KR101377623B1 - 액체 수위를 측정하기 위한 다실(多室) 구조의 초음파 센서 - Google Patents

Abstract

본 발명은 길게 뻗은 용기(1) 내의 액체 수위 측정을 위한 초음파 센서이다. 용기(1)와 용기 뚜껑(2) 그리고 용기 바닥(3)으로 구성되어 있으며, 하나의 측정실(4)이 용기(1) 안에 장착되어 측정실 액체 수위는 외부의 액체 수위와 동일하다. 하나의 초음파 신호의 발수신기(5)가 측정실(4)이 있는 영역의 용기(1)의 바닥(3) 쪽에 또는 용기(1)의 안쪽이나 바깥쪽에 장착되어야 하며, 발신되는 신호는 액체의 수면에 반사되어서 다시 초음파 신호의 발수신기(5)로 다시 수신됨으로써, 이 신호가 발신되고 수신되는 시간 차를 계산해서 수면의 높이를 측정할 수 있다.

아울러 용기(1) 안에 있는 측정실(4) 외에 적어도 1개의 다른 칸(6, 7)의 일부분이 측정실(4)의 바로 앞이나 아니면 적어도 일부가 측정실(4)의 주위를 둘러싸고 있어야 한다. 이와 함께 이 용기(1) 안의 최외곽의 칸은 유입실(7)로 만들어져야 하고, 각각의 칸(4, 6, 7)은 서로서로 연결이 되어 있다.

Description

액체 수위를 측정하기 위한 다실(多室) 구조의 초음파 센서{MULTICHAMBER ULTRASONIC SENSOR FOR DETERMINING A LIQUID LEVEL}

본 발명은 "발명의 구성 및 동작"의 제 1 항에 상응하는 포괄적 의미로 액체 수위를 측정하기 위한 초음파 센서에 관한 것이다.

이러한 센서는 주로 자동차 기술상 엔진 연료 또는 엔진 오일의 수위를 측정하는데 쓰인다. 용기 바닥에 장착되어 있는 센서는 초음파 신호를 보내고, 그 신호가 액체 표면에 반사되어 다시 수신된다. 수면의 높이는 음파를 보내고 다시 받는 시간의 차에 비례한다. 독일 특허번호 DE 33 30 059 A1에 따라 이 음파는 용기 안에 설치된 속이 빈 관이나, 초음파 유도관을 지나가도록 되어 있다. 초음파가 지나가는 관 끝의 밑부분에 초음파 신호를 보내고 받을 수 있는 센서를 부착하고, 이 관이 액체에 잠기도록 되어 있다. 최소 하나의 조절구(調節口)를 통해서 관 안에 채워지는 액체와 용기 안 액체의 수위가 같도록 한다. 구부러져 있어도 상관없는 이 초음파 유도관에서 수위의 높이를 초음파로 측정한다. 이러한 실험 방법은 일정하지 않은 형태의 모든 액체 용기에서 수면의 높이를 측정하는데 유용하다. 이 방법의 큰 단점은 측정되어야 할 액체에서 나오는 거품 또는 기포가 측정관/초음파 유도관 속에 침투할 수 있어 잘못 측정하기 쉬울 수 있다는 점이다.

초음파를 기초로 한 센서로 액체의 수면을 측정할 때 이런 거품 형성은 특히 엔진오일의 경우에 발생한다. 왜냐하면 엔진을 작동하면서 엔진오일의 이동에 따른 상이한 크기의 기포가 생기기 때문이다. 이 기포들은 크기에 따라 초음파의 신호를 분산하거나 반사시키는 성질을 가지고 있다. 이런 이유로 충분히 신뢰할만한 실수없는 측정을 장담할 수 없다.

지금까지의 해결방법은 농도가 짙은 유동체의 여과기(통과 가능한 크기가 약 60μm)를 통하여 기포가 측정실에 유입되는 것을 사전에 막는 것이었는데, 이는 만족할만한 결과를 가져오지 않는다. 여과기를 사용함으로써 형성된 공기 기포들의 통과를 막을 수는 있지만, 이 방법은 오일에 함유되어 있는 불순물로 인하여 정확한 측정이 힘들다고 할 수 있다. 짧은 시간에 여과기 앞에 이 불순물이 끼어서 액체 흐름을 막게 되며, 이는 우리가 측정하고자 하는 실제 오일의 수면 높이와 측정관 내의 수면 높이가 일치하지 않는 결과를 가져온다. 이런 이유로 엔진에 장착된 센서의 측정치는 항상 확신을 할 수가 없다.

이런 문제점에서 출발한 해결책은 공기 방울이 측정 장소에 들어오는 것을 막을 수 있고, 영구적이며, 신뢰할 수 있는 액체의 수면 높이를 정확히 알 수 있는 기하학적 형상을 가진 칸을 설계하는데 있다.

이런 문제점은 "발명의 구성 및 동작"의 제 1 항에 상응하는 포괄적 의미로 액체 수위를 측정하기 위한 초음파 센서를 발명함으로써 해결할 수 있다.

센서의 케이스는 측정실 이외에 최소한 하나의 추가적인 칸/실(室)로 이루어져 있다. 이러한 추가 실은 측정실 바로 앞 또는 그 주위로 위치하게 되며, 가장 바깥에 위치한 추가 실이 액체 유입구가 있는 유입실이 된다. 액체가 유입실에서 측정실로 흘러들어갈 수 있도록 모든 칸/실들이 연결되어 있다.

유입실과 측정실의 측면에 액체가 흘러들어오고 흘러나갈 수 있는 입구가 용기 바닥에서 가까운 높이나, 아니면 같은 높이에 위치해야 한다. 액체가 유입실에서 측정실까지 돌아서 흐르게 함으로써, 그 액체에 포함되어 있는 기포가 충분히 액체 표면으로 상승하여 밖으로 배출될 수 있도록 가능한 긴 시간을 가지도록 한다.

그러기 위해서 유입실에 있는 액체 입구와 측정실에 있는 액체의 입구를 기하학적으로 최대한 멀리 떨어지도록 설계하여 액체가 측정실에 닿는 시간을 최대한 늘린다.

액체의 표면에서부터 방출되는 기포는 유입실의 뚜껑이나, 아니면 그와 비슷한 높이에 유입실 외곽 측면 쪽에 장착되어 있는 최소 하나의 공기 배출구를 통해서 센서케이스에서 빠져나갈 수 있도록 되어 있다.

여기서 주의할 점은 적어도 측정실이 외부와 차단되어 있어야 한다. 그래야만 센서 주위 기포포함의 확률이 높은 액체가 측정실에 직접 유입되는 것을 막을 수 있다.

측정실과 다른 추가 실 간의 압력차이가 생기는 것을 막기 위해, 측정실의 외곽에 뚜껑과 비슷한 위치의 높이에, 측정 가능한 액체 수면의 최대 높이보다 상단에 최소한 하나의 공기 배출구를 장착하여, 추가 실과 기체 연결구를 만들어 놓는다.

측정실에서의 액체의 수면 높이는 액체의 표면에 반사되는 신호와 초음파 신호 반사경에서 반사되는 신호의 시간에 비례해서 구할 수 있다. 이와 함께 측정실에 있는 초음파 신호 반사경은 우선적으로 측정 가능한 액체 수면의 최소한의 높이보다 낮은 높이에 위치해야 한다.

각 실(室)의 단면도는 제각기 다를 수 있다. 이는 초음파 센서가 장착되어야 할 부위의 기하학적 여건에 따라 정해진다. 예를 들어 유입실을 주로 둥근 원형 모양으로 만들 수도 있고, 측정실을 주로 사각형의 모양을 가진 공간으로 만들 수도 있다.

측정실과 유입실 사이에 배열된 중간실의 외곽은 주로 칸막이 형태로 구성되어 있으며, 그 칸막이의 최고 높이는 바닥에서부터 최소 측정 가능한 액체 수면에 근접하게 미치지 않아야 한다. 액체는 유입실에 있는 유입 개폐기를 통해 안으로 흘러들어올 수 있다. 그리고 유입실에 액체는 중간실 외곽의 칸막이 높이까지 채워진다.

계속해서 유입 개폐기를 통해서 액체가 유입실로 밀려 들어오고, 이 액체는 칸막이를 타고 넘어 줄줄 흘러 차례로 중간실에 채워지게 된다. 기포는 벽을 타고 넘어가는 과정에서 얇아진 액체의 표면을 뚫고 올라와서 공기로 날아간다. 이로 인해 측정실 바로 앞에 위치한 중간실에 있는 액체는 이미 우리가 원하는 기포가 없는 액체의 상태로 된다.

측정실 바로 앞에 있는 중간실의 액체 수면의 상승이 있어도 오직 기포가 없는 액체만이 측정실 안으로 흘러들어가게 하기 위하여, 중간실에 담을 수 있는 액체의 용량이 측정실에 담을 수 있는 액체의 용량보다 커야 한다. 그러기 위해서 측정실 바로 앞의 중간실의 외곽 칸막이의 길이와 높이를 걸맞게 산출해야 한다.

다른 방법 중 하나는 유입실과 측정실 사이에 있는 중간실의 외벽을 바닥에서부터 뚜껑까지 이르게 하는 것이다. 액체에 녹아 있는 기포가 빠져나갈 수 있게 하기 위해서, 중간실의 외곽에서 뚜껑에 비슷한 높이에 최소 한 개의 공기 배출구를 설치해야 한다. 액체가 유입실에서 측정실까지 흐르게 하기 위해서, 각 중간실의 외벽마다 액체가 흘러들어오고 흘러나갈 수 있는 연결구를 만들어야 한다. 측정실 바로 앞에 위치한 중간실의 경우 액체 유입구의 위치는 최소 측정 가능한 액체 수면의 높이보다 아래쪽에 위치해야 한다. 앞서 언급한 것과 같은 이치로, 중간실에 담을 수 있는 액체의 용량이 측정실에 담을 수 있는 액체의 용량보다 커야 한다. 그러기 위해서 측정실 바로 앞의 중간실의 외곽 칸막이의 길이와 높이를 걸맞게 산출해야 한다.

또 다른 방법은 유입실과 측정실 사이에 위치한 중간실의 외벽의 높이를 바닥에서부터 최대 측정 가능한 액체 수면보다 더 높게 설계하는 방법이다. 액체가 유입실에서 측정실까지 흐를 수 있도록 중간실 외벽에 거의 바닥 높이로 액체가 들어오고 나갈 수 있는 입구를 장착하는 것이다. 기포가 액체에서 빠져나올 수 있는 시간을 최대화하기 위해서 액체가 유입실에서 측정실에 이르는 거리를 최장화해야 한다. 그렇기 때문에 액체가 차례로 흘러들어오고 흘러나가는 구멍이 물리적으로 최대한 떨어져 있어야 한다.

마지막에 서술한 센서에 대한 실험 방법은 간단한 변형 버전으로 유입실과 측정실 사이의 중간실에 있는 외벽이 바닥에서부터 뚜껑까지 이어져 있는 것이다. 뚜껑 근처에 있는 공기 배출구는 측정실의 압력을 유입실의 압력이나 대기압력에 맞추기 위해 필요로 한다.

그 외의 다른 실험방법으로는 적어도 하나의 중간실이 측정실의 앞에 위치해 있거나 주위에 둘러져 있는 것이다. 아울러 액체의 흐름 방향이 사전에 설정되도록 각 실의 사이에 분리막을 설계하여 액체가 한 칸에서 다른 칸으로 옮겨가는 과정에서 들어가고 나가는 구멍이 각기 정해져 있도록 한다. 이어지는 칸 속에서 액체 흐름의 방향을 그때마다 바꾸게 함으로써, 유입실의 유입구부터 측정실의 유입구까지 액체가 흘러가야 할 거리를 최장화한다. 예로 이런 액체 흐름의 방향을 조정하는 분리막은 한 점을 중심으로 파급원의 형태를 가진 여러 개의 관으로 구성될 수 있으며 중간실 안에 분리 브리지를 설치해서 실현 가능하다. 이런 분리 효과를 가져오기 위해서는 이어지는 칸의 외벽이 부분 또는 전체적으로 맞닿는 형태를 택할 수도 있다.

액체의 흐르는 속도에 영향을 줄 수 있는 방법으로는 중간실 내부에 간이 막을 설치하는 방법이 있다. 이때 액체 흐름의 속도는 중간실의 단면적과 부착된 간이막 개폐구의 위치에 의해 결정된다. 간이막의 개폐구는 되도록 용기의 바닥의 높이 근처에 위치해야 한다.

액체 흐름이 중간실의 바닥 근처에 위치한 개폐구를 통하여 다른 중간실로 흐르는 유형의 경우, 분리막이나 간이막의 높이는 측정 가능한 최고 액체 수면의 높이보다 높아야 한다.

이어서 발명의 특성, 장점 및 구체적인 사항을 좀 더 자세히 설명하고자 하며, 실험실행의 예를 첨부된 도면을 통하여 설명하고자 한다.

도면들은 다음과 같다.

도 1은 액체가 채워지지 않은 상태에서 3 실로 구성된 초음파 센서의 측면도면이다.

도 2는 도 1의 초음파 센서의 평면 A-A를 도시한다.

도 3은 액체가 채워 있지만 작동하기 전의 도 1의 초음파 센서의 측면도이다.

도 4는 작동중인 도 1의 초음파 센서의 측면도이다.

도 5는 액체가 비워진 상태의 도 1의 초음파 센서의 측면도이다.

도 6은 뚜껑까지 이르는 중간실의 외벽에 측정 가능한 최소 액체 수면의 높이보다 아래에 개폐기가 위치한 도 1의 초음파 센서의 측면도이다.

도 7은 개폐기가 바닥에 위치한 도 6의 초음파 센서의 측면도이다.

도 8은 도 7의 초음파 센서의 평면 A-A를 도시한다.

도 9는 액체 흐름의 속도를 조절하는 간이막과 분리막이 있는 센서의 평면 A-A를 도시한다.

도 10은 액체 흐름의 속도를 조절하는 이중 분리막이 있는 센서의 평면 A-A을 도시한다.

도 11은 유입실에 분리막이 있고, 중간실의 일부가 측정실 앞이나 그 주위를 둘러싼 직사각형 초음파 센서의 평면 A-A을 도시한다.

다음은 초음파 센서, 혹은 단파 센서가 예로 자동차에서의 오일 수위 측정에 어떻게 이용되는지 서술한다. 이때 센서 안에 있는 연료의 수위와 엔진에 들어 있는 연료의 수위는 동일하고, 센서의 측정 범위는 최대와 최소 측정치 사이를 벗어나지 않는다. 도 1과 도 2는 하나의 센서와 3개의 실(4, 5, 6)에 아직 액체의 유입이 되지 않은 것을 보여주고 있다. 칸/실(4, 5, 6)은 원형의 단면적을 가지고 있고, 3개의 칸이 같은 중점을 가진 원통으로 이 센서를 구성한다. 최외곽의 원형은 바닥(3)과 뚜껑(2)으로 밀폐되어서 전체 용기(1)로 구성되어 있다. 가운데 원통은 바닥(3)에서부터 뚜껑(2)까지 세워져 있고, 측정실(4)로 구성되어 있다. 바깥쪽 실은 유입실(7)이라 표시하고, 측정실(4)의 바깥쪽에는 바닥(3)과 가까운 곳에 오일이 들어가고 나올 수 있는 입구(8)를 만든다. 유입실(7)과 측정실(4)은 하나의 또 다른 중간실(6)이 생성되어서, 중간실(6) 바깥으로부터 유입실(7)의 안쪽과 중간실(6)의 안쪽, 그리고 측정실(4)이 형성된다. 중간실(6)은 하나의 외벽으로 형성되는데, 그 벽은 바닥(3)에서부터 거의 측정 가능한 최소 액체 수면의 높이에 근접한 아랫부분까지 이른다. 용기(1) 바깥쪽, 측정실(4) 바닥 부분에 신호를 보내고 받을 수 있는 초음파 장치를 부착한다.

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오일은 유입실(7)에 있는 입구(8)를 통하여 채워진다. 오일은 유입실(7)에 있는 중간실(6)을 나누는 벽의 높이까지 올라오지만, 오일은 입구(8)를 통하여 계속 흘러들어 오고, 이 때문에 오일은 이 벽을 타고 중간실(6) 안으로 흐르듯이 흘러내려서 채워진다. 공기방울은 이때 오일의 표면으로 올라와서 공기 속으로 없어진다. 이 오일은 이 중간실(6) 바닥 근처에 있는 입구를 통하여 측정실(7)로 흘러들어간다.

도 3은 특별히 엔진이 작동을 안하고 있는 상태에서 이 용기 안에 있는 액체 안의 공기방울의 함유 상태를 보여주고 있다. 측정실(4)과 특히 중간실(6) 밑에 있는 어느 정도의 영역에서는 액체에 공기 기포가 없는 상태이다. 아직 공기 기포를 함유하고 있는 오일에서 배출되는 공기는 용기 뚜껑에 부착되어 있는 공기 배출구(10)를 통하여 제거될 수 있다. 측정실(4) 위에 있는 뚜껑 부분은 공기 가스를 함유한 오일이 위에 있는 엔진 부분에서 직접 측정실(4) 안으로 흘러들어갈 수 있는 것을 막아야 한다. 아니면 공기 배출구(10)는 유입실(4)의 바깥 부분의 뚜껑(2)과 비슷하게 위치해야 한다.

도 4는 엔진이 작동 중일 때 용기 안에 있는 액체에 공기 기포의 함유 여부를 보여준다. 오일은 자동차 엔진 부분 중에 피스톤과 크랭크를 연결하는 부분이나 크랭크 축처럼 움직이는 부분에 윤활유로서 분사되어야 한다. 그로써 연료통의 연료 수위는 내려가고, 센서에 있는 연료의 수위도 낮아진다. 수위의 변화가 측정실(4)의 압력이 일정하지 않은 것의 원인이 된다. 이는 뚜껑 근처에 위치한 공기 배출구(11)를 통하여 측정실 안에 있는 압력의 변화를 막을 수 있다. 측정실(4) 앞에 있는 중간실(6)에는 일단 기포가 없는 액체 상태로 있다. 오일이 유입실(7)에 있는 입구(8)를 통하여 계속 들어오고 중간실(6)에 있는 공기 기포가 없는 오일은 측정실에 있는 오일에 계속 압력을 주고 있다. 이로 인하여 중간실(6)에 담을 수 있는 용적을 이 공간의 높이와 길이를 알맞게 고려해서 측정실(4)의 용적보다 크게 설계해야 한다. 이로써 모든 가능성을 엄두에 둔 수위의 변화에 상관없이 안전하게 측정실에 공기 기포가 없는 액체만 있게 할 수 있다. 초음파 신호가 센서에서 보내져서 액체의 표면에 반사되어 Calibrier 반사기(12)에 도달하는데 걸리는 시간을 측정하는 방법은 잘못 측정되는 법이 없다는 장점을 가지고 있다. 언급된 초음파 신호 반사경(12)은 특히 측정실(4) 안에 측정 가능한 액체 수면의 최소한의 높이보다 아래에 설치되어야 한다.

도 5는 센서, 또는 엔진 연료 저장용기에서 오일이 없는 상황을 보여주고 있다.

예로 오일을 교환할 때를 나타내고 있다. 단지 측정실(4)이나 그 앞에 있는 중간실(6)에 공기 기포가 없는 연료만이 있다. 새롭게 연료 저장용기에 오일을 채워도 곧바로 문제없이 수위를 측정할 수 있다.

도 6은 중간실(6)에 있는 벽이 뚜껑(2)까지 이르고 있다는 차이점 말고는 도 1에서 도 5까지 보여준 센서들과 비슷하다. 오일은 유입실(7)에서 측정 가능한 액체 수면의 최소한의 높이보다 아래에 있는 입구(8)를 통하여 중간실(6)로 흘러간다. 유입실(7), 중간실(6), 그리고 측정실(4)에 있는 액체가 흘러들어갈 수 있는 입구의 위치는 이 실험장치에서는 임의적이다. 이 입구(8)의 면적과 수는 각 실(4, 6, 7)마다 다르게 할 수 있고, 이는 용기 안에서의 액체의 속도에 영향을 준다.

공기 배출구(11)는 중간실(6) 바깥에서 뚜껑 밑에 위치하고 있다.

도 7과 도 8은 다른 실험방법을 보여주고 있다. 각 실(4, 6, 7)의 바깥쪽에 있는 입구(8)는 각각 바닥(3) 가까운 곳에 위치하고 있다. 이의 장점은 오일의 교체로 인하여 오일 찌꺼기나 조그만 불순물 같은 퇴적물을 씻어낼 수 있다는 것이다. 우선, 액체가 흐르게 할 수 있는 입구(8)를 측정실(4) 쪽으로 향하게 하지만 서로 최대한 멀리 떨어지게 하는 것이다. 그렇게 함으로써 오일이 측정실까지의 멀리 흘러가게 하는 이 실험방법의 형태는 최대한 길게 만드는 것이다. 오일은 유입실과 중간실(6, 7)을 향해서 일부의 액체는 시계 방향으로 또 다른 일부의 액체는 시계 반대 방향으로 돌아 입구(8)를 통해 다음 칸으로 흐르게 만들었다.

액체가 유입실과 중간실(6, 7)에서 흐르는 시간을 길게 하기 위해 도 9와 같이 액체 흐름의 속도를 조절하는 분리막(9)을 고안했다. 액체 흐름의 속도를 조절하는 분리막(9)은 유입실(7)에 있고 입구(8)의 오른쪽에 위치해 있다. 그로 인해 유입실(7)에서 다음 중간실로의 액체의 흐름을 시계 방향으로 향하게 미리 설계를 한다.

액체 흐름의 속도를 조절하는 분리막(9)은 액체가 유입실(7)을 한 바퀴 돌고 나서 중간실(9)의 입구(8)의 왼쪽에 위치하게 됨으로써 자연스럽게 중간실로 흐르게 하는 역할을 한다. 평면도면에서 입구(8)와 액체 흐름의 속도를 조절하는 분리막(9)을 보면 이들은 좁은 각도로 위치해 있고 액체 흐름의 속도를 조절하는 분리막은 차례로 중간실(6)과 측정실(4)의 입구(8)를 한번은 왼쪽에 두고 또 한번은 오른쪽에 두고 있어서, 이와 같은 경우에 유입실(7)에서 측정실(4)까지 액체가 이르게 하기에는 긴 시간이 필요하고, 이는 지금까지 우리가 실험한 방법 중에 가장 긴 것이라 할 수 있다. 액체 흐름의 속도를 조절하는 분리막(9)과 입구(8)는 당연히 목적에 따라 형태가 달라질 수도 있다. 액체 흐름의 속도를 조절하는 분리막(9)은, 예를 들자면 중간실과 유입실(6, 7)의 벽을 통과하여 하나의 액체 흐름의 속도를 조절하는 분리막(9)을 만드는 것이 실질적이다. 액체 흐름의 속도를 조절하는 분리막(9)은 특히 최대한 이를 수 있는 액체의 수면 높이보다 높아야 한다.

우선적으로 액체 흐름의 속도를 조절하는 분리막(9)은 바닥(3)에서부터 뚜껑(2)까지 이르게 해야 한다. 액체의 속도는 적어도 한 개의 액체의 양을 줄이는 벽(14)을 유입실이나 중간실(6, 7)에 설치함으로 조절할 수 있다. 액체의 양을 줄이는 벽(14)의 높이는 액체 흐름의 속도를 조절하는 분리막(9)의 높이와 같이 하게 한다.

액체의 양을 줄이는 벽(14)이 액체 흐름의 속도를 조절하는 분리막(9)과 다른 점은 액체가 통과할 수 있다는 것이다. 액체의 양을 줄이는 벽(14)에 우선적으로 바닥(3) 근처에 액체의 양을 줄이는 벽 사이의 통로(13)를 만드는 것이다. 유입실이나 중간실(6, 7)에 해당하는 액체의 양을 줄이는 벽(14)의 수나, 면적, 그리고 액체의 양을 줄이는 벽 사이의 통로(13)는 요구상황에 맞게 조절할 수 있다. 도 9에서는 유입실(7)에서 2개의 액체의 양을 줄이는 벽을, 중간실(8)에서는 1개의 액체의 양을 줄이는 벽을 볼 수 있다. 유입실, 중간실, 그리고 측정실(4, 6, 7)에 액체가 들어오고 나가는 입구(8)와 액체의 양을 줄이는 벽 사이의 통로(13)는 여기서 항상 같은 높이에 위치하고 있지만, 그렇지만 이는 모두 이와 같을 필요는 없다.

도 10에서는 유입실(7)에 있는 액체 흐름의 속도를 조절하는 분리막(9)이 적어도 중간실(6)의 한 점을 유입실(7)의 한 점에서 만나게 해서 두 칸이 접촉하는 면적을 아주 적게 하면서 자연스럽게 액체의 흐름을 한쪽 방향으로 향하도록 설계했다. 이로써 액체 흐름의 방향을 사전에 정할 수 있게 되었다. 중간실(6) 안에는 중간실의 액체가 들어오고 나가는 입구(8)의 왼쪽에 액체 흐름의 속도를 조절하는 분리막(9)이 위치해 있다. 중간실(6)에 위치한 입구(8)와 유입실(7)이나 아니면 측정실(4)에 위치한 입구(8)의 높이는 꼭 같아야만 하는 것이 아니다.

도 11은 직사각형의 모양을 가진 센서의 평면도이다. 유입실(7)은 측정실(4) 근처에, 중간실(6)은 그 일부분이 측정실(4)의 앞이나 그 주위를 둘러싸고 있다.

위에서 서술한 여러 실에서의 초음파 센서는 센서 안에서 출렁이지 않는 오일과 공기 기포가 없는 측정실을 보장한다.

위의 발명품에 대한 지금까지 서술은 발명품의 작동원리와 이것의 실질적인 사용분야에 대한 설명을 위해 가능한 최대한으로 노력을 하였다. 하지만, 각각의 알맞은 간단한 응용이나 활용은 당연히 수많은 다른 실험 형태나 혼합으로 실현 가능하다.

관련용어 목록:

1 용기

2 용기 뚜껑

3 용기 바닥

5 측정실

5 초음파 신호 발수신기

6 중간실

7 유입실

8 액체가 들어오고 나갈 수 있는 입구

10 액체 흐름의 속도를 조절하는 분리막

10 용기 공기 배출구

11 공기 배출구

12 초음파 신호 반사경

13 액체 흐름의 속도를 조절하는 간이막에 위치한 개폐구

15 액체 흐름의 속도를 조절하는 간이막

Claims (20)

1. 수면 높이를 측정하는 초음파 센서로서,

   - 하나의 용기 뚜껑(2)과 하나의 용기 바닥(3)과, 그리고 세장형 몸통을 가진 용기(1)로 이루어져야 하고,

   - 용기(1) 안에 하나의 측정실(4)이 구성되어 있고, 상기 용기(1) 안에 있는 액체의 수위나 측정실(4)에 있는 액체의 수위가 서로 같아야 하고,

   - 초음파 신호의 발수신기(5)가 측정실이 있는 영역의 용기(1)의 바닥(3) 쪽에 용기(1)의 안쪽이나 바깥쪽에 붙어 있어야 하며, 발신되는 신호는 액체의 수면에 반사되어서 다시 초음파 신호의 발수신기(5)로 다시 수신됨으로써, 이 신호가 발신되고 수신되는 시간 차를 계산해서 수면의 높이를 측정할 수 있으며,

   용기(1) 안에 있는 측정실(4)의 근처에 하나 또는 그 이상의 다른 칸(6, 7)의 일부가 위치해야 하고, 이와 함께 상기 용기 안에서 최외곽의 칸은 유입실(7)로 만들어져야 하고, 각각의 칸(4, 6, 7)은 서로서로 연결이 되어 있어야 하는,

   초음파 센서.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 용기의 측면 단면도를 보았을 때 유입실(7)과 측정실(4)에 액체가 들어오고 나갈 수 있는 입구(8)가 항상 똑같은 높이로 중간실(6)의 벽보다 낮은 위치에 있어야 하는,

   초음파 센서.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   적어도 하나의 용기 공기 배출구(10)가 용기의 뚜껑(2)이나, 또는 유입실(7)의 바깥쪽에 측정 가능한 액체 수면의 최대 높이보다 높은 높이에 있어야 하는,

   초음파 센서.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   측정실(4)의 영역에 있는 용기 뚜껑(2)으로 외부와 차단을 시켜야 하는,

   초음파 센서.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   측정실(4)에 있는 외곽 바깥쪽에 측정 가능한 최고 액체 수면의 높이보다 높은 높이에 최소 1개의 공기 배출구(11)가 있어야 하는,

   초음파 센서.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   최소한으로 원하는 액체의 높이보다 낮은 곳에서 측정실(4) 안에 초음파 신호의 반사경(12)을 설치해야 하고, 액체의 수면은 액체의 수면에서 반사되는 신호의 경과 시간과 초음파 신호의 반사경(12)에서 반사되는 신호의 경과 시간의 비례로 수면의 높이를 알 수 있는,

   초음파 센서.
7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   칸(4, 6, 7) 중 적어도 한 칸의 단면적 형태는 원형 아니면 직사각형의 모양을 가져야 하는,

   초음파 센서.
8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   유입실(7)과 측정실(4) 사이에 있는 중간실(6)이 벽으로 나누어져 있어야 하며, 상기 벽의 높이는 용기 바닥(3)에서부터 측정 가능한 액체 수면의 최소한의 높이 아니면 이보다 아래쪽의 높이까지 이르게 해야 하는,

   초음파 센서.
9. 제 8 항에 있어서,

   측정실(4) 앞에 위치한 중간실(6)의 외벽의 높이나 둘레의 길이는 중간실(6)에서 수용할 수 있는 액체의 용량이 측정실(4)에서 수용할 수 있는 액체의 용량보다는 크도록 계산해서 설계해야 하는,

   초음파 센서.
10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

    유입실(7)과 측정실(4) 사이에 있는 중간실(6)의 바깥쪽에 있는 벽은 용기 바닥(3)에서부터 용기 뚜껑(2)까지 이르러야 하며, 중간실(6)의 바깥 영역에서 측정 가능한 액체 수면의 최대 높이보다 높은 높이에 최소한 한 개의 공기 배출구가 있어야 하고, 유입실(7)과 측정실(4) 사이에 있는 중간실(6)의 바깥쪽에 용기 바닥(3)에서부터 용기 뚜껑(2)까지 세워진 벽에 측정 가능한 액체 수면의 최소한의 높이보다 아래쪽에 액체가 들어오고 나갈 수 있는 입구를 적어도 1개를 설치해야 하는,

    초음파 센서.
11. 제 10 항에 있어서,

    액체 흐름의 속도를 조절하는 간이막의 개폐구(13)의 높이나, 유입실(7)과 측정실(4) 사이에 있는 중간실(6)의 바깥쪽에 있는 벽의 원 둘레는 중간실(6)에서 수용할 수 있는 액체의 용적량이 측정실(4)에서 수용할 수 있는 액체의 용적량보다는 크도록 계산해서 설계해야 하는,

    초음파 센서.
12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

    유입실(7)과 측정실(4) 사이에 있는 중간실(6)의 바깥쪽에 용기 바닥(3)에서부터 측정 가능한 액체 수면의 최고 높이보다 높게 벽을 세워야 하고, 그리고 유입실(7)과 측정실(4) 사이에 있는 중간실(6)의 바깥쪽에서 측정 가능한 액체 수면의 최소 높이보다 낮은 높이에 액체가 들어오고 나갈 수 있는 입구(8)를 각각 1개씩 설치해야 하는,

    초음파 센서.
13. 제 12 항에 있어서,

    액체가 들어오고 나갈 수 있는 입구(8)들은 측정실(4)의 방향으로 순차적이고 연속적으로 액체가 들어오고 나갈 수 있는 입구(8)가 가능한 한 서로 거리를 두도록 설치되어야 하는,

    초음파 센서.
14. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

    유입실(7)과 측정실(4) 사이에 있는 중간실(6)은 용기 바닥(3)에서부터 용기 뚜껑(2)까지 이루어져야 하며, 상기 중간실(6)의 바깥에서 측정 가능한 액체 수면의 최소 높이보다 낮은 높이에 액체가 들어오고 나갈 수 있는 입구(8)를 각각의 칸에 만들어야 하고 용기의 뚜껑(2)에는 공기 배출구가 있어야 하는,

    초음파 센서.
15. 제 14 항에 있어서,

    액체가 들어오고 나갈 수 있는 입구(8)는 액체가 들어오고 나갈 수 있는 입구(8)들이 측정실(4)의 방향으로 순차적이고 가능한 한 액체가 들어오고 나갈 수 있는 입구(8)들이 서로 거리를 멀게 두도록 설치되어야 하는,

    초음파 센서.
16. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

    측정실(4) 앞이나 그 주위를 둘러싼 최소한 하나의 실(6, 7)과, 측정실이나 중간실, 유입실 중에 적어도 하나의 칸(4, 6, 7)에 액체 흐름의 속도를 조절하는 분리막(9)이 있어야 하고, 상기 액체 흐름의 속도를 조절하는 분리막(9)은 액체의 흐름의 방향을 유입실(7)에서 중간실(6)로, 중간실(6)에서 측정실(4)로 유도하고 각각의 칸에는 액체가 들어오고 나갈 수 있는 입구를 만들어야 하는,

    초음파 센서.
17. 제 16 항에 있어서,

    상기 액체 흐름의 속도를 조절하는 분리막(9)은 분리 브리지를 설치함으로 실현할 수 있는,

    초음파 센서.
18. 제 16 항에 있어서,

    액체 흐름의 속도를 조절하는 분리막(9)은 측정실이나 중간실, 유입실(4, 6, 7) 중에서 두 개의 서로 순차적으로 이어진 칸의 적어도 하나의 장소에 액체 흐름의 속도를 조절하는 분리막(9)을 설치함으로 가능해지는,

    초음파 센서.
19. 제 16 항에 있어서,

    중간실(6)과 유입실(7) 각각에 적어도 하나의 액체 흐름의 속도를 조절하는 분리막(14)이 있어야 하고, 이와 함께 액체 흐름의 속도를 조절하는 분리막(14) 안에 측정 가능한 액체 수면의 최소 높이보다 낮은 높이에 액체 흐름의 속도를 조절하는 간이막에 개폐구(13)를 만들어 액체가 들어오고 나가는 것을 가능하게 해야 하는,

    초음파 센서.
20. 제 16 항에 있어서,

    액체 흐름의 속도를 조절하는 간이막(9)과 액체 흐름의 속도를 조절하는 분리막(14)의 높이는 측정 가능한 액체 수면의 최대한의 높이보다 높아야 하는,

    초음파 센서.

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