KR200472261Y1

KR200472261Y1 - 전극관을 이용한 순도센서

Info

Publication number: KR200472261Y1
Application number: KR2020120011363U
Authority: KR
Inventors: 김형일
Original assignee: (주)휴먼 코퍼레이션
Priority date: 2012-12-05
Filing date: 2012-12-05
Publication date: 2014-04-14

Abstract

본 고안은 물의 순도를 측정하는 순도센서에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 물의 순도를 측정하기 위한 전극부가 내부가 비어 있는 전극관과 이러한 전극관에서 이격된 상태로 전극관 내부에 수납되어 있는 전극봉으로 이루어져 전극관의 내주면과 전극봉의 외주면 전체에서 물에 포함된 불순물에 의한 저항변화 또는 전도도 변화를 측정할 수 있게 하여 물의 순도 측정에 이용되는 단면적을 증가시킴으로써, 물의 순도 측정시의 정밀도를 향상시킬 수 있게 한 전극관을 이용한 순도센서에 관한 것이다.

Description

전극관을 이용한 순도센서{PURITY SENSOR USING TUBE TYPE ELECTRODE}

일반적으로 실험실에서 분석장치, 시약조제, 또는 기구 세척 등 다양하게 사용되는 순수(pure water)는 순수제조장치를 이용하여 사용목적에 따라 적합한 순도를 갖는 순수를 제조한 후 사용하곤 한다.

그에 따라, 순수제조장치를 이용하여 10㎲/㎝ 이하의 전도도를 갖는 순수를 제조하거나, 10~18㏁·㎝ 범위의 비전도도를 갖는 초순수를 제조하게 되는데, 이 경우 순수제조장치에서 제조된 순수가 원하는 정도의 전도도나 비전도도를 갖는 상태인지를 측정하기 위해 순도센서가 구비된 순도 측정장치를 이용하였다.

이와 같이 물의 전도도나 비전도도를 이용하여 순수한 정도를 측정하는 순도 측정장치는 종래의 경우 대한민국 등록실용신안 제20-0443615호에 개시된 바와 같이, 디스플레이 보드와 콘트롤 보드와 순도센서로 구성되는데, 이때 상기 순도센서는 순수가 흐르거나 일시 저장되는 경로상에 설치되어 순수 속에 잠기는 두 개의 전극봉으로 구성됨이 일반적이었다.

그에 따라, 종래의 순도센서는 전도도 또는 비전도도를 측정하고자 하는 순수를 두 전극봉이 설치되어 있는 케이스 내부로 유입시켜 전극봉이 순수에 잠기게 하고, 상기 콘트롤 보드에서 상기 두 전극봉으로 전류를 공급하여 상호 이격된 순수에 의해 흐르는 전류를 인식하여 두 전극봉을 연결하는 순수의 컨덕턴스나 저항을 측정함으로써 순수의 전도도나 비전도도를 측정하였다.

그러나, 이러한 종래의 순도센서는 순수의 컨덕턴스나 저항을 측정하기 위해 상호 이격된 두 개의 전극봉을 사용함으로 인하여, 케이스로 유입되는 순수의 양과는 무관하게 상호 마주보는 전극봉의 일면을 통한 전류의 흐름만을 측정할 수 있었는바, 측정되는 물의 순도에 대한 정밀도가 크게 떨어지게 되는 문제점이 있었다.

본 고안이 해결하고자 하는 과제는, 물의 순도를 측정하기 위한 전극부가 내부가 비어 있는 전극관과 이러한 전극관에서 이격된 상태로 전극관 내부에 수납되어 있는 전극봉으로 이루어져, 전극관의 내주면과 전극봉의 외주면 전체에서 물에 포함된 불순물에 의한 저항변화 또는 컨덕턴스 변화를 측정할 수 있게 하여 물의 순도 측정에 이용되는 단면적을 증가시킴으로써, 물의 순도 측정시의 정밀도를 향상시킬 수 있게 한 전극관을 이용한 순도센서를 제공함에 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 전극관을 이용한 순도센서는,

순도를 측정하고자 하는 순수가 흐르는 경로를 형성하며, 내부가 비어 있고 일면에 유출구가 형성된 센서 하우징; 상기 센서 하우징의 상부에 결합되고, 상기 센서 하우징을 관통하면서 일정 길이 외부로 돌출 형성된 봉 형상의 내부전극봉; 및 상기 센서 하우징의 하부에 일단이 결합되고, 상기 내부전극봉을 이격된 상태로 수납하기 위해 내부가 비어 있는 외부전극관을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 센서 하우징은,

상기 내부전극봉이 결합되는 나사산이 내주면에 형성된 결합구가 상부에 관통 형성되고; 상기 내부전극봉이 센서 하우징을 관통한 후 외부로 돌출됨과 아울러, 상기 외부전극관이 결합되는 나사산이 내주면에 형성된 유입구가 하부에 관통 형성되며; 상기 유입구로 들어온 순수가 배출되는 관이나 파이프가 연결되는 유출구가 일 측면에 형성된 하우징으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 내부전극봉은,

나사산이 외주면에 형성된 헤드부; 상기 결합구의 상부를 이루는 센서 하우징에 접하도록 넓게 돌출 형성된 제1걸림판; 및 상기 제1걸림판의 하부에서 상기 센서 하우징 외부로 돌출되는 길이를 갖도록 길게 형성된 되어 있으며, 상기 제1걸림판의 하부 바로 아래 부분은 외주면에 나사산이 형성되어 있는 전극봉을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 외부전극관은 내부에 전극봉을 이격된 상태로 수납하고 그 이격된 공간을 통하여 순수가 흐를 수 있도록 내부가 비어 있는 관으로 이루어지며; 상기 센서 하우징에 형성된 유입구에 결합되는 결합부; 상기 유입구를 이루는 센서 하우징에 접하도록 넓게 돌출 형성된 제2걸림판; 및 상기 제2걸림판의 하부에서 아래로 길게 형성된 전극관을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 고안은 전극관의 내주면과 전극봉의 외주면 전체에서 물에 포함된 불순물에 의한 저항변화 또는 컨덕턴스 변화를 측정할 수 있게 하여 물의 순도 측정에 이용되는 단면적을 증가시킴으로써, 물의 순도 측정시의 정밀도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 고안에 따른 전극관을 이용한 순도센서의 사시도.
도 2는 본 고안에 따른 전극관을 이용한 순도센서의 분해사시도.
도 3은 본 고안에 따른 전극관을 이용한 순도센서의 저면 사시도.
도 4는 본 고안에 따른 전극관을 이용한 순도센서의 정단면도.
도 5는 본 고안에 따른 센서 하우징의 단면도.
도 6은 본 고안에 따른 내부전극봉의 정면도.
도 7은 본 고안에 따른 외부전극관의 정면도.

이하에서는 본 고안의 구체적인 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 고안에 따른 전극관을 이용한 순도센서의 사시도이고, 도 2는 본 고안에 따른 전극관을 이용한 순도센서의 분해사시도이며, 도 3은 본 고안에 따른 전극관을 이용한 순도센서의 저면 사시도이고, 도 4는 본 고안에 따른 전극관을 이용한 순도센서의 정단면도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 고안에 따른 전극관을 이용한 순도센서(10)는, 순도를 측정하고자 하는 순수가 흐르는 경로를 형성하며 내부가 비어 있고 일면에 유출구가 형성된 센서 하우징(100)과, 상기 센서 하우징의 상부에 결합되고 상기 센서 하우징을 관통하면서 일정 길이 외부로 돌출 형성된 봉 형상의 내부전극봉(200)과, 상기 센서 하우징의 하부에 일단이 결합되고 상기 내부전극봉을 이격된 상태로 수납하기 위해 내부가 비어 있는 외부전극관(300)을 포함하여 구성된다.

상기 센서 하우징(100)은 순도 측정장치 등에 상기 순도센서(10)를 결합하기 위한 하우징으로서, 순수 제조장치에서 전기 분해 등을 통하여 불순물이 제거된 순수가 유입됨과 아울러 상기 외부전극관이 결합되는 유입구(120)가 일단에 형성되고, 순도를 측정한 순수를 실험장치 등으로 배출하기 위한 관이나 파이프가 결합되는 유출구(130)가 타단에 형성된다. 이때, 상기 센서 하우징(100)은 상기 유입구를 통하여 공급된 순수가 순도 측정 후 실험장비 등으로 배출되는 경로를 형성하도록 내부가 비어 있어야 함은 물론이다.

상기 센서 하우징의 단면을 도시한 도 5를 참조하면, 상기 센서 하우징(100)의 상부에는 상기 내부전극봉(200)이 결합되는 나사산이 내주면에 형성된 결합구(110)가 관통 형성되고, 하부에는 상기 내부전극봉이 센서 하우징을 관통한 후 외부로 돌출됨과 아울러 상기 외부전극관(200)이 결합되는 나사산이 내주면에 형성된 유입구(120)가 관통 형성되며, 상기 센서 하우징의 일 측면에는 상기 유입구로 들어온 순수가 배출되는 관이나 파이프가 연결되는 유출구(130)가 형성된 하우징으로 구성된다.

이때, 상기 센서 하우징(100)은 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 유입구(120)와 유출구(130)는 순수의 원활한 공급과 배출을 위해 넓은 직경을 갖는 홈으로 구성되는 것이 바람직하고, 상기 결합구(110)는 순수의 누수를 방지할 수 있게 좁은 직경을 갖는 홈으로 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 유입구(120)의 내주면에는 상기 외부전극관의 견고한 결합을 위해 나사산이 형성되고, 상기 유출구(130)의 내주면에도 관이나 파이프의 견고한 결합을 위해 나사선이 형성되며, 상기 결합구(110)의 내주면에도 상기 내부전극봉의 견고한 결합을 위해 나사선이 형성되는 것이 바람직하다.

상기 내부전극봉(200)은 도 6에 도시된 바와 같이, 다른 장비에의 결합을 위한 나사산이 외주면에 형성된 헤드부(210)와, 상기 결합구의 상부를 이루는 센서 하우징에 접하여 순수의 누수를 방지하도록 넓게 돌출 형성된 제1걸림판(220)과, 상기 제1걸림판의 하부에서 상기 센서 하우징 외부로 돌출될 수 있는 길이를 갖도록 길게 형성되어 있으며 상기 제1걸림판의 하부 바로 아래 부분은 외주면에 나사산이 형성되어 있는 전극봉(230)을 포함하여 구성된다.

이때, 상기 헤드부(210)의 외주면에는 나사산이 형성되어 있어 상기 전극봉에 센서 하우징이 결합되어 있는 순도센서를 다른 장비에 결합하기 용이하게 구성되는 것이 바람직하다. 특히 상기 센서 하우징의 하부에 결합되는 외부전극관의 하부로는 순도를 측정하고자 하는 순수의 안정적인 공급을 위해 다른 장비에의 결합이 바람직하지 않은바, 상기 순도센서를 순도 측정장치의 다른 부품 등에 결합하기 위한 결합수단으로서의 나사산은 상기 헤드부(210)의 외주면에 형성되는 것이 바람직하다.

상기 제1걸림판(220)은 헤드부와 전극봉을 구분하는 위치에 별도의 와셔를 끼워서 형성될 수도 있으나, 순수의 흐름에 의해 전극봉 하부가 흔들리는 것을 방지함과 아울러 결합된 와셔가 헐거워져 순수가 센서 하우징 외부로 새어 나오는 것을 방지할 수 있도록 상기 헤드부(210)와 전극봉(230)에 일체로 형성되어 전체적으로 손잡이가 구비된 검(sword)의 형태를 이루도록 구성되는 것이 바람직하다.

이와 같이 제1걸림판(220)이 헤드부와 전극봉을 구분하는 플레이트로서 일체로 형성됨으로써, 상기 내부전극봉을 센서 하우징에 결합할 때는 상기 결합구를 통하여 전극봉을 삽입한 후 상기 제1걸림판(220)이 센서 하우징(100)의 외주면에 충분히 밀착될 때가지 결합구의 나사산에 전극봉을 나사결합하여 견고한 결합을 이룰 수 있게 된다.

상기 전극봉(230)은 순수의 순도 측정을 위한 전류가 공급되는 제1전극을 이루며, 상기 제1걸림판(220)의 하부에서 길게 형성된 봉으로 이루어진다. 이때 상기 전극봉(230)의 상부, 즉 상기 제1걸림판(220)의 바로 아래 부분은 외주면에 나사산이 형성되어 상기 내부전극봉을 센서 하우징에 고정시키는 나사 결합이 이루어질 수 있게 하며, 이처럼 나사산이 형성되는 부분을 제외한 나머지 부분은 외주면이 매끄럽게 형성되어 순도 측정을 위한 저항값의 변화 판단이 용이하게 이루어질 수 있게 하는 것이 바람직하다.

상기 결합구를 통하여 삽입된 전극봉(230)은 상기 센서 하우징의 내부 공간을 가로질러 하부에 형성된 유입구(120)를 통해 센서 하우징 외부로 일정 길이 돌출되게 된다. 이때, 상기 센서 하우징 외부로 돌출되는 전극봉의 길이는 상기 센서 하우징 외부로 돌출되는 상기 외부전극관의 길이와 같게 형성되는 것이 바람직하다.

상기 외부전극관(300)은 내부에 전극봉(230)을 이격된 상태로 수납하고 그 이격된 공간을 통하여 순수가 흐를 수 있도록 내부가 비어 있는 관으로 이루어지며, 상기 센서 하우징에 형성된 유입구에 결합되는 결합부(310)와, 상기 유입구를 이루는 센서 하우징에 접하여 안정적인 결합상태를 유지함과 아울러 순수의 누수를 방지하도록 넓게 돌출 형성된 제2걸림판(320)과, 상기 제2걸림판의 하부에서 아래로 길게 형성된 전극관(330)을 포함하여 구성된다.

상기 결합부(310)는 센서 하우징에 안정적으로 나사 결합될 수 있게, 상기 유입구(310)의 내주면에 형성된 나사산에 대응하는 나사산이 외주면에 형성된다.

상기 제2걸림판(320)은 순수의 흐름에 의해 전극관이 흔들리는 것을 방지할 수 있도록 상기 결합부(310)와 전극관(330) 사이에 일체로 형성되며, 상기 결합부가 유입구에 결합된 상태에서 상기 센서 하우징의 외주면에 밀착되어 안정적인 지지상태를 유지할 수 있도록 상기 결합부나 전극관보다 외부로 돌출되게 형성되는 것이 바람직하다.

그에 따라, 상기 결합부를 유입구에 나사 결합함에 있어 상기 제2걸림판(320)이 센서 하우징(100)에 충분히 밀착하게 될 때까지 상기 결합부를 회전시키면서 상기 유입구에 결합함으로써 견고한 결합을 이룰 수 있게 된다.

상기 전극관(330)은 순수의 순도 측정을 위한 전류가 공급되는 제2전극을 이루며, 상기 제2걸림판(320)의 하부에서 아래로 길게 연장 형성되고 내부가 비어 있는 관구조로 형성되어, 상기 센서 하우징에 결합된 상태에서 내부에 상기 전극봉(230)이 수납된 상태를 이루게 된다.

이때, 상기 전극관(330)은 상기 센서 하우징 외부로 돌출된 길이가 그 내부에 수납되어 있는 전극봉의 길이와 같게 되도록 형성되는 것이 바람직하다. 또한 상기 전극관의 내주면은 매끄럽게 형성되어 순도 측정을 위한 저항값의 변화 판단이 용이하게 이루어질 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.

이때, 상기 내부전극봉과 외부전극관은 제1전극과 제2전극으로서 작용하도록 전기적인 도체로 구성되고, 상기 센서 하우징은 부도체로 구성되어야 함은 물론이며, 상기 내부전극봉과 외부전극관은 내약품성이 우수하고 내식성이 탁월한 SUS316으로 구성되는 것이 바람직하다.

다음에는 이와 같이 구성된 본 고안에 따른 순도센서를 이용하여 순수의 순도를 측정하는 것을 설명한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 센서 하우징의 상부에 형성된 결합구(110)와 하부에 형성된 유입구(120)를 관통하여 내부전극봉(200)을 끼우고, 상기 유입구(120)에는 하부에서 외부전극관(300)을 끼워서 각각 나사결합하여 견고하게 결합한다. 또한, 상기 센서 하우징에 형성된 유출구(130)에 순수를 공급하고자 하는 다른 장치에 연결되어 있는 관이나 파이프가 연결될 수 있음은 물론이다.

이때, 상기 내부전극봉에 구비된 제1걸림판(220)과 상기 외부전극관에 구비된 제2걸림판(320)은 상기 센서 하우징(100)에 접하도록 밀착됨으로써, 전극봉과 전극관의 움직임을 방지하게 되어 순수의 흐름이나 다른 충격이 있어도 전극봉과 전극관의 이격된 거리를 안정적으로 유지할 수 있게 된다.

상기 내부전극봉과 외부전극봉을 센서 하우징에 결합함으로써, 상기 외부전극관을 이루는 전극관(330)의 내부에는 전극봉(230)이 일정거리 이격된 상태로 수납된다. 이와 같이 결합이 완성된 순도센서(10)를 순도 측정을 위한 전류를 공급할 수 있는 콘트롤 보드 등이 구비된 순도 측정장치에 연결함은 통상적인 순도센서의 경우와 동일한바 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이후 순도를 측정하고자 하는 불순물이 제거된 순수는 상기 전극관의 하부로부터 공급되어 상기 전극관(330)과 전극봉(230) 사이의 이격된 공간을 통해 센서 하우징(100)의 내부 공간으로 유입되고, 상기 센서 하우징에서 유일하게 개방되어 있는 유출구(130)를 통하여 배출되면서 다른 실험 장치 등으로 순수를 공급하게 된다.

이때, 상기 전극관(330)과 전극봉(230)에는 순도 측정장치를 이루는 콘트롤 보드로부터 전류가 공급되고, 이와 같이 상기 전극관과 전극봉으로 공급된 전류는 서로 이격되어 있어 상호 전기적인 연결이 이루어지지 않지만, 그 이격 공간으로 공급되는 순수에 의해 미세한 전류가 흐르면서 순수의 저항값을 측정할 수 있게 된다.

이때, 상기 전극관(330)의 내부에 전극봉(230)이 수납된 상태로 순수의 저항값 측정이 이루어지므로, 상기 전극관과 전극봉에 공급된 전류가 순수에 의해 전기적으로 연결되는 단면적, 즉 순도측정에 사용되는 단면적이 크게 증가하게 된다. 종래에는 두 개의 전극봉 사이에서만 저항값 측정이 이루어지므로 전기적인 연결이 이루어지는 면적이 상호 마주보는 좁은 면으로 제한될 수 밖에 없었기에 보다 정밀한 측정이 이루어질 수 없었지만, 상기 전극관내에 전극봉을 수납할 경우에는 전극관(330)의 내주면 전체와 전극봉(230)의 외주면 전체에서 저항값 측정이 이루어지게 되어 보다 정밀한 순도 측정이 가능하게 된다.

또한, 순도 측정에 이용되는 공간인 전극관(330)과 전극봉(230) 사이의 이격공간을 통하여 순수가 흐르게 되므로 순도센서로 공급된 순수의 일부에 대한 측정뿐만 아니라 순도센서를 거쳐서 흐르는 모든 순수에 대한 순도측정이 가능하게 되어 순도의 변화를 보다 신속하게 파악할 수 있게 된다.

이상에서는 본 고안에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 고안의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 고안을 한정하는 것은 아니다. 본 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 이라면 누구나 본 고안의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

10 - 순도센서
100 - 센서 하우징 110 - 결합구
120 - 유입구 130 - 유출구
200 - 내부전극봉 210 - 헤드부
220 - 제1걸림판 230 - 전극봉
300 - 외부전극관 310 - 결합부
320 - 제2걸림판 330 - 전극관

Claims

순도를 측정하고자 하는 순수가 흐르는 경로를 형성하며, 내부가 비어 있고 일면에 유출구가 형성된 센서 하우징;
상기 센서 하우징의 상부에 결합되고, 상기 센서 하우징을 관통하면서 일정 길이 외부로 돌출 형성된 봉 형상의 내부전극봉; 및
상기 센서 하우징의 하부에 일단이 결합되고, 상기 내부전극봉을 이격된 상태로 수납하기 위해 내부가 비어 있는 외부전극관을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전극관을 이용한 순도센서.
제1항에 있어서,
상기 센서 하우징은,
상기 내부전극봉이 결합되는 나사산이 내주면에 형성된 결합구가 상부에 관통 형성되고;
상기 내부전극봉이 센서 하우징을 관통한 후 외부로 돌출됨과 아울러, 상기 외부전극관이 결합되는 나사산이 내주면에 형성된 유입구가 하부에 관통 형성되며;
상기 유입구로 들어온 순수가 배출되는 관이나 파이프가 연결되는 유출구가 일 측면에 형성된 하우징으로 구성되는 것을 특징으로 하는 전극관을 이용한 순도센서.
제2항에 있어서,
상기 내부전극봉은,
나사산이 외주면에 형성된 헤드부;
상기 결합구의 상부를 이루는 센서 하우징에 접하도록 넓게 돌출 형성된 제1걸림판; 및
상기 제1걸림판의 하부에서 상기 센서 하우징 외부로 돌출되는 길이를 갖도록 길게 형성되어 있으며, 상기 제1걸림판의 하부 바로 아래 부분은 외주면에 나사산이 형성되어 있는 전극봉을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전극관을 이용한 순도센서.
제3항에 있어서,
상기 외부전극관은 내부에 전극봉을 이격된 상태로 수납하고 그 이격된 공간을 통하여 순수가 흐를 수 있도록 내부가 비어 있는 관으로 이루어지며;
상기 센서 하우징에 형성된 유입구에 결합되기 위한 나사산이 외주면에 형성된 결합부;
상기 유입구를 이루는 센서 하우징에 접하도록 넓게 돌출 형성된 제2걸림판; 및
상기 제2걸림판의 하부에서 아래로 길게 형성된 전극관을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전극관을 이용한 순도센서.