KR20210011370A - 전자 장치 보호용 하우징 - Google Patents

전자 장치 보호용 하우징 Download PDF

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KR20210011370A
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Abstract

본 발명은 전자 장치(5)를 보호하기 위한 보호 하우징(2)에 관한 것이다. 주벽으로 지칭되는 하우징의 벽들 중 하나는 측정 장치(5)의 일부를 대기압에 노출시키기 위한 개구(2c)를 갖는다. 하우징(2)은, 주벽의 외부 표면 상에 배열되며, 통로들에 의해 서로 분리되고 개구(2c)의 주위에 배열되어 그것을 완전히 둘러싸는 복수의 파티션들(8a, 8b) 및 개구(2c)의 주위에 그리고/또는 파티션들(8a, 8b)에 대해 축적될 가능성이 있는 액체가 배출될 수 있게 하기 위해 개구(2c)의 옆에 배열되는 적어도 하나의 유동 그루브(9)를 포함한다. 본 발명은 또한 이러한 보호 하우징을 사용하는, 특히 자동차의 탱크용 압력 센서(1)에 관한 것이다.

Description

전자 장치 보호용 하우징
본 발명은 전자 장치 보호용, 예를 들어 압력 측정용 보호 하우징에 관한 것이다. 하우징 및 전자 장치는, 예를 들어 자동차의 탱크에 장착하기 위한 압력 센서의 부품을 형성할 수 있다.
예를 들어, US2001029786은 연료 탱크의 내부 압력을 측정하기 위한 센서를 개시한다. 변환기(transducer) 구성요소는 대기압이 우세한 제 2 체적으로부터 레저부아(reservoir)의 압력이 우세한 제 1 체적을 분리한다. 그 구성요소는 이 두 체적들 사이에서 우세한(prevail) 압력 차이에 민감하며, 막(film)과 연관된 전자 장치를 통해 이 상대 압력의 측정을 제공하는 것을 가능하게 한다.
제 2 체적을 대기압으로 유지하기 위해, 이 체적 내로 개구를 제공하는 것이 일반적이다. 방수성이지만 가스 투과성인 멤브레인이 개구 위에 배치되어 이것을 덮는다. 이는 물이, 또는 보다 일반적으로는 액체가, 이 제 2 체적을 채우는 것을 방지하며, 이는 물론 측정에 영향을 미친다.
멤브레인이, 예를 들어 가압된 워터 제트의 영향 하에서, 높은 수준의 기계적 응력을 견딜 수 있으면서, 멤브레인이 분리되는 것을 방지하기 위해, 일반적으로 제 2 체적을 정의하는 하우징에 멤브레인을 단단히 고정시키는 것이 모색되고 있다.
레저부아 압력 측정의 충실도(fidelity)를 보장하기 위해, 일반적으로 제 2 체적과 대기에서 우세한 것들 사이에 압력 균형도 또한 모색되고 있다. 특히, 액체의 막이 방수성 멤브레인을 가리는 것을 방지하여, 더 이상 공기가 제 2 체적 안팎으로 자유롭게 순환하지 못하게 하는 것이 모색되고 있다.
이러한 문제들은 종래 기술에서 널리 문서화되어 있다. 예를 들어, 이러한 문제들을 해결하기 위한 다양한 해결책들은 다음의 문서들에서 찾을 수 있다: US5528941, US5661244, US5692637, US5747694, US6506110, US6807864, US6964200, US6994621, US7055391, US7166024, US7406875, US7454976, US7465887, US7503784, US7568393, US7626129, US7743750, US8109148, US8246726, US8292109, US8375778, US8413496, US8505386, US8544333, US8814993, US8821226, US8869623, US9120059, US9255719, US9295949, US9332662, US9372102, US2012/0247179, US2015/0330421, US2017/0089794.
본 발명은 적어도 부분적으로 전술한 문제들에 대한 독창적인 해결책을 제공하는 것을 목표로 한다.
이러한 목표를 달성하기 위해, 본 발명의 목적은 전자 장치를 보호하기 위한 보호 하우징을 제공하며, 상기 하우징은 전자 장치를 배열할 케이싱(casing)을 정의하는 복수의 벽들을 포함하며, 주벽(main wall)으로 지칭되는, 벽들 중 하나는 측정 장치의 일부를 대기압에 노출시키기 위한 개구를 갖는다.
이 하우징은, 주벽의 외부 표면 상에 배열되는, 통로들에 의해 서로 분리되고 개구의 주위에 배열되어 그것을 완전히 둘러싸는 복수의 파티션들, 및 개구의 주위에 그리고/또는 파티션들에 대해 축적될 가능성이 있는 액체가 배출될 수 있게 하기 위해 개구의 옆에 배열되는 적어도 하나의 유동 그루브(flow groove)를 포함한다.
개구의 주위에서의 "래버린스 형성(labyrinth-forming)" 보호 파티션들을 적어도 하나의 배출 그루브와 결합함으로써, 액체의 막에 의해 개구를 가려 전자 장치의 일 부분이 대기압에 노출되는 것이 더 이상 허용되지 않게 될 위험을 무릅쓰지 않으면서, 하우징의 개구 위에 방수 멤브레인을 위치결정하는 것이 가능하다. 외부 기계적 응력들의 영향 하에서의 멤브레인의 박리(delamination)도 또한 회피된다.
단독으로 또는 기술적으로 실현가능한 조합으로 취해지는 본 발명의 다른 유리하고 비제한적인 특성들에 따르면:
- 주벽의 외부 표면은 주평면(main plane)을 정의하며, 개구는 이 주평면에 배열되며;
- 파티션들은 주벽에 수직이며;
- 파티션들은 개구로부터 제 1 거리에 배치되고 추가 파티션들은 개구로부터 제 2 거리에 배치되며, 상기 제 2 거리는 제 1 거리보다 크며;
- 제 1 의 일련의 파티션들이 개구의 주위에 배열되고 상기 파티션들은 제 1 통로들에 의해 서로 분리되고, 제 2 의 일련의 파티션들은 개구가 파티션들에 의해 완전히 둘러싸이도록 제 1 통로들과 마주하여 배열되며;
- 그루브는 개구와 파티션 사이에 위치결정되며;
- 파티션들 중 적어도 하나는 전기 커넥터의 측면으로부터 형성된다.
본 발명의 목적은 또한 압력 센서로서, 특히 자동차의 탱크용이며, 본체, 본체 상에 장착되는 전자 압력 측정 장치, 본체에 연결되는 전술한 보호 하우징, 및 하우징에 연결되어 개구를 덮는 멤브레인을 포함하는 압력 센서를 제공하는 것이다.
본 발명의 추가 특성들 및 이점들은 첨부된 도면들을 참조하여 아래의 본 발명의 상세한 설명으로부터 나타날 것이다:
- 도 1은 본 발명에 따른 보호 하우징을 채용하는 압력 센서의 분해도이다.
- 도 2는 압력 센서의 단면이다.
- 도 3은 본 발명에 따른 보호 하우징의 평면도이다.
도면들을 참조하면, 전자 압력 측정 장치(5)를 보호하기 위한 보호 하우징(2)을 채용하는 압력 센서(1)가 제공된다. 센서(1)는 제 1 체적(3a)을 정의하는 본체(3)를 포함한다. 본체(3)에는, 센서(1)를 내부 압력이 측정될 탱크, 예를 들어 자동차의 탱크와 연관시키는 것을 가능하게 하는 밀봉 시스템(4)이 제공된다. 도면에 도시된 예에서, 밀봉 시스템(4)은 잠금 장치(4c)에 의해 탱크의 수(male) 커넥터 상에 센서(1)를 스냅(snap)하는 것을 가능하게 하는 암(female) 커넥터이다. 링(4a)에 의해 본체(3)에 유지되는 밀봉-와셔(seal-washer) 조립체(4b)는 그 밀봉 기능을 보장한다. 하지만, 본 발명은 도시된 커넥터에 제한되지 않으며, 압력 센서를 탱크에 연결하여 제 1 체적에서의 압력이 탱크의 압력과 동일하도록 하는 것을 가능하게 하는 임의의 메커니즘이 적합할 수 있다.
본체(3) 상에는 상대 압력을 측정하는 전자 장치(5)가 장착된다. 도 2에 도시된 예에서, 이 장치는 장치의 다양한 구성요소들이 배열되는 면들 상에 있는 PCB("Printed Circuit Board: 인쇄 회로 기판") 지지체(5a)를 포함한다. 특히, 지지체(5a)에서의 개구와 일렬로 배치되는 압력 감응형 변환구성요소(pressure-sensitive transduction component, 5b)가 있어서, 상이할 수 있는 압력에 구성요소의 각 면을 노출시키는 것을 가능하게 한다.
구성요소(5b)의 한 면은 본체(3)의 제 1 체적(3a)에서 우세한 제 1 압력에 노출된다. 이를 위해, 통로(3d)가, 제 1 체적(3a)과, 전자 장치(5)로부터 덕트(5d), 예를 들어 유리 덕트를 수용하도록 제공되는 보어(bore) 사이에서, 본체(3)에 배열되어 있다. 덕트(5d)는 변환기 구성요소(5b)와 일렬로 지지체(5)에 연결되고, 제 1 체적(3a)의 유체가 통로(3d)를 통해 변환기 구성요소(5b)의 제 1 면까지 순환될 수 있게 한다. 본체(3)의 보어에 배치되는 밀봉-와셔 조립체는, 압력이 측정될 탱크와 연통하는 제 1 체적(3a)을 외부 환경으로부터 완전히 격리시키기 위해 본체(3)와 덕트(5b) 사이의 연결부를 밀봉한다.
전자 장치(5)는 보호 하우징(2)에 의해 보호된다. 이 하우징(2)은 전자 장치가 상주하는 케이싱을 정의하는 여러 벽들로 형성된다. 케이싱의 적어도 일부는, 변환 구성요소(5b)의 제 2 면을 내부에 노출시키기 위해, 대기압을 우세하게 하는 것이 모색되는 제 2 체적(2a)을 구성한다. 제 2 체적(2a)은 변환기 구성요소(5b) 상에 배열되는 겔과 같은 보호 재료(5c)로 부분적으로 채워질 수 있다. 보호 하우징(2)에 의해 정의되는 제 2 체적(2a)은, 하우징(2)의 주벽으로 지칭되는, 벽들 중 하나 상에 형성되는 개구(2c)를 통해 외부 환경과 연통한다. 도면들에 도시된 예에서, 하우징(2)의 측벽들은 본체(3) 상에 형성된 주변 그루브(peripheral groove)에 맞물려서 전자 장치(5) 상의 케이싱을 폐쇄하여 그것을 기계적으로 보호한다. 도 3에서 명확하게 보이는 탄성 브래킷들(resilient bracket, 2d)은 하우징(2)이 본체 상에 유지될 수 있게 한다. 물론, 하우징(2)을 본체(3) 상에 유지하기 위한 임의의 다른 메커니즘이 고려될 수 있다. 바람직하게는, 하우징(2)과 본체(3) 사이의 연결부는 밀봉되어, 물 또는 먼지의 침입으로부터 전자 장치(5)를 보호한다. 그러므로, 이 경우, 하우징의 내부와 그 환경 사이의 유일한 연통부는 개구(2c)이다.
전자 장치에 의해 설정된 상대 압력 측정은, 여기서 하우징(2)의 주면(main face)에 배열되는 전기 커넥터(6)의 핀(pin)들(6a)에 공급될 수 있다.
본 출원의 도입부에서 명시된 바와 같이, 제 2 체적(2a)의 내부를 대기압으로 유지하는 것이 중요하다. 이를 위해, 방수성(waterproof), 소수성(hydrophobic) 및 가스 투과성(gas-permeable) 멤브레인(7)으로 개구(2c)를 덮도록 하는 것이 제공된다. 이러한 방식으로, 외부 공기가 개구(2c)를 통해 케이싱 및 제 2 체적(2a)의 내부로 자유롭게 출입할 수 있게 하여 제 2 체적(2a)에 일정한 대기압이 존재할 수 있게 된다.
방수성 멤브레인(7)은 또한, 액체가 개구(2c)를 통해 제 2 체적(2a) 내로 흘러, 측정에 영향을 미치게 되는 것을 방지한다. 그것의 소수성 성질은 또한 액체의 막이 멤브레인(7)을 영구적으로 덮는 것을 방지하고, 따라서 개구(2c)를 통한 공기의 순환을 방지한다. 예로서, 이것은 하우징에 접착된 디스크 형태의 테프론(Teflon) 멤브레인일 수 있다. 하지만, 멤브레인은 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 다른 재료로 이루어지거나 다른 형태를 갖는 것으로 생각될 수 있다.
하우징(2)의 주벽은, 하우징(2)의 주평면(main plane)을 정의하는 외향 표면을 갖는다. 도면에 도시된 예에서, 멤브레인(7)은 하우징(2)의 주벽에 직접 연결되는데, 즉, 멤브레인의 조립 표면은 하우징(2)의 주평면에 존재한다. 그러므로, 개구(2c) 및 멤브레인(7)은 하우징(2)의 오목부(recess) 또는 돌출부(elevation)에 배열되지 않으며, 이는 이들을 주평면의 외부에 배치했을 것이다. 이 구성에서, 물은 멤브레인(7) 또는 그 부근으로부터 후자가 돔 상에, 돌출부에 배치되는 경우처럼 자연스럽게 배수되지 않는다. 멤브레인(7)의 주변 측부(peripheral flank)는 외부 기계적 응력들, 예를 들어 튀는 물에 노출되어, 시간이 지남에 따라 분리될 수 있다. 이러한 현상은 멤브레인(7)이 하우징(2)의 주벽의 보강재에 배치될 때 감소되어, 멤브레인의 주변 측면이 접근하기 어렵게 만든다.
도면들에 도시된 멤브레인(7)의 조립 구성에서 이러한 현상을 방지하기 위해, 멤브레인(7)의 주변 측면을 보호하기 위해 개구(2c)의 주위에 배열되는 복수의 파티션들(8a, 8b)을 하우징(2)에 설치하는 것이 제공되었다. 파티션들은 하우징(2)의 주벽에 수직으로 배열될 수 있다. 파티션들(8a, 8b)은 액체들이 배출되는 것 및 공기가 순환되는 것을 허용하는 통로들에 의해 서로 분리된다. 개구(2c)의 주위에서의 파티션들(8a, 8b)의 배열은 멤브레인(7)의 전체 주변 측면이 파티션들 중 적어도 하나에 의해 외부 환경으로부터 보호되도록 한다. 바꾸어 말하면, 개구(2c)의 에지(edge)는 파티션들(8a, 8b)과 개구(2c)의 에지의 임의의 부분으로 완전히 둘러싸여 있으므로, 멤브레인(7)의 측면은 파티션들(8a, 8b) 중 적어도 하나에 의해 마스킹(mask)된다. 이러한 "래버린스 형성" 구성은 외부 기계적 응력들에 대한 멤브레인(7)의 주변 측면의 보호를 보장하고 파티션들(8a, 8b) 사이에 배열되는 통로들을 통해 유출될 수 있는 액체의 축적을 방지한다.
액체들의 배출을 촉진하기 위해, 개구(2c), 멤브레인(7) 및 파티션들(8a, 8b)의 옆에 있는 하우징(2)의 주벽에 적어도 하나의 유동 그루브(9)를 배열하는 것도 또한 제공되었다. 이러한 방식으로, 모세관 작용에 의해 개구(2c)의 주위에 그리고/또는 파티션들(8a, 8b)에 대해, 막 또는 방울(drop)들의 형태의 액체의 축적을 방지하는 것이 모색된다. 도시된 예에 제공되는 2개의 유동 그루브들(9)은 액체의 막 또는 방울들의 표면 장력을 파손하는 것을 가능하게 한다. 그런 다음, 이 액체는 배출될 수 있고 그루브들(9)에 의해 안내될 수 있으며, 예를 들어 하우징(2)의 측벽들 상에서 흐를 수 있다. 이를 위해, 그루브 또는 복수의 그루브들(9)은 하우징의 전체 주벽에 걸쳐 연장되어 이 벽의 적어도 일 측면으로 그리고 유리하게는 벽의 2개 이상의 측면들 상에 출현한다.
도시된 예에서, 그리고 도 3에서 더 명확하게 볼 수 있는 바와 같이, 복수의 파티션들(8a, 8b)은 제 1 의 일련의 개별 파티션들(8a), 여기서는 2개의 파티션들(8a)로 구성되고, 제 1 통로들에 의해 서로 분리된다. 이들은 개구(2c) 및 멤브레인(7)의 바로 근처, 즉 비교적 짧은 제 1 거리에 배치된다. 이들 파티션들(8a)은 멤브레인(7)의 형상에 정합하는 주평면에서 부분들을 가지며, 여기서는 원의 부분들이다. 이들 2개의 파티션들(8a)은 개구(2c)의 양 측면 상에 서로 마주보게 배열된다. 제 1 의 일련의 2개의 파티션들(8a) 사이에 존재하는 통로들에 의해 노출되는 멤브레인의 주변 측면의 부분들을 보호하기 위해, 제 2 의 일련의 상보적 파티션들(8b)이 제공되며, 상보적 통로들에 의해 제 1 의 일련의 벽들(8a)과 구별 및 분리되어 있다. 여기서, 이들 상보적 파티션들(8b)은 주평면에서 직선 부분을 갖는다. 그것들은 개구(2c)와 멤브레인(7)의 양 측면 상에서 서로 그리고 제 1 통로들을 마주하여 배열되어, 제 1 의 일련의 파티션들(8a) 사이에 존재하는 통로들을 외부로부터 가린다. 제 1 및 제 2 의 일련의 파티션들 사이의 상보적 통로들은 이 제 2 의 일련의 파티션들(8b)을 개구(2c)로부터 제 2 거리에 배치함으로써 이루어지며, 상기 제 2 거리는 제 1 의 일련의 파티션들(8a)을 개구(2c)로부터 분리되는 제 1 거리보다 크다. 이 예에서, 제 2 의 일련의 직선 부분을 갖는 개구(2c)와 파티션들(8b) 사이에 비워진(cleared) 공간에서, 하우징의 주벽에 2개의 유동 그루브들(9)을 형성하는 것이 제공된다. 2개의 그루브들(9)은 전체 주벽에 걸쳐 연장되어 이 벽의 두 대향 측면들로 출현하고 물이 측벽들 위로 흐를 수 있게 한다.
물론, 이러한 파티션들이, 접근이 가능한 모든 방향들에서, 그것의 원격 환경으로부터 멤브레인(7)의 주변 측면을 완전히 가려서 그에 따라 개구(2c)를 완전히 둘러싸도록 배열되는 한, 방금 설명된 것과는 상이한 "래버린스 형성" 배열에 따라 주평면에 다른 일련의 파티션들이 또한 제공 또는 배열될 수 있다. 파티션들은 방금 설명된 보호 기능 외에 다른 기능들을 가질 수 있다. 따라서, 도시되지 않은 예시적인 실시예에서, 파티션들(8a) 중 적어도 하나 또는 상보적 파티션들(8b) 중 하나는 전기 커넥터(6)의 수직 측면으로부터 형성될 수 있다. 이것은 개구(2c) 및 보호 파티션들(8a, 8b)을 커넥터에 더 가깝게 가져옴으로써 하우징을 보다 컴팩트하게 만드는 것을 가능하게 한다.
따라서, 보호 파티션들(8a, 8b)을 멤브레인(7)의 주위에 "래버린스 형성" 방식으로 배출 그루브들(9)과 결합함으로써, 이 멤브레인(7)을 액체의 막으로 덮는 위험 없이, 또는 외부 기계적 응력들의 영향 하에서 박리 위험 없이, 하우징의 벽에 의해 정의되는 주평면에 멤브레인(7)을 위치결정하도록 선택하는 것이 가능하다.
개구(2c) 및 멤브레인(7)을 보호하는 것 외에도, 센서(1)에는, 예를 들면, 멤브레인(7) 위로 돌출되는 보호 커버(10)를 장착하는 것이 제공되었다. 여기서, 이 커버에는 제 1 의 일련의 파티션들(8a)의 외면들 상에 형성되는 노치(notch)들이 배치될 수 있는 2개의 개구들이 제공된다. 이러한 방식으로, 커버(10)는 하우징(2)에 용이하게 클립(clipped)될 수 있다.
물론, 본 발명은 설명된 실시예로 제한되지 않으며, 청구항들에 의해 정의되는 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 대안적인 실시예들이 제공될 수 있다.
예를 들어, 개구(2c), 파티션들(8a, 8b) 및 배출 그루브들(9)을 주평면이 아닌 일 평면에서, 돔(dome) 상에 또는 하우징(2)의 주벽의 오목부에 배치하는 것을 고려할 수 있으며, 드러난 것들과 동일한 이점을 얻을 수 있다.
게다가, 전자 장치는 반드시 압력 측정 장치일 필요는 없다. 본 발명은 사실상 임의의 전자 장치를 보호하기 위한 임의의 보호 하우징에 적용되며, 특히 상기 전자 장치는 예를 들어 열 제거의 이유로 상기 환경과의 연통을 유지하면서 그 환경으로부터 보호되어야 하는 경우에 적용된다.

Claims (8)

  1. 전자 장치(5)를 보호하기 위한 보호 하우징(2)으로서,
    상기 하우징은 상기 전자 장치(5)를 배열할 케이싱을 정의하는 복수의 벽들을 포함하며, 주벽(main wall)으로 지칭되는 상기 벽들 중 하나는 상기 측정 장치(5)의 일부를 대기압에 노출시키기 위한 개구(2c)를 가지며,
    상기 하우징(2)은,
    상기 주벽의 외부 표면 상에 배열되며,
    - 통로들에 의해 서로 분리되고 상기 개구(2c)의 주위에 배열되어 그것을 완전히 둘러싸는 복수의 파티션들(8a, 8b); 및
    - 상기 개구(2c)의 주위에 그리고/또는 상기 파티션들(8a, 8b)에 대해 축적될 가능성이 있을 수 있는 액체가 배출될 수 있게 하기 위해, 상기 개구(2c)의 옆에 배열되는 적어도 하나의 유동 그루브(9)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 보호 하우징.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 주벽의 상기 외부 표면은 주평면(main plane)을 정의하며, 상기 개구(2c)는 상기 주평면에 배열되는, 보호 하우징.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 파티션들(8a, 8b)은 상기 주벽에 수직인, 보호 하우징.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 파티션들(8a)은 상기 개구(2c)로부터 제 1 거리에 배치되고 추가 파티션들(8b)은 상기 개구(2c)로부터 제 2 거리에 배치되며, 상기 제 2 거리는 상기 제 1 거리보다 큰, 보호 하우징.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 1 의 일련의 파티션들(8a)이 상기 개구(2c)의 주위에 배열되고 상기 파티션들은 제 1 통로들에 의해 서로 분리되고, 제 2 의 일련의 파티션들(8b)은 상기 개구(2c)가 상기 파티션들(8a, 8b)에 의해 완전히 둘러싸이도록 상기 제 1 통로들과 마주하여 배열되는, 보호 하우징.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 그루브(9)는 상기 개구(2c)와 파티션(8b) 사이에 위치결정되는, 보호 하우징.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 파티션들(8a, 8b) 중 적어도 하나는 전기 커넥터(6)의 측면으로부터 형성되는, 보호 하우징.
  8. 압력 센서(1)로서, 특히 자동차의 탱크용이며,
    본체(3), 상기 본체(3) 상에 장착되는 전자 압력 측정 장치(5), 상기 본체(3)에 연결되는 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 보호 하우징(2), 및 상기 하우징(2)에 연결되어 상기 개구(2c)를 덮는 멤브레인(7)을 포함하는, 압력 센서.
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