KR20220049450A - 가스 센서 - Google Patents

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KR20220049450A
KR20220049450A KR1020210110608A KR20210110608A KR20220049450A KR 20220049450 A KR20220049450 A KR 20220049450A KR 1020210110608 A KR1020210110608 A KR 1020210110608A KR 20210110608 A KR20210110608 A KR 20210110608A KR 20220049450 A KR20220049450 A KR 20220049450A
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housing
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gas sensor
circuit board
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KR1020210110608A
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이승태
이대건
김경현
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주식회사 현대케피코
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Abstract

일측에 개방구가 형성된 하우징; 하우징의 내부에 개방구와 연통된 가스 감지공간을 구획하면서 하우징에 고정되며, 가스 감지공간의 내부에 위치되어 특정 가스를 감지하는 감지소자가 포함된 회로기판; 가스 감지공간의 내부에서 하우징에 고정되며, 개방구와 연통된 관통홀이 형성된 홀더; 및 가스 감지공간의 내부에서 관통홀 또는 개방구를 커버링하도록 홀더 또는 하우징에 결합된 필터;를 포함하는 가스 센서가 소개된다.

Description

가스 센서 {GAS SENSOR}
본 발명은 가스 센서에 관한 것으로, 수소와 같은 특정 가스의 누출을 감지하는 가스 센서에 관한 것이다.
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.
일반적으로, 수소 가스는 반도체 박막 처리로부터 자동차 연료전지, 항공우주 산업에서의 로켓 연료 뿐만 아니라 수소 연료전지에 이르기까지 다양한 분야에 사용되고 있으며, 기술 개발로 점차 그 사용 범위가 넓어지고 있다.
한편, 수소를 감지하는 가스 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.
종래 기술에 따른 가스 센서는 특정 가스를 감지하기 위하여 내부로 기체를 유입시키는 감지공간을 형성하였고, 감지공간의 개방구에 필터를 고정하는 기술이 적용되었다. 그러나, 필터와 하우징 사이의 결합 위치에서 수분 등과 같은 이물질이 유입되는 문제를 방지하기 어려웠다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-0645575 B1
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 가스 감지공간의 내부로 이물질의 유입을 방지하는 가스센서를 제공하고자 함이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 가스 센서는 일측에 개방구가 형성된 하우징; 하우징의 내부에 개방구와 연통된 가스 감지공간을 구획하면서 하우징에 고정되며, 가스 감지공간의 내부에 위치되어 특정 가스를 감지하는 감지소자가 포함된 회로기판; 가스 감지공간의 내부에서 하우징에 고정되며, 개방구와 연통된 관통홀이 형성된 홀더; 및 가스 감지공간의 내부에서 관통홀 또는 개방구를 커버링하도록 홀더 또는 하우징에 결합된 필터;를 포함한다.
하우징에는 개방구의 주위의 바닥면에서 회로기판 측으로 돌출되도록 연장된 지지대가 형성되고, 홀더는 하우징의 개방구 주위 바닥면에서 회로기판 측으로 이격된 상태로 지지대에 결합될 수 있다.
홀더는 지지대에 초음파, 레이저, 진동 또는 열에 의해 융착되어 일체로 결합될 수 있다.
홀더는 지지대보다 외측방으로 확장되며, 외측 단부와 관통홀을 감싸는 내측 단부 사이에 삽입홈이 형성되고, 지지대는 홀더의 외측 단부와 내측 단부 사이에서 삽입홈에 삽입된 상태로 홀더와 결합될 수 있다.
홀더는 원주 방향으로 이격된 복수 개의 위치에서 외측 단부 또는 내측 단부로부터 삽입홈으로 돌기가 형성되며, 지지대는 돌기와 접촉되어 삽입홈의 내부에서 위치가 고정될 수 있다.
홀더는 내측 단부에서 점차적으로 내측으로 연장되면서 곡면을 이룰 수 있다.
서로 이격된 홀더와 하우징의 바닥면 사이에는 접착제가 도포되고, 홀더는 접착제에 의해 하우징과 일체로 결합될 수 있다.
회로기판은 개방구와 마주보는 방향에서 하우징과 결합되며, 가스 감지공간이 하우징의 내부공간으로부터 기밀이 유지되도록 하우징과 결합될 수 있다.
하우징에는 가스 감지공간의 외측에 위치되며 회로기판과 이격되는 방향으로 만입된 안착홈이 형성되고, 하우징과 회로기판의 사이에서 안착홈의 내부에 개재된 탄성체;를 더 포함할 수 있다.
필터는 관통홀보다 외측방으로 확장되어 관통홀을 커버링하고, 개방구와 반대 측에서 홀더에 결합될 수 있다.
필터는 회로기판에서 이격된 상태로 홀더 또는 하우징에 초음파, 레이저, 진동 또는 열에 의해 융착되어 일체로 결합될 수 있다.
관통홀이 관통된 방향과 교차되는 방향으로 연장되어 개방구에서 관통홀이 관통된 방향으로 관통홀을 커버링하는 가이드부재가 하우징에 고정될 수 있다.
가이드부재는 관통홀과의 이격거리 이상이면서 필터와의 이격거리 이하인 반지름을 갖는 원 형상일 수 있다.
필터는 하우징과 홀더 사이에서 개방구 및 관통홀을 동시에 커버링하며, 회로기판과 이격되어 가스 감지공간을 구획할 수 있다.
하우징에는 개방구의 주위의 바닥면에서 회로기판 측으로 돌출되도록 연장된 지지대가 형성되고, 홀더는 지지대의 내측으로 삽입된 상태로 하우징에 고정될 수 있다.
홀더는 외측 단부의 일부 또는 전체 영역에서 지지대의 내주면보다 외측방으로 확장되어 홀더는 억지끼움 방식으로 지지대에 일체로 결합될 수 있다.
홀더에는 외측 단부의 하나 이상의 위치에서 외측방으로 돌출되어 형성되며, 지지대의 내측으로 삽입되면서 변형되는 경사돌기가 형성될 수 있다.
경사돌기는 지지대의 내부로 삽입되는 방향으로 갈수록 높이가 낮아지도록 경사지거나, 또는 외측방으로 연장될수록 폭이 좁아지도록 경사질 수 있다.
지지대는 내측에 홀더가 삽입된 상태로 열변형됨으로써 홀더와 일체로 결합될 수 있다.
지지대는 홀더의 높이보다 높게 연장되고, 회로기판 측 단부가 회로기판 측으로 갈수록 내주면이 외측방으로 경사지게 만입되어 열변형에 의해 내측방으로 변형될 수 있다.
본 발명의 가스센서에 따르면, 홀더 및 필터를 가스 감지공간의 내부에 위치시킴으로써 필터에 의해 필터링된 이물질이 가스 감지공간의 내부로 침투하지 못하도록 방지하는 효과를 갖는다.
또한, 하우징과 회로기판 사이의 결합에 의해 가스 감지공간으로 유입된 기체의 누설이 방지되는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 센서가 절단된 상태의 사시도를 도시한 것이다.
도 2는 도 1을 확대한 확대도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 센서의 단면도를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 홀더와 지지대의 결합을 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 홀더와 지지대의 결합을 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 홀더의 사시도를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 센서의 사시도를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 가스 센서가 절단된 상태의 사시도를 도시한 것이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 홀더의 사시도를 도시한 것이다.
도 10 내지 11은 도 9의 B 영역을 확대한 정면도 및 상면도를 각각 도시한 것이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가스 센서가 절단된 상태의 사시도를 도시한 것이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 가스 센서가 절단된 상태의 단면도를 도시한 것이다.
본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 본 발명의 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명에 따른 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 형태를 가질 수 있으므로 특정실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 센서(100)가 절단된 상태의 사시도를 도시한 것이고, 도 2는 도 1을 확대한 확대도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 센서(100)의 단면도를 도시한 것이다.
도 1 내지 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 센서(100)는 일측에 개방구(O)가 형성된 하우징(110); 하우징(110)의 내부에 개방구(O)와 연통된 가스 감지공간(S)을 구획하면서 하우징(110)에 고정되며, 가스 감지공간(S)의 내부에 위치되어 특정 가스를 감지하는 감지소자가 포함된 회로기판(130); 가스 감지공간(S)의 내부에서 개방구(O)를 커버링하면서 하우징(110)에 고정되며, 개방구(O)와 연통된 관통홀이 형성된 홀더(140); 및 가스 감지공간(S)의 내부에서 관통홀을 커버링하도록 홀더(140)에 결합된 필터(150);를 포함한다.
하우징(110)에는 회로기판(130)를 비롯하여 커넥터 등이 내장될 수 있다. 하우징(110)의 일측에는 가스가 유입되는 개방구(O)가 형성될 수 있고, 하우징(110)의 타측에는 커버(120)가 결합되어 하우징(110)의 내부공간을 형성할 수 있다.
하우징(110)의 내부공간에는 가스 감지공간(S)이 별도로 구획될 수 있다. 특히, 하우징(110)의 내부에 위치된 회로기판(130)에 의해 가스 감지공간(S)이 구획될 수 있다. 즉, 가스 감지공간(S)은 하우징(110) 및 회로기판(130)에 의해 둘러싸일 수 있다.
특히, 가스 감지공간(S)은 하우징(110)의 개방구(O)와 연통될 수 있다. 즉, 가스 감지공간(S)은 하우징(110)의 개방구(O)에 의해 외부로부터 개방될 수 있다.
회로기판(130)은 일 실시예로 인쇄회로기판(130)(PCB)일 수 있고, 평면 방향으로 연장되면서 가스 감지공간(S)을 커버링하는 일면을 형성할 수 있다. 또한, 회로기판(130)에는 감지소자가 구비될 수 있다. 감지소자는 가스 감지공간(S)의 내부에 위치되어 특정 가스를 감지할 수 있다.
일 실시예로, 감지소자는 수소 가스를 감지할 수 있다. 감지원리는 접촉 연소식, 반도체 산화물을 이용하는 반도체식, 수소에 반응하는 전해질을 이용한 전해질식 또는 열전도성을 이용한 열전도식 등이 적용될 수 있다.
회로기판(130)은 감지원리에 따라 감지소자에서 감지한 특성을 이용하여 신호 처리 등을 통해 특정 가스를 감지할 수 있다.
홀더(140)는 가스 감지공간(S)의 내부에 위치되면서 하우징(110)과 결합될 수 있다. 특히, 홀더(140)는 개방구(O)를 커버링하도록 평면 방향으로 연장될 수 있다.
홀더(140)에는 가스 감지공간(S)으로 연장된 관통홀이 형성되고, 관통홀은 개방구(O)와 연통될 수 있다. 관통홀은 개방구(O)보다 작게 형성될 수 있다.
필터(150)는 일 실시예로 멤브레인으로 형성되며, 가스 감지공간(S)으로 유입되는 수분 등의 이물질을 필터(150)링할 수 있다. 또한, 필터(150)는 가스 감지공간(S)의 내부에서 홀더(140)에 고정되게 결합될 수 있다.
특히, 필터(150)는 홀더(140)의 관통홀을 커버링하도록 평면 방향으로 연장되어 관통홀로 유입되는 외부 가스에 포함된 이물질을 필터(150)링할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가스센서는 홀더(140) 및 필터(150)를 가스 감지공간(S)의 내부에 위치시킴으로써 필터(150)에 의해 필터(150)링된 이물질이 가스 감지공간(S)의 내부로 침투하지 못하도록 방지하는 효과를 갖는다.
하우징(110)에는 개방구(O)의 주위의 바닥면에서 회로기판(130) 측으로 돌출되도록 연장된 지지대(111)가 형성되고, 홀더(140)는 하우징(110)의 개방구(O) 주위 바닥면에서 회로기판(130) 측으로 이격된 상태로 지지대(111)에 결합될 수 있다.
지지대(111)는 하우징(110)의 바닥면에서 회로기판(130) 측으로 연장될 수 있다. 지지대(111)의 높이는 홀더(140) 및 필터(150)가 하우징(110)의 바닥면으로부터 이격됨과 동시에 회로기판(130)으로부터 이격되도록 적절하게 설정될 수 있다.
홀더(140)는 지지대(111)의 돌출되게 연장된 단부와 결합될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 홀더(140)와 지지대(111)의 결합을 도시한 것이다.
도 4를 더 참조하면, 일 실시예로 홀더(140)는 지지대(111)에 초음파, 레이저, 진동 또는 열에 의해 융착되어 일체로 결합될 수 있다.
구체적으로, 홀더(140)의 일면은 지지대(111)와 맞닿은 상태(A1)로 초음파, 레이저, 진동 또는 열에 의해 융착되어 물리적/화학적 변형에 따라 일체로 결합될 수 있다.
또한, 홀더(140)는 지지대(111)보다 외측방으로 확장되며, 외측 단부(143)와 관통홀을 감싸는 내측 단부(142) 사이에 삽입홈(141)이 형성되고, 지지대(111)는 홀더(140)의 외측 단부(143)와 내측 단부(142) 사이에서 삽입홈(141)에 삽입된 상태로 홀더(140)와 결합될 수 있다.
홀더(140)는 개방구(O)를 둘러싸는 하우징(110)의 바닥면에서 돌출되어 연장된 지지대(111)보다 외측방으로 연장되면서, 개방구(O)와 동시에 지지대(111)를 커버링할 수 있다.
또한, 홀더(140)에는 지지대(111)와 대응되는 위치에 삽입홈(141)이 형성될 수 있다. 삽입홈(141)은 지지대(111)의 단부가 내부로 삽입되도록 내측으로 만입되어 형성될 수 있다. 특히, 삽입홈(141)은 각각 원주 방향으로 연장되면서 반경 방향으로 서로 이격된 외측 단부(143)와 내측 단부(142)의 사이에 형성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 홀더(140)와 지지대(111)의 결합을 도시한 것이다.
도 5를 더 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따라 서로 이격된 홀더(140)와 하우징(110)의 바닥면 사이(A2)에는 접착제가 도포되고, 홀더(140)는 접착제에 의해 하우징(110)과 일체로 결합될 수 있다.
접착제는 홀더(140)의 삽입홈(141)을 외측에서 감싸는 외측 단부(143)와 하우징(110)의 바닥면 사이(A2)에 도포될 수 있다. 이에 따라, 물리적/화학적 변형 없이 도포된 접착제에 의해 하우징(110)과 홀더(140)가 결합될 수 있다.
일 실시예로, 접착제는 겔 또는 에폭시 등이 적용될 수 있다.
추가로, 접착제는 홀더(140)와 지지대(111) 사이에도 도포될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 홀더(140)의 사시도를 도시한 것이다.
도 6을 더 참조하면, 홀더(140)는 원주 방향으로 이격된 복수 개의 위치에서 외측 단부(143) 또는 내측 단부(142)로부터 삽입홈(141)으로 돌기(144)가 형성되며, 지지대(111)는 돌기(144)와 접촉되어 삽입홈(141)의 내부에서 위치가 고정될 수 있다.
홀더(140)의 삽입홈(141)은 서로 반경 방향으로 이격된 외측 단부(143)와 내측 단부(142) 사이에 형성되며, 홀더(140)의 돌기(144)는 외측 단부(143)에서 내측 단부(142) 측으로 돌출되거나 또는 내측 단부(142)에서 외측 단부(143) 측으로 돌출될 수 있다.
돌기(144)는 홀더(140)의 원주 방향으로 서로 이격된 복수 개의 위치에 형성될 수 있다.
이에 따라, 돌기(144)가 홀더(140)의 외측 단부(143)와 내측 단부(142) 사이에 형성된 삽입홈(141)에 삽입되는 지지대(111)의 위치를 구속함으로써 지지대(111)와 하우징(110) 사이의 결합 위치가 고정될 수 있다.
추가로, 돌기(144)와 내측 단부(142) 사이의 최소거리 또는 돌기(144)와 외측 단부(143) 사이의 최소거리는 지지대(111)의 두께와 대응될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 센서(100)의 사시도를 도시한 것이다.
도 7을 더 참조하면, 홀더(140)는 내측 단부(142)에서 점차적으로 내측으로 연장되면서 곡면을 이룰 수 있다.
홀더(140)의 중앙부에는 개방구(O)와 연통되도록 내부가 관통된 관통홀이 연장되며, 관통홀은 회로기판(130) 및 가스 감지공간(S) 측으로 연장될 수 있다.
삽입홈(141)을 형성하는 홀더(140)의 외측 단부(143) 및 내측 단부(142) 중 내측 단부(142)는 관통홀과 반경 방향으로 이격될 수 있다. 즉, 홀더(140)는 내측 단부(142)와 관통홀 사이에서 평면 방향으로 연장될 수 있다,
특히, 홀더(140)는 개방구(O)를 통해 유입되는 가스가 관통홀로 유입되는 이동 경로 상의 모서리를 라운드 처리함으로써 내측 단부(142)에서 점차적으로 내측으로 연장되면서 곡면을 이룰 수 있다. 이에 따라, 개방구(O)에서 관통홀로 유동됨에 다른 기체의 압력 강하 및 유동량 저하를 방지할 수 있다.
다시 도 2 내지 3을 참조하면, 회로기판(130)은 개방구(O)와 마주보는 방향에서 하우징(110)과 결합되며, 가스 감지공간(S)이 하우징(110)의 내부공간으로부터 기밀이 유지되도록 하우징(110)과 결합될 수 있다.
즉, 회로기판(130)은 개방구(O)가 형성된 바닥면과 이격되어 가스 감지공간(S)을 형성하고, 바닥면과 마주보는 방향에서 하우징(110)과 결합될 수 있다. 특히, 가스 감지공간(S)은 하우징(110)의 내부로부터 기밀이 유지되도록 하우징(110)과 회로기판(130)이 결합될 수 있다.
더 구체적으로, 하우징(110)에는 가스 감지공간(S)의 외측에 위치되며 회로기판(130)과 이격되는 방향으로 만입된 안착홈(112)이 형성되고, 하우징(110)과 회로기판(130)의 사이에서 안착홈(112)의 내부에 개재된 탄성체(170);를 더 포함할 수 있다.
일 실시예로, 탄성체(170)는 오링일 수 있다. 탄성체(170)는 하우징(110)과 회로기판(130)의 사이에서 안착홈(112)의 내부에 삽입될 수 있다. 특히, 안착홈(112)은 가스 감지공간(S)의 외측에 위치되어 가스 감지공간(S)을 외측에서 감쌀 수 있다.
이에 따라, 조립 공차 또는 하우징(110) 및 회로기판(130)의 공차가 발생하거나, 충격 등에 의해 일부 변형이 발생하더라도, 회로기판(130)에 스트레스가 인가되지 않고, 가스 감지공간(S)으로 유입된 기체의 누설이 방지되는 효과를 갖는다.
필터(150)는 관통홀보다 외측방으로 확장되어 관통홀을 커버링하고, 개방구(O)와 반대 측에서 홀더(140)에 결합될 수 있다.
필터(150)는 관통홀로 유입된 기체에 포함된 이물질을 필터(150)링하는 것으로, 가스 감지공간(S)의 내부에 위치되도록 개방구(O)의 반대측에서 홀더(140)에 결합될 수 있다. 또한, 필터(150)는 관통홀의 전체를 커버링하도록 관통홀보다 외측방으로 확장될 수 있다. 이에 따라, 필터(150)에 의해 필터(150)링되지 않은 기체는 관통홀로 유입될 수 없다.
또한, 필터(150)는 회로기판(130)에서 이격된 상태로 홀더(140) 또는 하우징(110)에 초음파, 레이저, 진동 또는 열에 의해 융착되어 일체로 결합될 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 관통홀이 관통된 방향과 교차되는 방향으로 연장되어 개방구(O)에서 관통홀이 관통된 방향으로 관통홀을 커버링하는 가이드부재(160)가 하우징(110)에 고정될 수 있다.
가이드부재(160)는 하우징(110)에 고정되어 개방구(O)의 일부를 차단할 수 있다. 일 실시예로, 가이드부재(160)는 관통홀의 형상과 대응되는 형상으로 형성될 수 있다. 관통홀의 단면이 원형인 경우, 가이드부재(160) 또한 원형으로 형성될 수 있다.
일 실시예로, 가이드부재(160)는 개방구(O)의 중심부에서 관통홀보다 외측방으로 연장되며, 개방구(O)로 유입되는 기체는 가이드부재(160)를 회피하면서 가이드부재(160)의 외측영역을 통해 유입되고, 가이드부재(160)에 의해 커버링되면서 중앙부에 위치된 관통홀로 유입될 수 있다.
즉, 가이드부재(160)는 개방구(O)로 유입되는 이물질을 1차적으로 차단함과 동시에, 기체가 관통홀로 유입되기 위한 기체의 유동 방향을 가이드할 수 있다.
가이드부재(160)는 원주 방향으로 이격된 복수 개의 위치에서 외측방으로 연장되며, 각각의 연장된 단부는 하우징(110)에 고정될 수 있다.
특히, 가이드부재(160)는 관통홀과의 이격거리(L1) 이상이면서 필터(150)와의 이격거리(L2) 이하인 반지름(R)을 갖는 원 형상일 수 있다.
구체적으로, 가이드부재(160)는 관통홀보다 외측방으로 연장되어 관통홀의 크기보다 크게 형성될 수 있다. 이에 따라, 개방구(O)를 통해 유입되는 수분을 포함한 이물질을 정면에서 차단할 수 있다.
또한, 가이드부재(160)는 홀더(140) 또는 홀더(140)의 관통홀과의 이격거리(L1) 이상의 반지름(R)을 갖는 원 형상일 수 있다. 즉, 가이드부재(160)의 반지름(R)은 가이드부재(160)와 관통홀 사이의 이격거리(L2) 이상으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 개방구(O)를 통해 관통홀로 유입되는 수분을 1차적으로 차단할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 가이드부재(160)는 홀더(140)에 고정된 필터(150)와의 이격거리(L2) 이상의 반지름(R)을 갖는 원 형상일 수 있다. 이에 따라, 외부 수압에 따른 필터(150)의 홀더(140)로부터 이탈을 방지할 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 가스 센서(100)가 절단된 상태의 사시도를 도시한 것이다.
도 8을 더 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 가스 센서(100)의 필터(150)는 하우징(110)과 홀더(140) 사이에서 개방구(O) 및 관통홀을 동시에 커버링하며, 회로기판(130)과 이격되어 가스 감지공간(S)을 구획할 수 있다.
구체적으로, 필터(150)는 하우징(110)에 직접 결합되거나, 또는 하우징(110)에 결합된 홀더(140)와 하우징(110) 사이에 배치됨으로써 이탈이 방지되어 하우징(110) 또는 홀더(140)에 고정될 수 있다.
필터(150)는 하우징(110)에 직접 접촉되어 개방구(O)를 커버링하며, 홀더(140)를 사이에 두면서 회로기판(130)과 이격되어 가스 감지공간(S)을 구획할 수 있다.
하우징(110)에는 개방구(O)의 주위의 바닥면에서 회로기판(130) 측으로 돌출되도록 연장된 지지대(111)가 형성되고, 홀더(140)는 지지대(111)의 내측으로 삽입된 상태로 하우징(110)에 고정될 수 있다.
홀더(140)는 외측 단부의 일부 또는 전체가 지지대(111)의 내주면과 접촉되도록 지지대(111)의 내측에 삽입되며, 삽입된 상태로 지지대(111) 또는 하우징(110)에 결합될 수 있다.
일 실시예로, 홀더(140)는 외측 단부의 일부 또는 전체 영역에서 지지대(111)의 내주면보다 외측방으로 확장되어 홀더(140)는 억지끼움 방식으로 지지대(111)에 일체로 결합될 수 있다.
홀더(140)의 외측 단부는 매끄러운 곡면을 가진 원기둥이고, 홀더(140)는 지지대(111)의 내주면보다 외경이 크게 형성되어 외측 단부의 전체 영역에서 지지대(111)의 내주면보다 외측방으로 확장될 수 있다. 홀더(140)가 지지대(111)의 내측에 삽입됨에 따라 지지대(111)는 탄성 변형됨으로써 홀더(140)의 이탈을 저지할 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 홀더(140)의 사시도를 도시한 것이고, 도 10 내지 11은 도 9의 B 영역을 확대한 정면도 및 상면도를 각각 도시한 것이다.
도 9 내지 11을 참조하면, 다른 실시예로, 홀더(140)에는 외측 단부의 하나 이상의 위치에서 외측방으로 돌출되어 형성되며, 지지대(111)의 내측으로 삽입되면서 변형되는 경사돌기(145)가 형성될 수 있다.
경사돌기(145)는 지지대(111)의 내측으로 삽입되면서 지지대(111)의 내주면에 압착되면서 탄성 변형 또는 소성 변형됨으로써 지지대(111)에 고정될 수 있다.
경사돌기(145)는 지지대(111)의 내부로 삽입되는 방향으로 갈수록 높이가 낮아지도록 경사지거나, 또는 외측방으로 연장될수록 폭이 좁아지도록 경사질 수 있다.
도 10에 도시한 것과 같이, 경사돌기(145)는 지지대(111)의 내부로 삽입되는 방향으로 갈수록 높이(a)가 낮아지도록 경사질 수 있고, 특히 경사돌기(145)의 높이가 경사지게 형성된 길이(b)는 경사돌기(145)의 높이(a)보다 길게 형성됨으로써 지지대(111)의 내부로 삽입되는 방향으로 완만하게 경사지게 형성될 수 있다.
또한 도 11에 도시한 것과 같이, 경사돌기(145)는 외측방으로 연장될수록 폭이 좁아지도록 경사질 수 있다. 구체적으로, 경사돌기(145)는 홀더(140)의 외측 단부에 인접한 내측의 폭(c)보다 외측방으로 연장된 외측의 폭(d)이 작도록 경사지게 형성될 수 있다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가스 센서(100)가 절단된 상태의 사시도를 도시한 것이고, 도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 가스 센서(100)가 절단된 상태의 단면도를 도시한 것이다.
도 12 내지 13을 더 참조하면, 지지대(111)는 내측에 홀더(140)가 삽입된 상태로 열변형됨으로써 홀더(140)와 일체로 결합될 수 있다.
구체적으로, 홀더(140)가 지지대(111)의 내측에 삽입된 이후에 지지대(111) 또는 홀더(140)가 홀더(140)의 삽입 방향으로 열변형될 수 있다. 예를 들어, 홀더(140)의 외측 단부와 지지대(111)의 내주면 사이의 공간이 핫스태킹 공법에 의해 변형된 지지대(111) 또는 홀더(140)에 의해 채워질 수 있다.
일 실시예로, 지지대(111)는 회로기판 측 단부(113)가 홀더(140)가 지지대(111)의 내측에 삽입된 상태에서 홀더(140)보다 높게 연장되고, 홀더(140)가 지지대(111)의 내측에 삽입된 상태에서 열변형됨으로써 홀더(140)의 외측 단부와 지지대(111)의 내주면 사이를 채울 수 있다.
더 구체적으로, 지지대(111)는 홀더(140)의 높이보다 높게 연장되고, 회로기판 측 단부(113)가 회로기판(130) 측으로 갈수록 내주면이 외측방으로 경사지게 만입되어 열변형에 의해 내측방으로 변형될 수 있다.
즉, 지지대(111)의 단부로 연장됨에 따라 외측방으로 경사지게 만입된 회로기판 측 단부(113)는 열변형에 의해 경사면을 따라 상대적으로 낮게 위치한 홀더(140)의 외측 단부 측으로 변형될 수 있다.
추가로, 경사돌기(145)는 지지대(111)의 회로기판 측 단부(113)에 대응되게 외측방으로 돌출될 수 있다. 특히, 경사돌기(145)의 회로기판 측 단부(146)는 회로기판(130) 측으로 갈수록 외측방으로 연장될 수 있다.
특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스센서는 다양한 위치에서 연료전지 시스템에 적용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가스 센서(100)는 수소의 누출을 감지하는 것으로, 0 ~ 4[%]의 수소 농도 범위를 감지하는 수소 감지센서(100)일 수 있다.
일 실시예로, 연료전지 스택의 애노드 측에 본 발명에 따른 가스 센서(100)가 포함될 수 있다.
또한, 연료전지 시스템에서 수소탱크와 수소공급라인 사이에 밸브가 위치되며, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 센서(100)는 수소 탱크와 밸브 사이에 위치되거나, 밸브와 이젝터 사이에 위치될 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 센서(100)는 수소탱크와 밸브 사이의 수소 누설 또는 밸브와 이젝터 사이의 수소 누설을 감지할 수 있다.
본 발명의 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
100 : 가스 센서 110 : 하우징
120 : 커버 130 : 회로기판
140 : 홀더 150 : 필터
160 : 가이드부재 170 : 탄성체

Claims (20)

  1. 일측에 개방구가 형성된 하우징;
    하우징의 내부에 개방구와 연통된 가스 감지공간을 구획하면서 하우징에 고정되며, 가스 감지공간의 내부에 위치되어 특정 가스를 감지하는 감지소자가 포함된 회로기판;
    가스 감지공간의 내부에서 하우징에 고정되며, 개방구와 연통된 관통홀이 형성된 홀더; 및
    가스 감지공간의 내부에서 관통홀 또는 개방구를 커버링하도록 홀더 또는 하우징에 결합된 필터;를 포함하는 가스 센서.
  2. 청구항 1에 있어서,
    하우징에는 개방구의 주위의 바닥면에서 회로기판 측으로 돌출되도록 연장된 지지대가 형성되고,
    홀더는 하우징의 개방구 주위 바닥면에서 회로기판 측으로 이격된 상태로 지지대에 결합된 것을 특징으로 하는 가스 센서.
  3. 청구항 2에 있어서,
    홀더는 지지대에 초음파, 레이저, 진동 또는 열에 의해 융착되어 일체로 결합된 것을 특징으로 하는 가스 센서.
  4. 청구항 2에 있어서,
    홀더는 지지대보다 외측방으로 확장되며, 외측 단부와 관통홀을 감싸는 내측 단부 사이에 삽입홈이 형성되고,
    지지대는 홀더의 외측 단부와 내측 단부 사이에서 삽입홈에 삽입된 상태로 홀더와 결합된 것을 특징으로 하는 가스 센서.
  5. 청구항 4에 있어서,
    홀더는 원주 방향으로 이격된 복수 개의 위치에서 외측 단부 또는 내측 단부로부터 삽입홈으로 돌기가 형성되며,
    지지대는 돌기와 접촉되어 삽입홈의 내부에서 위치가 고정되는 것을 특징으로 하는 가스 센서.
  6. 청구항 4에 있어서,
    홀더는 내측 단부에서 점차적으로 내측으로 연장되면서 곡면을 이루는 것을 특징으로 하는 가스 센서.
  7. 청구항 2에 있어서,
    서로 이격된 홀더와 하우징의 바닥면 사이에는 접착제가 도포되고, 홀더는 접착제에 의해 하우징과 일체로 결합된 것을 특징으로 하는 가스 센서.
  8. 청구항 1에 있어서,
    회로기판은 개방구와 마주보는 방향에서 하우징과 결합되며, 가스 감지공간이 하우징의 내부공간으로부터 기밀이 유지되도록 하우징과 결합된 것을 특징으로 하는 가스 센서.
  9. 청구항 8에 있어서,
    하우징에는 가스 감지공간의 외측에 위치되며 회로기판과 이격되는 방향으로 만입된 안착홈이 형성되고,
    하우징과 회로기판의 사이에서 안착홈의 내부에 개재된 탄성체;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 센서.
  10. 청구항 1에 있어서,
    필터는 관통홀보다 외측방으로 확장되어 관통홀을 커버링하고, 개방구와 반대 측에서 홀더에 결합된 것을 특징으로 하는 가스 센서.
  11. 청구항 1에 있어서,
    필터는 회로기판에서 이격된 상태로 홀더 또는 하우징에 초음파, 레이저, 진동 또는 열에 의해 융착되어 일체로 결합된 것을 특징으로 하는 가스 센서.
  12. 청구항 1에 있어서,
    관통홀이 관통된 방향과 교차되는 방향으로 연장되어 개방구에서 관통홀이 관통된 방향으로 관통홀을 커버링하는 가이드부재가 하우징에 고정된 것을 특징으로 하는 가스 센서.
  13. 청구항 12에 있어서,
    가이드부재는 관통홀과의 이격거리 이상이면서 필터와의 이격거리 이하인 반지름을 갖는 원 형상인 것을 특징으로 하는 가스 센서.
  14. 청구항 1에 있어서,
    필터는 하우징과 홀더 사이에서 개방구 및 관통홀을 동시에 커버링하며, 회로기판과 이격되어 가스 감지공간을 구획하는 것을 특징으로 하는 가스 센서.
  15. 청구항 14에 있어서,
    하우징에는 개방구의 주위의 바닥면에서 회로기판 측으로 돌출되도록 연장된 지지대가 형성되고,
    홀더는 지지대의 내측으로 삽입된 상태로 하우징에 고정된 것을 특징으로 하는 가스 센서.
  16. 청구항 15에 있어서,
    홀더는 외측 단부의 일부 또는 전체 영역에서 지지대의 내주면보다 외측방으로 확장되어 홀더는 억지끼움 방식으로 지지대에 일체로 결합된 것을 특징으로 하는 가스 센서.
  17. 청구항 15에 있어서,
    홀더에는 외측 단부의 하나 이상의 위치에서 외측방으로 돌출되어 형성되며, 지지대의 내측으로 삽입되면서 변형되는 경사돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 가스 센서.
  18. 청구항 17에 있어서,
    경사돌기는 지지대의 내부로 삽입되는 방향으로 갈수록 높이가 낮아지도록 경사지거나, 또는 외측방으로 연장될수록 폭이 좁아지도록 경사진 것을 특징으로 하는 가스 센서.
  19. 청구항 15에 있어서,
    지지대는 내측에 홀더가 삽입된 상태로 열변형됨으로써 홀더와 일체로 결합되는 것을 특징으로 하는 가스 센서.
  20. 청구항 19에 있어서,
    지지대는 홀더의 높이보다 높게 연장되고, 회로기판 측 단부가 회로기판 측으로 갈수록 내주면이 외측방으로 경사지게 만입되어 열변형에 의해 내측방으로 변형되는 것을 특징으로 하는 가스 센서.
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