KR20210103635A - Water traps having a water detector - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 물 감지기에 대한 것으로서, 특히, 솔레노이드 밸브에 인가되는 전압을 감지하면 FPCB 형태의 물 감지 센서로부터 물 흐름을 감지하는 물 감지기에 대한 것이며, 해당 물 감지기를 이용한 물 포집 장치도 제공한다.The present invention relates to a water sensor, and more particularly, to a water sensor that detects a flow of water from an FPCB type water sensor when detecting a voltage applied to a solenoid valve, and also provides a water collection device using the water sensor.
수소 차량은 연료전지 스택의 수소극에서 발생하는 물, 즉, 응축수를 저장한 후 배출하는 물 포집 장치가 설치된다. 기존에는 물 포집 장치에 워터감지센서를 설치하여 물 포집 장치에 응축수가 저장되어 있는지, 얼마나 저장되어 있는지를 측정하였다. 하지만, 이 경우, 물 포집 장치 내부에 저장되는 응축수는 감지할 수 있지만 물 포집 장치에서 배출되는 물은 감지하지 못하여 고장 여부를 판단할 수 없는 문제가 있다.A hydrogen vehicle is provided with a water collection device that stores and discharges water generated at the hydrogen electrode of the fuel cell stack, that is, condensate. Conventionally, a water sensor was installed in the water collection device to measure whether and how much condensed water was stored in the water collection device. However, in this case, condensed water stored in the water collecting device can be detected, but water discharged from the water collecting device cannot be detected, so there is a problem in that it is impossible to determine whether there is a malfunction.
본 발명의 목적은 물의 흐름을 효과적으로 감지할 수 있는 물 감지기에 대한 것이며, 해당 물 감지기를 이용한 물 포집 장치도 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a water sensor capable of effectively detecting the flow of water, and also to provide a water collection device using the water sensor.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.The object of the present invention is not limited to the above-mentioned object, and other objects and advantages of the present invention not mentioned can be understood by the following description, and will be more clearly understood by the examples of the present invention. Moreover, it will be readily apparent that the objects and advantages of the present invention may be realized by the means and combinations thereof indicated in the claims.
본 발명에 따른 물 포집 장치는, 응축수가 저장되어 배출로로 배출되는 저류조와, 상기 배출로로 물이 배출되는 것을 제어하는 솔레노이드 밸브, 상기 배출로로 배출되는 응축수가 흐르는 유로가 형성된 하우징과 상기 유로를 둘러싸되 금속층 및 상기 금속층의 일면에 구비된 수지층을 포함하는 물 감지 센서, 상기 솔레노이드 밸브 작동 시 인가되는 전압을 감지하면 상기 물 감지 센서의 정전용량값의 변화로 상기 유로에 흐르는 물을 감지하는 제어부가 구비된 기판을 포함하는 물 감지기를 포함한다.The water collection device according to the present invention includes a storage tank in which condensed water is stored and discharged to a discharge path, a solenoid valve for controlling the discharge of water to the discharge path, a housing having a flow path through which condensed water discharged to the discharge path flows, and the A water sensor surrounding the flow path and comprising a metal layer and a resin layer provided on one surface of the metal layer, when detecting a voltage applied when the solenoid valve is operated and a water sensor including a substrate provided with a control unit for sensing.
상기 제어부는, 타이머와, 상기 타이머에 따라 소정 시간마다 상기 솔레노이드 밸브에 인가되는 전압을 측정하는 전압 측정 모듈, 상기 전압 측정 모듈에서 측정된 전압이 기준 전압 이상일 경우 상기 솔레노이드 밸브가 온 상태인 것으로 판단하는 밸브 상태 판단 모듈, 및 상기 밸브 상태 판단 모듈이 상기 솔레노이드 밸브가 온 상태인 것으로 판단하면 상기 물 감지 센서에서 측정되는 정전용량값을 기준 정전용량값과 비교하여 상기 유로에 흐르는 물을 감지하는 물 감지 모듈을 포함한다.The controller includes a timer, a voltage measuring module that measures the voltage applied to the solenoid valve every predetermined time according to the timer, and when the voltage measured by the voltage measuring module is equal to or greater than a reference voltage, it is determined that the solenoid valve is in an on state a valve state determination module, and when the valve state determination module determines that the solenoid valve is in an on state, the capacitance value measured by the water detection sensor is compared with a reference capacitance value to detect water flowing in the flow path Includes a sensing module.
상기 기판에는 온도를 측정하는 온도 감지 센서와, 열을 발생시키는 히터가 구비되고, 상기 제어부는 상기 온도 감지 센서에서 측정된 온도가 기준 최저 온도 미만일 경우 상기 히터를 작동시키고, 상기 온도 감지 센서에서 측정된 온도가 기준 최고 온도 이상일 경우 상기 히터를 정지시키는 히터 제어 모듈을 더 포함할 수 있다.A temperature sensor for measuring a temperature and a heater for generating heat are provided on the substrate, and the controller operates the heater when the temperature measured by the temperature sensor is less than the reference minimum temperature, and the temperature sensor measures the temperature. It may further include a heater control module for stopping the heater when the temperature is higher than the reference maximum temperature.
상기 제어부는 상기 밸브 상태 판단 모듈이 상기 솔레노이드 밸브가 온 상태인 것으로 판단하면, 상기 기준 정전용량값을 상기 물 감지 센서가 직전에 측정한 정전용량값으로 보정할 수 있다.When the valve state determination module determines that the solenoid valve is in the on state, the control unit may correct the reference capacitance value to the capacitance value immediately measured by the water detection sensor.
상기 물 감지 센서는, 상기 유로를 둘러싸는 원통 형상의 센서부와, 상기 센서부에서 돌출 및 절곡되어 상기 기판에 접속되는 출력부를 포함하며, 상기 센서부와 상기 출력부의 접점에는 절개부가 형성된다.The water detection sensor includes a cylindrical sensor unit surrounding the flow path, and an output unit protruding and bent from the sensor unit to be connected to the substrate, and a cutout is formed at a contact point between the sensor unit and the output unit.
상기 기판에는 상기 출력부가 접속되는 입력부가 형성되어 상기 제어부와 연결되며, 상기 입력부의 가장자리에는 상기 입력부와 이격되되, 접지와 연결된 다수개의 쓰루 홀이 서로 이격된 쉴드부가 형성된다.An input unit to which the output unit is connected is formed on the substrate to be connected to the control unit, and a shield unit spaced apart from the input unit and spaced apart from the input unit is formed at an edge of the input unit, wherein a plurality of through-holes connected to the ground are spaced apart from each other.
본 발명에 따른 물 감지기를 포함한 물 포집 장치는 금속층과 수지층 등으로 이루어진 FPCB 형태의 물 감지 센서를 이용하여 유로를 통과하는 물을 신뢰성 있게 감지할 수 있다.The water collection device including a water sensor according to the present invention can reliably detect water passing through a flow path by using an FPCB type water sensor including a metal layer and a resin layer.
또한, 본 발명에 따른 물 감지기를 포함한 물 포집 장치는 기판의 입력부 주변에 접지와 연결된 쉴드부를 형성하여 외부 노이즈가 입력부에 유입되는 것을 최소화할 수 있다.In addition, the water collection device including the water sensor according to the present invention forms a shield connected to the ground around the input part of the substrate to minimize external noise from entering the input part.
본 발명에 따른 물 감지기를 포함한 물 포집 장치는 센서부의 외면에 열 수축 튜브를 구비하여 물 감지 센서가 유로의 외면에서 이탈되는 것을 방지할 수 있다.The water collecting device including the water sensor according to the present invention may include a heat shrinkable tube on the outer surface of the sensor unit to prevent the water detecting sensor from being separated from the outer surface of the flow path.
본 발명에 따른 물 감지기를 포함한 물 포집 장치는 전압을 측정하여 솔레노이드 밸브의 온 상태를 감지할 때만 물 감지 센서로 물의 흐름을 감지하며 기준 정전용량값을 보정함으로써 오차 발생을 방지할 수 있다.The water collection device including the water sensor according to the present invention detects the flow of water with the water sensor only when detecting the ON state of the solenoid valve by measuring the voltage, and can prevent the error from occurring by correcting the reference capacitance value.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.In addition to the above-described effects, the specific effects of the present invention will be described together while describing specific details for carrying out the invention below.
도 1은 본 발명에 따른 물 감지기의 개략 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 물 감지기의 개략 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 물 감지 센서의 개략 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 물 감지 센서의 개략 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 기판의 개략 평면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 제어부의 블록도이다.
도 7은 본 발명에 따른 물 감지기가 장착된 물 포집 장치의 개략 단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 물 감지 방법의 순서도이다.
도 9는 본 발명에 따른 물 감지 방법에 따른 PWM 신호 그래프이다.1 is a schematic perspective view of a water sensor according to the present invention;
2 is a schematic cross-sectional view of a water sensor according to the present invention;
3 is a schematic perspective view of a water detection sensor according to the present invention;
4 is a schematic exploded perspective view of a water detection sensor according to the present invention.
5 is a schematic plan view of a substrate according to the present invention;
6 is a block diagram of a control unit according to the present invention.
7 is a schematic cross-sectional view of a water collection device equipped with a water sensor according to the present invention.
8 is a flowchart of a water sensing method according to the present invention.
9 is a PWM signal graph according to the water detection method according to the present invention.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.The above-described objects, features and advantages will be described below in detail with reference to the accompanying drawings, and accordingly, those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to easily implement the technical idea of the present invention. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted. Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals are used to indicate the same or similar components.
도 1은 본 발명에 따른 물 감지기의 개략 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 물 감지기의 개략 단면도이다.1 is a schematic perspective view of a water sensor according to the present invention, and FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a water sensor according to the present invention.
본 발명에 따른 물 감지기는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 물 감지 센서(100)와, 물 감지 센서(100)에서 출력되는 신호를 기반으로 물을 감지하는 기판(200), 및 물 감지 센서(100)와 물 감지 센서(100)가 구비된 기판(200)을 수납하여 보호하는 하우징(300)을 포함한다.As shown in FIGS. 1 and 2 , the water sensor according to the present invention includes a
도 3은 본 발명에 따른 물 감지 센서의 개략 사시도이다.3 is a schematic perspective view of a water detection sensor according to the present invention;
물 감지 센서(100)는 정전 용량의 변화를 기반으로 물을 감지한다. 이를 위해서, 물 감지 센서(100)는 센서부(110)와, 센서부(110)에서 감지된 신호를 출력하는 출력부(120)를 포함한다.The
센서부(110)는 도통된 상태에서 물의 흐름에 따라 달라지는 정전용량값을 출력부(120)로 출력한다. 이를 위해서, 센서부(110)는 금속 판형을 베이스로 하며 본 실시예는 평면도를 기준으로 직사각 형상인 것을 예시한다. 또한, 본 실시예는 센서부(110)로 금속 판형을 예시하였으나, 본 발명에 따른 센서부(110)는 금속 판형 외에 메쉬 형태인 금속 판형일 수도 있다.The
출력부(120)는 센서부(110)와 기판(200)을 연결하여 센서부(110)의 출력값을 기판(200)으로 전달한다. 여기서, 출력부(120)는 센서부(110)의 일측에서 돌출되도록 형성되며, 본 실시예는 센서부(110)의 중심부에서 일측으로 돌출된 출력부(120)를 예시한다. 또한, 출력부(120)는 중심부에 홀이 형성된 사각 형상을 예시하며, 출력부(120)의 중심부 홀을 통해 출력부(120)와 기판(200)은 나사결합되는 것을 예시한다. 또한, 출력부(120)와 센서부(110)의 연결부위는 절곡 시 파손을 방지하기 위해서 양측이 절개된 형태, 즉, 절개부가 형성되는 것이 바람직하다.The
도 4는 본 발명에 따른 물 감지 센서의 개략 분해 사시도이다.4 is a schematic exploded perspective view of a water detection sensor according to the present invention.
전술된 센서부(110)와 출력부(120)는 일체로 형성되는 것을 예시하며, 이 경우, 센서부(110)와 출력부(120)를 포함한 물 감지 센서(100)는 평면도를 기준으로 'T' 형상인 것을 예시한다. 또한, 물 감지 센서(100)는 다층구조로 형성되며, 본 실시예는 물 감지 센서(100)가 구리를 포함하는 금속으로 형성된 금속층(100a)과, 금속층(100a)의 일면에 구비되며 폴리이미드(Polyimide, PI) 등을 포함하는 수지로 형성된 수지층(100b), 금속층(100a)의 타면에 구비되며 양면 테이프를 포함하는 접착층(100c)을 포함한다. 여기서, 접착층(100c)은 센서부(110)에만 형성되며 출력부(120)에는 형성되지 않는 것을 예시한다. 또한, 출력부(120)의 일면에는 캡톤(Kapton) 등을 포함하는 보강재, 즉, 보강층(100d)가 구비되는 것을 예시한다. 이러한 물 감지 센서(100)는 센서부(110)가 후술될 하우징(300)의 유로(320)의 둘레를 감싸도록 구비되어, 유로(320)에 물이 흐르는 것을 감지한다. 본 실시예는 원형관 형상의 유로(320)를 예시하므로 센서부(110) 역시 이를 둘러싸는 원기둥 형상인 것을 예시한다. 하지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 유로(320)의 형상이 타원 기둥형상이거나 삼각 기둥형상을 포함하는 다각 기둥형상으로 형성될 경우, 센서부(110) 역시 이에 대응되는 형상인 것이 바람직하다.The above-described
도 5는 본 발명에 따른 기판의 개략 평면도이다.5 is a schematic plan view of a substrate according to the present invention;
기판(200)은 물 감지 센서(100)의 출력값을 기반으로 물 흐름을 감지한다. 이를 위해서, 기판(200)은 물 감지 센서(100)와 연결되는 입력부(210)와, 입력부(210)로 입력된 출력값을 기반으로 물 흐름을 감지하는 제어부(220), 및 제어부(220)에 전원을 인가하는 전원커넥터 접속부(230)를 포함한다.The
입력부(210)는 물 감지 센서(100)의 출력부(120)와 접하여 물 감지 센서(100)에서 출력되는 출력값을 제어부(220)로 전달한다. 이를 위해서, 입력부(210)는 물 감지 센서(100)의 출력부(120) 형상과 대응되는 형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 이에 따라, 입력부(210)는 평면도를 기준으로 중심부에 홀이 형성된 사각형으로 형성되는 것을 예시하며, 해당 홀에 나사를 삽입하여 물 감지 센서(100)의 출력부(120)와 기판(200)의 입력부(210)가 체결되는 것을 예시한다.The
도 6은 본 발명에 따른 제어부의 블록도이다.6 is a block diagram of a control unit according to the present invention.
제어부(220)는 물 감지 센서(100)의 출력값을 기반으로 물 흐름을 감지한다. 여기서, 제어부(220)는 솔레노이드 밸브(도 7의 2000) 상태에 따라 물 감지 센서(100)를 제어하며, 이를 위해서 제어부(220)는 타이머(221)와, 솔레노이드 밸브의 입력 전압을 측정하는 전압 측정 모듈(222), 솔레노이드 밸브 상태를 판단하는 밸브 상태 판단 모듈과, 히터를 제어하는 히터 제어 모듈(224), 및 솔레노이드 밸브 상태에 따라 물을 감지하는 물 감지 모듈(225)을 포함한다.The
타이머(221)는 전압 측정 모듈(222)과 히터 제어 모듈(224) 및 물 감지 모듈(225)이 작동하는 시간을 결정하기 위한 것으로서, 전압 측정 모듈(222)과 히터 제어 모듈(224) 및 물 감지 모듈(225)은 타이머(221)를 참조하여 작동한다.The
전압 측정 모듈(222)은 솔레노이드 밸브의 작동을 위해 입력되는 전압을 측정한다. 본 실시예에 따른 솔레노이드 밸브는 차량으로부터 12V를 입력받아 작동한다. 따라서, 전압 측정 모듈(222)은 솔레노이드 밸브에 인가되는 전압을 타이머(221)의 카운팅, 예를 들어, 1ms마다 측정하고 12V가 측정되면 후술될 밸브 상태 판단 모듈(223)에 전달한다.The
밸브 상태 판단 모듈(223)은 솔레노이드 밸브의 온/오프 상태를 판단한다. 이는 차량의 제어장치를 통해 솔레노이드 밸브의 플런저를 제어할 때 입력되는 전압을 전술된 전압 측정 모듈(222)이 감지하여 판단할 수 있다. 이를 위해서, 전술된 기판(200)에는 솔레노이드 밸브에 인가되는 전압을 감지하도록 솔레노이드 밸브와 접속되며, 제1 밸브 접속부(240)와 제2 밸브 접속부(240)를 포함하는 밸브 접속부(240)가 구비된다.The valve
한편, 본 발명은 솔레노이드 밸브에 인가되는 전압을 측정하여 솔레노이드 밸브가 온(On)되는 것을 감지하므로 밸브 상태 판단 모듈(223)은 PWM 신호를 이용하여 전압 측정 모듈(222)로부터 솔레노이드 밸브 온 신호를 인가받는다. 즉, 기존의 차량은 일반적으로 린(LIN) 통신을 이용하지만, 본 발명은 전압을 측정하기 때문에 PWM 방식으로 통신을 수행한다. 또한, 이에 따라, 기존의 린 통신은 TX, RX를 포함하는 두 개의 통신 채널이 필요하지만, 본 발명은 하나의 통신 채널을 사용하므로 통신 프로토콜을 단순화할 수 있다.On the other hand, since the present invention detects that the solenoid valve is on by measuring the voltage applied to the solenoid valve, the valve
히터 제어 모듈(224)은 기판(200)의 주변 온도에 따라 히터를 제어한다. 본 실시예는 온도 감지 센서를 이용하여 기판(200)이나 기판(200) 주변의 온도를 측정한다. 여기서, 히터 제어 모듈(224)은 온도 감지 센서에서 측정된 온도가 기준 최저 온도, 예를 들어, 섭씨 10도 미만 시 히터를 제어하여 온도가 섭씨 10도 이상이 되도록 한다. 물론, 히터 제어 모듈(224)은 온도 감지 센서에서 측정된 온도가 기준 최고 온도, 예를 들어, 섭씨 20도 이상이면 히터를 오프시킬 수 있다. 여기서, 본 실시예에 따른 히터는 유로(320) 주변에 위치되어 겨울철과 같이 온도가 낮을 때 작동하여 물이 어는 것을 방지할 수 있다. 한편, 본 실시예는 온도 감지 센서에서 측정된 온도를 기반으로 히터 제어 모듈(224)이나 물 감지 센서(100)를 보정할 수도 있다. 즉, 물 감지 센서(100)는 온도에 따라 영점이 달라질 수 있으므로, 본 실시예는 온도의 변화에 따라 물 감지 센서(100)가 물을 감지하는 기준값을 변화시킬 수 있다.The
물 감지 모듈(225)은 솔레노이드 밸브에 전압이 인가될 때, 즉, 밸브 상태 판단 모듈에서 솔레노이드 밸브가 온 상태일 때 물 감지 센서(100)로부터 출력되는 출력값을 기준값, 즉, 물이 흐를 때 측정되는 정전용량값과 비교하여 물을 감지한다. 본 실시예에 따른 물 감지기는 유로(320)에 물이 흐를 때 물 감지 센서(100)에서 출력되는 정전용량값이 급격하게 증가하며, 유로(320)에 물이 흐르지 않을 때에는 정전용량값이 기준값 이하인 초기값으로 복귀한다. 따라서, 이를 이용하여 물 감지 모듈은 하우징(300)의 유로(320)에 물이 흐르는 것을 알 수 있다.The
한편, 본 발명은 솔레노이드 밸브에 전압이 인가될 때 물 흐름을 감지함으로써 기준 정전용량값을 비교적 정확하게 보정할 수 있다. 즉, 솔레노이드 밸브에 전압이 인가되면 물이 흐르게 되는 상황이므로 이때 감지되는 정전용량값은 물이 흐를 때의 정전용량값이다. 따라서, 본 발명은 일정 주기마다 바로 직전에 측정되었던 정전용량값을 기준 정전용량값으로 하여 정전용량값을 보정할 수 있다. 본 발명과 달리 물 흐름을 상시 감지할 경우, 외부적 요소에 의해 기준 정전용량값이 변경된 상황에서 물 흐름 시작 시 물 흐름 끊김 감지에 대해 오차가 발생할 수 있다. 하지만, 본 발명은 전압을 측정하여 솔레노이드 밸브의 온 상태를 감지할 때만 물 감지 센서로 물의 흐름을 감지하며 기준 정전용량값을 보정함으로써 오차 발생을 방지할 수 있다.On the other hand, the present invention can relatively accurately correct the reference capacitance value by sensing the flow of water when a voltage is applied to the solenoid valve. That is, since water flows when voltage is applied to the solenoid valve, the capacitance value sensed at this time is the capacitance value when water flows. Accordingly, according to the present invention, the capacitance value measured immediately before every predetermined period may be used as the reference capacitance value to correct the capacitance value. Unlike the present invention, when the water flow is always sensed, an error may occur in detecting the water flow interruption when the water flow starts in a situation where the reference capacitance value is changed by an external factor. However, in the present invention, an error can be prevented by detecting the flow of water with the water sensor and correcting the reference capacitance value only when detecting the ON state of the solenoid valve by measuring the voltage.
한편, 본 발명은 입력부(210)의 가장자리를 따라 쉴드부(260)를 형성하여 출력부(120)의 출력값에 외부 노이즈가 입력되는 것을 방지할 수 있다. 쉴드부(260)는 입력부(210)의 가장자리를 따라 접지와 연결된 쓰루 홀(Through-hole)을 다수개가 소정간격으로 배열되도록 하여 형성한다. 또한, 이에 따라, 입력부(210)에 외부 노이즈가 유입되는 것을 감소시켜 물 감지 센서(100)를 통해 유로(320)의 물 흐름을 신뢰성 있게 감지하도록 할 수 있다.Meanwhile, in the present invention, the
또한, 전술된 기판(200)은 제1 히터 접속부(250)와 제2 히터 접속부(250)를 포함하는 히터 접속부(250)를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 본 발명은 PTC 히터를 구비하여 겨울철과 같이 기온이 낮아질 경우 유로(320)가 어는 것을 방지할 수 있다. 물론, 이를 위해서는 물 감지기의 내부 온도를 측정하는 온도 센서가 구비되어야 하며, 정해진 기준 온도 이하 시 PCT 히터를 작동시키는 것이 바람직하다.In addition, the above-described
하우징(300)은 기판(200)과 물 감지 센서(100)를 수납하여 보호하며 물이 흐르도록 유로(320)를 구비하여 물 감지 센서(100)가 유로(320)를 흐르는 물을 감지하도록 한다. 이에 따라, 하우징(300)은 기판(200)을 수납하는 기판 수납부(310)와, 물이 이동하는 유로(320), 외부에서 전원을 인가받는 커넥터가 수납되는 제1 커넥터부(330) 및 제2 커넥터부(340)를 포함한다.The
기판 수납부(310)는 상부가 개방된 직사각 박스 형상으로서, 내부에는 기판(200)이 수납된다. 여기서, 기판 수납부(310)의 상부가 개방되는 것은 후술될 물 포집 장치에 장착되기 위함이다. 따라서, 경우에 따라 기판 수납부(310)의 상부는 폐쇄될 수도 있다.The substrate
유로(320)는 기판 수납부(310)의 일측 상부에서 하부로 연장되는 관 형상으로 형성된다. 이에 따라, 유로(320)의 내부로 물이 흐를 수 있으며, 유로(320)의 둘레에는 물 감지 센서(100)의 센서부(110)가 원형 띠 형태로 감겨 유로(320)를 흐르는 물을 감지한다.The
제1 커넥터부(330)와 제2 커넥터부(340)는 외부에서 전원을 인가받아 기판(200)에 공급하는 커넥터를 수납한다. 도면에서는 제1 커넥터부(330)가 하우징(300)의 하부에 구비되고 제2 커넥터부(340)가 하우징(300)의 측면에 구비된 것으로 도시되었으나, 본 발명에 따른 커넥터부의 구비 위치는 이에 한정되지 않는다. 즉, 기판(200)의 전원커넥터 위치에 따라 커넥터부의 위치도 달라질 수 있다.The
또한, 전술된 하우징(300)의 상부 가장자리를 따라 홈이 형성되고 해당 홈에 패킹(P)이 구비되어 후술될 물 포집 장치와 결합될 때 기밀성을 유지하도록 할 수 있다. 더욱이, 유로(320)와 커넥터부에 제1 오링(O1)과 제2 오링(O2)을 구비하여 기밀성을 증가시킬 수 있다.In addition, a groove is formed along the upper edge of the
한편, 본 발명은 물 감지 센서(100)의 센서부(110)를 감싸는 열 수축 튜브를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the present invention may further include a heat shrinkable tube surrounding the
열 수축 튜브는 하우징(300)의 유로(320) 외면을 감싸고 있는 센서부(110)의 외면을 감싸도록 구비된다. 본 실시예는 전술된 물 감지 센서(100)의 접착층(100c)에 의해 센서부(110)가 하우징(300)의 유로(320)에 접착된다. 하지만, 이 경우 접착력이 충분히 강하지 않아 물 감지 센서(100)가 유로(320)에서 이탈될 가능성이 있을 수 있다. 따라서, 본 실시예는 물 감지 센서(100)의 센서부(110)를 감싸는 열 수축 튜브를 추가적으로 구비하여 센서부(110)의 외면을 압박함으로써 물 감지 센서(100)가 유로(320)로부터 이탈하지 않도록 할 수 있다. 더욱이, 센서부(110)의 외면에 열 수축 튜브가 구비됨으로 인해 외부 노이즈가 센서부(110)에 유입되는 것도 막을 수 있다.The heat shrinkable tube is provided to surround the outer surface of the
상술한 바와 같이, 본 발명은 금속층(100a)과 수지층(100b) 등으로 이루어진 FPCB 형태의 물 감지 센서(100)를 이용하여 유로(320)를 통과하는 물을 신뢰성 있게 감지할 수 있다. 또한, 본 발명은 기판(200)의 입력부(210) 주변에 접지와 연결된 쉴드부(260)를 형성하여 외부 노이즈가 입력부(210)에 유입되는 것을 최소화할 수 있다. 본 발명은 센서부(110)의 외면에 열 수축 튜브를 구비하여 물 감지 센서(100)가 유로(320)의 외면에서 이탈되는 것을 방지할 수 있다.As described above, the present invention can reliably detect water passing through the
다음은 본 발명에 따른 물 감지기가 적용된 물 포집 장치에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 후술될 내용 중 전술된 본 발명에 따른 물 감지기의 설명과 중복되는 내용은 생략하거나 간략히 설명한다.Next, a water collection device to which a water sensor according to the present invention is applied will be described with reference to the drawings. Among the content to be described below, content overlapping with the description of the water sensor according to the present invention described above will be omitted or briefly described.
도 7은 본 발명에 따른 물 감지기가 장착된 물 포집 장치의 개략 단면도이다.7 is a schematic cross-sectional view of a water collection device equipped with a water sensor according to the present invention.
본 발명에 따른 물 포집 장치는 도 7에 도시된 바와 같이, 물을 저장하는 저류조(1000)와, 저류조(1000)에 저장되는 물의 배출 여부를 제어하는 솔레노이드 밸브(2000), 솔레노이드 밸브(2000)에 의해 배출되는 물을 감지하는 물 감지기(3000)를 포함한다.As shown in FIG. 7, the water collection device according to the present invention includes a
저류조(1000)는 물, 즉, 수소 차량에서 생성되는 응축수를 저장할 수 있다. 또한, 저류조(1000)에 저장된 물은 일정 수위 이상이 저장되면 솔레노이드 밸브(2000)의 작동에 의해 외부로 배출된다. 이러한 저류조(1000)는 저류조 본체(1100)와, 저류조 본체(1100) 내에 형성된 물 저장공간(1200), 및 물 저장공간(1200)에 저장된 물을 배출시키는 배출로(1300)를 포함한다. 또한, 물 저장공간(1200)의 하부에는 물 저장공간(1200)에 저장되는 물을 감지하는 수위 센서(S)가 구비될 수 있다.The
솔레노이드 밸브(2000)는 저류조(1000)의 배출로(1300)를 통해 배출되는 물이 물 감지기(3000)의 유로(320)로 유입되는 것을 제어한다. 이를 위해서, 솔레노이드 밸브(2000)는 유체의 흐름을 제어하는 밸브부(2100)와, 자력에 의해 밸브부(2100)를 제어하는 솔레노이드부(2200)를 포함한다.The
밸브부(2100)는 물 저장공간(1200)에서 배출로(1300)로 배출되는 물이 유로(320)로 유입되는 것을 제어한다. 이를 위해서, 밸브부(2100)는 다이어프램(2110)과, 다이어프램(2110)의 중심부에 결합되어 솔레노이드부(2200)에 의해 상하로 왕복운동하여 저류조(1000)의 배출로(1300)를 열고 닫아 물의 흐름을 제어하는 플런저(2120)를 포함한다. 또한, 플런저(2120)의 위치를 원복시키는 스프링(2130)과, 스프링(2130)을 가이드하는 스프링 가이드(2140)를 포함할 수 있다. 스프링(2130)은 솔레노이드 밸브(2000) 작동 시 코어(2210)가 자화됨에 따라 플런저(2120)가 상승하여 코어(2210)와 접한 후 코어(2210)의 자력이 사라지면 다시 원래의 위치로 복귀되도록 한다.The valve unit 2100 controls that water discharged from the
솔레노이드부(2200)는 플런저(2120)의 위치를 제어한다. 이를 위해서, 솔레노이드부(2200)는 전원을 인가받는 코일(2230)과 코일(2230)이 권취되는 보빈(2220), 보빈(2220)의 중심에 위치되어 내부에 플런저(2120)가 구비되는 코어(2210)를 포함한다. 여기서, 보빈(2220)의 외측에는 케이스가 형성될 수 있으며, 이에 따라 코일(2230)은 보빈(2220)과 케이스에 의해 둘러싸일 수 있다.The solenoid part 2200 controls the position of the
물 감지기(3000)는 솔레노이드 밸브(2000)의 작동 시 인가되는 전압, 예를 들어, 12V를 감지하여 솔레노이드 밸브(2000)의 작동이 감지되면, 물 감지 센서(100)를 통해 유로(320)의 물 흐름을 감지한다. 이러한 물 감지기(3000)는 저류조(1000)의 하부에 결합되어 유로(320)의 입구가 솔레노이드 밸브(2000)의 밸브부(2100)에 위치된다.The water sensor 3000 senses a voltage applied when the
다음은 본 발명에 따른 물 감지 방법에 대해 도면을 참조하여 설명한다. Hereinafter, a method for detecting water according to the present invention will be described with reference to the drawings.
도 8은 본 발명에 따른 물 감지 방법의 순서도이다.8 is a flowchart of a water sensing method according to the present invention.
본 발명에 따른 물 감지 방법은 도 8에 도시된 바와 같이, 온도를 측정하는 단계(S1)와, 전압을 측정하는 단계(S2), 및 물을 감지하는 단계(S3)를 포함한다.As shown in FIG. 8 , the method for detecting water according to the present invention includes a step of measuring a temperature (S1), a step of measuring a voltage (S2), and a step of detecting water (S3).
온도를 측정하는 단계(S1)는 타이머에 따라 기판(도 1의 200)이나 기판 주변의 온도를 측정한다. 여기서, 측정된 온도가 기준 최저 온도 미만일 경우 히터 제어 모듈이 히터를 작동시켜 온도를 상승시키며, 측정된 온도가 기준 최고 온도 이상일 경우 히터의 작동을 중단한다. 이에 따라, 겨울철 기판이나 기판 주변의 온도가 항상 기준값 내에 있게 되므로 물을 신뢰성 있게 감지할 수 있다. 또한, 온도를 측정하는 단계(S1)에서 타이머 기준은 1ms일 수 있으며, 이 경우, 1ms 마다 온도를 측정하게 된다.In the step of measuring the temperature ( S1 ), the temperature of the substrate ( 200 in FIG. 1 ) or around the substrate is measured according to a timer. Here, when the measured temperature is less than the reference minimum temperature, the heater control module operates the heater to increase the temperature, and when the measured temperature is greater than the reference maximum temperature, the operation of the heater is stopped. Accordingly, since the temperature of the substrate or the surroundings of the substrate is always within the reference value in winter, water can be reliably detected. In addition, in the step S1 of measuring the temperature, the timer reference may be 1 ms, and in this case, the temperature is measured every 1 ms.
전압을 측정하는 단계(S2)는 타이머에 따라 솔레노이드 밸브에 인가되는 전압을 측정한다. 여기서, 전압을 측정하는 단계(S2)는 솔레노이드 밸브로부터 제어부가 PWM 방식으로 신호를 전달받아 전압을 측정할 수 있다. 또한, 전압을 측정하는 단계(S2)는 타이머에 따라 소정 간격으로 솔레노이드 밸브로부터 전압을 측정하며, 상기 소정 간격은 1ms일 수 있다.In the step of measuring the voltage (S2), the voltage applied to the solenoid valve is measured according to the timer. Here, in the step (S2) of measuring the voltage, the controller may receive a signal from the solenoid valve in a PWM manner and measure the voltage. In addition, in the step (S2) of measuring the voltage, the voltage is measured from the solenoid valve at a predetermined interval according to a timer, and the predetermined interval may be 1 ms.
물을 감지하는 단계(S3)는 전압을 측정하는 단계(S2)에서 측정된 전압이 기준 전압 이상일 경우 물 감지 센서를 이용하여 유로를 흐르는 물을 감지한다. 여기서, 물을 감지하는 단계(S3) 역시 전압을 측정하는 단계(S2) 수행 이후 타이머를 통해 소정 카운팅 이후 수행되며, 여기서 타이머 카운팅은 1ms일 수 있다. 또한, 물을 감지하는 단계(S3)는 물 감지 센서에서 측정된 정전용량값이 기준 정전용량값 이상이면 물을 감지한 것으로 판단한다.In the step of detecting water (S3), when the voltage measured in step (S2) of measuring the voltage is equal to or greater than the reference voltage, water flowing through the flow path is sensed using a water sensor. Here, the step (S3) of detecting water is also performed after a predetermined counting through a timer after the step (S2) of measuring the voltage, wherein the timer counting may be 1 ms. In addition, in the step of detecting water ( S3 ), if the capacitance value measured by the water detection sensor is equal to or greater than the reference capacitance value, it is determined that water is sensed.
도 9는 본 발명에 따른 물 감지 방법에 따른 PWM 신호 그래프이다.9 is a PWM signal graph according to the water detection method according to the present invention.
도 9를 참조하면, 물이 감지되지 않고 히터가 오프된 상태에서 물이 감지되고 솔레노이드 밸브 전압이 기준 전압 이상인 상태로 변환되면 PWM 듀티비가 증가한다. 또한, 해당 상태에서 가스가 감지(회수되어야 하는 수소가 유로로 배출되는 것이 감지)될 때 PWM 듀티비가 더욱 증가한다. 또한, 물이 감지되지 않고 히터가 온된 상태일 때 PWM 듀티비가 다시 감소한다.Referring to FIG. 9 , when water is not detected and water is sensed in a state in which the heater is turned off, and the solenoid valve voltage is converted to a state equal to or greater than a reference voltage, the PWM duty ratio is increased. In addition, when gas is sensed in this state (it is sensed that hydrogen to be recovered is discharged to the flow path), the PWM duty ratio is further increased. In addition, when no water is detected and the heater is on, the PWM duty ratio decreases again.
이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.As described above, the present invention has been described with reference to the illustrated drawings, but the present invention is not limited by the embodiments and drawings disclosed in the present specification. It is obvious that variations can be made. In addition, although the effects according to the configuration of the present invention are not explicitly described and described while describing the embodiments of the present invention, it is natural that the effects predictable by the configuration should also be recognized.
100: 물 감지 센서
110: 센서부
120: 출력부
100a: 금속층
100b: 수지층
100c: 접착층
100d: 보강층
200: 기판
210: 입력부
220: 제어부
221: 타이머
222: 전압 측정 모듈
223: 밸브 상태 판단 모듈
224: 히터 제어 모듈
225: 물 감지 모듈
230: 전원커넥터 접속부
240: 밸브 접속부
241: 제1 밸브 접속부
242: 제2 밸브 접속부
250: 히터 접속부
251: 제1 히터 접속부
252: 제2 히터 접속부
260: 쉴드부
300: 하우징
310: 기판 수납부
320: 유로
330: 제1 커넥터부
340: 제2 커넥터부
1000: 저류조
1100: 저류조 본체
1200: 물 저장공간
1300: 배출로
2000: 솔레노이드 밸브
2100: 밸브부
2110: 다이어프램
2120: 플런저
2121: 댐퍼
2122: 댐퍼 유로
2130: 스프링
2140: 스프링 가이드
2200: 솔레노이드부
2210: 코어
2220: 보빈
2230: 코일
2240: 터미널
3000: 물 감지기
O1: 제1 오링
O2: 제2 오링
P: 패킹
S: 레벨 센서
<01>
100: water detection sensor 110: sensor unit
120:
100b:
100d: reinforcing layer 200: substrate
210: input unit 220: control unit
221: timer 222: voltage measurement module
223: valve status determination module 224: heater control module
225: water detection module 230: power connector connection part
240: valve connection 241: first valve connection
242: second valve connection part 250: heater connection part
251: first heater connection part 252: second heater connection part
260: shield unit 300: housing
310: substrate receiving unit 320: flow path
330: first connector part 340: second connector part
1000: storage tank 1100: storage tank body
1200: water storage space 1300: discharge path
2000: solenoid valve 2100: valve part
2110: diaphragm 2120: plunger
2121: damper 2122: damper flow path
2130: spring 2140: spring guide
2200: solenoid unit 2210: core
2220: bobbin 2230: coil
2240: terminal 3000: water sensor
O1: 1st O-ring O2: 2nd O-ring
P: packing S: level sensor
<01>
Claims (6)
상기 배출로로 물이 배출되는 것을 제어하는 솔레노이드 밸브,
상기 배출로로 배출되는 응축수가 흐르는 유로가 형성된 하우징과 상기 유로를 둘러싸되 금속층 및 상기 금속층의 일면에 구비된 수지층을 포함하는 물 감지 센서, 상기 솔레노이드 밸브 작동 시 인가되는 전압을 감지하면 상기 물 감지 센서의 정전용량값의 변화로 상기 유로에 흐르는 물을 감지하는 제어부가 구비된 기판을 포함하는 물 포집 장치.
a storage tank in which condensed water is stored and discharged to a discharge path;
a solenoid valve for controlling the discharge of water to the discharge passage;
A water detection sensor including a housing having a flow path through which the condensed water discharged to the discharge path flows, and a metal layer surrounding the flow path and a resin layer provided on one surface of the metal layer. When detecting a voltage applied when the solenoid valve operates, the water A water collecting device comprising a substrate provided with a control unit for detecting the water flowing through the flow path due to a change in the capacitance value of the detection sensor.
상기 제어부는,
타이머와,
상기 타이머에 따라 소정 시간마다 상기 솔레노이드 밸브에 인가되는 전압을 측정하는 전압 측정 모듈,
상기 전압 측정 모듈에서 측정된 전압이 기준 전압 이상일 경우 상기 솔레노이드 밸브가 온 상태인 것으로 판단하는 밸브 상태 판단 모듈, 및
상기 밸브 상태 판단 모듈이 상기 솔레노이드 밸브가 온 상태인 것으로 판단하면 상기 물 감지 센서에서 측정되는 정전용량값을 기준 정전용량값과 비교하여 상기 유로에 흐르는 물을 감지하는 물 감지 모듈을 포함하는 물 포집 장치.
According to claim 1,
The control unit is
timer and
A voltage measuring module for measuring the voltage applied to the solenoid valve every predetermined time according to the timer;
A valve state determination module that determines that the solenoid valve is in an on state when the voltage measured by the voltage measurement module is greater than or equal to a reference voltage, and
When the valve state determination module determines that the solenoid valve is in an on state, a water detection module comprising a water detection module for detecting water flowing in the flow path by comparing the capacitance value measured by the water detection sensor with a reference capacitance value Device.
상기 기판에 구비되어 하우징 내부의 온도를 측정하는 온도 감지 센서와, 열을 발생시키는 히터가 구비되고,
상기 제어부는 상기 온도 감지 센서에서 측정된 온도가 기준 최저 온도 미만일 경우 상기 히터를 작동시키고, 상기 온도 감지 센서에서 측정된 온도가 기준 최고 온도 이상일 경우 상기 히터를 정지시키는 히터 제어 모듈을 더 포함하는 물 포집 장치.
3. The method of claim 2,
A temperature sensor provided on the substrate to measure a temperature inside the housing and a heater for generating heat are provided;
The controller further comprises a heater control module for operating the heater when the temperature measured by the temperature sensor is less than the reference minimum temperature, and stopping the heater when the temperature measured by the temperature detection sensor is greater than or equal to the reference maximum temperature. collection device.
상기 제어부는 상기 밸브 상태 판단 모듈이 상기 솔레노이드 밸브가 온 상태인 것으로 판단하면, 상기 기준 정전용량값을 상기 물 감지 센서가 직전에 측정한 정전용량값으로 보정하는 물 포집 장치.
3. The method of claim 2,
When the valve state determination module determines that the solenoid valve is in an on state, the control unit corrects the reference capacitance value to the capacitance value immediately measured by the water detection sensor.
상기 물 감지 센서는,
상기 유로를 둘러싸는 센서부와,
상기 센서부에서 돌출 및 절곡되어 상기 기판에 접속되는 출력부를 포함하며,
상기 센서부와 상기 출력부의 접점에는 절개부가 형성된 물 포집 장치.
5. The method of claim 3 or 4,
The water sensor is
a sensor unit surrounding the flow path;
and an output unit protruded and bent from the sensor unit and connected to the substrate,
A water collecting device in which a cutout is formed at a contact point between the sensor unit and the output unit.
상기 기판에는 상기 출력부가 접속되는 입력부가 형성되어 상기 제어부와 연결되며,
상기 입력부의 가장자리에는 상기 입력부와 이격되되, 접지와 연결된 다수개의 쓰루 홀이 서로 이격된 쉴드부가 형성된 물 포집 장치.6. The method of claim 5,
An input unit to which the output unit is connected is formed on the substrate and is connected to the control unit,
A water collecting device spaced apart from the input unit at an edge of the input unit, and formed with a shield unit having a plurality of through-holes connected to the ground spaced apart from each other.
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---|---|---|---|
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KR1020200017934A KR102351276B1 (en) | 2020-02-13 | 2020-02-13 | Water traps having a water detector |
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KR (1) | KR102351276B1 (en) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
2020
- 2020-02-13 KR KR1020200017934A patent/KR102351276B1/en active IP Right Grant
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Also Published As
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