KR20130140256A

KR20130140256A - 온도소자 일체형 압력센서장치

Info

Publication number: KR20130140256A
Application number: KR1020120063469A
Authority: KR
Inventors: 김규준; 서호철; 김태완; 조용준; 장성욱; 남기영; 이민규; 김치명
Original assignee: 세종공업 주식회사
Priority date: 2012-06-14
Filing date: 2012-06-14
Publication date: 2013-12-24

Abstract

본 발명은 온도소자에 의해 발생되는 압력측정 오차를 최소화함으로써 온도 및 압력의 정밀한 측정을 구현할 수 있는 온도소자 일체형 압력센서 및 그 설치구조에 관한 것이다.
본 발명에 의한 온도소자 일체형 압력센서장치는 내부에 중공부가 형성되고, 상기 중공부에는 회로기판 및 압력소자가 설치된 하우징; 상기 하우징의 일단에 형성된 압력도입구 및 상기 압력도입구에 대해 이격된 온도소자용 돌출부를 가진 감지부; 및 상기 하우징의 타단에 구비되는 커넥터;를 포함하고, 상기 압력도입구 및 상기 온도소자용 돌출부는 유체의 흐름을 서로 방해하지 않도록 배치되는 것을 특징으로 한다.

Description

온도소자 일체형 압력센서장치 및 그 설치구조{PRESSURE SENSOR WITH TEMPERATURE-SENSING ELEMENT AND MOUNTING STRUCTURE OF THE SAME}

본 발명은 온도소자가 일체형으로 구비된 압력센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 온도소자에 의해 발생되는 압력측정 오차를 최소화함으로써 온도 및 압력의 정밀한 측정을 구현할 수 있는 온도소자 일체형 압력센서 및 그 설치구조에 관한 것이다.

널리 주지된 바와 같이, 압력센서는 각종 압력을 측정하는 데 이용되는 측정기구의 일종이다.

압력센서는 자동차, 화학설비, 반도체 제조설비 등에서, 유체가 통과하는 유로 또는 밸브측에 설치되어 유체의 압력을 측정하는 데 주로 많이 이용되며, 예컨대 자동차의 매니폴드 압력, 엔진 유압, 연료전지 차량의 수소가스 또는 공기의 압력, 소음기 내의 배기가스 압력, 그외 기타 일반 산업용 압력계 등에 저압에서 고압에 이르기까지 넓은 압력 범위를 고정밀도로 측정하는 데 사용된다.

이러한 압력센서는 유체가 유입되는 압력도입구 및 압력도입구에 근접하여 설치된 압력소자로 구성되고, 압력소자는 반도체칩 또는 스트레인게이지 등과 같이 다양한 소자로 구성될 수 있다.

또한, 온도센서는 유체가 통과하는 유로 상에 설치되고, 유체의 온도를 감지하는 온도소자를 포함한다.

한편, 종래에는 압력센서는 유체의 압력만을 센싱하는 압력센서, 유체의 온도만을 센싱하는 온도센서가 개별적으로 구성됨에 따라 온도 및 압력을 센싱하기 위한 모듈 설계시에 불필요한 공간을 차지하고, 또한 제조원가의 상승을 초래하였다.

이에 최근에는 압력센서의 일측에 온도를 동시에 측정할 수 있는 온도소자가 일체로 구비된 온도소자 일체형 압력센서가 개발되어 출시되고 있다.

하지만, 종래의 온도소자 일체형 압력센서는 그 일측에 온도소자가 돌출되어 구성됨에 따라 온도소자가 유체의 흐름을 부분적으로 방해 내지 차단하고, 이로 인해 압력측정 시에 그 오차가 심하게 발생하는 단점이 있었다. 즉 유체의 흐름방향에 대해서 압력센서와 온도소자가 전후방향으로 배치되거나 그 반대방향으로 배치되는 경우 돌출된 온도소자에 의해 유체의 흐름이 방해를 받게 되어 상기 압력센서를 통한 압력측정에 오차가 심하게 발생되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 온도소자에 의해 발생되는 압력측정 오차를 최소화함으로써 온도 및 압력의 정밀한 측정을 구현할 수 있는 온도소자 일체형 압력센서 및 그 설치구조를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면은 온도소자 일체형 압력센서장치로서, 내부에 중공부가 형성되고, 상기 중공부에는 회로기판 및 압력소자가 설치된 하우징; 상기 하우징의 일단에 형성된 압력도입구 및 상기 압력도입구에 대해 이격된 온도소자용 돌출부를 가진 감지부; 및 상기 하우징의 타단에 구비되는 커넥터;를 포함하고, 상기 압력도입구는 중공부 보다 그 단면적이 좁게 형성되고, 상기 압력도입구의 일단에는 외측으로 개방된 개구가 형성되며, 상기 압력도입구의 타단은 상기 하우징의 중공부와 소통하고, 상기 압력소자는 상기 회로기판의 이면에 전기적으로 접속되며, 상기 회로기판의 압력소자에 인접한 부분에는 관통공이 형성되고, 상기 온도소자용 돌출부는 상기 하우징의 일단에서 외측으로 돌출하고, 상기 온도소자용 돌출부는 내부에 외부와 밀폐된 중공부를 가진 중공형 파이프구조로 형성되며, 상기 온도소자용 돌출부 내에는 상기 온도측정용 프로브와 인접하여 온도소자가 설치되며, 상기 온도소자는 리드선을 통해 상기 회로기판 측에 전기적으로 접속되고, 상기 압력도입구 및 상기 온도소자용 돌출부는 유체의 흐름을 서로 방해하지 않도록 배치될 수 있다.

상기 하우징의 일측 외주면에는 외측 밀봉부재가 설치될 수 있다.

상기 하우징의 일측 외주면에는, 상기 온도소자 일체형 압력센서장치를 유로에 배치할 때, 상기 압력도입구의 중심과 상기 온도소자용 돌출부의 중심을 연결하는 가상선이 유체의 흐름방향에 대해 직교방향으로의 배치되도록 배치위치를 알려주기 위한 배치기준홈이 형성될 수 있다.

상기 하우징의 중공부 가장자리에는 내측 밀봉부재가 설치될 수 있다.

본 발명의 다른 측면은 상술한 온도소자 일체형 압력센서장치를 유로 측에 설치하는 온도소자 일체형 압력센서장치의 설치구조로서,

상기 압력도입구의 중심과 상기 온도소자용 돌출부의 중심을 연결하는 가상선이 유체의 흐름방향에 대해 직교방향으로 배치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 온도측정용 돌출부 및 압력도입구가 서로 간에 유체의 흐름을 방해하지 않도록 배치됨에 따라 온도소자에 의해 발생되는 압력측정 오차를 최소화함으로써 온도 및 압력의 정밀한 측정을 용이하게 구현할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 압력도입구를 통해 유체가 하우징의 중공부 내로 도입된 후에 유체가 관통공을 통해 압력소자와 직접적으로 접촉함으로써 유체의 압력을 매우 정밀하게 센싱할 수 있는 장점이 있다.

그리고, 본 발명은 온도소자가 온도측정용 프로브에 의해 유체와의 직접 접촉을 차단함으로써 온도소자의 열변형 내지 손상 등을 방지할 수 있고, 이에 그 내구성이 향상되는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 하우징의 일단에서 외측으로 돌출된 온도소자용 돌출부의 단부 측에 온도측정용 프로브 및 온도소자가 설치됨에 따라 유로 내로 유동하는 유체의 온도를 더욱 정밀하게 센싱할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 온도소자 일체형 압력센서장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 온도소자 일체형 압력센서장치를 도시한 단면도이다.
도 3은 도 2의 화살표 A부분을 확대하여 도시한 확대도이다.
도 4는 도 2의 화살표 B부분을 확대하여 도시한 확대도이다.
도 5는 도 1의 D 방향의 정면도이다.
도 6은 본 발명에 의한 온도소자 일체형 압력센서장치의 설치구조를 도시한 단면도이다.
도 7은 도 6의 C-C선을 따라 도시한 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 온도소자 일체형 압력센서장치를 도시한다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 온도소자 일체형 압력센서장치(100)는 하우징(10), 하우징(10)의 일단에 구비된 감지부(20), 하우징(10)의 타단에 구비된 커넥터(30)를 포함한다.

하우징(10)은 그 내부에 중공부(11)가 형성되고, 이 중공부(11) 내에는 회로기판(14) 및 압력소자(15)가 설치되어 있다. 압력소자(15)는 회로기판(14)의 이면에 전기적으로 접속되도록 설치되고, 회로기판(14)의 압력소자(15)에 인접한 부분에는 관통공(15a)이 형성되며, 이에 압력소자(15)는 관통공(15a)을 통해 유체와 직접적으로 접촉함으로써 신속한 응답속도 및 정밀한 압력센싱을 구현할 수 있다.

하우징(10)의 일측 외주면에는 오링 등과 같은 외측 밀봉부재(12)가 구비되며, 외측 밀봉부재(12)에 의해 하우징(10)은 챔버 또는 유로(200, 도 6 및 도 7 참조) 측에 밀봉적으로 결합된다.

하우징(10)의 중공부(11) 가장자리에는 내측 밀봉부재(13)가 설치되고, 내측 밀봉부재(13)에 의해 중공부(11) 내의 밀봉성이 확보될 수 있다.

또한, 하우징(10)의 외측 밀봉부재(12)에 인접하여 클립부재(19)가 설치될 수 있다.

한편, 하우징(10)은 스테인레스, 알루미늄 등과 같은 한 재질, 스테인레스, 알루미늄 등과 같이, 열전도성이 우수하고, 고온/고압에 대한 안정성이 우수하며, 수소가스 등이 접촉할 경우 그 화학작용에 의한 취성이 발생하지 않도록 내화학성이 뛰어나고, 압력 또는 온도에 의한 변형 후에 그 복원성이 뛰어난 금속재질로 구성됨이 바람직할 것이다.

감지부(20)는 하우징(10)의 일단에 형성된 압력도입구(25) 및 압력도입구(25)에 대해 이격되어 하우징(10)의 일단에서 외측으로 돌출한 온도소자용 돌출부(26)로 이루어진다.

압력도입구(25)는 중공부(11)보다 그 단면적이 좁게 형성되고, 압력도입구(25)의 일단에는 외측으로 개방된 개구가 형성되며, 압력도입구(25)의 타단은 하우징(10)의 중공부(11)와 소통하도록 구성된다. 이러한 압력도입구(25)를 통해 유체가 중공부(11) 내로 도입되고, 관통공(15a)을 통해 압력소자(15)는 유체와 직접적으로 접촉함으로써 유체의 압력을 매우 정밀하게 센싱할 수 있다.

온도소자용 돌출부(26)는 하우징(10)의 일단에서 외측으로 돌출하고, 온도소자용 돌출부(26)는 내부에 중공부를 가진 중공형 파이프구조로 형성된다.

온도소자용 돌출부(26)의 단부에는 볼(27)이 설치되어 상기 중공부를 외부와 밀폐한다. 온도소자용 돌출부(26) 내에는 온도소자(예를 들면, 써미스터)(28)가 볼(27)과 인접하여 배치되고, 온도소자(28)는 리드선(28a)을 통해 회로기판(14) 측에 전기적으로 접속된다. 이에, 온도소자(28)는 온도소자용 돌출부(26) 또는 볼(27)를 통해 간접적으로 유체의 온도를 측정한다.

이와 같이, 본 발명은 온도소자(28)가 유체와의 직접 접촉되지 않고 간접측정방식으로 온도를 측정함에 의해 온도소자(28)의 열변형 내지 손상 등을 방지할 수 있고, 그 내구성이 향상되는 장점이 있다.

그리고, 본 발명은 하우징(10)의 일단에서 외측으로 돌출된 온도소자용 돌출부(26)의 단부 측에 볼(27) 및 온도소자(28)가 설치됨에 따라 유로 내로 유동하는 유체의 온도를 더욱 정밀하게 센싱할 수 있는 장점이 있다.

특히, 본 발명은 감지부(20)에서 압력도입구(25)와 온도소자용 돌출부(26)가 유체의 흐름을 서로 방해하지 않도록 배치됨이 바람직하다.

상기 하우징(10)의 일측 외주면 중 감지부(20)가 형성된 부분 또는 이에 인접된 외주면에는, 상기 온도소자 일체형 압력센서장치(100)를 유로(200)에 배치할 때, 상기 압력도입구(25)의 중심과 상기 온도소자용 돌출부(26)의 중심을 연결하는 가상선(K)(도 6참조)이 유체의 흐름방향(F)에 대해 직교방향으로의 배치되도록 배치위치를 알려주기 위한 배치기준홈(40)이 형성될 수 있다.

상기 배치기준홈(40)은 상기 하우징(10)의 일측 외주면의 일부를 절단하거나 일부에 홈을 형성하는 등 다양한 구성이 가능하며, 유체의 흐름방향이나 유로의 형태에 대응하여 일정위치에 상기 배치기준홈(40)을 배치하여 배치기준이나 배치위치를 정해줄 수 있다. 예를 들어, 유체가 흘러들어오는 방향에 대응되는 부분에 상기 배치기준홈(40)을 형성하는 것이 가능하다.

도 6 및 도 7은 본 발명에 의한 온도소자 일체형 압력센서장치(100)가 챔버 또는 유로(200) 측에 설치된 온도소자 일체형 압력센서장치의 설치구조를 도시한 도면이다.

도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 압력도입구(25) 측으로 유체가 도입될 때 온도소자용 돌출부(26)가 유체의 흐름을 방해하는 것을 방지하도록 압력도입구(25)의 중심과 온도소자용 돌출부(26)의 중심을 연결하는 가상선(K)이 유체의 흐름방향에 대해 직교방향으로 배치되고, 이에 압력도입구(25) 측으로 유체가 도입될 때 온도소자용 돌출부(26)가 유체의 흐름을 방해하지 않게 됨으로써 압력소자(15)의 압력센싱 시에 압력측정 오차가 최소화되며, 이에 보다 정밀한 압력센싱이 구현될 수 있는 장점이 있다.

10: 하우징 15: 압력소자
20: 감지부 25: 압력도입구
26: 온도소자용 돌출부 27: 볼
28: 온도소자 30: 커넥터
40: 배치기준홈
100: 온도소자 일체형 압력센서장치

Claims

내부에 중공부가 형성되고, 상기 중공부에는 회로기판 및 압력소자가 설치된 하우징;
상기 하우징의 일단에 형성된 압력도입구 및 상기 압력도입구에 대해 이격된 온도소자용 돌출부를 가진 감지부; 및
상기 하우징의 타단에 구비되는 커넥터;를 포함하고,
상기 압력도입구는 중공부 보다 그 단면적이 좁게 형성되고, 상기 압력도입구의 일단에는 외측으로 개방된 개구가 형성되며, 상기 압력도입구의 타단은 상기 하우징의 중공부와 소통하고, 상기 압력소자는 상기 회로기판의 이면에 전기적으로 접속되며, 상기 회로기판의 압력소자에 인접한 부분에는 관통공이 형성되고,
상기 온도소자용 돌출부는 상기 하우징의 일단에서 외측으로 돌출하고, 상기 온도소자용 돌출부의 내부는 외부와 밀폐된 중공부를 가진 중공형 파이프구조로 형성되며, 상기 온도소자용 돌출부 내에는 온도소자가 설치되며, 상기 온도소자는 리드선을 통해 상기 회로기판 측에 전기적으로 접속되고,
상기 압력도입구 및 상기 온도소자용 돌출부는 유체의 흐름을 서로 방해하지 않도록 배치되는 것을 특징으로 하는 온도소자 일체형 압력센서장치.
제1항에 있어서,
상기 하우징의 일측 외주면에는 외측 밀봉부재가 설치되는 것을 특징으로 하는 온도소자 일체형 압력센서장치.
제1항에 있어서,
상기 하우징의 일측 외주면에는, 상기 온도소자 일체형 압력센서장치를 유로에 배치할 때, 상기 압력도입구의 중심과 상기 온도소자용 돌출부의 중심을 연결하는 가상선이 유체의 흐름방향에 대해 직교방향으로의 배치되도록 배치위치를 알려주기 위한 배치기준홈이 형성됨을 특징으로 하는 온도소자 일체형 압력센서장치.
제1항에 있어서,
상기 하우징의 중공부 가장자리에는 내측 밀봉부재가 설치되는 것을 특징으로 하는 온도소자 일체형 압력센서장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한항에 의한 온도소자 일체형 압력센서장치를 유로 측에 설치하는 온도소자 일체형 압력센서장치의 설치구조로서,
상기 압력도입구의 중심과 상기 온도소자용 돌출부의 중심을 연결하는 가상선이 유체의 흐름방향에 대해 직교방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 온도소자 일체형 압력센서장치의 설치구조.