KR20130069294A - 수위 검출 장치 - Google Patents

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KR20130069294A
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Abstract

본 발명의 수위 검출 장치는 상측 케이스(1) 상에 코일(8)의 형성 영역이 되는 코일 설치부(2) 및 외부단자(4)를 설치하는 단자대(3)를 상측 케이스(1)와 일체 형성함으로써 소형 경량화와 안정된 수위의 검출을 실현하면서 발진주파수의 변화의 검출 정밀도를 확보할 수 있다.

Description

수위 검출 장치{WATER LEVEL DETECTING DEVICE}
다이어프램이 압력을 받음으로써 코어를 코일 내에서 이동시켜 LC 발진의 주파수의 변화를 판독하여 수위를 검출하는 수위 검출 장치에 관한 것이다.
액체의 수위를 검출하는 장치로서, 다이어프램을 구비하는 압력 센서로 소정의 수위가 된 것을 검출하는 수위 검출 장치가 사용되고 있다. 예를 들면, 장치 내의 탱크에 주입되는 물이 일정 수위에 도달한 것을 검출할 때에 탱크의 임의의 위치에 수위 검출 장치를 설치하여 소정의 수위에 도달한 것을 수위 검출 장치로 검출하는 것이다.
도 5 및 도 6을 이용해서 종래의 수위 검출 장치의 구성을 설명한다.
도 5는 수위 검출 장치의 구조를 나타내는 단면도이고, 도 6은 종래의 수위 검출 장치의 구조를 나타내는 분해사시도이다.
도 5 및 도 6에서 나타내는 바와 같이, 도입구(10)를 구비하는 하측 케이스(9) 내에 다이어프램(6)이 설치되고, 다이어프램(6)은 접속판(7)을 통해 페라이트 등으로 이루어진 코어(11)에 접속되어 있다. 상측 케이스(30)는 하측 케이스(9)에 장착되고, 상측 케이스(30)와 하측 케이스(9)로 다이어프램(6), 접속판(7), 및 코어(11) 등을 내포한다. 31은 다이 시트이며 통형상의 보빈(32)이 형성되어 있다. 보빈(32)에는 동선이 감겨져 코일(8)이 형성되어 있다. 또한, 다이 시트에는 콘덴서(12) 또는 2개의 외부단자(4)가 부착되어 있고, 각각의 외부단자(4)가 동선의 일단 및 콘덴서(12)의 한쪽의 단자와 접속되어 있다. 상측 케이스(30)의 내측에는 다이 시트(31)를 수납하는 다이 시트 수납실(33)이 형성되어 있고, 다이 시트 수납실(33)에 코일(8)이 장착된 다이 시트(31)가 부착된다. 이 때, 다이 시트에 부착된 외부단자(4)는 상측 케이스(30)의 외부로 돌출된다. 외부단자(4)는 수위 검출 장치 밖에 설치된 수위 검출 회로(도시 생략)에 접속된다.
이러한 구성의 수위 검출 장치에 있어서 수위가 소정의 높이까지 채워짐으로써 에어 트랩(도시 생략)을 통해 도입구(10)로부터 공기가 도입된다. 그리고, 공기의 압력에 의해 다이어프램(6)의 중심부가 밀어올려짐으로써 보빈(32)에 형성된 코일(8) 내부에 코어(11)가 삽입되어 인덕턴스가 변화되고, 코일(8)과 콘덴서(12)로 구성된 LC 회로의 발진 주파수가 변화된다. 발진 주파수의 변위를 수위 검출 회로로 검출함으로써 수위가 소정의 높이가 되었다는 취지를 알리는 신호가 생성된다.
종래의 수위 검출 장치에 있어서는 수위 검출 회로를 장치 밖에 구성함으로써 수위 검출 장치의 소형화를 실현하고 있다. 또한, 상측 케이스(30)와 보빈(32)을 별체로서 구성함으로써 용이하게 코일(8)을 형성하면서 수위 검출 회로의 소형화를 실현하고 있다.
그러나, 코일(8)을 설치한 보빈(32)과 상측 케이스(30)가 다른 구성으로 되어 있고, 보빈(32)에 동선을 감은 후 상측 케이스(30)에 보빈(32)이 형성된 다이 시트(31)를 장착하는 구성이므로 다이 시트(31)가 덜컹거리고, 코일(8)과 코어(11)의 상대위치의 안정성에 한계가 있어 코어(11)가 이동했을 때의 인덕턴스가 일정하지 않고 수위 검출 정밀도가 낮아진다는 문제점이 있다.
상기 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 수위 검출 장치는 소형 경량화와 안정된 수위의 검출을 실현하면서 발진 주파수의 변화의 검출 정밀도를 확보하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 방명의 수위 검출 장치는 하측 케이스와, 상기 하측 케이스 내에 수용되는 다이어프램과, 상기 하측 케이스에 설치되어 상기 하측 케이스와 상기 다이어프램 사이에 형성되는 공간에 도통하는 도입구와, 상기 하측 다이어프램의 중앙부와 접속되는 코어와, 상기 하측 케이스에 장착되어 상기 다이어프램 및 상기 코어를 상기 하측 케이스와 함께 내포하는 상측 케이스와, 상기 상측 케이스에 형성되는 개구부와, 상기 상측 케이스 상에 상기 상측 케이스와 일체로 형성되는 원통형의 코일 설치부와, 상기 개구부와 상기 코일 설치부의 원통 내부로 형성되어 상기 코어가 내부를 이동가능한 원통부와, 상기 코일 설치부 상에 상기 코일 설치부와 일체로 형성되는 단자대와, 상기 코일 설치부에 도전선을 감아 형성되는 코일과, 상기 단자대에 장착되는 2단자의 전자부품과, 상기 단자대에 설치되어 상기 코일의 일단 및 상기 전자부품의 한쪽 단자와 각각 전기적으로 접속되는 한쌍의 외부단자를 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 상측 케이스에 설치되어 상기 코일 설치부 및 상기 단자대를 내포하면서 상기 외부단자의 단부를 노출하는 커버(1)를 더 가져도 좋다.
또한, 상기 상측 케이스의 상기 전자부품의 장착 위치와 대향하는 영역에 상기 전자부품이 관통할 수 있는 구멍을 형성해도 좋다.
또한, 상기 전자부품이 콘덴서여도 좋다.
도 1은 수위를 검출하는 구성을 나타내는 개략도이다.
도 2는 실시형태 1에 있어서의 수위 검출 장치의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 3은 실시형태 1에 있어서의 수위 검출 장치의 구조를 나타내는 분해사시도이다.
도 4a는 실시형태 2에 있어서의 수위 검출 장치의 구조를 나타내는 도면이다.
도 4b는 실시형태 2에 있어서의 수위 검출 장치의 구조를 나타내는 도면이다.
도 5는 수위 검출 장치의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 6은 지금까지의 수위 검출 장치의 구조를 나타내는 분해사시도이다.
우선, 수위 검출 장치에 의한 수위의 검출 방법에 대해서 도 1을 사용하여 설명한다.
도 1은 수위를 검출하는 구성을 나타내는 개략도이다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 여러가지 기기에 있어서의 물 등을 저수하는 통(35)의 벽면의 소정의 위치에 에어 트랩(39)을 통해서 수위 검출 장치(36)가 설치된다. 수위 검출 장치(36)는 통(35)의 외부의 기기 내에 설치된 수위 검출 회로(37)와 접속된다. 통(35)의 수위가 일정해지면 에어 트랩(39) 내에 물이 침입해 에어 트랩(39) 내에 공기압이 상승한다. 에어 트랩(39) 내의 공기가 수위 검출 장치(36)에 도입되어 수위에 대응하는 소정의 압력 이상으로 공기 압력이 상승하면 수위 검출 장치(36)의 LC 발진 주파수가 변화된다. 수위 검출 장치(36)에서 소정의 수위가 됨으로써 발생된 발진 주파수의 변화를 수위 검출 회로(37)에서 신호로 처리하여 제어장치(38)에 입력한다. 예를 들면, 기기가 세탁기인 경우 수위 검출 장치(36)로 세탁기 수위를 검출하고, 제어 장치(38)에 의해 수위가 소정의 값이 되었을 경우에 세탁을 개시하거나 헹굼을 시작하는 제어를 행한다.
여기에서는 세탁기를 예를 들어 설명했지만 본 발명의 수위 검출 장치는 세탁기의 수위 검출에 한정되지 않고 모든 기기에 있어서의 수위의 검출에 사용될 수가 있다. 또한, 수위의 검출에 한정하지 않고 기름 등의 다른 액체를 소정의 양까지 모아진 것을 검출할 수 있고, 액체 이외의 입자물이 소정의 양까지 모아진 것을 검출할 수도 있다.
이하, 도면을 사용하여 본 발명의 수위 검출 장치의 실시형태에 대해서 설명한다.
(실시형태 1)
우선, 도 1 내지 도 3을 사용하여 실시형태 1에 있어서의 수위 검출 장치의 구조에 대해서 설명한다.
도 2는 실시형태 1에 있어서 수위 검출 장치의 구조를 나타내는 단면도이고, 도 3은 실시형태 1에 있어서 수위 검출 장치의 구조를 나타내는 분해사시도이다.
도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 도입구(10)를 구비하는 하측 케이스(9) 내에 다이어프램(6)이 설치되고, 다이어프램(6)은 접속판을 통해 페라이트 등으로 이루어지는 코어(11)에 접속되어 있다. 다이어프램(6)의 중앙부는 상압 하에서 주변부에 비해 오목해져 있고, 하측 케이스(9)와 다이어프램(6) 사이에 소정의 공간이 형성되어 있다. 이 공간은 도입부(10)와 접속되어 있다. 상측 케이스(1)는 하측 케이스(9)에 장착되고, 상측 케이스(1)와 하측 케이스(9)로 다이어프램(6), 접속판(7) 및 코어(11) 등을 내포한다. 상측 케이스(1) 외표면에는 원통형의 코일 설치부(2) 또는 단자대(3)가 상측 케이스(1)와 일체로 형성되어 있다. 상측 케이스(1) 외표면 및 단자대(3)에는 원통형의 개구부가 형성되고, 상측 케이스(1)로부터 코일 설치부(2) 및 단자대(3)에 걸쳐 연속적인 원통형의 중공부가 형성된다. 코일 설치부(2)의 원통 외표부에는 동선이 감겨 코일(8)이 형성되어 있다. 또한, 단자대(3)에는 콘덴서(12) 및 2개의 외부단자(4)가 부착되어 있고, 각각의 외부단자(4)가 동선의 일단 및 콘덴서(12)의 한쪽 단자와 접속되어 있다. 그리고, 코일(8)과 콘덴서(12)로 LC 공진회로가 형성되고, 일정한 주파수로 LC 발진하고 있다. 또한 바람직하게는, 상측 케이스(1) 상에는 코일(8)을 보호하기 위한 커버가 설치된다. 커버에 외부단자(4)가 수용되거나 외부단자(4)가 외부 부착의 수위 검출 회로와 전기적으로 접속될 수 있도록 커버는 구성된다. 코어(11)는 코일 설치부(2)의 중공부 내부를 상하로 이동가능하게 설치되어 있다. 또한, 중공부 내부에는 용수철(13)이 삽입되어 코어(11) 또는 다이어프램(6)의 중앙부를 압박하고 있다. 단자대(3)의 개구부에는 나사(14)가 설치되어 중공부에 덮개가 됨과 아울러, 나사(14)에 의해 용수철(13)을 압박하여 코어(11)의 코일(8)에 대한 위치관계 및 다이어프램(6)의 길이를 조정하고 있다. 외부단자(4)는 수위 검출 장치 밖에 설치된 수위 검출 회로(37)(도 1 참조)에 접속되고, 수위 검출 회로(37)(도 1 참조)에서 수위가 소정의 수위가 되었다는 내용을 알리는 검출 신호를 출력한다.
이러한 구성의 수위 검출 장치를, 도 1에 나타내는 바와 같이, 통(35)의 소정의 수위가 되는 위치에 에어 트랩(39)(도 1 참조)을 통해 장착한다. 그리고, 통(35) 내에 물을 주입해 소정의 수위가 되면 에어 트랩(39)(도 1 참조)에 물이 침입하여 에어 트랩(39)(도 1 참조) 내의 공기를 압박해 압박된 공기가 도입구(10)로부터 수위 검출 장치(36) 내로 침입한다. 수위 검출 장치(36) 내에 침입한 공기가 수위의 상승에 따라 소정의 공기압이 됨으로써 하측 케이스(9)와 다이어프램(6) 사이의 공간에 공기를 압축하고, 다이어프램(6)에 일정 이상의 압력이 가해져 다이어프램(6)의 중앙부의 오목부가 주변부보다 돌출되어 접속판(7) 및 코어(11)를 밀어올린다. 코어(11)가 밀어올려져 코일(8)의 내부에 삽입됨으로써 코일(8)의 인덕턴스를 변화시키고, LC 공진회로의 발진 주파수를 변화시킨다. 주파수의 변화를 검출함으로써 수위 검출 장치(36)의 외부단자(4)와 접속된 수위 검출 회로(37)에서 수위가 소정의 높이가 되었다는 내용을 알려주는 수위 검출 신호가 생성된다.
이렇게 수위 검출 신호를 생성하는 수위 검출 회로(37)를 수위 검출 장치(36)의 외부에 배치함으로써 수위 검출 장치(36)를 소형화 및 경량화할 수 있다. 특히 수위 검출 회로(37)는 방습 대책이 필요하므로 수위 검출 장치(36)의 외부에 형성한다. 이는 수위 검출 장치(36)의 소형화에 크게 기여한다. 또한, 코일(8)의 형성부인 코일 설치부(2)와 상측 케이스(1)를 일체로 형성함으로써 종래와 같이 상측 케이스 내에 보빈을 수납하는 영역을 설치할 필요가 없어져 용이하게 코일(8)을 코일 설치부(2)에 형성할 수 있음과 아울러 보다 소형화 및 경량화를 실현할 수가 있다.
또한, 상측 케이스(1)와 코일 설치부(2) 등이 일체이므로 상측 케이스(1)에 대한 코일(8)의 위치 어긋남이 생기는 일이 없으므로 소형화 및 경량화를 실현하면서, 수위를 검출할 때까지의 인덕턴스가 일정하게 되어 코일(8)의 이동에 의한 발진 주파수의 변화를 안정하게 발생시킬 수가 있다.
또한, 커버(5)에 의해 코일(8)을 포함하는 단자대(3) 및 코일 설치부(2)만을 보호하는 구성으로 할 경우에는 상측 케이스(1) 및 하측 케이스(9)에 의해 수용된 체적을 최적화하면서 상측 케이스(1) 상에 설치되는 단자대(3) 및 코일 설치부(2)를 보호하는 커버(5)를 필요한 최소한의 형상, 크기로 할 수 있으므로 코일(8) 등의 보호를 하면서 보다 용이하게 수위 검출 장치의 소형화를 도모할 수 있다.
이상의 설명에서는 코일(8) 등을 보호하기 위해서 커버(5)[커버(5)를 부가했을 경우의 구성에 대해서는 도 4a 및 도 4b 참조]를 설치하는 구성에 대해서 설명했지만 수위 검출 장치의 사용 환경에 따라서는 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이 커버를 설치하지 않고 사용할 수도 있다.
(실시형태 2)
이어서, 도 4a 및 도 4b를 이용해서 실시형태(2)에 있어서의 경우의 수위 검출 장치의 구조에 대해서 설명한다.
도 4a 및 도 4b는 실시형태 2에 있어서의 수위 검출 장치의 구성을 나타내는 도면이며, 도 4a는 중요부를 표시하는 분해사시도이고, 도 4b는 단면도이다.
실시형태 2의 수위 검출 장치의 특징은 실시형태 1의 수위 검출 장치의 상측 케이스에 구멍을 형성한 것이다.
도 4a 및 도 4b에 나타내는 바와 같이, 단자대(3)의 콘덴서(12)를 장착하는 위치에 대향하는 상측 케이스(1)의 영역에 구멍(15)을 형성한다. 구멍(15)의 크기는 콘덴서(12)를 도통할 수 있는 크기이다. 이러한 구멍을 형성함으로써 단자대(3)와 상측 케이스(1)의 간격이 되는 코일 설치부(2)의 높이를 코일(8)에 필요한 최저한의 높이로 했을 경우에 있어서 이 높이보다 긴 콘덴서(12)를 사용했다고 해도 콘덴서(12)의 일부를 구멍(15) 내, 또는 구멍(15)을 관통하여 상측 케이스(1) 내부에 배치할 수 있고, 콘덴서(12)의 크기에 제한됨이 없이 단자대(3)와 상측 케이스(1)의 간격을 최적화할 수 있으므로 보다 수위 검출 장치의 소형화를 도모할 수 있다. 또한, 단자대(3)와 상측 케이스(1)의 간격이 콘덴서(12)의 크기와 비교해서 작으면 단자대에 콘덴서(12)를 장착하는 공정이 곤란해진다. 그러나, 구멍(15)을 형성함으로써 구멍(15)을 통해 상측 케이스의 내측으로부터 콘덴서(12)를 장착하는 것이 가능하므로 상측 케이스(1)와 단자대(3) 사이에 코일(8) 및 콘덴서(12)를 형성하는 구성이어도 단자대(3)와 상측 케이스(1)의 간격에 상관없이 용이하게 콘덴서(12)를 장착할 수 있다.
여기에서는 콘덴서(12)의 수용 및 장착을 위해서 구멍(15)을 이용하는 경우를 예로 설명했지만 콘덴서(12) 이외의 부품을 위해서 구멍(15)을 이용할 수도 있다. 예컨대, 수위 검출 회로에 이용하는 부품 중 환경에 의해서 수위 검출 특성에 영향을 받는 것이 적은 부품 등을 콘덴서(12)와 함께 단자대(3)에 설치하여 그 수용 및 장착을 위해서 구멍(15)을 이용할 수도 있다.
여기에서도, 커버(5)의 유무는 임의적이지만 상측 커버(1)에 구멍(15)이 형성되어 있으므로 구멍(15)을 포섭하는 커버(5)를 설치함으로써 케이스 내를 보호할 수 있어 유용하다.

Claims (5)

  1. 하측 케이스와,
    상기 하측 케이스에 수용되는 다이어프램과,
    상기 하측 케이스에 설치되어 상기 하측 케이스와 상기 다이어프램 사이에 형성되는 공간에 도통하는 도입구와,
    상기 다이어프램의 중앙부와 접속되는 코어와,
    상기 하측 케이스에 장착되어 상기 다이어프램 및 상기 코어를 상기 하측 케이스와 함께 내포하는 상측 케이스와,
    상기 상측 케이스에 형성되는 개구부와,
    상기 상측 케이스 상에 상기 상측 케이스와 일체 형성되는 원통형의 코일 설치부와,
    상기 개구부와 상기 코일 설치부의 원통 내부로 형성되어 상기 코어가 내부를 이동가능한 원통부와,
    상기 코일 설치부 상에 상기 코일 설치부와 일체 형성되는 단자대와,
    상기 코일 설치부에 도전선을 감아 형성되는 코일과,
    상기 단자대에 장착되는 2단자의 전자부품과,
    상기 단자대에 설치되어 상기 코일의 일단 및 상기 전자부품의 한쪽 단자와 각각 전기적으로 접속되는 한쌍의 외부단자를 갖는 것을 특징으로 하는 수위 검출 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 상측 케이스에 설치되어 상기 코일 설치부 및 상기 단자대를 내포하면서 상기 외부단자의 단부를 노출하는 커버를 더 갖는 것을 특징으로 하는 수위 검출 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 상측 케이스의 상기 전자부품의 장착 위치와 대향하는 영역에 상기 전자부품이 관통할 수 있는 구멍을 형성하는 것을 특징으로 하는 수위 검출 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 상측 케이스의 상기 전자부품의 장착 위치와 대향하는 영역에 상기 전자부품이 관통할 수 있는 구멍을 형성하는 것을 특징으로 하는 수위 검출 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자부품이 콘덴서인 것을 특징으로 하는 수위 검출 장치.
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