KR101938098B1 - 전극과 광학을 이용한 리크센서 - Google Patents

전극과 광학을 이용한 리크센서 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전극의 통전유무와 광학적 검출을 복합적으로 이용하여 누유(oil leak)와 누수(water leak)를 정확하게 구분 감지할 수 있는 전극과 광학을 이용한 리크센서에 관한 것으로, 상기 본체(110)는 중앙에 지면을 향해 돌출되도록 설치되는 프리즘(111)과, 상기 프리즘(111)의 주위를 감싸도록 일정 간격을 두고 설치되는 전극센서(112)를 포함하는 본체(110); 중앙 저면에 상기 본체(110)의 프리즘(111)으로 빛을 조사한 후 반사되어 수신되는 빛을 수광하도록 설치되는 광학센서(121)를 포함하는 PCB부(120); 및 상기 본체(110)와 체결되며 하단에는 지면으로부터 일정 공간(S)이 형성되도록 복수개의 다리부(131)가 형성되는 커버부(130)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전극과 광학을 이용한 리크센서{LEAK SENSOR USING ELECTRODE AND OPTICS}
본 발명은 리크센서(leak sensor)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전극의 통전유무와 광학적 검출을 복합적으로 이용하여 누유(oil leak)와 누수(water leak)를 정확하게 구분 감지할 수 있는 전극과 광학을 이용한 리크센서에 관한 것이다.
일반적으로 리크센서는 누수 및 누유 등을 감지하는 센서로, 케이블 또는 전극 형태의 패턴을 이용한 필름형 센서나 빛을 이용한 광학식 센서 등 다양한 종류의 것들이 개시되고 있다.
특히 종래의 광학식 리크센서는 빛을 굴절시키는 모든 액체에 대하여 감지하는 방식이 대부분으로 물과 오일을 구분하지 못하는 치명적인 문제점이 있었다.
따라서 광학식 리크센서는 옥외의 설치가 불가하여 별도의 지붕이 있는 장소에 설치하거나 아예 건축물을 변경해서 설치 사용되어 왔다.
그러나 유류저장창고 등에 설치되는 광학식 리크센서는 폭발의 위험성 때문에 지붕만 있는 구조물을 설치하여 사용하거나 아예 개방된 공간에 설치하는 경우가 많다.
이런 이유로 실제로는 리크센서를 설치하고도 비오는 날에는 아예 전원을 차단하는 등 사용상에 큰 문제점이 있어 왔다.
공개특허공보 10-2011-0137162, 등록특허공보 10-0366891, 공개실용신안공보 20-2000-0006628
본 발명은 상기한 문제점을 해결하고자 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 전극의 통전유무와 광학적 검출을 복합적으로 이용하여 누유(oil leak)와 누수(water leak)를 정확하게 구분 감지할 수 있는 전극과 광학을 이용한 리크센서를 제공하는 것에 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 중앙에 지면을 향해 돌출되도록 설치되는 프리즘과, 상기 프리즘의 주위를 감싸도록 일정 간격을 두고 설치되는 전극센서를 포함하는 본체; 중앙 저면에 상기 본체의 프리즘으로 빛을 조사한 후 반사되어 수신되는 빛을 수광하도록 설치되는 광학센서를 포함하는 PCB부; 및 상기 본체와 체결되며 하단에는 지면으로부터 일정 공간이 형성되도록 복수개의 다리부가 형성되는 커버부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따르자면 상기 본체의 하단에 형성되는 일정 공간은 외부로부터 침투한 물이 표면장력에 의해 프리즘에 도달하지 못하도록 지면과의 간격을 조절한 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따르자면 상기 전극센서는 제1전극과 제2전극이 일정간격을 유지하며 링 형태로 구성된 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따르자면 상기 PCB부에는 물을 감지했을 때 발광되는 제1LED와, 오일을 감지했을 때 발광되는 제2LED가 더 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따르자면 상기 광학센서는 발광부로부터 조사된 빛이 프리즘의 삼각 단면을 통해 굴절되어 되돌아오는 빛을 수광부에서 수광하는 포토커플러로 구성된 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따르자면 상기 커버부의 일측면에는 장착부가 더 형성되고,
상기 장착부가 탈착 가능하도록 지면에 고정되는 고정홀더부가 더 구성된 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따르자면 상기 커버부의 상부에는 제1LED 및 제2LED의 발광상태를 확인할 수 있는 투명판이 형성된 것을 특징으로 한다.
삭제
또한 본 발명에 따르자면 상기 전극센서로부터 감지되는 누수여부를 검출하는 전극검출부; 상기 광학센서로부터 감지되는 누액여부를 검출하는 광학검출부; 상기 전극검출부 및 광학검출부의 입력신호를 이용하여 누수 및 누유여부를 판단하여 표시부 및 신호발생부로 출력하는 제어부; 상기 제어부의 출력에 의해 누수 감지를 표시하는 제1LED와 누유 감지를 표시하는 제2LED를 점등하는 표시부; 및 상기 제어부의 출력에 의해 누수 감지신호와 누유 감지신호를 발생하는 신호발생부를 포함하되, 상기 제어부는 상기 전극검출부를 통해 감지신호가 검출되고 광학검출부를 통해서는 감지신호가 없는 경우 누수로 판단하고, 상기 전극검출부를 통해서는 감지신호가 없고 광학검출부를 통해서는 감지신호가 검출되는 경우 누유로 판단하고, 상기 전극검출부 및 광학검출부를 통해서 감지신호가 모두 검출되는 경우 누수로 판단하는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 본 발명은 전극의 통전유무와 광학적 검출을 복합적으로 이용하여 누유와 누수를 정확하게 구분 감지하고, 이를 알려 줄 수 있도록 한 장점을 제공한다.
또한 본 발명은 물 또는 오일의 누액을 검출하되, 1회용이 아닌 재사용이 가능하여 비용을 절감할 수 있는 장점을 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 리크센서의 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 리크센서의 저면 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 리크센서의 분해 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 리크센서의 회로 블록도,
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 물과 오일 감지시의 작동을 설명하기 위한 주요부분의 확대 구성도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여본 발명의 바람직한 실시 예를 보다 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 리크센서의 사시도, 도 2는 본 발명에 따른 리크센서의 저면 사시도, 도 3은 본 발명에 따른 리크센서의 분해 사시도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명 리크센서는,
전극과 광학 센서부분이 장착되는 본체(110)와, 상기 본체(110) 내부에 안착되는 PCB부(120)와, 상기 본체(110)와 결합되는 커버부(130)를 포함한다.
상기 본체(110)는 중앙에 지면을 향해 돌출되도록 설치되는 프리즘(111)과, 상기 프리즘(111)의 주위를 감싸도록 일정 간격을 두고 설치되는 전극센서(112)를 포함한다.
상기 전극센서(112)는 제1전극(112a)과 제2전극(112b)이 일정간격을 유지하며 링 형태로 구성되고, 상기 제1전극(112a)과 제2전극(112b) 사이에 누액이 존재하면 통전 유무로 누액의 존재를 검출하게 되는 데, 무기물인 물은 통전되나 오일은 유기물로 통전되지 않게 된다.
상기 PCB부(120)는 중앙 저면에 상기 본체(110)의 프리즘(111)으로 빛을 조사한 후 반사되어 수신되는 빛을 수광하도록 설치되는 광학센서(121)와, 물을 감지했을 때 발광되는 제1LED(122)와, 오일을 감지했을 때 발광되는 제2LED(123)로 구성된다.
상기 광학센서(121)는 일례로 포토커플러가 될 수 있으며, 도 5에서와 같이 발광부(121a)로부터 조사된 빛이 프리즘(111)의 삼각 단면을 통해 굴절되어 되돌아오는 빛을 수광부(121b)에서 수광하는 구조로 구성된다.
또한 상기 광학센서(121)는 도 6에서와 같이 오일(L)(물(W)도 마찬가지임)이 프리즘(111)에 접촉되면 프리즘(111)을 통한 빛의 굴절률이 달라지게 되어 수광부(111)에서 수신하는 빛의 양이 적어지거나 없게 된다.
이러한 수광량의 변화를 통해 광학센서(121)는 오일(L) 또는 물(W)의 누액을 검출하게 된다.
또한 상기 제1LED(122)는 녹색LED로, 상기 제2LED(123)는 적색LED로 구성하여, 빛의 색상으로 물과 오일의 누액여부를 쉽게 확인할 수 있도록 하여준다.
상기 커버부(130)는 상기 본체(110)를 감싸도록 체결되며, 하단에는 지면으로부터 일정 공간(S)이 형성되도록 복수개의 다리부(131)가 형성되고, 일측면에는 고정홀더부(140)에 탈착되는 장착부(132)가 형성되며, 상부에는 상기 제1LED(122) 및 제2LED(123)의 발광상태를 확인할 수 있는 투명판(133)이 형성되고, 전선(134)이 외부로 연결되도록 구성된다.
여기서 상기 본체(110)의 하단에 형성되는 일정 공간(S)의 구성이 중요한데, 상기 일정 공간(S)은 누액이 유입되도록 지면과 간격을 유지하여 형성된 공간으로, 지면과의 간경을 조절하여 외부로부터 침투되는 물이 기본 표면장력에 의해 프리즘(111)에 도달하지 못하도록 형성한다.
또한 본 발명에 따르자면 지면 등에 고정공(141)을 통해 체결부재로 고정되는 고정홀더부(140)가 더 구성되어, 상기 커버부(130)의 장착부(132)를 용이하게 탈부착함으로써 사용상 설치상 편리를 제공하게 된다.
이와 같이 구성되는 본 발명 누유감지장치의 누수 및 누유 감지원리를 살펴본다.
먼저, 물의 경우는, 도 5에서와 같이 물(W)은 표면장력이 커서 커버부(130)의 공간(S)을 통해 내부로 침투 시 프리즘(111)에는 도달하기 어렵고, 먼저 전극센서(112)에 닿게 된다.
따라서 제1전극(112a)과 전2전극(112b) 사이에 물이 접촉되어 상기 제1전극(112a)과 전2전극(112b)은 통전되어 전류가 흐르게 되며, 이를 통해 물의 누액임을 검출한다.
또한 물(W)이 전극센서(112)를 통전시키고 동시에 프리즘(111)에 접촉하여 광학센서(121)가 이를 감지하더라도 전극센서(112)의 통전만으로 물임을 판단하게 된다.
한편, 오일(L)의 경우에는 도 6에서와 같이 오일(L)의 표면장력이 작아 커버부(130)의 공간(S)을 통해 내부로 침투 시 전극센서(112)에 닿지 않고 프리즘(111)에 접촉되게 된다.
따라서 광학센서(121)는 전술한 바와 같이 프리즘(111)에 오일이 접촉되었음을 검출하게 된다.
또한 표면장력이 상대적으로 높은 오일(L)의 경우, 오일이 전극센서(112)에 접촉되어도 제1전극(112a)과 전2전극(112b)은 통전되지 않게 되어 물로 감지하지 않게 된다.
도 4는 본 발명에 따른 누유감지장치의 회로 블록도이다.
도시된 바와 같이 본 누유감지장치는,
전극센서(112)로부터 감지되는 누수여부를 검출하는 전극검출부(10)와, 광학센서(121)로부터 감지되는 누액 여부를 검출하는 광학검출부(20)와, 상기 전극검출부(10) 및 광학검출부(20)의 입력신호를 이용하여 누수 및 누유여부를 판단하여 표시부(40) 및 신호발생부(50)로 출력하는 제어부(30)와, 상기 제어부(30)의 출력에 의해 누수 감지를 표시하는 제1LED(122)와 누유 감지를 표시하는 제2LED(123)를 점등하는 표시부(40)와, 상기 제어부(30)의 출력에 의해 누수 감지신호(S1)와 누유 감지신호(S2)를 발생하는 신호발생부(50)를 포함한다.
여기서 상기 제어부(30)는 아래의 <표 1>과 같이 첫째, 전극검출부(10)를 통해 감지신호가 검출되고 광학검출부(20)를 통해서는 감지신호가 없는 경우 누수로 판단하고, 둘째, 전극검출부(10)를 통해서는 감지신호가 없고 광학검출부(20)를 통해서는 감지신호가 검출되는 경우 누유로 판단하고, 섯째, 전극검출부(10) 및 광학검출부(20)를 통해서 감지신호가 모두 검출되는 경우 누수로 판단한다.
전극검출부(10) 광학검출부(20) 판단
○ × 누수
× ○ 누유
○ ○ 누수
× × -
이와 같이 구성된 본 발명의 전체 동작 및 작용을 설명한다.
먼저, 본 발명 리크센서의 고정홀더부(140)를 리크검출을 필요로 하는 위치의 지면(E)에 체결부재를 이용 고정공(141)을 통해 고정 설치한다.
그런 다음 커버부(130)의 장착부(132)를 고정홀더부(140)에 삽입 장착시킨다.
이와 같은 고정이 완료되면, 리크센서는 커버부(130)의 다리부(131)에 의해 지면(E)으로부터 일정거리 이격된 상태로 설치되어 다리부(131) 사이에는 공간(S)이 형성되고, 이 공간(S)으로 누액이 침투하게 된다.
이와 같은 상태에서 먼저 도 5에서와 같이 물(W)이 침투하면, 표면장력 때문에 물은 프리즘(111)에 도달하지 못하고 전극센서(112)에 접촉되어 상기 전극센서(112)는 통전된다.
따라서 전극검출부(10)로만 감지신호가 검출되어 제어부(30)는 누수로 판단하고 표시부(40)로 제1LED(122)가 점등되도록 출력한다.
따라서 제1LED(122)는 녹색으로 발광되고, 커버부(130)의 투명판(133)을 통해 외부에서 현재 누수상태임을 확인할 수 있게 된다.
또한 표면장력이 낮은 물(W)이 침투하면 물은 전극센서(112)에도 접촉되고 프리즘(111)에도 도달하여 상기 전극센서(112)는 통전되고, 광학센서(121)는 누액접촉을 감지하게 된다.
따라서 전극검출부(10) 및 광학검출부(20)로 각각 감지신호가 검출되어 제어부(30)는 누수로 판단하고 표시부(40)로 제1LED(122)가 점등되도록 출력하여 누수상태임을 확인할 수 있게 된다.
한편, 오일(L)이 침투하면 도 6에서와 같이 오일(L)의 표면장력이 작아 오일(L)은 전극센서(112)에 닿지 않고 프리즘(111)에 곧 바로 접촉되게 된다.
따라서 광학센서(121)는 프리즘(111)에 오일이 접촉되었음을 검출하게 되고, 광학검출부(20)로만 감지신호가 검출되어 제어부(30)는 누유로 판단하고 표시부(40)로 제2LED(123)가 점등되도록 출력한다.
따라서 제3LED(123)는 적색으로 발광되고, 커버부(130)의 투명판(133)을 통해 외부에서 현재 누유상태임을 확인할 수 있게 된다.
이상에서와 같이 본 발명은 전극의 통전유무와 광학적 검출을 복합적으로 이용하여 누유와 누수를 정확하게 구분 감지할 수 있는 유용한 발명이다.
110: 본체 111: 프리즘
112: 전극센서 112a: 제1전극
112b: 제2전극 120: PCB부
121: 광학센서 121a: 발광부
121b: 수광부 122: 제1LED
123: 제2LED 130: 커버부
131: 다리부 132: 장착부
133: 투명판 134: 전선
140: 고정홀더부 10: 전극검출부
20: 광학검출부 30: 제어부
40: 표시부 50: 신호발생부

Claims (9)

  1. 중앙에 지면을 향해 돌출되도록 설치되는 프리즘(111)과, 상기 프리즘(111)의 주위를 감싸도록 일정 간격을 두고 설치되는 전극센서(112)를 포함하는 본체(110);
    중앙 저면에 상기 본체(110)의 프리즘(111)으로 빛을 조사한 후 반사되어 수신되는 빛을 수광하도록 설치되는 광학센서(121)를 포함하는 PCB부(120); 및
    상기 본체(110)와 체결되며 하단에는 지면으로부터 일정 공간(S)이 형성되도록 복수개의 다리부(131)가 형성되는 커버부(130)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극과 광학을 이용한 리크센서.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 본체(110)의 하단에 형성되는 일정 공간(S)은 외부로부터 침투한 물이 표면장력에 의해 프리즘(111)에 도달하지 못하도록 지면과의 간격을 조절한 것을 특징으로 하는 전극과 광학을 이용한 리크센서.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 전극센서(112)는 제1전극(112a)과 제2전극(112b)이 일정간격을 유지하며 링 형태로 구성된 것을 특징으로 하는 전극과 광학을 이용한 리크센서.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 PCB부(120)에는 물을 감지했을 때 발광되는 제1LED(122)와, 오일을 감지했을 때 발광되는 제2LED(123)가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 전극과 광학을 이용한 리크센서.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 광학센서(121)는 발광부(121a)로부터 조사된 빛이 프리즘(111)의 삼각 단면을 통해 굴절되어 되돌아오는 빛을 수광부(121b)에서 수광하는 포토커플러로 구성된 것을 특징으로 하는 전극과 광학을 이용한 리크센서.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 커버부(130)의 일측면에는 장착부(132)가 더 형성되고,
    상기 장착부(132)가 탈착 가능하도록 지면에 고정되는 고정홀더부(140)가 더 구성된 것을 특징으로 하는 전극과 광학을 이용한 리크센서.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 커버부(130)의 상부에는 제1LED(122) 및 제2LED(123)의 발광상태를 확인할 수 있는 투명판(133)이 형성된 것을 특징으로 하는 전극과 광학을 이용한 리크센서.
  8. 삭제
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 전극센서(112)로부터 감지되는 누수여부를 검출하는 전극검출부(10);
    상기 광학센서(121)로부터 감지되는 누액여부를 검출하는 광학검출부(20);
    상기 전극검출부(10) 및 광학검출부(20)의 입력신호를 이용하여 누수 및 누유여부를 판단하여 표시부(40) 및 신호발생부(50)로 출력하는 제어부(30);
    상기 제어부(30)의 출력에 의해 누수 감지를 표시하는 제1LED(122)와 누유 감지를 표시하는 제2LED(123)를 점등하는 표시부(40); 및
    상기 제어부(30)의 출력에 의해 누수 감지신호(S1)와 누유 감지신호(S2)를 발생하는 신호발생부(50)를 포함하되,
    상기 제어부(30)는 상기 전극검출부(10)를 통해 감지신호가 검출되고 광학검출부(20)를 통해서는 감지신호가 없는 경우 누수로 판단하고, 상기 전극검출부(10)를 통해서는 감지신호가 없고 광학검출부(20)를 통해서는 감지신호가 검출되는 경우 누유로 판단하고, 상기 전극검출부(10) 및 광학검출부(20)를 통해서 감지신호가 모두 검출되는 경우 누수로 판단하는 것을 특징으로 하는 전극과 광학을 이용한 리크센서.
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