KR20190012832A - 배출타입형 리크감지 센서 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배출타입형 리크감지 센서에 관한 것으로서 보다 상세하게는 투과층으로 유입된 액체 중 일부의 액체는 폐회로를 형성시키고, 일부의 액체는 수화반응 또는 발열반응이 일어나 투과층 외부로 유입되었던 액체의 일부가 밀려나면서 누수확인 수단으로 사용하도록 한 배출타입형 리크감지 센서에 관한 것인바, 본 발명은 리크감지 센서에 있어서, 베이스 필름과; 상기 베이스 필름 상부에 은으로 형성된 제1 및 제2 도전선과; 상기 제1 및 제2 도전선의 상부에 적층된 카본으로 형성된 도전선보호층과; 상기 제3 및 제4 도전선의 상부에 액체가 통과할 수 있도록 형성된 투과층과; 상기 투과층과 도전선보호층 사이에는 유입된 액체의 일부와 반응하여 투과층 외측으로 밀어낼 수 있도록 액체를 기포로 변화시키는 열발생층을 포함하여 이루어진 것에 그 특징이 있다.

Description

배출타입형 리크감지 센서{Exhaust type leak detection sensor}

본 발명은 배출타입형 리크감지 센서에 관한 것으로서 보다 상세하게는 투과층으로 유입된 리크액이 중 일부는 폐회로를 형성시는 수단으로 이용되고, 일부의 리크액은 수화반응 또는 발열반응이 일어나 투과층 외부로 유입되었던 액체의 일부가 밀려나면서 누수확인 수단으로 사용하도록 한 배출타입형 리크감지 센서에 관한 것이다.

일반적으로 누수 및 누유시에 누수와 누유를 감지하기 위한 다양한 방식의 리크센서가 사용되고 있는데, 대표적으로, 케이블형 리크센서, 밴드타입 리크센서 그리고 모듈형 리크센서를 들 수 있다.

상기 케이블형 리크센서는 각종 액체(물, 오일 등)의 노출을 감지하여 액체가 누출되는 지점까지 정확하고 신속하게 알려주는 리크감지센서이다. 누수 및 누유의 감지는 도선을 따라 흐르는 전류가 누출된 물 또는 오일의 저항에 의하여 전위차가 발생되는 것을 감지선으로 감지하여 누수 및 누유의 확인이 가능하다.

그러나 이와 같은 케이블형 리크센서는 설치비용이 고가이고, 센서 케이블 길이가 정해져 있어 고객의 선택 폭이 적다. 또한, 센서 설치시 별도 브라켓을 사용해야 하므로 설치가 어렵고, 추가비용이 드는 문제점이 있으며, 물성 감지 후 물성을 제거하는데 시간이 많이 소요됨과 아울러 외부기기와 연결이 어려운 문제점이 있다.

한편 밴드타입(BEND TYPE) 리크감지센서(LEAK DETECTION SENSOR)는 전선을 통해 전류가 흐르는 동안 물이 전선에 닿게 되면 저항값이 변하게 되어 그 저항값의 변화에 따라 누수 여부를 감지할 수 있다.

이와 같은 밴드타입 리크감지센서는 저가의 비용으로 넓은 면적의 누수를 감지할 수 있고, 설치가 간편하기는 하지만 높은 습도 또는 외부의 충격에 의해 에러(ERROR) 발생률이 높고, 정확한 누수위치를 손쉽게 확인할 수 없는 문제점이 있으며, 설치의 연계성이 없어 제품설치의 조잡성이 있다.

또한, 성능에 비해 가격이 고가인 문제점이 있고, 설치시 바닥에 고정할 브라켓을 따로 설치해야 하므로 설치가 어려우며, 외부기기 연결시 단순한 릴레이 접점방식 이외의 연결 디바이스가 없는 문제점이 있다.

모듈형 리크센서는 플라스틱 케이스 내부에 포토 센서(수광부, 발광부)를 위치시켜, 액체를 감지하지 않은 상태에서는 발광부의 빔(BEAM)을 수광부에서 받아들이지만, 발광부 빔(BEAM)이 액체를 감지하게 되면 굴절률의 변화로 빔(BEAM)이 수광부로 가지 못하게 되므로 빛의 수광된 상태로서 누수를 감지하게 된다.

이러한 모듈형 리크센서는 저가의 비용으로 누수위험 부분을 감지할 수 있고, 설치가 간편하며, 주변장치와 상관없이 자체적 경보가 가능함과 아울러 습도에 따른 에러(ERROR)가 없으나, 케이블 타입(CABLE TYPE)과는 달리 특정위치의 누수 여부만 확인 가능한 문제점이 있고, 주변장치와 연결하기가 어려운 문제점이 있다.

또한, 별도의 센서고정방안을 계획해야 하므로 제품설치시 시간이 많이 소요되는 문제점이 있고, 누수 위험지역의 특정부위만 검출가능 하므로 누수위치가 바뀌게 되면 감지가 어려워지는 문제점이 있다

상기 종래 문제점을 감안하여 본 출원인은 대한민국 실용신안등록 제471278호의 리크감지센서 및 이를 포함한 리크감지장치를 등록받은 바 있으며 상기한 본 출원인의 실용신안등록 제471278호는 첨부도면 도 1에 도시된 바와 같이 제1절연필름(100)에 일정간격 서로 이격되도록 설치된 제1 및 제2도전선(200)(300)이 설치된다.

상기 제1 및 제2도전선(200)(300) 위에는 제3 및 제4도전선(400)(500)이 적층되며, 상기 제1 내지 제4도전선을 커버링하도록 제3 및 제4도전선(400)(500) 상부에 제2절연필름(600)이 설치되되 상기 제1 및 제2도전선(200)(300)은 은(Ag) 재질이고, 상기 제3 및 제4도전선(400)(500)은 탄소(carbon) 재질이고, 상기 제2절연필름(600)에는 상기 제3 및 제4도전선(400)(500)의 일부가 외부로 노출되도록 다수 개의 개구(610)가 형성된 구조이다.

상기한 구조의 리크감지센서는 제3 및 제4도전선(400)(500)으로 누수된 액체가 흘러들어 갈 수 있도록 제2절연필름(600)에는 일정한 간격으로 다수의 개구(610)를 형성시켜야 하는 어려움이 있다.

즉 상기 제2절연필름(600)을 테이프 형태로 제조한 후, 후 가공을 통해 개구(610)를 형성하여야 함으로 제조 공정이 늘어나 제품의 생산비가 높아지고 또한 테이프 형태의 제2절연필름(600)에 개구(610)를 형성하기 위한 가공장치가 별도로 필요하게 되는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해소하고자 제2절연필름(600)을 부착한 후 개구(610)를 형성하기 위하여 타공하게 되면 제1 및 제2도전선(200)(300) 및 제3 및 제4도전선(400)(500)이 훼손되는 문제점이 있다.

한편 개구(610)로 대기중의 산소 및 수분과 제3 및 제4도전선이 반응하여 상기 제3 및 제4도전선이 산화됨으로 탄소(카본)의 물성이 변화되어 제품의 신뢰성이 저하되는 문제가 있다.

상기와 같은 종래 문제점을 감안하여 안출된 대한민국 등록특허 제1591918호 리크감지센서가 등록된 바 있으나 상기한 리크감지센서는 별도로 개구를 형성시키지 않고서도 최상층에 설치된 투수가 가능한 전도감지 투과층을 롤프린팅 인쇄방법 및 전자인쇄방법에 의해 형성시켜 누수를 감지하도록 함으로서 제조가 간단하여 대량생산이 용이하며 제조단가를 절감할 수 있는 효과가 있으나 어디에서 누수가 발생하였는지 확인이 어려운 단점이 있으며, 또한 상기 선등록된 리크감지센서는 일반적으로 작업장 바닥에 부착 설치함으로 작업자가 이동중에 센서를 밟고 다니기 때문에 센서의 상부가 오염되어 리크가 발생하더라도 확인이 어렵고 더불어 어두운 장소 및 야간에 설치된 센서의 위치 및 센서의 설치 모양과 형태가 어떻게 설치되어 있는지 확인이 불편하고, 특히 야간에 리크가 발생되면 확인이 어려운 문제가 있다.

대한민국 등록특허 제1591918호. 대한민국 등록특허 제1759034호.

이러한 종래 문제점을 감안하여 안출한 본 발명은 투과층으로 유입된 액체 중 일부의 액체는 폐회로를 형성시키고, 일부의 액체는 발열 또는 수화 반응이 일어나 투과층으로 유입되었던 액체의 일부가 기포를 일으키면서 투과층 외부로 밀려나게 되어 어디에서 누수가 발생하였는지 확인이 쉽고, 작업장 바닥에 부착 설치된 센서를 작업자가 이동중에 밟고 다녀 센서의 상부가 오염이 되더라도 리크가 발생되면 누수확인이 용이한 이점이 있고, 투과층에 축광이 혼합되어 있어 어두운 장소 및 야간에 설치된 센서의 위치 및 센서의 설치 모양과 형태가 어떻게 설치되어 있는지 확인이 용이한 배출타입형 리스센서를 제공하는데 있다.

상기한 본 발명의 목적은 리크감지 센서에 있어서, 베이스 필름과; 상기 베이스 필름 상부에 은으로 형성된 제1 및 제2 도전선과; 상기 제1 및 제2 도전선의 상부에 적층된 카본으로 형성된 도전선보호층과; 상기 제3 및 제4 도전선의 상부에 액체가 통과할 수 있도록 형성된 투과층과; 상기 투과층과 도전선보호층 사이에는 유입된 액체의 일부와 반응하여 투과층 외측으로 밀어낼 수 있도록 액체를 기포로 변화시키는 열발생층을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 배출타입형 리크감지 센서에 의하여 달성된다.

상기 열발생층은 알켄, 가성소다, 과산화수소, 캡사이신, 실리카 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 배출타입형 리크감지 센서에 의하여 달성된다.

상기 투과층에는 축광 또는 수용성 안료가 더 포함되어 이루어진 것을 특징으로 하는 배출타입형 리크감지 센서에 의하여 달성된다.

이와 같은 본 발명은 투과층으로 유입된 액체 중 일부의 액체는 폐회로를 형성시키고 일부의 액체는 발열 온도에 의해 투과층 외부로 거품을 형성하면서 밀려나게 되어 어느 장소에서 누수가 발생하였는지 확인이 쉽고, 작업장 바닥에 부착 설치된 센서를 작업자가 이동중에 밟고 다녀 센서의 상부가 오염이 되더라도 리크가 발생되면 누수확인이 용이한 이점이 있고, 투과층에 축광이 혼합되어 있어 어두운 장소 및 야간에 설치된 센서의 위치 및 센서의 설치 모양과 형태가 어떻게 설치되어 있는지 확인이 용이한 이점 등이 있다.

도 1은 일반적인 리크센서의 구조를 보여주는 단면도.
도 2는 본 발명의 기술이 적용된 배출타입형 리크감지 센서의 구조를 보여주는 단면도.
도 3은 본 발명의 기술이 적용된 배출타입형 리크감지 센서의 작동을 보여주는 단면도.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부도면 도 1은 본 발명의 기술이 적용된 배출타입형 리크감지 센서의 구조를 보여주는 단면도로써 이에 따른 본 발명의 배출타입형 리크감지센서(1)는, 베이스필름(10) 및 투과층(60), 제1 내지 제4도전선(20,30,40,50)으로 구성된다.

상기 본 발명의 리크감지센서는 띠 형태로 이루어져 필요한 만큼 잘라서 사용할 수 있도록 구성되어 있으며, 베이스필름(10)은 전기가 통하지 않는 절연체로서 PET, PC, PMMA, ABS, PTFE, PEI, PI, PU 등의 재질로 이루어져 있다. 베이스필름(10)의 저면에는 접착제가 도포되어 있으며 상기 접착제를 보호하기 위한 이형지가 부착되어있어 벽면이나 바닥, 천장 등에 센서를 붙일 때 테이프 같이 편리하게 부착할 수 있다.

상기 투과층(60)은 다공성잉크로 두께는 3 ~ 7㎛으로 형성시키며 상기 전도감지 투과층(60)을 형성시키는 방법으로는 실크 인쇄방법과 그라비어 롤을 이용한 인쇄방법을 이용하여 형성시킬 수있다.

상기 투과층(60)을 형성하기 위해 두께가 3㎛ 이하이면 강도가 저하되어 투과층(60)이 쉽게 파손되는 문제가 있으며, 두께가 7㎛ 이상이면 강도는 높아지면서 딱딱해져 설치 및 보관이 자유롭지 못하게 되는 문제가 있다. 상기 내용은 투과층의 두께가 3㎛ 초과 내지 7㎛ 미만의 범위에서 적절한 강도가 유지된다는 의미이다.

한편, 그라비어 롤이 80mesh 이하인 경우 메쉬의 자국이 너무 크게 형성이 되어, 방수성능을 전혀 갖지 못하게 되며, 그라비어 롤이 150mesh 이상인 경우 두께가 너무 얇아서 전도감지 투과층(60)을 형성하여 유지시키기가 매우 어려운 문제점이 있다. 상기 내용은 그라비어 롤이 80mesh 초과 내지 150mesh 미만의 범위에서 적절한 투과층이 유지된다는 의미이다.

한편, 투과층(60)에 수용성 안료를 혼합하여 투과층을 형성시켰을 때 안료가 리크된 액체에 녹아 색채를 갖도록 할 수도 있다.

상기 제1 및 제2도전선(14,16)은 은(Ag) 재질의 5㎛ 내지 7㎛의 얇은 도선으로서, 일정 간격으로 서로 이격되어 베이스 필름(10)의 상면에 전자 인쇄방식으로 인쇄된다.

상기 제3 및 제4도전선(40,50)은 탄소(carbon) 재질이며, 상기 제1 및 제2도전선(20,30)과 동일한 넓이와 두께로 제1 및 제2도전선(20,30) 위에 겹쳐서 인쇄된다.

구체적으로 은 파우더(Ag powder)를 베이스 필름(10) 위에 인쇄한 후, 상온에서 10분간 건조 시킨다. 그런 다음, 탄소 파우더를 그 위에 동일한 두께와 폭으로 전자인쇄한 후 다시 상온에서 10분 건조 시킨다.

상기 투과층(60)과 제3 및 제 4도전선(40)(50)을 사이에 열발생층(70)을 형성시킨다. 이때 상기 열발생층(70)은 알켄, 가성소다, 과산화수소, 캡사이신, 실리카 중 어느 하나를 선택하여 사용할 수 있다.

상기 열발생층(70)은 제3 및 제 4도전선(40)(50)과 동일한 폭으로 적층 할 수도 있고, 또는 베이스층(10)의 폭과 동일하게 적층 형성시킬 수도 있으며, 그 두께는 3 ~ 7㎛으로 형성시키며, 두께가 3㎛ 이하이면 발열 온도가 낮게 형성되어 액체를 기화시키는 에너지가 작아 기포가 제대로 형성되지 못하는 문제점이 있고 따라서 고온의 열을 발생시킬 수 없기 때문에 유입되어 기포현상을 일으키는 액체를 투과층의 외부로 밀어내지 못하게 되는 문제가 있다.

또한, 두께가 7㎛ 이상이면 강도는 높아지면서 딱딱해져 설치 및 보관이 자유롭지 못하게 되는 문제가 있으며, 수분과 반응하는 양이 과다하게 되어 리크감지 에러를 유발시키게 되며, 온도가 과다하게 발생되어 도선에 열전도가 되어 저항값이 변화되기 때문에 이 또한 리크 검출시 에러의 원인이 된다.

한편, 상기 건조가 완료되면 투과층(60)을 제1 내지 제4도전(20,30,40,50)을 커버링하면서 베이스 필름(10) 과 결합시켜 리크감지센서(1)를 완성한다.

종래의 리크감지센서는 누수된 액체가 통공으로 인입되어야만 누수감지가 이루어지므로 누수된 액체를 감지하는 면적이 작아 센서의 반응시간이 지체되는 문제가 있으나 본 발명에서는 전도감지 투과층(60)이 투수 및 투과되므로 센서의 반응시간이 짧아 센서의 신뢰성이 향상되는 이점이 있다.

또한, 투과층(60)을 형성시키는 방법이 실크스크린인쇄, 그라비어 롤을 이용한 도포방법과 직물을 부착시키는 접착방법이기 때문에 제조가 간단하고 편리한 이점이 있다.

상기와 같은 구조를 갖는 본 발명의 작동을 설명하면 각각의 도전선 또는 도전선과 저항라인에는 전압이 흐르게 되는데, 도면에 미도시된 제어기 내부의 프로세서는 전원부를 제어하여 제1도전선(20)과 제2도전선(30)에 교번하여 일정 주기마다 전류가 흐르게 한다.

첨부도면 도 3에 도시된 바와 같이 리크가 발생하여 리크감지센서(1) 상부의 일정위치에 물, 화학수용액, 기타물성(이하 "리크발생액"이라 칭함)이 떨어지면 열발생층(70)과 반응하여 상기 열발생층(70)을 용융시킨다.

상기 열발생층(70)은 알켄, 가성소다, 캡사이신, 실리카 중 어느 하나를 선택하여 사용할 수 있으며, 상기 열발생층(70)을 알켄으로 구성시켰을 경우 산성수용액이 누수되었을 때 반응은 친핵성이 적은 짝염기를 갖는 강산 예컨대 황산 수용액을 알켄과 물 속에서 반응시키면 수소와 Hydroxide를 이중결합에 첨가하는 결과를 얻게 되며 처음 H+가 이중결합에 첨가되면 carbocation이 형성되고 물이 친핵체가 된다.

산성이 강한 조건에서 반응을 하므로 일반적으로 반응 수율이 낮다. 또한, 다음의 예와 같이 carbocation rearrangement를 한다.

상기에서와 같이 알코올이 생성되며 상기 알코올은 끓는점이 약 80℃이므로 기포가 빨리 발생됨을 알 수 있다. 따라서 리크의 발생을 빠르고 쉽게 확인할 수 있는 것이다. 물과 가성소다의 발열반응은 아래와 같습니다.

NaOH(s) + H2O(l) = Na^+(aq) + OH^-(aq)

상기 반응식에서와 같이 물의 끓는점이 약 80℃이므로 기포가 빨리 발생됨을 알 수 있다. 따라서 리크의 발생을 빠르고 쉽게 확인할 수 있는 것이다.

이때 상기 열발생층(70)은 유입된 액체 중의 일부와 반응하여 녹으면서 발열로 인하여 기포로 변화시키게 되며 일부 액체는 제1도전선(20)과 제2도전선(30) 쪽으로 유입됨으로써 폐회로를 구성하게 된다.

상기와 같이 폐회로가 형성됨과 동시에 상기 제1도전선(20)과 제2도전선(30)에 전압이 공급됨으로써 폐회로에 전류가 흐르게 되어 리크가 발생된 부분에 유도전류에 의한 발열 현상이 발생되어 온도가 상승하게 된다.

따라서 리크 발생에 의한 발열에 의한 열이 열발생층(70)에서 발생된 열에 더하여져 온도가 상승하게 되므로 유입된 액체를 기화시키는 현상을 더 가중시켜 액체를 기포화 되고 상기 기포는 대류 현상에 의하여 낮은 온도 방향으로 이동하기 때문에 외부로 유출되며, 누수가 발생되었다는 신호는 제1도전선(20)과 제2도전선(30)을 통해 제어기의 프로세서로 공급되는 것이다.

물론 상기 제1도전선(20)과 제2도전선(30)을 보호하는 제3 및 제4도전선(40,50)이 탄소(carbon) 재질로 이루어져 있기 때문에 제1도전선(20)과 제2도전선(30) 흐르는 전류 및 저항을 측정하는 방법과 동일하게 측정할 수도 있다.

상기 투과층(60)을 형성시키는 방법으로 전자에서는 일예로 실크 인쇄방법과 그라비어 롤을 이용한 인쇄방법, 즉 롤프린팅 인쇄방법으로 설명하고 있으나 대전(帶電)한 가루 잉크를 압력이 없이 정전기의 힘으로 피인쇄면(被印刷面)에 부착하여 형성시키는 전자인쇄방법에 의해서도 형성시킬 수 있다.

다른 실시예로는 상기 투과층(60)의 형성시 상기 투과층에 정전 또는 야간에도 식별이 용이하도록 축광을 혼합하여 사용할 수도 있고 또한 상기 투과층(60)의 형성시 수용성 안료를 혼합하여 배출되는 액체에 녹아 외부로 배출되는 기포가 색채를 형성하도록 하여 보다 쉽게 리크 장소를 확인할 수 있도록 할 수 있다.

10 : 베이스 필름
20 : 제1도전선
30 : 제2도전선
40 : 제3도전선
50 : 제4도전선
60 : 투과층
70 : 열발생층

Claims (5)

1. 리크감지 센서에 있어서,
   베이스 필름과;
   상기 베이스 필름 상부에 은으로 형성된 제1 및 제2 도전선과;
   상기 제1 및 제2 도전선의 상부에 적층된 카본으로 형성된 도전선보호층과;
   상기 제3 및 제4 도전선의 상부에 액체가 통과할 수 있도록 형성된 투과층과;
   상기 투과층과 도전선보호층 사이에는 유입된 액체의 일부와 반응하여 투과층 외측으로 밀어낼 수 있도록 액체를 기포로 변화시키는 열발생층을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 배출타입형 리크감지 센서.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 열발생층은 알켄, 가성소다, 캡사이신, 실리카 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 배출타입형 리크감지 센서.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 투과층에는 수용성 안료가 더 포함되어 이루어진 것을 특징으로 하는 배출타입형 리크감지 센서.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 열발생층의 폭은 도전선보호층과 같거나 또는 베이스필름층과 같게 형성된 것을 특징으로 하는 배출타입형 리크감지 센서.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 투과층에 정전 또는 야간에도 식별이 용이하도록 축광이 더 포함되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 배출타입형 리크감지 센서.

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