KR200292310Y1 - 탱크에 저장된 액상물질의 누설 및 오버플로우 검출 및경보 장치 - Google Patents

Abstract

레벨센서부가 액상물질을 저장하는 탱크의 소정 지점에 고정 설치된다. 레벨센서부는 설치 지점에서 액상물질이 기준레벨 이상으로 고이는 상태를 무접점 자계 센싱 방식으로 검출하여 전기적 신호를 출력한다. 제어부는 하나 이상의 상기 레벨센서부와는 각각 전기적으로 연결되어 지상에 설치되어, 각 레벨센서부에 필요한 동작전원을 제공하고, 각 레벨센서부의 출력신호를 모니터링 하여 액상물질의 레벨이 해당 레벨센서부가 설치된 지점까지 차올라 있는지 여부를 판별하고, 그 판별결과에 따라서 스피커 및/또는 대응되는 경보등을 통해 경보를 발한다. 레벨센서부는 탱크의 내부에 오버플로우를 방지하기 위한 최고 한계높이 및/또는 탱크가 외벽과 내벽을 갖는 2중벽 구조인 경우 이들 두 벽 사이의 벽간 공간의 최저위 지점에 설치된다. 2중벽 구조의 탱크의 경우 가이드관을 활용하여 레벨센서부를 설치할 수도 있다.

Description

탱크에 저장된 액상물질의 누설 및 오버플로우 검출 및 경보 장치 {Apparatus for sensing and alarming leakage or overflow of liquid material contained in a tank}

본 고안은 용기에 담겨진 액상물질의 레벨이 기준 레벨에 도달하였는지 여부를 탐지하여 경보를 해주는 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 예컨대 기름과 같은 액상물질을 저장하는 탱크에 기름이 새는지 여부 또는 탱크 내에 액상물질을 주입할 경우 액위가 기준레벨에 도달했는지 여부 등을 센싱 하여 원격지의 제어박스를 통해 경보 신호를 발하도록 하는 장치에 관한 것이다.

주유소와 같이 저유탱크가 설치된 장소에서 발생하는 누유는 주변의 토양오염, 수질오염과 같은 심각한 문제를 초래한다. 이에 대한 대책으로 이중탱크 구조의 저유탱크 사용이 권장되고 있으며, 만일의 경우 누유가 발생할 경우 이를 인지할 수 있는 장치의 필요성이 대두되고 있다. 또한 저유탱크에 유류를 공급할 경우 유류의 과다공급으로 인해 유류가 외부로 흘러 넘쳐 화재나 폭발의 위험성에 대한 대책이 요구되고 있다.

액상물질의 레벨을 측정 또는 탐지하는 용도로 사용되는 센서는 많은 종류가 있다. 이 센서들은 유체가 정해진 높이가 되면 기계적 또는 전기적 신호를 제공한다. 그러나 기존의 센서는 본 장치가 대상으로 하는 유류의 레벨 탐지 목적으로는 적합하지 않다. 그 이유는 저유탱크 내부에서 사용하기 위해서는 보편적인 장소에서 사용하는 것과는 달리 특별히 고려해야 될 사항이 많기 때문이다. 액상물질의 레벨을 센싱 하는 레벨센서부와 이로부터 제공받은 센싱신호를 이용하여 경보를 발하는 제어부가 각각 서로 다른 곳에 설치되는 점이 고려될 필요가 있다. 또한 기름과 같이 인화성이 강한 물질을 담는 탱크에 적용될 경우에는 방폭기능이 고려될 필요가 있다. 레벨센서부는 저유 탱크 내부에 설치되므로 레벨센서부에 고장이 있을 경우 보수가 어렵다. 유지보수의 난해성을 고려한 설계가 이루어질 필요가 있다. 또한 레벨센서부는 탱크 안에 저장된 액상물질(예컨대 기름)과의 화학적 반응이 일어나지 않도록 고려한 설계가 이루어질 필요가 있다.

본 고안은 이상과 같은 설계상의 고려 요소들이 반영되어 안전성과 안정성이 높고, 탱크에 담겨진 액상 물질의 레벨 상승을 탐지하여 기준레벨이 도달한 경우 원격지의 운영자가 있는 지역에서 경보가 자동으로 발해지도록 하는 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 고안의 실시예에 관한 상세한 설명은 첨부하는 도면을 참조하여 이루어질 것이며, 도면에서 대응되는 부분을 지정하는 번호는 같다.

도 1은, 본 고안에 따른 장치를 2중벽 구조의 탱크에 설치하여 누설된 액상물질이 벽간공간에 고이는지를 탐지하는 경우를 도시한다.

도 2는 본 고안에 따른 장치를 일반적인 탱크에 설치하여 그 탱크 안에 저장되는 액상물질의 오버플로우를 방지하는 용도로 적용된 경우를 도시한다.

도 3은 본 고안에 따른 액상물질의 누설 및 오버플로우 검출 및 경보 장치의 구성을 도시한 블럭도이다.

도 4는 본 고안에서 채용한 자기식 레벨센서부의 구성을 보여주는 단면도이다.

도 5는 자기식 레벨센서부의 자기센서의 구성을 도시한 회로도이다.

도 6은 제어부의 실제 구성예를 도시한다.

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **

10, 30: 탱크 10a: 탱크 내벽

10b: 탱크 외벽 12: 벽간 공간

14, 32: 액상물질 16, 34: 주입관

18, 36: 맨홀 덮게 20: 레벨센서부

22: 케이블 24: 가이드관

26: 누설액 40: 제어부

50: 유전체 튜브 52: 플로우트(float)

54: 영구자석 56: 자기센서

58: 개구 59a: 상부공간

59b: 하부공간

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따르면, 액상물질을 저장하는 탱크; 상기 탱크의 소정 지점에 고정 설치되며, 그 설치 지점에서 상기 액상물질이 기준레벨 이상으로 고이는 상태를 무접점 자계 센싱 방식으로 검출하여 전기적 신호를 출력하는 하나 이상의 레벨센서부; 및 지상에 설치되며, 상기 하나 이상의 상기 레벨센서부와는 각각 전기적으로 연결되어 각 레벨센서부에 필요한 동작전원을 제공하고, 각 레벨센서부의 출력신호를 모니터링하여 상기 액상물질의 레벨이 해당 레벨센서부가 설치된 지점까지 차올라 있는지 여부를 판별하고, 그 판별결과에 따라서 스피커 및/또는 대응되는 경보등을 통해 경보를 발하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 탱크에 저장된 액상물질의 누설 및 오버플로우 검출 및 경보 장치가 제공된다.

본 고안의 장치가 적용되는 탱크는, 액상물질의 누설을 검출하기 위한 목적으로는, 벽체가 적어도 외벽과 내벽으로 이루어지고 이들 두 벽 사이에는 벽간 공간이 제공되며, 상기 내벽 안의 공간에 액상물질을 저장하는 다중벽 구조의 탱크인 것이 바람직하고, 액상물질의 오버플로우를 방지하기 위한 목적으로는, 단일벽 구조 또는 다중벽 구조를 불문한다.

다중벽 구조의 탱크에 적용되는 경우, 탱크를 상부에서 하부로 관통하는 관으로서, 상부 단부는 상기 탱크의 외부로 노출되고 하부 단부는 상기 벽간 공간의 최저위 지점까지 연장되는 가이드관을 더 구비하는 것이 바람직하다. 이 경우, 레벨센서부는 누설을 검출하기 위해 상기 가이드관의 하부 단부 안에 상기 벽간 공간의 최저위에 근접한 지점 및/또는 오버플로우를 검출하기 위해 상기 탱크 안의 상부의 적절한 지점에 설치되는 것이 바람직하다.

바람직한 구성예에 따르면, 상기 레벨센서부는 적어도 두 개의 분리된 상부 및 하부 공간을 정의하고 그 바닥에는 액상물질이 상기 하부공간으로 유입될 수 있는 구멍이 형성된 비자성이며 액상물질과 화학적 반응이 없는 재질로 된 유전체 튜브; 상기 하부공간 안에 배치되고 유입된 액상물질의 레벨 상승에 의해 위로 뜨는 플로우트; 상기 플로우트 위에 안치되는 영구 자석; 상기 상부 공간에 안치되어 상기 액상물질이 상기 하부공간에 유입되지 않아 상기 플로우트가 낮은 위치에 있는 경우와 상기 액상물질이 상기 하부공간에 유입되어 상기 플로우트의 상승으로 인해 상기 자석에 의해 형성된 자계의 영향권 안으로 들게 되는 경우 각각에 서로 다른 레벨의 출력신호를 발생하는 자기센서; 및 상기 자기센서와 상기 제어부를 연결되는 전선을 구비한다. 상기 자기센서는 적어도 3개를 포함하여, 상기 제어부는 상기 복수개의 자기센서의 출력신호를 다수결의 원칙에 따라 결정된 상태값을 상기 레벨센서부의 출력신호로 간주하도록 설계되는 것이 바람직하다. 나아가, 상기 자기센서는 상기 영구자석이 발생한 자계의 영향범위 내에 위치하는 경우 하이레벨(high level) 신호를 출력하며, 자계의 영향범위 밖에 위치하는 경우 로우레벨(low level) 신호를 전기적 스파크가 없는 무접점 신호로 출력하는 디지털 홀효과센서를 이용하여 구현하는 것이 바람직하다.

바람직한 구성예에 따르면, 상기 제어부는 상용의 교류전원을 직류로 변환시킨 다음 DC-DC 컨버터를 통해 적합한 크기의 직류로 변환하여 상기 레벨센서부에제공하는 전원부; 스피커와 각 레벨센서부별로 대응되는 경보등; 상기 레벨센서부의 출력신호를 기준신호와 비교하여 상기 레벨센서부가 설치된 곳에서 액상물질이 기준 레벨에 도달하였는지를 판별하고, 그 결과를 상기 제어신호로 만들어 상기 경보제어부로 제공하는 로직제어모듈; 상기 로직제어모듈의 출력신호를 받아 상기 스피커와 상기 경보등의 동작을 제어하는 경보제어부를 구비한다. 상기 제어부는, 상기 로직제어모듈의 전단에 설치하여 상기 레벨센서부의 출력신호를 입력받아 광-전기신호로의 변환 과정을 거쳐 상기 로직제어모듈로 제공함으로써 상기 레벨센서부를 상기 제어부와 전기적으로 분리시키는 포토커플러를 더 구비하는 것이 바람직하다.

이러한 본 고안에 따른 장치에 의하면, 누유나 유류의 넘침으로 인한 문제 발생을 최소화할 수 있다. 이 장치는 이중탱크 구조로 된 저유탱크에서 내벽이나 외벽의 균열에 의해 내벽과 외벽 사이에 누유나 누수가 발생할 경우 이를 탐지하여 필요한 장소에 경보등을 조광하고 경보음을 발생시키는 용도로 사용할 수 있다. 또한, 저유탱크에 유류를 공급할 경우 과도한 공급으로 인한 넘침을 방지하기 위해 유류가 정해진 위치를 초과할 경우 이를 탐지하여 필요한 장소에 경보등을 조광하고 경보음을 발생시키는 용도로도 사용할 수 있다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 일실시예에 관하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 고안의 장치가 기름 등과 같은 액상물질(14)을 담아 저장하는 2중벽 구조의 탱크에 설치된 예를 도시한다. 저유탱크인 경우에는 일반적으로 지하에매설되고, 기름의 누설에 따른 토양 오염 등을 방지하기 위해 2중벽 구조로 만드는 것이 권장되는데, 도 1은 본 고안의 장치가 2중벽 구조의 탱크(10)에 적용된 경우를 예로 한 것이다. 도면은 탱크(10)가 지하에 매설되는 경우를 도시하고 있으나, 본 고안의 장치는 지상에 설치되는 탱크에도 적용될 수 있음은 물론이다.

먼저, 탱크(10)는 그 벽이 적어도 내벽(10a)과 외벽(10b)의 2중벽 구조를 가진다. 이들 두 벽(10a, 10b) 사이는 소정의 간격으로 이격된다. 내벽(10a)에 균열이나 구멍이 생겨 저장물(14)이 새더라도 곧바로 땅 속으로 스며드는 것이 아니라 벽간 공간(12)의 바닥에 고이게 된다. 누설량이 많아지면 벽간 공간(12)의 바닥에 고이는 액상물질(26)의 레벨이 올라가게 되는데, 이것이 검출대상이 된다. 또한 외벽이 균열이나 구멍이 생겨 탱크 외벽 주위에 있는 액체(주로 물)가 벽간 공간에 고이게 되는데, 이것도 검출대상이 된다.

탱크(10)의 상부는 맨홀로 연결되고 그 위에 덮게(18)가 덮여지며, 또한 지상과 탱크(10)를 연결하여 액상물질(14)을 탱크(10) 안으로 주입하는 통로인 주입관(16)이 탱크 상부에 연결된다.

이러한 2중벽 구조의 탱크(10)에 본 고안의 장치를 적용하기 위해 탱크(10)의 상부에서 하부로 관통하는 가이드관(24)이 설치된다. 이 가이드관(24)은 그 하단부가 개방되어 있으며 탱크(10)의 내벽(10a)과 외벽(10b) 사이의 공간(12)까지 연장된다. 또한 탱크(10)의 내벽(10a)과 가이드관(24)은 틈이 없도록 밀봉되어 내벽(10a) 안에 담겨진 액상물질(14)이 벽간 공간으로 새어나오지 못하도록 한다. 가이드관(24)의 상부는 탱크(10) 윗면보다 높게 설치된다.

본 고안의 장치는, 도 2에 도시된 것처럼, 탱크(30) 안의 정적한 높이에 설치되어 그 안에 주입된 액상물질(32)이 기준 레벨에 도달하였는지 여부를 센싱 하여 경보를 발함으로써 넘침(overflow)을 방지하는 용도로도 사용될 수 있다. 이 경우에는 탱크의 벽구조는 그 종류를 불문하며, 도면은 본 고안의 장치가 단일벽 구조이며, 지하에 매설되어 맨홀 덮게(36)로 덮인 탱크(30)에 적용된 경우를 도시하고 있다.

본 고안에 따른 장치는 도 3에 도시된 바와 같이 레벨센서부(20)와 제어부(40)로 구성되며, 레벨센서부(20)와 제어부(40)는 신호케이블(22a)과 전원케이블(22b)로 서로 연결된다. 누설이나 오버플로우 등을 감시할 대상지점은 탱크(10, 30) 내이고 경보음과 경보등을 설치하는 곳은 운용자가 위치한 곳이어야 한다. 따라서 레벨센서부(20)는 탱크(10, 30) 안에, 제어부(40)는 운용자가 있는 장소(예: 주유소 사무실 등)에 설치한다.

구체적으로 레벨센서부(20)는 도 1에 도시된 2중벽 구조의 탱크(10)에 설치되는 경우 벽간 공간(12)에 고인 액상물질(26)을 레벨센서부(20)가 곧바로 검출할 수 있도록 레벨센서부(20)를 가능하면 벽간 공간(12)의 맨하부에 설치하는 것이 바람직하다. 구체적으로는 가이드관(24) 내부의 맨 아래에 고정 설치되어 벽간 공간(12)의 바닥에 근접되도록 하는 것이 바람직하다. 또한 도 2처럼 탱크(30) 내의 액상물질(32)이 기준레벨에 도달하였는지를 검출하기 위한 용도로 사용되는 경우 레벨센서부(20)는 탱크(30)의 주입관(34)을 활용하여 적정한 높이에 고정시키면 된다.

제어부(40)는 탱크의 관리 운영을 담당하는 사람이 활동하는 지상의 적당한 위치 예컨대 사무실 내지 통제실 등에 배치된다. 그리고 레벨센서부(20)와 제어부(40)를 연결해주는 신호케이블(22a)과 전원케이블(22b)은 가이드관(24)을 통과하여 제어부(40)에 연결된다. 중간에 커넥터(비도시)를 배치하여 이를 경유하여 제어부(40)에 연결되도록 할 수도 있다. 이러한 구조는 설치장소에 따라 레벨센서부(20)와 제어부(40)의 다양한 이격거리를 수용할 수 있다.

도 4는 레벨센서부(20)의 구성을 도시한다. 레벨센서부(20)는 적어도 두 개의 분리된 상부공간(59a)과 하부공간(59b)을 정의하고 그 바닥에는 액상물질이 하부공간(59b) 안으로 유입될 수 있는 개구(58)가 형성된 튜브(50)를 갖는다. 이 튜브(50)는 예컨대 테프론과 같은 비자성이며 액상과의 화학적 반응이 없는 재질로 만드는 것이 바람직하다. 이 튜브(50)는 가이드관(24) 내벽(도 1의 경우) 또는 주입관(34) 외벽(도2의 경우)에 고정된다. 하부공간(59b) 속에는 그 안으로 유입된 액상물질의 레벨 상승에 의해 위로 뜨는 플로우트(52)가 배치되며 그 플로우트(52) 위에는 영구 자석(54)이 안치된다. 상부공간(59a)에는 자기센서(56)가 안치된다.

이 자기센서(56)는 하부공간(59b)으로 유입된 액상물질이 거의 없어 플로우트(52)가 하부공간(59b)의 아래쪽에 위치할 때는 그 출력신호의 레벨이 로우레벨(low level)를 유지한다. 그러나 레벨센서부(20)가 액상물질(26 또는 32)에 잠기기 시작하면 액상물질이 개구(58)를 통해 하부공간(59b) 안으로 유입되고, 이로 인해 플로우트(52)가 상승함에 따라 영구 자석(54)에 의해 형성된 자계의 영향권 안으로 들게 되는 동안에는 자기센서(56)의 출력신호의 레벨은 하이레벨(highlevel)로 된다. 따라서 자기센서(58)의 출력신호에 레벨변동이 발생하는지를 모니터링 함으로써 탱크(10) 내의 액상물질의 누설 내지 오버플로우를 감시할 수 있다. 반대로 플로우트가 하강하면서 자기센서가 영구자석에 의한 자계의 영향권 안에서 밖으로 나갈 경우 자기센서의 출력은 하이 레벨에서 로우레벨로 천이된다. 따라서 자기센서는 반복적으로 사용이 가능하다.

레벨센서부(20)는 탱크(10, 30) 내부에 설치되므로 고장이 있을 경우 보수가 어렵다. 레벨센서부(20)의 구성요소들 중에서 고장의 개연성이 가장 높은 것은 바로 자기센서(56)이다. 이 점을 고려하여 하나의 레벨센서부(20)에 설치되는 자기센서(56)는 복수개로 구성하는 것이 바람직하다. 자기센서(56)의 고장 발생 시 교체가 어려워 어느 하나에 고장이 발생하더라도 나머지 자기센서(56)를 활용함으로써 반영구적인 수명을 확보할 수 있기 때문이다. 복수개의 자기센서(56)는 제어부(40)에 병렬로 각각 연결되며 자기센서(56)의 출력신호의 논리적 신호처리는 제어부(40)에서 이루어진다.

자기센서(56)는 원형 튜브의 격막에 접착된다. 공간은 유류와 화학반응이 없는 재료로 몰딩 된다. 제어부(40)는 복수개의 자기센서의 출력들로부터 다수결의 원칙에 따라, 예컨대 세 개의 자기센서를 배치하는 경우 그들 중 두 개 이상의 출력이 나타내는 상태로 판단하도록 구성하는 것이 바람직하다. 한 개의 자기센서만을 사용할 경우 그것이 고장 나면 레벨센서부(20)로서의 기능을 발휘하지 못하지만, 위와 같은 구성을 취하면 3개 중 어느 하나가 고장이더라도 정상적으로 작동하게 되어 레벨센서부(20) 수명을 연장시킬 수 있는 장점이 있다.

레벨센서부(20)와 케이블(22)은 탱크(10, 30) 내의 액상물질(26, 32)과 직접 접촉한 상태에서 사용되고 있으므로, 그 액상물질과 화학적 반응이 일어나지 않아야 한다. 이를 고려하여 레벨센서부(20)의 튜브(50), 플로우트(52), 케이블(22)의 외피, 센서장착용 접합제를 선정하는 것이 바람직하다.

제어부(40)는 레벨센서부(20)의 출력신호를 모니터링 하여 레벨센서부(20)가 설치된 지점에서 액상물질의 레벨이 소정의 기준레벨에 도달하였는지를 판별하여 운용자에게 감지된 상태를 시청각적으로 알려주기 위해 빛을 발광하고 경보음을 발하는 기능을 한다. 이러한 기능을 위해 제어부(40)는 레벨센서부(20)의 동작에 필요한 전원을 공급하는 전원부와 레벨센서부(20)의 출력신호를 모니터링 하여 그 레벨센서부(20)가 설치된 곳에서 액상물질(26, 32)이 기준 레벨에 도달하였는지를 판별하고, 그 판별결과에 따라 경보를 발하는 경보부로 구성된다.

전원부는 상용의 교류전원(46)으로부터 전력을 공급받아 직류로 변환하는 전원공급기(45)와 이로부터 제공되는 직류를 레벨센서부(20)에 적합한 크기의 직류로 변환하여 레벨센서부(20)로 제공하는 DC-DC 컨버터(44)로 구성된다. DC-DC 컨버터(44)에 의해 제어부(40)의 전원은 레벨센서부(20)와 분리되므로 전원부의 고장이 레벨센서부(20)로 전파되는 것이 차단된다. 또한 레벨 센서부의 이상으로 인한 영향이 전원부로 전파되는 것이 차단된다.

경보부는 로직제어모듈(42), 경보제어부(43), 하나 이상의 경보등(47), 그리고 스피커(48)를 포함한다. 경보등(47)은 예컨대 LED와 같은 것을 이용하여 구성되며, 레벨센서부(20)와 일 대 일의 관계를 갖도록 설치되는 것이 바람직하다. 로직제어모듈(42)은 각 레벨센서부(20)의 출력신호를 다수결의 논리에 따라 판단하여 레벨센서부(20)가 설치된 곳에서 액상물질(26, 32)이 기준 레벨에 도달하였는지를 판별하고, 그 결과를 경보 제어부(66)로 제공한다. 경보제어부(43)는 로직제어모듈(42)로부터 액상물질이 기준레벨에 도달 시에 발생하는 출력신호가 제공되면, 그 레벨센서부(20)에 대응되는 경보등(47)이 발광되도록 함과 동시에 스피커(48)에는 경보음이 출력되도록 제어한다.

레벨센서부(20)와 제어부(40)간의 이격거리가 멀 경우 정보의 정확한 전달을 위해 신호의 잡음에 대한 내성을 키울 필요가 있다. 이를 위해 로직제어모듈(42) 전단에 포토커플러(41)를 더 개재시킬 수도 있다. 포토커플러(41)는 레벨센서부(20)의 출력신호를 입력받아 광-전기신호로의 변환 과정을 거쳐 로직제어모듈(42)로 제공함으로써 레벨센서부(20)를 제어부(40)와 전기적으로 분리시켜준다. 즉, 포토커플러(41)는 포토다이오드와 포토트랜지스터로 구성되어, 레벨센서부(20)의 출력신호를 포토다이오드를 통해 광신호로 변환한 다음 포토트랜지스터로 제공하여 다시 전기신호로 변환하는 과정을 거친다. 이에 의해 레벨센서부(20)와 제어부(40)는 전기적으로는 분리되어 레벨센서부(20)의 신호가 차동신호로 전달됨으로써 신호의 내잡음성을 높여 원거리 신호전달에 신뢰성을 부여한다. 포토커플러(41)를 이용하여 레벨센서부(20)와 제어부(40)를 상호 분리시킴으로써 회로 이상에 따른 고장이 레벨센서부(20)로 전파되지 않게 된다.

레벨센서부(20)가 설치되는 탱크(10, 30)가 기름을 담는 저유탱크인 경우에는 그 탱크(10, 30) 안에 설치되므로 항상 유증기나 유류에 접촉한 상태로 있다.따라서 안전을 위한 방폭기능이 확실히 보장되어야 한다. 이를 위해 레벨센서부(20)의 자기센서(56)는 전기적 스파크(spark)가 없는 무접점 신호를 제공하며, 약전에서 작동되고, 크기가 작고, 염가이고, 신뢰성이 높은 센서인 디지털 홀효과센서(digital hall-effect sensor)를 적용하는 것이 바람직하다.

도 5에는 디지털 홀효과센서의 구성이 도시되어 있는데, DC-DC컨버터(44)의 공급전압과 접지 사이에 저항(R)과 트랜지스터(64)를 연결하고, 홀효과소자(60)와 증폭기(62)를 트랜지스터(64)의 베이스에 연결한 구성을 갖는다. 홀효과센서는 센서에 작용하는 자장의 세기에 따라 전압신호를 발생시키는 소자이며, 디지털 홀효과센서는 작용하는 자장의 세기가 정해진 자장의 세기를 초과할 경우 로우레벨[0 볼트]에서 하이레벨[공급전압]로 변화하는 신호를 제공하는 센서이다. 반대로 작용하는 자장의 세기가 정해진 세기보다 낮아질 경우 하이레벨에서 로우레벨로 변화하는 전압신호를 제공한다. 디지털 홀효과센서는 오픈컬렉터형 출력을 제공하므로 정상적인 상태에서는 출력단자에 전류가 흐르지 않고, 센싱대상인 액상물질(26, 32)이 정해진 기준레벨을 초과하는 동안에만 전류가 흐르므로 센서에 공급되는 전력을 최소화할 수 있다. 디지털 홀효과센서에 공급하는 작동전압은 제어부(40)에서 DC-DC 컨버터(44)를 통해 공급되므로 레벨센서부(20)와 제어부(40)의 전원은 서로 분리되어 있어 회로의 이상에 따른 과도전류 발생으로 인한 위험을 최소화한 구성이다.

도 7은 제어부(40)의 실제 구성예를 도시한다. 이 제어부는 2중벽 구조를 갖는 다수의 탱크(Tank1~Tank6)에 대하여 각 탱크마다 레벨센서부(20)를 누설감지용(도 1의 경우)과 오버플로우 감시용(도 2의 경우)으로 각각 한 개씩 설치한 경우에 대응되는 구성이다. 각 레벨센서부마다 경보등(47a, 47b)을 일 대 일로 대응시켜 12개의 경보등을 배치하고 스피커(48)는 한 개를 채용한 구성예를 보여준다.

이상과 같은 장치에 따르면, 레벨센서부(20)가 설치된 벽간 공간(12)에 누유나 누수 등으로 인해 액상물질(26)이 고이거나(도 1의 경우) 액상물질(32)이 기준레벨을 초과하게 되면(도 2의 경우), 레벨센서부(20)의 개구(58)를 통해 하부공간(59b)으로 액상물질(26, 32)이 유입되어 플로우트(52)가 부력에 의해 상승한다. 그 결과 영구자석(54)이 자기센서(56)에 가까이 접근하게 되고, 이에 따라 영구자석(54)의 자계 안에 자기센서(56)가 위치하게 되고 자기센서(56)의 홀효과 소자(60)에는 전류가 흐르게 된다. 영구자석(54)이 한계 거리보다 더 가까이 자기센서(56)에 접근하여 영구자석에 의한 자장의 세기가 정해진 값보다 커지면 홀효과 소자(60)에 흐르는 전류의 크기가 기준값을 초과하여 트랜지스터(64)에 베이스전류가 흐르게 된다. 그에 따라 트랜지스터(64)의 출력은 로우레벨에서 하이레벨로 천이가 일어난다. 반대로 액상물질(26)의 레벨이 정해진 위치보다 낮아지면 트랜지스터(64)의 출력은 하이레벨에서 로우레벨로의 천이가 일어난다. 그리고 이 신호는 가이드관(24) 내부에 있는 신호선(22a)을 통해 제어부(40)로 전달된다.

레벨센서부(20)의 출력신호를 받은 제어부(40)에서는 그 신호를 분석하여 어느 탱크에서 액상물질의 누설이나 오버플로우가 발생했는지를 판별한다. 어떤 탱크에서 누설이나 오버플로우가 발생한 경우, 스피커(48)를 이용하여 경보음을 발생시킴과 동시에 그 탱크에 대응되는 경보등(47)을 발광시킨다. 예컨대, 어떤 하나의레벨센서부(20)의 자기센서(56)에서 제공되는 3개의 디지털 홀효과센서의 출력신호는 포토커플러(41)를 통과하여 로직제어모듈(42)에 제공되며, 로직제어모듈(42)은 다수결 원칙에 따라 처리한다. 즉, 3개의 출력신호 중 2개 이상이 동일한 상태값을 가질 때의 그 상태값을 택한다. 예컨대 3개의 출력신호가 하이, 로우, 하이이면 하이로 판단한다. 로직제어모듈(42)은 2개 이상의 디지털 홀효과센서 출력이 하이가 될 때는 해당 경보등(47)을 점멸하고, 경보음을 발생시킬 수 있도록 제어신호를 출력하고, 경보제어부(43)는 이 제어신호에 응답하여 해당 경보등(47)을 발광시키고 경보음이 발하는 제어를 한다. 제어기 외함에 제어기와 레벨센서부를 연결하는 신호선이 연결되지 않은 경우 이를 운용자에게 알리기 위해 경보등을 소등상태로 둔다.

경보등(47)은 다음의 3가지의 상태로 구별한다. 즉, 경보등(47)이 꺼진 상태는 제어부(40)에 전원이 공급되지 않는 상태 또는 제어부(40) 외함에 케이블이 연결되지 않은 상태를 나타내며, 점등상태는 정상적인 상태, 즉 누유, 누수, 넘침이 없는 상태를 나타내며, 점멸상태는 누유, 누수, 또는 넘침이 발생한 상태를 나타낸다. 경보음은 소음 상태에서도 구분이 가능하도록 단속적인 음으로 출력한다.

본 고안에 따른 장치에 의하면, 탱크에 액상물질을 저장할 때 발생할 수 있는 누설이나 오버플로우의 문제를 차단하여, 토양이나 지하수의 오염을 효과적으로 방지할 수 있게 해준다.

본 고안의 장치는 무접점 자기센서 방식을 채용하여 액상물질의 레벨을 센싱함으로써 인화성이 있는 액상물질에도 안전성이 보장된다.

또한 본 고안의 장치는 고장수리가 곤란한 레벨센서부의 특성을 고려하여 레벨센서부와 연결을 갖는 부분에 포토트랜지스터부와 DC-DC컨버터를 배치하는 구성을 취함으로써 제어부의 전기적인 이상현상이 레벨센서부까지 전파되지 않도록 하여 레벨센서부의 고장발생을 최소화한다. 레벨센서부와 제어부의 신호선은 포토커플러를 이용하여 분리시켜 전기적 안정성을 확보하고 신호는 차동으로 전달하여 원거리 전달에 필요한 내잡음성을 확보한다.

나아가, 레벨센서부의 자기센서는 다수 개를 배치함으로써 어느 하나의 고장이 발생한 경우에도 자기센서로서의 정상적인 기능을 발휘하도록 되어 있어, 유지보수의 측면에서 유리하다.

이상에서는 본 고안의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 실용신안청구의 범위에 기재된 본 고안의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 고안을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있다. 따라서 실용신안청구범위의 등가적인 의미나 범위에 속하는 모든 변화들은 전부 본 고안의 권리범위안에 속함을 밝혀둔다.

Claims (9)

1. 액상물질을 저장하는 탱크;

   상기 탱크의 소정 지점에 고정 설치되며, 그 설치 지점에서 상기 액상물질이 기준레벨 이상으로 고이는 상태를 무접점 자계 센싱 방식으로 검출하여 전기적 신호를 출력하는 하나 이상의 레벨센서부; 및

   지상에 설치되며, 상기 하나 이상의 상기 레벨센서부와는 각각 전기적으로 연결되어 각 레벨센서부에 필요한 동작전원을 제공하고, 각 레벨센서부의 출력신호를 모니터링 하여 상기 액상물질의 레벨이 해당 레벨센서부가 설치된 지점까지 차올라 있는지 여부를 판별하고, 그 판별결과에 따라서 스피커 및/또는 대응되는 경보등을 통해 경보를 발하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 탱크에 저장된 액상물질의 누설 및 오버플로우 검출 및 경보 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 탱크는 벽체가 적어도 외벽과 내벽으로 이루어지고 이들 두 벽 사이에는 벽간 공간이 제공되며, 상기 내벽 안의 공간에 액상물질을 저장하는 다중벽 구조의 탱크인 것을 특징으로 하는 탱크에 저장된 액상물질의 누설 및 오버플로우 검출 및 경보 장치.
3. 제 2항에 있어서, 상기 탱크를 상부에서 하부로 관통하는 관으로서, 상부 단부는 상기 탱크의 외부로 노출되고 하부 단부는 상기 벽간 공간의 최저위 지점까지연장되는 가이드관을 더 구비하고, 상기 레벨센서부는 누설을 검출하기 위해 상기 가이드관의 하부 단부 안에 상기 벽간 공간의 최저위에 근접한 지점 및/또는 오버플로우를 검출하기 위해 상기 탱크 안의 상부의 적절한 지점에 설치되는 것을 특징으로 하는 탱크에 저장된 액상물질의 누설 및 오버플로우 검출 및 경보 장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 레벨센서부는 상기 탱크 외부에서 안으로 연장되는 주입관의 측벽에 오버플로우 방지를 위한 한계높이로 고정되는 것을 특징으로 하는 탱크에 저장된 액상물질의 누설 및 오버플로우 검출 및 경보 장치.
5. 제 1항 내지 4항 중 어느 하나에 있어서, 상기 레벨센서부는 적어도 두 개의 분리된 상부 및 하부 공간을 정의하고 그 바닥에는 액상물질이 상기 하부공간으로 유입될 수 있는 구멍이 형성된 비자성이며 액상물질과 화학적 반응이 없는 재질로 된 유전체 튜브; 상기 하부공간 안에 배치되고 유입된 액상물질의 레벨 상승에 의해 위로 뜨는 플로우트; 상기 플로우트 위에 안치되는 영구 자석; 상기 상부공간에 안치되어 상기 액상물질이 상기 하부공간에 유입되지 않아 상기 플로우트가 낮은 위치에 있는 경우와 상기 액상물질이 상기 하부공간에 유입되어 상기 플로우트의 상승으로 인해 상기 자석에 의해 형성된 자계의 영향권 안으로 들게 되는 경우 각각에 서로 다른 레벨의 출력신호를 발생하는 자기센서; 및 상기 자기센서와 상기 제어부를 연결되는 전선을 구비하는 것을 특징으로 하는 탱크에 저장된 액상물질의 누설 및 오버플로우 검출 및 경보 장치.
6. 제 5항에 있어서, 상기 자기센서는 적어도 3개를 포함하여, 상기 제어부는 상기 복수개의 자기센서의 출력신호를 다수결의 원칙에 따라 결정된 상태값을 상기 레벨센서부의 출력신호로 간주하는 것을 특징으로 하는 탱크에 저장된 액상물질의 누설 및 오버플로우 검출 및 경보 장치.
7. 제 5항에 있어서, 상기 자기센서는 상기 영구자석이 발생한 자계의 영향범위 내에 위치하는 경우 하이레벨(high level) 신호를 출력하며, 자계의 영향범위 밖에 위치하는 경우 로우레벨(low level) 신호를 전기적 스파크가 없는 무접점 신호로 출력하는 디지털 홀효과센서인 것을 특징으로 하는 탱크에 저장된 액상물질의 누설 및 오버플로우 검출 및 경보 장치.
8. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는 상용의 교류전원을 직류로 변환시킨 다음 DC-DC 컨버터를 통해 적합한 크기의 직류로 변환하여 상기 레벨센서부에 제공하는 전원부; 스피커와 각 레벨센서부별로 대응되는 경보등; 상기 레벨센서부의 출력신호를 다수결의 논리에 따라 분석하여 상기 레벨센서부가 설치된 곳에서 액상물질이 기준 레벨에 도달하였는지를 판별하고, 그 결과를 상기 제어신호로 만들어 상기 경보제어부로 제공하는 로직제어모듈; 상기 로직제어모듈의 출력신호를 받아 상기 스피커와 상기 경보등의 동작을 제어하는 경보제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 탱크에 저장된 액상물질의 누설 및 오버플로우 검출 및 경보 장치.
9. 제 5항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 로직제어모듈의 전단에 설치하여 상기 레벨센서부의 출력신호를 입력받아 광-전기신호로의 변환 과정을 거쳐 상기 로직제어모듈로 제공함으로써 상기 레벨센서부를 상기 제어부와 전기적으로 분리시키는 포토커플러를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 탱크에 저장된 액상물질의 누설 및 오버플로우 검출 및 경보 장치.