KR20060084160A - 정전용량형 누수 감지센서 - Google Patents

Abstract

본 발명은 물 및 화학성 약품 액의 누수를 감지하기 위한 누수 감지센서에 관한 것으로, 더 상세하게는 반도체, LCD 및 산업설비에 있어서, 누수를 감지하여 물 및 화학성 약품 액의 누수를 방지하기 위한 정전용량형 누수 감지센서에 관한 것이다.

본 발명에서는 정전용량형 센서의 특성을 이용하여 누수된 화학약품 또는 물을 감지할 수 있도록 하므로써, 조도 변화에 의한 오동작을 방지하며, 조도변화를 감지하기 위한 액체흡수용 종이를 교체하기 위한 번거로움을 회피하고자 하는 신뢰성 있는 누수감지센서를 제공하고자 하며, 누수감지센서의 기판 회로부와 감지부를 양면(다층)기판방식으로 통합하여 소형화 시키므로써, 취부공간이 좁은 반도체 설비와 LCD 분야에 적용할 수 있는 누수감지센서를 제공하고자 한다.

누수감지, 누수감지센서, 정전용량형센서

Description

정전용량형 누수 감지센서{The water leakage sensor which uses Dieletronic constand}

도 1은 본 발명 정전용량형 누수 감지센서의 구성을 보인 분리사시도.

도 2는 본 발명 정전용량형 누수감지센서의 다른 실시예(분리형 기판) 구성을 보인 분리사시도.

도 3은 본 발명에 있어서, 회로부 기판의 누수를 감지하기 위한 회로 구성을 개략적으로 나타낸 블록도.

도 4a, 도 4b는 본 발명에 있어서, 센서의 설치예를 나타낸 도면으로, 도 4a는 금속형 홀더를 이용한 예이고, 도 4b는 비금속 홀더를 이용한 예를 나타낸 도면이다.

도 5는 본 발명에 적용되는 정전용량형 센서 필드를 나타낸 도면.

본 발명은 물 및 화학성 약품 액의 누수를 감지하기 위한 누수 감지센서에 관한 것으로, 더 상세하게는 반도체, LCD 및 산업설비에 있어서, 누수를 감지하여 물 및 화학성 약품 액의 누수를 방지하기 위한 정전용량형 누수 감지센서에 관한 것이다.

일반적으로 산업설비에 있어서, 다양한 목적으로 물 또는 화학성 약품을 사용하게 된다. 누수가 발생하게되면, 고가의 장비가 손상됨은 물론, 이러한 화학성 약품으로 인하여 인명의 안전을 위협받을 수 있다.

따라서 이와 같은 산업설비 전반에는 누수감지 센서를 설치하여, 물 또는 화학성 약품이 새어나오게 됨을 감지하여 이를 방지한다.

종래의 누수감지 센서의 대부분은 광(photo)을 이용한 광센서(photo sensor)회로 방식으로 센서의 하단부에 빛을 반사하는 흡수지를 설치하고, 흡수지로부터 반사된 빛의 조도에 따라서 누수를 감지하고 있다.

이와 같은 흡수지 방식의 광센서는 흡수지에 물 또는 화학액이 흡수되면, 흡수지의 조도의 변화가 발생하게 되고, 이를 감지하여 신호로 전환하여 누수여부를 감지하게 된다.

이와 같은 종래 광센서 방식의 누수감지센서는 매번 누수시마다 흡수지를 교환해재우야 하며, 센서를 설치한 후 일정한 시간이 지나면, 공기중에 있는 습도 및 화학성으로 인해 조도의 변화가 발생할 수 있어, 오동작하는 경우가 많다.

따라서 종래 누수감지 센서는 균등한 조도의 유지를 위해 감지부에 백색 흡수성이 좋은 습포지를 항시 장착해야 하는 번거로움이 뒤따르며, 조도의 변화가 적은 화학약품의 경우 오동작 발생확률이 높다.

본 발명에서는 정전용량형 센서의 특성을 이용하여 누수된 화학약품 또는 물 을 감지할 수 있도록 하므로써, 조도 변화에 의한 오동작을 방지하며, 조도변화를 감지하기 위한 액체흡수용 종이를 교체하기 위한 번거로움을 회피하고자 하는 신뢰성 있는 누수감지센서를 제공하고자 한 것이다.

그리고, 누수감지센서의 기판 회로부와 감지부를 양면(다층)기판방식으로 통합하여 소형화 시키므로써, 취부공간이 좁은 반도체 설비와 LCD 분야에 적용할 수 있는 누수감지센서를 제공하고자 한 것이다.

본 발명은 센서 하우징내로 유입되는 물 또는 화학성 약품 등의 누수 대상물체에 의해 변화되는 정전용량값을 이용하여 누수를 감지할 수 있도록 하는 정전용량형 누수감지센서를 특징으로 하는 것으로,

누수 대상물체에 따른 정전용량값의 변화를 검출하기 위하여 센서 필드를 구성한 극판이 설치되는 감지부 기판과, 감지부 기판에 설치된 극판이 케이스를 통과하여 그 외부로 형성되는 센서 필드내에 위치하는 누수물체에 따라서 변화되는 극판 사이의 정전용량값에 따라 전류의 변화를 검출하고 그 검출된 전류의 변화값을 증폭 출력하기 위한 처리수단들을 포함하는 회로부기판과, 감지부기판과 회로부 기판을 내장하여 보호하며, 외부로부터 누수 대상물이 침투되지 않도록 실(seal) 구조를 갖는 케이스와, 회로부 기판의 출력신호 및 회로부 기판에 동작전원을 공급하기 위하여 케이스를 통해 외부로 인출되는 케이블을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 회로부기판과 감지부 기판을 양면 또는 다층기판으로 구성하여 하우징 내의 구성부 면적을 줄여 누수감지센서를 소형화 시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

이와 같은 특징을 갖는 본 발명을 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참조하여 그 구성 및 동작과정을 설명하면 다음과 같다.

누수 대상물체에 따른 정전용량값의 변화를 검출하기 위하여 센서 필드를 구성한 극판이 설치되는 감지부 기판(10)과, 감지부 기판(10)에 접촉되는 누수대상물체에 따라서 감지부 기판(10)에 설치된 극판 사이의 정전용량값에 따라 전류의 변화를 감지하여 그 변환된 신호를 출력하기 위한 처리수단들이 구성된 회로부 기판(20)과, 감지부 기판(10) 및 회로부 기판(20)을 보호하기 위한 하우징(30) 및 보호 덮개(40)를 포함하여 구성되며, 상기 회로부 기판(20)에 전원공급 및 회로부 기판(20)의 출력 신호를 전달하기 위한 케이블(50)이 하우징(30)을 통해 회로부 기판(20)에 연결된 구성으로 이루어진다.

그리고 상기 센서의 동작상태를 표시하기 위한 디스플레이수단으로 발광다이오드(LED)(60)가 회로부 기판(20)에 구성되고, 이에 대응하는 하우징(30)의 위치에 발광다이오드(60)가 외부에 노출(표시)될 수 있도록 한 구조를 갖는다.

예를들면 하우징(30)에 투명창을 두어 발광다이오드(60)가 외부에서 보일 수 있도록 하는 구조가 일반적일 것이다.

이와 같은 본 발명 정전용량형 누수 감지센서는 누수대상물의 감지를 위하여 극판이 설치되는 감지부 기판(10)과 이의 감지부 기판(10)을 통해 정전용량값의 변화를 검출하여 누수여부를 감지하기 위한 회로부 기판(20)이 구성된다.

상기 감지부 기판(10)과 회로부 기판(20)은 양면기판으로 구성될 수 있으며, 또는 다층기판으로 구성하여 센서를 소형화시킨 것을 특징으로 한다.

물론, 감지부 기판(10)과 회로부 기판(20)을 도 2에서와 같이 분리형 으로 구성할 수 있다.

이와 같은 감지부 기판(10)과 회로부 기판(20)을 내장시키기 위해 하우징(30)과 보호 덮개(40)가 구성되며, 감지부 기판(10)의 극판이 보호덮개(40)을 향하도록 즉, 누수대상물이 모여질 부분에 향하도록 내장된다.

감지부 기판(10)이 하우징(30)과 보호 덮개(40)에 내장된 상태에서 외부의 누수대상물에 대한 감지작용을 하게 되므로, 상기 하우징(30)과 보호 덮개(40)는 정전용량값이 작고 누수된 물 또는 화학성 액체에 강한 불소수지류 테프론(PTFE)을 기본 재질로 하며, PE, PVC, PC, PEEK 등을 사용할 수 있다.

상기 불소수지류에는 테프론 외에도 PFA, PVDF 등이 있으며, 테프론은 워낙 고가이어서, 감지대상의 화학성 물질에 따라 PE 혹은 PVC 등을 사용한다.

그리고 센서내에는 즉, 하우징(30)과 보호덮개(40)내에는 센서용 특수 에폭시(Epoxy)가 충진되어 있어, 많은 양의 누수액이 발생해도 자체의 중량으로 부유하는 현상을 방지하며, 누수액이 하우징(30)내로 침투하는 것을 방지하여 내구성을 증가시킨다.

회로부 기판(20)은 감지부 기판(10)에 설치된 극판(11) 사이의 정전용량의 변화에 따라 변화되는 전류를 증폭하여 케이블(50)을 통해 출력하기 위하여, 고주파발진회로, 검파회로, 증폭회로, 출력회로를 포함하여 구성된다.

도 3은 회로부 기판(20)의 개략적인 구성을 나타낸 블록도이다.

상기에서와 같은 본 발명 센서의 설치는,

엑폭시가 충진되고, 외부로부터 액상의 어떠한 물질도 내부로 침입될 수 없는 실(seal)된 구조를 이루는 것으로, 도 4a,도 4b에서와 같이, 소정의 고정수단인 홀더(70,71)를 이용하여 검출대상물이 누수가 되어 모일 수 있는 위치에 설치한다.

홀더(70,71)는 도 4a에서와 같이, 메탈(metal)과 같은 재질로 구성되거나, 도 4b에서와 같이, 테프론(PTEF), PVC 재질로 이루어질 수 있다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명은, 물체의 정전용량값(Dieletronic Constand)를 이용하여 누수감지센서를 구성한 것이다.

모든 자연의 물체는 독자적인 정전용량값을 가지고 있는데 , 예를 들어, 공기 :1, 플라스틱 재질은 : 2, 유리 : 6, 물: 81, 알코올: 25 등으로 이러한 정전용량값을 이용하면 공기를 제외한 모든 재질을 감지할 수 있게 되므로, 본 발명에서는 이를 이용하여 공기보다 높은 정전용량값을 갖는 물체를 감지수 있도록 한 것입니다.

본 발명은, 물체와 전극판(Electrode)사이의 거리변화에 따른 정전 용량의 변화를 검출하는 센서의 구성을 이용한 것으로, 전극판 사이에 유전체(금속 또는 비금속)가 가까이 오면 유전체에서 분극현상이 발생하여 정전용량값이 증가한다.

따라서 본 발명 센서에서는 이러한 변화 값을 감지 증폭하여 출력으로 변환하도록 하여 누수를 감지할 수 있도록 한 것이다.

도 5는 이러한 정전용량형 센서를 설명하기 위한 센서 필드(sensor field)를 나타낸 것이다.

이의 동작을 살펴보면,

상기에서와 같이,누수가 되어 모일 수 있는 위치에 설치된 센서의 하단부로 누수 액이 모여, 보호 덮개(40)의 하단부로 누수 액이 들어오게 되면, 감지부 기판(10)의 하단부 즉, 보호 덮개(40)의 방향으로 설치된 두 극판(11)사이의 센서 필드 사이의 정전용량값이 변화된다.

이때, 누수 액이 보호 덮개(40)에 접촉되지 않고, 비접촉된 상태라고 해도 상관없다.

상기에서 설명한 바와 같이, 하우징(30), 보호덮개(40) 등은 정전용량값이 매우적은 재질이며, 또한 직접 검출되는 정전용량값을 갖는다고 해도 이를 감안하여 센서의 감도를 조정하면 된다.

회로부 기판(20)에서는 상기에서와 같이, 보호덮개(40)를 투과하여 형성된 두 극판(11) 사이의 센서필드 사이에 침입된 누수 액에 따라서 변화되는 정전용량에 따라서 전류를 검출한다.

상기에서와 같이 누수발생여부에 따라 두 극판(11)사이의 정전용량이 변화되고, 이에 따라 검출되는 전류 또한 변화가 발생한다.

회로부 기판(20)에서는 이와 같이 변화되는 전류 값을 증폭하여 출력(digital output)하여 메인 센터에 전달하게 된다.

이에 따라 메인 센터에서는 해당 센서의 설치위치의 누수여부를 판단하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 정전용량형 센서의 특성을 이용하여 누수된 화학약품 또는 물 등을 감지할 수 있도록 하는 누수감지센서를 구성한 것으로, 누수를 감지하기위한 수단(기판)과 이를 처리하기 위한 회로수단(기판)을 양면 또는 다층기판으로 구성하여 소형화시킬 수 있어, 설치가 용이하고, 설치장소에 제약이 적다.

따라서 반도체 설비, LCD 설비 등에 적합한 센서를 제공할 수 있다.

기존의 광센서방식에서와 같이, 액체흡수용 습포지가 필요하지 않으며, 이에 따라 이를 교체하기 위한 번거로움 또한 피할 수 있다.

또한 센서용 특수 엑폭시 충진되어 있어, 많은 양의 누수가 발생하여도 자체의 중량이 있어, 부유하는 현상이 없으며, 화학약품액이 센서 내부에 침투되지 않으므로, 센서의 내구성이 반영구적이다.

Claims (6)

1. 누수 대상물체에 따른 정전용량값의 변화를 검출하기 위하여 센서 필드를 구성한 극판이 설치되는 감지부 기판과, 감지부 기판에 설치된 극판이 케이스를 통과하여 그 외부로 형성되는 센서 필드내에 위치하는 누수물체에 따라서 변화되는 극판 사이의 정전용량값에 따라 전류의 변화를 검출하고 그 검출된 전류의 변화값을 증폭 출력하기 위한 처리수단들을 포함하는 회로부기판과, 감지부기판과 회로부 기판을 내장하여 보호하며, 외부로부터 누수 대상물이 침투되지 않도록 실(seal) 구조를 갖는 케이스와, 회로부 기판의 출력신호 및 회로부 기판에 동작전원을 공급하기 위하여 케이스를 통해 외부로 인출되는 케이블을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 정전용량형 누수 감지센서.
2. 제 1항에 있어서, 상기 회로부 기판에 구성되고, 센서의 동작상태를 나타낼 수 있도록 하는 표시수단을 더 포함하여 구성되고, 이의 표시수단이 케이스를 통해 외부에서 인식 가능하도록 케이스에 표시수단이 노출될 수 있도록 하는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 정전용량형 누수 감지센서.
3. 제 1항에 있어서, 상기 케이스는 감지부 기판을 보호하기 위한 보호 덮개와, 그 상부로 덮혀져 회로부 기판과 감지부 기판을 내장시키기 위한 하우징으로 구성되는 것을 특징으로 하는 정전용량형 누수 감지센서.
4. 제 3항에 있어서, 상기 감지부 기판에 설치된 극판은 두 개의 양 극판으로 구성되고, 보호 덮개의 방향으로 향하도록 설치되어 보호 덮개를 통과하여 센서필드를 구성한 것을 특징으로 하는 정전용량형 누수 감지센서.
5. 제 1항 내지 제 4항중 어느 한 항에 있어서, 상기 회로부 기판과 감지부 기판은 양면기판 또는 다층기판으로 구성되는 것을 특징으로 하는 정전용량형 누수 감지센서.
6. 제 1항 내지 제 4항중 어느 한 항에 있어서, 상기 케이스내에는 엑폭시가 충진되는 것을 특징으로 하는 정전용량형 누수감지센서.

Images