KR102437031B1 - 압력 센서 유닛 - Google Patents

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Abstract

압력 센서 유닛이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 압력 센서 유닛은, 유체의 압력을 측정하기 위한 다이어프램을 포함하는 압력 센싱부; 상기 압력 센싱부와 결합되는 하우징 형태의 본체부; 상기 본체부와 결합되고, 상기 압력 센싱부에서 측정된 압력 신호를 외부로 전달하는 커넥터부; 및 상기 압력 센싱부에 장착되어, 상기 다이어프램 주변의 수분을 외부로 배출하는 수분 배출 구조물;을 포함한다.

Description

압력 센서 유닛{PRESSURE SENSOR UNIT}
본 발명은 압력 센서 유닛에 관한 것이다. 더 자세하게는 압력 센서의 다이어프램 측에 수분이 모여 응결 및 빙결되는 것을 방지할 수 있는 구조를 갖는 압력 센서 유닛에 관한 것이다.
압력 센서 유닛은 압력을 감지해서 전기 신호로 변환시키는 센서로서, 가전 제품을 비롯하여 자동차, 의료기기, 환경 제어와 산업체의 시스템 제어 등에서 광범위하게 응용되고 있다. 이 중 자동차 또는 선박에 적용되는 압력 센서 유닛은 기계식에서 반도체 및 MEMS형으로 전환되어왔다. MEMS형 압력 센서는 실리콘 멤브레인(membrane) 또는 다이어프램(diaphragm)의 얇은 막이 외부 압력에 따라 휘는 정도를 감지하여 신호로 변환하여 압력을 측정한다.
한편, 압력 센서 유닛의 다이어프램과 그 주변의 온도가 낮은 경우, 수증기가 결로하여 물방울이 생길 수 있다. 도 6을 참조하면, 온도가 저하되면 압력 센서 유닛의 다이어프램과 그 주변에 수증기가 결로하여 물방울이 형성되고, 결로수가 다이어프램 주변의 벽면에 부착될 수 있다. 또한, 압력 센서 유닛의 주변 온도가 저하하여 영하가 되는 경우, 상기 결로수는 빙결할 수 있다. 이 경우, 다이어프램의 압력 검출이 어려워지는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 빙결 및 해동과정이 반복되는 과정에서 상기 다이어프램의 파손을 초래할 우려가 있다.
따라서, 온도가 저하되더라도 결로수가 부착되는 것을 방지하고, 다이어프램 주변에 결로수가 빙결되는 것을 방지할 수 있는 압력 센서 유닛이 필요하다.
JP 1999-064145　A (1999. 03. 05.)
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 압력 센서의 다이어프램에 수분이 응결하거나 빙결되는 것을 방지할 수 있는 구조를 갖는 압력 센서 유닛을 제공하고자 한다.
또한, 표면장력을 이용하여 수분이 고이지 않고 외부로 배출할 수 있는 구조를 갖는 압력 센서 유닛을 제공하고자 한다.
또한, 기존의 압력 센서 유닛에 장착가능하게 제조되어, 기존의 압력 센서 유닛의 설계를 변경시키지 않으면서도 별도로 제작하여 용이하게 결합시킬 수 있는 수분 배출 구조물을 갖는 압력 센서 유닛을 제공하고자 한다.
본 발명의 해결 과제들은 이상에서 언급한 내용으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 압력 센서 유닛은, 유체의 압력을 측정하기 위한 다이어프램을 포함하는 압력 센싱부; 상기 압력 센싱부와 결합되는 하우징 형태의 본체부; 상기 본체부와 결합되고, 상기 압력 센싱부에서 측정된 압력 신호를 외부로 전달하는 커넥터부; 및 상기 압력 센싱부에 장착되어, 상기 다이어프램 주변의 수분을 외부로 배출하는 수분 배출 구조물;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 수분 배출 구조물은, 상기 수분의 표면장력을 이용하도록 상기 수분 배출물의 미설치시보다 수분과의 접촉 면적을 증대시키는 형상을 가질 수 있다.
또한, 상기 수분 배출 구조물은, 상기 센싱부의 외주면을 따르는 형상을 갖고 상기 센싱부의 외주면에 장착되는 베이스부; 및 상기 베이스부로부 연장형상 되어 상기 다이어프램 주변의 상기 수분이 흐를 수 있는 유로를 형성하는 하나 이상의 유로 형성부;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 유로 형성부 각각은, 상기 다이어프램을 보호하는 상기 압력 센싱부의 가이드링에 장착될 수 있는 장착홈;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 수분이 타고 흐르는 상기 유로 형성부의 수분 접촉면은, 상기 다이어프램의 중심으로부터 외부를 향하도록 경사질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 압력 센서 유닛은, 유체의 압력을 측정하기 위한 원형의 다이어프램을 포함하는 압력 센싱부; 및 상기 압력 센싱부에 장착되는 상기 다이어프램 주변의 수분을 외부로 배출하는 수분 배출 구조물;을 포함하고, 상기 압력 센싱부는, 원형의 상기 다이어프램을 보호하도록 상기 다이어프램의 외주를 따라 마련되는 환형의 가이드링;을 포함하고, 상기 수분 배출 구조물은, 상기 환형의 가이드링의 외주면을 따라 형성되는 환형의 베이스부; 및 상기 베이스부로부터 연장형상 되어 상기 다이어프램 주변의 상기 수분이 흐를 수 있는 유로를 형성하는 하나 이상의 유로 형성부;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 유로 형성부 각각은, 상기 다이어프램을 보호하는 상기 압력 센싱부의 가이드링에 장착될 수 있는 장착홈;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 유로 형성부는 복수개가 마련되고, 상기 유로 형성부 각각은 서로 등간격으로 이격되어 방사상으로 배치될 수 있다.
또한, 상기 수분이 타고 흐르는 상기 유로 형성부의 수분 접촉면은, 상기 다이어프램의 중심으로부터 외부를 향하도록 경사질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 압력 센서 유닛은, 압력 센서의 다이어프램에 수분이 응결하거나 빙결되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 표면장력을 이용하여 수분이 고이지 않고 외부로 배출할 수 있다.
또한, 기존의 압력 센서 유닛에 장착가능하게 제조되어, 기존의 압력 센서 유닛의 설계를 변경시키지 않으면서도 별도로 제작하여 용이하게 결합시킬 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 내용으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 센서 유닛의 정면도이다.
도 2는 도 1의 압력 센서 유닛의 저면도이다.
도 3 및 도 4는 도 1의 압력 센서 유닛에 결합된 수분 배출 구조물을 나타내는 도면이다.
도 5 본 발명의 일 실시예에 따른 수분 배출 구조물을 상세히 나타내는 도면이다.
도 6은 종래의 압력 센서 유닛의 다이어프램에서의 수분의 응축과정을 나타내는 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예가 상세하게 설명된다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고, 도면에서 본 발명의 실시예를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략되었다.
본 명세서에서 사용된 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도로 사용된 것이 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
본 명세서에서, "포함하다", "가지다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로서, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 나타나는 구성부들은 서로 다른 특징적인 기능들을 나타내기 위해 독립적으로 도시되는 것으로, 각 구성부들이 분리된 하드웨어나 하나의 소프트웨어 구성단위로 이루어짐을 의미하지 않는다. 즉, 각 구성부는 설명의 편의상 각각의 구성부로 나열하여 기술되고, 각 구성부 중 적어도 두 개의 구성부가 합쳐져 하나의 구성부로 이루어지거나, 하나의 구성부가 복수 개의 구성부로 나뉘어져 기능을 수행할 수 있다. 이러한 각 구성부의 통합된 실시예 및 분리된 실시예도 본 발명의 본질에서 벗어나지 않는 한 본 발명의 권리 범위에 포함된다.
또한, 이하의 실시예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 보다 명확하게 설명하기 위해서 제공되는 것으로서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 센서 유닛의 정면도이고, 도 2는 도 1의 압력 센서 유닛의 저면도이다. 도 3 및 도 4는 도 1의 압력 센서 유닛에 결합된 수분 배출 구조물을 나타내는 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 센서 유닛(100)은, 유체의 압력을 함께 측정하기 위한 것이다. 압력 센서 유닛(100)은 다이어프램(114)을 이용하여 측정된 압력 신호를 외부기기에 전달할 수 있다.
압력 센서 유닛(100)은 유체의 압력을 측정하기 위한 다이어프램(114)을 포함하는 압력 센싱부(110), 압력 센싱부(110)와 결합되는 본체부(140), 본체부(140)와 결합되는 커넥터부(160), 및 수분 배출 구조물(120)을 포함할 수 있다.
압력 센싱부(110)는 금속 재질의 원통형 하우징(111)과 하우징(111)의 바닥부에 마련되어 유체의 압력을 측정하기 위한 다이어프램(114)을 포함할 수 있다. 또한, 다이어프램(114)의 둘레에는 다이어프램(114)을 보호하기 위한 금속재질의 가이드링(116)이 마련될 수 있다. 가이드링(116)은 소정의 폭을 갖는 환형의 형상을 가질 수 있다. 일례로, 가이드링(116), 하우징(111), 다이어프램(114)은 금속재질인 STS316L로 형성될 수 있다. 또한, 압력 센싱부(110)는 다이어프램(114)의 변형 정도를 감지하여 유체의 압력을 측정할 수 있는 압력 센싱 소자(미도시)를 하우징(111) 내부에 포함할 수 있다. 일례로, 상기 압력 센싱 소자는 MEMS(Micro-Electro-Mechanical System) 타입의 반도체 소자일 수 있다.
또한, 하우징(111)에는 고무 또는 플라스틱 재질의 오-링과 같은 밀폐씰(112)이 장착될 수 있다. 밀폐씰(112)은 압력 센싱부(110)가 장착되는 대상물과의 밀폐를 위해 마련된다.
본체부(140)는 내부의 회로기판(미도시) 등을 보호하기 위하여 마련된 것으로 하우징 형태의 본체(142) 및 본체(142)에 마련된 렌치 결합부(144)를 포함할 수 있다. 일례로, 렌치 결합부(144)는 육각형상 일 수 있으며, 렌치를 이용하여 대상물에 결합될 수 있다. 본체부(140)의 일단은 압력 센싱부(110)와 결합되고, 타단은 커넥터부(160)와 결합될 수 있다.
커넥터부(160)는 압력 센싱부(110)의 다이어프램(1140)의 변형을 측정한 압력 신호를 외부 기기로 전달하기 위해 마련된 것이다.
수분 배출 구조물(120)은 압력 센싱부(110)의 하단에 장착되어, 다이어프램(114) 및 그 주변에 수분이 응축되거나 빙결되는 것을 방지하고 수분이 외부로 배출되도록 유도하기 위해 마련된 것이다.
도 5 본 발명의 일 실시예에 따른 수분 배출 구조물을 상세히 나타내는 도면이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수분 배출 구조물(120)은 다이어프램(114) 주변에 수분이 응축되는 경우, 상기 수분의 표면장력을 이용하여 상기 수분을 압력 센서 유닛(100)의 외부로 배출시키기 위해 마련된 것이다. 이를 위하여, 수분 배출 구조물(120)을 설치하지 않은 경우와 비교할 때, 수분의 접촉 면적을 증대시킬 수 있는 형상을 가질 수 있다.
수분 배출 구조물(120)은 베이스부(122) 및 하나 이상의 유로 형성부(124)를 포함할 수 있다. 베이스부(122)는 압력 센싱부(110)의 외주면 즉 하우징(111)의 외주면에 장착되도록 환형의 형상을 가질 수 있다. 베이스부(122)는 하우징(110)의 외주면에 탈착가능하게 끼움 결합할 수 있다. 유로 형성부(124)는 베이스부(122)로부터 연장형성 되어 다이어프램(114) 및 그 주변에서 응축된 수분이 타고 흐를 수 있는 유로를 제공할 수 있다. 유로 형성부(124)는 환형의 베이스부(122)를 따라 소정의 간격으로 등간격을 이루며 방사상으로 복수개가 마련될 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 유로 형성부(124) 각각은 압력 센싱부(110)의 가이드링(116)에 장착될 수 있는 장착홈(125)이 형성될 수 있다. 유로 형성부(124)는, 베이스부(122)에서 연장하는 제1면(124a), 제1면(124a)과 수직하고 편평한 형상의 제2면(124b), 제2면(124b)과 소정의 각도를 이루도록 꺾여진 제3면(124c)을 포함할 수 있다. 제3면(124c)은 다이어프램(114) 주변에서 형성된 수분이 가장 먼저 접촉하는 수분 접촉면으로서, 다이어프램(114)의 중심(c)으로부터 외부를 향하도록 경사진 형상을 가질 수 있다. 또한, 다이어프램(114)과 평행한 제2면(124b)은 제3면(124c)과 접촉하여 이동되는 수분이 더 넓은 면적에서 접촉하도록 외부로 갈수록 면적이 커지는 사다리꼴 형상을 가질 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 수분 배출 구조물(120)에 따라 수분이 흘러내리는 과정에 대해서 설명하기로 한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 다이어프램(114) 및 그 주변에 수분이 모이고 응결하게 되면 중력에 의해 상기 수분은 다이어프램(114)과 가이드링(116) 사이에 모이게 된다. 응결된 수분은 중력에 의해서 아래로 흐르게 된다(도시된 바와 같이 수평방향으로 압력 센서 유닛이 결합되는 경우를 예를 들어 설명). 이 경우, 모인 상기 수분은 돌출된 형상을 갖는 유로 형성부(124)에 의해 분리가 되고, 상기 수분의 일부는 유로 형성부(124)를 타고 중력에 의해 아래로 내려오고(a바향), 일부는 유로 형성부(124) 사이의 공간으로 흘러내린다(b방향 및 c방향). 여기서, 유로 형성부(124)와 접촉하는 상기 수분은 중력에 의해 아래로 이동하면서, 유로 형성부(124)와 접촉하는 면적이 더욱 커질 수 있다. 이로 인해, 상기 수분이 이동함에 따라 상기 수분의 표면적이 더욱 확대되고, 상기 수분의 분자간의 작용힘과 표면장력 사이의 밸런스가 무너져 파열된 형태로 되고 중력에 의해서 아래로 배출될 수 있다.
또한, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 유로 형성부(124)는 경사진 제3면(124c)이 마련되기 때문에, 제3면(124c)을 따라 상기 수분이 더욱 잘 타고 흘러 내를 수 있다. 또한, 상기 수분이 제3면(124c) 및 제2면(124b)을 따라 순차적으로 이동됨에 따라 접촉 표면적이 더욱 커지게 된다. 이러한 구조 덕분에, 상기 수분은 상기 표면장력과 상기 수분의 분자간의 힘의 균형이 무너져 파열된 형태로 외부로 배출될 수 있다.
상술한 실시예에 따른 압력 센서 유닛은, 압력 센서의 다이어프램에 수분이 응결하거나 빙결되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 다이어프램과 가이드링 사이에 물이 고일 수 있을 부분에 돌출 형상의 유로 형성부를 마련하여 물이 고이지 않고 보다 넓은 면적과 접촉하도록 함으로써, 외부로의 물의 배출을 증진시킬 수 있다.
또한, 표면장력을 이용하여 수분이 고이지 않고 외부로 배출할 수 있고, 기존의 압력 센서 유닛에 장착가능하게 제조되어, 기존의 압력 센서 유닛의 설계를 변경시키지 않으면서도 별도로 제작하여 용이하게 결합시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다.
100: 압력센서 유닛 110: 압력 센싱부
111: 하우징 114: 다이어프램
116: 가이드링 120: 수분 배출 구조물
122: 베이스부 124: 유로 형성부
140: 본체부 160: 커넥터부

Claims (9)

  1. 유체의 압력을 측정하기 위한 다이어프램이 일단에 마련되어 외부에 노출되는 구조를 갖는 압력 센싱부;
    상기 압력 센싱부와 결합되는 하우징 형태의 본체부;
    상기 본체부와 결합되고, 상기 압력 센싱부에서 측정된 압력 신호를 외부로 전달하는 커넥터부; 및
    상기 압력 센싱부에 장착되어, 상기 다이어프램 주변의 수분을 외부로 배출하는 수분 배출 구조물;을 포함하고,
    상기 수분 배출 구조물은 상기 수분의 표면장력을 이용하되, 상기 수분 배출 구조물의 미설치시보다 상기 다이어프램의 중심을 기준으로 수분과의 접촉 면적을 방사상으로 증대시키는 형상을 갖는 것인 압력 센서 유닛.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 수분 배출 구조물은,
    상기 센싱부의 외주면을 따르는 형상을 갖고 상기 센싱부의 외주면에 장착되는 베이스부; 및
    상기 베이스부로부터 연장형상 되어 상기 다이어프램 주변의 상기 수분이 흐를 수 있는 유로를 형성하는 하나 이상의 유로 형성부;를 포함하는 것인 압력 센서 유닛.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 유로 형성부 각각은, 상기 다이어프램을 보호하는 상기 압력 센싱부의 가이드링에 장착될 수 있는 장착홈;을 포함하는 것인 압력 센서 유닛.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 수분이 타고 흐르는 상기 유로 형성부의 수분 접촉면은, 상기 다이어프램의 중심으로부터 외부를 향하도록 경사진 것인 압력 센서 유닛.
  6. 유체의 압력을 측정하기 위한 원형의 다이어프램이 일단에 마련되어 외부에 노출되는 구조를 갖는 압력 센싱부; 및
    상기 압력 센싱부에 장착되는 상기 다이어프램 주변의 수분을 외부로 배출하는 수분 배출 구조물;을 포함하고,
    상기 압력 센싱부는,
    원형의 상기 다이어프램을 보호하도록 상기 다이어프램의 외주를 따라 마련되는 환형의 가이드링;을 포함하고,
    상기 수분 배출 구조물은,
    상기 환형의 가이드링의 외주면을 따라 형성되는 환형의 베이스부; 및
    상기 베이스부로부터 연장형상 되어 상기 다이어프램 주변의 상기 수분이 흐를 수 있는 유로를 형성하는 하나 이상의 유로 형성부;를 포함하고,
    상기 수분 배출 구조물은 상기 수분의 표면장력을 이용하되, 상기 수분 배출 구조물의 미설치시보다 상기 다이어프램의 중심을 기준으로 수분과의 접촉 면적을 방사상으로 증대시키는 형상을 갖는 것인 압력 센서 유닛.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 유로 형성부 각각은, 상기 다이어프램을 보호하는 상기 압력 센싱부의 가이드링에 장착될 수 있는 장착홈;을 포함하는 것인 압력 센서 유닛.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 유로 형성부는 복수개가 마련되고, 상기 유로 형성부 각각은 서로 등간격으로 이격되어 방사상으로 배치되는 것인 압력 센서 유닛.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 수분이 타고 흐르는 상기 유로 형성부의 수분 접촉면은, 상기 다이어프램의 중심으로부터 외부를 향하도록 경사진 것인 압력 센서 유닛.

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