KR102063253B1 - 정전용량형 누설 감지 센서 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정전용량형 누설 감지 센서에 관한 것으로, 특히 정전용량값에 의해 누설되는 화학용액과 물을 선택적으로 감지할 수 있을 뿐만 아니라 좁은 배수로에도 설치할 수 있도록 포인트 형태로 된 정전용량형 누설 감지 센서에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은, 링 형태로 되며, 둘레를 따라서 외측으로부터 용액이 내측으로 유입되기 위한 홈부가 형성되며, 바닥에 고정되는 홀더; 상기 홀더의 상측에 고정되며, 하측으로는 한 쌍의 전극이 돌출되어 노출되며, 상기 전극은 내부에 장착되어 PCB에 전기적으로 연결된 몸체; 상기 몸체의 내부에 장착되어 상기 한 쌍의 전극에 의해 감지된 용액의 정전용량값의 변화를 감지하여 경보신호를 전송하는 PCB;로 구성된다.

Description

정전용량형 누설 감지 센서{Capacitive leak sensor}

본 발명은 정전용량형 누설 감지 센서에 관한 것으로, 특히 정전용량값에 의해 누설되는 화학용액과 물을 선택적으로 감지할 수 있을 뿐만 아니라 좁은 배수로에도 설치할 수 있도록 포인트 형태로 된 정전용량형 누설 감지 센서에 관한 것이다.

도1은 등록특허 제10-1571398호에 나타난 '누액 감지 센서'의 구조를 보인 도로서, 불소계 합성수지로 형성되는 베이스 기재(11); 상기 베이스 기재(11) 상에 형성되며, 도전성 불소계 합성수지로 형성된 제1 및 제2 도전라인(12,13)을 가지는 검출부(D); 상기 베이스 기재(11) 상에 상기 검출부(D)를 둘러싸도록 형성되며, 상기 제1 및 제2 도전라인(12,13)과 연결되고, 도전성 불소계 합성수지로 형성되는 보조 패턴(14); 합성수지재 기판 또는 금속 기판으로 되어 상기 베이스 기재(11)의 하부면에 위치하는 지지기판(15)으로 되어 있다.

베이스 기재(11)는 250㎛ 정도의 두께를 갖는 불소계 합성수지로서, 에틸렌테트라플루오로에틸린(ETFE, Ethylenetetrafluoroethylene) 또는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE, Polytetrafluoroethylene)로 되어 있으며, 제1 및 제2도전라인(12,13), 그리고 보조패턴(D)은 도전성 불소계 합성수지로서 불소계 합성수지에 도전성을 갖는 카본 블랙 또는 아세틸렌 블랙이 혼합된 형태이다.

지지기판(15)은 2~5mm 두께의 합성수지 기판 또는 금속기판으로 되어 있어서, 필름형태인 베이스 기재(11)가 평판의 형태로 누액되는 위치의 하부에 설치될 수 있도록 지지하게 된다.

따라서, 상부로부터 누액이 발생하여 낙하되면, 제1 및 제2도전라인(12,13), 그리고 보조 패턴(14)을 서로 통전시킴으로써 누액 상태를 감지할 수 있게 된다.

그런데, 이러한 종래의 누액 감지센서는 산 등의 화학용액에 강한 불소계 합성수지재로 되어 여러번 재사용이 가능하다는 장점이 있지만, 저항값의 변화에 의해 누설되는 화학용액을 감지함으로써 비 또는 눈 등에도 반응하여 선택적인 감지가 어렵다.

예를 들면, 실외에 설치되었을 경우에 비나 눈에 반응하여 화학용액이 누설될 때와 마찬가지로 저항값 변화에 의한 경보가 발생하는 오동작이 되는 것이다.

또한, 면적형인 구조로서, 화학용액 탱크의 주변에 형성된 좁은 배수로에는 설치할 수 없는 구조이다.

아울러, 합성수지재로 된 베이스 기재, 합성수지와 카본 블랙이 혼합된 도전라인, 그리고 합성수지재의 지지기판으로 되어 있어서, 폭발의 위험성이 있는 방폭지역에서는 사용할 수 없는 단점이 있다.

<선행기술문헌>

1. 등록특허 제10-1571398호

(누액 감지 센서)

본 발명은 이를 위하여, 방폭가능한 금속재질된 원통형의 몸체를 가지며, 정전용량에 의해 물과 화학용액을 선택적으로 감지할 수 있도록 한 정전용량형 누설 감지 센서를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 정전용량형 누설 감지 센서는,

링 형태로 되며, 둘레를 따라서 외측으로부터 용액이 내측으로 유입되기 위한 홈부가 형성되며, 바닥에 고정되는 홀더;

상기 홀더의 상측에 고정되며, 하측으로는 한 쌍의 전극이 돌출되어 노출되며, 상기 전극은 내부에 장착되어 PCB에 전기적으로 연결된 몸체;

상기 몸체의 내부에 장착되어 상기 한 쌍의 전극에 의해 감지된 용액의 정전용량값의 변화를 감지하여 경보신호를 전송하는 PCB;로 구성된다.

이러한 본 발명에 따르면, 정전용량값에 의해 물과 화학용액을 구분하여 경보를 발생함으로써 물과 화학용액을 선택적으로 감지할 수 있어서, 실내는 물론 실외에도 설치가 가능함은 물론 물에 의한 화학용액누설감지의 오동작을 방지할 수 있다.

아울러, 포인트 형태로 누설이 예상되는 협소한 지점에도 설치가 가능함으로써 설치가 매우 쉽고, 동시에 설치비용도 절감되는 효과가 있다.

또한, 다이캐스팅 또는 주물에 의해 케이스를 형성하는 경우에는 방폭지역에도 사용할 수 있는 장점이 있는 것이다.

도1은 종래의 누액 감지 센서의 구조를 보인 도.
도2는 본 발명에 의한 정전용량형 누설 감지 센서의 외관 구조를 보인 도.
도3은 본 발명의 저면 구조를 보인 도.
도4는 본 발명의 단면 구조를 보인 도.

전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다.

본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다.

본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다.

또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다.

따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.

그러나, 다음에 예시하는 본 발명의 실시 예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시 예에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 실시 예는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되어지는 것이다.

도2는 본 발명에 의한 정전용량형 누설 감지 센서의 외관 구조를 보인 도이고, 도3은 본 발명의 저면 구조를 보인 도이며, 도4는 본 발명의 단면 구조를 보인 도로서, 콘크리트 바닥에 고정되기 위한 링 형태의 홀더(100)가 구비되는데, 이러한 홀더(100)는 앙카볼트(110)가 등간격으로 복수개가 구비되어 콘크리트 바닥에 고정되며, 앙카볼트(110) 사이에는 외부로부터 물 또는 화학용액이 유입되기 위한 홈부(120)가 형성되어 있다.

홀더(100)는 산 또는 알칼리 등의 화학용액에 강한 재질인 테프론 등의 불소수지, PC 재질 등의 합성수지재가 사용될 수 있으며, 방폭을 위해서는 알루미늄, 스테인레스 등의 금속재질로 다이캐스팅, 주물 등에 의해 성형될 수 있다.

상기 홀더(100)에는 몸체(200)가 탈부착이 가능하게 장착되어 볼트(410)에 의해 고정될 수 있는데, 상기 몸체(200)는 상부가 개방된 통체의 형태로서, 개방된 부위에는 커버(400)가 씌워지며, 몸체(200)와 커버(400)에는 동일한 위치에 등간격으로 고정볼트(410)가 체결된다.

이때 고정볼트(410)는 커버(400)와 몸체(200)를 서로 체결하게 된다.

또한, 상기 몸체(200)는 그 하측부 둘레로 체결되는 볼트(240)에 의해 홀더(100)에 탈부착이 가능하게 고정되며, 이러한 볼트(240)도 마찬가지로 몸체(200)의 둘레를 따라서 등간격으로 복수개가 구비되어 있다.

상기 커버(400)의 상단에는 본 발명에 의한 센서의 동작상태를 표시하기 위한 LED 불빛을 확산시키기 위한 확산부(420)가 구비되어 있는데, 이러한 확산부(420)는 폭발시 LED의 손상을 방지하기 위하여 도4에서와 같이 높이가 높은 원기둥 형태를 가지게 된다.

몸체(200)의 측부로는 몸체(200) 내부에 장착된 PCB에 전원 및 센싱 신호를 공급하기 위한 케이블(300)이 관통되어 연결되어 있다.

이러한 본 발명의 외관구조는 전체적으로 둥그런 원통의 형태를 하고 있으며, 홀더(100)는 바닥에 고정된 상태에서 몸체(200)만을 볼트(240)의 체결을 해제함으로써 손쉽게 분리가 가능하도록 하는데, 손쉬운 분리를 위하여 볼트(240)는 원터치로 체결 및 분리가 가능한 구조물을 사용할 수 있을 것이다.

또한, 몸체(200)와 커버(400)도 홀더(100)와 동일한 재질로 형성된다.

도3은 본 발명의 저면 구조를 보인 도로서, 몸체(200)의 중앙부위에는 하측으로 돌출된 한 쌍의 전극(210,220)이 간격을 두고 구비되는데, 이러한 전극은(210,220)은 화학용액에 부식되지 않도록 전도성이 좋은 구리, 니켈, 크롬 등의 재질로 된 봉 형태의 외측에 금으로 도금되어 있다.

이러한 전극(210,220)의 돌출된 길이는 도4에서와 같이 홀더(100)의 바닥부위보다 길게 돌출되지 않게 되며, 이는 전극(210,220)의 단부가 바닥에 직접 닿아 손상되지 않도록 하여야 하기 때문이다.

도4는 본 발명의 단면구조를 보인 도로서, 홀더(100)는 앙카볼트(110)에 의해 콘트리트 바닥에 고정되며, 그 상측으로는 몸체(200)가 장착되어 볼트(240)에 의해 탈부착이 가능하게 고정된다.

또한, 커버(400)는 고정볼트(410)에 의해 몸체(200)에 체결되며, 몸체(200)의 상단 둘레에는 오링(260)이 장착되어 커버(400)의 결합시 몸체(200) 내부를 기밀시켜 방수를 행하게 되는 것이다.

몸체(200)의 내부에 장착되는 PCB(500)는 전극(210,220)으로부터 감지된 용액 즉 물 또는 화학용액에 의한 정전용량의 변화를 감지하는 회로가 형성된 것으로서, 상부면에는 감지상태를 표시하기 위한 LED(510)가 실장되어 있고, 그 LED(510)가 커버(400)를 통하여 외부로 직접 노출되지 않도록 하기 위하여 상기에서 설명한 확산부(420)가 구비되어 있다.

이러한 확산부(420)는 투명 또는 반투명한 합성수지재 또는 강화유리로 되어 있으며, 그 하단부위는 LED(510)로부터 발생된 빛을 상측으로 전달하여 확산시키기 위하여 반구형의 홈이 형성되어 그 홈의 내측에 LED(510)가 위치하도록 한다.

상기 LED(510)는 화학용액을 감지하지 않았을 때는 파란색을 점등하고, 감지한 경우에는 붉은색을 점등하도록 PCB(500)가 제어하게 된다.

몸체(200)의 내부에 장착된 PCB(500)는 볼트(250)에 의해 고정되며, 전극(210,220)과 대응되는 부위가 관통되어 전극(210,220)의 상측이 그 관통된 부위를 통해 PCB(500)의 상측으로 노출되어 솔더링이 행해져서 PCB(500)와 전기적으로 연결되며, 전극(210,220)은 몸체(210,220)의 하측을 관통하여 외부로 노출된다.

이때 전극(210,220)이 몸체(200)의 하측을 관통하는 부위에는 방수 및 전극(210,220)을 고정하기 위하여 실리콘 재질로 패킹(230)이 이루어진다.

이러한 본 발명의 동작 상태를 설명한다.

평상시에는 몸체(200)의 하측으로 노출된 두 전극(210,220) 사이에 어떠한 매질이 존재하지 않으므로 정전용량값의 변화는 발생하지 않는다.

따라서, PCB(500)는 LED(510)가 파란색으로 점등되도록 하며, 케이블(300)을 통해 원격지로 정상동작 상태임을 알리게 된다.

비가 오거나 눈이 와서 물이 홈부(120)를 통해 몸체(200)의 하측으로 유입되거나 또는 화학용액이 누설되어 유입되면, 전극(210,220) 사이에는 물 또는 화학용액에 따른 정전용량이 형성된다.

이때 전극(210,220)은 바닥면으로부터 1~2mm 정도의 간격을 가지도록 고정되며, 이로 인해 누설되어 흘러들어오는 액체가 빠르게 접촉되도록 한다.

PCB(500)는 두 전극(210,220) 사이에 형성된 정전용량값의 크기에 따라 물과 화학용액을 구분하게 되며, 물인 경우에는 정상상태라고 판단하여 기존 상태를 유지하지만, 화학용액이라고 판단되면, LED(510)를 붉은색으로 점등함과 동시에 원격지로 화학용액의 누설상태를 알리는 경보신호를 전송하게 되는 것이다.

한편, 전극(210,220)에 이물질이 묻거나 유착되면, 센싱의 오류 가능성이 있으므로, 전극(210,220)을 청소하여야 하는데, 이때는 볼트(240)만을 풀어서 몸체(200)를 홀더(100)로부터 분리한 다음 전극(210,220)을 청소한 다음 다시 홀더(100)에 체결하면 되므로, 유지보수가 매우 수월하게 된다.

전술한 본 발명에 따른 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명에 속한다.

100 : 홀더
110 : 앙카볼트
120 : 홈부
200 : 몸체
210,220 : 전극
300 : 케이블
400 : 커버
420 : 확산부
500 : PCB
510 ; LED

Claims (2)

1. 링 형태로 되며, 둘레를 따라서 외측으로부터 용액이 내측으로 유입되기 위한 홈부가 형성되며, 바닥에 고정되는 홀더;
   상부가 개방된 통체의 형태를 가지면서 상기 홀더의 상측에 고정되며, 하측으로는 봉 형태로 된 한 쌍의 전극이 돌출되어 노출되고, 상기 전극은 내부에 장착되어 PCB에 전기적으로 연결됨과 아울러 상측으로는 커버가 체결되는 몸체;
   상기 몸체의 내부에 장착되어 상기 한 쌍의 전극에 의해 감지된 용액의 정전용량값의 변화를 감지하여 경보신호를 전송하는 PCB;로 구성되고,
   상기 PCB에는 감지상태를 표시하기 위한 LED가 실장되며, 상기 LED가 외부로 직접 노출되지 않도록 하면서 LED의 불빛을 확산키기 위하여 상기 커버의 상단에는 투명 또는 반투명한 강화유리로 된 원기둥 형태의 확산부가 구비되고, 상기 확산부의 하단부위는 상기 LED로부터 발생된 빛을 상측으로 전달하여 확산시키기 위하여 반구형의 홈이 형성되어 그 홈의 내측에 상기 LED가 위치함과 아울러,
   상기 전극은 그 상측이 상기 PCB를 관통하여 PCB의 상부면에서 솔더링되며, 하측은 상기 몸체를 관통하여 외측으로 노출됨과 아울러 그 하단부위는 홀더의 바닥부위보다 높은 위치에 위치하는 것을 특징으로 하는 정전용량형 누설 감지 센서.
2. 삭제

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