KR101613479B1

KR101613479B1 - 압력 센서

Info

Publication number: KR101613479B1
Application number: KR1020147022947A
Authority: KR
Inventors: 히로시 이마이; 토시유키 다카노하시
Original assignee: 사파스고교 가부시키가이샤
Priority date: 2012-02-24
Filing date: 2013-01-31
Publication date: 2016-04-19
Also published as: WO2013125317A1; US20150013467A1; EP2818841A4; US9778128B2; EP2818841A1; EP2818841B1; JP5823888B2; KR20140116937A; JP2013174507A

Abstract

액체와 접하는 수압면(15)을 가지며, 수압면(15)에 포함되는 수압부(16)에 대한 액체의 압력을 검출하는 압력 검출부(20); 및 수압면(15)과 함께 액체실(11)을 확정하는 하우징 내벽(19)을 가지는 하우징(14);을 구비하며, 하우징 내벽(19)에는 액체실(11)로 액체를 유입시키는 유입 구멍 및 액체실(11)로부터 액체를 유출시키는 유출 구멍이 형성되어 있고, 하우징 내벽(19) 중 수압면(15)과 연결되는 연결 부분의 적어도 일부분이 유출 구멍의 내벽이 되어 있고, 유출 구멍의 내벽이 된 부분의 하우징 내벽(19)이 유출 구멍의 내벽이 된 부분과 인접한 다른 연결 부분보다 더 액체실(11) 바깥쪽으로 돌출된 압력 센서(10)를 제공한다.

Description

압력 센서 {PRESSURE SENSOR}

본 발명은 액체의 압력을 검출하는 압력 센서에 관한 것이다.

종래부터 유로를 흐르는 액체의 압력을 검출하기 위해 압력 센서가 사용되고 있다. 압력 센서로는 액체가 흐르는 주 유로로부터 분기 유로로 액체를 분기시켜 분기한 액체의 압력을 검출하는 싱글 포트형이라 불리는 것이 일반적이다. 그런데 싱글 포트형 압력 센서는 분기관 부분이 데드 볼륨이 되어 버리는 문제나, 분기관 부분에 체류한 액체가 변질되어 버리는 문제가 있다.

이에 주 유로로부터 분기 유로로 액체를 분기시키지 않고 주 유로를 흐르는 액체의 압력을 검출하는 인라인형이라 불리는 압력 센서가 개발되고 있다. 예를 들면, 특허문헌 1에는 압력 센서의 하우징 내 유로로서 주 유로로부터 수압부가 설치된 액체실을 향해 흐름을 바꾸는 제1 유로, 액체실을 따라 흐르는 제2 유로, 및 액체실로부터 주 유로를 향해 흐름 방향을 바꾸는 제3 유로를 구비하는 인라인형 압력 센서가 개시되어 있다.

일본공개특허공보 제2005-10078호

그런데 특허문헌 1에 개시된 압력 센서에서는 액체실을 확정하는 압력 센서의 하우징 내벽에 형성된 액체의 유출 구멍이 수압부를 구비하는 수압면의 단부보다 더 수압면의 중심측에 형성되어 있다. 그로 인해 하우징 내벽 중 수압면과 연결되는 연결 부분에 기포 등이 체류하고, 체류한 기포 등이 한꺼번에 유출되어 액체의 유량이 변동하게 되는 등의 단점이 생기는 문제가 있다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 하기 수단을 채용하였다.

본 발명에 따른 압력 센서는 액체와 접하는 수압면을 가지며, 그 수압면에 포함되는 수압부에 대한 액체의 압력을 검출하는 압력 검출부; 및 상기 수압면과 함께 액체실을 확정하는 하우징 내벽을 가지는 하우징;을 구비하며, 상기 하우징 내벽에는 상기 액체실로 액체를 유입시키는 유입 구멍 및 상기 액체실로부터 액체를 유출시키는 유출 구멍이 형성되어 있고, 상기 하우징 내벽은, 상기 수압면에 대향하는 저면과, 그 저면과 상기 수압면을 접속하는 측면을 구비하고, 상기 측면 중 상기 수압면과 연결되는 연결 부분의 일부가 상기 유출 구멍의 내벽이 되어 있고, 그 유출 구멍의 내벽이 된 상기 연결부분이 상기 유출 구멍의 내벽이 된 그 연결부분과 인접한 다른 상기 연결 부분의 상기 하우징 내벽보다 더 상기 액체실 바깥쪽으로 돌출된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 압력 센서는 수압면과 함께 액체실을 확정하는 하우징 내벽 중 수압면과 연결되는 연결 부분의 일부가 유출 구멍의 내벽이 되어 있고, 유출 구멍의 내벽이 된 연결부분이 유출 구멍의 내벽이 된 그 연결부분과 인접한 다른 연결 부분의 하우징 내벽보다 더 액체실 바깥쪽으로 돌출되어 있다. 따라서 하우징 내벽 중 수압면과 연결되는 연결 부분에 기포 등이 체류하고, 체류한 기포 등이 한꺼번에 유출되어 액체의 유량이 변동하게 되는 등의 단점을 억제할 수 있다.

본 발명의 제1 양태에 따른 압력 센서는 상기 하우징이 상기 압력 센서의 외부로부터 유입되는 액체를 상기 액체실로 유입시키는 유입 유로를 가지며, 상기 유입 유로가 상기 압력 센서의 외부로부터 유입되는 액체를 다른 유로로 분기시키지 않고 상기 액체실로 유입시키는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 제1 양태에 따른 압력 센서에 의하면, 압력 센서의 외부로부터 유입되는 액체를 다른 유로로 분기시키지 않고 액체실로 유입시키므로, 분기관 부분이 데드 볼륨이 되어 버리는 문제나, 분기관 부분에 체류한 액체가 변질되어 버리는 문제를 피할 수 있다.

본 발명의 제2 양태에 따른 압력 센서는 상기 수압면의 평면으로 볼 때 대략 원형으로 되어 있으며, 이하의 조건식을 만족하는 것을 특징으로 한다.

-0.5 ≤ (r1-r2)/r3 ≤ 0.9　　　(1)

여기서

r1: 상기 수압면 중심에서 상기 수압면 단부까지의 거리,

r2: 상기 수압면 중심에서 상기 유출 구멍 중심까지의 거리,

r3: 상기 유출 구멍 중심에서 상기 유출 구멍 내벽까지의 거리이다.

본 발명의 제2 양태에 따른 압력 센서는 유출 구멍의 내벽이 된 부분의 하우징 내벽을 다른 연결 부분의 하우징 내벽보다 더 액체실 바깥쪽으로 돌출시키기 위해 조건식 (1)을 만족하도록 하였다. 이렇게 함으로써, 하우징 내벽 중 수압면과 연결되는 연결 부분에서 기포 등이 체류할 수 있는 공간을 감소시킬 수 있다. 이에 따라 액체실 내에 기포 등이 체류하고, 체류한 기포 등이 한꺼번에 유출되어 액체의 유량이 변동하게 되는 등의 단점을 억제할 수 있다.

본 발명의 제2 양태에 따른 압력 센서에서는 추가로 이하의 조건식을 만족하도록 구성할 수도 있다.

0.5 ≤ (r1-r2)/r3 ≤ 0.8　　　(2)

이러한 구성의 압력 센서에서는 유출 구멍의 내벽이 된 부분의 하우징 내벽을 다른 연결 부분의 하우징 내벽보다 더 액체실 바깥쪽으로 돌출시키는 동시에, 유출 구멍의 중심이 수압면의 단부보다 더 수압면의 중심과 가까운 적절한 위치에 배치된다. 이렇게 함으로써, 유출 구멍의 중심이 수압면의 단부보다 더 수압면의 중심에서 먼 위치가 되어 액체실로부터 유출 구멍으로의 액체 유출 효율이 나빠지는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 제3 양태에 따른 압력 센서는 상기 수압면의 평면으로 볼 때 대략 원형으로 되어 있고, 상기 수압부의 평면으로 볼 때 대략 원형으로 되어 있으며, 이하의 조건식을 만족하는 것을 특징으로 한다.

r2-r3 ≤ r4 ≤ r1　　　(3)

여기서

r1: 상기 수압면 중심에서 상기 수압면 단부까지의 거리,

r2: 상기 수압면 중심에서 상기 유출 구멍 중심까지의 거리,

r3: 상기 유출 구멍 중심에서 상기 유출 구멍 내벽까지의 거리,

r4: 상기 수압부 중심에서 상기 수압부 단부까지의 거리이다.

본 발명의 제3 양태에 따른 압력 센서는 수압부의 단부가 유출 구멍과 겹쳐지도록 하기 위해 조건식 (3)을 만족하게 하였다. 이렇게 함으로써, 수압부의 단부가 유출 구멍과 겹쳐지지 않는 위치가 되어 수압부의 면적을 충분히 확보할 수 없는 단점을 해소할 수 있다. 따라서 수압부의 면적을 충분히 확보하여 액체의 압력 검출 정밀도를 향상시킨 압력 센서를 제공할 수 있다.

본 발명의 제4 양태에 따른 압력 센서는 상기 연결 부분의 일부가 상기 유입 구멍의 내벽이 되어 있고, 그 유입 구멍의 내벽이 된 연결부분이 상기 유입 구멍의 내벽이 된 그 연결부분과 인접한 다른 상기 연결 부분보다 더 상기 액체실 바깥쪽으로 돌출된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제4 양태에 따른 압력 센서는 하우징 내벽 중 수압면과 연결되는 부분의 일부가 유입 구멍의 내벽이 되어 있고, 유입 구멍의 내벽이 된 연결부분이 유입 구멍의 내벽이 된 그 연결부분과 인접한 다른 연결 부분의 하우징 내벽보다 더 액체실 바깥쪽으로 돌출되어 있다. 따라서 하우징 내벽 중 수압면과 연결되는 연결 부분에 기포 등이 체류하고, 체류한 기포 등이 한꺼번에 유출되어 액체의 유량이 변동하게 되는 등의 단점을 억제할 수 있다.

본 발명의 제5 양태에 따른 압력 센서는 상기 유입 구멍의 중심, 상기 유출 구멍의 중심, 및 상기 수압면의 중심이 동일 직선상에 배치된 것을 특징으로 한다. 본 발명의 제5 양태에 따른 압력 센서는 유입 구멍의 중심과 유출 구멍의 중심을 연결한 직선상에 수압면의 중심이 배치되므로, 액체실 내에서의 유입 구멍으로부터 유출 구멍으로의 액체의 이동이 원활히 이루어진다. 이에 따라 액체실 내에서 기포 등이 체류하고, 체류한 기포 등이 한꺼번에 유출되어 액체의 유량이 변동하게 되는 등의 단점을 더욱 억제할 수 있다.

본 발명의 제5 양태에 따른 압력 센서에서는 추가로 유입 구멍의 중심과 유출 구멍의 중심을 연결한 직선을 연직 방향으로 하여 유출 구멍을 연직 방향 상방에 배치하는 구성으로 할 수도 있다. 이러한 구성의 압력 센서에서는 액체실의 연직 방향 상방에 유출 구멍이 배치되므로 액체보다 더 비중이 가벼운 기포 등이 유출 구멍으로부터 유출되기 쉬워진다. 이에 따라 액체실 내에서 기포 등이 체류하고, 체류한 기포 등이 한꺼번에 유출되어 액체의 유량이 변동하게 되는 등의 단점을 더욱 억제할 수 있다.

전술한 본 발명의 제1 양태에 따른 압력 센서에서는 추가로 상기 하우징이 상기 압력 센서로 유입되는 액체가 유통하는 제1 관로에 설치된 이음쇠가 연결되는 제1 연결부; 및 상기 압력 센서로부터 유출되는 액체가 유통하는 제2 관로에 설치된 이음쇠가 연결되는 제2 연결부; 및 상기 액체실의 상기 유출 구멍으로부터 상기 제2 관로와 동일 직선상을 향해 흐름 방향을 바꾸는 유출 유로;를 구비하며, 상기 유입 유로가 상기 제1 관로와 동일 직선상으로부터 상기 액체실의 상기 유입 구멍을 향해 흐름 방향을 바꾸는 구성으로 할 수도 있다.

이러한 구성의 압력 센서에서는 유입 유로가 제1 관로로부터 유입되는 액체의 흐름 방향을 액체실의 유입 구멍을 향해 바꾸며, 유출 유로가 액체실의 유출 구멍으로부터 유출되는 액체의 흐름 방향을 제2 관로를 향해 바꾼다. 이렇게 함으로써, 액체실이 제1 관로 및 제2 관로와 동일 직선상에 배치되지 않은 경우에 있어서도 데드 볼륨을 형성시키지 않고 액체를 적절히 유통시킬 수 있다.

또, 이러한 구성의 압력 센서에서는 추가로 상기 제1 관로 및 상기 제2 관로가 상기 수압면과 대략 평행하게 배치되어 있고, 상기 유입 유로가 상기 제1 관로와 동일 직선상으로부터 상기 수압면과 대략 직교하는 방향을 향해 흐름 방향을 바꾸는 유로이며, 상기 유출 유로가 상기 수압면과 대략 직교하는 방향으로부터 상기 제2 관로와 동일 직선상을 향해 흐름 방향을 바꾸는 유로이게 할 수도 있다. 이렇게 함으로써, 수압면과 대략 직교하는 방향으로부터 액체를 유입시키는 동시에, 수압면과 대략 직교하는 방향으로 액체를 유출시킬 수 있다.

본 발명에 의하면, 액체실 내에 기포 등이 체류하고, 체류한 기포 등이 한꺼번에 유출되어 액체의 유량이 변동하게 되는 등의 단점을 억제한 압력 센서를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예의 압력 센서의 내부 구조를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예의 시트(17)를 나타낸 평면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예의 유입 구멍(12a) 및 유출 구멍(13a)을 나타낸 도면으로, (a)가 하우징 상방에서 중심선(CL) 방향으로 본 평면도이며, (b)가 (a)의 A-A′ 단면도이다.
도 4는 제1 실시예의 하우징(14)에 형성되는 액체실(11)의 사시 A-A′ 단면도이다.
도 5는 제1 실시예의 비교예인 유입 구멍(12a′) 및 유출 구멍(13a′)을 나타낸 도면으로, (a)가 하우징 상방에서 중심선(CL) 방향으로 본 평면도이며, (b)가 (a)의 A-A′ 단면도이다.
도 6은 제1 실시예의 비교예인 하우징(14)에 형성되는 액체실(11)의 사시 A-A′ 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예의 유입 구멍(12b) 및 유출 구멍(13a)을 나타낸 도면으로, (a)가 하우징 상방에서 중심선(CL) 방향으로 본 평면도이며, (b)가 (a)의 A-A′ 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예의 압력 센서의 내부 구조를 나타낸 단면도이다.

＜제1 실시예＞

이하 본 발명의 제1 실시예의 압력 센서를 도면을 기초로 설명한다. 도 1은 제1 실시예의 압력 센서의 내부 구조를 나타낸 단면도이다.

도 1에 나타낸 압력 센서(10)는 제1 관로(P1)로부터 유입되어 액체실(11)을 거쳐 제2 관로(P2)로부터 유출되는 약액 등의 액체의 압력을 검출하는 것이다. 제1 관로(P1)로부터 유입된 액체는 유입 유로(12)를 거쳐 액체실(11)로 유입되고, 액체실(11)로부터 유출 유로(13)를 거쳐 제2 관로(P2)로 유출된다. 여기서 제1 관로(P1)와 하우징(14)에 설치된 유입 유로(12)는 제1 이음쇠(C1)에 의해 서로 연결되어 있다. 또, 제2 관로(P2)와 하우징(14)에 설치된 유출 유로(13)는 제2 이음쇠(C2)에 의해 서로 연결되어 있다.

하우징(14)에는 제1 이음쇠(C1)가 나사결합하여 연결되는 제1 연결부(22), 및 제2 이음쇠(C2)가 나사결합하여 연결되는 제2 연결부(23)가 설치되어 있다. 제1 관로(P1)와 제2 관로(P2)는 동일 직선상에 배치되어 있다. 그리고 유입 유로(12)는 제1 관로(P1)와 동일 직선상으로부터 액체실(11)의 수압면(15)(후술)과 대략 직교하는 중심선(CL) 방향을 향해 액체의 흐름 방향을 바꾸는 유로이다. 또, 유출 유로(13)는 수압면(15)(후술)과 대략 직교하는 중심선(CL) 방향으로부터 제2 관로(P2)와 동일 직선상을 향해 흐름 방향을 바꾸는 유로이다.

하우징(14)은 압력 센서(10)의 외부로부터 유입되는 액체를 액체실(11)로 유입시키는 유입 유로(12), 및 액체실(11)로부터 압력 센서(10)의 외부로 액체를 유출시키는 유출 유로(13)를 구비한다. 유입 유로(12)는 제1 관로(P1)를 통해 압력 센서(10)의 외부로부터 유입되는 액체를 다른 유로로 분기시키지 않고 그 전량을 액체실(11)로 유입시킨다.

하우징(14)은 후술하는 수압면(15)과 함께 액체실(11)을 확정하는 하우징 내벽(19)을 가진다. 하우징 내벽(19)은 압력 센서(10)의 중심선(CL)을 따라 상방향으로 개구된 공간을 확정한다. 하우징 내벽(19)은 중심선(CL)에 수직이며 중심선(CL) 방향의 평면으로 볼 때 대략 원형이 되는 바닥면(19a), 및 바닥면(19a)으로부터 중심선(CL)과 평행한 방향으로 서서히 전환되는 측면(19b)을 구비한다.

바닥면(19a)과 측면(19b)을 구비하는 하우징 내벽(19)의 상방에는 시트(17)가 배치되어 있고, 시트(17)의 상방에는 압력 검출부(20)가 배치되어 있다. 압력 검출부(20)는 압력 검출 소자(21), 및 액체실(11) 내의 액체와 접하는 수압면(15)으로 기능하는 시트(17)를 가진다.

시트(17)는 하우징 내벽(19)에 의해 확정되는 공간 전체를 덮도록 배치되는 시트이며, 압력 검출 소자(21)가 약액 등의 액체와 직접적으로 접촉하는 것을 방지하는 보호 시트로 기능한다. 시트(17)로는 예를 들면 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 등의 불소 수지제 시트를 사용하는 것이 적합하다. 시트(17) 중 액체실(11)에 면한 부분이 수압면(15)이다. 수압면(15)은 액체실(11)이 액체로 채워지는 경우에 액체와 접하는 면이 된다. 또, 수압면(15)에는 수압부(16)가 포함되어 있고, 압력 검출 소자(21)는 액체실(11) 내에 채워진 액체로부터 수압부(16)에 부여되는 액체의 압력을 검출한다.

시트(17)는 중심선(CL) 방향에서 평면으로 볼 때 대략 원형으로 되어 있고, 그 내주 부분에 대응하는 수압면(15)이 액체실(11) 내의 액체와 접한다. 한편, 시트(17)의 외주 부분은 하우징(14)과 접한다. 수압면(15)은 시트(17)와 동일하게 중심선(CL) 방향에서 평면으로 볼 때 대략 원형으로 되어 있다.

시트(17)와 접하는 부분인 하우징(14)의 일부에는 중심선(CL)을 축으로 한 원 형상의 홈이 파져 있고, 그 홈 부분에 O링(18)이 배치된다. O링(18)은 액체실(11) 내의 액체가 외부로 유출되지 않도록 하기 위한 시일 부재로 기능한다.

압력 검출 소자(21)는 수압부(16)와 접하는 다이어프램(미도시)을 구비하고, 수압부(16)를 통해 다이어프램에 대해 부여되는 액체의 압력을 검출한다. 압력 검출 소자(21)로는 변형 게이지 등 여러 가지가 이용될 수 있다. 예를 들면, 얇게 가공된 실리콘 기판을 다이어프램으로 하여 다이어프램의 휨량에 따른 다이어프램의 저항값 변화를 검출하는 반도체 압력 검출 소자를 이용할 수 있다. 압력 검출 소자(21)가 검출한 압력은 케이블(24)을 통해 외부 장치(미도시)로 전달된다.

압력 검출부(20)의 상부에는 중심선(CL)을 중심축으로 한 원통형의 누름 부재(25)가 배치된다. 또, 하우징(14)의 하부에는 베이스(26)가 배치된다. 그리고 베이스 부재(26)와 누름 부재(25)를 하우징(14)에 형성된 나사 구멍(28)을 통해 나사(27)로 체결함으로써, 압력 검출부(20)가 하우징(14)에 밀착된 상태로 고정된다.

이어서, 시트(17)의 수압면(15) 및 수압부(16)에 대해 도 2를 이용하여 설명한다.

도 2는 시트(17)를 중심선(CL) 방향으로 액체실(11)측에서 본 경우의 평면도이다. 원형의 중심 위치가 중심선(CL)에 대응하고, 수압면(15)보다 더 중심 위치로부터 바깥쪽은 하우징(14)과 접하는 부분이다. 수압면(15)은 시트(17)의 일부분으로서 액체실(11) 내의 액체가 접하는 부분에 대응한다.

수압부(16)는 압력 검출 소자(21)에 의해 검출되는 압력이 부여되는 부분이다. 수압부(16) 중 액체와 접하지 않는 측의 면에는 압력 검출 소자(21)의 다이어프램(미도시)이 접한 상태로 배치된다. 따라서 수압면(15) 중 수압부(16)에 대해 부여되는 액체의 압력이 압력 검출 소자(21)에 의해 검출되고, 그 밖의 영역에 부여되는 액체의 압력은 압력 검출 소자(21)에 의해 검출되지 않는다. 수압부(16)는 수압면(15)과 동일하게 중심선(CL) 방향에서 평면으로 볼 때 대략 원형으로 되어 있다.

이상과 같이, 압력 검출부(20)는 액체와 접하는 수압면(15)을 가지며, 수압면(15)에 포함되는 수압부(16)에 대한 액체의 압력을 압력 검출 소자(21)를 이용하여 검출한다. 또, 하우징(14)은 수압면(15)과 함께 액체실(11)을 확정하는 하우징 내벽(19)을 가진다.

이어서, 하우징(14)에 형성된 유입 구멍(12a) 및 유출 구멍(13a)에 대해 도 3 및 도 4를 이용하여 설명한다. 도 3은 제1 실시예의 유입 구멍(12a) 및 유출 구멍(13a)을 나타낸 도면이다. 도 3의 (a)가 하우징(14)의 상방에서 중심선(CL) 방향으로 본 평면도이며, 도 3의 (b)가 도 3의 (a)의 A-A′ 단면도이다. 또, 도 4는 제1 실시예의 하우징(14)에 형성되는 액체실(11)의 사시 A-A′ 단면도이다.

도 3의 (a)는 하우징(14)에 압력 검출부(20)가 배치되지 않은 상태로, 중심선(CL)을 따라 하우징(14)의 상방에서 본 경우의 평면도이다. 또한 도 3의 (a)는 시트(17)가 배치되지 않은 상태를 나타내는 것인데, 시트(17)의 수압부(16)에 대응하는 부분을 점선으로 나타낸다.

도 3의 (a) 및 도 3의 (b)에 나타난 바와 같이, 하우징 내벽(19)에는 액체실(11)로 유체를 유입시키는 유입 구멍(12a), 및 액체실(11)로부터 액체를 유출시키는 유출 구멍(13a)이 형성되어 있다.

도 3에서 r1, r2, r3 및 r4는 각각 이하를 나타낸다.

r1: 수압면(15) 중심에서 수압면(15) 단부까지의 거리

r2: 수압면(15) 중심에서 유출 구멍(13a) 중심까지의 거리

r3: 유출 구멍(13a) 중심에서 유출 구멍(13a) 내벽까지의 거리

r4: 수압부(16) 중심에서 수압부(16) 단부까지의 거리

도 4는 제1 실시예의 하우징(14)에 형성되는 액체실(11)의 사시 A-A′ 단면도이다.

도 4에 나타낸 바와 같이 하우징 내벽(19)은 수압면(15)에 대향하는 바닥면(19a), 및 바닥면(19a)과 수압면(15)을 접속시켜 액체실(11)을 확정하기 위한 측면(19b)을 가진다. 측면(19b) 중 부호 30으로 나타낸 부분은 수압면(15)과 연결되는 연결 부분이다.

연결 부분(30)은 측면(19b)의 일부분이며, 중심선(CL)으로부터 대략 r1의 거리에 존재한다. 그리고 도 4에 나타난 바와 같이, 유출 구멍(13a)이 존재하는 위치에서 부호 30a로 나타낸 바와 같이 연결 부분은 유출 구멍(13a)의 내벽이 되어 있다. 그리고 연결 부분(30a)이 연결 부분(30a)과 인접한 다른 연결 부분(30)보다 더 액체실(11) 바깥쪽으로 돌출되어 있다. 여기서 바깥쪽이란 중심선(CL)으로부터 하우징 내벽(19)의 측면(19b)을 향하는 방향이다.

이어서, 제1 실시예의 비교예에 대해 도 5 및 도 6을 이용하여 설명한다. 도 5는 제1 실시예의 비교예인 유입 구멍(12a′) 및 유출 구멍(13a′)을 나타낸 도면이다. 도 5의 (a)가 하우징(14)의 상방에서 중심선(CL) 방향으로 본 평면도이며, 도 5의 (b)가 도 5의 (a)의 A-A′ 단면도이다. 또, 도 6은 제1 실시예의 비교예인 하우징(14)에 형성되는 액체실(11)의 사시 A-A′ 단면도이다.

도 5 및 도 6에 나타난 바와 같이, 비교예에서는 유출 구멍(13a′)이 존재하는 위치에서도 연결 부분(30)은 유출 구멍(13a′)의 내벽이 되지는 않는다. 유출 구멍(13a′)이 존재하는 위치에서의 연결 부분(30)은 중심선(CL)으로부터의 거리가 인접한 다른 연결 부분(30)과 동일한 거리로 되어 있다. 그리고 유출 구멍(13a′)이 존재하는 위치에서의 연결 부분(30)에서는 액체의 유통이 원활히 이루어지지 않으므로, 도 6에 나타난 기포(B)가 체류하기 쉽다. 그리고 유출 구멍(13a′)이 존재하는 위치에서의 연결 부분(30)에 체류한 기포(B)가 한꺼번에 유출되면 액체의 유량이 크게 변동하게 된다.

이와 같이, 제1 실시예의 압력 센서(10)는 수압면(15)과 함께 액체실(11)을 확정하는 하우징 내벽(19) 중 수압면(15)과 연결되는 연결 부분(30)의 적어도 일부분이 유출 구멍(13a)의 내벽이 되어 있다. 또, 유출 구멍(13a)의 내벽이 된 연결 부분(30a)이 연결 부분(30a)과 인접한 다른 연결 부분(30)의 하우징 내벽(19)보다 더 액체실(11) 바깥쪽으로 돌출되어 있다. 따라서 하우징 내벽(19) 중 수압면(15)과 연결되는 연결 부분(30)에 기포 등이 체류하고, 체류한 기포 등이 한꺼번에 유출되어 액체의 유량이 변동하게 되는 등의 단점을 억제할 수 있다.

제1 실시예의 압력 센서(10)는 유입 유로(12)가 압력 센서(10)의 외부로부터 유입되는 액체를 다른 유로로 분기시키지 않고 액체의 전량을 액체실(11)로 유입시킨다. 따라서 분기관 부분이 데드 볼륨이 되어 버리는 문제나, 분기관 부분에 체류한 액체가 변질되어 버리는 문제를 피할 수 있다.

전술한 유출 구멍(13a)의 내벽이 된 연결 부분(30a)이 인접한 다른 연결 부분(30)의 하우징 내벽(19)보다 더 액체실(11) 바깥쪽으로 돌출된 상태로 만들기 위해서는, 전술한 r1, r2 및 r3의 값을 하기 조건식 (1)의 관계로 하는 것이 바람직하다.

-0.5 ≤ (r1-r2)/r3 ≤ 0.9　　　(1)

조건식 (1)을 만족하도록 함으로써, 하우징 내벽(19) 중 수압면(15)과 연결되는 연결 부분(30)에서 기포 등이 체류할 수 있는 공간을 감소시킬 수 있다. 이에 따라 액체실(11) 내에 기포 등이 체류하고, 체류한 기포 등이 한꺼번에 유출되어 액체의 유량이 변동하게 되는 등의 단점을 억제할 수 있다.

또한 바람직하게 전술한 r1, r2 및 r3의 값을 하기 조건식 (2)의 관계로 한다.

0.5 ≤ (r1-r2)/r3 ≤ 0.8　　　(2)

조건식 (2)를 만족하도록 함으로써, 유출 구멍(13a)의 중심이 수압면(15)의 단부보다 더 수압면(15)의 중심에서 먼 위치가 되어 액체실(11)로부터 유출 구멍(13a)으로의 액체의 유출 효율이 나빠지는 것을 방지할 수 있다.

또, 압력 센서(10)에서는 전술한 r1, r2, r3 및 r4의 값을 하기 조건식 (3)의 관계로 하는 것이 바람직하다.

r2-r3 ≤ r4 ≤ r1　　　(3)

조건식 (3)을 만족하도록 함으로써, 수압부(16)의 단부가 유출 구멍(13a)과 겹쳐지지 않는 위치가 되어 수압부(16)의 면적을 충분히 확보할 수 없는 단점을 해소할 수 있다. 따라서 수압부(16)의 면적을 충분히 확보하여 액체의 압력 검출 정밀도를 향상시킨 압력 센서(10)를 제공할 수 있다.

또한, 제1 실시예에서는 유입 구멍(12a)이 존재하는 위치에서도 연결 부분(30)이 액체실(11) 바깥쪽으로 돌출되도록 한다. 이 경우, 연결 부분(30)의 적어도 일부분이 유입 구멍(12a)의 내벽이 되고, 유입 구멍(12a)의 내벽이 된 부분의 하우징 내벽(19)이 다른 연결 부분(30)보다 더 액체실(11) 바깥쪽으로 돌출된 상태가 된다.

이렇게 함으로써, 유입 구멍(12a)이 존재하는 위치에서도 하우징 내벽(19) 중 수압면(15)과 연결되는 연결 부분(30)에 기포 등이 체류하고, 체류한 기포 등이 한꺼번에 유출되어 액체의 유량이 변동하게 되는 등의 단점을 억제할 수 있다.

제1 실시예의 압력 센서(10)는 도 3의 (a)에 나타난 바와 같이 유입 구멍(12a)의 중심, 유출 구멍(13a)의 중심, 및 수압면(15)의 중심이 동일 직선상에 배치되어 있다. 이렇게 배치함으로써, 액체실(11) 내에서의 유입 구멍(12a)으로부터 유출 구멍(13a)으로의 액체의 이동이 원활히 이루어진다. 이에 따라 액체실(11) 내에서 기포 등이 체류하고, 체류한 기포 등이 한꺼번에 유출되어 액체의 유량이 변동하게 되는 등의 단점을 더욱 억제할 수 있다.

또, 제1 실시예의 하우징(14)에는 제1 이음쇠(C1)가 나사결합하여 연결되는 제1 연결부(22), 및 제2 이음쇠(C2)가 나사결합하여 연결되는 제2 연결부(23)가 설치되어 있다. 그리고 유입 유로(12)는 제1 관로(P1)와 동일 직선상으로부터 액체실(11)의 수압면(15)(후술)과 대략 직교하는 중심선(CL) 방향을 향해 액체의 흐름 방향을 바꾸는 유로이다. 이렇게 함으로써, 액체실(11)이 제1 관로(P1) 및 제2 관로(P2)와 동일 직선상에 배치되지 않은 경우에 있어서도 데드 볼륨을 형성하지 않고 액체를 적절히 유통시킬 수 있다.

또, 제1 실시예의 압력 센서(10)는 제1 관로(P1) 및 제2 관로(P2)가 수압면(15)과 대략 평행하게 배치되어 있고, 유입 유로(12)가 제1 관로(P1)와 동일 직선상으로부터 수압면(15)과 대략 직교하는 방향을 향해 흐름 방향을 바꾸는 유로이다. 또, 유출 유로(13)가 수압면(15)과 대략 직교하는 방향으로부터 제2 관로(P2)와 동일 직선상을 향해 흐름 방향을 바꾸는 유로이다. 이렇게 함으로써, 수압면(15)과 대략 직교하는 방향으로부터 액체를 유입시키는 동시에, 수압면(15)과 대략 직교하는 방향으로 액체를 유출시킬 수 있다.

＜제2 실시예＞

이어서, 본 발명의 제2 실시예에 대해 설명한다. 제2 실시예의 압력 센서(10)는 제1 실시예의 압력 센서(10)의 변형예이며, 이하에 특별히 설명하는 부분을 제외하고는 제1 실시예의 압력 센서(10)와 동일한 것으로 한다. 제1 실시예에서는 유입 구멍(12a)이 존재하는 위치에서 연결 부분(30)이 액체실(11) 바깥쪽으로 돌출되도록 하였다. 반면, 제2 실시예에서는 유입 구멍(12a)이 존재하는 위치에서 연결 부분(30)이 액체실(11) 바깥쪽으로 돌출되지 않도록 한다.

도 7은 제2 실시예의 유입 구멍(12b) 및 유출 구멍(13a)을 나타낸 도면이다. 도 7의 (a)가 하우징(14)의 상방에서 중심선(CL) 방향으로 본 평면도이며, 도 7의 (b)가 도 7의 (a)의 A-A′ 단면도이다. 도 7에 나타난 바와 같이, 유출 구멍(13a)이 존재하는 위치에서는 연결 부분(30)이 액체실(11) 바깥쪽으로 돌출되도록 한다. 그런 한편, 유입 구멍(12b)이 존재하는 위치에서는 연결 부분(30)이 액체실(11) 바깥쪽으로 돌출되지 않도록 한다.

액체실(11) 내에서는 유입 구멍(12b)으로부터 유입된 액체가 유출 구멍(13a)으로부터 유출된다. 액체에 혼입된 기포 등은 유출 구멍(13a)이 존재하는 위치에서의 연결 부분(30)에 특히 체류하기 쉽다. 한편, 유입 구멍(12b)이 존재하는 위치에서의 연결 부분(30)에는 체류하기 어렵다. 따라서 유입 구멍(12b)이 존재하는 위치에서 연결 부분(30)이 액체실(11) 바깥쪽으로 돌출하게 하지 않도록 해도 기포의 체류가 원인이 되는 액체 유량 변동의 단점이 발생하는 일은 드물다.

이상과 같이, 제2 실시예에서는 유입 구멍(12b)이 존재하는 위치에서 연결 부분(30)이 액체실(11) 바깥쪽으로 돌출하게 하지 않도록 하였다. 이렇게 함으로써, 유출 구멍(13a)이 존재하는 위치에서의 연결 부분(30)에 기포 등이 체류하는 것을 방지하면서 유입 구멍(12b)을 임의의 위치에 배치할 수 있다. 따라서 압력 센서(10)를 설계할 때의 제약을 줄일 수 있다.

＜제3 실시예＞

이어서, 본 발명의 제3 실시예에 대해 설명한다. 제3 실시예의 압력 센서(10)는 제1 실시예의 압력 센서(10)의 변형예이며, 이하에 특별히 설명하는 부분을 제외하고는 제1 실시예의 압력 센서(10)와 동일한 것으로 한다.

제1 실시예에서는 압력 센서(10)의 설치 위치에 대한 구체적인 설명을 생략하였다. 반면, 제3 실시예의 압력 센서(10)는 압력 센서(10)의 설치 위치를 구체적으로 특정하는 것이다.

도 8은 본 발명의 제3 실시예의 압력 센서(10)의 내부 구조를 나타낸 단면도이다. 압력 센서(10)의 구성에 대해서는 제1 실시예와 동일하므로 설명을 생략한다. 제3 실시예의 압력 센서(10)는 베이스(26)가 고정 부재(40)에 고정되어 있다. 고정 부재(40)는 벽면이나 받침대 등의 부재이며, 압력 센서(10)의 베이스(26)를 나사 등에 의해 고정할 수 있는 고정면(40a)을 가진다.

고정면(40a)은 연직 방향으로 평행한 면이며, 압력 센서(10)의 베이스(26)가 고정된 경우에, 압력 센서(10)의 중심선(CL)이 고정면(40a)과 직교하는 상태가 된다. 또, 제3 실시예에서는 유입 구멍(12a)의 중심, 유출 구멍(13a)의 중심, 및 수압면(15)의 중심이 동일 직선상에 배치되는 동시에, 그 직선의 방향이 연직 방향과 일치한다.

이상과 같이 설치된 제3 실시예의 압력 센서(10)에 의하면, 연직 방향 하방으로부터 제1 관로(P1)로 액체가 유입되어 연직 방향 상방의 제2 관로(P2)로 유출된다. 또, 유입 구멍(12a)의 연직 방향 상방에 유출 구멍(13a)이 배치된다. 따라서 이러한 구성의 압력 센서(10)에서는 액체보다 더 비중이 가벼운 기포 등이 유출 구멍(13a)으로부터 유출되기 쉬워진다. 이에 따라 액체실(11) 내에서 기포 등이 체류하고, 체류한 기포 등이 한꺼번에 유출되어 액체의 유량이 변동하게 되는 등의 단점을 더욱 억제할 수 있다.

＜다른 실시예＞

본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않고 그 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 적절히 변경할 수 있다.

10: 압력 센서 11: 액체실
12: 유입 유로 12a, 12b: 유입 구멍
13: 유출 유로 13a: 유출 구멍
14: 하우징 15: 수압면
16: 수압부 17: 시트
19: 하우징 내벽 20: 압력 검출부
30: 연결 부분
30a: 유출 구멍의 내벽이 된 연결 부분
CL: 중심선

Claims

액체와 접하는 수압면을 가지며, 그 수압면에 포함되는 수압부에 대한 액체의 압력을 검출하는 압력 검출부; 및
상기 수압면과 함께 액체실을 확정하는 하우징 내벽을 가지는 하우징;을 구비하며,
그 하우징 내벽에는 상기 액체실로 액체를 유입시키는 유입 구멍 및 상기 액체실로부터 액체를 유출시키는 유출 구멍이 형성되어 있고,
상기 하우징 내벽은, 상기 수압면에 대향하는 저면과, 그 저면과 상기 수압면을 접속하는 측면을 구비하고,
상기 측면 중 상기 수압면과 연결되는 연결 부분의 일부가 상기 유출 구멍의 내벽이 되어 있고,
그 유출 구멍의 내벽이 된 상기 연결부분이 상기 유출 구멍의 내벽이 된 그 연결부분과 인접한 다른 상기 연결 부분보다 더 상기 액체실 바깥쪽으로 돌출된
압력 센서.
제1항에 있어서,
상기 하우징이 상기 압력 센서의 외부로부터 유입되는 액체를 상기 액체실로 유입시키는 유입 유로를 가지며,
상기 유입 유로가 상기 압력 센서의 외부로부터 유입되는 액체를 다른 유로로 분기시키지 않고 상기 액체실로 유입시키는
압력 센서.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 수압면의 평면으로 볼 때 원형으로 되어 있으며,
이하의 조건식을 만족하는 압력 센서.
-0.5 ≤ (r1-r2)/r3 ≤ 0.9　　　(1)
여기서
r1: 상기 수압면 중심에서 상기 수압면 단부까지의 거리,
r2: 상기 수압면 중심에서 상기 유출 구멍 중심까지의 거리,
r3: 상기 유출 구멍 중심에서 상기 유출 구멍 내벽까지의 거리이다.
제3항에 있어서,
이하의 조건식을 만족하는 압력 센서.
0.5 ≤ (r1-r2)/r3 ≤ 0.8　　　(2)
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 수압면의 평면으로 볼 때 원형으로 되어 있고,
상기 수압부의 평면으로 볼 때 원형으로 되어 있으며,
이하의 조건식을 만족하는 압력 센서.
r2-r3 ≤ r4 ≤ r1　　　(3)
여기서
r1: 상기 수압면 중심에서 상기 수압면 단부까지의 거리,
r2: 상기 수압면 중심에서 상기 유출 구멍 중심까지의 거리,
r3: 상기 유출 구멍 중심에서 상기 유출 구멍 내벽까지의 거리,
r4: 상기 수압부 중심에서 상기 수압부 단부까지의 거리이다.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 연결 부분의 일부가 상기 유입 구멍의 내벽이 되어 있고,
그 유입 구멍의 내벽이 된 상기 연결부분이 상기 유입 구멍의 내벽이 된 그 연결부분과 인접한 다른 상기 연결 부분보다 더 상기 액체실 바깥쪽으로 돌출된
압력 센서.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 유입 구멍의 중심, 상기 유출 구멍의 중심, 및 상기 수압면의 중심이 동일 직선상에 배치된
압력 센서.
제7항에 있어서,
상기 동일 직선을 연직 방향으로 하여 상기 유출 구멍을 그 연직 방향의 상방에 배치한
압력 센서.
제2항에 있어서,
상기 하우징이
상기 압력 센서로 유입되는 액체가 유통하는 제1 관로에 설치된 이음쇠가 연결되는 제1 연결부;
상기 압력 센서로부터 유출되는 액체가 유통하는 제2 관로에 설치된 이음쇠가 연결되는 제2 연결부; 및
상기 액체실의 상기 유출 구멍으로부터 상기 제2 관로와 동일 직선상을 향해 흐름 방향을 바꾸는 유출 유로;를 구비하며,
상기 유입 유로가 상기 제1 관로와 동일 직선상으로부터 상기 액체실의 상기 유입 구멍을 향해 흐름 방향을 바꾸는
압력 센서.
제9항에 있어서,
상기 제1 관로 및 상기 제2 관로가 상기 수압면과 평행하게 배치되어 있고,
상기 유입 유로가 상기 제1 관로와 동일 직선상으로부터 상기 수압면과 직교하는 방향을 향해 흐름 방향을 바꾸는 유로이며,
상기 유출 유로가 상기 수압면과 직교하는 방향으로부터 상기 제2 관로와 동일 직선상을 향해 흐름 방향을 바꾸는 유로인
압력 센서.