KR101964981B1 - 결빙감지장치 - Google Patents

Abstract

감지 정확성이 개선되도록, 본 발명은 결빙감지대상부가 배치된 결빙측정영역에 설치되되, 측면을 따라 유동되는 기류가 가속되도록 전측부보다 후측부의 길이가 더 길게 형성된 타원 단면 형상의 타원기둥으로 구비되며, 내부에 장착공간이 형성된 스트러트; 상기 스트러트에 상하방향으로 배치되되, 하단부가 상기 장착공간에 삽입되며, 상단부가 상기 결빙측정영역에 노출되도록 상기 장착공간으로부터 돌출되는 자왜소재의 프로브; 상기 프로브 외곽을 따라 유동되는 기류를 신속히 통과시켜 상기 프로브의 응답속도가 증가되도록 상기 스트러트로부터 상향 연장 돌설되는 기류가속프레임; 상기 장착공간에 배치되되 상기 프로브에 진동 주파수가 발생되도록 구동자계를 형성시켜 자왜 진동을 발생시키며 상기 프로브를 탄발 지지하는 진동수단; 및 결빙 하중으로 인한 상기 프로브의 진동 주파수 변화를 통해 상기 결빙감지대상부의 결빙상태를 간접 판별하는 결빙판별부를 포함하는 결빙감지장치를 제공한다.

Description

결빙감지장치{apparatus for detecting ice-formation}

본 발명은 결빙감지장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 감지 정확성이 개선되는 결빙감지장치에 관한 것이다.

일반적으로 결빙감지장치는 저온 극한 환경에서 운항되는 항공기 또는 선박 등의 결빙 예상지점에 설치되어 결빙으로 인한 항공기 등의 성능저하 또는 고장을 방지하기 위해 구비되는 장치이다.

이러한 결빙감지장치는 항공기의 날개, 엔진 나셀 등의 표면에 적어도 하나 이상 설치되어 날개, 나셀 등의 표면에 결빙이 형성되기 전에 결빙 발생여부를 감지하여 항공기 또는 선박의 조종자에게 알려주는 기능을 한다.

그리고, 결빙감지장치는 항공기의 날개, 엔진 나셀 등의 표면의 온도를 온도센서, 열화상카메라 등으로 직접적으로 검출하는 방식과, 결빙발생시 변화되는 진동 변위를 측정하는 간접적인 방식 등의 다양한 방식으로 결빙을 감지할 수 있다.

여기서, 진동형 결빙감지장치에는 결빙을 감지하기 위한 프로브가 구비될 수 있다. 이때, 프로브는 반구형 단부를 갖는 원통형으로 구비되어 단부가 항공기의 날개, 엔진 나셀 등의 표면으로부터 돌출된 상태로 배치될 수 있으며, 프로브가 탄성수단에 의해 진동시 오실레이션에 의한 주파수가 측정될 수 있다.

또한, 결빙미발생시 프로브의 진동 주파수 및 결빙발생시의 프로브의 진동 주파수 간의 차이 변화를 통해 간접적으로 항공기의 날개, 엔진 나셀 등의 표면에 결빙 감지 여부를 판단할 수 있다.

그러나, 프로브의 단부가 항공기의 날개, 엔진 나셀 등의 표면으로부터 돌출된 상태로 배치되므로 프로브 주변의 공기흐름이 와류 및 난류화됨에 따라 정체되는 문제점이 있었다. 이에 따라, 항공기 날개 표면의 기압에 비해 상대적으로 프로브 주변의 기압이 증가되어 프로브 주변의 온도가 증가되는 문제점이 있었다.

특히, -0.6~-0.8℃의 특정 온도영역에서 상술된 이유로 인해 항공기의 날개, 엔진 나셀 등의 표면의 실제 온도가 프로브 주변의 실제 온도보다 더 낮게 형성되어 프로브가 결빙을 감지하는 시점에는 이미 항공기의 표면에 결빙이 발생될 수 있어 결빙감지장치의 응답속도가 저하되는 문제점이 있었다.

이에 따라, 결빙을 미리 감지하기 위한 목적으로 구비되는 결빙감지장치의 프로브가 결빙을 감지하기 전에 이미 항공기의 표면에 결빙이 발생되는 심각한 문제점으로 인해 항공기의 운항 안전성이 저하되는 문제점이 있었다.

한국 등록특허 제10-0588045호

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 감지 정확성이 개선되는 결빙감지장치를 제공하는 것을 해결과제로 한다.

상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 결빙감지대상부가 배치된 결빙측정영역에 설치되되, 측면을 따라 유동되는 기류가 가속되도록 전측부보다 후측부의 길이가 더 길게 형성된 타원 단면 형상의 타원기둥으로 구비되며, 내부에 장착공간이 형성된 스트러트; 상기 스트러트에 상하방향으로 배치되되, 하단부가 상기 장착공간에 삽입되며, 상단부가 상기 결빙측정영역에 노출되도록 상기 장착공간으로부터 돌출되는 자왜소재의 프로브; 상기 프로브 외곽을 따라 유동되는 기류를 신속히 통과시켜 상기 프로브의 응답속도가 증가되도록 상기 스트러트로부터 상향 연장 돌설되는 기류가속프레임; 상기 장착공간에 배치되되 상기 프로브에 진동 주파수가 발생되도록 구동자계를 형성시켜 자왜 진동을 발생시키며 상기 프로브를 탄발 지지하는 진동수단; 및 결빙 하중으로 인한 상기 프로브의 진동 주파수 변화를 통해 상기 결빙감지대상부의 결빙상태를 간접 판별하는 결빙판별부를 포함하는 결빙감지장치를 제공한다.

여기서, 상기 기류가속프레임은 상기 결빙측정영역의 온도 감소가 촉진되도록 상기 스트러트의 상면부와 수직으로 배치되되 상기 스트러트의 폭방향 중앙부에 기류의 주 진행방향에 대하여 평행하게 배치되고, 상기 기류가속프레임의 폭은 상기 프로브의 직경 이하로 형성되며, 상기 기류가속프레임의 단부는 상기 프로브의 외면과 기설정된 간격으로 이격 배치됨이 바람직하다.

이때, 상기 기류가속프레임은 상기 프로브의 후단부에 배치되되, 상기 가류가속프레임의 상부에는 상기 스트러트의 후측방향으로 갈수록 높이가 감소되는 제1경사면이 형성되며, 상기 기류가속프레임의 전단부측 최대 높이는 상기 프로브의 상단부 높이에 대하여 80~100%의 높이로 형성됨이 바람직하다.

또한, 상기 기류가속프레임은 기류의 정체가 최소화되도록 상기 프로브의 전단부에 배치되되, 전측방향으로 갈수록 폭이 테이퍼지게 감소되고, 상기 기류가속프레임의 상부에는 상기 스트러트의 전측방향으로 갈수록 높이가 감소되는 제2경사면이 형성되며, 상기 기류가속프레임의 후단부측 최대 높이는 상기 프로브의 상단부 높이에 대하여 60~80%로 형성됨이 바람직하다.

그리고, 상기 프로브의 외주 양측면 중 어느 일측에는 기류가 상기 프로브의 외주 양측면 중 타측으로 신속하게 유동되도록 유도하는 편심돌기가 형성되되, 상기 편심돌기는 상기 프로브의 상하방향을 따라 반경방향 외측으로 연장 돌설되며, 상기 편심돌기의 상단부는 상기 프로브의 상단부를 초과하여 상향 연장됨이 바람직하다.

상기의 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 센서장치 등이 결빙감지대상부에 직접 설치되던 종래와 달리, 결빙측정영역에 배치된 프로브의 진동 주파수 변화를 통해 결빙감지대상부의 결빙상태가 간접적으로 감지되므로 결빙감지대상부의 구동 성능 저하가 예방되면서도 결빙 상태에 대한 안정적인 모니터링이 가능하다.

둘째, 결빙측정영역의 기류가 기류가속프레임에 의해 결빙감지대상부가 배치된 대상영역의 층류 흐름과 실질적으로 유사한 형태로 전환됨에 따라 결빙 발생여부 및 성장상태를 간접적으로 감지하는 프로브가 결빙감지대상부와 유사한 기상조건에 노출되므로 감지 정확성이 현저히 개선될 수 있다.

셋째, 결빙측정영역에 설치된 스트러트로부터 상향 연장 돌설되되 스트러트의 폭방향 중앙부에 기류의 주 진행방향에 대하여 평행하게 배치된 기류가속프레임에 의해 항공기 등의 결빙감지대상부에 결빙이 발생되기 전에 결빙 발생여부가 신속히 판별되므로 운항시 안전성이 현저히 개선될 수 있다.

넷째, 기류가속프레임의 단부 및 프로브의 외면 사이가 기설정된 간격으로 이격됨에 따라 기류의 난류화가 방지되어 결빙측정영역의 온도 증가가 방지되면서도 결빙감지를 위해 프로브 표면에 결빙이 형성될 수 있는 최적의 간격으로 배치되므로 결빙 감지시 감지성밀성이 현저히 개선될 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 결빙감지장치의 배치상태를 나타낸 예시도.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 결빙감지장치를 나타낸 측면도.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 결빙감지장치를 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 결빙감지장치를 나타낸 상면도.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 결빙감지장치를 나타낸 블록도.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 결빙감지장치를 나타낸 측면도.
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 결빙감지장치를 나타낸 측면도.
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 결빙감지장치를 나타낸 상면도.
도 9는 본 발명의 제4실시예에 따른 결빙감지장치를 나타낸 측면도.
도 10은 본 발명의 제4실시예에 따른 결빙감지장치를 나타낸 상면도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 결빙감지장치를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 결빙감지장치의 배치상태를 나타낸 예시도이고, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 결빙감지장치를 나타낸 측면도이고, 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 결빙감지장치를 나타낸 단면도이고, 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 결빙감지장치를 나타낸 상면도이고, 도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 결빙감지장치를 나타낸 블록도이다.

도 1 내지 도 5에서 보는 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 결빙감지장치(100)는 스트러트(120), 프로브(110), 기류가속프레임(180), 진동수단, 그리고 결빙판별부를 포함한다.

여기서, 상기 결빙감지장치(100)는 결빙감지대상부(1)의 결빙 발생여부 및 성장상태를 감지하되, 감지된 결빙 발생여부 및 성장상태에 대응되는 모니터링신호를 관리서버(미도시) 등으로 전송하는 장치를 의미한다.

이때, 상기 관리서버(미도시)는 수신된 상기 모니터링신호에 따라 상기 결빙감지대상부(1)의 결빙 발생여부 및 성장상태에 대한 알림메시지를 생성하여 관리자측 표시장치(미도시)로 표시할 수 있다.

여기서, 상기 알림메시지는 상기 결빙감지대상부(1)의 결빙 발생여부 및 성장상태를 나타내는 음성, 이미지, 텍스트 등으로 구비될 수 있으며, 상기 알림메시지에 따라 결빙감지대상부(1)에 발생된 결빙을 제거하는 일련의 유지보수작업이 수행될 수 있다.

본 실시예에서는 항공기(aircraft) 기체를 결빙감지대상부(1)의 예로써 설명 및 도시하나, 상기 결빙감지대상부(1)는 이에 한정되지 않고 고층건물의 외벽이나 창문, 빙해운항용 선박의 갑판, 해상구조물, 풍력발전기의 블레이드 또는 나셀 등 다양한 결빙 예상 지점을 포괄하는 개념으로 이해함이 바람직하다.

한편, 도 1을 참조하면, 상기 스트러트(120)를 포함하는 상기 결빙감지장치(100)는 상기 결빙감지대상부(1)가 배치된 대상영역(b)과 인접한 결빙측정영역(a)에 설치된다.

여기서, 상기 결빙측정영역(a)은 상기 대상영역(b)과 유사한 온도, 습도, 풍속 등의 기상조건을 갖는 환경을 의미하며, 대상영역(b)과 인접하면서도 결빙감지장치(100)의 설치가 용이한 영역으로 설정될 수 있다.

예를 들어, 항공기 기체가 결빙감지대상부(1)인 경우, 상기 결빙측정영역(a)은 상기 항공기 기체로부터 이격된 외곽측으로 설정될 수 있다. 이때, 상기 항공기 기체의 외곽측은 상기 항공기 기체가 배치된 대상영역(b)으로부터 인접 배치되어 대상영역(b)과 유사한 기상조건을 갖되, 엔진 회전 등의 운동이 직접 발생되지 않는 부분으로 상기 결빙감지장치(100) 및 배선의 설치가 용이하다.

또한, 상기 결빙감지장치(100)가 대상영역(b)에 직접 설치되는 것이 아니라, 대상영역(b)과 인접한 결빙측정영역(a)에서 대상영역(b)의 기상조건에 따른 항공기 표면의 결빙 발생여부 및 성장상태를 간접적으로 감지하므로 항공기 엔진의 회전 운동에 대한 영향이 최소화될 수 있다. 즉, 상기 결빙감지대상부(1)의 성능 저하 없이 결빙 발생여부 및 성장상태가 안정적으로 모니터링될 수 있으므로 제품의 효율성이 개선될 수 있다.

한편, 상기 스트러트(120)는 상기 스트러트(120)의 측면을 따라 유동되는 기류(f)가 가속되도록 전측부(120a)보다 후측부(120b)의 전후방향 길이가 더 길게 형성된 타원 단면 형상의 타원기둥으로 구비되며, 내부에 장착공간(f)이 형성됨이 바람직하다.

여기서, 상기 스트러트(120)는 상기 결빙측정영역(a)의 기류(f)에 대한 저항이 최소화되도록 전측부(120a)보다 후측부(120b)의 전후방향 길이가 더 길게 형성된 비대칭형의 타원기둥으로 구비됨이 바람직하다.

이를 통해, 상기 스트러트(120)의 전방으로부터 후방으로 유동되는 기류(f)가 비대칭형의 타원기둥으로 구비된 상기 스트러트(120)의 측면을 따라 이동시 가속되어 신속히 이동될 수 있다. 이에 따라, 상기 스트러트(120) 측면을 따라 이동되는 기류(f)가 가속됨에 따라 상기 결빙측정영역(a)의 상대적인 기압이 감소되어 온도가 하강될 수 있다.

그리고, 상기 스트러트(120)는 내부에 상기 장착공간(s)이 형성되도록 하부가 개구된 타원기둥으로 구비되며, 상면부에 프로브(110)의 설치를 위한 프로브관통홀(121)이 형성됨이 바람직하다.

또한, 상기 스트러트(120)의 하부 외주에는 상기 스트러트(120)의 원주방향을 따라 반경방향 외측으로 확장되는 확장체결부(122)가 형성될 수 있다. 여기서, 상기 확장체결부(122)는 상기 결빙감지대상부(1)의 표면에 안착될 수 있으며, 상기 확장체결부(122)의 외곽을 따라 상하방향으로 복수개의 체결홀이 형성될 수 있다.

이에 따라, 상기 체결홀 및 상기 결빙감지대상부(1)가 나사 체결 등의 방식으로 상호간 체결 및 고정됨에 따라 상기 결빙감지장치(100)가 상기 결빙감지대상부(1)에 설치될 수 있다.

한편, 상기 결빙감지장치(100)는 상기 상기 스트러트(120)의 하부의 내측단으로부터 하향 연장되되, 내부에 전원부(133)를 비롯한 각종 전장부품이 설치되는 하우징(130)을 더 포함함이 바람직하다. 이때, 상기 하우징(130)은 상기 스트러트(120)와 개별 구비되어 결합될 수 있으며, 상호간 일체로 형성될 수도 있다.

여기서, 상기 스트러트(120)는 상기 항공기 기체의 외곽측에 노출되도록 설치될 수 있으며, 상기 하우징(130)은 상기 결빙감지대상부(1)에 형성된 함몰홈에 삽입 배치될 수 있다. 이때, 상기 장착공간(s)과 상기 하우징(130)의 내부 공간이 상호 연통될 수 있다. 또한, 상기 하우징(130)의 상부 외주에는 상기 결빙감지대상부(1)가 결합되도록 몸체결합홀이 형성될 수 있다.

그리고, 상기 스트러트(120) 및 상기 하우징(130)은 상기 결빙측정영역(a)의 기상 조건으로 인한 부식이나 파손이 최소화되도록 내수성 및 내압성이 뛰어난 금속 재질 또는 엔지니어링 플라스틱 소재로 구비됨이 바람직하다.

한편, 상기 프로브(110)는 상기 스트러트(120)에 상하방향으로 배치되되, 하단부가 상기 장착공간(s)에 삽입되며, 상단부가 상기 결빙측정영역(a)에 노출되도록 상기 장착공간(s)으로부터 돌출되고, 자왜소재로 구비됨이 바람직하다.

여기서, 상기 자왜소재라 함은 외부자계에 노출시 자계의 자극방향으로 내부 자구가 이동되어 신장 또는 축소되는 성질을 갖는 물질을 포괄하는 의미로 이해함이 바람직하다.

예를 들어, 상기 자왜소재는 강자성 물질로 철, 니켈, 코발트, 스테인레스 스틸 및 그 합금 등의 물질로 구성된 페라이트(ferrite)로 구비될 수 있으며, 그 중에서도 상기 자왜소재의 전체 중량%에 대하여 40~42 중량%의 니켈, 4~6 중량%의 크롬, 2~3 중량%의 티타늄을 함유하되 나머지 중량%가 철로 구성된 니켈-철 합금으로 구비됨이 더욱 바람직하다.

그리고, 상기 진동수단은 상기 프로브(110)의 하부 외주를 감싸도록 배치되어 자왜 진동을 위한 구동자계를 형성하는 코일부(140)와, 상기 프로브(110)의 진동 변위가 증가되도록 상기 코일부(140)의 외주를 따라 배치되어 바이어스자계를 형성하는 마그넷부(150)와, 상기 프로브(110)의 진동 주파수 조절을 위해 기설정된 탄성계수를 갖도록 구비되어 상기 프로브(110)의 하단부를 탄발 지지하는 탄성부재(170)를 포함함이 바람직하다.

여기서, 상기 코일부(140)는 상기 장착공간(s)에 배치되되 상기 프로브(110)의 하부 외주를 감싸도록 구비되어 자왜 진동을 위한 구동자계를 형성한다. 상세히, 상기 코일부(140)는 피복 등에 의해 절연된 전선이 프로브(110)의 축방향을 따라 나선형으로 복수회 권취되어 형성되며, 전류 인가시 나선형의 전류 흐름을 형성할 수 있다. 그리고, 나선형 전류 흐름에 의해 상기 코일부(140)의 내부 중공을 따라 프로브(110)의 축방향으로 자극이 배열된 구동자계가 형성될 수 있다.

또한, 상기 코일부(140)에는 기설정된 주기로 음극과 양극이 변화하는 교류 전류가 인가되며, 전류의 흐름 방향 전환에 따라 구동자계의 자극 방향이 주기적으로 반전될 수 있다. 이때, 상기 구동자계는 상기 프로브(110)의 축방향으로 N극 및 S극이 배열되며, 상기 프로브(110)는 상기 구동자계의 자극 방향을 따라 신장 또는 수축 변형될 수 있다.

그리고, 상기 구동자계의 자극 방향이 주기적으로 반전됨에 따라 상기 프로브(110)가 신장 및 수축을 반복하며 자왜 진동될 수 있다. 상세히, 상기 자왜소재의 결정입자는 다수의 자구(magnetic domain)로 구성된 다자구 구조로, 외부자계에 노출시 각 자구가 외부자계의 자극방향으로 정렬되며 단일 자구로 병탄됨에 따라 결정입자의 자극방향 치수가 증가하게 된다.

이때, 외부자계의 자극방향이 반전되면, 단일자구로 병탄된 각각의 자구가 분리되며 자극방향의 치수가 감소된 후 각 자구가 변화된 외부자계의 방향으로 재정렬 및 재병탄되어 결정입자의 자극방향의 치수가 다시 증가될 수 있다.

한편, 상기 마그넷부(150)는 상기 코일부(140) 및 상기 프로브(110)의 외주를 부분적으로 감싸도록 외주 일측이 개방된 'C'자형 튜브로 구비되며, 내주측과 외주측에 각각 N-S극이 착자된 영구자석 또는 전자석으로 구비될 수 있다. 즉, 상기 마그넷부(150)는 상기 코일부(140)의 외부에서 상기 구동자계와 직교하는 자극 방향을 갖는 바이어스자계를 형성할 수 있다. 이때, 상기 구동자계는 바이어스자계의 자기장에 의해 반경방향 내측으로 가압되며, 상기 프로브(110)의 축방향으로 직선화된 자기력선을 가질 수 있다.

이에 따라, 상기 구동자계의 자극 방향과 프로브(110)의 축방향이 정렬되어 프로브(110)의 신축 변위량 및 자왜 진동시 진폭량이 증가될 수 있으며, 증가된 진폭을 통해 진동 주파수가 정확하게 검출될 수 있다.

한편, 상기 탄성부재(170)는 상기 프로브(110)의 하단부를 탄발 지지하며, 상기 프로브(110)의 축방향으로 탄성 변형되는 코일 스프링 등으로 구비됨이 바람직하다. 이때, 상기 탄성부재(170)는 상기 프로브(110)의 진동 주파수 조절을 위해 기설정된 탄성계수를 갖도록 구비됨이 바람직하다. 즉, 탄성부재(170)의 탄성계수를 통해 상기 프로브(110)의 진동 주파수가 조절될 수 있다.

상세히, 상기 프로브(110)가 구동자계에 의해 축방향으로 신축되어 자왜 진동되면, 상기 프로브(110)의 진동이 상기 탄성부재(170)에 전달된다. 이때, 상기 탄성부재(170)는 탄성계수에 따른 고유의 진동 주파수로 진동되며, 상쇄 또는 증폭을 통해 상기 프로브(110)의 진동 주파수를 증감시킬 수 있다.

이에 따라, 상기 코일부(140)의 권선횟수, 길이, 두께 또는 교류 전류의 주파수, 크기 등을 통한 구동자계의 크기나 주기 조절, 프로브(110)의 단면적과 길이, 중량 등을 교체하는 복잡한 설계변경 없이, 탄성부재(170)의 탄성계수를 선택하여 프로브(110)의 하단부를 탄발 지지하도록 배치하는 것만으로 자왜 진동에 따른 진동 주파수가 용이하게 조절될 수 있다. 즉, 상기 구동자계의 크기나 주기, 프로브(110)의 규격이 동일한 상태에서도 자왜 진동 주파수가 40kHz ~ 40Hz와 같이 넓은 범위로 조절될 수 있으며, 상기 결빙측정영역(a)의 다양한 기상조건에 적합한 초기 진동 주파수가 용이하게 설정 가능하므로 제품의 호환성이 증가될 수 있다.

한편, 상기 결빙판별부는 결빙 하중으로 인한 상기 프로브(110)의 진동 주파수를 변화를 통해 상기 결빙감지대상부(1)의 결빙상태를 간접적으로 판별한다. 즉, 상기 프로브(110)가 일정한 초기 진동 주파수로 자왜 진동되는 상태에서, 상기 프로브(110)의 상부 외주에 결빙이 발생되면, 결빙의 중량으로 인해 프로브(110)의 진동 주파수가 감소되며, 결빙이 성장할수록 프로브(110)의 진동 주파수 감소폭도 증가하게 된다. 이때, 상기 결빙판별부는 초기 상태(미결빙)에서 프로브(110)의 진동 주파수와 결빙상태에서 프로브(110)의 진동 주파수를 상호 비교하여 상기 프로브(110)의 결빙상태를 판별할 수 있다.

즉, 상기 대상영역(b)의 기상조건으로 인해 결빙감지대상부(1)에 결빙이 발생된 경우, 대상영역(b)과 유사한 기상조건의 결빙측정영역(a)에 노출된 프로브(110)에도 결빙이 발생되므로 상기 프로브(110)의 결빙상태를 통해 결빙감지대상부(1)의 결빙상태가 간접적으로 감지될 수 있다.

이처럼, 결빙감지를 위한 센서장치가 결빙감지대상부(1)에 직접 설치되던 종래와 달리, 대상영역(b)과 인접한 결빙측정영역(a)에 배치된 프로브(110)의 진동 주파수 변화를 통해 대상영역(b)의 기상조건에 따른 블레이드의 결빙 발생여부 및 성장상태를 간접적으로 감지할 수 있다.

이에 따라, 항공기 엔진의 회전 운동 등에 대한 영향이 최소화되어 결빙감지대상부(1)의 성능 저하가 예방되며, 회전 등 직접적인 운동이 없는 결빙측정영역에서 결빙감지대상부(1)의 결빙 발생여부 및 성장상태가 안정적으로 모니터링될 수 있으므로 제품의 설치편의성 및 내구성이 개선될 수 있다.

한편, 상기 결빙판별부는 상기 프로브(110)의 진동 주파수를 실시간 감지하는 오실레이터(131)와, 상기 오실레이터(131)에 의해 감지된 진동 주파수가 기설정된 결빙기준 주파수 이하로 감소되면 결빙상태에 대응되는 모니터링신호를 송출하는 연산제어부(132)를 포함함이 바람직하다. 이때, 상기 연산제어부(132)는 마이크로 컨트롤러 등으로 구비되며, 상기 오실레이터(131)를 통해 감지된 진동 주파수를 기설정된 결빙기준 주파수와 비교하는 일련의 처리 과정을 수행할 수 있다.

여기서, 상기 프로브(110)의 진동 주파수 변화량 및 상기 프로브(110)의 결빙량(결빙 성장상태) 간의 상관관계는 실험적으로 도출될 수 있으며, 도출된 상관관계에 대한 데이터베이스가 테이블화되어 저장부(134)에 저장될 수 있다.

이때, 상기 결빙기준 주파수는 상기 상관관계를 기반으로 기설정될 수 있다. 예를 들어, 상기 결빙기준 주파수는 도출된 상관관계에 대한 데이터베이스로부터 프로브(110)의 결빙이 발생된 시점의 진동 주파수로 설정될 수 있으며, 발생된 결빙이 결빙감지대상부(1)의 성능 저하를 유발할 수 있는 정도로 성장된 시점의 진동 주파수로 설정되는 것도 가능하다.

그리고, 상기 연산제어부(132)는 오실레이터(131)를 통해 감지된 진동 주파수가 상기 결빙기준 주파수 이하로 감소되면, 결빙발생에 대응되는 모니터링신호를 상기 관리서버(미도시)로 송출할 수 있다.

물론, 상기 결빙기준 주파수는 결빙성장률에 따라 다단계로 설정되는 것도 가능하며, 상기 연산제어부(132)는 감지된 진동 주파수가 각 단계에 대응되는 결빙기준 주파수로 감소되면 단계별 결빙성장률을 나타내는 모니터링신호를 관리서버로 송출할 수 있다.

이때, 상기 관리서버(미도시)는 상기 수신된 모니터링신호에 따라 상기 결빙감지대상부(1)의 결빙 발생여부 및 성장상태에 대한 알림메시지를 생성하여 관리자측 표시장치(미도시)로 표시하고, 결빙감지대상부(1)의 발생된 결빙을 제거하는 일련의 유지보수작업이 수행될 수 있다. 이에 따라, 결빙으로 인한 결빙감지대상부(1)의 내구성 및 성능 저하 등이 최소화될 수 있다.

한편, 상기 장착공간(s)에는 기형성된 결빙의 제거를 통해 상기 프로브(110)의 진동 주파수가 초기화되도록 상기 송출된 모니터링신호에 따라 상기 프로브(110)를 가열하는 가열부(160a)가 구비될 수 있다.

여기서, 상기 가열부(160a)는 니켈 합금 등의 열선부재로 구비될 수 있으며, 하단부가 상기 전원부(133)에 연결되고, 상기 전원부(133)는 상기 연산제어부(132)의 모니터링신호에 따라 상기 가열부(160a)의 전원 공급을 제어할 수 있다.

이때, 상기 가열부(160a)의 상단부에는 상기 프로브(110)의 외주를 감싸도록 배치되는 발열관부가 구비될 수 있다. 상세히, 상기 발열관부는 상기 프로브(110)의 외경을 초과하는 내경을 갖는 링형 또는 원호형으로 구비되어, 프로브관통홀(121) 하단 테두리 및 코일부(140) 상단 테두리 사이에 배치될 수 있다.

또한, 상기 발열관부의 내주부는 상기 프로브(110)의 외주로부터 기설정된 간격으로 이격된 상태에서 상기 프로브(110)의 외주 전체 또는 대부분을 감싸도록 배치될 수 있다.

그리고, 상기 발열관부의 열은 복사를 통해 상기 프로브(110)로 전달되며, 상기 프로브(110)는 상기 가열부(160a)와 직접적인 접촉 없이 가열되어 표면에 형성된 결빙이 제거될 수 있다. 이에 따라, 상기 프로브(110)의 진동 주파수에 대한 왜곡이 방지될 수 있다.

여기서, 상기 가열부(160a)는 기설정된 가열대기시간에 따라 구동된 후 정지되도록 제어될 수 있으며, 상기 프로브(110)의 온도를 감지하는 온도센서(미도시)가 구비된 경우에는 상기 프로브(110)가 기설정된 온도로 상승되면 정지되도록 제어되는 것도 가능하며, 본 실시예에서는 프로브(110)의 진동 주파수에 의해 가열부(160a)가 정지되도록 제어되는 것을 예로써 설명한다.

이때, 상기 가열부(160a)는 상기 프로브(110)의 진동 주파수가 기설정된 정상상태 주파수 이상으로 상승되면 구동이 정지되도록 제어될 수 있다. 여기서, 상기 정상상태 주파수는 상기 프로브(110)의 초기 진동 주파수를 의미하는 것으로 이해함이 바람직하며, 결빙 제거시 발생된 수분으로 인한 진동 주파수 감소량을 고려하여 초기 진동 주파수로부터 소정의 편차로 감소된 값으로 설정됨이 더욱 바람직하다.

여기서, 상기 연산제어부(132)는 상기 오실레이터(131)를 통해 감지된 진동 주파수를 상기 정상상태 주파수와 비교하되, 상기 진동 주파수가 상기 정상상태 주파수 이상으로 증가되면 정상상태에 대응되는 모니터링신호를 송출할 수 있다. 이때, 상기 전원부(133)는 정상상태에 대응되는 모니터링신호에 따라 상기 가열부(160a)의 전원 공급을 차단할 수 있다.

이에 따라, 온도센서, 타이머 등의 별도의 제어수단 없이도 프로브(110)의 결빙이 완전하게 제거될 수 있도록 가열부(160a)가 정확하게 제어될 수 있으며, 간소화된 구조로 제품의 생산성이 향상되면서도 프로브(110)의 안정적인 초기화가 가능하여 결빙상태에 대한 감지 정확성이 개선될 수 있다.

한편, 상기 스트러트(120)의 내벽면에는 보조가열부(160b)가 구비될 수 있다. 이때, 상기 보조가열부(160b)는 상기 가열부(160a)와 동일하게 니켈 합금 등의 열선으로 구비될 수 있으며, 상기 스트러트(120)의 내벽면에 매립됨이 바람직하다.

이때, 상기 보조가열부(160b)는 상기 스트러트(120)의 내벽면에 대응되는 링형 또는 원호형 벽체를 형성하도록 배열되되, 하단부가 상기 전원부(133)에 연결되어 상기 가열부(160a)와 동시에 제어될 수 있다.

즉, 상기 프로브(110)에 결빙이 발생되면 상기 연산제어부(132)를 통해 결빙상태에 대응되는 모니터링신호가 송출되고, 상기 전원부(133)는 상기 송출된 모니터링신호를 통해 상기 보조가열부(160b) 및 상기 가열부(160a)의 전원을 공급할 수 있다. 이때, 상기 보조가열부(160b)가 가열되면, 상기 보조가열부(160b)의 열은 전도를 통해 상기 스트러트(120)에 전달될 수 있다.

그리고, 상기 스트러트(120)가 가열됨에 따라 상기 스트러트(120)의 표면에 발생된 결빙이 제거될 수 있다. 이와 함께, 상기 스트러트(120)의 열이 상기 스트러트(120)의 상면부측 결빙측정영역(a)의 온도를 증가시켜 프로브(110)의 결빙이 보다 신속하게 제거될 수 있다.

한편, 상기 코일부(140)는 상기 프로브(110)의 진동방향을 따라 상하로 구획되어 배치되되 상호 반대되는 나선방향으로 권취된 드라이브코일부(140a) 및 피드백코일부(140b)를 포함함이 바람직하다.

상세히, 상기 코일부(140)는 상기 장착공간(s)에 배치된 프로브(110)의 하부 외주를 감싸도록 구비되되, 상기 드라이브코일부(140a)는 상기 프로브(110)의 하부 외주 중 상부측을 감싸도록 배치되며, 상기 피드백코일부(140b)는 상기 프로브(110)의 하부 외주 중 하부측을 감싸도록 배치될 수 있다.

그리고, 상기 드라이브코일부(140a)는 상기 프로브(110)의 축방향을 따라 원주방향으로 권취되며 상향하는 나선형태로 구비될 수 있으며, 상기 피드백코일부(140b)는 상기 프로브(110)의 축방향을 따라 원주방향으로 권취되며 하향하는 나선형태로 구비될 수 있다.

이때, 상기 드라이브코일부(140a) 및 상기 피드백코일부(140b)는 상호 독립된 인입선과 인출선을 통해 상기 전원부(133)와 연결되며, 상기 인입선 및 인출선 중 하나에는 상기 연산제어부(132)에 의해 제어되는 스위칭수단이 구비됨이 바람직하다.

여기서, 상기 각 코일부(140a,140b)에 전류가 인가되면, 상기 드라이브코일부(140a) 및 상기 피드백코일부(140b)를 통해 상기 프로브(110)의 하부 외주를 따라 상호 반대되는 방향의 나선형 전류 흐름(e1,e2)이 형성될 수 있다.

그리고, 각 나선형 전류 흐름(e1,e2)의 중앙부를 따라 상기 프로브(110)의 축방향을 따라 N극 및 S극이 배열되되 상호 반대되는 자극 방향을 갖는 한쌍의 구동자계(m1,m2)가 형성될 수 있다.

이때, 상기 프로브(110)의 하부 외주 중 상부측은 상기 드라이브코일부(140a)의 구동자계(m1)에 의해 신축되고, 상기 프로브(110)의 하부 외주 중 하부측은 상기 피드백코일부(140b)의 구동자계(m2)에 의해 신축될 수 있다.

이에 따라, 반대되는 자극방향을 갖는 한쌍의 구동자계(m1,m2)에 의해 프로브(110) 하부 외주의 상부측 및 하부측이 동시에 신축될 수 있으므로 프로브(110)의 전체적인 신축 변위가 증가될 수 있다.

이때, 상기 전원부(133)는 상기 드라이브코일부(140a) 및 상기 피드백코일부(140b)에 기설정된 주기의 교류 전류를 인가하되, 상기 피드백코일부(140b)는 상기 오실레이터(131)의 회로 일부를 형성함이 바람직하다. 즉, 상기 피드백코일부(140b)의 인입선 또는 인출선은 상기 오실레이터(131)를 경유하여 상기 전원부(133)와 연결될 수 있으며, 피드백코일부(140b)의 전압을 통해 상기 오실레이터(131)가 제어될 수 있으므로 보다 효율적인 회로 구성이 가능하다.

물론, 경우에 따라 상기 피드백코일부(140b)의 인입선에는 상기 교류 전류의 주기를 파장의 절반값으로 지연시키는 지연회로가 연결되는 것도 가능하며, 각 코일부(140a,140b)에 의해 형성된 자계가 동일한 자극 방향으로 배열되어 상호 증폭됨에 따라 프로브(110)의 신축 변위를 증가시킬 수 있다.

한편, 상기 기류가속프레임(180)은 상기 프로브(110) 외곽을 따라 유동되는 기류(f)를 신속히 통과시켜 상기 프로브(110)의 응답속도가 증가되도록 상기 스트러트(120)로부터 상향 연장 돌설됨이 바람직하다. 여기서, 상기 기류가속프레임(180)은 상기 프로브(110)의 외곽에서 유동되는 기류(f)에 의한 상기 결빙측정영역(a)의 온도 감소가 촉진되도록 구비됨이 바람직하다.

상세히, 본 발명의 제1실시예에 따른 상기 기류가속프레임(180)은 정방형 또는 장방형 단면의 판재로 구비될 수 있다. 또한, 상기 기류가속프레임(180)은 상기 스트러트(120)의 상면부와 수직으로 배치되되 상기 스트러트(120)의 폭방향 중앙부에 배치됨이 바람직하다.

그리고, 상기 기류가속프레임(180)은 기류(f)의 주 진행방향에 대하여 평행하게 배치될 수 있으며, 가장 바람직하게는 상기 스트러트(120)의 전후방향을 따라 배치될 수 있다.

또한, 상기 기류가속프레임(180)의 폭은 상기 프로브(110)의 직경 이하로 형성됨이 바람직하며, 상기 기류가속프레임(180)의 길이방향 양단부 중 상기 프로브(110)에 인접한 단부는 상기 프로브(110)의 외면과 기설정된 간격으로 이격 배치됨이 바람직하다.

여기서, 본 발명의 제1실시예에 따른 상기 기류가속프레임(180)은 상기 프로브(110)의 후측부에 와류 및 난류 형성이 방지되도록 상기 프로브(110)의 외주 후단부에 배치됨이 바람직하다. 이때, 본 발명의 제1실시예에 따른 상기 기류가속프레임(180)의 전단부가 상기 프로브(110)의 외면과 기설정된 간격으로 이격 배치됨으로 이해함이 바람직하다.

상세히, 상기 기류가속프레임(180)의 단부 및 상기 프로브(110)의 외면 사이 이격 간격은 0.6~1.0mm로 형성될 수 있다. 이때, 상기 기류가속프레임(180)의 단부 및 상기 프로브(110)의 외면 사이 이격 간격이 0.6mm 미만으로 형성되는 경우 상기 기류가속프레임(180)의 단부 및 상기 프로브(110)의 외면 사이에 결빙이 발생되어 결빙감지를 위한 상기 프로브(110)의 상하방향 진동이 정지되어 결빙 여부를 판별하지 못할 우려가 있다.

여기서, 상기 프로브(110)의 외면에 결빙이 발생되어 결빙이 반경방향 외측으로 성장됨에 따라 결빙 두께가 0.5mm 이상인 경우 상기 결빙판별부를 통해 결빙이 발생하였다고 판별됨이 바람직하다. 즉, 상기 기류가속프레임(180)의 단부 및 상기 프로브(110)의 외면 사이 이격 간격이 0.6mm 미만으로 형성되는 경우 상기 결빙판별부가 결빙을 판별하지 못할 우려가 있다.

반면, 상기 기류가속프레임(180)의 단부 및 상기 프로브(110)의 외면 사이 이격 간격이 1.0mm을 초과하는 경우 기류(f)가 난류화되어 공기 분자 충돌에 의한 온도 증가로 인해 결빙 감지시 감지정밀성이 저하될 우려가 있다. 즉, 상기 대상영역(b)의 실제 온도와 상기 결빙측정영역(a)의 실제 온도 간의 미세한 차이가 발생되어 감지정밀성이 저하될 우려가 있다.

따라서, 상기 기류가속프레임(180)의 단부 및 상기 프로브(110)의 외면 사이 이격 간격이 0.6~1.0mm로 형성됨에 따라 기류(f)의 난류화가 방지되어 결빙측정영역의 온도 증가가 방지되면서도 결빙감지를 위해 상기 프로브(110) 표면에 결빙이 형성될 수 있는 최적의 간격으로 상기 기류가속프레임(180)이 배치되므로 상기 프로브(110)에 의한 결빙 감지시 감지성밀성이 현저히 개선될 수 있다.

더욱이, 상기 기류가속프레임(180)의 길이방향 양단부 중 상기 프로브(110)에 인접한 단부는 상기 프로브(110)의 외주 형상에 대응되는 오목한 곡면 형상으로 형성될 수 있다.

그리고, 상기 기류가속프레임(180)의 높이는 상기 프로브(110)의 상단부 높이 이하로 형성되되, 상기 기류가속프레임(180)의 전단부측 최대 높이는 상기 프로브의 상단부 높이에 대하여 80~100%의 높이로 형성됨이 가장 바람직하다.

이때, 상기 기류가속프레임(180)의 전단부측 최대 높이가 상기 프로브의 상단부 높이에 대하여 80% 미만이거나 100%를 초과하여 형성되는 경우 난류화된 기류(f)에 의한 온도 상승에 따라 감지정밀성이 저하되거나 공기저항이 급격하게 증가될 우려가 있다. 따라서, 상기 기류가속프레임(180)의 전단부측 최대 높이가 상기 프로브의 상단부 높이에 대하여 실험적으로 도출될 수 있는 최적화된 80~100%의 높이로 형성됨에 따라 상기 프로브(110)의 감지정밀성이 개선될 수 있다.

또한, 상기 기류가속프레임(180)은 상기 결빙측정영역(a)의 기상 조건으로 인한 부식이나 파손이 최소화되도록 내수성 및 내압성이 뛰어난 금속 재질 또는 엔지니어링 플라스틱 소재로 구비됨이 바람직하다.

여기서, 종래와 같이 상기 기류가속프레임(180)이 구비되지 않는 경우, 상기 스트러트(120)의 전방으로부터 후방으로 이동되는 기류(f)가 상기 프로브(110)의 외곽을 따라 유동됨에 따라 상기 프로브(110)의 후측으로 와류(eddy flow) 및 난류(turbulent flow)를 형성하게 된다.

이에 따라, 상기 프로브(110)의 외곽에 유동되는 기류(f)가 감속되어 상기 결빙측정영역(a)의 기압이 증가되며 공기 분자간 충돌이 증가되어 상기 결빙측정영역(a)의 온도가 증가하게 된다. 이때, 기류(f)의 난류화 및 감속에 따른 기압-온도 간의 상관관계는 실험적으로 도출될 수 있으며, 일반적으로 기류(f)의 속도와 압력은 반비례 관계를 가지며 압력과 온도는 비례 관계를 가지는 것으로 알려져있다.

더욱이, 종래의 결빙감지장치는 -0.6~-0.8℃의 실제 온도영역에서 상기 프로브(110)에 의해 발생된 난류화된 기체(f)에 의해 상기 결빙측정영역(a)의 실제 온도가 상기 대상영역(b)의 실제 온도보다 상대적으로 증가되는 경우가 있었다. 여기서, 본 발명에 따른 결빙감지장치(100)는 상기 기류가속프레임(180)이 상기 스트러트(120)로부터 상향 연장 돌설됨에 따라 상기 프로브(110)의 외곽에 유동되는 기류(f)가 실질적인 층류(laminar flow)로 형성될 수 있다.

이를 통해, 상기 결빙측정영역(a)의 기류(f)가 상기 기류가속프레임(180)에 의해 상기 결빙감지대상부(1)가 배치된 상기 대상영역(b)의 층류 흐름과 실질적으로 유사한 형태로 전환됨에 따라 결빙 발생여부 및 성장상태를 간접적으로 감지하는 상기 프로브(110)가 상기 결빙감지대상부(1)와 유사한 기상조건에 노출되므로 결빙 발생여부 및 성장상태에 대한 감지 정확성이 현저히 개선될 수 있다.

심지어, 경우에 따라 상기 결빙측정영역(a)의 실제 온도가 상기 기류가속프레임(180)에 의해 상기 대상영역(b)의 실제 온도보다 감소되는 경우, 상기 결빙감지대상부(1)에 결빙이 발생되기 이전에 상기 프로브(110)에 결빙이 발생될 수 있어 상기 결빙감지장치(100)를 통해 결빙 발생여부가 사전에 파악될 수도 있다.

따라서, 상기 결빙측정영역(a)에 설치된 상기 스트러트(120)로부터 상향 연장 돌설되되 상기 스트러트(120)의 폭방향 중앙부에 기류의 주 진행방향에 대하여 평행하게 배치된 상기 기류가속프레임(180)에 의해 항공기 등의 상기 결빙감지대상부(1)에 결빙이 발생되기 전에 결빙 발생여부가 신속히 판별되므로 운항시 안전성이 현저히 개선될 수 있다.

한편, 도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 결빙감지장치를 나타낸 측면도이다. 본 실시예에서는 기류가속프레임(280)을 제외한 기본적인 구성이 상술한 제1실시예와 동일하므로 동일한 구성에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

도 6에서 보는 바와 같이, 상기 기류가속프레임(280)은 스트러트(220)로부터 상향 연장 돌설되되, 프로브(210)의 후측부에 와류 및 난류 형성이 방지되어 기류(f)가 층류로 형성되도록 상기 프로브(210)의 후단부에 배치됨이 바람직하다.

그리고, 상기 가류가속프레임(280)의 상부에는 상기 스트러트(220)의 후측방향으로 갈수록 높이가 감소되는 제1경사면(281)이 형성됨이 바람직하며, 상기 기류가속프레임(280)의 전단부측 최대 높이는 상기 프로브(210)의 상단부 높이에 대하여 80~100%의 높이로 형성됨이 바람직하다.

상세히, 본 발명의 제2실시예에 따른 상기 기류가속프레임(280)은 삼각형 단면 형상의 판재로 구비되되, 상기 기류가속프레임(280)의 높이는 전단부로부터 후단부로 갈수록 연속적으로 감소됨이 바람직하다. 이때, 상기 제1경사면(281)은 상기 스트러트(220)의 후상방을 향하도록 형성됨이 바람직하다.

여기서, 상기 기류가속프레임(280)이 상기 스트러트(220)로부터 상향 연장 돌설됨에 따라 상기 프로브(210)의 외곽에 유동되는 기류(f)가 실질적인 층류로 형성될 수 있다. 이를 통해, 상기 프로브(210)의 표면으로 유동되는 상기 결빙측정영역의 기류(f)가 상기 대상영역의 층류 흐름과 유사한 형태로 전환되어 상기 프로브(210)가 상기 결빙감지대상부와 유사한 기상조건에 노출되므로 결빙 발생여부 및 성장상태에 대한 감지 정확성이 현저히 개선될 수 있다.

더욱이, 상기 기류가속프레임(280)의 높이가 전단부로부터 후단부로 갈수록 연속적으로 감소되므로 기류(f)에 의한 공기 저항이 최소화되면서도 와류 발생이 미연에 방지되어 상기 프로브(210)의 감지정밀성이 현저히 개선될 수 있다.

한편, 도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 결빙감지장치를 나타낸 측면도이고, 도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 결빙감지장치를 나타낸 상면도이다. 본 실시예에서는 기류가속프레임(380)을 제외한 기본적인 구성이 상술한 제1실시예와 동일하므로 동일한 구성에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

도 7 내지 도 8에서 보는 바와 같이, 상기 기류가속프레임(380)은 스트러트(320)로부터 상향 연장 돌설되되, 기류(f)의 정체가 최소화되도록 프로브(310)의 전단부에 배치되며, 전측방향으로 갈수록 폭방향 양측 폭이 테이퍼지게 감소됨이 바람직하다.

그리고, 상기 기류가속프레임(380)의 상부에는 상기 스트러트(320)의 전측방향으로 갈수록 높이가 감소되는 제2경사면(381)이 형성되며, 상기 기류가속프레임(380)의 후단부측 최대 높이는 상기 프로브(310)의 상단부 높이에 대하여 60~80%로 형성됨이 바람직하다.

상세히, 본 발명의 제3실시예에 따른 상기 기류가속프레임(380)은 각 단면이 삼각형으로 형성된 사면체 형상으로 구비되되, 상기 기류가속프레임(380)의 높이는 전단부로부터 후단부로 갈수록 연속적으로 증가됨이 바람직하다. 이때, 상기 제2경사면(381)은 상기 스트러트(320)의 전상방을 향하도록 형성됨이 바람직하다.

또한, 상기 기류가속프레임(380)의 후단부는 상기 프로브(310)의 외주 형상에 대응되는 오목한 곡면 형상으로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 기류가속프레임(380)이 상기 스트러트(320)로부터 상향 연장 돌설됨에 따라 상기 프로브(310)의 외곽에 유동되는 기류(f)가 실질적인 층류로 형성될 수 있다.

더욱이, 상기 기류가속프레임(380)은 전측방향으로 갈수록 폭방향 양측 폭이 연속적으로 테이퍼지게 감소됨이 바람직하다. 이때, 상기 기류가속프레임(380)의 양측면에는 측경사면(382a,382b)이 각각 형성될 수 있다.

이에 따라, 기류(f)가 상기 측경사면(382a,382b)을 따라 유동되므로 상기 프로브(310)의 전단부 외면에 기류(f)의 직접적인 충돌이 미연에 방지되어 충돌에 따른 상기 결빙측정영역의 온도 증가가 예방될 수 있다. 이를 통해, 상기 프로브(210)가 상기 결빙감지대상부와 유사한 기상조건에 노출되므로 결빙 발생여부 및 성장상태에 대한 감지 정확성이 현저히 개선될 수 있다.

그리고, 상기 기류가속프레임(380)의 후단부측 최대 높이는 상기 프로브(310)의 상단부 높이에 대하여 60~80%로 형성됨이 바람직하다. 이때, 상기 기류가속프레임(380)의 전단부측 최대 높이가 상기 프로브의 상단부 높이에 대하여 60% 미만이거나 80%를 초과하여 형성되는 경우 상기 프로브(310)의 상단부에 기류(f)가 직접적으로 충돌됨에 따라 상기 결빙측정영역의 온도가 증가되거나 공기저항이 급격하게 증가될 우려가 있다.

따라서, 상기 기류가속프레임(180)의 전단부측 최대 높이가 상기 프로브의 상단부 높이에 대하여 실험적으로 도출될 수 있는 최적화된 60~80%의 높이로 형성됨에 따라 상기 프로브(310)의 감지정밀성이 개선될 수 있다.

한편, 도 9는 본 발명의 제4실시예에 따른 결빙감지장치를 나타낸 측면도이고, 도 10은 본 발명의 제4실시예에 따른 결빙감지장치를 나타낸 상면도이다. 본 실시예에서는 편심돌기(490)를 제외한 기본적인 구성이 상술한 제1실시예와 동일하므로 동일한 구성에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

도 9 내지 도 10에서 보는 바와 같이, 프로브(410)의 외주 양측면 중 어느 일측에는 기류(f)가 상기 프로브(410)의 외주 양측면 중 타측으로 신속하게 유동되어 상기 프로브 타측의 온도가 감소되도록 유도하는 편심돌기(490)가 형성됨이 바람직하다.

여기서, 상기 편심돌기(490)는 상기 프로브(410)의 상하방향을 따라 반경방향 외측으로 연장 돌설되며, 상기 편심돌기(490)의 상단부는 상기 프로브(410)의 상단부를 초과하여 상향 연장됨이 바람직하다.

이때, 상기 편심돌기(490)는 상기 프로브(410)의 진동방향에 대응되는 축방향을 따라 형성되므로, 상기 프로브(410)의 진동에 영향을 미치지 않으면서도, 상기 결빙측정영역(a)에 대한 민감도를 증가시키는 효과를 제공할 수 있다.

여기서, 상기 편심돌기(490)로 인해 기류(f)가 상기 프로브(410)의 외주 양측면 중 상기 편심돌기(490)가 형성되지 않은 타측으로 신속하게 유동됨에 따라 상기 프로브(110)의 타측 표면의 기류(f)가 가속되어 기압이 감소되며 온도가 하강될 수 있다. 이에 따라, 상기 프로브(110)의 타측 표면의 온도, 습도 조건이 결빙측정영역(a)의 기상조건과 유사하게 형성될 수 있다.

또한, 경우에 따라 상기 결빙측정영역의 실제 온도가 상기 편심돌기(490)에 의해 상기 대상영역의 실제 온도보다 감소되는 경우, 상기 결빙감지대상부에 결빙이 발생되기 이전에 상기 결빙감지장치(100)를 통해 결빙 발생여부가 사전에 파악될 수도 있다.

이를 통해, 상기 결빙감지대상부에 결빙이 발생 또는 성장 가능한 기상조건에서, 결빙측정영역에 노출된 프로브(410)에 대한 결빙 발생 또는 성장이 촉진될 수 있으며 결빙발생 및 상태에 대한 감지 정확도가 향상될 수 있다.

또한, 본 발명의 제4실시예에 따른 결빙감지장치에는 상술한 각 실시예의 기류가속프레임이 도시되지 않았으나, 제4실시예에 따른 결빙감지장치에 상술한 각 실시예의 기류가속프레임(180,280,380) 중 어느 하나가 선택적으로 구비될 수 있음으로 이해함이 바람직하다.

이때, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "구비하다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 각 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 청구항에서 청구하는 범위를 벗어남 없이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형 실시되는 것은 가능하며, 이러한 변형 실시는 본 발명의 범위에 속한다.

1: 결빙감지대상부 100,200,300,400: 결빙감지장치
110,210,310,410: 프로브 120,220,320,420: 스트러트
130: 하우징 140: 코일부
150: 마그넷부 160a: 가열부
160b: 보조가열부 170: 탄성부재
180,280,380: 기류가속프레임 281: 제1경사면
381: 제2경사면 382a,382b: 측경사면
490: 편심돌기 a: 결빙측정영역
b: 대상영역 f: 기류
s: 장착공간

Claims (5)

1. 결빙감지대상부가 배치된 결빙측정영역에 설치되되, 측면을 따라 유동되는 기류가 가속되도록 전측부보다 후측부의 길이가 더 길게 형성된 타원 단면 형상의 타원기둥으로 구비되며, 내부에 장착공간이 형성된 스트러트;
   상기 스트러트에 상하방향으로 배치되되, 하단부가 상기 장착공간에 삽입되며, 상단부가 상기 결빙측정영역에 노출되도록 상기 장착공간으로부터 돌출되는 자왜소재의 프로브;
   상기 프로브 외곽을 따라 유동되는 기류를 신속히 통과시켜 상기 프로브의 응답속도가 증가되도록 상기 스트러트로부터 상향 연장 돌설되는 기류가속프레임;
   상기 장착공간에 배치되되 상기 프로브에 진동 주파수가 발생되도록 구동자계를 형성시켜 자왜 진동을 발생시키며 상기 프로브를 탄발 지지하는 진동수단; 및
   결빙 하중으로 인한 상기 프로브의 진동 주파수 변화를 통해 상기 결빙감지대상부의 결빙상태를 간접 판별하는 결빙판별부를 포함하는 결빙감지장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 기류가속프레임은 상기 결빙측정영역의 온도 감소가 촉진되도록 상기 스트러트의 상면부와 수직으로 배치되되 상기 스트러트의 폭방향 중앙부에 기류의 주 진행방향에 대하여 평행하게 배치되고,
   상기 기류가속프레임의 폭은 상기 프로브의 직경 이하로 형성되며, 상기 기류가속프레임의 단부는 상기 프로브의 외면과 기설정된 간격으로 이격 배치됨을 특징으로 하는 결빙감지장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 기류가속프레임은 상기 프로브의 후단부에 배치되되,
   상기 기류가속프레임의 상부에는 상기 스트러트의 후측방향으로 갈수록 높이가 감소되는 제1경사면이 형성되며,
   상기 기류가속프레임의 전단부측 최대 높이는 상기 프로브의 상단부 높이에 대하여 80~100%의 높이로 형성됨을 특징으로 하는 결빙감지장치.
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 기류가속프레임은 기류의 정체가 최소화되도록 상기 프로브의 전단부에 배치되되, 전측방향으로 갈수록 폭이 테이퍼지게 감소되고,
   상기 기류가속프레임의 상부에는 상기 스트러트의 전측방향으로 갈수록 높이가 감소되는 제2경사면이 형성되며,
   상기 기류가속프레임의 후단부측 최대 높이는 상기 프로브의 상단부 높이에 대하여 60~80%로 형성됨을 특징으로 하는 결빙감지장치.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 프로브의 외주 양측면 중 어느 일측에는 기류가 상기 프로브의 외주 양측면 중 타측으로 신속하게 유동되도록 유도하는 편심돌기가 형성되되,
   상기 편심돌기는 상기 프로브의 상하방향을 따라 반경방향 외측으로 연장 돌설되며, 상기 편심돌기의 상단부는 상기 프로브의 상단부를 초과하여 상향 연장됨을 특징으로 하는 결빙감지장치.

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