KR20180025073A - 산소센서 - Google Patents

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KR20180025073A
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김태광
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현대위아 주식회사
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Abstract

본 발명은 산소센서에 관한 것으로, 파이프상에 장착되는 센서하우징과 상기 센서하우징 내부에 배치되고 파이프를 흐르는 가스내 산소농도를 측정하는 센서소자 및 상기 센서하우징 내부에서 상기 센서소자의 주변부에 배치되는 센서소자 보호수단을 포함하여 구성될 수 있으며, 본 발명에 따르면 세라믹 재질로 된 센서소자에 응축수 또는 이물질이 흡착되는 것을 방지하여 산소센서의 작동능력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

산소센서{OXYGEN SENSOR}
본 발명은 산소센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 응축수 또는 이물질 제거형 산소센서에 관한 것이다.
자동차 등과 같은 내연기관, 설비공장 등에서 배출하는 배기가스는 유해한 물질을 다량 함유하고 있어, 환경오염 방지 및 유해가스 저감을 위한 효율적인 운용방안 마련 등에 있어서, 배기가스내 산소농도를 측정하는 것은 중요한 작업 중의 하나이다.
산소센서는 통상 배기가스가 배출되는 파이프상에 장착되어 파이프를 흐르는 배기가스내 산소농도를 측정하여 배기가스의 유해정도에 대한 하나의 기준정보를 제공한다.
이러한 산소센서의 일 예로는 도 1과 같은 구조로 구성될 수 있다.
파이프상에 장착되는 센서하우징(3)이 구비되고, 센서하우징(3)상에는 파이프(P)에 결합될 수 있는 나사산부(3a)가 가공되어 있으며, 센서하우징(3)의 일측에는 제1 프레임(1)이 결합될 수 있다. 제1 프레임(1)은 2개의 영역으로 구획되어 있는데, 도 2에서와 같이 외부 구획영역의 유입구(1a)를 통해 파이프(P)를 흐르는 가스가 유입되어, 내부 구획영역의 관통구(1b)를 지나 세라믹소자(5)에서 산소농도를 측정한 후, 유출구(1c)를 통해 다시 파이프(P)로 흐르게 된다.
그리고 상기 센서하우징(3)의 내부에는 상기 세라믹소자(5)를 지지하기 위한 세라믹튜브(4)가 배치될 수 있으며, 가스의 외부유출을 방지하기 위해 세라믹씰(2)이 배치될 수 있다.
또한 상기 센서하우징(3)의 타측에는 제2 프레임(6)이 결합되고, 제2 프레임(6)의 내부에는 소자배선(7)이 절연체(8)에 의해 고정될 수 있다. 소자배선(7)은 세라믹소자(5)에 전원을 공급하여 산소농도를 측정할 수 있도록 한다.
그런데 배가가스에는 각종 이물질, 증발되지 않은 물기 등이 종종 함유되어 있다. 이러한 배기가스가 바로 제1 프레임(1) 내부에 배치된 세라믹소자(5)에 닿게 되면, 세라믹소자(5)의 외면은 오염되게 된다.
이는 산소센서의 기능저하를 유발한다. 따라서 산소센서의 작동능력 유지를 위해 세라믹소자(5)에 흡착된 응축수를 제거할 수 있고, 이물질이 부착되는 것을 사전에 차단할 수 있는 산소센서의 구조가 요구된다.
국내특허 공개번호 : 10-2016-0080783A
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 세라믹소자에 흡착되는 응축수 또는 이물질을 제거할 수 있는 산소센서를 제공하는데에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 산소센서에 관한 것으로서, 파이프상에 장착되는 센서하우징과 상기 센서하우징 내부에 배치되고 파이프를 흐르는 가스내 산소농도를 측정하는 센서소자 및 상기 센서하우징 내부에서 상기 센서소자의 주변부에 배치되는 센서소자 보호수단을 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에서는 상기 센서하우징은, 상기 파이프에 장착되는 결합부를 구비하는 센서바디와 상기 센서바디의 일측에 결합되고, 파이프 외부에서 센서소자를 보호하는 외부보호캡 및 상기 센서바디의 타측에 결합되고, 파이프 내부에서 센서소자를 보호하는 내부보호캡을 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에서는 상기 내부보호캡은, 상단 둘레를 따라 제1 유입구가 형성되고 하단 중앙부에는 유출구가 형성되며, 상기 센서소자가 배치되는 제1 캡프레임 및 상기 제1 캡프레임의 둘레를 따라 배치되고, 하단 둘레를 따라 제2 유입구가 형성된 제2 캡프레임을 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에서는 상기 센서소자 보호수단은, 상기 제1 캡프레임의 내부에서 상기 센서소자의 둘레를 따라 배치되고, 가스내 함유된 응축수 또는 이물질을 제거할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에서는 상기 센서소자 보호수단은 열선일 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에서는 상기 열선은 격자구조일 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에서는 상기 센서소자를 지지하기 위해, 상기 센서하우징 내부에 배치되는 절연튜브를 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에서는 상기 절연튜브의 외면과 상기 센서하우징 내면 사이로 가스의 누출을 방지하도록, 상기 절연튜브의 둘레를 따라 배치되는 실링부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 산소센서의 세라믹소자에 흡착되는 응축수를 증발시켜 제거하고, 더하여 이물질이 흡착되는 것을 사전에 방지함으로써, 산소센서의 작동능력을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래 산소센서의 측단면도.
도 2는 도 1에 도시된 발명에서 세라믹소자 부분의 확대도.
도 3은 본 발명인 산소센서의 실시예를 나타낸 측단면도.
도 4는 도 3에 도시된 발명에서 응축수를 제거하는 상태를 도시한 도면.
도 5는 도 3에 도시된 발명에서 이물질을 차단하는 상태를 나타낸 도면.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 산소센서의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명인 산소센서의 실시예를 나타낸 측단면도이고, 도 4는 도 3에 도시된 발명에서 응축수를 제거하는 상태를 도시한 도면이며, 도 5는 도 3에 도시된 발명에서 이물질을 차단하는 상태를 나타낸 도면이다.
도 3 내지 도 5를 참고하면, 본 발명인 산소센서(100)의 실시예에서는 센서하우징(110), 센서소자(170) 및 센서소자 보호수단(200)을 포함하여 구성될 수 있다. 본 발명에서 사용되는 센서소자(170)는 세라믹 재질로 구현될 수 있으나, 반드시 이에 한정될 것은 아니다.
센서하우징(110)은 파이프(P)에 장착되는 부분으로서, 산소센서(100)를 이루는 각종부품들이 배치되는 케이스 형태로 제공될 수 있으며, 이러한 센서하우징(110)은 센서바디(118), 외부보호캡(119) 및 내부보호캡(150)으로 구성될 수 있다.
상기 센서바디(118)는 상기 파이프(P)에 장착되는 결합부(118a)를 구비할 수 있다. 상기 결합부(118a)는 나사산 형태로 가공될 수 있으며, 파이프(P)상에 배치된 관통홀(H)에 결합되는 부분일 수 있다.
상기 센서바디(118)의 일측에는 파이프(P) 외부에서 센서소자(170)를 보호하는 외부보호캡(119)이 결합될 수 있다. 상기 외부보호캡(119)의 단부에는 상기 센서소자(170)의 작동을 위해 연결되는 제1 배선(121) 및 상기 센서소자 보호수단(200)에 전류를 공급하는 제2 배선(123)이 플라스틱, 세라믹 등의 재질로 된 절연체(112)에 의해 고정될 수 있다. 그리고 상기 외부보호캡(119)의 내부에는 상기 제1 배선(121) 및 제2 배선(123)과 상기 센서소자(170) 또는 상기 센서소자 보호수단(200)의 연결부위를 지지하는 지지체(114)가 서포트빔(116)에 의해 고정될 수 있다.
또한 상기 외부보호캡(119)과 상기 센서바디(118)간에는 부싱된 원통형의 플라스틱, 세라믹 등의 재질로 된 절연튜브(130)가 배치되고, 상기 센서소자(170)는 절연튜브(130)의 관통부(131)에 배치되어 지지될 수 있다.
이때 상기 결합부(118a)의 내주면과 상기 절연튜브(130)의 외주면사이에는 실링부재(140)가 배치되어 파이프(P)를 흐르는 가스가 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있다.
다음 상기 내부보호캡(150)은 상기 센서바디(118)의 타측에 결합되고, 파이프(P) 내부에서 센서소자(170)를 보호하도록 제공될 수 있다. 이러한 상기 내부보호캡(150)은 제1 캡프레임(151) 및 제2 캡프레임(155)을 포함하여 구성될 수 있다.
우선 상기 제1 캡프레임(151)은 상단 둘레를 따라 제1 유입구(152)가 형성되고 하단 중앙부에는 유출구(157)가 가공된 형태로 제공될 수 있으며, 그 내부에는 센서소자(170)가 배치될 수 있다.
그리고 상기 제2 캡프레임(155)은 상기 제1 캡프레임(151)의 둘레를 따라 배치되고, 하단 둘레를 따라 제2 유입구(156)가 가공된 형태로 제공될 수 있다.
상기 내부보호캡(150)이 파이프(P) 내부로 장착되면, 파이프(P)를 흐르는 가스는 상기 제2 유입구(156)를 통해 상기 제2 캡프레임(155)의 내부로 유입된 후, 상기 제1 유입구(152)를 통해 상기 센서소자(170) 방향으로 흐르게 된다. 이후 상기 센서소자(170)에 의해 산소농도가 측정되고 상기 유출구(157)를 통해 파이프(P) 내부로 다시 빠져나가게 된다.
한편, 상기 센서소자 보호수단(200)은 상기 센서하우징(110) 내부에서 상기 센서소자(170)의 주변부에 배치될 수 있다. 구체적으로 상기 센서소자 보호수단(200)은 상기 제1 캡프레임(151)의 내부에서 상기 센서소자(170)의 둘레를 따라 배치되고, 가스내 함유된 응축수 또는 이물질을 제거하도록 제공될 수 있다.
이러한 상기 센서소자 보호수단(200)은 격자구조로 배열된 원통형의 열선으로 구성될 수 있다.
사용자는 센서소자(170)에 흡착된 응축수를 제거하기 위해 도 4에서와 같이 상기 열선에 전류를 공급하여 센서소자(170)를 가열하여, 응축수를 증발시켜 제거할 수 있다.
이때 상기 열선은 격자구조로 되어 있으므로, 도 5에서와 같이 상기 제1 유입구(152)를 통해 상기 센서소자(170)의 측면으로 유입되는 가스내에 함유된 이물질은 열선의 격자구조에서 필터링되게 된다. 그리고 열선의 가열로 인해 자연적으로 연소되게 된다.
본 발명은 상기와 같은 구조를 통해 센서소자(170)에 응축수나 이물질이 흡착되는 것을 방지할 수 있어, 산소센서(100)의 작동능력을 향상시킬 수 있다.
이상의 사항은 산소센서의 특정한 실시예를 나타낸 것에 불과하다.
따라서 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양한 형태로 치환, 변형될 수 있음을 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 파악할 수 있다는 점을 밝혀 두고자 한다.
100:산소센서 110:센서하우징
112:절연체 114:지지체
116:서포트빔 118:센서바디
118a:결합부 119:외부보호캡
121:제1 배선 123:제2 배선
130:절연튜브 140:실링부재
150:내부보호캡 151:제1 캡프레임
152:제1 유입구 155:제2 캡프레임
156:제2 유입구 157:유출구
170:센서소자 200:센서소자 보호수단(열선)

Claims (8)

  1. 파이프상에 장착되는 센서하우징;
    상기 센서하우징 내부에 배치되고 파이프를 흐르는 가스내 산소농도를 측정하는 센서소자; 및
    상기 센서하우징 내부에서 상기 센서소자의 주변부에 배치되는 센서소자 보호수단;
    을 포함하는 산소센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센서하우징은,
    상기 파이프에 장착되는 결합부를 구비하는 센서바디;
    상기 센서바디의 일측에 결합되고, 파이프 외부에서 센서소자를 보호하는 외부보호캡; 및
    상기 센서바디의 타측에 결합되고, 파이프 내부에서 센서소자를 보호하는 내부보호캡;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 산소센서.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 내부보호캡은,
    상단 둘레를 따라 제1 유입구가 형성되고 하단 중앙부에는 유출구가 형성되며, 상기 센서소자가 배치되는 제1 캡프레임; 및
    상기 제1 캡프레임의 둘레를 따라 배치되고, 하단 둘레를 따라 제2 유입구가 형성된 제2 캡프레임;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 산소센서.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 센서소자 보호수단은, 상기 제1 캡프레임의 내부에서 상기 센서소자의 둘레를 따라 배치되고, 가스내 함유된 응축수 또는 이물질을 제거하는 것을 특징으로 하는 산소센서.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 센서소자 보호수단은 열선인 것을 특징으로 하는 산소센서.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 열선은 격자구조인 것을 특징으로 하는 산소센서.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 센서소자를 지지하기 위해, 상기 센서하우징 내부에 배치되는 절연튜브;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 산소센서.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 절연튜브의 외면과 상기 센서하우징 내면 사이로 가스의 누출을 방지하도록, 상기 절연튜브의 둘레를 따라 배치되는 실링부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 산소센서.



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