KR20000009928U - 용기 내에 저수된 액체의 저수 레벨 측정장치 - Google Patents

Abstract

용기 내에 저수된 액체의 저수레벨 측정장치는 그 하부에 배출구가 마련되는 것으로 제1액체가 저장되는 제1저장부; 상기 제1액체와 다른 비중을 가지는 제2액체가 저장되는 제2저장부; 상기 제1 및 제2액체가 동일레벨을 갖도록 상기 제1저장부와 제2저장부의 하부를 상호 연통시키는 것으로 상기 제1 및 제2액체의 경계면이 위치하는 U자관; 상기 제2저장부의 제2액체에 부유되어 있는 자성부유체; 상기 자성부유체의 자기장 영향권 내에 위치하여 상기 자성부유체의 높이 변화에 따른 제2액체의 레벨을 검지하는 자력센서; 및 상기 자력센서에서 발생되는 전기적 신호로부터 상기 제1저장부 내에 저수된 제1액체의 저수레벨을 측정하는 저수레벨 측정부;를 구비함으로써, 저수레벨의 측정오류를 방지하는 점에 그 장점이 있다.

Description

용기 내에 저수된 액체의 저수레벨 측정장치

본 고안은 용기 내에 저수된 액체의 저수레벨 측정장치에 관한 것으로서, 상세하게는 비중이 다른 액체를 사용하여 비접촉식으로 용기 내에 저수된 액체의 저수레벨을 측정하는 장치에 관한 것이다.

용기 내에 담긴 액체의 저수레벨을 측정하는 장치는 잉크를 현상제로 사용하는 레이저 프린터나 복사기와 같은 습식 현상방식의 인쇄기에 채용되어 용기 내에 잔류된 잉크의 저수량에 대한 정보를 제공한다. 인쇄기는 채용된 저수레벨 측정장치로부터 제공되는 잉크의 잔류량 정보를 이용하여 잉크의 고갈을 막도록 적절한 시기에 잉크의 보충을 요구하는 메시지를 표시장치를 통해 사용자에게 알려줄 수 있다. 이와 같이 저수레벨 측정장치의 채용에 의해 적절한 잉크공급을 이루어지도록 요구함으로써, 인쇄작업도중 잉크의 고갈에 의한 미숙된 인쇄작업 처리 또는 작업중단을 피할 수 있다.

투광량 또는 반사광량 변화를 검출하여 저수량을 측정하는 종래의 저수레벨 측정장치는 용기에 대하여 광을 투사하는 광원과, 광투사방향 맞은편에서 입사된 광을 검출하는 광검출기를 구비한다. 이러한 저수레벨 측정장치는 광검출기의 입사광량 변동에 따라 출력되는 전기적 신호로부터 용기 내에 저수된 액체의 저수량을 접촉식으로 측정하였다. 그러나, 측정대상 액체가 점도가 큰 현상제로 사용되는 컬러잉크인 경우, 상기 저수레벨 측정장치는 잉크가 빠져나간 부분의 용기 내벽에 응고된 잉크에 의해 저수레벨 측정오류를 일으키거나, 응고된 상기 잉크에 의해 수 있는 단점이 있다. 이를 보완하기 위해 저수레벨 측정장치의 또 다른 예로는 용기 내의 액체에 영구자석을 내장한 자성부유체를 저수레벨에 따라 수직이동가능하도록 띄워 상기 영구자석의 자력을 검출하는 자력센서에 의해 용기 내에 저수된 액체의 저수레벨을 측정하였으나, 상술한 바와 같이 측정대상의 액체가 점도가 큰 현상제로 사용되는 컬러잉크인 경우, 상기 저수레벨 측정장치는 잉크가 빠져나간 부분의 용기 내벽에 응고된 잉크에 의해 상기 자성부유체가 달라붙게 됨으로 인해 저수레벨 측정오류를 일으키는 단점이 있다.

저수레벨 측정장치의 또 다른 예로서, 자성부유체와, 상기 자성부유체의 수직이동에 따라 설정된 위치에서 상기 자성부유체에 간섭되어 신호를 발생하도록 접점스위치를 용기 내에 구비시킨 것이 있다. 그러나, 저수된 잉크가 고갈되면 잉크가 채워진 새로운 용기로 교체하여 사용하는 인쇄기의 경우에는 상기 저수레벨 측정장치가 각 용기마다 설치되어야 하기 때문에 경제적으로 비효율적이며, 본체와 저수레벨 측정장치의 결선방법이 복잡해진다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 개선하고자 안출된 것으로서, 비중이 다른 액체를 사용하여 비접촉식으로 용기 내에 저수된 액체의 저수레벨을 측정하는 장치를 제공하는 점에 그 목적이 있다.

도 1은 본 고안에 따른 용기 내에 저수된 액체의 저수레벨 측정장치를 나타낸 사시도이다.

그리고 도 2는 도 1의 자성부유체를 부분절개한 사시도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10... 저수레벨 측정장치 20... 제1저장부

21... 제1액체 22... 제1유출구

23... 배출구 30... 용기부

40... 제2저장부 41... 제2액체

42... 자성부유체 43... 제2유출구

44... 영구자석 50... U자관

60(60a,60b,60c)... 레벨센서(level sensor)

70... 저수레벨 측정부

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안에 따른 용기 내에 저수된 액체의 저수레벨 측정장치는, 그 하부에 배출구가 마련되는 것으로 제1액체가 저장되는 제1저장부; 상기 제1액체와 다른 비중을 가지는 제2액체가 저장되는 제2저장부; 상기 제1 및 제2액체가 동일레벨을 갖도록 상기 제1저장부와 제2저장부의 하부를 상호 연통시키는 것으로 상기 제1 및 제2액체의 경계면이 위치하는 U자관; 상기 제2저장부의 제2액체에 부유되어 있는 자성부유체; 상기 자성부유체의 자기장 영향권 내에 위치하여 상기 자성부유체의 높이 변화에 따른 제2액체의 레벨을 검지하는 자력센서; 및 상기 자력센서에서 발생되는 전기적 신호로부터 상기 제1저장부 내에 저수된 제1액체의 저수레벨을 측정하는 저수레벨 측정부;를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 고안에 따르면, 상기 제2액체는 상기 제1액체 보다 비중이 큰 물인 것이 바람직하다.

따라서, 용기 내의 액체 보다 비중이 작은 액체를 사용하여 비접촉식으로 용기 내에 저수된 액체의 저수레벨을 측정함으로써, 용기내에 수용되는 액체가 용기 내벽에 부분 응고되더라도 그 저수레벨 측정에 영향을 받지 않으며, 자성부유체가 용기 내벽에 고착되지 않게하여 측정오류를 방지하는 점에 그 특징이 있다.

이러한 특징을 첨부된 도면을 참조하여 본 고안에 따른 용기 내에 저수된 액체의 저수레벨 측정장치를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 고안에 따른 용기 내에 저수된 액체의 저수레벨 측정장치를 나타낸 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 고안에 따른 용기 내에 저수된 액체의 저수레벨 측정장치(10)는 상호 다른 용적비를 갖으며, 각각의 저면에 제1 및 제2유출구(22)(43)가 형성된 두 개의 제1 및 제2저장부(20)(40)를 구비하는 용기부(30)가 마련된다. 상기 제1 및 제2유출구(22)(43)에는 상기 제1 및 제2액체(21)(41)가 서로 접수(接水)되어 유동이 가능하도록 연통된 "U" 자관(50)이 각각 연결되어 있다. 상기 제1저장부(20)에는 후술되는 제2액체(41) 보다 점도가 높고, 비중이 낮은 제1액체(21)가 제2액체(41)와 동일레벨로 저수되어 있다. 또한, 상기 제1저장부(20)에는 제1액체(21)를 소정 공급경로로 배출하도록 된 배출구(23)가 구비되어 있다. 상기 제1저장부(20)의 일측에는 상기 제1액체(21) 보다 점도가 낮으며, 비중이 큰 제2액체(41) 예컨데, 물이 저수된 제2저장부(40)가 부착되도록 마련되어 있다. 여기서, 상기 제2저장부(40)는 제1저장부(20)와 떨어져서 마련되어도 무방하다. 또한, 실질적인 액체의 저수량은 용적비가 상대적으로 큰 제1저장부(20)가 담당하고, 용적비가 작은 제2저장부(40)는 저수된 상기 제1액체(21)의 저수량 정보취득을 보다 용이하고, 정밀하게 하기 위한 용도이다. 제2액체(41)의 수면에는 자성부유체(42)가 띄워져 있으며, 상기 구형상의 자성부유체(42)내에는 도 2에 도시된 바와 같이 자력을 발생하는 영구자석(44)이 내장되어 있다.

즉, 제2저장부(40)의 내부공간은 영구자석(44)이 내장된 자성부유체(42)의 수직이동이 제1액체(21)의 저수레벨에 따라 직선적으로 이루어 질 수 있도록 자성부유체(42)의 횡단면과 대응되는 단면적을 갖도록 형성된다. 이와 같은 제2저장부(40)의 내부 공간구조에 의해 자성부유체(42)의 수평이동이 제한됨으로써 후술되는 자력센서(60)에 의한 측정정밀도를 향상시킬 수 있게 된다.

상기 제2저장부(40)의 일측에는 제2저장부(40)와 대향되어 상기 자성부유체(42)의 영구자석(44)에서 발생하는 자력을 검출하도록 자직장 영향권 내에 위치하여 수직상으로 소정 간격을 두고 설치된 자력센서들(60)과, 상기 자력센서들(60)로부터 출력된 신호로부터 제1저장부(20) 내에 저수된 제1액체(21)의 레벨을 연산하는 저수레벨 측정부(70)가 설치되어 있다.

이상과 같은 구성을 가지는 저수레벨 측정장치를 상세히 설명하면, 본 고안에 따른 저수레벨 측정장치(10)는 제1저장부(20)에 저수된 제1액체(21)의 저수레벨을 측정하기 위한 것으로 후술되는 제2저장부(40)의 제2액체(41) 예컨데, 물 보다 상대적으로 점도가 높고, 비중이 낮은 제1액체(21) 예컨데, 레이저 프린터나 복사기와 같은 습식 현상방식 인쇄기의 현상제로 사용되는 잉크는 그 자중에 의해 제1유출구(22)를 통해 "U" 자관(50)으로 유출된다. 한편, 제2저장부(40)에 채워진 제2액체(41) 또한 그 자중에 의해 제2유출구(43)를 통해 "U" 자관(50)으로 유출되며, 상기 "U" 자관(50)으로 유출된 제1 및 제2액체(21)(41)는 각각의 비중차이에 의해 상호 접수(接水)되어 경계면(B)을 이루도록 "U" 자관(50) 내에 저수되어 있다. 즉, "U" 자관(50) 내에 저수된 제1 및 제2액체(21)(41)는 각각의 점도 및 비중차이로 인하여 서로 섞이지 않고 접수되어 경계면(B)을 이루게 된다. 여기서, "U" 자관(50)이 각각 연결된 제1 및 제2저장부(20)(40)에 저수되어 있는 제1 및 제2액체(21)(41)의 저수레벨은 각 저수면에 가해지는 압력이 동일하기 때문에 제1액체(21)가 배출구(23)를 통해 소정 공급경로로 소정레벨이 배출된다 해도 항상 동일레벨의 저수를 가진다. 이로써, 제1액체(21)가 배출구(23)를 통해 소정 공급경로로 소정량이 배출될 경우, "U" 자관(50) 내의 경계면(B)은 배출된 제1액체(21)의 양 만큼 제1유출구(22) 쪽으로 유동된다. 그러면, 제2액체(41)의 저수레벨은 감소하여 잔류하는 제1액체(21)와 동일레벨을 유지하고, 제1액체(21)의 잔류 저수레벨은 제2액체(41)의 수면에 떠 있는 자성부유체(42)의 하강으로 인해 자성부유체(42)와 함께 연동되는 영구자석(44)의 자력을 자력센서(60)들이 검출하여 자력에 대응되는 전기적 신호를 저수레벨 측정부(70)로 출력함으로써 측정된다.

즉, 제2저장부(40)와 대향되어 수직상으로 소정 간격을 두고 설치된 자력센서(hall effect sensor)들(60)의 바닥면으로부터 높이에 따른 배치위치는 확인하고자 하는 제1액체(21)의 잔량레벨과 관련되어 결정된다. 여기서, 상기 자력센서(60)로서는 홀센서(hall effect sensor) 또는 MR(magnetro-resistive)센서등이 적용될 수 있다. 그럼으로써, 고점도의 잉크와 같은 용기 내의 저수레벨을 접촉식으로 측정하는 종래와는 달리 용적비가 다른 용기 내에 상기 액체와 상대적으로 비중이 다른 물의 저수변위로 액체의 저수레벨을 측정함으로써, 상기 잉크와 같은 고점도 액체의 응고에 의한 측정오류와, 응고에 따른 자성부유체의 고착에 의한 측정오류를 방지할 수 있다.

그리고, 저수된 제1액체(21)에 대한 잔류량 정보를 고갈 상태, 보충필요상태, 저수 한계수위상태 정보만 알고자 할 경우는 도시된 바와 같이 해당 높이마다 자력센서들(60)을 배치시키면 된다. 좀더 세분된 저수레벨 정보를 얻고자 할 경우에는 수직상으로 자력센서(60)를 추가 설치하면 된다.

한편, 저수레벨 측정부(70)는 각 자력센서들(60)로부터 출력되는 전기적 신호를 입력받아 제1저장부(20)내에 저수된 제1액체(21)의 저수레벨 또는 저수량을 연산한다. 저수레벨 측정부(70)는 측정된 저수레벨 또는 저수량정보를 필요로 하는 시스템제어부(미도시) 또는 표시장치(미도시)에 제공한다.

보다 상세히 설명하면, 초기의 제1저장부(20)에는 만수된 상한레벨 상태로 제1액체(21)가 저수되고, 제2저장부(40)에는 물로 이루어진 제2액체(41)가 제1액체(21)와 동일한 상한레벨로 저수된다. 이러한 제1액체(21) 및 제2액체(41)는 자체의 자중에 의해 "U" 자관(50) 내부로 유출되어 있고, 제1액체(21)와 제2액체(41)는 비중차이에 의해 서로 접수되어 제2액체(41)가 배출구(23)로 역류되지 않을 정도인 a위치에 경계면(B)을 유지하게 된다. 한편, 제2액체(41)에 떠 있는 자성부유체(42)는 제1액체(21)와 동일레벨인 A위치에 위치시키게 된다. 그러면, A위치에 대응하는 자력센서(60a)는 A위치에 떠 있는 상기 자성부유체(42)의 자력을 검출함으로써 소정의 전기적 신호를 저수레벨 측정부(70)로 출력하여 제2액체(41)에 대한 제1액체(21)의 저수레벨을 측정하게 된다.

또한, 배출구(23)를 통해 제1액체(21)가 소정 공급경로를 통해 배출될 경우, "U" 자관(50) 내에 유입된 제1액체(21) 및 제2액체(41)의 경계면(B)은 b위치 쪽으로 유동되고, 제2저장부(40)의 제2액체(41)의 레벨은 B위치 쪽으로 감소된다. 그리고, 제2액체(41)의 수면에 떠 있는 자성부유체(42) 또한 B위치 쪽으로 수직이동된다. 그러면, B위치에 대응하는 자력센서(60b)는 상기 자성부유체(42)의 자력을 검출하여 소정의 전기적 신호를 저수레벨 측정부(70)로 출력함으로써 제2액체(41)에 대한 제1액체(21)의 잔류 저수레벨을 측정하게 된다.

한편, 배출구(23)를 통해 제1액체(21)가 소정 공급경로를 통해 하한레벨에 근접되도록 배출될 경우, "U" 자관(50) 내에 유입된 제1액체(21) 및 제2액체(41)의 경계면(B)은 b위치로 유동되고, 제2액체(41)의 레벨은 하한레벨인 C위치 쪽으로 감소된다. 그리고, 제2액체(41)의 수면에 떠 있는 자성부유체(42) 또한 C위치 쪽으로 수직이동된다. 그러면, C위치에 대응하는 자력센서(60c)는 상기 자성부유체(42)의 자력을 검출하여 소정의 전기적 신호를 저수레벨 측정부(70)로 출력함으로써 제2액체(41)에 대한 제1액체(21)의 하한레벨을 측정하게 된다.

이상에서의 설명에서와 같이, 본 고안에 따른 용기 내에 저수된 액체의 저수레벨 측정장치는 용기 내의 액체 보다 비중이 작은 액체를 사용하여 비접촉식으로 용기 내에 저수된 액체의 저수레벨을 측정함으로써, 용기내에 수용되는 액체가 용기 내벽에 부분 응고되더라도 그 저수레벨 측정에 영향을 받지 않으며, 자성부유체가 용기 내벽에 고착되지 않게 하여 측정오류를 방지하는 점에 그 장점이 있다.

Claims (2)

1. 그 하부에 배출구가 마련되는 것으로 제1액체가 저장되는 제1저장부;

   상기 제1액체와 다른 비중을 가지는 제2액체가 저장되는 제2저장부;

   상기 제1 및 제2액체가 동일레벨을 갖도록 상기 제1저장부와 제2저장부의 하부를 상호 연통시키는 것으로 상기 제1 및 제2액체의 경계면이 위치하는 U자관;

   상기 제2저장부의 제2액체에 부유되어 있는 자성부유체;

   상기 자성부유체의 자기장 영향권 내에 위치하여 상기 자성부유체의 높이 변화에 따른 제2액체의 레벨을 검지하는 자력센서; 및

   상기 자력센서에서 발생되는 전기적 신호로부터 상기 제1저장부 내에 저수된 제1액체의 저수레벨을 측정하는 저수레벨 측정부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 용기 내에 저수된 액체의 저수레벨 측정장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제2액체는 상기 제1액체 보다 비중이 큰 물인 것을 특징으로 하는 용기 내에 저수된 액체의 저수레벨 측정장치.