WO2015199350A1

WO2015199350A1 - 분체 레벨 측정 장치

Info

Publication number: WO2015199350A1
Application number: PCT/KR2015/005670
Authority: WO
Inventors: 홍성일
Original assignee: 홍성일
Priority date: 2014-06-26
Filing date: 2015-06-05
Publication date: 2015-12-30
Also published as: KR101469687B1

Abstract

본 발명의 일 실시예는 분체 레벨 측정 장치에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 사일로 내부의 분체의 레벨을 연속적으로 측정가능하게 하는데 있다. 이를 위해 본 발명의 일 실시예는 분체를 저장하는 사일로에 설치되어 분체의 레벨을 측정하는 장치이고, 상기 사일로의 내측벽에 상부가 고정되어 분체의 중량을 감지하는 감지 센서; 원추 형상으로 형성되고, 상기 감지 센서의 하부에 케이블을 통하여 연결되어 상기 분체의 내부에 위치되는 원추 장치; 및 상기 사일로의 외측에 상기 감지 센서에 전기적으로 연결되도록 형성되고, 상기 감지 센서에 의하여 감지되는 상기 원추 장치의 외표면에 가해지는 분체의 중량 정보를 수신하여, 신호 처리한 후 외부로 전송하는 마이크로프로세서를 포함하는 분체 레벨 측정 장치를 개시한다.

Description

분체 레벨 측정 장치

본 발명의 일 실시예는 사일로 내에 일시적으로 저장되거나 계속적으로 공급되는 분체의 레벨을 측정하는 분체 레벨 측정 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 유체 및 분체의 저장상태를 측정하기 위하여 주로 비접촉 방식의 구동 원리를 지니는 초음파를 이용하여 분체 및 유체의 높이를 검출하는 레벨 측정 장치를 사용하게 된다. 이러한 초음파 센서를 이용한 검출 장치는, 초음파 센서의 검출거리가 0~6m 정도를 측정거리로 된 장치와, 0~10m 정도의 측정거리로 된 장치로 크게 분류된다.

*이와 같이, 검출장치에서 초음파 센서의 발진 주파수는 약 40㎑ 대략을 주로 사용하게 된다.

여기에서, 초음파 센서는 발진자에서 발생한 초음파 신호가 검출대상까지 도달하여 반사되는 신호를 검출하여, 초음파가 발생에서 검출될 때까지의 시간을 계산하여 공기 중에서의 음속으로 시간과 음속에서부터 검출거리를 계산하게 된다. 즉, 이와 같이 초음파를 이용하여 거리를 검출하는 방식은 초음파가 발생될 때부터 물체에 부딪쳐서 반사되어 되돌아 올 때까지의 시간을 검출하는 것이 중요하다.

이와 같은 초음파를 이용한 레벨측정장치는 주로 액체와 같은 평면의 표면을 가지는 경우에 주로 사용되는데, 이는 평면의 표면에서 초음파의 반사가 잘 이루어지기 때문이다.

최근에는 분체에도 이러한 초음파를 이용한 레벨측정장치가 적용되고 있고, 특히 균일한 입자로 구성되어 균일한 높이로 평면에 가까운 표면을 가지는 분체에 주로 적용된다. 이와 같이 균일한 입자로 구성된 분체의 레벨을 측정하기 위해서는 40㎑의 주파수를 가진 1~10m의 검출거리를 가지는 초음파 센서가 주로 사용되었다.

그러나, 종래의 분체 레벨 측정 장치에는 저장 탱크에 저장된 분체의 입자가 크거나 불규칙하게 적재되어 있는 경우에는 저장 탱크의 상단의 일정한 위치에 고정되어 있는 초음파 센서에 의해 조사된 초음파가 불규칙하게 적재된 분체의 표면에 의해 급격하게 산란되어, 초음파 센서로 반사되는 신호가 미약하여 측정이 어렵다는 문제점이 있었다.

또한, 대형 저장 탱크 내부에 분체가 인입 또는 인출되는 경우 분체의 적재 높이가 매우 불규칙적으로 되기 때문에, 분체의 정확한 레벨 측정이 어렵다는 문제점이 있었다.

본 발명의 일 실시예는 사일로 내부의 분체의 레벨을 연속적으로 측정가능한 분체 레벨 측정 장치를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 의한 분체 레벨 측정 장치는 분체를 저장하는 사일로에 설치되어 분체의 레벨을 측정하는 장치이고, 상기 사일로의 내측벽에 상부가 고정되어 분체의 중량을 감지하는 감지 센서; 원추 형상으로 형성되고, 상기 감지 센서의 하부에 케이블을 통하여 연결되어 상기 분체의 내부에 위치되는 원추 장치; 및 상기 사일로의 외측에 상기 감지 센서에 전기적으로 연결되도록 형성되고, 상기 감지 센서에 의하여 감지되는 상기 원추 장치의 외표면에 가해지는 분체의 중량 정보를 수신하여, 신호 처리한 후 외부로 전송하는 마이크로프로세서를 포함할 수 있다.

상기 분체의 중량 정보는 상기 원추 장치의 외표면에 대한 표면 장력 또는 압력의 크기일 수 있다.

상기 감지 센서는 중량 센서 또는 압력 센서일 수 있다.

상기 감지 센서는 5자 형상 또는 원통 형상으로 형성될 수 있다.

상기 마이크로 프로세서는 상기 감지 센서에 의하여 감지되는 분체의 중량 정보를 수신하는 신호 수신부; 상기 수신된 분체의 중량 정보를 아날로그 신호로 변환하는 신호 변환부; 상기 변환된 신호를 외부로 전송하는 통신부; 상기 변환된 신호를 외부로 출력하거나, 상기 변환된 신호를 디지털 변환하여 외부로 출력할 수 있는 디스플레이부; 및 각 구성요소의 동작을 제어하는 컨트롤러를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 분체 레벨 측정 장치는 분체를 저장하는 사일로에 설치되어 분체의 레벨을 측정하는 장치이고, 상기 사일로의 내측벽에 일측이 고정된 지지바; 상기 지지바의 상부에 고정되어 분체의 중량을 감지하는 감지 센서; 및 상기 사일로의 외측에 상기 감지 센서에 전기적으로 연결되도록 형성되고, 상기 감지 센서에 의하여 감지되는 분체의 중량 정보를 수신하여, 신호 처리한 후 외부로 전송하는 마이크로프로세서를 포함할 수 있다.

상기 감지 센서는 상기 지지바의 길이방향에 대한 수직방향으로 고정될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 분체 레벨 측정 장치는 사일로 내부에 구비된 감지 센서 또는 감지 센서에 연결된 원추 장치 상부의 분체의 중량 정보를 측정하고 있기 때문에, 사일로 내부의 분체의 레벨을 연속적으로 측정할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 분체 레벨 측정 장치를 장착한 사일로의 내부를 나타내는 도면이다.

도 2는 도 1의 마이크로 프로세서를 개략적으로 나타내는 블록도이다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 분체 레벨 측정 장치를 장착한 사일로의 내부를 나타내는 도면이다.

본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 분체 레벨 측정 장치를 장착한 사일로의 내부를 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1의 마이크로 프로세서를 개략적으로 나타내는 블록도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 분체 레벨 측정 장치(10)는 분체를 저장하는 사일로(110)에 설치되어 분체(111)의 레벨을 측정하는 장치로서, 감지 센서(120), 원추 장치(130) 및 마이크로프로세서(140)를 포함한다.

상기 감지 센서(120)는 사일로(110)의 내측벽에 상부가 고정되어 분체(111)의 중량을 감지하는 장치이다. 한편, 상기 사일로(110)는 그 내부에 분체(111)를 일시적으로 또는 연속적으로 저장하는 저장 탱크이다. 예를 들면, 상기 분체(111)는 분진이 많은 제강 부산물, 석회, 석탄(Coal), 플라이 애시(Fly Ash), 시멘트, 곡물 또는 펠렛/PVC 등을 포함할 수 있다.

이러한 감지 센서(120)는 사일로(110) 내부의 상측 영역에 일측이 고정된 중량 센서(미도시) 또는 압력 센서(미도시)일 수 있다. 상기 감지 센서(120)의 일측은 사일로(110)의 내측벽에 일측이 고정됨과 동시에 사일로(110)의 외측에 설치된 마이크로프로세서(140)에 도선(미도시)을 통하여 전기적으로 연결되어 있다.

상기 중량 센서는 분체(111)의 중량 측정을 위한 로드셀(Loadcell) 등의 센서 장치일 수 있고, 이러한 센서 장치에 분체(111)의 무게가 가해져 분체의 중량을 감지한 후 해당 감지 신호를 생성하여 마이크로프로세서(140)로 전송한다. 그리고, 마이크로프로세서(140)는 중량 센서로부터 입력된 신호를 검출하며, 검출된 신호에 따라 사일로(110) 내부의 분체(111)의 레벨을 산출하여 외부로 출력할 수 있다. 이때, 상기 중량 센서는 5자 형상으로 형성될 수 있으나, 5자 형상 이외의 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 한편, 상기 중량 센서의 중량 측정 원리는 당업자에게 자명한 사항이므로 이에 대한 보다 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 압력 센서는 사일로(110) 내부에 저장된 분체(111)의 중량에 따른 압력의 크기를 측정한다. 이러한 압력 센서는 단결정 실리콘 기판의 편면에 수압면을 형성한 것으로, 다이아프램이나, 변형 게이지, 전극 등(미도시)을 구비하고, 피에조 저항 효과에 의해 압력을 전기 저항으로 변환하는 장치이다. 상기 압력 센서는 분체(111)의 압력의 크기에 대한 측정 신호를 전기적 신호로 변환시킨 다음, 마이크로프로세서(140)로 전송한다. 그리고, 마이크로프로세서(140)는 압력 센서로부터 입력된 신호를 검출하며, 검출된 신호에 따라 사일로(110) 내부의 분체(111)의 레벨을 산출하여 외부로 출력할 수 있다.

또한, 상기 압력 센서는 입체 회로 부품(입체 회로 기판; MID: Molded Interconnect Device)으로 구성될 수도 있다. 즉, 상기 압력 센서는 세라믹 재료를 예로 들면, 사출 성형 등에 의해 소정 형상으로 성형하여 몸체부를 형성하고, 몸체부의 표면에 도체 패턴을 형성하여 얻어질 수 있다. 이때, 성형 방법으로는 MID의 공지의 각종 방법(예를 들면, UV 노광법(서브트랙티브(subtractive)법, 세미애디티브(semi-additive)법, 애디티브법 등), 레이저 이미징(laser imaging)법, IVOND법 등의 1회 성형법이나, SKW법 등의 2회 성형법 등)에 의해 얻는 것이 가능하다. 상기 몸체부는 세라믹 사출성형(세라믹스)의 분체를 원료로 하는 분체 사출성형법 CIM)에 의해 성형할 수 있다. 즉, 상기 몸체부는 구체적으로 세라믹스의 분체에 바인더(binder)(금형에의 충전 유동성 및 부형성을 역할로 하고, 왁스 등의 저분자량 성분, 열가소성 합성수지 등의 고분자량 성분, 나머지를 적당한 비율로 배합한 것)를 혼합하고, 금형을 탑재한 사출 성형기에서 소위, 그린(green)체를 성형한 다음, 바인더를 제거하는 탈지와 분말을 융점 이하의 온도로 열처리하여 분말 입자의 사이에 결합이 생기는 소결에서 소정 형상을 얻을 수 있다. 이 경우, 바인더로서는, 성형재료를 성형가능하고, 과열 탈지에 의해 분해 휘발하는 것이면 좋지만, 하나의 예로서는, 폴리스티렌 55%(질량%), 파라핀 왁스 25%, 스테아린산 20%의 조성을 갖는 것을 사용할 수 있다. 또한, 바인더의 사용량은 예를 들면, 세라믹스 분말 100%에 대하여 바인더를 15~25%(질량%)정도로 하는 것이 적합하다. 또한, 세라믹스 분말에, 실리카나 지르코니아를 혼입함으로써 인성을 높이는 것이 가능하게 된다. 또한, 상기 몸체부는 세라믹의 압축성형(프레스 성형)에 의해 성형하는 것도 가능하다. 이 경우의 바인더는 예를 들면, 아크릴계 폴리머 100%(질량%)나, PVA(폴리비닐알콜) 100%의 조성을 갖는 것을 사용할 수 있고, 바인더의 사용량으로 세라믹스 분말 100%에 대하여 바인더를 4~6%(질량%)정도로 하는 것이 적합하다. 아울러, 상기 몸체부는 기재로서의 절연성의 수지재료(예를 들면, 폴리아미드나 폴리프탈아미드 등의 각종 엔지니어링 플라스틱 재료)를 예로 들면, 사출성형 등에 의해 소정 형상으로 성형하고, 그 표면에 도체패턴을 성형하여 얻을 수 있고, MID의 공지의 각종 방법(예를 들면, UV노광법(서브트랙티브법, 세미애디티브법, 애디티브법 등), 레이저 이미징법, IVOND법 등의 1회 성형법이나, SKW법 등의 2회 성형법 등)에 의해 얻을 수 있다.

이와 같이 사일로(110)의 내부에 저장된 분체(111)의 중량 또는 분체(111)로부터 작용하는 압력은 원추 장치(130)에 전달되고, 원추 장치(130)에 전달된 중량 또는 압력은 케이블(125)을 통하여 중량 센서 또는 압력 센서에 전달된다. 따라서, 본 발명에서는 사일로(110) 내부에 구비된 중량 센서 또는 압력 센서를 통해 전달된 분체(111)의 중량 또는 압력에 관한 전기적 신호의 크기를 측정하면 분체(111)의 레벨을 정확하게 측정할 수 있다.

상기 원추 장치(130)는 원추 형상으로 형성되고, 감지 센서(120)의 하부에 케이블을 통하여 연결되어 분체의 내부에 위치된다. 이러한 원추 장치(130)는 분체(111)가 제강 부산물, 석회, 석탄(Coal), 플라이 애시(Fly Ash), 시멘트, 곡물 또는 펠렛/PVC 등의 고체 성질을 가지는 분체일 경우에는 상측 영역이 경사지도록 원추 형상으로 형성되는 것이 바람직하고, 분체(111)가 화학 제품 등의 액체 성질을 가지는 분체일 경우에는 상측 영역이 평평하도록 일반적인 추 형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 원추 장치(130)의 외표면에는 분체(111)로부터 표면 장력(T) 또는 압력이 가해지고, 이때 가해진 표면 장력 또는 압력은 케이블을 통하여 감지 센서(120)에 전달된다.

상기 케이블(125)은 감지 센서(120)와 원추 장치(130) 사이에 고리 등의 결합 수단을 통하여 결합되어 원추 장치(130)의 외표면에 가해지는 표면 장력 또는 압력을 감지 센서(120)로 전달하는 역할을 수행한다. 이러한 케이블(125)은 단면적 지름이 8~20mm인 강력하고 상대적으로 두껍게 형성되는 것이 바람직하나, 본 발명에서는 케이블(125)의 단면적 지름의 수치를 한정하는 것은 아니다.

상기 마이크로프로세서(140)는 사일로(110)의 외측에 감지 센서(120)에 도선을 통하여 전기적으로 연결되도록 형성되고, 감지 센서(120)에 의하여 감지되는 원추 장치(130)의 외표면에 가해지는 분체(111)의 중량 정보를 수신하여, 신호 처리한 후 외부로 전송하는 역할을 수행한다. 이때, 상기 분체(111)의 중량 정보는 원추 장치(130)의 외표면에 대한 표면 장력 또는 압력의 크기일 수 있다. 상기 마이크로프로세서(140)와 사일로(110)의 외측면과의 사이에는 마이크로프로세서(140)의 동작 안정성 및 감지 센서(120)의 고정을 위하여 판 형상의 금속 고정판(112)이 형성되어 있다.

이러한 동작을 구현하기 위하여 상기 마이크로 프로세서는 도 2에 도시된 바와 같이, 신호 수신부(141), 신호 변환부(142), 통신부(143), 디스플레이부(144) 및 컨트롤러(145)를 포함한다.

상기 신호 수신부(141)는 감지 센서(120)에 의하여 감지되는 분체(111)의 중량 정보를 수신한다.

상기 신호 변환부(142)는 신호 수신부(141)에 의하여 수신된 분체의(111) 중량 정보를 아날로그 신호로 변환한다.

상기 통신부(143)는 신호 변환부(142)에 의하여 변환된 신호 또는 디스플레이부(144)에 의하여 변환된 신호를 아날로그 신호(4~20mA, 0~10V), RS 485, LAN, WAN 또는 무선 통신을 통하여 외부로 전송할 수 있다. 예를 들면, 상기 통신부(143)는 각각의 신호를 IrDA(Infrared Data Association), 이더넷(Ethernet), RF(Radio Frequency), 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee), UWB(Ultra wideband) 및 SWAP(Shared Wireless Access Protocol) 중의 어느 하나를 통하여 외부의 사용자 단말(미도시) 또는 원격 관리 서버(미도시)로 전송할 수 있다. 또한, 상기 통신부(143)는 외부의 사용자 단말 또는 원격 관리 서버와 측정값 및 제어 신호를 송수신한다. 즉, 상기 통신부(143)는 감지 센서(120)에서 측정된 측정값을 외부의 사용자 단말 또는 원격 관리 서버로 전송하고, 외부의 사용자 단말 또는 원격 관리 서버로부터 전송된 제어 신호를 수신하여 컨트롤러(145)로 전달한다.

상기 디스플레이부(144)는 신호 변환부(142)에 의하여 변환된 신호를 외부로 출력하거나, 신호 변환부(142)에 의하여 변환된 신호를 디지털 변환하여 외부로 출력한다. 또한, 상기 디스플레이부(144)는 사일로(110)에 저장된 분체의 데이터(예를 들면, 부피, 최소/최대 레벨, 질량, 온도)를 실시간으로 디스플레이할 수 있다.

상기 컨트롤러(145)는 감지 센서(120)에 의하여 감지된 신호를 변환하여 전송하거나 디스플레이하도록 각 구성요소(즉, 신호 수신부, 신호 변환부, 통신부, 디스플레이부)의 동작을 제어하는 장치이다. 이때, 상기 컨트롤러(145)는 미리 설정된 산출 프로그램에 의하여 감지 센서(120)에 의하여 감지되는 원추 장치(130)의 외표면에 가해지는 분체(111)의 표면 장력 또는 압력의 크기를 분체의(111) 중량을 나타내는 분체(111)의 레벨 정보로 변환할 수 있다. 또한, 상기 컨트롤러(145)는 감지 센서(120)에 의하여 감지된 신호를 미리 설정된 관리 프로그램에 의하여 일시 저장하거나 통합 관리할 수 있다.

이와 같이 구성된 본 분체 레벨 측정 장치(10)는 어떠한 종류의 매질도 측정가능하고, 다양한 산업 어플리케이션에서 재고와 생산 관리를 할 수 있도록 사용자에게 정확한 부피(또는 체적)을 제공한다. 예를 들면, 본 분체 레벨 측정 장치(10)는 분진이 많은 개소, 극심한 먼지가 날리는 개소, 분진과 수분이 함께 공존하는 사일로(110)에서 우수한 효과를 발휘할 수 있고, 사일로(110) 내부에 브리지(Bridge)가 발생되어도 정확한 체적과 부피를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 분체 레벨 측정 장치(10)는 사일로(110) 내부에 구비된 감지 센서(120)에 연결된 원추 장치(130)의 외표면에 작용되는 표면 장력 또는 압력을 측정하고 있기 때문에, 사일로(110) 내부의 분체(111)의 레벨을 연속적으로 측정할 수 있고, 나아가 간단한 구조를 가지는 저렴한 분체 레벨 측정 장치(10)를 제작할 수 있다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 분체 레벨 측정 장치(20)를 장착한 사일로(210)의 내부를 나타내는 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 분체 레벨 측정 장치(20)는 분체(211)를 저장하는 사일로(210)에 설치되어 분체(211)의 레벨을 측정하는 장치로서, 지지바, 감지 센서(220) 및 마이크로프로세서(240)를 포함한다.

도 3에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따른 분체 레벨 측정 장치(20)는 감지 센서(220)를 분체(211) 내부에 위치시켜 분체(211)의 레벨을 측정하는 장치로서, 이하에서는 도 1 내지 도 2에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 분체 레벨 측정 장치(10)와 중복되는 감지 센서(120) 및 마이크로프로세서(140)에 관한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 지지바(225)는 사일로(210)의 내측벽에 일단이 고정되어 그 상부에 고정 설치되는 감지 센서(220)를 지지한다. 상기 지지바(225)는 일단이 사일로(210) 내부의 일측 영역에 수평방향으로 고정 설치되고, 일단의 반대인 타단의 상부에 감지 센서(220)가 고정 설치된 구조를 가진다. 이때, 상기 지지바(225)는 고내열성 금속 재료로 형성될 수 있으나, 본 발명에서는 지지바(225)의 종류를 한정하는 것은 아니다.

상기 감지 센서(220)는 지지바(225)의 길이방향에 대한 수직방향으로 고정되어, 외측을 둘러싸는 분체(211)의 중량(W) 또는 분체(211)로부터의 압력을 감지한다.

상기 마이크로프로세서(140)는 사일로(210)의 외측에 감지 센서(220)에 전기적으로 연결되도록 형성되고, 감지 센서(220)에 의하여 감지되는 분체(211)의 중량 정보를 수신하여, 신호 처리한 후 외부로 전송한다. 이때, 상기 마이크로프로세서(140)는 미리 설정된 산출 프로그램에 의하여 감지 센서(220)에 의하여 감지되는 원추 장치(130)의 외표면에 가해지는 분체(211)의 표면 장력 또는 압력의 크기를 분체(211)의 중량을 나타내는 분체의 레벨 정보로 변환할 수 있다. 또한, 상기 마이크로프로세서(140)는 감지 센서(220)에 의하여 감지된 신호를 미리 설정된 관리 프로그램에 의하여 일시 저장하거나 통합 관리할 수 있다. 한편, 상기 마이크로프로세서(140)와 사일로(210)의 외측면과의 사이에는 마이크로프로세서(140)의 동작 안정성 및 감지 센서(220)의 고정을 위하여 판 형상의 금속 고정판(212)이 형성되어 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 분체 레벨 측정 장치(20)는 사일로(210) 내부에 구비된 감지 센서(220)를 둘러싸는 분체(211)의 중량 정보를 직접 측정하고 있기 때문에, 사일로(210) 내부의 분체(211)의 레벨을 연속적으로 측정할 수 있다.

한편, 본 발명에서 분체 레벨 측정 장치(10, 20)의 마이크로프로세서(140, 230)는 사일로 내외부에서 발생되는 열이나 충격 등에 대한 구성 요소의 보호를 위하여 올레핀계 수지 25~39중량%와, 유리섬유 또는 황산바륨이거나 이들의 혼합물인 무기충전제 61~75중량%를 포함하는 폴리올레핀 수지 조성물로 이루어진 케이스(미도시)의 내부에 구비될 수 있다.

상기 올레핀계 수지는 25~39중량%를 포함하는 것이 바람직하며, 초고결정성 수지로 무기 충전제의 흐름성을 향상시키고 폴리올레핀 수지 조성물의 내열성, 강성 및 열변형성을 향상시키는 역할을 한다. 25중량%미만이면 무기 충전제가 과량으로 사용되어 수지의 흐름성과 성형성을 저하시키는 문제점을 나타내며, 39중량%를 초과하면 사출 성형품으로 제조 시, 강도, 내충격성 및 치수안정성을 향상시키는데 효과적이지 못한 문제점을 가진다. 구체적으로는, 상기 초고결정성 올레핀계 수지는 아이소택틱 폴리프로필렌, 프로필렌-에틸렌 코폴리머, 프로필렌-1-부텐 코폴리머, 프로필렌-1-헥센 코폴리머 및 프로필렌-4-메틸-1-펜텐 코폴리머 중에서 선택된 1종 이상과 프로필렌의 공중합체 또는 랜덤 공중합체이거나 이들의 혼합물인 것이 바람직하다.

상기 올레핀계 수지는 용융지수가 1~70g/10min(230℃)인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 3~30g/10min이다.

또한, 상기 올레핀계 수지 중 호모 부분의 C13-NMR에 의한 아이소택틱(isotactic) 펩타드분율이 96~99%인 것이 바람직한데, 96%미만이면 폴리올레핀 수지 조성물의 내열성, 강성 및 열변형성이 저하되는 문제점을 나타낸다.

상기 무기 충전제는 유리섬유 또는 황산바륨이거나 이들의 혼합물인 것인 것이 바람직한데, 61~75중량%를 포함하여 사출 성형품으로 제조 시, 강도, 내충격성을 향상시키는 역할을 한다. 상기 무기 충전제가 61중량% 미만이면 강도 및 내충격성이 저하되고 저중량으로 인한 문제점을 나타내며, 75%중량%를 초과하는 경우에는 고중량 및 고강성으로 인하여 생산 공정이 원활하지 않는 문제점을 가진다.

상기 유리섬유는 평균입경이 5~15㎛이고, 길이가 1~16㎜인 쵸핑된 스트랜드(chopped strand) 형태를 사용하는 것이 바람직하며, 평균입경이 5㎛미만이면 혼합하는 동안에 유리섬유가 깨지기 쉬워 강성효과가 미흡한 문제점을 나타내며, 15㎛를 초과하는 경우에는 사출 성형품으로 제조 시, 성형품의 변형이 악화되어 외관 상태가 불량해질 수 있다. 또한, 길이가 1㎜미만이면 강도, 내충격성 및 중량이 저하되는 문제점을 가지며, 16㎜를 초과하는 경우에는 가공 공정에서의 투입이 어려워 생산 공정이 원활하지 않는 문제점을 나타낸다. 구체적으로는, 상기 유리섬유는 불포화 카르본산 또는 그 무수물을 그라프트한 변성 폴리프로필렌에 의해 표면이 처리된 유리섬유인 것이 바람직한데, 사출 성형품으로 제조 시, 성형품의 강도, 내충격성 및 내열성을 개선하는데 효과적인 역할을 한다. 상기 불포화 카르본산은 아크릴산, 타크릴산, 말레인산, 푸마르산, 이타콘산, 크로톤산, 디트라콘산, 소르빈산 및 인그리카산 중에서 선택된 1종인 것이 바람직하며, 상기 무수물은 산무수물, 에스테르, 아미드, 이미드 및 금속염 중에서 선택된 1종 이상이며, 구체적인 예로는 무수말레인산, 무수이타콘산, 무수디트라콘산, 아크릴산 나트륨 및 메타크릴산 나트륨 등이 있다. 상기 유리섬유의 표면을 처리하기 위해서는 결정성 폴리프로필렌에 불포화 카르본산 또는 그 무수물과 촉매를 이축 압출기에 투입하여 180~220℃의 온도에서 가열하여 용융함으로써 제조된 변성 폴리프로필렌을 사용하는 것이 바람직하며, 상기 변성 폴리프로필렌 및 유리섬유는 1:9의 비율로 표면을 처리하는 것이 바람직하다.

상기 황산바륨은 레이저회절 산란법에 의한 평균입경이 0.5~1㎛인 것이 바람직한데, 유리섬유와 혼합하여 사용할 경우 고중량의 특성을 나타내는데 효과적인 역할을 하며, 0.5㎛미만이면 고중량 및 고강성의 물성이 저하되며 가공 공정에서의 투입이 어려운 문제점을 가지며, 1㎛를 초과하면 사출 성형품으로 제조 시 성형품의 표면 외관의 광택이 저하되는 문제점을 가진다.

또한, 상기 유리섬유와 황산바륨을 혼합하여 무기충전제로 사용할 경우에는 유리섬유 및 황산바륨의 혼합비가 2:8~8:2인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 4:6~5:5이다.

또한, 상기 폴리올레핀 수지 조성물은 본 기술 분야에서 알려진 수지 조성물의 제조방법 및 가공 조건을 토대로 응용될 수 있다. 예를 들어, 폴리프로필렌을 융점 이상에서 배합하고 혼련하여 사용될 수 있다. 즉, 상기 폴리올레핀 수지 조성물은 사출성형 및 압출성형 등의 통상적인 성형법을 통하여 케이스를 제조하기 위하여 사용될 수 있다.

이하에서는 상기 폴리올레핀 수지 조성물을 실시예를 들어 설명하기로 한다.

<실시예 1~4 및 비교예 1~4>

올레핀계 수지 및 무기충전제를 투입하고 리본믹서에서 1~4시간 동안 드라이 블렌드한 후, 혼련압출기의 호퍼에 투입하고 185~215℃의 온도에서 용융혼련하여 폴리올레핀 수지 조성물을 제조하였으며, 각 성분의 투입 함량은 아래 표 1에 나타내었다.

표 1

구분(중량%)		실시예1	실시예2	실시예3	실시예4	비교예1	비교예2	비교예3	비교예4
올레핀계 수지		39	30	25	39	100	70	46	70
무기충전제	유리섬유-1	31	30	30	-	-	30	-	-
	유리섬유-2	-	-	-	21	-	-	-	-
	유리섬유-3	-	-	-	-	-	-	-	30
	황산바륨	30	40	45	40	-	-	54	-

(단, 올레핀계 수지는 초고결정성 폴리프로필렌(용융수지: 1~70g/10min, 에틸렌 단위함량: 10.5몰%, 아이소택틱 펩타드분율: 96~99%)을 사용하였으며, 유리섬유-1은 평균입경이 9~13㎛, 길이가 3.0~4.5㎜이며, 유리섬유-2는 평균입경이 9~13㎛, 길이가 10.0~15.0㎜이며, 유리섬유-3은 평균입경이 28~32㎛, 길이가 3.0~4.5㎜인 것을 사용함.)

<시험예>

상기 실시예 1~4 및 비교예 1~4를 통해 제조된 폴리올레핀 수지 조성물의 기계적 물성을 측정하기 위하여, 70℃의 금형온도 및 60~100bar의 사출압력에서 사출 성형하여 시편을 제작하였으며, 측정된 결과는 아래 표 2에 나타내었다.

표 2

구분	실시예1	실시예2	실시예3	실시예4	비교예1	비교예2	비교예3	비교예4
굴곡탄성률	90,000	100,000	100,000	70,000	14,000	62,000	31,000	89,000
상온충격강도	15	15	15	21	10	15	4	22
저온충격강도	12	12	12	18	5	9	3	13
비중	1.53	1.87	1.91	1.67	0.91	1.12	1.56	1.12
MD 수축률	3.1	3.1	3.1	2.8	15.8	9.0	9.0	8.8
TD 수축률	2.6	2.6	2.6	2.4	15.8	2.0	8.8	1.9

상기 시험예에 있어서, 굴곡탄성률(kg/㎠)은 ASTM D 790의 방법으로 상온에서 측정하였고, 상온 충격강도(kg·㎝/㎝)는 ASTM D 256의 방법으로 상온에서 측정하였으며, 저온 충격강도(kg·㎝/㎝)는 ASTM D 256의 방법으로 -10 ℃에서 측정하였고, 비중은 ASTM D 1238의 방법으로 상온에서 측정하였으며, MD 수축률(%)은 ASTM D 955의 방법으로 상온에서 흐름방향(Machine Direction)으로 측정하였고, TD 수축률(%)은 ASTM D 955의 방법으로 상온에서 흐름직각방향(Transverse Direction)으로 측정하였다.

상기 표 2에서 보는 바와 같이, 실시예 1~4를 통해 제조된 폴리올레핀 수지 조성물은 비교예 1~4에 비하여 굴곡탄성률, 충격강도 및 비중이 높고, 수축률이 낮으므로 치수 안정성에 있어서도 효과적임을 확인할 수 있다.

따라서, 상기 폴리올레핀 수지 조성물은 사출 성형을 통하여 케이스로 제조 시, 강도, 내충격성 및 치수 안정성을 향상시킬 수 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 분체 레벨 측정 장치를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

Claims

분체를 저장하는 사일로에 설치되어 분체의 레벨을 측정하는 장치이고,

상기 사일로의 내측벽에 상부가 고정되어 분체의 중량을 감지하는 감지 센서;

원추 형상으로 형성되고, 상기 감지 센서의 하부에 케이블을 통하여 연결되어 상기 분체의 내부에 위치되는 원추 장치; 및

상기 사일로의 외측에 상기 감지 센서에 전기적으로 연결되도록 형성되고, 상기 감지 센서에 의하여 감지되는 상기 원추 장치의 외표면에 가해지는 분체의 중량 정보를 수신하여, 신호 처리한 후 외부로 전송하는 마이크로프로세서를 포함하는 것을 특징으로 하는 분체 레벨 측정 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 분체의 중량 정보는 상기 원추 장치의 외표면에 대한 표면 장력 또는 압력의 크기인 것을 특징으로 하는 분체 레벨 측정 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 감지 센서는 중량 센서 또는 압력 센서일 수 있는 것을 특징으로 하는 분체 레벨 측정 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 감지 센서는 5자 형상 또는 원통 형상으로 형성될 수 있는 것을 특징으로 하는 분체 레벨 측정 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 마이크로 프로세서는

상기 감지 센서에 의하여 감지되는 분체의 중량 정보를 수신하는 신호 수신부;

상기 수신된 분체의 중량 정보를 아날로그 신호로 변환하는 신호 변환부;

상기 변환된 신호를 외부로 전송하는 통신부;

상기 변환된 신호를 외부로 출력하거나, 상기 변환된 신호를 디지털 변환하여 외부로 출력할 수 있는 디스플레이부; 및

각 구성요소의 동작을 제어하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 분체 레벨 측정 장치.
분체를 저장하는 사일로에 설치되어 분체의 레벨을 측정하는 장치이고,

상기 사일로의 내측벽에 일측이 고정된 지지바;

상기 지지바의 상부에 고정되어 분체의 중량을 감지하는 감지 센서; 및

상기 사일로의 외측에 상기 감지 센서에 전기적으로 연결되도록 형성되고, 상기 감지 센서에 의하여 감지되는 분체의 중량 정보를 수신하여, 신호 처리한 후 외부로 전송하는 마이크로프로세서를 포함하는 것을 특징으로 하는 분체 레벨 측정 장치.
청구항 6에 있어서,

상기 감지 센서는 상기 지지바의 길이방향에 대한 수직방향으로 고정되는 것을 특징으로 하는 분체 레벨 측정 장치.