KR20080097559A - 점도센서 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 점도센서에 관한 것으로, 본 발명의 목적은 압전소자의 압전효과와 역압전효과를 응용하여 유체의 점도를 직접적으로 측정하기에 적합하도록 설계된 점도센서를 제공하는 것이다.
이를 위해 본 발명에 따른 점도센서는 양단이 개방된 중공의 몸통 및 상기 몸통의 양단에 각각 결합되는 한 쌍의 마개를 구비하는 진동전달체와, 전계인가 가능하면서 상기 진동전달체와의 사이가 절연되도록 상기 몸통 내부에 수용되어 각각 수신부와 발신부 역할을 수행하는 한 쌍의 압전소자를 포함하고, 상기 압전소자는 상기 마개의 결합을 통해 상기 몸통 내부에 고정되도록 마련된다.
Description
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 점도센서의 구조를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 점도센서의 구조를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 점도센서의 구조를 분해 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 점도센서에 있어서, 몸통에 마개가 결합되기 전 몸통 내부에 압전소자와 전극부재와 절연체가 삽입된 상태의 구조를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 점도센서가 설치대에 설치된 상태를 나타낸 것이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10: 압전소자 21,22,23: 전극부재
31,32: 절연체 100: 진동전달체 110: 몸통 111: 연통홀
112: 절연층 120: 마개
본 발명은 점도센서에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 압전소자의 압전효과와 역압전효과를 응용하여 오일과 같은 유체의 점도를 측정하기에 적합하도록 설계된 점도센서에 관한 것이다.
널리 알려진 바와 같이, 압전소자는 전계를 인가하였을 때 기계적 변형 또는 진동을 발생시키고, 기계적 변위 또는 진동을 인가하였을 때 전계를 발생시키는 소자로서, 전기에너지를 기계적인 에너지로, 또 기계적인 에너지를 전기적인 에너지로 상호 변환시킬 수 있는 소자이다.
따라서 당 업계에서는 이러한 압전소자의 가역적인 전기적 특성 및 변위 특성을 이용하여 전자기기, 정밀기계, 의료기기 및 센서 등에 압전소자를 이용하고 있는 실정이나, 아직까지 점도측정분야에 있어서는 이러한 압전소자를 응용한 기술이 뚜렷하게 개발되고 있지 않다.
현재 오일과 같은 유체의 관리에 있어 가장 중요한 항목은 오일의 점도이다. 그 외에도 여러 특성들이 있으나 이 모든 특성의 기준들은 절대적 평가 기준 없이 상대적인 평가로 이루어지므로 인해 그 기준이 정량화 되지 않은 것이 현실이다.
그리고 지금까지의 점도센서는 오일의 탁도, 전기전도도 및 유전상수를 응용한 것으로 이 특성들은 주위 환경 변화에 많은 영향을 받으며 간접적인 검사방법으 로 인해 오일의 점도 평가기준 및 편차가 크다는 문제점이 제시되고 있다. 또한, 오일 사용량의 점진적인 증가와 폐오일 관리 규제 및 환경오염에 대한 관심이 대두되면서 오일 관리시스템에 대한 중요성이 더욱더 필요로 하고 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 압전소자의 압전효과와 역압전효과를 응용하여 유체의 점도를 직접적으로 측정하기에 적합하도록 설계된 점도센서를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 또 다른 목적은 압전소자의 압전효과를 이용하되 조립이 용이하게 되도록 마련된 점도센서를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 점도센서는 양단이 개방된 중공의 몸통 및 상기 몸통의 양단에 각각 결합되는 한 쌍의 마개를 구비하는 진동전달체와, 전계인가 가능하면서 상기 진동전달체와의 사이가 절연되도록 상기 몸통 내부에 수용되어 각각 수신부와 발신부 역할을 수행하는 한 쌍의 압전소자를 포함하고, 상기 압전소자는 상기 마개의 결합을 통해 상기 몸통 내부에 고정되도록 마련된 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 마개는 상기 몸통의 단부에 나사조임방식으로 결합되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 마개의 외면에는 드라이버홈이 마련된 것을 특징으로 한다.
또한 상기 마개와 몸통 사이의 틈은 실링제로 실링처리된 것을 특징으로 한다.
또한 상기 각 압전소자 사이 및 상기 압전소자와 마개 사이에는 전극부재가 개재되고, 상기 몸통의 일측에는 몸통 외부와 내부 사이를 연통시키는 연통홀이 형성되며, 상기 전극부재에는 상기 연통홀을 통해 상기 몸통 외부로 인출되도록 인출부가 일체로 마련된 것을 특징으로 한다.
또한 상기 전극부재는 구리재질로 마련된 것을 특징으로 한다.
또한 상기 각 압전소자 사이 및 상기 압전소자와 마개 사이에는 전극부재가 개재되고, 상기 마개와 전극부재 사이에는 절연체가 개재되며, 상기 압전소자와 몸통 내주 사이에는 절연층이 형성된 것을 특징으로 한다.
또한 상기 절연층은 상기 몸통 내주에 전체적으로 코팅된 것을 특징으로 한다.
또한 상기 절연층은 상기 압전소자에 대응하는 상기 몸통의 내주 일부구간에 마련된 것을 특징으로 한다.
또한 상기 연통홀은 상기 진동전달체 내부에 상기 압전소자와 전극부재와 절연체가 삽입되고 상기 인출부에 외부단자가 연결된 상태에서 밀폐되도록 마련된 것을 특징으로 한다.
또한 상기 각 압전소자 사이 및 상기 압전소자와 마개 사이에는 전극부재가 개재되고, 상기 마개와 전극부재 사이에는 절연체가 개재되며, 상기 절연체는 테프론으로 마련된 것을 특징으로 한다.
또한 상기 진동전달체의 외주에는 상기 진동전달체의 고정을 위한 고정돌기가 마련된 것을 특징으로 한다.
또한 상기 고정돌기는 띠형태로 마련된 것을 특징으로 한다.
또한 상기 각 압전소자 사이 및 상기 압전소자와 덮개 사이에는 전극부재가 개재되고, 상기 덮개와 전극부재 사이에는 절연체가 개재되며, 상기 진동전달체는 원통형상으로 마련되고, 상기 압전소자와 전극부재와 절연체는 상기 진동전달체의 형상과 대응하도록 소정두께의 원판형상으로 마련된 것을 특징으로 한다.
이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.
먼저 도 1과 도 2에는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 점도센서의 구조가 도시된다.
도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 점도센서는 하우징을 형성하는 진동전달체(100)와, 각각 수신부와 발신부 역할을 수행하도록 상기 진동전달체(100) 내부에 수용되는 한 쌍의 압전소자(10)를 구비한다.
진동전달체(100)는 금속 또는 절연 가능한 재질로 마련되는 것으로, 양단이 개방된 중공 원통형상의 몸통(110)과, 상기 몸통(110)의 개방된 양 단부를 막도록 몸통(110)의 양단부에 결합되는 한 쌍의 마개(120)로 구성되어 전체적으로도 원통형상을 취하여 전면적으로 고르게 진동을 전달할 수 있도록 마련되며, 상기 압전소자(10)는 상기 진동전달체(100)의 형상과 대응하도록 소정두께의 원판 형태로 마련 된다.
그리고 상기 압전소자(10)는 전계인가가 가능하면서 상기 진동전달체(100)와의 사이가 절연될 수 있도록 상기 진동전달체(100) 내부에 수용된다.
따라서 이와 같이 구성되는 점도센서를 이용하여 측정대상유체(1)의 점도를 측정하기 위해서는 먼저 상기 진동전달체(100)를 점도를 측정하고자 하는 측정대상유체(1)에 잠기도록 설치한 상태에서 상기 한 쌍의 압전소자(10) 중 발신부 역할을 수행하는 압전소자10)에 소정의 전계를 인가하게 된다. 그러면 전계를 인가받은 압전소자(10)가 진동을 하게 되는데, 이 진동 파형은 상기 진동전달체(100) 외부 쪽 측정대상유체 및 진동전달체(100) 표면을 타고 수신부 역할을 하는 다른 압전소자(10) 쪽로 전달되어 수신부 역할을 하는 반대 쪽 압전소자(10)를 진동시키게 된다. 이때 상기 수신부 역할을 하는 압전소자(10)의 진동은 당연히 측정대상유체(1)의 점도에 따라 달라지게 되며, 이에 따라 발신부 역할을 하는 압전소자(10)와 수신부 역할을 하는 압전소자(10) 쪽에서의 공진주파수의 위상 변화를 검출함으로써 상기 측정대상유체(1)의 점도를 측정할 수 있게 되는 것이다.
이러한 점도센서의 구조를 보다 상세하게 설명하자면 다음과 같다.
도 1 내지 도 4를 참고하면, 먼저 압전소자(10)에 전계를 인가할 수 있도록 상기 각 압전소자(10) 사이 및 압전소자(10)와 마개(120) 사이의 몸통(110) 내부에는 전극부재(21,22,23)가 개재된다. 이러한 전극부재(21,22,23)는 전기적인 신호의 전달에 용이하도록 구리재질로 형성되고, 상기 압전소자(10)의 형상과 대응하는 원 판 형태로 마련되며, 그 두께는 수십-수백마이크론 정도로 얇게 형성된다.
또 상기 전극부재(21,22,23)의 일측에는 인출부(21a,22a,23a)가 돌출되도록 연장되고, 상기 몸통(110)의 일측에는 몸통(110) 외부와 내부 사이를 연통시키도록 장공형태의 연통홀(111)이 형성되는데, 상기 인출부(21a,22a,23a)는 전극부재(21,22,23)가 몸통(110) 내부로 수용된 상태에서 상기 연통홀(111)을 통해 외부로 인출되고, 연통홀(111) 외부로 인출된 인출부(21a,22a,23a)에는 외부단자(200)가 연결된다. 세 개의 전극부재(21,22,23) 중 좌우측 전극부재(22,23)에는 +단자가 연결되고, 가운데 전극부재(21)에는 -단자가 연결되어 접지된다. 상기 연통홀(111)의 경우 상기 인출부(21a,22a,23a)에 외부전극(200)이 연결된 상태에서 몰딩제(미도시)를 통해 밀폐된다.
그리고 압전소자(10)와 진동전달체(100) 사이의 절연을 위해 먼저 상기 전극부재(22,23)와 마개(120) 사이에는 절연체(31,32)가 개재된다. 절연체(31,32) 역시 전극부재(21,22,23)처럼 압전소자(10)의 형상과 대응하는 원판형태로 마련되고, 두께도 수십-수백마이크론 정도로 얇게 형성되는데, 이러한 절연체(31,32)는 절연 내구력이 우수한 테프론으로 마련되며, 압전소자(10)로 전달되는 충격을 완화시키는 역할도 수행하게 된다.
또 상기 압전소자(10)와 몸통(110) 사이의 절연을 위해 상기 몸통(110)의 내주에는 절연층(112)이 전체적으로 코팅되며, 이러한 절연층(112) 역시 테프론 등으로 형성될 수 있다. 따라서 몸통(110) 내부로 삽입되는 압전소자(10)와 마개(120) 사이는 상기 절연체(31,32)를 통해 절연되고, 압전소자(10)의 측면과 몸통(110) 내 주 사이는 상기 절연층(112)을 통해 절연된다. 상기 절연층(112)의 경우 본 실시예와 달리 몸통(110) 내주에 있어서 압전소자(10)의 위치에 대응하는 일부구간에만 형성되더라도 무방하다. 이러한 경우 절연층(112)의 폭은 압전소자(10)의 두께보다 다소 더 크게 형성되어 압전소자(10)의 두께가 다소 달라질 경우에도 압전소자(10)와 몸통(110) 사이를 효과적으로 절연시킬 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 압전소자(10)와, 전극부재(21,22,23)와 절연체(31,32)는 상호 대응면의 면적크기가 같게 형성되어 몸통(110) 내부로 삽입된 상태에서 상기 몸통(110)의 개방된 단부를 막도록 몸통(110)에 체결되는 마개(120)를 통해 상호 밀착되면서 진동전달체(110) 내부에 고정된다.
따라서 본 실시예에 따른 점도센서를 제작함에 있어서는 압전소자(10)를 진동전달체(100)에 고정시키고 압전소자(10) 외면에 전극부재(21,22,23)을 프린팅하거나, 절연체(31,32)와 전극부재(21,22,23) 사이를 접합제 등을 이용하여 결합시키는 별도의 공정들이 모두 삭제될 수 있게 되므로 점도센서의 조립 및 생산이 용이하게 된다.
또 상기 마개(120)의 외주에는 수나사(121)가 형성되고, 이에 대응하는 상기 몸통(110)의 단부 안쪽에는 암나사(113)가 형성되어 상기 마개(120)는 상기 수나사(121)와 암나사(113)간의 체결을 통해 상기 몸통(110)의 단부에 나사방식으로 결합된다. 이에 따라 본 실시예에 따른 점도센서는 마개(120)의 결합과정에서 마개(120)의 회전수를 조절함에 따라 몸통(110) 내부 구성물(압전소자(10),전극부재(21,22,23),절연체(31,32))에 대한 마개(120)의 조임정도를 조절할 수 있을 뿐만 아니라, 몸통(110) 내부 구성물(압전소자(10),전극부재(21,22,23),절연체(31,32))의 두께가 다소 변화되더라도 이를 효과적으로 고정시킬 수 있게 된다.
또 마개(120)를 드라이버와 같은 공구를 이용하여 회전시키면서 몸통(110)에 결합시킬 수 있도록 마개(120)의 외면에는 드라이버홈(122)이 형성되며, 마개(120)의 결합이 완료된 상태에서 마개(120)와 몸통(110) 사이의 틈에는 접착제와 같은 실링제를 통해 실링처리되어 몸통(110) 내부로 이물질이 유입되는 것을 차단하면서 마개(120)의 풀림이 방지되도록 한다.
그리고 도 5에 도시된 것처럼, 이와 같이 조립이 완료된 점도센서는 측정대상유체(1)에 잠긴상태가 되도록 유체수용공간의 바닥 등에 마련된 설치대(2) 상에 고정되는데, 설치대(2)와의 고정을 위해 상기 몸통(110)의 외주에는 고정돌기(114)가 형성된다.
따라서 점도센서는 상기 고정돌기(114)의 일측을 통해 상기 설치대(2)에 체결수단을 이용하여 체결시킴으로서 설치대(2)에 설치될 수 있고, 상기 설치대(2)가 사출물로 마련될 경우 설치대(2)의 사출가공시 상기 고정돌기(113)가 일체로 몰딩되도록 하는 방법을 통해서도 설치대(2)에 고정될 수 있게 된다.
본 실시예에 있어서, 상기 고정돌기(114)는 상기 연통홀(101) 쪽을 제외하고 몸통(110)의 중앙 외주를 감는 하나의 띠형태로 마련되어 있으나, 이와 달리 고정돌기(114)는 몸통(110)의 외주를 따라 소정간격 상호 이격된 복수개로 형성되어도 무방하다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 점도센서에 따르면, 압전소자의 압전효과와 역압전효과를 효과적으로 응용하여 유체의 점도를 보다 직접적으로 측정할 수 있도록 하면서도 유체의 점도측정을 보다 정량화시킬 수 있도록 한다.
또한 본 발명에 따른 점도센서는 진동전달체의 몸통 자체가 하우징 형태로 제작되고, 압전소자 및 나머지 구성물이 진동전달체의 몸통에 결합되는 마개를 통해 진동전달체 내부에 간편하게 고정될 수 있게 되어 조립 생산도 용이하게 된다.
Claims (14)
- 양단이 개방된 중공의 몸통 및 상기 몸통의 양단에 각각 결합되는 한 쌍의 마개를 구비하는 진동전달체와, 전계인가 가능하면서 상기 진동전달체와의 사이가 절연되도록 상기 몸통 내부에 수용되어 각각 수신부와 발신부 역할을 수행하는 한 쌍의 압전소자를 포함하고,상기 압전소자는 상기 마개의 결합을 통해 상기 몸통 내부에 고정되도록 마련된 것을 특징으로 하는 점도센서.
- 제 1항에 있어서,상기 마개는 상기 몸통의 단부에 나사조임방식으로 결합되는 것을 특징으로 하는 점도센서.
- 제 2항에 있어서,상기 마개의 외면에는 드라이버홈이 마련된 것을 특징으로 하는 점도센서.
- 제 2항에 있어서,상기 마개와 몸통 사이의 틈은 실링제로 실링처리된 것을 특징으로 하는 점도센서.
- 제 1항에 있어서,상기 각 압전소자 사이 및 상기 압전소자와 마개 사이에는 전극부재가 개재되고,상기 몸통의 일측에는 몸통 외부와 내부 사이를 연통시키는 연통홀이 형성되며,상기 전극부재에는 상기 연통홀을 통해 상기 몸통 외부로 인출되도록 인출부가 일체로 마련된 것을 특징으로 하는 점도센서.
- 제 5항에 있어서,상기 전극부재는 구리재질로 마련된 것을 특징으로 하는 점도센서.
- 제 1항에 있어서,상기 각 압전소자 사이 및 상기 압전소자와 마개 사이에는 전극부재가 개재되고,상기 마개와 전극부재 사이에는 절연체가 개재되며,상기 압전소자와 몸통 내주 사이에는 절연층이 형성된 것을 특징으로 하는 점도센서.
- 제 7항에 있어서,상기 절연층은 상기 몸통 내주에 전체적으로 코팅된 것을 특징으로 하는 점 도센서.
- 제 7항에 있어서,상기 절연층은 상기 압전소자에 대응하는 상기 몸통의 내주 일부구간에 마련된 것을 특징으로 하는 점도센서.
- 제 5항 또는 제 7항에 있어서,상기 연통홀은 상기 진동전달체 내부에 상기 압전소자와 전극부재와 절연체가 삽입되고 상기 인출부에 외부단자가 연결된 상태에서 밀폐되도록 마련된 것을 특징으로 하는 점도센서.
- 제 1항에 있어서,상기 각 압전소자 사이 및 상기 압전소자와 마개 사이에는 전극부재가 개재되고,상기 마개와 전극부재 사이에는 절연체가 개재되며,상기 절연체는 테프론으로 마련된 것을 특징으로 하는 점도센서.
- 제 1항에 있어서,상기 진동전달체의 외주에는 상기 진동전달체의 고정을 위한 고정돌기가 마련된 것을 특징으로 하는 점도센서.
- 제 12항에 있어서,상기 고정돌기는 띠형태로 마련된 것을 특징으로 하는 점도센서.
- 제 1항에 있어서,상기 각 압전소자 사이 및 상기 압전소자와 덮개 사이에는 전극부재가 개재되고,상기 덮개와 전극부재 사이에는 절연체가 개재되며,상기 진동전달체는 원통형상으로 마련되고,상기 압전소자와 전극부재와 절연체는 상기 진동전달체의 형상과 대응하도록 소정두께의 원판형상으로 마련된 것을 특징으로 하는 점도센서.
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|---|---|---|---|---|
| DE102009000433A1 (de) | 2008-10-06 | 2010-04-08 | Hyundai Motor Company | Elektrode für eine Polymerelektrolytmembranbrennstoffzelle, Membran-Elektroden-Einheit und Verfahren zum Herstellen derselben |
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