KR102635906B1 - 정전용량 유량송신기 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 비행체용 정전용량 유량송신기(1000)는 외주면에 복수개의 제1 홀(101)이 형성된 외부튜브(100); 상기 외부튜브(100)의 내주면과 이격되게 내삽되어 연료를 수용하는 이격공간을 가지고, 상기 제1 홀(101)과 대응되는 위치에 복수의 제2 홀(201)이 형성되며, 상기 제1 홀(101)과 상기 제2 홀(201)에 일부 삽입된 채로 형성되는 간격부재(150)를 포함함으로써 상기 외부튜브(100)와 동축 선상으로 배치되고, 내부에 연료를 수용하는 내부공간을 가지는 내부튜브 조립체(200); 및 상기 외부튜브(100)의 외주면 일측에 결합하고, 상기 외부튜브(100)와 상기 내부튜브 조립체(200)에 전기적 연결되며, 상기 외부튜브(100)와 상기 내부튜브 조립체(200)에서 출력된 전압 신호를 송신하는 PCB 조립체(300);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

정전용량 유량송신기{CAPACITIVE LIQUID QUANTITY TRANSMITTER}
본 발명은 정전용량 유량송신기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기장에 있어서의 액체의 존재에 기인하는 축전기의 정전용량의 변화를 이용한 연료의 량을 측정하는 정전용량 유량송신기에 관한 것이다.
종래의 연료탱크의 유량계측기는 연료탱크내에 플로우트를 설치하여 연료의 높이에 따라 움직이게 하고 이에 의한 레버작동변위량을 저항변화로 바꾸어 연료계측기에 연료재고량이 나타나게 하는데, 플로우트 아암의 선단부근에 설치되어 호형운동을 하는 접촉자와 가변저항판과의 접촉이동으로 인한 저항변화를 이용하여 액면을 검출하는 구조이다. 이러한 종래의 플로우트식 유량계측기는 레버와 기어에 오물등이 끼어 고장을 유발시키는 예가 흔히 있을 뿐만 아니라 구조가 복잡하고 특히 소량의 유량은 정확한 계측이 안되므로 소비자가 원하는 유량의 재고를 정확히 계측할 수 없는 결함이 있었다.
특허문헌 0001에는 회로기판; 상기 회로기판의 일면과 타면에 서로 다른 면적으로 형성된 제1전극 및 제2전극; 상기 제1전극 위와 상기 제2전극 위에 각각 다른 두께로 형성된 제1유전층 및제2유전층; 및 상기 회로기판을 통하여 상기 제1전극 및 제2전극과 전기적으로 연결되어 상기 제1전극 및 상기 제2전극으로부터 측정되는 각각의 정전용량을 이용하여 상기 측정물의 레벨을 판단하는 판단부;를 포함하는 레벨 감지 장치에 관한 기재가 있다.
위 특허문헌 0001은 물의 유전율이 상온에서 75 내지 80 ℃를 유지하지만, 온도가 상승함에 따라서 50 ℃ 내외까지 변화되는 것을 알 수 있다. 따라서 측정물인 물의 유전율이 최대 2배까지도 차이가 나게 되어 레벨 감지 장치는 물이 해당 높이까지 충전되었음에도 불구하고 물의 유전율이 1/2로 떨어져 이를 감지하지 못하는 문제점을 해결하기 위한 것이다.
특허문헌 0002에는 액체를 수용하는 유체탱크의 내부에 노출되게 배치되어 유체탱크 내부의 수위에 따라 액체와 접촉하거나 공기와 접촉하고, 내부에 수용공간이 형성된 바디; 및 상기 바디의 수용공간에 수용되는 정전용량 감지부;를 포함하고, 상기 정전용량 감지부의 상측의 정전용량 값과 하측의 정전용량의 값은 각각 상기 바디의 상측과 하측이 액체 또는 공기와 접촉함에 따라 변화하고, 상기 정전용량 감지부는 상측의 정전용량 값과 하측의 정전용량 값을 비교하여 출력신호를 ON 또는 OFF 하는 것을 특징으로 하는 수위감지장치를 기재하고 있다.
위 특허문헌 0002는 외형이 매끄럽게 형성되어 이물질이 끼이는 것을 최소화시킬 수 있는 것을 해결 하고자하는 과제로 하면서, 종래의 정전용량 센서가 유체탱크의 외벽면에 설치되어서 유체탱크 주위의 습도 및 이물질 등의 영향에 의해 오작동을 일으키는 문제를 해결하기 위한 것이다.
이러한 특허문헌 0001, 0002은 종래 부례식 계측기보다는 개선되었지만, 여전히 탱크 수위(레벨)를 측정할 뿐이어서, 전투기와 같은 고속으로 급선회하는 비행체의 연료탱크에서는 사용하기가 힘들고, 경사된 상태 또는 액면 진동(슬러시) 시의 부정확성이 제기되어 왔다.
이와 같이, 종래 문헌들은 전투기 등의 고속 비행체에 이용되는 경우에 가혹한 환경에서의 안정성을 확보하는 기술이 미흡하였다. 그리하여 이러한 가혹한 환경에서도 연료수위(레벨)가 아닌 연료량(부피)을 정확히 감지할 수 있고, 감지된 신호를 송신할 수 있는 장치가 요구되고 있다.
한국등록특허 제10-0983465호(발명의 명칭 : 레벨 감지 장치, 등록일 : 2010년09월15일) 한국등록특허 제10-1156886호(발명의 명칭 : 수위감지장치, 등록일자 : 2012년06월08일)
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 비행체의 연료탱크에 설치되어, 연료탱크 내부의 수위(레벨)가 아닌 연료량(부피)을 정전용량 방식으로 감지하여 전기적 신호를 연료량 통합제어(조종) 시스템에 전달하고, 가혹한 환경에서도 연료수위(레벨)가 아닌 연료량(부피)을 정확히 감지할 수 있는 정전용량 유량송신기를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 비행체용 정전용량 유량송신기(1000)는 외주면에 복수개의 제1 홀(101)이 형성된 외부튜브(100); 상기 외부튜브(100)의 내주면과 이격되게 내삽되어 연료를 수용하는 이격공간을 가지고, 상기 제1 홀(101)과 대응되는 위치에 복수의 제2 홀(201)이 형성되며, 상기 제1 홀(101)과 상기 제2 홀(201)에 일부 삽입된 채로 형성되는 간격부재(150)를 포함함으로써 상기 외부튜브(100)와 동축 선상으로 배치되고, 내부에 연료를 수용하는 내부공간을 가지는 내부튜브 조립체(200); 및 상기 외부튜브(100)의 외주면 일측에 결합하고, 상기 외부튜브(100)와 상기 내부튜브 조립체(200)에 전기적 연결되며, 상기 외부튜브(100)와 상기 내부튜브 조립체(200)에서 출력된 전압 신호를 송신하는 PCB 조립체(300);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 비행체용 정전용량 유량송신기(1000)에 있어, 상기 내부튜브 조립체(200)는 연료탱크 일측의 단면형상과 대응되는 단면형상을 가지는 복수개의 내부튜브 부재(210, 220)가 연결되어 폐단면을 구성하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 비행체용 정전용량 유량송신기(1000)는, 상기 외부튜브(100)의 외주면에 관통 형성되는 복수개의 홀들(101, 102, 103, 104, 105)을 더 포함하여 구성되고, 상기 내부튜브 조립체(200)의 외주면에 관통 형성되는 복수개의 홀들(201, 202, 203)을 더 포함하여 구성되며, 유체 운동에 의하여 야기된 슬로싱 효과를 방지하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 비행체용 정전용량 유량송신기(1000)에 있어, 상기 외부튜브(100)는 모재인 알루미늄 합금관 상에 아노다이징 처리하여 알루미나 보호피막층이 형성된 것이고, 상기 내부튜브 조립체(200)는 모재인 알루미늄 합금관 상에 크로메이트 용액을 이용한 아노다이징 처리하여 크로메이트 피막층이 형성된 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 비행체용 정전용량 유량송신기(1000)에 있어, 상기 PCB 조립체(300)는 입력 전압이 인가되고 상기 외부튜브(100)와 전기적 연결되는 제1 단자(311)와, 상기 내부튜브 조립체(200)와 전기적 연결되어 상기 연료인 가변 커패시터(C1)를 경유해 인가되는 전압을 전달받는 제2 단자(312)와, 상기 제1 단자(311)로부터 제1 고정 커패시터(C2)를 경유하여 전달된 제1 양전압과 상기 제2 단자(312)로부터 제2 고정 커패시터(C3)를 경유하여 전달된 제2 양전압을 전달받아 외부로 출력하는 제3 단자(313)와, 상기 제1 단자(311)로부터 제1 고정 커패시터(C2)를 경유하여 전달된 제1 음전압과 상기 제2 단자(312)로부터 제2 고정 커패시터(C3)를 경유하여 전달된 제2 음전압을 전달받아 외부로 출력하는 제4 단자(314)를 포함하는 PCB(310); 및 일측에 상기 PCB(310)를 결합하고, 상기 외부튜브(100)의 외주면 일측에 탈부착 가능하게 결합하는 PCB 몸체(320);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상술한 본 발명에 따른 비행체용 정전용량 유량송신기(1000)는 종래 수위(레벨)을 측정하는 것이 아닌, 연료탱크 내부에 수용된 연료의 유량(부피)을 측정하는 것이므로, 급가속하거나 회동하는 전투기와 같은 비행체 적용시 매우 정확한 유량측정을 가능하게 한다.
또한 본 발명은 종래 유체 슬러싱의 영향으로 인한 잘못된 유체 레벨 판독을 방지하는 효과를 가진다.
또한 본 발명은 내식성이 우수하고 연료의 고착을 방지하는 효과를 가진다.
또한 본 발명은 분해조립이 가능하여 대량 생산가능한 비행체용 정전용량 유량송신기를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비행체용 정전용량 유량송신기(1000)의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비행체용 정전용량 유량송신기(1000)의 분해 사시도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 비행체용 정전용량 유량송신기(1000)의 외부튜브(100)를 도시한 종단면도 및 횡단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 비행체용 정전용량 유량송신기(1000)의 내부튜브 조립체(200)의 구조를 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 비행체용 정전용량 유량송신기(1000)의 내부튜브 조립체(200)의 분해 구조를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 비행체용 정전용량 유량송신기(1000')를 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 비행체용 정전용량 유량송신기(1000)의 PCB(310) 회로도이다.
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 비행체용 정전용량 유량송신기(1000)를 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한, 명세서 전반에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
이 때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 비행체용 정전용량 유량송신기(1000)은, 비행체의 연료탱크에 설치되어, 연료탱크 내부의 수위(레벨)가 아닌 연료량(부피)을 정전용량 방식으로 감지하여 전기적 신호를 연료량 통합제어(조종) 시스템에 전달하고, 가혹한 환경에서도 연료수위(레벨)가 아닌 연료량(부피)을 정확히 감지할 수 있는 장치에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비행체용 정전용량 유량송신기(1000)의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비행체용 정전용량 유량송신기(1000)의 분해 사시도이고, 도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 비행체용 정전용량 유량송신기(1000)의 외부튜브(100)를 도시한 종단면도 및 횡단면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 비행체용 정전용량 유량송신기(1000)의 내부튜브 조립체(200)의 구조를 도시한 단면도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 비행체용 정전용량 유량송신기(1000)의 내부튜브 조립체(200)의 분해 구조를 도시한 도면이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 비행체용 정전용량 유량송신기(1000')를 개략적으로 나타내는 측면도이며, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 비행체용 정전용량 유량송신기(1000)의 PCB(310) 회로도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 비행체용 정전용량 유량송신기(1000)는 클램프(10)가 외주에 결합된 외부튜브(100), 상기 외부튜브(100)에 내삽되는 내부튜브 조립체(200), 상기 외부튜브(100)와 상기 내부튜브 조립체(200) 사이에 설치되는 간격부재(150) 및 상기 외부튜브(100) 외주에 설치되는 PCB 조립체(300)를 포함한다.
본 발명을 설명함에 있어, 정전용량 측정시 상기 외부튜브(100)는 제1 전극일 수 있고, 상기 내부튜브 조립체(200)는 상기 외부튜브(100)와 극이 상이한 제2 전극일 수 있다. 상기 외부튜브(100) 및 상기 내부튜브 조립체(200)의 내부에 수용되는 연료는 소정의 유전율을 가지는 것일 수 있다.
도 1 내지 도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 비행체용 정전용량 유량송신기(1000)는 연료탱크 내부에 수용된 연료의 유량을 전압 신호로 감지하고, 감지된 전압신호를 조종석 등에 설치된 유량 측정표시기에 송신하는 역할을 한다. 이에 따라, 본 발명에 따른 비행체용 정전용량 유량송신기(1000)는 종래 수위(레벨)을 측정하는 것이 아닌, 연료탱크 내부에 수용된 연료의 유량(부피)을 측정하는 것이어서, 급가속하거나 회동하는 전투기와 같은 비행체 적용에 매우 유용한 것이다.
각 구성에 대해서 자세히 알아보자면,
상기 외부튜브(100)는 제1 전극 역할을 하며, 내부가 중공되고, 그 외주면에 복수개의 제1 홀(101)이 형성된다.
또한 상기 외부튜브(100)는 그 양단이 개방되어 형성되고, 연료는 상기 외부튜브(100)의 개방된 양단을 통해 유입된다.
상기 제1 홀(101)에는 간격부재(150)의 일단이 삽입되어 고정된다. 간격부재(150)의 일단은 상기 외부튜브(100)의 외주면에 일부 돌출되어 형성될 수 있다.
상기 내부튜브 조립체(200)에 형성된 제2 홀(201)에는 상기 간격부재(150)의 타단이 삽입되어 고정된다.
상기 내부튜브 조립체(200)는 상기 외부튜브(100)와 동축 선상으로 배치되며, 그 외주면에 상기 제1 홀(101)과 대응되는 위치에 복수개의 홀들(201, 202)이 구비되어 있어서 연료가 내부로 유입된다. 또한, 상기 간격부재(150)의 타단이 상기 내부튜브 조립체(200)의 제2 홀(201)에 삽입되어 있어도 상기 간격부재(150)의 직경이 제2 홀(201)의 직경보다 작게되면 그 사이에 형성된 간격으로 연료는 유입될 수 있는 것이다.
상기 외부튜브(100) 및 상기 내부튜브 조립체(200)는, 상기 간격부재(150)가 설치됨에 의해 일정간격으로 상호 이격되어 유지된다. 이때, 상기 내부튜브 조립체(200)는 상기 외부튜브(100)의 내주면과 이격되게 내삽되어 결합하고, 상기 외부튜브(100)와 상기 내부튜브 조립체(200) 사이에는 연료를 수용하는 이격공간을 가지게 된다.
이때 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 외부튜브(100)의 양단에는 상술한 클램프(10)가 먼저 삽입되어 결합하고, 탄성을 가지어 밴드(30)를 고정하는 밴드링(20)이 다음으로 삽입되고, 복수개 홀이 형성된 중공된 원통형상의 밴드(30)가 마지막으로 결합한다. 밴드(30)는 상술한 간격부재(150)의 일단이 돌출되어 결합하는 홀을 구비할 수 있다.
상기 PCB 조립체(300)는 상기 외부튜브(100)의 외주면 일측에 결합하고, 상기 외부튜브(100)와 상기 내부튜브 조립체(200)에 전기적 연결되며, 상기 외부튜브(100)와 상기 내부튜브 조립체(200)에서 출력된 전압 신호를 외부로 송신하는 역할을 한다. 이때, 상기 PCB 조립체(300)는 연료량 통합제어 시스템(미도시)과 유선으로 연결되고 상기 출력된 전압 신호를 송신하게 된다.
도 1, 도 2 및 도 8을 참조하면, 상기 PCB 조립체(300)는 입력 전압(또는 입력 전원)이 인가되고 상기 외부튜브(100)와 전기적 연결되는 제1 단자(311)와, 상기 내부튜브 조립체(200)와 전기적 연결되어 상기 연료인 가변 커패시터(C1)를 경유해 인가되는 전압을 전달받는 제2 단자(312)와, 상기 제1 단자(311)로부터 제1 고정 커패시터(C2)를 경유하여 전달된 제1 양전압과 상기 제2 단자(312)로부터 제2 고정 커패시터(C3)를 경유하여 전달된 제2 양전압을 전달받아 외부로 출력하는 제3 단자(313)와, 상기 제1 단자(311)로부터 제1 고정 커패시터(C2)를 경유하여 전달된 제1 음전압과 상기 제2 단자(312)로부터 제2 고정 커패시터(C3)를 경유하여 전달된 제2 음전압을 전달받아 외부로 출력하는 제4 단자(314)를 포함하는 PCB(310); 및 일측에 상기 PCB(310)를 결합하고, 상기 외부튜브(100)의 외주면 일측에 탈부착 가능하게 결합하는 PCB 몸체(320);를 포함하여 구성된다.
이와 같이, 본 발명에 따른 비행체용 정전용량 유량송신기(1000)는 상기 외부튜브(100), 상기 간격부재(150), 상기 내부튜브 조립체(200) 및 상기 PCB 조립체(300)를 포함함으로써, 커패시터의 전극인 상기 외부튜브(100) 및 상기 내부튜브 조립체(200) 사이에 유전체 연료가 유입됨에 따라, 하기 식 1로 표현되는 정전용량(커패시턴스)가 유입되는 양 또는 높이에 따라 비례적으로 변하게 되고, 상기 PCB 조립체(300)와 연결된 연료량 통합제어 시스템(미도시)에서 상기 정전용량(커패시턴스)를 측정하고 비교함으로써 연료탱크 내부에 수용된 연료의 유량(부피)을 측정할 수 있게 된다.
[식 1]
(상기 식 1에서, 상기 C는 가변 정전용량, 상기 εa는 공기의 유전율, 상기 εf는 연료의 유전율, 상기 a는 상기 내부튜브 조립체(200)의 반지름, 상기 b는 외부튜브(100)의 반지름, 상기 h는 수용된 연료의 높이, 상기 L은 상기 외부튜브(100)의 장방향 길이를 의미한다.)
상세하게, 상기 비행체용 정전용량 유량송신기(1000)에 연결된 연료량 통합제어 시스템(미도시)은 정전용량의 변화를 측정하기 위해 전압 또는 전위가 변화함에 따라 전극인 상기 외부튜브(100) 및 상기 내부튜브 조립체(200)로 유입 및 유출되는 전기 에너지를 측정할 수 있다. 이러한 에너지 흐름은 전극을 교류 측정 회로에 연결하여 생성될 수 있다.
이때, 상기 비행체용 정전용량 유량송신기(1000)에서 측정되는 총 정전용량 값은 하기 식 2를 통해 계산될 수 있다.
[식 2]
총 정전용량(Ctotal) = 가변 정전용량(C1) + 고정 정전용량(C2)(C3)
또한 상기 비행체용 정전용량 유량송신기(1000)는 내부에 연료를 수용하는 내부공간을 가지고 연료탱크 일측의 단면형상과 대응되는 단면형상을 가지는 복수개의 내부튜브 부재(210, 220)가 연결되어 폐단면을 구성한 내부튜브 조립체(200)를 포함함으로써, 외부 전원이 전극인 상기 외부튜브(100) 및 상기 내부튜브 조립체(200)로의 에너지 흐름이 클수록 정전용량(커패시턴스)이 커져 전극 사이의 유전체가 많아지므로 측정의 정확도가 상승하는 효과를 가진다.
한편 도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 외부튜브(100)의 외주면에는 복수개의 홀들(101, 102, 103, 104, 105)이 관통 형성될 수 있다.
예컨대, 제1 홀(101)에는 간격부재(150)의 일단이 삽입되어 고정된다.
클램프 홀(102)에는 클램프(10)의 돌출단(미도시)이 삽입되어 클램프(10)를 고정시킨다.
이때, 상기 클램프(10)는 한 쌍으로 구비될 수 있다. 이때, 상기 클램프(10) 중 하나는 상기 외부튜브(100)의 외주면에 형성된 클램프 홀(102)에 고정되어 결합할 수 있고, 상기 클램프(10) 중 다른 하나는 상기 외부튜브(100)의 외주를 따라 이동가능하게 결합할 수 있다.
제1 단자홀(103)은 PCB 조립체(300)에 구비된 내부튜브 연결단이 삽입되도록 트랙 형상으로 형성될 수 있다. 상기 제1 단자홀(103)을 통해 연료가 유입될 수 있음은 물론이다.
지시홀(104)은 외부튜브 연결단이 결합되어 전압 신호를 보낼 수 있도록 상기 외부튜브(100)에 아노다이징 수행시 지시홀(104) 주변을 마스킹 처리하여 아노다이징이 되지 않도록 한다. 상기 지시홀(104)에 지시핀(미도시)이 삽입고정되어 외부튜브 연결단과 전기적 결합될 수 있다.
PCB 몸체 결합홀(105)은 상술한 PCB 몸체(320)의 내측 돌출단이 삽입되도록 형성될 수 있고, 상술한 PCB 조립체(300)가 외부튜브(100)로부터 탈부착 가능하게 한다.
또한 도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 내부튜브 조립체(200)의 외주면에는 복수개의 홀들(201, 202, 203)이 관통 형성될 수 있다.
예컨대, 제2 홀(201)에는 간격부재(150)의 타단이 삽입되어 고정된다.
제3 홀(202)에는 내부튜브 조립체(200)를 관통하는 상호 직교하는 한 쌍의 고정핀(250)이 삽입되고, 상기 고정핀(250)은 상기 내부튜브 조립체(200)를 상기 외부튜브(100)와 동축 선상으로 배치되도록 상기 내부튜브 조립체(200)를 지지한다.
제2 단자홀(203)은 PCB 조립체(300)에 구비된 내부튜브 연결단이 삽입되어 내부튜브 조립체(200)와 전기적 연결되도록 트랙 형상으로 형성될 수 있다. 상기 제2 단자홀(203)을 통해 연료가 유입될 수 있음은 물론이다.
또한 상기 내부튜브 조립체(200)는 연료탱크 일측의 단면형상과 대응되는 단면형상을 가지는 복수개의 내부튜브 부재(210, 220)가 연결되어 폐단면을 구성할 수 있다. 이에 따라, 연료탱크 내부의 수위(레벨)가 아닌 연료량(부피)을 정전용량 방식으로 감지하여 전기적 신호를 연료량 통합제어(조종) 시스템에 전달하고, 가혹한 환경에서도 연료수위(레벨)가 아닌 연료량(부피)을 정확히 감지할 수 있는 효과를 가진다.
상기 내부튜브 부재(210, 220) 중 제1 내부튜브 부재(210)는 양단이 개방된 중공 원통형 형상이며, 제1 내부튜브 부재(210)의 중앙부에서 양단으로 갈수록 외주가 단턱지게 협소화될 수 있다. 단, 제1 내부튜브 부재(210)의 내주는 유량 측정의 정확도 향상을 위해 중앙부에서 양단으로 갈수록 일정크기로 유지될 수 있다.
제2 내부튜브 부재(220)는 제2 내부튜브 부재(220)의 일단에서 타단으로 갈수록 외주가 단턱지게 협소화될 수 있다. 제2 내부튜브 부재(220)의 일단은 제1 내부튜브 부재(210)의 타단 내부에 끼움 결합될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 비행체용 정전용량 유량송신기(1000)에 있어, 상기 외부튜브(100)는 모재인 알루미늄 합금관 상에 아노다이징 처리하여 알루미나 보호피막층이 형성된 것이고, 상기 내부튜브 조립체(200)는 모재인 알루미늄 합금관 상에 크로메이트 용액을 이용한 아노다이징 처리하여 크로메이트 피막층이 형성된 것일 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 비행체용 정전용량 유량송신기(1000)는 상기 외부튜브(100)와 상기 내부튜브 조립체(200)를 포함함으로써 내식성이 우수하고 연료의 고착을 방지하는 장점을 가지게 되는 것이고, 이는 오랜기간 내구성이 우수하면서도 유량측정의 정확성을 향상시키는 효과를 가지게 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 비행체용 정전용량 유량송신기(1000)에 있어, 상기 외부튜브(100)의 외주면에 관통 형성되는 복수개의 홀들(101, 102, 103, 104, 105)을 더 포함하고, 상기 내부튜브 조립체(200)의 외주면에 관통 형성되는 복수개의 홀들(201, 202, 203)을 더 포함할 수 있다.
본 발명은 이러한 복수개의 홀들(101, 102, 103, 104, 105, 201, 202, 203)을 포함함에 따라 연료의 유입률 및 유출률을 제한하는 효과를 가지므로, 복수개의 홀(101, 102, 103, 104, 105, 201, 202, 203)들을 포함하는 비행체용 정전용량 유량송신기(1000)는 슬러싱으로부터 에러를 제거할 수 있다.
한편 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 비행체용 정전용량 유량송신기(1000')는, 상술한 외부튜브(100)와, 상기 외부튜브(100)의 내측에서 상기 외부튜브(100)의 중심 방향으로 방사형으로 복수 구비되는 간격 부재(150)와, 상술한 내부튜브 조립체(200)를 상기 외부튜브(100)의 중심 방향으로 탄성지지하는 탄성부재(160)을 포함하여 구성됨으로써, 비행체의 급가속, 금감속 비행 등에 의한 진동을 감쇄시키고, 측정 장비의 내구성을 증대시킬 수 있다.
상세하게는, 상기 간격부재(150)는 상기 외부튜브(100)의 외측으로 일정길이 노출될 수 있으며, 상기 간격부재(150)의 일단부에 헤드부(151)가 형성될 수 있다. 상기 헤드부(151)는 상기 외부튜브(100)의 외면과 접하여 상기 간격부재(150)의 일단부가 상기 외부튜브(100)의 내측방향으로 인입되지 않도록 상기 간격부재(150)의 일단부의 이동을 제한할 수 있다.
또한, 상기 탄성부재(160)는 상기 내부튜브 조립체(200)를 상기 외부튜브(100)의 중심 방향으로 탄성지지하게 된다. 상기 탄성부재(160)의 내측에 상기 간격 부재(150)가 수용된 상태로 상기 탄성부재(160)는 상기 외부튜브(100)의 내면과 상기 내부튜브 조립체(200)의 일측 외면 중간부 사이에 구비되는 스프링 등 다양한 종류로 이루어질 수 있다.
이하 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 비행체용 정전용량 유량송신기(1000)에 있어 상기 PCB(310) 회로도의 작동원리를 설명한다.
상술한 바와 같이, 상기 PCB(310) 회로도는 입력단자이고 외부튜브(100)와 전기적 연결되는 제1 단자(311); 내부튜브 조립체(200)와 전기적 연결되는 제2 단자(312); 및 출력단자인 제3 단자(313)와 제4 단자(314);를 포함하여 구성될 수 있다.
구체적인 일 작동예로서, 상기 PCB(310) 회로도의 상기 제1 단자(311)에 양(+) 출력 전원인 교류전압을 인가하는 경우에 대하여 설명하기로 한다.
상세하게는, 상기 PCB(310) 회로도는 제1 다이오드(D1), 제2 다이오드(D2), 제3 다이오드(D3) 및 제4 다이오드(D4)가 전기적 연결되어 반시계방향으로 양전류가 흐르는 폐루프회로(315);와, 상기 폐루프회로(315) 일측에는 상기 제1 다이오드(D1) 및 상기 제2 다이오드(D2)와 전기적 연결되고 입력 전원(또는 입력 전압)이 인가되는 제1 단자(311);와, 상기 폐루프회로(315) 타측에는 상기 제3 다이오드(D3) 및 상기 제4 다이오드(D4)와 전기적 연결되어 상기 내부튜브 조립체(200)에서 전달된 출력 전압을 전달하는 제2 단자(312);와, 상기 폐루프회로(315) 타측에는 상기 제2 다이오드(D1) 및 상기 제4 다이오드(D4)와 전기적 연결되어 상기 제4 다이오드(D4)로부터 전달된 양(+) 출력 전압을 외부로 출력하는 제3 단자(313);를 포함하여 구성될 수 있다.
우선, 외부 입력부(미도시)로부터 상기 제1 단자(311)로 교류 입력 신호인 교류전압을 인가하면, 상기 교류전압은 상기 제1 단자(311)에서 병렬로 연결된 연료인 가변 커패시터(C1)와 제1 고정 커패시터(C2)로 각각 분기 입력된다. 다음으로, 입력된 교류전압은 상기 가변 커패시터(C1)와 연결된 상기 제2 단자(312)를 통해 전달된 다음 제2 고정 커패시터(C3) 및 제4 다이오드(D4)를 경유해 출력단인 상기 제3 단자(313)로 전달되고, 다른 입력된 교류전압은 상기 제1 고정 커패시터(C2)로 전달된 다음 제1 다이오드(D1), 제3 다이오드(D3) 및 제4 다이오드(D4)를 순서대로 경유해 출력단인 상기 제3 단자(313)로 전달된다. 이때 각각 분기되어 다르게 입력된 교류전압은 상기 제3 단자(313)와 연장선 상에 있는 합류점(316)에서 위상차 없이 합류된다. 이후 출력단자인 제3 단자(313)와 연결된 판단부(미도시)에서 상술한 식 2에 따른 총 정전용량을 계산하고, 계산된 총 정전용량을 기설정된 정전용량에 따른 유량값과 비례관계식으로 비교함으로써 현재 측정된 유량 정보를 연료량 통합제어(조종) 시스템이나 디스플레이 등에 전송함으로써 완료한다. 여기서 판단부(미도시)의 예로는 이 분야에서 잘 알려진 IC 칩 등을 들 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 일 실시예에 한정되는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술되는 특허 청구 범위뿐 아니라 이 특허 청구 범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10 : 클램프 20 : 밴드링
30 : 밴드
100 : 외부튜브 101 : 제1 홀
102 : 클램프 홀 103 : 제1 단자홀
104 : 지시홀 105 : PCB 몸체 결합홀
150 : 간격부재
200 : 내부튜브 조립체 201 : 제2 홀
202 : 제3 홀 210 : 제1 내부튜브 부재
220 : 제2 내부튜브 부재 250 : 고정부재
300 : PCB 조립체 310 : PCB
311 : 제1 단자 312 : 제2 단자
313 : 제3 단자 314 : 제4 단자
315 : 폐루프회로 320 : PCB 몸체
1000, 1000' : 비행체용 정전용량 유량송신기

Claims (5)

  1. 외주면에 복수개의 제1 홀(101)이 형성된 외부튜브(100);
    상기 외부튜브(100)의 내주면과 이격되게 내삽되어 연료를 수용하는 이격공간을 가지고, 상기 제1 홀(101)과 대응되는 위치에 복수의 제2 홀(201)이 형성되며, 상기 제1 홀(101)과 상기 제2 홀(201)에 일부 삽입된 채로 형성되는 간격부재(150)를 포함함으로써 상기 외부튜브(100)와 동축 선상으로 배치되고, 내부에 연료를 수용하는 내부공간을 가지는 내부튜브 조립체(200); 및
    상기 외부튜브(100)의 외주면 일측에 결합하고, 상기 외부튜브(100)와 상기 내부튜브 조립체(200)에 전기적 연결되며, 상기 외부튜브(100)와 상기 내부튜브 조립체(200)에서 출력된 전압 신호를 송신하는 PCB 조립체(300);를 포함하고,
    상기 내부튜브 조립체(200)는
    연료탱크 일측의 단면형상과 대응되는 단면형상을 가지는 복수개의 내부튜브 부재(210, 220)가 연결되어 폐단면을 구성하는 것을 특징으로 하는 비행체용 정전용량 유량송신기(1000).
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 외부튜브(100)의 외주면에 관통 형성되는 복수개의 홀들(101, 102, 103, 104, 105)을 더 포함하여 구성되고,
    상기 내부튜브 조립체(200)의 외주면에 관통 형성되는 복수개의 홀들(201, 202, 203)을 더 포함하여 구성되며,
    유체 운동에 의하여 야기된 슬로싱 효과를 방지하는 것을 특징으로 하는 비행체용 정전용량 유량송신기(1000).
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 외부튜브(100)는
    모재인 알루미늄 합금관 상에 아노다이징 처리하여 알루미나 보호피막층이 형성된 것이고,
    상기 내부튜브 조립체(200)는
    모재인 알루미늄 합금관 상에 크로메이트 용액을 이용한 아노다이징 처리하여 크로메이트 피막층이 형성된 것을 특징으로 하는 비행체용 정전용량 유량송신기(1000).
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 PCB 조립체(300)는
    입력 전압이 인가되고 상기 외부튜브(100)와 전기적 연결되는 제1 단자(311)와, 상기 내부튜브 조립체(200)와 전기적 연결되어 상기 연료인 가변 커패시터(C1)를 경유해 인가되는 전압을 전달받는 제2 단자(312)와, 상기 제1 단자(311)로부터 제1 고정 커패시터(C2)를 경유하여 전달된 제1 양전압과 상기 제2 단자(312)로부터 제2 고정 커패시터(C3)를 경유하여 전달된 제2 양전압을 전달받아 외부로 출력하는 제3 단자(313)와, 상기 제1 단자(311)로부터 제1 고정 커패시터(C2)를 경유하여 전달된 제1 음전압과 상기 제2 단자(312)로부터 제2 고정 커패시터(C3)를 경유하여 전달된 제2 음전압을 전달받아 외부로 출력하는 제4 단자(314)를 포함하는 PCB(310); 및
    일측에 상기 PCB(310)를 결합하고, 상기 외부튜브(100)의 외주면 일측에 탈부착 가능하게 결합하는 PCB 몸체(320);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 비행체용 정전용량 유량송신기(1000).
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