KR20150004237U - 수위조절장치의 수위감지장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 수조에 수용된 물의 수위를 여러 단계로 구분하여 감지 및 표시함으로써 물의 공급과 차단이 용이한 수위감지장치에 관한 고안이다.
본 고안은 수조의 수위를 조절하기 위해 수조 내부에 설치되어 수위를 감지하는 수위감지장치에 있어서, 상기 수위감지장치는, 수조 내부 바닥면에서 이격되어 상단에 고정되는 수직관; 상기 수직관의 내부 상단에 결합되어 수조 내에 공급되는 물의 공급과 차단을 제어하는 리니어홀센서; 상기 리니어홀센서에서 하단으로 결합되는 금속막대; 상기 수직관의 외부를 감싸며 상하 이동 가능하도록 결합되는 부력체의 플로우트; 상기 플로우트 내부에 결합되는 자성체;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 고안은 수조의 물 수위를 여러 단계로 구분하여 감지함으로써 현재 수위 상태를 정확하게 파악할 수 있으며, 구조가 간단하면서도 고장의 염려가 적으며 제작비용이 절감되는 경제적인 효과가 있다.

Description

수위조절장치의 수위감지장치{Water Level Sensing Apparatus}

본 고안은 수조의 수위에 따라 물의 공급과 차단이 자동으로 이루어지도록 조절하는 수위조절장치에서 수위감지장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수조에 수용된 물의 수위를 여러 단계로 구분하여 감지 및 표시함으로써 물의 공급과 차단이 용이한 수위감지장치에 관한 고안이다.

최근 산업의 발달과 경제 성장에 따라서 수위를 자동으로 조절하는 수위조절 장치의 사용도 날로 증가하고 있는 추세이다. 예를 들면, 공업용 냉각수 저수조의 수위를 조절하거나, 오폐수의 정화를 위한 정화조의 수위를 조절하거나, 또는 가정용 물탱크, 양변기, 정수기 등에서도 수조 내의 물의 량을 일정하게 조절하기 위해 수위조절장치가 사용되고 있다.

이러한 수위조절장치는 용도에 따라서 다양한 방식이 채용되고 있는데, 예를들면, 전극봉 방식, 오뚜기볼 방식 플롯 방식 등이 있다. 이 외에도 일명 리드 스위치(REED SWITCH) 방식이 있는데, 이 방식은 파이프 속에 리드 스위치를 넣고 외부 파이프를 관통시키는 볼(BALL) 속에 영구 자석을 넣어서 수위에 따라서 볼의 위치가 이동할 때 리드 스위치를 온/오프 시켜서 수조 내의 수위를 조절하는 방식이다.

도 1은 종래의 리드 스위치 방식의 수위 조절 장치의 개략적인 구조를 도시한다.

도면에 도시된 바와 같이, 일반적인 리드 스위치 방식의 수위 조절 장치(200)는 수조(100)의 상부에 고정되어 있으며, 이 장치의 관(210)을 관통하여 볼(220)이 상하 이동 가능하도록 배치되고, 관(210)의 내부에는 리드 스위치(230)가 내장되어 있다.

따라서 빈 수조(100)에 물을 채우기 위해 물을 공급하기 시작하는데, 이때 볼(220)은 자체 중력에 의해 판의 하부 걸림턱(240)에 걸쳐진 상태가 되고, 관(210) 내부의 리드 스위치(230)는 개방상태 즉, OFF 상태가 된다.

그리고, 점차 수조(100) 내의 수위가 상승하면 서서히 볼(220)도 부력에 의해 (210)을 타고 상승하면서 리드 스위치(230) 주변에 위치하면, 자장이 형성되면서 리드 스위치(230)의 접점을 폐로시켜서 스위치를 온(ON) 시키게 되고, 수조(200) 내로 물이 유입되는 것을 막게 된다.

물론, 필요 시 외부 조작에 의해 수조(100)내의 물을 방류시키게 되면, 수위가 낮아지면서 볼(220)은 자체 중력에 의해서 관(210)의 하부 걸림턱(240)으로 내려가게 되고, 리드 스위치(230) 주변에는 자장이 해제되므로 스위치(230)가 다시 원래의 상태 즉, 오프(off) 상태로 돌아가게 되면서 물의 유입과 차단을 반복하게 된다.

그러나, 상기와 같은 종래 수위 조절 장치(200)는 최하 수위가 되는 경우 및 최상의 수위가 되는 경우에만 작동을 하여 물의 공급과 차단만을 하는 구성이므로, 현재 수조(100)의 수위 상태를 정확하기 파악하기에는 무리가 있다.

또한, 수위 조절 장치(200)의 리드 스위치(230)는 소모품으로서 일정 시간 동안 사용하게 되면 고장이 발생하게 되고 외부 충격에도 약해 내구성이 양호하지 못한 문제가 있다.

따라서, 리드 스위치(230) 등이 고장이 나게 되어 물의 수위와 상관없이 수조 내로 물이 계속해서 유입되거나 반대로 물이 전혀 없는데도 물이 유입되지 않는 등의 문제가 발생할 수도 있다.

본 고안은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 안출된 고안으로서, 수조의 물 수위를 여러 단계로 구분하여 감지하여 현재 수위 상태를 정확하게 파악할 수 있는 수위감지장치의 수위감지장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 고안은 구조가 간단하면서도 고장의 염려가 적으며 제작비용이 절감되는 경제적인 수위감지장치의 수위조절장치를 제공하는데 다른 목적이 있다.

본 고안은 상기와 같은 목적을 달성하기 위해 수조의 수위를 조절하기 위해 수조 내부에 설치되어 수위를 감지하는 수위감지장치에 있어서, 상기 수위감지장치는, 수조 내부 바닥면에서 이격되어 상단에 고정되는 수직관; 상기 수직관의 내부 상단에 결합되어 수조 내에 공급되는 물의 공급과 차단을 제어하는 리니어홀센서; 상기 리니어홀센서에서 하단으로 결합되는 금속막대; 상기 수직관의 외부를 감싸며 상하 이동 가능하도록 결합되는 부력체의 플로우트; 상기 플로우트 내부에 결합되는 자성체;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 고안의 일 실시예에 따르면, 리이어홀센서는 PCB보드에 결합되는 것을 특징으로 한다.

본 고안의 일 실시예에 따르면, 상기 수직관의 하단에는 상기 플로우트의 하강을 제어하는 하단걸림턱이 구비되고, 상기 수직관의 상단에는 상기 플로우트의 상승을 제어하는 고정받침대가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

본 고안은 수조의 물 수위를 여러 단계로 구분하여 감지함으로써 현재 수위 상태를 정확하게 파악할 수 있으며, 구조가 간단하면서도 고장의 염려가 적으며 제작비용이 절감되는 경제적인 효과가 있다.

도 1은 종래 수위조절장치의 개략적인 단면 예시도
도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 수위감지장치의 구조를 보여주기 위한 개략적인 단면 예시도
도 3은 본 고안의 일 실시예에 따른 수위감지장치에서 수조 내의 수위가 낮아 플로우트가 하강한 상태의 일부 예시도
도 4는 본 고안의 일 실시예에 따른 수위감지장치에서 수조 내의 수위가 상승하면서 플로우트가 상승한 상태의 일부 예시도

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 고안의 실시예에 대하여 본 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 고안은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 고안을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.

도면을 참조하여 설명된 본 고안의 실시예는 본 고안의 이상적인 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형, 예를 들면 제조 방법 및/또는 사양의 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다. 예를 들면, 편평하다고 도시되거나 설명된 영역은 일반적으로 거칠거나/거칠고 비선형인 특성을 가질 수 있다. 또한, 날카로운 각도를 가지는 것으로 도시된 부분은 라운드질 수 있다. 따라서 도면에 도시된 영역은 원래 대략적인 것에 불과하며, 이들의 형태는 영역의 정확한 형태를 도시하도록 의도된 것이 아니고, 본 고안의 범위를 좁히려고 의도된 것이 아니다.

본 고안의 수위감지장치는(100) 수조(200) 내의 수위를 조절하기 위해 수조(200) 내부에 설치되는 것으로서, 수직관(110)과 리니어홀센서(120) 및 금속막대(130)와 플로우트(140), 그리고 자성체(150)를 포함하여 구성된다.

여기서, 수직관(110)은 수조(200) 내부 상단에 고정되어 하단측으로 길게 설치되는 바, 수조(200)의 바닥면과는 소정의 간격으로 이격되도록 설치된다.

여기서, 리니어홀센서(120)는 수직관(110)의 내부 상단에 결합되는 것으로서, 리니어홀센서(120)에 의해 감지된 데이타값에 의해 수조 내에 공급되는 물의 공급과 차단을 제어하는 역할을 한다.

리니어홀센서(120)는 수직관(110) 내부에 그 자체로 결합 구성이 될 수도 있으나, PCB 보드(122)에 결합된 상태로 수직관(110) 내부 상단에 결합되는 것도 가능하다. 따라서, PCB 보드(122)와 연결된 전원선에 의해 리니어홀센서(120)에 전원이 공급되고, 리니어홀센서(120)에서 감지된 데이타값은 데이타선에 의해 별도의 수위조절장치로 전달되어 물공급밸브(도면에는 도시되지 않음)를 차단하거나 개방하는 등의 제어를 하게 된다.

여기서, 금속막대(130)는 리니어홀센서(120)의 하단에 소정의 길이를 가지며 결합된다.

여기서, 플로우트(140)는 부력을 가지는 부력체로서, 수직관(110)의 외부를 감싸며 상하 자유 이동이 가능하도록 결합된다.

여기서, 자성체(150)는 자성을 가지는 마그네틱으로서, 플로우트(140)에 내부에 원형으로 삽입되어 결합된다.

한편, 수직관(110)의 하단에는 플로우트(140)가 하강 시 더 이상 하강하는 것을 차단하기 위해 하단걸림턱(112)이 돌출 형성되며, 수직관(110)의 상단에는 마찬가지로 플로우트(140)가 상승 시 더 이상 상승하는 것을 차단하기 위해 고정받침대(114)가 더 형성될 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 고안의 수위감지장치(100)는 수조(200)에 채워진 물이 수직관(110)의 높이까지 채워지지 않은 상태에서는 플로우트(140)가 하강하여 수직관(110)의 하단걸림턱(142)에 걸린 상태로 위치한다.

이때, 리니어홀센서(120)에서 감지되는 자속 데이타값은 '0'이 된다.

그리고, 별도의 제어에 의해 물공급밸브를 개방하여 수조(100) 내로 물을 채우게 되면, 점차 채워지면서 플로우트(140)까지 채워지면 플로우트(140)가 부력에 의해 상승하게 되며, 플로우트(140)가 수직관(110)을 타고 점차 상승하면서 플로우트(140) 내부에 구비된 자성체(150)와 금속막대(130) 사이의 자속 데이타값이 점차 변하게 된다.

즉, 플로우트(140) 내부에 삽입된 자성체(150)가 금속막대(130)의 최하단에 위치하는 경우에는 금속막대(130)로부터 리니어홀센서(120)에 전달되는 자속 데이타값이 '0'의 값인데 반하여, 플로우트(140)가 부력에 의해 점차 상승하는 경우에는 자성체(150)와 금속막대(130) 사이의 자속 데이타값이 점차 커지면서 전달되게 된다.

따라서, 리니어홀센서(120)에서 감지하여 전달되는 자속의 데이타값을 AD Converter에서 0 ~ +5V 이내의 전압값으로 출력하게 되며, 이를 그대로 0 ~ 5의 값으로 수위를 표현할 수도 있으나, 플로우트(140)의 자성체(150)가 금속막대(130)의 최하단에 위치하는 경우에는 수위값을 '0'으로 표시하고, 이후 자성체(150)가 점차 상승하면서 최상단에 위치하는 경우에는 수위값을 '100'으로 표시되도록 수위 인디케이터(indicator)를 디스플레이 할 수도 있다.

이 경우, 데이타값은 AD Converter에서 8bit의 분해능으로 표현하여 256개의 데이타값으로 구분한 후 각각의 데이타값에 맞는 수위로 표현을 하게 된다. 즉, 데이타값이 '00000000'이면 수위를 '0'으로 표시하고, '10000000'이면 수위가 '50'이 되도록 표시하며, '11111111'이면 수위가 '100'이라고 표시하는 것이 바람직하다.

따라서, 본 고안의 수위감지장치는 설정값 최하의 수위부터 최상의 수위까지 여러 단계로 구분하여 감지 및 표현이 되므로, 수위의 현재 상태를 식별하기가 용이하게 된다.

그러므로, 수조(200) 내부에 채워지는 물의 수위가 수위조절장치에 미리 설정한 최저 수위 설정값 이하로 떨어지는 경우에는 물공급밸브를 자동으로 개방하여 수조(200) 내에 물을 채우도록 하고, 최상 수위 설정값이 되면 자동으로 물공급밸브를 차단하여 물의 공급이 중단되도록 할 수 있다.

한편, 본 고안의 수위감지장치는 가습기, 비데 등에 사용하는 경우 수조(200)의 바닥면에 뒤집어진 상태로 결합됨으로써, 플로우트(140)가 상승한 상태이면 만수위로 표시되고, 플로우트(140)가 하강한 상태에서는 저수위로 표시되도록 하여 사용될 수도 있다.

상기와 같이 본 고안에 따른 수위조절장치의 수위감지장치(100)는 그 구조가 간단하면서도 수위를 여러 단계로 구분하여 체크 및 표현함으로써, 현재 수위를 정확하게 판단, 감시할 수 있을 뿐만 아니라, 구조의 단순화에 따른 제조원가의 절감과 제품의 수명 연장 및 유지비용의 절감 등 경제적인 효과가 큰 장점이 있다.

100 : 수위감지장치 110 : 수직관
120 : 리니어홀센서 130 : 금속막대
140 : 플로우트 150 : 자성체
200 : 수조

Claims (3)

1. 수조의 수위를 조절하기 위해 수조 내부에 설치되어 수위를 감지하는 수위감지장치에 있어서,
   상기 수위감지장치는,
   수조 내부 바닥면에서 이격되어 상단에 고정되는 수직관;
   상기 수직관의 내부 상단에 결합되어 수조 내에 공급되는 물의 공급과 차단을 제어하는 리니어홀센서;
   상기 리니어홀센서에서 하단으로 결합되는 금속막대;
   상기 수직관의 외부를 감싸며 상하 이동 가능하도록 결합되는 부력체의 플로우트;
   상기 플로우트 내부에 결합되는 자성체;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수위조절장치의 수위감지장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 리이어홀센서는 PCB보드에 결합되는 것을 특징으로 하는 수위조절장치의 수위감지장치.
   
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 수직관의 하단에는 상기 플로우트의 하강을 제어하는 하단걸림턱이 구비되고, 상기 수직관의 상단에는 상기 플로우트의 상승을 제어하는 고정받침대가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 수위조절장치의 수위감지장치.

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