KR102607155B1 - 누액 검출 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 내부에 PCB 기판이 내장된 센서 바디; 상기 센서 바디의 저면에 구비되고, 불소수지 계열의 도전성 물질로 이루어진 (+) 도선과 (-) 도선이 소정의 패턴으로 배열되어, 누설된 액체와의 접촉에 의해 누설 액체를 감지하는 도전성 감지부; 및 상기 센서 바디의 저면의 외측 단부로부터 내측 중심부를 향하여 연장된 홈 또는 슬릿으로 이루어져 상기 도전성 감지부 측으로 액체가 유입되도록 하는 액체 유입부를 포함하는 누액 검출 장치에 관한 것으로서, 검출 대상 액체의 표면 장력이나 유동성에 관계없이 전극과의 접촉이 안정적으로 이루어지도록 할 수 있다.

Description

누액 검출 장치{Leak detecting sensor}
본 발명은 전자·기계·화학 제품 생산 라인, 또는 그와 연결된 화학물질 저장 탱크 및 이송 배관으로부터 누출되는 화학물질을 검출하는 누액 검출 장치에 관한 것이다.
화학 약품들을 검출하기 위해 다양한 누액 검출 센서들이 사용된다. 종래의 누액 검출 센서들은 일반적으로 플러스(+) 도선과 마이너스(-) 도선을 나란히 또는 교차 배치하거나 일정 패턴을 갖도록 배치하고, 이 두 도선들 사이에 전기 전도도를 갖는 약품이 접촉하여 쇼트가 발생함으로써 전체 저항값이 변화하는 것을 감지한다. 따라서, 종래의 누액 검출 센서는 바닥과 일정한 높이로 설치되어 전극에 화학 약품을 접촉시키는 구조를 갖는다.
그러나, 표면 장력이 높은 액체나 온도 및 농도에 따라 유동성이 달라지는 액체의 경우, 전극으로 유입되는 양이 적거나 전극과의접촉이 불안정하여 안정적인 누액 검출이 어려운 문제가 있다.
또한, 저항값 변화를 이용한 감지 방식만으로는 전기 전도도가 매우 낮은 약품이나 비전도성 약품의 감지가 어려워 해당 약품에는 사용이 불가능한 문제가 있었다.
선행기술문헌 1: 등록특허 제10-1799836호(2017.11.21 공고)
선행기술문헌 2: 등록특허 제10-1460020호(2014.11.10 공고)
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 검출 대상 액체의 표면 장력이나 유동성에 관계없이 전극과의 접촉이 안정적으로 이루어지도록 할 수 있는 누액 검출 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 검출 대상 액체가 전도성이 없거나 매우 낮은 전도성을 갖는 경우에도 누액을 검출할 수 있는 누액 검출 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 내부에 PCB 기판이 내장된 센서 바디; 상기 센서 바디의 저면에 구비되고, 불소수지 계열의 도전성 물질로 이루어진 (+) 도선과 (-) 도선이 소정의 패턴으로 배열되어, 누설된 액체와의 접촉에 의해 누설 액체를 감지하는 도전성 감지부; 및 상기 센서 바디의 저면의 외측 단부로부터 내측 중심부를 향하여 연장된 홈 또는 슬릿으로 이루어져 상기 도전성 감지부 측으로 액체가 유입되도록 하는 액체 유입부를 포함한다.
바람직하게는, 상기 센서 바디의 저면은 상기 내측 중심부가 상기 외측 단부보다 낮은 높이에 위치하도록 상기 외측 단부로부터 상기 내측 중심부를 향하여 경사진 면으로 이루어지고, 상기 도전성 감지부는 상기 경사면에 형성된 것을 특징으로 한다.
더 바람직하게는, 상기 액체 유입부는 상기 센서 바디의 저면의 외측 단부로부터 내측 중심부를 향하여 방사상으로 연장된 복수의 홈 또는 슬릿으로 형성되어, 상기 도전성 감지부는 복수의 구역들로 구획되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 센서 바디는 광학식 감지부를 더 포함하고, 상기 광학식 감지부는 하부로 광을 조사하는 발광부 및 상기 발광부로부터 조사되어 누설된 액체에 의해 반사된 광을 수신하는 수광부를 포함하고, 상기 수광부로부터 수광된 광량 변화에 기초하여 누설 액체를 감지하는 광학식 감지부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 센서 바디의 저면의 내측 중심부는 소정 크기의 개구를 구비하고, 상기 액체 유입부는 상기 개구 측으로 연장되어 누설된 액체가 상기 액체 유입부를 통해 상기 개구의 하방으로 유입되도록 하고, 상기 광학식 감지부는 상기 개구의 내부에 배치되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 개구의 내부에는 상기 발광부 및 수광부로부터의 조사 및 수신되는 광이 투과되는 프리즘이 설치되고, 상기 프리즘의 주변에는 누설된 액체가 머무르는 액체 잠류부가 구비되고, 상기 액체 유입부는 상기 액체 잠류부와 연통되어 누설된 액체가 상기 액체 유입부를 통해 상기 액체 잠류부 측으로 유입되며, 상기 프리즘과 상기 액체 잠류부는 상기 센서 바디의 개구를 밀폐시키는 구성을 갖는 것을 특징으로 한다.
추가적으로, 상기 센서 바디는 저면이 바닥과 일정간격 이격되도록 저면으로부터 수직방향으로 연장된 복수의 지지 다리를 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 센서 바디의 경사면을 따라 형성된 액체 유입부를 통해 누설 액체가 그 표면 장력이나 유동성이 다르더라도 원활하게 도전성 감지부 측으로 유입 가능하여 누설 액체를 확실하게 검출할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 누액 검출 장치는 광학식 감지부를 통해 전도성이 없거나 전도성이 매우 낮은 누설 액체를 확실하게 검출할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 누액 검출 장치를 개략적으로 도시한 정면도,
도 2는 본 발명에 따른 누액 검출 장치를 개략적으로 도시한 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 누액 검출 장치를 개략적으로 도시한 측단면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 누액 검출 장치에 대한 바람직한 실시예를 설명한다. 참고로, 아래에서 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 구성요소를 지칭하는 용어들은 각각의 구성 요소들의 기능을 고려하여 명명된 것이므로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 안 될 것이다.
도 1 내지 3을 참조하면, 본 발명에 따른 누액 검출 장치는 작동에 관계된 콘트롤러를 구비한 센서 바디(100), 상기 센서 바디(100)의 저면에 구비된 도전성 감지부(200) 및 상기 도전성 감지부(200) 측으로 누설 액체가 원활하게 유입되도록 하는 액체 유입부(300)를 포함한다.
센서 바디(100)는 원통형 또는 육면체 등의 다면체 구조를 갖고, 내부에는 부품 및 도전성 감지부(200)의 감지 결과를 판별하는 콘트롤러를 구성하기 위한 PCB 기판(10) 등의 전자 부품이 내장된다. 구체적으로, 센서 바디(100)는 내부에 부품 수용 공간을 갖는 케이스(110) 및 이 케이스(110)의 상부를 밀폐하는 커버(120)를 포함하고, 케이스(110)의 내부에는 PCB 기판(10)이 수평방향으로 설치된다.
도전성 감지부(200)는 센서 바디(100)의 저면에 구비되고, 베이스층과 감지층으로 이루어진다. 구체적으로, 베이스층은 PP, PE, PVC, POM, PC, PU 등의 일반 수지 또는 PFA, PCTFE, ETFE, FEP 등의 불소 수지 계열의 소재를 포함하는 비도전성 물질로 이루진다. 그리고 감지층은 베이스층 상에 소정의 패턴을 갖도록 형성된 (+) 도선과 (-) 도선으로 이루어지고, 이 도선들은 도전성 물질을 베이스층 상에 도포 또는 인쇄하여 형성된다. 또한, 감지층은 (+) 도선으로만 이루어진 감지 구역과 (-) 도선으로만 이루어진 감지 구역들의 조합으로 이루어질 수도 있다.
여기서, 감지층은 PP, PE, PVC, POM, PC, PU 등의 일반 수지 또는 PFA, PCTFE, ETFE, FEP 등의 불소 수지 계열의 도전성 잉크를 베이스층 상에 도포 또는 인쇄하여 형성된다. 이러한 도전성 감지부(200)는 누설 액체와의 접촉시 검출되는 저항값 및 전도도값을 통해 액체의 특성을 판별하도록 구성된다. 즉, 도전성 감지부는 검출되는 저항값 및 전도도값을 판별하여 누설 액체가 무기, 유기, 산 또는 알칼리 성분인지를 구분할 수 있다.
액체 유입부(300)는 센서 바디(100)의 저면의 외측 단부(102)로부터 내측 중심부(101)를 향하여 연장된 홈 또는 슬릿으로 이루어져 도전성 감지부 측으로 누설 액체가 원활하게 유입되도록 한다.
구체적으로, 센서 바디(100)의 저면은 내측 중심부(101)가 외측 단부(102)보다 낮은 높이에 위치하도록 외측 단부(102)로부터 내측 중심부(101)를 향하여 경사진 면으로 이루어진다. 그리고 전술한 도전성 감지부(200)는 센서 바디(100)의 경사면에 전체적으로 형성된다. 도면에서, 도전성 감지부(200)는 액체 유입부(300)의 홈 또는 슬릿에 의해 나뉘어져 총 8개의 감지 구역들로 이루어져있지만, 다른 수의 감지 구역들로 구획될 수도 있다. 또한, 인접한 2개의 감지 구역들은 서로 다른 극성의 전극으로 이루어진다.
이러한 구성에 의해, 센서 바디(100)의 저면의 외측 단부(102)는 센서 바디(100)가 설치된 바닥면과 이격되어 도전성 감지부(200) 측으로 누설된 액체가 원활하게 유입되도록 소정의 공간을 제공하고, 누설 액체는 센서 바디(100)의 외측 단부로부터 액체 유입부(300)의 홈 또는 슬릿을 통해 도전성 감지부(200) 측으로 원활하게 유입될 수 있다. 그러면, 도전성 감지부(200)는 누설 액체와 접촉하는 (+) 도선과 (-) 도선에 의해 또는 (+) 도선 영역과 (-) 도선 영역들에 의해 저항값이 변화하여 누설 액체를 감지할 수 있다.
바람직하게는, 액체 유입부(300)는 센서 바디(100)의 저면의 외측 단부(102)로부터 내측 중심부(101)를 향하여 방사상으로 연장된 복수의 홈 또는 슬릿으로 형성될 수 있다. 이러한 액체 유입부(300)의 구성에 의해, 도전성 감지부(200)는 복수의 구역들로 구획된다. 이에 따라, 센서 바디(100)의 외부에서 누설된 액체는 어느 방향으로도 액체 유입부(300)를 통해 도전성 감지부(200) 측으로 유입이 가능하고, 하나의 액체 유입부(300)를 사이에 두고 인접하게 배치된 2개의 도전성 감지부(200) 영역들에 누설 액체가 접촉하여 누설 액체를 판별할 수 있다.
도면에서, 액체 유입부(300)는 센서 바디(100)의 외측 단부(102)로부터 내측 중심부(101)를 향하여 방사상으로 연장된 구조로 도시되어 있지만, 액체 유입부(300)는 센서 바디(100)의 외측 단부(102)로부터 내측 중심부(101)를 향하여 누설 액체가 유입되도록 하는 구조라면 + 구조나 다른 어떠한 구조라도 무방하다.
바람직하게는 또는 추가적으로, 본 발명에 따른 누액 검출 장치는 광학식 감지부(400)를 더 포함할 수 있다.
광학식 감지부(400)는 PCB 기판(10)의 저면에 배치되어 센서 바디(100)의 하부로 광을 조사하는 발광부(410) 및 PCB 기판(10)의 저면에 발광부(410)와 나란하게 배치되고 발광부(410)로부터 조사되어 누설 액체에 의해 반사된 광을 수신하는 수광부(420)를 포함한다. 그리고, 센서 바디(100) 내부의 PCB 기판(10)은 수광부로부터 수광된 광량의 변화에 기초하여 누설 액체를 감지하게 된다.
여기서, 센서 바디(100)의 내측 중심부(101)는 소정 크기의 개구(103)를 구비한다. 그리고, 액체 유입부(300)는 개구(103) 측으로 연장된다. 즉, 액체 유입부(300)의 홈 또는 슬릿은 외측 단부(102)로부터 내측 중심부(101)를 향하여 개구(103)까지 연장된다. 그리고, 광학식 감지부(400)는 전술한 개구(103)의 내부에 배치된다.
이러한 구성에 의해, 액체 유입부(300)를 통해 유입된 누설 액체는 개구(103)의 하방으로 유입되고, 광학식 감지부(400)는 수직 하방으로 광을 조사하여 누설 액체의 유무를 판별할 수 있다.
바람직하게는, 광학식 감지부(400), 즉 수광부(420) 및 발광부(410)의 하부에는 조사되는 광 및 수신되는 광이 투과 및 수집되는 프리즘(430)이 배치될 수 있다. 그리고 이 프리즘(430)의 둘레에는 누설된 액체가 머무르는 액체 잠류부(미도시)가 구비된다. 이 액체 잠류부는 전술한 액체 유입부(300)와 연통되어 누설된 액체가 액체 유입부(300)를 통해 액체 잠류부 측으로 유입된다. 여기서, 프리즘(430)과 액체 잠류부는 전술한 센서 바디(100)의 저면의 개구(103)를 밀폐하는 구성을 가져 센서 바디(100) 내부로의 액체 유입을 차단하는 기능을 수행할 수 있다.
추가적으로, 센서 바디(100)는 그 저면이 바닥과 일정간격 이격되도록 저면으로부터 수직하방으로 연장된 복수의 지지 다리들(500)을 구비할 수 있다. 이러한 구성에 의해, 누설 액체는 센서 바디(100)의 저면측으로 유입되어 개구(103) 아래에 위치하여 광학식 감지부(400)를 통해 누액 감지가 가능하다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 누액 검출 장치는 센서 바디(100)의 경사면을 따라 형성된 액체 유입부(300)를 통해 누설 액체가 그 표면 장력이나 유동성이 다르더라도 원활하게 도전성 감지부(200) 측으로 유입 가능하여 누설 액체를 확실하게 검출할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 누액 검출 장치는 광학식 감지부(400)를 통해 전도성이 없거나 전도성이 매우 낮은 누설 액체를 확실하게 검출할 수 있다.
이상에서 설명된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 보여준 것에 불과하며, 본 발명의 보호 범위는 이하 특허청구범위에 의하여 해석되어야 마땅할 것이다. 또한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것인 바, 본 발명과 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: PCB 기판 100: 센서 바디
101: 내측 중심부 102: 외측 단부
103: 개구 110: 케이스
120: 커버 200: 도전성 감지부
300: 액체 유입부 400: 광학식 감지부
410: 발광부 420: 수광부
430: 프리즘 500: 지지 다리

Claims (7)

  1. 내부에 PCB 기판이 내장된 센서 바디;
    상기 센서 바디의 저면에 구비되고, 불소수지 계열의 도전성 물질로 이루어진 (+) 도선과 (-) 도선이 소정의 패턴으로 배열되어, 누설된 액체와의 접촉에 의해 누설 액체를 감지하는 도전성 감지부; 및
    상기 센서 바디의 저면의 외측 단부로부터 내측 중심부를 향하여 연장된 홈 또는 슬릿으로 이루어져 상기 도전성 감지부 측으로 액체가 유입되도록 하는 액체 유입부를 포함하고,
    상기 센서 바디의 저면은 상기 내측 중심부가 상기 외측 단부보다 낮은 높이에 위치하도록 상기 외측 단부로부터 상기 내측 중심부를 향하여 경사진 면으로 이루어지고, 상기 도전성 감지부는 상기 경사면에 형성된 것을 특징으로 하는 누액 검출 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 액체 유입부는 상기 센서 바디의 저면의 외측 단부로부터 내측 중심부를 향하여 방사상으로 연장된 복수의 홈 또는 슬릿으로 형성되어, 상기 도전성 감지부는 복수의 구역들로 구획되는 것을 특징으로 하는 누액 검출 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 센서 바디는 광학식 감지부를 더 포함하고,
    상기 광학식 감지부는 하부로 광을 조사하는 발광부 및 상기 발광부로부터 조사되어 누설된 액체에 의해 반사된 광을 수신하는 수광부를 포함하고, 상기 수광부로부터 수광된 광량 변화에 기초하여 누설 액체를 감지하는 광학식 감지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 누액 검출 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 센서 바디의 저면의 내측 중심부는 소정 크기의 개구를 구비하고, 상기 액체 유입부는 상기 개구 측으로 연장되어 누설된 액체가 상기 액체 유입부를 통해 상기 개구의 하방으로 유입되도록 하고, 상기 광학식 감지부는 상기 개구의 내부에 배치되는 것을 특징으로 하는 누액 검출 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 개구의 내부에는 상기 발광부 및 수광부로부터의 조사 및 수신되는 광이 투과되는 프리즘이 설치되고, 상기 프리즘의 주변에는 누설된 액체가 머무르는 액체 잠류부가 구비되고, 상기 액체 유입부는 상기 액체 잠류부와 연통되어 누설된 액체가 상기 액체 유입부를 통해 상기 액체 잠류부 측으로 유입되며, 상기 프리즘과 상기 액체 잠류부는 상기 센서 바디의 개구를 밀폐시키는 구성을 갖는 것을 특징으로 하는 누액 검출 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 센서 바디는 저면이 바닥과 일정간격 이격되도록 저면으로부터 수직방향으로 연장된 복수의 지지 다리를 구비한 것을 특징으로 하는 누액 검출 장치.
  7. 삭제
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