KR200483053Y1 - 수온측정용 센서모듈 - Google Patents

Abstract

본 고안은 각종 장치케이싱의 내부에 저장된 냉수 또는 온수의 온도를 측정하여 해당 장치의 가동에 필요한 피드백 제어를 수행토록 한 수온측정용 센서모듈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 소형 막대판 형태의 PCB 선단측에 온도센서를 설치하는 한편, 그 후단부측에 전원케이블과 신호케이블을 연결시키고, 각각의 케이블을 온도센서와 접속시키는 전류회로라인과 신호송출라인을 PCB의 표면을 따라 수 회 내지 수십 회에 걸쳐 지그재그식으로 절곡 배선시키며, 이러한 방식으로 제작된 PCB 센서유닛을 막대 형상의 센서케이싱으로 삽입시켜 장치케이싱의 내부에 배치시키도록 함으로서, 외부의 온도가 리드선을 따라 온도센서로 전달되는 시간은 최대한으로 지연시키는 한편, 냉수 또는 온수 자체의 온도는 PCB측으로 신속히 전도되도록 함에 따라, 외부온도의 간섭을 제로(Zero)화시켜 한층 더 정밀하고 정확한 수온측정 및 피드백 제어가 가능토록 함과 더불어, 센서모듈의 제작 및 장착 과정에서 케이블 접속부의 단락 현상이 유발되지 않도록 하여 센서모듈의 오작동이나 고장을 최소화시킬 수 있도록 함과 동시에, 센서모듈의 크기를 최대한으로 줄여 그 적용성을 크게 향상시키는 한편, 센서장착부를 통한 누수나 외부습기의 유입 우려 역시 말끔하게 해소시킬 수 있도록 한 수온측정용 센서모듈에 관한 것이다.

Description

수온측정용 센서모듈{Sensor module for measuring water temperature}

본 고안은 소형 막대판 형태의 PCB 선단측에 온도센서를 설치하는 한편, 그 후단부측에 전원케이블과 신호케이블을 연결시키고, 각각의 케이블을 온도센서와 접속시키는 전류회로라인과 신호송출라인을 PCB의 표면을 따라 수 회 내지 수십 회에 걸쳐 지그재그식으로 절곡 배선시키며, 이러한 방식으로 제작된 PCB 센서유닛을 막대 형상의 센서케이싱으로 삽입시켜 냉수 또는 온수가 저장된 장치케이싱의 내부에 배치토록 함으로서, 외부온도의 간섭을 제로(Zero)화시켜 한층 더 정밀하고 정확한 수온측정 및 피드백 제어가 가능토록 하고, 케이블 접속부의 단락을 방지하여 센서모듈의 오작동이나 고장을 최소화시키며, 센서모듈의 크기를 최대한으로 줄여 그 적용성을 크게 향상시키는 한편, 센서장착부를 통한 누수나 외부습기의 유입 우려 역시 말끔하게 해소시킬 수 있도록 한 수온측정용 센서모듈에 관한 것이다.

일반적으로 온도센서는 접촉식과 비접촉식으로 구분되고, 상기 접촉식 온도센서로서는 2~3종류의 금속산화물을 혼합 및 소결(燒結)시켜 적당한 저항률의 온도계수를 가지도록 한 서미스터(Thermistor)나, 반도체 다이오드(Diode) 또는 백금 등을 대표적인 예로 들 수 있으며, 이러한 종류의 온도센서는 열용량이 매우 적어 소폭의 온도변화까지 감지할 수 있으므로, 열교환기를 포함한 각종 장치의 피드백(Feed-back) 제어에 널리 사용되고 있다.

상기와 같은 온도센서를 이용하여 수온을 측정코자 할 경우에는 온도센서를 케이블의 리드선(전선)과 연결시킨 상태에서 온도센서 및 리드선과의 연결부위를 방수물질로 몰딩하여 놓은 다음, 수온의 측정이 요구되는 장치, 예를 들어 열교환기의 내부로 해당 온도센서를 삽입시키게 되는 데, 이러한 몰딩부의 방수성능이 매우 불량하기 때문에 수분에 민감한 온도센서의 오작동이나 고장이 쉽게 발생하는 문제점이 있었다.

이를 방지하기 위하여, 내부식성 스테인레스 스틸 소재로 제작된 센서케이싱 또는 합성수지 소재를 사출 성형시켜 제작된 센서케이싱의 선단 내측으로 온도센서를 삽입시킨 다음, 해당 센서케이싱의 선단부를 수온측정이 요구되는 장치의 내부로 인입시키는 동시에, 그 후단부측이 장치용 케이싱과 수밀(水密) 가능하게 조립되도록 한 수온측정용 센서가 알려져 있으며, 온도센서와 접속되는 케이블은 센서케이싱의 후방측을 거쳐 외부로 연장된다.

그러나, 상기와 같은 종래의 수온측정용 센서에 따르면, 센서케이싱의 후방측으로 연장된 케이블을 타고 외부의 온도가 매우 빠른 속도로 온도센서측으로 전달될 뿐만 아니라, 열교환기와 같이 센서 주변의 측정부(냉수 또는 온수) 온도와 열교환기의 외부온도가 30℃ 이상으로 크게 차이가 나는 경우에는, 온도센서가 주변의 온도를 미처 감지하기도 전에 외부의 온도가 케이블을 타고 들어와 온도센서에 영향을 미치게 되므로 정확한 수온측정이 어렵게 되는 문제점이 있었다.

상기와 같은 상황이 발생하게 되면, 수온측정용 센서의 잦은 고장을 야기시키게 됨은 물론이고, 부정확한 수온의 측정과 이로 인한 피드백 제어의 오류로 말미암아 해당 장치를 포함하는 대형 설비나 시스템의 정상적인 가동이 불가능하게 되는 문제점을 유발시켰으며, 특히 양식장의 수온조절에 사용되는 열교환 설비의 경우, 수온측정용 센서의 사소한 결함이 양식어류의 대량 폐사와 같은 심각한 상황으로 이어지게 된다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 센서케이싱의 선단 내측에 온도센서를 충진물과 함께 삽입 및 고정시키는 한편, 온도센서와 연결되는 케이블을 센서케이싱의 몸통 내부를 따라 지그재그식 또는 나선형으로 삽입시켜 그 길이를 최대한으로 확보토록 함으로서, 외부의 온도가 케이블의 리드선을 타고 온도센서로 전달되는 현상을 최대한으로 억제시켜 보다 정확한 수온측정이 이루어질 수 있도록 한 수온측정용 센서가 본 출원인에 의하여 2003년 특허출원 제 96305호로 선출원 및 특허등록(제 10-0464069호)되어 알려져 있다.

그러나, 상기와 같은 선출원의 경우에 있어서도, 전원케이블과 신호케이블이 포함되어 그 직경이 비교적 굵게 되는 케이블라인을 센서케이싱의 내부를 통하여 지그재그식 또는 나선형으로 삽입시킴에 따라, 수온측정용 센서의 전체적인 치수가 불필요하게 증대되는 문제점이 있었으며, 이는 각종 장치에 대한 수온측정용 센서의 적용성을 저하시키는 요인이 됨은 물론이고, 장치용 케이싱에 형성되는 센서장착구멍이 크게 되어 누수의 위험을 증대시키는 요인이 된다.

특히, 케이블의 길이를 길게 하여 외부온도의 전달을 차단시키는 것과 더불어, 온도센서가 배치되는 장치의 내부온도, 즉 냉수 또는 온수의 온도가 센서케이싱을 거쳐 케이블측으로 신속히 전도되도록 하는 것도 외부온도의 간섭을 확실하게 방지하는 측면에서 매우 중요한 부분을 차지하게 되지만, 선출원된 수온측정용 센서는 장치의 내부온도가 케이블의 리드선까지 신속하게 전도되기 어려운 구조를 가지는 문제점이 있었다.

다시 말해서, 앞선 설명에서와 같이 센서케이싱의 직경 자체가 다소 크게 됨은 물론이고, 센서케이싱의 내부로 삽입되는 전원케이블 및 신호케이블 또한 리드선이 피복된 구조를 가질 뿐만 아니라, 대부분의 경우는 각각의 케이블을 한데 모아 이를 다시 피복시킨 형태의 단일 케이블라인이 센서케이싱의 내부로 삽입되기 때문에, 장치의 내부온도가 리드선으로 전도되는 것을 케이블의 피복구조물이 차단시키는 결과를 초래한다는 것이다.

추가적으로, 센서케이싱의 내부로 삽입된 케이블라인이 서로 긴밀하게 접촉된 상태를 이루지 못하기 때문에, 케이블라인 사이의 공간부 역시 장치의 내부온도가 케이블라인 전체에 걸쳐 골고루 전도되는 데 지장을 초래하는 문제점이 있었고, 수온측정용 센서의 제작시 그 길이가 길게 되는 케이블라인을 센서케이싱의 내부로 무리하게 밀어 넣는 과정에서 케이블용 리드선 및 온도센서와의 접속부위가 단락됨에 따라 온도센서의 오작동이나 고장을 유발시킬 위험성도 완전하게 배제할 수 없는 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허 제 10-0464069호

본 고안은 상기와 같은 선출원의 문제점을 보완하기 위하여 안출된 것으로서, 소형 막대판 형태의 PCB 선단측에 온도센서를 설치하는 한편, 그 후단부측에 전원케이블과 신호케이블을 연결시키고, 상기 각각의 케이블을 온도센서와 접속시키는 전류회로라인과 신호송출라인을 PCB의 표면을 따라 수 회 내지 수십 회에 걸쳐 지그재그식으로 절곡 배선시키며, 이러한 방식으로 제작된 PCB 센서유닛을 막대 형상의 센서케이싱으로 삽입시켜 장치케이싱의 내부에 배치시키도록 함으로서, 장치케이싱의 외부온도가 리드선을 따라 온도센서로 전달되는 시간은 최대한으로 지연시키는 한편, 장치케이싱의 내부에 저장된 냉수 또는 온수 자체의 온도는 PCB측으로 신속히 전도되도록 함에 따라, 외부온도의 간섭을 제로화시켜 한층 더 정밀하고 정확한 수온측정 및 피드백 제어가 가능토록 함과 더불어, 센서모듈의 제작 및 장착 과정에서 케이블 접속부의 단락 현상이 유발되지 않도록 하여 센서모듈의 오작동이나 고장을 최소화시킬 수 있도록 함과 동시에, 센서모듈의 크기를 최대한으로 줄여 그 적용성을 크게 향상시키는 한편, 센서장착부를 통한 누수나 외부습기의 유입 우려 역시 말끔하게 해소시킬 수 있도록 한 수온측정용 센서모듈을 제공하는 것을 그 주된 기술적 과제로 한다.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서의 본 고안은, 센서케이싱의 선단 내측에 온도센서가 배치되고, 상기 센서케이싱의 후단부측에는 장치케이싱과 수밀 가능하게 조립되는 센서장착부가 형성되며, 상기 센서케이싱의 후방측을 통하여 삽입되는 전원케이블과 신호케이블이 온도센서와 접속 설치된 수온측정용 센서모듈에 있어서, 상기 온도센서는 0.5~1cm의 폭과 3~8cm의 길이를 가지는 소형 막대판 형태로 제작된 PCB의 선단측에 설치되고, 상기 전원케이블과 신호케이블은 PCB의 후단부측에 연결 설치되며, 상기 PCB의 표면에는 전원케이블과 신호케이블을 온도센서와 접속시키기 위한 전류회로라인과 신호송출라인이 각각의 라인별로 일정 간격을 두고 수 회 내지 수십 회에 걸쳐 지그재그식으로 절곡 배선되며, 상기 센서케이싱의 전방측 부분은 PCB가 길이 방향을 따라 삽입되는 막대 형상의 센서삽입부로 형성되고, 상기 센서삽입부를 포함하는 센서케이싱의 내부공간은 PCB의 끼움식 삽입을 위한 장착공간으로 형성됨을 특징으로 하며, 상기 전류회로라인은 PCB의 상부 또는 하부 표면에 지그재그식으로 배선되고, 상기 신호송출라인은 전류회로라인이 형성되지 아니한 PCB의 하부 또는 상부 표면에 지그재그식으로 배선되는 것을 특징으로 하며, 상기 온도센서의 후방측에 해당하는 PCB의 표면에는 전류회로라인과 접속되는 기준저항과 안정기가 추가로 설치되는 것을 특징으로 하고, 상기 센서삽입부의 내측면과 PCB의 사이에는 충진물이 개재됨을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 고안에 따르면, 전류회로라인과 신호송출라인이 수 회 내지 수십 회에 걸쳐 지그재그식으로 배선되고 선단측에 온도센서가 설치된 얇은 막대판 형태의 소형 PCB를 센서유닛으로 하여 이를 센서케이싱의 내부에 삽입시키는 한편, 상기 PCB의 후단부측에 케이블라인을 연결시킴으로서, 케이블라인 자체를 센서케이싱의 내부로 삽입시켰던 선출원의 경우와 비교하여 센서모듈의 전체적인 치수를 최소 1/2에서 최대 1/4 정도의 수준으로 크게 줄일 수 있는 효과를 제공한다.

이로 인하여, 각종 장치에 대한 센서모듈의 적용성을 크게 향상시키는 동시에, 장치케이싱에 형성되는 센서장착용 구멍의 크기를 최소화시켜 누수나 외부습기의 유입 우려를 보다 완벽하게 방지함은 물론이고, PCB의 표면을 따라 길게 배선된 전류회로라인과 신호송출라인이 외부온도의 전달을 충분히 차단시키는 것과 더불어, 장치케이싱의 내부에 저장된 냉수 또는 온수의 온도는 얇은 두께(직경)의 센서삽입부를 거쳐 PCB측으로 신속히 전도되도록 함에 따라, 외부온도의 간섭을 제로화시켜 보다 정밀하고 정확한 수온측정 및 안정적인 피드백 제어가 가능한 효과를 제공한다.

뿐만 아니라, PCB의 표면상에 배선되는 전류회로라인과 신호송출라인에 의하여 온도센서와 접속되는 케이블라인의 실질적인 연결부위가 PCB의 후단부측이 되도록 함으로서, PCB 자체를 센서케이싱의 내부를 따라 삽입시키는 간단한 방식으로 센서모듈을 제작할 수 있기 때문에, 케이블라인 자체를 센서케이싱으로 밀어 넣는 선출원의 방식과 비교하여 리드선 접속부위의 단락 현상 및 이에 따른 센서모듈의 오작동이나 고장이 유발되지 않도록 하는 효과를 제공한다.

특히, 전류회로라인과 신호송출라인을 PCB의 상부 표면과 하부 표면에 나누어 배선시킴으로서, 각각의 라인이 서로 간섭을 일으키지 아니하는 조건으로 좁은 면적의 PCB 표면상에 해당 라인을 최대한으로 길게 배선시킬 수 있도록 하고, 센서삽입부의 내측면과 PCB의 사이에 충진물을 개재시켜 장치케이싱 내부의 냉수 또는 온수의 온도가 PCB측으로 보다 더 빠르게 전도되도록 하는 등, 온도센서에 대한 외부온도의 간섭을 보다 근본적으로 확실하게 차단시킬 수 있는 등의 매우 유용한 효과를 제공하는 것이다.

도 1은 본 고안에 따른 수온측정용 센서모듈의 분해사시도.
도 2는 본 고안에 따른 수온측정용 센서모듈의 사용상태 측단면도.
도 3은 본 고안의 요부를 이루는 센서유닛의 확대 사시도.
도 4는 도 3의 저면도.

이하, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 고안을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 고안에 따른 수온측정용 센서모듈은 도 1 및 도 2에 각각 도시된 바와 같이, 온도센서(3)가 설치되는 센서유닛(1)과, 상기 센서유닛(1)이 내부로 삽입되는 센서케이싱(11)을 포함하여서 이루어지며, 상기 센서유닛(1)의 온도센서(3)는 PCB (Printed circuit board: 인쇄회로기판)(2)의 선단측에 설치되고, 상기 PCB(2)의 후단부측에 한 쌍의 전원케이블(4)(5)과 하나의 신호케이블(6)이 연결 설치되며, 상기 PCB(2)의 표면에는 전원케이블(4)(5)과 신호케이블(6)을 온도센서(3)와 접속시키기 위한 회로라인이 배선된다.

이와 더불어, 상기 센서케이싱(11)의 전방측에는 센서유닛(1)의 PCB(2)가 내부로 삽입되는 센서삽입부(12)가 형성되고, 센서케이싱(11)의 후방측에는 본 고안의 센서모듈(10)을 열교환기 등의 장치케이싱(17)과 수밀 가능하게 조립시키기 위한 센서장착부(13)가 형성되며, 상기 센서삽입부(12)가 센서유닛(1)의 PCB(2)와 함께 장치케이싱(17)의 내부에 배치되고, 상기 전원케이블(4)(5)과 신호케이블(6)은 센서장착부(13)의 후방측으로부터 하나의 메인케이블(7)로 하여 외부로 연장된 다음 미도시된 제어계측기구와 접속 설치된다.

도면상 상기 센서장착부(13)에 나사체결부(13a)를 형성시킴으로서 센서케이싱(11)이 장치케이싱(17)과 나사식으로 조립되도록 하였으나, 선출원에 기재된 바와 같이 센서케이싱(11)을 장치케이싱(17)에 끼움식으로 조립시킬 수도 있음은 물론이고, 수밀 성능의 확보를 위하여 센서장착부(13)의 외주면을 따라 밀폐링(14)을 개재시키는 한편, 센서장착부(13)의 후단부는 장치케이싱(17)의 외측면과 밀착되는 플랜지부(13b)로 형성시키는 것이 바람직하며, 센서케이싱(11)의 조립작업을 보다 용이하게 수행할 수 있도록 센서장착부(13)의 후단부에 장착노브(15)를 형성시키는 것도 가능하다.

본 고안에 있어 상기 PCB(2)는 0.5~1cm의 폭과 3~8cm의 길이와 1mm 내외의 두께를 가지는 소형 막대판 형태로 제작함으로서, 센서케이싱(11)이 포함된 센서모듈(10)의 전체적인 치수를 선출원과 비교하여 최소 1/2에서 최대 1/5 정도의 수준으로 줄일 수 있도록 하는 동시에, 센서유닛(1)의 PCB(2)가 삽입되는 센서삽입부(12)의 두께나 직경을 0.5cm 내외로 최대한 축소시킴으로서, 장치케이싱(17)의 내부에 저장된 냉수 또는 온수의 온도가 센서삽입부(12)를 거쳐 PCB(2)측으로 신속히 전도되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 PCB(2)의 제작치수는 앞에서 설명되어진 범위내로 반드시 한정된다고 볼 수는 없으나, 0.5cm 미만의 폭과 3cm 미만의 길이로 PCB(2)를 제작하게 되면, 센서모듈(10)의 소형화 측면에서는 유리하지만, PCB(2)의 표면을 따라 회로라인을 요구하는 길이만큼 길게 배선하는 작업이 까다롭게 되고, 1cm의 폭과 8cm의 길이를 초과하는 치수로 PCB(2)를 제작하게 되면, 회로라인의 배선작업은 용이하게 수행할 수 있으나, 센서모듈(10)의 치수가 불필요하게 증대되는 단점이 있으므로, 앞서 언급된 치수범위내에서 PCB(2)를 제작하는 것이 요구된다.

따라서, 상기 센서삽입부(12)를 포함하는 센서케이싱(11)의 내부공간은 소형 막대판 형태의 PCB(2)를 베이스로 하는 센서유닛(1)이 끼움식으로 삽입될 수 있는 통로형 장착공간(8)이 되는 한편, 상기 센서삽입부(12)는 원통 형상의 센서장착부(13) 선단측으로부터 얇은 두께(직경)의 사각이나 원형 막대 형상으로 소정 길이만큼 단지게 돌출되는 것이며, 상기 장착공간(8)을 이루는 센서케이싱(11)의 좌,우 내측면에 PCB(2)의 조립을 위한 선형(線形)의 가이드홈을 추가로 형성시킬 수도 있다.

또한, 온도센서(3)가 설치된 센서유닛(1)의 PCB(2)를 장착공간(8)을 따라 센서삽입부(12)의 내측으로 안전하게 삽입시킬 수 있도록 센서삽입부(12)의 내측면과 PCB(2)의 사이에는 소정의 여유간격이 제공되며, 이러한 여유간격을 빈 공간으로 방치하게 되면, 센서유닛(1)을 견고하고 안정적으로 배치시키는 측면과 장치케이싱(17)의 내부에 저장된 냉수 또는 온수의 온도가 PCB(2)측으로 신속하게 전도되도록 하는 측면에 지장을 초래할 수도 있으므로, 해당 공간에 충진물(9)을 개재시켜 빈 공간을 메우도록 하는 것이 바람직하다.

상기 충진물(9)의 대표적인 예를 들자면, 선출원에서와 같은 에폭시 수지를 들 수 있으나, 이외에도 열전도성이 우수한 다른 여러 가지 종류의 합성수지를 충진시켜 사용할 수도 있으며, 동일한 맥락에서 상기 센서케이싱(11) 역시 합성수지를 이용한 사출성형품을 사용하는 것이 바람직하고, 필요에 따라서는 내부식성 스테인레스 스틸 소재의 센서케이싱 등이 적용될 수도 있으며, 센서케이싱(11)의 후단측 개구부에는 메인케이블(7)의 관통구멍이 형성된 연질 또는 경질의 후방커버(16)를 장착시키는 것이 바람직하다.

본 고안의 실질적인 요부를 이루는 상기 센서유닛(1)의 PCB(2)는 도 3 및 도 4에 보다 명확하게 도시된 바와 같이, 회로배선용 메인기판(2a) 부분과 상기 메인기판(2a)의 선단측에서 메인기판(2a)보다 좁은 폭으로 돌출 형성되어 온도센서(3)가 설치되는 센서기판(2b) 부분이 연이어져 형성되며, 이는 센서케이싱(11)의 장착공간(8)을 따라 센서유닛(1)을 삽입시키는 작업시, 최초 인입부에 해당하는 PCB(2) 선단측의 온도센서(3) 부분을 보다 손쉽고 안전하게 삽입시킬 수 있는 구조를 제공하기 위함이다.

따라서, 앞서 설명되어진 PCB(2)의 폭(0.5~1cm)과 길이(3~8cm)는 상기 메인기판(2a)과 센서기판(2b)을 모두 포함하는 전체 치수로 하되, 상기 센서기판(2b) 부분에 해당하는 PCB(2)의 폭을 0.3~0.6cm 정도로 줄이는 한편, 센서기판(2b) 부분의 길이는 1cm 내외가 되도록 하는 것이 바람직하고, 상기 온도센서(3)는 센서기판(2b)의 선단측 상부면에 설치하는 것이 바람직하다.

이와 더불어, PCB(2)의 메인기판(2a) 상부측 표면을 따라 전원케이블(4)(5)을 온도센서(3)와 접속시키기 위한 한 쌍의 전류회로라인(4a)(5a), 즉 (+)라인과 (-)라인이 일정 간격을 두고 수 회 내지 수십 회(도면상 6회)에 걸쳐 지그재그식으로 절곡 배선되고, PCB(2)의 메인기판(2a) 하부측 표면을 따라서는 신호케이블(6)을 온도센서(3)와 접속시키기 위한 신호송출라인(6a)이 수 회 내지 수십 회(도면상 8회)에 걸쳐 지그재그식으로 절곡 배선된다.

상기와 같이 전류회로라인(4a)(5a)과 신호송출라인(6a)을 PCB(2)의 상부 표면과 하부 표면에 각각 나누어 배선시키는 이유는, 비교적 좁은 면적을 가지는 PCB(2)의 표면상에 각각의 라인이 서로 간섭을 일으키지 아니하는 조건으로 해당 라인을 최대한으로 길게 배선시킬 수 있기 때문이며, 이러한 조건을 만족시킬 수 있다면 전류회로라인(4a)(5a)과 신호송출라인(6a)을 PCB(2)의 상부 표면 또는 하부 표면에 모두 모아서 배선시키는 것도 가능하고, 상기 온도센서(3)의 위치 역시 PCB(2)의 센서기판(2b) 상부면이 아닌 그 하부면이 될 수도 있음은 물론이다.

그리고, 상기 PCB(2)의 후단부측에는 전원케이블(4)(5)과 신호케이블(6)을 해당 라인과 접속시키기 위한 접속단자(2c)가 제공되어 있고, 온도센서(3)의 후방측에 해당하는 PCB(2)의 표면에는 전류회로라인(4a)(5a)과 접속되는 기준저항(3a)과 안정기(3b)가 추가로 설치되며, 온도센서(3)의 전류단자는 각각의 전류회로라인(4a)(5a)으로부터 안정기(3b)를 거쳐 배선되는 접속회로(4b)(5b)와 연결되고, 온도센서(3)의 출력단자측이 신호송출라인(6a)과 연결된다.

상기 기준저항(3a)은 PCB(2)의 전류회로라인(4a)(5a)을 통하여 항상 일정한 전압이나 전류가 흐르도록 유도함으로서, 온도센서(3)로부터 신호송출라인(6a)을 거쳐 출력되는 전압이나 기전력의 값을 기준저항(3a)에 의하여 설정된 값과 비교하는 연산작업을 통하여 보다 정확한 온도측정이 가능토록 한 것이고, 상기 안정기(3b)는 온도센서(3)로 공급되는 전류의 변동폭을 안정적인 범위내로 조정시켜 온도센서(3)에 과부하가 걸리지 않도록 한 것이다.

본 고안의 수온측정용 센서모듈(10)을 이루는 PCB(2)의 회로배선 방식은 위에서 설명되어진 방식으로 한정되지 않고 다양한 배선방식이 적용될 수 있는 바, 예를 들어 상기 전류회로라인(4a)(5a)과 신호송출라인(6a)이 PCB(2)의 폭 방향이 아닌 길이 방향에 걸쳐 지그재그식으로 배선될 수도 있고, 상기 기준저항(3a)이나 안정기(3b) 이외에도 온도센서(3)의 출력신호를 증폭시키기 위한 소형증폭기 등의 여러 가지 제어부품이 PCB(2)상에 추가로 설치될 수도 있으며, 이러한 사항은 전기배선분야에 널리 적용되는 공지기술에 해당하는 것이다.

상기와 같은 본 고안에 따르면, 전류회로라인(4a)(5a)과 신호송출라인(6a)이 수 회 내지 수십 회에 걸쳐 지그재그식으로 배선되고 선단측에 온도센서(3)가 설치된 얇은 막대판 형태의 소형 PCB(2)를 센서유닛(1)으로 하여 이를 센서케이싱(11)의 내부에 삽입시키는 한편, 상기 PCB(2)의 후단부측에 케이블라인을 연결시킴으로서, 케이블라인 자체를 센서케이싱의 내부로 삽입시켰던 선출원의 경우와 비교하여 센서모듈(10)의 전체적인 치수를 최소 1/2에서 최대 1/5 정도의 수준으로 크게 줄일 수 있다.

이로 인하여, 각종 장치에 대한 센서모듈(10)의 적용성을 크게 향상시키는 동시에, 장치케이싱(17)에 형성되는 센서장착용 구멍의 크기를 최소화시켜 누수나 외부습기의 유입 우려를 보다 완벽하게 방지함은 물론이고, PCB(2)의 표면을 따라 길게 배선된 전류회로라인(4a)(5a)과 신호송출라인(6a)이 외부온도의 전달을 충분히 차단시키는 것과 더불어, 장치케이싱(17)의 내부에 저장된 냉수 또는 온수의 온도는 얇은 두께(직경)의 센서삽입부(12)을 거쳐 PCB(2)측으로 신속히 전도되도록 함에 따라, 외부온도의 간섭을 제로화시켜 보다 정밀하고 정확한 수온측정 및 안정적인 피드백 제어가 가능하게 된다.

뿐만 아니라, PCB(2)의 표면상에 배선되는 전류회로라인(4a)(5a)과 신호송출라인(6a)에 의하여 온도센서(3)와 접속되는 케이블라인의 실질적인 연결부위가 PCB(2)의 후단부측이 되도록 함으로서, PCB(2) 자체를 센서케이싱(11)의 내부를 따라 삽입시키는 간단한 방식으로 센서모듈(10)을 제작할 수 있기 때문에, 케이블라인 자체를 센서케이싱으로 밀어 넣는 선출원의 방식과 비교하여 리드선 접속부위의 단락 현상 및 이에 따른 센서모듈(10)의 오작동이나 고장이 유발되지 않도록 할 수 있다.

특히, 전류회로라인(4a)(5a)과 신호송출라인(6a)을 PCB(2)의 상부 표면과 하부 표면에 나누어 배선시킴으로서, 각각의 라인이 서로 간섭을 일으키지 아니하는 조건으로 좁은 면적의 PCB(2) 표면상에 해당 라인을 최대한으로 길게 배선시킬 수 있도록 하고, 센서삽입부(12)의 내측면과 PCB(2)의 사이에 충진물(9)을 개재시켜 장치케이싱(17) 내부의 냉수 또는 온수의 온도가 PCB(2)측으로 보다 더 빠르게 전도되도록 하는 추가적인 개선방안을 통하여, 온도센서(3)에 대한 외부온도의 간섭을 보다 근본적으로 확실하게 차단시킬 수 있는 것이다.

1 : 센서유닛 2 : PCB 2a : 메인기판
2b : 센서기판 2c : 접속단자 3 : 온도센서
3a : 기준저항 3b : 안정기 4,5 : 전원케이블
4a,5a : 전류회로라인 4b,5b : 접속회로 6 : 신호케이블
6a : 신호송출라인 7 : 메인케이블 8 : 장착공간
9 : 충진물 10 : 센서모듈 11 : 센서케이싱
12 : 센서삽입부 13 : 센서장착부 13a : 나사체결부
13b : 플랜지부 14 : 밀폐링 15 : 장착노브
16 : 후방커버 17 : 장치케이싱

Claims (4)

1. 센서케이싱(11)의 선단 내측에 온도센서(3)가 배치되고, 상기 센서케이싱(11)의 후단부측에는 장치케이싱(17)과 수밀 가능하게 조립되는 센서장착부(13)가 형성되며, 상기 센서케이싱(11)의 후방측을 통하여 삽입되는 전원케이블(4)(5)과 신호케이블(6)이 온도센서(3)와 접속 설치된 수온측정용 센서모듈(10)에 있어서,
   상기 온도센서(3)는 0.5~1cm의 폭과 3~8cm의 길이를 가지는 소형 막대판 형태로 제작된 PCB(인쇄회로기판)(2)의 선단측에 설치되고, 상기 전원케이블(4)(5)과 신호케이블(6)은 PCB(2)의 후단부측에 연결 설치되며,
   상기 PCB(2)의 표면에는 전원케이블(4)(5)과 신호케이블(6)을 온도센서(3)와 접속시키기 위한 전류회로라인(4a)(5a)과 신호송출라인(6a)이 각각의 라인별로 일정 간격을 두고 수 회 내지 수십 회에 걸쳐 지그재그식으로 절곡 배선되며,
   상기 센서케이싱(11)의 전방측 부분은 PCB(2)가 길이 방향을 따라 삽입되는 막대 형상의 센서삽입부(12)로 형성되고, 상기 센서삽입부(12)를 포함하는 센서케이싱(11)의 내부공간은 PCB(2)의 끼움식 삽입을 위한 장착공간(8)으로 형성됨을 특징으로 하는 수온측정용 센서모듈.
2. 제 1항에 있어서, 상기 전류회로라인(4a)(5a)은 PCB(2)의 상부 또는 하부 표면에 지그재그식으로 배선되고, 상기 신호송출라인(6a)은 전류회로라인(4a)(5a)이 형성되지 아니한 PCB(2)의 하부 또는 상부 표면에 지그재그식으로 배선되는 것을 특징으로 하는 수온측정용 센서모듈.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 온도센서(3)의 후방측에 해당하는 PCB(2)의 표면에는 전류회로라인(4a)(5a)과 접속되는 기준저항(3a)과 안정기(3b)가 추가로 설치됨을 특징으로 하는 수온측정용 센서모듈.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 센서삽입부(12)의 내측면과 PCB(2)의 사이에는 충진물(9)이 개재됨을 특징으로 하는 수온측정용 센서모듈.

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