KR102569705B1 - 매질의 상 변화 감지 센서 - Google Patents

Abstract

본 발명은 센서에 대한 것으로서, 특히, 온도 센서에서 측정되는 온도가 특정 온도가 되도록 하는데 사용된 에너지 양을 측정하여 매질의 상 변화를 감지하는 센서에 관한 것이다. 본 발명에 따른 매질 상 변화 감지 센서는, 제1 온도를 측정하는 제1 온도 센서와, 제1 온도에 제3 온도가 가감된 제2 온도를 측정하는 제2 온도 센서, 제3 온도만큼 제2 온도 센서에서 측정되는 온도를 가감하는 온도 조절 장치, 및 온도 조절 장치에 공급되는 에너지 양으로 제2 온도 센서 주변의 매질 상태 변화를 판단하는 제어기를 포함한다. 이에 따라, 본 발명에 따른 매질의 상 변화 감지 센서는 매질로 에너지가 흡수되는 양을 측정하여 매질의 상 변화가 가시적인 상태로 발생하기 전 또는 시작단계에서 이를 감지할 수 있다.

Description

매질의 상 변화 감지 센서{Sensor for detecting a change in the state of the medium}

본 발명은 센서에 대한 것으로서, 특히, 온도 센서에서 측정되는 온도가 특정 온도가 되도록 하는데 사용된 에너지 양을 측정하여 매질의 상 변화를 감지하는 센서에 관한 것이다.

매질은 파동이나 열 등과 같은 물리적 작용을 일측에서 타측으로 이동시켜주는 매개체를 의미한다. 이러한 매질은 일반적으로 공기와 같은 기체나 물과 같은 액체, 및 금속 등과 같은 고체 등을 포함한다. 이러한 공기 같은 매질은 일반적인 기상요소 측정에서는 현재의 물리적 현재 지표 값을 측정 하므로 단기간의 변화를 예측하기 어려운 단점이 있다. 예를 들어, 이슬이나 서리 측정은 해당 현상이 발생한 후 어느 정도 가시적인 결과가 있어야 측정이 가능하다. 따라서, 이러한 매질의 상태 변화를 쉽고 빠르게 감지하여 판단할 수 있는 센서가 요구된다.

일본공개특허공보 제1995-239321호(1995.09.12. 공개)

본 발명의 목적은 매질의 상 변화를 쉽고 빠르게 판단할 수 있는 센서를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 매질의 상 변화 감지 센서는, 제1 온도를 측정하는 제1 온도 센서와, 제1 온도에 제3 온도가 가감된 제2 온도를 측정하는 제2 온도 센서, 제3 온도만큼 제2 온도 센서에서 측정되는 온도를 가감하는 온도 조절 장치, 및 온도 조절 장치에 공급되는 에너지 양으로 제2 온도 센서 주변의 매질 상태 변화를 판단하는 제어기를 포함한다.

제어기는, 제1 온도의 변화 없이 히터에 공급되는 에너지 양이 증가한다면 대기 중의 수증기가 이슬로 변화되고 있는 것으로 판단한다.

제어기는, 제1 온도가 섭씨 0도일 때, 제1 온도의 변화 없이 히터에 공급되는 에너지 양이 증가한다면 서리가 생성되고 있는 것으로 판단한다.

지온을 특정하는 제3 온도 센서를 더 포함하고, 제어기는, 지온이 섭씨 0도일 때, 제1 온도의 변화 없이 히터에 공급되는 에너지 양이 증가한다면 서리가 생성되고 있는 것으로 판단한다.

제1 온도 센서를 지지하는 제1 지지대와, 제2 온도 센서를 지지하는 제2 지지대, 제1 온도 센서를 둘러싸는 제1 가드, 제2 온도 센서를 둘러싸는 제2 가드를 포함하고, 제1 가드와 제2 가드는 절두 원추형이 적층된 구조이다.

하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 온도 센서와 제2 온도 센서 및 온도 조절 장치를 지지하는 지지대와, 제1 온도 센서와 제2 온도 센서 및 온도 조절 장치를 둘러싸는 가드를 포함하고, 제1 가드와 제2 가드는 절두 원추형이 적층된 구조일 수 있다.

본 발명에 따른 매질의 상 변화 감지 센서는 매질로 에너지가 흡수되는 양을 측정하여 매질의 상 변화가 가시적인 상태로 발생하기 전 또는 시작단계에서 이를 감지할 수 있다.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 매질의 상 변화 감지 센서의 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 매질의 상 변화 감지 센서의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 매질의 상 변화 감지 센서의 개념도이다.

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. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 매질의 상 변화 감지 센서의 개념도이고, 도 2는 본 발명에 따른 매질의 상 변화 감지 센서의 블록도이다.

본 발명에 따른 매질의 상 변화 감지 센서는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 온도 센서(100)와, 온도 센서(100)의 온도를 조절하는 온도 조절 장치(200), 및 온도 센서(100)와 온도 조절 장치(200)를 제어하며 매질의 상 변화를 감지하는 제어기(300)를 포함한다.

온도 센서(100)는 온도 센서(100)가 설치된 주변의 온도를 측정한다. 본 발명은 하나 이상의 온도 센서(100)가 구비될 수 있으며, 본 실시예는 온도 센서(100)로 두 개의 온도 센서, 즉, 제1 온도 센서(110)와 제2 온도 센서(120)를 예시한다.

제1 온도 센서(110)는 제1 온도 센서(110)가 설치된 지역의 온도를 측정한다. 본 실시예는 이를 제1 온도로 정의한다. 여기서, 제1 온도는 제1 온도 센서(110)가 설치된 지역의 온도, 즉, 매질의 온도가 된다.

제2 온도 센서(120)는 제2 온도 센서(120)가 설치된 지역의 온도를 측정한다. 본 실시예는 이를 제2 온도로 정의하며, 제2 온도 센서(120)는 제1 온도 센서(110)와 근거리에 위치하는 것이 바람직하다. 즉, 온도 조절 장치(200)가 가동되지 않는 상태에서는 제1 온도와 제2 온도가 동일하도록 제1 온도 센서(110)와 제2 온도 센서(120)의 거리를 설정하는 것이 바람직하다.

온도 조절 장치(200)는 제2 온도 센서(120)가 설치된 영역의 온도를 조절한다. 즉, 온도 조절 장치(200)는 제2 온도 센서(120)가 설치된 영역의 온도를 올리거나 내릴 수 있으며, 이에 따라 온도 조절 장치(200)는 히터와 쿨러(냉각 장치)를 포함한다. 또한, 본 실시예는 온도 조절 장치(200)로 히터를 예시한다.

히터는 온도 센서(100)가 설치된 영역의 매질 온도를 높인다. 여기서, 본 실시예는 히터가 제2 온도 센서(120)에 구비된 것을 예시한다. 이에 따라, 히터는 제2 온도 센서(120)가 제2 온도를 측정하도록 가열한다. 여기서, 제2 온도 센서(120)에서 측정되는 온도는 제2 온도이나, 제2 온도는 제1 온도와 제3 온도의 합이다. 또한, 제1 온도는 제1 온도 센서(110)에서 측정되는 온도이며, 제3 온도는 히터에 의해 가열되는 온도이다. 따라서, 히터는 제2 온도 센서(120)에서 제2 온도가 측정되도록 제3 온도만큼 가열한다. 여기서, 제3 온도는 미리 결정되어 설정된 값이며, 이는 예를 들어, 섭씨 1도일 수 있다. 또한, 후술될 제어기(300)는 제3 온도를 저장하기 위한 메모리(미도시)를 더 포함할 수 있으며, 사용자로부터 제3 온도를 입력 받기 위한 입력기(미도시)도 더 포함할 수 있다.

제어기(300)는 온도 센서(100)와 온도 조절 장치(200)를 제어하고 매질의 상태를 판단한다. 이를 위해서, 제어기(300)는 제1 온도 센서(110)를 제어하는 제1 온도 측정기(310)와, 제2 온도 센서(120)를 제어하는 제2 온도 측정기(320), 온도 조절 장치(200)를 제어하는 온도 조절기(히터 가동기, 330), 및 온도 조절기에 사용되는 에너지 양을 기반으로 매질의 상 변화를 감지하는 감지기(340)를 포함한다. 여기서, 본 실시예는 온도 조절 장치(200)로 히터를 예시하였으므로 온도 조절기 역시 히터 가동기(330)를 예시한다.

제1 온도 측정기(310)는 제1 온도 센서(110)로부터 제1 온도를 측정한다. 이는 제1 온도 측정기(310)가 제1 온도 센서(110) 주변의 매질 온도를 측정하여 수행할 수 있으며, 제1 온도 측정기(310)는 제1 온도 센서(110)로부터 측정된 제1 온도를 후술될 감지기(340)에 전달한다.

제2 온도 측정기(320)는 제2 온도 센서(120)로부터 제2 온도를 측정한다. 제2 온도 측정기(320) 역시 측정된 제2 온도를 후술될 감지기(340)로 전달한다.

히터 가동기(330)는 히터를 가동시킨다. 여기서, 히터 가동기(330)는 제2 온도 센서(120)가 제2 온도를 측정하도록 하며, 이를 위해서, 히터가 제3 온도만큼 가열하여 제2 온도 센서(120)가 제1 온도와 제3 온도가 더해진 제2 온도를 측정하도록 한다.

감지기(340)는 히터 가동기(330)에서 히터에 인가한 에너지 양과 제2 온도를 기반으로 매질의 상 변화를 감지한다. 이는 예를 들어, 상대 습도가 100% 부근인 구간에서 제2 온도의 변화가 거의 없이 에너지 공급량이 증가한다면, 대기 중의 수증기가 이슬(물)로 변화하고 있는 것으로 판단한다. 또한, 제2 온도가 섭씨 0도 부근에서 온도의 변화가 거의 없이 에너지 공급량이 증가한다면 서리가 생성되고 있는 것으로 판단한다. 또한, 지온이 섭씨 0도 부근에서 온도의 변화가 거의 없이 에너지 공급량이 증가한다면 땅이 얼어 붙고 있는 것으로 판단한다. 한편, 전술된 설명에서는 제2 온도가 섭씨 0도 부근인 것을 예시하였으나, 이는 섭씨 0도 뿐만 아니라 섭씨 0도에 근접한 온도를 포함한다. 사용자 등이 설정하거나 미리 설정된 범위값으로 설정될 수 있으며, 이는 예를 들어, 섭씨 영하 2도에서 영상 2도일 수 있다.

한편, 본 실시예는 온도 센서(100)를 보호하는 가드(400)를 더 포함할 수 있다.

가드(400)는 온도 센서(100)를 보호하며 에너지 복사와 대류를 원활하게 하도록 하기 위한 것으로서, 본 실시예는 절두 원추형이 적층된 형상인 것을 예시한다. 또한, 본 실시예는 온도 센서(100)로 제1 온도 센서(110)와 제2 온도 센서(120)를 예시하였으므로, 가드(400) 역시 제1 온도 센서(110)를 보호하는 제1 가드(410)와 제2 온도 센서(120)를 보호하는 제2 가드(420)를 포함하는 것을 예시한다.

또한, 본 실시예는 온도 센서(100)와 히터를 장착하는 구조물을 포함하며, 이는 제1 온도 센서(110)가 상부에 장착되는 제1 지지대(510)와, 제2 온도 센서(120) 및 히터가 상부에 장착되는 제2 지지대(520), 제1 지지대(510)와 제2 지지대(520)의 하부를 서로 연결하여 매질 상 변화를 감지하고자 하는 위치에 설치할 수 있도록 'T'형태로 형성된 설치대를 포함한다.

상술한 구조를 통해 본 실시예는 매질로 에너지가 흡수되는 양을 측정하여 매질의 상 변화가 가시적인 상태로 발생하기 전 또는 시작단계에서 이를 감지할 수 있다. 예를 들어, 물과 같은 특정 물질의 상 변화 단계에서는 온도 변화에 들어가는 에너지보다 더욱 많은 에너지를 필요로 한다. 즉, 매질에 빼앗기는 에너지가 많아진다. 하지만, 매질에 빼앗기는 에너지를 직접적으로 측정하기는 어렵다. 따라서, 본 발명은 현재 매질보다 조금 높은 온도를 유지하는데 들어가는 에너지를 측정하여 간접적으로 해당 에너지를 측정할 수 있으며, 이를 통해 매질의 상 변화 상태를 쉽게 예측할 수 있다. 즉, 매질의 상 변화 시 필요한 에너지 요구량이 많아지므로 온도차를 유지하는데 더 많은 에너지가 요구되므로 본 발명은 이를 측정할 수 있다. 물론, 전술된 에너지는 절대적 물리 값이 아닌 매질의 종류, 센서의 형태에 따라 다르게 나타날 수 있으나 본 발명은 에너지 양을 기반으로 매질의 상 변화를 감지할 수 있다.

다음은 하나의 지지대에 온도 센서와 온도 조절 장치(200)가 장착된 본 발명의 제2 실시예에 따른 매질의 상 변화 감지 센서에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 후술될 내용 중 전술된 본 발명의 제1 실시예에 따른 매질의 상 변화 감지 센서의 설명과 중복되는 내용은 생략하거나 간략히 설명한다.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 매질의 상 변화 감지 센서의 개념도이다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 매질의 상 변화 감지 센서는 도 3에 도시된 바와 같이, 온도 센서(100)와, 온도 센서(100)의 온도를 조절하는 온도 조절 장치(200), 온도 센서(100)와 온도 조절 장치(200)를 제어하며 매질의 상 변화를 감지하는 제어기(300), 및 온도 센서(100)와 온도 조절 장치(200)가 장착되는 지지대(500)를 포함한다.

온도 센서(100)는 전술된 제1 실시예와 동일하게 제1 온도 센서(110)와 제2 온도 센서(120)를 포함하는 것을 예시한다. 여기서, 본 실시예는 온도 센서(100)와 온도 조절 장치(200)를 장착하는 지지대(500)가 구비되며, 지지대에는 제1 온도 센서(110)와 온도 조절 장치(200) 및 제2 온도 센서(120)가 순서대로 위치된 것을 예시한다. 즉, 전술된 제1 실시예는 두 개의 지지대(510, 520)에 제1 온도 센서(110)와 제2 온도 센서(120)가 서로 이격되어 설치되었으나, 본 실시예는 하나의 지지대(500)에 제1 온도 센서(110)와 제2 온도 센서(120) 및 온도 조절 장치(200)가 모두 장착된다. 또한, 이에 따라, 온도 센서(100)와 온도 조절 장치(200)를 보호하는 하나의 가드(400)만이 구비되며, 가드(400)의 형상은 절두 원추형이 적층된 구조인 것을 예시한다.

이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

100: 온도 센서 110: 제1 온도 센서
120: 제2 온도 센서 200: 온도 조절 장치
300: 제어기 310: 제1 온도 측정기
320: 제2 온도 측정기 330: 히터 가동기
340: 감지기 400: 가드
410: 제1 가드 420: 제2 가드
500: 지지대 510: 제1 지지대
520: 제2 지지대

Claims (6)

1. 제1 온도를 측정하는 제1 온도 센서와,
   상기 제1 온도에 제3 온도가 가감된 제2 온도를 측정하는 제2 온도 센서,
   상기 제3 온도만큼 상기 제2 온도 센서에서 측정되는 온도를 가감하는 온도 조절 장치, 및
   상기 온도 조절 장치에 공급되는 에너지 양으로 상기 제2 온도 센서 주변의 매질 상태 변화를 판단하는 제어기를 포함하는 센서.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제어기는,
   상기 제1 온도의 변화 없이 상기 온도 조절 장치에 공급되는 에너지 양이 증가한다면 대기 중의 수증기가 이슬로 변화되고 있는 것으로 판단하는 센서.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 제어기는,
   상기 제1 온도가 섭씨 0도일 때, 상기 제1 온도의 변화 없이 상기 온도 조절 장치에 공급되는 에너지 양이 증가한다면 서리가 생성되고 있는 것으로 판단하는 센서.
   
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   지온을 특정하는 제3 온도 센서를 더 포함하고,
   상기 제어기는,
   상기 지온이 섭씨 0도일 때, 상기 제1 온도의 변화 없이 상기 온도 조절 장치에 공급되는 에너지 양이 증가한다면 서리가 생성되고 있는 것으로 판단하는 센서.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 제1 온도 센서를 지지하는 제1 지지대와,
   상기 제2 온도 센서를 지지하는 제2 지지대,
   상기 제1 온도 센서를 둘러싸는 제1 가드,
   상기 제2 온도 센서를 둘러싸는 제2 가드를 포함하고,
   상기 제1 가드와 상기 제2 가드는 절두 원추형이 적층된 구조인 센서.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 제1 온도 센서와 상기 제2 온도 센서 및 상기 온도 조절 장치를 지지하는 지지대와,
   상기 제1 온도 센서와 상기 제2 온도 센서 및 상기 온도 조절 장치를 둘러싸는 가드를 포함하고,
   상기 가드는 절두 원추형이 적층된 구조인 센서.

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