KR20070116318A - 자동차용 부동액의 거품량 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차용 부동액의 거품량 측정장치에 관한 것으로서, 부동액의 거품을 통과하는 빛을 발생시키는 발광부와, 상기 발광부에서 발생된 빛을 받는 수광부를 포함하며, 상기 수광부에서 검출된 빛의 투과량을 측정할 수 있는 광감지부와, 상기 광감지부를 일정한 속도로 상하 이동이 가능하도록 하는 이송작동부와, 상기 부동액이 담긴 메스실린더의 중량을 감지하는 중량감지부를 갖는 거치부와, 상기 중량감지부에서 메스실린더의 중량이 감지될 경우, 이송작동부를 제어하는 제어부를 포함하고 빛이 부동액과 거품을 통과시 각각의 투과량이 다르다는 성질을 이용하여 부동액의 거품량을 측정함으로써, 거품량 측정에 있어서 발생할 수 있는 측정값의 편차를 줄이고, 측정값의 신뢰성을 높일 수 있는 자동차용 부동액의 거품량 측정장치에 관한 것이다.

자동차, 부동액의 거품량, 광감지부, 이송작동부, 발광부, 거치부

Description

자동차용 부동액의 거품량 측정장치{Bubble volume measuring instrument of antifreezing solution for automobile}

도 1은 본 발명에 따른 자동차용 부동액의 거품량 측정장치를 나타내는 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 자동차용 부동액의 거품량 측정장치의 작동상태를 나타내는 정면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 광감지부 11 : 발광부

12 : 수광부 20 : 이송작동부

21 : 구동모터 22 : 롤러

23 : 벨트 30 : 거치부

31 : 중량감지부 40 : 제어부

50 : 메스실린더

본 발명은 자동차용 부동액의 거품량 측정장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 메스실린더 내의 부동액 거품량 측정시 강제 교반 후 발생한 부동액의 거품량을 정확하게 측정하기 위하여 액체를 통과하는 빛의 투과량을 측정하는 센서를 이용한 자동차용 부동액의 거품량 측정장치에 관한 것이다.

일반적으로, 차량에 설치된 라디에터는 엔진의 실린더 블록과 실린더 헤드로부터 엔진 폭발시 발생되는 열에 의해 과열되는 냉각수를 냉각하기 위한 장치로서 특히 냉각수는 실린더벽, 밸브시트, 밸브가이드, 연소실 등과 접촉되어 혼합기가 연소될 때 발생된 고온을 흡수하여 정상 온도로 유지되게 하는 중요한 작용을 하게 된다.

상기 냉각수가 순환되는 엔진의 냉각수 순환 계통은 복잡한 형태로 형성되어 냉각수가 엔진에 고루 순환될 수 있게 되어 있으며, 라디에터에서 냉각된 냉각수가 워터 펌프로 빨려 들어가 워터 재킷을 통과하므로 실린더 보어나 연소실 주위도 냉각하게 되며, 이렇게 뜨거워진 물은 다시 라디에터에서 냉각되어 재 순환되게 되어 있다.

또한, 라디에터는 냉각수가 순환되는 동안 전면의 팬으로부터 강제 송풍되는 공기에 의해 냉각수를 냉각하게 되며, 냉각수의 과열 및 부족에 의해 라디에터의 냉각수가 오버 히팅될 경우에는 엔진을 늘어붙게 하는 등 엔진에 치명적인 손상을 초래함에 따라 냉각수의 충만 상태를 상시 점검하여 냉각수가 부족할 경우에는 냉각수의 리저버 탱크로부터 냉각수가 보충될 수 있도록 하거나 운전자가 직접 냉각 수를 보충하여 냉각수의 오버 히팅이 사전에 방지될 수 있게 관리를 하게 된다.

특히, 겨울철의 혹한기에는 라디에터 혹은 엔진 내부의 냉각수가 얼지 않도록 부동액을 보충하게 되지만 날씨의 온도가 심각하게 저하될 경우는 냉각수의 부동액 농도를 진하게 하여 냉각수가 얼지 않도록 라디에터의 관리를 하여야 하며, 여름철의 날씨에는 농도가 짙은 부동액에 의하여 냉각수가 오버 히팅되지 않도록 냉각수 및 라디에터의 관리에 신경을 기울이게 된다.

이때, 상기 엔진 내부의 냉각수가 얼지 않도록 하는 부동액은 부동액이 워터 펌프에 의해 순환 시에 필요 이상의 거품이 발생하게 되고, 발생한 거품은 캐비테이션(cavitation:추진기 등의 뒤에 생기는 진공현상)을 일으켜 워터 펌프의 부식을 발생시키고 결과적으로 워터 펌프의 성능을 저하시키게 된다.

이와 같이 상기 워터 펌프가 부식될 경우 엔진 내부에서 발생하는 열을 흡수하기 위하여 사용되는 부동액의 순환을 저하시켜 결과적으로 엔진 온도의 상승을 가져오게 되며, 이로 인하여 엔진 기능을 저하시키고 연비를 나쁘게 하는 결과를 초래하게 된다.

이를 방지하기 위하여 캐비테이션으로 인한 워터 펌프의 부식의 원인인 부동액 거품의 발생을 억제하는 소포제를 부동액에 첨가하고 있다.

하지만, 부동액 제품마다 사용되는 소포제의 양도 다를 뿐만 아니라, 발생하는 거품의 양도 다르기 때문에 부동액 거품성은 상기 부동액의 사용 적합성 여부를 판단하기 위한 중요한 항목이라 할 수 있다.

그러나, 현재 거품의 양을 육안으로 관찰하여 측정하기 때문에 측정값의 편 차가 발생하게 되고 그로 인한 측정값의 신뢰성도 떨어지게 된다.

즉, 기존의 스펙에서 규정하는 방법대로 부동액의 거품성을 측정하였을 경우 다음 두가지 측면에서 측정의 어려움이 존재하게 된다.

첫번째, 부동액의 거품량 측정 시점을 교반 후 10초로 규정하고 있는데, 부동액의 경우 발생 거품의 양을 억제하기 위해 첨가하는 소포제의 작용으로 인해 처음 교반시 거품이 측정 가능한 정도로 발생되었다 하더라도 10초 시점 전,후로는 잔류량이 빠르게 감소하며, 측정하는 사람이 10초라는 시간을 정확히 인식하기도 어려울 뿐더러 측정 시점에 대한 명확한 기준이 마련되어 있지 않을 때에는 거품량이 다르게 측정될 수 있다는 문제점이 있다.

두번째, 상기 부동액의 거품량은 부동액과의 경계면에서부터 공기와의 경계면까지로 정의할 수 있는데, 시간이 지남에 따라 두 경계면이 동시에 변하기 때문에 정확한 거품량을 측정하기에 어려운 점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 부동액의 거품을 통과하는 빛을 발생시키는 발광부와, 상기 발광부에서 발생된 빛을 받는 수광부를 포함하며, 상기 수광부에서 검출된 빛의 투과량을 측정할 수 있는 광감지부와, 상기 광감지부를 일정한 속도로 상하 이동이 가능하도록 하는 이송작동부와, 상기 부동액이 담긴 메스실린더의 중량을 감지하는 중량감지부를 갖는 거치부와 상기 중량감지부에서 메스실린더의 중량이 감지될 경우, 이송작동부를 제 어하는 제어부를 포함하고 빛이 부동액과 거품을 통과시 각각의 투과량이 다르다는 성질을 이용하여 부동액의 거품량을 측정함으로써, 거품량 측정에 있어서 발생할 수 있는 측정값의 편차를 줄이고, 측정값의 신뢰성을 높일 수 있는 자동차용 부동액의 거품량 측정장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

이하, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 대해 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 자동차용 부동액의 거품량 측정장치는, 부동액의 거품을 통과하는 빛을 발생시키는 발광부 및 상기 발광부에서 발생된 빛을 받는 수광부를 포함하며 상기 수광부에서 검출된 빛의 투과량을 측정할 수 있는 광감지부와;

상기 광감지부를 일정한 속도로 상하 이동이 가능하도록 하는 이송작동부와;

상기 부동액이 담긴 메스실린더의 중량을 감지하는 중량감지부를 갖는 거치부와;

상기 중량감지부에서 메스실린더의 중량이 감지될 경우, 이송작동부를 제어하는 제어부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 이송작동부는 각각 상하에 구비된 한 쌍의 롤러와, 이 롤러에 감긴 벨트를 포함하여 구성되어 구동모터의 구동을 통해 작동하도록 되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부는 상기 이송작동부가 메스실린더에 저장된 부동액 양만큼의 높 이를 소정시간 동안 이동할 수 있는 속도로 작동하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 자동차용 부동액의 거품량 측정장치를 나타내는 사시도이며, 도 2는 본 발명에 따른 자동차용 부동액의 거품량 측정장치의 작동상태를 나타내는 정면도이다.

자동차용 부동액의 거품성이란 부동액 원액의 30 vol% 수용액 50㎖를 마개 있는 메스실린더(100㎖)(50)에 넣고, 실온에서 30분 동안 유지한 후, 위 아래로 강하게 100회 정도(약 30초 정도) 흔든 다음, 상기 메스실린더(50)를 정치하고, 10초 후에 거품의 부피를 메스실린더(50)의 눈금을 통해 측정하는 것으로서, 본 발명은 종래의 육안 관찰시의 관찰 시점이나 액면의 불명확한 구분으로 인한 부동액의 거품량 측정 오차를 줄일 수 있는 발명이다.

이에 본 발명은 첨부도면에 도시된 바와 같이, 발광부(11) 및 수광부(12)를 포함하며, 상기 수광부(12)에서 검출된 빛의 투과량을 측정할 수 있는 광감지부(10)와, 상기 광감지부(10)를 일정한 속도로 상하 이동이 가능하도록 하는 이송작동부(20)와, 상기 부동액이 담긴 메스실린더(50)의 중량을 감지하는 중량감지부(31)를 갖는 거치부(30)와, 상기 중량감지부(31)에서 메스실린더(50)의 중량이 감지될 경우, 이송작동부(20)를 제어하는 제어부(40)를 포함하여 구성되어 있다.

상기 광감지부(10)는 빛을 발생시키는 발광부(11)와, 상기 발광부(11)에서 발생된 빛을 받는 수광부(12)로 이루어지며, 상기 수광부(12)에서 감지된 빛의 투과량을 측정하게 된다.

이와 같이 빛의 투과량을 측정하는 이유는 상기 부동액 원액과 부동액에서 발생하는 거품에서의 빛의 투과량이 서로 다르므로 그 빛의 투과량이 급격히 변하는 지점에서의 높이를 측정하면 그 거품량의 간격을 알 수 있고 그 간격을 알면 양을 알 수 있기 때문이다.

이때, 상기 부동액의 거품량 측정 시점을 그 측정 회수와 관계없이 일정한 시점에 측정할 수 있도록 상기 광감지부(10)가 상방으로 이동하면서 빛의 투과량을 측정할 수 있도록 하는 바, 50㎖의 수용액이 메스실린더(50)에 담겨있을 시의 높이만큼의 거리를 10초 동안 이동할 수 있는 속도로 이송하면서 측정할 수 있도록 되어 있다.

즉, 빛의 투과량이 급격히 변하는 지점에 상기 광감지부(10)가 도달하는 시간이 거의 동일하도록 되어 측정값의 오차를 줄이고 측정값의 정확도를 높일 수 있게 되는 것이다.

여기서, 상기 광감지부(10)를 상방으로 이동시키는 이송수단, 즉 이송작동부(20)는 본 발명의 바람직한 구현예에서는 각각 상하에 구비된 한 쌍의 롤러(22)와, 이 롤러(22)에 감긴 벨트(23)를 포함하여 구성되어 구동모터(21)의 구동을 통해 작동하도록 되어 있는 바, 상기 광감지부(10)가 상기 벨트(23)와 함께 일체로 작동하도록 되어 있으며, 상기 이송작동부(20)는 상기 광감지부(10)를 상하로 이송시킬 수 있는 수단이면 어떠한 수단이 구성되더라도 무방하다.

또한, 상기 거치부(30)는 상기 부동액이 담긴 메스실린더(50)를 올려 놓을 수 있는 지지수단으로 그 내부에는 상기 메스실린더(50)의 중량을 감지할 경우, 상기 이송작동부(20)가 즉시 작동하도록 되어 있다.

즉, 상기 메스실린더(50) 내의 부동액을 교반시켜 거품을 발생시킨 후, 이를 거치부(30)에 올려 놓으면 상기 거치부(30) 내의 중량감지부(31)가 상기 메스실린더(50)가 거치부(30)에 올려진 것으로 판단하고, 이 제어 신호를 제어부(40)에 보내면 그 제어부(40)는 이송작동부(20)를 작동시키게 되는 것이다.

따라서, 이와 같이 구성된 본 발명에 따른 자동차용 부동액의 거품량 측정장치의 작동원리에 대해 더욱 상세하게 설명하면, 상기 부동액 원액의 30 vol% 수용액 50㎖를 메스실린더(50)에 넣고 이를 교반시켜 거품을 발생시킨 후, 이를 측정장치의 거치부(30)에 올려 놓는다.

이와 같이, 상기 거치부(30)에 정확하게 올려져 정치되면 그 메스실린더(50)의 중량을 감지하는 중량감지부(31)가 광감지부(10)를 상방으로 작동시키는 이송작동부(20)를 구동시키게 된다.

이때, 상기 이송작동부(20)의 상승 속도는 상기 50㎖의 눈금 높이를 10초 시간동안 이동할 수 있는 속도로 작동하게 되며, 상기 광감지부(10)는 상승하면서 부동액의 빛투과량을 측정하게 된다.

이와 같이 측정된 부동액의 원액 및 부동액의 거품에서의 빛 투과량은 그 절대량에 차이가 있으며, 이때 상기 광감지부(10)의 상승 속도를 통해 상기 발생된 거품의 간격을 측정 가능하게 된다.

이하, 본 발명을 다음의 실시예에 의거하여 더욱 상세하게 설명하겠는 바, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

비교예 및 실시예

실제 동일 샘플의 부동액의 거품량을 기존의 방법과 같이 육안으로 측정하였을 때와 본 발명에 따른 부동액의 거품량 측정장치를 이용하여 측정하였을 때의 측정값을 표 1의 비교예 및 표 2의 실시예를 통해 서로 비교하여 보았다.

상기와 같은 실험을 통해 기존의 육안으로 동일 샘플의 거품성을 5회 측정하였을 때의 평균값과 표준 편차는 각각 1.4㎖, 1.2㎖로 측정되었으며, 본 발명에 따른 실시예를 통해 측정된 평균값은 1.8㎖, 표준 편차는 0.4㎖로 측정되었다.

이와 같이 비교예의 표준 편차는 1.2㎖이고, 실시예는 0.4㎖로 본 발명을 통해 측정한 부동액의 거품량의 측정값에서 그 편차가 상당부분 작아진 것을 확인할 수 있었다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차용 부동액의 거품량 측정장치를 이용하여 부동액의 거품량 측정시 존재하는 변수로 발생할 수 있는 측정값의 오차를 줄이고, 측정값의 정확도를 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 부동액의 거품을 통과하는 빛을 발생시키는 발광부 및 상기 발광부에서 발생된 빛을 받는 수광부를 포함하며 상기 수광부에서 검출된 빛의 투과량을 측정할 수 있는 광감지부와;

   상기 광감지부를 일정한 속도로 상하 이동이 가능하도록 하는 이송작동부와;

   상기 부동액이 담긴 메스실린더의 중량을 감지하는 중량감지부를 갖는 거치부와;

   상기 중량감지부에서 메스실린더의 중량이 감지될 경우, 이송작동부를 제어하는 제어부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 부동액의 거품량 측정장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 이송작동부는 각각 상하에 구비된 한 쌍의 롤러와, 이 롤러에 감긴 벨트를 포함하여 구성되어 구동모터의 구동을 통해 작동하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차용 부동액의 거품량 측정장치.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 제어부는 상기 이송작동부가 메스실린더에 저장된 부동액 양만큼의 높이를 소정시간 동안 이동할 수 있는 속도로 작동하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 자동차용 부동액의 거품량 측정장치.

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