KR101721652B1 - 산소센서의 피수 내구성 시험장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 산소센서의 피수 내구성 시험장치에 관한 것으로, 피수 내구성 시험을 위하여 가열되어 산소농도에 대응한 출력신호를 출력하는 산소센서 소자의 부착 기반이 되는 장착부; 상기 장착부가 매달려 있는 행거프레임; 상기 장착부의 양측 위치를 기준으로 상기 행거프레임의 저면에 배치되며, 상기 장착부의 접속소켓을 향하여 히터전원 터미널 또는 출력신호 터미널을 이동시키는 한 쌍의 단자접속부; 상기 행거프레임이 상부에 결합되어 있고, 하부에 탑재공간을 갖는 장치프레임; 상기 장치프레임의 상판을 기반으로 설치되며, 상기 산소센서 소자를 향하여 액적(water droplet) 형태의 물을 분사하는 피수부; 및 상기 산소센서 소자에 히터전원을 인가 또는 차단하고, 상기 단자접속부 및 상기 피수부의 작동을 제어하고, 상기 산소센서 소자로부터 출력된 출력신호에 대응하게 상기 산소센서 소자의 불량 여부를 판정하는 제어부;를 포함하여 차량의 응축수 유입 환경을 모사할 수 있다.

Description

산소센서의 피수 내구성 시험장치{WATER DROPLET DURABILITY TEST DEVICE FOR OXYGEN SENSOR}

본 발명은 산소센서의 피수 내구성 시험장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량의 배기 매니폴드 또는 배기파이프에 사용되기 위한 산소센서 소자에 미세 물방울 입자를 접촉시켜 산소센서 소자의 피수 내구성을 평가하기 위한 산소센서의 피수 내구성 시험장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 배기계통에 탑재되는 산소센서는 전원 입력단, 센싱부, 센싱부의 팁에 구비된 히터부, 신호출력단을 포함하여, 산소농도의 차이에 따라 기전력이 발생하는 질코니아 계열의 소자와, 산소농도의 차이에 따라 저항이 바뀌는 티타니아 계열의 소자로 제작되어 있다.

질코니아 계열의 산소센서는 기전력 발생에 따라 레퍼런스 전압이 별도로 공급이 되지 않으며, 발생하는 기전력이 별로 높지 않아 0볼트에서 1볼트 사이에서 출력신호를 차량의 전자제어유닛(Electronic Control Unit)으로 출력한다. 예컨대, 질코니아 계열의 산소센서의 센싱부는 산화지르코늄과 산화 이트륨이 혼합된 세라믹 재질과 같이, 산소 이온 전도성을 갖는 고체 전해질로 이루어져 있다.

티타니아 계열의 산소센서는 산소농도에 따라 저항이 바뀌는 특성을 이용하였기 때문에 저항 변화를 시그널 전압으로 바꿔주기 위해 레퍼런스 전압(예: 5볼트)이 공급되며 이 레퍼런스 전압이 저항에 따라 바뀌게 되는 것을 시그널 전압으로 받아들인다.

산소센서는 배기가스의 일정온도(예: 300 ~ 600℃)에서 작동되고, 산소센서의 히터부에 의해 센싱부의 팁의 온도도 700℃ 정도로 가열되는데, 이때, 온도가 너무 낮으면(예: 300℃ 이만) 피드백 작동이 이루어지지 않아 유해 배출가스를 공기중으로 배출하게 되고, 온도가 너무 높으면(예: 900℃ 이상), 산소센서가 고장을 일으키게 되는 문제점이 있었다.

또한, 산소센서는 엔진에 배기 매니폴드 또는 배기파이프에 설치되므로, 엔진의 구동에 의한 진동, 차량의 주행에 따른 진동뿐만 아니라, 응축수 유입에 의한 크랙 발생 환경에 노출되어, 센서 소자에 크랙 또는 부분적 파손이 발생되는 문제점이 있다.

즉, 산소센서는 차량의 시동 시 배기파이프 내에 응축수가 배기가스와 함께 산소센서의 내부로 유입되며, 고온(예: 700℃)으로 발열하는 센싱부의 팁(예: 산소센서 소자)가 응축수 유입에 의한 크랙 발생 환경에 노출, 즉 피수(被水) 상태에서 크랙이 발생될 수 있다.

이러한 산소센서는 응축수의 노출과 같은 피수 상태 또는 응축수 유입 조건이라 하더라도 정상동작이 요구되므로, 산소센서 개발단계에서 매우 엄격하게 산소센서 소자의 응축수 노출에 따른 피수 내구성에 대한 평가가 이루어져야 한다.

그러나, 종래 기술의 산소센서의 내구 시험장치는 실제 배기 매니폴드에 산소센서를 장착한 후 엔진의 구동에 따른 진동을 배기파이프 및 산소센서에 가하여 산소센서의 구조적 또는 물리적 고장만을 시험하도록 되어 있다.

즉, 종래 기술의 산소센서의 내구 시험장치는 흡기 매니폴드와 배기 매니폴드가 구비되는 엔진과; 상기 배기 매니폴드에 연결되며, 적어도 하나 이상의 산소센서가 설치되는 배기파이프와; 상기 배기파이프가 결합되며, 상기 배기파이프를 다양한 방향으로 진동시키기 위한 진동수단과; 상기 진동수단을 제어하기 위한 제어부를 포함하여 구성되어 있다.

따라서, 종래 기술의 산소센서에 대한 시험장치는 진동에 대한 내구성만을 파악할 수 있을 뿐, 응축수와 같은 물에 대한 피수 내구성 시험의 수행이 불가능하여, 제품의 대한 신뢰성이 저하되는 문제점이 있다.

또한, 산소센서의 개발단계에서는 각종 및 다수의 샘플을 반복적으로 탈부착하면서 시험하여야 하고, 이때 각 샘플에 해당하는 산소센서에 히터 전원선 또는 출력신호선을 각각 접속시켜야 하는 불편함이 있다.

또한, 1개의 산소센서 개발용 샘플에 대하여 피수 내구성 시험을 수작업에 의해 수행하더라도, 그 시험 결과에 대한 신뢰성도 떨어질 뿐만 아니라, 다수의 샘플에 대한 피수 내구성 시험을 수행하기에 매우 불편한 상황이다.

또한, 종래 기술의 시험장치만으로는, 산소센서 소자인 센싱부의 팁이 히터부에 의해 고온으로 가열된 상태에서 액적(water droplet)이 센싱부의 팁에 부딪히게 되면 열충격을 일으킴에 따른 크랙 또는 파손 발생에 대한 거동이 어떻게 이루어지는지 분석 또는 파악할 수 없는 상황이다.

또한, 종래 기술처럼, 엔진, 배기 매니폴드, 배기파이프와 같은 실차에 직접 산소센서를 장착한 다음에 피수 내구성을 평가하기 위해서, 응축수를 인위적으로 산소센서에 노출시키는 것 자체도 매우 어렵고, 그러한 시험 때마다 엔진을 가동시켜서 응축수를 만들어 내는 시험 비용도 매우 고가이면서도, 많은 시간과 노력이 요구되는 단점이 있다.

본 발명 목적은, 상기와 같은 실정을 감안하여 제안된 것으로, 1개 이상의 산소센서 소자를 장착부에 장착한 후, 피수부에 연결된 주사기에서 응축수와 같은 물을 액적 형태로 만들어 산소센서 소자 쪽으로 분사되도록 하고, 이때 산소센서 소자로부터 출력되는 출력신호를 모니터링하여 피수 시험 중 산소센서 소자의 정상 동작 여부를 판정할 수 있는 산소센서의 피수 내구성 시험장치를 제공하는 데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 산소센서의 피수 내구성 시험장치는, 피수 내구성 시험을 위하여 가열되어 산소농도에 대응한 출력신호를 출력하는 산소센서 소자의 부착 기반이 되는 장착부; 상기 장착부가 매달려 있는 행거프레임; 상기 장착부의 양측 위치를 기준으로 상기 행거프레임의 저면에 배치되며, 상기 장착부의 접속소켓을 향하여 히터전원 터미널 또는 출력신호 터미널을 이동시키는 한 쌍의 단자접속부; 상기 행거프레임이 상부에 결합되어 있고, 하부에 탑재공간을 갖는 장치프레임; 상기 장치프레임의 상판을 기반으로 설치되며, 상기 산소센서 소자를 향하여 액적(water droplet) 형태의 물을 분사하는 피수부; 및 상기 산소센서 소자에 히터전원을 인가 또는 차단하고, 상기 단자접속부 및 상기 피수부의 작동을 제어하고, 상기 산소센서 소자로부터 출력된 출력신호에 대응하게 상기 산소센서 소자의 불량 여부를 판정하는 제어부;를 포함하여 차량의 응축수 유입 환경을 모사할 수 있다.

상기 행거프레임은, 상기 장치프레임의 상부 프레임으로부터 하향으로 연장된 복수개의 행거바와, 상기 행거바의 저부에 연결되어 수평하게 매달려 있는 행거판과, 상기 행거판의 저면 중앙에서 상기 장치프레임의 폭방향인 X축 방향에 수직한 Y축 방향을 따라 연장되고, 상기 장착부와 상기 행거판 사이에 설치된 중앙장착대, 및 상기 단자접속부의 위치에 각각 대응하도록 상기 행거판의 저면에 설치된 한 쌍의 설치판을 포함할 수 있다.

상기 장착부는, 상기 중앙장착대의 저면에서 상기 Y축 방향을 따라 다수로 배치되며 열차단 재질로 형성된 장착케이스와, 상기 장착케이스의 일측면에 배치되어, 상기 히터전원 터미널이 삽입되는 제 1 접속소켓과, 상기 장착케이스의 타측면에 배치되어, 상기 출력신호 터미널이 삽입되는 제 2 접속소켓과, 상기 장착케이스의 저부에 형성되어, 상기 산소센서 소자가 끼워지고, 상기 산소센서 소자의 히터 전원 입력단 또는 신호 출력단에 접촉하는 접촉단자를 갖는 소자탑재부를 포함하고, 상기 소자탑재부의 상기 접촉단자는 상기 장착케이스의 내부 전선을 통해 상기 제 1 접속소켓 또는 제 2 접속소켓과 서로 접속되어 있다.

상기 단자접속부는, 상기 행거프레임의 상기 설치판의 저면에 각각 결합되고, 상기 X축 방향으로 연장된 선형레일과, 상기 선형레일에서 슬라이딩 작동 가능하게 결합된 이동블록과, 상기 이동블록의 저면에서 상기 Y축 방향을 따라 연장되어 있고, 상기 제 1 접속소켓을 각각 향하는 방향의 측면에 다수의 히터전원 터미널이 형성되어 있거나, 제 2 접속소켓을 각각 향하는 방향의 다른 측면에 다수의 출력신호 터미널이 형성되어 있는 이동케이스, 및 상기 설치판의 저면에 지지된 상태에서, 상기 이동블록을 이동시키는 파워실린더를 포함하고, 상기 파워실린더에 의해 상기 이동블록 및 상기 이동케이스가 이동됨에 따라서, 상기 히터전원 터미널과 상기 제 1 접속소켓이 상호 연결 또는 분리되거나, 상기 출력신호 터미널과 상기 제 2 접속소켓이 상호 연결 또는 분리될 수 있다.

상기 이동케이스는, 상기 산소센서 소자에게 히터전원을 공급하거나, 상기 산소센서 소자의 출력신호를 전송할 수 있도록, 상기 히터전원 터미널 또는 상기 출력신호 터미널을 상기 제어부에 전기적으로 연결하는 연결케이블을 더 포함할 수 있다.

상기 장치프레임은, 상기 장치프레임의 상부와 하부의 사이에 수평하게 형성된 상판, 및 상기 산소센서 소자의 하향 위치를 기준으로 상기 상판의 위에 배치되는 낙수받침대를 더 포함할 수 있다.

상기 피수부는, 상기 상판에 설치되고, X축 방향으로 제 1 이동판을 이동 또는 정지시키는 제 1 선형 구동장치와, 상기 제 1 이동판에 설치되고, Y축 방향으로 제 2 이동판을 이동 또는 정지시키는 제 2 선형 구동장치와, 상기 제 2 이동판에 설치되고, Z축 방향으로 승강블록을 상승 또는 하강시키는 제 3 선형 구동장치와, 상기 승강블록으로부터 경사지게 연장된 경사연장부와, 상기 경사연장부의 상단부에 설치되고, X-Y 평면 방향으로 스테이지를 회전시키는 제 1 회전 구동장치와, 상기 스테이지 위에 설치되고, X-Z 평면 방향으로 홀더를 틸트시키는 제 2 회전 구동장치와, 상기 홀더에 탑재되는 주사기를 포함하고, 상기 주사기의 배치 각도 및 공간상 배치 위치가 상기 제어부의 설정값에 대응하게 의해 조절되도록 구성되어 있다.

상기 피수부는, 상기 상판에 설치되고, 상기 주사기 쪽으로 물을 공급하기 위한 펌프와 입력패드를 구비하며, 상기 펌프의 물을 상기 주사기에 공급하도록 호스로 연결된 액적 크기 제어부를 더 포함하고, 상기 액적 크기 제어부에 설정되는 분사 타이밍값, 액적 크기값에 대응하여, 상기 주사기에 물을 공급하고, 상기 주사기에 채워지고 압력을 받고 있는 물을 상기 주사기의 바늘 형태의 분사노즐을 통해서 1 ~ 5㎛의 액적으로 만들어 산소센서 소자 쪽으로 분사할 수 있다.

본 발명에 의한 산소센서의 피수 내구성 시험장치는, 실제 배기파이프에 탑재하기 전 산소센서의 개발단계에서 산소센서 소자들에 대한 피수 내구성을 용이하게 반복적으로 수행할 수 있고, 이를 데이터로서 저장 및 평가할 수 있으므로, 피수 내구성 시험 또는 피수 내구성 평가가 효과적으로 이루어질 수 있다.

본 발명에 의한 산소센서의 피수 내구성 시험장치는, 1개 이상의 산소센서 소자인 산소센서 소자를 장착부에 탑재하되, 장착부의 양측에서 히터전원 터미널 또는 출력신호 터미널을 갖는 단자접속부가 장착부를 향하여 이동 또는 원래 위치로 복귀하면서, 산소센서 소자의 히터 전원 입력단 또는 신호 출력단에 접속 또는 차단될 수 있기 때문에, 산소센서 소자와 단자접속부간 상호 연결 또는 분리를 신속하고 용이하게 수행할 수 있는 장점이 있다.

본 발명에 의한 산소센서의 피수 내구성 시험장치는, 주사기의 위치(예: 피수 위치) 또는 피수 각도 조절 및 피수 회수, 액적의 크기 등을 조절하도록, 장착부와 단자접속부 및 피수부를 포함하는 기구부를 구비함으로써, 피수 내구성 평가 환경을 용이하게 조성할 수 있는 장점이 있다.

본 발명에 의한 산소센서의 피수 내구성 시험장치는, 기구부와 연동하는 구성으로서 피수 위치 제어기, 데이터 분석기(Data Acquisition, DAQ), 디스플레이 장치, 컴퓨터, 전원공급기를 포함하여 구성되는 제어부를 제공함으로써, 개발단계에서 산소센서 소자의 피수 내구성을 확인할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 산소센서의 피수 내구성 시험장치의 정면도.
도 2는 도 1에 도시된 기구부의 확대 정면도.
도 3은 도 2에 도시된 기구부의 작동 관계를 설명하기 위한 확대 정면도.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술 되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 기재에 의해 정의된다.

한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자에 하나 이상의 다른 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가함을 배제하지 않는다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

또한, 본 발명의 실시예는 산소센서 소자가 케이스 및 터미널 등과 같은 소자들과 결합되어 산소센서로 구성될 수 있으므로, 산소센서 소자의 피수 내구성이 곧 산소센서의 피수 내구성으로 시험 또는 파악될 수 있음은 물론이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 산소센서의 피수 내구성 시험장치의 정면도이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예는 산소센서 소자의 피수 시험을 위한 장치 구성을 갖는 것으로서, 산소센서 소자를 시험장치에 물리적 및 전기적으로 부착한 후, 산소센서 소자의 가열 온도로 가열된 산소센서 소자를 향하여 물 1 ~ 5㎛의 액적을 분사하면서, 산소센서 소자로부터 출력되는 출력신호를 분석 또는 모니터링하여 산소센서 소자의 피수 내구성을 평가하도록 구성되어 있다.

이를 위해서, 본 실시예는 행거프레임(200) 또는 장치프레임(300)을 기반으로 설치되는 기구부(100)와 이러한 기구부(100)에 접속된 제어부(400)를 포함하여서, 차량의 응축수 유입 환경을 모사한 시험장치일 수 있다.

여기서, 기구부(100)는 장착부(110), 단자접속부(130), 피수부(150)를 포함하여 이루어질 수 있다. 제어부(400)는 기구부(100)와 연동하는 구성으로서 피수 위치 제어기(410), 데이터 분석기(420)(Data Acquisition, DAQ), 디스플레이 장치(430)(예: 모니터), 컴퓨터(440), 전원공급기(450)(power supply)를 포함하여 이루어질 수 있다.

장착부(110)는 산소센서 소자(M)의 부착 기반이 된다. 하기에 설명할 바와 같이 산소센서 소자(M)는 피수 내구성 시험을 위해 가열되어 산소농도에 대응한 출력신호를 출력할 수 있다. 이러한 출력신호가 출력되는 도중에 피수 내구성 시험이 이루어질 수 있다.

행거프레임(200)은 장착부(110)가 매달려 있는 구조물이다. 행거프레임(200)은 장착부(110)의 상부에 연결되고, 피수 시험 도중 발생 가능한 물 또는 유체가 전기, 전자 설비로 이루어진 상향 쪽으로 이동하지 않고 중력에 의해 하향으로 떨어지도록 구성되어 있다.

단자접속부(130)는 장착부(110)의 양측 위치를 기준으로 상기 행거프레임(200)의 저면에 배치되며, 상기 장착부(110)의 접속소켓(111, 112)을 향하여 히터전원 터미널(131) 또는 출력신호 터미널(132)을 이동(n)(도 2 참조)시키도록 한 쌍으로 구성되어 있다.

히터전원 터미널(131)이 이동(n)한다는 의미는, 한 쌍의 단자접속부(130) 중 좌측의 단자접속부의 히터전원 터미널(131)이 장착부(110)의 좌측의 제 1 접속소켓(111)에 접속되기 위하여 전진하거나 또는 접속 상태를 끊기 위하여 후진하는 것을 포함한다.

또한, 출력신호 터미널(132)이 이동한다는 의미는, 한 쌍의 단자접속부(130) 중 우측의 단자접속부의 출력신호 터미널(132)이 장착부(110)의 우측의 제 2 접속소켓(112)에 접속되기 위하여 전진하거나 또는 접속 상태를 끊기 위하여 원래 위치로 후진하는 것을 포함한다.

즉, 히터전원 터미널(131) 또는 출력신호 터미널(132)의 이동(n)은 단자접속부(130)의 슬라이딩 작동에 대응하여 히터전원 터미널(131) 또는 출력신호 터미널(132)이 서로 가까워지도록 동시에 또는 시간차를 두고 전진하거나 후진하여 장착부(110)에 대면하는 쪽의 해당 접속소켓(111, 112)에 전기적으로 접속 또는 분리되는 것을 의미할 수 있다.

장치프레임(300)은 하부와 상부로 이루어져 있다.

장치프레임(300)의 상부는 행거프레임(200)이 결합되어 있는 골격 형태의 구조물이다. 장치프레임(300)의 하부는 상부를 지지하도록 연결되어 있으며, 제어부(400)의 탑재를 위하여 탑재공간을 형성하고 있고, 캐비닛 형태로 제작되거나, 투명 도어를 갖는 박스 또는 케이싱 형태로 제작되는 구조물일 수 있다.

장치프레임(300)은 그의 상부와 하부의 사이에 수평하게 형성된 상판(310)과, 산소센서 소자(M)의 하향 위치를 기준으로 상기 상판(310)의 위에 배치되는 낙수받침대(330)를 더 포함한다. 낙수받침대(330)에는 물이 빠져나가기 위한 드레인라인 및 드레인밸브가 더 마련될 수 있다. 낙수받침대(330)는 상판(310)으로부터 분리될 수 있는 분리형 구성품일 수 있다.

낙수받침대(330)는 산소센서 소자(M)가 미리 정한 온도로 가열되기 전에 피수가 이루어지거나, 또는 주사기 테스트를 위해 인위적으로 분사되는 물이 응축되어 방울형태로 낙수되는 물을 수집하거나, 크랙 발생시에 발생 가능한 산소센서 소자(M)의 파손 부위를 수거하는 역할도 수행할 수 있다.

피수부(150)는 장치프레임(300)의 상판(310)을 기반으로 설치되며, 상기 산소센서 소자(M)를 향하여 액적(water droplet) 형태의 물을 분사하는 역할을 담당한다.

제어부(400)는 산소센서 소자(M)에 히터전원을 인가 또는 차단하고, 상기 단자접속부(130) 및 상기 피수부(150)의 작동을 제어하고, 상기 산소센서 소자(M)로부터 출력된 출력신호에 대응하게 상기 산소센서 소자(M)의 불량 여부를 판정하는 역할을 담당한다.

제어부(400)의 전원공급기(450)는 산소센서 소자(M)에 인가할 히터전원을 비롯하여, 피수 위치 제어기(410), 데이터 분석기(420), 피수부(150)용 펌프 및 각종 선형 구동장치 및 파워실린더에서 요구하는 작동전원을 공급 및 관리한다.

도 2는 도 1에 도시된 기구부의 확대 정면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 기구부의 작동 관계를 설명하기 위한 확대 정면도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 행거프레임(200)은 도 1에 도시된 장치프레임(300)의 상부 프레임(320)으로부터 하향으로 연장된 복수개의 행거바(210)와, 상기 행거바(210)의 저부에 연결되어 수평하게 매달려 있는 행거판(220)과, 상기 행거판(220)의 저면 중앙에서 상기 장치프레임(300)의 폭방향인 X축 방향에 수직한 Y축 방향을 따라 연장되고, 상기 장착부(110)와 상기 행거판(220) 사이에 설치된 중앙장착대(230)와, 상기 행거판(220)의 좌측 및 우측 위치를 기준으로, 상기 단자접속부(130)의 위치에 각각 대응하도록 상기 행거판(220)의 저면에 설치된 한 쌍의 설치판(240)을 포함한다.

여기서, 중앙장착대(230)는 상기 장치프레임(300)의 두께방향인 Y축 방향을 따라 연장되어 있으므로, 1개 이상, 즉 다수의 장착케이스(113)의 설치 기반이 될 수 있다. 다수의 장착케이스(113)는 중앙장착대(230)에 매달려 있을 수 있고, 본 실시예를 통해서 다수의 산소센서 소자(M)에 대한 피수 시험을 가능케 할 수 있다.

장착부(110)는 중앙장착대(230)의 저면에서 상기 Y축 방향을 따라 다수로 배치되며 열차단 재질로 형성된 장착케이스(113)를 포함한다.

장착부(110)는 제 1 접속소켓(111)과, 제 2 접속소켓(112), 소자탑재부(114)를 포함한다.

제 1 접속소켓(111)은 상기 장착케이스(113)의 일측면(예: 좌측면)에 배치되어, 히터전원 터미널(131)이 삽입되는 곳일 수 있다. 제 1 접속소켓(111)은 히터전원 터미널(131)의 이동 선상에 배치되며, 히터전원 터미널(131)의 개수에 대응하게 복수로 구성될 수 있다.

제 2 접속소켓(112)은 상기 장착케이스(113)의 타측면(예: 우측면)에 배치되어, 출력신호 터미널(132)이 삽입되는 곳일 수 있다. 제 2 접속소켓(112)은 출력신호 터미널(132)의 이동 선상에 배치되며, 출력신호 터미널(132)의 개수에 대응하게 복수로 구성될 수 있다.

소자탑재부(114)는 장착케이스(113)의 저부에 형성되어, 상기 산소센서 소자(M)가 끼워지거나, 부착되거나, 별도의 클램프장치를 통해 결합되는 곳일 수 있다. 이때, 소자탑재부(114)는 산소센서 소자(M)의 히터 전원 입력단 또는 신호 출력단에 접촉하는 접촉단자(115)를 갖는다. 접촉단자(115)는 복수개로서 히터 전원 입력단와 신호 출력단별로 분리 구성되어 있을 수 있다.

소자탑재부(114)의 구조 형상을 일반적인 산소센서에 적합하게 설계 변경할 경우, 본 실시예는 산소센서 소자(M)인 산소센서 소자뿐만 아니라 이를 포함한 산소센서도 탑재하여 피수 시험을 수행할 수도 있다.

또한, 소자탑재부(114)의 접촉단자(115)는 장착케이스(113)의 내부 전선을 통해 상기 제 1 접속소켓(111) 또는 제 2 접속소켓(112)과 서로 접속되어 있다.

즉, 단자접속부(130)의 이동케이스(135, 136)는 산소센서 소자(M)에게 히터전원을 공급하거나, 상기 산소센서 소자(M)의 출력신호를 전송할 수 있도록, 상기 히터전원 터미널(131) 또는 상기 출력신호 터미널(132)을 도 1에 도시된 제어부(400)에 전기적으로 연결하는 연결케이블(138a, 138b)을 포함한다.

예컨대, 히터전원 터미널(131)은 연결케이블(138a)을 통해서 앞서 도 1을 통해 언급한 전원공급기(450)에 접속되어 있고, 출력신호 터미널(132)은 다른 케이블(138b)을 통해서, 데이터 분석기(420)에 접속되어 있다.

또한, 단자접속부(130)는 행거프레임(200)의 설치판(240)의 저면에 각각 결합되고, X축 방향으로 연장된 선형레일(133)과, 상기 선형레일(133)에서 슬라이딩 작동 가능하게 결합된 이동블록(134)을 포함한다.

또한, 단자접속부(130)는 이동블록(134)의 저면에서 Y축 방향을 따라 연장되어 있는 이동케이스(135, 136)를 포함한다. 여기서, 각 이동케이스(135, 136)의 연장 길이는 중앙장착대(230)의 연장 길이와 대등하게 형성되며, 각각 하나의 몸체로 이루어져 있을 수 있다.

여기서, 이동케이스(135, 136)는 장착부(110)를 기준으로 좌측 및 우측에 배치되어 총 2개로 이루어질 수 있다. 이때, 좌측에 배치된 이동케이스(136)의 측면에는 제 1 접속소켓(111)을 각각 향하는 방향을 기준으로 다수의 히터전원 터미널(131)가 형성되어 있고, 이때, 히터전원 터미널(131)은 Y축 방향을 따라 이격 배치되어 있다.

또한, 우측에 배치된 이동케이스(135)의 측면에는 제 2 접속소켓(112)을 각각 향하는 방향을 기준으로 다수의 출력신호 터미널(132)이 형성되어 있고, 이때, 출력신호 터미널(132)도 Y축 방향을 따라 이격 배치되어 있다.

또한, 단자접속부(130)는 해당 이동케이스(135, 136)별 이동블록(134)을 각각 이동시키도록, 상기 설치판(240)의 저면에 지지 또는 결합되어 있는 파워실린더(137)을 포함한다. 즉, 공압을 공급받거나 공압의 회수가 이루어지는 파워실린더(137)의 실린더 몸체는 설치판(240)의 저면에 고정되고, 파워실린더(137)의 작동암은 이동블록(134)의 측면에 연결되어 있다.

파워실린더(137)는 피수 위치 제어기(410)의 제어 신호에 대응하게 공급되는 공압을 이용하여 작동암을 전진 또는 후진시키도록 구성되어 있다.

이렇게 구성된 한 쌍의 단자접속부(130)에 따르면, 각 파워실린더(137)에 의해 상기 이동블록(134) 및 상기 이동케이스(135, 136)가 이동됨에 따라서, 상기 히터전원 터미널(131)과 상기 제 1 접속소켓(111)이 상호 연결 또는 분리되거나, 상기 출력신호 터미널(132)과 상기 제 2 접속소켓(112)이 상호 연결 또는 분리될 수 있다.

예컨대, 산소센서 소자(M)는 히터전원 터미널(131)과 상기 제 1 접속소켓(111)간 상호 연결 이후 도 1의 전원공급기(450)로부터 인가받은 히터전원을 이용하여 산소센서로서 요구되는 온도로 가열될 수 있다. 여기서, 히터전원을 이용하는 가열 수단은 산소센서 소자(M) 내부에 탑재된 히터부이거나, 장착케이스(113)에 마련된 별도의 히팅장치일 수 있다.

또한, 산소센서 소자(M)는 출력신호 터미널(132)과 상기 제 2 접속소켓(112)간 상호 연결 이후 도 1의 데이터 분석기(420) 쪽으로 출력신호를 출력할 수 있게 된다.

본 실시예는 다수의 산소센서 소자(M)에 대한 피수 시험을 동시에 수행할 수도 있고, 산소센서 소자(M)의 장착 또는 분리에 따른 전기적 접속 또는 전기적 분리도 신속하게 수행할 수 있다.

피수부(150)는 낙수받침대(330)에 대하여 간섭이 일어나지 않는 곳을 기준으로, 도 1에 도시된 장치프레임(300)의 상판(310)에 설치되고, X축 방향으로 제 1 이동판(151a)을 이동 또는 정지시키는 제 1 선형 구동장치(151)와, 상기 제 1 이동판(151a)에 설치되고, Y축 방향으로 제 2 이동판(152a)을 이동 또는 정지시키는 제 2 선형 구동장치(152)와, 상기 제 2 이동판(152a)에 설치되고, Z축 방향으로 승강블록(153a)을 상승 또는 하강시키는 제 3 선형 구동장치(153)를 포함한다.

또한, 피수부(150)는 승강블록(153a)으로부터 경사지게 연장된 경사연장부(153b)와, 상기 경사연장부(153b)의 상단부에 설치되고, X-Y 평면 방향으로 스테이지(154a)를 회전(r)(예: 수평 회전)시키는 제 1 회전 구동장치(154)와, 상기 스테이지(154a) 위에 설치되고, X-Z 평면 방향으로 홀더(155a)를 틸트(t)(예: 수직 회전)시키는 제 2 회전 구동장치(155)와, 상기 홀더(155a)에 탑재되는 주사기(156)를 포함한다.

제 1 선형 구동장치(151), 제 2 선형 구동장치(152), 제 3 선형 구동장치(153), 제 1 회전 구동장치(154) 및 제 2 회전 구동장치(155)는 전선을 통해서 도 1의 제어부(400)의 피수 위치 제어기(410)에 접속되고, 전달 받은 제어신호(예: 피수 시험 절차를 진행하기 위한 설정값)에 따라 주사기(156)의 위치(예: 공간상 변위) 또는 피수 각도(예: 액적의 분사 각도)를 조절할 수 있다.

즉, 피수부(150)는 주사기(156)의 배치 각도 및 공간상 배치 위치가 제어부(400)의 설정값에 대응하게 의해 조절되도록 구성되어 있다.

또한, 피수부(150)는 장치프레임(300)의 상판(310)에 설치된 액적 크기 제어부(157)를 더 포함한다. 여기서, 액적 크기 제어부(157)는 상기 주사기(156) 쪽으로 물(W)을 공급하기 위한 펌프(미 도시)와, 펌프를 제어하기 위한 구동회로(미 도시)와, 구동회로에 접속되며, 피수 횟수, 액적의 크기, 피수 주기(예: 분사 타이밍 10초 간격)등을 입력시키기 위한 입력패드(157a) 및 입력 결과를 확인하기 위한 디스플레이패널(157b)를 구비하고, 상기 펌프의 물을 상기 주사기(156)에 공급하도록 호스(157c)로 연결되어 있다. 호스(157c)는 연성 재질의 물공급 튜브 또는 주름형 튜브로 구성되어 있어서, 주사기(156)의 이동 또는 각도 조절에 비교적 자유로운 피동적 움직임을 가질 수 있다.

사용자는 입력패드(157a)를 통해 분사 타이밍값, 액적 크기값 등을 액적 크기 제어부(157)의 구동회로에 입력하여 작동 조건을 설정할 수 있다. 이러한 구동회로를 통해서 액적 크기 제어부(157)는 상기 설정된 분사 타이밍값, 액적 크기값 등에 대응하여, 상기 주사기(156)에 일정 크기의 압력을 갖는 물을 공급하고, 상기 주사기(156)에 채워지고 압력을 받고 있는 물을 상기 주사기(156)의 바늘 형태의 분사노즐(156a)을 통해서 1 ~ 5㎛의 액적으로 만들어 산소센서 소자(M) 쪽으로 분사하게 된다.

1 ~ 5㎛의 액적으로 분사된 물은 산소센서 소자(M)의 표면을 따라 수막을 형성하고, 이렇게 형성된 수막 두께는 실제 산소센서의 표면에 형성되는 응축수의 수막 두께와 동일하거나 대등한 크기를 갖기 때문에, 차량의 응축수 유입 환경이 모사될 수 있음을 알 수 있다.

도 1을 참조하여 본 실시예의 산소센서의 피수 내구성 시험장치에 따른 시험방법에 대하여 설명하고자 한다.

도 1에 도시된 제어부(400)의 컴퓨터(440)는 데이터 분석기(420)와 연동하도록 구성되어 있으며, 컴퓨터(440)에 기록된 피수 시험 절차에 대응한 알고리즘 또는 프로그램에 대응하게 데이터 분석기(420)의 출력신호를 분석하거나, 또는 산소센서 소자에 액적이 분사되었을 때 획득한 출력신호의 파형 변화(예: 출렁임)를 모니터링하여서, 산소센서 소자의 피수 내구성을 평가한다. 컴퓨터(440)에는 키보드, 시험 시작 또는 종료 버튼 입력기, 프린터 등이 더 결합되어 있을 수 있다.

컴퓨터(440), 디스플레이 장치(430), 액적 크기 제어부(157)도 전원공급기(450)로부터 작동전원을 공급받을 수 있게 구성될 수 있다.

또한, 제어부(400)의 구성품들은 신호라인을 통해 신호 또는 데이터를 서로 공유할 수 있도록 상호 연결되어 있을 수 있다.

본 실시예에 따른 산소센서의 피수 내구성 시험장치의 실험 순서에 대하여 예시적으로 설명하면, 실험 작업자는 장착부(110)에 1개 또는 탑재 가능한 개수만큼 다수로 산소센서 소자(M)를 탑재한다. 단자접속부(130)는 슬라이딩 작동되어서, 단자접속부(130)의 히터전원 터미널(131) 및 출력신호 터미널(132)은 접속소켓(111, 112)에 접촉된다.

이후, 전원공급기(450)의 히터전원이 산소센서 소자(M)에 인가되고, 산소센서 소자(M)로부터 발생되는 출력신호는 데이터 분석기(420) 쪽으로 입력될 수 있는 준비 상태가 된다.

실험 작업자는 액적 크기 제어부(157)를 통해 물을 주사기(156)에 채우면서 액적 크기, 피수 주기, 피수 횟수를 설정하고, 피수 위치 제어기(410)를 통해서 피수 위치 및 피수 각도(예: 수평 각도 또는 수직 각도)를 설정하고 시험을 시작한다.

산소센서 소자(M)는 히터전원인가에 따라 미리 설정된 온도 범위로 가열된다. 이런 경우, 주사기(156)로부터 산소센서 소자(M)까지 액적이 분사되는 바와 같이 피수가 이루어진다. 피수된 액적 또는 물은 산소센서 소자(M)의 온도에 따라 공기중으로 증발되거나, 산소센서 소자(M)에 모여 낙수될 수 있다.

특히, 피수된 산소센서 소자(M)로부터 발생된 출력신호는 산소센서 소자(M)의 히터 전원 입력단 또는 신호 출력단, 해당 접촉단자(115), 접속소켓(112), 터미널(132), 연결케이블(138b) 및 데이터 분석기(420)를 경유하여 컴퓨터(440)에 입력된다. 컴퓨터(440)는 상기 출력신호를 분석 또는 모니터링 한다.

만일, 산소센서 소자(M)에 크랙이 발생되는 경우, 컴퓨터(440)는 피수 주기에 따라 출력신호가 출렁이는 파형 변화에 대응하여 불량 여부를 판정하고, 그 판정 결과를 디스플레이 장치(430)를 통해 실험 작업자에게 디스플레이 한다. 이렇게 산소센서 소자(M)의 피수 내구성은 평가될 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 본질적 특성을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명에 표현된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하고, 그와 동등하거나, 균등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 기구부 110 : 장착부
130 : 단자접속부 150 : 피수부
200 : 행거프레임 300 : 장치프레임
400 : 제어부 410 : 피수 위치 제어기
420 : 데이터 분석기 430 : 스플레이 장치
440 : 컴퓨터 450 : 전원공급기

Claims (8)

1. 차량의 응축수 유입 환경을 모사하는 피수 내구성 시험을 위하여 가열되어 산소농도에 대응한 출력신호를 출력하는 산소센서 소자의 부착 기반이 되는 장착부;
   상기 장착부가 매달려 있는 행거프레임;
   상기 장착부의 양측 위치를 기준으로 상기 행거프레임의 저면에 배치되며, 상기 장착부의 접속소켓을 향하여 히터전원 터미널 또는 출력신호 터미널을 이동시키는 한 쌍의 단자접속부;
   상기 행거프레임이 상부에 결합되어 있고, 하부에 탑재공간을 갖는 장치프레임;
   상기 장치프레임의 상판을 기반으로 설치되며, 상기 산소센서 소자를 향하여 액적(water droplet) 형태의 물을 분사하는 피수부; 및
   상기 산소센서 소자에 히터전원을 인가 또는 차단하고, 상기 단자접속부 및 상기 피수부의 작동을 제어하고, 상기 산소센서 소자로부터 출력된 출력신호에 대응하게 상기 산소센서 소자의 불량 여부를 판정하는 제어부;를 포함하고,
   상기 행거프레임은,
   상기 장치프레임의 상부 프레임으로부터 하향으로 연장된 복수개의 행거바와,
   상기 행거바의 저부에 연결되어 수평하게 매달려 있는 행거판과,
   상기 행거판의 저면 중앙에서 상기 장치프레임의 폭방향인 X축 방향에 수직한 Y축 방향을 따라 연장되고, 상기 장착부와 상기 행거판 사이에 설치된 중앙장착대, 및
   상기 단자접속부의 위치에 각각 대응하도록 상기 행거판의 저면에 설치된 한 쌍의 설치판을 포함하는 것
   인 산소센서의 피수 내구성 시험장치.
   
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 장착부는,
   상기 중앙장착대의 저면에서 상기 Y축 방향을 따라 다수로 배치되며 열차단 재질로 형성된 장착케이스와,
   상기 장착케이스의 일측면에 배치되어, 상기 히터전원 터미널이 삽입되는 제 1 접속소켓과,
   상기 장착케이스의 타측면에 배치되어, 상기 출력신호 터미널이 삽입되는 제 2 접속소켓과,
   상기 장착케이스의 저부에 형성되어, 상기 산소센서 소자가 끼워지고, 상기 산소센서 소자의 히터 전원 입력단 또는 신호 출력단에 접촉하는 접촉단자를 갖는 소자탑재부를 포함하고,
   상기 소자탑재부의 상기 접촉단자는 상기 장착케이스의 내부 전선을 통해 상기 제 1 접속소켓 또는 제 2 접속소켓과 서로 접속되어 있는 것
   인 산소센서의 피수 내구성 시험장치.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 단자접속부는,
   상기 행거프레임의 상기 설치판의 저면에 각각 결합되고, 상기 X축 방향으로 연장된 선형레일과,
   상기 선형레일에서 슬라이딩 작동 가능하게 결합된 이동블록과,
   상기 이동블록의 저면에서 상기 Y축 방향을 따라 연장되어 있고, 상기 제 1 접속소켓을 각각 향하는 방향의 측면에 다수의 히터전원 터미널이 형성되어 있거나, 제 2 접속소켓을 각각 향하는 방향의 다른 측면에 다수의 출력신호 터미널이 형성되어 있는 이동케이스, 및
   상기 설치판의 저면에 지지된 상태에서, 상기 이동블록을 이동시키는 파워실린더를 포함하고,
   상기 파워실린더에 의해 상기 이동블록 및 상기 이동케이스가 이동됨에 따라서, 상기 히터전원 터미널과 상기 제 1 접속소켓이 상호 연결 또는 분리되거나, 상기 출력신호 터미널과 상기 제 2 접속소켓이 상호 연결 또는 분리되는 것
   인 산소센서의 피수 내구성 시험장치.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 이동케이스는,
   상기 산소센서 소자에게 히터전원을 공급하거나, 상기 산소센서 소자의 출력신호를 전송할 수 있도록, 상기 히터전원 터미널 또는 상기 출력신호 터미널을 상기 제어부에 전기적으로 연결하는 연결케이블을 더 포함하는 것
   인 산소센서의 피수 내구성 시험장치.
   
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 장치프레임은,
   상기 장치프레임의 상부와 하부의 사이에 수평하게 형성된 상판, 및
   상기 산소센서 소자의 하향 위치를 기준으로 상기 상판의 위에 배치되는 낙수받침대를 더 포함하는 것
   인 산소센서의 피수 내구성 시험장치.
   
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 피수부는,
   상기 상판에 설치되고, X축 방향으로 제 1 이동판을 이동 또는 정지시키는 제 1 선형 구동장치와,
   상기 제 1 이동판에 설치되고, Y축 방향으로 제 2 이동판을 이동 또는 정지시키는 제 2 선형 구동장치와,
   상기 제 2 이동판에 설치되고, Z축 방향으로 승강블록을 상승 또는 하강시키는 제 3 선형 구동장치와,
   상기 승강블록으로부터 경사지게 연장된 경사연장부와,
   상기 경사연장부의 상단부에 설치되고, X-Y 평면 방향으로 스테이지를 회전시키는 제 1 회전 구동장치와,
   상기 스테이지 위에 설치되고, X-Z 평면 방향으로 홀더를 틸트시키는 제 2 회전 구동장치와,
   상기 홀더에 탑재되는 주사기를 포함하고,
   상기 주사기의 배치 각도 및 공간상 배치 위치가 상기 제어부의 설정값에 대응하게 의해 조절되도록 구성되어 있는 것
   인 산소센서의 피수 내구성 시험장치.
   
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 피수부는,
   상기 상판에 설치되고, 상기 주사기 쪽으로 물을 공급하기 위한 펌프와 입력패드를 구비하며, 상기 펌프의 물을 상기 주사기에 공급하도록 호스로 연결된 액적 크기 제어부를 더 포함하고,
   상기 액적 크기 제어부에 설정되는 분사 타이밍값, 액적 크기값에 대응하여, 상기 주사기에 물을 공급하고, 상기 주사기에 채워지고 압력을 받고 있는 물을 상기 주사기의 바늘 형태의 분사노즐을 통해서 1 ~ 5㎛의 액적으로 만들어 산소센서 소자 쪽으로 분사하는 것
   인 산소센서의 피수 내구성 시험장치.

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