KR20010105312A - 유도성 압력 변환기 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 변환기(1)에는, 평평한 표면(8a)과 대향측상에서 변환되어지는 압력에 접하기 위한 캐비티(8b)를 가지는 금속 몸체(8)가 내측에 설치된다. 압력의 효과를 받으면서 멤브레인과 유사하게 탄성적으로 변형가능한 얇은 벽체(8c)가 캐비티(8b)와 상기 평평한 표면(8a) 사이에서 형성된다. 강자성 재질(11)의 몸체를 포함하는 인덕터(10)는 금속 몸체(8)에 견고하게 고정되며 금속 몸체(8)의 표면(8a)과 대면하는 평평한 표면(11a)을 가지고, 중앙 코어(13)를 형성하며 내측에 권선(16)이 배치된 환형 요부(12)와 주변 슬리이브(14)를 가진다. 상자성 재질 또는 반자성 재질의, 캘리브레이션된 두께를 가지는 스페이서 링(9)은 금속 몸체(8)와 강자성 몸체(11) 사이에 개재된다.

Description

유도성 압력 변환기{AN INDUCTIVE PRESSURE TRANSDUCER}
본 발명은 유도성 압력 변환기에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 예를 들어 차량의 승객 객실과 같은 곳의, 공기 조화 또는 기후 조절 시스템내에 사용되는 유체의 압력을 감지하는데 사용될 수 있는 압력 변환기에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 유도성 압력 변환기의 축선상의 부분 단면도;
도 2는 도 1의 일부 요소의 부분 확대 단면도;
도 3과 4는 본 발명의 두가지 다른 실시예의 축선상 단면도.
본 발명의 목적은 작동상 고도의 신뢰성과 정확성을 제공하는 압력 변환기를 생산하는 것으로, 또한 생산지에서 조립과 캘리브레이션이 용이한 것이다.
본 발명은 첨부된 청구범위 1항내에서 한정되는 원리적 특성의 유도성 압력 변환기를 제공하므로써 이러한 목적과 다른 목적들을 달성한다.
본 발명의 다른 특징과 장점들은, 첨부된 도면을 참고함과 동시에 비제한적인 실시예를 통해 완전하게 제공되는 이후의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1에서, 본 발명에 따른 유도성 압력 변환기는 전체적으로 도면부호 1로 도시된다.
보기로서 도시된 실시예에서 상기 변환기는, 본질적으로 튜브형인 하부 금속 몸체(2) 및 예컨데 몰딩된 플라스틱 재질로 만들어지며 본질적으로 벨형인 상부 몸체(3)로 구성되는 지지 구조체로 구성된다. 하부 금속 몸체(2)는 상기 벨형 상부 몸체(3)의 하부 엣지와 삽입된 시일(5)을 함께 받치는 방사형 외측 플랜지(4)를 갖는다. 상기 몸체(2, 3)들은 금속 클램핑 밴드(6)에 의해 축선상에서 상호간에 맞닿게 클램프되며, 상기 밴드(6) 일측의 엣지는 상부 몸체(3)에 형성된 숄더에 걸쳐지면서 가압하고 타측의 엣지는 하부 금속 몸체(2)의 플랜지(4)의 직하부를 가압한다.
유입 개구(7)가 상기 하부 금속 몸체(2)의 저면에 형성되어, 유체를 받아들이기 위한 연결구 또는 파이프와 연결될 수 있도록 통상적으로 나사져 있으며, 유체의 압력은 상기 변환기내에서 측정되어진다.
금속 몸체(2)의 상단부는 상기 벨형 상부 몸체(3)의 스커트 내측으로 연장된다. 전체가 8로 도시된 또 다른 금속체가 금속 몸체(2)의 연장된 단부에 고정된다. 도시된 실시예에서, 금속 몸체(2)의 상단부와 금속 몸체(8)의 하부는 상호 보완적이 되도록 단차진다. 통상적으로, 이러한 몸체들은 레이저 빔 또는 전자 빔 용접에 의해 형성된 주변 용접부(90)에 의해 상호 고정된다.
금속 몸체(8)는 예를 들어, AIAS 630, 17-4 Ph. steel같은 마르텐사이트 스테인레스 스틸로 만들어진다.
상부에서, 금속 몸체(8)는 평평한 표면(8a)을 갖는다. 이 표면은 예를 들어, 연마될 수 있으며 혹은 랩핑(lapping)에 의해 마감될 수 있다.
표면(8a)으로부터 대향 단부에는, 금속 몸체(8)가 본질적으로 원통형인 캐비티(8b)를 가지며, 캐비티(8b)는 하부 금속 몸체(2)내에 형성된 경로(7)와 대면해 있으며 동축선상이다.
캐비티(8b)는 변환되어질 압력의 유체에 접하게 되기 위한 것이다.
캐비티(8b) 바닥과 금속 몸체(8)의 상부 평평한 표면(8a) 사이에는 얇은 벽체(8c)가 형성되고, 이 벽체는 작동중 금속 몸체(2) 내의 개구(7)를 통해 안내된 압력의 효과를 받아서 멤브레인(membrane) 방식으로 탄력적으로 가변된다.
어떤 경우에 있어서, 벽체(8c)는 금속 몸체(8)의 나머지 부분 또는 프레임(8d)과 일체로 형성된다.
스페이서 링(9; 도 2)은, 약한 자기 전도체로 형성된 재질로 만들어지고, 금속 몸체(2)의 평평한 표면(8a) 위에 배치된다. 스페이서 링(9)은, 예를 들어 베릴륨 구리(beryllium copper) 또는 Kapton 또는 Ryton이라는 상표명으로 공지된 레신(resin)같은 플라스틱 재질과 같은 상자성체 또는 반자성체 재질로 만들어질 수 있다.
스페이서 링(9)은 캘리브레이션된 균일 두께를 가지며 중앙 홀(9a)은 금속 몸체(8)의 얇은 벽체(8c)를 지나서 놓여진다.
전체가 10으로 나타난 인덕터는 스페이서 링(9) 위에 배치된다. 이러한 인덕터는 스페이서 링(9)에 받쳐지며 평평한 하부 표면 또는 면(11a)을 가지는 강자성체 재질인, 바람직하게는 페라이트(ferrite)인 몸체(11)를 포함하며, 일부는 링(9)의 홀을 통해 금속체(8)의 벽체(8c)에 대면한다. 환형 요부(12)는 강자성 몸체(11)의 평평한 면(11a) 안으로 형성되어 몸체(11) 내에 실질적으로 원통형인 중앙 코어(13)와 주변을 둘러쌓는 환형 슬리이브(14)를 형성한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 권선(16)을 수반하는 스풀(15)이 상기 환형 요부내의 코어(13) 둘레에 배치된다. 스풀과 권선은 도면의 복잡성을 피하기 위해 도 2에는 도시하지 않았다.
개재된 스페이서 링(9)으로 인하여, 코어(13)의 자유 단부면(13a)은 상기 스페이서 링의 두께에 따른 에어 갭(17; 도 2)의 높이만큼 몸체(8)의 벽체(8c) 상부 표면(8a)의 중앙부로부터 분리된다.
권선(16)의 단부 사이에서 측정가능한 인덕턴스는 권선 자체의 특성뿐만 아니라 금속 몸체(8)와 몸체(11)에 의해 구성된 자기회로에 의존하며, 또한 에어 갭(17)의 크기에 의존한다.
도 1을 참조하여, 권선(16)의 단부는, 도면부호 18로 도시되며, 강자성 재질의 몸체(11)내의 홀(19)을 관통하여 연장한다. 실질적으로 관형상인 지지체(20)는 중앙 개구(22) 주변으로 내부 환형 벽체(21)를 형성하면서 상기 몸체(11) 위와 주위로 연장된다. 전술한 인덕터의 권선(16)의 단부(18)에 연결된 전자 회로(24)의 지지판(23)은 벽체(21)에 받쳐져 있다. 이러한 회로는 인덕터의 인덕턴스에서의 작동상 편차를 진폭 또는 주파수와 같은 상응하는 가변 특성을 가진 신호로 변환하도록 설치된다.
도 1의 실시예에서, 강자성 재질의 몸체(11)와 금속 몸체(8)는 지지부재(20) 내측에 있는 길이방향 그루브(26)에 놓여진 다수의 클램프(25)에 의해 동축선상으로 상호 클램프된다. 클램프(25)는 통상 강자성 몸체(11)의 상부 표면내에 형성된 하우징(28) 안에 유지되는 링(27)의 주변으로부터 연장되면서 아암형상으로 구성된다.
도 1에서, 도면부호 29로 도시되며 실질적으로 뒤집혀진 컵형상의 메탈 스크린은 상부 몸체(3)의 내측에서 지지 요소(20)의 주위와 상부로 설치된다. 전자기적 간섭에 대한 방책으로서의 역할에 부가하여, 도 1의 29a와 같이 도시된 측벽체의 일부는 내측으로 단차지며, 스크린(29)은 또한 그 축선상 위치로 지지 요소(20)를 유지한다.
개구부(30)는 스크린(29)의 상부에 형성되어 그 안으로는 개별적인 환형 스크리닝 캐퍼시터(31)가 배치되면서 상응하는 커넥팅 캐퍼시터(32)가 관통되어 있어 전자 회로(24)를 상부 몸체(3)의 상부에 배치된 연결판(33)에 연결한다. 터미널(34)은 상기 판에 연결되며 상부 몸체(3)의 상부에 형성된 시트(35)쪽으로 돌출되도록 상부 몸체(3)의 상부 횡벽을 관통하여 연장되어 외부 회로에 대한 커넥터로서 역할을 한다.
작동상에 있어서, 하부 몸체(2)의 개구(7)를 통해 유도된 유체의 압력은 금속 몸체(8)의 벽체(8c)의 탄성 변형의 원인이 되며 그에 상응하는 상기 벽체와 인덕터의 코어(13) 사이의 에어 갭(17)의 변위의 원인이 되고, 그리하여 자기회로의 특성을 초래한다. 그리하여, 권선(16)의 터미널을 지나는 인덕턴스내에 측정가능한 변위가 존재한다. 회로(24)는 인덕터의 인덕턴스를 진폭 또는 주파수와 같은 특성의 전기적 신호로 변환하여 유체의 압력을 나타낸다.
전술한 압력 변환기에서, 스페이서 링(9)의 두께가 용이하게 캘리브레이션이 가능할뿐만 아니라, 금속 몸체(8)의 평평한 표면(8a)과 강자성 몸체(11)의 표면(11a)이 비교적 용이하게 상호 대면되는 것에 기인하여 정지중(유입구;7에서의 대기압)에는 에어 갭(17)의 간격크기가 정확하게 재조정될 수 있다. 본 발명의 압력 변환기는 원하는 적용분야에서 폭넓게 변할 수 있는 압력의 변환을 위해 제공될 수 있다.
그리하여 이는 가정용 히팅 시스템의 보일러의 사용에 있어서 "영(0)"과 4.5 바아(bar) 사이에서 가변하는 압력을 감지하기 위한, 또는 산업용 형태의 히팅 시스템 또는 특히 차량에서 기후 제어 시스템의 사용에 있어서 "영(0)"과 약 30 바아 사이의 가변하는 압력을 위한 변환기의 제조를 가능하게 한다.
본 발명의 압력 변환기는 또한 차량의 내연기관의 가솔린 직접 분사(gasoline direct injection;GDI) 시스템에 사용되기 위해 "영(0)"과 120 바아 사이에서 가변하는 압력 또는 직접 디젤 분사(direct diesel injection ;DDI) 시스템에 대한 "영(0)"과 2000 바아 사이의 가변하는 높은 압력에서 사용되는데 적용가능하다.
"영(0)"과 30 바아 사이에서 가변하는 압력의 변환을 위하여, 예컨대 금속 몸체(8)의 벽체(8c)는 8에서 15㎜ 사이의 직경과 0.3에서 0.5㎜의 두께를 가질 수 있다. 이러한 벽체와 변환기의 코어(13) 사이의 에어 갭(17)은 그리하여 0.05에서 0.3㎜ 사이에서 가변될 수 있으며 변환기의 몸체(11)에 사용되는 페라이트는 통상적으로 μi≥500의 초기 투자율(透磁率)값을 가지는, 규약 제 3CB5호 하에서 필립스사에서 판매하는 페라이트 같은 것이다.
도 3은 본 발명 압력 변환기의 변형을 도시한다. 본 도면은 이미 설명된 부품과 요소에 대하여는 동일한 도면번호를 명시하였다.
도 3의 변환기 장치에 있어서, 상부 몸체(3)는 하부 금속 몸체(2)의 래이디얼 플랜지(4) 밑에서 하부를 스냅-맞물림(snap-engagement)하기 위한 횡치(transverse teeth;3b)를 갖는 일체 연장부(3a)에 의해 상기 플랜지(4)에 직접적으로 클램프된다.
도 3의 변형에서, 스페이서 링(9)은 인덕터의 권선(16)을 수반하는 스풀(15)과 일체로 만들어진다. 사실상,이러한 배치는 도 1에서 참조된 전술한 장치에도 적용될 수 있다.
도 3의 장치의 다른 특징은 권선(16)에 연결된 전자 회로(24)가 강자성 몸체(11)내의 환형의 캐비티 또는 요부(12) 내측에 설치된 지지판(23)에 의해 일부가 유지되는 것이다. 지지판(23)은 맴브레인(8c)으로부터 이격되어 대면된 스풀(15)의 플랜지의 돌부(15a)에 연결된다. 보드(23)에 의해 유지되는 회로(24)의 일부는 강자성 요소(11) 위에 배치되는 다른 보드(33)에 의해 유지되는 회로(24)의 나머지 부분에 연결된다. 강자성 요소(11)를 관통하여 연장하는 인덕터 부재(40)는 전기 회로(24)의 두 부분을 상호연결한다.
통상적으로, 강자성 요소(11)와 금속 몸체(8)를 동시에 동축선상으로 유지하는 클램프(25)는 상부 회로 보드(33)에 고정되도록 각각의 지지돌부(25a)를 갖는다.
도 4는 또다른 변형으로, 도 3에 참조되어 설명된 것과 유사하다. 도 4에서도, 이미 설명된 부품과 요소에는 동일한 참조번호를 부여하였다.
도 4의 변형에서, 전기 회로(24) 전체는 강자성 요소(11)내의 환형 요부(12)내에 내장된 회로 보드(23)에 의해 유지된다.
도 3과 도 4의 실시예에서, 강자성 재질의 요소(11)는 내측에 내장된 회로에 대한 간섭에 대하여 스스로가 효과적인 스크린으로서 작용한다.
두가지 경우에 있어서, 회로(24)의 출력 터미널은 통상적으로 간섭을 여과하여 제거하기 위해, SMD 형태의 접지된 해당 콘덴서들을 통해 연결된다.
본질적으로, 여기서 비 제한적인 예에 의해서 단지 기술되고 도시한 실시예와 제조에 대한 상세한 설명으로부터 본 발명의 원리를 변하지 않고, 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않고 본 발명은 폭넓게 변경될 수 있으며, 첨부된 청구범위에 따라서 한정될 것이다.

Claims (12)

  1. 지지 구조체(2, 3)를 포함하는 유도성 압력 변환기(1)로서,
    상기 지지 구조체내에는,
    변환되어지는 유체 압력에 접하게 되도록 일단부에 평평한 표면(8a)을 가지고 대향된 단부에는 캐비티(8b)를 가지는 금속 몸체(8)로서, 그 내부에 상기 압력의 효과를 받는 맴브레인 방식으로 탄성적으로 변형가능한 얇은 벽체(8c)가 상기 캐비티(8b)의 바닥과 상기 평평한 표면(8a) 사이에서 형성되는 금속 몸체(8);
    상기 금속 몸체(8)에 확고히 고정되는 강자성 재질의 몸체를 포함하며, 상기 금속 몸체(8)의 상기 단부 표면(8a)과 대면하는 평평한 표면(11a)을 가지고, 중앙 코어(13)를 형성하며 내측에 권선(16)이 배치되는 환형 요부(12)와 주변 슬리이브(14)를 가지는 인덕터(10); 그리고,
    캘리브레이션된 두께를 가지는 상자성 재질 또는 반자성 재질의 스페이서 링(9)으로서, 상기 코어(13)의 말단부가 상기 금속 몸체(8)의 상기 변형가능한 벽체(8c)와 캘리브레이션된 거리에서 대면하는 방식으로 상기 금속 몸체(8)와 강자성 몸체(11) 사이에 개재되는 스페이서 링(9)이 설치되어 있으며,
    상기와 같은 배열체는, 상기 벽체(8c)상에 작용하는 압력이 변화함에 따라 상기 벽체(8c)가 탄성적으로 변형하여, 상기 벽체(8c)와 상기 코어(13) 사이의 에어 갭(17)의 간격이 변화하고, 그리고 상기 인덕터(10)의 터미널 사이에서 측정가능한 인덕턴스를 변화시키는 유도성 압력 변환기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 금속 몸체(8)는 스테인레스 스틸, 바람직하게는 마르텐사이트 유형의 스테인레스 스틸로 만들어지며, 상기 강자성 몸체(11)는 페라이트로 만들어지는 유도성 압력 변환기.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 강자성 몸체(11)와 상기 금속 몸체(8)는 다수의 록킹 클램프(25)에 의해 동축선상에서 함께 클램프되는 유도성 압력 변환기.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 클램프(25)는 강자성 몸체(11)의 보유 시트(28)내에 배치된 링(27)의 주변부로부터 연장된 종방향의 아암 형상으로 구성된 유도성 압력 변환기.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 권선(16)은 상기 코어(13)의 주변에 배치되며 상기 스페이서 링(9)과 일체로 형성된 스풀(15)에 의해 보유되는 유도성 압력 변환기.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 인덕터(10)의 상기 권선(16)의 단부(18)는, 상기 강자성 재질의 상기 몸체(11)내의 적어도 하나의 개구(19)를 통해 연장되며, 그리고
    상기 인덕터(10)를 둘러싸며 본질적으로 컵형상의 금속 스크린(29)과 상기 강자성 재질의 상기 몸체(11) 사이에서 상기 지지 구조체(2,3) 내측에 설치되는 전기적 처리 회로(24)에 연결되고,
    상기 회로(24)는 외부 회로에 연결되기 위하여 상기 스크린(29)을 관통하여 연장된 터미널(34)을 가진 유도성 압력 변환기.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 전기 회로(24)의 터미널은 상기 스크린(29)내의 상응하는 개구(30)내에 설치된 캐퍼시터(31)를 관통하여 연장되는 유도성 압력 변환기.
  8. 제 1 항 내지 제 5 항에 있어서, 상기 인덕터(10)의 상기 권선(16)의 단부(18)는 상기 강자성 몸체(11)내의 상기 환형 요부(12)내에 적어도 일부가 내장된 전기적 처리 회로(24)에 연결되는 유도성 압력 변환기.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속 몸체(8)는 상기 캐비티(8b) 주위에 튜브형 지지 몸체(2)에 용접되고 본질적으로 환형인 프레임(8d)을 가지는 유도성 압력 변환기.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항중 어느 한 항중, 특히 "영"(0)과 30 바아 주위 사이의 가변되는 압력을 변환하기 위한 유도성 압력 변환기에 있어서,
    상기 벽체(8c)는 8㎜와 15㎜ 사이의 직경과 0.3㎜와 0.5㎜ 사이의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 유도성 압력 변환기.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 코어(13)의 말단 표면(13a)과 상기 벽체(8c) 사이의 에어 갭(17)은 0.05㎜와 0.3㎜ 사이의 치수를 가진 것을 특징으로 하는 유도 압력 변환기.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서, 상기 강자성 몸체는 적어도 500과 같은 초기 투자율(μi)을 가지는 페라이트에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 유도 압력 변환기.
KR1020017007486A 1998-12-15 1999-12-13 유도성 압력 변환기 KR20010105312A (ko)

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