KR20110053560A - 수소 가스 누설 센서 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수소 가스 누설 센서에 관한 것으로 수소 가스를 감지하는 수소 감지부와, 상기 수소 감지부에 연결되어 수소 감지부의 감지 신호를 외부로 출력하는 회로 기판부재와, 내부에 상기 회로 기판부재가 장착되는 공간부가 형성되고, 상기 공간부와 구획된 공간으로 내부에 상기 수소 감지부가 장착되는 센서 장착 공간부가 형성된 케이싱부재, 상기 센서 장착 공간부의 개방된 상부에 장착되어 수소 가스 이외의 가스 및 이물질을 차단하는 필터부재를 포함한 것이다.
본 발명은 콤팩트한 크기로 제조가 가능하여 협소한 공간에서도 장착 가능하고, 공간 활용도가 높은 효과가 있는 것이다.
본 발명은 차단 필터부재를 사용하여 수소 가스 이외의 이물질에 대해 높은 선택성을 나타내며, 수소 감지부가 위치하는 공간을 최소화하여 수소 가스에 대한 반응 속도를 단축시켜 수소 가스 누설을 빠르고 정확하게 감지할 수 있도록 한 효과가 있다.
Description
본 발명은 수소 가스 누설 센서에 관한 것으로 더 상세하게는 협소한 장소에서도 설치가 용이하고 수소 가스에 대한 높은 선택성 및 최적화된 패키지 구조를 채택하여 빠르고 정확하게 수소 가스의 누설을 감지할 수 있도록 발명된 것이다.
일반적으로 수소 가스는 반도체 박막 처리로부터 자동차 연료전지, 항공우주 산업에서의 로켓 연료 뿐만 아니라 수소 엔진에 이르기까지 다양한 분야에 사용되고 있으며, 기술 개발로 점차 그 사용 범위가 넓어지고 있다.
수소 가스는 가연 특성으로 사용 시 누설로 인한 폭발 사고의 위험이 높은 문제점이 있다.
따라서 수소 가스의 사용 기술에서는 수소 가스의 누설로 인한 사고를 방지하기 위해 수소 누설을 감지하는 기술이 필수적으로 요구되고 있다.
한편, 수소 가스 누설 센서는 촉매를 이용하는 접촉 연소식, 반도체 산화물을 이용하는 반도체식, 수소에 반응하는 전해질을 이용하는 전해질 센서 등 여러 가지 수소 가스 검출 방법을 이용하여 수소 가스의 누설을 감지하는 수소 감지부를 포함하고 있다.
종래의 수소 가스 누설 센서는 케이싱 상부로 돌출된 센서 장착부 내에 상기 수소 감지부가 장착되고, 상기 수소 감지부가 케이싱 내부에 장착된 인쇄회로기판에 연결되며 상기 인쇄회로기판이 전선을 통해 커넥터로 연결되는 구조를 가진다.
종래의 수소 가스 누설 센서는 검지소자가 비드형으로써 케이스 내부의 수소 검지부가 차지하는 공간이 넓고 이로써 공간 체적이 넓어져 수소 가스 누설의 반응 속도가 느려지는 문제점이 있었던 것이다.
또한, 종래의 수소 가스 누설 센서는 전원 및 신호선을 전선으로 납땝하여 연결함으로써 조립 과정이 복잡하고, 접점 불량으로 인한 오작동이 발생할 우려가 있었던 것이다.
본 발명은 콤팩트한 크기로 제조되어 협소한 장소에서도 장착 가능하고, 수소 가스의 감지 정확도 및 반응속도가 향상되고, 오작동이 방지되는 수소 가스 누설 센서를 제공하는 데 있다.
이러한 본 발명의 과제는 수소 가스를 감지하는 수소 감지부와;
상기 수소 감지부에 연결되어 전원 입력 및 수소 감지부의 감지 신호를 외부로 출력하는 회로 기판부재와;
내부에 상기 회로 기판부재가 장착되는 공간부가 형성되고, 상기 공간부와 구획된 공간으로 내부에 상기 수소 감지부가 장착되는 센서 장착 공간부가 형성된 케이싱부재와;
상기 센서 장착 공간부의 개방된 상부에 장착되어 수소 가스 이외의 가스 및 이물질을 차단하는 필터부재를 포함한 수소 가스 누설 센서를 제공함으로써 해결되는 것이다.
상기 센서 장착 공간부는 하부면에 상기 공간부와 구획하는 차단 바닥부를 구비하고 상기 케이싱부재의 상부면에서 함몰된 홈 형태로 형성된 것이다.
상기 센서 장착 공간부는 상기 케이싱부재의 상부면 하부로 돌출되고 하부면이 개방된 형태로 형성되며 하부면에 상기 회로 기판부재가 밀착됨으로써 상기 공간부와 구획된 공간을 가지는 것이다.
상기 케이싱부재는 외부 기기와 연결되는 일 측에 커넥터부가 일체로 구비되며,
상기 커넥터부의 내부에는 단부가 상기 케이싱부재의 내부로 돌출되어 상기 회로 기판부재에 연결되는 복수의 연결 단자가 구비되며,
상기 복수의 연결 단자는 상기 케이싱부재의 내부로 돌출된 단부에 하부로 절곡된 기판 접속단이 구비되고, 상기 회로 기판부재의 일 측에는 상기 연결 단자의 기판 접속단이 관통되어 접속하는 복수의 접속 구멍이 형성된 것이다.
상기 센서 장착 공간부의 상부에는 상기 센서 장착 공간부에 연통되며, 상기 필터부재가 내부에 장착되는 중공 돌기부가 돌출되며,
상기 필터 캡부재는 링 형태의 상면부와, 양 단이 상면부의 내주면에 고정되어 상기 상면부의 강성을 보강하는 리브부와, 상기 상면부의 외측 둘레에서 하부로 돌출되는 측면부를 포함하고,
상기 중공 돌기부의 상부면에는 상기 필터 캡부재의 측면부가 삽입되어 억지끼움으로 결합하는 끼움 홈이 형성된 것이다.
상기 필터부재는 상기 수소 감지부의 상부에 이격되게 배치되며 지지대 역할 및 각종 분진을 차단하는 제 1 필터체와;
상기 제 1 필터체의 상부로 적층되며 수소 가스 이외의 가스 및 유기물을 흡착 제거하는 제 2 필터체와;
상기 제 2 필터체의 상부로 적층되며 습기를 차단하고 수밀성을 유지하는 제 3 필터체를 포함한 것이다.
본 발명은 콤팩트한 크기로 제조가 가능하여 협소한 공간에서도 장착 가능하고, 공간 활용도가 높은 효과가 있는 것이다.
본 발명은 차단 필터 적용으로 인한 수소 가스 이외의 이물질을 효과적으로 제거하고, 긴존의 공간을 많이 차지하는 비드형 타입의 검지 소자에 비해 MEMS형 검지소자를 적용함으로써 검지부의 불필요한 공간을 최소화하여 수소 가스에 대한 반응 속도를 획기적으로 단축시켜 수소 가스 누설을 빠르고 정확하게 감지할 수 있도록 한 효과가 있다.
본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 단면도로서, 본 발명의 케이싱부재 내부 구조를 상세히 나타내고 있다.
도 2는 본 발명의 일 예를 도시한 요부 확대 분해 사시도로서, 회로기판과 커넥터의 연결 단자 간의 접속 예를 나타내고 있다.
이하, 도 1에서 도시한 바와 같이 본 발명인 수소 가스 누설 센서의 케이싱부재(20)는 내부에 후술될 회로 기판부재(30)가 장착되는 공간부(20a)가 형성되며, 상부에 상기 공간부(20a)와 구획된 공간으로 후술될 수소 감지부(10)가 장착되는 센서 장착 공간부(21)가 형성된다.
상기 센서 장착 공간부(21)는 상기 공간부(20a)와 구획된 공간을 가져 내부 로 유입된 수소 가스가 공간부(20a) 내로 누설되지 않게 차단된 공간인 것이다.
상기 센서 장착 공간부(21)는 상기 케이싱부재(10)의 상부면에서 함몰된 홈 형태로 하부면에 상기 공간부(20a)와 구획하는 차단 바닥부(21b)를 구비한 것을 기본으로 하여 상기 케이싱부재(10)를 작은 크기로 설계 가능하게 하는 것이 바람직하다.
또 상기 센서 장착 공간부(21)는 도시하지는 않았지만 상기 케이싱부재(10)의 상부면 하부로 돌출되고 하부면이 개방된 형태로 형성되고 하부면에 후술될 회로 기판부재(30)가 밀착됨으로써 상기 공간부(20a)와 구획된 공간을 가지게 될 수 도 있는 것이다.
상기 센서 장착 공간부(21)의 차단 바닥부(21b) 상에는 수소 가스를 감지하는 수소 감지부(10)가 안착된다.
상기 수소 감지부(10)는 수소 농도에 따른 저항 변화를 출력하여 수소 가스를 감지하는 검지소자(11)가 기판(12) 상에 실장된 것을 일 예로 하며, 이외에도 수소 가스를 감지하는 공지의 다른 예로도 변형 실시 가능한 것으로 공지의 기술로 더 상세한 설명은 생략함을 밝혀둔다.
상기 수소 감지부(10)는 하면에 후술될 회로 기판부재(30)에 연결되는 복수의 터미널(13)이 돌출되며, 상기 센서 장착 공간부(21)의 차단 바닥부(21b)에는 상기 복수의 터미널(13)이 관통하는 관통 구멍(21a)이 형성된다.
상기 수소 감지부(10)는 터미널(13)이 관통 구멍(21a)을 통과해 케이싱부재(20)의 내부에 장착되는 회로 기판부재(30)에 연결되며 상기 센서 장착 공간 부(21)의 바닥면에 안착된 상태로 장착되는 것이다.
상기 수소 감지부(10)는 상기 차단 바닥부(21b)으로 하부가 밀폐되고, 체적 공간이 최소화된 상기 센서 장착 공간부(21) 내에 장착되어 상기 센서 장착 공간부(21) 내에 유입된 수소 가스에 대해 빠르게 반응하여 감지할 수 있는 것이다.
상기 회로 기판부재(30)는 상기한 바와 같이 상기 수소 감지부(10)와 터미널(13)로 연결되어 수소 감지부(10)에서 감지된 신호를 외부로 출력시키는 역할을 한다.
상기 회로 기판부재(30)는 도 2에서 도시한 바와 같이 상기 케이싱부재(20)의 일측에 일체로 구비되는 커넥터부(22)에 연결되어 제어 기기와 같은 다른 외부 기기에 연결되는 것이다.
또한 상기 커넥터부(22)의 내부에는 단부가 상기 케이싱부재(20)의 내부로 돌출되어 상기 회로 기판부재(30)에 연결되는 복수의 연결 단자(23)가 구비된다.
상기 복수의 연결 단자(23)는 상기 케이싱부재(20)의 내부로 돌출된 단부에 하부로 절곡된 기판 접속단(23a)이 구비되며, 상기 회로 기판부재(30)의 일 측에는 상기 연결 단자(23)의 기판 접속단(23a)이 관통되어 접속하는 복수의 접속 구멍(31)이 형성된다.
상기 연결 단자(23)와 회로 기판부재(30)는 기판 접속단(23a)이 상기 복수의 접속 구멍(31)을 관통하여 결합됨으로써 간단히 접속되는 것이다.
상기 회로 기판부재(30)는 상기 연결 단자(23) 즉, 커넥터부(22)에 간단히 연결되고, 분리되는 것이다.
또 상기 회로 기판부재(30)는 상기 케이싱부재(20)의 내부에서 볼트(32) 체결로 간단히 장착되어 일관성 있는 조립이 가능하고, 조립성이 향상되고 간단히 분리 가능한 것이다.
상기 회로 기판부재(30)는 조립, 분리가 간단하여 이상이 있는 경우 분리하여 정비, 수리하거나, 교체될 수 있는 것이다.
한편, 상기 센서 장착 공간부(21)의 내부에는 수소 가스 이외의 이물질을 걸러내는 필터부재(40)가 장착된다.
상기 센서 장착 공간부(21)의 상부에는 상기 센서 장착 공간부(21)에 연통되며 상기 필터부재(40)가 내부에 장착되는 중공 돌기부(24)가 돌출된다.
상기 중공 돌기부(24)의 내주면에는 상기 필터부재(40)가 안착되는 필터 안착턱이 형성된다.
상기 필터부재(40)는 상기 수소 감지부(10)의 상부에 이격되게 배치되며 지지대 역할을 하는 제 1 필터체(41)와;
상기 제 1 필터체(41)의 상부로 적층되며 수소 가스 이외의 가스를 흡착 제거하는 제 2 필터체(42)와;
상기 제 2 필터체(42)의 상부로 적층되며 습기를 차단하고 수밀성을 유지하는 제 3 필터체(43)를 포함한다.
상기 제 3 필터체(43)는 습기를 차단하고, 수밀성을 유지하며 분진을 차단하는 역할을 한다.
또 상기 제 2 필터체(42)는 메탄, 일산화 탄소, 이산화 탄소 등의 기타 가스 의 유입을 차단하고, 벤젠, 페놀, ABS 등의 오염 물질을 흡착하여 제거하는 역할을 하는 것이다.
상기 제 3 필터체는(41)는 필터의 지지대 역할 및 제 2 필터체(42)의 미세 입자가 상기 수소 감지부(10)의 검지소자(11)로 떨어지는 것을 방지하는 것이다.
상기 필터부재(40)는 제 3 필터체(43), 제 2 필터체(42), 제 3 필터체(41)의 적층구조로 수소 가스 이외의 가스 및 이물질을 차단함으로써 수소 가스의 감지 정확도 및 감지 반응 시간을 단축시키는 것이다.
또 상기 중공 돌기부(24)의 상부에는 상면에 수소 가스가 통과되는 가스 구멍이 형성되어 상기 필터부재(40)의 상부를 덮어 고정시키는 필터 캡부재(50)가 결합한다.
상기 필터 캡부재(50)는 링 형태의 상면부(51)와, 양 단이 상기 상면부(51)의 내주면에 고정되어 상기 상면부(51)의 강성을 보강하는 리브부(52)와, 상기 상면부(51)의 외측 둘레에서 하부로 돌출되는 측면부(53)를 포함한다.
또 상기 중공 돌기부(24)의 상부면에는 상기 필터 캡부재(50)의 측면부(53)가 삽입되어 억지끼움으로 결합하는 끼움 홈(24a)이 형성된다.
상기 필터 캡부재(50)는 측면부(53)가 상기 끼움 홈(24a)에 억지 끼움으로 삽입되어 견고히 결합됨은 물론 분리가 자유로운 것이다.
상기 필터 캡부재(50)는 견고히 고정되어 사용 중 외부 충격에 의해 이탈 분리되거나 유동되는 것이 방지되며, 분리가 자유로워 필터부재(40)의 교체 정비가 용이한 것이다.
본 발명은 상기한 바와 같이 커넥터부(22)가 일체로 구비되어 조립 및 외부 기기와의 연결이 용이한 것이다.
본 발명은 상기 필터부재(40)로 상기 센서 장착 공간부(21) 내로 미세분진, 이물질, 수소 이외의 다른 가스가 유입되는 것을 차단하여 상기 수소 감지부(10)의 감지 정확도가 향상된 것이다.
또 본 발명은 검지소자를 MEMS형 마이크로 칩을 사용하여 수소 감지부(10)가 장착되는 내부 공간의 체적을 최소화함으로써 수소 감지부(10)의 반응속도를 향상시킨 것이다.
본 발명은 상기한 실시 예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지에 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있으며 이는 본 발명의 구성에 포함됨을 밝혀둔다.
도 1은 본 발명의 단면도
도 2는 본 발명의 일 예를 도시한 요부 확대 분해 사시도
*도면 중 주요 부호에 대한 설명*
10 : 수소 감지부 11 : 검지소자
12 : 기판 13 : 터미널
20 : 케이싱부재 21 : 센서 장착 공간부
22 : 커넥터부 23 : 연결 단자
24 : 중공 돌기부 30 : 회로 기판부재
31 : 접속 구멍 40 : 필터부재
41 : 제 1 필터체 42 : 제 2 필터체
43 : 제 3 필터체 50 : 필터 캡부재
Claims (6)
- 수소 가스를 감지하는 수소 감지부와;상기 수소 감지부에 연결되어 전원 입력 및 수소 감지부의 감지 신호를 외부로 출력하는 회로 기판부재와;내부에 상기 회로 기판부재가 장착되는 공간부가 형성되고, 상기 공간부와 구획된 공간으로 내부에 상기 수소 감지부가 장착되는 센서 장착 공간부가 형성된 케이싱부재와;상기 센서 장착 공간부의 개방된 상부에 장착되어 수소 가스 이외의 가스 및 이물질을 차단하는 필터부재를 포함한 것을 특징으로 하는 수소 가스 누설 센서.
- 청구항 1에 있어서,상기 센서 장착 공간부는 하부면에 상기 공간부와 구획하는 차단 바닥부를 구비하고 상기 케이싱부재의 상부면에서 함몰된 홈 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 수소 가스 누설 센서.
- 청구항 1에 있어서,상기 센서 장착 공간부는 상기 케이싱부재의 상부면 하부로 돌출되고 하부면이 개방된 형태로 형성되며 하부면에 상기 회로 기판부재가 밀착됨으로써 상기 공간부와 구획된 공간을 가지는 것을 특징으로 하는 수소 가스 누설 센서.
- 청구항 1에 있어서,상기 케이싱부재는 외부 기기와 연결되는 일 측에 커넥터부가 일체로 구비되며,상기 커넥터부의 내부에는 단부가 상기 케이싱부재의 내부로 돌출되어 상기 회로 기판부재에 연결되는 복수의 연결 단자가 구비되며,상기 복수의 연결 단자는 상기 케이싱부재의 내부로 돌출된 단부에 하부로 절곡된 기판 접속단이 구비되고, 상기 회로 기판부재의 일 측에는 상기 연결 단자의 기판 접속단이 관통되어 접속하는 복수의 접속 구멍이 형성된 것을 특징으로 하는 수소 가스 누설 센서.
- 청구항 1에 있어서,상기 센서 장착 공간부의 상부에는 상기 센서 장착 공간부에 연통되며, 상기 필터부재가 내부에 장착되는 중공 돌기부가 돌출되며,상기 중공 돌기부의 상부에는 링 형태의 상면부와, 양 단이 상면부의 내주면에 고정되어 상기 상면부의 강성을 보강하는 리브부와, 상기 상면부의 외측 둘레에서 하부로 돌출되는 측면부를 포함하여 상기 필터부재의 상부를 가압하는 필터 캡부재가 결합하며,상기 중공 돌기부의 상부면에는 상기 필터 캡부재의 측면부가 삽입되어 억지끼움으로 결합하는 끼움 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 수소 가스 누설 센서.
- 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,상기 필터부재는 상기 수소 감지부의 상부에 이격되게 배치되며 지지대 역할을 하는 제 1 필터체와;상기 제 1 필터체의 상부로 적층되며 수소 가스 이외의 가스를 흡착 제거하는 제 2 필터체와;상기 제 2 필터체의 상부로 적층되며 습기를 차단하고 수밀성을 유지하는 제 3 필터체를 포함한 것을 특징으로 하는 수소 가스 누설 센서.
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