KR20040084145A - 위치엔코딩 자기액면측정기를 활용한 압축용기의잔량측정장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 압축용기 내의 잔류가스량을 연속적으로 측정하여 가스통의 교환시기나 가스통의 배송시점 또는 가스의 충전시기를 미리 예측할 수 있도록 구성된 위치엔코딩 자기액면측정기를 활용한 압축용기의 잔량측정장치에 관한 것이다. 본 발명의 위치엔코딩 자기액면측정기를 활용한 압축용기의 잔량측정장치는 압축용기(102)의 내부에 용기하부면과 수직하게 설치되는 튜브(110)와, 튜브(110) 내부에 설치되는 PCB(114)와, 자력을 검출할 수 있도록 상기 PCB(114) 상에 일정한 간격으로 패턴닝된 레벨센서(112)와, 압축용기(102) 내부에 충진된 압축가스(104)의 액면 변동에 따라 튜브(110)의 세로방향으로 연동되는 플로우트(120)와, 플로우트(120) 내부에 설치되어 레벨센서(112)를 작동시키는 자성체(122)를 포함하여 구성된다. 자성체(122)는 영구자석이 사용되며, 영구자석에서 발생되는 자력의 범위는 레벨센서(112)의 간격을 고려하여 영구자석의 자력이 적어도 어느 하나이상의 레벨센서(112)에 의하여 검출될 수 있도록 형성된다. 이와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 압축가스의 잔류량을 실시간으로 측정할 수 있어 압축용기의 교체시기 및 배송시점을 미리 예측할 수 있게 된다.

Description

위치엔코딩 자기액면측정기를 활용한 압축용기의 잔량측정장치{LPG cylinder level appratus utilizing encoded magnet level sensor}
본 발명은 위치엔코딩 자기액면측정기를 활용한 압축용기의 잔량측정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액화석유가스통이나 액화천연가스통과 같이 압축용기 내의 잔류가스량을 연속적으로 측정하여 가스통의 교환이나 가스통의 배송시점을 미리 예측하고 적절한 시기에 가스통을 교환하거나 가스를 충전할 수 있는 위치엔코딩 자기액면측정기를 활용한 압축용기의 잔량측정장치에 관한 것이다.
종래에는 일반적으로 가스통, 예컨데 가정용으로 사용되는 프로판 가스통이나 부탄 가스통을 교환해야 할 시점을 예상하거나 사용중 혹은 사용후에 가스통 내의 가스량을 체크할 방법이 없었다. 더욱이 가스통은 고압으로 충전된 상태에 있어 일반인들은 가스통 상단부에 장착되는 안전밸브를 함부로 열거나 닫을 수도 없어 가스량 조절 점검용 게이지를 임의로 부착하여 가스량을 체크하는 것은 더욱 불가능한 방법이었다.
이로 인하여 가스가 가스공급처에서 가정으로 처음 배달되어 설치될 때, 구입한 만큼의 가스가 충전되어 있는지 혹은 사용중 얼마만큼의 가스가 잔류한지 여부를 전혀 알 수 없었다. 따라서 잔류량을 알 수 없어 취사나 난방 등 가스 사용중에 가스가 소진되면 취사나 난방 등이 중단되는 사용상 큰 불편함이 있었다. 또한 이러한 불편함을 예상하여 미리 짐작으로 가스공급처에 주문하여 새로운 가스통을 교환하여도 사용한 가스통의 가스잔류량을 정확히 알 수 없어 잔류된 가스가 낭비되는 경제적인 손실도 있었다.
또한 공급처에서도 사용자의 가스잔류량을 알 수 없어 정기적인 교체시에도 잔량이 있는 용기를 교체회수해야하는 경제적인 손실이 있었다.
따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 고려한 것으로, 본 발명의 목적은 압축용기 내부의 잔류가스량을 정확히 감지할 수 있고, 가스통의 교환시기를 조기에 알 수 있어 가스통을 적절한 시기에 교환하거나 가스를 충전할 수 있는 위치엔코딩 자기액면측정기를 활용한 압축용기의 잔량측정장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 유량변동에 따라 연동되는 영구자석의 자력을 모든 레벨 센서구역에서 연속적으로 감지할 수 있는 위치엔코딩 자기액면측정기를 활용한 압축용기의 잔량측정장치를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명에 의한 가스량 측정장치의 바람직한 실시예의 구성을 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예의 회로구성도.
**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**
102: 압축용기 104: 압축가스
106: 가스밸브 108: 관통공
108': 잭 110: 튜브
112: 레벨센서 112a: 전원공급선
112b: 그라운드 단자선 112c: 엔코더 출력선
114: PCB 118: 충진액
120: 플로우트 122: 장성체
130: 받침대 132: 스프링
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 압축가스를 수용하는 압축용기의 내부에 상하로 길게 설치되며, 내부에는 PCB가 구비되는 튜브와; 상기 튜브의 외부에 설치되고, 내부에는 영구자석이 내장되며, 상기 압축가스의 수위가 증감함에 따라 함께 연동되는 플로우트와; 상기 PCB 상에 형성되며, 상기 영구자석의 자력권 내에 위치하여 적어도 어느 하나 이상은 상기 영구자석의 자력을 검출할 수 있도록 등간격으로 패턴닝된 다수개의 레벨센서를 포함하여 구성된다.
본 발명의 특징에 따르면, 상기 PCB 상에 균분되어 이격된 감지구간이 설정되고, 상기 감지구간은 상기 영구자석의 자력권 내에 위치하여 상기 감지구간 중적어도 어느 하나 이상에서 상기 영구자석의 자력이 검출될 때, 단독구간에서 영구자석의 자력이 검출되면 검출된 유량값이 그대로 측정되고, 다수구간에 걸쳐서 영구자석의 자력이 검출되면 그 유량값은 걸쳐있는 구간수 만큼으로 나눈 평균값으로 측정된다.
본 발명의 특징에 따르면, 상기 튜브의 하부에는 상기 플로우트가 더 이상 하강할 수 없도록 받침대가 설치되며, 상기 받침대의 하부에는 상기 튜브를 압축용기에 설치할 때, 상기 압축용기 바닥과의 충격을 흡수하기 위하여 스프링이 더 포함된다.
본 발명의 특징에 따르면, 상기 튜브의 내부에는 상기 압축가스의 압력에도 불구하고 상기 튜브의 형상이 변형되지 않도록 충진액이 주입되어 있다.
본 발명의 특징에 따르면, 상기 PCB상의 레벨센서는 동작전압을 인가하는 전원공급선과 그라운드 단자선 그리고 가스잔량의 수치를 출력하는 엔코더 출력선에 의하여 외부의 마이크로 프로세서와 연결된다.
상기 압축가스의 상단에는 가스벨브가 체결되며, 상기 가스벨브에는 관통공이 형성되어 상기 전원공급선과 그라운드 단자선 그리고 엔코더 출력선이 관통공을 통하여 외부로 인출된다.
이와 같은 구성을 가지는 본 발명의 위치엔코딩 자기액면측정기를 활용한 압축용기의 잔량측정장치에 의하면, 압축가스의 잔류량에 대한 정보를 실시간으로 측정할 수 있어 적절한 시기에 가스를 충전할 수 있는 잇점이 있다.
이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명의 위치엔코딩 자기액면측정기를 활용한 압축용기의 잔량측정장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 1에는 본 발명의 위치엔코딩 자기액면측정기를 활용한 압축용기의 잔량측정장치의 바람직한 실시예가 단면도로 도시되어 있으며, 도 2에는 본 발명에 의한 가스량 측정장치의 바람직한 회로구성이 평면도로 도시되어 있다.
이들 도면에 도시된 바에 따르면, 위치엔코딩 자기액면측정기를 활용한 압축용기의 잔량측정장치는, 압축용기(102)의 내부에 용기하부면과 수직하게 설치되는 튜브(110)와, 튜브(110) 내부에 설치되며 레벨센서(112)가 패턴닝되어 있는 PCB(114)와, 압축용기(102) 내부에 충진된 압축가스(104)의 액면변동에 따라 튜브(110)의 세로방향으로 연동되는 플로우트(120)와, 플로우트(120) 내부에 설치되어 레벨센서(112)를 작동시키는 자성체(122)를 포함하여 구성된다.
압축용기(102)의 상단 입구에는 압축가스(104)의 흐름을 제어하기 위한 가스밸브(106)가 나사결합되어 있으며, 가스밸브(106)에는 뒤에서 설명될 전원공급선(112a) 등이 연통될 수 있도록 관통공(108)이 성형되어 있으며, 관통공(108)의 단부에는 잭(108')이 설치되어 외부의 전기선과 선택적으로 착탈될 수 있다.
압축용기(102)에 충진된 압축가스(104)는 일반적으로 원유를 정제하는 과정에서 얻어지며, 프로판과 부탄을 주성분으로 하는 액화석유가스(LPG)가 많이 이용된다.
튜브(110)의 하부에는 받침대(130)가 설치되어 플로우트(120)가 받침대(130)에 걸려 더 이상 하방으로 내려가지 못한다. 튜브(110)의 내부에는 압축가스(104)의 압력에 견딜 수 있도록 충진액(118)이 주입될 수도 있다.
받침대(130) 하부에는 탄성스프링(132)이 설치되어 튜브(110)를 압축용기(102) 내부에 설치할 때, 압축용기(102) 바닥과의 충격을 흡수하는 역할을 한다.
레벨센서(112)는 상기 자성체(122)에서 발생하는 자력이 검출될 수 있도록 상기 PCB(114) 상에 일정한 간격으로 패턴닝되어 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 레벨센서(112)는, 동작전압이 인가되는 전원공급선(112a)과, 그라운드 단자선(112b) 그리고 압축가스량의 수치를 출력하는 엔코더 출력선(112c)에 의하여 외부의 마이크로 프로세서(140)와 연결되어 압축용기(102) 내부의 정보를 실시간으로 마이크로 프로세서(140)로 전달한다.
레벨센서(112)의 각각의 정보는 엔코더를 경유하여 엔코더 출력선(112c)을 통하여 외부의 마이크로 프로세서(140)와 연결되어 있기 때문에 PCB(114)로부터 인출되는 전기선은 전원공급선(112a)과 그라운드 단자선(112b)을 포함하여 모두 세 개 정도면 충분하다. 따라서 상기 전기선(112a,112b,112c)은 레벨센서(112)에 형성된 관통공(108)을 통하여 외부와 전기적으로 연결된다.
플로우트(120)는, 상하로 길게 형성된 튜브(110)의 외주면을 포위하도록 환형상의 모양을 하고 있으며, 부력에 의하여 압축용기(102) 내부에 충진되어 있는 압축가스(104)의 유량의 증감에 따라 튜브(110)를 따라 상하로 이동하며, 상방으로는 압축용기(102)의 천정에 하방으로는 받침대(130)의 범위 내에서 변동됨으로서측정된다.
자성체(122)는 플로우트(120) 내부에 설치되어 플로우트(120)가 상하로 이동함에 따라 함께 연동한다. 상기 PCB(114) 상의 각각의 레벨센서(112)는 자성체(122)에서 발생되는 자력을 실시간으로 검출할 수 있게 된다. 본 실시예에서, 자성체(122)는 영구자석이 사용되며, 영구자석에서 발생되는 자력의 범위는 레벨센서(112)의 간격을 고려하여 영구자석의 자력이 적어도 어느 하나의 레벨센서(112)에 의하여 검출될 수 있도록 형성한다.
예컨데, 각각의 레벨센서(112) 사이의 간격 보다 영구자석의 길이가 짧아 레벨센서(112)에 의하여 영구자석의 자력이 검출될 수 없는 영역이 존재할 수 없도록 영구자석의 길이를 충분히 길게하며, 영구자석의 자력을 하나 혹은 두 개의 레벨센서(112)가 동시에 검출할 수 있도록 유량값이 연속적으로 나타나도록 구성된다. 즉, 레벨센서(112)의 간격을 등분하였을 때, 상기 두 부분의 레벨센서(112)에서 동시에 자력이 검출되었다면 유량값은 그 중간값을 갖는 것으로 보게 된다.
이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 가스레벨센서의 작용을 상세하게 설명하기로 한다.
초기의 압축용기(102)에는 압축가스(104)가 상한선까지 만수되어 영구자석(122)을 내장한 플로우트(120)는 상기 만수위치에 머물러 있을 것이다. 가스를 사용하므로서, 가스량이 감소하여 압축가스(104)에 부유하던 플로우트(120)는 이에 연동하여 하방으로 수직 이동하며, 일정한 위치에 정지할 것이다. 이때, 영구자석인 자성체(122)에서 자력이 발생함에 따라 자성체(122)에 대응되는 위치의레벨센서(112) 구간에서는 자성체(122)의 자력이 검출될 것이며, 유량값은 엔코더에서 소정의 전기적 신호로 변화되어 마이크로 프로세서(140)에 전달된다.
한편, 두 곳이상의 레벨센서(112) 구간에 자성체(122)가 머물러 있는 경우에는 두 개의 레벨센서(112) 구간에서 동시에 영구자석(122)의 자력이 검출되기 때문에 두 레벨센서(112)의 유량값의 평균치에 해당되는 유량값이 전기적 신호로 변환되어 마이크로 프로세서(140)에 전달된다. 따라서 자성체(122)의 자력이 검출되지 않는 구간은 존재할 수 없으며, 실질적으로 유량값을 연속적으로 측정할 수 있는 결과를 가져온다.
계속하여 압축가스(104)가 소비되면, 플로우트(120)는 하한선인 상기 받침대(130)까지 내려오게 되며, 그 곳에 대응되는 레벨센서(112)는 플로우트(120)에 설치된 자성체(122)의 자력을 검출하여 소정의 전기적 신호로 마이크로 프로세서(140)로 출력함으로서 하한선의 가스량까지를 측정하게 되며, 이러한 경우 실시예에 따라서는 경보음이 울릴 수 있는 경우도 고려해 볼 수 있다. 따라서 압축용기(102)를 적절한 시기에 교환하거나 압축가스(104)를 충전할 수 있게 된다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 압축용기 내부의 압축가스가 증감하여 영구자석이 내설된 플로우트가 부력에 의하여 상하로 연동함에 따라 레벨센서가 상기 영구자석의 자력을 검출하여 현재의 잔류가스량을 측정하며, 상기 레벨센서의 개별 센서구간 보다 상기 영구자석의 자력발생구간을 넓게 설정하여 적어도 하나 이상의 센서구간에서 상기 영구자석의 자력을 검출함으로서 단절됨이 없이 잔류가스량을 연속적으로 측정할 수 있는 구성을 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다. 이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.
위에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 구성에 의하면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.
압축용기 내의 가스 잔류량과 가스의 교환시점을 알 수 없는 관계로 부득히 취사나 난방등 가스사용이 중단되어야 하는 불편함이 제거되어 사용자의 편의성이 향상되는 효과가 있으며, 압축용기 내의 잔류 가스가 충전되어 있음에도 전부를 사용하기도 전에 이를 교환하여 잔류가스가 낭비되는 경제적 손실을 방지하는 효과가 있게 된다.
레벨센서의 모든 구간에서 영구자석의 자력을 검출할 수 있으므로, 실질적으로 전 구간에서의 가스잔류량을 정확하고 연속적으로 측정할 수 있어 제품에 대한 신뢰성과 만족감을 제공할 수 있다는 장점이 있다.

Claims (6)

  1. 압축가스를 수용하는 압축용기의 내부에 상하로 길게 설치되며, 내부에는 PCB가 구비되는 튜브와;
    상기 튜브의 외부에 설치되고, 내부에는 영구자석이 내장되며, 상기 압축가스의 수위가 증감함에 따라 함께 연동되는 플로우트와;
    상기 PCB 상에 형성되며, 상기 영구자석의 자력권 내에 위치하여 적어도 어느 하나 이상은 상기 영구자석의 자력을 검출할 수 있도록 등간격으로 패턴닝된 다수개의 레벨센서를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 위치엔코딩 자기액면측정기를 활용한 압축용기의 잔량측정장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 PCB 상에 균분되어 이격된 감지구간이 설정되고, 상기 감지구간은 상기 영구자석의 자력권 내에 위치하여 상기 감지구간 중 적어도 어느 하나 이상에서 상기 영구자석의 자력이 검출될 때, 단독구간에서 영구자석의 자력이 검출되면 검출된 유량값이 그대로 측정되고, 다수구간에 걸쳐서 영구자석의 자력이 검출되면 그 유량값은 걸쳐있는 구간수 만큼으로 나눈 평균값으로 측정됨을 특징으로 하는 위치엔코딩 자기액면측정기를 활용한 압축용기의 잔량측정장치
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 튜브의 하부에는 상기 플로우트가 더 이상 하강할 수 없도록 받침대가 설치되며, 상기 받침대의 하부에는 상기 튜브를 압축용기에 설치할 때, 상기 압축용기 바닥과의 충격을 흡수하기 위하여 스프링이 더 포함됨을 특징으로 하는 위치엔코딩 자기액면측정기를 활용한 압축용기의 잔량측정장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 튜브의 내부에는 상기 압축가스의 압력에도 불구하고 상기 튜브의 형상이 변형되지 않도록 충진액이 주입되어 있음을 특징으로 하는 위치엔코딩 자기액면측정기를 활용한 압축용기의 잔량측정장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 PCB상의 레벨센서는 동작전압을 인가하는 전원공급선과 그라운드 단자선 그리고 가스잔량의 수치를 출력하는 엔코더 출력선에 의하여 외부의 마이크로 프로세서와 연결됨을 특징으로 하는 위치엔코딩 자기액면측정기를 활용한 압축용기의 잔량측정장치.
  6. 제 1 항 또는 제 5 항에 있어서, 상기 압축가스의 상단에는 가스벨브가 체결되며, 상기 가스벨브에는 관통공이 형성되어 상기 전원공급선과 그라운드 단자선 그리고 엔코더 출력선이 관통공을 통하여 외부로 인출됨을 특징으로 하는 위치엔코딩 자기액면측정기를 활용한 압축용기의 잔량측정장치.
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