KR20190114610A - Pressure sensor - Google Patents

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KR20190114610A
KR20190114610A KR1020180037574A KR20180037574A KR20190114610A KR 20190114610 A KR20190114610 A KR 20190114610A KR 1020180037574 A KR1020180037574 A KR 1020180037574A KR 20180037574 A KR20180037574 A KR 20180037574A KR 20190114610 A KR20190114610 A KR 20190114610A
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박창권
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에이치에스디엔진 주식회사
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Abstract

The present invention relates to a pressure sensor for measuring a pressure of a fluid comprising a high pressure part located on a pressure side, a low pressure part located on an opposite side of the high pressure part, an explosion-proof module located between the high pressure part and the low pressure part to isolate the high pressure part and the low pressure part, and a feed-through connecting the high pressure part and the low pressure part through the explosion-proof module. The explosion-proof module includes an explosion-proof module housing having a space therein, and the explosion-proof module housing can be welded and coupled to each of the high pressure part and the low pressure part. Therefore, an explosion-proof structure can be provided which prevents leakage of fluid when a film member is damaged.

Description

압력 센서{PRESSURE SENSOR}Pressure sensor {PRESSURE SENSOR}

본 발명은, 유체의 압력을 측정하기 위한 압력 센서에 관한 것이다.The present invention relates to a pressure sensor for measuring the pressure of a fluid.

일반적으로, 유체의 압력을 측정하기 위하여 사용되는 압력 센서는, 압력이 가해지는 막 부재를 포함한다. 이러한 막 부재는 압력에 의해 변형됨으로써 압력을 변위로 변환하는 역할을 하는 다이어프램에 포함된다. 압력 센서에서 다이어프램에 전해지는 압력은 전기 신호로 변환되고, 변환된 전기 신호의 크기로 유체의 압력을 측정할 수 있다. 이에 있어서, 종래의 압력 센서는 압력이 가해지는 고압부와 전기 신호가 출력되는 저압부로 나누어지는 구조로 구성된다. 그리고 고압부와 저압부 사이는 고무 재질의 밀봉 링 등으로 밀봉됨으로써 압력차를 유지할 수 있게 한다.In general, a pressure sensor used to measure the pressure of a fluid includes a membrane member to which pressure is applied. Such a membrane member is included in a diaphragm which serves to convert pressure into displacement by being deformed by pressure. The pressure transmitted to the diaphragm in the pressure sensor is converted into an electrical signal, and the pressure of the fluid can be measured by the magnitude of the converted electrical signal. In this regard, the conventional pressure sensor has a structure divided into a high pressure portion to which pressure is applied and a low pressure portion to which an electrical signal is output. The pressure difference is maintained between the high pressure portion and the low pressure portion by sealing with a rubber sealing ring.

그러나, 이러한 종래의 압력 센서에 있어서는, 고압의 유체에 의해 다이어프램의 막 부재가 파손되었을 경우 밀봉 구조가 취약하여 유체가 압력 센서를 거쳐 외부로 누출되는 위험성이 있는 문제점이 있었다. 특히 압력 센서로 측정하는 유체는 폭발성 가스인 경우가 많은데, 이 경우에 압력 센서를 거친 폭발성 가스가 실내 공간까지 누출되면 사고가 발생할 위험이 있다.However, in such a conventional pressure sensor, when the membrane member of the diaphragm is broken by the high pressure fluid, there is a problem in that the sealing structure is weak and there is a risk that the fluid leaks out through the pressure sensor. In particular, the fluid measured by the pressure sensor is often an explosive gas, in which case there is a risk of an accident when the explosive gas passing through the pressure sensor leaks into the indoor space.

따라서, 본 발명은, 막 부재 파손 시 유체의 누출을 막는 방폭 구조를 갖춘 압력 센서를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a pressure sensor having an explosion-proof structure that prevents leakage of fluid when a membrane member is damaged.

본 발명은, 상기한 바와 같은 목적 달성을 위해, 유체의 압력을 측정하는 압력 센서에 있어서, 압력측에 위치하는 고압부; 상기 고압부의 반대측에 위치하는 저압부; 상기 고압부와 상기 저압부 사이에 위치하여 상기 고압부와 상기 저압부를 격리시키는 방폭 모듈; 및 상기 방폭 모듈을 통과하여 상기 고압부와 상기 저압부를 연결하는 피드스루;를 포함하며, 상기 방폭 모듈은 내부에 공간을 갖는 방폭 모듈 하우징을 포함하고, 상기 방폭 모듈 하우징은 상기 고압부 및 상기 저압부와 각각 용접되어 결합되는 것을 특징으로 하는 압력 센서를 제공한다.The present invention, in order to achieve the above object, a pressure sensor for measuring the pressure of the fluid, the high pressure portion located on the pressure side; A low pressure part located on an opposite side of the high pressure part; An explosion-proof module positioned between the high pressure part and the low pressure part to isolate the high pressure part from the low pressure part; And a feed through connecting the high pressure part and the low pressure part through the explosion proof module, wherein the explosion proof module includes an explosion proof module housing having a space therein, and the explosion proof module housing includes the high pressure part and the low pressure part. It provides a pressure sensor, characterized in that each welded and coupled.

상기 고압부는, 압력면을 형성하는 다이어프램; 상기 다이어프램과 결합하여 상기 고압부의 외관을 형성하는 고압부 하우징; 상기 고압부 하우징에는 개구부가 형성되고, 상기 개구부에 위치하는 제1밀봉재; 및 상기 고압부 하우징 내부에 위치하는 압전소자;를 포함할 수 있다.The high pressure portion, the diaphragm forming a pressure surface; A high pressure part housing coupled to the diaphragm to form an exterior of the high pressure part; An opening formed in the high pressure part housing, and a first sealing material positioned in the opening; And a piezoelectric element positioned inside the high voltage part housing.

상기 고압부는, 상기 압전소자에 결합하는 전극과, 상기 전극과 상기 고압부 하우징 사이에 위치하는 절연체를 더 포함할 수 있다.The high voltage unit may further include an electrode coupled to the piezoelectric element, and an insulator positioned between the electrode and the high voltage unit housing.

상기 피드스루는 상기 제1밀봉재와 일체형으로 형성되며, 상기 전극에 결합할 수 있다.The feedthrough may be integrally formed with the first sealing member and may be coupled to the electrode.

상기 제1밀봉재는 중력에 의하여 상기 압전소자에 예압을 가하도록 배치될 수 있다.The first sealing member may be disposed to apply a preload to the piezoelectric element by gravity.

상기 방폭 모듈은, 상기 방폭 모듈 하우징에 개구부가 형성되고, 상기 개구부에 위치하는 제2밀봉재; 및 상기 방폭 모듈 하우징의 내부 공간을 채우는 충전재;를 포함할 수 있다.The explosion-proof module includes: a second sealing member having an opening formed in the explosion-proof module housing and positioned in the opening; And a filler filling an inner space of the explosion-proof module housing.

상기 충전재는 산화알루미늄 입자로 구성되는 소결체로 구성될 수 있다.The filler may be composed of a sintered body composed of aluminum oxide particles.

상기 저압부는, 상기 저압부의 외관을 형성하는 저압부 하우징; 상기 저압부 하우징의 내부에 위치하는 전하 증폭기; 및 일단이 상기 전하 증폭기에 연결되어, 상기 저압부 하우징의 외부로 연장되는 케이블;을 포함할 수 있다.The low pressure unit may include a low pressure unit housing forming an outer appearance of the low pressure unit; A charge amplifier positioned inside the low voltage housing; And a cable connected at one end to the charge amplifier and extending to the outside of the low voltage housing.

상기 저압부는 상기 전하 증폭기를 상기 저압부 하우징에 고정하는 고정수단을 더 포함할 수 있다.The low voltage unit may further include fixing means for fixing the charge amplifier to the low pressure unit housing.

본 발명에 의한 압력 센서는, 막 부재 파손 시 유체의 누출을 막는 방폭 구조를 갖춘 압력 센서를 방폭 구조를 갖출 수 있다. 이에 의하여, 고압 유체의 누출로 인한 사고를 방지할 수 있다.The pressure sensor according to the present invention may have an explosion-proof structure of a pressure sensor having an explosion-proof structure that prevents leakage of fluid when the membrane member is damaged. As a result, an accident due to leakage of the high pressure fluid can be prevented.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 센서를 도시한 단면도,
도 2는 도 1의 고압부를 도시한 단면도,
도 3은 도 1의 저압부를 도시한 단면도,
도 4는 도 1의 방폭 모듈을 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a pressure sensor according to an embodiment of the present invention;
2 is a cross-sectional view showing the high pressure part of FIG.
3 is a cross-sectional view showing the low pressure portion of FIG.
4 is a cross-sectional view illustrating the explosion-proof module of FIG. 1.

이하, 본 발명에 의한 압력 센서를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the pressure sensor according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 센서를 도시한 단면도이고, 도 2는 도 1의 고압부를 도시한 단면도이고, 도 3은 도 1의 저압부를 도시한 단면도이며, 도 4는 도 1의 방폭 모듈을 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a pressure sensor according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a cross-sectional view showing the high pressure portion of Figure 1, Figure 3 is a cross-sectional view showing the low pressure portion of Figure 1, Figure 4 Is a cross-sectional view of the explosion-proof module.

설명에 앞서,'압력측'이라 함은 본 실시예에 따른 압력 센서로 측정하고자 하는 유체가 위치하는 방향을 가리키는 것으로 정의한다. 즉, 압력측의 방향은 도면상 하측이 된다.Prior to the description, the "pressure side" is defined as indicating the direction in which the fluid to be measured by the pressure sensor according to the present embodiment is located. That is, the direction of the pressure side becomes a lower side in drawing.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 센서는, 고압부(100), 저압부(200), 방폭 모듈(300), 피드스루(feedthrough)(400)를 포함한다.As shown in these figures, the pressure sensor according to an embodiment of the present invention, the high pressure unit 100, low pressure unit 200, explosion-proof module 300, the feedthrough (feedthrough) (400).

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 고압부(100)는 측정하고자 하는 유체의 압력이 직접 가해지는 압력면을 포함하며, 얇은 원판 형상의 다이어프램(110)이 이러한 압력면을 형성한다. 상기 다이어프램(110)은 압력 센서에 일반적으로 널리 사용되는 것으로, 압력에 의해 변형되는 막 부재를 포함한다. 고압부 하우징(120)은 상기 다이어프램(110)과 결합하여 상기 고압부(100)의 외관을 형성한다. 상기 고압부 하우징(120)은 밑면이 개방된 원통의 형상이며, 윗면에는 개구부가 형성되어 제1밀봉재(122)가 위치한다. 상기 고압부 하우징(120) 내부에는 압전소자(130)가 상기 다이어프램(110)에 결합한다. 그리고, 상기 압전소자(130)에는 전극(140)이 결합한다. 상기 전극(140)에는 절연체(150)가 부착되며, 상기 절연체(150)는 상기 고압부 하우징(120)의 내부면에 접촉한다. 상기 절연체(150)는 공동이 형성된 원반의 형상으로, 공동에 상기 전극(140)의 일부가 삽입되어 결합한다. 상기 절연체(150)는 상기 고압부 하우징(120)에 닿아 있어 상기 고압부(100)와 상기 방폭 모듈(300)의 경계를 밀봉한다.As shown in FIG. 2, the high pressure part 100 includes a pressure surface to which pressure of a fluid to be measured is directly applied, and a thin disk-shaped diaphragm 110 forms such a pressure surface. The diaphragm 110 is generally widely used in a pressure sensor, and includes a membrane member that is deformed by pressure. The high pressure part housing 120 is combined with the diaphragm 110 to form an appearance of the high pressure part 100. The high pressure part housing 120 has a cylindrical shape having an open bottom surface, and an opening is formed on an upper surface thereof so that the first sealing member 122 is positioned. The piezoelectric element 130 is coupled to the diaphragm 110 inside the high voltage part housing 120. In addition, the electrode 140 is coupled to the piezoelectric element 130. An insulator 150 is attached to the electrode 140, and the insulator 150 contacts an inner surface of the high voltage part housing 120. The insulator 150 has a shape of a disk in which a cavity is formed, and a part of the electrode 140 is inserted into and coupled to the cavity. The insulator 150 contacts the high pressure part housing 120 to seal the boundary between the high pressure part 100 and the explosion-proof module 300.

상기 제1밀봉재(122)의 구조와 기능에 대해 설명한다. 상기 제1밀봉재(122)는 상기 피드스루(400)와 일체형으로 형성된다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 피드스루(400)는 상기 제1밀봉재(122)를 관통하여 상기 고압부(100)와 상기 방폭 모듈(300)을 연결한다. 그리고, 상기 제1밀봉재(122)는 상기 압전소자(130)에 예압을 가한다. 상기 압전소자(130)는 특성상 압력에는 강하나 인장에는 취약하므로 예압을 가함으로써 상기 압전소자(130)의 수명을 향상시키기 위함이다. 이에 있어서, 상기 고압부(100)가 중력 방향에 놓이도록 압력 센서를 설치함으로써 중력에 따른 상기 제1밀봉재(122)의 하중에 의하여 예압을 가한다.The structure and function of the first sealing member 122 will be described. The first sealing member 122 is formed integrally with the feedthrough 400. That is, as shown in FIG. 2, the feedthrough 400 penetrates through the first sealing member 122 to connect the high pressure part 100 and the explosion-proof module 300. In addition, the first sealing member 122 applies a preload to the piezoelectric element 130. Since the piezoelectric element 130 is strong in pressure but vulnerable in tension, the piezoelectric element 130 is intended to improve the life of the piezoelectric element 130 by applying a preload. In this case, by installing a pressure sensor so that the high pressure portion 100 is in the direction of gravity, preload is applied by the load of the first sealing member 122 according to gravity.

상기 저압부(200)는 저압부 하우징(210)에 의해 외관이 형성된다. 상기 저압부 하우징(210)은 상기 고압부 하우징(120)과 같이 밑면이 개방된 원통의 형상으로, 윗면에는 개구부가 형성된다. 상기 저압부 하우징(210) 내부에는 전하 증폭기(220)가 위치한다. 그리고 상기 전하 증폭기(220)에는 케이블(230)이 연결되고, 상기 케이블(230)은 상기 개구부(212)를 통하여 외부로 연장된다. 그리고 상기 전하 증폭기(220)를 상기 저압부 하우징(210) 내부에 고정하기 위한 고정수단(222)이 구비된다. 이때, 상기 고정수단(222)은 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 전하 증폭기(220)를 양측에서 감싸도록 결합하는 복수의 클램프로 구성될 수 있다. 이에 따라, 상기 클램프는 상기 전하 증폭기(220)를 상기 저압부(200)에 고정시킨다.The low pressure part 200 has an appearance by the low pressure part housing 210. The low pressure part housing 210 is in the shape of a cylinder with a bottom open like the high pressure part housing 120, and an opening is formed on the top. The charge amplifier 220 is positioned inside the low pressure housing 210. A cable 230 is connected to the charge amplifier 220, and the cable 230 extends to the outside through the opening 212. In addition, fixing means 222 is provided to fix the charge amplifier 220 to the inside of the low voltage part housing 210. In this case, as shown in Figure 4, the fixing means 222 may be composed of a plurality of clamps coupled to surround the charge amplifier 220 at both sides. Accordingly, the clamp fixes the charge amplifier 220 to the low voltage unit 200.

상기 방폭 모듈(300)은 상기 고압부(100) 및 상기 저압부(200)와 분리되는 별도의 공간을 갖는 것으로서, 방폭 모듈 하우징(310)에 의해 외관이 형성된다. 상기 방폭 모듈 하우징(310)은 밑면이 개방된 원통의 형상이며, 윗면에는 개구부가 형성된다. 상기 개구부에는 제2밀봉재(312)가 위치한다. 그리고, 상기 방폭 모듈 하우징(310)의 내부는 소결체(320)로 채워진다. 상기 소결체(320)는 분말 입자들이 뭉쳐서 하나의 덩어리가 된 것으로, 상기 소결체(320)의 주 성분은 알루미나(Al2O3, 산화알루미늄)로 구성된다. 그러나, 상기 소결체(320)는 방폭 기능을 할 수 있는 한 알루미나가 아닌 다른 성분으로도 구성될 수 있다.The explosion-proof module 300 is to have a separate space separated from the high pressure unit 100 and the low pressure unit 200, the appearance is formed by the explosion-proof module housing 310. The explosion-proof module housing 310 has a cylindrical shape with an open bottom, and an opening is formed on the top. The second sealing member 312 is located in the opening. The interior of the explosion-proof module housing 310 is filled with a sintered body 320. The sintered body 320 is a powder by agglomerated into a single body, the main component of the sintered body 320 is composed of alumina (Al 2 O 3, aluminum oxide). However, the sintered body 320 may be composed of other components other than alumina as long as it can function as explosion proof.

상기 방폭 모듈(300)과 상기 저압부(200)와의 경계에 위치하는 상기 제2밀봉재(312)는 상기 방폭 모듈(300)과 상기 저압부(200)의 경계를 밀봉한다. 이때, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제2밀봉재(312)는 상기 방폭 모듈(300)에 위치한 부위의 단면적이 상기 방폭 모듈(300)과 상기 저압부(200)의 경계에 위치한 부위의 단면적보다 크게 형성된다. 상기 제2밀봉재(312)가 이와 같은 형상을 가짐에 따라, 막 부재 파손시 상기 제2밀봉재(312)에 압력이 가해질 때 상기 제2밀봉재(312)가 상기 저압부(200)로 이탈하지 않고 상기 방폭 모듈 하우징(310)의 상부에 걸리게 된다. 따라서 유체의 유출이 방지된다.The second sealing member 312 positioned at the boundary between the explosion-proof module 300 and the low pressure unit 200 seals the boundary between the explosion-proof module 300 and the low pressure unit 200. In this case, as shown in FIG. 3, the second sealing member 312 has a cross-sectional area of a portion located at the explosion-proof module 300 at a boundary between the explosion-proof module 300 and the low pressure part 200. Is formed larger. As the second sealing member 312 has such a shape, the second sealing member 312 does not leave the low pressure part 200 when pressure is applied to the second sealing member 312 when the membrane member is damaged. The upper portion of the explosion-proof module housing 310 is caught. Therefore, the outflow of the fluid is prevented.

상기 피드스루(400)는 일단이 상기 전극(140)에 연결되고, 상기 제1밀봉재(122)와 상기 방폭 모듈(300), 상기 제2밀봉재(312)를 통과하여, 타단이 상기 전하 증폭기(220)에 연결된다. 이때, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 피드스루(400)는 상기 제1밀봉재(122)와 일체형으로 형성된다. 따라서 상기 피드스루(400) 역시 상기 제2밀봉재(312)와 더불어 상기 방폭 모듈(300)과 상기 고압부(100)를 밀봉하는 역할을 하게 된다.One end of the feedthrough 400 is connected to the electrode 140, and passes through the first sealing member 122, the explosion-proof module 300, and the second sealing member 312, and the other end of the feed amplifier ( 220). In this case, as shown in FIG. 3, the feedthrough 400 is integrally formed with the first sealing member 122. Therefore, the feedthrough 400 also serves to seal the explosion-proof module 300 and the high pressure part 100 together with the second sealing member 312.

또한, 상기 피드스루(400)는 그 중심에 전하를 전달하는 코어가 형성되고, 상기 코어의 주위를 절연체가 둘러싸고 있으며, 외부는 금속 재질로 용접된다.In addition, the feedthrough 400 has a core for transferring charge in the center thereof, an insulator is surrounded around the core, and the outside is welded with a metal material.

그리고, 상기 다이어프램과 상기 고압부 하우징이 결합하는 부위, 상기 고압부 하우징(120)과 상기 방폭 모듈 하우징(310)이 결합하는 부위, 상기 저압부 하우징(210)과 상기 방폭 모듈 하우징(310)이 결합하는 부위는 각각 용접하여 밀봉한다. 도 1에 이러한 용접 부위(W)가 도시되어 있다. 이때, 도시하지는 않았으나, 용접의 견고함과 용접 작업의 편의성을 향상시키기 위하여 각 하우징들이 닿는 부위를 평평하게 하지 않고, 일정한 단차를 두어 하나의 하우징 단부가 다른 하우징에 삽입되는 구조를 이루도록 가공할 수 있다. 이같은 용접 밀봉으로 인해 유체가 압력 센서 각 하우징의 틈으로 유출되는 것이 방지된다.The diaphragm and the high pressure unit housing are coupled to each other, the high pressure unit housing 120 and the explosion-proof module housing 310 are coupled to each other, and the low pressure unit housing 210 and the explosion-proof module housing 310 are coupled to each other. Each site is sealed by welding. This welding site W is shown in FIG. 1. At this time, although not shown, in order to improve the robustness of welding and the convenience of welding operation, the housings may be processed to form a structure in which one housing end is inserted into the other housing without having to flatten the contact area of each housing. have. This weld seal prevents fluid from leaking into the gaps in each housing of the pressure sensor.

이하, 본 실시예에 따른 압력 센서의 작용효과에 대해 설명한다.Hereinafter, the effect of the pressure sensor according to the present embodiment will be described.

압력 센서의 정상적인 압력 측정 과정은 다음과 같다. 측정하고자 하는 유체가 상기 다이어프램(110)에 압력을 가하면, 상기 다이어프램(110)은 압력을 상기 압전소자(130)로 전달한다. 상기 압전소자(130)는 압력을 전기 신호로 바꾸어, 상기 전극(140)에 전하가 전해진다. 상기 전극(140)에 연결된 상기 피드스루(400)가 상기 압전소자(130)에서 발생한 전하를 상기 전하 증폭기(220)에 전달한다. 상기 전하 증폭기(220)는 전하를 증폭시켜, 상기 케이블(230)을 통해 압력 센서 외부로 전달한다.The normal pressure measurement process of the pressure sensor is as follows. When the fluid to be measured exerts a pressure on the diaphragm 110, the diaphragm 110 transmits the pressure to the piezoelectric element 130. The piezoelectric element 130 converts the pressure into an electrical signal, and electric charge is transmitted to the electrode 140. The feedthrough 400 connected to the electrode 140 transfers the charge generated from the piezoelectric element 130 to the charge amplifier 220. The charge amplifier 220 amplifies the charge and transfers the charge to the outside of the pressure sensor through the cable 230.

다음으로, 상기 다이어프램(110)의 막 부재 파손이 일어났을 때 본 실시예에 따른 압력 센서의 방폭 효과에 대하여 설명한다.Next, the explosion-proof effect of the pressure sensor according to the present embodiment when the membrane member breakage of the diaphragm 110 occurs.

상기 다이어프램(110)이 견딜 수 있는 압력 이상의 고압이 가해지는 등의 원인으로 상기 다이어프램(110)의 막 부재가 파손되면, 본 실시예에 따른 압력 센서의 측정 대상인 고압의 유체가 상기 고압부(100)로 침투한다. 그리고, 침투한 유체는 압력이 상대적으로 낮은 상기 저압부(200)가 위치하는 방향으로 압력을 가하게 된다. 그러나, 본 실시예에 따른 압력 센서의 경우에는 상기 방폭 모듈(300)로 인해 상기 고압부(100)와 상기 저압부(200)가 이격되어 있어, 유체가 상기 저압부(200)로 침투하기 위해서는 먼저 상기 방폭 모듈(300)을 거쳐야 한다. 그리고, 유체가 상기 고압부(100)를 거쳐서 상기 방폭 모듈(300)로 침투하기 위하여서는 먼저 상기 절연체(150)와 상기 제1밀봉재(122)를 거쳐야 한다. 이때, 상기 제1밀봉재(122)는 상기 피드스루(400)와 일체형으로 형성되어 틈이 없이 밀봉되는 구조로 되어 있다. 또한, 상기 절연체(150)는 압력측의 단면적이 더 크게 형성되어 압력이 가해지면 상기 고압부 하우징(120)에 밀착하도록 되어 있다. 이와 같은 구성에 따라 유체가 상기 방폭 모듈(300)로 침투하는 것을 방지할 수 있다.When the membrane member of the diaphragm 110 is damaged due to the application of a high pressure greater than the pressure that the diaphragm 110 can withstand, the high pressure fluid, which is a measurement object of the pressure sensor according to the present embodiment, is the high pressure part 100. Infiltrate into Then, the infiltrated fluid exerts a pressure in a direction in which the low pressure part 200 having a relatively low pressure is located. However, in the case of the pressure sensor according to the present embodiment, the high pressure part 100 and the low pressure part 200 are spaced apart by the explosion-proof module 300, so that the fluid penetrates into the low pressure part 200 first. Pass through the explosion-proof module 300. In addition, in order for the fluid to penetrate the explosion-proof module 300 via the high pressure part 100, the fluid must first pass through the insulator 150 and the first sealing material 122. In this case, the first sealing member 122 is formed integrally with the feedthrough 400 and is sealed without a gap. In addition, the insulator 150 has a larger cross-sectional area on the pressure side, so that the insulator 150 is in close contact with the high pressure unit housing 120 when pressure is applied thereto. According to such a configuration it is possible to prevent the fluid penetrates into the explosion-proof module 300.

그럼에도 불구하고 만약 상기 제1밀봉재(122)가 파손되거나 이탈하는 등으로 유체를 막지 못하는 경우라도, 상기 방폭 모듈(300)을 채우는 상기 소결체(320)로 인하여 유체가 상기 저압부(200)로 침투하는 것이 방지된다. 상기 소결체(320)는 높은 내열성, 내마모성, 내식성을 갖는 산화알루미늄(Al2O3)로 구성되어 우수한 방폭 효과를 가진다. 그리고 상기 방폭 모듈(300)과 상기 저압부(200)의 경계에 위치한 개구부는 상기 제2밀봉재(312)로 밀봉되어 있다. 상기 제2밀봉재(312)는 압력측의 단면적이 상기 방폭 모듈 하우징(310)에 삽입된 부분의 단면적보다 크게 형성되므로, 압력이 가해지더라도 이탈하지 않고 상기 방폭 모듈 하우징(310)에 밀착하여 밀봉하는 역할을 한다.Nevertheless, even if the first sealing member 122 is not blocked due to breakage or separation, the fluid penetrates into the low pressure part 200 due to the sintered body 320 filling the explosion-proof module 300. Is prevented. The sintered body 320 is composed of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) having high heat resistance, wear resistance, corrosion resistance has an excellent explosion-proof effect. The opening located at the boundary between the explosion-proof module 300 and the low pressure part 200 is sealed with the second sealing member 312. Since the second sealing member 312 has a cross-sectional area on the pressure side larger than the cross-sectional area of the portion inserted into the explosion-proof module housing 310, the second sealing member 312 is in close contact with the explosion-proof module housing 310 without being separated even if pressure is applied thereto. Play a role.

그리고, 상기 저압부(200)에서 외부로 연장되는 상기 케이블(230)은 상기 저압부 하우징(210)에 접합된다. 따라서, 상기 다이어프램(110)의 막 부재 파손으로 인해 압력 센서 내부로 침투한 유체가 누출되는 경로에는 총 4중으로 밀봉된 방폭 구조가 있는 것이다.In addition, the cable 230 extending outward from the low pressure part 200 is bonded to the low pressure part housing 210. Therefore, the explosion-proof structure is sealed in a quadruple in the path through which the fluid penetrated into the pressure sensor due to the failure of the membrane member of the diaphragm 110 leaks.

또한, 상기 고압부(100)와 상기 방폭 모듈(300) 사이의 경계는 상기 고압부 하우징(120)의 상측 면 자체가 일종의 격벽 역할을 하도록 형성됨에 따라, 위아래가 모두 개방된 원통 형태의 하우징을 갖는 종래의 압력 센서에 비하여 우수한 방폭 효과가 있다. 이러한 특징은 상기 방폭 모듈(300)과 상기 저압부(200) 사이의 경계에서도 상기 방폭 모듈 하우징(310)의 상측 면이 격벽 역할을 하여 동일한 구조를 이룬다. 이러한 구조로 인하여, 상기 피드스루(400)를 제외한, 상기 고압부(100)와 상기 저압부(200) 및 상기 방폭 모듈(300) 각 부분에 위치하는 구성요소들은 각각의 하우징 내부 또는 개구부에 위치할 뿐 여러 부분에 걸쳐 있지 않다. 따라서 각 부분이 서로 격리되어 밀봉되는 효과가 있고, 각 부분을 별도로 제작한 후 결합하는 공정으로 제조될 수 있으므로 제작 과정이 간단해지는 측면이 있다.In addition, the boundary between the high-pressure unit 100 and the explosion-proof module 300 is formed so that the upper surface itself of the high-pressure unit housing 120 serves as a sort of partition wall, the prior art having a cylindrical housing, both up and down open. Compared to the pressure sensor of the excellent explosion-proof effect. This feature forms the same structure as the upper surface of the explosion-proof module housing 310 acts as a partition wall even at the boundary between the explosion-proof module 300 and the low pressure unit 200. Due to this structure, except for the feedthrough 400, the components located in each of the high pressure part 100, the low pressure part 200, and the explosion-proof module 300 may be located in each housing or opening. It does not span many parts as well. Therefore, there is an effect that each part is isolated from each other and sealed, and can be manufactured by a process of combining each part separately and then the manufacturing process is simplified.

이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 센서는 고압부와 저압부의 경계만 밀봉하는 구조의 종래의 압력 센서에 비하여 우수한 방폭 효과를 기대할 수 있다.Accordingly, the pressure sensor according to an embodiment of the present invention can be expected to have an excellent explosion-proof effect compared to the conventional pressure sensor having a structure of sealing only the boundary between the high pressure portion and the low pressure portion.

100: 고압부 110: 다이어프램
120: 고압부 하우징 122: 제1밀봉재
130: 압전소자 140: 전극
150: 절연체 200: 저압부
210: 저압부 하우징 220: 전하 증폭기
222: 고정수단 230: 케이블
300: 방폭 모듈 310: 방폭 모듈 하우징
312: 제2밀봉재 320: 소결체
400: 피드스루 W: 용접 부위100: high pressure section 110: diaphragm
120: high pressure part housing 122: first sealing material
130: piezoelectric element 140: electrode
150: insulator 200: low voltage part
210: low voltage housing 220: charge amplifier
222: fixing means 230: cable
300: explosion proof module 310: explosion proof module housing
312: second sealing member 320: sintered body
400: feedthrough W: weld area

Claims (9)

유체의 압력을 측정하는 압력 센서에 있어서,
압력측에 위치하는 고압부;
상기 고압부의 반대측에 위치하는 저압부;
상기 고압부와 상기 저압부 사이에 위치하여 상기 고압부와 상기 저압부를 격리시키는 방폭 모듈; 및
상기 방폭 모듈을 통과하여 상기 고압부와 상기 저압부를 연결하는 피드스루;를 포함하며,
상기 방폭 모듈은 내부에 공간을 갖는 방폭 모듈 하우징을 포함하고, 상기 방폭 모듈 하우징은 상기 고압부 및 상기 저압부와 각각 용접되어 결합되는 것을 특징으로 하는 압력 센서.In the pressure sensor for measuring the pressure of the fluid,
A high pressure portion located on the pressure side;
A low pressure part located on an opposite side of the high pressure part;
An explosion-proof module positioned between the high pressure part and the low pressure part to isolate the high pressure part from the low pressure part; And
And a feed through connecting the high pressure part and the low pressure part through the explosion-proof module.
The explosion-proof module includes an explosion-proof module housing having a space therein, wherein the explosion-proof module housing is welded and coupled to the high pressure part and the low pressure part, respectively. 제1항에 있어서,
상기 고압부는,
압력면을 형성하는 다이어프램;
상기 다이어프램과 결합하여 상기 고압부의 외관을 형성하는 고압부 하우징;
상기 고압부 하우징에는 개구부가 형성되고, 상기 개구부에 위치하는 제1밀봉재; 및
상기 고압부 하우징 내부에 위치하는 압전소자;를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 센서.The method of claim 1,
The high pressure section,
A diaphragm forming a pressure surface;
A high pressure part housing coupled to the diaphragm to form an exterior of the high pressure part;
An opening formed in the high pressure part housing, and a first sealing material positioned in the opening; And
And a piezoelectric element positioned inside the high pressure part housing. 제2항에 있어서,
상기 고압부는, 상기 압전소자에 결합하는 전극과, 상기 전극과 상기 고압부 하우징 사이에 위치하는 절연체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 센서.The method of claim 2,
The high pressure unit further includes an electrode coupled to the piezoelectric element, and an insulator positioned between the electrode and the high pressure unit housing. 제3항에 있어서,
상기 피드스루는 상기 제1밀봉재와 일체형으로 형성되며, 상기 전극에 결합하는 것을 특징으로 하는 압력 센서.The method of claim 3,
The feed-through is formed integrally with the first sealing material, it characterized in that the coupling to the electrode. 제4항에 있어서,
상기 제1밀봉재는 중력에 의하여 상기 압전소자에 예압을 가하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 압력 센서.The method of claim 4, wherein
The first sealing material is a pressure sensor, characterized in that arranged to apply a preload to the piezoelectric element by gravity. 제1항에 있어서,
상기 방폭 모듈은,
상기 방폭 모듈 하우징에 개구부가 형성되고, 상기 개구부에 위치하는 제2밀봉재; 및
상기 방폭 모듈 하우징의 내부 공간을 채우는 충전재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 센서.The method of claim 1,
The explosion-proof module,
An opening formed in the explosion-proof module housing and having a second sealing member positioned in the opening; And
And a filler filling the inner space of the explosion-proof module housing. 제6항에 있어서,
상기 충전재는 산화알루미늄 입자로 구성되는 소결체인 것을 특징으로 하는 압력 센서.The method of claim 6,
The filler is a pressure sensor, characterized in that the sintered body composed of aluminum oxide particles. 제1항에 있어서,
상기 저압부는,
상기 저압부의 외관을 형성하는 저압부 하우징;
상기 저압부 하우징의 내부에 위치하는 전하 증폭기; 및
일단이 상기 전하 증폭기에 연결되어, 상기 저압부 하우징의 외부로 연장되는 케이블;을 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 센서.The method of claim 1,
The low pressure portion,
A low pressure part housing forming an appearance of the low pressure part;
A charge amplifier positioned inside the low voltage housing; And
And a cable having one end connected to the charge amplifier and extending to the outside of the low pressure part housing. 제8항에 있어서,
상기 저압부는 상기 전하 증폭기를 상기 저압부 하우징에 고정하는 고정수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 센서.The method of claim 8,
The low pressure part further comprises a fixing means for fixing the charge amplifier to the low pressure part housing.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102554308B1 (en) * 2022-07-22 2023-07-11 삼회산업 (주) Cryogenic explosion-proof pressure sensor capable of measuring hydrogen pressure or gas pressure

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