

제1 케이스(301)의 일측에는 센서홀(313)이 마련된다. 센서(105)는 측정 면이 튜브(103)와 대향하도록 설치되어야 하며, 제1 관통홀(309) 및 제2 관통홀(311)과 수직한 평면 상에 마련되는 것이 바람직하다. 센서 브라켓(300)은 센서(105)를 완전히 내장할 수도 있다. 그러나, 예컨대 나사 결합 방식으로 센서(105)가 센서홀(313)에 끼워지면서 센서(105)의 측정면을 포함하는 일부가 내부 공간부(300a)에 삽입되는 방식이, 교체나 점검 등의 필요에 따라 센서 브라켓(300)을 튜브(103)에 장착된 상태에서 센서(105)를 장착하고 탈착할 수 있어서 바람직하다.

센서(105)가 센서홀(313)을 통해 센서 브라켓(300)의 내부 공간부(300a)에 삽입된 상태에서 튜브(103)내의 유체를 용이하게 감지하면서 센서 오동작 등이 발생하지 않도록 하기 위하여, 내부 공간부(300a)는 센서(105)를 내장하고도 적당한 여유 공간을 가질 필요가 있다. 예를 들어, 내부 공간부(300a)는 삽입 완료된 상태의 센서(105)의 유효 측정범위 내에 제1 케이스(301) 또는 제2 케이스(303, 305)의 내부 구조가 간섭을 일으키지 않을 정도의 크기를 가지는 것이 바람직하다. 도 3의 예에서, 원통형 제1 케이스(301)와 제2 케이스(303, 305)의 내부 직경이 센서홀(313)의 직경보다 크게 설계됨으로서 센서(105)의 동작을 내부 구조물이 간섭하지 않도록 설계하였다. 만약, 센서(105)의 외측면이 내부 공간부(300a)의 내면에 밀착하도록 설계된 경우에 센서(105)의 측정면에서 유체 감지를 위해 튜브(103)로 출사되는 각종 광선이 간섭되어 오동작을 할 수 있는 것이다.

<도 4의 실시 예>

앞서 설명한 것처럼, 탱크(101)에 이미 설치된 튜브(103)에 센서 브라켓(300)을 결합해야 하므로, 제1 케이스(301)와 제2 케이스(303, 305)는 제1 관통홀(309)과 제2 관통홀(311)을 나누는 형태로 분할되어야 한다. 나아가, 그 결합의 용이성 및 튜브(103)의 다양한 크기 등에 대응하기 위하여, 도 4 및 도 5에 예시적으로 도시된 제2 케이스(303, 305)는 제1 관통홀(309)과 제2 관통홀(311)을 완성하는 중간 케이스(303)와, 덮개 역할을 하는 종단 케이스(305)를 구비한다.

중간 케이스(303)는 양측이 개방된 파이프 형상을 가지며, 제1 케이스(301) 쪽 단부에 제11 홈(309a)과 결합하여 제1 관통홀(309)을 완성하는 제12 홈(309b)과, 제21 홈(311a)과 결합하여 제2 관통홀(311)을 완성하는 제22 홈(311b)이 각각 형성된다. 제1 케이스(301)의 제11 홈(309a)과 제21 홈(311a)에 튜브(103)를 끼운 상태에서, 중간 케이스(303)는 제12 홈(309b) 및 제22 홈(311b)이 제11 홈(309a) 및 제21 홈(311a)과 만나도록 제1 케이스(301)에 단순히 끼움 장착됨으로써 튜브(103)가 끼워진 상태로 제1 관통홀(309)과 제2 관통홀(311)을 완성한다. 제1 케이스(301)의 개방된 가장자리에는 외주면 직경이 다른 부분의 직경보다 작게 가공된 결합부(301a)가 마련되어, 중간 케이스(303)가 결합부(301a)에 내접하는 형태로 결합한 후 결합부(301a)의 턱에 의해 위치고정된다.

종단 케이스(305)는 제1 케이스(301)와의 사이에 중간 케이스(303)를 끼운 상태에서 제1 케이스(301)의 결합부(301a) 내면에 나사결합함으로써 용기를 완성한다. 아래에서 설명하는 흡기구(315)는 종단 케이스(305)에 마련되고, 흡기 배관(307)이 종단 케이스(305)에 연결된다.

조립 과정을 보면, 제1 케이스(301)의 제11 홈(309a)과 제21 홈(311a)에 튜브(103)를 끼운 상태에서, 중간 케이스(303)의 제12 홈(309b) 및 제22 홈(311b)을 제11 홈(309a) 및 제21 홈(311a)과 만나도록 제1 케이스(301)에 끼운다. 중간 케이스(303)는 단순히 끼움 장착되는 것이므로 제1 관통홀(309)과 제2 관통홀(311)의 형성이 매우 용이하다. 이후에 종단 케이스(305)가 제1 케이스(301)에 나사 결합됨으로써 조립이 완성된다. 이때, 종단 케이스(305)가 중간 케이스(303)를 제1 케이스(301)쪽으로 밀어 압박함으로써, 센서 브라켓(300)이 튜브(103)에 고정되도록 한다. 물론, 센서 브라켓(300) 하부에, 튜브(103)에 결합되는 센서 브라켓(300)의 위치를 고정시키기 위한 별도의 '위치 고정 부재'를 더 사용할 수도 있다.

제1 케이스(301)의 제11 홈(309a)과 제21 홈(311a)은 튜브(103)가 결합부(301a)를 통해 진입하도록 길게 형성되어 있고, 제11 홈(309a)과 제21 홈(311a)의 종단이 제1 관통홀(309)과 제2 관통홀(311)을 형성하기 위한 반원 형상으로 가공되어 있다.

한편, 튜브(103)의 크기가 다를 수 있으므로, 제1 케이스(301)의 제11 홈(309a) 및 제21 홈(311a)과 중간 케이스(303)의 제12 홈(309b) 및 제22 홈(311b)을 타원 형상으로 마련할 수도 있다. 튜브(103)의 크기가 다소 큰 경우에, 중간 케이스(303)가 제1 케이스(301)의 결합부(301a)에 완전히 끼워지지 않은 상태로 결합되고, 그 상태로 종단 케이스(305)가 제1 케이스(301)에 결합되어 조립됨으로써 크기가 큰 튜브(103)도 수용할 수 있다.

<퍼지 가스 공급>

이상, 도 3 내지 도 5의 예를 참조하면, 용기를 형성하는 제1 케이스(301)와 제2 케이스(303, 305)에는 제1 관통홀(309), 제2 관통홀(311) 뿐만 아니라 센서홀(313)이 형성된다. 적어도 튜브(103)와의 결합을 위하여 제1 관통홀(309)과 제2 관통홀(311)은 피할 수 없다. 따라서 본 발명의 센서 브라켓(300)이 외기를 완벽하게 차단하는 실질적인 밀폐 구조가 아니며, 부식성 강한 외부의 케미컬 흄(Fume)이 언제든지 내부 공간부(300a)로 유입될 수 있다.

이에 대응하여, 본 발명의 센서 브라켓(300)은 제2 케이스(303, 305)의 일단에 형성된 흡기구(315)에 연결되어 외부의 비활성 기체를 내부 공간부(300a)로 유입시키는 흡기 배관(307)을 더 구비한다. 도 5의 예에서, 흡기구(315)는 종단 케이스(305)에 마련되고, 흡기 배관(307)은 종단 케이스(305)에 연결된다.

흡기 배관(307)을 통해 유입되는 기체는 질소(N2)와 같은 비활성 기체로서 내부 공간부(300a) 내에서 퍼지(Purge) 가스 역할을 한다. 다만 비활성기체는 상시로 센서 브라켓(300) 내부로 공급되어야 한다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 의한 센서 브라켓(600)은 제1 케이스(301) 또는 제2 케이스(303, 305)의 일측에 마련되어 내부 공간부(300a) 내의 비활성 기체의 압력을 검출하는 기체압력센서(601)를 더 구비할 수 있다. 별도의 제어장치(미도시)가 기체압력센서(601)의 센싱 값을 이용하여 비활성 기체를 공급하는 펌프와 자동 조절 밸브를 제어함으로써 센서 브라켓(600) 내부 공간부(300a)에 일정한 압력의 비활성 기체를 유지할 수 있다.

이상의 도 3 내지 도 6에 제시된 센서 브라켓은 내부에 튜브와 센서를 수용하고 비활성 기체로 채움으로써, 외부의 부식성이 강한 케미컬 흄이 센서나 튜브에 접근하지 못하도록 하여, 센서의 부식이나 오동작을 근본적으로 차단할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.

Claims (8)

1. 케미컬 탱크 내부와 연결되어 약액이 유입되는 투명한 튜브에 설치되는 센서 브라켓에 있어서,
   상호 결합됨으로써 상기 센서를 수용하는 용기를 형성하고, 상기 튜브가 상기 용기의 내부 공간부를 관통하도록 외면에 제1 및 제2 관통홀이 형성된 제1 케이스와 제2 케이스를 구비하여 외기의 접근을 차단하고,
   상기 제2 케이스의 일단에 형성된 흡기구에 연결되어 외부의 비활성 기체를 상기 내부 공간부로 유입시키는 흡기 배관을 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 브라켓.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 케이스의 일측에는 상기 센서가 끼워지는 센서홀이 생성되어 상기 튜브와 대향하는 센서의 부분을 수용함으로써, 상기 관통홀에 상기 튜브가 결합된 상태에서 상기 센서를 장착 및 탈착할 수 있는 것을 특징으로 하는 센서 브라켓.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 내부 공간부는 결합된 상태의 상기 센서의 유효 측정범위를 간섭하지 않는 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 센서 브라켓.
   
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 제1 케이스 및 제2 케이스의 일측에 마련되어 상기 내부공간부 내의 비활성 기체의 압력을 검출하는 기체압력센서를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 센서 브라켓.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 제1 케이스에는 상기 제2 케이스와 결합하는 부분에 상기 제1 관통홀의 일부를 형성하는 제11 홈과 제2 관통홀의 일부를 형성하는 제21 홈이 형성되며,
   상기 제2 케이스에는 상기 제1 관통홀의 나머지 일부를 형성하는 제12 홈과 상기 제2 관통홀의 나머지 일부를 형성하는 제22 홈이 각각 형성되어, 상기 제1 케이스에 끼움 장착됨으로서 상기 제1 및 제2 관통홀을 형성하는 것을 특징으로 하는 센서 브라켓.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 제2 케이스는,
   상기 제12 홈과 제22 홈이 각각 형성된 파이프 형상을 가지며 상기 제1 케이스에 끼움 장착됨으로서 상기 제1 및 제2 관통홀을 형성하는 중간케이스; 및
   상기 제1 케이스와의 사이에 상기 중간케이스를 끼운 상태로 상기 제1 케이스와 나사결합됨으로써 상기 중간케이스를 상기 튜브에 압착시키는 종단케이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 브라켓.
   
8. 제7항에 있어서,
   제1 및 제2 관통홀은 원형 또는 타원형으로 마련되는 것을 특징으로 하는 센서 브라켓.
   
   
   

Images