KR102167660B1 - 발전소 용수용 수소이온농도센서의 다중감지 평면형전극부의 제조방법 - Google Patents

발전소 용수용 수소이온농도센서의 다중감지 평면형전극부의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 발전소용 용수나 기타 물의 수소이온농도를 측정시 물의 전기전전도 정도에 따라 발생되는 격막의 임피던스 범위에 상관없이 발생 기전력을 측정할 수 있도록 평면전극의 구조를 개선한 발전소 용수용 수소이온농도센서의 다중감지 평면형전극부 구조 및 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 Ag/AgCl와이어 및 내부전해액(HCl)이 삽입과 충진되고 하부 끝단에 다양한 측정범위를 갖도록 두께를 다르게 형성한 평면형전극이 형성된 측정전극, 측정전극의 외측으로 기준정션 및 내부액이 삽입과 충진되는 기준전극, 측정시 내부액을 배출하는 다공핀으로 평면센서를 구성하여; 측정부에 외력 및 파손을 방지하는 동시에 측정수의 전기전도도 값을 고려하여 하나의 평면형전극의 구조를 변화시켜 1~3개의 측정범위를 형성시켜 하나의 센서로 다양한 측정수를 측정할 수 있는 효과가 있다.

Description

발전소 용수용 수소이온농도센서의 다중감지 평면형전극부의 제조방법{Manufacturing method of multiplex sensing planar electrode part of pH sensor for power plant water}
본 발명은 수소이온농도센서에 관한 것으로, 특히 발전소에 사용되는 각종 용수 및 일반적인 물이나 각종 액체의 수소이온농도를 측정시 기전력에 따른 범위에 관계 없이 범용적으로 측정 가능하여 물을 사용하는 각종 발전소 및 발절소 관련 업종, 화학플랜트 업종, 상하수도 관련 업종, 일반 회사 업종 및 가정에 적용하여 사용 가능한 발전소 용수용 수소이온농도센서의 다중감지 평면형전극부 구조 및 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 수소이온농도는 화학에서 수소이온의 해리농도를 로그의 역수를 취해 나타낸 값으로써, 대부분 pH로 나타내는 물질의 산성, 알칼리성의 정도를 나타내는 수치로, 수소이온(H+) 활동도의 척도이며 독일에서 유래한 pH(페하)라고 하는 기호로 나타내진다.
이러한, 수소이온농도(pH)값의 단위가 없다고 해서 임의로 크기를 정하는 것은 아니며, 수소이온의 활동도에 근거하여 값으로써 1909년 S.P.L. Sørensen에 의해 수소이온농도(pH)의 개념이 처음 도입되었으며 산성도(acidity), 염기성도(alkalinity)의 척도로도 사용할 수 있는 것이다.
그리고, 수용액에서의 수소이온 활동도는 물의 해리상수(dissociation constant, Kw= 1.011×10-14(25℃, 1atm- 표준온도압력조건(STP))와 다른 이온과의 상호작용으로 나타내어진다. 이때의 해리상수 때문에 중성의 수용액은 약 pH7(25 ℃, 1atm)의 값을 갖게 되며, 수소이온농도(pH)가 7보다 낮으면 산성, 7보다 높으면 염기성이라고 한다. 수용액이 아니거나 표준온도압력(STP)조건이 아닌 경우 중성용액의 수소이온농도(pH)는 7이 아닐 경우도 있다. 이때는 용매를 포함한 주변조건에 따른 해리상수 값을 적용하여 수소이온농도(pH)를 결정하게 된다.
아울러, 수소이온농도의 계측은 화학 설비 프로세서라인, 식품 프로세서 라인, 폐수처리장 중화설비, 수경재배, 정수 및 양어장, 도금처리설비, 기타 수질관리 관련분야에 적용이 되며 용액 속의 수소이온 농도로 수소지수로서 나타낸다.
또한, 계측에서 수소이온농도는 용액 1ℓ 속에 존재하는 수소이온의 그램이온수를 의미하며, 보통 1ℓ의 용액 속에 있는 수소이온의 그램이온수의 역수의 상용로그로 나타내고 있다.
즉, 순수한 물일 경우 1기압 25℃에서 수소이온 H+의 농도가 약 10-7그램이온인 점을 기준으로 해서 pH=log 1/[H+]=7을 중성, pH가 7보다 작을 때 이 용액은 산성이며, 수소이온농도(pH)가 7보다 클 때에는 알칼리성이라고 하고, 물고기가 살고 있는 담수의 수소이온농도(pH)는 6.7∼8.6이며, 이러한 수소이온농도(pH)는 폐수처리를 할 경우 중화·응집 등의 화학적 처리를 할 때 중요한 역할을 한다.
더불어, 구체적인 수소이온(Hydrogen ion)의 의미를 알아보면 수소원자가 1개의 핵외전자를 잃고 1가의 양이온이 된 것으로 수소의 원자핵이며, 양성자(프로톤)에 해당하는데, H+로 나타낸다. 수소이온은 보통 단독으로 안정되게 존재하지 않고, 이온화되기 쉬운 수소원자를 가진 물질을 물 등에 녹일 때, 물에 첨가되어 생기는 히드로늄이온 H3O+(H+·H2O)를 말할 때가 많다.
이것은, 산에서는 중요한 뜻을 지니며, 수소이온농도로 표시되고, 또한 수소원자는 1개의 전자를 받아들인 이온을 만드는 경우도 있다. 이것은 음이온 즉 H-이므로 수소화이온이라 하여 수소이온과 구별된다.
이러한, 수소이온농도(pH)값을 측정하는 방법으로는 비색측정법, 전위차측정법 등이 있다.
여기서, 비색측정법은 pH지시약을 분석용액에 첨가하여 지시약의 색변화로 수소이온농도(pH)의 변화를 알 수 있으며, 정성분석용의 측정에는 넓은 범위의 pH에 걸쳐 색이 변하는 지시약을 사용하고 정량분석용의 측정에는 좁은 범위의 pH에 걸쳐 색이 급격히 변하는 지시약을 사용한다. 넓은 범위에 걸쳐 여러 개의 평형상태를 가진 지시약(예, 아이오딘(H2I)과 분광학적 방법을 사용하여 용액색깔을 결정하는 pH의존적인 물질의 상대적 양을 알아내는 매우 정밀한 측정이 가능하다. 지시약은 물질의 pH를 측정하는데 쓰인다. 이때 흔히 쓰이는 것으로는 리트머스 종이(litmus paper), 페놀프탈레인(phenolphthalein), 메틸 오렌지(methyl orange), 브로모티몰 블루(bromothymol blue) 등이 있다.
한편, 전위차측정법은 현재 공업분석으로 쓰이는 수소이온농도의 측정방법으로써 보통 유리전극(Glass Electrode/측정전극)과 비교전극(Reference Electrode)으로 된 복합전극막 양쪽에 다른 두 종류의 용액을 넣어 두었을 때 양 용액의 수소이온농도(pH)의 차에 비례한 기전력이 유리전극의 얇은 막 양면에 발생하는 것을 이용한 유리전극에 의한 측정 원리로, 이때 전극은 pH-선택성 전극 (pH 유리전극, 수소 전극, 퀸히드론 전극(quinhydrone electrode) 등과 기준전극을 함께 사용하여 수소이온농도(pH)를 측정한다.
이때, 전위차측정법에 의한 양전극간에 생성되는 기전력의 차를 이용하여 다음과 같은 식으로 정의된다.
pHx = pHs ±
Figure 112020022969688-pat00001
(여기서, pHx : 시료의 pH 측정값, pHs : 표준용액의 pH(-log10 [H+]), Ex : 시료에서의 유리전극과 비교전극간의 전위차(mV), Es : 표준액에서의 유리전극과 비교전극간의 전위차(mV), F : 패러데이(Faraday) 정수( 9.649×104 coulomb/mole), R : 기체정수(8.314 joule/oK, mole), T : 절대온도(oK)를 나타낸다.)
이와 같은, 종래의 복합전극을 이용한 수소이온농도 센서는 측정팁이 구형상일 경우 전체적으로 얇은 유리막으로 형성되며, 측정팁과 몸체부의 연결부분이 직경이 작게 형성되어 측정을 위한 측정수의 외부온도와 측정수의 온도차에 의한 깨짐, 유속이 빠른 측정수내에서 압력에 의한 파손, 빠른 속도로 유동하는 측정수의 유속에 의한 파손, 측정수 내에 함유된 고형물질에 충돌하여 쉽게 마모나 크렉이 발생되어 파손되는 문제점이 있었다.
더불어, 상기와 같은 종래의 수소이온농도 센서는 측정팁이 구 형태로 구성되어 유동하는 측정수에 침적시킬 경우 측정수가 유동하는 후방측의 측정팁 부분에 와류현상이 발생되어 구조적으로 응력이 발생되어 쉽게 파손되는 문제점이 있었다.
아울러, 상기와 같은 종래의 수소이온농도 센서는 구형상의 측정팁일 경우 측정수가 유동하는 후방측 측정팁 부분에 발생되는 와류현상에 의해 측정수에 함유된 함유된 유분 성질을 띄는 부유물, 흡착성이 뛰어난 부유물질 등이 흡착되어 유리전극의 측정 감도를 저하시켜 측정오차가 증가되는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 측정팁을 평면형태로 개선한 기술이 제안되었으나, 측정팁의 두께에 따라 측정을 위한 감응감도 즉, 물의 전기전도도가 낮을 경우에는 측정팁의 두께가 얇아야 기전력을 감응할 수 있으며, 전기전도도가 높을 경우에는 측정팁의 두께가 두꺼워야 기전력을 감응할 수 있기 때문에 전기전도도에 따라 측정팁의 두께가 다른 수소이온농도센서를 각각 구비하여 측정수에 따라 알맞는 센서를 구비해야 하는 문제점이 있었다.
이로 인하여, 하나의 측정팁에서 단면 두께가 서로 다르게 제작하여 측정수의 전기전도도에 따른 기전력 측정 감응 범위에 제약을 받지 않고 측정이 가능하여 기전력의 측정 범위에 관계없이 하나의 센서로 측정수에 종류에 관계없이 측정이 가능하도록 측정팁에 해당하는 평면형전극의 구조와 제조방법이 개선된 발전소 용수용 수소이온농도센서의 다중감지 평면형전극부 구조 및 제조방법이 절실히 요구되는 실정이다.
1. 등록번호 10-0874779 (감응부가 평편한 수소이온농도 측정복합센서) 2. 등록번호 제10-0629609호 (고온 ｐＨ 센서 전극 및 이를 이용한 ｐＨ 측정시스템) 3. 공고번호 실용신안 제1984-0001154호 (산소이온 통과세라믹 막 외장 함유 수소이온 센서) 4. 등록번호 제10-0631276호 (고체 전해질 층을 갖는 수소이온 센서 전극 및 이를이용한 ｐＨ 측정시스템)
이에 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출한 것으로 측정부에 외력 및 파손을 방지하는 동시에 측정수의 전기전도도 값을 고려하여 하나의 평면형전극의 구조를 변화시켜 1~3개의 측정범위를 갖는 발전소 용수용 수소이온농도센서의 다중감지 평면형전극부 구조 및 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.
그리고, 본 발명의 다른 목적은 하나의 평면형전극 유리 두께를 임의의 지점마다 다르게 제작하여 민감감응 측정지점, 일반감응 측정지점, 둔감감응 측정지점이 혼재하도록 하는 데 있다.
더불어, 본 발명의 또 다른 목적은 평면형전극의 두께에 따른 임피던스 및 측정수의 전기전도도 범위에 따라 측정수의 특성에 맞게 측정이 가능하도록 하는 데 있다.
아울러, 본 발명의 다른 목적은 측정수의 특성 및 정보를 파악하지 못한 상태에서도 다양한 측정범위에 의한 평면형전극의 감응에 의해 측정이 가능하도록 하는 데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 평면형전극의 단면 형상을 다양하게 형성하여 측정수의 유동 특성에 따라 선택의 폭이 증대되도록 하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 측정수의 수소이온농도를 측정하는 수소이온(pH)농도측정센서의 평면형전극을 제조하는 방법에 있어서, 상부가 개방된 디귿자 단면 형태의 바닥면에 제1,2,3측정부의 형태 제작을 위한 성형문양이 형성된 내열 재질 성형틀에 평면형전극의 유리재료를 담은 후 고열로 가열하여 전극용융액을 제조하고, 상기 전극용융액에 상부 끝단과 하부 끝단이 개방된 측정전극의 측정전극몸체의 하부 끝단을 침적시키며, 상기 측정전극몸체의 개방된 상부단을 통해 에어를 주입하고, 상기 에어 주입 압력을 균일하게 유지하면서 2~3분 시간 범위로 대기하여 전극용융액을 측정전극몸체의 하부 끝단과 일체 형태로 고착시키며, 상기 전극용융액이 상온 냉각이 완료되도록 냉각과정을 시행하여 구성하는 것을 특징으로 하는 발전소 용수용 수소이온농도센서의 다중감지 평면형전극부 제조방법을 제공한다.
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이상에서와 같이 본 발명은 측정부에 외력 및 파손을 방지하는 동시에 측정수의 전기전도도 값을 고려하여 하나의 평면형전극의 구조를 변화시켜 1~3개의 측정범위를 형성시켜 하나의 센서로 다양한 측정수를 측정할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 하나의 평면형전극 유리 두께를 임의의 지점마다 다르게 제작하여 민감감응 측정지점, 일반감응 측정지점, 둔감감응 측정지점이 혼재함으로써 센서의 운용 개수 및 비용을 절감하는 효과가 있다.
더불어, 평면형전극의 두께에 따른 임피던스 및 측정수의 전기전도도 범위에 따라 측정수의 특성에 맞게 측정이 자동적으로 시행되어 측정값이 산출됨으로써 운영범위를 확대시킬 수 있는 효과가 있다.
아울러, 측정수의 특성 및 정보를 파악하지 못한 상태에서도 다양한 측정범위에 의한 평면형전극의 감응에 의해 측정이 가능함으로써 측정수에 따른 센서의 오사용에 따른 피해가 발생하지 않는 효과가 있다.
또한, 평면형전극의 단면 형상을 다양하게 형성하여 측정수의 유동 특성에 따라 선택의 폭이 증대되어 범용성을 증대시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 발전소 용수용 수소이온농도센서의 다중감지 평면형전극부 구조를 적용하여 합성수지몸체 방식을 채택한 수소이온농도센서의 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 발전소 용수용 수소이온농도센서의 다중감지 평면형전극부 구조를 적용하여 합성수지몸체 방식을 채택한 수소이온농도센서의 부분 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 발전소 용수용 수소이온농도센서의 다중감지 평면형전극부 구조를 적용하여 합성수지몸체 방식을 채택한 수소이온농도센서의 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 발전소 용수용 수소이온농도센서의 다중감지 평면형전극부 구조를 적용하여 합성수지몸체 방식을 채택한 수소이온농도센서의 측면도,
도 5는 본 발명에 따른 발전소 용수용 수소이온농도센서의 다중감지 평면형전극부 구조를 적용하여 합성수지몸체 방식을 채택한 수소이온농도센서의 저면도,
도 6은 본 발명에 따른 발전소 용수용 수소이온농도센서의 다중감지 평면형전극부 구조를 적용하여 유리몸체 방식을 채택한 수소이온농도센서의 사시도,
도 7은 도 6의 유리몸체에 다중감지 평면형전극부를 설치한 사시도,
도 8은 도 1의 A 부분에 따른 다양한 형태의 다중감지 평면형전극부 단면 및 제1,2,3측정부를 나타낸 단면도,
도 9는 본 발명에 따른 다중감지 평면형전극부를 제작하기 위한 성형틀의 사시도,
도 10은 본 발명에 따른 다중감지 평면형전극부를 제작하기 위한 다양한 성형문양을 나타낸 성형틀의 단면도,
도 11은 본 발명에 따른 다중감지 평면형전극부를 측정전극몸체에 일체로 형성시키기 위한 제작 과정도,
도 12는 본 발명에 따른 다중감지 평면형전극부를 측정전극몸체에 일체로 형성시키기 위한 제작 순서도,
도 13은 본 발명에 따른 다중감지 평면형전극부의 사시도 및 측면도와 측정전극몸체에 다중감지 평면형전극부가 일체로 형성된 완성제품의 사시도 및 측면도이다.
이에 상기한 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이 본 발명의 발전소 용수용 수소이온농도센서의 다중감지 평면형전극부 구조는 Ag/AgCl와이어(11) 및 내부전해액(HCl:12)이 삽입과 충진되고 하부 끝단에 다양한 측정범위를 갖도록 두께를 다르게 형성한 평면형전극(20)이 형성된 측정전극(10), 측정전극(10)의 외측으로 기준정션(31) 및 내부액(32)이 삽입과 충진되는 기준전극(30), 측정시 내부액(32)을 배출하는 다공핀(50)으로 평면센서(100A)(100B)를 구성한다.
상기 평면센서(100A)(100B)의 구분 기준은 센서몸체(30)의 재질과 형태에 따라 구분한다.
이러한, 상기 평면센서(100A)(100B)의 측정전극(10)은 Ag/AgCl와이어(11) 및 내부전해액(HCl:12)이 각각 내부로 삽입 충진되며 하부에 평면형전극(12)을 형성한다.
상기 내부전해액(12)이 충진되는 공간과 분리된 공간에 기준정션(31) 및 내부액(31)이 각각 삽입 및 충진되어 기준전극(30)이 형성되는 센서몸체(40)의 하부에는 내부액(32)이 미세하게 배출되는 다공핀(30)을 형성한다.
이때, 상기 평면센서(100A)(100B)를 구분하는 기준은 센서몸체(40)가 합성수지일 경우에는 평면센서(100A)으로 형성하고, 센서몸체(40)가 유리재질인 경우에는 평면센서(100B)로 형성한다.
공통적으로, 도 8에 도시된 바와 같이 상기 평면센서(100A)(100B)에서 평면형전극(20)의 구조가 개선된 것으로 구조 개선 내용을 살펴보면 아래와 같다.
상기 평면센서(100A)(100B)의 평면형전극(20)은 측정수의 통전 정도를 나타내는 전기전도도값에 따른 기전력 범위에 따라 측정감도가 다르게 세로방향 단면의 형태를 내부전해액(12)과 접촉하는 상부면(21)은 평평하게 형성한다.
상기 상부면(21)의 반대측에 위치하며 수질에 접촉하는 하부면(22)은 상부면(21)을 기준으로 일부분이 가깝거나 멀어지는 제1,2,3측정부(23)(24)(25)를 다수개로 형성한다.
즉, 상기 제1,2,3측정부(23)(24)(25)는 평면형전극(20)을 수직으로 절단한 단면을 기준으로 설명할 경우 단면의 두께의 차이에 의해 결정된다.
상기 제1,2,3측정부(23)(24)(25)가 측정시 감응 할 수 있는 측정수의 전기전도도의 범위를 설명하며, 전기전도도가 낮을 경우 0.0uS/cm이상~0.5uS/cm 범위이며, 전기전도도가 일반적일 경우 100uS/cm~1,000uS/cm 범위이고, 전기전도도가 높을 경우 1,000uS/cm~20,000uS/cm 범위로 채택한다.
상기 제1,2,3측정부(23)(24)(25)의 두께 차이 범위를 살펴보면, 제1측정부(23)는 두께 범위를 0.12~0.37mm로 형성하며, 제2측정부(24)는 두께 범위를 0.38~0.57mm로 형성하고, 제3측정부(25)는 두께 범위를 0.57~0.99mm범위로 형성한다.
상기 제1,2,3측정부(23)(24)(25)의 두께에 따른 평면형전극(20)의 임피던스 값을 살펴보면, 제1측정부(23)의 임피던스 값은 10~50MOhm 범위로 형성하며, 제2측정부(24)의 임피던스 값은 50~300MOhm 범위로 형성하고, 제3측정부(25)의 임피던스 값은 500MOhm~900MOhm 범위로 형성한다.
상기 제1,2,3측정부(23)(24)(25)의 제작시 두께값에 영향을 미치는 측정수의 전기전도도 값, 두께 값, 임피던스 값은 일반적은 수치데이터를 그대로 인용한 범위 값이 아니라 전기전도도 값, 두께 값, 임피던스 값이 측정시 측정범위, 측정감도, 기전력 발생 및 측정결과를 다수 실험을 통해 산출한 정량적인 값이다.
이러한, 상기 평면형전극(20)은 세로방향 단면을 기준으로 투영시 상부면(21)과 하부면(22)이 가까워 두께가 얇게 여러 지점에 제1측정부(23)를 형성한다.
상기 제1측정부(23)와 일체로 연결되며 상부면(21)과 하부면(22)이 멀어서 두께가 두껍게 여러 지점에 제2측정부(24)를 형성한다.
상기 제2측정부(24)의 형상과 유사하지만 제2측정부(24)의 두께보다 상부면(21)과 하부면(22)이 멀어서 두께가 더 두껍게 여러 지점에 제3측정부(25)를 형성한다.
상기 제1,2,3측정부(23)(24)(25)는 서로 일체 형태로 연장 및 연결되는 구조로 두께의 차이에 따라 두께가 가장 얇은 부분은 제1측정부(23)로 규정하고, 제1측정부(23) 및 제3측정부(25)와 연장되며 두께의 비율이 제1측정부(23)보다 두껍고 제3측정부(25)보다 작은 부분을 제2측정부(24)로 규졍하며, 제1측정부(23) 및 제2측정부(24)와 연장되며 두께의 비율이 제1측정부(23) 및 제2측정부(24)보다 두꺼운 부분을 제3측정부(25)로 규정하여 형성한다.
상기 평면형전극(20)은 제1측정부(23)와 제2측정부(24), 제3측정부(25)는 서로 연장되며 단면 형태는 완만하게 융기 형태, 반구 형태, 요철 형태, 계단식 단면 형태, 일부분이 함몰된 형태 중 하나로 구성한다.
상기 평면형전극(20)의 단면 형태 중 융기 형태는 유속이 매우 빨라 마찰 저항이 큰 측정수를 측정하는데 적합한 형태이며, 반구 형태는 비교적 유속이 빠르며 압력이 높은 측정수를 측정하는데 적합한 형태이고, 요철 형태와 일부분이 함몰된 형태는 유속이 느리며 침적형 방식으로 측정하는 측정수를 측정하는데 적합한 형태이며, 계단식 단면 형태는 측정시 평면형전극(20)이 경사방향으로 설치되어 유동하는 측정수가 미끄러져 유동할 수 있도록 하는 측정수를 측정하는데 적합한 형태로 형성한다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 평면센서(100A)(100B)에서 측정수의 수소이온농도를 측정하는 수소이온(pH)농도측정센서의 평면형전극(20)을 제조하는 방법과 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.
도 9 내지 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 평면형전극(20)을 제조하기 위해서는 상부가 개방된 디귿자 단면 형태의 바닥면에 제1,2,3측정부(23)(24)(25)의 형태 제작을 위한 성형문양(61)이 형성된 내열 재질 성형틀(60)에 평면형전극(20)의 유리재료를 담은 후 고열로 가열하여 전극용융액(26)을 제조한다.
상기 성형틀(60)의 성형문양(61)은 제1,2,3측정부(23)(24)(25)의 형태에 따라 다르게 형성되며, 평면형전극(20)의 재료인 유리재료의 양은 제1,2,3측정부(23)(24)(25)의 제조 두께에 따라 정량 계량하여 준비하여 투입 후 별도 용융장치인 전기용광로나 고열의 불꽃 조사 장치를 이용하여 전극용융액(26)을 제조한다.
이후, 상기 전극용융액(26)에 상부 끝단과 하부 끝단이 개방된 측정전극(10)의 측정전극몸체(13)의 하부 끝단을 침적시킨다.
상기 전극용융액(26)에 측정전극몸체(13)의 침적 깊이는 성형틀(60)의 바닥면을 기준으로 전극용융액(26)의 전체 높이 중 1/2 깊이로 침적한다.
다음으로, 상기 측정전극몸체(13)의 개방된 상부단을 통해 에어를 주입하는데, 상기 에어는 별도의 에어 공급장치를 이용할 수 있는 것으로 에어 공급 압력은 전극용융액(26)의 상부면이 평평해지는 정도의 압력과 성형틀(60)에 완충가능한 설정압력으로 공급한다.
그 다음으로, 상기 에어 주입 압력을 균일하게 유지하면서 2~3분 시간 범위로 대기하여 전극용융액(26)을 측정전극몸체(13)의 하부 끝단과 일체 형태로 고착시켜 평면형전극(20)을 완성한다.
상기 전극용융액(26)이 상온 냉각이 완료되도록 냉각과정을 시행하는데, 냉각과정을 거친 후에는 추후 별도의 후가공을 진행하지 않는 것이 바람직한데, 만약 후가공을 할 경우 평면형전극(20)은 외력이나 진동 및 충격에 의해 인피던스 값에 영향을 줄 수 있는 이유이다.
이후, 상기 평면센서(100A)(100B)를 제조과정은 평면형전극(20)이 고착된 측정전극몸체(13)의 내부로 내부전해액(12)을 충진한 다음 Ag/AgCl와이어(11)를 침적한 후 측정전극몸체(13)의 개방 상부 끝단을 에폭시를 이용하여 폐쇄한다.
다음으로, 상기 센서몸체(40)의 내부로 측정전극(10)을 삽입한 후 센서몸체(40)와 측정전극(10)의 하부 끝단 사이에는 다공핀(50)을 설치하고, 센서몸체(40)와 측정전극(10)의 사이 공간에는 온도센서(70)를 삽입 설치 후 내부액(32)을 충진한다.
그 다음으로, 상기 센서몸체(40)와 측정전극(10)의 상부 끝단은 폐쇄하는 동시에 센서캡(80)을 설치하고 센서캡(80)을 관통하여 Ag/AgCl와이어(11), 기준정션(31), 온도센서(70)의 온도센서(70)를 신호선(81)과 연결하여 제작을 완료한다.
이러한, 상기 평면센서(100A)(100B)를 이용하여 측정수의 수소이온농도를 측정하는 방식은 측정시 내부액(32)이 다공핀(50)을 통해 측정수 내로 배출되고, 내부전해액(12)은 평면형전극(20)을 통해 Cl- 이온이 배출되면서 기준전극(30)의 기준정션(31)과 측정전극(10)의 Ag/AgCl와이어(11)가 설치되는 평면형전극(20)이 수소이온의 농도에 따라서만 전위값이 변화하는 성질을 갖아 기준전극(30)과 측정전극(10) 사이의 전위차로부터 용액의 수소이온농도(pH)값을 측정하는 것이다.
이때, 상기 평면형전극(20)의 제1측정부(23)는 발전소 용수 중 전기전도도가 낮은 초순수의 수소이온농도를 측정한다.
상기 평면형전극(20)의 제2측정부(24)는 발전소 용수 중 전기전도도가 일반적인 중수의 수소이온농도를 측정한다.
상기 평면형전극(20)의 제3측정부(25)는 발전소 용수 중 전기전도도가 높은 폐수의 수소이온농도를 측정한다.
즉, 상기 평면센서(100A)(100B)를 임의의 측정수를 측정할 경우 측정수의 전기전도도에 따라 기전력의 감응이 이루어지는 제1,2,3측정부(23)(24)(25) 중 하나에서 전위차가 발생하여 측정이 이루어져 측정수의 특성에 관계 없이 하나의 평면형전극(20)을 이용하여 측정을 수행할 수 있은 특징이 있는 것이다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
10 : 측정전극 11 : Ag/AgCl와이어
12 : 내부전해액(HCl) 13 : 측정전극몸체
20 : 평면형전극 21 : 상부면
22 : 하부면 23 : 제1측정부
24 : 제2측정부 25 : 제3측정부
26 : 전극용융액 30 : 기준전극
31 : 기준정션 32 : 내부액
40 : 센서몸체 50 : 다공핀
60 : 성형틀 61 : 성형문양
70 : 온도센서 80 : 센서캡
81 : 신호선 100A,100B : 평면센서

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  4. 측정수의 수소이온농도를 측정하는 수소이온(pH)농도측정센서의 다중감지 평면형전극부을 제조하는 방법에 있어서,
    상부가 개방된 디귿자 단면 형태의 바닥면에 제1,2,3측정부(23)(24)(25)의 형태 제작을 위한 성형문양(61)이 형성된 내열 재질 성형틀(60)에 평면형전극(20)의 유리재료를 담은 후 고열로 가열하여 전극용융액(26)을 제조하고,
    상기 전극용융액(26)에 상부 끝단과 하부 끝단이 개방된 측정전극(10)의 측정전극몸체(13)의 하부 끝단을 침적시키며,
    상기 측정전극몸체(13)의 개방된 상부단을 통해 에어를 주입하고,
    상기 에어 주입 압력을 균일하게 유지하면서 2~3분 시간 범위로 대기하여 전극용융액(26)을 측정전극몸체(13)의 하부 끝단과 일체 형태로 고착시키며,
    상기 전극용융액(26)이 상온 냉각이 완료되도록 냉각과정을 시행하여 구성하는 것을 특징으로 하는 발전소 용수용 수소이온농도센서의 다중감지 평면형전극부 제조방법.
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Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR840001154A (ko) 1981-08-11 1984-03-28 쟈끄 삘라르 1,2-디티올-3-일리덴 암모늄 유도체의 제조방법
JP2002286732A (ja) * 2001-03-28 2002-10-03 Canon Inc プローブ担体の製造に用いられる液体吐出装置、プローブ担体の製造方法、およびプローブ担体製造装置
KR100629609B1 (ko) 2004-09-15 2006-09-27 한국원자력연구소 고온 ｐＨ 센서 전극 및 이를 이용한 ｐＨ 측정시스템
KR100631276B1 (ko) 2004-09-15 2006-10-02 한국원자력연구소 고체 전해질 층을 갖는 수소이온 센서 전극 및 이를이용한 ｐＨ 측정시스템
JP3979574B2 (ja) * 2002-03-28 2007-09-19 日本電信電話株式会社 生体試料用アレイ電極及びその作製方法
KR100874779B1 (ko) 2008-01-10 2008-12-19 길주형 감응부가 평편한 수소이온농도 측정복합센서
JP4553183B2 (ja) * 2004-05-24 2010-09-29 国立大学法人豊橋技術科学大学 マルチｐＨセンサおよびその製造方法
KR101593450B1 (ko) * 2014-02-10 2016-02-12 손윤호 펜 방식의 복합 수질측정장치
US9465048B1 (en) * 2015-03-24 2016-10-11 Inotera Memories, Inc. Probe unit for test tools and method of manufacturing the same

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR840001154A (ko) 1981-08-11 1984-03-28 쟈끄 삘라르 1,2-디티올-3-일리덴 암모늄 유도체의 제조방법
JP2002286732A (ja) * 2001-03-28 2002-10-03 Canon Inc プローブ担体の製造に用いられる液体吐出装置、プローブ担体の製造方法、およびプローブ担体製造装置
JP3979574B2 (ja) * 2002-03-28 2007-09-19 日本電信電話株式会社 生体試料用アレイ電極及びその作製方法
JP4553183B2 (ja) * 2004-05-24 2010-09-29 国立大学法人豊橋技術科学大学 マルチｐＨセンサおよびその製造方法
KR100629609B1 (ko) 2004-09-15 2006-09-27 한국원자력연구소 고온 ｐＨ 센서 전극 및 이를 이용한 ｐＨ 측정시스템
KR100631276B1 (ko) 2004-09-15 2006-10-02 한국원자력연구소 고체 전해질 층을 갖는 수소이온 센서 전극 및 이를이용한 ｐＨ 측정시스템
KR100874779B1 (ko) 2008-01-10 2008-12-19 길주형 감응부가 평편한 수소이온농도 측정복합센서
KR101593450B1 (ko) * 2014-02-10 2016-02-12 손윤호 펜 방식의 복합 수질측정장치
US9465048B1 (en) * 2015-03-24 2016-10-11 Inotera Memories, Inc. Probe unit for test tools and method of manufacturing the same

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