KR101220317B1 - 온도센서 - Google Patents

Abstract

파이프형상의 결합부와 결합부의 선단에서 확장 형성된 확장부를 가지는 플랜지와, 결합부를 관통하여 결합되는 파이프형의 메탈 튜브와, 메탈 튜브의 선단에 배치되는 온도센서부와 및 온도센서부와 전기적으로 연결되는 와이어가 피복처리되어 메탈 튜브 내를 통과하도록 설치되는 피복와이어를 포함하며, 메탈 튜브와 결합부의 단부는 용접에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는 온도센서가 개시된다.

Description

온도센서{A TEMPERATURE SENSOR}

본 발명은 온도센서에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고온의 배기를 처리하기 위한 DOC(Diesel Oxidation Catalyst) 및 DPF(Diesel Particulate Filter)에 사용되는 배기가스 온도센서용 온도센서에 관한 것이다.

디젤 자동차는 가솔린 자동차에 비하여 엔진의 내구성이 높고 효율이 20~30%가량이나 높아 연비 및 출력 면에서 성능이 우수하여 주로 트럭 및 버스 등 대형차량에 적용되어 왔다. 또한, 디젤 자동차는 CO2, CO, 총탄화수소(THC) 및 증발탄화수소의 양이 적어 지구온난화를 덜 유발시킨다는 장점 또한 갖추고 있기 때문에, 점차로 중소형차량용 엔진에도 디젤 엔진을 사용하는 기술이 적용되면서, 선진 각국에서는 이러한 중소형 디젤 자동차의 수요가 계속 증가하고 있다.

그러나 디젤 자동차의 배기가스에 다량 포함되어 있는 질소산화물(NOx)과 입자상물질(PM, Particulate Matter)은 총 대기오염의 40%를 차지할 정도로 대기오염의 주범으로 인식되며, 그 때문에 디젤 자동차의 생산 시에는 환경적 규제가 엄격하게 적용되고 있다. 질소산화물과 입자상물질의 배출량 기준에는 각국 상호 간에 타협관계(trade-off)가 있으며, 더불어 각국은 정책적 요구에 따라 그 발생 정도를 조절하고 있다. 그러나 고유가 시대에 있어서 종래의 가솔린 자동차에 비해 보다 효율이 좋은 디젤 자동차가 각광받아 가고 있으며, 이에 따라 디젤 자동차의 생산에 비례하여 발생하는 대기오염물질의 배출량을 줄이기 위하여 선진 각국에서는 디젤 엔진의 배기가스 오염물질 포함량에 대한 규제를 점점 강화시켜 가고 있는 추세이다.

디젤 엔진의 배기가스 규제를 만족시키기 위한 대응기술로는 연료의 개선ㆍ연소 방법의 개선ㆍ엔진의 개량 등 오염물질이 원천적으로 적게 발생하도록 하는 데 목적이 있는 전처리 기술과, 배기가스 배출구에 장착하여 발생된 배기가스를 정화하는 후처리 기술로 나뉜다. 각 분야에서 꾸준한 연구와 개발이 이루어지고 있으나 현재로서는 후처리 기술이 상용화에 보다 유리하다고 평가되고 있고, 따라서 후처리 기술에 대하여 보다 많은 연구ㆍ개발이 이루어지고 있는 실정이다. 이러한 후처리 기술로는, 입자상물질(PM)중 미연소 탄화수소를 정화하기 위한 산화촉매(Diesel Oxidation Catalyst; 이하 'DOC'라 함), 입자상물질(PM)을 필터로 걸러주는 입자상물질 제거용 필터(Diesel Particulate Filter; 이하 'DPF'라 함), 환원 분위기 하에서 질소산화물(NOx)을 분해 또는 환원하는 DeNOx 촉매 시스템 등이 있다.

이러한 여러 가지 후처리 기술 중에서 예를 들어 첫 번째 산화촉매 시스템이나 두 번째의 DPF 시스템에는 배기가스 계통에 투입되어 배기가스 온도를 측정하기 위한 온도센서가 사용된다.

도 1은 일반적인 온도센서(10)를 나타내 보인 도면으로서, 일단의 연결 커넥터(11)로부터 플랜지(12)까지 실리콘재질로 형성된 실리콘 튜브(13)가 연결되고, 플랜지(12)로부터는 메탈 튜브(14)가 반대 방향으로 연결되고, 그 메탈튜브(14)의 선단에는 그 메탈튜브(14)의 선단에 설치되는 온도센서부가 구비된다. 상기 플랜지(12)의 외측에는 고정용 볼트(17)가 결합 설치된다. 상기 구성에 의하면 고정용 볼트(17)를 이용하여 배기가스 계통에 온도센서(10)를 고정 설치할 수 있으며, 이 경우 상기 메탈튜브(14) 부분은 고온 상태의 배기가스 계통 내부로 투입되어 배기가스의 온도를 측정할 수 있게 된다.

여기서 상기 메탈튜브(14)의 선단 내부에 설치되는 온도센서부는 상기 메탈튜브(14) 내부 및 상기 실리콘 튜브(13)의 내부를 통해 연결커넥터(11)까지 피복형 와이어에 의해 연결됨으로써, 온도센서부에서 측정된 정보가 연결커넥터(11)에 연결되는 제어시스템으로 전달될 수 있다.

한편, 상기 구성에 의하면, 상기 플랜지(12)는 메탈 튜브(14)의 열이 실리콘 튜브(13)로 전달되는 것을 차단하는 기능과 함께, 메탈 튜브(14)를 안정적으로 고정시키기 위한 것으로서, 종래에는 플랜지(12)의 내부로 메탈 튜브(14)를 끼워 넣은 상태에서, 플랜지(12)의 외측면으로부터 내측면으로 나사를 관통되도록 결합하여 메탈 튜브(14)가 플랜지(12)로부터 분리되지 않도록 조립하였다.

그런데 이와 같은 종래의 방법에 의해 메탈 튜브(14)와 플랜지(12)를 조립하게 되면, 플랜지(12)의 외측면에서 내측면으로 관통하면서 메탈 튜브(14)를 접촉하여 고정시키는 과정에서, 나사의 체결력에 의해 메탈튜브(14)에 편심이 발생하게 되고, 또한 메탈 튜브(14)를 수평으로 놓은 상태에서 조립하는 과정에서 추가적인 편심이 발생하게 된다. 따라서 플랜지(12)에 대해 메탈 튜브(14)를 정확하게 동축적으로 연결시켜 결합하는 것이 어려우며, 그로 인하여 조립 작업성이 떨어지고 제품의 신뢰성이 낮아지는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 창안된 것으로서, 메탈 튜브와 플랜지의 조립작업이 용이하고, 조립의 신뢰성이 향상될 수 있도록 개선된 온도센서를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 온도센서는, 파이프형상의 결합부와, 상기 결합부의 선단에서 확장 형성된 확장부를 가지는 플랜지와; 상기 결합부를 관통하여 결합되는 파이프형의 메탈 튜브와; 상기 메탈 튜브의 선단에 배치되는 온도센서부; 및 상기 온도센서부와 전기적으로 연결되는 와이어가 피복처리되어 상기 메탈 튜브 내를 통과하도록 설치되는 피복와이어;를 포함하며, 상기 메탈 튜브와 상기 결합부의 단부는 용접에 의해 결합되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 메탈 튜브는, 상기 결합부의 내면에 압입 결합되는 밀착 결합부; 상기 밀착 결합부보다 작은 외경을 갖도록 상기 결합부의 외부로 연장 형성되는 연장부; 및 상기 밀착 결합부 및 상기 연장부 사이가 단차지게 연결하는 단차부;를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 밀착 결합부와 상기 결합부의 경계부분이 용접에 의해 결합되는 것이 좋다.

또한, 상기 메탈 튜브는, 상기 플랜지의 결합부의 단부에 대응되는 부분이 외측으로 확장되어 절곡된 절곡부를 가지며, 상기 절곡부가 상기 결합부의 단부에 밀착된 상태로 용접에 의해 결합되는 것이 좋다.

본 발명의 온도센서에 따르면, 메탈 튜브에 단차부를 형성시킴으로써 플랜지 내부에 삽입하여 조립하는 작업이 용이하며, 밀착 결합부의 경우에는 플랜지의 내경에 대응되는 외경을 가지므로 플랜지 내주에 밀착되어 결합되어 편심 가능성을 최소화할 수 있게 된다.

또한, 메탈 튜브가 플랜지 내부에 밀착되어 삽입 결합된 상태에서, 플랜지와 메탈 튜브의 서로 인접한 단부를 용접에 의해 결합함으로써, 결합력에 의해 메탈 튜브에 발생되던 편심을 완전히 배제시킬 수 있게 되어 조립의 정확성과 신뢰성이 향상된 온도센서를 제공할 수 있는 이점이 있다.

또한, 메탈 튜브의 끝단을 외측으로 확장되도록 절곡시킨 절곡부를 형성시켜서, 메탈 튜브를 플랜지 내부에 삽입하여 결합시, 상기 절곡부가 플랜지의 단부에 밀착되도록 위치시키고, 절곡부와 플랜지의 경계부분을 용접에 의해 결합하여 고정시킴으로써, 메탈 튜브에 조립과정에서 발생되던 편심을 배제시켜 조립의 정확성을 높여서 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.

도 1은 일반적인 온도센서를 나타내 보인 도면이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 온도센서를 나타내 보인 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 온도센서를 나타내 보인 부분 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 온도센서를 나타내 보인 부분 단면도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 온도센서를 자세히 설명하기로 한다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 온도센서(100)는, 플랜지(110)와, 플랜지(110)에 결합되는 메탈 튜브(120)와, 메탈 튜브(120)의 선단에 설치되는 온도센서부(130)와, 온도센서부(130)와 전기적으로 연결되는 와이어가 피복처리된 피복와이어(150)를 구비한다.

상기 플랜지(110)는 파이프형상의 결합부(111)와, 상기 결합부(111)의 선단에서 확장 형성된 확장부(113)를 구비한다. 결합부(111)의 외측에는 금속파이프(160)가 끼워져 결합 된다. 상기 금속파이프(160)는 스테인리스 재질로 형성될 수 있다. 그리고 상기 금속파이프(160)의 외측에 고정용 볼트(170)가 결합될 수 있다. 상기 고정용 볼트(170)는 온도센서(100)를 배기가스 계통에 고정시키기 위한 것이다. 그리고 상기 금속파이프(160)의 자유단부측에는 실리콘 튜브(180)가 연결될 수 있다. 또한, 금속파이프(160)의 선단부의 내부에는 그로밋(grommet)(190)이 끼워져 결합됨으로써, 상기 피복 와이어(150)를 안정적으로 지지하는 역할을 하게 된다.

한편, 상기 플랜지(110)에 연결 및 결합되는 금속파이프(160), 고정용 볼트(170) 및 그로밋(190) 등의 구체적인 구성 및 결합관계는 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 다양한 변형 예가 가능한 것으로 이해되어야 한다.

상기 메탈 튜브(120)는 그 내부를 관통하는 피복 와이어(150)를 고온의 열로부터 보호하기 위한 것으로서, 플랜지(110)의 결합부(111) 쪽으로부터 확장부(112) 쪽으로 삽입되어 결합 된다. 이러한 메탈 튜브(120)는 파이프 구조로서, 상기 플랜지(110)의 내주면에 압입 결합되는 밀착 결합부(121)와, 상기 밀착 결합부(121)보다 작은 외경을 갖도록 연장 형성되는 연장부(123) 및, 밀착 결합부(121) 및 연장부(123) 사이를 단차지게 연결하는 단차부(125)를 가진다. 이와 같이 단차부(125)를 기준으로 하여 밀착 결합부(121)와 연장부(123)의 외경을 서로 다르게 형성시킴으로써, 플랜지(110)의 내경보다 상대적으로 작은 외경을 갖는 연장부(123)를 플랜지(110)를 용이하게 통과시켜 조립할 수 있게 된다. 그리고 밀착 결합부(121)의 외경은 대략 상기 플랜지(110)의 내경에 대응되게 형성시킴으로써, 밀착 결합부(121)는 플랜지(110)의 내경에 밀착되어 소위 억지 끼움 방식으로 안정적으로 결합될 수 있게 된다.

그리고 메탈튜브(120)의 밀착 결합부(121)의 단부가 플랜지(110)의 결합부(111)의 단부에 대응되게 위치시킨 상태에서, 밀착 결합부(121)와 결합부(111)의 인접한 단부 즉, 경계부분을 용접에 의해 고정 결합함으로써, 메탈튜브(120)를 플랜지(110)에 안정적으로 견고하게 결합시켜 조립할 수 있게 된다. 도 4에서 도면부호 210은 메탈튜브(120)와 플랜지(110)를 용접시킨 용접부를 나타낸다.

상기와 같은 방법에 의해 메탈튜브(120)를 플랜지(110)와 조립하게 되면, 종래와 같이 나사에 의해 조립시 발생되는 편심이 발생되지 않게 된다. 또한, 메탈튜브(120)의 밀착 결합부(121)가 플랜지(110)의 내부에 밀착되어 1차적으로 결합되므로, 편심 발생을 최소화할 수 있으며, 특히 용접부(210)를 용접작업에 의해 형성하는 과정을 플랜지(110)와 메탈튜브(120)를 세로로 세워놓은 상태에서 하게 되면, 편심발생을 근본적으로 해결한 상태에서 조립할 수 있게 됨으로써, 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.

한편, 도 2를 참조하면, 온도 센서부(130)는 상기 피복 와이어(150)의 내부에 숨겨진 와이어(151)와 전기적으로 연결되어 측정값을 전달할 수 있는 구성을 가지며, 와이어(151)는 외부의 고온으로부터 손상되는 것을 방지할 수 있도록 내열성을 가지며, 열 전도도가 낮은 재질의 외피(152)로 덮인 구조를 가진다. 그리고 상기 메탈튜브(120)의 내부는 시멘트(133)로 채움으로써 진동이나 외부충격으로부터 메탈 튜브(120) 내부 부속품들을 보호한다.

또한, 도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 온도센서(100')의 경우에는, 플랜지(110)에 결합되는 메탈튜브(320)가 일단에서 타단까지 일정한 외경을 가지는 파이프형상을 가지며, 그 플랜지(110)의 결합부(111)의 단부에 대응되는 부분이 외측으로 확장되어 절곡된 절곡부(322)를 가지는 점에 특징이 있다.

상기 절곡부(321)는 메탈튜브 몸체(321)의 단부에서 외측으로 확장되게 형성됨으로써, 상기 결합부(111)의 단부에 밀착되어 결합될 수 있다. 그리고 상기 절곡부(321)와 결합부(111) 사이를 용접에 의해 결합하여 견고하게 고정시켜 조립할 수 있다. 도 5에서 도면부호 230은 절곡부(321)와 플랜지(111)의 결합부(111)의 접촉부분을 용접에 의해 결합시킨 용접부를 나타낸 것이다. 이와 같이 메탈튜브(320)의 외경을 플랜지(110)의 내경에 최대한 대응되게 제작하되, 그 선단에 절곡부(322)를 형성시킴으로써, 메탈 튜브(320)를 플랜지(111)의 내경을 통과하도록 끼워 넣을 때, 절곡부(322)가 결합부(111)의 단부에 밀착될 때까지 밀어 넣어 1차적으로 안정적으로 조립할 수 있게 된다. 이와 같이 1차적으로 안정적으로 조립된 상태에서, 메탈튜브(320)를 세로방향으로 세워놓은 상태에서, 플랜지(110)와 절곡부(322)의 경계부분을 용접 결합함으로써 메탈 튜브(320)에 편심이 발생하지 않도록 조립할 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 온도센서(100,100')에 의하면, 플랜지(110) 내부에 단차를 가지는 메탈 튜브(120) 및 절곡부(322)를 가지는 메탈 튜브(320)를 끼워 넣은 상태에서, 세로로 위치시킨 후 용접에 의해 결합하는 방법으로 고정 결합함으로써, 종래와 같이 메탈 튜브(120,320)에 편심이 발생되지 않도록 조립할 수 있게 된다. 따라서 편심 발생을 염려하여 조립작업에 많은 시간을 할애하던 종래에 비하여, 조립작업시간을 단축시킬 수 있으며, 그만큼 생산성을 높일 수 있다.

또한, 메탈 튜브(120,320)의 조립시 플랜지(110)에 대한 편심발생을 근본적으로 해결함으로써, 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.

이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범위를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

100,100'..온도센서 110..플랜지
120,320..메탈 튜브 130..온도 센서부
150..피복 와이어

Claims (4)

1. 파이프형상의 결합부와, 상기 결합부의 선단에서 확장 형성된 확장부를 가지는 플랜지와;
   상기 결합부를 관통하여 결합되는 파이프형의 메탈 튜브와;
   상기 메탈 튜브의 선단에 배치되는 온도센서부와; 및
   상기 온도센서부와 전기적으로 연결되는 와이어가 피복처리되어 상기 메탈 튜브 내를 통과하도록 설치되는 피복와이어;를 포함하며,
   상기 메탈 튜브는,
   상기 결합부의 내면에 압입 결합되는 밀착 결합부;
   상기 밀착 결합부보다 작은 외경을 갖도록 상기 결합부의 외부로 연장 형성되는 연장부; 및
   상기 밀착 결합부 및 상기 연장부 사이가 단차지게 연결하는 단차부;를 포함하고,
   상기 밀착 결합부와 상기 결합부의 경계부분이 용접에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는 온도센서.
2. 삭제
3. 삭제
4. 파이프형상의 결합부와, 상기 결합부의 선단에서 확장 형성된 확장부를 가지는 플랜지와;
   상기 결합부를 관통하여 결합되는 파이프형의 메탈 튜브와;
   상기 메탈 튜브의 선단에 배치되는 온도센서부와; 및
   상기 온도센서부와 전기적으로 연결되는 와이어가 피복처리되어 상기 메탈 튜브 내를 통과하도록 설치되는 피복와이어;를 포함하며,
   상기 메탈 튜브는,
   상기 플랜지의 결합부의 단부에 대응되는 부분이 외측으로 확장되어 절곡된 절곡부를 가지며,
   상기 절곡부가 상기 결합부의 단부에 밀착된 상태로 용접에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는 온도센서.

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