KR101827753B1 - 수위센서 - Google Patents

Abstract

본 발명은 영구자석이 구비된 플로트(FLOAT)를 이용하여 자력이 제공되는 위치에 따라 서로 다른 신호를 발생시켜 탱크 내 수위를 측정하는 수위센서에 관한 것이다.
본 발명은 자력에 의해 개폐되는 리드 스위치(11)들이 길이방향을 따라 내장되어 있는 침지봉(10)을 탱크(20) 내부에 설치하고, 상기 침지봉의 외측으로는 수위 변화시 침지봉을 따라 승강하면서 상기 리드 스위치에 자력을 제공하는 플로트(100)가 끼워진 수위센서에 있어서,
상기 플로트는 상하로 분리 가능하게 결합된 상부몸체(110)와 하부몸체(120)로 이루어지고,
상기 하부몸체의 상단에는 영구자석(31)을 장착할 수 있는 홈부(140)가 구비되며,
상기 홈부는 영구자석을 수평상태로 끼울 수 있는 수평장착홈(141)과 상기 수평장착홈과 일체로 형성되고 상기 영구자석을 수직상태로 끼울 수 있는 수직장착홈(142)과 상기 수평장착홈과 수직장착홈의 사이에 형성된 경계단턱(143)을 구비한다.

Description

수위센서{LIQUID LEVEL SENSOR}

본 발명은 영구자석이 구비된 플로트(FLOAT)를 이용하여 자력이 제공되는 위치에 따라 서로 다른 신호를 발생시켜 탱크 내 수위를 측정하는 수위센서에 관한 것이다.

일반적으로 수위센서는 탱크 내부에 저장된 각종 유체의 수위를 감지하여 유체의 잔량, 보급시기 및 배출시기 등을 알려주는데 사용되는 것으로서 산업전반에 걸쳐 광범위하게 사용되고 있다.

도 1은 종래 수위센서의 일예를 나타내는 사용상태단면도이고, 도 2는 도 1의 요부단면도로서, 도시된 바와 같이, 종래의 수위센서는 자력에 의해 개폐되는 리드 스위치(11;REED SWITCH)들이 길이방향을 따라 내장되어 있는 침지봉(10)을 탱크(20) 내부에 설치하고, 상기 침지봉(10)의 외측으로는 수위 변화시 침지봉(10)을 따라 승강할 수 있도록 영구자석(31)이 내장된 플로트(30)가 끼워진 구성으로 이루어진다.

이와 같은 종래의 수위센서는 수위변화에 따라 플로트(30)의 위치가 이동될 때 서로 다른 리드 스위치(11)의 접점을 온 시키거나 오프시키게 되고, 이 과정에서 발생되는 각기 다른 시그널 신호를 통해 수위를 감지하게 된다.

그러나, 종래의 수위센서는 영구자석(31)이 플로트(30)와 일체로 성형되어 있기 때문에 플로트(30)가 손상될 경우에는 영구자석(31)도 함께 교체해야 하므로 플로트(30)의 교체에 따른 비용이 크게 증가하는 문제가 있다.

아울러, 플로트(30)와 침지봉(10) 사이의 공간(A)에 이물이 끼이게 되면 플로트(30)가 수위변화에 따른 이동에 제약을 받게 되면서 정상적인 수위측정이 이루어지지 않게 되지만 종래의 수위센서는 이와 같은 플로트(30)의 이상 상태를 파악하기가 매우 힘들다는 문제가 있다.

또한, 측정대상이 되는 원 유체보다 밀도가 작은 이종 유체가 탱크(20) 내부로 유입되는 경우에 원 유체의 상층에 위치하게 되는 이종 유체의 수위를 측정해 버리는 오류가 발생하지만, 종래의 수위센서는 이러한 이종 유체의 유입 여부를 파악하기가 매우 어렵다는 문제가 있다.

본 발명은 영구자석의 교체가 용이하게 이루어지는 수위센서를 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 플로트가 수위에 따른 이동에 제약을 받거나 상대적으로 밀도가 작은 이종 유체가 탱크 내부로 유입되는 경우, 이를 용이하게 파악할 수 있는 수위센서를 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 자력에 의해 개폐되는 리드 스위치들이 길이방향을 따라 내장되어 있는 침지봉을 탱크 내부에 설치하고, 상기 침지봉의 외측으로는 수위 변화시 침지봉을 따라 승강하면서 상기 리드스위치에 자력을 제공하는 플로트가 끼워진 수위센서에 있어서, 상기 플로트가 상하로 분리 가능하게 결합된 상부몸체와 하부몸체로 이루어지고, 상기 하부몸체의 상단에는 영구자석을 장착할 수 있는 홈부가 구비되며, 상기 홈부는 영구자석을 수평상태로 끼울 수 있는 수평장착홈과 상기 수평장착홈과 일체로 형성되고 상기 영구자석을 수직상태로 끼울 수 있는 수직장착홈과 상기 수평장착홈과 수직장착홈의 사이에 형성된 경계단턱을 구비한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 수평장착홈 또는 수직장착홈에는 플로트의 부력을 조절하기 위한 중량체가 적어도 하나 이상 끼워질 수 있다.

아울러, 상기 플로트의 양측에는 상하로 회동가능하게 힌지결합된 보조플로트가 구비될 수 있다.

이 경우, 상기 보조플로트의 상면에는 한 쌍의 레벨안내마크가 침지봉의 중심방향을 따라 이격되게 표시되고, 상기 레벨안내마크의 사이에 위치하도록 수직의 가림벽이 형성될 수 있다.

또한, 상기 플로트의 양측에는 상기 보조플로트를 하향경사지게 지지하는 경사받침대가 설치되는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에 따른 수위센서는 플로트가 상하로 분리 가능하게 결합된 상부몸체와 하부몸체로 이루어지고, 상기 하부몸체의 상단에는 영구자석을 장착할 수 있는 홈부가 구비되어 있기 때문에 플로트가 손상된 경우에 손상부위에 따라 상부몸체 또는 하부몸체만 교체해 주면 되며, 플로트 전체를 교체해야 할 경우에는 하부몸체로부터 영구자석을 빼내어 재사용이 가능하므로 플로트 교체에 따른 비용을 크게 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 상기 홈부가 영구자석을 수평상태로 끼울 수 있는 수평장착홈과 상기 수평장착홈과 일체로 형성되고 상기 영구자석을 수직상태로 끼울 수 있는 수직장착홈으로 구성되므로 영구자석을 수평상태 또는 수직상태로 선택하여 자유롭게 장착할 수 있어 편리한 효과가 있다.

또한, 본 발명은 플로트의 양측에 상하로 회동가능하게 힌지결합된 보조플로트가 구비되는 경우, 보조플로트의 회동상태를 통해 매우 용이하게 플로트의 이상유무를 판별할 수 있는 효과가 있다.

아울러, 본 발명은 상기 보조플로트의 상면에 한 쌍의 레벨안내마크가 침지봉의 중심방향을 따라 이격되게 표시되고, 상기 레벨안내마크의 사이에 위치하도록 수직의 가림벽이 형성되는 경우에 상기 레벨안내마크를 통해 플로트의 동작이상 및 이종유체의 유입 등을 매우 신속하고 간편하게 파악할 수 있게 되므로 수위측정 신뢰도를 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 수위센서의 일예를 나타내는 사용상태단면도;
도 2는 도 1의 요부단면도;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수위센서의 사용상태단면도;
도 4는 도 3의 플로트 분해사시도;
도 5는 도 3의 요부단면도;
도 6은 도 4의 플로트를 구성하는 홈부의 사용상태를 나타내는 요부확대도;
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 수위센서의 사용상태단면도;
도 8은 도 7의 보조플로트 사시도;
도 9는 도 7의 보조플로트 평면도;
도 10a 및 10b는 각각 본 발명의 다른 실시예에 따른 수위센서에 적용된 보조플로트가 상향회동된 상태를 나타내는 측면도 및 평면도;
도 11a 및 11b는 각각 본 발명의 다른 실시예에 따른 수위센서에 적용된 보조플로트가 하향회동된 상태를 나타내는 측면도 및 평면도;
도 12a 및 12b는 각각 본 발명의 다른 실시예에 따른 수위센서에 적용된 보조플로트가 외부유체의 유입시 상향회동된 상태를 나타내는 측면도 및 평면도이다.

이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수위센서의 사용상태단면도이고, 도 4는 도 3의 플로트 분해사시도이며, 도 5는 도 3의 요부단면도로서, 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 수위센서는 탱크(20) 내부에 설치되며 자력에 의해 개폐되는 리드 스위치(11)들이 길이방향을 따라 내장되어 있는 침지봉(10)과, 상기 침지봉(10)의 외측으로 끼워져 수위 변화시 침지봉(10)을 따라 승강하면서 상기 리드 스위치(11)에 자력을 제공하는 플로트(100)를 기본적으로 구비한다.

본 발명에 적용되는 플로트(100)는 좌우균형을 이루도록 원통형상으로 이루어진 부재로서 중앙에 침지봉(10)이 통과하는 관통공이 형성된 상부몸체(110)와 하부몸체(120)로 분할 구성된다. 상기 상부몸체(110)와 하부몸체(120)의 분할단부에는 플로트(100) 내부로 유체가 유입되지 않도록 실링부재(130)가 끼워진다.

상기 상부몸체(110)와 하부몸체(120)는 분해 결합이 용이하게 이루어지도록 나선결합을 통해 견고하게 결합되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 하부몸체(120)에는 영구자석(31)이 착탈가능하게 구비된다. 이를 위하여, 상기 하부몸체(120)의 상단에는 상기 영구자석(31)을 장착할 수 있는 홈부(140)가 구비된다. 상기 홈부(140)는 상기 영구자석(31)을 수평상태로 끼울 수 있는 수평장착홈(141)과 상기 영구자석(31)을 수직상태로 끼울 수 있는 수직장착홈(142)을 구비한다. 상기 수평장착홈(141)과 수직장착홈(142)은 일체로 형성되며, 상기 수평장착홈(141)과 수직장착홈(142) 사이에는 경계단턱(143)이 형성되어 있다. 상기 경계단턱(143)은 수평장착홈(141) 또는 수직장착홈(142)에 끼워진 영구자석(31)이 유동하지 않도록 지지해 준다.

이 경우, 상기 영구자석(31)은 외주면에는 영구자석이 수직장착홈(142)에 끼워질 때 상기 경계단턱(143)에 끼워지는 지지홈(31a)이 형성되는 것이 바람직하다. 상기 영구자석(31)은 경계단턱(143)에 지지홈(31a)이 끼워진 상태에서 수직장착홈(142)으로 슬라이딩 결합된다.

도 6은 도 4의 플로트를 구성하는 홈부의 사용상태를 나타내는 요부확대도로서, 영구자석이 홈부에 장착되는 예를 나타내고 있다. 도시된 바와 같이, 사용자는 영구자석(31)을 수평장착홈(141) 또는 수직장착홈(142)을 통해 수평상태 또는 수직상태로 자유롭게 장착할 수 있다.

한편, 상기 영구자석(31)은 침지봉(10)에 설치된 리드 스위치(11)에 보다 강한 자력을 균일하게 제공할 수 있도록 복수로 구비될 수도 있다. 이 경우, 상기 수평장착홈(141)과 수직장착홈(142)은 침지봉(10)을 중심으로 동일 반경 떨어진 위치에 일정간격을 두고 복수로 형성된다.

또한, 상기 수평장착홈(141) 또는 수직장착홈(142)에는 플로트(100)의 부력을 측정하고자 하는 유체의 비중에 맞추어 달리 조절할 수 있도록 중량체(32)가 적어도 하나 이상 끼워질 수도 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 수위센서는 플로트(100)가 손상된 경우에 손상부위에 따라 상부몸체(110) 또는 하부몸체(120)만 교체해 주면 되며, 부득이 플로트(100) 전체를 교체해야 할 경우에 상부몸체(110)와 하부몸체(120)를 분리한 다음 하부몸체(120)로부터 영구자석(31)을 빼내어 재사용이 가능하므로 플로트(100) 교체에 따른 비용을 크게 절감할 수 있게 된다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 수위센서의 사용상태단면도이고, 도 8은 도 7의 보조플로트(150) 사시도로서, 도시된 바와 같이, 상기 플로트(100)의 외측에는 상하로 회동가능하게 힌지결합된 보조플로트(150)가 더 구비될 수 있다.

상기 보조플로트(150)는 플로트(100)가 좌우균형을 이룰 수 있도록 플로트(100)의 측부에 서로 마주하도록 복수로 구비되는 것이 바람직하며, 회동단부에는 보조플로트(150)가 확실한 부상력을 부여받도록 별도의 부력부재(155)가 구비되는 것이 좋다.

이와 같이, 보조플로트(150)가 구비되면, 보조플로트(150)의 회동상태를 통해 플로트(100)의 이상 유무를 매우 용이하게 판별할 수 있게 된다.

한편, 상기 플로트(100)의 측부에는 상기 보조플로트(150)를 하향경사지게 지지하는 경사받침대(160)가 설치되도록 하는 것이 바람직하다. 상기 경사받침대(160)는 보조플로트(150)가 플로트(100)의 외측면에 밀착될 때까지 하향회동하지 않도록 제한함으로써 보조플로트(150)의 원활한 회동을 돕는다.

아울러, 상기 보조플로트(150)의 상면에는 보조플로트(150)의 회동여부를 보다 정확하게 파악할 수 있도록 한 쌍의 레벨안내마크(151,152)가 침지봉(10)의 중심방향을 따라 이격되게 표시되고 상기 레벨안내마크(151,152) 사이에 수직의 가림벽(153)이 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 레벨안내마크(151,152)는 구분이 용이하도록 서로 다른 형상 또는 컬러로 이루어진다.

또한, 각각의 레벨안내마크(151,152)는 침지봉(10)의 중심방향을 따라 개별적으로 구분이 가능한 다단계의 마크부(151a,151b,151c,152a,152b,152c)로 이루어져 보조플로트(150)의 회동정도를 단계적으로 파악할 수 있도록 할 수도 있다.

이와 같이 보조플로트(150)를 구비한 본 발명의 다른 수위센서는 사용 전에 보조플로트(150)가 수평상태가 되도록 플로트(100)의 수평장착홈(141)이나 수직장착홈(142)에 중량체(32)를 적절히 끼워 넣어 부력을 세팅하는 과정을 거친다.

그리고 보조플로트(150)의 부력 세팅이 완료된 상태에서 수위측정이 이루어지게 되는데, 사용 중, 예컨대 플로트(100)와 침지봉(10) 사이에 이물이 끼이는 등의 다양한 이유로 인하여 플로트(100)가 수위에 따른 이동에 제약을 받게 되는 경우에, 작업자는 탱크(20)의 상부에 형성된 입구(21)에서 보조플로트(150)에 표시된 레벨안내마크(151,152)를 통해 매우 용이하게 플로트(100)의 이상유무를 판별할 수 있게 된다.

즉, 도 9에 도시된 바와 같이, 가림벽(153) 양측에 표시된 레벨안내마크(151,152) 모두가 육안으로 확인되는 경우에는 도 7에 도시된 바와 같이 보조플로트(150)가 수평상태를 유지하고 있는 상태이므로 플로트(100)가 수위에 따른 이동에 제약을 받지 않는 정상 상태이다.

반면, 도 10에 도시된 바와 같이, 가림벽(153) 외측에 표시된 레벨안내마크(151)만 육안으로 확인되는 경우에는 플로트(100)가 수위에 따른 이동에 제약을 받은 상태에서 수위가 올라가 보조플로트(150)가 상향회동하면서 가림벽(153) 내측에 표시된 레벨안내마크(152)가 가림벽(153)에 의하여 가려진 비정상 상태이다.

아울러, 도 11에 도시된 바와 같이, 가림벽(153) 내측에 표시된 레벨안내마크(152)만 육안으로 확인되는 경우에는 플로트(100)가 수위에 따른 이동에 제약을 받은 상태에서 수위가 내려가 보조플로트(150)가 하향회동하면서 가림벽(153) 외측에 표시된 레벨안내마크(151)가 가림벽(153)에 의하여 가려진 비정상 상태인 것이다.

한편, 각각의 레벨안내마크(151,152)가 개별적으로 구분이 가능한 다단계의 마크부(151a,151b,151c,152a,152b,152c)로 이루어진 경우에는 보조플로트(150)의 회동정도를 단계적으로 매우 파악할 수 있어 매우 편리하다.

이와 같이, 작업자는 탱크(20) 위에서 레벨안내마크(151,152)의 상태를 단순히 육안으로 확인하는 단순한 방법만으로 플로트(100)의 오작동 여부를 매우 신속하고 정확하게 판단할 수 있게 된다.

한편, 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 보조플로트(150)는 탱크(20) 내부로 원 유체(B)보다 비중이 작은 이종유체(C)가 유입되는 경우, 탱크(20) 내부로 유입되는 이종유체(C)는 원 유체(A)의 상층을 이루게 되고, 보조플로트(150)가 원 유체(B)의 수위를 따라 상향회동하게 되므로 사용자는 보조플로트(150)의 가림벽(153) 내측에 표시된 레벨안내마크(152)가 사라지거나 단계적으로 변화하는 것을 보고 이종유체(B)의 유입여부를 매우 쉽게 파악할 수 있게 된다.

이와 같이, 본 발명은 보조프로트(150)를 통해 플로트(100)의 동작이상 및 이종유체(B)의 유입 등을 매우 신속하고 간편하게 파악할 수 있게 되므로 수위측정 신뢰도를 크게 향상시킬 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 상술한 실시예들은 모든 면에 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10; 침지봉 11; 리드 스위치
20; 탱크 31; 영구자석
32; 중량체 100; 플로트
110; 상부몸체 120; 하부몸체
140; 홈부 141; 수평장착홈
142; 수직장착홈 143; 경계단턱
150; 보조플로트 151,152; 레벨안내마크
153; 가림벽 160; 경사받침대
B; 원 유체 C; 이종유체

Claims (3)

1. 자력에 의해 개폐되는 리드 스위치들이 길이방향을 따라 내장되어 있는 침지봉을 탱크 내부에 설치하고, 상기 침지봉의 외측으로는 수위 변화시 침지봉을 따라 승강하면서 상기 리드 스위치에 자력을 제공하는 플로트가 끼워진 수위센서에 있어서,
   상기 플로트는 상하로 분리 가능하게 결합된 상부몸체와 하부몸체로 이루어지고,
   상기 하부몸체의 상단에는 영구자석을 장착할 수 있는 홈부가 구비되며,
   상기 홈부는 영구자석을 수평상태로 끼울 수 있는 수평장착홈과 상기 수평장착홈과 일체로 형성되고 상기 영구자석을 수직상태로 끼울 수 있는 수직장착홈과 상기 수평장착홈과 수직장착홈의 사이에 형성된 경계단턱을 구비한 수위센서.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 수평장착홈 또는 수직장착홈에는 플로트의 부력을 조절하기 위한 중량체가 적어도 하나 이상 끼워지는 수위센서.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 플로트의 양측에는 상하로 회동가능하게 힌지결합된 보조플로트가 구비된 수위센서.

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