KR101886732B1 - 다중접합 압력 트랜스듀서 조립체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다중접합 압력 트랜스듀서 조립체에 관한 것으로, 유체 또는 기체의 압력에 의해서 변형되는 압력 다이아프램(102)에 연결된 센서PCB(108), 상기 센서PCB를 감싸는 것으로 상부는 PCB브라켓(106)에 결합되며, 하부는 이너서포트(103) 상부에 결합되는 인서트하우징(105), 상기 인서트하우징을 감싸는 것으로 상하부 내주면에 나사가 형성되는 메인하우징(104), 상기 압력 다이아프램이 상기 이너서포트에 지지되어 내부에 설치되고, 내외주면에 나사가 형성되는 마운팅플러그(101) 및 상기 메인하우징과 상기 인서트하우징은 이격 설치되어 간극을 형성하고, 상기 간극에 충진하는 충격흡수제(113)를 포함하며, 상기 메인하우징은 상기 마운팅플러그와 상부캡 외주면에 형성된 나사로 결합되어, 상기 센서PCB를 상기 인서트하우징 및 메인하우징이 이중으로 감싸는 다중접합 압력 트랜스듀서 조립체를 개시한다.

Description

다중접합 압력 트랜스듀서 조립체{Multiple junction pressure transducer assembly}

본 발명은 다중접합 압력 트랜스듀서 조립체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하우징을 다중접합 구조로 설계하여 인서트하우징과 메인하우징은 이격 설치되어 간극을 형성하고 상기 간극에 충격흡수제를 충진하고, 상부캡, 메인하우징 및 마운팅플러그는 나사 결합되는 다중접합 압력 트랜스듀서 조립체에 관한 것이다.

압력센서는 인가되는 유체의 압력, 즉, 센서에 가해지는 힘의 크기를 물리량으로 받아들이고 이를 전기적인 신호로 변환시켜 출력해 주는 감지기로 고압, 중압, 저압 등 사용 용도에 따라 응용되는 분야가 매우 다양하다.

압력센서는 인가되는 액체 또는 기체와 같은 유체의 압력을 검출하고, 압력 센서에 가해지는 압력의 크기를 물리량으로 받아들여서 이를 계측이나 제어에 사용할 수 있도록 전기적인 신호를 변환하여 전송하는 소자이다.

압력센서는 진동 및 충격이 잦은 플랜트 산업, 발전소, 전자무기, 자동차, 건설기계, 항공기, 선박, 해저, 우주선 등의 열악한 환경이나 극지의 환경에서 사용하는 경우에 초기 성능을 지속적으로 유지하기가 어려운 문제점이 있으며, 압력센서의 주변 환경에 따라 압력센서 내부의 내구성이 급속히 저하되어 압력센서가 정상적으로 동작을 할 수 없게 되는 문제점이 있다.

종래의 대표적인 압력센서는 하부 바디와 케이스를 포함하여 구성되며, 압력 다이아프램 구조체의 일측 단부에는 유체의 압력에 의해 미세하게 변형되는 압력 다이아프램을 구비한다. 압력 다이아프램 위에 압력센서가 부착되며, 압력센서는 압력 다이아프램의 미세한 변형을 센싱하는 반도체형 스트레인 게이지가 일반적인 압력센서 기술이다.

특허문헌 1은 결합부분의 부식을 방지한 압력센서 모듈에 관한 것으로, 하단부의 외주면에는 제1 나사가 형성된 메탈 압력 다이아프램 구조체, 상기 메탈 압력 다이아프램 구조체와 결합하는 바디를 포함하며, 상기 메탈 압력 다이아프램 구조체가 상기 바디의 상단부로부터 삽입되어 상기 바디 하단부의 외주면에는 제3 나사부가 형성되어 압력센서 모듈이 설치되는 곳에 나사 결합되는 기술이 개시되어 있다.

그러나 특허문헌 1의 압력센서 모듈은 하부의 바디 내부에 나사부가 형성된 나사부와 결합되고 상부 케이스 내부에 형성된 나사부와 바디 외부에 형성된 나사부가 나사결합 되는 것으로 외부의 충격이나 진동이 압력센서 전체에 직접적으로 전달됨으로써 압력센서의 성능을 저해하여 압력센서 초기의 성능을 장기간 유지하지 못하는 문제점이 있다.

특허문헌 2는 압력센서 패키지 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 바닥면에 스파크 마운팅플러그 삽통공이 형성된 유닛 본체부를 가지며, 압력센서 유닛은 바닥면에 스파크 마운팅플러그와 상기 스파크 마운팅플러그 삽통공을 둘러싸는 형태로 링형 압력센서 소자가 결합되어 있고, 상기 유닛 본체부는 상기 전단 측에서 마운팅플러그 홀 내에 삽입, 고정되는 기술이 개시되어 있다.

그러나 특허문헌 2의 압력센서 패키지는 외주면부를 이루는 외통부재와 같이 내주면부를 이루는 내통부재를 가지며, 이들 사이에 형성된 간극에 압력센서 소자가 배치되어 있어 외부의 충격이나 진동을 받게 되면 외통부재와 내통부재 사이에 형성된 간극에 배치된 압력센서 전체에 직접적으로 전달되어 외부 충격이나 진동에 약한 압력센서를 이루는 구성들의 전기적 기능이 손실되어 압력센서의 성능을 저해는 문제점이 있다.

특허문헌 1 및 2에는 센서PCB가 위치하는 내부를 보호하기 위해 인서트하우징과 메인하우징은 이격 설치되어 간극을 형성하고 상기 간극에 충격흡수제를 충진하는 기술과 상부캡, 메인하우징 및 마운팅플러그를 나사 결합하는 기술에 대해 전혀 개시하지 못하고 있다.

1. 한국공개특허 제10-2014-0120034호(2014.10.13.) 2. 한국공개특허 제10-2004-0080558호(2004.09.20.)

상기의 문제점을 해결하고자 본 발명은 압력센서를 보호하기 위해 외벽과 내벽을 다중접합 구조로 설계하여 인서트하우징(105)과 메인하우징(104)은 이격 설치되어 간극을 형성하고 상기 간극에 충격흡수제를 충진하여 외부의 충격이나 진동을 완화시키는 다중접합 압력 트랜스듀서 조립체를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 압력 다이아프램(102)을 고정하는 이너서포트(103)와 인서트하우징(105) 및 상부캡(107)과 PCB브라켓은 이격 설치되어 간극을 형성하고 상기 간극에 제1 충격완충제(110) 및 제2 충격완충제(111)를 삽입하여 압력센서의 하단 부위 및 상단 부위에 수직으로 발생하는 외부의 충격이나 진동을 완화시키는 다중접합 압력 트랜스듀서 조립체를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 메인하우징(104) 내주면에 형성된 나사와 상부캡(107)과 마운팅플러그(101)는 내외주면에 형성된 나사가 결합된 것으로, 용접접합이 아니기 때문에 용접에 의한 잔존응력이 존재하지 않음으로써 내구성을 향상시킨 다중접합 압력 트랜스듀서 조립체를 제공하고자 한다.

상기의 해결하고자 하는 과제를 위한 본 발명에 따른 다중접합 압력 트랜스듀서 조립체는, 유체 또는 기체의 압력에 의해서 변형되는 압력 다이아프램에 연결된 센서PCB(108); 상기 센서PCB를 감싸는 것으로 상부는 PCB브라켓(106)에 결합되며, 하부는 이너서포트(103) 상부에 결합되는 인서트하우징(105); 상기 인서트하우징을 감싸는 것으로 상하부 내주면에 나사가 형성되는 메인하우징(104); 상기 압력 다이아프램(102)이 상기 이너서포트에 지지되어 내부에 설치되고, 내외주면에 나사가 형성되는 마운팅플러그(101); 상기 인서트하우징과 상기 메인하우징은 이격 설치되어 간극을 형성하고, 상기 간극에 충진하는 충격흡수제(113)를 포함하며, 상기 메인하우징은 상기 마운팅플러그와 상부캡 외주면에 형성된 나사로 결합되어, 상기 센서PCB를 상기 인서트하우징 및 메인하우징이 이중으로 감싸는 것이 특징이다.

상기 충격흡수제(113)는 실리콘 겔인 것이 특징이다.

상기 압력 다이아프램을 고정하는 상기 이너서포트 및 인서트하우징은 이격 설치되어 간극을 형성하고 상기 간극에 제1 충격완충제(110)를 삽입한 것이 특징이다.

상기 상부캡과 상기 PCB브라켓은 이격 설치되어 간극을 형성하고 상기 간극에 제2 충격완충제(111)를 삽입한 것이 특징이다.

상기 충격완충제는 고무인 것이 특징이다.

본 발명은 압력센서를 보호하는 하우징 내부를 다중접합 구조로 설계하여 인서트하우징과 메인하우징은 이격 설치되어 간극을 형성하고 상기 간극에 충격흡수제를 충진하여 외부의 충격이나 진동을 흡수 완화시킴으로써 정밀도 및 선형성을 유지하여 내구성을 향상시킬 수 있는 효과가 있으며, 또한, 하우징이 이중 구조로 되어 있어, 압력 다이아프램이 파손되더라도 하우징 외부로 유체 또는 기체의 2차 누설을 방지할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 압력 다이아프램을 고정하는 이너서포트와 인서트하우징 및 상부캡과 PCB브라켓은 이격 설치되어 각각 간극을 형성하고, 상기 간극들에 제1 충격완충제 및 제2 충격완충제를 삽입하여 외부의 충격이나 진동을 흡수 완화시킴으로써 정밀도 및 선형성을 유지하여 내구성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 상부캡, 메인하우징 및 마운팅플러그의 외주면 또는 내주면에 각각 형성된 나사가 결합된 것으로, 용접결합이 아니기 때문에 용접에 의한 잔존응력이 존재하지 않음으로써 내구성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 다중접합 압력 트랜스듀서 조립체를 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 다중접합 압력 트랜스듀서 조립체의 단면도 및 충격흡수제, 제1 충격완충제 및 제2 충격완충제 삽입부를 도시한 예이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 다중접합 압력 트랜스듀서 조립체의 나사결합을 도시한 분해도이다.

이하, 본 발명의 실시를 위한 구체적인 실시예를 도면을 참고하여 설명 한다.본 발명의 실시예는 하나의 발명을 설명하기 위한 것으로서 권리범위는 예시된 실시예에 한정되지 아니하고, 예시된 도면은 발명의 명확성을 위하여 핵심적인 내용만 확대 도시하고 부수적인 것을 생략하였으므로 도면에 한정하여 해석하여서는 아니 된다.

도 1은 본 발명의 다중접합 압력 트랜스듀서 조립체를 도시한 개략도로서, 커넥터(109), 상부캡(107), 메인하우징(104) 및 마운팅플러그(101)를 포함한다.

도 2를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 각각의 구성에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도 2를 참조하면, 상기 상부캡(107)은 상부에 커넥터가 결합되고 하부 외주면에는 제1 나사(210)가 형성되어 메인하우징 상부 내주면에 형성된 제2 나사(220)와 결합되고 상부캡과 메인하우징이 접속되는 부분에는 오링(112)을 포함할 수 있다.

상기 인서트하우징(105)은 센서PCB(sensor printed circuit board)를 감싸는 것으로 상기 메인하우징의 안쪽에 설치되고 상부는 PCB브라켓에 결합되며, 하부는 이너서포트(103) 상부에 설치될 수 있다.

상기 메인하우징(104)은 상기 인서트하우징을 감싸는 것으로 상부 내주면에 제2 나사(220)가 형성되어 상기 상부캡의 하부 외주면에 형성된 제1 나사(210)와 결합되며, 상기 메인하우징 하부 내주면에 제5 나사(250)가 형성되고, 상기 마운팅플러그 상부 외주면에 형성된 제4 나사(240)와 결합될 수 있다.

상기 메인하우징의 상부면과 상기 상부캡의 하부면이 접하는 사이에는 오링(112)을 더 포함할 수 있다.

상기 이너서포트(103)는 유체 또는 기체 압력에 의해서 변형되는 상기 압력 다이아프램(102)을 지지하여 고정되고, 외주면에 제6 나사(260)가 형성되고 상기 마운팅플러그 상부 내주면에 형성된 제3 나사(230)와 결합될 수 있다.

상기 마운팅플러그(101) 내부에는 유체 또는 기체 압력에 의해서 변형되는 상기 압력 다이아프램이 상기 이너서포트에 지지되어 고정되고, 상기 마운팅플러그는 내주면에 형성된 제3 나사(230)와 상기 이너서포트 외주면에 형성된 제6 나사(260)가 결합되며, 또한, 상기 마운팅플러그 상부 외주면에 형성된 제4 나사(240)와 상기 메인하우징의 하부 내주면에 형성된 제5 나사(250)가 결합될 수 있다.

상기 마운팅플러그 상부면과 상기 메인하우징이 접하는 사이에는 오링(112)을 더 포함할 수 있다.

상기 센서PCB에 외부로의 전기적 연결을 위한 도선(미도시)을 납땜할 수 있으며, 상기 도선은 상기 상부캡의 관통홀(미도시)을 통해 외부기기와 연결될 수 있다.

또한, 충격흡수제(113), 제1 충격완충제(110) 및 제2 충격완충제(111) 삽입부에 대해 상세히 설명하기로 한다.

상기 센서PCB를 감싸는 것으로 안쪽에 설치되는 상기 인서트하우징과 상기 인서트하우징을 감싸는 것으로 바깥쪽에 설치되는 상기 메인하우징은 이격 설치되어 간극을 형성하고 상기 간극에 충격흡수제를 충진할 수 있다. 상기 간극에 충격흡수제를 충진하여 외부의 충격이나 진동을 흡수 완화시킴으로써 정밀도 및 선형성을 유지하여 내구성을 향상시켜 다중접합 압력 트랜스듀서 조립체의 초기 성능을 지속적으로 유지할 수 있도록 하는 것이 가능하다.

상기 인서트하우징 상부는 PCB브라켓에 결합되고 하부는 상기 이너서포트 상부에 이격 설치되어 간극을 형성하고 상기 간극에 제1 충격완충제(110)를 삽입할 수 있다.

상기 상부캡과 상기 메인하우징은 나사 결합되고 상기 상부캡과 상기 PCB브라켓은 이격 설치되어 간극을 형성하고 상기 간극에 제2 충격완충제(111)를 삽입할 수 있다.

상기 간극에 제1 충격완충제 및 제2 충격완충제를 삽입함으로써, 상기 센서PCB 상단 부위에 수직으로 가해지는 진동이나 충격을 완화시켜 센싱회로부 및 케이블 등 다중접합 압력 트랜스듀서 조립체를 이루는 각 부품 등을 보호하는 기능으로 작용하게 되어 내구성을 향상시켜 초기 성능을 지속적으로 유지할 수 있도록 하는 것이 가능하다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 다중접합 압력 트랜스듀서 조립체를 이루고 있는 상기 상부캡, 메인하우징, 인서트하우징 및 마운팅플러그는 각각 내외주면에 형성된 나사를 통해 결합될 수 있다.

상기 상부캡과 상기 메인하우징의 결합관계를 살펴보면, 상기 상부캡은 외주면에 형성된 제1 나사(210)와 상기 메인하우징 상부 내주면에 형성된 제2 나사(220)를 통해 결합될 수 있다.

상기 마운팅플러그와 상기 메인하우징의 결합관계를 살펴보면, 상기 마운팅플러그 외주면에 형성된 제4 나사(240)와 상기 메인하우징 하부 내주면에 형성된 제5 나사(250)를 통해 결합될 수 있다.

상기 상부캡, 메인하우징 및 마운팅플러그 결합은 용접접합이 아니라 각각 내외주면에 형성된 나사가 결합된 것으로 용접에 의한 잔존응력이 존재하지 않음으로써 내구성을 향상시킬 수 있다.

101: 마운팅플러그 102: 압력 다이아프램
103: 이너서포트 104: 메인하우징
105: 인서트하우징 106: PCB브라켓
107: 상부캡 108: 센서PCB
109: 커넥터 110: 제1 충격완충제
111: 제2 충격완충제 112: O링
113: 충격흡수제 210: 제1 나사
220: 제2 나사 230: 제3 나사
240: 제4 나사 250: 제5 나사
260: 제6 나사 300: 센싱회로

Claims (5)

1. 외주면에 나사가 형성된 상부캡(107),
   상기 상부캡 하부에 형성되어 유체 또는 기체의 압력에 의해서 변형되는 압력 다이아프램(102)에 연결된 센서PCB(108),
   상기 센서PCB를 감싸는 것으로 상부는 PCB브라켓(106)에 결합되며, 하부는 이너서포트(103) 상부에 결합되는 인서트하우징(105),
   상기 인서트하우징을 감싸는 것으로 상하부 내주면에 나사가 형성되는 메인하우징(104),
   상기 압력 다이아프램이 상기 이너서포트에 지지되어 내부에 설치되고, 내외주면에 나사가 형성되는 마운팅플러그(101) 및
   상기 메인하우징과 상기 인서트하우징은 이격 설치되어 간극을 형성하고, 상기 간극에 충진하는 충격흡수제(113)를 포함하고,
   상기 메인하우징은 상부 내주면에 나사가 형성되어 상부캡 외주면에 형성된 나사와 결합되고, 하부 내주면에 나사가 형성되어 마운팅플러그 외주면에 형성된 나사와 결합되어, 상기 센서PCB를 상기 인서트하우징 및 메인하우징이 이중으로 감싸며,
   상기 마운팅플러그는 내주면에 나사가 형성되어 이너서포트 외주면에 형성된 나사와 결합되고, 외주면에 나사가 형성되어 메인하우징 하부 내주면에 형성된 나사와 결합되어, 내부에 압력 다이아프램이 설치되도록 하면서 이너서포트와 메인하우징과의 결합을 제공하며,
   상기 이너서포트는 상부에 인서트하우징이 설치되고, 하부에 압력 다이아프램이 형성되어, 인서트하우징과 압력 다이아프램을 고정하는 것을 특징으로 하는 다중접합 압력 트랜스듀서 조립체.
2. 제1항에 있어서,
   상기 충격흡수제(113)는 실리콘 겔인 것을 특징으로 하는 다중접합 압력 트랜스듀서 조립체.
3. 제2항에 있어서,
   상기 압력 다이아프램을 고정하는 상기 이너서포트 및 인서트하우징은 이격 설치되어 간극을 형성하고 상기 간극에 제1 충격완충제(110)를 삽입한 것을 특징으로 하는 다중접합 압력 트랜스듀서 조립체.
4. 제3항에 있어서,
   상기 상부캡과 상기 PCB브라켓은 이격 설치되어 간극을 형성하고 상기 간극에 제2 충격완충제(111)를 삽입한 것을 특징으로 하는 다중접합 압력 트랜스듀서 조립체.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
   상기 제1 충격완충제 및 제2 충격완충제는 고무인 것을 특징으로 하는 다중접합 압력 트랜스듀서 조립체.

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