KR20110127235A

KR20110127235A - 유도형 유체레벨 센서

Info

Publication number: KR20110127235A
Application number: KR1020117022271A
Authority: KR
Inventors: 게리트 반브란켄 베네커
Original assignee: 이턴 코포레이션
Priority date: 2009-02-25
Filing date: 2010-02-23
Publication date: 2011-11-24
Also published as: WO2010097680A1; AU2010217355A1; US20100212420A1; CN102326056A; JP2012518783A; EP2401589A1

Abstract

유체(14, 114)의 레벨(12, 112)을 측정하기 위한 센서(10, 110)는 부재(16, 116)와 그 내부를 관통하는 공동(22, 122)이 형성되고 또한 상기 부재(16, 116)를 수용하도록 구성되는 보빈(20, 120)을 포함한다. 센서(10, 110)는 또한 보빈(20, 120)에 감기는 적어도 하나의 유도코일(18, 118)을 포함하고, 상기 적어도 하나의 유도코일(18, 118)은 보빈(20, 120)의 축방향 길이(L)를 따라 각각 연장하는 다수의 대칭적인 층들(30, 130)들을 형성한다. 센서(10, 110)는 부재(16, 116)에 작동적으로 연결되고 또한 용기(40, 140) 내에서 레벨(12, 112)을 가지는 유체(14, 114)에 부유하는 부유구(38, 138)를 포함한다. 부재(16, 116)는 유체(14, 114)의 레벨(12, 112)에 따른 부유구(38, 138)의 위치 변화에 응해 공동(22, 122) 내에서 축방향으로 이동하여, 공동(22, 122) 내에서 부재(16, 116)의 위치(44, 144)와 관련해 또한 유체(14, 114)의 레벨(12, 112)에 관련해 적어도 하나의 유도코일(18, 118)의 인덕턴스가 변한다.

Description

유도형 유체레벨 센서{Inductive fluid level sensor}

본 발명의 유체의 레벨을 측정하기 위한 센서에 관한 것이다.

유체레벨 센서는 용기 내 유체의 양을 측정한다. 유체레벨 센서의 한 유형은, 즉 연료레벨 센서는 전형적으로 수송분야에 유용하다. 특히, 연료레벨 센서는 전형적으로 연료탱크 내 연료의 양을 측정하여 차량의 연료 게이지에 신호를 제공한다.

현존하는 연료레벨 센서들은 종종, 와이퍼 아암(wiper arm)에 연결되는 부유구(float)를 포함한다. 부유구는 전형적으로 연료탱크 내 연료의 상부에 위치하여, 연료의 레벨이 변함에 따라 그 위치가 변한다. 부유구가 위치를 변경하면, 와이퍼 아암의 일단은, 저항성 재료의 스트립을 포함할 수 있는 가변 저항과 접촉하여 전기적 회로를 생성한다. 와이퍼 아암이 저항성 재료의 스트림을 가로질러 미끄러지면, 전기적 회로의 저항이 연료 레벨에 따라 변한다.

그러나, 현존하는 몇몇 연료레벨 센서들은, 저급한 가솔린에서 종종 발견되는 연료 성분들로 인한 산화성 품질저하에 당면할 수 있다. 산화성 품질저하는 전기적 회로의 저장을 증가시켜, 연료레벨 센서의 내구성을 감소시킬 수 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 개선된 연료레벨 센서를 제공하는 것이다.

연료의 레벨을 측정하기 위한 센서는 부재와 보빈(bobbin)을 포함한다. 보빈은 그 가운데에 공동을 형성하여 상기 부재를 수용하도록 구성된다. 센서는 또한, 상기 보빈에 감겨진 적어도 하나의 전도성 코일을 포함하고, 상기 적어도 하나의 전도성 코일은, 각각이 보빈의 축방향 길이를 따라 연장하는 다수의 대칭적인 층들을 형성한다. 또한, 센서는 용기 내에서 레벨을 가지는 유체에서 부유하고 또한 부재에 작동적으로 연결되는 부유구를 포함한다. 상기 부재는 유체의 레벨에 따른 부유구의 위치변화에 응해 상기 공동 내에서 축방향으로 이동하여, 적어도 한 유도코일의 인덕턴스가 상기 공동 내 부재의 위치와 관련해 변하게 되어, 결국 유체의 레벨과 관련해 변하게 된다.

다른 실시예에서, 상기 다수의 대칭적인 층들 각각은 실질적으로 동일한 권선수를 포함한다.

유체의 레벨을 측정하는 방법은 적어도 한 유도코일에 전기적 전류를 제공하여 인덕턴스를 생성하는 것을 포함하는데, 상기 적어도 한 유도코일은 그 내부에 공동을 형성하는 보빈에 감긴다. 상기 적어도 한 유도코일은 보빈의 축방향 길이를 따라 각각 연장하는 다수의 대칭적인 층들을 형성한다. 또한, 유체의 레벨에 따라서 상기 공동 내에서 축방향으로 이동하도록 위치하는 부재에 부유구가 작동적으로 연결된다. 방법은 또한, 유체의 레벨의 변화에 응해 적어도 하나의 유도코일에서 상기 부재가 축방향으로 이동하면 부재에 의해 적어도 한 유도코일에서 생성된 인덕턴스에 대응하는 출력신호를 전달하여 유체의 레벨을 측정하는 것을 포함한다.

본 발명의 센서들은 현존하는 센서들과 비교하면 훌륭한 내구성을 보이고, 특히 저급한 가솔린에 노출되는 센서를 필요로 하는 응용들에 대해 훌륭한 내구성을 보인다. 또한, 센서들은 차량의 연료탱크 내에 배치될 수 있기 때문에, 센서들은 현존하는 연료탱크들을 재설계할 필요가 없이 현존하는 차량들에 통합될 수 있다. 또한, 센서들은 대칭적인 층들들 포함하고 또한 엇갈린 층들을 필요로 하지 않기 때문에, 센서들은, 현존하는 센서들과 비교하면 단순하고 또한 제조에 있어서 비용-효율적이다.

도 1은 보빈에 감겨진 적어도 하나의 유도코일을 포함하며 용기 내 유체의 레벨을 측정을 센서를 가지는 용기의 개략적인 측면도.
도 2는 도 1의 보빈에 감겨진 유도코일의 개략적인 사시도.
도 3은 다수의 대칭적인 층들을 형성하고 또한 도 1과 2의 보빈에 감겨지는 유도코일의 개략적인 확대 사시도.
도 4는 용기 내 유체의 비교적 낮은 레벨을 측정하는 도 1의 센서의 개략적인 측면도.
도 5는 실질적으로 동일한 권선수를 포함하는 다수의 대칭적인 층들을 형성하는 적어도 하나의 유도코일을 포함하며, 용기 내 유체의 레벨을 측정하는 센서의 개략적인 측면도.
도 6은 도 5의 유도코일의 개략적인 확대 사시도.

본 발명의 상기 특징들과 장점들 및 다른 특징들과 장점들은 첨부도면들과 관련해 이루어진, 본 발명을 수행하기 위한 최고 실시예들의 상세한 설명으로부터 쉽게 이해할 수 있을 것이다.

동일한 참조번호는 동일한 부품을 나타내는 도면들을 참조하면, 센서가 도 1에서 참조번호 10으로 나타나 있다. 상기 센서(10)는 일반적으로 유체(14)의 레벨(12)을 측정하는데 유용하다. 예컨대, 센서(10)는 자동차와 관련된 응용에 유용할 수 있다. 특히, 센서(10)는 차량용 연료센서일 수 있다. 그러나, 센서(10)는 한정하고자 하는 것은 아니지만, 항공 응용분야 또는 저장탱크의 원격측정을 필요로 응용분야와 같은 비-자동차 응용분야에 유용할 수 있다.

도 1을 참조하면, 센서(10)는 부재(16)를 포함한다. 아래에서 보다 상세히 설명하는 바와 같이, 부재(16)는 일반적으로 센서(10)의 적어도 한 유도코일(18)의 인덕턴스를 변경시킨다. 이와 같이, 부재(16)는 자석일 수 있다. 특히, 부재(16)는 강자성체(ferromagnetic) 또는 페리 자성체(ferrimagnetic) 또는 이의 조합일 수 있다. 예컨대, 부재(16)는 철과 같은 강자성체 재료, 자철석(magnetite)과 같은 페리 자성체, 또는 이의 조합으로 형성할 수 있다. 부재(16)는 제한하고자 하는 것은 아니지만, 강철과 같은 금속일 수 있다. 부재(16)는 또한 적절한 형태로 형성할 수 있다. 예컨대, 부재(16)는 세장된(elongated) 실린더 또는 바일 수 있다. 또한, 부재(16)는 속이 찬 고체 또는 중공체(hollow)일 수 있다.

도 1을 참조하면, 센서(10)는 그 내부에 공동(22)을 형성하는 보빈(20)을 포함한다. 보빈(20)은 아래에서 보다 상세히 설명하는 바와 같이, 센서(10)의 유도코일(18)을 지지할 수 있다. 보빈(20)은 비자성체일 수 있다. 즉, 보빈(20)은 기술분야에서 공지된 소정의 적절한 비자성 재료로 형성할 수 있다. 예컨대, 보빈(20)은 유리가 충전된 열가소성수지(a glass-filled thermoplastic)와 같은 몰딩된 플라스틱으로 형성할 수 있다. 보빈(20)은 또한 유도코일(18)을 지지하기 위한 하나 이상의 플랜지(미도시)들을 포함할 수 있다.

부가적으로, 보빈(20)이 그 내부에 공동(22)을 형성하기 때문에, 보빈(20)은 중공체이다. 즉, 도 2를 참조하여 보면, 보빈(20)은 내측 표면(24)과 외측 표면(26)을 가질 수 있다. 여기서 사용하는 바와 같이, 용어 "내측"은 보빈(20)의 중앙 종축(C)에 상대적으로 가깝게 배치되는 요소를 나타낸다. 반대로, 용어 "외측"은 중앙 종축(C)으로부터 상대적으로 멀리 배치되는 요소를 나타낸다. 보빈(20)의 내측 표면(24)은 공동(22)을 형성할 수 있는 반면, 보빈(20)의 외측 표면(26)은 유도코일(18)을 지지할 수 있다.

보빈(20)은 부재(16)을 수용하도록 구성된다. 즉, 보빈(20)과 부재(16)는 유사한 형태를 가질 수 있다. 한 예에서, 보빈(20)은 부재(16)보다 비교적 큰 직경을 가지는 세장된 실린더일 수 있다.즉, 보빈(20)은 속이 찬 실린더 부재(16)를 수용하도록 구성된 중공형의 세장된 실린더일 수 있다. 또한, 부재(16)는 보빈(2)보다 긴 축방향 길이를 가져, 보빈(20)이 부재(16)를 부분적으로 수용할 수 있다. 일반적으로, 공동(22)의 크기는 부재(16)의 크기에 따라서 결정될 수 있어서, 사용시에 부재(16)가 중앙 종축(C)을 따라서 축방향으로 이동하면 부재(16)는 공동(22) 내로 실질적으로 완전히 수용될 수 있다. 여기에서 사용하는 바와 같이, 용어 "실질적으로"는 양적인 비교, 값, 측정 또는 다른 표현에 의한 것일 수 있는 고유한 불확실성의 정도를 나타내는데 사용된다. 이와 같이, 이는 이론적으로 정확한 대응 또는 행동을 나타내는 것으로 예측할 수 있지만, 실제로는 약간 덜 정확하게 구현하는 요소 또는 특징의 구성을 언급한다. 이 용어는 또한, 해당 물질의 기본적인 기능을 변경시키는 일이 없이 양적인 표현이 기준 상태에서 변할 수 있는 정도를 나타낸다. 따라서, 보빈(20)은 부재(16)의 전체 축방향 길이보다 약간 작게 수용한다고 생각할 수 있다.

도 1과 2를 참조하염, 센서(10)는 적어도 하나의 유도코일(18)을 포함한다. 여기에서 사용하듯이, 용어 "유도"는 인덕턴스, 즉 전류에 대한 자속 또는 전류 변화에 대한 저항의 비를 생성할 수 있는 코일을 나타낸다. 사용에 있어서, 아래에서 보다 상세히 설명하듯이, 전기적 전류는, 예컨대 차량의 배터리와 같은 전원에서부터 유도코일(18)로 공급되어 자속을 유도할 수 있다. 유도코일(18)은 기술분야에서 공지된, 인덕턴스를 생성할 수 있는 전기적-유도 재료로 형성할 수 있다. 예컨대, 유도코일(18)은 와이어(28)로 형성할 수 있다. 특히, 유도코일(18)은 구리 와이어일 수 있다.

도 2와 3을 참조하면, 유도코일(18)은 보빈(20)에 감기고 또한 보빈(20)의 축방향 길이(L)를 따라 각각 연장하는 다수의 대칭적인 층들(30)을 형성한다. 한 예에서, 다수의 대칭적인 층들(30) 각각은 실질적으로 보빈(20)의 전체 축방향 길이(L)을 따라 연장할 수 있다. 즉, 유도코일(18)은 보빈(20)의 축방향 길이(L)를 따라 권선들(32)로 감겨져 대칭적인 층들(30)을 형성하는 단일 코일일 수 있다. 여기에서 사용하는 바와 같이, 용어 "권선"은 와이어(28)로 보빈(20) 둘레를 안벽하게 단일 회전하는 것을 의미한다. 용어 "층"은 보빈(20)의 축방향 길이(l)을 따라 연장하는, 보빈(20) 둘레의 와이어(28)의 다수의 인접한 권선(32)들을 나타낸다. 또한, 용어 "대칭적인"은 기준점에 대한 요소의 형상과 상대 위치의 대응을 나타낸다.

예컨대, 개별적인 대칭적인 층(30)을 형성하기 위하여, 와이어(28)는 보빈의 근단(proximal end)(34)에서 시작해, 보빈(20)의 축방향 길이(L)를 따라서 보빈(20)의 말단부(36)로 연장하면서 원하는 피치(pitch)로 보빈(20)의 둘레에 지속적으로 감겨질 수 있다. 여기에서 사용하듯이, 용어 "피치"는 보빈(20)의 축방향 길이(L) 당 권선(32)의 수를 나타낸다. 그런 다음, 유도코일(18)의 인접한 개별적인 대칭적 층(30)은 보빈(20)의 축방향 길이(L)을 따라 보빈(20)의 말단부(36)에서 보빈(20)의 근단(34)을 향해 원하는 피치(34)로 보빈(20)의 둘레에 와이어(28)를 계속하여 감쌈(wrap)으로써 형성될 수 있다. 권선(winding)과 감쌈(wrapping)을 계속하여 유도코일(18)의 대칭적인 층들(30)을 형성할 수 있다. 따라서, 개별적인 대칭 층(30) 각각은 실질적으로 보빈(20)의 축방향 길이(L)을 따라 대칭이 될 수 있다. 마찬가지로, 개별적인 대칭 층(30) 각각은 실질적으로 보빈(20)의 전체 축방향 길이(L)를 따라 실질적으로 대칭일 수 있다.

도 2와 3을 참조하면, 다수의 대칭적인 층들(30)의 개별적인 대칭 층(30) 각각은 실질적으로 동일한 권선(32) 수를 포함할 수 있다. 즉, 개별적인 대칭 층(30) 각각을 형성하는 권선(32)의 숫자는, 즉 보빈(20) 둘레에 완벽한 단일 회전들의 숫자는 실질적으로 보빈(20)에 감겨진 개별적인 대칭 층(30) 각각에 대해 동일하다. 따라서, 중앙 종축(C)으로부터 방사상으로 적층되면, 대칭적인 층들(30)은 엇갈리지(staggered) 않을 수 있다. 예컨대 비대칭적이지 않을 수 있다. 차라리, 유도코일(18)이 보빈(20)의 축방향 길이(L)를 따라 실질적으로 동일한 단면 두께(t)를 가지도록, 대칭적인 층들(30)은 보빈(20)에 감겨질 수 있다. 또한, 유도코일(18)이 실질적으로 보빈(20)의 전체 축방향 길이(L)를 따라 실질적으로 동일한 단면 두께(t)를 가지도록, 대칭적인 층들(30)은 보빈(20)에 감겨질 수 있다. 즉, 개별적인 대칭 층(30) 각각의 권선(32)의 숫자는 유도코일(18)의 대응하는 부분들과 축방향 길이(L)을 따라서 층(30)에서 층(30)으로 변하지 않을 수 있다. 또한, 개별적이 대칭 층(30) 각각의 권선(32)의 숫자는 유도코일(18)의 대응하는 부분들과 실질적으로 전체 축방향 길이(L)를 따라서 층(30)에서 층(30)으로 변하지 않을 수 있다. 다르게 이야기 하면, 대칭 층(30) 각각은 보빈(20)의 축방향 길이(L)를 따라서 실질적으로 동일한 단면 두께(t)를 가져, 개별적인 대칭 층(30) 각각이 모든 다른 개별적인 대칭 층(30)과 실질적으로 대칭하게 된다. 마찬가지로, 개별적인 대칭 층(30) 각각은 보빈(20)의 실질적인 전체 축방향 길이(L)을 따라서 실질적으로 동일한 단면 두께(t)를 가질 수 있다. 따라서, 개별적인 대칭적인 층들(30)은 보빈(20) 둘레에 감겨, 예컨대 둘레에 적층되어, 보빈(20)의 축방향 길이(L)을 따라서 실질적으로 동일한 단면 두께(t)를 가지는 유도코일(18)을 형성한다. 보다 상세히 설명하면, 개별적인 대칭적인 층들(30)은 보빈(20) 둘레에 감겨져, 예컨대 둘레에 적층되어, 보빈(200의 실질적인 전체 축방향 길이(L)을 따라 실질적으로 동일한 단면 두께(t)를 가지는 유도코일(18)을 형성할 수 dT다 센서(10, 110)들은 대칭적인 층들(30, 130)을 포함하고, 엇갈린 층들을 필요로 하지 않기 때문에, 센서(30, 130)들은 현존하는 센서들과 비교하면 보다 단순하고 또한 제조비용이 효율적이다.

센서(10)는 또한 두 개 이상의 유도코일(18)을 포함할 수 있다. 예컨대, 센서(10)는, 제1유도코일이 제2유도코일 내에 배치되도록 두 개 이상의 유도코일(18)들을 포함할 수 있다. 게다가, 예컨대 유도코일(18)은 두 개 이상의 대칭적인 층들(30)을 가질 수 잇다.

도 1을 참조하면, 센서(10)는 부유구(38)를 포함한다. 부유구(38)는 부재(16)에 작동적으로 연결되고 또한 용기(40) 내에서 레벨(12)을 가지는 유체(14)에 부유한다. 즉 부유구(38)는 유체(14) 위로 부유할 수 있거나, 유체(14) 위에 또는 상부 근처에 위치하거나, 및/또는 유체(14) 내에 부유할 수 있다. 부유구(38)는 소정의 적절한 부유재료로 형성할 수 있고 또한 유체(14)의 물리적 및/또는 화학적 성질들에 따라서 선택된다. 예컨대, 유체(14)로서 가솔린을 포함하는 응용에 대해서, 부유구(38)는 플라스틱으로 형성할 수 있다. 유체(14)에서 부유를 극대화하기 위하여, 부유구(38)는 중공체일 수 있다.

용기(40) 내 유체(14)의 레벨(12)에 따른 부유구(38)의 위치 변화에 응해 보빈(20)의 공동(22) 내측에서 부재(16)의 축방향 이동을 수행하도록 부유구(38)는 부재(16)에 동작적으로 연결된다. 즉, 용기(40) 내 유체(14)의 레벨(12)이 변화하면, 부유구(38)는 용기(40) 내에서 상승하거나 또는 하강하여, 보빈(20)의 공동(22) 내측 또는 외측으로 부재(16)를 삽입하거나 철수시킨다.

도 1을 참조하면, 부유구(38)는 소정의 적절한 연결장치(42)를 통해 부재(16)에 작동적으로 연결될 수 있다. 비-제한적인 예로서, 부유구(38)는 아암, 바, 링-아암 커넥터, 또는 이들의 조합으로 부재(16)에 작동작으로 연결될 수 있다. 적절한 연결장치(42)는 또한 L-형 커넥터로 예시하듯이, 절곡되거나 또는 만곡될 수 있다. 또한, 적절한 연결장치(42)는 볼트, 나사, 및/또는 접착제와 같은 소정의 적절한 부착방법으로 부유구(38)와 부재(16)에 부착될 수 있다.

도 1을 참조하면, 사용시에 부재(16)는 유체(14)의 레벨(12)에 따른 부유구(38)의 위치 변화에 응해 공동(22) 내에서 축방향으로 이동하여, 유도코일(18)의 인덕턴스는 공동(22) 내 부재(16)의 위치(44)와 관련해, 또한 유체(14)의 레벨(12)과 관련해 변한다. 즉, 부재(16)가 축방향으로 공동(22) 내측으로 이동하면, 인덕턴스가 증가한다. 다르게 말하면, 유도코일(18)이 보빈(20)에 감겨져 있기 때문에, 부재(16)가 축방향으로 공동(22) 내측으로 이동하면, 인덕턴스가 증가한다. 역으로, 부재(16)가 축방향으로 공동(22)에서부터 철수하면, 인덕턴스가 감소한다.

보다 상세히 설명하면, 부재(16)가 부유구(38)에 작동적으로 연결되고 또한 유체(14)에서 부유하기 때문에, 용기(40)에서 유체(14)의 레벨(12)이 증가하면, 부재(16)가 축방향으로 유도코일(18) 내측으로 이동하여 인덕턴스를 증가시킨다. 비슷하게, 용기(40)에서 유체(14)의 레벨(12)이 감소하면, 부재(16)는 축방향으로 유도코일(18)로부터 철수하여 인덕턴스를 감소시킨다. 따라서, 인덕턴스를 측정함으로써, 공동(22) 내 부재(16)의 위치(44)가 결정되고 또한 용기(40) 내 유체(14)의 레벨에 대해 상관될 수 있다.

도 1을 참조하면, 용기(40) 내 유체(14)의 레벨(12)이 비교적 높다면, 부유구(38)는 용기(40)의 상부 부분에 위치하여, 유도코일(18)이 감싸는 공동(22) 내로 부재(16)를 삽입시킨다. 역으로, 도 4를 참조하면, 용기(40) 내 유체(14)의 레벨(12)이 비교적 낮다면, 부유구(38)는 용기(40)의 하부 부분에 위치하여, 공동(22)으로부터 부재(16)를 철수시킨다.

사용시, 부재(16)는 유도코일(18)과 접촉하지 않는다. 즉, 부재(16)와 유도코일(18) 간의 접촉이 유도코일(18)의 인덕턴스를 방해할 수 있다. 또한 부재(16)는 유도코일(18)을 지나 축방향으로 완전히 이동하지 않는다. 다르게 이야기하면, 사용시 부재(16)는 보빈(20)의 공동(22)으로부터 완전하게 철수되지 않는다.

도 4를 참조하면, 센서(10)는 인덕턴스에 대응하는 출력신호(46)를 생성할 수 있다. 특히, 유도코일(18)은 교류전류에 응해 인덕턴스에 대응하는 출력신호(46)를 제공할 수 있다. 다르게는, 유도코일(18)은 펄스화된 직류전류에 응해 인덕턴스에 대응하는 출력신호(46)를 제공할 수 있다. 출력신호(46)는 전기적이거나, 디지털적이거나, 기계적이거나 또는 이들의 조합일 수 있다. 예컨대, 센서(10)가 차량용 연료레벨 센서이면, 출력신호(46)는 인디케이터(48)를 작동시켜 용기(400 내 연료(14)의 레벨(12)의 표시를 사용자에게 제공할 수 있다. 비록 도 4에 개략적으로 도시되어 있다 하더라도, 사용시에, 출력신호(46)는 코일(18)과 인디케이터(48)를 연결하는 물리적 전도체를 따라 전송될 수 있다. 인디케이터(48)는 차량용 연료게이지와 같은 게이지일 수 있고, 인덕턴스에 대응하는 출력신호(46)는, 차량의 연료탱크 내에 남아있는 연료의 레벨(12)에 따라 바늘을 작동시키는 전기적 신호이다. 다르게는, 인디케이터(48)는 차량의 대쉬보드 디스플레이와 같은 디스플레이이거나 또는 메터의 값일 수 있다.

동작시에, 센서(10)의 몇몇 요소들은 용기(40)의 외부에 배치될 수 있다. 예컨대, 보빈(20)과 유도코일(18)은 용기(40)의 외부에 배치될 수 있고, 또한 부유구(38)는 용기(40) 내에 배치될 수 있다. 다르게는, 도 1과 4를 참조하면, 센서(10)는 용기(40) 내에 배치될 수 있다. 즉, 부재(16)와, 보빈(20)과, 유도코일(18)과 그리고 부유구(38)는 용기(40) 내에 배치될 수 있다, 즉 용기 내에 수용될 수 있다. 센서(10)는 예컨대 접착제, 볼트, 나사, 및/또는 용접으로 용기(40)의 하나 이상의 측면에 고정될 수 있다. 또한, 유체(14)와 코팅되지 않은 유도코일(18) 간의 접촉을 방지하기 위하여, 유도코일(18)은 스프레이-코팅(spray-coated)될 수 있다. 특히, 유도코일(18)은, 용기(40) 내에 배치되는 센서(10)를 포함하는 응용에서와 같이, 유체(14)에 유도코일(18)의 노출을 필요로 하는 응용에 대해서 보호성 코팅제로 스프레이-코팅될 수 있다.

도 5와 6을 참조하면, 유체(114)의 레벨(12)를 측정하기 위한 센서(110)는 부재(116)와 보빈(120)을 포함한다. 보빈(120)은 그 내부를 관통하는 공동(122)이 형성되고, 부재(116)를 수용하도록 구성된다. 센서(110)는 또한 보빈(120)에 감긴 유도코일(118)을 포함하는데, 유도코일(118)은 보빈(120)의 축방향 길이(L)을 따라 각각 연장하는 다수의 대칭적인 층들(130)을 형성하고, 다수의 대칭적인 층들(130)들의 개별적인 대칭 층(130) 각각은 실질적으로 동일한 권선(132) 수를 포함한다. 센서(110)는 또한 보빈(120)에 감긴 유도코일(118)을 포함할 수 있는데, 유도코일(118)은 보빈(120)의 실질적인 전체 축방향 길이(L)을 따라 각각 연장하는 다수의 대칭적인 층들(130)을 형성하고, 또한 다수의 대칭적인 층들(130)의 개별적인 대칭 층(130) 각각은 실질적으로 동일한 권선(312) 수를 포함한다. 즉, 개별적인 대칭 층(130)를 형성하는 권선(132) 수, 즉 보빈(120) 둘레에 완벽한 일회전들은 보빈(120)에 감긴 개별적인 대칭 층(130)에 대해 실질적으로 동일하다. 또한, 센서(110)는 부재(116)에 작동적으로 연결되고 또한 용기(140) 내 레벨(112)을 가지는 유체(114)에 부유하는 부유구(138)를 포함한다. 부재(116)는 유체(114)의 레벨(112)에 따른 부유구(138)의 위치 변화에 응해 공동(122) 내에서 축방향으로 이동하여, 공동(112) 내 부재(116)의 위치(144)와 관련해, 결국 유체(114)의 레벨(112)과 관련해 유도코일(118)의 인덕턴스가 변하게 된다.

도 6을 참조하면, 대칭적인 층들(130)은 엇갈리지 않을 수 있다. 예컨대 비-대칭적이지 않을 수 있다. 다르게 설명하면, 보빈(120)의 중앙 종축(C)으로부터 방사상으로 적층되면, 대칭적인 층들(130)은 엇갈리지 않을 수 있다. 차라리, 대칭적인 층들(130)은, 유도코일(118)이 보빈(120)의 축방향 길이(L)을 따라 실질적으로 동일한 단면 두께(t)를 가지도록 보빈(120)에 감겨질 수 있다. 대칭적인 층들(130)은 또한, 유도코일(118)이 보빈(120)의 실질적인 전체 축방향 길이(L)를 따라 실질적으로 동일한 단면 두께(t)를 가지도록 보빈(120)에 감겨질 수 있다. 즉, 개별적인 대칭 층(130) 각각의 권선(132) 수는 유도코일(118)의 축방향 길이(L)와 대응하는 부분들을 따라 층(130)에서 층(130)으로(층마다) 다르지 않을 수 있다. 또한, 개별적인 대칭 층(130) 각각의 권선(132) 수는 유도코일(118)의 실질적이 전체 축방향 길이(L)와 대응하는 부분들을 따라서 층(130)에서 층(130)으로(층마다) 다르지 않을 수 있다. 다르게 설명하면, 개별적이 대칭 층(130) 각각은 보빈(120)의 축방향 길이(L)를 따라서 실질적으로 동일한 단면 두께(t)를 가져, 개별적인 대칭 층(130) 각각은 모든 다른 개별적이 대칭 층(130)과 실질적으로 대칭이 된다. 보다 상세히 설명하면, 개별적인 대칭 층(130) 각각은 보빈(120)의 실질적인 전체 축방향 길이(L)을 따라 실질적으로 동일한 단면 두께(t)를 가져, 개별적인 대칭 층(130) 각각은 다른 모든 개별적인 대칭 층(130)과 실질적으로 대칭이 된다. 따라서, 개별적인 대칭 층들(130)은 보빈(120)에 감겨, 즉 보빈 둘레에 적층되어, 보빈(120)의 축방향 길이(L)를 따라 실질적으로 동일한 단면 두께(t)를 가지는 유도코일(118)을 형성한다. 즉, 개별적인 대칭 층(130)들이 보빈(120)에 감겨, 즉 보빈 둘레에 적층되어, 보빈(120)의 실질적인 전체 축방향 길이(L)를 따라 실질적으로 동일한 단면 두께(t)를 가지는 유도코일(118)을 형성한다.

본 발명의 센서(10, 110)들은 저항성 재료와 와이퍼 아암 간의 접촉을 포함하지 않기 때문에, 센서(10, 110)들은 산화성 열화가 되지 않는다. 따라서, 센서(110, 10)들은 현존하는 센서들과 비교하면 훌륭한 내구성을 보이고, 특히 저급한 가솔린에 노출되는 센서를 필요로 하는 응용들에 대해 훌륭한 내구성을 보인다. 또한, 센서(10, 110)들은 차량의 연료탱크 내에 배치될 수 있기 때문에, 센서들은 현존하는 연료탱크들을 재설계할 필요가 없이 현존하는 차량들에 통합될 수 있다. 또한, 센서(10 110)들은 대칭적인 층들(30, 130)들 포함하고 또한 엇갈린 층들을 필요로 하지 않기 때문에, 센서(30, 130)들은, 현존하는 센서들과 비교하면 단순하고 또한 제조에 있어서 비용-효율적이다.

도 1 내지 6을 참조하면, 유체(14, 114)의 레벨(12, 112)을 측정하는 방법은, 적어도 하나의 유도코일(18, 118)에 전류를 제공하여 인덕턴스를 생성하는 것을 포함한다. 상기 전류제공은 유도코일(18, 118)에 교류전류를 공급하는 것으로 규정할 수 있다. 다르게는, 상기 전류제공은 유도코일(18, 118)에 펄스화된 직류전류를 공급하는 것으로 규정할 수 있다.

유도코일(18, 118)은 그 내부를 관통하는 공동(22, 122)이 형성되는 보빈(20, 120)에 감긴다. 또한, 유도코일(18, 118)은 보빈(20, 120)의 축방향 길이(L)를 따라 각각 연장하는 다수의 대칭적인 층들(30, 130)을 형성한다. 다수의 대칭적인 층들(30, 130) 각각은 보빈(20, 120)의 실질적인 전체 축방향 길이(L)를 따라 연장할 수 있다.

또한, 부유구(38, 138)는 유체(14, 114)의 레벨(12, 112)에 따라 공동(22, 122) 내에서 축방향으로 이동하도록 위치하는 부재(16, 116)에 작동적으로 연결된다. 예컨대, 연료 충전 후 또는 차량의 동작 동안에 연료의 소모 후에 차량의 연료탱크 내 유체(14, 114)의 레벨(12, 112)이 변할 수 있다. 유체(14, 114)의 레벨(12, 112)이 변하면, 부유구(38, 138)는 유체(14, 114)의 레벨(12, 112)에 따라 위치가 변한다. 즉, 부유구(38, 138)가 부재(16, 116)에 동작적으로 연결되기 때문에, 유체(14, 114)의 레벨(12, 112)의 변화에 응해 부유구(38, 138)의 위치가 변하면, 부재(16, 116)는 공동(22, 122) 내에서 축방향으로 이동한다.

방법은 또한, 유체(14, 114)의 레벨(12, 112)의 변화에 응해 부재(16, 116)가 유도코일(18, 118) 내에서 축방향으로 이동하면, 부재(16, 116)에 의해 유도코일(18, 118)에서 생성되는 인덕턴스에 대응하는 출력신호(46, 146)를 전달하여 유체(14, 114)의 레벨(12, 112)을 측정하는 것을 포함한다.

본 발명을 수행하기 위한 최적의 방식들을 상세히 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자라면, 첨부 청구항의 범위 내에서 본 발명을 수행하기 위한 다양한 다른 디자인과 실시예들을 인식할 것이다.

Claims

유체(14, 114)의 레벨(12, 112)를 측정하기 위한 센서(10, 110)에 있어서, 상기 센서(10, 110)는:
부재(16, 116)와;
그 내부를 관통하는 공동(22, 122)이 형성되고 또한 상기 부재(16, 116)를 수용하도록 구성되는 보빈(20, 120)과;
상기 보빈(20, 120)에 감기고, 보빈(20, 120)의 축방향 길이(L)를 따라 각각 연장하는 다수의 대칭적인 층들(30, 130)들 형성하는 적어도 하나의 유도코일(18, 118)과; 그리고
상기 부재(16, 116)에 작동적으로 연결되고 또한 용기(40, 140) 내에 레벨(12, 112)을 가지는 유체(14, 114)에 부유하는 부유구(38, 138)를 포함하고;
상기 유체(14, 114)의 레벨(12, 112)에 따른 부유구(38, 138)의 위치 변화에 응해 상기 공동(22, 122) 내에서 부재(16, 116)가 축방향으로 이동하여, 공동(22, 122) 내 부재(16, 116)의 위치(44, 144)와 관련해 또한 유체(14, 114)의 레벨(12, 112)과 관련해 상기 적어도 하나의 유도코일(18, 118)의 인덕턴스가 변하는 것을 특징으로 하는, 유체의 레벨를 측정하기 위한 센서.
제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 유도코일(18, 118)은 보빈(20, 120)의 축방향 길이(L)를 따라 권선(32, 132)으로 감겨 다수의 대칭적인 층들(30, 130)을 형성하는 단일 와이어(28)인 것을 특징으로 하는 센서.
제2항에 있어서, 상기 다수의 대칭적인 층들(30, 130)의 개별적인 대칭 층(30, 130) 각각은 실질적으로 동일한 권선(32, 132) 수를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서.
제2항에 있어서, 상기 대칭적인 층들(30, 130)은 엇갈리지 않는 것을 특징으로 하는 센서.
제2항에 있어서, 상기 다수의 대칭적인 층들(30, 130) 각각은 보빈(20, 120)의 실질적인 전체 축방향 길이(L)를 따라 연장하는 것을 특징으로 하는 센서.
제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 유도코일(18, 118)은 교류전류에 응해 인덕턴스에 대응하는 출력신호(46)를 제공하는 것을 특징으로 하는 센서.
제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 유도코일(18, 118)은 펄스화된 직류전류에 응해 인덕턴스에 대응하는 출력신호(46)를 제공하는 것을 특징으로 하는 센서.
제1항에 있어서, 상기 센서(10, 110)는 용기(40, 140) 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 센서.
제1항에 있어서, 상기 부재(16, 116)는 적어도 하나의 유도코일(18, 118)를 완전히 지나 축방향으로 이동하지 않는 것을 특징으로 하는 센서.
제1항에 있어서, 상기 부재(16, 116)는 상기 적어도 하나의 유도코일(18, 118)고 접촉하지 않는 것을 특징으로 하는 센서.
제1항에 있어서, 상기 부재(16, 116)는 자성체인 것을 특징으로 하는 센서.
제11항에 있어서, 상기 보빈(20, 120)은 비자성체인 것을 특징으로 하는 센서.
제1항에 있어서, 상기 센서(10, 110)는 차량용 연료레벨 센서인 것을 특징으로 하는 센서.
유체(114)의 레벨(112)을 측정하기 위한 센서(110)에 있어서, 상기 센서(110)는:
부재(116)와;
그 내부를 관통하는 공동(122)이 형성되고 또한 상기 부재(116)를 수용하도록 구성되는 보빈(120)과;
상기 보빈(120)에 감기고, 보빈(120)의 축방향 길이(L)를 따라 각각 연장하는 다수의 대칭적인 층들(130)들 형성하는 적어도 하나의 유도코일(118)과; 그리고
상기 부재(116)에 작동적으로 연결되고 또한 용기(40) 내에 레벨(112)을 가지는 유체(114)에 부유하는 부유구(138)를 포함하고;
상기 다수의 대칭적인 층들(130)의 개별적인 대칭 층(130) 각각은 실질적으로 동일한 권선(132) 수를 포함하고; 또한
상기 유체(114)의 레벨(112)에 따른 부유구(138)의 위치 변화에 응해 상기 공동(122) 내에서 부재(116)가 축방향으로 이동하여, 공동(122) 내 부재(116)의 위치(144)와 관련해 또한 유체(114)의 레벨(112)과 관련해 상기 적어도 하나의 유도코일(118)의 인덕턴스가 변하는 것을 특징으로 하는, 유체의 레벨를 측정하기 위한 센서.
제14항에 있어서, 상기 대칭적인 층들(130)은 엇갈리지 않는 것을 특징으로 하는 센서.
유체(14, 114)의 레벨(12, 112)을 측정하기 위한 방법에 있어서, 상기 방법은:
적어도 하나의 유도코일(18, 118)에 전기적 전류를 제공하는 인덕턴스를 생성하는 것을 포함하고;
상기 적어도 하나의 유도코일(18, 118)은 그 내부를 관통하는 공동(22, 122)이 형성되는 보빈(20, 120)에 감겨지고;
상기 적어도 하나의 유도코일(18, 118)은 보빈(20, 120)의 축방향 길이(L)를 따라 각각 연장하는 다수의 대칭적인 층들(30, 130)을 형성하고;
유체(14, 114)의 레벨(12, 112)에 따라 공동(22, 122) 내에서 축방향으로 이동하도록 위치하는 금속 부재(16, 116)에 부유구(38, 138)가 작동적으로 연결되고;
유체(14, 114)의 레벨(12, 112)의 변화에 응해 상기 부재(16, 116)가 적어도 하나의 유도코일(18, 118) 내에서 축방향으로 이동하면 부재(16, 116)에 의해 적어도 하나의 유도코일(18, 118)에서 생성되는 인덕턴스에 대응하는 출력신호(46)를 전달하여 유체(14, 114)의 레벨(12, 112)을 측정하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는, 유체의 레벨을 측정하기 위한 방법.
제16항에 있어서, 상기 전류를 공급하는 것은 적어도 하나의 유도코일(18, 118)에 교류전류를 공급하는 것으로 규정되는 것을 특징으로 하는 방법.
제16항에 있어서, 상기 전류를 공급하는 것은 적어도 하나의 유도코일(18, 118)에 펄스화된 직류전류를 공급하는 것으로 규정되는 것을 특징으로 하는 방법.