KR20230091432A - 압력 센서 유닛 - Google Patents
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Abstract
압력 센서 유닛이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른, 유체의 압력을 측정하는 압력 센서 유닛은, 하우징; 상기 하우징 일단에 마련되며, 내부에 유체를 도입하는 유체 도입로와, 상기 유체의 압력에 따라 변형되는 다이어프램과, 상기 다이어프램의 변형을 측정하는 압력 센서가 마련된 포트부; 및 상기 하우징 내부에 마련되며, 상기 압력 센서의 신호를 처리하는 회로기판; 상기 하우징의 타단에 마련되며, 상기 회로기판으로부터 상기 압력 센서 신호를 전달받아 외부 기기로 전달하는 커넥터부; 포함하고, 상기 포트부는, 상기 유체 도입로와 유체연통 가능하도록 상기 포트부의 상기 다이어프램의 반대측에 장착되어 상기 유체 도입로에서의 유체의 압력을 조절하는 압력 조절 캡;을 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 압력 센서 유닛에 관한 것이다. 더 자세하게는, 체결 상대물에 체결되는 압력 센서 유닛에서, 급격한 압력 상승으로 상기 압력 센서 유닛의 다이어프램이 손상되는 것을 방지하기 위한 압력 조절 캡을 구비하는 압력 센서 유닛에 관한 것이다.
압력 센서 유닛은 압력을 감지해서 전기 신호로 변환시키는 센서로서, 가전 제품을 비롯하여 자동차, 의료기기, 환경 제어와 산업체의 시스템 제어 등에서 광범위하게 응용되고 있다. 이 중 자동차 또는 선박에 적용되는 압력 센서 유닛은 기계식에서 반도체 및 MEMS형으로 전환되어왔다. MEMS형 압력 센서는 실리콘 멤브레인(membrane) 또는 다이어프램(diaphragm)의 얇은 막이 외부 압력에 따라 휘는 정도를 감지하여 신호로 변환하여 압력을 측정한다.
또한, 자동차 또는 선박에 적용되는 압력 센서 유닛은 가혹한 환경에서 높은 신뢰성이 보장되어야 한다. 뿐만 아니라, 자동차 또는 선박은 주행 경로의 외부적인 환경에 의해 진동 및 충격이 빈번하게 발생한다. 이러한 물리적인 외력에도 안정적으로 압력을 측정하여 출력해야 하는 높은 수준의 요구조건을 만족해야 한다.
한편, 압력 센서 유닛이 장착되는 체결 상대물 내에서 유동하는 피측정 유체는 상기 압력 센서 유닛의 유체 도입로로 인입되는 과정에서 순간적으로 고압으로 급격한 압력 변동이 발생할 수 있고, 이 경우 압력 센서 유닛의 다이어프램이 손상될 가능성이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 센서 유닛은 유체 도입로로 인입되는 과정에서 급격한 압력 변동에 의해 다이어프램이 손상되는 것을 방지할 수 있는 압력 센서 유닛을 제공하고자 한다.
또한, 다단 압력 조절 캡을 이용하여 다양한 압력 변동에 대응할 수 있는 압력 조절 캡을 구비하는 압력 센서 유닛을 제공하고자 한다.
또한, 물리적 외력이 지속적으로 가해져도 내부 부속품의 위치가 견고하게 유지되는 압력 센서 유닛을 제공하고자 한다.
또한, 외부의 진동에 압력 신호를 안정적으로 전달되는 회로 구조를 가진 압력 센서 유닛을 제공하고자 한다.
본 발명의 해결 과제들은 이상에서 언급한 내용으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유체의 압력을 측정하는 압력 센서 유닛은, 하우징; 상기 하우징 일단에 마련되며, 내부에 유체를 도입하는 유체 도입로와, 상기 유체의 압력에 따라 변형되는 다이어프램과, 상기 다이어프램의 변형을 측정하는 압력 센서가 마련된 포트부; 상기 하우징 내부에 마련되며, 상기 압력 센서의 신호를 처리하는 회로기판; 및 상기 하우징의 타단에 마련되며, 상기 회로기판으로부터 상기 압력 센서 신호를 전달받아 외부 기기로 전달하는 커넥터부;를 포함하고, 상기 포트부는, 상기 유체 도입로와 유체연통 가능하도록 상기 다이어프램의 반대측에 상기 포트부에 장착되어 상기 유체 도입로에서의 유체의 압력을 조절하는 압력 조절 캡;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 압력 조절 캡은, 판상의 형상을 갖는 바디와, 상기 유체 도입로와 유체연통하도록 상기 바디를 관통하여 형성되는 유체 관통홀을 포함하고, 상기 유체 관통홀의 직경은 상기 유체 도입로의 직경보다 작을 수 있다.
또한, 상기 유체 관통홀의 직경은 상기 유체 도입로의 직경의 50% 이하이고, 0.5mm 내지 2mm 일 수 있다.
또한, 상기 포트부의 하부에는 상기 압력 조절 캡의 장착을 안내하는 가이드 돌기가 하부로 돌출되어 형성되고, 상기 압력 조절 캡의 바디 둘레에는 상기 가이드 돌기에 안착되는 플랜지가 마련될 수 있다.
또한, 상기 가이드 돌기 내주면과 상기 압력 조절 캡의 상기 바디의 외주면은 소성변형을 통해 결합될 수 있다.
또한, 상기 압력 조절 캡은 상기 가이드 돌기 내에서 상기 포트부에 용접되어 고정될 수 있다.
또한, 상기 압력 조절 캡은, 내부에 소정의 챔버를 형성하는 바디와, 상기 유체 도입로와 유체연통하도록 상기 바디의 상면 및 하면을 관통하여 형성되는 유체 관통홀을 포함하고, 상기 유체 관통홀의 직경은 상기 유체 도입로의 직경보다 작을 수 있다.
또한, 상기 압력 조절 캡은 복수의 압력 조절 서브 캡이 다단으로 적층한 형태로 구성되고, 각각의 상기 압력 조절 서브 캡은, 판상의 형상을 갖는 바디와, 상기 바디를 관통하여 형성되는 유체 관통홀과, 상기 바디의 둘레에 마련되는 플랜지와, 상기 플랜지의 내부에 마련되어 다른 압력 조절 서브 캡의 바디를 수용할 수 있는 수용부를 포함하며, 상부에 위치하는 압력 조절 서브 캡의 플랜지는, 하부에 위치하는 압력 조절 서브 캡의 플랜지에 안착되고, 상기 상부에 위치하는 상기 압력 조절 서브 캡의 바디와 상기 하부에 위치하는 상기 압력 조절 서브 캡의 바디 사이에는 소정의 공간이 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유체의 압력을 측정하는 압력 센서 유닛의 포트부는, 상기 압력 센서 유닛의 하우징 일단에 마련되며, 내부에 유체를 도입하는 유체 도입로; 상기 유체의 압력에 따라 변형되는 다이어프램; 상기 다이어프램의 변형을 측정하는 압력 센서; 및 상기 유체 도입로와 유체연통 가능하도록 상기 다이어프램의 반대측에 상기 포트부에 장착되어 상기 유체 도입로에서의 유체의 압력을 조절하는 압력 조절 캡;을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 압력 센서 유닛은 유체 도입로로 인입되는 과정에서 급격한 압력 변동에 의해 다이어프램이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 다단 압력 조절 캡을 이용하여 다양한 압력 변동에 대응할 수 있다.
또한, 물리적 외력이 지속적으로 가해져도 내부 부속품의 위치가 견고하게 유지될 수 있다.
또한, 외부의 진동에 압력 신호를 안정적으로 전달할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 내용으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 센서 유닛의 사시도이다.
도 2는 도 1의 압력 센서 유닛의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 압력 센서 유닛의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 조절 캡의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 압력 조절 캡의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 압력 조절 캡의 사시도이다.
도 7은 도 6의 압력 조절 캡의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 압력 조절 캡의 사시도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 압력 조절 캡의 사시도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 압력 조절 캡의 사시도이다.
도 2는 도 1의 압력 센서 유닛의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 압력 센서 유닛의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 조절 캡의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 압력 조절 캡의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 압력 조절 캡의 사시도이다.
도 7은 도 6의 압력 조절 캡의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 압력 조절 캡의 사시도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 압력 조절 캡의 사시도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 압력 조절 캡의 사시도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예가 상세하게 설명된다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고, 도면에서 본 발명의 실시예를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략되었다.
본 명세서에서 사용된 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도로 사용된 것이 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
본 명세서에서, "포함하다", "가지다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로서, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 나타나는 구성부들은 서로 다른 특징적인 기능들을 나타내기 위해 독립적으로 도시되는 것으로, 각 구성부들이 분리된 부속품 구성단위로 이루어짐을 의미하지 않는다. 즉, 각 구성부는 설명의 편의상 각각의 구성부로 나열하여 기술되고, 각 구성부 중 적어도 두 개의 구성부가 합쳐져 하나의 구성부로 이루어지거나, 하나의 구성부가 복수 개의 구성부로 나뉘어져 기능을 수행할 수 있다. 이러한 각 구성부의 통합된 실시예 및 분리된 실시예도 본 발명의 본질에서 벗어나지 않는 한 본 발명의 권리 범위에 포함된다.
또한, 이하의 실시예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 보다 명확하게 설명하기 위해서 제공되는 것으로서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 센서 유닛의 사시도이고, 도 2는 도 1의 압력 센서 유닛의 분해 사시도이다. 도 3은 도 1의 압력 센서 유닛의 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 조절 캡의 사시도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 센서 유닛(100)은 유체(F)의 압력을 측정하기 위해 마련된 것으로서, 하우징(110), 포트부(120), 제1 회로기판(130), 신호전달 탄성체(140), 가이드부(150) 및 커넥터부(160)를 포함할 수 있다. 압력 센서 유닛(100)은 압력 센서(124)가 측정한 유체(F)의 압력 측정값을 외부로 전달할 수 있다. 유체(F)는, 일례로, 수소나 공기 , 기타 액체나 기체일 수 있다.
하우징(110)은 하우징(110) 내부에 마련되는 구성요소를 보호하기 위해 마련된 것으로서, 금속 재질의 원통 형상으로 형성될 수 있다.
포트부(120)는 유체(F)의 압력을 측정하기 위한 것으로서, 하우징(110)의 일단에 마련될 수 있다. 포트부(120)는 압력을 측정하고자 하는 유체(F)가 인입되는 인입부(121)를 포함할 수 있다. 인입부(121)는 포트부(120) 일단에 소정의 길이를 가지며 돌출되어 형성될 수 있다. 인입부(121)의 외면에는 체결 상대물과 결합 가능하도록 나사산(121a)이 형성될 수 있으며, 인입부(121) 내부에는 인입된 유체(F)가 연통되도록 유체 도입로(122)가 마련될 수 있다. 유체 도입로(122)의 일단은 유체(F)가 인입되도록 개방될 수 있다. 인입부(121)가 상기 체결 상대물과 결합되면, 상기 체결 상대물 내부로 도입되는 유체(F)가 유체 도입로(122)으로 인입될 수 있다. 유체 도입로(122)의 타단에는 유체(F)의 압력에 따라 변형되는 다이어프램(123)이 마련될 수 있다. 다이어프램(123)의 일면에는 다이어프램(123)의 변형율을 감지하여 유체(F)의 압력을 측정하는 압력 센서(124)가 마련될 수 있다. 일례로, 압력 센서(124)는 스트레인 게이지로서, MEMS(Micro-Electro-Mechanical System) 타입의 반도체 공정에 의해 제조되는 것일 수 있다. 인입부(121)에는 상기 체결 상대물과의 기밀을 유지하기 위해 오링(O-Ring)과 같은 씰링부재(125)가 마련될 수 있다.
제1 회로기판(130)은 압력 센서(124)가 측정한 유체(F)의 압력 신호를 압력 센서(124)로부터 수신하여 처리하거나 상기 압력 신호를 외부기기와 연결된 커넥터부(160)로 전달하기 위한 것으로, 하우징(110) 내부에 수평으로 마련될 수 있다. 커넥터부(160)는 제1 회로기판(130)으로부터 수신한 상기 압력 신호를 연결된 상기 외부기기에 전달하기 위한 것으로, 제1 회로기판(130)과 전기적으로 연결되는 제2 회로기판(161)을 포함할 수 있다. 제1 회로기판(130)과 제2 회로기판(161)은 서로 평행하도록 배치되고, 각각은 신호전달 탄성체(140)를 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 신호전달 탄성체(140)는 도전성을 가지는 재료로 탄성을 가지는 형상으로 형성될 수 있으며, 일례로, 스프링 형태로 마련될 수 있다. 제1 회로기판(130)과 제2 회로기판(161)은 탄성을 가지는 신호전달 탄성체(140)를 이용해 전기적으로 연결되므로 압력 센서 유닛(100)가 진동하거나 압력 센서 유닛(100)에 외란이 발생하여도 안정적으로 신호를 전달할 수 있다.
하우징(110) 내부의, 제1 회로기판(130)과 제2 회로기판(161) 사이에는 원통형의 가이드부(150)가 마련될 수 있다. 가이드부(150)는 제1 회로기판(130)과 제2 회로기판(161)을 연결하는 신호전달 탄성체(140)의 좌굴을 방지하기 위해 마련된 것으로서, 관통구(151), 절단부(152), 홈부(154) 또는 회전방지 홈(155)을 포함할 수 있다. 신호전달 탄성체(140)는 관통구(151)에 삽입됨으로써 관통구(151)의 가이드에 따라 좌굴이 방지될 수 있다. 관통구(151)는 신호전달 탄성체(140)가 정 위치에서의 이탈을 방지할 수 있을 뿐 아니라, 신호전달 탄성체(140)가 제1 회로기판(130)과 제2 회로기판(161)에 정위치에 접촉되도록 안내할 수 있다. 가이드부(150)는 신호전달 탄성체(140)가 접촉되어도 상기 압력 신호의 누락이 발생하지 않도록 비도전성 재질로 형성될 수 있다.
커넥터부(160)는 하우징(110)의 타단에 마련되며, 제2 회로기판(161)과 더불어 복수의 신호전달 핀(162), 연결홈(163) 및 결합부(164)를 포함할 수 있다. 신호전달 핀(162)은 제2 회로기판(161)으로부터 상기 압력 신호를 수신하여 상기 외부기기에 전달하기 위해 마련된 것이다. 신호전달 핀(162)의 일측은 제2 회로기판(161)에 형성된 접점홀(162a)을 관통하며 제2 회로기판(161)과 연결될 수 있다. 신호전달 핀(162)과 접점홀(162a)은 서로 접촉되어 연결되거나 모재가 용융되었다가 다시 응고되며 신호전달 핀(162)과 접점홀(162a)을 연결할 수 있다. 이때, 상기 모재는 도전성을 가지는 물질일 수 있으며, 일례로, 납 또는 은일 수 있다. 가이드부(150)는 커넥터부(160)가 가이드부(150)에 안착될 때, 신호전달 핀(162)이 파손되지 않도록 커넥터부(160)와 맞닿는 일측에 소정의 깊이를 가지는 홈부(154)가 마련될 수 있다. 신호전달 핀(162)의 타측은 상기 외부기기에 연결될 수 있도록 연결홈(163)에 노출될 수 있다. 연결홈(163)은 상기 외부기기의 연결단자가 삽입되어 커넥터부(160)의 신호전달 핀(162)과 연결되도록 소정의 깊이를 가질 수 있다.
결합부(164)는 커넥터부(160)의 일측이 하방으로 돌출되며 형성된 부분으로서, 가이드부(150)와 대응되어 커넥터부(160)와 가이드부(150)의 상대회전을 방지할 수 있다. 구체적으로 설명하면, 가이드부(150)의 절단부(152)는 결합부(164)와 대응되도록 가이드부(150)의 일측이 절단된 형상일 수 있다. 이때, 가이드부(150) 단면의 외주는 ‘D컷’ 형상일 수 있다. 가이드부(150)에 커넥터부(160)가 안착할 때, 결합부(164)가 절단부(152)에 대응하는 형상을 가짐으로써 가이드부(150)와 커넥터부(160)의 상대회전이 방지될 수 있다. 또한, 절단부(152)와 결합부(164)는 작업자 또는 자동조립 장치가 가이드부(150)와 커넥터부(160)의 방향을 식별하고 각각을 정위치에 조립하도록 강제함으로써 제조 공정 상의 실수를 줄일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 가이드부(150)는 커넥터 지지부(153)를 더 포함할 수도 있다. 커넥터 지지부(153)는 커넥터부(160)가 가이드부(150)에 안착될 때, 결합부(164)가 안착되는 부분일 수 있다. 결합부(164)가 커넥터 지지부(153)에 안착됨으로써, 커넥터부(160)가 보다 견고하게 가이드부(150)에 지지되며 서로의 상대회전도 방지할 수 있다. 커넥터부(160)와 하우징(110) 사이에는 수밀을 유지하기 위해 오링(O-Ring)과 같은 씰링부재(165)가 하나 이상 마련될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 압력 센서 유닛(100)은 기판 지지부(170)를 더 포함할 수 있다. 기판 지지부(170)는 제1 회로기판(130)과 다이어프램(123)이 소정의 거리를 가지도록 제1 회로기판(130)을 지지하기 위해 마련된 것으로서, 하우징(110) 내부에 환형으로 마련될 수 있다. 기판 지지부(170)는 다이어프램(123)이 내부에 위치하도록 포트부(120)의 일면에 안착될 수 있으며, 제1 회로기판(130)은 기판 지지부(170)에 안착되어 지지될 수 있다. 기판 지지부(170)는 기판 지지부(170)의 외경보다 작은 직경을 가지는 제1 회로기판(130)이 안착될 수 있도록 상부에 내측으로 절곡하며 연장 형성되는 절곡부(171)를 포함할 수 있다. 본 실시예에 있어서, 절곡부(171)는 기판 지지부(170)의 외주를 따라 소정의 거리를 가지며 복수개가 형성될 수 있다. 이와 대응되도록 기판 지지부(170)의 외주를 따라 안착되는 가이드부(150)에는 복수의 회전방지 홈(155)이 형성될 수 있다. 가이드부(150)가 기판 지지부(170)에 안착될 때, 각각의 회전방지 홈(155)이 각각의 절곡부(171)에 대응되어 삽입됨으로써, 가이드부(150)와 기판 지지부(170)의 상대회전이 방지될 수 있다.
포트부(120)는, 유체 도입로(122)와 유체연통 가능하도록 포트부(120)의 다이어프램(123)의 반대측에 장착되는 압력 조절 캡(190)을 포함할 수 있다. 압력 조절 캡(190)은 유체 도입로(122)에서의 유체의 압력을 조절하기 위해 마련된 것으로, 판상의 형상을 갖는 바디(194)와, 유체 도입로(122)와 유체연통 가능하도록 바디(194)를 관통하여 형성되는 유체 관통홀(192)을 포함할 수 있다. 여기서, 유체 관통홀(192)의 직경은 포트부(120)의 유체 도입로(122)의 직경보다 작을 수 있다. 일례로, 유체 관통홀(192)의 직경은, 유체 도입로(122)의 50% 이하이고, 0.5mm 내지 2mm의 범위일 수 있다. 유체 관통홀(192)의 직경이 유체 도입로(122)의 직경보다 상대적으로 적기 때문에, 유체 관통홀(192)은 베르누이 효과를 얻을 수 있는 벤추리 노즐과 같은 기능을 수행할 수 있다. 따라서, 유체 관통홀(192)을 지나는 유체 도입로(122)에서는 압력 강하가 발생하게 된다. 압력 조절 캡(190)이 없는 상태에서, 유체 도입로(122)로 도입되는 유체의 압력이 급격히 상승하는 비정상 상태의 경우, 과도한 압력이 다이어프램(123)에 미치게 되면 다이어프램(123)이 손상될 수 있다. 본 실시예에 따른 압력 센서 유닛(100)은 유체 도입로(122)의 전단에 압력 조절 캡(190)을 구비함으로써, 비정상 상태에서의 급격한 압력 상승이 발생하는 경우에도, 유체 관통홀(192)을 통과한 유체는 압력강하가 일어나므로, 다이어프램(123)의 손상을 방지할 수 있다.
도 3 및 도 4를 재 참조하면, 포트부(120)의 하부에는 압력 조절 캡(190)의 장착을 안내하는 가이드 돌기(129)가 하부로 돌출되어 형성되고, 압력 조절 캡(190)의 바디(194) 둘레에는 가이드 돌기(129)에 안착되는 플랜지(196)가 형성될 수 있다. 가이드 돌기(129)의 내주면으로 압력 조절 캡(19)의 바디(194)는 삽입되고, 가이드 돌기(129)의 하부면을 따라서 압력 조절 캡(1990)의 플랜지(196)가 맞닿아 장착될 수 있다. 이 경우, 압력 조절 캡(190)은 플랜지(196)와 가이드 돌기(129)의 맞닿는 면을 따라 용접되어 포트부(120)에 고정될 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 압력 조절 캡을 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 압력 조절 캡(190)은 전술한 실시예와 달리, 압력 조절 캡(190)이 포트부(120)와 강제끼움 방식(forced-insertion)으로 밀봉 결합될 수 있다. 이 경우, 상기 강제끼움 방식은 결합면의 소성변형을 통해 2개의 부재가 서로 밀착 결합되는 것으로, 압력 조절 캡(190)의 재질의 경도는 포트부(120)의 재질의 경도보다 클 수 있다. 구체적으로 본 실시예에서 압력 조절 캡(190)의 바디(194) 둘레에는 하나 이상의 돌기(197)가 형성되고, 압력 조절 캡(190)과 맞닿게 되는 포트부(120)의 내주면에는 결합홀(194)이 마련될 수 있다. 바디(194)의 돌기(197)가 결합홀(194)에 압입되어 끼워지면서, 결합홀(194)의 표면이 강제적으로 깎아지면서 돌기(197)와 결합홀(194) 사이의 공간을 메우게 되어 밀봉 결합을 형성할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 압력 조절 캡의 사시도이고, 도 7은 도 6의 압력 조절 캡의 단면도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 압력 조절 캡(190-1)은 복수의 압력 조절 서브 캡(190a, 190b)이 다단으로 적층한 형태로 구성될 수 있다. 구체적으로, 각각의 압력 조절 서브 캡(190a, 190b)은 판상의 형상을 갖는 바디(194a, 194b)와 바디(194a, 194b)를 관통하여 형성되는 유체 관통홀(192a, 192b)과, 바디(194a, 194b)의 둘레에 마련되는 플랜지(196a, 196b)와, 플랜지(196a, 196b)의 내부에 마련되는 수용부(193a, 193b)를 포함할 수 있다. 어느 하나의 압력 조절 서브 캡(190a)의 수용부(193a)는 다른 압력 조절 서브 캡(190b)의 바디(194b)를 수용할 수 있다. 이 경우, 상부에 위치하는 압력 조절 서브 캡(190a)의 플랜지(196a)는 하부에 위치하는 압력 조절 서브 캡(190b)의 플랜지(196b)에 안착되고, 상부에 위치하는 압력 조절 서브 캡(190a)의 바디(194a)와 하부에 위치하는 압력 조절 서브 캡(190b)의 바디(194b) 사이에는 소정의 공간(C1)이 형성될 수 있다. 공간(C1)은 플랜지(196a, 196b)의 두께(T2)와 바디(194a, 194b)의 두께(T1)의 차이에 의해 크기가 결정될 수 있다. 본 실시예에 따른 압력 조절 캡(190-1)은 도 4에 도시된 단일의 압력 조절 캡(190)을 사용하는 경우와 비교할 때, 다단의 오리피스 구조를 사용함으로써 다단으로 감압되는 효과를 얻을 수 있다. 본 실시예에서는, 단일의 압력 조절 캡(190)을 사용하는 것과 비교하여 다단으로 서서히 압력 강하를 함으로써, 포트부(120)의 유체 도입로(122)에 손상을 주거나 소음이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 본 실시예에서, 2개의 압력 조절 서브 캡(190a, 190b)을 사용하는 것을 예를 들어 설명하였으나 이에 한정되는 것은 아니고, 사용례에 따라 다수의 압력 조절 서브 캡을 사용할 수도 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 압력 조절 캡의 사시도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 압력 조절 캡(190-2)은, 도 4에 도시된 압력 조절 서브 캡(190)과 비교할 때, 바디(194)가 내부에 소정의 챔버(C2)를 형성할 수 있다. 유체 관통홀(192a, 192b)은 바디(194)의 상면 및 하면을 관통하여 형성될 수 있다. 유체 관통홀(192a, 192b)의 직경은 포트부(120)의 유체 도입로(122)의 직경보다 작을 수 있다. 본 실시예에 따른 압력 조절 캡(190-2) 역시 도 7에 도시된 압력 조절 캡(190-1)과 마찬가지로 다단의 압력 강하 효과를 발휘할 수 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 압력 조절 캡의 사시도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 압력 조절 캡(190-3)은 도 4에 도시된 압력 조절 캡(190)과 비교할 때 유체 관통홀(192-1)의 형상이 유체 흐름 방향으로 서서히 감소하는, 단면이 사다리꼴 형상인 점이 상이하다. 즉, 본 실시예에 따른 유체 관통홀(192-1)은 단면이 서서히 줄어드는 형상으로, 유체 관통홀(192-1)은 노즐을 형성할 수 있다. 노즐 형상을 갖는 유체 관통홀(192-1)은 감압 효과가 상대적으로 줄어들 수 있다. 도 4의 압력 조절 캡(190)과 비교할 때, 본 실시예에서의 압력 조절 캡(190-3)은 동일한 조건에서 차압이 급격하게 발생하는 것을 억제하기 위한 용도로 사용할 수 있다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 압력 조절 캡의 사시도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 압력 조절 캡(190-4)은 도 4에 도시된 압력 조절 캡(190)과 비교할 때 유체 관통홀(192, 192-2)이 복수개 마련되는 것을 제외하고는 동일하다. 본 실시예에서는 바디(194)의 중앙부에 1개의 유체 관통홀(192)이 마련되고, 그 주변의 둘레를 따라 사방으로 4개의 유체 관통홀(192-2)이 등간격으로 배치될 수 있다. 유체 관통홀의 개수는 압력 센서 유닛(100)의 크기, 유체 도입로(122)의 크기, 및 요구되는 감압정도에 따라 변경될 수 있다.
상술한 실시예에 따른 압력 센서 유닛은 유체 도입로로 인입되는 과정에서 급격한 압력 변동에 의해 다이어프램이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 다단 압력 조절 캡을 이용하여 다양한 압력 변동에 대응할 수 있다. 또한, 물리적 외력이 지속적으로 가해져도 내부 부속품의 위치가 견고하게 유지될 수 있고, 외부의 진동에 압력 신호를 안정적으로 전달할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다.
100: 압력 센서 유닛
110: 하우징
120: 포트부 130: 제1 회로기판
140: 신호전달 탄성체 150: 가이드부
160: 커넥터부 170: 기판 지지부
190, 190-1, 190-2, 190-3, 190-4: 압력 조절 캡
120: 포트부 130: 제1 회로기판
140: 신호전달 탄성체 150: 가이드부
160: 커넥터부 170: 기판 지지부
190, 190-1, 190-2, 190-3, 190-4: 압력 조절 캡
Claims (9)
- 유체의 압력을 측정하는 압력 센서 유닛에 있어서,
하우징;
상기 하우징 일단에 마련되며, 내부에 유체를 도입하는 유체 도입로와, 상기 유체의 압력에 따라 변형되는 다이어프램과, 상기 다이어프램의 변형을 측정하는 압력 센서가 마련된 포트부;
상기 하우징 내부에 마련되며, 상기 압력 센서의 신호를 처리하는 회로기판; 및
상기 하우징의 타단에 마련되며, 상기 회로기판으로부터 상기 압력 센서 신호를 전달받아 외부 기기로 전달하는 커넥터부; 포함하고,
상기 포트부는, 상기 유체 도입로와 유체연통 가능하도록 상기 다이어프램의 반대측에 상기 포트부에 장착되어 상기 유체 도입로에서의 유체의 압력을 조절하는 압력 조절 캡;을 포함하는 것인 압력 센서 유닛.
- 제1항에 있어서,
상기 압력 조절 캡은, 판상의 형상을 갖는 바디와, 상기 유체 도입로와 유체연통하도록 상기 바디를 관통하여 형성되는 유체 관통홀을 포함하고,
상기 유체 관통홀의 직경은 상기 유체 도입로의 직경보다 작은 것인 압력 센서 유닛.
- 제2항에 있어서,
상기 유체 관통홀의 직경은 상기 유체 도입로의 직경의 50% 이하이고, 0.5mm 내지 2mm 인 것인 압력 센서 유닛.
- 제2항에 있어서,
상기 포트부의 하부에는 상기 압력 조절 캡의 장착을 안내하는 가이드 돌기가 하부로 돌출되어 형성되고,
상기 압력 조절 캡의 바디 둘레에는 상기 가이드 돌기에 안착되는 플랜지가 마련되는 것인 압력 센서 유닛.
- 제4항에 있어서,
상기 가이드 돌기 내주면과 상기 압력 조절 캡의 상기 바디의 외주면은 소성변형을 통해 결합되는 것인 압력 센서 유닛.
- 제4항에 있어서,
상기 압력 조절 캡은 상기 가이드 돌기 내에서 상기 포트부에 용접되어 고정되는 것인 압력 센서 유닛.
- 제1항에 있어서,
상기 압력 조절 캡은, 내부에 소정의 챔버를 형성하는 바디와, 상기 유체 도입로와 유체연통하도록 상기 바디의 상면 및 하면을 관통하여 형성되는 유체 관통홀을 포함하고,
상기 유체 관통홀의 직경은 상기 유체 도입로의 직경보다 작은 것인 압력 센서 유닛.
- 제1 항에 있어서,
상기 압력 조절 캡은 복수의 압력 조절 서브 캡이 다단으로 적층한 형태로 구성되고,
각각의 상기 압력 조절 서브 캡은, 판상의 형상을 갖는 바디와, 상기 바디를 관통하여 형성되는 유체 관통홀과, 상기 바디의 둘레에 마련되는 플랜지와, 상기 플랜지의 내부에 마련되어 다른 압력 조절 서브 캡의 바디를 수용할 수 있는 수용부를 포함하며,
상부에 위치하는 압력 조절 서브 캡의 플랜지는, 하부에 위치하는 압력 조절 서브 캡의 플랜지에 안착되고, 상기 상부에 위치하는 상기 압력 조절 서브 캡의 바디와 상기 하부에 위치하는 상기 압력 조절 서브 캡의 바디 사이에는 소정의 공간이 형성되는 것인 압력 센서 유닛.
- 유체의 압력을 측정하는 압력 센서 유닛의 포트부로서,
상기 압력 센서 유닛의 하우징 일단에 마련되며, 내부에 유체를 도입하는 유체 도입로;
상기 유체의 압력에 따라 변형되는 다이어프램;
상기 다이어프램의 변형을 측정하는 압력 센서; 및
상기 유체 도입로와 유체연통 가능하도록 상기 다이어프램의 반대측에 상기 포트부에 장착되어 상기 유체 도입로에서의 유체의 압력을 조절하는 압력 조절 캡;을 포함하는 것인 압력 센서 유닛의 포트부.
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