KR20140062192A

KR20140062192A - 정전용량의 변화를 이용한 비접촉식 연료레벨 계측 장치

Info

Publication number: KR20140062192A
Application number: KR1020120128262A
Authority: KR
Inventors: 이우주; 이해정
Original assignee: 주식회사 루멘월드
Priority date: 2012-11-13
Filing date: 2012-11-13
Publication date: 2014-05-23
Also published as: KR101443262B1; WO2014077571A1

Abstract

본 발명은 정전용량의 변화를 이용한 비접촉식 연료레벨 계측 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 연료레벨에 따라 상하로 위치가 변화하는 플로팅부에 맞게 회전하는 회전판과 고정된 고정판 간의 대향면적에 따른 정전용량을 계측하고, 계측한 정전용량을 이용하여 연료레벨을 계산하는 비접촉식 연료 레벨 계측 장치에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 연료용기의 형상이나 용량과 무관하게 동일한 가변용량부를 사용하여 연료레벨을 계측할 수 있을 뿐만 아니라, 비접촉식으로 연료레벨을 계측함으로써 기존의 접촉식 연료레벨 계측 장치에서 발생하는 접촉 불량, 부품 산화, 또는 부식으로 인한 연료레벨 계측에서의 오동작을 방지할 수 있다.

Description

정전용량의 변화를 이용한 비접촉식 연료레벨 계측 장치{Non-contacting Fuel Level Measuring Apparatus using Variable Capacitance}

본 발명은 정전용량의 변화를 이용한 비접촉식 연료레벨 계측 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 연료레벨에 따라 상하로 위치가 변화하는 플로팅부에 의해 회전되는 회전판과 고정된 고정판 간의 대향면적에 따른 정전용량을 계측하고, 계측한 정전용량을 이용하여 연료레벨을 계산하는 비접촉식 연료 레벨 계측 장치에 관한 것이다.

기존의 연료용기에 충전 또는 주입된 연료량을 상시 감지하는 방법으로서 보빈(Bobbin)에 감은 코일의 표면을 플로트 끝단에 연결된 접촉판에 접촉시켜 코일 저항값의 변화에 따른 전류치의 변화를 계측함으로써 연료량을 계측하거나, 신소재 세라믹 표면에 도체와 저항패턴을 인쇄하여 만든 세라믹 저항 카드의 도체를 접촉단자가 슬라이딩하면서 감지한 저항값의 변화를 계측함으로써 연료량을 계측하는 방식들이 있다.

그러나 연료의 연소과정에서 배출되는 이산화탄소와 배기가스 배출량을 줄이기 위한 노력과 화석연료의 고갈에 따른 연료비의 상대적 상승을 염려한 대체연료(식물성 바이오,알코올, LNG 등)의 사용이 증가 하면서 기존의 접촉식 연료 게이지는 많은 문제점을 일으키고 있다.

연료 오염과 이물질 유입이 누적되는 경우 접촉 기능이 불안정해지고 그에 따라 계측 정확성이 떨어져 소비자의 불만으로 나타난다. 또한 소비자가 제대로 정제되지 않은 불량연료 등의 주입, 알코올의 사용, 바이오유(식물성 기름)와 디젤유를 혼합하여 사용되는 하이브리드 차량의 경우에 연료 용기 안에서 장기간 보존되어 성능을 유지해야 하는 연료게이지 핵심부품 소재 등이 예기치 못한 화학적인 문제로 부식이 일어나 내구성과 신뢰성이 현저히 저하되어 품질이 급속히 떨어지는 결과를 가져오게 되었다.

따라서 사용연료의 다변화와 혼합연료의 사용에 따른 연료 감지장치 성능을 장기간 보증할 수 있는 내구성 향상과 신뢰성을 높여주는 연료레벨 감지 장치의 개발이 필요하게 되었고, 향후 더욱 확대될 저탄소 배출 청정연료 등 대체에너지(극 초저온 LNG 등)연료의 연료량을 상시 감지하여 관리하는 감지장치로서 비접촉 방식으로 연료레벨을 계측하는 장치의 필요성이 커지고 있다..

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 연료용기의 형상이나 용량과 무관하게 동일한 가변용량부를 사용하여 연료레벨을 계측할 수 있을 뿐만 아니라, 기존의 접촉식 연료레벨 계측 장치에서 발생하는 접촉 불량, 부품 산화, 또는 부식으로 인한 연료레벨 계측에서의 오동작을 방지할 수 있는, 정전용량의 변화를 이용한 비접촉식 연료 레벨 계측 장치를 제공하는 데 있다.

상기한 과제를 해결하기 위해 본 발명에 따른 정전용량의 변화를 이용한 비접촉식 연료 레벨 계측 장치는, 고정판과 회전판과 회전축을 포함하며, 회전판과 고정판의 대향 면적에 따라 정전용량이 변화하는 가변용량부; 회전축과 결합된 아암, 및 아암에 고정된 플로트를 포함하는 플로팅부; 및 가변용량부에서의 정전용량 변화로서 연료레벨을 계측하는 계측부를 포함하며, 고정판은 비철금속으로 이뤄진 동일한 면적을 가지는 복수의 금속판이 일정간격을 유지하며 겹치게 배치되고, 회전판은 비철금속으로 이뤄진 동일한 면적을 가지는 복수의 반원형 금속판이 일정간격을 유지하며 겹치게 배열되되, 연료 변화량에 따른 플로트의 위치 변화에 따라 회전축을 따라 회전하면서 고정판과 접촉하지 않도록 고정판의 사이로 삽입되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 가변용량부는 연료에 침적되도록 연료용기의 하부에 배치되거나 연료에 침적되지 않도록 연료용기의 상단에 배치될 수 있다.

바람직하게는, 상기 계측부는, 정전용량 값에 연료레벨 값이 각각 대응되는 용량-레벨 대응 테이블을 저장하고 있는 저장부; 및 계측한 정전용량 값과 용량-레벨 대응 테이블을 기초로 연료용기 내의 연료레벨을 계산하는 레벨계산부를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 계측부는, 계산된 연료레벨이 소정의 한계치 이하인 경우 경고 램프를 점등하는 경고표시부를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면, 연료용기의 형상이나 용량과 무관하게 동일한 가변용량부를 사용하여 연료레벨을 계측할 수 있을 뿐만 아니라, 비접촉식으로 연료레벨을 계측함으로써 기존의 접촉식 연료레벨 계측 장치에서 발생하는 접촉 불량, 부품 산화, 또는 부식으로 인한 연료레벨 계측에서의 오동작을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 정전용량의 변화를 이용한 비접촉식 연료레벨 계측 장치를 예시한 도면.
도 2와 도 3은 가변용량부의 구조를 나타낸 도면.
도 4는 연료 용량에 따른 금속판의 대향면적의 변화를 예시하는 도면.
도 5 및 도 6은 가변용량부의 장착 위치를 변경할 수 있는 실시예를 예시한 도면.
도 7은 계측부를 상세히 나타낸 블록도.
도 8은 사용자를 위한 계기판을 예시한 도면.
도 9는 플로트와 아암의 구성을 예시한 도면.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1은 본 발명에 따른 정전용량의 변화를 이용한 비접촉식 연료레벨 계측 장치를 예시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 정전용량의 변화를 이용한 비접촉식 연료레벨 계측 장치(100)는 가변용량부(110), 플로트부(120), 및 계측부(130)를 포함한다.

본 발명에 따른 정전용량의 변화를 이용한 비접촉식 연료레벨 계측 장치(100)에서 플로트부(120)는 연료용기(150) 내에 충전 또는 주입되는 연료량의 변화에 따라 상하로 움직이고, 플로트부(120)의 연료 변화량에 따른 위치 변화에 대응하여 가변용량부(110)의 정전용량이 변화하고, 계측부(130)는 정전용량의 변화를 감지하여 연료용기(150) 내에 주입된 연료량을 계측한다.

가변용량부(110)는 고정판과 회전판의 대향면적에 따라 정전용량을 변화시키는 역할을 수행하는 구성요소이다. 정전용량의 변화로서 연료용기(150) 내의 연료레벨이 계측될 수 있다.

도 2 및 도 3은 가변용량부의 구조를 나타낸 도면이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 가변용량부(110)는 고정판(111), 회전판(112), 및 회전축(113)을 포함한다.

고정판(111)은 비철금속으로 이뤄진 각각 동일한 면적을 가지는 복수의 금속판들이 각각 일정한 간격을 유지하면서 겹치도록 적층 배열된다. 고정판(111)을 이루는 각각의 금속판은 서로 접촉하지 않은 채 병렬로 전기적으로 연결된다.

회전판(112)도 비철금속으로 이뤄진 각각 동일한 면적을 가지는 복수의 반원형 금속판들이 각각 일정간격을 유지하면서 겹치도록 적층 배열된다. 회전판(112)을 이루는 각 금속판은 금속의 회전축(113)에 고정되는 동시에 서로 전기적으로 연결되어 있다.

이러한 고정판(111)과 회전판(112)의 금속판은 산화를 방지하기 위해 알루미늄, 구리, 및 스테인레스 중의 적어도 하나로 이뤄진 비철금속 또는 비철금속 합금이 이용된다.

금속 회전축(113)은 아암(122)과 결합되어 있으므로, 연료용기(150) 내에서 연료량이 변화하는 경우 플로트부(120)의 아암(122)의 움직임 변화에 따라 금속 회전축(113)이 회전하고, 그에 따라 금속 회전축(113)과 결합된 회전판(112)도 함께 회전한다.

회전판(112)을 이루는 각 금속판들은 회전축(113)의 회전에 따라 고정판(111)을 이루는 각 금속판들 사이 사이로 삽입된다.

고정판(111)을 이루는 각 금속판들과 회전판(112)을 이루는 각 금속판들은 전기적으로 절연되었을 뿐만 아니라 기구적으로도 서로 접촉하지 않는다. 회전판(112)이 고정판(111) 사이로 삽입될 때에도 회전판(112)과 고정판(111)을 이루는 각 금속판은 서로 접촉하지 않는다.

고정판(111)을 이루는 각 금속판과 회전판(112)을 이루는 각 금속판 간의 대향면적이 변화함에 따라 정전용량도 변화한다.

이처럼 가변용량부(110)에서는 고정판(111)을 이루는 각 금속판들 사이를 회전판(112)을 이루는 각 금속판들이 회전하여 삽입되면서 양 극판(111, 112)이 서로 마주보는 부분의 면적이 변화된다. 양 극판(111, 112)의 대향면적이 변화함에 따라 양 극판(111, 112) 간의 정전용량 값이 변화하고, 그 정전용량 값의 변화로서 연료용기(150) 내에 존재하는 연료레벨이 계측될 수 있다.

도 2는 연료용기(150)에 연료가 빈 경우의 가변용량부(110)의 사시도(a) 및 단면도(b)를 예시한다. 도 2(b)에서 연료용기(150)에 연료가 빈 경우 양 극판(111, 112) 간의 대향면적은 최소가 된다(Se).

도 3은 연료용기(150)에 연료가 가득 찬 경우의 가변용량부(110)의 사시도(a) 및 단면도(b)를 예시한다. 도 3(b)에서 연료용기에 연료가 가득 찬 경우 양 극판(111, 112) 간의 대향면적은 최대가 된다(Sf).

한편 고정판(111)을 이루는 각 금속판과 회전판(112)을 이루는 각 금속판 사이에 어떠한 유전체가 있는가에 따라서 정전용량의 값은 상이해진다. 공기도 유전체이며 엔진의 동력을 얻는데 필요한 각종 연료(휘발유, 경유, LPG, LNG, 바이오 연료, 또는 알코올 등)도 유전체이므로, 그 각 유전체의 종류와 특성에 따라 정전용량 값은 달라진다.

고정판(111)과 회전판(112)이 어떠한 연료속에 잠겨있는 상태에서 고정판(111)과 회전판(112)이 마주보고 있는 대향면적이 변화하면 그 정전용량 값은 대향면적에 따라 달라진다. 한편, 가변용량부(110)가 연료에 잠겨있는 상태가 아니라 공기중에 있는 경우라도 고정판(111)과 회전판(112)의 대향면적에 따라 그 정전용량은 상이하게 된다.

본 발명은 이러한 원리를 이용한 것으로서, 연료량의 변화에 따라 가변용량부(110)의 고정판(111)과 회전판(112)의 대향면적이 변화하고 결국 정전용량의 변화량을 가시적으로 인식할 수 있도록 구현한 발명이다. 또한 본 발명은 회전판(112)이 회전하며 고정판(111) 사이로 삽입되는 동안 고정판(111)과 회전판(112)이 서로 접촉하지 않는 비접촉식으로 구현된다.

한편, 연료용기(150)를 상하로 절단한 단면의 형상을 축소 배율로 하여 가변용량부(110)의 금속판(111, 112)을 만드는 경우 연료용기(150)의 형상에 따라 변화되는 연료량을 더욱 정확하게 계측할 수 있다.

도 4는 연료 용량에 따른 금속판의 대향면적의 변화를 예시하는 도면이다.

도 4(a)는 연료용기(150)가 비어 있는 상태에서의 양 금속판(111, 112) 간의 대향면적(Se)을 예시하고, 도 4(b)는 연료용기(150)에 연료가 반정도 차있는 상태에서의 양 극속판(111, 112) 간의 대향면적(

)을 예시하며, 도 4(c)는 연료용기(150)에 연료가 가득한 상태에서의 양 금속판(111, 112) 간의 대향면적(Sf)을 예시한다.

도 4(a) 내지 도 4(c)에서처럼, 연료량에 따라 고정판(111)과 회전판(112)의 대향면적이 변화함을 알 수 있다.

도 5 및 도 6은 가변용량부의 장착 위치를 변경할 수 있는 실시예를 예시한 도면이다.

도 5는 고정판(111)과 회전판(112)을 이루는 금속판들이 연료에 잠기지 않도록 연료용기(150)의 상부에 장착되는 실시예를 예시한다. 즉, 가변용량부(110)가 연료용기(150)의 상부에 배치됨으로써 가변용량부(110)는 연료에 잠기지 않는다.

그리고, 도 6은 고정판(111)과 회전판(112)을 이루는 금속판들이 연료에 잠기도록 연료용기(150)의 하부에 장착되는 실시예를 예시한다. 가변용량부(110)는 연료용기(150)의 하부, 즉 연료용기(150)의 바닥부에 배치됨으로써 연료 속으로 잠기게 된다.

연료용기(150)가 쉽게 오염이 되거나 불순물이 함유된 연료가 연료용기(150)로 주입되는 경우, 불순물들이 고정판(111)과 회전판(112)을 이루는 각 금속판들 사이에 침전되어 정전용량이 부정확하게 계측될 수 있다. 따라서 불순물이 다량 함유된 연료를 사용하거나 연료용기(150)가 쉽게 오염이 될 수 있는 경우, 가변용량부(110)는 연료용기(150)의 상부에 배치되는 것이 바람직하다.

한편, 도 6의 실시예에서 가변용량부(110)가 연료에 잠기게 되므로 불순물이나 침적물을 여과하는 연료필터(180)가 추가되는 것이 바람직하다. 가변용량부(110)의 양 금속판(111, 112)의 사이에 스며드는 연료는 연료필터(180)를 거치므로 불순물이나 침전물이 제거된다.

다시 도 1로 되돌아가 설명하도록 한다.

플로트부(120)는 연료용기(150) 내에 충전 또는 주입되는 연료량의 변화에 따라 상하로 움직이는 역할을 수행하는 구성요소로서, 플로트(121) 및 아암(122)을 포함한다.

플로트(121)는 연료 표면에서 떠 있는 상태를 유지하는 기구로서, 연료 표면에 떠있으므로 연료용기(150) 내에서의 연료량 변화에 따라 상하로 움직일 수 있다.

아암(122)은 플로트(121)를 고정시키는 막대로서, 아암(122)의 일단은 플로트(121)와 고정 결합하고, 아암(122)의 타단은 가변용량부(110)의 회전축(113)과 결합한다. 아암(122)의 끝단은 회전판(112)과 결합된 상태로 결국 회전축(113)이 된다.

아암(122)의 일단은 플로트(121)와 결합되고 아암(122)의 타단은 회전축(113)과 결합되어 있으므로, 연료량이 변화함에 따라 플로트(121)의 높이가 변화하고, 그에 따라 아암(122) 및 아암(122)과 결합된 회전축(113)도 회전하여 회전판(112)과 고정판(111)을 이루는 각 금속판 간의 대향면적이 변화한다.

한편 플로트부(120)의 아암(122)은 도 1, 도 5, 및 도 6에서처럼 연료용기(150)의 형상 및 가변용량부(110)의 장착 위치 등에 의해 중간이 꺽인 금속막대로 구현될 수 있다.

계측부(130)는 가변용량부(110)에서의 정전용량을 계측하고, 그 계측된 정전용량으로서 연료용기(150) 내의 연료레벨을 계측하는 역할을 수행한다.

도 7은 계측부를 상세히 나타낸 블록도이다.

도 7을 참조하면, 계측부(130)는 정전용량을 센싱하는 정전용량 감지부(131)를 포함하며, 레벨계산부(132), 레벨표시부(133), 경고표시부(134), 저장부(135), 조정 스위치(136), 및 경사오차 보정부(137) 중의 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.

정전용량 감지부(131)는 가변용량부(110)에서 발생된 신호를 기초로 정전용량 값을 계측하는 역할을 수행한다.

레벨계산부(132)는 정전용량 감지부(131)에서 계측한 정전용량 값을 기초로 연료용기(150) 내에 존재하는 연료레벨을 계산한다.

레벨 계산을 위해 저장부(135)는 각각의 정전용량 값에 연료레벨 값이 각각 대응되는 용량-레벨 대응 테이블을 저장하고 있다. 용량-레벨 대응 테이블은 연료용기(150)의 형상과 용량 및 연료 종류에 따라 각각 대응 관계가 상이할 수 있으므로, 연료용기(150)의 형상이나 용량 및 연료 종류가 결정되면 그에 적절한 용량-레벨 대응 테이블을 미리 저장부(135)에 저장하는 방식으로 설정하는 것이 바람직하다.

레벨계산부(132)는 정전용량 감지부(131)에서 계측한 정전용량 값과 저장부(135)의 용량-레벨 대응 테이블을 기초로 하여 연료용기(150) 내에 존재하는 연료레벨을 계산한다.

레벨표시부(133)는 레벨계산부(132)에서 계산된 연료레벨을 사용자가 눈으로 볼수 있도록 화면 또는 램프 등 다양한 방식을 통해 출력하는 역할을 수행한다. 레벨표시부(133)는 연료용기(150)에 연료가 차있는 상태를 0% 에서 100% 범위로 디지털 형식으로 표시하거나, 눈금 표시 등과 같은 아날로그 형식으로 표시할 수 있다.

경고표시부(134)는 레벨계산부(132)에 의해 계산된 연료레벨이 소정의 한계치 이하인 경우 경고 문구를 화면으로 출력하거나, 경고음을 출력하거나, 경고 램프를 점등하는 등의 방식으로 사용자에게 연료 보충 시점을 알려주는 역할을 수행한다. 한계치는 설정에 의해 변경될 수 있으며, 이러한 한계치는 저장부(135)에 저장된다.

한편, 조정 스위치(136)는 또한 충전된 연료의 변질이나 불순물의 혼입으로 가변용량부(110)에서 발생하는 신호 값이 변하여 실제의 연료레벨과 레벨계산부(132)에서 계산된 연료레벨에 편차가 생기는 경우 조정하기 위한 스위치이다.

또한 조정 스위치(136)는 연료탱크에 맞게 초기 설정된 용량-레벨 대응 테이블 값과 실제의 연료 주입량 간에 편차가 생겼다고 인식되는 경우에 이용될 수 있다.

실제의 연료레벨과 레벨계산부(132)에서 계산된 연료레벨 간의 편차를 조정하는 방식으로서, 연료용기(150)가 만충될 때 조정 스위치(136)를 눌러 그 당시의 정전용량 값을 저장부(135)에 기억시킨다. 한편, 연료가 최저점으로 소진되어 있는 상태라고 인식되면, 조정 스위치(136)를 눌러 그 당시의 정전용량 값을 저장부(135)에 기억시킬 수도 있다.

이처럼 만충 시 및/또는 최저점 소진 시에 조정 스위치를 누르면, 레벨계산부(132)는 저장부(136)에 기억시킨 연료가 만충된 경우의 정전용량 값 및/또는 최저점으로 연료가 소진된 경우의 정전용량 값을 이용하여 연료레벨의 편차를 조정한다.

한편 계측부(130)는 연료용기(150)가 기울어진 경우 연료용기(150)에 실제로 들어있는 연료량과 계측된 연료레벨 간의 오차를 보정해주는 경사오차 보정부(137)를 더 포함할 수 있다.

경사오차 보정부(137)는 연료용기(150)의 경사 여부 및 경사도를 감지하는 경사도 센서(138)를 포함하며, 경사도 센서(138)에서 감지된 경사도를 이용하여 레벨계산부(132)에서 계산된 연료레벨을 보정한다.

기존의 세라믹 저항판을 사용하는 접촉식 연료감지 장치의 경우 연료용기의 형상이나 용량 크기에 맞춰 세라믹 저항판을 설계하고 제조해야 하는 문제가 있었으나, 본 발명에서처럼 가변용량부(110)의 특성을 적용하는 경우에는 연료용기의 형상이나 용량과 무관하게 동일한 가변용량부(110)를 사용할 수 있다. 다만 연료용기(150)의 높이와 용량에 맞게 플로트(121)를 잡아주는 아암(122)의 길이나 형상만을 조정하면 된다.

가변용량부(110)의 특성을 더 응용할 수 있는 방법으로서 연료용기(150)를 상하로 절단한 단면의 형상을 축소 배율로 하여 가변용량부(110)의 금속판(111, 112)을 만드는 경우 연료용기(150)의 형상에 따라 변화되는 연료량을 더욱 정확하게 계측할 수 있다.

도 8은 사용자를 위한 계기판을 예시한 도면이다.

도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 비접촉식 연료레벨 계측 장치(100)의 사용자 계기판은 레벨표시부(133)에 의한 레벨표시램프(1331, 1332), 경고표시부(134)에 의한 경고표시램프(1341), 및 조정 스위치(1361)로 구성된다.

레벨표시램프(1331)에 0% 에서 100% 범위로 디지털 형식으로 연료레벨이 표시되거나(1331), 레벨표시램프(1332)에 눈금 표시 등과 같은 아날로그 형식으로 연료레벨이 표시될 수 있다. 또한, 연료레벨이 소정의 한계치 이하인 경우 경고표시램프(1341)가 점등된다.

사용자 계기판은 도 8의 실시예에 한정되지 않고, 다양한 방식으로 구현될 수 있다.

도 9는 플로트와 아암의 실제적인 구성을 예시한 도면이다.

본 발명에서 플로트(121)를 아암(122)에 고정할 때, 플로트(121)의 몸체 둘레에 원형으로 아암(122)이 삽입되어 고정될 수 있는 홈(1211)을 만들고, 플로트(121) 전체 구경의 1/2을 초과하도록 아암(122)을 플로트(121)의 홈(1211)에 끼워서 조립한다.

연료가 LNG 등의 극초저온으로 보관되는 경우, 고무나 플라스틱류의 플로트는 파손되어 사용이 불가능하므로 SUS(Steel Use Stainless) 등의 금속류 플로트가 이용되는 것이 바람직하다. 도 9는 금속류로 제작된 플로트(121)와 아암(122)을 용이하게 조립하기 위한 구성을 나타낸다.

이상에서는 도면에 도시된 구체적인 실시예를 참고하여 본 발명을 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하므로, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 자라면 이로부터 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 보호 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하고, 그와 동등 및 균등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 보호 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

110, 가변용량부 111, 고정판 112, 회전판
113, 회전축 120, 플로트부 121, 플로트
122, 아암 130, 계측부 131, 정전용량 감지부
132, 레벨계산부 133, 레벨표시부 134, 경고부
135, 저장부 136, 조정 스위치 137, 경사오차 보정부

Claims

고정판과 회전판과 회전축을 포함하며, 상기 회전판과 고정판의 대향면적에 따라 정전용량이 변화하는 가변용량부;
상기 회전축과 결합된 아암, 및 상기 아암에 고정된 플로트를 포함하는 플로팅부; 및
상기 가변용량부에서의 정전용량 변화로서 연료레벨을 계측하는 계측부를 포함하며,
상기 고정판은 비철금속으로 이뤄진 동일한 면적을 가지는 복수의 금속판이 일정간격을 유지하며 겹치게 배치되고,
상기 회전판은 비철금속으로 이뤄진 동일한 면적을 가지는 복수의 반원형 금속판이 일정간격을 유지하며 겹치게 배열되되, 연료 변화량에 따른 상기 플로트의 위치 변화에 따라 상기 회전축을 따라 회전하면서 상기 고정판과 접촉하지 않도록 상기 고정판의 사이로 삽입되는 것을 특징으로 하는, 정전용량의 변화를 이용한 비접촉식 연료레벨 계측 장치.
제1항에 있어서, 상기 가변용량부는,
연료에 침적되도록 연료용기의 하부에 배치되는 것을 특징으로 하는, 정전용량의 변화를 이용한 비접촉식 연료레벨 계측 장치.
제2항에 있어서, 상기 가변용량부는,
연료에 포함된 불순물을 여과하는 연료필터를 더 포함하며,
상기 가변용량부에 스며드는 연료는 상기 연료필터로 여과된 연료인 것을 특징으로 하는, 정전용량의 변화를 이용한 비접촉식 연료레벨 계측 장치.
제1항에 있어서, 상기 가변용량부는,
연료에 침적되지 않도록 연료용기의 상부에 배치되는 것을 특징으로 하는, 정전용량의 변화를 이용한 비접촉식 연료레벨 계측 장치.
제1항에 있어서, 상기 계측부는,
정전용량 값에 연료레벨 값이 각각 대응되는 용량-레벨 대응 테이블을 저장하고 있는 저장부; 및
상기 계측한 정전용량 값과 상기 용량-레벨 대응 테이블을 기초로 연료용기 내의 연료레벨을 계산하는 레벨계산부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 정전용량의 변화를 이용한 비접촉식 연료레벨 계측 장치.
제5항에 있어서, 상기 계측부는,
연료용기에 연료가 만충된 경우 또는 연료용기에 연료가 빈 경우 사용자에 의해 눌려지는 조정 스위치를 더 포함하되,
상기 레벨계산부는, 상기 조정 스위치가 눌리면, 연료가 만충된 경우 또는 연료가 빈 경우의 정전용량 값을 기초로 연료레벨을 계산하는 것을 특징으로 하는, 정전용량의 변화를 이용한 비접촉식 연료레벨 계측 장치.
제5항에 있어서, 상기 계측부는,
연료용기의 경사 여부 및 경사도를 감지하는 경사도 센서; 및
연료용기가 기울어진 경우, 상기 감지한 경사도를 실제의 연료레벨과 상기 계산된 연료레벨 간의 오차를 보정하는 경사오차 보정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 정전용량의 변화를 이용한 비접촉식 연료레벨 계측 장치.
제5항에 있어서, 상기 계측부는
상기 계산된 연료레벨이 소정의 한계치 이하인 경우 경고 램프를 점등하거나 경고음을 출력하는 경고표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 정전용량의 변화를 이용한 비접촉식 연료레벨 계측 장치.
제1항에 있어서,
상기 플로트는, 금속류로 제조되고, 몸체 둘레에 상기 아암이 삽입되어 고정되는 홈을 구비하고,
상기 아암은, 상기 플로트의 전체 구경의 1/2를 초과하도록 상기 홈에 끼워져서 상기 플로트와 결합하는 것을 특징으로 하는, 정전용량의 변화를 이용한 비접촉식 연료레벨 계측 장치.