KR102105704B1 - 근접센서 이용한 압력 및 온도 복합센서 - Google Patents

근접센서 이용한 압력 및 온도 복합센서 Download PDF

Info

Publication number
KR102105704B1
KR102105704B1 KR1020180172673A KR20180172673A KR102105704B1 KR 102105704 B1 KR102105704 B1 KR 102105704B1 KR 1020180172673 A KR1020180172673 A KR 1020180172673A KR 20180172673 A KR20180172673 A KR 20180172673A KR 102105704 B1 KR102105704 B1 KR 102105704B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
sensor
pressure
temperature
diaphragm
proximity sensor
Prior art date
Application number
KR1020180172673A
Other languages
English (en)
Inventor
정원철
권우영
김치연
최준환
Original Assignee
주식회사 현대케피코
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 현대케피코 filed Critical 주식회사 현대케피코
Priority to KR1020180172673A priority Critical patent/KR102105704B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102105704B1 publication Critical patent/KR102105704B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D21/00—Measuring or testing not otherwise provided for
    • G01D21/02—Measuring two or more variables by means not covered by a single other subclass
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K1/00—Details of thermometers not specially adapted for particular types of thermometer
    • G01K1/02—Means for indicating or recording specially adapted for thermometers
    • G01K1/04—Scales
    • G01K1/045—Scales temperature indication combined with the indication of another variable
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K13/00—Thermometers specially adapted for specific purposes
    • G01K13/02—Thermometers specially adapted for specific purposes for measuring temperature of moving fluids or granular materials capable of flow
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L2019/0053—Pressure sensors associated with other sensors, e.g. for measuring acceleration, temperature

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 근접센서 이용한 압력 및 온도 복합센서는, 내부 통로가 마련된 측정 바를 구비한 포트; 포트에 결합되며, 터미널을 구비한 커넥터; 측정 바의 하단부에서 내부 통로에 위치하며 유체 온도를 측정하는 온도센서; 및 측정 바의 하단부에서 내부 통로를 폐쇄하도록 결합되며, 유체 압력을 측정하는 압력센서를 포함하며, 온도센서와 압력센서는 터미널에 연결되며, 압력센서에 유체 압력이 작용하면 압력을 측정하면서 온도센서에 의해 유체 온도를 측정한다.

Description

근접센서 이용한 압력 및 온도 복합센서{TEMPERATURE ANCD PRESSURE COMPLEX SENSOR USING PROXIMITY SENSOR}
본 발명은 압력센서에 관한 기술로서, 유체의 온도 및 압력을 측정하는 근접센서 이용한 압력 및 온도 복합센서에 관한 것이다.
일반적으로, 압력 온도 복합센서는 유체의 압력과 온도를 측정하는 센서이다. 기존의 온도 및 압력 복합센서는 압력과 온도의 복합 측정을 위해서 포트에 온도 전달 경로와 압력 전달 경로를 별도로 구비한 것이 있다.
또한 압력과 온도 복합 측정을 위해서 압력 전달 경로에 별도의 온도센서 홀더를 삽입하고 기밀을 위해 오링을 사용하는 것이 있다.
이러한 기존 압력 온도 복합센서의 공통점은, 온도센서는 유체 온도 감지를 위해 포트와 유체가 접촉하는 부분에 위치 하고, 압력센서 셀은 센서 완제품 내부에 위치한다는 것이며, 온도 전달 경로와 압력 전달 경로는 공간적으로 구분되어 있는 것이다.
기존의 압력 및 온도 복합 센서는 온도센서를 추가 하면서 압력과 온도 각각 별도의 공간을 사용 하기 때문에, 부피 및 가공 시수, 및 생산 비용의 증가가 발생한다. 처음 제시한 구조는 포트 가공비가 증가되며, 그 다음 구조는 온도센서 홀더, 및 오링 부품 증가 비용이 발생한다.
한편, 종래의 다이어프램 압력센서는 다이어프램의 물리적 변형을 전기적 형태로 측정하기 위해 외부 유체와 접촉 및 기계적 변형을 하는 다이어프램, 물리적 변형을 전기적 저항 변화 형태로 측정하기 위한 게이지, 다이어프램에 게이지를 고정하기 위한 접착제로 구성된다.
종래의 다이어프램 압력센서는, PCB와 게이지 사이 전기적 연결을 위한 와이어 본딩이 요구되며 연결이 끊어지면, 더 이상 센서로 사용 할 수 없는 문제점이 존재한다.
피에조 타입 압력센서는 포트를 통해 전달된 유체에 의해 다이어프램 위로 볼록 변형이 발생하는 것이다. 기존의 다이어프램 압력센서는 다이어프램 상부에 피에조 저항(게이지)이 글라스 접착 되어 있으며, 게이지를 다이어프램에 접착 해야 한다.
이러한 피에조 타입 압력센서는 PCB와 게이지 사이 전기적 연결을 위해 와이어본딩이 구성되며, PCB는 헥사곤에 접착되어 있다. 기존의 다이어프램의 수직 방향 변형량에 한계가 있으므로, 근접센서를 적용하여 단순하게 만들기 어렵다.
피에조 타입 연소 압력센서는, 박막 다이어프램이 압력에 의해 변형 하며 로드를 밀어 올리며, 로드가 압력을 기구적으로 스틸 엘리먼트에 전달하며, 센서 게이지가 스틸 엘리먼트 변형을 감지하여 전기적 저항 변화 발생시키도록 구성된다.
이러한 기존의 피에조 타입 연소 압력센서는, 로드, 스틸 엘리먼트, 게이지 등의 필수 부품이 있어야 하므로, 압력 측정부 패키지가 굉장히 복잡한 구조였다.
한편, 압력센서로서 선행기술 1 내지 2를 참조하면 다음과 같다.
선행기술 1로서, 한국공개특허 제2012-0053019호는 반도체 리소그래피 공정에 사용되는 근접센서를 개시하고 있으며, 구체적으로는 다이어프램의 이동을 감지하는 근접센서를 포함하고 있다. 이러한 선행기술 1은 반도체분야에 적용되고 있는 근접센서로 압력을 감지하는 기술로 자동차 분야에는 적용하기 어렵다.
선행기술 2로서, 한국특허 제1060672호는 솔레노이드 밸브에 관한 것으로 솔레노이드 밸브에 다이어프램과 근접센서를 포함하고 다이어프램의 위치정보를 파악하여 솔레노이드 밸브의 고장을 판단하는 기술을 개시하고 있다. 이는 솔레노이드 밸브 기술로서 다이어프램에 근접센서를 적용하여 구조를 단순하게 만드는 기술과는 다소 거리가 있다.
본 발명은 기존 압력 및 온도 복합센서의 문제를 해결하기 위한 것으로서, 온도센서 경로와 압력 전달 경로를 구분하지 않고 하나의 공간에 온도와 압력 측정부를 위치 시킴으로써 완제품의 소형화 및 원가 절감이 가능한 구조를 갖는 온도 및 압력 복합센서를 제공하는 것이다.
또한 본 발명은 금속 다이어프램 변형을 감지하기 위해 근접센서를 이용하는 것으로 물리적인 연결 없이도 측정대상과 센서 사이 거리를 측정하는 것이 가능하며, 센서 완제품의 부품 수 감소 및 원가 절감 등의 장점이 있는 근접센서 이용한 압력 및 온도 복합센서를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 근접센서 이용한 압력 및 온도 복합센서는, 내부 통로가 마련된 측정 바를 구비한 포트; 상기 포트에 결합되며, 터미널을 구비한 커넥터; 상기 측정 바의 하단부에서 상기 내부 통로에 위치하며 유체 온도를 측정하는 온도센서; 및 상기 측정 바의 하단부에서 상기 내부 통로를 폐쇄하도록 결합되며, 유체 압력을 측정하는 압력센서를 포함하며, 상기 온도센서와 압력센서는 상기 터미널에 연결되며, 상기 압력센서에 유체 압력이 작용하면 압력을 측정하면서 상기 온도센서에 의해 유체 온도를 측정한다.
상기 측정 바의 하단부는, 상기 온도센서가 삽입되어 고정되는 원통 형상의 온도센서 홀더로 마련되며, 상기 온도센서 홀더의 내벽부에는 상기 온도센서가 삽입되어 수용되는 온도센서 삽입부가 구비될 수 있다.
상기 압력센서는 상기 온도센서 홀더의 하단부 결합되는 센서 패키지 양상으로서, 상기 온도센서 홀더의 하단부에 결합되는, 중공 단면을 갖는 패키지 바디; 상기 패키지 바디의 일단부를 폐쇄하면서 결합되는 다이어프램; 및 상기 다이어프램에 대응하여 상기 패키지 바디의 내벽부에 결합되며, 하나 이상의 압력을 측정하기 위한 측정부가 마련된 센서모듈을 포함할 수 있다.
상기 센서모듈은, 상기 다이어프램에 대면하여 배치된 근접센서; 및 상기 근접센서가 실장된 PCB를 포함하며, 상기 다이어프램에 유체 압력이 작용하면, 상기 근접센서가 상기 근접센서에 인접한 상기 다이어프램 일부의 변위를 감지함으로써 상기 유체 압력을 측정할 수 있다.
상기 패키지 바디의 내벽부에 나사산이 형성되며, 상기 패키지 바디의 내벽부에는 상기 PCB에 근접센서가 실장된 센서모듈이 나사 결합되고, 상기 센서모듈의 나사 조절에 의해 상기 다이어프램과 상기 근접센서의 측정 거리가 조절될 수 있다.
상기 패키지 바디의 내벽부에는 상기 센서모듈이 걸리어 고정되는 스톱퍼가 마련될 수 있다.
상기 커넥터에 상기 온도센서와 센서모듈을 연결하도록 상기 내부 통로에 위치하는 연결대를 더 포함하며, 상기 연결대는 상기 터미널에 연결될 수 있다.
상기 다이어프램은 중앙부에 원형돌기가 마련되며, 상기 원형돌기의 주변 반경 방향으로 파형을 이루는 물결무늬가 형성되며, 상기 근접센서는 상기 원형돌기와 물결무늬 영역의 변위를 감지할 수 있다.
상기 원형돌기는 원형 상부 평면과 상기 원형 상부 평면에서 경사진 경사면을 포함하며, 상기 물결무늬는 환형 상부 평면, 환형 하부 평면, 및 상기 환형 상부 평면과 환형 하부 평면을 연결하는 경사진 환형 사면을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 근접센서 이용한 압력 및 온도 복합센서는, 내부 통로가 마련된 측정 바를 구비한 포트; 상기 포트에 결합되며, 터미널을 구비한 커넥터; 상기 측정 바의 하단부에 결합되며, 상기 내부 통로가 연장된 수용 공간과 상기 내부 통로에 교차하는 방향으로 개구부가 마련된 센서 하우징; 상기 센서 하우징의 수용 공간에 위치하며 유체 온도를 측정하는 온도센서; 및 상기 센서 하우징의 개구부를 폐쇄하도록 상기 개구부에 결합되며, 유체 압력을 측정하는 압력센서를 포함하며, 상기 온도센서와 압력센서는 상기 터미널에 연결되며, 상기 압력센서에 유체 압력이 작용하면 압력을 측정하면서 상기 온도센서에 의해 유체 온도를 측정할 수 있다.
상기 수용 공간의 일부에는 상기 온도센서를 고정하며 상기 센서 하우징에서 상기 온도센서로 열을 전달하는 열전도 실리콘이 구비될 수 있다.
상기 압력센서는, 상기 개구부에 결합되고 중심 통로가 마련되며, 상기 중심 통로를 기준으로 유체가 작용하는 외측에 제1 센싱 홈부가 있으며, 반대 내측에 제2 센서 홈부가 마련된 센서 바디; 상기 센서 바디의 제2 센싱 홈부를 차단하도록 상기 센서 바디에 결합된 다이어프램; 및 상기 커넥터에 결합되어 상기 포트의 내부 통로에 위치하며, 상기 다이어프램에 대응하여 압력을 측정하기 위한 하나 이상의 측정부가 마련된 센서모듈을 포함할 수 있다.
상기 센서모듈은, 상기 다이어프램에 대면하여 배치된 근접센서; 및 상기 근접센서가 실장되며 상기 커넥터에 결합된 PCB를 포함하며, 상기 다이어프램에 유체 압력이 작용하면, 상기 근접센서가 상기 근접센서에 인접한 상기 다이어프램 일부의 변위를 감지함으로써 상기 유체 압력을 측정할 수 있다.
상기 온도센서는 연결됨으로써 상기 PCB를 통해 상기 커넥터의 터미널에 연결될 수 있다.
상기 다이어프램은 중앙부에 원형돌기가 마련되며, 상기 원형돌기의 주변 반경 방향으로 파형을 이루는 물결무늬가 형성되며, 상기 근접센서는 상기 원형돌기와 물결무늬 영역의 변위를 감지할 수 있다.
상기 원형돌기는 원형 상부 평면과 상기 원형 상부 평면에서 경사진 경사면을 포함하며, 상기 물결무늬는 환형 상부 평면, 환형 하부 평면, 및 상기 환형 상부 평면과 환형 하부 평면을 연결하는 경사진 환형 사면을 포함할 수 있다.
상기와 같은 해결수단에 따른 본 발명은, 기존 압력 및 온도 복합센서의 문제를 해결하기 위한 것으로서, 온도센서 경로와 압력 전달 경로를 구분하지 않고 하나의 공간에 온도와 압력 측정부를 위치 시킴으로써 완제품의 소형화 및 원가 절감이 가능한 구조를 갖는 온도 및 압력 복합센서를 제공하는 것이다.
또한 본 발명은 금속 다이어프램 변형을 감지하기 위해 근접센서를 이용하는 것으로 물리적인 연결 없이도 측정대상과 센서 사이 거리를 측정하는 것이 가능하며, 센서 완제품의 부품 수 감소 및 원가 절감 등의 장점이 있는 근접센서 이용한 압력 및 온도 복합센서를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 근접센서 이용한 압력 및 온도 복합센서의 단면도,
도 2는 도 1의 측정 바 하부의 상세도,
도 3은 도 2의 온도센서 홀더의 사시도,
도 4는 도 1의 측정 바와 센서 패키지의 결합 상세도,
도 5는 도 2의 다이어프램의 사시도,
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 근접센서 이용한 압력 및 온도 복합센서의 단면도,
도 7은 도 6의 측정 바 하부의 상세도이다.
이하, 첨부된 도면에 도시된 특정 실시 예들에 의해 본 발명의 다양한 실시예들을 설명한다. 실시 예들에 차이는 상호 배타적이지 않은 사항으로 도면 복합적으로 이해되어야 하며, 본 발명의 기술 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서, 실시 예들에 관련하여 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 다른 실시 예들로 구현될 수 있다.
본 발명의 실시 예들에 따른 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 변경 가능한 것으로 도면들의 조합으로 이해되어야 하며, 도면에서 유사한 참조부호는 다양한 측면에 걸쳐 동일하거나 유사한 기능을 가리킬 수 있으며, 길이 및 면적, 두께 등과 그 구체적인 형태는 설명 상의 편의를 위하여 과장되어 표현된 것일 수 있다.
도면의 방향과 위치는 XYZ 직교 좌표계를 상정하여 설명하며, 전후 또는 상하 좌우는 XY좌표 평면계와 YZ좌표 평면계를 상정하여 방향과 위치를 결정한다. 하부 요소들이 설명되지 않은 각각의 유닛, 모듈, 부, 부재 또는 임의 구조는 각기 부여된 기능을 갖기 위한 통상적인 하부 요소들이 포함되거나 포함 가능한 것으로 상정하며, 도면에 도시된 하부 요소들이나 세부 구조로 제한하진 않는다. 도시되었으나 통상적인 내용으로 그 설명이 생략된 구성 요소들은, 실시 예들의 상세한 설명에 내재된 것으로 이해되어야 한다.
사용되는 용어들은 특별히 정의된 용어를 제외하고는 통상적인 한자, 국어 혹은 영어의 사전적인 의미 혹은 해당 분야에서 사용되는 용어와 부합하는 속성을 갖는 것으로 이해되어야 한다. 하나의 구성 요소가 “포함한다, 구성된다, 또는 구비한다”로 기술되어 있는 경우에는, 그 외 구성요소들을 더 가질 수 있다는 것을 의미한다. 구성 요소가 “고정, 구속, 결합, 연결된다”는 이동과 움직임이 완전히 제한되거나 일부 제한됨을 의미한다. 반대로 “회전 및 힌지”는 대상 객체의 일부 혹은 전부가 회전하여 이동 가능함을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 근접센서 이용한 압력 및 온도 복합센서의 단면도이며, 도 2는 도 1의 측정 바 하부의 상세도이며, 도 3은 도 2의 온도센서 홀더의 사시도이며, 도 4는 도 1의 측정 바와 센서 패키지의 결합 상세도이며, 도 5는 도 2의 다이어프램의 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 근접센서(141) 이용한 압력 및 온도 복합센서는, 내부 통로(101)가 마련된 측정 바(105)를 구비한 포트(100), 포트(100)에 결합되며 터미널(111)을 구비한 커넥터(110), 측정 바(105)의 하단부에서 내부 통로(101)에 위치하며 유체 온도를 측정하는 온도센서(120), 및 측정 바(105)의 하단부에서 내부 통로(101)를 폐쇄하도록 결합되며 유체 압력을 측정하는 압력센서(130)를 포함한다.
이러한 본 실시예에서는, 온도센서(120)와 압력센서(130)가 터미널(111)에 연결되며, 압력센서(130)에 유체 압력이 작용하면 압력을 측정하면서 온도센서(120)에 의해 유체 온도를 측정한다.
측정 바(105)의 하단부는 온도센서(120)가 삽입되어 고정되는 원통 형상의 온도센서 홀더(125)로 마련되며, 온도센서 홀더(125)의 내벽부에는 온도센서(120)가 삽입되어 수용되는 온도센서 삽입부(126)가 구비된다.
압력센서(130)와 포트(100)의 측정 바(105) 사이에 온도센서 홀더(125)가 위치한다. 포트(100)의 측정 바(105), 온도센서 홀더(125), 압력센서(130) 순서로 용접 결합된다. 이처럼 부품 간에 용접 처리되어 내부 통로(101) 측으로 외부 유체 유입을 막을 수 있다.
압력센서(130)는 온도센서 홀더(125)의 하단부 결합되는 센서 패키지 양상이다.
이러한 압력센서(130)는 온도센서 홀더(125)의 하단부에 결합되는, 중공 단면을 갖는 패키지 바디(131), 패키지 바디(131)의 일단부를 폐쇄하면서 결합되는 다이어프램(132), 및 다이어프램(132)에 대응하여 패키지 바디(131)의 내벽부에 결합되며 하나 이상의 압력을 측정하기 위한 측정부가 마련된 센서모듈(140)을 포함할 수 있다.
먼저 센서모듈(140)에 설명하면, 센서모듈(140)은 다이어프램(132)에 대면하여 배치된 근접센서(141), 및 근접센서(141)가 실장된 PCB(142)를 포함한다. 이러한 센서모듈(140)은 다이어프램(132)에 유체 압력이 작용하면, 근접센서(141)가 근접센서(141)에 인접한 다이어프램(132) 일부의 변위를 감지함으로써 유체 압력을 측정할 수 있다.
상기의 압력센서(130)는 포트(100) 입구부에 위치하며, 압력센서(130)에는 근접센서(141)가 실장된 PCB(142), 박막 다이어프램(132), 패키지 바디(131)로 구성되며 유체 압력을 측정한다.
압력센서(130)는 박막 다이어프램(132)의 변형을 측정하기 위해 별도의 게이지를 박막 다이어프램(132)에 접착하지는 않으며, PCB(142)와 기구적으로 연결되어 있지 않다. 또한 근접센서(141)로 외부 유체의 압력이 직접 또는 간접적으로 전달되지 않는다. 측정 유체와 근접센서(141)의 직접적인 접촉을 차단하기 위해 박막 다이어프램(132)과 패키지 바디(131)는 용접되어 있다.
압력센서(130)는 상기와 같은 센서 패키지 양상으로 포트(100) 입구부에 해당되는 측정 바(105)의 하단부에 위치함으로써 측정 대상의 압력 변화에 더 정확하고 매우 빠르게 반응할 수 있다. 이런 특징은 매우 짧은 시간에 압력 변화 검출이 필요한 연소 압력센서(130)에 적합하다.
본 실시예에서는, 압력센서(130)에서 검출된 신호를 터미널(111)과 연결하기 위해서 연결대(145)를 사용한다. 즉 연결대(145)가 커넥터(110)에 온도센서(120)와 센서모듈(140)을 연결하도록 내부 통로(101)에 위치한다. 연결대(145)는 터미널(111)에 연결된다.
연결대(145)는 포트(100) 입구에서 터미널(111)까지 연장되어 있으며 압력센서(130)와 터미널(111) 사이를 전기적으로 연결한다. 압력센서(130)의 PCB(142)에 수동소자 실장 공간이 부족할 경우 일부 또는 전체 수동 소자를 연결대(145)에 소장이 가능하다. 또한 온도센서(120) 신호를 연결대(145)를 통해 터미널(111)로 전달 할 수 있다.
본 실시예에서, 외부 유체 온도는 온도센서 홀더(125), 열전도 실리콘, 온도센서(120) 순서로 열이 전달된다. 온도센서(120) 신호는 연결대(145)에 전기적으로 연결되어 최종적으로 터미널(111)로 전달된다.
종래 압력과 온도 복합 센서의 경우 기밀 문제 때문에 온도 압력 감지부가 분리 되어 있다. 하지만 본 실시예는 근접센서(141)와 온도센서(120)가 단일 내부 공간에 위치하는 것이 특징이다. 온도 신호와 압력 신호 모두 연결대(145)를 통해 터미널(111)로 전달된다.
도 2와 도 4를 참조하면, 패키지 바디(131)의 내벽부에 나사(151)산이 형성되며 패키지 바디(131)의 내벽부에는 PCB(142)에 근접센서(141)가 실장된 센서모듈(140)이 나사(151) 결합되고, 센서모듈(140)의 나사(151) 조절에 의해 다이어프램(132)과 근접센서(141)의 측정 거리가 조절될 수 있다.
센서 조립에 있어서 근접센서(141)와 박막 다이어프램(132) 사이 거리는 수백um 으로 수준으로 관리되어야 목표 수준의 센서 출력을 얻을 수 있다. 이를 만족하기 위해 패키지 바디(131)와 PCB(142) Ass’y 접촉부인 센서모듈(140)의 외면부가 나사(151) 가공이 된다. 패키지 바디(131)와 센서모듈(140)의 나사(151)산 회전수 조절을 통해 수십 um 수준으로 거리 조절이 가능하다.
이러한 근접센서(141) 이용한 압력센서(130)는 박막 다이어프램(132)과 패키지바디 용접 이후에 PCB(142) Ass’y인 센서모듈(140)이 조립되어야 한다. PCB(142) Ass’y인 센서모듈(140)의 조립 중에 근접센서(141) 신호를 모니터링 하여, 거리를 원하는 수준으로 제어 가능하며 목표 수준의 센서 출력을 얻을 수 있다.
상기 실시예에서 나사(151)산이 개념적으로 도시된 구조를 설명하였으나, 실질적인 설계에서는 측정 거리의 미세한 조절을 위한 나사(151)산이 표현됨을 밝혀둔다.
도 4를 참조하면, 패키지 바디(131)의 내벽부에는 센서모듈(140)이 걸리어 고정되는 스톱퍼(155)가 마련될 수 있다. 이에 따라 센서모듈(140)은 온도센서 홀더(125)와 스톱퍼(155) 사이에 위치 고정된다. 스톱퍼(155)는 센서모듈(140) 외경 보다 작은 형태로 PCB(142) 삽입 깊이를 제한하므로 측정 거리를 관리할 수 있다.
도 4와 도 5를 참조하면, 박막 다이어프램(132)에는 게이지 등의 별도의 측정 소자가 접착 또는 증착되어 있지 않으며, 근접센서(141)와 박막 다이어프램(132)은 서로 기구적으로 이어져 있지 않다.
상기의 다이어프램(132)은 중앙부에 원형돌기(161)가 마련되며, 원형돌기(161)의 주변 반경 방향으로 파형을 이루는 물결무늬(165)가 형성되며, 근접센서(141)는 원형돌기(161)와 물결무늬(165) 영역의 변위를 감지할 수 있다.
박막 다이어프램(132)에는 물결무늬(165)가 있으나 근접센서(141)의 측정부와 수직으로 마주보는 부분은 국소 평면이 있어야 한다.
원형돌기(161)는 원형 상부 평면(162)과 원형 상부 평면(162)에서 경사진 경사면(163)을 포함하며, 물결무늬(165)는 환형 상부 평면(166), 환형 하부 평면(167), 및 환형 상부 평면(166)과 환형 하부 평면(167)을 연결하는 경사진 환형 사면(168)을 포함할 수 있다.
박막 다이어프램(132)은 금속 재질로 되어 있으며, 면의 형상은 물결무늬 형태이다. 이때 물결무늬(165)는 박막 다이어프램(132) 양면에 형성되어 있다. 물결무늬(165)는 평면 다이어프램(132)보다 수직 방향 변위를 증대 시킴으로써 근접센서(141)의 측정 오차를 줄일 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 근접센서 이용한 압력 및 온도 복합센서의 단면도이며, 도 7은 도 6의 측정 바 하부의 상세도이다.
도 6과 도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 측면에 따른 근접센서 이용한 압력 및 온도 복합센서는, 내부 통로(201)가 마련된 측정 바(205)를 구비한 포트(200), 포트(200)에 결합되며 터미널(211)을 구비한 커넥터(210), 측정 바(205)의 하단부에 결합되며 내부 통로(201)가 연장된 수용 공간(221)과 내부 통로(201)에 교차하는 방향으로 개구부(222)가 마련된 센서 하우징(220), 센서 하우징(220)의 수용 공간(221)에 위치하며 유체 온도를 측정하는 온도센서(230), 및 센서 하우징(220)의 개구부(222)를 폐쇄하도록 개구부(222)에 결합되며 유체 압력을 측정하는 압력센서(240)를 포함한다.
본 실시예에서 온도센서(230)와 압력센서(240)는 터미널(211)에 연결되며, 압력센서(240)에 유체 압력이 작용하면 압력을 측정하면서 온도센서(230)에 의해 유체 온도를 측정할 수 있다.
수용 공간(221)의 일부에는 온도센서(230)를 고정하며 센서 하우징(220)에서 온도센서(230)로 열을 전달하는 열전도 실리콘(225)이 구비될 수 있다.
센서 하우징(220) 측면에 온도센서(230)가 위치한다. 센서 하우징(220)과 포트(200) 간에 용접 처리 되어 외부 유체 유입을 막을 수 있다.
외부 유체 온도는 센서 하우징(220), 열전도 실리콘(225), 온도센서(230) 순서로 열이 전달 된다. 온도센서(230) 신호는 연결대에 해당되는 후술되는 PCB(262)에 전기적으로 연결되어 최종적으로 터미널(211)로 전달된다.
기존의 압력 온도 복합 센서의 경우, 기밀 문제 때문에 온도 압력 감지부가 분리되어 있다. 하지만 본 실시예는, 근접센서(261)와 온도센서(230)가 단일 내부 공간에 위치하며, 온도 신호와 압력 신호 모두 PCB(262)를 통해 터미널(211)로 전달될 수 있다.
센서 하우징(220)의 좌측 수용 공간(221)에는 홈 형상으로 마련되어 온도센서(230)의 헤드를 넣을 수 있으며, 열전도 실리콘(225)을 담을 수 있다. 상기 수용 공간(221)은 센서 하우징(220)과 PCB(262)를 고정하는 PCB(262) 하단의 고정대(226)에 의해서 만들어진 것이다.
압력센서(240)는 중심통로(242) 및 제1 센싱 홈부(243)와 제2 센싱 홈부(244)가 있는 센서 바디(241), 센서 바디(241)의 제2 센싱 홈부(244)를 차단하도록 센서 바디(241)에 결합된 다이어프램(250), 및 커넥터(210)에 결합되어 포트(200)의 내부 통로(201)에 위치하며, 다이어프램(250)에 대응하여 압력을 측정하기 위한 하나 이상의 측정부가 마련된 센서모듈(260)을 포함한다.
센서 바디(241)는 개구부(222)에 결합되고 중심 통로가 마련되며 중심통로(242)를 기준으로 유체가 작용하는 외측에 제1 센싱 홈부(243)가 있으며, 반대 내측에 제2 센서 홈부가 마련된 것이다.
센서모듈(260)은 다이어프램(250)에 대면하여 배치된 근접센서(261), 및 근접센서(261)가 실장되며 커넥터(210)에 결합된 PCB(262)를 포함한다.
다른 실시예에서는, 다이어프램(250)에 유체 압력이 작용하면, 근접센서(261)가 근접센서(261)에 인접한 다이어프램(250) 일부의 변위를 감지함으로써 유체 압력을 측정할 수 있다.
PCB(262)는 센서 한쪽 끝은 커넥터(210)에 조립되어 있고 반대편 끝은 PCB(262) 고정대(226)에 조립되어 있다. 터미널(211)에 고정된 부분은 터미널(211)과 전기적으로 연결되어 있다. PCB(262)의 터미널(211) 고정부 반대편에는 근접센서(261)기 실장되어 있다. 근접센서(261)는 1개 또는 다수의 측정부를 가지고 있다.
PCB(262) 고정대(226)는 센서 하우징(220) 내부에 조립되며, 열전도 실리콘(225)이 반대편으로 넘어오는 것을 방지하는 차단부재이다.
다른 실시에서는, 근접센서(261) 검출된 신호를 터미널(211)과 연결하기 위해서 PCB(262)를 사용한다. PCB(262)는 포트(200) 입구에서 터미널(211)까지 연장되어 있으며 근접센서(261)와 터미널(211) 사이를 전기적으로 연결한다. 온도센서(230) 또한 PCB(262)에 연결됨으로써 PCB(262)를 통해 커넥터(210)의 터미널(211)에 연결될 수 있다.
이러한 다른 실시예는, 박막 다이어프램(250)의 변형을 측정하기 위해 별도의 게이지를 박막 다이어프램(250)에 접착하지는 않으며, PCB(262)와 기구적으로 연결되어 있지 않다. 또한 근접센서(261)로 외부 유체의 압력이 직접 또는 간접적으로 전달되지 않는다. 측정 유체와 근접센서(261)의 직접적인 접촉을 차단하기 위해 박막 다이어프램(250)과 센서 바디(241)는 용접되어 있다.
다른 실시예에 따른 다이어프램(250)은 전술한 실시예와 동일한 형상이다.
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 청구범위에 의하여 해석되어야 하고, 그와 동등하거나, 균등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 포트 101: 내부 통로
105: 측정 바 110: 커넥터
111: 터미널 120: 온도센서
125: 온도센서 홀더 126: 온도센서 삽입부
130: 압력센서 131: 패키지 바디
132: 다이어프램 140: 센서모듈
141: 근접센서 142: PCB
145: 연결대 151: 나사
155: 스톱퍼 161: 원형돌기
162: 원형 상부 평면 163: 경사면
165: 물결무늬 166: 환형 상부 평면
167: 환형 하부 평면 168: 환형 사면
200: 포트 201: 내부 통로
205: 측정 바 210: 커넥터
211: 터미널 220: 센서 하우징
221: 수용 공간 222: 개구부
225: 열전도 실리콘 226: 고정대
230: 온도센서 240: 압력센서
241: 센서 바디 242: 중심통로
243: 제1 센싱 홈부 244: 제2 센싱 홈부
250: 다이어프램 260: 센서모듈
261: 근접센서 262: PCB

Claims (16)

  1. 내부 통로가 마련된 측정 바를 구비한 포트;
    상기 포트에 결합되며, 터미널을 구비한 커넥터;
    상기 측정 바의 하단부에서 상기 내부 통로에 위치하며 유체 온도를 측정하는 온도센서; 및
    상기 측정 바의 하단부에서 상기 내부 통로를 폐쇄하도록 결합되며, 유체 압력을 측정하는 압력센서를 포함하며,
    상기 온도센서와 압력센서는 상기 터미널에 연결되며,
    상기 압력센서에 유체 압력이 작용하면 압력을 측정하면서 상기 온도센서에 의해 유체 온도를 측정하고,
    상기 측정 바의 하단부는, 상기 온도센서가 삽입되어 고정되는 원통 형상의 온도센서 홀더로 마련되며,
    상기 압력센서는 상기 온도센서 홀더의 하단부 결합되는 센서 패키지 양상으로서,
    상기 온도센서 홀더의 하단부에 결합되는, 중공 단면을 갖는 패키지 바디;
    상기 패키지 바디의 일단부를 폐쇄하면서 결합되는 다이어프램; 및
    상기 다이어프램에 대응하여 상기 패키지 바디의 내벽부에 결합되며, 하나 이상의 압력을 측정하기 위한 측정부가 마련된 센서모듈을 포함하며,
    상기 센서모듈은,
    상기 다이어프램에 대면하여 배치된 근접센서;를 포함하고,
    상기 다이어프램에 유체 압력이 작용하면, 상기 근접센서가 상기 근접센서에 인접한 상기 다이어프램 일부의 변위를 감지함으로써 상기 유체 압력을 측정하며,
    상기 다이어프램은 상기 근접센서와 상호 이격되어 있고,
    상기 다이어프램과 상기 패키지 바디는 상호 용접되는 근접센서 이용한 압력 및 온도 복합센서.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 온도센서 홀더의 내벽부에는 상기 온도센서가 삽입되어 수용되는 온도센서 삽입부가 구비된 근접센서 이용한 압력 및 온도 복합센서.
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 센서모듈은,
    상기 근접센서가 실장된 PCB를 더 포함하는 근접센서 이용한 압력 및 온도 복합센서.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 패키지 바디의 내벽부에 나사산이 형성되며, 상기 패키지 바디의 내벽부에는 상기 PCB에 근접센서가 실장된 센서모듈이 나사 결합되고,
    상기 센서모듈의 나사 조절에 의해 상기 다이어프램과 상기 근접센서의 측정 거리가 조절되는 근접센서 이용한 압력 및 온도 복합센서.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 패키지 바디의 내벽부에는 상기 센서모듈이 걸리어 고정되는 스톱퍼가 마련되는 근접센서 이용한 압력 및 온도 복합센서.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 커넥터에 상기 온도센서와 센서모듈을 연결하도록 상기 내부 통로에 위치하는 연결대를 더 포함하며,
    상기 연결대는 상기 터미널에 연결되는 근접센서 이용한 압력 및 온도 복합센서.
  8. 제4 항 내지 제7 항 중 어느 한 항 있어서,
    상기 다이어프램은 중앙부에 원형돌기가 마련되며, 상기 원형돌기의 주변 반경 방향으로 파형을 이루는 물결무늬가 형성되며,
    상기 근접센서는 상기 원형돌기와 물결무늬 영역의 변위를 감지하는 근접센서 이용한 압력 및 온도 복합센서.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 원형돌기는 원형 상부 평면과 상기 원형 상부 평면에서 경사진 경사면을 포함하며,
    상기 물결무늬는 환형 상부 평면, 환형 하부 평면, 및 상기 환형 상부 평면과 환형 하부 평면을 연결하는 경사진 환형 사면을 포함하는 근접센서 이용한 압력 및 온도 복합센서.
  10. 내부 통로가 마련된 측정 바를 구비한 포트;
    상기 포트에 결합되며, 터미널을 구비한 커넥터;
    상기 측정 바의 하단부에 결합되며, 상기 내부 통로가 연장된 수용 공간과 상기 내부 통로에 교차하는 방향으로 개구부가 마련된 센서 하우징;
    상기 센서 하우징의 수용 공간에 위치하며 유체 온도를 측정하는 온도센서; 및
    상기 센서 하우징의 개구부를 폐쇄하도록 상기 개구부에 결합되며, 유체 압력을 측정하는 압력센서를 포함하며,
    상기 온도센서와 압력센서는 상기 터미널에 연결되며,
    상기 압력센서에 유체 압력이 작용하면 압력을 측정하면서 상기 온도센서에 의해 유체 온도를 측정하고,
    상기 압력센서는,
    상기 개구부에 결합되고 중심 통로가 마련되며, 상기 중심 통로를 기준으로 유체가 작용하는 외측에 제1 센싱 홈부가 있으며, 반대 내측에 제2 센서 홈부가 마련된 센서 바디;
    상기 센서 바디의 제2 센싱 홈부를 차단하도록 상기 센서 바디에 결합된 다이어프램; 및
    상기 커넥터에 결합되어 상기 포트의 내부 통로에 위치하며, 상기 다이어프램에 대응하여 압력을 측정하기 위한 하나 이상의 측정부가 마련된 센서모듈을 포함하고,
    상기 센서모듈은,
    상기 다이어프램에 대면하여 배치된 근접센서;를 포함하며,
    상기 다이어프램에 유체 압력이 작용하면, 상기 근접센서가 상기 근접센서에 인접한 상기 다이어프램 일부의 변위를 감지함으로써 상기 유체 압력을 측정하고,
    상기 다이어프램은 상기 근접센서와 상호 이격되어 있고,
    상기 다이어프램과 상기 센서 바디는 상호 용접되는 근접센서 이용한 압력 및 온도 복합센서.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 수용 공간의 일부에는 상기 온도센서를 고정하며 상기 센서 하우징에서 상기 온도센서로 열을 전달하는 열전도 실리콘이 구비된 근접센서 이용한 압력 및 온도 복합센서.
  12. 삭제
  13. 제10 항에 있어서,
    상기 센서모듈은,
    상기 근접센서가 실장되며 상기 커넥터에 결합된 PCB를 더 포함하는 근접센서 이용한 압력 및 온도 복합센서.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 온도센서는 연결됨으로써 상기 PCB를 통해 상기 커넥터의 터미널에 연결되는 근접센서 이용한 압력 및 온도 복합센서.
  15. 제13 항에 있어서,
    상기 다이어프램은 중앙부에 원형돌기가 마련되며, 상기 원형돌기의 주변 반경 방향으로 파형을 이루는 물결무늬가 형성되며,
    상기 근접센서는 상기 원형돌기와 물결무늬 영역의 변위를 감지하는 근접센서 이용한 압력 및 온도 복합센서.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 원형돌기는 원형 상부 평면과 상기 원형 상부 평면에서 경사진 경사면을 포함하며,
    상기 물결무늬는 환형 상부 평면, 환형 하부 평면, 및 상기 환형 상부 평면과 환형 하부 평면을 연결하는 경사진 환형 사면을 포함하는 근접센서 이용한 압력 및 온도 복합센서.
KR1020180172673A 2018-12-28 2018-12-28 근접센서 이용한 압력 및 온도 복합센서 KR102105704B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180172673A KR102105704B1 (ko) 2018-12-28 2018-12-28 근접센서 이용한 압력 및 온도 복합센서

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180172673A KR102105704B1 (ko) 2018-12-28 2018-12-28 근접센서 이용한 압력 및 온도 복합센서

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102105704B1 true KR102105704B1 (ko) 2020-04-28

Family

ID=70455891

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180172673A KR102105704B1 (ko) 2018-12-28 2018-12-28 근접센서 이용한 압력 및 온도 복합센서

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102105704B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112903021A (zh) * 2021-02-01 2021-06-04 深圳信息职业技术学院 一种温度压力复合型传感器

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009109313A (ja) * 2007-10-30 2009-05-21 Denso Corp 圧力温度複合センサ
US20150314058A1 (en) * 2012-12-14 2015-11-05 Gambro Lundia Ab Diaphragm repositioning for pressure pod using position sensing

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009109313A (ja) * 2007-10-30 2009-05-21 Denso Corp 圧力温度複合センサ
US20150314058A1 (en) * 2012-12-14 2015-11-05 Gambro Lundia Ab Diaphragm repositioning for pressure pod using position sensing

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112903021A (zh) * 2021-02-01 2021-06-04 深圳信息职业技术学院 一种温度压力复合型传感器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10288513B2 (en) Integrated pressure and temperature sensor
KR20150083029A (ko) 유체 매질의 온도 및 압력을 검출하기 위한 센서
KR100968055B1 (ko) 압력 센서 모듈
US9097564B2 (en) Contacting module for sensor having limited installation space
US20130247689A1 (en) Force sensor
KR102006750B1 (ko) 온도 및 압력 감지용 센서조립체
US20230345657A1 (en) Sensor device and valve assembly with improved sealing features
US7994599B2 (en) Device for the detection of electromagnetic waves and method for producing such a device
CN105444943B (zh) 用于检测流体介质的压力的传感器
KR20120065940A (ko) 반도체 압력 센서 및 그 제조 방법
US20240044734A1 (en) Sensor assembly and valve device
KR102105704B1 (ko) 근접센서 이용한 압력 및 온도 복합센서
WO2022142738A1 (zh) 传感器、阀装置以及热管理系统
KR101578117B1 (ko) 기밀성이 향상된 온도소자 일체형 압력센서장치
KR102142649B1 (ko) 근접센서 이용한 압력센서
KR102456210B1 (ko) 유동하는 유체의 온도를 검출하기 위한 온도 측정 장치
JP5648590B2 (ja) センサ装置
CN214308873U (zh) 传感器
CN214066405U (zh) 传感器装置
CN113108831A (zh) 传感器
CN115683204A (zh) 传感器
US4932266A (en) Pressure sensor
CN113108829A (zh) 传感器组件
CN214308885U (zh) 传感器
US7073400B2 (en) Sensor for measuring pressure in a sealed volume

Legal Events

Date Code Title Description
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant