KR970002805B1 - 연료탱크용 정전용량형 연료량 검출장치 - Google Patents

Abstract

내용없음.

Description

연료탱크용 정전용량형 연료량 검출장치

제1도는 본 발명의 실시예의 연료량 검출장치의 분해 사시도,

제2도는 제1도의 결합 단면도,

제3도는 제2도의 A-A선 단면도,

제4도는 본 발명중 검출판의 다른 예를 나타낸 정면도,

제5도(a)(b)는 수분이 미함유된 연료와, 수분이 미량 함유된 연료시 각각의 정전용량에 의한 파형도,

제6도는 본 발명의 실시예의 연료량 검출상태의 일예를 나타낸 설명도,

제7도는 본 발명의 실시예의 연료량 검출회로부의 블럭구성도,

제8도는 본 발명의 실시예가 연료탱크내에 설치된 사시도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 검출판 11 : 측정극판

11' : 보상극판 12 : 절연판

13, 13' : 접 점단자 20 : 음극판

21, 22 : 연료유통구 23, 23', 23" : 엠보싱(Embosslng)부

30 : 연료량 검출회로부 40 : 차페판

42 : 방사막 50 : 연료탱크

본 발명은 연료탱크용 정전용량형 연료량 검출장치로서, 더욱 상세하게는 산업용 유류탱크, 차량용 연료탱크내의 수분의 함유, 온도변화 및 불순물의 유입과 경사로 인한 연료량 검출오차를 제거하여, 보다 정확하게 연료탱크내의 잔류연료의 양을 검출할 수 있게한 연료탱크용 정전용량형 연료량 검출장치에 관한 것이다.

일반적으로, 정전용량식 연료량 검출장치는 두 극판상의 유전체, 즉 연료의 양에 따라 정전용량이 변화하는 것을 이용하여 연료탱크내의 연료량을 검출한다.

이와 같은 종래의 검출장치는 연료탱크내의 수분의 함유, 온도변화 및 불순물의 유입등으로 인하여 발생하는 연료의 유전율의 변동에 따른 정전용량의 변화로 액면, 즉 연료량을 정확하게 검출할 수 없을 뿐만 아니라, 차량의 경우 연료탱크의 경사 또는 액면진동시에도 정확한 액면검출이 어려우며, 또한 다수의 측정극판과 보상극판 및 부품이 필요하여 구조가 복잡해지고 따라서 제작단가가 높아지는 결점이 있었다.

본 발명은, 종래의 정전용량식 연료량 검출장치의 이러한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 그 목적은 연료탱크내의 외부요인으로 인하여 발생하는 연료량 검출오차를 보상기능을 통하여 제거함으로써 정확하게 연료량을 검출할 수 있는 정전용량형 연료량 검출장치를 제공하는데 있다.

본 발명은 또한 간단한 구조와 저렴한 가격으로 연료탱크의 경사 또는 액면 진동시 발생하는 검출오차를 제거하여 정확하게 연료량을 검출하는 정전용량형 연료량 검출장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

위와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 정전용량형 연료량 검출장치는, 일단부가 연결되게 격리부에 의해 중간부분이 타단까지 격리되어 형성된 판상 측정극판과 이 측정극판의 하부와 소정간격을 이루는 판상 보상극판이 각각 절연판에 접착설치되어 있는 검출판과, 이 검출판의 측정극판 및 보상극판과 마주보는 쪽으로 소정간격의 공간부가 형성되도록 개구되고 상하단에 연료유통구가 형성된 음극판과, 상기 검출판에 고정핀을 납땜하여 연결되는 연료량 검출회로부와, 상기 검출판을 사이에 두고 음극판과 결착되는 차폐판으로 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 정전용량형 연료량 검출장치의 실시예의 구성, 작용 및 효과를 첨부도면에 의거하여 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명이 실시예의 정전용량형 연료량 검출장치의 분해사시도이며, 제2도는 제1도의 결합 단면도, 제3도는 제2도의 A-A선 단면도이다.

본 발명의 실시예에 의한 정전용량형 연료량 검출장치는 제1∼3도에서 보는 바와 같이, 커버(30')에 의해 밀폐되는 연료량 검출회로부(30)가 안착되는 차폐판(40)과, 연료량에 따라 검출된 정전용량을 상기 검출회로부에 보내는 검출판(10)과, 이 검출판(10)을 사이에 두고 외측에 소정간격의 공간부(S)를 갖도록 개구된 음극판(20)이 일체로 결합되어 있다.

상기 검출판(10)은 절연판(12)과, 이 절연판에 접착설치되는 측정극판(11)과 이 측정극판의 상단 타측에 격리 부설되는 접점단자(13')와, 이 접점단자와 리드선(14)으로 연결되며 측정극판(11)의 하부와 격리되게 절연판(12)에 접착설치되는 보상극판(11')으로 구성된다.

측정극판(11)은 상측부가 연결되게 격리부(1la)에 의해 중간부분이 하단까지 소정간격으로 격리되며, 또한 연료량 검출회로부(30)의 고정핀(31)이 접속, 고정되는 접점단자(13)는 측정극판(11)의 상단 일측에 형성된다.

이때, 제4도에서와 같이 상기 검출판의 측정극판(11) 및 보상극판(11')과 연료량 검출회로부(30)와의 전기적 접속거리를 최대한으로 짧게 하기 위해서 측정극판(11)은 하측부가 연결되게 격리부(lla)에 의해 중간부분이 상단까지 소정간격으로 격리되며 이 측정극판의 하단에는 접점단자(13)가 형성되고, 보상극판(11')의 하단에도 접점단자(13)가 형성되도록 하는 것이 가능하다.

상기 음극판(20)은 검출판(10)의 측정극판(11) 및 보상극판(11')과 마주보는 쪽으로 소정간격의 공간부(S)를 갖도록 개구되고, 양측의 단부(24)는 상기 검출판(10)의 양측 단부와 맞닿도록 직각절곡되며, 상하단에 연료의 유통을 위한 연료 유통구(21)(22)가 형성되고, 외주면에 비선형특성을 만족시켜주기 위한 엠보싱부(Embosslng)부(23)(23')(23")가 각각 형성되어 있으며, 상기 커버(30)에 의해 밀폐되는 연료량 검출회로부(30)는 검출판(10)의 접점단자(13)(13')에 고정핀(31)(3l')을 납땜함으로써 결합되 어진다.

상기와 같은 연료량 검출장치에 있어서, 연료유통구(21)(22)에 의해 연료가 검출판(10)의 측정극판(11) 및 보상극판(11')과 음극판(20) 사이의 공간부(S)에 유통되어 연료의 액면과 동일 평면을 이루면서 유전체의 역할을 하므로 연료량, 즉 액면의 변동에 따른 정전용량의 변화가 연료량 검출회로부(30)에 입력되어 연료량을 산출하여 연료량 표시계(도시안됨)에 눈금으로 표시하게 된다.

검출판(10)의 측정극판(11) 또는 보상극판(11′)과 음극판(20) 사이의 정전용량(Cx)은 다음과 같이 변화한다.

위의 식에서, ε1은 연료의 유전율 ε2는 공기의 유전율 S는 극판의 단면적 x는 S에 대한 연료가 채워진 면적의 분율 d는 극판사이의 거리이다.

위의 식에 의해 두 극판(11(11', 20)의 단면적과 거리가 일정할 때의 정전용량(Cx)은 두 극판사이의 유전체인 연료와 공기의 유전율에 좌우된다.

제5도의 (가)(나)는 본 발명의 실시예의 연료량 검출상태의 일예를 나타내는 파형도이며, 제6도는 본 발명의 실시예의 연료량 검출상태의 다른 일예를 나타낸 설명도이다.

제7도는 연료량 검출장치 회로부(30)의 일예의 블록구성도로서(이러한 회로는 다수 공지되어 있음), 연료량에 따라 변화하는 측정극판(11)의 정전용량(Cx1)과 보상극판(11')의 정전용량(Cx2)은 발진주파수를 결정하는 변수로서 각각 발진기(OSC1,OSC2)에 입력되고 발진기(OSC1,OSC2)의 출력은 저역통과 필터(FTl, FT2)를 거쳐 직류전압으로 변환되어 차동증폭기(DAMP)에 입력된다.

차동증폭기(DAMP)는 상기 제1저역통과 필터(FTl)와 제2저역통과 필터(FT2)의 전압차이를 증폭하여 얻은 전압을 출력하고, 상기 출력전압은 제1전압-전류변환기(V-I CON1)에 의해 연료계의 계기판의 지침을 구동시킬 수 있는 전류로 변환되어 액면레벨표시전류를 출력하며, 또한 제2전압-전류변환기(V-I CON2)를 거쳐 연료량이 일정수준 이하이면 비교기(COM2)를 동작시켜 연료하한 경고등 표시전류를 출력한다.

한편, 연료탱크내에 다량의 물이 고이면, 보상극판(11')의 정전용량(Cx2)에 의한 발진기(OSC2)의 출력은 제2저역통과 필터(FT2)에 입력되며 상기 저역통과 필터의 출력은 포화상태가 되고 이에 따라, 차동증폭기(DAMP)의 출력전압이 회로장치의 동작전원(예를들어, l0V)으로 비교기(COM1)에 입력되어 상기 비교기가 동작하여 이상유무를 알리는 경고등 표시전류를 출력한다.

0점조정기(OA)는 액면레벨의 최하위값을 어떤 원하는 값만큼 높이거나 낮게하여 만약 외부지시계를 연결할 경우 구동점의 위치를 최하위로 이동시켜 지침의 위치를 원하는 기준눈금자에 맞출 수 있다.

제8도는 본 발명의 실시예가 연료탱크내에 설치된 사시도로, 본 발명의 실시예의 검출장치는 상부면(52)에 부착된 지지대(51)에 고정설치되어 연료탱크내의 수직 및 경사 탑재가 가능하다.

이와 같은 본 발명의 실시예의 연료량 검출장치에 있어서, 연료탱크(50)내의 연료가 연료유통구(21)(22)에 의해 검출판(10)의 측정극판(11) 및 보상극판(11')과 음극판(20) 사이의 공간부(S)로 유통될 때, 연료에 수분이 함유되어 있거나, 온도변화 및 불순물이 유입될 시는 두 극판 사이의 연료의 유전율이 변화하여 발진주파수를 결정하는 변수인 측정극판(11)과 보상극판(11')의 정전용량(Cx1)(Cx2)의 변화에 의해 연료량 검출회로부(30)의 발진기(OSC1,OSC2)의 발진주파수가 높아지거나 낮아지게 되는데, 상기 발진주파수의 경향은 불순물이 유입되거나, 불순물이 유입되지 않을때나 동일하여 연료량 검출회로부(30)의 제1저역통과 필터(FTl)와 제2저역통과 필터(FT2)의 출력전압차이는 일정하게 된다.

예를들어, 연료에 미량의 수분이 함유되었다면, 유전율 특질상 수분의 함유는 연료의 유전율을 증가시키고, 또한 연료탱크(50)에 가해지는 외부온도의 상승 역시 유전체의 유전율을 증가시키게 된다.

따라서, 이러한 유전율의 증가를 인해 측정극판(11)의 정전용량(Cx1)이 증가하게 되고 이에 따라, 상기 측정극판의 하부에 설치된 보상극판(11')의 정전용량(Cx2)도 동시에 동일하게 증가하며 각 발진기(OSC1, OSC2)의 발진주파수는 낮아지게 된다.

제5도의 (가)(나)는 수분이 미함유된 연료와 미량의 수분이 함유된 연료시 측정극판(11)의 정전용량(Cx1)과 보상극판(11')의 정전용량(Cx2)에 의해 발진기에서 출력되는 파형도로, (가)의 각 파형의 주파수 변화경향은 수분함유시 동일하게 증가된 정전용량(Cx1)(Cx2)에 의해 출력되는 (나)의 각 파형의 주파수의 변화경향과 동일함을 알 수 있다.

이에, 측정극판(11)과 보상극판(11')의 정전용량(Cx1)(Cx2)에 의한 입력을 차동 증폭하는 차동증폭기(DAMP)의 출력전압은 수분이 미함유되거나 미량 함유시에도 일정하므로, 외부영향으로 인한 연료량 검출오차를 제거하여 정확한 연료량이 검출된다.

또한, 연료탱크내에 상당량의 물이 차게 되면, 비중 차이에 의해 물은 탱크밑바닥에 가라앉게 되는데, 이는 검출판(10)과 음극판(20) 사이의 연료가 유입되는 공간부(S)의 아래부분에 물이 찬 것으로 두 극판(11', 20) 사이의 유전율의 증가에 따른 보상극판(11')의 정전용량(Cx2)의 증가로 인해 상기 연료량 검출회로부(30)의 저역통과 필터(FT2)의 출력은 포화상태가 되어 상기 차동증폭기(DAMP)에 입력되고 차동증폭기의 출

력전압이 비교기(C0Ml)에 입력됨으로써 상기 비교기(C0Ml)의 출력 전압은 이상유무 경고등을 구동시키어 연료탱크내의 드레인 플러그로부터 물을 제거할 수 있도록 하는 부가센서 기능이 있다.

제6도는 본 발명의 연료량 검출장치를 연료탱크(50)에 경사지게 설치하거나 연료탱크가 경사지게 되었을때 액면과 검출장치의 검출판(10)이 불규칙하게 교차할때의 연료량 검출예를 설명하기 위한 것이다.

여기서, 검출판(10)이 수직으로 설치된 경우의 액면(b)은 실선으로, 상기 검출판이 경사지게 되어 액면과 불규칙하게 교차하는 경우의 액면(a)은 일점쇄선으로 나타낸다.

이때, 검출판(1O)의 측정극판(11)은 상기 측정극판의 상측부가 연결되게 격리부(1la)에 의해 중앙부분이 하단까지 격리되게 형성된 극판으로서, 경사시의 액면(a)은 측정극판의 대칭구조에 의해 증가구간(c)과 감소구간(d)이 서로 상쇄함에 따라 수직 설치상태의 액면(b)과 동일하게 된다.

따라서, 이러한 측정극판의 보상기능에 의해서 연료탱크(50)의 경사는 물론 액면 진동시에도 검출오차없이 연료량을 정확하게 검출할 수 있게 된다.

한편, 음극판(20)의 다수곳에는 외측으로 돌출된 엠보싱부(23)(23)(23")가 형성되어 연료가 연료유통구(21)(22)를 통하여 상기 검출판(10)과 음극판(20) 사이의 공간부(S)를 통과할 시 엠보싱부(23)(23')(23")에 이르러서는 다른 부위에 비해 액면의 변화폭을 적도록 유도함과 아울러 극판사이의 거리(1)를 멀게하여 정전용량의 변화를 둔화시키는 작용을 한다.

즉, 연료가 유통되는 균일한 간격의 공간부(S)에서는 극판사이의 거리(1)에 변화가 없기 때문에 연료량, 즉 액면의 높이에 따라 그 검지결과를 선형(LINEARITY)으로 표출시키게 되는 반면, 공간부(S)의 엠보싱부(23)(23')(23")에 액면이 도달되면 연료량이 어느정도 증가하여도 극판사이의 거리(1)가 멀어지기 때문에 정전용량의 변화가 없게 되면서 액면의 검지결과를 비선형으로 표출시키게 된다.

결국, 상기 작용은 연료량의 검출오차를 줄여주는 작용을 하고 연료계의 계기판(도시하지 않음)에 보다 정확한 연료량을 표출시킴에 있다.

이때, 엠보싱부의 위치는 예상되는 액면의 최저, 중간, 및 최고레벨위치에 형성하는 것이 바람직하다.

음극판(20)에는 검출판(10)과 차폐판(40)의 조립을 위한 볼트(103)의 체결용 통공(100)(101)과 동일위치에 나선공(102)을 걸치하여 조립시 너트가 필요없는 구조로 제작비용의 절감효과와 작업성의 효율을 높일 수 있게 한다.

차폐판(40)은 연료량 검출회로부(30)를 외부로부터의 "전장장애"로부터 차폐시키고 상기 연료량 검출회로부와 극판사이에서 발생하는 고주파 전장의 방사롤 위해 망형태의 방사막(42)을 설치하여 연료량 검출회로부(30)가 안전하게 동작하도록 하며, 연료량 검출회로부(30)의 내구성을 향상시키고 연료탱크(50)내에서의 연료유입방지를 위한 커버(30')가 연료량 검출회로부에 장착된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 연료량 검출장치는 부피가 작고 구조가 간단하며 극판의 구조를 통해 연료량 검출오차를 제거함으로써 정확하게 연료탱크내의 잔류연료의 양을 검출할 수 있을 뿐 아니라 작업성의 효율증대와 제작비용의 절감을 가져오는 뛰어난 효과가 있다.

Claims (9)

1. 탱크내의 연료량에 따른 정전용량을 검출하는 검출부재와, 이 검출부재의 검출 신호에 의해 동작하는 연료량 검출회로부를 포함하여 구성되는 정전용량형 연료량 검출장치에 있어서, 상기 검출부재는, 일단부가 연결되게 격리부(1la)에 의해 중간부분이 타단까지 소정간격으로 격리되게 형성되며 상기 검출회로부와의 전기적 접속을 위한 접점단자(13)를 갖춘 측정극판(11)과, 이 측정극판의 하부에 측정극판과 격리설치되며 접점단자(13')를 갖춘 보상극관(11')으로 구성된 검출판(10)과, 상기 검출판(10)의 일측에 설치되어 연료유통로를 헝성하는 음극판(20)과, 이 음극판(20)에 대응하게 검출판의 타측에 설치된 차폐판을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 정전용량형 연료량 검출장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 접점단자(13)가 측정극판(11)의 상단일측에 형성된 것을 특징으로 하는 첨전용량형 연료량 검출장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 접점단자(13)가 측정극판(11)의 하단에 형성된 것을 특징으로 하는 정전용량형 연료량 검출장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 접점단자(13')는 보상극판(1l')에 전기적으로 접속되게 측정극판(11)의 상부 일측에 격리 설치함을 특징으로 하는 정전용량형 연료량 검출장치.
5. 제3항에 있어서, 상기 접점단자(13')는 보상극판(11')에 일체설치함을 특징으로 하는 정전용량형 연료량 검출장치.
6. 제1항에 있어서, 음극판(20)의 양측 단부(24)는 검출판(l0)의 양측 단부와 맞닿도록 직각절곡함을 특징으로 하는 정전용량형 연료량 검출장치.
7. 제1항 또는 제6항에 있어서, 음극판(20)에는 액면의 최저, 중간, 및 최고레벨에 해당되는 위치에 각각 외향의 엠보싱부(23)(23')(23")가 설치됨을 특징으로 하는 정전용량형 연료량 검출장치.
8. 제1항 또는 제6항에 있어서, 음극판(20)에는 볼트체결용 나선공(102)이 설치됨을 특징으로 하는 정전용량형 연료량 검출장치.
9. 제1항에 있어서, 차페판(40)의 상측부에는 망형태의 방사막(42)이 설치됨을 특징으로 하는 정전용량형 연료량 검출장치.