KR102347810B1 - 기체 누설부위 탐지 장치 및 이를 이용한 기체 누설부위 탐지 시스템 - Google Patents

기체 누설부위 탐지 장치 및 이를 이용한 기체 누설부위 탐지 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기체 누설부위 탐지 장치 및 이를 이용한 시스템에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 기체 누설부위 탐지 장치는 내부 공간이 진공압 상태인 검사 대상물을 대상으로 하여 기체 누설부위를 탐지하는 기체 누설부위 탐지 장치로, 내부에 가시성의 프로브 가스가 수용되도록 프로브 가스 챔버가 형성되고, 프로브 가스 챔버에 수용된 프로브 가스가 외부에서 육안 식별 가능하게 형성되는 가스 저장 용기와, 프로브 가스 챔버의 하단부로부터 외부 공간으로 연통되게 형성되는 프로브관을 포함하고, 기체 누설부위와 인접한 영역에서 발생하는 압력차에 의해 야기되는 프로브 가스의 흐름을 육안 관측하여 기체 누설부위를 탐지할 수 있다. 이로 인해, 별도의 가스 감지 센서를 구비하지 않고도 기체 누설부위를 높은 감도로 감지할 수 있어 기체 누설부위 탐지 장치의 생산 비용 절감의 효과가 있다.

Description

기체 누설부위 탐지 장치 및 이를 이용한 기체 누설부위 탐지 시스템{Apparatus for detecting gas leak and system using the same}
본 발명은 기체 누설부위 탐지 장치 및 이를 이용한 기체 누설부위 탐지 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가시성의 프로브 가스가 수용되도록 프로브 가스 챔버가 형성되고 프로브 가스 챔버에 수용된 프로브 가스를 외부에서 육안 식별 가능하게 형성되는 가스 저장 용기와, 프로브 가스 챔버가 외부 공간으로 연통되도록 형성되는 프로브관이 구비되어, 프로브관의 끝단을 내부 공간이 진공압 상태인 검사 대상물의 기체 누설부위와 인접한 영역에 배치시켰을 때 기체 누설부위와 인접한 영역에서 발생하는 압력차에 의해 야기되는 프로브 가스의 흐름을 육안 관측함으로써 기체 누설부위를 탐지 가능하게 하여, 별도의 가스 감지 센서를 구비하지 않고도 기체 누설부위를 높은 감도로 감지할 수 있는 기체 누설부위 탐지 장치 및 이를 이용한 기체 누설부위 탐지 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 각종 제조 공장 등에는 기체를 공급하기 위한 다양한 설비가 구비되는데, 이러한 기체 공급 설비들은 기체 누설을 방지하기 위해 밀봉 상태를 안정적으로 유지하는 것이 매우 중요하다.
이러한 제조 공장 등에 사용되는 기체 공급 설비 이외에 차량이나 가정, 사무실 등에서 널리 사용되는 에어컨이나 냉장고와 같은 냉각 장치에도 냉매 가스가 순환 공급되므로, 이러한 냉각 장치 또한 냉매 기체 누설 방지를 위한 밀봉 상태 유지가 매우 중요하다.
이와 같이 상술한 대상물들의 밀봉 상태를 확인하고 또한 기체 누설이 발생하는 경우 이를 보수하여 밀봉 상태를 유지시키기 위해서는 기체 누설부위를 탐지하는 기체 누설부위 탐지 장치가 요구되는데, 종래의 대표적인 기체 누설부위 탐지 장치로는 버블 테스트 방식, 비파계 분사액 분사 방식, 초음파 탐지 방식, 헬륨 감지 방식 등이 적용된 장치들이 존재한다.
버블 테스트 방식은 수조에 검사 대상물을 넣고 검사 대상물 내부 공간에 기체를 주입하여 거품이 발생하는 부위를 확인함으로써 누설 부위를 확인하는 방식으로, 미세누설에 대한 감지수준이 낮으며 검사 대상물의 크기에 따라서는 사용 불가능하다는 단점이 존재한다.
그리고 비파계 분사액 분사 방식은 내부가 양압 상태인 검사 대상물의 전체 부위 중 누설이 의심되는 부위에 비파계 분사액을 분사하여 기체 누출에 의한 거품 발생을 확인하거나, 또는 분사액이 누출 기체에 반응하여 색상이 변화하는 부위를 확인함으로써 누설 부위를 확인하는 방식으로, 미세누설에 대한 감지수준이 낮으며 검사 대상물을 오염시킬 수 있고 누설부위 탐지에 오랜 시간이 소요된다는 단점이 존재한다.
또한, 초음파 탐지 방식은 내부가 양압 상태인 검사 대상물의 누설부위에서 발생하는 미세한 소리를 탐지하는 방식으로, 소음이 없는 주변환경에서는 미세누설에 대한 감지수준이 높을 수 있으나 소음이 존재하는 주변환경에서는 탐지 감도가 크게 낮아져 사용이 어렵다는 단점이 존재한다.
마지막으로 헬륨 감지 방식은 검사 대상물 내부 공간에 헬륨을 주입하고 검사 대상물의 외부에서 헬륨 감지기를 통해 외부로 세어 나오는 헬륨을 감지함으로써 누설부위를 감지하거나, 또는 검사 대상물 내부 공간을 진공압 상태로 만든 후 검사 대상물의 외부에서 헬륨 가스를 분사하여 누설 부위를 통해 내부로 유입되는 헬륨 가스를 검사 대상물 내부 공간에 배치되는 헬륨 감지기를 통해 감지함으로써 누설부위를 감지하는 방식으로, 탐지 감도가 높아 가장 많이 적용되어 사용되고 있지만 비용 소모가 크다는 단점이 존재한다.
대한민국 등록특허 제10-1816788호 (2018.01.03)
본 발명은 위에서 언급한 종래 기술이 가지는 문제점을 해결하기 위한 것으로 본 발명이 이루고자 하는 목적은, 내부 공간이 진공압 상태인 검사 대상물의 기체 누설부위와 인접한 영역에서 발생하는 압력차에 의해, 프로브 챔버에 수용되는 가시성의 프로브 가스가 분출되는 것을 육안 관측함으로써 별도의 가스 감지 센서를 구비하지 않고도 기체 누설부위를 높은 감도로 감지할 수 있는 기체 누설부위 탐지 장치 및 이를 이용한 기체 누설부위 탐지 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 목적은 누설부위와 인접한 영역의 압력차가 아닌 다른 원인(사용자가 기체 누설부위 탐지 장치를 소지한 채로 이동 등)에 의해 프로브 가스 챔버 내에서 프로브 가스가 상하 확산되는 것을 저감시킬 수 있는 기체 누설부위 탐지 장치 및 이를 이용한 기체 누설부위 탐지 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 목적은 검사 대상물의 누설부위를 감지할 때, 프로브 가스가 프로브 가스 챔버에서 분출되도록 형성되는 확장관이 감지 대상 부위에 밀착한 상태로 서로 간에 기밀을 유지하도록 하는 기체 누설부위 탐지 장치 및 이를 이용한 기체 누설부위 탐지 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기체 누설부위 탐지 장치는 내부 공간이 진공압 상태인 검사 대상물을 대상으로 하여 기체 누설부위를 탐지하는 기체 누설부위 탐지 장치로, 내부에 가시성의 프로브 가스가 수용되도록 프로브 가스 챔버가 형성되고, 프로브 가스 챔버의 내부 공간이 외부에서 육안 관찰 가능하도록 형성되는 가스 저장 용기, 그리고 프로브 가스 챔버의 하단부로부터 외부 공간으로 연통되게 형성되는 프로브관을 포함하고, 기체 누설부위와 인접한 영역에서 기체 누설부위를 통해 전달되는 진공압에 의해 발생하는 프로브 가스의 흐름을 육안 관측하여 기체 누설부위를 탐지할 수 있다.
이때, 프로브 가스 챔버에는 프로브 가스와 육안 구별 가능한 형태의 기본 가스가 프로브 가스와 함께 수용되고, 프로브 가스가 기본 가스보다 가벼운 가스로 적용되어 내부 공간에서 프로브 가스와 기본 가스가 층을 이루며 상하 분리되게 배치될수 있다.
또한, 기본 가스는 프로브관을 통해 프로브 가스 챔버 내부로 유입되는 외부 공기일 수 있다.
또한, 프로브 가스 챔버에는 내부 공간과 외부 공간의 기압이 평형을 이룰 때 프로브 가스의 상하 확산을 저감시킬 수 있는 확산 저감 수단이 구비될 수 있다.
또한, 확산 저감 수단은 프로브 가스와 기본 가스의 상하 분리 공간을 가이드할 수 있도록 프로브 가스 챔버 내부 공간을 상하 분리하는 분리 가이드 판을 포함하고, 분리 가이드 판에는 상하 분리 공간이 연통되도록 관통홀이 형성될 수 있다.
또한, 프로브관은 프로브 가스 챔버의 하단으로부터 하향 연장 형성되는 수직관부와, 수직관부의 끝단으로부터 절곡되어 일측으로 연장 형성되는 수평관부를 포함할 수 있다.
또한, 기체 누설부위 탐지 장치는 수평관부의 끝단에 분리 가능하게 결합 배치되어 수평관부의 끝단으로부터 직경이 확장되는 형태로 연장 형성되는 확장관을 포함할 수 있다.
또한, 확장관은 검사 대상물의 검사 대상 부위에 밀착 가능하도록 연질의 재질로 형성될 수 있다.
또한, 수직관부는 프로브 가스 챔버와 연결되는 상측 구간에서 내부 단면적이 프로브 가스 챔버와 근접할수록 넓게 형성될 수 있다.
또한, 가스 저장 용기의 상단에는 프로브 가스 챔버 내부 공간으로 프로브 가스를 주입할 수 있도록 프로브 가스 주입구가 형성될 수 있다.
또한, 가스 저장 용기의 상단에는 프로브 가스를 생성하여 프로브 가스 챔버 내부 공간으로 공급하는 프로브 가스 생성 모듈이 장착될 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 기체 누설부위 탐지 시스템은 검사 대상물 내부 공간에 압축 기체를 공급하는 기체 공급 장치와, 검사 대상물 내부 공간의 압력 변화를 감지하는 압력 감지 센서와, 검사 대상물 내부 공간이 진공압 상태가 되도록 검사 대상물 내부 공간의 기체를 흡입하는 진공 펌프와, 기체 공급 장치 및 진공 펌프의 작동 상태를 동작 제어하는 제어 모듈, 그리고 상술한 기체 누설부위 탐지 장치를 포함하고, 제어 모듈은 압력 감지 센서의 감지값을 기초로 검사 대상물의 가스 누설 결함 여부를 판단하고, 가스 누설 결함이 있다고 판단되면 진공 펌프가 작동하도록 동작 제어하며, 기체 누설부위 탐지 장치를 통해 검사 대상물의 기체 누설 부위를 탐지할 수 있다.
이때, 제어모듈은 압력 감지 센서로부터 인가받은 감지 정보에 기초하여 검사 대상물 내부 공간의 단위 시간당 압력 감소량이 허용 감소량을 초과하면 검사 대상물에서 기체가 누설되는 것으로 판단하는 기체 누설 판단부, 그리고 기체 누설 판단부에 의해 검사 대상물에서 기체가 누설되는 것으로 판단되면 검사 대상물 내부 공간이 진공압 상태가 되도록 진공 펌프의 구동을 제어하는 진공 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 내부 공간이 진공압 상태인 검사 대상물의 기체 누설 부위에서 발생하는 압력차에 의해 프로브 챔버에 수용되는 가시성의 프로브 가스가 분출되는 모습을 육안으로 식별 가능하게 함으로써 별도의 가스 감지 센서를 구비하지 않고도 기체 누설부위를 높은 감도로 감지할 수 있어 기체 누설부위 탐지 장치의 생산 비용 절감의 효과가 있다.
또한, 관통홀이 형성되는 분리 가이드 판을 통해 프로브 가스 챔버가 상하 분리 공간을 가이드 함으로써 누설부위로 인한 압력차가 아닌 다른 원인에 의해 프로브 가스가 상하 확산되는 것을 저감시킬 수 있어, 사용자가 프로브 가스의 상하 확산을 프로브 가스의 분출로 착각하여 기체 누설부위를 오인 판단하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 확장관에 배치되는 기밀 수단에 의해 확장관이 감지 대상 부위에 밀착한 상태로 기밀 유지가 가능하여, 대상 부위를 검사할 때 프로브 가스 챔버의 내부 공간과 주변환경을 차단 가능함으로써 주변환경의 영향으로 누설부위 탐지 감도가 낮아지는 것을 방지하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기체 누설부위 탐지 시스템을 개념적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기체 누설부위 탐지 시스템의 기능 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기체 누설부위 탐지 장치를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기체 누설부위 탐지 장치의 프로브관과 확장관을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기체 누설부위 탐지 장치를 이용하여 누설부위가 탐지되는 모습을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기체 누설부위 탐지 시스템을 개념적으로 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기체 누설부위 탐지 시스템의 기능 블록도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기체 누설부위 탐지 시스템을 개념적으로 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기체 누설부위 탐지 시스템의 기능 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 기체 누설부위 탐지 시스템은 검사 대상물(1)의 기체 누설 여부를 검사하고, 기체가 누설되는 경우 기체 누설부위를 탐지하기 위해, 검사 대상물 내부 공간에 압축 기체를 공급하는 기체 공급 장치(10)와, 검사 대상물(1) 내부 공간의 압력 변화를 감지하는 압력 감지 센서(20)와, 검사 대상물 내부 공간의 기체를 흡입하는 진공 펌프(30)와, 기체 공급 장치(10) 및 진공 펌프(30)의 작동 상태를 제어하는 제어 모듈(40), 그리고 기체 누설부위를 탐지하는 기체 누설부위 탐지 장치(50)를 포함한다.
구체적으로, 기체 공급 장치(10)는 검사 대상물(1)과 배관을 통해 연결되어 검사 대상물(1)의 내부 공간에 압축 기체를 공급함으로써 검사 대상물(1)의 내부 공간이 양압 상태가 되도록 한다. 이때, 진공 펌프(30) 부근 배관에 밸브(v-1)가 배치되어 진공 펌프(30)로 향하는 압축 기체를 차단할 수 있다.
압력 감지 센서(20)는 압축 기체 공급이 완료된 검사 대상물(1) 내부 공간의 압력 변화를 감지하기 위해 기체 공급 장치(10)와 검사 대상물(1)을 연결하는 배관에 배치된다. 그리고 압력 감지 센서(20)를 기준으로 기체 공급 장치 방향의 배관 구간에는 밸브(v-2)가 배치된다. 즉, 상술한 두 개의 밸브(v-1, v-2)가 잠김 상태가 되면 검사 대상물(1) 내부 공간과 이와 연결된 배관 내부 공간이 양압 상태 또는 진공압 상태가 유지될 수 있다. 그리고 압력 감지 센서(20)는 검사 대상물(1)의 내부 공간과 연결된 배관에 배치되어 양압 또는 진공압 상태인 검사 대상물(1) 내부 공간 및 이에 연결된 배관 내부 공간의 압력 변화를 감지할 수 있다.
진공 펌프(30)는 검사 대상물(1)과 배관을 통해 연결되어 제어 모듈(40)의 제어에 의해 검사 대상물(1) 내부 공간의 기체를 흡입함으로써 검사 대상물(1)의 내부 공간이 진공압 상태가 되도록 한다. 이때, 기체 공급 장치(10) 부근에 배치된 밸브(v-2)가 잠김 상태가 되어 기체 공급 장치(10) 측 배관에서 기체가 흡입되는 것을 차단할 수 있다. 그리고 검사 대상물(1)의 부근 배관에는 밸브(v-3)가 추가로 배치되어 검사 대상물(1)이 진공압 상태가 되었을 때 검사 대상물(1)의 내부 공간과 연통되는 배관의 구간을 최소화할 수 있다. 여기서, 본 실시예에 따른 배관에 배치되는 밸브(v-1, v-2, v-3)들은 제어 모듈(40)에 의해 개폐가 제어될 수 있다.
제어 모듈(40)은 압력 감지 센서(20)에 의해 감지된 검사 대상물(1) 내부 공간의 압력 변화에 기초하여 진공 펌프(30)의 구동을 제어한다.
그리고 기체 누설부위 탐지 장치(50)는 내부 공간에 가시성의 프로브 기체(pg, 도 3)가 수용되어, 내부 공간이 진공압 상태인 검사 대상물(1)의 누설부위와 인접한 영역에서 발생하는 압력차에 의한 프로브 기체(pg, 도 3)의 분출을 육안 관측함으로써 기체 누설 부위를 탐지하는데, 이 밖에 기체 누설부위 탐지 장치(50)에 관한 더욱 상세한 설명은 도 3 내지 도 5를 참조하여 후술하기로 한다.
제어 모듈(40)은 기체 공급 장치(10)를 제어하여 검사 대상물(1)이 양압 상태가 되도록 하고, 압력 감지 센서(20)에 의해 감지된 검사 대상물(1) 내부 공간의 압력 변화에 기초하여 검사 대상물(1)의 기체 누설 여부를 판단하며, 검사 대상물(1)의 기체 누설 여부에 기초하여 검사 대상물(1)이 진공압 상태가 되도록 진공 펌프(30)를 구동 제어할 수 있다.
도 2를 참조하여 보다 구체적으로 설명하면, 제어 모듈(40)은 기체 공급 장치(10)가 검사 대상물(1)의 내부 공간에 압축 기체를 제공하도록 기체 공급 장치(10)를 구동 제어하는 공급 제어부(41)와, 기체 공급이 완료되면 압력 감지 센서(20)로부터 인가받은 감지 정보에 기초하여 검사 대상물(1) 내부 공간의 단위 시간당 압력 감소량이 허용 감소량을 초과하면 검사 대상물(1)에 기체가 누설되는 것으로 판단하는 기체 누설 판단부(42), 그리고 기체 누설 판단부(42)에 의해 기체가 누설되는 것으로 판단되는 검사 대상물(1)의 내부 공간이 진공압 상태가 되도록 진공 펌프(30)를 구동 제어하는 진공 제어부(43)를 포함할 수 있다.
즉, 본 실시예에 따른 기체 누설부위 탐지 시스템은 검사 대상물(1)의 내부 공간을 양압 상태로 만든 뒤 내부 압력 변화량 감지를 통해 기체 누설 여부를 판단하며 기체 누설이 없다 판단되면 해당 검사 대상물(1)의 기체 누설 검사를 종료하고, 반면에 허용 변화량 이상의 변화가 감지되면 검사 대상물(1)에 기체 누설부위가 존재하는 것으로 판단하며 기체 누설부위 탐지 장치를 통해 누설부위를 탐지하기 위해 검사 대상물(1)의 내부 공간을 진공압 상태로 만들어 준다. 이와 같이 본 실시예에 따른 기체 누설부위 탐지 시스템은 기체 누설이 발생하지 않는 검사 대상물(1)에 대해서는 기체 누설부위 탐지를 수행하지 않음으로써 효율적인 기체 누설 탐지가 가능할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기체 누설부위 탐지 장치(50)를 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기체 누설부위 탐지 장치의 프로브관(52)을 보다 구체적으로 설명하고 확장관(55)을 설명하기 위해 도시한 도면이다. 그리고 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기체 누설부위 탐지 장치(50)를 이용하여 누설부위를 탐지하는 모습을 도시한 도면이다.
본 실시예에 따른 기체 누설부위 탐지 장치(50)는 내부 공간이 진공압 상태인 검사 대상물(1)을 대상으로 하여 기체 누설부위를 탐지한다.
도 3을 참조하여 구체적으로 설명하면 기체 누설부위 탐지 장치(50)는 내부에 가시성의 프로브 가스(pg)가 수용되도록 프로브 가스 챔버(511)가 형성되는 가스 저장 용기(51)와, 프로브 가스 챔버(511)에 수용된 프로브 가스(pg)가 외부로 분출 가능하도록 형성되는 프로브관(52), 그리고 기체 누설부위 탐지 장치(50)의 몸체를 사용자가 파지하기 용이하도록 가스 저장 용기(51) 하단에 형성되는 손잡이(53)를 포함하여 구성된다.
보다 구체적으로 설명하면, 가스 저장 용기(51)는 프로브 가스(pg)가 수용되는 프로브 가스 챔버(511)가 형성되고 프로브 가스 챔버(511)에 수용된 프로브 가스(pg)가 외부에서 육안 식별 가능하게 형성되어 외부에서도 육안으로 프로브 가스 챔버(511) 내의 프로브 가스(pg)의 흐름을 관측 가능하도록 한다. 그리고 프로브관(52)은 프로브 가스 챔버(511)가 외부 공간으로 연통되도록 일단이 프로브 가스 챔버(511)의 하단부와 연결되고 끝단이 외부와 연통되도록 형성될 수 있다.
때문에, 본 실시예에 따른 기체 누설부위 탐지 장치(50)는 프로브관(52)의 끝단을 기체 누설부위와 인접한 영역에 배치시키면, 기체 누설부위와 인접한 영역에서 발생하는 압력차(기체 누설부위를 통해 전달되는 진공압)에 의해 프로브 가스(pg)가 기체 누설부위를 향해 흐르는 것을 육안 관측할 수 있으며, 이를 통해 기체 누설부위를 탐지할 수 있다. 여기서 프로브관(52)도 가스 저장 용기(51)와 마찬가지로 프로브관(52)을 흐르는 프로브 가스(pg)를 외부에서 육안 식별 가능하도록 형성될 수 있다.
이때, 프로브 가스 챔버(511)에는 프로브 가스(pg)와 육안 구별 가능한 형태의 기본 가스(a)가 프로브 가스(pg)와 함께 수용되고, 프로브 가스(pg)가 기본 가스(o)보다 가벼운 가스로 적용되어 내부 공간에서 프로브 가스(pg)와 기본 가스(o)가 층을 이루며 상하 분리되게 배치될 수 있다. 즉, 기본 가스(o)보다 가벼운 프로브 가스(pg)는 프로브 가스 챔버(511) 내부의 상단부에 배치되며, 이로 인해 기압이 평형을 이루고 기체 누설부위 탐지 장치의 몸체가 수평을 유지하는 상태에서는 내부에 수용된 프로브 가스(pg)가 프로브 가스 챔버(511)의 하단부에 연결되는 프로브관(52)을 통해 외부로 유출되지 않게 된다.
바람직하게, 기본 가스(o)는 프로브관(52)을 통해 프로브 가스 챔버(511) 내부로 유입되는 외부 공기(o)일 수 있다.
또한, 프로브 가스 챔버(511)에는 내부 공간과 외부 공간의 기압이 평형을 이룰 때 프로브 가스(pg)의 상하 확산을 저감시킬 수 있는 확산 저감 수단(54)이 구비될 수 있다.
구체적으로 설명하면, 확산 저감 수단(54)은 프로브 가스(pg)와 기본 가스(o)의 상하 분리 공간을 가이드할 수 있도록 내부 공간을 상하 분리하는 분리 가이드 판(541)을 포함하고, 분리 가이드 판(541)에는 상하 분리 공간이 연통되도록 관통홀(5411)이 형성될 수 있다.
더욱 구체적으로 설명하면, 분리 가이드 판(541)은 프로브 가스 챔버(511)의 내부 공간을 상하 분리시켜 프로브 가스 챔버(511)의 내부 공간과 외부 공간의 기압이 평형을 이루고 있을 때에는 프로브 가스(pg)가 하측 방향으로 확산되어 기본 가스(o)와 섞이는 것을 방지하고, 중앙부에 관통홀(5411)이 형성되어 누설부위로 인해 프로브 가스 챔버(511)의 내부 공간과 외부 공간의 압력차가 발생하면 관통홀(5411)을 통해 프로브 가스(pg)가 프로브 가스 챔버(511)의 상단부에서 하단부로 분출되도록 할 수 있다.
또한, 분리 가이드 판(541)은 프로브 가스 챔버(511)를 주입할 때 주입량을 가이드하는 역할을 수행할 수도 있다.
프로브 가스 챔버(511)의 상단에는 프로브 가스(pg)를 주입 가능하도록 프로브 가스 주입구(512)가 배치될 수 있다. 프로브 가스 주입구(512)는 평시에는 폐쇄 상태 유지하다가 프로브 가스 주입기의 얇은 관 형태의 주입구가 삽입되면 프로브 가스 주입기의 내부 공간과 프로브 가스 챔버(511)의 내부 공간이 연통되도록 형성될 수 있다.
또한, 도면에 도시되지는 않았지만 프로브 가스(pg)를 생성하는 프로브 가스 생성 모듈이 프로브 가스 챔버(511)의 상단에 배치됨으로써 프로브 가스(pg)의 주입 없이도 프로브 가스 챔버(511) 내부 공간에 프로브 가스(pg)가 수용되도록 할 수 있다.
바람직하게, 프로브 가스 생성 모듈은 프로브 가스 챔버(511)의 상단부에 수용된 기본 가스(o)보다 가벼운 기체를 향해 유색 입자를 확산시킴으로써 가시성의 프로브 가스(pg)가 생성되도록 할 수 있다.
도 4를 참조하면, 프로브관(52)은 프로브 가스 챔버(511)의 하단으로부터 하향 연장 형성되는 수직관부(521)와, 수직관부(521)의 끝단으로부터 절곡되어 일측으로 연장 형성되는 수평관부(522)를 포함할 수 있다.
수직관부(521)는 프로브 가스(pg)가 수용되는 프로브 가스 수용 공간과 확장관(55)의 끝단 간의 높이 차를 크게 함으로써 기체 누설부위 탐지 장치(50)의 몸체가 소정각도까지 기울어져도 프로브 가스(pg)가 수평관부(522)의 끝단을 통해 배출되는 것을 방지할 수 있다.
바람직하게, 수직관부(521)는 프로브 가스 챔버(511)와 연결되는 상측 구간에서 내부 단면적이 프로브 가스 챔버(511)와 근접할수록 확장되는 형태로 형성됨로써 수직관부(521)를 향한 프로브 가스(pg)의 유입이 원활하도록 하고, 벤츄리 효과(Venturi effect)의 발생을 유도하여 프로브 가스 챔버(511)에서 빠져나가는 프로브 가스(pg)의 흐름 속도가 빨라지도록 함으로써 프로브 가스(pg) 흐름의 육안 관측을 더욱 용이하게 할 수 있다.
또한, 수평관부(522)의 끝단에는 분리 가능하게 결합되는 확장관(55)이 배치될 수 있다. 확장관(55)은 수평관부(522)의 끝단으로부터 직경이 확장되는 형태로 연장 형성되게 배치되어 한 번에 탐지 가능한 누설부위의 탐지 영역이 넓어지도록 할 수 있다.
바람직하게, 확장관(55)은 연질의 재질로 형성되어 검사 대상물(10)의 검사 대상 부위에 밀착됨으로써 누설부위의 탐지 감도를 향상시킬 수 있다.
바람직하게, 확장관(55)은 배관과 같이 굴곡진 면에 밀착이 용이하도록 끝단 둘레가 오목한 형태로 굴곡지게 형성될 수 있다.
바람직하게, 확장관(55)의 끝단 둘레에는 검사 대상물(1)에 밀착되었을 때 확장관(55)과 검사 대상물(1) 사이에 기밀을 형성하도록 끝단 둘레를 따라 실링 링(551)이 배치될 수 있다.
그리고 수평관부(522)는 확장관(55)이 가스 저장 용기(51)로부터 일정 거리 돌출되도록 길이를 형성함으로써 누출부위의 인근 영역에 확장관(55)의 접근이 용이하도록 할 수 있다.
바람직하게, 도면에 도시되지는 않았지만 수평관부(522)에는 수평관부(522)의 내부공간을 외부에서 관측할 때 수평관부(522)의 내부 공간의 일부 영역이 일정 배율로 확대되어 보이도록 수평관부(522)의 일부 구간에는 배율 확대 구간(미도시)이 형성될 수 있다. 이때, 배율 확대 구간(미도시)에는 배율 확대를 위한 볼록렌즈가 배치될 수 있다.
또한, 수평관부(522)가 충분히 긴 길이로 형성되는 경우 프로브 가스(pg)의 흐름 경로를 연장시켜 프로브 가스(pg)의 흐름 관측이 용이하도록 할 수 있다.
도 5를 참조하여 검사 대상물의 기체 누설부위(ik)에 확장관(55)이 배치되었을 때의 프로브 가스(pg) 흐름을 살펴보면, 프로브관(52) 및 프로브 가스 챔버(511) 내부 공간과 검사 대상물(1)의 내부 공간 간의 압력차가 발생하여 프로브 가스 챔버(511)에 수용된 프로브 가스(pg)가 검사 대상물(1)의 내부 공간을 향해 유동되게 된다.
구체적으로 설명하면, 프로브 가스 챔버(511) 상단부에 수용된 프로브 가스(pg)는 분리 가이드 판의 관통홀(5411)을 통해 프로브 가스 챔버(511) 하단부로 분출되고, 분출된 프로브 가스(pg)는 프로브관(52)을 지나 확장관(55)을 통해 분출되며 분출된 프로브 가스(pg)는 기체 누설부위(ik)를 통과하여 검사 대상물(1)의 내부 공간으로 유입된다. 이때, 사용자는 프로브 가스(pg)가 검사 대상물(1)의 내부 공간으로 유입되는 것을 확인함으로써 기체 누설부위(ik)를 판단하는 것이 아니라 상술한 프로브 가스(pg)의 흐름을 확인함으로써 기체 누설부위(ik)를 판단하는 것이므로 프로브 가스(pg)가 검사 대상물(1)의 내부 공간으로 유입될 때까지 확장관(55)을 누설위치(ik)에 밀착 유지시킬 필요는 없다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기체 누설부위 탐지 시스템을 개념적으로 도시한 도면이고, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기체 누설부위 탐지 시스템의 기능 블록도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 기체 누설부위 탐지 시스템은 복수개의 검사 대상물(1)에 대한 기체 누설 탐지를 동시에 진행 가능하도록 할 수 있다. 이를 위해 본 실시예에 따른 기체 누설부위 탐지 시스템은 상술한 기체 공급 장치(10), 압력 감지 센서(20), 진공 펌프(30), 제어 모듈(40) 및 기체 누설부위 탐지 장치(50) 외에도 멀티 매니폴드(60)를 더 포함하여 구성된다.
본 실시예에 따른 기체 누설부위 탐지 시스템은 복수개의 검사 대상물(1)에 대한 누설 탐지를 동시에 진행하기 위해 압력 감지 센서(20) 및 진공 펌프(30)가 복수개 구비될 수 있다.
구체적으로, 기체 공급 장치(10)는 멀티 매니폴드(60)에 배관을 통해 연결되어 압축 기체를 멀티 매니폴드(60)에 공급한다. 그리고 멀티 매니폴드(60)에서 배출되는 압축 기체가 복수개의 검사 대상물(1)에 공급되도록 멀티 매니폴드(60)에는 복수개의 검사 대상물(1)이 배관을 통해 연결될 수 있다. 그리고 멀티 매니폴드(60)와 각각의 검사 대상물(1)을 연결하는 배관에는 압력 감지 센서(20)와 진공 펌프(30)가 개별 연결된다.
멀티 매니폴드(60)는 기체 공급 장치(10)을 통해 공급되는 압축 기체가 유입되도록 유입 포트(61)가 형성되고, 유입된 압축 기체를 검사 대상물(1)로 배출하기 위해 복수개의 배출 포트(320)가 형성된다.
도 7을 참조하여 살펴보면 복수개의 검사 대상물(1)이 멀티 매니폴드의 각 배출 포트(62)에 연결되면 제어 모듈(40)의 공급 제어부(41)는 멀티 매니폴드(60)에 압축 기체가 공급되도록 기체 공급 장치(10)를 구동 제어한다. 멀티 매니폴드(60)는 공급된 압축 기체를 복수개의 배출 포트(62)를 통해 배출시켜 각 배출 포트(62)에 연결된 검사 대상물(1)의 내부 공간에 공급한다. 기체 공급이 완료되면 기체 누설 판단부(42)는 각각의 압력 감지 센서(20)로부터 인가받은 감지 정보에 기초하여 연결된 복수개의 검사 대상물(1) 중 단위 시간당 압력 감소량이 허용 감소량을 초과하는 검사 대상물(1)을 선택한다. 그리고 진공 제어부(43)는 선택된 검사 대상물(1)과 연결된 진공 펌프(30)를 구동 제어하여 선택된 검사 대상물(1)의 내부 공간이 진공압 상태가 되도록 할 수 있다. 그리고 진공압 상태가 된 검사 대상물(1)은 기체 누설부위 탐지 장치(50)에 의해 기체 누설부위가 탐지되게 된다.
즉, 본 실시예에 따른 기체 누설부위 탐지 시스템에서는 복수개의 검사 대상물(1)을 대상으로 동시에 기체 누설 여부를 감지하되, 기체가 누설되는 검사 대상물(1)을 대상으로만 진공 상태를 만들어 기체 누설부위를 탐지한다. 때문에 본 실시예에 따른 기체 누설부위 탐지 시스템은 복수개의 검사 대상물(1)을 동시에 검사 가능하여 신속한 검사가 가능하며, 기체가 누설되지 않는 검사 대상물(1)을 대상으로는 진공 상태를 만들거나 기체 누설부의를 탐지하지 않음으로 불필요한 에너지 소모 및 인력 소모를 방지할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 검사 대상물
10: 기체 공급 장치 20: 압력 감지 센서
30: 진공 펌프 40: 제어 모듈
41: 공급 제어부 42: 기체 누설 판단부
43: 진공 제어부 50: 기체 누설부위 탐지 장치
51: 가스 저장 용기 511: 프로브 가스 챔버
512: 프로브 가스 주입구 52: 프로브관
521: 수직관부 522: 수평관부
53: 손잡이 54: 확산 저감 수단
541: 분리 가이드 판 5411: 관통홀
55: 확장관 551: 실링 링
60: 멀티 매니폴드 61: 유입 포트
62: 배출 포트 pg: 프로브 가스

Claims (13)

  1. 내부 공간이 진공압 상태인 검사 대상물을 대상으로 하여 기체 누설부위를 탐지하는 기체 누설부위 탐지 장치로,
    내부에 가시성의 프로브 가스가 수용되도록 프로브 가스 챔버가 형성되고, 상기 프로브 가스 챔버의 내부 공간이 외부에서 육안 관찰 가능하도록 형성되는 가스 저장 용기; 및
    상기 프로브 가스 챔버의 하단부로부터 외부 공간으로 연통되게 형성되는 프로브관을 포함하고,
    상기 기체 누설부위와 인접한 영역에서 상기 기체 누설부위를 통해 전달되는 진공압에 의해 발생하는 상기 프로브 가스의 흐름을 육안 관측하여 상기 기체 누설부위를 탐지할 수 있으며,
    상기 프로브 가스 챔버에는
    상기 프로브 가스와 육안 구별 가능한 형태의 기본 가스가 상기 프로브 가스와 함께 수용되고, 상기 프로브 가스가 상기 기본 가스보다 가벼운 가스로 적용되어 내부 공간에서 상기 프로브 가스와 기본 가스가 층을 이루며 상하 분리되게 배치되는 것을 특징으로 하는 기체 누설부위 탐지 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 기본 가스는 프로브관을 통해 상기 프로브 가스 챔버 내부로 유입되는 외부 공기인 것을 특징으로 하는 기체 누설부위 탐지 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로브 가스 챔버에는 내부 공간과 외부 공간의 기압이 평형을 이룰 때 상기 프로브 가스의 상하 확산을 저감시킬 수 있는 확산 저감 수단이 구비되는 것을 특징으로 하는 기체 누설부위 탐지 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 확산 저감 수단은 상기 프로브 가스와 상기 기본 가스의 상하 분리 공간을 가이드할 수 있도록 상기 프로브 가스 챔버 내부 공간을 상하 분리하는 분리 가이드 판을 포함하고,
    상기 분리 가이드 판에는 상하 분리 공간이 연통되도록 관통홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 기체 누설부위 탐지 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 프로브관은
    상기 프로브 가스 챔버의 하단으로부터 하향 연장 형성되는 수직관부; 및
    상기 수직관부의 끝단으로부터 절곡되어 일측으로 연장 형성되는 수평관부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기체 누설부위 탐지 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 기체 누설부위 탐지 장치는
    상기 수평관부의 끝단에 분리 가능하게 결합 배치되어 상기 수평관부의 끝단으로부터 직경이 확장되는 형태로 연장 형성되는 확장관을 포함하는 것을 특징으로 하는 기체 누설부위 탐지 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 확장관은 상기 검사 대상물의 검사 대상 부위에 밀착 가능하도록 연질의 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 기체 누설부위 탐지 장치.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 수직관부는 상기 프로브 가스 챔버와 연결되는 상측 구간에서 내부 단면적이 상기 프로브 가스 챔버와 근접할수록 넓게 형성되는 것을 특징으로 하는 기체 누설부위 탐지 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스 저장 용기의 상단에는 상기 프로브 가스 챔버 내부 공간으로 상기 프로브 가스를 주입할 수 있도록 프로브 가스 주입구가 형성되는 것을 특징으로 하는 기체 누설부위 탐지 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스 저장 용기의 상단에는 상기 프로브 가스를 생성하여 상기 프로브 가스 챔버 내부 공간으로 공급하는 프로브 가스 생성 모듈이 장착되는 것을 특징으로 하는 기체 누설부위 탐지 장치.
  12. 검사 대상물 내부 공간에 압축 기체를 공급하는 기체 공급 장치;
    상기 검사 대상물 내부 공간의 압력 변화를 감지하는 압력 감지 센서;
    상기 검사 대상물 내부 공간이 진공압 상태가 되도록 상기 검사 대상물 내부 공간의 기체를 흡입하는 진공 펌프;
    상기 기체 공급 장치 및 진공 펌프의 작동 상태를 동작 제어하는 제어 모듈; 및
    내부 공간이 진공압 상태인 검사 대상물을 대상으로 하여 기체 누설부위를 탐지하는 기체 누설부위 탐지 장치를 포함하고,
    상기 기체 누설부위 탐지 장치는 내부에 가시성의 프로브 가스가 수용되도록 프로브 가스 챔버가 형성되고, 상기 프로브 가스 챔버의 내부 공간이 외부에서 육안 관찰 가능하도록 형성되는 가스 저장 용기와, 상기 프로브 가스 챔버의 하단부로부터 외부 공간으로 연통되게 형성되는 프로브관을 포함하며,
    상기 기체 누설부위 탐지 장치는 상기 기체 누설부위와 인접한 영역에서 상기 기체 누설부위를 통해 전달되는 진공압에 의해 발생하는 상기 프로브 가스의 흐름을 육안 관측하여 상기 기체 누설부위를 탐지할 수 있으며,
    상기 프로브 가스 챔버에는, 상기 프로브 가스와 육안 구별 가능한 형태의 기본 가스가 상기 프로브 가스와 함께 수용되고, 상기 프로브 가스가 상기 기본 가스보다 가벼운 가스로 적용되어 내부 공간에서 상기 프로브 가스와 기본 가스가 층을 이루며 상하 분리되게 배치되고,
    상기 제어 모듈은 상기 압력 감지 센서의 감지값을 기초로 상기 검사 대상물의 가스 누설 결함 여부를 판단하고, 가스 누설 결함이 있다고 판단되면 상기 진공 펌프가 작동하도록 동작 제어하는 것을 특징으로 하는 기체 누설부위 탐지 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 제어 모듈은
    상기 압력 감지 센서로부터 인가받은 감지 정보에 기초하여 상기 검사 대상물 내부 공간의 단위 시간당 압력 감소량이 허용 감소량을 초과하면 상기 검사 대상물에서 기체가 누설되는 것으로 판단하는 기체 누설 판단부; 및
    상기 기체 누설 판단부에 의해 상기 검사 대상물에서 기체가 누설되는 것으로 판단되면 상기 검사 대상물 내부 공간이 진공압 상태가 되도록 상기 진공 펌프의 구동을 제어하는 진공 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기체 누설부위 탐지 시스템.

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