KR100915358B1 - 웨이브 링을 구비하는 유체 수위감지장치 - Google Patents

웨이브 링을 구비하는 유체 수위감지장치

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Abstract

본 발명은 유체의 수위변화에 대응되는 유체의 압력이 전달될 수 있도록 유체유입구가 저부에 구비된 하부케이스와, 상기 하부케이스의 상측에 결합되는 상부케이스와, 상기 상부 케이스에 형성되며 코일이 권회된 보빈과, 상기 유체의 압력 증감에 따라 상하 유동 가능하도록 상기 하부케이스 상에 설치되는 다이아프램과, 상기 다이아프램의 상하 이동에 연동되어 상기 보빈의 내측에서 상하 이동될 수 있게 설치된 코어와, 상기 코어를 유체 압력방향의 반대방향으로 탄력 지지하도록 상기 보빈의 내측에 설치되는 제1탄성부재와, 상기 코어를 유체 압력방향으로 탄력 지지하도록 상기 다이아프램의 저부와 상기 하부케이스 사이에 설치된 제2탄성부재를 구비하는 유체 수위감지장치에 있어서, 상기 하부케이스(110)의 제1내경부(115) 하부에는 연장부(115a)와 제2내경부(116)에 의해 수평상태의 웨이브 링 안착부(116a)를 형성하고, 상기 제2내경부(116)와 웨이브 링 안착부(116a)에 의해 탄성공간(160)이 형성되도록 하며, 상기 웨이브 링 안착부(116a)는 제2탄성부재(150)가 결합되도록 하되, 상기 제2탄성부재(150)는 적어도 3개 이상의 돌출부(150b)를 구비하는 웨이브 링으로 구성되는 유체 수위감지장치를 제공하기 위한 것으로, 이처럼 본 발명에 따른 유체 수위 감지장치는 다이아프램에 탄성을 부여하기 위한 수단으로 웨이브 링을 사용하되 적어도 3개 이상의 돌출부에 의해 다이아프램의 저부를 지지되도록 함으로써 웨이브 링 위에 얹혀진 부품들을 흔들리지 않고 안정적으로 지탱할 수 있게 되어 정교한 조립이 가능하게 되며, 이로 인해 자동화장치에 의해 본 발명의 조립이 가능해져 현저한 생산성 향상과 불량률을 감소시킬 수 있도록 하는 매우 유용한 발명인 것이다.

Description

웨이브 링을 구비하는 유체 수위감지장치{Device for sensing fluid level with a wave ring}
본 발명은 웨이브 링을 구비하는 유체 수위감지장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유체의 수위감지 정밀도를 높일 수 있는 유체 수위감지장치의 자동화를 가능하게 하고 생산성 향상을 도모할 수 있도록 하기 위한 유체 수위감지장치에 관한 것이다.
일반적으로 세탁기에는 세탁물의 양에 따라 세탁조 내에 공급되는 세탁수의 양을 조절하기 위해 세탁조 내의 수위를 감지하는 수위감지장치가 설치되어 있는데, 종래의 세탁기에 설치되는 수위 감지장치는 세탁조의 수위 변화에 따라 발생되는 공기압의 변화에 연동되어 코어가 승하강됨으로써 코어의 승하강 방향 주위에 설치된 코일을 통해 자속의 변화를 발생시킬 수 있는 구조, 즉 세탁조 내에 급수된 세탁수의 수위가 상승하면 세탁조와 연통 되게 형성된 호스 및 유체유입구를 통해 인가되는 공기압력이 높아지고, 그에 따라 다이아프램이 압축코일 스프링의 탄성을 극복하면서 상승되는 구조를 갖는다.
그런데, 이러한 종래의 수위감지장치는 다이아프램이 압축코일 스프링에 의해 하방으로만 탄성바이어스 될 수 있도록 되어 있어 세탁기를 사용하지 않을 때도 다이아프램이 상시적으로 하방을 향하는 탄성바이어스력을 받기 때문에 다이아프램의 시간 경과에 따른 이완 및 그에 따른 고유 탄성계수가 달라질 수 있다. 이러한 다이아프램의 시간 경과에 따른 변형은 수위감지장치의 수위 감지 능력 및 수위감지 정밀도를 저해하는 문제점이 있다.
또한, 세탁조에 세탁수가 없을 때 다이아프램에 대해 압축스프링으로부터 하방으로 인가되는 탄성바이어스력을 완화시킬 수 있도록 하기 위해서는 하부케이스와 접촉되는 다이아프램의 영역을 증가시켜야 하나, 이 경우 공기압이 미세하게 변동될 경우 하부프레임과 밀착지지 되고 있는 다이아프램 부분이 하부케이스와의 접촉 마찰력을 극복하기 이전까지는 다이아프램이 상승되지 않기 때문에 수위감지 민감도가 떨어지는 문제점이 있다.
이처럼 세탁수의 수위감지 정밀도가 떨어지게 되면, 세탁수의 수위 조절이 정밀하지 못하게 되어 세탁수를 낭비하거나, 세탁 효율을 저하시키는 단점을 갖게된다.
본 발명자는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 수위감지의 정밀도 및 민감도를 더욱 높일 수 있도록 하기 위하여 하부케이스(1)와; 상기 하부케이스(1)의 상측에 결합되는 상부케이스(2)와; 상기 상부케이스(2)에 형성되며 코일이 권회된 보빈(2a)과; 상기 유체의 압력 증감에 따라 상하 유동 가능하도록 상기 하부케이스(1) 상에 설치되는 다이아프램(3)과; 상기 다이아프램(3)의 상하 이동에 연동되어 상기 보빈(2a)의 내측에서 상하 이동될 수 있게 설치된 코어(3a)와; 상기 코어(3a)를 유체 압력방향의 반대방향으로 탄력 지지하도록 상기 보빈(2a)의 내측에 설치되는 제1탄성부재(4)와: 상기 코어를 유체 압력방향으로 탄력 지지하도록 상기 다이아프램(3)의 저부와 상기 하부케이스(1) 사이에 설치된 제2탄성부재(5);를 구비하도록 함으로써 상기 다이아프램(3)이 상하 양방향에서 다이아프램을 향하는 방향으로 탄성바이어스 할 수 있도록 하여 수위 감지 정밀도 및 민감도를 높일 수 있고 다이아프램의 변형을 억제할 수 있도록 하는 유체 수위감지장치(10)를 특허출원 제10-2007-0074808호로 선출원한 바 있다.
상기한 선출원 특허는 유체의 압력 증감에 따라 상하 유동하는 다이아프램의 상하 이동에 연동되어 상기 보빈의 내측에서 상하 이동될 수 있게 설치된 코어를 유체 압력방향으로 탄력 지지하도록 하되, 상기 다이아프램의 저부와 상기 하부케이스 사이에 제2탄성부재가 설치되도록 하는 구조이고, 또한 하부케이스에 제2탄성부재를 결합하고 제2탄성부재 위에 다이아프램과 코어, 제1탄성부재와 같은 부품을 올려 놓고 상부케이스를 강제로 압입결합함으로써 유체 수위감지장치를 제조하게 된다.
그런데 상기 제2탄성부재는 상당한 높이와 강한 탄성을 가지며, 불안정한 결합상태를 유지할 수 밖에 없는 압축코일 스프링 구조여서 상기 제2탄성부재 위에 이들 부품을 올려놓고 상부케이스를 강제로 압입함에 있어 완전한 고정상태가 아닌 제2탄성부재는 당연히 흔들림이 발생할 수 밖에 없고, 이로 인해 유체 수위감지장치를 제조함에 있어 자동화장치에 의한 조립이 곤란해지고 또한 정교한 조립이 곤란하게 되어 불량률이 높아지고, 생산성이 저하되는 폐단을 갖는다.
또 선출원 특허는 제2탄성부재로 압축코일 스프링을 사용하는 구조여서 압축코일 스프링의 특성상 상당한 폭을 가질 수 밖에 없고, 이로 인해 하부케이스에는 상기 압축코일 스프링을 끼워서 결합하기 위한 결합수단이 필요하게 되고, 또 안정적인 탄성이 작용할 수 있는 공간, 즉 상당한 깊이를 가져야 한다. 다시 말해 하부케이스의 크기가 커질 수밖에 없는 것이다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명에 따른 유체 수위감지 장치는 제2탄성부재로써 상당한 폭과 불안정한 결합상태를 유지할 수 밖에 없는 압축코일 스프링을 사용하지 않고, 부품의 적재가 용이할 뿐만 아니라 안정적인 다이아프램의 지지가 가능하며, 폭이 좁아 하부케이스의 크기를 줄일 수 있도록 하는 웨이브 링을 사용하였다.
바람직하게는 상기 웨이브 링은 적어도 3개 이상의 돌출부가 형성되도록 한다.
또 본 발명은 웨이브 링의 안착을 위해 제1내경부 하부에 웨이브 링 안착부를 형성하고, 제1내경부와 웨이브 링 안착부 사이에는 연장부를 형성해 웨이브 링에 탄성공간을 부여하도록 한다.
이처럼 본 발명에 따른 유체 수위 감지장치는 다이아프램에 탄성을 부여하기 위한 수단으로 웨이브 링을 사용하되 적어도 3개 이상의 돌출부에 의해 다이아프램의 저부를 지지되도록 함으로써 웨이브 링 위에 얹혀진 부품들을 흔들리지 않고 안정적으로 지탱할 수 있게 되어 정교한 조립이 가능하게 되며, 이로 인해 자동화장치에 의해 본 발명의 조립이 가능해져 현저한 생산성 향상과 불량률을 감소시킬 수 있는 효과를 갖는다.
또한 웨이브 링은 압축코일 스프링에 비해 변형이 적고 탄성 폭이 좁아 하부케이스의 크기를 줄일 수 있고 구조를 간단히 할 수 있어 제작비용을 줄일 수 있는 경제적인 효과 또한 가능한 매우 유용한 발명인 것이다.
도 1 - 종래 유체 수위감지장치의 결합단면도.
도 2 - 본 발명 유체 수위감지장치의 분리단면도.
도 3 - 본 발명 유체 수위감지 장치의 결합단면도.
도 4 - 본 발명 유체 수위감지장치에 있어서 웨이브 링의 사시도.
도 5 - 본 발명 유체 수위감지장치에 있어서 웨이브 링의 평면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10: 종래 유체 수위감지장치
1: 하부케이스 2: 상부케이스
2a: 보빈 3: 다이아프램
3a: 코어 4: 제1탄성부재
5: 제2탄성부재
100: 본 발명 유체 수위감지장치
110: 하부케이스 113: 유체유입구
114: 연결관 115: 제1내경부
115a: 연장부 116: 제2내경부
116a: 웨이브 링 안착부 116b: 결합돌기
118: 걸림턱 120: 상부케이스
121: 보빈 130: 다이아프램
131: 코어 140: 제1탄성부재
150: 제2탄성부재 150a: 통공
150a: 돌출부 160: 탄성공간
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유체 수위감지장치를 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 유체 수위감지장치(100)는 유체의 수위변화에 대응되는 유체의 압력이 전달될 수 있도록 유체유입구가 저부에 구비된 하부케이스(110)와, 상기 하부케이스(110)의 상측에 결합되며 코일이 권회된 보빈(121)을 구비하는 상부케이스(120)와; 상기 유체의 압력 증감에 따라 상하 유동 가능하도록 하부케이스(110)에 설치되는 다이아프램(130)과, 상기 다이아프램(130)의 상하 이동에 연동되어 상기 보빈(121)의 내측에서 상하 이동될 수 있게 설치된 코어(131)와; 상기 코어(131)를 유체 압력방향의 반대방향으로 탄력 지지하도록 상기 보빈(121)의 내측에 설치되는 제1탄성부재(140)와, 상기 코어(131)를 유체 압력방향으로 탄력 지지하도록 상기 다이아프램(130)의 저부와 상기 하부케이스(110) 사이에 설치된 제2탄성부재(150)를 구비하게 된다.
이때 상기 제2탄성부재(150)는 적어도 3개 이상의 돌출부(150b)와 통공(150a)이 형성된 웨이브 링으로 구성되어 지며, 상기 하부케이스(110)의 제1내경부(115) 하부에는 수평상태의 웨이브 링 안착부(116a)를 형성하되, 상기 웨이브 링 안착부(116a)는 연장부(115a)와 제2내경부(116)에 의해 형성되며, 이때 제2내경부(116)와 웨이브 링 안착부(116a)에 의해 탄성공간(160)이 형성되어 진다.
상기 탄성공간(160)은 웨이브 링 안착부(116a)에 결합된 웨이브 링의 탄발력이 작용하는 상부가 열린 공간이며, 상기 웨이브 링 안착부(116a)에는 결합돌기(116b)가 형성되어 웨이브 링에 형성된 통공(150a)에 끼워져 결합되는 구조를 갖는다.
상기와 같은 결합구조로 인해 웨이브 링이 웨이브 링 안착부(116a)에서 유동하지 않게 된다.
이때 하부케이스(110)의 저부 중앙에는 경사지게 연장되어 탄성공간(160)과 연통된 유체 유입구(113)를 갖는 연결관(114)이 마련되어 있다.
제1내경부(115)는 상부케이스(120)가 내측으로 인입되어 결합되며 다이아프램(130)이 지지되는데 이용되는 부분으로서, 내측면에는 상부케이스(120)의 커버부분이 진입된 후 후퇴가 억제되도록 하방으로 진행될수록 하부케이스(110)의 중심방향으로 점진적으로 돌출길이가 길게 형성된 복수개의 걸림턱(118)이 형성될 수도 있다.
또 제2내경부(116)는 제1내경부(115)의 하단에서 수평상으로 일정길이 연장된 연장부(115a)로부터 하방으로 연장된 후 수평상으로 연장된 웨이브 링 안착부(116a)를 갖는 구조로 되어 있다.
상기 웨이브 링은 제2탄성부재(150)로서 적용된 것으로서, 코어(131)를 유체 압력방향 즉, 상방으로 탄성 지지하도록 다이아프램(130)의 저부와 하부케이스(110) 사이에 설치되어 진다.
상기 웨이브 링은 비자성소재 예를 들면, 알루미늄, 스테인레스강, 구리, 티타늄, 인청동판, 스프링강판 또는 적어도 이들 중 어느 하나를 포함한 탄성을 갖는 합금으로 형성되는 것이 바람직하며, 적어도 세 곳 이상의 돌출부(150b)를 형성함이 바람직하다.
이는 상기 돌출부(150b)를 형성함에 있어 금속판형상의 링 일단을 위로 절곡(折曲)함으로써 가능하게 되는데, 만약 돌출부(150b)가 세 곳 이하인 경우는 웨이브 링이 불안정하게 되어 웨이브 링 위로 얹혀지는 부품들을 안정적으로 지탱할 수 없게 되며, 또한 네 곳 이상인 경우에는 탄성범위가 좁아지게 되어 최적의 작동간격을 얻기 곤란하기 때문이다.
이처럼 상기한 구성을 갖는 본 발명이 비록 한정된 실시예에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다 할 것이다.

Claims (2)

  1. 유체의 수위변화에 대응되는 유체의 압력이 전달될 수 있도록 유체유입구가 저부에 구비된 하부케이스와, 상기 하부케이스의 상측에 결합되는 상부케이스와, 상기 상부 케이스에 형성되며 코일이 권회된 보빈과, 상기 유체의 압력 증감에 따라 상하 유동 가능하도록 상기 하부케이스 상에 설치되는 다이아프램과, 상기 다이아프램의 상하 이동에 연동되어 상기 보빈의 내측에서 상하 이동될 수 있게 설치된 코어와, 상기 코어를 유체 압력방향의 반대방향으로 탄력 지지하도록 상기 보빈의 내측에 설치되는 제1탄성부재와, 상기 코어를 유체 압력방향으로 탄력 지지하도록 상기 다이아프램의 저부와 상기 하부케이스 사이에 설치된 제2탄성부재를 구비하는 유체 수위감지장치에 있어서,
    상기 하부케이스(110)의 제1내경부(115) 하부에는 연장부(115a)와 제2내경부(116)에 의해 수평상태의 웨이브 링 안착부(116a)를 형성하고, 상기 제2내경부(116)와 웨이브 링 안착부(116a)에 의해 탄성공간(160)이 형성되도록 하며, 상기 웨이브 링 안착부(116a)는 웨이브 링이 결합되도록 하되, 상기 웨이브 링은 적어도 3개 이상의 돌출부(150b)가 절곡되어 형성되도록 하되, 상기 웨이브 링 안착부(116a)에는 결합돌기(116b)가 형성되고, 웨이브 링에는 상기 결합돌기(116b)에 대응하는 통공(150a)이 형성되도록 하여 상기 웨이브 링이 결합돌기(116b)와 통공(150a)의 결합에 의해 웨이브 링 안착부(116a)에 유동되지 않도록 설치되어짐을 짐을 특징으로 하는 유체 수위감지장치.
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