KR102291713B1 - 액체 물질의 용기를 위한 센서 장치 - Google Patents

Abstract

액체 물질의 하나 이상의 특성을 검출하기 위한 광학 센서 장치가, 내부 표면 및 외부 표면을 갖는 장치 몸체(10a)를 포함하고, 상기 장치 몸체(10a)의 외부 표면의 적어도 일부분이 상기 액체 물질과 접촉하도록 설계되고 상기 장치 몸체(10a)의 내부 표면은 상기 액체 물질로부터 분리되도록 설계된다.
가시광 또는 적외선 복사와 같은 주어진 광학 복사의 적어도 하나의 송신기(42) 및 적어도 하나의 수신기(44a; 44b)를 포함하는 적어도 하나의 검출 장치(15, 40)가 장치 몸체(10a)에 연결된다. 상기 장치 몸체(10a)의 적어도 하나의 제1 부분(31)은 상기 주어진 광학 복사에 적합한 재료로 제조되고, 상기 적어도 하나의 송신기(42) 및 적어도 하나의 수신기(44a; 44b)는 상기 제1 부분(31)에서 상기 장치 몸체(10a)의 내부 표면에 광학적으로 결합된다. 상기 장치 몸체(10a)의 상기 제1 부분(31)은 상기 적어도 하나의 송신기(42)로부터 상기 적어도 하나의 수신기(44a; 44b)까지 상기 주어진 광학 복사의 전파 특히 굴절 및 / 또는 반사를 형성하는 형상을 가져서 상기 주어진 광학 복사가 특히, 액체 물질의 특성의 함수로서 가변적인 각도 및/또는 강도를 가지며 상기 장치 몸체(10a)의 상기 제1 부분(31)을 통해 상기 적어도 하나의 수신기(44a; 44b)를 향해 적어도 부분적으로 전파된다.
상기 감지 장치(15, 40)는, 광학 모듈(40)을 포함하고, 상기 광학 모듈은 상기 장치 몸체(10a)로부터 분리된 부분으로서 형성된 적어도 하나의 수신기(44a; 44b) 및 상기 적어도 하나의 송신기(42)의 지지 및 전기적 연결을 위한 구조체를 포함한다. 지지 및 전기적 연결을 위한 구조체는 적어도 부분적으로 전기 전도성 재료로 제조된 전기적 연결 요소(48, 49)와 오버몰딩되고 전기 절연성 재료로 제조된 하나 이상의 몸체(45, 46,47)를 포함한다.

Description

액체 물질의 용기를 위한 센서 장치

본 발명은 액체 물질을 수용하도록 설계된 일반적인 용기와 함께 이용되는 센서 장치에 관한 것이고 특히 액체 물질에 관한 적어도 하나의 특성치를 감지하기 위한 광학 장치를 포함한 센서 장치를 참고하여 개발되었다.

본 발명에 의하면, 자동차 산업 분야 또는 일반적으로 내연기관의 배출가스 처리 시스템의 작동을 위해 필요한 연료 또는 다른 액체 용액과 같은 물질을 포함하거나 운반하도록 설계된 탱크 또는 유압 시스템과 함께 내연 또는 흡열식 기관을 장착한 시스템 분야에서 선호적으로 적용된다.

일반적인 용기내에 수용된 물질을 확인하기 위해 보통 온도, 레벨(level), 상태(quality) 등과 같은 특성의 센서를 이용한다. 전형적인 예로서, 대기속으로 질소 산화물(NOx)의 방출을 감소시키기 위해 고안된 일부 형태의 차량의 배출 가스 배출 시스템에 속하고 액체물질을 포함한 탱크가 제공된다. 특히 상기 목적을 위해 널리 알려진 시스템은 배출 라인속에 환원 액체 물질을 주입하여 가스속의 질소 산화물을 감소시킬 수 있는 SCR(선택적 촉매 산화)로서 공지된 공정을 기초로 한다. 상기 처리 시스템은, 질소산화물(NOx)을 질소 및 물로 변환시키기 위해 배출가스 유동속으로 환원제가 계량되어 주입되는 것을 전제로 한다.

상기 시스템의 적절한 작업은, 해당 제어 유닛이 특히 가득 채워야(topping up) 한다고 경고하고 레벨을 측정하며 탱크 내부에 환원물질이 존재하는 것을 인식하는 것을 전제로 한다. 일부 경우들에서, 환원물질의 성분과 관련된 특성과 같은 환원 물질의 특징에 관한 정보를 위해 감지가 이루어진다.

예를 들어, 문헌 제WO 2010/151327호에 설명되는 환원물질을 위한 탱크에 레벨 센서가 장착되고 상기 레벨 센서는 공진 회로에서 라디오주파수를 발생시키고 상기 물질내에서 결과적인 전자기 복사를 전파시키며 물질의 양 즉, 물질의 레벨에 비례하는 물질의 전도성 및 유전 특성의 변화를 나타내는 것으로 간주되는 변화를 상기 회로내에서 감지하도록 구성된다. 상기 레벨 센서는 물질의 상태를 감지하기 위한 용량성 및/또는 저항성 프로브를 가질 수 있다. 상기 물질의 다른 특성을 감지하도록 설계된 전자-광학 형태의 또 다른 센서가 상기 탱크의 측벽에 장착될 수 있다. 상기 물질 탱크내에 충분한 레벨을 가질 때 상기 추가 센서가 상기 물질속에 잠긴다. 액체 속으로 전자기 복사를 굴절시키도록 구성되고 센서의 팁을 형성하는 프리즘을 향해 송신기(emitter)가 광선을 향하게 하고, 반사된 광선은 수신기에 의해 감지된다. 반사된 광선은 물질의 굴절 지수에 정비례하여 수용된 물질이 물 또는 우레아(urea) 용액인지를 결정하고 용액의 농도를 결정할 수 있다.

특히 송신기 및 수신기의 적합한 위치설정이 필요하다는 점에서 상기 형태의 광학 센서는 일반적으로 생산 및 조립이 복잡하다.

기본적으로 본 발명의 목적은 상기 문제점을 간단하고 경제적으로 유리하며 신뢰성있게 해결하는 것이다.

아래 설명에서 더욱 명확하게 설명되는 상기 목적 및 다른 목적들이 본 발명을 따르고 첨부된 청구항에 특정된 특징을 가진 센서 장치에 의해 달성된다. 상기 청구항들은 본 발명에 관하여 본 명세서에 제공된 기술적 특징의 일체 부분을 형성한다.

본 발명의 장치에 있어서, 미리 정해진 광학 복사의 적어도 하나의 송신기 및 적어도 하나의 수신기를 포함하는 광학 모듈이 제공되고, 상기 송신기 및 수신기는 상기 장치의 몸체로부터 분리된 부분으로서 구성되고 선호적으로 오버몰딩에 의해 전기 전도성 재료의 전기적 연결 요소들과 연결되고 전기 절연성 재료로 제된 하나 이상의 지지 몸체들을 포함한 지지 및 전기적 연결 구조체에 의해 지지된다. 이렇게 하여, 상기 지지 및 전기적 연결 구조체 및 따라서 광학 모듈은 간단하고 정밀하게 형성되며 상기 모듈 자체는 용이하게 미리 조립되고 시험되며 결과적으로 장치의 몸체에 장착되고 간단하고 신속하며 자동으로 전기적으로 연결될 수 있다.

선호되는 실시예에 의하면, 상기 구조체는 개별적으로 형성되지만 서로 결합되며 광학 복사의 송신기 및 수신기로부터 발생한 신호들을 전송하기 위해 이용되는 것과 동일한 전기적 연결 요소들을 이용하는 복수 개의 몸체들을 포함하여 모듈의 소형화 및 단순한 생산에 유리하다. 생산 및 조립 허용오차를 회복하기 위해 상기 연결 요소들은 탄성 변형되거나 가요성을 가지는 것이 유리하며 모든 경우에서 송신기 및 수신기의 정확한 위치를 보장한다. 실시 요건에 따라, 상기 송신기 및 수신기는 상기 구조체의 일반적으로 마주보는 2개의 횡방향 몸체들의 마주보는 면들 위에 장착될 수 있다.

실시예와 같은 지지 및 연결 구조체의 다른 실시예들은 다른 한편으로 예를 들어, (중심 몸체 및 2개의 횡방향 몸체들과 같은) 복수 개의 구분된 몸체들 또는 전기절연성 중합체로 제조되고 몰딩된 복수 개의 몸체들 및 전도성 중합체로 제조된 복수 개의 전기 연결 요소들이 연결(예를 들어, 오버몰딩되거나 접착)된 연결 요소들을 포함하거나 합체된 가요성 회로 지지부 또는 인쇄회로기판의 이용을 기초로 하고, 상기 몸체들 및 연결 요소들은 서로 공동 몰딩되거나 오버몰딩되거나 예를 들어, 블랭킹(blanking)에 의해 형성된 연결 요소들과 연결 또는 몰딩에 의해 구해진 구분된 몸체들일 수 있다. 선호되는 실시예에서, 지지 및 전기적 연결 구조체가 가지는 복수 개의 몸체들은(예를 들어, 적어도 전기적 연결 요소의 일부분 또는 중간 몸체 부분들에 의해 ) 서로 연결되어 광학 모듈을 장치 몸체에 조립하는 동안 상대 위치를 변경하여 송신기 및 수신기의 적절한 위치설정을 가능하게 한다.

선호되는 실시예에 의하면, 장치의 몸체는 광학 모듈 및 따라서 송신기 및 수신기의 정확한 작동 위치의 유지를 보장하는 위치설정 위치를 형성하도록 구성되어 감지 정밀성 및 용이하고 정밀한 조립에 유리하다. 유리하게도, 상기 위치설정 위치의 하나 이상의 돌출 요소들은 광학 모듈을 위한 위치설정 요소 및/또는 주어진 광학 조사의 전파를 위해 이용되는 광학 요소로서 작동할 수 있다.

실시예와 같은 선호되는 실시예에 의하면, 지지 및 전기적 연결 구조체의 적어도 하나의 몸체는 상기 광학 위치에 대해 위치설정 또는 블록킹 수단을 형성하도록 구성되어 광학 장치를 이용한 감지 및 조립 정밀도를 증가시킨다.

실시예와 같은 선호되는 실시예에 의하면, 광학 모듈의 정확한 위치의 유지 및 광학 모듈을 용이하고 신속하게 조립하는 것을 보장하기 위해 상기 위치의 적어도 하나의 돌출 요소와 함께 작동하도록 설계된 위치설정 또는 블록킹 부재가 제공된다. 상기 위치설정 또는 블록킹 부재는 광학모듈의 조립에 관한 구조 및 요건에 따라 예를 들어, 구조로 다양하게 구성될 수 있다.

선호되는 실시예들에서, 적어도 하나의 송신기는 단일 송신기를 포함하고 상기 적어도 하나의 수신기는 일반적으로 서로 나란히 설정된 위치들에서 적어도 2개의 수신기들을 포함한다. 상기 해결책은, 유체 물질이 가지는 해당 특징의 감지가 임계 전반사 각도의 원리를 기초할 때 특히 유리하고, 상기 원리에 따라 해당 광학 조사는 해당 특성의 함수로서 변화할 수 있는 각도를 가지며 반사될 수 있다. 서로 나란히 설정된 위치들에서 2개의 수신기가 이용되면 CMOS 배열 형태의 수신기와 같이 복잡하고 고가인 단일 수신기를 이용할 필요가 없다.

예를 들어, 송신기 및 수신기사이에서 관련 배열은 고체 및 액체 사이에서 인터페이스 벽을 위해 이용되는 플라스틱 재료, 채택되어야 하는 광학 조사의 형태(즉, 송신기 형태) 및 물질 형태에 따라 상이할 수 있다.

선호되는 실시예에 따라 제공되는 차폐 수단에 의해 불필요한 광학 조사가 광학 장치에 의해 형성되는 감지 정밀도 및 상태에 악영향을 주는 것을 방지된다. 예를 들어, 송신기에 의해 방출되는 광학 조사의 일부분이 수신기에 직접 도달하는 것을 방지하고 관련 특성의 감지에 영향을 주지 않고 대신에 상기 감지작용에 악영향을 주지않는 차폐 수단이 이용될 수 있다.

유리하게 상기 차폐 수단은 광학 모듈에 속하여 용이한 조립 및 소형화에 유리하고 상기 차폐 수단은 필요한 경우에 상기 광학 모듈 자체의 위치설정을 위해 이용될 수 있다. 유사하게, 광학적 차폐는 광학 감지 과정 동안 주위 광선이 발생시킬 수 있는 부정적인 효과를 제거하거나 최소화하기 위해 이용될 수 있다. 상기 장치의 몸체 또는 적어도 상기 몸체의 하우징 부분이 주위 광선에 대해 침투성을 가지는 재료 또는 투명한 재료로 적어도 부분적으로 제조될 때 상기 특성은 특히 유리하다.

다양한 실시예들에서 상기 장치는 자신의 케이싱을 가지며 광학 조사의 전파를 위해 설계된 부분을 형성하는 상기 몸체를 포함하고 전기 커넥터를 유리하게 포함하는 커버를 포함한다. 상기 형태의 실시예들에서, 장치의 몸체는 하우징 부분을 형성하고, 광학 모듈 및 선호적으로 광학 장치의 회로 지지부가 상기 하우징 부분속에 적어도 부분적으로 수용된다. 상기 하우징 부분은 예를 들어, 장치의 몸체 내에 일체로 형성되거나 추가적인 몸체 예를 들어, UDM(우레아 전달 모듈)으로서 알려진 형태의 탱크들을 위한 부품 또는 액체 물질의 히터를 포함한 부품 또는 레벨 센서와 같은 또 다른 장치의 몸체에 의해 적어도 부분적으로 형성될 수 있다.

다음에 다양한 실시예들에서, 센서 장치의 몸체 또는 케이싱은 아래에서 설명되는 것처럼 기능적 관점에서 더욱 편리한 것으로 여겨지는 상이한 재료로 형성된 다수의 부분들로 형성된다. 예를 들어, 다양한 실시예들에서 송신기, 수신기 및 감지 광학 조사가 전파되는 몸체의 일부분이 상기 광학 조립체의 설치를 위한 관통 개구부를 가진 장치의 몸체의 또 다른 부분으로부터 구분된 부분으로서 형성될 수 있다. 이렇게 하여, 광학 조립체는 용이하게 미리 조립되고 시험되며 다음에 주 몸체에 제공된 해당 조립 개구부내에 밀봉상태로 연결될 수 있다. 상기 형태의 실시예에서, 위치설정 요소가 제공되어 광학 모듈의 적절한 위치설정이 보장되므로 유리하다.

광학 모듈의 지지 및 전기적 연결 구조체는 또한, 단일 몸체의 동일한 표면에 연결된 송신기 및 수신기를 가지며 상기 위치설정 또는 블록킹 수단을 가진 단일 몸체로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 형태의 실시예는 특히 상기 송신기 및 수신기가 해당 특성을 감지하기 위해 이용되는 광학 안내부의 해당 단부를 향하며 서로 나란히 설정된 위치들에 있을 때 유리하다. 상기 형태의 몸체에 형성되고 서로를 향해 설정된 횡방향 부분들이 존재하면 아래에서 설명되는 것처럼 추가적인 송신기 및 추가적인 수신기를 지지 및 광학 모듈의 위치설정을 위해 유리하다.

본 발명을 따르는 실시예들에서, 센서 장치는 예를 들어, 노화 및 온도 변화에 의해 발생되고 광학 조사가 전파되는 플라스틱 재질의 특성 변화를 감지하는 보조적인 광학 장치를 가진다. 이렇게 하여, 필요하다면, 예를 들어, 주요 광학 장치에 의해 형성되는 해당 감지 보상을 제공할 수 있어서 장기간 장치의 신뢰성 및 정밀도에 유리할 수 있다. 선호되는 실시예에 의하면, 보조 광학 장치의 송신기 및 수신기는 주요 송신기 및 수신기를 포함하는 광학 모듈과 동일한 광학 모듈내에 일체로 구성되거나 레벨 감지 장치에 속하는 회로 지지부에 의해 운반될 수 있어서 단순한 조립에 유리하다.

유리한 실시예를 따르는 센서 장치에 의하면 내부 반사(inner reflection) 원리에 기초하여 상대적으로 간단한 광학 안내부 구조체가 이용될 수 있어서 광학 조사가 효율적이고 신뢰성 있게 전파될 수 있다. 또한, 상기 해결책은 단순히 광학 안내부의 두 단부들을 향하는 상기 송신기 및 수신기의 위치설정을 덜 중요하게 만든다. 대신에 선호되는 실시예를 따르는 센서 장치는 광학 감지 장치를 가지며 상기 광학 감지 장치의 작동은 고체로부터 유체로 광학조사가 통과하는 동안 광학 굴절을 기초로 하여 특히 양호한 분해능을 가진 측정을 가능하게 한다.

본 발명의 다른 목적, 특징 및 장점들이 단지 본 발명을 제한하지 않는 예를 제공하는 첨부된 개략 도면들을 참고하여 상세한 설명으로부터 명확해진다.
도 1은 본 발명의 실시예를 따르는 센서 장치를 포함한 일반적인 용기의 단면 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예를 따르는 센서 장치를 부분 단면으로 도시한 사시도.
도 3 내지 도 4는 본 발명의 실시예를 따르는 센서 장치의 회로를 상이한 각도에서 본 사시도.
도 5 내지 도 6은, 본 발명의 실시예를 따르는 센서 장치를 서로 다른 각도에서 본 분해도.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 실시예를 따르는 센서 장치의 광학 모듈을 서로 다른 각도에서 본 사시도.
도 10은, 본 발명의 실시예를 따르는 센서 장치 내에서 이용될 수 있는 해당 부품 및 전자기 복사의 송신기를 도시한 서로 다른 사시도.
도 11은 본 발명의 실시예를 따르는 센서 장치의 광학 모듈을 도시한 전기 선도.
도 12 내지 도 14는 도 7 내지 도 9에 도시된 형태의 광학 모듈을 생산하기 위해 이용될 수 있는 반가공 제품을 도시한 사시도.
도 15 내지 도 16은, 도 7 내지 도 9에 도시된 형태의 광학 모듈을 생산하기 위해 이용될 수 있는 몰드를 도시한 사시도.
도 17은 도 7 내지 도 9에 도시된 형태의 관련 광학 모듈을 가지고 본 발명의 실시예를 따르는 센서 장치의 회로를 도시한 부분 사시도.
도 18은, 본 발명의 실시예를 따르는 센서 장치의 조립 단계를 도시하기 위한 사시도.
도 19 및 도 20은, 본 발명의 실시예를 따르는 센서 장치의 일부분을 도시한 단면 사시도 및 사시도.
도 21은, 본 발명의 실시예를 따르는 센서 장치의 수직 횡단면도.
도 22 내지 도 26은 본 발명의 실시예를 따르는 센서 장치의 광학 센서의 작동 예를 도시하기 위한 수직 부분 횡단면도.
도 27은, 본 발명의 실시예를 따르는 센서 장치의 광학 센서의 단순화된 블록선도.
도 28 내지 도 29는 본 발명의 실시예를 따르는 센서 장치를 서로 다른 각도에서 본 분해도.
도 30 내지 도 33은 본 발명의 실시예를 따르는 센서 장치의 일부 조립 단계를 도시하기 위한 사시도.
도 34는 본 발명의 실시예를 따르는 센서 장치의 분해도.
도 35 내지 도 36은 본 발명의 실시예를 따르는 센서 장치 내에서 이용될 수 있는 보호 요소를 서로 다른 각도에서 본 사시도.
도 37 내지 도 38은 본 발명의 실시예를 따르는 센서 장치의 광학 모듈을 서로 다른 각도에서 본 사시도.
도 39 내지 도 43은, 본 발명의 실시예를 따르는 센서 장치의 일부 조립 단계를 도시하는 사시도.
도 44 및 도 45는 본 발명의 실시예를 따르는 센서 장치 내에서 이용될 수 있는 해당 블록킹 요소 및 탄성 요소의 사시도.
도 46 내지 도 48은, 도 45에 도시된 형태의 블록킹 요소에 의해 도 44에 도시된 형태의 탄성 요소를 고정하는 일부 단계를 도시하는 부분 사시도.
도 49 내지 도 50은, 본 발명의 실시예를 따르는 센서 장치의 광학 모듈을 서로 다른 각도에서 본 사시도.
도 51은 본 발명의 실시예를 따르는 센서 장치 내에서 이용될 수 있는 탄성 요소를 도시한 사시도.
도 52는 본 발명의 실시예를 따르는 센서 장치의 조립 단계를 도시한 부분 사시도.
도 53 내지 도 57은 도 51에 도시된 형태의 탄성 요소를 고정하는 일부 단계를 도시하는 부분 사시도.
도 58 내지 도 59는 본 발명의 실시예를 따르는 센서 장치의 일부분을 서로 다른 각도에서 본 사시도.
도 60은 본 발명의 실시예를 따르는 센서 장치의 일부분을 도시한 사시도.
도 61은 본 발명의 실시예를 따르는 센서 장치를 도시한 분해도.
도 62 내지 도 63은 본 발명의 실시예를 따르는 센서 장치의 광학 모듈을 서로 다른 각도에서 본 사시도.
도 64는 본 발명의 실시예를 따르는 센서 장치 내에서 이용될 수 있는 보호 요소를 도시한 사시도.
도 65 내지 도 69는, 본 발명의 실시예를 따르는 센서 장치의 일부 고정 단계를 도시한 사시도.
도 70은 본 발명의 실시예를 따르는 센서 장치의 일부분을 도시한 단면 사시도.
도 71은 본 발명의 실시예를 따르는 센서 장치를 도시한 수직 단면도.
도 72는 본 발명의 실시예를 따르는 센서 장치를 도시한 부분 분해도.
도 73은 본 발명의 실시예를 따르는 센서 장치의 부분 분해도.
도 74 내지 도 75는 본 발명의 실시예를 따르는 센서 장치의 광학 조립체를 서로 다른 각도에서 본 사시도.
도 76은 도 74 내지 도 75에 도시된 형태의 광학 조립체를 도시한 분해도.
도 77은 본 발명의 실시예를 따르는 센서 장치의 일부분을 부분 단면으로 도시한 사시도.
도 78은 본 발명의 실시예를 따르는 센서 장치의 일부분을 도시한 사시도.
도 79는 본 발명의 실시예를 따르는 센서 장치의 일부분을 개략적으로 도시한 부분 단면도.
도 80은 도 79를 더 확대하여 도시한 세부도면.
도 81은 본 발명의 실시예를 따르는 센서 장치의 일부분을 도시한 부분 분해도.
도 82는 본 발명의 실시예를 따르는 센서 장치의 광학 모듈을 도시한 분해도.
도 83은 본 발명의 실시예를 따르는 센서 장치의 일부분을 도시한 부분 분해도.
도 84 내지 도 85는 본 발명의 실시예를 따르는 센서 장치의 일부 조립 단계를 도시한 사시도.
도 86은 본 발명의 실시예를 따르는 센서 장치의 수직 단면도.
도 87 내지 도 88은 본 발명의 실시예를 따르는 센서 장치의 광학 센서의 작동을 예로서 도시한 수직 부분 단면도.
도 89 내지 도 90은 본 발명의 실시예를 따르는 센서 장치를 서로 다른 각도에서 본 부분 분해도.
도 91은 본 발명의 실시예를 따르는 센서 장치의 광학 모듈을 도시한 분해도.
도 92 내지 도 93은 본 발명의 실시예를 따르는 센서 장치의 광학 모듈을 서로 다른 각도에서 본 사시도.
도 94 내지 도 95는 본 발명의 실시예를 따르는 센서 장치의 일부 조립 단계를 도시한 사시도.
도 96 내지 도 97은, 본 발명의 실시예를 따르는 센서 장치를 서로 다른 2개의 평행한 단면 축들을 따라 본 수직 횡단면도.
도 98은 본 발명의 실시예를 따르는 센서 장치 내에서 이용될 수 있는 광학 모듈의 전기선도.
도 99는 본 발명의 실시예를 따르는 센서 장치의 광학 센서를 도시한 단순 블록 선도.
도 100 내지 도 101은 본 발명의 실시예를 따르는 센서 장치를 서로 다른 각도에서 본 부분 분해도.
도 102 내지 도 103은 본 발명의 실시예를 따르는 센서 장치의 광학 요소를 서로 다른 각도에서 본 사시도.
도 104는 해당 광학 모듈을 가지고 본 발명의 실시예를 따르는 센서 장치의 회로를 도시한 부분 분해도.
도 105 내지 도 108은, 본 발명의 실시예를 따르는 센서 장치의 일부 조립 단계를 도시한 사시도.
도 109는 본 발명의 실시예를 따르는 센서 장치를 도시한 수직 횡단면도.
도 110은 도 109에 도시된 센서 장치를 도시한 수평 횡단면도.
도 111은 도 109의 단면과 직교하는 단면을 따라 도 109 내지 도 110의 센서장치를 도시한 수직 횡단면도.
도 112는 본 발명의 실시예를 따르는 광학 모듈을 생산하기 위해 이용될 수 있는 가요성 인쇄회로기판 형태를 가진 전기 연결 요소를 개략적으로 도시한 사시도.
도 113 및 도 114는 도 112에 도시된 형태의 요소를 포함하는 지지 및 전기적 연결 구조체를 서로 다른 각도에서 본 개략 사시도.
도 115 내지 도 116은 본 발명의 실시예를 따르는 센서 장치 내에서 이용될 수 있고 서로 다른 두 가지 상태를 가진 광학 모듈을 서로 다른 각도에서 본 개략 사시도.
도 117 내지 도 118은 본 발명의 실시예를 따르는 센서 장치 내에서 이용될 수 있는 광학 모듈의 지지 및 전기적 연결 구조체를 개략적으로 도시한 부분 분해도.
도 119는 도 117 내지 도 118의 구조체를 포함한 광학 모듈을 개략적으로 도시한 사시도.

실시예와 관련하여 설명된 특정 구조, 구성 또는 특징이 적어도 하나의 실시예에 포함된다는 것을 나타내기 위해, 상세한 설명에서 "실시예" 또는 "하나의 실시예"라고 설명한다. 그러므로, 상세한 설명의 여러 부분에 제공될 수 있는 "실시예에서", "하나의 실시예에서", "다양한 실시예에서" 등과 같은 표현은 반드시 하나 또는 동일한 실시예를 나타내는 것은 아니다. 또한, 상세한 설명에 정의된 특정 구조, 구성 또는 특징은 심지어 제공된 실시예들과 다를 수 있는 하나 이상의 실시예들에서 적절하게 조합될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 도면 부호 및("상부", "하부", "상측", "바닥" 등과 같은) 공간적 명칭은 단지 편리하기 위한 것이고 따라서 실시예의 범위 또는 보호 범위를 한정하지 않는다. 예를 들어, 명확한 이해를 위하여 첨부된 다양한 도면들에서 본 발명의 대상을 형성하는 장치가 정상적으로 작동하는 상태에 대해 아래위가 반대로 향하는 상태로 도시되는 것이 고려되어야 한다. 상세한 설명 및 첨부된 청구범위에서 -본 명세서에서 설명되는 장치의 몸체의(인터페이스) 벽의 적어도 일부분이 가지는 표면을 기준으로-"외부" 또는 "외측"은 즉 감지되는 액상 물질과 접촉하는 덕트 또는 전체 용기의 내부를 향하는 표면을 지칭하고, "내부" 또는 "내측"은 상기 벽의 마주보는 표면 즉, 모든 경우에서 상기 액상 물질과 접촉하지 않고 탱크 또는 덕트의 외측부에 위치하도록 설계된 표면을 지칭한다. 유사하게, 상세한 설명 및 첨부된 청구범위에서 "광학 복사(optical radiation)"은 자외선 복사(100 내지 400nm), 가시광선 복사(380-780nm) 및 적외선 복사(780nm 내지 1mm)를 포함한 100nm(나노미터) 및 1mm(밀리미터)사이의 범위에서 복사를 포함하는 전자기 스펙트럼의 일부분을 나타낸다. 또한, "간섭(coherent)" 또는 레이저 형태의 광학 복사 공급원 및 "비 간섭" 형태의 광학 복사 공급원이 본 발명의 범위에 속한다. 또한, 명백하게 언급되거나 구체적으로 언급되지 않는 한, 예를 들어, 설명되는 요소의 몸체를 언급할 때 "재료"는 단일 재료(예를 들어, 금속 또는 플라스틱 재료) 또는 다수 재료들의 조성물(예를 들어, 금속 합금 또는 복합 재료 또는 재료들의 혼합물 등)을 나타내는 것으로 이해해야 한다.

도 1에서 탱크 특히, 엔진 차량(motor vehicle)의 탱크와 같은 전체 용기가 1로 지정되고, 상기 용기(1)(하기 설명에서 간단하게 "탱크"라고 설명함)는 액체 첨가물 또는 환원제를 포함하도록 설계되고 전체적으로 블록으로서 표시된 내연기관의 배출가스 처리 시스템(2)의 일부분을 형성한다. 다양한 실시예들에서 처리 시스템(2)은 특히 디젤 엔진을 가진 예를 들어, 엔진 차량 내에서 질소산화물 배출의 감소를 위해 이용되고 본 명세서의 서두에서 설명된 SCR 형태를 가진다. 따라서 상기 환원제는 액체 용액 특히, AdBlue^TM이라는 명칭으로서 상업적으로 알려진 것처럼 특히 증류수 용매속의 우레아(urea)인 것이 선호된다. 상기 용기(1)는 모든 경우에서 유압 시스템의 덕트로 교체 및/또는 다른 목적 및/또는 자동차 산업분야와 다른 산업 분야에서 이용될 수 있고 광학적으로 감지될 수 있는 일부 다른 형태의 유체 재료 또는 다른 액체를 포함하도록 설계될 수 있다(그러므로, 하기 설명에서 환원제 또는 액체 재료를 종종 언급되고 제공되는 정의는 다른 액체 또는 유체 재료에 관한 것으로 이해될 수 있다). 탱크(1)의 주요 몸체(1a)는 모든 재료 선호적으로 액체 재료 또는 용액에 대해 화학적 저항성을 가진 재료로 제조될 수 있고 공지기술에 따라 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)과 같은 적합한 플라스틱 재료인 것이 선호된다. 예를 들어, 냉각 시 탱크 자체 및/또는 탱크의 내용물을 가열하기 위해 이용되고 자체 공지된 형태의 히터가 상기 탱크(1)에 연결될 수 있다. 도면들에서 EH로 지정된 블록으로 전기 히터가 개략적으로 표시된다. 유리하게, 다양한 실시예들에서, 상기 히터(EH)는 본 발명의 센서 장치와 연결되거나 일체로 구성된다.

개략적으로 도시된 실시예에서, 탱크는 상측 부분(3) 예를 들어, 탱크의 상부 벽을 가지며 상기 상측 부분에 액체 용액의 유동(topping up)을 위한 개구부(3a)가 위치한다. 탱크(1)의 하측 부분(4) 예를 들어, 탱크의 하부 벽은 유출구 개구부(5)를 가지며 예를 들어, 액체를 시스템(2)으로 공급하기 위한 펌프에 의해 용액은 상기 유출구 개구부를 통해 유출되거나 흡인된다. 다시 한번, 하측 부분(4)에서 탱크(1)는 제2 개구부(6)를 가지고 본 발명의 다양한 실시예를 따르는 센서 장치의 몸체가 밀봉된 상태로 제2 개구부에 고정된다. 선호되는 적용예에서 본 발명의 대상을 형성하는 센서 장치는 덕트 또는 용기의 하측 부분내에 설치되도록 설계되어 액체 물질이 최소 높이를 가질 때에도 탱크 몸체의 외부 표면은 적어도 부분적으로 액체 물질과 접촉한다.

다양한 실시예에서, 본 발명을 따르는 센서 장치의 몸체는 탱크(1)의 유출구 개구부의 적어도 일부분을 형성하고 상기 유출구 개구부는 개구부(5,6)들 대신에 단지 하나의 개구부(6)를 가질 수 있다.

센서 장치(10)는 개구부(6)와 밀봉된 상태로 연결되도록 형성된 하우징 및/또는 조립체 부분(12)을 포함한다. 부분(12)은 모든 경우에서 탱크(1)내에 포함된 액체 용액과 접촉하도록 설계된 적어도 하나의 벽을 포함한 밀폐부 또는 바닥 구조체(하기 설명에서 21로 지정함)를 가진다. 본 발명에 의하면, 상기 센서 장치(10)는 탱크(1)내에 포함된 액체 물질 또는 용액이 가지는 하나 이상의 특성을 감지하기 위한 특히 광학 형태의 적어도 하나의 감지 장치를 포함한다. 이를 위해, 상기 센서 장치(0)는 다양한 실시예들에서 탱크(1)의 내부를 향해 돌출하는 것으로 구성될 수 있는 감지 부분(하기 설명에서 "광학적 위치설정 위치"라고 정의된) 감지 부분을 포함한다.

상기 탱크(1)의 개구부(6)에 직접 장착되는 대신에 본 발명의 센서 장치(10)는 예를 들어, 흔히 UDM으로 알려진 형태의 부품(예를 들어, WO 2008/138960호를 참고한다)내에 형성된 탱크의 다른 개구부에 밀봉된 상태로 장착된 부품을 가지거나 연결되거나 일체로 구성될 수 있다. 전형적으로 상기 형태의 부품들은 탱크로부터 환원제를 흡인하기 위한 통로 및/또는 다른 기능장치들을 포함하고, 일반적으로 탱크로부터 상기 환원제 자체를 흡인하기 위한 펌프의 흡인부(intake)가 상기 통로와 연결된다. 모든 경우에서, 선호되는 실시예들에서 상기 장치(10)의 케이싱 몸체 및 특히 적어도 장치의 하우징 부분(12)은 광학적 감지 장치가 연결되는 벽의 일부분을 제외하곤 액체 물질이 위치하는 용기 또는 덕트의 외측부에서 주로 연장되도록 설계된다. 다시 말해, 선호적으로 본 발명의 대상을 형성하는 센서 장치의 케이싱 몸체는 완전하게 또는 일반적으로 액체 물질을 수용하기 위한 체적 내에 위치하지 않고 상기 체적 내에 완전하거나 일반적으로 잠기지 않도록 설계된다.

도 2에서, 실시예를 따르는 장치(10)가 별도로 도시된다. 상기 장치(10)는 밀폐 커버(13)를 가지는 것이 선호되는 조립체 부분(12) 및/또는 하우징을 형성하는 장치 몸체(10a)를 가진다.

선호적으로, 몸체(10a)는 탱크(1)내에 포함된 물질이 가지는 하나 이상의 특성을 감지하기 위한 장치 또는 상기 물질의 상태(quality)를 감지하기 적합한 광학 형태 선호적으로 광학 전자(opto electronic) 형태를 가진 부품들의 적어도 일부분을 수용하기 위해 중공구조를 가진다(하기 설명에서 간단한 설명을 위해 물질의 상태를 감지하는 것에만 참고한다).

다양한 실시예에서, 몸체(10a) 또는 액체 용액과 접촉해야 하는 몸체 부분의 적어도 일부분은 폴리프로필렌(PP) 또는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 또는 폴리설폰(PSU)과 같이 몰딩가능한 열가소성 재료로 제조된다. 본 출원인에 의해 수행된 실제 시험에 의하면 한편으로 하기 설명되는 상태의 감지에 관한 특정 모드들을 고려할 때 특히 적합한 재료는 환형 올레핀 공중합체(cyclic olefin copolymer)라고 확인되었다.

의료 분야에서도 이용되는 상기 형태의 재료는 본 명세서에서 고려되는 적용예를 위한 유리한 특성을 제공하며, 그중에서도 저 밀도, 매우 낮은 수분 흡수, 수증기에 대한 탁월한 차단 특성, 높은 강성, 강도 및 경도, 극한 온도 및 열 충격에 대한 높은 저항성, 산 및 알칼리와 같은 공격적 작용제(aggressive agent)에 대한 탁월한 저항성, 탁월한 전기 절연 특성, 인젝션 몰딩, 압출, 블로우 몰딩 및 인젝션 블로우 몰딩과 같은 열가소성 재료의 일반적인 처리방법을 이용한 용이한 가공성(manageability)이 강조된다.

다시 한번, 도 2에서, 전체적으로 H로서 지정된 공동이 하우징 부분(12)에 의해 형성되는 방법이 도시되고 커버(13)와 함께 공동은 전기 및 전자 감지 부품의 적어도 일부분을 위한 하우징을 한정한다. 선호되는 실시예에서, 전기 및/또는 전자 부품들이 장착되고 연결될 때 회로 지지부 또는 PCB(인쇄 회로 기판을 제공하고 하기 설명에서 "회로"라고 정의되는 전기 절연 기판(15)위에 상기 부품들 중 적어도 일부분이 장착된다. 상기 회로 지지부(15)는 FR4 또는 섬유유리와 같은 유사한 복합재료 또는 세라믹 재료 또는 폴리머 기초 재료, 선호적으로 회로 지지부(15)를 생산하기 위한 몰딩가능한 재료로 제조되는 것이 선호된다.

도 3 및 도 4를 참고할 때, 장치(10)의 감지 및/또는 제어 전자 부품은 상기 회로 지지부(15)와 연결되고 광학센서와 연결된다. 상기 부품들은 물질의 상태와 같은 물질이 가진 적어도 하나의 특성에 관한 감지 신호들을 취급하고 처리하기 위한 부품들을 포함하는 것이 선호된다.

또한, 예를 들어, 도 5 및 도 6에서 16으로 지정되고 도시된 일반적으로 평평한 형상을 가지는 것이 선호되는 장치(10)의 외부 전기 연결부를 위한 해당 단자들이 상기 회로 지지부(15)에 연결되는 것이 선호된다. 상기 단자(16)들은 커버(13)의 커넥터 몸체(13a)를 가지며 예를 들어, 차량에 장착된 시스템(2)의 제어 유닛에 대해 장치(10)의 외부 전기 연결부를 위한 인터페이스 또는 커넥터를 형성한다.

도시된 예에서, 단일 회로 지지부(15)가 제공되지만 가능한 변형예들에서, 다수의 회로 지지부들이 제공되며 적합한 전기적 상호 연결 수단 및 기계적 상호 연결 수단에 의해 서로 연결될 수 있고 예를 들어, 2개의 지지부들의 전도 경로들을 서로 전기적으로 연결하기 위한 전기 전도체 또는 커넥터들 또는 회로 지지부를 가지며 단지 상태의 감지를 위한 부품들의 부분에 의해 제1 전기/전자 부품들을 포함한 회전 지지부 및 제2 전기/전자 부품들을 포함한 회전 지지부가 상이한 상태 예를 들어, 온도의 감지를 위한 부품들의 적어도 일부분을 가지는 회로 지지부와 연결된다.

다시 한번 도 3 및 도 4를 참고할 때 다양한 실시예들에서 일반적으로 평평한 형상을 가지는 것이 선호되는 회로 지지부(15)는 -본 명세서에서 종래 기술에 따라 "후방부(back)"로서 정의된 -회로 지지부의 주요 면들 중 하나에서 예를 들어, 마이크로프로세서 또는 마이크로제어기와 같은 전자 제어기(MP)를 포함하는 것이 선호되고 17로 지정된 제어회로 배열과 연결된다.

상기 제어기(MP)는 적어도 하나의 프로세싱 및/또는 제어 로직 유닛, 메모리 유닛 및 입력 및 출력부들, 아날로그/디지털 형태의 입력부를 포함하는 것이 선호된다. 다음에 배열(17) 또는 제어기(MP)는 액체 용액의 상태를 감지하기 위한 신호들의 처리 및/또는 조정(conditioning)을 위한 요소들을 포함한다. 도면들을 이해하기 위해 연결요소(16,53)들을 제외한 회로 지지부(15) 또는 배열(17)과 연결된 부품들이 단지 도 3 및 도 4에 도시된다. 회로 배열(17)의 부품들이 회로 지지부에 제공되고 도시되지 않은 전기 전도성 경로와 연결된다.

다양한 실시예들에서 본 발명을 따르는 장치는 액체 용액의 온도 및 공동(H) 내부의 공기 온도와 같은 주위 온도 중 적어도 하나를 감지하기 위한 적어도 하나의 온도 센서를 포함한다. 선호적으로, 적어도 하나의 온도 센서가 회로 지지부(15)상에 제공된다. 도 4의 온도 센서(19a)에 의해 개략적으로 도시된 것처럼 예를 들어, NTC 형태의 온도 센서가 회로 지지부(15)상에 장착되어(21로 지정된 벽과 같이) 액체 물질을 가진 인터페이스의 벽의 내측부와 실질적으로 접촉할 수 있다. 또한, 제2 온도 센서(19b)가 도시된 실시예에서 개략적으로 도시된다. 도 1에 도시된 형태를 가진 탱크(1)내부의 장치(10)의 조립체를 고려할 때, 온도 센서(19a)는 액체의 온도를 감지하기 위해 이용되는 반면에, 센서(19b)는 공동(H)내에 존재하는 온도를 감지하기 위해 이용되어 예를 들어, 제어 회로의 전자 부품 및/또는 광전자 부품의 열적 변동 또는 변화를 보상하고 특히 장치에 의해 형성되는 측정을 개선할 수 있다.

본 명세서에서 예로 든 실시예와 같은 다양한 실시예들에서, 온도 센서가 액체 물질과 직접 접촉하지 않기 때문에 장치 내에 제공된 상기 적어도 하나의 온도 센서에 의한 측정은 간접 측정이다. 사실상, 다양한 실시예들에서 상기 적어도 하나의 온도 센서(19a)는 장치의 몸체(10a)내에(그리고 몸체의 일부분(12)내에) 수용되고 따라서 장치(10)내에 존재하는 액체 물질과 직접 접촉하지 못하여 몸체(10a)외측부에 온도를 감지한다. 이를 위해 다양한 실시예들에서, 적어도 온도 센서 및 상기 물질 사이에 설정된 벽(21로 지정된 벽)의 존재를 고려하고(예를 들어, 경험적 분석을 기초한 해당 수정 매개변수들이 회로 배열(17)의 메모리 내에 포함될 수 있다) 온도 센서(19a)에 의해 형성되는 측정의 적절한 보상을 위해 장치(10)의 제어 회로 배열(17)이 -공지된 것처럼-제공된다.

본 명세서에서 예로 든 실시예와 같은 다양한 실시예들에서, 예를 들어, 부분(10a, 13)들에 의해 형성되는 케이싱과 같이 온도 센서가 위치하는 장치(10)의 케이싱내에서 주위 온도를 감지하는 온도 센서(19a)의 경우에서 온도 센서가 장치의 다른 부품들과 접촉하는 공기의 온도 또는 주위 온도를 직접 감지하기 때문에 장치 내에 제공된 상기 적어도 하나의 온도 센서에 의한 측정은 직접 측정이다. 사실상, 다양한 실시예에서 적어도 하나의 온도 센서가 장치의 케이싱 내에 수용되고 케이싱 자체 내에서 온도를 감지하도록 설계된다.

다양한 실시예에서 장치의 케이싱내에 위치하는 2개의 온도 센서들에 의해 형성되는 측정이 제공되며 선호적으로 케이싱 자체의 내부 및 외부로부터 온도 측정을 위해 온도의 직접 측정 및 간접 측정이 제공된다.

다양한 실시예에서 적어도 하나의 온도 센서, 예를 들어, 상기 온도 센서들 중 하나 이상의 온도 센서가 상태 센서(quality sensor)에 의해 형성되는 감지 값을 보상하기 위해 장치(10)내에 제공된다.

예로서 제공된 것과 같은 다양한 실시예에서 모든 센서들, 특히 상태 및 온도 센서들이 선호적으로 장치의 몸체의 적어도 하나의 벽에 의해 액체 물질로부터 고립된다.

도 5 및 도 6에 도시된 것처럼, 다양한 실시예들에서 하우징 및/또는 조립체 부분(12)은 장치(10)의 전기 및/또는 전자 부품들 중 적어도 일부분을 수용하도록 설계된 공동(H)을 형성하는 주변 벽(20) 및 바닥 구조체 또는 벽(21)을 포함한다. 선호적으로, 상기 주변 벽(20)-여기서 실질적으로 원통 형상을 가진-은 제 위치에 고정 및/또는 커버(13)를 밀봉하기 위한 해당 시트(20b) 특히 원주방향의 시트를 형성하는 플랜지(20a)를 가진다. 장착된 상태에서 즉 장치(10)가 조립된 위치에서, 바닥 구조체 또는 벽(21)의 적어도 일부분 -특히 그 외측부-은 탱크내에 포함된 액체 용액과 접촉해야 한다. 따라서, 상기 벽(21)은 또한 "인터페이스 벽"으로서 정의된다. 특히 도 5에서 알 수 있는 것처럼, 다양한 선호되는 실시예에서 상기 벽(20) 및 벽(21)의 적어도 한 개는 내측부에서 선호적으로 반드시 수직의 위치설정일 필요는 없는 공동(H)내에서 회로 지지부(15)의 위치설정을 위한 성형부 또는 시트를 가진다. 선호적으로, 공동(H)내에서 적어도 2개의 성형부 또는 시트(22)들이 상기 목적을 위해 실질적으로 마주보는 위치들에 제공된다.

도 5 내지 도 6을 참고할 때 선호되는 실시예에서 전기 터미널(16) 및 회로(15) 및/또는 광학 센서 중 적어도 일부분을 수용하기 위한 일반적으로 속이 빈 커넥터 하우징(13a)을 포함하는 한, 커버(13)는 전기적 연결 기능을 수행한다. 예에서, 커넥터 케이싱(13a)은 커버(13) 또는 센서 장치(10)의 축방향(도 1 및 도 2에서 X로 지정된 장치의 주축) 물론 다른 방향, 예를 들어, 상기 축에 대해 직교하거나 각을 이루는 방향으로 돌출한다. 상기 커버(13)는 주요 몸체(10a), 특히 주요 몸체의 하우징 및 조립체 부분(12)에 고정되도록 설계되어 공동(H)을 밀봉상태로 밀폐한다.

다양한 실시예에서, 커버(13)는 상기 목적을 위해 예를 들어, (특히 레이저 또는 진동 형태 또는 플라스틱 재질을 가진 플랜지(13b,20a)의 페리미터(perimeter) 중 적어도 일부분의) 글루잉(gluing) 또는 용접, 또는 탄성 가스켓과 같은 밀봉 수단의 삽입에 의해 나사 또는 베이오넷 커플링과 같이 상기 플랜지들 사이에서 일부 다른 기계적 고정에 의해 부분(12)을 플랜지(20a)에 고정하기 위한 플랜지(13b)를 형성한다. 도 5 및 도 6의 예에서, 커버(13)의 플랜지(13b)는 몸체(10a)의 플랜지(20a)의 시트(20b)내에 연결되도록 설계된 원형 돌출부(13b1)를 형성한다(도 21을 참고). 선호적으로, 주위 구멍(perimeter hole), 예를 들어, 플랜지(13b)의 하나 이상의 성형부(13c) 내의 구멍(13d)과 같이 장치(10)를 탱크에 고정시키기 위한 수단이 몸체(10a, 13)들 중 적어도 한 개 내에 제공된다(도 5를 참고한다).

장치(10)가 조립된 상태에서, 터미널(16)은 커버(13)의 커넥터 케이싱(13a)내에서 돌출하도록 설계된다. 상기 목적을 위해, 커버(13)는 도 6에서 13e로 지정되고 상기 터미널을 위한 해당 통로들을 가진다. 선택적으로, 상기 터미널(16)들은 커버(13)의 플라스틱 재료로 오버몰딩(overmoulded)될 수 있다. 도 6으로부터 다양한 실시예에서 회로 지지부(15)를 위한 위치설정 성형부 또는 시트(13f)가 해당 공동을 형성하는 커버(13)내에서 선호적으로 몸체(10a)의 성형부 또는 시트(22)와 동질인 위치들에서 형성되는 방법이 도시된다.

상기 설명과 같이 본 발명에 의하면, 상기 센서 장치(10)는 점검되는 물질의 상태(또는 다른 특성/특징)을 감지하기 위한 적어도 하나의 광학적 배열 및 온도를 감지하기 위한 배열을 포함하고, 선호적으로 상기 감지 배열은 장치(10)와 공통인 부분들을 포함한다. 상기 부분들은 공통적으로 기본적으로 기계적 형태를 가지고 단일 몸체 예를 들어, 10a로 지정된 부분 또는 서로 연결된 예를 들어, 서로 용접되거나 접착되거나 연결된 다수의 몸체들 또는 서로 적어도 부분적으로 조립되거나 슬롯(slotted) 형성된 다수의 몸체들일 수 있다. 부가적으로 및/또는 선택적으로, 상기 부분들은 공통적으로 전기 및/또는 전자적 형태를 가지고 예를 들어, (15로 지정된 것처럼)회로 기판, (커넥터(13a,16)와 같은) 커넥터, (제어기(MP)와 같은) 하나 이상의 제어 회로 부품들일 수 있다.

온도 센서와 같이 또 다른 상태를 감지하기 위한 적어도 하나의 센서 및 상태 센서가 제공되는 실시예들에서, 본 발명의 장치 및 특히 장치의 제어 전자장치들이 전기 커넥터 및/또는 두 개(또는 세 개)의 감지 배열과 공통인 전기 터미널을 통해 물질의 상태를 나타내는 제1정보 및 온도와 같은 적어도 하나의 다른 특성을 나타내는 제2정보를 전송하기 위해 미리 배열된다. 다양한 실시예에서 하나의 동일한 신호, 선호적으로 디지털 형태를 가지거나 미리 정해진 프로토콜을 따르는 데이터 또는 값과 같은 복수 개의 데이터 또는 값을 포함한 하나의 동일한 일련의 신호에 의해 제1정보 및 제2정보가 전송된다 이를 위해, 장치의 제어 전자장치들은 SENT(Single Edge Nibble Transmission) 프로토콜 또는 CAN(Controller Area Network) 프로토콜과 같은 일련의 인터페이스 및/또는 프로토콜에 의해 선호적으로 상기 일련의 형태에 따라 데이터를 전송하도록 미리 배열되는 것이 선호된다.

선호되는 실시예에서 본 발명을 따르는 상태 감지 배열은 적어도 하나의 광학 조사 송신기 및 적어도 하나의 광학 조사 수신기를 포함하고, 센서 장치(10)의 일부분 즉 몸체(10a)의 일부분은 송신기로부터 수신기로 광학 조사(optical radiation)를 전파하도록 구성된다. 간단한 설명을 위해, 상기 광학 조사는 가시적이지만 본 발명의 실시를 위해 상이한 광학 조사 주파수를 가질 수 있다. 하기 설명에서 가시광선의 빔(beam) 또는 광선(ray)을 참고한다. 따라서 간단한 설명을 위해 상태 또는 다른 특성/특징을 감지하기 위한 센서가 "광학 센서"로서 정의된다.

상기 목적을 위해 다양한 실시예에서, 바닥에서 하우징 부분(12)의 공동(H)을 한정하는 벽(21)은 적어도 부분적으로 적어도 굴절(refraction) 및/또는 반사에 의해 광선을 전파하도록 설계된 재료에 의해 형성되고, 상기 부분에 송신기 및 수신기가 작동하며 연결된다. 상기 재료는 예를 들어, 환형 올레핀 공중합체(cyclic-olefin copolymers)(COCs), 또는 폴리설폰(polysulphone)(PSU), 또는 폴리프로필렌(PP), 또는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)으로 선택된 투명 재료이다.

다양한 실시예에서 상기 벽(21)의 적어도 일부분은 상기 송신기 및 수신기를 위치설정하기 위한 광학적 위치를 형성하도록 구성된다.

선호되는 다양한 실시예에서 송신기 및 수신기는 상기 광학적 위치설정 위치에 장착된 하나의 동일한 광학 모듈의 일부분을 형성한다. 도 5를 참고할 때, 상기 위치가 전체적으로 30으로 지정되는 반면에 도 2에서 상기 모듈은 전체적으로 40으로 지정된다. 하기 설명에서 다양한 실시예에 따라 상기 광학적 위치설정 위치는 광선 빔을 전파하도록 설계된 벽의 특정 구성부 또는 벽의 일부분을 포함한다. 선호되는 실시예에서, 광학 위치(30)는 다양한 실시예들에서 탱크(1) 내부를 향해 적어도 부분적으로 돌출하도록 설계되고 광학 센서에 속하는 장치(10)의 제2 감지 부분을 제공한다.

도 7 내지 도 9에서 본 발명의 실시예에 따라 구해진 광학 모듈이 도시된다. 상기 모듈(40)은 부분적으로 전기절연성 재료로 제조되고 부분적으로 전기전도성 재료로 제조된 지지 및 전기적 연결 구조체(41)(도 5 및 도 6을 참고)를 가진다. 상기 모듈의 구조체(41)는, (아래에서 설명되는 해당 공간 필터(43)가 덮는 한 도 8에서 단지 부분적으로 보이지만 도 5 내지 도 6에서 보이는) 광 송신기(42) 및 적어도 하나의 광 수신기(43)를 장착하기 위해 미리 배열된다. 본 발명의 선호되는 실시예에서, 상기 송신기는 비확산식 람베르시안 광원, 예를 들어, 적합한 LED(발광 다이오드)이다. 본 발명의 선호되는 실시예에서, 광 수신기(44)는 44a 및 44b로 지정된 2개의 구분되는 수신기들, 예를 들어, 송신기(42)에 의해 발생되는 광선 방출을 감지하기 적합한 광 감지기 또는 광다이오드를 포함한다.

다양한 실시예에서, 송신기(42) 및 수신기(44)는 일반적으로 서로를 향하지만 서로에 대해 각을 이루며 선호적으로 각각의 축들이 교차하도록 배열되며 송신 및 수신을 위한 각각의 능동 부분들을 가진다. 예를 들어, 도 22를 참고할 때, 송신기(42) 및 수신기(44)는 각각의 배열 평면(planes of lie)(42x, 44x)에 따라 배열되고 배열 평면들은 배열 평면들 사이에서 90°미만의 각도(α)를 형성한다. 대신에, (도 22의 도면 축과 직교하는 2개의 평면들을 나타내는) 수신기 및 송신기의 축(42y, 44y)들을 통과하는 2개의 평면들은 평면들 사이에서 90°초과의 각도를 형성한다. 일반적으로, 상기 수신기 및 송신기의 축(42y, 44y)들은 장치(10)의 주요 축(X)에 대해 기울어져 있다(도 1 및 도 2를 참고).

인터페이스 벽(즉, 특히 실질적으로 위치(30)에 해당하는 위치에서 몸체(10a)의 벽, 여기서 벽(21)), 채택되는 광학적 방사 형태(즉 송신기(42) 형태) 및 측정되어야 하는 유체의 형태를 위해 이용되는 플라스틱 재료의 기초 위에 각도(α)가 형성된다.

선호적으로 특정 플라스틱 재료를 이용하여 송신기에 의해 인터페이스 표면에 대해 방출되는 광선의 입사각 및/또는 각도(α) 즉 임계각은 50°내지 70°이다. 예를 들어, 630nm이거나 근사한 파장을 가진 광선 방출을 고려할 때 플라스틱 재료(COC)로서 이용되는 수용액의 우레아 상태를 측정하기 위해, 각도(α)는 선호적으로 52°내지 54° 특히 53°이어야 한다. 선택적으로, 동일한 적용예에서 인터페이스 벽(PSU)을 위한 플라스틱 재료로서 이용할 때 각도(α)는 선호적으로 63°내지 65° 특히 64°이어야 한다. 그러나 유사한 구조에서, 적합한 각도(α)는 PP 또는 HDPE와 같은 인터페이스 벽의 다른 재료를 위해 형성될 수 있다. 선택적으로, 예를 들어, 850nm 또는 860nm이거나 근사한 파장을 가진 적외선 형태의 발광원이 제공될 수 있고, COC 플라스틱 재료 또는 PSU 또는 PP 또는 HDPE와 같은 인터페이스 벽의 재료를 고려할 때 적합한 각도(α)를 제공한다. 광선(R1)이(수직에 대해 또는 축(X)과 평행한 축 또는 표면(21_l)과 수직인 축에 대해) 임계각에 해당하는 각도를 가지며 표면(21_l)에 충돌하도록 상기 송신기 및 수신기(또는 개별 광 감지기들)는 광학 표면과 직교하는 축(42y, 44y)을 가지며 배열되어야 한다. 상기 예들을 참고할 때, COC 및 우레아 용액에 대해 상기 각도는 62°내지 66°, 특히 64°인 것이 선호되고 PSU 및 우레아 용액에 대해 상기 각도는 56°내지 60°, 특히 58°인 것이 선호된다.

다른 다양한 실시예에서, 상기 송신기 및 수신기는 예를 들어, 일반적으로 평행한 각각의 축(42y, 44y)(예를 들어, 도 81 내지 도 88, 도 89 내지 도 99, 도 100 내지 도 111에서와 같이)과 다른 형태로 배열될 수 있다.

선호되는 실시예들에서, 구조체(41)는 전기 전도성 요소에 의해 적어도 부분적으로 탄성 변형가능하게 서로 연결되고 절연재료로 제조된 복수개의 몸체들을 포함한다. 선호적으로, 상기 구조체(41)는 적어도 부분적으로 탄성 변형될 수 있는 전기적 연결 터미널을 포함한다.

도 7 내지 도 9에 예시된 경우에서, 상기 구조체(41)는 중앙위치에서 기본적으로 센터링 및 고정 기능을 수행하는 주요 몸체(45) 및 선호적으로 플라스틱 또는 열가소성 재료 또는 몰딩가능한 수지로 제조된 2개의 횡방향 지지 몸체(46, 47)들을 포함한다.

특히, 도 7에서 알 수 있듯이, 탄성 변형 또는 가요성을 가진 금속 전도체에 의해 형성된 기계적 및 전기적 연결 요소(48,49)들이 상기 중심 몸체(45)의 마주보는 2개의 주변 측부들에서 돌출하고, 지지 몸체(46,47)들이 각각 상기 금속 전도체와 연결된다. 몸체(45)의 또 다른 주변 측부에 해당하는 위치에서, 탄성 가요성 금속 전도체들에 의해 형성되는 것이 선호되는 전기적 연결 터미널(50)들이 돌출한다. 상기 터미널(50)은 상기 모듈(40)을 장치의 제어 전자장치 특히 회로 지지부(15)에 전기적으로 연결하기 위해 이용되며, 송신기(42) 및 수신기(44) 즉 감지기(44a, 44b)의 전기적 연결을 위해 전도체(48,49)들이 이용된다. 알 수 있듯이 상기 전도체(48,49) 및 터미널(50)은 해당 기계적 및/또는 전기적 연결부를 탄성 또는 변형 가능하게 만들어서 장치의 부분들 사이에서 정밀한 상대 위치설정 및 치수 및/또는 위치설정 허용오차를 보상하고 작업 시 진동 및/또는 조립에 의해 발생되는 손상을 방지한다.

다양한 실시예에서, 센터링 및/또는 블록킹을 위한 제1 성형부(51)가 중심 몸체(45)의 상부면에 형성되고, 상기 제1 성형부는 선호적으로 도시되지 않은 횡방향 절단부를 가진 원통 형상을 가진다. 도시된 것처럼, 상기 상부 성형부(51)는 아래에서 설명되고 도 5 및 도 6에서 60으로 지정된 위치설정 또는 블록킹 요소의 센터링 및/또는 블록킹을 위해 구성된다. 선호적으로, 성형부(51)는 해당 위치(30)에 대해 모듈(40)의 센터링을 위해 중공구조를 가진다. 선호되는 실시예에서, 직경 방향으로 마주보는 성형부(51)의 2개의 부분들, 특히 상기 횡방향 절단부의 각 단부들에서 개방되는 2개의 관통 개구부(51a)가 상기 몸체(45)를 가로지른다.

다양한 실시예에서, 위치(30)에 제공된 광학 표면에 대해 송신기(42) 및 수신기(44)의 적절한 위치설정을 보장하기 위해 위치(30)에 대해 모듈(40)의 센터링 또는 위치설정기능을 위해 설계된 제2 성형부(52)가 중심 몸체(45)의 바닥 면에 형성된다. 상기 목적을 위하여, 도시된 것처럼, 전도체(48,49)들의 적어도 부분적인 탄성 변형성 또는 탄성이 이용된다. 선호되는 실시예에서, 몸체(45)의 일부분 또는 성형부(52)는 아래 설명과 같이 광학적 보호요소 기능을 수행한다.

상기 성형부(52)는, 몸체(45)가 오버몰딩되는 부분과 같은 전도체(48,49)들의 적어도 일부분과 일반적으로 직교하는 방향으로 연장되는 적어도 하나의 돌출 벽(52a)을 포함한다.

벽(52a)에 대해 횡방향인 2개의 추가 돌출 벽(52b)들이 벽(52a)의 2개의 종 방향 단부들에 제공된다. 그러므로, 상기 실시예들에서, 성형부(52)는 실질적으로 평면도에서 H 형상을 가진 프로파일을 가지며 돌출 벽을 포함한다. 상기 벽(52b)의 단부들에 도시된 것처럼, 작은 벽들 또는 보강 리빙(ribbings)들이 추가로 제공된다.

특히, 도 8 및 도 9로부터 알 수 있듯이, 몸체(45)의 바닥 면에서 그리고 벽(52a)의 2개의 측부들에서 2개의 관통 개구부(51a)들이 개방된다.

2개의 횡방향 몸체(46,47)들은 각각 해당 상부면에서, 선호적으로 탄성 요소인 위치설정 또는 블록킹 요소(60)의 마주보는 2개의 암들을 위한 시트를 제공하도록 설계된 그루브(46a, 47a)를 가진다. 상기 그루브(46a, 47a) 또는 시트는, 시트(30)의 일부분을 형성하거나 벽(21)에 속하는 성형부와 같은 해당 대조 수단에 대해 상기 모듈(40) 및/또는 2개의 횡방향 몸체(46,47)의 적절한 압력을 보장하고 상기 암들의 운동을 방지하는 형상을 가진다.

선호적으로 적어도 하나의 위치설정 및/또는 회전 방지 요소가 상기 몸체(46,47)들 중 적어도 한 개 또는 모듈(40)에 연결된다. 이를 위해 다양한 실시예에서, 각각의 몸체(46,47)는 하측 주변 변부에서 벽(21) 또는 위치(30)의 적절한 위치설정 시트와 결합하도록 설계되고 예를 들어, 치형(tooth) 형상을 가진 적어도 하나의 하측 부속요소 또는 돌출부(46b,47b)를 가진다. 선택적으로, 상기 위치설정 및/또는 회전 방지 요소는 시트 형상을 가지며 위치(30) 또는 벽(21)의 적절한 돌출부 또는 위치설정 치형부와 결합하도록 설계된다.

수신기(44)를 형성하는 2개의 광 감지기(44a, 44b) 및 송신기(42)를 연결하기 위한 전도체(48,49)들의 단부들이 몸체(46,47)의 하부 면에 제공된다. 전자 회로의 섹터 내에서 이용되는 표준 기술 예를 들어, 용접/리플로우(reflow)를 이용하여 상기 전도체(48,49)에 대해 상기 전자 부품들이 전기적으로 연결될 수 있다.

상기 몸체들 따라서 한편으로 송신기 및 다른 한편으로 수신기가 몸체(45)에 대해 서로에 대해 각을 이루는 위치에 있도록 상기 전도체(48,49)는 둔각을 가지며 구부러진다. 또한, 터미널(50)은 구부러지고 여기서 실질적으로 U자 형상(또는 선택적으로 S 형상 또는 Z 형상)을 가진 굽힘부를 가져서 상기 설명과 같이 탄성 조립을 허용하는 중간 부분을 가진다.

다양한 실시예들에서, 특히 광선 빔을 선택하거나 집중하기 위해 광학 필터 또는 공간 필터(43)는 상기 송신기(42)와 연결된다. 상기 필터의 예가 도 10에서 송신기(42)와 함께 다르게 도시된다. 기본적으로, 공간 필터(43)는 광학적 조사 또는 광선에 대해 불투과성을 가진 재료로 제조되고 상기 송신기(42)위에 특히 몰딩되고 선호적으로 직접 장착되는 플라스틱 재료로 제조된 부품이다. 선택적으로, 상기 공간 필터(43)는 상기 몸체(46)에 장착되거나 고정될 수 있다.

공간 필터(43)는 송신기 자체의 광원(42a)과 마주보는 벽에서 개구부(43a)를 가진 캡(cap)으로 구성되는 것이 선호된다. 상기 개구부는 도 10에서 실질적으로 원형 구멍 형태를 가지고 송신기에 의해 방출된 광선 빔을 여과하고 선택하거나 집중시킨다. 상기 공간 필터(43)의 몸체는 송신기(42)를 제공하는 전자 부품에 대해 간섭 끼워맞춤되어 장착되거나 연결되는 것이 선호된다. 이를 위해, 센터링 및/또는 고정 내부 리빙(ribbings) 또는 부조(43b)가 상기 공간 필터(43)의 마주보는 적어도 2개의 벽들의 내측부에 제공된다. 구멍 대신에, 상기 공간 필터는(예를 들어, 도 38에 도시된) 슬릿과 같은 상기 목적을 위해 설계된 다른 형상 또는 타원(oval)형상 또는 실질적으로 정사각형 형상을 가진 개구부를 가지고 상기 구멍은 가변 섹션을 가진 형상을 가진다.

여기서 회로 지지부(15)의 회로 배열(17)로서 표시된(도 4를 참고) 해당 인터페이스 회로에 대한 연결을 위한 상기 모듈(40)의 전기적 선도가 도 11에서 예로써 도시된다. 선호적으로, 터미널(50)에 의해 입력 및 출력 신호로서 송신기(42)의 공급레벨(Vcc), 접지(GND) 및 2개의 광 감지기(44a, 44b)를 위한 2개의 전압 신호(A,B)들이 형성될 수 있다.(도 27에서 개략적으로 도시된 것처럼) 상기 신호(A,B)들은 선호적으로 제어기(MP)의 수치적 처리를 위한 회로 배열(17)에 도달한다.

선호되는 실시예에서, 상기 모듈의 몸체(45,46,47)들은 상기 전도체(48,49) 및 터미널(50)위에 오버몰딩되는 요소이다. 이를 위해, 다양한 실시예에서 도 12에 도시된 제1 반가공(semi finished) 제품(SM1)이 실질적으로 평평한 금속 스트랩으로부터 구해진다. 예를 들어, 상기 스트랩은, 선호적으로(금 또는 주석과 같이) 상기 회로 지지부(15) 및/또는 수신기 부품(44)과 송신기(42)의 납땜을 용이하도록 설계된 금속재료에 의해 적어도 부분적으로 코팅되는 청동 또는 황동 또는 다른 전도성 재료로 제조될 수 있다.

예를 들어, 상기 스트랩으로부터 블랭킹 가공되어 형성될 수 있는 제1 반가공 제품(SM1)은 단일 몸체내에서, 49' 및 50'으로 지정된 부대 부분들에 의해 서로 결합되는 터미널(50)과 전도체(48,49)의 평면 형상을 가진다. 따라서 몸체(45-47)들이 상기 제1 반가공 제품(SM1)위에 몰딩되어 도 13에서 SM2로 지정된 제2 반가공 제품이 구해진다. 상기 제1 반가공 제품(SM2)으로 상기 부대 부분들이 블랭킹에 의해 제거되며 도 14에서 명확히 도시된 것처럼 평면 구조를 가진 전도체(48,49)와 터미널을 형성한다. 다음에, 상기 설명과 같이, 전도체와 터미널의 중간 부분들은 도 7 내지 도 9에 도시된 구조를 가지도록 구부러지는 것이 선호된다. 도 15 및 도 16을 참고할 때, 반가공 제품의 성형을 위해 이용될 수 있는 몰드가 예로서 도시되고, 몰드의 두 부분들(HM1, HM2)은 도 12에 도시된 상기 원래의 반가공 제품(SM1,SM2)의 위치설정 및 상기 반가공제품 상에 오버몰딩되어야 하는 몸체(45-47)의 프로파일을 형성하도록 설계된 각각의 가압부(impressions)(HM1 1,HM2 1)를 포함한다.

다른 실시예에서, 몸체(45-47)와 같은 광학 모듈의 다수의 몸체들은(전도체(48,49)와 같은) 전도체들 및(터미널(50)과 같은) 터미널에 적어도 부분적으로 오버몰딩되는 요소들일 수 있다. 선택적으로, 몸체(45-47)와 같은 모듈의 하나 이상의 몸체들은 특히 폴리머 재료로 개별적으로 몰딩되고 계속해서 예를 들어, 접착에 의해(전도체(48,49)와 같은) 전도체들 및(터미널(50)과 같은) 터미널 또는 적어도 부분적으로 상기 전도체와 터미널을 포함한 가요성 인쇄회로기판에 연결되는 요소들일 수 있다. 이를 위해, 몸체(45-47)와 같은 광학 모듈의 다수의 몸체들은 각각의 가요서 또는 관절 연결된 몸체 부분들에 의해 서로 연결되거나 두께가 작은 몸체 부분에 의해 연결된 상기 몸체들을 포함한 단일 몸체로서 구해질 수 있다. 추가의 실시예에서, 광학 모듈의 몸체들은 절연 폴리머를 포함한 몰딩된 요소들이고, 해당 전도체 및/또는 터미널들은 선호적으로 서로 공동 몰딩(comoulded)되거나 오버몰딩되는 폴리머를 포함한 전기전도성 재료로 제조된 몰딩 요소들일 수 있다.

본 발명의 특징에 의하면, 광학 모듈의 다수의 몸체들은 모듈이 조립되는 동안 상대위치를 적어도 부분적으로 변화시킬 수 있는 위치설정 및/또는 고정 몰딩 요소들일 수 있다. 특히, 다양한 실시예에서, 몸체(45-47)와 같은 상기 몸체들은 각각의 상대 각을 변화시킬 수 있고, 상기 변화는(전도체(48,49)와 같은) 전도체들 및(터미널(50)과 같은) 터미널의 가요성에 의해 허용된다.

상기 설명과 같이, 다양한 실시예들에서, 광학 모듈(40)은 센서 장치(10)의 전자장치들과 전기적 신호 연결되며 상기 회로 지지부(15)의 회로 배열(17)과 연결된다. 다양한 실시예에서 상기 목적을 위해 상기 회로 지지부(15)는 광학 모듈(40)의 터미널(50)의 전기적 연결을 위한 적합한 연결요소들을 가진다. 예를 들어, 상기 연결 요소들은 금속처리된 구멍들, 납땜 패드, 예를 들어, 터미널(50)의 자유 단부들이 도 17에 도시된 것처럼 납땜되거나 전기적으로 연결되고 구멍 및 작은 핀들을 가진 커넥터들 중 하나 이상을 가진 형태일 수 있고, 상기 구멍은 53으로 지정된다(도 4 내지 도 5를 참고). 상기 예에서, 상기 구멍(53)들(또는 구멍들을 대체하는 다른 연결수단)이 일반적으로 상기 회로 지지부(15)의 중심 위치에 배열된다; 그러나 이것은 필수적인 것으로 간주되지 말아야 한다. 도 17에서 알 수 있듯이, 상기 터미널(50)의 구부러진 부분은 탄성을 가지며 휘어지거나 변형될 수 있어서, 스프링의 기능을 수행할 수 있고 따라서 상기 광학 모듈(40) 및 회로 지지부(15)사이의 상대 위치가 자동으로 적응될 수 있다.

연결된 광학 모듈(40)과 회로 지지부(15)가 장치(10)의 몸체(10a)내에 삽입되는 단계가 도 18에 도시된다. 도 18에서 광학 모듈(40)을 위한 위치(30)의 실시예가 도시된다.

상기 위치(30)는, 선호적으로 직교방향을 따라 하우징 부분(10a)의 벽(21)의 내측부로부터 상승하고 실질적으로 광학 프리즘의 기능을 수행하는 적어도 하나의 돌출 요소 또는 성형부(31)를 포함한다. 기본적으로 상기 성형부(31)는 -여기서 실질적으로 벽(21)의 내측부와 수직이고-벽(21)과 동일한 재료, 특히 투명한 재료 또는 상기 광학 모듈(40)에 의해 이용되는 광학 조사 또는 광선에 대해 침투성을 가진 재료로 제조되고 중간 절단부 또는 공동(32)에 의해 2개의 직립 부분(33,34)으로 분할되는 벽을 포함한다. 상기 직립 부분(33,34)은 실질적으로 서로 반사(specular)되며 각각 중간 공동(32)에 대해 외부 위치 또는 횡방향 위치에서 기울어진 면 또는 표면(33a, 34a)을 형성한다. 예시된 경우에서, 각각의 직립 부분은 대략 삼각형 형상, 특히 직각 삼각형 형상을 가지며 삼각형의 빗변은 마주보는 경사 표면들을 형성한다.

일반적으로 서로 평행하고 선호적으로 광학 모듈(40)의 중심 몸체(45)의 관통 개구부의 횡단면과 실질적으로 짝을 이루는 횡단면을 가진 위치설정 부속요소(35)가 직립 부분의 상측 단부와 근접한 위치에서 상기 직립 부분(33,34)으로부터 상승된다(도 7 내지 도 9를 참고). 선호적으로, 성형부(31)의 후방(또는 비-경사(non-inclined) 측부들) 및 전방에 돌출부(36)가 제공되고, 선호적으로 상기 돌출부(36)가 제공될 때(성형부(31)의 전방 돌출부가 도시되고, 후방 돌출부가 유사한 형상을 가질 수 있다) 상기 돌출부(36)는 중간 공동(32)을 둘러싼다. 선호적으로, 돌출부(36) 및/또는 직립 부분(33,34)은 특히 상기 부속 요소(35)가 상승하는 영역에서 광학 모듈(40)을 위한 대조 및/또는 위치설정 표면 또는 시트(31a)(도 18)를 형성한다.

선호적으로, 엄격하게 필수적인 것은 아닐지라도, 위치(30)는 바닥 벽(21)내에 형성된 2개의 요홈 또는 시트(30a)를 포함하고 각각의 시트는 해당 경사 표면(33a, 34a)을 따라 직립 부분(33,34)에 위치한다. 선호적으로, 해당 하측 돌출부(46b,47b)를 위한 광학 모듈(40)의 해당 횡방향 몸체(46,47)의 하측 단부를 위한 위치설정 및/또는 센터링 및/또는 대조 연결 요소(37)가 상기 요홈(30a)들 중 적어도 한 개 내에 형성된다(도 8 및 도 9를 참고한다).

조립하는 동안, 상기 관련 광학 모듈(40)을 가진 회로 지지부(15)가 벽(21)의 내측부에 지지될 때까지 시트(22)들사이에서 관통하는 지지부를 가지며 몸체(10a)속에 삽입된다.

상기 삽입과정 동안, 상기 직립 부분(33,34)의 상측 부속 요소(35)(도 18)는 광학 모듈(40)의 중심 몸체(45)의 관통 개구부(51a)를 관통하고(도 7 내지 도 9) 상기 중심 몸체(45)의 하측 성형부(52)의 벽(52a)(도 8 내지 도 9)은 상기 광학 성형부(31)의 직립 부분(33,34)을 서로 분리시키는 중간 공동(32)속으로 관통한다(도 18). 상기 성형부(52)의 벽(52b)은(도 18의) 성형부(31)의 전방 및 후방부의 돌출부(36)위를 미끄럼 운동하여 센터링을 수행한다.

상기 직립 부분(33,34)의 상부 표면 즉, 상기 부속 요소(35)가 높이를 따라 돌출하는 표면들(31a로 지정된 2개의 표면들이 도 18에 도시된다)위에 지지되는 광학 모듈(40)의 중심 몸체(45)의 하측 표면에 의해 상기 광학 모듈(40) 및 성형부(31)사이에서 수직방향의 접촉 또는 지지가 상측 부분에 발생된다. 선호적으로, 위치(30)에 대해 광학 모듈(40)의 위치설정 또는 역회전(countering rotation)을 위하여 반경 방향의 지지를 위한 적어도 하나의 표면이 하측 부분에 제공된다: 선호적으로 상기 하측 돌출부(46b,47b) 및 요소(37)사이에 상호 연결 수단이 제공될 때, 요홈(30a)내에 형성된 요소 또는 시트(37)(도 18)와 연결되는 광학 모듈(40)의 횡방향 몸체(46,47)의 하측 돌출부(46b,47b)에 의해 대조 표면이 형성된다(도 8 및 도 9). 이렇게 하여 상기 광학 모듈(40)은 회전할 수 없고 원하는 위치에 유지될 수 있다.

부분들을 생산하고 회로 지지부(15)에 모듈을 조립할 때 관련되며 플라스틱 재료로 제조된 다수의 몰딩된 부분들을 포함한 장치에서 상대적으로 높은 치수 허용오차가 보상될 수 있어서 조립과정 동안 고장을 방지 및/또는 광학 모듈(40)의 정밀한 위치설정을 가능하게 하는 한, 이 단계에서 모듈(40)의 터미널(50) 및 커넥터(48,49)의 가요성은 특히 유리하다.

상기 위치에서 한편으로 몸체(46) 및 따라서 송신기(42) 및 다른 한편으로 몸체(47) 및 따라서 광 감지기(44a, 44b)들이 2개의 직립 부분(33,34)들의 경사 표면(33a, 34a)들을 향하거나 일반적으로 평행하게 설정되는 방법이 공개되는 도 19에서 부분적으로 조립된 상태가 도시된다. 도 20에서 알 수 있듯이, 하기 설명에서 간단한 설명을 위해 금속재료로 제조되는 것이 선호되는 "스프링"으로서 정의되는 상기 탄성 블록킹(blocking) 및/또는 위치설정 요소(60)가 상기 광학 모듈(40)의 중심 몸체(45)의 상부면에 형성된 성형부(51)에 조립된다. 상기 성형부(51)에 대해 간섭을 가지며 고정하기 위해 상기 스프링(60)은 탭 구멍(tabbed hole)(탄성의 반경 방향 탭에 의해 형성된 개구부)을 가진 중심 부분(61)을 포함한다. 상기 구멍의 탭(tabs)들은 상기 성형부(51)에 해당하는 위치에서 돌출하는 부속요소(35)의 외부 표면과 간섭 끼워맞춤되어 고정될 수 있는 크기를 가진다(도 20을 참고).

모듈(40)의 횡방향 몸체(46,47)들에 대해 하중을 가하도록 설계되고 일반적으로 곡선구조이며 마주보는 탄성 암(62)들이, 스프링(60)의 중심 부분(61)으로부터 분기된다. 상기 목적을 위해 암(62)의 단부(62a)들은 상기 모듈(40)의 횡방향 몸체(46,47)의 그루브(46a, 47a)(도 7)내에 수용되는 형상을 가지는 것이 선호된다. 선호적으로 상기 단부(62a)들은 곡선구조를 가져서 조립하는 동안 상기 그루브(46a, 47a)내에서 미끄럼 운동할 수 있다. 이렇게 하여, 광학 모듈(40)은 도 20 및 도 21에 도시된 것처럼, 상기 성형부(31)(및/또는 위치(30) 및/또는 경사 표면(33a) 및/또는 벽(21) 및/또는 몸체(10a))에 대해 제 위치에 고정된다.

스프링(60)의 암(62)에 의해 가해지는 하중은 모듈(49)의 전도체(48,49)들을 구부릴 수 있고 몸체(46,47)들은 몸체(10a)를 지지한다. 상기 목적을 위해, 전도체(48,49)의 구조 및 스프링(60)의 구조는 상기 전도체의 굽힘 및/또는 상기 위치설정을 보장하도록 정해진다. 도 21을 참고할 때, 스프링(60)에 의해 발생되는 하중은 송신기(42)의 측부에서 경사표면(33a)에 의해 표시되는 광학 표면 및 공간 필터(43)사이에서 대조(contrast) 및 위치설정을 보장한다. 수신기(44a, 44b)의 측부에서 스프링(60)의 하중은 모듈(40)의 몸체(47)의 하측 돌출부(47b) 및 벽(21)내에 형성된 해당 대조 표면(37)사이에서 대조(contrast)를 보장한다.

스프링(60)의 이용과 함께 상기 2개의 대조 요소들이 제공되면, 광학 부품(42,44a, 44b)들의 정확한 위치가 구해지도록 부품들의 생산 및 조립으로부터 발생하는 허용오차가 회복된다. 상기 부품들의 위치는 -하기 설명과 같이 적용예에 의해 제공된 임계각도와 관련된-액체 용액의 상태를 감지하기 위한 센서의 교정에 영향을 주고 따라서 명확하고 정확하여 측정 오차를 발생시키지 말아야 한다. 또한, 스프링(60)은 열적 사이클 및/또는 재료 노화에 의해 장치(10)의 사용 수명 동안 발생될 수 있는 유극 및 변형의 회복을 보장한다. 터미널(50) 및 전도체(48,49)의 가요성은 허용 오차 및 유극의 회복에 기여한다.

선호되는 실시예에서, 상기 성형부(31)의 중간 공동(32)이 제공되어 송신기(42)의 직접적인 조사로부터 수신기(44) 즉, 광 감지기(44a, 44b)를 보호한다(즉, 하기 설명에서 이해되듯이, 고체/액체 인터페이스 표면에 대한 입사가 존재하지 않는다). 상기 공동(32)은, 제공되면, 광학 모듈(40)을 위한 센터링 기능을 가지지 않지만 모듈(40)의 하측 성형부(52)의 벽(52a)이 삽입(도 8 및 도 9를 참고)되기 때문에 도 21의 예에서 명확하게 이해되듯이 상기 벽은 기생적 방출에 대한 보호요소로서 작동할 수 있다. 상기 중간 공동(32)의 벽들 또는 성형부(31)의 벽들은 광학 조사에 대해 불투과성을 갖는 재료 또는 페인트에 의해 적어도 부분적으로 코팅되거나 송신기(42)의 광선들이 수신기(44)에 직접 도달하지 못하도록 송신기의 광선을 휘어지도록 형성된다.

직접적인 방출의 보호는 공간 필터(43)를 이용하여 추가로 개선되는 것이 선호된다. 공동(32) 및/또는 필터(43)에 의해 표시되는 상기 보호 요소들 중 적어도 하나를 이용하면 송신기들이 좁은 각도 내에서 방출하도록 설계되거나 선택되지 않는 한, 저품질 또는 덜 비싼 송신기(42)가 이용될 수 있다. 실제로 상기 송신기(42)는 모든 방향(0-180°)으로 분포되어 방출되는 형태이며 공간 필터(43) 이외에 벽(52a)에 의해 표시되는 중간 보호요소는 측정과 관련되지 않는 광선(즉 하기 설명과 같이 고체/액체 인터페이스 표면에 의해 반사되고 굴절되는 광선과 다른 광선)이 광 감지기(44a, 44b)에 의해 형성된 측정값을 변경시키는 것을 방지한다.

본 발명을 따르는 장치(10)내에 일체로 구성된 광학 센서의 작동은, 광학적 조사의 반사/굴절과 관련되고 특히 전 반사 임계각과 관련된 광학 법칙을 기초로 한다. 좀 더 구체적으로, 작동원리는 액체 물질의 조성 또는 농도에 대한 액체 물질의 굴절지수의 의존을 기초로 한다. 따라서 측정값은 몸체(10a)의 바닥 벽(21)의 해당 부분 및 광학 성형부(31)가 형성되는 고체 재료 및 분석되는 액체 사이에서 굴절 지수의 점프(jump)를 기초로 하며 2개의 매체들 사이에서 인터페이스내에서 내부 전반사의 원리를 이용한다.

만약, -n1이 상기 고체 재료의 굴절지수이고(예를 들어, 25℃에서 COC에 대해 650nm의 파장에서 n1= 1.5413이다),

-n2는 액체 용액의 농도에 따른 2개의 한계값들사이에 포함된 변화범위를 나타내는 액체 용액의 굴절지수이며(예를 들어, 우레아에 대해 20% 내지 40%의 농도에 해당하는 1.3626 내지 1.3949의 변화범위가 고려된다),

-θ1은 입사각(고체내에서 광선의 전파) 및

-θ2는 굴절된 빔의 편향각(angle of deflection),

액체 매체내에서 전파 각은 슈넬의 법칙(Snell's law)에 의해 표현되는 것처럼 고체 매체내에서 전파되는 빔의 인터페이스에서의 입사각에 의존하다:

광선의(평행한) 편광(p) 및(수직의) 편광(s)에 대한 입사각의 함수로서 2개의 재료들 사이에서 인터페이스에서 반사계수는 프레즈넬의 법칙에 의해 표현된다:

반사된 빔의 강도는 2개의 상태(Rs, Rp)의 조성에 의해 형성된다. 해당 범위내에서 액체 용액이 가지는 굴절지수의 각 값 및 각 입사각에 대해 식 2) 및 식 3)을 계산하면, 광선 빔이 가지는 입사각의 함수로서 반사도(백분율) 값을 알 수 있다. 식 2) 및 식 3)이 100%의 반사도 값을 발생시키는 입사각은 "내부 전반사의 임계각"이라고 언급한다.

굴절각이 인터페이스와 접하는 고체/액체 인터페이스에서 입사각에 관한 제한 조건이 존재하면, 고체로부터 액체로 전파가 고려되는 적용예에 관한 상태에서와 같이 n1은 n2보다 커야한다.

임계각보다 큰 경사를 가진 입사에 대해 빔은 인터페이스에서 완전히 반사된다.

인터페이스에서 임계 굴절각은 식 4)에 의해 표현된다.

상기 식은 식 2) 및 식 3)에 의해 계산되는 입사각(θ1)과 같이 반사도 값이 100%에 도달하는 상태를 표시한다.

n2가 액체 용액의 농도에 의존하는 액체 용액의 굴절 지수일 때 해당 n2의 모든 값들에 대해 식 4)를 계산할 때, 측정되는 농도 값을 고체/액체 인터페이스에서 반사된 광선 빔의 위치를 관련시킬 수 있다.

특히, 하기 관계가 적용된다:

Conc 1 > Conc 2 이면 하기 관계가 적용된다.

여기서 고려되는 것을 기초하여, 식 5)의 관계를 적용하면 농도 자체를 측정하기 위해 농도가 변화함에 따라 변화하는 전반사의 임계값 존재를 이용할 수 있다.

상기 목적을 위해, 약 임계각에서 모든 관련 각도에서 인터페이스 표면을 조사하기 위해 발산출력(divergent output)을 가지고 따라서 임계각 미만 및 초과의 입사를 가진 광원-즉, 송신기(42)-을 이용할 수 있다. 이렇게 하여, 2개의 영역들이 존재한다:(임계각을 초과하는 입사각을 가진 광선으로부터 형성되는) 전반사 광선에 의해 충돌되는 영역 및(임계각 미만인 입사각을 가진 광선으로부터 형성되는) 부분 반사 광선에 의해 저강도로 충돌되는 영역. 따라서, 전체 내부 반사에 의해 상당히 조사되는 영역 및 상대적으로 덜 조사되는 (부분 반사) 영역 사이에서 분리가 액체 농도의 함수로서 변화할 수 있는 조사 영역이 출력에서 구해질 수 있다.

그러므로, 2개의 영역들에 위치한 2개의 광 감지기(44a, 44b)를 이용하면 광 감지기의 출력신호 변화를 통해 임계각의 변화 및 결과적으로 조성 또는 농도 및 궁극적인 분석에서 액체 물질 또는 용액의 상태 변화를 평가할 수 있다.

광학 신호가 광선의 유출입 표면과 직교하여 가능한 멀어지는 방향으로 가로질러서 공기/고체 및 고체/공기 인터페이스들에서 반사를 최소화하도록 광학 표면(33a, 34a)의 경사가 계산되는 것이 선호된다.

임계각의 함수로서 식별되는 방향에 따라(임계각 근처에서) 관련 영역에서 측정에 집중하기 위해 송신기(42)는 좁은 방출 빔을 가진 광원인 것이 선호된다(그러나, 상기 설명과 같이, 필터 및/또는 보호요소들의 선호되는 이용에 의해 상대적으로 넓은 방출 빔을 가진 광원이 이용될 수 있다). 이렇게 하여 광 감지기(44a, 44b)의 직접 조사에 따른 간섭이 최소화된다. 다양한 실시예에서, 비확산식 람베르시안 광원 즉, 근접 장(near field)에서 변화 또는 구멍 없이 공간속에서 균일한 광선 방출을 가진 광원을 이용하는 것이 선호된다. 실질적으로 일정한 최대 광원 강도를 이용하고 임계각 주위의 영역으로 방출을 제한하기 위해, 공간 필터(43)가 도입되는 것이 선호된다.

광선 경로는 도 22 및 도 23에서 예로써 개략적으로 표시된다.

상기 도면들에서, 광선 방출 범위에 속하는 2개의 광선(R1, R2)들이 서로 다른 2개의 각도를 가지며 고체 및 액체 사이에서 분리 표면(즉, 공동(H)의 바닥 벽의 21l로 지정된-외측부)에 입사한다; 상기 광선(R1, R2)의 각도들은 임계각보다 작고 크다. 광선(R1)이 임계각보다 작은 입사각을 가지면 광선은 광선(Rl1)내에서 굴절되고 광선(Rl2)내에서 반사된다. 보존 법칙에 의해 광선(R1)의 강도는 광선(Rl1) 및 광선(Rl2)사이에 분포된다. 광선(Rl2)는 제1 광 감지기(44a)에 의해 감지되며 아래 설명에서 간단한 설명을 위해 "상부 광 감지기"로서 정의된다. 광선(R2)은 대신에 임계각보다 큰 각도로 입사하고 따라서 광선(R2l)내에서 전반사된다. 소산(dissipation)되는 경우가 아니라면, 상기 광선(R2l)은 광선(R2)과 동일한 강도를 가진다. 전반사되는 광선은 제2 수신기(44b)에 의해 감지되며 아래 설명에서 "하부 광 감지기"로서 정의된다.

도 22 및 도 23에서 개략적인 표면을 위해 이용된 광선들은 임계각(즉, 액체 용액의 굴절 지수) 즉 액체 용액의 농도의 변화의 함수로서 구조를 변화시키는 조사 영역의 일부분을 형성한다. 유체의 서로 다른 세 가지 농도와 관련된 세 개의 작업 상태들이 도 24, 도 25 및 도 26에서 더욱 명확하게 예시된다.

제1 조성 또는 농도 Conc 1를 가진 액체 물질 또는 용액이 존재할 때, 도 24에 도시된 계획이 구해진다: 빔(R)의 광선들이 임계각과 동일한 각도로 인터페이스 표면과 충돌한다고 가정하면 광선(R1, R2, R3)들이 입사광선의 전반사로서 구해지며 광선(R4, R5)들이 입사광선의 부분반사로서 구해진다. 하부 수신기(44b)는 전반사된 광선에 의해 완전히 조사되며, 상부 수신기(44a)는 부분반사된 광선에 의해 발생되는 상대적으로 작은 강도 또는 조사 광선을 수신한다.

도 25는 액체 물질 또는 용액의 제2 농도가 Conc 2와 동일한 상태를 개략적으로 도시하며, Conc 2는 Conc 1보다 작다. 임계각이 감소하는 동안 송신기(42)에 의해 발생된 조사 빔(R)의 광선은 항상 동일한 입사각을 제공한다. 다음에, 광선(R1, R2, R3) 이외에 전반사에 의해 광선(R4)이 구해지고, 광선(R5)은 계속해서 부분 반사에 의해 구해진다. 상기 상태에서 상부 수신기(44a)에서 조사 강도는 증가하고 하부 수신기(44b)에서 조사 강도는 불변상태를 유지한다.

마지막으로, 도 26에 개략적으로 도시된 상태에서 액체 물질 또는 용액의 제3 농도는 Conc 1보다 큰 값 Conc 3을 가진다. 이 경우 임계각이 증가하는 동안 송신기에 의해 발생되는 조사 빔(R)의 광선들이 항상 동일한 입사각을 가진다. 따라서, 광선(R1, R2)은 항상 전반사에 의해 구해지고 광선(R3)은 광선(R4,R5)과 같이 부분반사에 의해 구해진다. 상기 상태에서 상부 수신기(44a)에 대한 조사 강도가 감소하며 하부 수신기(44b)에 대한 조사 강도는 불변상태를 유지한다. 유체의 농도를 추가로 증가시키면, 전반사된 광선의 백분율은 감소하고 하부 수신기(44b)에 대한 신호는 변화한다. 상기 상태에서 상부 수신기(44a)에 대한 조사 강도가 감소하며 하부 수신기(44b)에 대한 조사 강도는 불변상태를 유지한다. 유체의 농도를 추가로 증가시키면, 전반사된 광선의 백분율은 감소하고 하부 수신기(44b)에 대한 신호는 변화한다.

결과적으로, 상기 광 감지기(44a, 44b)는 각각 반사된 광선 빔의 일부분을 수신하도록 위치하고, 광 감지기들 중 하나가 임계각보다 큰 각도를 가지며 입사하는 광선인 고강도의 조사광선을 수신하며 다른 하나는 조사광선 프로파일의 "꼬리"에 있는 광선인 저강도의 조사 광선을 수신한다.

상기 내용을 기초할 때, A 및 B가 상기 광 감지기(44a, 44b)로부터 출력에서 전압신호라면 상기 신호들은 광원(42)에 의해 방출되는 광학적 전력(P)에 의존하는 특성을 포함한다. A 및 B는 사실상 트랜스임피던스 이득(transimpedance gain)이 곱해지며 광 전류 즉, 광선이 충돌하는 광 감지기의 전류의 값에 의해 발생되는 전압신호이다. 광전류는 광 감지기(44a, 44b)의 응답(응답도)에 의해 곱해지며 광원(42)에 의해 방출되는 광학적 전력(P)에 비례한다. 즉,

A= ka * Pㆍ응답* 트랜스임피던스

B= kb * Pㆍ응답* 트랜스임피던스

여기서 ka 및 kb는 광 감지기(44a, 44b)에 입사되는 광선량을 고려하는 계수로서 굴절지수의 함수이며 따라서 임계각의 함수로서 변화한다.

P에 대한 의존성을 제거하여 피크 강도 값과 무관하게 조사 영역의 도심위치에만 의존하는 신호를 구하기 위해 정규화된 신호를 도입한다. 예를 들어, 미리 정해진 데이터를 기초하여 수행될 수 있는 적절한 교정에 의해 상기 신호는 조사 전력(P)과 독립적이며 감지되는 액체 물질 또는 용액의 농도 변화와 관련될 수 있다. 광원(42)의 방출 시 변화(시간경과에 따라 악화에 의한 변화 또는 열적 변화)와 관련된 교란에 의해 측정이 영향을 받지 않도록 광학적 출력의 강도에 대한 의존성을 제거하는 것이 편리하다.

광 감지기(44a, 44b)에 의해 발생되는 2개의 신호(A,B)들은 아날로그 조정 네트워크에 의해 처리되어 적절한 교정에 의해 액체 용액의 농도와 직접 관련된 신호(S)를 발생시킬 수 있는 전자 제어기(MP)에 신호들을 적응시키는 것이 선호된다.

도 27은 상태 광학 센서의 작동 블록선도의 예를 제공한다. 상기 도면에서, 송신기(42)의 저전압 공급이 Vcc로 지정되고 블록(OG)은 위치(30)에 의해 제공되는 광학적 기하학적 특성(성형부(31) 및 해당 벽 부분(21))을 나타낸다. 광 감지기(44a, 44b)로부터 출력에서 전압 신호(A,B)들은 조정 회로(CC)에 의해 처리되며, 조정 신호(A1,B1)들은 용액의 농도를 나타내는 신호(S)를 발생시키는 제어기(MP)의 해당 입력에 도달한다. 부품(CC,MP)들은 액체 물질 또는 용액의 상태 감지를 조절하는 제어기(MP)와 함께 회로 지지부(15)에 위치하는 것이 선호된다. 상기 부품(CC,MP)들은 또한 단일 마이크로제어기 부품 내에 일체로 구성될 수 있다.

다양한 실시예들에서 본 발명을 따르는 장치(10)의 광학 모듈 및 회로 지지부(15) 및/또는 회로 배열(17)에 제공된 것과 같은 해당 인터페이스 및/또는 제어 회로 사이에서 터미널 대신에 와이어링 즉, 전기 와이어, 선호적으로 외부 절연 와이어에 의해 연결이 형성될 수 있다. 상기 형태의 실시예가 예를 들어, 도 28 내지 도 33에 도시되고, 앞서 도시된 도면의 도면부호와 동일한 도면부호들은 상기 구성요소들과 기술적으로 동등한 구성요소들을 지정하기 위해 이용된다.

전기 와이어가 이용되면 회로 기판(15)은 광학적 모듈로부터 분리된 상태를 유지할 수 있어서 두 부분들이 조립된 후에 회로 기판과 광학적 모듈사이에 와이어 연결을 형성하기 위해 회로 기판과 광학적 모듈을 별도로 장착할 수 있다. 특히, 도 31 내지 도 33에서 확인될 수 있듯이, 도 33에서 일부가 50l로 지정된 상기 전기 와이어들이 예를 들어, 납땜될 수 있는 회로 기판(15)의 횡방향 위치들에 연결구멍(53)들이 제공된다. 상기 구멍(53)은 금속화된 패드 또는 작은 핀들에 의해 교체될 수 있다. 회로 지지부(15)의 치수, 특히 회로 지지부의 높이가 앞서 설명한 케이스에서보다 작다.

전기적 연결 와이어의 이용을 고려할 때, 광학적 모듈(40)의 몸체(45)는 앞서 설명한 경우에 대해 경미하게 수정된다. 특히, 50으로 지정된 터미널들은 더 짧고 주로 몸체(45)를 구성하는 플라스틱 재료 내에 박힌다(예를 들어, 추가 실시예를 위해 도 37 및 도 38을 참고한다). 선호적으로, 상기 터미널들은 각각의 단부 영역에서 관통 구멍(또는 패드)를 가지며, 상기 모듈(40)의 중심 몸체(45)는 예를 들어, 도 31 및 도 32에 도시된 것처럼 상기 구멍(또는 패드)를 접근할 수 있도록 몰딩되며, 전기 와이어의 연결을 위해 박혀진 터미널들의 상기 구멍에 접할 수 있는 몸체(45)의 통로들 중 일부가 50₂로 지정된다(상기 형태의 실시예를 위해 예를 들어, 도 38 및 도 50을 참고한다).

상기 형태의 실시예에서, 우선 회로 기판(15)은 시트(22)내에 삽입되고 다음에 광학 모듈(40)은 이미 설명한 방법과 실질적으로 유사하게 스프링(60)에 의해 상기 성형부(31) 상에 위치하여 고정된다. 다음 단계는 상기 모듈(40) 및 회로 지지부(15)사이에 전기 와이어(50₁)를 연결하는 것이다. 상기 와이어(50₁)는 한편으로 상기 성형부(31)위에 몰딩되기 전에 광학 모듈(40)상에 연결될 수 있다. 액체 용액의 상태의 감지와 관련하여 장치의 작동원리는 이미 설명한 원리와 유사하다.

전기적 연결 와이어를 이용하는 유리한 해결책에 의해 농도 측정을 위한 광학 모듈(40) 및 회로 지지부(15)사이에서 상대적으로 큰 가요성이 제공된다(다른 한편으로, 상기 전기 와이어 대신에, 예를 들어, 덮여진 금속 스트랩 또는 스탬핑가공되거나 기계가공된 금속으로부터 구해지는 터미널 형태의 터미널 또는 다른 전기적 연결부가 제공될 수 있다; 상기 형태의 전기적 터미널은 광학 모듈(40)의 몸체(45-47)로부터 구분되는 오버몰딩된 몸체를 제공할 수 있다).

다양한 실시예들에서, 선호적으로 어두운 색상을 가지거나 주위 광선으로 보호기능을 수행하는 미리 정해진 주파수의 광선 또는 광학적 조사에 대해 불투과성을 가지는 광학적 보호요소가 센서 장치의 몸체의 공동내에 제공된다.

도 34 내지 도 48은 이와 관련하여 변형예를 도시한다. 상기 도면들에서 이전 도면들의 도면부호와 동일한 도면부호들은 특히 성형부(31) 및 개구부(22)사이의 상대 위치 및 회로 지지부(15)에 대한 광학 모듈(40)의 전기적 연결 즉 배열(17) 형태에 관하여 이미 설명한 구성요소들과 기술적으로 동등한 구성요소들을 지정하기 위해 이용된다. 도 34 내지 도 48을 참고로 하여 설명한 실시예들은 기본적으로 공동(H)내에 주위 광선의 제한적 확산을 위한 보호 요소 또는 몸체 및 이전 실시예와 비교하여 광학 모듈(40)의 위치에서 상이한 고정 모드를 특징으로 한다.

도 34를 참고로 할 때, 몸체(10a) 및 회로 지지부(15)는 외부 요홈을 가진 상부 부속요소(35), 성형부(31)의 기본 구조와 유사하게 도 2 내지 도 27을 참고하여 설명한 구조와 실질적으로 유사한 구조를 가질 수 있다.

광학 모듈(40)은 제 위치에서 고정되는 모드에 의존하는 일부 수정을 가지며 실질적으로 도 28 내지 도 33의 모듈과 유사하다: 예를 들어, 다양한 실시예에서, 모듈(40)은 상이한 탄성 요소 또는 스프링(601) 및 구속 또는 유지 링(80), 특히 탄성 유지 링 또는 서클립(circlip)(제에거(Seeger))에 의해 제 위치에 고정될 수 있다.

도 34에서 전체적으로 70으로 지정된 상기 광학적 보호요소가 도 35 내지 도 36에서 상세하게 도시된다. 보호 요소(70)는 어두운 재료와 같이 미리 정해진 파장의 광학적 조사에 대해 불투과성을 가진 재료 또는 주위 광선의 통과를 제한하거나 방지할 수 있는 재료로 제조된 몸체(71)를 가진다. 상기 몸체(71)는 몸체(10a)의 벽(21)에 배열되도록 설계된 바닥 벽(72), 및 몸체(10a)의 주변 벽(20)의 적어도 일부분과 일치하는 프로파일을 가질 필요는 없는 주변 벽(73)을 포함한다(도 34). 상기 예에서, 상기 프로파일은 반원형이고 경미한 간섭을 가지며 삽입될 수 있도록 벽(20)의 직경보다 약간 작은 직경을 가진다.

벽(72)이 상기 몸체(10a)의 바닥 벽(21)의 위치(30)와 간섭되거나 덮지 않도록 형성된 횡방향 통로 또는 요홈(72a)이 바닥 벽(72)내에 형성된다. 상기 성형부(31)위에 조립되도록 설계된 프레임 형태의 구조체(74)가 요홈(72a)내에서 캔틸레버 형태로 돌출한다. 상기 목적을 위해, 상기 구조체는 상기 성형부(31)의 직립 부분(33,34)을 부분적으로 관통하는 2개의 상측 개구부(74a)를 형성하며, 상기 개구부는 성형부(31)의 중간 공동(32)내에 수용될 수 있는 중간 벽(74b)에 의해 서로 분리된다(상기 직립 부분 및 중간 공동을 참고하기 위해 도 39를 참고한다).

보호 요소(70)의 프레임 형태의 구조체(74)는 성형부(31)의 기울어진 광학 표면(33a, 34a)의 적어도 일부분을 향하도록 설계된 또 다른 횡방향 통로(74c)를 가진다.

대신에 광학 모듈(40)이 도 37 및 도 38에 도시된다. 알 수 있듯이, 모듈의 기본 구조는 도 28 내지 도 33에 도시된 모듈과 유사하다. 다양한 실시예에서, 모듈(40)의 중심 몸체(45)는, 특히 회로 지지부(15)에 대한 인터페이싱을 위한(50 1로 지정된) 전기 와이어의 연결을 위한 통로(50 2)가 형성되는 영역 및 상부 성형부(51)사이에 형성된 스프링(60 1)의 구속 요소를 위치설정하기 위한 개구부(45a)를 형성한다. 다시 한번 선호적으로, 개구부(45a)의 적어도 한쪽 측부에서 중심 몸체(45)의 상부면은 지지 링(80)의 구속 기능을 수행하는 돌출부(45b)를 가진다(도 34).

조립을 위해, 상기 성형부(31)의 상부 부속 요소(35)가 보호 요소 자체의 프레임 형상 구조체(74)의 통로(74a)속으로 관통하도록(도 39에서와 같이) 바닥벽(72)이 바닥 벽(21)을 향하며 상기 보호 요소(70)는 몸체(10a)의 공동(H)속에 삽입되고, 보호 요소의 중간 벽(74b)은 성형부(31)의 중간 공동(32)속으로 관통한다. 도 40에서 알 수 있듯이, 보호 요소(70)가 위치설정된 후에, 광학 위치(30)의 다른 부분 및 요홈 또는 시트(30a)는(보호요소의 요홈(72a)에 의해) 노출된 상태로 유지된다. 또한, 횡방향 개구부(74c)는 광학 성형부(31)의 기울어진 광학 표면(33a, 34a)을 향하게 설정된다.

다음에 도 41에서 알 수 있고 앞서 설명한 것처럼, 상기 회로 지지부(15)는 시트(22)내에 삽입되고 모듈(40)은 성형부(31)상에 조립된다. 60으로 지정되고 앞서 설명한 것과 동일한 형태의 스프링에 의해 고정작업이 수행될 수 있다. 선택적으로, 60으로 지정된 것과 경미하게 다른 형상을 가지지만 실질적으로 유사한 기능과 구조를 가진 스프링(60 1)이 모듈(40)의 성형부(51)상에 배열되고 도 42에서와 같이 링(80)에 의해 상기 스프링은 제 위치에 고정된다. 다음에, 모듈(40)은 도 43에 도시되고 앞서 설명과 같이 전기 와이어(50 1)에 의해 회로 지지부(15)와 연결된다.

상기 설명과 같이, 플라스틱 부품(70)은 장치(10) 및/또는 광학 모듈(40)에 대해 외부에서 광선 방출로부터 발생될 수 있는 주위 광선에 대해 보호 기능을 수행한다. 상태 광학 센서가 광학적 조사의 감지를 기초로 한다면, 액체 용액 및/또는 광 감지기(44a, 44b)에 대해 충돌하는 "기생" 주위 광선을 가질 가능성은 측정을 교란시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 상태는 본 발명을 따르는 장치를 투명하거나 불투명하지 않은 탱크에 대해 적용하거나 상기 장치(10)의 전체 몸체(10a)가 광선방출에 대해 침투성을 가진 재료로 제조되면 발생될 수 있다. 그러므로 주위 광선은 몸체(10a)의 부분들 및/또는 탱크의 벽을 통해 광 감지기(44a, 44b) 및/또는 유체를 조사하고 따라서 측정을 교란시킨다. 예를 들어, 상기 몸체(10a)내에 장착된 플라스틱 보호요소(70)에 의해 주위 광선으로부터 보호되어 주위 광선에 의한 교란 위험이 제거된다.

도 44는 스프링(60₁)의 실시예를 도시한다. 이 경우에서도, 스프링의 구조는 마주보는 2개의 암(62)들이 분기되는 중심 부분(61)을 포함하고, 암의 단부들은 광학 모듈(40)의 횡방향 몸체(46,47)의 외부 면에 제공된 해당 시트(46a, 47a)와 연결하기 위한 형상을 가진다(도 37 및 도 38을 참고). 선호적으로, 상기 단부(62a)들은 곡선구조를 가져서 조립하는 동안 그루브(46a, 47a)내에서 미끄럼운동할 수 있다.

이 경우, 선호적으로 중심 부분(61)은 구멍 또는 개구부를 가지고, 구멍의 프로파일은 광학 모듈(40)의 상부 성형부(51) 및 광학적 성형부(31)의 상부 부속 요소(35)에 의해 형성된 평면상의 외부 프로파일과 실질적으로 일치한다(상기 실시예에서 -도 37 내지 도 38에서-광학 모듈(40)의 몸체(45)의 통로(51a) 및 상기 부속 요소(35)는 성형부(51)의 외부 프로파일을 지나 횡방향을 따라 상당한 크기로 돌출한다: 참고로 도 41을 참고한다). 또한, 치아와 같이 아래로 구부러진 탭(tab) 형태를 가진 구속 요소(61b)가 상기 스프링(60₁)의 중심 부분(61)의 한쪽 측부, 여기서 전방 측부에서 돌출한다.

도 45에 지지 링(80)의 실시예가 도시된다. 선호되는 실시예에서 상기 링(80)은 실질적으로 서클립(circlip)(제에거(Seeger)) 즉, 일반적으로 평평한 구조를 가진 -선호적으로 금속 더욱 선호적으로 탄성 강으로 제조된-링이고, 링의 원주부는 완전하지 않고 2개의 단부 영역들에서 서클립 플라이어(제에거 플라이어)와 같은 적합한 공구의 적용 및 분리를 위해 공구 삽입을 위한 구멍들이 형성된다. 도시된 경우에서, 본 발명의 특징에 의하면, 적어도 상기 링(80)의 내부 프로파일은 실질적으로 스프링(60₁)의 개구부(61a)의 프로파일의 일부분을 재현하거나 상기 상부 성형부(51) 및 상부 부속요소(35)의 평면상의 외부 프로파일의 일부분과 짝을 이루어 마주보는 2개의 돌출부 또는 요홈(80a)을 가진 원형 프로파일을 제공한다. 한쪽 단부의 해당 구멍위에서 상기 링(80)은 걸쇠 돌출부 또는 시트(80b)를 형성한다. 또한, 구멍을 가진 링의 다른 한쪽 단부는 외부 대조 표면(80c)을 형성한다. 돌출부 또는 시트(80b) 및 대조 표면(80c) 중 적어도 한 개는 링(80)을 위한 회전 방지 수단을 형성한다.

특히, 도 40을 참고할 때, 본 발명의 다양한 실시예에서 성형부(31)의 상부 부속 요소(35)들이 상측 단부 영역 및 외측부에서 35a로 지정된 횡방향 요홈을 형성하는 방법이 도시된다(단지 참고를 위해 도 79를 참고한다).

상기 설명과 같이, 스프링(60₁)은 앞서 설명한 스프링과 같은 동일한 기능을 수행하지만 스프링이 링(80)에 의해 막히지 않는다면 스프링은 광학 모듈(40)의 성형부(51)에 간섭 끼워맞춤에 의해 장착되지 않는다. 도 46 내지 도 48은 해당 유지 링(80) 및 스프링(60 1)의 조립 시퀀스를 도시한다.

선호적으로 보호요소(70)의 구조체(74)가 중간에 설치되고 상기 광학 모듈(40)이 광학 성형부(31)에 조립된 후에, 스프링(60₁)은 모듈상에 조립되어 부속요소(35)의 돌출 부분 및 성형부(51)는 도 46에서와 같이 중심 개구부(61a)(도 44를 참고)내에 삽입된다. 또한, 상기 삽입에 의해, 스프링의 요소(61b)는 광학 모듈(40)의 중심 몸체(45)의 개구부(45a)와 연결되어 스프링(60₁)의 회전을 방지한다.

다음에, 도 47에서와 같이 삽입을 허용하는 각 위치에서 링(80)은 성형부(51) 및 부속요소(35)위에 조립된다. 실제로, 링(80)의 상기 각 위치에서, 링의 2개의 돌출부 또는 요홈(80a)은 상기 부속요소(35)와 일치하는 위치에 배열되고, 즉 상기 링(80)의 내부 프로파일은 상기 부속요소(35) 및 성형부(51)의 외부 프로파일의 일부분과 일치한다. 다음에 예를 들어, 상기 링(80)의 2개의 구멍들을 이용하고 서클립 플라이어의 일반적인 쌍을 이용하면 링은 부속요소(35)의 횡방향 요홈(35a)과 연결(도 40을 참고)되도록 상기 광학 모듈(40)의 몸체(45)의 상부면에 형성된 돌출부(45b)가 대조 표면(80c) 및 걸쇠 돌출부(80b)와 충돌할 때까지 상기 링은 회전한다. 최종 차단 상태가 도 48에 도시된다.

도 44 내지 도 48을 참고하여 설명한 클램핑 시스템에 의해 스프링의 전체 치수가 감소되고 성형부(31 및/또는 51)를 형성하는 플라스틱 재료에 대한 손상 또는 고장을 을 발생시킬 수 있는 기계적 간섭 끼워맞춤의 스프링 고정이 방지된다. 상기 형태의 스프링 고정은 70으로 지정된 상기 형태의 광학적 보호요소의 존재와 무관하고 여기서 설명되고 40으로 지정된 형태의 광학 모듈 및/또는 다른 장치들을 이용하는 다른 실시예들에서 이용될 수 있다. 상기 설명과 같이, 상기 도 2 내지 도 33을 참고하여 설명한 형태의 탄성 고정 요소에 관한 도 34 내지 도 48의 장치에서 상기 이용은 원리적으로 배제되지 않는다. 또한, 예시된 형상과 다른 형상을 가지지만 동일한 목적을 가진 상기 형태의 보호요소가 여기서 설명된 모든 실시예들에서 이용될 수 있다.

본 발명의 다양한 실시예에서 광학 모듈의 고정 요소는 광학 성형부에 대해 각운동에 의해 제 위치에 고정되도록 구성된다. 상기 형태의 실시예들이 도 49 내지 도 60을 참고하여 설명된다. 상기 도면들에서 앞서 도시된 도면의 도면부호와 동일한 도면부호들은 상기 구성요소들과 기술적으로 동등한 구성요소들을 지정하기 위해 이용된다.

도 49 내지 도 50에서 알 수 있듯이, 다양한 실시예들에서 상기 광학 모듈(40)의 횡방향 몸체(46₁, 47₁)는 적어도 횡방향 영역에서 리드 인(lead in) 표면(46c,47c), 예를 들어, 몸체의 상부 면을 향해 연장되는 기울어진 표면 또는 곡선 표면을 가진다. 선호적으로, 몸체(47₁)내에 형성된 리드 인 표면과 마주보는 위치에서 리드 인 표면(46c)이 몸체(46₁)내에 형성된다. 나머지에 대해, 상부에서 성형부(51) 및 바닥에서 성형부(52)를 형성하는 외부 몸체(45) 및 관통 개구부(51a)에 의해 상기 광학 모듈(40)은 이전 실시예들을 참고하여 설명한 방법과 유사하게 구해진다. 이 경우, 터미널(50)은 상당한 크기로 몸체(45)의 플라스틱 재료 내로 박히고 각각의 단부 영역에서 상기 몸체(45)의 통로(50₂)와 정렬되는 납땜 패드 또는 구멍을 가지는 것이 선호된다.

선호되는 실시예에서, 위치설정 요홈(45_a1)이 상기 몸체(45)의 적어도 하나의 변부-여기서 전방 변부-에 형성되고 상기 위치설정 요홈의 기능이 아래에서 설명된다. 또한, 위치(30) 또는 광학적 성형부(31)(도 58 내지 도 59)는 특히 부속요소(35)의 상측 단부 영역에서 횡방향 요홈(35a)의 존재와 관련하여 도 32 내지 도 44를 참고하여 설명한 성형부와 유사하다.

상기 형태의 실시예에서 광학 모듈(40)은 앞서 설명한 모드와 유사한 모드(modalities)를 가진 성형부(31)위에 조립되지만 상기 스프링 요소는 전체적으로 60 2로 지정되는 도 51에 도시된 실시예가 가지는 상이한 구조를 가진 탄성 블록킹 및/또는 위치설정 요소에 의해 고정작용이 형성된다.

이 경우, 탄성요소(60 2)는 관통 구멍(61a)을 가진 중심 부분(61) 및 탄성 가요성을 가지며 마주보는 2개의 암(62)들을 포함한다. 선호적으로, 상기 암(62)의 원위 단부(62_a)들이 구부러지거나 모든 경우에서 특히 아래 설명과 같이 각을 이루거나 회전 방향으로 몸체(46₁, 47₁)위에서 용이하게 미끄럼 운동하는 형상을 가진다. 부분(61)은 마주보는 위치들에서 선호적으로 암(62)의 탭들과 일치하는 위치들에서 구멍(61a)내에서 2개의 가요성 탭(61c)들을 형성하는 형상을 가진다. 여기서 실질적으로 원호 형상 구조를 가진 탭(61c)은 각각 구멍(61a)의 프로파일의 일부분을 따르고, 또한 상기 프로파일은 직경 방향으로 마주보는 위치들에서 실질적으로 각 탭(61c)의 자유 단부에서 한 쌍의 확대된 부분들을 형성한다. 또한, 선호적으로, 일반적으로 상기 암(62)에 대해 직교하거나 가로지르게 설정된 부속요소(61e)가 상기 중심 부분(61)으로부터 분기된다. 상기 설명의 탄성요소들과 같이 탄성 요소(60 2)는 덮여지고 변형된 스트랩으로부터 금속으로 제조되는 것이 선호된다.

도 52 및 도 53에서 알 수 있듯이, 요소 또는 링(60₂)은 성형부의 측부에서 돌출하는 부속요소(35)의 돌출 부분 및 광학 모듈(40)의 성형부(51)위에 조립된다. 상기 단계에서 상기 부속요소와 일치하는 위치에 있는 확대 부분(61d)들에 의해 상기 조립이 허용된다. 다음에, 스프링의 구멍의 변부-도 54-및 다음에 탭(61c)의 변부가 부속요소(35)의 요홈(35a)속으로 관통하도록 스프링이(도 53 내지 도 57에서 볼 때 반시계방향으로) 회전한다(도 58 내지 도 59를 참고). 각운동의 특정 위치에서, 스프링의 암(60)의 자유단부들이 도 55에서 알 수 있는 것처럼 리드 인 표면(46c,47c)과 간섭된다. 상기 설명과 같이, 암(62)의 단부(62a)들은 미끄럼을 용이하게 하거나 부착(sticking)을 방지하도록 형성되거나 구부러지는 것이 선호된다. 상기 예에서 상기 단부들은 실질적으로 C자 형상으로 구부러진다.

다음에 스프링(60 2)의 각운동은, 도 56에서 알 수 있는 것처럼 몸체(46₁, 47₁)의 상부면위에서 멀리 미끄럼 운동할 수 있는 스프링의 단부(62a)와 함께 이 단계에서 슈트(chute)로서 작동하는 기울어지거나 굽은 리드 인 표면(46c,47c)에 의해 허용된다. 이렇게 하여 암(60)의 탄성 굽힘 즉 암의 예비하중이 발생하여 몸체(46₁, 47₁)를 가압하고 따라서 전체적으로 해당 성형부(31)위에서 광학 모듈(40)을 가압한다: 광학 필터(43)-및 몸체(46₁)가 상기 기울어진 표면(33a)위에 탄성 가압되며, 상기 몸체(47₁)의 하부 부속요소(47b)는 해당 대조 표면(37)위에 탄성 가압된다.

상기 스프링(60₂)의 2개의 암(62)의 단부(62a)들은 상기 몸체(46₁, 47₁)의 상부 면의 중심 위치에 위치하고 즉, 스프링(60₂)은 부속요소(35)의 요홈(35a)내에서 직립 위치에 위치하며, 상기 탭(61c)의 터미널 단부 영역들은 모든 경우에 연결되고 도 56에서 알 수 있듯이 스프링(60₂)으로부터 전방에서 분기되는 부속요소(61e)는 요홈(45a₁)과 정렬된다. 다음에 도 57에서 도시된 것처럼 스프링을 요홈(45a₁)내에 연결하므로 상기 스프링은 부속요소(61_e)의 소성 변형에 의해 제 위치에 고정될 수 있다. 다음에, 도 58 내지 도 59에 도시된 것처럼, 해당 시트(22)내에 회로 지지부(15)가 삽입될 수 있다. 다음에, 상기 광학 모듈(40)은 도 60에서와 같이, 상기 모드에 의해 전기와이어(50₁)를 이용하여 상기 회로 지지부(15)에 전기적으로 연결될 수 있다.

물론 도 49 내지 도 59를 참고하여 설명된 고정 시스템이 본 발명을 따르는 장치의 상기 다른 실시예에서도 이용될 수 있다.

지금까지 설명한 실시예들에서 광학 모듈(40)의 광학 조사의 송신기(42) 및 수신기(44a-45a)는 해당 지지 몸체(46 또는 46₁ 및 47 또는 47₁)의 하부 면에 해당하는 위치에 설치된다. 그러나, 다양한 실시예에서, 상기 지지 몸체의 외부 면에서 상기 송신기 및 수신기와 마주보는 구조가 가능하다. 상기 형태의 실시예가 도 61 내지 도 71을 참고하여 설명되고, 앞서 도시된 도면의 도면부호와 동일한 도면부호들은 상기 구성요소들과 기술적으로 동등한 구성요소들을 지정하기 위해 이용된다.

상기 형태의 다양한 실시예들에서 이용되는 송신기 및 수신기 부품들은 "뒤집힌 갈매기날개(reverse gullwing)"라고 언급되는 형태의 패키지를 가진다. 상기 가능성은, 해당 지지 몸체(46,47)의 외부면에서 송신기(42) 및/또는 수신기(44a-44b)를 조립할 때, -예를 들어, 43으로 지정된 형태를 가진-공간 필터를 광학 모듈(40)의 구조체내에 직접 일체로 구성하기 위해 이용된다. 상기 광학 모듈(40)의 작동원리는 버전에 따라 변하지 않고, 광학 센서의 기본 요소들은 경미하게 다른 형상을 가지면서도 상기 특성을 유지한다. 이용되는 스프링은 60으로 지정된 형태를 가질 수 있다.

특히, 도 62 내지 도 63에 도시된 것처럼, 광학 모듈(40)의 구조는 상기 모듈구조와 실질적으로 유사하고, 즉 중심 몸체(45) 및 횡방향 몸체들-46 2 및 47 2로 지정된-터미널(50) 및 전도체(48,49)상에 오버몰딩된다. 예시된 경우에서, 52 1로 지정된 중심 몸체(45)의 하측 성형부는 이전 버전에 대해 경미하게 수정되지만 모든 경우에서 광학 성형부(31)의 해당 중간 공동과 연결되도록 설계된 횡방향 벽(52a)의 특성을 가진다. 상기 성형부(31)에서 센터링 및 배열되도록 이전에 도시된 실시예의 벽(52b)은 돌출부(52b1) 및 몸체(45)의 하부면으로부터 직교하는 아래방향으로 연장된 벽(52b2)에 제공된 균질한 축방향 리빙(ribbings)으로 교체된다. 상기 광학 모듈(40)의 지지부를 형성하기 위해 몸체(10a)의 공동(H)의 벽(21)에 하측 변부가 배열되도록 높이를 가질 수 있는 벽(52b2)은, 주위 광선으로부터 후방 보호 기능을 수행하는 데, 몸체(45-47)들이 어두운 재료 또는 미리 정해진 파장을 가진 광학적 조사 및/또는 가시광선에 대해 불투과성을 가진 재료로 제조되는 것이 선호되기 때문이다. 특히 도 63에서 알 수 있듯이, 광학적 조사를 통과시키기 위해 횡방향 몸체(46₂, 47₂)는 관통 개구부(46d, 47d)를 가진다. 본 발명의 특징에 의하면,

몸체(46 2) 또는 적어도 개구부(46d)는 상기 공간 필터의 기능을 수행하고, 즉 상기 광학 모듈(40)의 몸체(46 2)는, 송신기(42)에 의해 방출되는 광선 빔을 여과하고 선택하거나 집중시키며 선호적으로 원형 또는 슬릿 형상을 가진 적어도 하나의 관통 개구부 또는 구멍을 형성한다.

전자 부품(42,44a, 44b)들이 상기 몸체(46₂, 47₂)의 상부 표면에 조립되면 스프링(60)이 압력을 가해야 하는 영역에서 보호 표면을 도입해야 한다. 상기 전자 부품들에 대해 상기 스프링(60)이 하중을 직접 가하는 것을 방지하기 위해, 다양한 실시예에서 도 61에서 전체적으로 90으로 지정된 보호 요소가 이용되고 상기 보호 요소는 주위 광선에 대해 보호 기능을 수행할 수 있다. 그러므로 상기 스프링은 하중을 보호 요소(61)에 가하거나 광학 모듈(40)에 간접적으로 가한다. 공간 필터(43)는 더 이상 존재하지 않기 때문에, 상기 전자 부품들을 항상 적절하게 위치설정하는 것을 보장하기 위해 횡방향 몸체(46 2) 및 성형부(31)는 서로 지지되는 것이 선호된다: 이를 위해(도 63을 참고할 때) 몸체(46 2)의 하부 부속요소(46b) 및 해당 위치설정 요소(37)는 서로에 대해 지지되거나 상호 위치설정되도록 형성된다(예를 들어, 도 70을 참고한다).

도 64를 참고할 때 보호 요소(90)의 실시예가 도시된다. 도시된 실시예를 참고할 때, 상기 보호 요소(90)는 일반적으로 개방된 원형-여기서 대략 타원형-을 가지며 어둡거나 광선에 대해 불투과성을 가진 플라스틱 몸체(91)를 가지며, 바닥 벽(92) 및 주변 벽(93)이 상기 몸체내에 형성된다. 장치의 조립된 상태에서 상기 송신기(42) 및 수신기(44a, 44b)의 위치설정 영역의 전방에 배열되어 주위 광선에 대해 전방 보호 요소를 형성하는 전방 벽(94)이 상기 바닥 벽(92)으로부터 상승된다. 상기 보호 요소(90)는 일반적으로 마주보는 위치들에서 기울어진 상부 부속요소(95)를 형성하며, 상기 마주보는 위치들은 외측 표면에서 상기 스프링(60)의 마주보는 암들의 단부들을 위한 시트(95a)를 형성한다. 아래 설명과 같이, 상기 부속요소(95)는 상기 송신기(42) 및 광 감지기(44a, 44b)를 수용하고 보호하기 위한 일종의 시트를 형성한다. 상기 바닥 벽(92)은 상기 광학 모듈(40)이 해당 성형부(31)위에 장착된 후에 상기 보호 요소(90)를 제 위치에 장착하도록 축방향 통로를 형성한다. 이를 위해, 주변 벽(93)은 중단부분(93a)을 가진다.

보호 요소(90)를 이용하는 경우에, 상기 스프링(60)이 자신의 압력을 보호 요소에 제공하는 한, 보호 요소 자체를 위한 적어도 하나의 위치설정 또는 대조 요소가 공동(H)의 바닥 벽(21)위에 제공되는 것이 선호된다. 제시된 경우(특히 도 65 및 도 66를 참고)에, 이를 위해 상기 공동(H)의 바닥 벽(21)으로부터 상승되는 벽에 의해 형성된 적어도 하나의 위치설정 요소(21a)가 제공되고, 상기 벽(21a)은 곡선 형상을 가지며 보호 요소(90)의 주변 벽(93)의 외부 프로파일의 일부분과 일치한다. 중단 부분(93a)에 의해 분리된 2개의 연장부들을 포함하는 주변 벽(93)의 프로파일의 마주보는 부분은 공동(H)의 주변 벽(20)의 프로파일을 따른다. 이렇게하여, 상기 보호 요소(90)는 상기 주변 벽(20) 및 요소(21a)사이에 배열될 수 있다. 또한, 도시된 실시예에서, 위치(30)의 마주보는 단부들에서 보호 요소(90)를 위한 추가의 대조 요소(21b)들이 상기 공동(H)의 바닥 벽(21)내에 형성된다.

조립을 위해, 광학 모듈(40)은 도 65 내지 도 66에 개략적으로 도시된 것처럼, 앞서 설명한 모드와 유사한 모드(modalities)를 가진 성형부(31)위에 조립되고 다음에 도 66 및 도 67에서 개략적으로 도시된 보호 요소(90)가 상기 몸체(10a)의 공동(H)내에 배열된다. 상기 광학 모듈(40)을 고정시킨 후에 보호요소 자체의 용이한 조립을 위해 상기 보호 요소(90)의 주변 프로파일내에 중단 부분(93a)이 배열된다.

보호 요소(90)가 조립된 후에, 광학 모듈(40)은 도 68에 도시된 것처럼 탄성 요소(60)에 의해 제 위치에 고정되고 다음에 회로 지지부(15)는 해당 시트(22)내에 배열되며 도 69에 도시된 것처럼 전기 와이어(50₁)에 의해 연결된다. 유리하게, 상기 전기 와이어(50₁)는 상기 전기 와이어가 몸체(10a)에 고정되기 전에 광학 모듈(40)에 용접되거나 터미널(50)은 스냅 인(snap-in) 형태 및/또는 고립 피어싱(insulation piercing) 형태의 전기적 연결을 포함할 수 있다.

조립상태가 도 70 및 도 71에서 단면으로 명확하게 도시된다. 특히, 도 70을 참고할 때 성형부(31)의 기울어진 표면(33a, 34a)에 대해 몸체(46₂, 47₂) 따라서 송신기(42)와 광 감지기(44a, 44b)의 정밀한 위치설정을 보장하기 위해 상기 몸체(46,47)의 하측 돌출부(46b,47b)들이 각각의 위치설정 시트(37)내에 삽입되거나 해당 대조 요소를 지지하는 방법이 제공된다.

상기 몸체(45)에 상기 몸체(46₂, 47₂)를 연결하는 전도체(48,49)의 가요성에 의해 정밀한 위치설정이 가능해진다. 상기 광학 모듈(40)은 스프링(60)에 의해 제위치에 고정되고, 상기 보호 요소(90) 및 광학 모듈(40)에 대해 추력을 발생시킬 때 스프링의 탭을 가진 구멍은 부속요소(35)의 외측부 및 성형부(51)와 간섭을 가지며 연결된다. 상기 보호 요소(90)는 상기 요소(21a,21b)(도 65 내지 도 66) 및 공동(H)의 주변 벽(20)사이에서 상기 방법에 따라 배열되고 보호 요소의 부속요소(95)의 외부 시트(95a)내에 연결되는(도 64를 참고) 스프링(60)의 암(62)들에 의해 제 위치에 고정된다. 조립된 상태에서, 상기 보호 요소의 부속요소(95)는 송신기(42) 및 광 감지기(44a, 44b)의 보호 기능을 수행한다.

액체 용액의 상태 감지와 관련하여, 도 61 내지 도 71에 도시된 장치의 작동은 앞서 설명한 실시예들의 작동과 유사하다.

지금까지 설명한 실시예들에서, 본 발명의 센서 장치는 커버(13) 및 몸체(10a)를 포함한 자신의 케이싱을 가진다. 다양한 다른 실시예들에서, 상기 케이싱의 적어도 일부분이 장치가 연결된 다른 요소 또는 부품에 속하는 다른 몸체에 의해 형성된다. 도 72 내지 도 78의 예를 참고하여 설명되는 상기 형태의 실시예에 의하면, 앞서 도시된 도면의 도면부호와 동일한 도면부호들은 상기 구성요소들과 기술적으로 동등한 구성요소들을 지정하기 위해 이용된다. 도시된 경우에서 본 발명의 장치는 레벨 센서와 연결되지만 다른 실시예에서 본 발명의 장치는 앞서 설명한 형태의 히터 또는 UDM 장치 또는 부품에 장착되거나 적어도 부분적으로 일체 구성될 수 있다.

도 72 내지 도 78에 도시된 예에서 본 발명을 따르는 장치의 몸체 또는 케이싱은 110a로 지정된 몸체와 같은 레벨 센서(110)의 적어도 하나의 제1 몸체, 및 10으로 지정된 몸체와 같은 광학 센서 또는 조립체의 제2 몸체를 포함하고 상기 제1 및 제2 몸체는 납땜 또는 접착 및/또는 적어도 하나의 추가 모체 또는 밀봉 요소를 삽입하여 밀봉되어 서로 연결된다. 레벨 센서(110)의 제1 몸체(110a) 및 광학 센서 또는 조립체(10)의 제2 몸체(10a) 중 적어도 하나위에 오버몰딩된다.

다양한 실시예에서, 적어도 상기 제1 몸체는 열가소성 폴리머(예를 들어, HDPE) 또는 열성형(thermosetting) 폴리머(예를 들어, 에폭시수지)로 제조되고, 상기 제2 몸체는 열가소성 폴리머(예를 들어, PSU 또는 COC)로 제조되며, 상기 추가 몸체는 탄성 압축가능한 폴리머로 제조되는 것이 선호된다.

다양한 실시예에서, 여기서 레벨 센서로 가정할 수 있고 레벨 센서의 관통 시트내에 연결되어야 하는 상이한 기능 장치의 몸체와 독립적이고 분리된 부품으로서 액체 물질 또는 용액의 농도(또는 특성상태)를 측정하기 위한 광학적 조립체를 생산할 수 있다. 선택적으로, 12로 지정된 하우징 및/또는 조립체의 기능을 수행하는 부분을 형성하는 몸체를 가지고 관통 시트를 가진 광학 측정 장치가 생산될 수 있고 상기 관통 시트는 레벨 센서 또는 다른 장치의 다른 형태의 몸체를 수용 및/또는 고정하거나 14로 지정된 케이싱과 동일한 형태의 케이싱을 형성하여(아래에서 15b로 지정된 회로 지지부(15)의 일부분과 같은) 레벨 또는 상이한 상태의 측정을 위한 회로 지지부(15)의 적어도 일부분을 수용한다.

이렇게 하여, 본 발명의 광학 측정 장치는 예를 들어, 레벨 측정 장치 등에 일체로 구성될 수 있다. 상기 해결책이 가지는 장점에 의하면, 본 발명을 따르는 광학 장치의 몸체 및 레벨 센서의 주요 몸체를 형성하는 재료는 다를 수 있다: 예를 들어, 위치(30)를 형성하는 광학 장치의 몸체를 위해 예를 들어, 더 양호한 광학 특성을 가지도록 설계된 투명한 재료가 이용되고, 레벨 센서(또는 다른 장치)의 몸체를 위해 불투명한 재료를 포함해서 더 양호한 기계적 특성을 가지도록 설계된 다른 재료가 이용될 수 있다. 다양한 실시예에서, 본 발명을 따르는 광학 장치의 몸체는 열가소성 재료 특히 PSU로 제조되고 다른 장치의 몸체는 열성형 재료 또는 수지로 제조되는 것이 선호된다.

예를 들어, 도 72 내지 도 73을 참고할 때, 용기 예를 들어, 탱크(1)내에서 적어도 부분적으로 연장 및/또는 향하도록 설계되고 레벨 감지 부분(111)을 가진 레벨 센서(110)의 주요 몸체가 110a로 지정된다. 다음에 몸체(110a)는 예를 들어, 도 1에서 6으로 지정된 개구부와 유사한 개구부내에서 탱크와 밀봉된 상태로 연결되도록 구성되고 상이한 즉 상대적으로 큰 직경을 가질 수 있는 하우징 및/또는 조립체 부분(112)을 포함하고, 이렇게 하여 장착된 상태에서 몸체(110a)의 일부분 및 특히 일부분(111)은 탱크내에서 수직으로 연장되며, 상기 탱크의 내부를 향하는 하우징 부분(112)의 바닥은 액체 물질과 접촉한다. 상기 하우징 및 조립체 부분(112)은 적합한 직경을 가지고 커버(13)의 형상과 유사한 형상을 가진 해당 밀폐 커버(113)를 가지는 것이 선호된다.

선호적으로, 상기 몸체(110a)는 레벨 감지 부품, 특히 용량성 레벨 센서의 부품의 적어도 일부분 및 본 발명을 따르는 장치(10)의 부품의 적어도 일부분을 수용하기 위해 중공구조를 가진다. 감지 부분(111)에 해당하는 위치에서, 특히 상기 몸체(110a)는 일반적으로 기다란 형상을 가진 중공 케이싱(114)을 형성한다. 도시된 실시예에서, 도시된 실시예에서, 상기 케이싱(114)은 일반적으로 사각뿔 형상 특히 평행사변형을 가진다. 선호되는 실시예에서, 상기 몸체(110a)는 플라스틱 재질의 단일 조각내에 하우징 부분(112) 및 케이싱(114)을 형성한다. 다른 한편으로 예를 들어, 상호 결합 또는 용접 또는 오버몰딩에 의해 밀봉된 상태로 고정된 구분된 부분들내에서 상기 몸체(110a)가 제공될 수 있다.

다시 한번 도 72에서, 커버(113)와 함께 전기 및 전자 감지 부품들의 일부분을 위한 하우징을 한정하고 전체적으로 H1로서 지정된 공동이 하우징 부분(112)에 의해 형성되는 방법이 도시된다. 선호되는 실시예에서, 상기 부품의 적어도 일부분이 회로 지지부(15)상에 장착되고 앞서 설명한 실시예와 다른 형상을 가진다. 특히 상기 하우징 부분(112)내에 수용되어야 하는 제1 부분(15a) 및 상기 케이싱(114)내에 수용되어야 하는 제2 부분(15b)이 도 72의 회로 지지부(15)내에서 식별된다.

본 발명을 따르는 광학 센서 장치(10) 및 레벨 센서(110)와 연결되는 것이 선호되는 감지 및/또는 제어 전자 부품들이 회로 지지부(15)의 부분(15a)과 연결된다. 선호적으로 상기 부품들은 상태 감지 신호들을 처리하고 프로세싱하기 위한 부품들 및 레벨 감지 신호들을 처리하고 프로세싱하기 위한 부품들을 포함한다. 상기 커버(113)의 커넥터 몸체(113a)와 함께 터미널(16)은, 예를 들어, 차량에 장착된 시스템의 제어 유닛(2)에 대하여 광학 장치(10) 및 레벨 센서(110)에 의해 형성되는 조립체의 외부 전기적 연결을 형성한다. 레벨 측정을 위해 이용되는 부품의 적어도 일부분이 상기 회로 지지부(15)의 부분(15b)과 연결된다. 다양한 실시예에서, 상기 부품들은 J로 지정된 블록에 의해 개략적으로 표시되고 실질적으로 감지 부분(11)의 근위 단부로부터 원위 단부까지 상기 부분(15b)의 축에 대해 횡방향으로 연장되는 전극과 같은 선형 또는 이차원 전극 배열을 포함한다. 선호적으로, 특히 신뢰성 때문에 부유체(float)와 같은 이동 부분을 가지지 않는 측정 장치를 이용하여 레벨 감지가 수행된다; 이를 위해, 다양한 실시예에서 이와 관련하여 본 명세서에서 참고로 하고 본 출원인이 출원한 제PCT/IB2015/054020호, 제PCT/IB2015/057036호, 및 제PCT/IB2015/057043호에 설명된 기술에 의해 레벨 측정 장치가 이용된다.

도시된 실시예에서, 부분들(15a, 15b) 그러나 변형예에서 다수의 회로 지지부들이 적합한 전기적 상호 연결 수단 및 기계적 상호 연결 수단에 의해 서로 연결될 수 있고 단일 회로 지지부(15)내에 형성되며, 예를 들어, 한 부분의 전기전도 경로들을 다른 부분의 전기 전도 경로들에 전기적으로 연결하기 위한 전기 전도체 또는 커넥터들과 함께 부분(15a)에 해당하는 회로 지지부 및 부분(15b)에 해당하는 회로 지지부 또는 단지 상태(또는 물질의 다른 특성) 감지를 위한 부품의 일부분을 지지하는 회로 지지부가 레벨 감지를 위한 부품들 중 적어도 일부분을 지지하는 회로 지지부에 연결된다.

다양한 실시예들에서 몸체(110a)의 하우징 및/또는 조립체 부분(112)은 전기 및/또는 전자 부품들을 수용하도록 설계된 공동(H1)을 형성하는 바닥 구조체 또는 벽(121) 및 주변 벽(120)을 포함한다. 선호적으로, 여기서 실질적으로 원통 형상을 가진-주변 벽(120)은 몸체(110a)를 제 위치에 고정하기 위한 플랜지(120a)를 가진다. 장치(10)가 장착된 상태에서, 바닥 구조체 또는 벽(121)의 적어도 일부분-특히 외측부-은 탱크내에 수용된 액체 용액과 접촉해야 한다. 레벨 센서 또는 다른 실시예에서 다른 센서 또는 전기 가열 장치의(전극(J)을 지지하는 회로 지지부(15)의 부분(15b)과 같은) 감지 부분을 수용할 수 있는 케이싱(114)의 내부 공동에 상기 공동(H1)을 연결시키는 적어도 하나의 개구부 또는 시트(122)가 상기 바닥 벽(121)내에 형성된다.

상기 설명과 같이, 상기 커버(13)는 전기적 터미널(16)을 수용하기 위한 중공구조의 커넥터 케이싱(113a)을 형성하거나 포함한다. 상기 커버(13)는 상기 주요 몸체(110a), 특히 몸체의 하우징 및 조립 부분(112)상에 고정되어 상기 공동(H1)을 선호적으로 밀봉상태로 밀폐하도록 설계된다. 다양한 실시예에서, 상기 커버(13)는 상기 목적을 위해 상기 부분(112)의 플랜지(120a)를 고정하기 위한 플랜지(113b)를 형성한다. 예를 들어, 플랜지(120a) 내부의 구멍(120b) 및 플랜지(113b)의 하나 이상의 반경 방향 성형부(113c)내부의 구멍(113d)과 같이 레벨 센서(또는 다른 장치)를 탱크에 고정하기 위한 수단이 상기 몸체(110a, 113)들 중 적어도 한 개 내에 제공되는 것이 선호된다.

다양한 실시예에서, 상기 주요 몸체(110a)는 바닥 벽(121)내에서 시트 또는 관통 개구부(121c)를 가지며, 관통 개구부에 해당하는 위치에서 본 발명의 장치가 밀봉된 상태로 장착되어야 한다.

상기 장치(10)가 도 74 내지 도 75에서 다르게 도시된다. 상기 장치(10)는 광선 또는 광 센서의 광학적 조사에 대해 투명한 재료로 적어도 부분적으로 형성된 각각의 주요 몸체(10a)를 가진다. 상기 몸체(10a)는 탱크(1)내에 수용된 물질에 노출되도록 설계되는 바닥 벽(21) 및 플랜지 부분(20a)을 형성하는 주변 벽(20)을 가진다. 또한, 선호적으로, 도 76에서만 150으로 지정된 원형 밀봉 요소를 위한 시트(20c)가 주변 벽(20)을 따라 형성된다.

다양한 실시예에서, 몸체(110a)의 개구부에서 연결되기 위한 연결 요소(20d)가 상측 부분, 특히 주변 벽에서 상기 몸체(10a)로부터 상승된다. 상기 연결 요소(20d)는 밀봉 요소(150)와 함께 밀봉상태의 고정을 형성하거나 생산 단계 동안 임시적인 고정을 제공할 수 있고, 다음에 최종 고정 및/또는 밀봉은 다른 방법 예를 들어, 몸체(10a) 및 몸체(110a)사이에서 용접 또는 접착 또는 수지결합(예를 들어, 몸체(10a) 및 몸체(110a)사이에 적어도 하나의 재료를 용융에 의해 용접 또는 레이저 또는 진동 용접)에 의해 형성된다.

광학 모듈(40)이 장착되어야 하는 광학적 성형부(31)를 포함한 위치(30)가 몸체(10a)의 상부 면, 즉 벽(21)의 내측부에 제공되며, 위치 모듈 및 해당 연결은 실질적으로 상기 도면 및/또는 설명의 실시예들 중 어느 하나를 따라 형성된다. 상기 회로 지지부(15)에 대한 연결은 스냅 인 형태의 전기적 커넥터 또는 전기 와이어에 의해 또는 적절한 형상의 터미널(50)에 의해 형성될 수 있다.

상기 실시예에서 개별 스프링(60,60₁,60₂)은 개구부(121c)의 마주보는 부분들 사이에서 연장되고 몸체(110a)의 벽에 대해 고정되거나 부착되는 다리(bridge) 형태의 요소(60₃)로 교체되는 것이 선호된다. 예를 들어, 도 77을 참고할 때, 요소(60₃)는 부속요소(35) 및 성형부(51)의 평면 프로파일과 일치하는 프로파일을 가진 구멍(61a)을 가진 중심 부분(61)을 포함한다. 2개의 마주보는 암(62)들이 상기 중심 부분(61)으로부터 연장된다.

알 수 있듯이, 선호적으로 밀봉요소(150)가 결합되는 몰딩에 의해 몸체(10a)를 제공하여 장치(10)가 형성된다. 광학 모듈(40)은 앞서 설명한 모드와 유사한 모드를 가지며 성형부(31)에 조립되고, 다음에 장치(10)는 바닥 벽(121)의 외측부로부터 시작하여 해당 시트(121c)내에 밀봉상태로 장착되어 치형부(20d)는 벽(121)의 내측부와 결합되며 이에 따라 정밀하게 밀봉된 결합을 보장한다. 몸체(110a) 및 몸체(10a)사이의 결합은 밀봉 요소(150)가 삽입된 후에 밀봉되는 형태이며 이 경우 상기 몸체(110a)와 단일체로 형성된 다리 형태의 요소와 같은 강성을 가진 다리 형태의 요소(60₃)에 대해 장치(10)가 탄성 장착될 수 있다.

광학 모듈(40)의 성형부(51) 및 상기 성형부(31)의 부속요소(35)의 각 돌출 부분들이 상기 다리 형태의 요소(60₃)의 중심 구멍(61a)내에 조립되는 것을 보장하도록 장치(10)가 위치설정된다. 도 77에 도시된 장착 상태에서, 다리 형태의 요소(60₃)의 암(62)들은 몸체(46,47)들의 외측부에 제공된 시트(46a, 47a)(도 76)와 결합하고, 대조 요소들에 대해 해당 접촉 위치로 몸체 자신을 탄성 상태로 배열 및 가압한다: 이렇게 하여, 상기 성형부(31)의 기울어진 표면에 대해 상기 송신기(42) 및 광 감지기(44a, 44b)가 정밀하게 위치설정된다. 다음에, 예를 들어, 도 78을 참고할 때 전기 와이어(50₁)에 의해 회로 지지부(15)에 대한 연결이 형성된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 광학 조립체의 몸체, 예를 들어, 10a로 지정된 형태의 몸체를 제공하고 그 결과 그 위에 다른 장치 또는 센서의 몸체 예를 들어, 110a로 지정된 형태의 몸체를 오버몰딩하거나 그 반대로 광학 조립체의 몸체를 다른 장치 또는 센서의 몸체상에 오버몰딩할 수도 있다. 물론, 광학 센서의 몸체상에 센서 장치의 몸체를 오버몰딩하는 상기 형태의 실시예가 본 출원에서 설명 및/또는 도시된 모든 실시예에서 실시될 수 있다.

다양한 실시예들에서 -도 72 내지 도 78 중 하나에서와 같이-알 수 있듯이, 본 발명의 광학 센서 및(레벨 센서 및 적어도 하나의 온도센서와 같은) 다른 센서 및/또는 다른 장치 또는 부품은 커넥터(113a, 16)으로 표시된 공통의 전기 커넥터를 가진다. 유사하게, 본 발명의 주제를 형성하는 장치 및 적어도 추가 장치 또는 부품 또는 추가의 감지 장치 또는 레벨 감지 장치 및/또는 온도 감지 장치와 같은 다른 센서가 동일한 회로 배열의 일부분 및 특히 복수의 서로 다른 센서 및/또는 장치들의 제어 작용을 위해 구성된 적어도 전자 제어기(MP)를 가질 수 있다. 유사하게, -여기서 회로 지지부(15)로서 표시된-동일한 회로가 광학 센서 및/또는 광학센서의 송신기 및 수신기 및 레벨 센서 및/또는 온도 센서와 같은 적어도 하나의 추가 센서의 감지 및/또는 제어 수단의 연결부들 중 적어도 일부분을 결정한다.

실시예에 의하면, 위치(30) 및 특히 위치의 성형부(31)는 성형부의 광학 표면 특히 기울어진 표면(33a)에 회절격자(diffraction grating)를 가질 수 있다.

상기 실시예에서, 광학 센서의 작동원리는 변하지 않고 액체 용액의 농도의 함수로서 임계각의 변화에 의존한다. 상기 모든 실시예들에 적용될 수 있는 수정은, 도 79를 참고할 때 107로서 지정된 영역 선호적으로 기울어진 영역 또는 표면에서 송신기를 향하는 광학 표면(33a)에 회절격자를 삽입하는 것을 포함한다. 모든 경우에서 지금까지 설명한 실시예들에 대해 상기 기본적인 구조는 변하지 않는다.

단색 입사 광선 빔이 존재할 때 입사 광선의 파장 및 회절격자(107)의 열들사이의 거리에 대한 비율에 의존하는 회절각을 가지며 회절 격자(107)가 전달된 빔 및 회절된 다양한 빔들에 대해 발생된다. 동일한 회절 격자(107)가 주어질 때 상대적으로 긴 파장을 가진 광선이 입사 광선의 방향이 가지는 각도보다 더 큰 각을 가지며 휘어진다. 회절 격자(107)에 의해 입사광선은 회절 모드 또는 차수(diffraction order)라고 하는 다양한 광선들로 분해된다.

도 80에 개략적으로 도시된 것처럼 서로 평행한 것이 선호되는 일련의 골(furrows) 또는 일종의 크레날레이션(crenalation)을 발생시키는 요홈 및/또는 부조(relief)의 순서적인 교대배열이 광학 표면(33a) 즉 송신기(42)를 향하는 측부에 제공되면 회절 격자(107)가 형성된다(적어도 일부 부조 및/또는 요홈들이 서로 다른 방향으로 연장되거나 적어도 부분적으로 서로 가로질러 연장된다). 물론, 회절격자의 피치 즉, 상기 부조 및/또는 요홈 사이의 치수 및 거리가 상기 설명에 따라 선택되어야 한다.

송신기에 의해 방출된 단색 광선을 분해하면, 임계각보다 크거나 작은 서로 다른 각도를 가지며 액체/고체 인터페이스 표면-즉, 성형부(31)의 2개의 부분들(33,34)(도 79)사이에서 벽(21)의 외부 표면(21₁)-에 충돌하는 회절된 광선이 발생된다. 임계각보다 크거나 작은 각을 가지며 인터페이스 표면(21 1)에 충돌하는 회절광선은 완전히 반사되며, 상대적으로 작은 입사각을 가진 광선은 항상 부분적으로 반사되고 부분적으로 회절된다. 상기 설명과 같이, 액체 용액의 농도가 변화함에 따라, 임계각은 변화하고 그 결과 2개의 광 감지기(44a, 44b)에 대한 광선의 강도가 변화한다. 2개의 광 감지기들에 의해 발생되는 전기 신호는 농도의 함수로서 변화하고, 2개의 광 감지기들의 신호 변화를 측정하면 농도변화를 측정할 수 있다.

상기 형태의 실시예에서, 상기 송신기(42)는 집중 즉 시준(collimated)된 형태이며 몇 도 선호적으로 3°미만으로 제한된 방출 발산(divergence of emission)을 가지는 것이 선호된다(회절 격자(107)를 제공하지 않는 실시예에서 상기 송신기(42)는 시준된 형태일 필요는 없다). 모든 경우에서 공간 필터(43)는 회절 격자(107)위에 발생된 광선 방출을 더 많이 시준하기 위해 이용된다. 송신기(42)가 단색 형태일 때, 회절된 광선은 단색 형태이고 상기 광 감지기(44a, 44b)는 광원의 단색 광(즉 특정 파장을 가진)과 동일한 단색광에 대해 민감해야 한다.

대신에 송신기(42)가 다색 형태라면, 상기 회절 격자(107)에 의해 파장에 관해(즉, 다양한 색으로) 광선들이 분리될 수 있다: 작동원리를 고려할 때, 2개의 광 감지기(44a, 44b)는 서로 다른 파장을 가진 광선을 수신하고 따라서 광 감지기들은 서로 다른 파장의 광선에 대해 민감해야 한다. 선택적으로, 서로 다른 파장에서 다수의 송신기에 의해 광선을 항상 2개의 광 감지기들에 대해 향하도록 설계된 서로 다른 피치의 다수의 회절격자(107)들이 이용될 수 있다. 상기 실시예들에서, 송신기(42)는 서로 다른 시간에 켜지고 항상 동일한 광 감지기들을 이용하여 신호들이 요구된다.

모든 경우에서 액체 용액의 농도에 관한 함수뿐만 아니라 파장의 함수로서 굴절 지수(따라서 임계각)의 변화를 방지하기 위해 단색 광원(42)을 이용하는 것이 선호된다.

회절 격자(107)와 관련하여, 예시된 형상과 다른 형상을 포함하여 다양한 형상들이 원하는 효과를 구하기 위해 이용될 수 있다. 상기 회절 격자(107)의 프로파일은 기계적 에칭 또는 홀로그래픽 기술 또는 선호적으로 마이크로 전자기술로부터 응용된 마이크로머시닝 기술 또는 마이크로 몰딩 기술에 의해 구해질 수 있다. 특히 성형부(31)(즉, 몸체(10a) 또는 몸체(101))와 일체로 회절 격자(107)가 몰딩되는 해결책이 선호된다. 이 경우 이용되는 몰드는 회절 격자(107)가 형성되어야 하는 위치에서 적절한 마이크로 구조를 피상적으로 가진 인서트를 포함한 모듈 형태를 가질 수 있다.

다양한 실시예에서 본 발명의 장치는 상태 또는 물질의 다른 특성을 감지하기 위한 광학 센서를 가지고, 상기 센서의 작동 특성은 광학적 도파관의 이용 또는 내부 반사를 기초로 한다. 상기 형태의 실시예들은 도 81 내지 도 88 및 도 89 내지 도 97을 참고하여 설명되고 앞서 도시된 도면의 도면부호와 동일한 도면부호들은 상기 구성요소들과 기술적으로 동등한 구성요소들을 지정하기 위해 이용된다.

공지된 것처럼, 광섬유의 입력부의 조명을 위한 광원을 고려하여, 코어의 재료 및 섬유의 클래딩(cladding)사이의 굴절 지수의 불연속성은, 허용 콘(cone of acceptance)내에 포함되는 충분한 지표각(grazing angle)이 유지되는 한, 광학적 조사를 포착(trap)한다. 실제로, 전반사에 따라 적절하게 기능하도록 상기 섬유는 과도하게 날카로운 곡선을 가지지 말아야 한다. 다시 한번, 2개의 매체들-즉 몸체(10a 또는 101)의 플라스틱 재료 및 몸체와 접촉하는 액체 물질 또는 용액-사이의 굴절 지수의 차이 및 물질 또는 용액의 농도에 관한 함수로서 상기 굴절지수의 변화를 고려하여 특성치 또는 농도의 측정을 위해 내부 전반사의 원리가 이용될 수 있다.

우선 도 81을 참고할 때 다양한 실시예들에서 앞서 설명한 실시예들과 다른 형상을 가지고 광학 모듈(40₁)을 위한 시트(31₁)를 가지며 지금까지 설명한 실시예들과 다른 구조를 가지는 위치(30₁)가 몸체(10a)의 벽(21)의 내측부에 형성된다. 도시된 예에서 도 82에 명확하게 도시된 것처럼, 상기 광학 모듈(40₁)의 지지 구조체는 실질적으로 판 형상의 몸체(41₁)를 포함하고, 상기 몸체의 하측부는 여기서 단일 광 감지기를 포함하는 송신기(42) 및 수신기(44)와 연결된다. 전자 부품(42,44)을 전기적으로 연결하기 위한 전기 전도성 재료(48₁,49₁)의 경로들이 제공된 PCB와 같은 인쇄회로기판에 의해 상기 몸체(41₁)가 구성된다. 상기 광학 모듈(40₁)을 전기적으로 연결하기 위해 상기 회로 지지부(41₁)는 예를 들어, 납땜 패드 및/또는 금속 관통 구멍 형태를 가진 상기 경로에 연결된 각각의 연결 요소(50₃)를 포함한다. 이 경우, 상기 형태의 해당 공간 필터(43)가 송신기(42)와 연결되는 것이 선호된다.(도면에 도시되지 않은) 선택적 실시예에 의하면, 상기 회로 지지부(41₁)는 상기 실시예들에 관해 설명된 기술과 유사한 기술에 의해 구해질 수 있다; 즉, 회로 지지부는 플라스틱 재료와 같은 전기절연성 재료로 제조되고 상기 실시예들에 관해 설명된 기술과 유사한 기술을 이용하여 전기전도성 재료의 전기적 연결부위에 오버몰딩되며 경로(48₁,49₁) 및 연결 요소(50₃)의 기능을 수행하는 몸체를 포함할 수 있다.

상기 예에서, 회로 지지부(41₁)는 실질적으로 직사각형 형상을 가지고, 벽(21)의 내측부에 형성된 시트(31₁)는 시트내에서 회로 지지부(41₁)의 적어도 일부분을 수용하는 형상을 가지며, 송신기(42) 및 수신기(44)는 벽(21)을 향한다. 상기 시트(31₁) 및 회로 지지부(41₁)를 위한 다른 형상이 가능하다. 선호적으로, 상기 벽(21)은 시트(31₁)내에 회로 지지부(41₁)를 배열하기 위한 대조 요소들을 형성하며 상기 대조 요소들 중 한 개가 도 81에서 37₁로 지정된다. 다른 한편으로, 상기 벽(21)의 외측부에서 상기 몸체(10a)는 송신기(42)에 의해 방출된 광선 또는 광학적 조사를 수신기(44)까지 확산시키도록 설계된 광학 안내부를 포함한다. 도 83에서 31₂로 지정된 상기 안내부는 일반적으로 U 자형상의 구조를 가지는 것이 선호되고, 상기 안내부의 2개의 단부들은 벽(21)의 내측부에서 시트(31₁)에 의해 둘러싸이는 영역내에 배열된다.

상기 광학 안내부(31₂)는 특히 방출된 광학 조사 또는 광선에 대해 침투성을 가진 재료로 제조되고 몸체(10a)내에 일체구성, 예를 들어, 일체로 몰딩될 수 있다. 선택적으로, 상기 광학 안내부(31₂)는 몸체(10a)내에 장착될 수 있다. 예를 들어, 광학 안내부는 도 72 내지 도 78의 몸체(10a)와 유사하고 광학적 조사 또는 광선에 대해 침투성을 가지는 플라스틱 재료로 제조되는 형태의 몸체와 연결되고 개별적으로 몰딩되고 다음에 몸체(10a)에 장착되거나 광학적 조사 또는 광선에 대해 불투과성을 가지는 플라스틱 재료와 같이 다른 형태의 재료로 제조될 수 있는 형태를 가지며 몸체(10a)에 오버몰딩된다.

실질적으로 광섬유 코어의 기능을 수행하기 위해 상기 광학 안내부(31₂)는 덩어리 상태이고 즉, 앞서 설명한 것처럼 광학 조사의 확산을 위한 재료로 제조되거나 채워진다. 하기 설명과 같이, 상기 섬유의 클래딩 기능은 대신에 상기 광학 안내부(31₂)가 잠기는 탱크내에 수용된 액체 용액에 의해 수행된다.

상기 광학 모듈(40₁)은 도 84에 도시된 것처럼 해당 시트(31₁)속으로 슬롯(slotted)구조를 가져서 상기 광학 안내부(31₂)의 2개의 단부들에 대해 송신기(42) 및 수신기(44) 부품을 정밀하게 조립하게 한다. 선호되는 실시예에서 상기 광학 모듈(40₁)의 조립을 더욱 단단하고 강하게 만들기 위해, 시트(31₁)에서 수지 결합 및/또는 접착을 제공할 수 있다.

상기 형태의 실시예들에서 상기 회로 지지부(15)는 도 84에 개략적으로 도시된 것처럼 시트(22)내에 삽입되고, 회로 지지부는 상기 몸체(10a)의 공동내에 유지된다. 다음에 도 85에 도시된 것처럼, 상기 회로 지지부(15)내에 제공된 구멍 또는 패드(53) 등에 연결된 전기 와이어(50₁) 또는 다른 터미널을 이용하여 상기 광학 모듈(40₁)의 전기적 연결이 형성될 수 있다.

도 86에 도시된 것처럼, 상기 광학 모듈(40₁)이 조립된 구조에서 송신기(42) 및 수신기(44)는 광학 안내부(31₂)의 각 단부를 향하게 설정되고 장치(10)가 장착된 상태에서 상기 단부는 액체 용액속에 잠긴다(실제 이용되는 구조에서 장치(10)는 선호적으로 도면에 도시된 위치에 대해 아래위로 180°회전된 위치에 설정된다). 방출된 광학 조사의 농도를 개선하고 상기 광학 안내부(31₂)의 허용 범위내에 속하도록 공간 필터(43)가 송신기(42)와 연결되는 것이 선호된다.

작동시, 송신기(42)는 상기 광학 안내부(31₂)의 제1 단부 앞에서 광선을 방출하고 상기 설명과 같이 상기 제1 단부는 몸체(10a)내에 일체로 형성되고 즉 단일체로 형성되며 클래딩 기능을 수행하고 농도가 측정되어야 하는 용액속에 잠긴다. 내부 반사를 이용하여 상기 광학 안내부의 플라스틱 몸체내에서 전파되고 송신기(42)에 의해 방출되는 광선 빔을 포착하도록 설계된 수신기(44)가 상기 광학 안내부(31₂)의 마주보는 단부 앞에 배열된다.

도 87 및 도 88은 2개의 상이한 농도를 가진 액체를 포함한 두 가지 경우들을 예로서 도시한다. 도 87의 경우에 있어서, 임계각이 송신기(42)에 의해 방출되는 광선(R)의 입사각보다 작도록 용액은 제1 농도(Conc 1)를 가진다. 그러므로 상기 광선(R)은 전반사되고 특정 강도를 가지며 수신기(44)에 도달한다. 그 결과, 수신기(44)로부터 출력에서 특정 신호 값이 농도값(Conc 1)로 제공된다. 대신에 도 88의 경우에서, 액체 용액은 Conc 1보다 큰 농도(Conc 2)를 가진다. 이 경우, 임계각은 증가하고 액체 및 광학 안내부(31₂)의 재료사이에서 인터페이스 표면에 동일한 각도로 입사하는 광선(R)은 도 88에 도시된 것처럼 부분적으로 반사되고 부분적으로 굴절된다. 상기 단계에 반사된 광선이 상기 인터페이스 표면에 충돌할 때마다 다양한 반사 및 굴절이 발생된다. 그 결과, 광선(R)은 부분 반사/굴절에 의한 특정 감쇄를 가지며 수신기(44)에 도달하고, 즉 도 87의 농도(Conc 1)에 해당하는 경우에서보다 더 작은 강도를 가진다. 상기 수신기(44)로부터 출력에서 방출된 신호는 이전 경우와 다르고 따라서 농도 값이 구분될 수 있다. 수신기(44)의 트랜스임피던스, 이득 및 응답을 고려할 때, 앞서 이미 설명한 것처럼 수신기에 입사되고 강도(P)의 함수로서 변화하며 따라서 유체의 농도의 함수로서 변화하는 신호(A)가 구해진다:

A= ka * P ㆍ응답* 트랜스 임피던스

수신기(44)에 입사되는 강도(P)가 상기 광학 안내부(31₂)내에서 전반사되고 부분 반사되며 방출 콘내에서 송신기(42)에 의해 방출되는 모든 광선들의 조합에 의해 주어진다. 그러므로 부분적으로 반사된 광선은 각각의 반사시 감소되는 강도를 가진다. 강도(P)가 충분히 높지 못하면 상기 광선은 심지어 사라지며 수신기(44)에 도달하지 못한다.

상기 설명과 같이, 측정은 강도의 감지를 기초로 한다. 상기 수신기(44)는 입사광선 강도의 변화에 기초하여 출력신호를 변화시키고 다음에 액체 용액의 농도에 관한 함수이다.

상기 형태의 실시예에서, 상태 측정 시스템은 송신기(42)의 작동변화에 민감하고 원리적으로 온도 변화 및 노화에 의해 발생되며 광학 안내부(31₂) 및 벽을 구성하는 플라스틱재료의 특성 변화에 민감하다. 상기 요인들은, 방출 광선의 광선 강도를 변화(광원의 노화)시키거나 플라스틱 재료의 다른 특성(굴절 지수 및 그 결과 임계각)을 변화시켜서 측정오차를 발생시킨다.

결과적으로, 특히 유리한 실시예들에 의하면 감지되어야 하는 유체속에 잠기지 않는 적어도 하나의 기준 광학 요소 또는 도파관을 삽입하고 선호적으로 서로를 향하며 추가적이거나 보조적인 송신기 및 추가적이거나 보조적인 수신기가 제공된다. 상기 기준 광학 안내부는 공동(H) 및/또는 벽(21)의 내측부에 위치하는 것이 선호된다. 상기 기준 광학 요소 또는 안내부는 감지 광학 안내부(31₂) 및/또는 벽(21) 및/또는 몸체(10a)(또는 101)와 동일한 재료로 제조된다. 도 85에 예로서 도시된 경우에서, -42₁ 및 44₁로 각각 지정된 추가적인 송신기 및 수신기가 시트(31₁) 및 시트(22)사이에 포함된 공간내에 형성되는 성형부(37₂)의 마주보는 단부들에 설정되고, 상기 성형부는 상기 기준 광학 요소 또는 안내부를 제공한다. 그러나 상기 기준 광학 안내부는 송신기(42₁) 및 수신기(44₁)사이에 장착되고 독립 요소로서 구성되거나 시트(31₁)의 벽들 중 하나 예를 들어, 시트(22)에 더욱 근접한 후방 벽에 의해 형성될 수 있다.

도시된 실시예에서 송신기(42₁) 및 수신기(44₁)는 영역에서 회로 지지부(15)(도 84를 참고)에 장착되어 해당 시트(22)내에 회로 기판이 완전히 삽입된 후에 송신기 및 수신기는 성형부(37₂)의 2개의 단부들을 향해 설정된다.

상기 송신기(42₁)에 의해 방출되고 결과적으로 수신기(44₁)에 의해 수신되는 광선은, 상기 광선이 상기 몸체(10a)내에 주로 구속되고 정확하게 성형부(37₂)내에 유지되는 한, 액체 용액과 굴절/반사되는 작용에 관련되지 않는다. 상기 전자 부품(42₁,44₁)들은, 특성과 관련하여 농도를 측정하기 위해 이용되는 전자 부품(42,44)과 동일한 형태(family)이다. 이렇게 하여, 상기 추가 부품들에 의해, 정규화된 측정을 위해 이용되기 위해 방출되는 광선의 강도에 대해 기준을 가지고 몸체(10a) 및/또는 기준 광학 안내부(37₂) 및/또는 감지 광학 안내부(31₂)의 재료의 환경적 변화 및/또는 노화에 의해 발생되는 강도변화를 보상할 수 있다. 상기 기준은 수신기(44₁)에 의해 방출되는 신호에 의해 형성되고 수신기(44)에 의해 방출되는 신호의 필요한 보상을 위한 제어 전자장치에 의해 이용된다.

도 72 내지 도 78을 참고하여 설명한 것처럼 상기 모듈(40₁), 시트(31₁) 및 광선 안내부(31₂) 및 기준 광학 안내부(37₂) 및/또는 해당 송신기(42₁) 및 수신기(44₁)는, 레벨 센서 또는 다른 센서 또는 UDM 부품 또는 히터 장치와 같은 다른 장치 또는 부품의 해당 관통 개구부에서 밀봉된 상태로 배열될 수 있는 구분된 유닛에 속할 수 있다.

다양한 실시예에서, 측정을 위한 전자 부품(42,44) 및 측정을 수정하기 위한 유사한 전자 부품(42₁,44₁)은 동일한 하나의 모듈내에 포함될 수 있다. 상기 형태의 다양한 실시예들이 도 89 내지 도 97을 참고하여 설명되고, 앞서 도시된 도면의 도면부호와 동일한 도면부호들은 상기 구성요소들과 기술적으로 동등한 구성요소들을 지정하기 위해 이용된다.

우선 도 89 내지 도 90을 참고할 때 몸체(10a)의 벽(21)에 형성된 위치설정 위치(30₂)에 장착되도록 설계된 전자 부품(42,44, 42₁,44₁)을 포함하고 상기 형태를 가진 광학 모듈이 40₂로서 지정된다. 위치(30₂)는 상기 실시예의 부속요소(35)와 기능적으로 유사하고 일반적으로 평행한 적어도 2개의 장착된 부분들 또는 부속요소(35)들을 포함한 성형부(31₃)를 포함한다. 상기 성형부(31₃)는 바닥 벽(21)내에 형성된 시트(31₄)내에 위치한다. 예에서, 상기 시트는 실질적으로 C 자 형상을 가지고 벽(21)의 내측부로부터 돌출하는 2개의 측벽들 및 상대적으로 큰 벽에 의해 형성된다. 하기 설명에서 명확하게 이해되는 것처럼, 조립된 상태에서 보조 송신기 및 보조 수신기사이에 설정되도록 설계되는 시트(31₄)의 상대적으로 큰 벽과 일반적으로 평행한 추가 벽(31₅)이 유사하게 벽(21)으로부터 돌출한다. 상기 모듈(40₂)은 탭을 가진 중심 구멍을 가지며 일반적으로 링 형상을 가진 블록킹 및/또는 위치설정 요소(60₄)에 의해 성형부(31₃)위에 고정되도록 설계된다. 다양한 실시예에서, 상기 모듈(40₂)은 도 2 내지 도 26을 참고하여 설명된 모드(modalities)와 유사한 모드를 가진 회로 지지부(15)와 전기적으로 연결되고 즉 모듈 자체의 탄성 가요성 터미널을 이용하거나 와이어 또는 앞서 설명한 다른 방법으로 연결된다.

모듈(40₂) 및 구조체(41₂)의 실시예가 도 91 내지 도 93에 도시된다. 상기 모듈(40₂)의 부하 지지 구조체(41₂)는 기본적으로 플라스틱 재료로 제조되고 실질적으로 C 자 형상을 가진 몸체를 가지고 즉, 2개의 단부들에서 일반적으로 상기 중심 벽과 직교하는 2개의 측벽(46₃, 47₃) 및 중심 상부 벽(45₃) 또는 중심 벽(45₃)에 대해 기울어진 벽(46₃, 47₃)을 포함한다. 상기 몸체는, 도 2 내지 도 26의 터미널과 기능적으로 유사하고 적어도 부분적으로 탄성 상태의 가요성을 가지는 것이 선호되며 상기 회로 지지부(15)에 연결되도록 설계된 연결 터미널(50)위에 오버몰딩된다. 유사하게 부하 지지 구조체(41₂)의 몸체는 -벽(45₃)의 하측부에서 부분적으로 접근할 수 있고-보조 송신기(42₁) 및 보조 수신기(44₁)의 연결을 위해 벽(46₃, 47₃)의 외측부에서 부분적으로 접근할 수 있는 터미널에 대해 송신기(42) 및 수신기(44)의 전기적 연결을 위한 전도체(48₂,49₂)위에 오버몰딩된다(도 91에서, 송신기(42₁)를 위한 전도체들 중 한 개가 48₄로 지정되고 수신기(44₁)를 위한 전도체들은 실질적으로 유사한 배열을 가진다).

해당 관통 개구부(51a)를 가진 성형부(51)가 중심 벽(45₃)의 상부 면에 제공되고, 상기 다양한 실시예들에서 해당 벽(52a)을 가진 성형부(52)가 중심 벽의 하부 면에 제공된다. 보조 전자 부품(42₁,44₁)들이 관통 개구부(46 3a, 47 3a)를 가진 벽(46₃, 47₃)의 외측부에 장착되며, 송신기(42)를 위해 제공된 상기 구멍(46 3a)은 기본적으로 공간 필터의 기능을 수행한다. 전자부품(42,44)들은 상기 벽(45₃)의 내측부에 장착된다. 선호적으로 예를 들어, 앞에서 43으로 지정된 형태를 가진 해당 공간 필터가 상기 송신기(42)와 연결된다.

또한, 선호적으로, 상기 중심 벽(45₃)의 상부면은 블록킹 요소(60₄)를 위한 2개의 위치설정 돌출부(51₁)를 가지며, 블록킹 요소의 프로파일은 상기 돌출부(51₁)와 연결될 수 있는 요홈을 형성한다.

알 수 있듯이, 도 81 내지 도 88의 구성과 비교하여, 몸체(10a)의 플라스틱 재료 및 송신기(42)의 노화를 보상하기 위해 제공된 보조 송신기(42₁) 및 보조 수신기(44₁)가, 주요 감지 송신기(42) 및 주요 감지 수신기(44)를 가진 광학 모듈(40₂)위에 장착된다.

예로서 도시된 경우에서, 모듈(40₂)은 선호적으로 가요성 터미널(50)에 의해 회로 지지부(15)에 연결되지만 강성 형태의 다른 연결부를 이용할 수 있다. 상기 블록킹 요소(60₄)는 모듈(40₂)의 상측 성형부(51)위에 예비 조립되고 해당 위치설정 돌출부(51₁)를 이용한다. 다음에 도 95 및 도 96에 개략적으로 도시된 것처럼 상기 모듈(40₂)이 시트(31₄)위에 배열될 때까지 도 94에 개략적으로 도시된 것처럼 상기 회로 지지부가 시트(22)속으로 삽입된다. 이 단계에서, 상기 부속요소(35)의 외측부에 필요한 그립(grip)을 제공하는 블록킹 요소(60₄)의 중심 구멍의 일부 탭들에 의해, 상기 성형부(31₃)의 2개의 부속요소(35)들은 관통 개구부(51a)속으로 관통하고, 상기 모듈의 하측 성형부(52)의 벽(52a)은 2개의 부속요소들사이에서 관통한다(도 96을 참고).

도 97에서 알 수 있듯이, 조립된 상태에서 상기 송신기(42₁) 및 수신기(44₁)사이에 벽(31₅)(또는 다른 적절한 형상의 벽)이 설정된다: 송신기(42₁)에 의해 발생된 광선은 벽(31₅)을 통과하고 기준 신호를 발생시킨다.

이렇게 하여, 앞서 이미 설명한 것처럼, 주요 송신기(42)의 노화에 따른 광선 강도의 변화를 보상하기 위한 기준이 구해질 수 있다. 상기 설명과 같이 사실상 송신기(42, 42₁)는 동일한 형태(family)이다. 또한, 벽(31₅)에 의해 상기 수신기(44₁)로 입사되는 광선은 몸체(10a)의 플라스틱 재료에 의해 발생되는 굴절의 함수이다. 이렇게 하여, 도 81 내지 도 89를 참고하여 설명한 것처럼, 플라스틱 재료의 노화에 기인한 굴절지수의 변화는 굴절 광선의 강도 변화를 초래하고 따라서 수신기(44₁)의 광선 강도, 즉 수신기에 의해 방출되는 신호의 변화를 초래한다. 다음에, 보조 수신기(44₁)의 신호를 기준으로서 고려할 때, 이용 상태 또는 환경적 요인에 의한 변화 및/또는 재료특성의 변화가 보상될 수 있다.

레벨 감지 장치(10)의 회로 지지부(15)로 표시된 해당 인터페이스 회로와 연결을 위한 광학 모듈(40₂)의 전기선도가 도 98에 예로서 도시된다. 알 수 있듯이, 터미널(50)에 의해 2개의 광 감지기(44,44₁)에 해당하는 2개의 전압 신호(A,C), 접지(GND), 송신기(42) 및 송신기(42₁)의 공급 레벨(Vcc)이 입력 및 출력 신호로서 제공될 수 있다. 상기 신호(A, C)들은, (도 99에서 개략적으로 도시된) 제어기(MP)내에서 수치적 처리를 위한 회로 지지부(15) 및/또는 전기적 커넥터(13a,16)(또는 113a,16)에 의해 회부 회로로 제공된다.

모듈(40 2)을 포함한 상태 광학 센서의 작동에 관한 블록선도가 도 99에 예로서 도시된다. 상기 도면에서, 송신기(42,42₁)의 저전압 공급이 Vcc로서 지정되고, 블록(OG)은 안내부(31₁) 및 벽(21)의 해당 부분에 의해 형성된 광학적 기하 형태를 나타내며, 블록(OR)은 상기 송신기(42₁) 및 수신기(44₁)사이에 설정된 몸체(10a)의 부분(31₅)을 나타낸다. 알 수 있듯이, 상기 수신기(44, 44₁)로부터 출력에서 전압 신호(A,C)들은 조절 회로(CC)에 의해 처리되고, 조절된 신호(A1,C1)들은 -신호(C1)의 함수로서 신호(A1)를 수정하여-물질의 상태 또는 다른 특성 또는 용액의 농도를 나타내는 신호(S)를 발생시키는 마이크로프로세서(MP)의 해당 입력에 도달한다. 이 경우, 액체 용액의 레벨 감지 및 상태 감지를 관리하는 마이크로제어기(MP)와 함께 부품(CC,MP)은 회로 지지부(15)상에 배열되는 것이 선호된다. 도 99의 블록선도는 물론 도 81 내지 도 88을 참고하여 설명한 실시예에 대해 적용된다.

도 89 내지 도 99에 도시된 상태 광학 센서의 일반적인 작동은 특히 광학 안내부(31 2)와 조합하여 송신기(42) 및 수신기(44)의 이용에 관해 도 81 내지 도 88을 참고하여 설명한 작동과 유사하다(특히, 도 87 내지 도 88에 관한 설명 부분을 참고한다).

분명히, 위치(30₂), 성형부(31₃), 시트(31₄) 및 벽(31₅) 각각은 이들의 기능이 유지되는 한 예시된 형상과 다른 형상을 가질 수 있고 가요성 터미널(50) 대신에 전기 와이어는 50₁로 지정된 형태를 이용할 수 있다.

다양한 실시예에서, 본 발명의 장치(10)를 가진 광학 센서는 적어도 부분적으로 작동을 위해 광학적 굴절 및 특히 고체로부터 유체(서로 다른 굴절 지수를 가진 2개의 매체)로 통과하는 광선의 굴절에 관한 법칙들 및 유체 농도에 따른 굴절지수의 변화를 기초로 한다. 입사 광선이 동일한 입사각을 가질 때 물리학 및 슈넬(Snell)의 방정식으로부터 알 수 있듯이, -이미 설명한 것처럼 농도를 나타내는-유체의 굴절지수 변화는 유체를 통해 굴절되는 광선의 각도변화를 형성한다. 광학 조사를 수용하기 위한 요소를 적절하게 배열하면, 굴절 광선의 입사 위치를 감지하고 따라서 유체의 농도 및/또는 특성을 측정할 수 있다.

상기 형태의 실시예들이 도 100 내지 도 111을 참고하여 설명되고, 앞서 도시된 도면의 도면부호와 동일한 도면부호들은 상기 구성요소들과 기술적으로 동등한 구성요소들을 지정하기 위해 이용된다.

우선 도 100을 참고할 때 상기 형태의 실시예들에서 벽(21)으로부터 몸체(10a)의 공동(H)의 내부를 향해 상승하는 성형부(210)를 포함하는 위치(30₃)가 제공된다. 상기 성형부(210)는 반드시 공동(H)을 통해 연장되는 것은 아니지만 선호되며 상부에서 광학 모듈(40₃)을 위한 위치설정 요소를 가진 성형 벽을 포함한다. 실시예에서, 상기 광학 모듈(40₃)은 도 105 및 도 106에 도시된 것처럼 상기 광학 모듈(40₃)을 위한 횡방향 대조 요소(210b) 및 적어도 하나의 부속요소(210a)를 형성하는 성형부(210)의 상부 표면에 배열되도록 설계된다.

상기 형태의 실시예에서, 전제적으로 220으로 지정되고 적어도 부분적으로 센서의 광학 조사에 대해 침투성을 가지거나 투명한 재료, 예를 들어, 벽(21)의 재료와 동일한 재료로 제조되며 광선의 전파를 위한 성형된 광학 인서트를 이용한다. 상기 광학 인서트(220)는, 도 101에 명확하게 도시된 것처럼 기본적으로 벽 자체의 주요 평면으로부터 돌출하는 공동을 형성하도록 성형된 바닥 벽(21)의 일부분을 포함하고 230으로 지정된 해당 시트내에 수용되도록 설계된다. 상기 도 101에 도시된 것처럼, 액체 용액속에 잠기며 시트(230)를 형성하는 부분은 서로에 대해 각을 이루는 외부 표면(230a, 230b)을 포함한다. 실시예에서, 2개의 외부 표면(230a,230b)들은 외부표면들 사이에서 90°초과의 각을 형성한다.

도 102 및 도 103에서 서로 다르게 도시된 인서트(220)는 몰딩 및/또는 플라스틱 재료로 제조된다. 인서트(220)의 몸체는 성형부(210)의 부속요소(210a)과 결합하도록 설계된 관통 구멍(221a)을 가지며 평면인 주요 벽(221)을 가진다. 선호적으로, 광학 모듈(40₃)의 위치설정을 위한 부속요소(221b)가 상기 벽(221)의 상측부에서 돌출한다.

광선 통과를 위한 2개의 요소(222,223)들이 상기 벽(221)의 하측부에서 돌출하고, 각각의 요소는 원위 단부에서 약 45°로 기울어진 경사 표면(222a,223a)을 가진다. 선호적으로, 상기 인서트(220)의 몸체는 유사하게 벽(221)의 상측부에서 개방되는 2개의 하우징 또는 시트(222b,223b)를 형성하고 각각의 시트는 각각 전송 요소(222,223)에 해당하는 위치에 배열된다. 상기 인서트의 몸체는 단일 몸체로 형성되는 것이 선호되고 전송 요소(222,223)를 포함한다. 도시된 것처럼, 상기 시트(222b,223b)는 상기 광학 모듈(40 3)의 송신기 및 수신기를 적어도 부분적으로 수용하도록 설계된다. 해당 경사 표면(223a)이 입사광선을 수용하도록 설계되고 액체 용액의 농도의 함수로서 -표면(223a)의 종 방향으로-입사광선의 위치가 변화하는 한, 상기 전송 요소(223)는 기다란 횡단면 예를 들어, 실질적으로 직사각형 단면을 가지는 것이 선호된다. 전송 요소(222)는 상기 예에서 원형의 횡단면을 가진다.

(도 100 내지 도 101의) 시트(230)는 전송 요소(222,223)의 적어도 일부분을 수용하도록 설계되며, 따라서 이에 해당하는 형상을 가지거나 상기 전송 요소(222,223)의 적어도 일부 표면을 향하거나 연결되도록 설정된 시트(230)의 내부 벽들과 적어도 부분적으로 짝을 이루는 형상을 가진다.

도 104를 참고할 때, 상기 광학 모듈(40 3)은 구조체(41 3)를 포함하고 상기 구조체는 인서트(220)의 부속요소(221b) 및 성형부(210)의 부속요소(210a)를 위한 2개의 관통 개구부(41_3a, 41_3b)를 가진 인쇄 회로 기판 또는 PCB에 의해 형성되고 실질적으로 판형상을 가진 지지 몸체를 포함한다.

광학 조사 선호적으로 가시광선의 적어도 하나의 송신기(42₂) 및 적어도 하나의 수신기(44₂)가 상기 구조체(41₃)의 하측부와 연결된다. 상기 송신기(42₂)는 예를 들어, 발광 다이오드일 수 있다. 선호되는 실시예에서, 상기 수신기(44₂)는 광 감지기에 의해 형성되는 독립 픽셀의 선형 또는 이차원 배열을 포함한 CMOS 배열 형태의 수신기이다. 상기 구조체(41₃)는 명확한 이해를 위해 도시되지 않은 부품(42₂,44₂)들의 전기적 연결을 위한 요소들을 포함하고 상기 요소들은 전기전도성 재료로 형성되는 경로 및 상기 부품들의 터미널을 위한 금속화 구멍들을 포함한다.(도면에 도시되지 않은) 선택적 실시예들에 의하면, 상기 구조체(41₃)는 앞서 설명한 실시예들에 대해 설명한 기술과 유사한 기술을 이용하여 상기 경로 및 구멍들의 기능을 수행하고 전기 전도성 재료로 형성된 전기 연결 요소들위에 예를 들어, 플라스틱 재료와 같은 전기 절연성 재료로 제조된 몸체를 포함할 수 있다.

선호되는 실시예들에서 상기 장치의 회로 지지부(15) 및 광학 모듈(40₃)사이의 전기적 연결은 예를 들어, 도 100 내지 도 101에서 50 4로서 지정된 평평한 케이블에 의해 형성되고, 이 경우 상기 회로 지지부(15)는 커넥터 또는 연결을 위한 패드 및/또는 전도성 패드를 가지는 것이 선호된다. 분명히, 상기 설명에 따라 별도의 가요성 터미널 또는 전기 와이어 또는 다른 연결부들에 의해 연결이 형성될 수도 있다. 물론 평평한 케이블은 상기 다양한 실시예들의 광학 모듈의 연결을 위해 이용될 수도 있다.

조립을 위해 벽(221)의 하측부가 성형부(230)의 상부 표면위에 배열되도록 상기 광학 인서트(220)는 도 105에 개략적으로 도시된 것처럼 몸체(10a)위에 장착된다. 이 단계에서 상기 광학 인서트(220)의 구멍(211a)이 상기 성형부(210)의 부속요소(210a)상에 조립된다는 것을 주의해야 한다. 도 106에 도시된 장착 상태에서, 성형부(210)의 상부 대조 요소들은 상기 광학 인서트(220)의 적합한 위치설정에 기여한다. 특히 시트(230)의 외부 표면(230b)과 마주보는 위치에서 요소(222)의 경사 표면(222a)(도 101 및 도 109를 참고) 및 시트(230)의 외부 표면(230a)과 마주보는 위치에서 요소(223)의 경사 표면(223a)(도 101 및 도 111을 참고)과 함께, 상기 상태에서 상기 인서트의 요소(222,223)들은 해당 시트(230)내에 삽입된다.

다음에, 상기 모듈이 상기 광학 인서트(220)의 상측부에 배열될 때까지 예비 조립된 광학 모듈(40₃)을 가진 회로 지지부(15)는 상기 몸체(10a)의 공동속에 삽입된다. 위치설정을 위하여, 도 107에 도시된 것처럼, 성형부(210)의 부속 요소(210a) 및 상기 광학 인서트(220)의 부속요소(221b)은 상기 광학 모듈의 구조체의 구멍(41_3a, 41_3b)들과 결합된다. 상기 상태에서, 송신기(42₂) 및 수신기(44₂)는 상기 광학 인서트(220)의 해당 시트(222b, 223b)내에 적어도 부분적으로 수용 및/또는 배열된다(도 109 및 도 111을 참고).

상기 위치에서, 상기 모듈은 60₄로서 이미 지정된 형태의 고정 링에 의해 제위치에 고정되고 탭 구멍은 부속요소(210a)위에서 간섭되며 연결된다. 스프링으로서 작동하는 것이 선호되는 링(60₄)에 의해 상기 모듈(40₃) 및 광학 인서트(220)의 위치설정 및/또는 조립 허용오차의 회복이 가능해 진다. 다음에 커버(13)가 몸체(10a)에 고정되고, 상기 회로는 상기 커버의 각 시트(13f)(도 101)와 연결된다.

알 수 있듯이, 적어도 부속요소(210a) 및 구멍(221a)은 대조 요소(210b)와 함께 성형부(210)에 대해 광학 인서트(220)의 위치설정 및 센터링을 위한 수단을 제공하며, 부속요소(210a) 자체 및 구멍(221b)은 구멍(41_3a, 41_3b)과 함께 성형부(210) 및 광학 인서트(220)에 대해 모듈(40₃)의 위치설정 및 센터링을 위한 수단을 제공한다.

송신기(42₂)에 의해 발생되는 광선이 몸체(10a), 특히 해당 시트(230)의 벽(230a,230b) 및 벽들이 잠기는 액체 물질을 통해 수신기(44₂)까지 전파되도록 광학 인서트(220)가 설계된다. 그러므로, 공기 및 플라스틱 재료사이의 인터페이스를 고려하여 상기 광학 인서트의 광학 표면(222a,223a)들은 광선을 정확하게 반사시키도록 설계된다. 유사하게, 시트(230) 및 특히 시트의 외부 표면(230a,230b)들은 플라스틱 재료 및 액체 용액사이의 인터페이스에서 광선을 반사시키도록 설계된다.

광학 센서의 작동이 도 109 내지 도 111에 예로서 도시된다. 우선 도 109를 참고하면, 고체 및 공기사이의 인터페이스를 표시하고 45°의 경사를 가진 광학 표면(222a)에 광선이 충돌할 때까지 광학 인서트(220), 특히 광학 인서트의 요소(222)내에서 광선(R)은 송신기(42₂)에 의해 방출된다. 상기 목적을 위해, 원하는 방향으로 매우 집중된 방출을 형성하도록 상기 송신기(42₂)는 시준된 형태인 것이 선호된다.

방출 광선(R1)이 입사광선(R)에 대해 90°를 가질 때 고체 및 공기사이의 인터페이스에서 전반사가 형성되도록 상기 광학 표면(222a)이 설계되고 기울어지는 것이 선호된다. 시트(230)의 해당 부분 및 요소(222)사이에서 인터페이스 표면들은 서로 평행하고 입사 광선(R1)에 대해 직교하며 적절한 표면 가공(finish)을 가진다. 상기 광선(R1)은 방향변화 없이 전파되고 광학 인서트(220) 및 시트(230)사이의 작은 거리에 의해 발생되는 경미한 굴절을 무시한다.

도 110을 참고할 때, 광선(R1)은 액체 용액 및 시트(230)사이의 인터페이스의 광학 표면에 충돌하며 상기 표면은 시트(230)의 외부 표면(230b)에 의해 표시된다. 광선(R1)이 액체내부의 광선(R2)내에서 시트(230)의 외부 표면(230a)으로 표시되는 액체 및 시트(230)사이의 인터페이스의 다른 광학 표면을 향해 굴절되도록 상기 외부 표면(230b)이 설계되고 기울어진다. 입사 광선(R2)이 제2 인터페이스 표면(230a)에 도달할 때 굴절에 의해 입사광선은 시트(230)의 해당 벽을 통해 광선(R3)으로 변환된다.

도 111을 참고할 때, 광선(R3)은 시트(230)의 내측부로부터 광학 인서트(220) 및 특히 인서트의 요소(223)까지 통과한다. 2개의 인터페이스 표면들 즉, 플라스틱 재료(시트(230)) 및 공기사이의 인터페이스 및 공기 및 플라스틱 재료(요소(223))사이의 인터페이스는 서로 평행하고 입사 광선(R3)과 직교하여 공기속의 작은 거리가 무시할 수 있다고 가정할 때 상기 광선은 어떠한 휘어짐을 가지지 않는다. 입사 광선(R3)은 요소(223)에 대해 45°로 기울어진 광학 표면(223a)에 충돌하고 수신기(44a)를 향해 전반사되는 광선(R4)으로 변환된다. 광선(R4)은 수신기(44₂)의 선형 또는 이차원 배열에 충돌하고 주어진 픽셀을 켠다. 이렇게 하여, 켜진 픽셀 및 수신기(44₂)에 의해 발생된 신호가 액체 용액의 주어진 농도(Conc 1)와 관련된다. 광선(R4)이 다수의 인접한 픽셀을 켜면, 신호를 처리하여 해당 평균 픽셀 또는 평균 점을 형성할 수 있다. 가장 높은 픽셀 값이 광학 광선의 중심위치에 해당하는 것으로 고려할 때 각각의 픽셀과 관련된 다른 광선 강도가 감지될 수 있는 것이 선호된다. 액체 용액이 다른 농도(Conc 2)를 가지면, 용액 자체의 굴절지수는 변화한다. 인터페이스 표면에서 광선(R1)의 입사각이 고정된 상태로 유지되면 농도(Conc 1)의 경우에 해당하는 광선(R2)의 각도 및 결과적으로 광선(R3)의 각도는 농도(Conc 2)의 경우에서 수정되고 도 110에서 광선(R2', R3')으로 표시된다. 도 111에 도시된 경우에서와 같이, 광선(R3')은 광선(R4)과 유사한 다른 광선으로 변환되고 광선(R4)과 다른 위치에서 수신기(44 2)와 직교하며 충돌하며 그 결과 이전의 픽셀과 다른 픽셀을 켠다(대신에 농도(Conc 1)를 가지며 이전에 켜진 픽셀은 꺼진다). 광선(R4)이 다수의 인접한 픽셀들을 켜면, 다양한 픽셀 및/또는 해당 강도를 감지하고 해당 평균 픽셀 또는 평균점을 계산할 수 있다. 픽셀의 선형 또는 이차원 배열내에서 광선의 변화에 의해 상기 수신기(44 2)에 대한 입사 광선의 정확한 위치가 식별될 수 있다. 이렇게 하여, 액체 용액의 농도를 나타내는 주어진 값을 선형 또는 이차원 배열을 가진 픽셀에서 각각의 광선 변화와 관련시킬 수 있다.

상기 설명으로부터 본 발명의 특징 및 장점들이 명확하게 공개된다.

다수의 변형예들에서 당업자는 첨부된 청구항에 정의된 본 발명의 범위내에서 예로서 설명된 광학 센서를 구성할 수 있는 것이 분명하다.

예를 들어, 노화 또는 사용조건에 따라 변화하는 장치 몸체의 플라스틱 재료가 가지는 적어도 하나의 특징을 감지하기 위한 보조 또는 표준 장치 자체는, 반드시 송신기(42, 42₂) 및 수신기(44, 44₂)를 포함한 주요 광학적 감지 장치와 연계될 필요는 없거나 온도 감지 장치 및/또는 레벨 감지 장치와 연계하여 진보한 것이다.

장치(10)의 몸체를 구성하는 재료의 특성을 감지하기 위한 상기 보조 또는 표준 장치는, 예를 들어, 송신기(42₁) 및 수신기(44₁)(도 84 내지 도 89 및 도 90 내지 도 99)를 참고하여 앞서 예로 든 형태 또는(몸체(10a)와 같은) 몸체의 재료가 가지는 용량성 및/또는 임피던스 또는 열전도도 및/또는 저항의 변화를 감지하는 장치와 같이 상기 목적을 위해 설계된 일부 다른 형태를 가질 수 있다.

상기 설명과 같이, 상기 보조 장치에 의해 형성될 수 있는 감지는, 장치 몸체의 재료 특히 광학적 조사에 대해 투명하거나 침투성을 가지는 재료의 상태에 관한 정보를 제공한다. 해당 감지작용이 간접적으로 즉, (온도 센서(19a) 또는 전극(J)과 같은) 감지 수단 및 감지되고 있는 유체(물질 또는 주위 공기)사이에 설정된(aacp(10a)의 벽(20,21) 또는 몸체(110a)의 케이싱(114)의 벽과 같은) 벽의 구성에 의해 이루어질 때, 레벨 센서 및/또는 온도 센서와 같이 자체적으로 진보한 특징을 따르는 장치의 다른 센서들을 이용하여 수행되는 감지작용의 보상을 위해 상기 형태의 정보가 유용하다.

예를 들어, 상기 재료가 거치는 열 응력 및/또는 상기 삽입된 벽의 재료가 가지는 노화에 의해 해당 재료의 열전도 특성의 변화가 발생되어 온도 감지 정밀도에 악영향을 줄 수 있다. 이를 위해, 예를 들어, 동일한 하나의 기준 벽의 서로 다른 위치들과 관련되는 하나의 온도 센서 및 적어도 하나의 전기 히터를 포함한 열 형태의 기준 장치가 제공될 수 있다.

상기 삽입된 벽의 재료가 가지는 노화 및/또는 열응력 및/또는 변화는 해당 재료의 전기 임피던스 특성 및/또는 유전 특성 및/또는 전기 절연 특성의 변화를 발생시키고 예를 들어, (몸체(110a)의 벽(114) 및/또는 벽(120)과 같은) 벽에 의해 감지되어야 하는 유체로부터 고립된 전극들을 가진 용량성 센서 수단 및/또는 레벨 감지 수단에 의해 감지가 수행되면 상기 변화는 감지정밀도에 악영향을 준다. 이를 위해 동일한 하나의 기준 벽의 서로 다른 위치들과 관련되는 적어도 2개의 전기 전도체 또는 전극들을 포함한 기준 장치가 적어도 커패시턴스 및/또는 임피던스 및/또는 전기 저항을 측정하기 위해 제공될 수 있다.

상기 형태의 적용예를 위해, 센서 장치의 제어 전자장치들이 적절하게 제공되어 보조 장치에 의해 구해지고 따라서 해당 재료의 특성 변화를 나타내는 정보의 함수로서 형성된 감지작용을 보상한다. 이를 위해, 예를 들어, (광학적 특성 특히 굴절지수와 같은)고려되는 플라스틱 재료의 기준 특성 및(전기 전도도 또는 임피던스 및/또는 열전도도 또는 저항과 같은) 센서 장치의 측정에 영향을 주는 다른 특성사이에 존재하는 상관관계를 나타내기 위한 경험적 조사에 기초하고 표 형태를 가진 해당 정보가 상기 제어 전자장치의 저장 수단내에 엔코드될 수 있다. 상기 정보는, 상기 측정 예를 들어, 온도 및/또는 레벨 감지 단계에서 필요한 보상을 수행하기 위해 제어 전자 장치 특히 전자 제어기에 의해 이용된다.

상기 형태의 광학 기준 장치에 있어서, 보조 또는 기준 장치가 상기 장치에 장착되는 센서 장치의 몸체의 적합한 위치에 제공되고 감시되어야 하는 플라스틱의 특성을 가진 동일한 플라스틱으로 제조된 부분이 해당 송신기 및 수신기사이에 설정되는 것이 분명하다.

상기 설명과 같이, 본 발명에 따라 제공되는 광학 모듈이 가지는 지지 및 전기적 연결 구조체를 형성하기 위한 모드들은 상이하고 예를 들어, 가요성 회로 지지부상에 구조체의 하나 이상의 몸체들을 오버몰딩 또는 연결을 포함할 수 있다.

도 112 내지 도 116을 참고할 때, 오버몰딩을 기초하고 실질적으로 도 37 내지 도 38에 도시된 형태를 가지는 광학 모듈의 실시 모드의 예가 도시된다. 상기 도면들에서 앞서 도시된 도면의 도면부호와 동일한 도면부호들은 상기 구성요소들과 기술적으로 동등한 구성요소들을 지정하기 위해 이용된다. 도 112에서 가요성 회로 지지부 또는 PCB가 전체적으로 300으로 지정되고 전기적 연결 요소 및 선호적으로 연결 터미널을 포함한다. 이를 위해, 회로 지지부(300)는, 예를 들어, 예를 들어, 폴리아미드, 또는 Kapton, 또는 액정 중합체(LCPs)와 같은 적어도 하나의 중합체 또는 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN) 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)와 같은 폴리에틸렌(PE)으로 제조된 실질적으로 필름 형태의 절연 기질(301)을 포함한다. 기질(301)은 전도체(48, 49) 및 바람직하게는 터미널(50)을 형성하고, 예를 들어 금속 또는 금속 합금 또는 전도성 필러를 첨가 한 중합체로 제조된 도전성 경로를 가진다.

중심 부분(300₁) 및 2개의 횡방향 부분(300₂, 300₃)이 회로 지지부(300)내에서 식별된다. 광학 송신기 및 수신기에 연결되어야 하는 전도성 경로(48,49)들의 단부들이 횡방향 부분(300₂, 300₃)의 원위 단부 부분들에 위치하고, 상기 경로들의 단부들은 선호적으로(도면에 도시되지 않은) 패드 형태를 가진다. 선호적으로 상기 경로(48,49)들의 마주보는 단부들은 대신에 회로 지지부(300)의 중심 부분(300₁) 특히 회로 지지부의 변부와 근접하게 위치하여 터미널(50)을 제공한다. 예에서 상기 터미널들은 상기 기질(301)에 제공된 해당 관통 구멍들과 동축을 가지는 중심 개구부를 가진 패드들에 의해 형성된다.

상기 광학 모듈이 도 36 내지 도 37에서 45a로 지정된 것과 유사한 위치설정 개구부를 가져야 하는 경우에, 기질(301)은 해당 관통 개구부(300a)를 가진다. 상기 위치설정 개구부가 불필요한 다른 실시예에서, 상기 개구부(300a)는 생략될 수 있다. 선호되는 실시예에서, 상기 회로 지지부(300)의 기질(301)은 모든 경우에 하나 이상의 통로들을 가질 수 있고 통로들 중 일부는 300b 및 300c로 지정되며 통로들을 통해 회로 지지부(300)위에 오버몰딩되는 지지 및/또는 위치설정 몸체들의 절연 재료의 일부분이 관통하고 고형화되어야 한다. 선호적으로, 지지 및 전기적 연결 구조체의 중심 몸체내에 적합한 개구부를 제공하기 위해 필요한 중심 부분(300₁)의 2개의 개구부(300c)들 및, 적어도 하나의 개구부(300b)가 회로 지지부(300)의 횡방향 부분(300₂, 300₃)들의 각 원위 단부에 제공된다.

다양한 실시예들에서, 45, 46 및 47로 지정된 몸체들의 기능을 수행하도록 설계된 하나 이상의 몸체들이 상기 회로 지지부(300)상에 오버몰딩된다. 도 113 및 도 114에서 상기 횡방향 부분(300₂, 300₃)들의 원위 단부 영역들 및 특히 중심 부분(300₁) 및 회로 지지부(300)의 각 영역에 오버 몰딩되는 상기 세 개의 몸체(45, 36, 47)들을 포함한 지지 및/또는 전기적 연결 구조체(41₄)의 예가 도시된다. 이를 위해, 도 112에서 알 수 있듯이, 몸체((45-47)의 프로파일을 형성하기 위해 필요한 임프레션을 가진 적합한 몰드(예를 들어, 적합한 임프레션을 가지고 도 15에 도시된 몰드와 실질적으로 유사한 몰드)내에 회로 지지부(300)가 설치되고, 다음에 예를 들어, 중합체 또는 열가소성 재료와 같이 몸체의 형성을 위해 필요한 전기절연 재료가 상기 몰드내에 주입된다. 그러므로 상기 몸체들은 상기 설명한 요소들을 제공하기 위해 몰딩될 수 있다: 예를 들어, 해당 관통 개구부(51a) 및 상측 성형부(51) 및 하측 성형부(52) 및 구속 돌출부(45b)들이 상기 중심 부분(300₁)에 형성될 수 있고, 부속 요소(46b,47b)들 및 시트(46a, 47a)들이 상기 횡방향 부분(300₂, 300₃)에 형성될 수 있다. 몰딩 과정 동안, 중심 부분(300₁)의 통로(300b,300c)들이 존재(도 112)하면, 재료의 주입 위치와 마주보는 회로 지지부(300)의 면을 향해 주입 재료가 유동 및/또는 -재료가 고형화된 후에-회로 지지부(300)위에서 몸체의 고형 고정이 가능해진다. 도시된 것과 같이 다양한 실시예들에서, 통로(300c)들이 상기 관통 개구부(51a)를 형성하기 위해 필요하다. 선호적으로 다양한 실시예들에서, 상기 몸체(45,46,47)들 중 적어도 한 개를 상기 회로 지지부(300)에 고정하기 위해, 회로 지지부(300)의 양쪽 면들의 적어도 일부분 및 상기 통로(300b, 300c)에 몰딩된 재료가 제공 및/또는 회로 지지부(300)의 양쪽 면들의 적어도 일부분 및 변부들 중 적어도 일부분을 따라 몰딩된 재료가 제공된다.

선호적으로, 광학 모듈의 송신기 및 수신기의 위치설정 및 전기적 연결을 위해 필요한 회로 지지부(300)의 해당 영역을 노출시키기 위해 도 114에서 46e 및 47e로 지정된 적어도 하나의 통로를 해당 하부 면들에 제공하도록 횡방향 몸체(44,47)들이 회로 지지부(300)위에 몰딩된다. 여기서 예시된 형태의 터미널(50)에 있어서, 도 114에서 명확하게 도시된 것처럼 터미널 자체를 적어도 부분적으로 노출된 상태로 남기는 통로를 형성하고 예를 들어, 광학 모듈의 전기적 커넥터 또는 와이어의 연속적인 납땜 작업을 용이하게 하기 위해 몸체(45)의 하측 면이 몰딩되는 것이 선호된다.

몰드로부터 추출된 후에서 상기 구조체(41₄)는 도 113 및 도 114에 도시된 것처럼 제공되고, 도 115에 도시된 것처럼 송신기(42) 및 수신기(44a, 44b)가 장착되며 상기 송신기 및 수신기는 각각의 전도성 경로(48,49)에 연결되어 전체적으로 40₄로서 지정된 광학 모듈을 형성한다. 다음에 상기 광학 모듈(40₄)은 실질적으로 상기 모드에 따라 장치의 몸체의 해당 광학 위치에 장착될 수 있다. 상기 형태의 실시예에서 상기 횡방향 몸체(46,47)와 중심 몸체(45)사이에서 전체적으로 가요성 및/또는 변형가능성을 가지며 도 116에서만 301a로 지정된 회로 지지부(300)의 각 부분들이 노출된다. 상기 회로 지지부(300)의 상기 부분(301a)의 가요성 및/또는 변형 가능성을 이용하면 상기 횡방향 몸체(46,47)-및 송신기 및 수신기-는 앞서 설명과 같이 예를 들어, (도 20에서 60으로 지정된 형태의 부재와 같은) 위치설정 또는 블록킹 부재에 의해 가해지는 추력에 의해(도 19에 도시된 표면(33a, 34a)들과 같은) 위치의 해당 광학 표면에 대해 정확한 위치를 가질 수 있다.

물론, 몸체(45-47)는 예시된 구성과 다른 구성을 가지고 상기 횡방향 몸체(46,47)들 및 중심 몸체사이에서 연장되는 얇은 연결 부분들 또는 모든 경우에서 탄성 변형가능한 부분들을 형성하기 위해 오버몰딩될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예들에서, 하나 이상의 구분된 위치설정 및/또는 지지 몸체들은 회로 지지부와 연결된다. 도 117-119에 예시된 상기 형태의 실시예에서, 앞서 도시된 도면의 도면부호와 동일한 도면부호들은 상기 구성요소들과 기술적으로 동등한 구성요소들을 지정하기 위해 이용된다.

우선, 도 117 및 도 118을 참고할 때, 다양한 실시예에서 예를 들어, 도 112-도 115를 참고하여 이미 설명한 형태를 가지고 전기전도성 경로 형태를 가진 전도체(48, 49) 및 터미널(50)을 포함한 가요성 회로 지지부(300)가 상기 목적을 위해 이용된다.

상측 부분 몸체들이 식별되는 단일 몸체 가 전체적으로 41'로 지정되고, 특히 45'로 지정된 중심 부분 몸체 및 46' 및 47'로 지정된 2개의 횡방향 부분 몸체들이 45, 46 및 47로 지정된 지지 및 위치설정 몸체의 상측 부분을 제공한다. 상기 예에서, 상기 횡방향 부분 몸체(46',47')들은 상대적으로 얇은 구조 및/또는 가요성 구조를 가지는 것이 선호되는 적어도 하나의 연결 부분(160)에 의해 중심 몸체와 연결된다. 상기 세 개의 부분 몸체(45'-47')들의 상부 면들은 필요한 기능 요소를 형성하도록 구성된다. 예를 들어, 도 117을 참고할 때 부분 몸체(45')는 구속 돌출부(45b), 상측 성형부(51) 및 구멍(50₂)을 형성하고, 45a', 51a'로 지정된 관통 개구부들의 각 부분을 형성한다. 대신에 상기 부분 몸체(46',47')들은 해당 시트(46a, 47a) 및 부속 요소(46b,47b)를 형성한다.

대신에 45", 46", 47"로 지정된 세 개의 하측 부분 몸체들은 서로 구분되고 45, 46, 47로 지정된 지지 및/또는 위치설정 몸체들의 하측 부분을 제공한다. 이와 관련하여, 예를 들어, 도 118에 도시된 것처럼, 하측 부분 몸체(45")는, 터미널(50)의 일부분을 노출된 상태로 남기기 위하여, 필요한 관통 개구부들 및 개구부(170)의 각 부분(45a",51a") 및 성형부(52)를 형성한다. 대신에, 하측 횡방향 부분 몸체(46",47")들은 각각의 통로(46e,47e)를 형성하고 실질적으로 프레임 형태를 가지며 구성된다.

다양한 실시예에서, 상기 지지 및/또는 위치설정 몸체들 즉, 지지 및/또는 위치설정 몸체를 형성하는 부분 몸체(45'-47' 및 45" 및 46")들은 열가소성 또는 열성형 재료 또는 수지와 같은 중합체로 제조된다. 선호적으로 이용되는 재료는 특히 상대적으로 두꺼운 예를 들어, 적어도 국소적으로 1mm 초과의 두께를 가지며 몰딩되면 상대적으로 강한 형태를 가져서 필요한 지지 및/또는 위치설정 기능을 보장한다. 연결 부분(160)은 동일한 재료로 제조되고 관절 연결된 조인트 또는 힌지를 가질 수 있거나 -예시된 경우와 같이-실질적으로 박층(laminar) 형태를 가지거나 모든 경우에서(1mm 미만의 두께와 같은) 작은 치수를 가져서 적절한 가요성을 보장한다. 선택적으로, 부분 몸체(45'-47")(및 부분 몸체(45"-47"))는 상대적으로 강한 중합체로 제조되고 또 다른 가요성 재료로 제조된 연결 부분(160)과 공동 몰딩되거나 오버몰딩될 수 있다.

다양한 실시예들에서 부분 몸체(45'-47') 및 부분 몸체(45"-47")는 예를 들어, 스냅 작동 연결 수단 및/또는 슬롯-끼워맞춤 및/또는 간섭-끼워맞춤 수단과 같은 상호 연결 수단을 가진다. 예시된 경우에서, 예를 들어, 상기 부분 몸체(45"-47")의 상부 면들에 제공된 돌출부(180) 및 해당 시트(190)를 연결하는 돌출부(180) 또는 시트(190)가 상기 부분 몸체(45'-47')의 하부 면에 제공된다. 다양한 실시예에서, 상기 시트(190)들은 관통 시트(through seats)지만 다른 실시예들에서 시트들은 막힌 시트(blind seat)일 수 있다. 상기 설명과 같이 선호적으로, 상기 돌출부(180)는 해당 시트(190)내에서 스냅 작동에 의해 연결될 수 있다. 또한, 부분 몸체(45')의 하부 면에 형성된 해당 돌출부(210)를 수용하는 부분 몸체(45")(도 117)의 상부 면에 형성된 시트(200)와 같은 또 다른 상호 위치설정 요소들을 제공할 수 있고 상기 시트 및 돌출부들은 기질(300₁)의 개구부(300c)에 위치하도록 설계된다(도 117). 또한, 돌출부(210) 및 시트(200)는 예를 들어, 도 117 및 도 118에 도시된 것처럼, 기질(300₁)의 개구부(300b)의 위치들에 해당하는 위치에서 부분 몸체(46'-46" 및 47'-47")위에 제공될 수 있다.

도 118에 도시된 것처럼, 부분 몸체(45'-47')(즉, 몸체(41')) 및 부분 몸체(45"-47")가 별도로 몰딩되고 예를 들어, 중합체로 제조되며 다음에 송신기(42) 및 수신기(44a, 44b)가 장착될 수 있는 회로 지지부(300)의 삽입과 함께 서로 결합된다. 예를 들어, 예시된 경우를 참고할 때, 몸체(41')의 바닥 면은 회로 지지부(300)의 상부 면에 대해 설치되어 위치설정 돌출부(210,210a)는 개구부(300b,300c)를 통해 관통한다. 다른 한편, 상기 부분 몸체(45"-47")의 상부 면들은 회로 지지부(300)의 하부 면에 대해 설치되어 돌출부(180,210) 및 해당 시트(190, 200)사이에서 결합부를 형성한다. 상기 하측 부분 몸체(46",47")의 통로(46e,47e)가 존재하면 회로 지지부(300)에서 송신기 및 수신기의 예비 조립이 가능해 진다. 상기 설명과 같이, 예시된 경우에서, 돌출부(180) 및 시트(190)는 스냅 작동 결합부를 위해 구성되지만 결합부의 형태-결합부의 갯수 및/또는 위치-는 상이할 수 있다.

부분 몸체(45'-47') 및 부분 몸체(45"-47")사이에서 결합된 후에, 전체적으로 40₅로 지정된 광학 모듈이 형성되고 광학 모듈의 구조는 몸체(45,46,47)들을 포함하고 각각의 몸체는 도 119에 도시된 것처럼 해당 부분 몸체(45'-45", 46'-46", 47'-47")에 의해 형성된다. 상기 형태의 실시예에서, 가요성 또는 변형가능성을 가진 회로 지지부(300)의 각 부분(310a) 및 관절식으로 연결되거나 가요성을 가지는 중간 몸체 부분(160)이 횡방향 몸체(46,47) 및 중심 몸체(45)사이에서 노출된 상태로 유지된다. 중간 부분(160) 및 회로 지지부(300)의 상기 부분(301a의 가요성을 이용하면 상기 횡방향 몸체(45,47)들 -및 따라서 송신기 및 수신기-는 이용되는 위치설정 또는 블록킹 부재에 의해 가해지는 추력에 의해 위치의 해당 광학 표면에 대해 우측에 위치할 수 있다(이와 관련하여, 도 119는 예를 들어, 모듈이 조립되는 상태를 자극한다).

스냅 작동 연결 수단 및/또는 슬롯 끼워맞춤 수단 및/또는 간섭 끼워맞춤 수단 대신에, 부분 몸체(45'-47') 및 부분 몸체(45"-47")는 다른 방법으로 예를 들어, 연결 수단(180-210)의 접착 또는 용접 또는 부분 용융에 의해 회로 지지부(300)의 삽입에 의해 서로에 대해 고정될 수 있다. 또한, 중간 연결 부분(160)들이 생산관점에서 유리할지라도 특히 처리를 용이하게 하고 회로 지지부(300)의 전도성 경로들을 보호하기 위해 유용할지라도 상기 중간 연결부분들은 실시를 위해 엄격하게 필수불가결한 것은 아니다. 다른 한편, 선호되지만 부분 몸체(45"-47"들은 서로 연결되어 160으로 지정된 부분들과 유사한 가요성 중간 부분들에 의해 단일 몸체를 형성할 수 있다. 160으로 지정된 부분들과 동일한 형태를 가진 중간 연결 부분들이 한편으로 도 112-115를 참고하여 설명한 실시예와 동일한 형태를 가진 실시예에서 전도성 경로들을 보호부를 가진 모듈을 제공하는 것이 바람직하다면 회로 지지부(300)의 상부 면 및/또는 하부 면위에 제공된다.

또한, 예를 들어, 300으로 지정된 회로 지지부와 동일한 형태를 가진 가요성 회로가 특히 중심 몸체(45)를 오버몰딩하는 경우에 가요성 형태, 도 7-9 또는 도 91-93을 참고하여 설명한 형태의 금속 연결 터미널(50)을 가질 수도 있다.

변형예에서, 몸체(41')는 특히 중간 몸체 부분(160)을 이용하여 예를 들어, 도 119에서와 같이 부분 몸체(45')에 대해 기울어진 구조에서 부분 몸체(46',47')와 몰딩된다; 이를 위해, 부분 몸체(45"-47")는 중간 몸체 부분에 의해 부분 몸체(45")와 연결될 수 있다. 특히 몸체(45-47)들이 중간 몸체 부분에 의해 서로 연결될 때, 상기 형태의 변형예들은 또한 도 112-116의 형태와 동일한 형태를 가진 오버몰딩된 구조체의 경우에도 적용될 수 있다.

도 112-116 및 도 117-119를 참고하여 설명한 형태를 가진 광학 모듈은 상기 모든 실시예들내에서 이용될 수 있다.

당업자들은, 하나의 실시예에 관하여 설명된 개별 특징들이 상기 다른 실시예들에서 이용될 수 있고 다양한 실시예들에서 본 발명을 따르고 이전의 예들과 상이할 수 있는 상기 특징들의 조합을 포함한 센서 장치를 제공할 수 있다는 것을 알 것이다.

예를 들어, 상기 다양한 모든 실시예들은 도 72 내지 도 78의 실시예와 관련하여 제공된 특징들에 따라 구성될 수 있다. 유사하게, (42₁, 44₁, 37₂, 35₂로 지정된 요소들과 같은 ) 기준 광학 안내부의 삽입에 의해 기준 광학 조사의 적어도 하나의 송신기 및 적어도 하나의 수신기를 제공하는 해결책이 모든 실시예들에서 실시될 수 있다.

다양한 실시예들에서, 몸체(10a)의 밀폐부 또는 바닥 구조체는 또한 탱크(1)의 내부를 향해 돌출하는 하우징 부분(12)의 주변 벽(20)의 일부분을 포함하거나 해당 외부 표면이 액체물질과 접촉한다. 상기 형태의 실시예들에서 상기 물질의 특성 및/또는 다른 상태를 감지하기 위한 광학 장치는 광학 센서의 작동 광학 조사에 대해 투명한 재료로 제조되는 주변 벽(20)의 상기 돌출 부분과 연결될 수 있다. 예를 들어, 도 100-111의 실시예를 참고할 때, 시트(230)는 상기 주변 벽(20)의 상기 부분에 형성되고, 상기 주변 벽의 형상은 적어도 표면(230a-230b)을 형성한다.

다양한 실시예에서, 31로 지정된 형태를 가진 광학 성형부 또는 광학 프리즘은 적어도 부분적으로 광학 조사에 대해 투명하거나 침투성을 가지는 상기 특성들 중 적어도 일부를 포함하고 해당 시트내에 장착되는 독립 요소 또는 구분된 요소로서 구성된다. 예를 들어, 도 72 내지 도 78을 참고하여 설명한 광학 성형부 또는 프리즘(31)은 도 100-111을 참고하여 설명한 예의 성형 광학 인서트(220)와 같이 구분된 요소일 수 있고, 해당 시트(21c)는 시트(130)와 같이 광학 조사에 대해 투명한 바닥 벽 및/또는 벽들을 가질 수 있다.

상기 설명과 같이, 상기 형태의 센서 장치는 적절한 구조적 수정(예를 들어, 서로 다른 각도(α) 및/또는 서로 다른 송신기 및/또는 수신기를 이용)에 의해 구해지거나 다른 실시예 및/또는 다른 적용예들을 위해 구해지는 가능성 및/또는 연료의 오염을 감지하거나 석유 에탄올 혼합물 또는 디젤 바이오디젤 혼합물과 같은 연료 혼합물을 구분 및/또는 연료의 특성을 감지하기 위해 이용되는 가능성을 가진다.

상기 설명과 같이, 상기 형태의 센서 장치는 물질의 특성을 감지하기 위한 광학 센서를 포함하고 또한 전기발전기와 같은 내연 또는 흡열 엔진을 포함한 차량과 다른 시스템에서도 이용될 수 있다.

본 발명은 감지되는 액체 물질의 일반적인 용기 및 탱크를 특히 참고하여 설명되지만 상기 센서 장치는 동일하게 액체 물질이 포함 및/또는 유동하는 유압 도관에도 적용될 수 있다: 이와 관련하여 상기 "용기" 또는 "탱크"는 감지되는 물질을 통과 및/또는 포함하도록 설계된 일반적인 덕트를 언급하는 것으로도 이해되어야 한다.

10; 10, 110.......센서 장치,
10a, 10a, 110a.......장치 몸체,
42; 42₂.......송신기,
44; 44₂.......수신기,
15, 40; 15, 40₁; 15, 40₂; 15, 40₃.......감지장치,
41; 41₁; 41₂; 41₃; 41₄.......구조체,
48, 49, 50; 48₂; 48₃; 48₂, 48₃, 49₂, 50; 300.......연결요소,
45-47; 45₁-47₁; 45₂-47₂; 45₃-47₃; 41₁; 41₃; 41', 45'-47', 45"-47".....몸체

Claims (20)

1. 액체 물질의 하나 이상의 특성을 검출하기 위한 광학 센서 장치로서,
   상기 광학 센서 장치(10; 10, 110)는 내부 표면 및 외부 표면을 갖는 벽(21)이 구비된 장치 몸체(10a, 10a, 110a)를 포함하고, 장치 몸체(10a, 10a, 110a)는 벽(21)의 외부 표면의 하나 이상의 부분이 인터페이스 표면(21₁)을 형성하기 위해 액체 물질과 접촉하고 벽(21)의 내부 표면이 액체 물질로부터 분리되도록 배열되며,
   하나 이상의 감지 장치(15, 40)가 벽(21)의 내부 표면에 연결되고 하나 이상의 감지 장치(15, 40)는 주어진 광학 복사(R)의 하나 이상의 송신기(42) 및 하나 이상의 수신기(44)를 포함하는 하나 이상의 광학 모듈(40; 40₄; 40₅)을 포함하고,
   상기 벽(21)의 하나 이상의 제1 부분은 상기 주어진 광학 복사(R)의 전파하기 위한 재료로 제조되고, 상기 하나 이상의 송신기(42) 및 상기 하나 이상의 수신기(44)는 상기 제1 부분에서 벽(21)의 내부 표면에 광학적으로 결합되고,
   상기 벽(21)의 제1 부분은 상기 하나 이상의 송신기(42)로부터 상기 하나 이상의 수신기(44)까지 인터페이스 표면(21₁)에서 반사에 의해 상기 주어진 광학 복사(R)의 전파를 형성하는 형상을 가지며, 하나 이상의 송신기(42)로부터 주어진 광학 복사(R)는 벽(21)의 제1 부분을 통하여 인터페이스 표면(21₁)까지 부분적으로 전파되고 하나 이상의 수신기(44)를 향하여 벽(21)의 제1 부분을 통하여 추가로 전파되어 주어진 광학 복사는 액체 물질의 하나 이상의 특성의 함수로서 가변적인 각도로 인터페이스 표면에 의해 반사되며,
   벽(21)의 내부 표면은 광학 모듈(40; 40₄; 40₅)에 대한 위치(30)를 형성하도록 제1 부분에서 형상이 형성되고, 위치(30)는 벽(21)의 내부 표면에 대응하는 위치에서 돌출되는 하나 이상의 돌출 요소(31)를 포함하고,
   상기 위치의 하나 이상의 돌출 요소(31)는 마주보는 방향으로 기울어진 2개의 표면(33a, 34a)을 형성하는 하나의 광학 요소 또는 기울어진 표면(33a, 34a)을 각각 형성하는 하나 이상의 광학 요소(33,34)를 포함하고,
   상기 하나 이상의 송신기(42)는 제1 기울어진 표면(33a)을 향하고, 하나 이상의 수신기(44)는 제2 기울어진 표면(34a)을 향하며,
   상기 하나 이상의 송신기(42) 및 상기 하나 이상의 수신기(44)는 각각의 축(42_y, 44_y)에 따라 서로에 대해 각을 이루며 서로를 향하는 방출 및 수신을 위한 각각의 능동 부분을 가지며,
   상기 하나 이상의 송신기(42) 및 상기 하나 이상의 수신기(44)는 이 송신기와 수신기 사이에 90°미만인 제1 각(α)을 형성하는 각각의 배열 평면(42_x, 44_x)에 따라 배열되고,
   송신기와 수신기 사이에 90°초과의 각을 형성하는 상기 하나 이상의 송신기(42) 및 상기 하나 이상의 수신기(44)의 축을 통하여 2개의 평면(42_y, 44_y)이 통과하고,
   상기 광학 모듈은 상기 장치 몸체(10a, 10a, 110a)로부터 분리된 부분으로서 형성된 하나 이상의 수신기(44) 및 상기 하나 이상의 송신기(42)의 지지 및 전기적 연결을 위한 구조체(41; 41₄)를 포함하며,
   지지 및 전기적 연결을 위한 구조체(41; 41₄)는 부분적으로 전기 전도성 재료로 제조된 전기적 연결 요소(48, 49, 50; 300)에 연결된 전기 절연성 재료로 제조된 하나 이상의 몸체(45-47; 41', 45'-47'; 45"-47")를 포함하고,
   광학 센서 장치는 지지 및 전기적 연결을 위한 구조체(41; 41₁) 및 장치 몸체(10a, 10a, 110a)로부터 분리된 부분으로서 구성된 위치설정 또는 블록킹 부재(60; 60₁; 60₂; 60₃; 60₄)를 추가로 포함하고, 상기 위치설정 또는 블록킹 부재(60; 60₁; 60₂; 60₃; 60₄)는 광학 모듈(40; 40₄, 40₅)의 위치설정을 보장하기 위해 위치(30)의 하나 이상의 돌출 요소(31)와 맞물리도록 미리 배열되며,
   하나 이상의 전기적 연결 요소(48, 49, 50, 300)는 제1 및 제2 기울어진 표면(33a, 34a)에 대해 상기 송신기(42) 및 수신기(44)의 정확한 위치를 보장하고, 생산 및 조립 허용오차를 회복하기 위하여 탄성변형되거나 또는 가요성을 갖는 광학 센서 장치.
2. 제1항에 있어서, 전기 절연성 재료로 제조된 하나 이상의 몸체(45-47; 41', 45'-47'; 45"-47")는 하나 이상의 전기 연결 요소(48, 49, 50, 300)를 통하여 중심 몸체(45; 45'-　45")에 유연하게 연결된 제1 및 제2 횡방향 몸체(46, 47; 46₁, 47₁; 46₂, 47₂; 46'-46", 47'-47") 및 중심 몸체(45; 45'-45")를 포함하고, 하나 이상의 송신기(42)가 제1 횡방향 몸체(46; 46₁; 46₂; 46'-46")에 연결되며, 상기 하나 이상의 수신기(44)가 제2 횡방향 몸체(47; 47₁; 47₂; 47'-47")에 연결되는 광학 센서 장치.
3. 제1항에 있어서, 전기 절연성 재료로 제조된 하나 이상의 몸체(45-47; 41', 45'-47'; 45"-47")는
   -하나 이상의 전기 연결 요소(48, 49, 50)에 오버몰딩된 하나 이상의 몸체(45-47; 45₁-47₁; 45₂-47₂; 45₃-47₃; 41₁; 41₃),
   -전기적 연결 요소를 포함하는 가요성 회로 지지부 상에 오버몰딩된 하나 이상의 몸체(45-47),
   -전기적 연결 요소(48, 49; 50, 300)에 의해 서로 연결된 복수의 구분된 몸체(45-47; 41', 45'-47', 45"-47");
   -전기적 연결 요소를 포함하는 가요성 회로 지지부(300)와 연결되는 복수 개의 구분된 몸체(41', 45'-47', 45"-47");
   -전기 절연성 중합체 재료로 몰딩된 복수의 몸체 및 중합체를 포함한 전기 전도성 재료로 몰딩된 전기 연결 요소를 포함하는 광학 센서 장치.
4. 제1항에 있어서, 전기 절연 재료로 제조된 하나 이상의 몸체(45-47; 41'; 45'-47', 45"-47")는 위치(30)의 하나 이상의 돌출 요소(31)에 대해 위치설정 또는 블록킹 수단(51, 51a, 52a)을 포함하는 광학 센서 장치.
5. 제1항에 있어서, 위치설정 또는 블록킹 부재(60; 60₁; 60₂; 60₄)는 마주보는 2개의 암(62)을 포함하고 각각의 암은 광학 모듈의 지지 및 전기적 연결을 위해 상기 구조체(41; 41₄)의 각 몸체(46, 47)와 함께 작동할 수 있는 원위 단부 영역(62a)을 갖는 광학 센서 장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 위치설정 또는 블록킹 부재(60; 60₁; 60₂; 60₃; 60₄)는
   -하나 이상의 돌출 요소(31)에 대해 상기 위치설정 또는 블록킹 부재의 축방향 운동에 의해 위치(30)의 상기 하나 이상의 돌출 요소(31)와 간섭 끼워 맞춤에 의해 연결될 수 있는 부재(60; 60₄);
   -상기 하나 이상의 돌출 요소(31)에 대해 상기 위치설정 또는 블로킹 부재의 각운동 또는 회전 운동에 의해 위치(30)의 상기 하나 이상의 돌출 요소(31)의 하나 이상의 시트(35a)와 연결될 수 있는 부재(60₂);
   -위치(30)의 상기 하나 이상의 돌출 요소(31)의 하나 이상의 시트(35a)와 연결될 수 있는 구속 요소(80)에 의해 제 위치에 고정될 수 있는 부재(60₁);
   -전기 절연 재료로 제조된 하나 이상의 몸체(45-47; 41', 45'-47', 45"-47")의 몸체(45) 내에 형성된 연결 시트(45a; 45a₁)와 함께 작동할 수 있는 회전 방지 요소(61b; 61e)를 가진 부재(60₁; 60₂);
   -전기 절연 재료로 제조된 하나 이상의 몸체(45-47; 41', 45'-47', 45"-47")의 몸체(45)의 하나 이상의 위치설정 또는 블록킹 수단(51)과 간섭 끼워 맞춤에 의해 연결될 수 있는 부재(60; 60₂; 60₄) 중 하나를 포함하는 광학 센서 장치.
7. 제2항에 있어서, 상기 하나 이상의 송신기(42)는 상기 주어진 광학 복사(R)의 단일 송신기로 구성되고, 상기 하나 이상의 수신기(44)는 제1 횡방향 몸체(46; 46₁; 46₂; 46'-46") 또는 제2 횡방향 몸체(47; 47₁; 47₂; 47'-47") 상에서 서로 나란히 제 위치에 설정된 주어진 광학 복사(R)의 2개의 수신기(44a, 44b)를 포함하는 광학 센서 장치.
8. 제1항에 있어서, 제1 부분의 재료와 상기 액체 물질 사이에서 인터페이스 표면(21₁)에 대해 상기 하나 이상의 송신기(42)에 의해 방출된 주어진 광학 복사(R)의 입사각은 50 °내지 70 °인 광학 센서 장치.
9. 제1항에 있어서, 감지 장치(15, 40)에 의해 형성되는 감지 작용을 변화시킬 수 있는 모든 광학 복사를 차폐하기 위한 차폐 수단(32, 52a, 70, 90)을 추가로 포함하고, 상기 차폐 수단은
   -상기 하나 이상의 송신기(42) 및 상기 하나 이상의 수신기(44) 사이에서 중간 위치에 있고 상기 주어진 광학 복사(R)에 대해 불투과성을 가지는 차폐 요소(32, 52a);
   -광학 모듈(40; 40₄, 40₅)에 포함된 차폐 요소(52a);
   -하나 이상의 돌출 요소(31)의 광학 요소의 중간 공동(32)을 포함하는 차페 요소;
   -벽(21)의 제1 부분의 내부 측면에 장착된 광학 차폐부(70,90); 및
   -적어도 주변 광선에 대해 불투과성을 가지고 상기 하나 이상의 송신기(42) 및 상기 하나 이상의 수신기(44)를 위한 위치설정 영역을 부분적으로 둘러싸도록 형성된 광학 차폐부(70, 90) 중 한 이상을 포함하는 광학 센서 장치.
10. 제1항에 있어서, 상기 장치 몸체(10a; 10a, 110a)는 주변 구조체(20; 120)를 가지며, 상기 장치 몸체(10a; 10a, 110a)는 벽(21)을 포함하는 바닥 구조체에 의해 형성된 하우징 부분(12, 112)을 가지며, 상기 광학 모듈(40; 40₄, 40₅)은 부분적으로 하우징 부분(12; 112)내에 수용되는 광학 센서 장치.
11. 액체 물질의 하나 이상의 특성을 검출하기 위한 광학 센서 장치로서,
    상기 광학 센서 장치(10; 10, 110)는 하나 이상의 제1 광학 장치(15, 40; 15, 40₁; 15, 40₂; 15, 42₁, 44₁)를 갖는 장치 몸체(10a; 10a, 110a)를 포함하고, 제1 광학 장치는 제1 광학 복사(R)의 하나 이상의 송신기(42; 42₁; 42₂) 및 수신기(44; 44₁; 44₂)를 포함하고 액체 물질의 하나 이상의 특성의 검출을 위해 제공되고,
    상기 광학 센서 장치는 제2 광학 장치를 갖는 장치 몸체(10a; 10a, 110a)를 포함하고, 제2 광학 장치는 제2 광학 복사의 제2 송신기(42₁) 및 제2 수신기(44₁)를 포함하고, 제2 광학 장치는 제1 광학 복사(R)에 대해 투명하거나 또는 침투성을 갖는 장치 몸체(10a; 10a, 110a)의 재료, 또는 제1 광학 장치(15, 40; 15, 40₁; 15, 40₂; 15, 42₁, 44₁)에 속한 광학 프리즘(31)의 재료 또는 제1 광학 장치(15, 40; 15, 40₁; 15, 40₂; 15, 42₁, 44₁)에 속한 광학 안내부(31₅; 37₂)의 재료 중 하나의 재료의 광학 특성을 감지하기 위해 제공되는 광학 센서 장치.
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