KR102133360B1 - 누수감지장치 - Google Patents

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KR102133360B1
KR102133360B1 KR1020200025120A KR20200025120A KR102133360B1 KR 102133360 B1 KR102133360 B1 KR 102133360B1 KR 1020200025120 A KR1020200025120 A KR 1020200025120A KR 20200025120 A KR20200025120 A KR 20200025120A KR 102133360 B1 KR102133360 B1 KR 102133360B1
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송경희
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주식회사 대영파워펌프
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Abstract

본 발명은 펌프 등과 같은 유체장치의 누수를 감지하기 위한 누수감지장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 누수감지장치는 케이싱(10)과, 케이싱(10)에 장착되는 접점센서(50)로 구성되고, 접점센서(50)가 복수개의 전극(52, 53, 54)으로 구성되며, 상기 전극(52, 53, 54)의 하단이 케이싱(10)의 내부에서 배치높이를 달리하여 배치되며, 누수액이 케이싱(10)의 내부로 유입되어, 케이스(10)의 내부에서 높아지는 누수액의 수위에 따라 통전 전극수가 변경됨으로써, 접점센서(50)에서 통전 전극수에 따라 출력 신호를 각각 다르게 출력하게 되는 것을 특징으로 한다.

Description

누수감지장치{DEVICE FOR DETECTING LEAKS}
본 발명은 펌프 등과 같은 유체장치의 누수를 감지하기 위한 누수감지장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 케이싱에 장착되는 접점센서의 전극이 복수개로 구성되고, 각 전극의 하단이 케이싱의 내부에서 배치높이를 달리하여 배치되며, 케이스의 내부에서 높아지는 누수액의 수위에 따라 통전되는 전극의 수가 변경되어, 접점센서에서 통전 전극수에 따라 출력 신호를 각각 다르게 출력하게 되는 누수감지장치에 관한 것이다.
본 출원인의 대한민국 특허 제10-2005241호(2019년 7월 24일, 등록)에 "인버터 부스터 펌프 시스템"이 소개되어 있다.
상기 인버터 부스터 펌프 시스템은 베드에 복수개의 고임판이 배치되고, 각각의 고임판에 펌프가 각각 장착되며, 고임판에 일자형태의 제 1 홈과 제 2 홈이 각각 형성되어, 제 1 홈과 제 2 홈이 펌프를 중심으로 서로 마주보게 배치되고, 제 2 홈이 토출측 체크밸브의 직하부에 배치되며, 상부 케이싱에 유도관의 상단이 연결되고, 유도관의 하단이 제 1 홈에 배치되어, 상부 케이싱에서 누출되는 물이 유도관을 통해 제 1 홈으로 제공되며, 제 1 홈에 제 1 접점센서가 장착되고, 제 2 홈에 제 2 접점센서가 장착되며, 제 1 및 제 2 접점센서의 신호가 제어부로 제공되어, 제어부가 누수 및 침수 여부를 판단하게 된다.
그러나, 상기 인버터 부스터 펌프 시스템에서는 결로 등의 현상에 의해 발생한 적은 양의 물에 의해서도 접점센서가 오작동하고, 누수의 정도를 구분하지 못하는 단점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 케이싱과, 케이싱에 장착되는 접점센서로 구성되고, 접점센서가 복수개의 전극으로 구성되며, 각 전극의 하단이 케이싱의 내부에서 배치높이를 달리하여 배치되며, 누수액이 케이싱의 내부로 유입되어, 케이스의 내부에서 높아지는 누수액의 수위에 따라 통전 전극수가 변경됨으로써, 접점센서에서 통전 전극수에 따라 출력 신호를 각각 다르게 출력할 수 있어, 결로 및 습기가 응집된 물과 같이 소량의 물에 의해 누수 경보를 울리는 감지에러를 방지할 수 있고, 효율적으로 누수 처리를 유도할 수 있는 누수감지장치를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 누수감지장치는 케이싱과, 케이싱에 장착되는 접점센서로 구성되고, 접점센서가 복수개의 전극으로 구성되며, 상기 전극의 하단이 케이싱의 내부에서 배치높이를 달리하여 배치되며, 누수액이 케이싱의 내부로 유입되어, 케이스의 내부에서 높아지는 누수액의 수위에 따라 통전 전극수가 변경됨으로써, 접점센서에서 통전 전극수에 따라 출력 신호를 각각 다르게 출력하게 되는 것을 특징으로 한다.
상기 케이싱은 높이가 낮고 넓은 타원 형태의 상부 함체부와, 상부 함체부의 하단에서 하부로 연장되는 우하향 가이드 곡선부 및 우하향 가이드 곡선부와 마주보는 좌하향 가이드 곡선부에 의해 상부에서 하부로 갈수록 단면적이 좁아지는 하부 함체부로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 상부 함체부는 상부 커버에 누수액이 유입되는 유입구와, 접점센서가 장착되는 장착구멍이 형성되고, 유입구가 우하향 가이드 곡선부의 상부에 배치되며, 측면에 상부 배출구가 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 상부 배출구는 2개가 서로 마주보는 측면에 각각 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 하부 함체부는 우하향 가이드 곡선부가 마주보는 좌하향 가이드 곡선부에 비해 상대적으로 완만한 경사로 형성되고, 하단부에 하부 구멍이 형성되고, 우하향 가이드 곡선부에 트랩관이 장착되어, 트랩관의 유입구가 케이싱의 내부에서 하부 구멍보다 상대적으로 높은 위치에 배치되며, 트랩관의 절곡부가 상부 배출구 보다 상대적으로 낮은 위치에 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 접점센서는 3극 접점센서로, 바디부가 케이싱의 장착구멍에 배치되고, 바디부에서 하부로 제 1 내지 제 3 전극이 각각 연장되어, 제 1 내지 제 3 전극이 케이싱의 내부에 배치되며, 제 1 전극의 하단과 제 2 전극의 하단이 같은 높이로 배치되고, 제 1 전극의 하단과 제 2 전극의 하단이 트랩관의 유입구보다 높고 트랩관의 절곡부보다 높지 않은 위치에 배치되며, 제 3 전극의 하단이 상부 배출구의 높이에 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 하부 구멍의 크기와 배출 유량의 관계는 수학식 1과 같으며, 배출 유량과, 하부 구멍에서 제 2 전극 하단까지의 높이는 설계 설정값으로 사용자에 의해 결정되고, 배출 유량과 물의 수위가 설정되면, 하부 구멍의 면적을 연산할 수 있어, 하부 구멍의 반지름을 구할 수 있게 되는 것을 특징으로 한다.
(수학식 1)
Figure 112020021393622-pat00001
여기서, Qout은 배출 유량이고, A1은 하부 구멍의 면적이며, g는 중력가속도이고, z는 물의 수위이다.
이것에 의해, 본 발명에 따른 누수감지장치는 결로 및 습기가 응집된 물과 같이 소량의 물에 의해 누수 경보를 울리는 감지에러를 방지할 수 있고, 유입구를 통해 유입되는 누수액의 유입량에 누수 경보를 달리할 수 있어, 효율적으로 누수 처리를 유도할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 누수감지장치를 도시한 분해 사시도
도 2는 본 발명에 따른 누수감지장치를 개략적으로 도시한 측단면도
도 3 내지 도 5는 케이싱으로 유입되는 누수액에 따라 접점센서의 전극이 통전되는 예를 도시한 개략도
도 6은 본 발명에 따른 누수감지장치가 인버터 부스터 펌프에 장착되는 예를 도시한 개략도
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참고하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 누수감지장치는 케이싱(10)과, 케이싱(10)에 장착되는 접점센서(50)로 구성되고, 접점센서(50)가 복수개의 전극(52, 53, 54)으로 구성되며, 상기 전극(52, 53, 54)의 하단이 케이싱(10)의 내부에서 배치높이를 달리하여 배치되며, 누수액이 케이싱(10)의 내부로 유입되어, 케이스(10)의 내부에서 높아지는 누수액의 수위에 따라 통전 전극수가 변경됨으로써, 접점센서(50)에서 통전 전극수에 따라 출력 신호를 각각 다르게 출력하게 된다.
상기 케이싱(10)은 높이가 낮고 넓은 타원 형태의 상부 함체부(11)와, 상부 함체부(11)의 하단에서 하부로 연장되는 우하향 가이드 곡선부(22) 및 우하향 가이드 곡선부(22)와 마주보는 좌하향 가이드 곡선부(23)에 의해 상부에서 하부로 갈수록 단면적이 좁아지는 하부 함체부(21)로 구성된다.
상기 상부 함체부(11)는 상단에 장착되는 상부 커버(12)를 포함하고, 상부 커버(12)에 누수액이 유입되는 유입구(13)와, 접점센서(50)가 장착되는 장착구멍(14)이 형성되고, 유입구(13)가 우하향 가이드 곡선부(22)의 상부에 배치되며, 측면에 상부 배출구(15)가 형성된다.
상기 상부 배출구(15)는 2개가 서로 마주보는 측면에 각각 형성된다.
상기 하부 함체부(21)는 우하향 가이드 곡선부(22)가 마주보는 좌하향 가이드 곡선부(23)에 비해 상대적으로 완만한 경사로 형성되고, 하단부에 하부 구멍(24)이 형성되고, 우하향 가이드 곡선부(22)에 트랩관(30)이 장착되어, 트랩관(30)의 유입구(31)가 케이싱(10)의 내부에서 하부 구멍(24)보다 상대적으로 높은 위치에 배치되며, 트랩관(30)의 절곡부(32)가 상부 배출구(15) 보다 상대적으로 낮은 위치에 배치된다.
상기 접점센서(50)는 3극 접점센서로, 바디부(51)가 케이싱(10)의 장착구멍(14)에 배치되고, 바디부(51)에서 하부로 제 1 내지 제 3 전극(52, 53, 54)이 각각 연장되어, 제 1 내지 제 3 전극(52, 53, 54)이 케이싱(10)의 내부에 배치되며, 제 1 전극(52)의 하단과 제 2 전극(53)의 하단이 같은 높이로 배치되고, 제 1 전극(52)의 하단과 제 2 전극(53)의 하단이 트랩관(30)의 유입구(31)보다 높고 트랩관(30)의 절곡부(32)보다 높지 않은 위치에 배치되며, 제 3 전극(51)의 하단이 상부 배출구(15)의 높이에 배치된다.
상기 하부 구멍(24)의 크기와 배출 유량(Qout)의 관계는 수학식 1과 같으며, 도 3에 도시된 것처럼, 수학식 1에서 배출 유량(Qout)과, 물의 수위(z)를 알 경우, 하부 구멍(24)의 면적을 연산할 수 있게 된다.
즉, 배출 유량(Qout)과, 물의 수위(z)는 설계 설정값으로 사용자에 의해 결정되고, 배출 유량(Qout)과, 물의 수위(z)가 설정되면, 하부 구멍(24)의 면적(A1)을 연산할 수 있어, 하부 구멍(24)의 반지름을 구할 수 있게 된다.
Figure 112020021393622-pat00002
여기서, Qout은 배출 유량이고, A1은 하부 구멍의 면적이며, g는 중력가속도이고, z는 케이스의 내부에서 쌓이는 물의 수위이다.
예를 들어, 하부 구멍의 반지름이 1mm이고, 수위(z)가 5mm일 때, 하부구멍의 면적은 0.00000314 ㎡이고, 배출 유량(Qout)은 0.059 ℓ/min이 된다.
그리고, 하부 구멍의 반지름이 8mm이고, 수위(z)가 40㎜일 때, 하부구멍의 면적은 0.0002011 ㎡이고, 배출 유량(Qout)은 10.687 ℓ/min이 된다.
이와 같이, 수학식 1로부터 하부 구멍(24)의 반지름과, 물의 수위(z)에 따른 배출 유량(Qout)을 구하여 테이블화함으로써, 사용자가 원하는 배출 유량(Qout)과 물의 수위(z)로부터 하부 구멍(24)의 반지름을 역산하여 구할 수 있어, 하부 구멍(24)의 크기에 따라 배출 유량(Qout)과 물의 수위(z)를 설정할 수 있어, 효율적으로 접점센서(50)의 통전신호 출력을 제어할 수 있는 장점이 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 누수감지장치는 다음과 같이 누수를 감지한다.
유입구(13)를 통해 케이싱(10)의 내부로 유입된 물(누수액)이 하부 구멍(24)을 통해 외부로 배출된다.
(1) 이때, 도 3에 도시된 것처럼, 결로 및 습기가 응집된 물과 같이, 유입구(13)를 통해 케이싱(10)의 내부로 유입되는 물의 양이 적을 경우, 케이싱(10)의 내부에 물이 쌓이지 않고, 하부 구멍(24)을 통해 바로 외부로 배출됨으로써, 접점센서(50)의 제 1 전극(52)과 제 2 전극(53)가 통전되지 않아 감지신호가 발생하지 않게 된다.
이와 같이, 본 발명에 따른 누수감지장치는 결로 및 습기가 응집된 물 등과 같이 누수가 아닌 아주 적은 양의 물에 의해 센서 에러가 발생하는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.
(2) 또한, 도 4에 도시된 것처럼, 유입구(13)를 통해 케이싱(10)의 내부로 유입되는 물의 양이 하부 구멍(24)을 통해 배출되는 물의 양보다 많을 경우, 케이싱(10)의 바닥면부터 물의 수위가 점차적으로 높아져, 물의 수위(z)가 트랩관(30)의 절곡부(32)를 넘어서게 되어, 결국 트랩관(30)을 통해 외부로 배출되는 경우, 아래의 수학식 2와 같이 배출 유량을 구할 수 있다.
Figure 112020021393622-pat00003
여기서, Qout는 물의 총 배출 유량이고, Qout1은 하부 구멍(24)을 통해 배출되는 배출 유량이고, Qout2는 트랩관(30)을 통해 배출되는 배출 유량이며, A1은 하부 구멍의 단면적이고, A2는 트랩관의 배출구멍의 단면적이며, g는 중력가속도이고, z는 물의 수위이다.
따라서, 유입구(13)를 통해 케이스(10)의 내부로 유입되는 누수액의 유입유량(Qin)이 하부 구멍(24)을 통해 배출되는 배출 유량(Qout1)보다 많을 경우, 케이스의 하단에서 누수액이 차오르게 되어, 물의 수위(z)가 높아지게 된다. 이후, 물의 수위(z)가 트랩관(30)의 절곡부(32)를 넘어서게 되면, 누수액이 하부 구멍(24)과 트랩관(30)을 통해 배출됨으로서, 총 배출 유량(Qout)은 Qout1 +Qout2가 된다.
이때, Qout1 ≤ Qin ≤ Qout1 + Qout2인 경우, 누수액이 하부 구멍(24)과 트랩관(30)을 통해 외부로 배출되고, 물이 트랩관(30)의 절곡부(32)를 통과하여 배출되는 높이에서 유지되고, 접전센서(50)의 제 1 전극(52)과 제 2 전극(53)이 통전되어, 접점센서(50)에서 제 1 감지신호를 출력하게 된다. 상기 제 1 감지신호는 누수가 발생하고 있지만, 상대적으로 심각한 누수가 아님을 알리기 위한 신호이다.
(3) Qin 〉 Qout1 + Qout2인 경우, 도 5에 도시된 것처럼, 유입구(15)를 통해 케이싱(10)의 내부로 유입되는 물의 양이 많아, 하부 구멍(24), 트랩관(30) 및 상부 배출구(15)를 통해 누수액이 케이싱(10)의 외부로 배출될 경우, 접점센서(50)의 제 1 전극(52), 제 2 전극(53) 및 제 3 전극(54)이 모두 통전되어, 접점센서(50)에서 제 2 감지신호를 출력하게 된다. 상기 제 2 감지신호는 누수량이 설정값 이상이며, 누수에 대한 조치가 필요하다는 것을 알리기 위한 신호이다.
이때, 제 2 전극의 통전신호(53)와 제 3 전극(54)의 통전신호가 발생하는 차이를 통해 현재 누수되는 유량을 연산할 수 있게 된다.
따라서, 본 발명에 따른 누수감지장치는 하부 구멍(24)의 단면적 크기와 트랩관(30)의 단면적 크기에 따라 원하는 구간에서의 누수량을 정확하게 측정할 수 있는 장점이 있다.
도 6을 참조하면, 상기와 같은 본 발명에 따른 누수감지장치가 본 출원인의 대한민국 특허 제10-2005241호(발명의 명칭 : 인버터 부스터 펌프 시스템)에 적용될 수 있다.
즉, 도 6에 도시된 것처럼, 펌프(110)를 지지하는 고임판(120)의 배수홈(121)에 본 발명에 따른 누수감지장치의 케이싱(10)이 장착되고, 상기 케이싱(10)의 유입구(15)에 유도관(130)의 하단이 연결되고, 유도관(130)의 상단이 펌프(110)의 상부 케이싱(112)에 연결된다.
이것에 의해, 유도관(130)을 통해 누수감지장치의 케이싱(10)으로 공급되는 누수액의 양에 따라 위에서 설명한 것처럼 3개의 타입으로 구분하여, 에러없이 정확하게 펌프의 누수를 감지할 수 있게 된다.
10 : 케이싱 50 : 접점센서

Claims (7)

  1. 케이싱(10)과, 케이싱(10)에 장착되는 접점센서(50)로 구성되고,
    상기 케이싱(10)은 높이가 낮고 넓은 타원 형태의 상부 함체부(11)와, 상부 함체부(11)의 하단에서 하부로 연장되는 우하향 가이드 곡선부(22) 및 우하향 가이드 곡선부(22)와 마주보는 좌하향 가이드 곡선부(23)에 의해 상부에서 하부로 갈수록 단면적이 좁아지는 하부 함체부(21)로 구성되고,
    상기 상부 함체부(11)는 상단에 장착되는 상부 커버(12)를 포함하고, 상부 커버(12)에 누수액이 유입되는 유입구(13)와, 접점센서(50)가 장착되는 장착구멍(14)이 형성되고, 유입구(13)가 우하향 가이드 곡선부(22)의 상부에 배치되며, 측면에 상부 배출구(15)가 형성되고,
    상기 하부 함체부(21)는 우하향 가이드 곡선부(22)가 마주보는 좌하향 가이드 곡선부(23)에 비해 상대적으로 완만한 경사로 형성되고, 하단부에 하부 구멍(24)이 형성되고, 우하향 가이드 곡선부(22)에 트랩관(30)이 장착되어, 트랩관(30)의 유입구(31)가 케이싱(10)의 내부에서 하부 구멍(24)보다 상대적으로 높은 위치에 배치되며, 트랩관(30)의 절곡부(32)가 상부 함체부(11)의 상부 배출구(15) 보다 상대적으로 낮은 위치에 배치되고,
    접점센서(50)가 복수개의 전극(52, 53, 54)으로 구성되며, 상기 전극(52, 53, 54)의 하단이 케이싱(10)의 내부에서 배치높이를 달리하여 배치되고,
    누수액이 유입구(13)를 통해 케이싱(10)의 내부로 유입되고, 하부 구멍(24)을 통해 외부로 배출되며, 케이싱(10)의 내부로 유입되는 누수액의 유입량이 하부 구멍(24)의 통해 배출되는 누수액의 배출량 보다 많아지게 되면, 케이싱(10)의 내부엑서 누수액의 수위가 높아지게 되고, 케이싱(10)의 내부에서 높아지는 누수액의 수위에 따라 통전 전극가 변경됨으로써, 접점센서(50)에서 통전 전극수에 따라 출력 신호를 각각 다르게 출력하게 되는 것을 특징으로 하는 누수감지장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부 배출구(15)는 2개가 서로 마주보는 측면에 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 누수감지장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 접점센서(50)는 3극 접점센서로, 바디부(51)가 케이싱(10)의 장착구멍(14)에 배치되고, 바디부(51)에서 하부로 제 1 내지 제 3 전극(52, 53, 54)이 각각 연장되어, 제 1 내지 제 3 전극(52, 53, 54)이 케이싱(10)의 내부에 배치되며, 제 1 전극(52)의 하단과 제 2 전극(53)의 하단이 같은 높이로 배치되고, 제 1 전극(52)의 하단과 제 2 전극(53)의 하단이 트랩관(30)의 유입구(31)보다 높고 트랩관(30)의 절곡부(32)보다 높지 않은 위치에 배치되며, 제 3 전극(51)의 하단이 상부 배출구(15)의 높이에 배치되는 것을 특징으로 하는 누수감지장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    유입구(13)를 통해 케이싱(10)의 내부로 유입되는 물의 양이 적을 경우, 케이싱(10)의 내부에 물이 쌓이지 않고, 하부 구멍(24)을 통해 바로 외부로 배출됨으로써, 접점센서(50)의 제 1 전극(52)과 제 2 전극(53)가 통전되지 않아 감지신호가 발생하지 않게 되는 것을 특징으로 하는 누수감지장치.
  5. 제 1 항에 있어서.
    유입구(13)를 통해 케이싱(10)의 내부로 유입되는 물의 양이 하부 구멍(24)을 통해 배출되는 물의 양보다 많을 경우, 케이싱(10)의 바닥면부터 물의 수위가 점차적으로 높아져, 물의 수위(z)가 트랩관(30)의 절곡부(32)를 넘어서게 되어, 결국 트랩관(30)을 통해 외부로 배출됨으로써, 물이 트랩관(30)의 절곡부(32)를 통과하여 배출되는 높이에서 유지되고, 접전센서(50)의 제 1 전극(52)과 제 2 전극(53)이 통전되어, 접점센서(50)에서 누수가 발생하고 있지만, 상대적으로 심각한 누수가 아님을 알리기 위한 제 1 감지신호를 출력하게 되는 것을 특징으로 하는 누수감지장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    유입구(15)를 통해 케이싱(10)의 내부로 유입되는 물의 양이 많아, 하부 구멍(24), 트랩관(30) 및 상부 배출구(15)를 통해 누수액이 케이싱(10)의 외부로 배출될 경우, 접점센서(50)의 제 1 전극(52), 제 2 전극(53) 및 제 3 전극(54)이 모두 통전되어, 접점센서(50)에서 누수에 대한 조치가 필요하다는 것을 알리기 위한 제 2 감지신호를 출력하게 되는 것을 특징으로 하는 누수감지장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부 구멍(24)의 크기와 배출 유량의 관계는 수학식 1과 같으며, 배출 유량(Qout)과, 물의 수위(z)는 설계 설정값으로 사용자에 의해 결정되고, 배출 유량(Qout)과 물의 수위(z)가 설정되면, 하부 구멍(24)의 면적(A1)을 연산할 수 있어, 하부 구멍(24)의 반지름을 구할 수 있게 되는 것을 특징으로 하는 누수감지장치.
    (수학식 1)
    Figure 112020052830914-pat00004

    여기서, Qout은 배출 유량이고, A1은 하부 구멍의 면적이며, g는 중력가속도이고, z는 물의 수위이다.
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KR100794357B1 (ko) * 2007-03-06 2008-01-15 김전식 엘리베이터 에어컨의 응축수 제거시스템

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