KR101824866B1 - Thermal Micro Flow Meter and Flow Measuring Method Using Thereof - Google Patents

Thermal Micro Flow Meter and Flow Measuring Method Using Thereof Download PDF

Info

Publication number
KR101824866B1
KR101824866B1 KR1020160104953A KR20160104953A KR101824866B1 KR 101824866 B1 KR101824866 B1 KR 101824866B1 KR 1020160104953 A KR1020160104953 A KR 1020160104953A KR 20160104953 A KR20160104953 A KR 20160104953A KR 101824866 B1 KR101824866 B1 KR 101824866B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
flow rate
flow
temperature sensor
fluid
heater
Prior art date
Application number
KR1020160104953A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
도일
안봉영
김용태
Original Assignee
한국표준과학연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국표준과학연구원 filed Critical 한국표준과학연구원
Priority to KR1020160104953A priority Critical patent/KR101824866B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101824866B1 publication Critical patent/KR101824866B1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/68Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
    • G01F1/684Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D21/00Measuring or testing not otherwise provided for
    • G01D21/02Measuring two or more variables by means not covered by a single other subclass
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F15/00Details of, or accessories for, apparatus of groups G01F1/00 - G01F13/00 insofar as such details or appliances are not adapted to particular types of such apparatus
    • G01F15/02Compensating or correcting for variations in pressure, density or temperature
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K13/00Thermometers specially adapted for specific purposes
    • G01K13/02Thermometers specially adapted for specific purposes for measuring temperature of moving fluids or granular materials capable of flow

Abstract

The present invention relates to a thermal micro-flowmeter and a flow rate measuring method using the same. To this end, a thermal micro-flowmeter of the present invention includes: a pipe (100) through which a fluid (200) flows; a heater (300) installed in the pipe (100) and heating the fluid (200); a front temperature sensor (400) installed in an upper flow of the heater (300); a rear temperature sensor (410) installed in a lower flow of the heater (300); and a control portion (500) for calculating a flow rate of the fluid (200) based on output signals of the front temperature sensor (400) and the rear temperature sensor (410).

Description

열식 마이크로 유량계 및 이를 이용한 유량측정방법{Thermal Micro Flow Meter and Flow Measuring Method Using Thereof}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a thermal micro flow meter and a flow measurement method using the micro flow meter.

본 발명은 유량계에 관한 것으로, 보다 상세하게는 매우 적은 유량을 측정할 수 있는 열식 마이크로 유량계 및 이를 이용한 유량측정방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flow meter, and more particularly, to a thermal micro flow meter capable of measuring a very small flow rate and a flow measurement method using the same.

산업이 점점 고도화 되면서 각종 산업분야에서 기체, 액체와 같은 유체의 유량을 정확하게 측정하기 위한 기술이 발전하고 있다. 유체의 유량을 측정하는 대표적인 방법으로는 오리피스를 비롯한 차압유량계, 볼텍스 유량계, 초음파 유량계, 면적식 유량계 등이 있다. 이들 유량계들은 유체의 체적만을 측정하는 체적식 유량계로 비교적 구조가 간단하여 전통적으로 많이 사용되고는 있으나, 측정부위의 온도나 압력이 설계치와 달라지는 경우에는 온도나 압력에 따른 유체의 부피 팽창과 수축을 적절히 보상하지 못한다는 단점이 있었다.As the industry becomes more sophisticated, technologies are being developed to accurately measure the flow rate of fluids such as gas and liquid in various industries. Typical methods for measuring fluid flow include orifice, differential pressure flowmeter, vortex flowmeter, ultrasonic flowmeter, and area flowmeter. These flowmeters are volumetric flowmeters that only measure the volume of a fluid. However, if the temperature or pressure of the measurement site is different from the design value, the volume expansion and contraction There is a disadvantage that it can not compensate.

최근에는 유체 주변의 압력이나 온도 영향을 받지 않고 질량유량을 비교적 정확하게 측정할 수 있는 방법으로 열식 질량 유량계가 제안되었다. 열식 질량유량계는 흐르는 유체 내에 가열된 물체를 놓으면 유체와 가열된 물체 사이에 열전달이 일어나 가열된 물체가 냉각되고, 그 냉각되는 비율은 유속의 함수가 된다는 점을 이용하여 가열되는 물체의 온도변화를 측정함으로써 질량유량으로 환산하는 유량계이다. 열식 질량유량계는 유량 콘트롤용 밸브와 결합되어 질량유량제어기(Mass Flow Controller) 로 많이 사용되고 있다.In recent years, a thermal mass flowmeter has been proposed as a method that can relatively accurately measure the mass flow rate without being influenced by the pressure or temperature around the fluid. A thermal mass flowmeter uses the fact that when a heated object is placed in a flowing fluid, heat transfer occurs between the fluid and the heated object, the heated object is cooled, and the rate of cooling is a function of the flow rate. It is a flow meter that converts to mass flow rate by measuring. A thermal mass flowmeter is often used as a mass flow controller in combination with a flow control valve.

대표적인 열식 질량유량계로는 저유량 가스 측정용으로 많이 사용되는 바이패스 캐필러리(Bipass Capillary), 액체의 미소유량 측정용으로 활용되는 파이프 직접 가열식 유량계 및 대구경 덕트 등 대유량 측정에 적합한 삽입형 열식 유량계(Insertion Thermal Mass Flow Meter) 등이 있다. Typical thermal mass flowmeters include Bipass Capillary, which is widely used for low-flow gas measurement, pipe direct heating type flow meter used for measuring minute flow of liquid, and insertion type thermal flow meter suitable for large flow measurement such as large diameter duct (Insertion Thermal Mass Flow Meter).

이러한, 종래의 열식 질량유량계에 관해서는 대한민국 공개특허 제2005-0120922호('질량 유량측정센서', 2005.12.26), 일본 등록특허 제3266707호(2002.1.11), 일본 등록특허 제4793098호(2011.8.5), 일본공개특허 제2005-172445(2005.6.30), 일본 공개특허 제2007-127466(2007.5.24), 일본 공개특허 제2007-322207(2007.12.13), 미국 특허 제5,222,395(1993.5.29) 등에 제시되어 있다.Such a conventional thermal mass flow meter is disclosed in Korean Patent Publication No. 2005-0120922 ('mass flow rate sensor', 2005.12.26), Japanese Patent No. 3266707 (Nov. 11, 2002), Japanese Patent No. 4793098 Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2005-172445 (June 30, 2005), Japanese Laid-Open Patent Application No. 2007-127466 (2007.5.24), Japanese Laid-Open Patent Application No. 2007-322207 (2007.12.13), US Patent No. 5,222,395 .29) and others.

특히, 유체의 유량의 매우 적은(또는 속도가 매우 느린) 경우에 이를 측정하기 위한 유량계를 열식 마이크로 유량계라고 한다. 이러한 열식 마이크로 유량계는 유체의 유속이 대략 0.001 ~ 0.1 m/s 범위일 때 사용한다. In particular, a flow meter for measuring a very small (or very slow) fluid flow rate is called a thermal micro flow meter. These thermal micro flow meters are used when the flow rate of the fluid is in the range of approximately 0.001 to 0.1 m / s.

도 1은 종래의 마이크로 유량계의 개략적인 구조와 동작원리를 나타내는 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 유량계에서 온도센서의 위치에 따른 온도를 나타내는 그래프이다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 배관(10)의 내부에는 유체(20)가 매우 느린 속도로 유동하고, 히터(30)의 상류에는 제 1 온도센서(40)가 설치되며, 히터(30)의 하류에는 제 2, 3, .... n 온도센서(41, 42, ..., 49)가 설치된다. 히터(30)가 발열했을 때 유체의 온도분포(35)가 시뮬레이션을 통해 도시되어 있다.FIG. 1 is a diagram showing a schematic structure and operation principle of a conventional micro flow meter, and FIG. 2 is a graph showing a temperature according to a position of a temperature sensor in the flow meter shown in FIG. 1 and 2, the fluid 20 flows at a very slow rate inside the pipe 10, a first temperature sensor 40 is installed upstream of the heater 30, and a heater (not shown) ..., n temperature sensors 41, 42, ..., 49 are provided downstream of the first, second, third,. The temperature distribution 35 of the fluid when the heater 30 generates heat is shown through simulation.

도 2의 그래프에 도시된 바와 같이, 유체(20)가 히터(30)를 지나면서 온도가 떨어지고 있음을 알 수 있고, 이를 감지하여 유량을 측정하는 방식이다. 그리고, 히터(30) 상류의 제 1 온도센서(40)는 유체(20)의 온도를 알기 위해서 사용된다. As shown in the graph of FIG. 2, it can be seen that the temperature of the fluid 20 passes through the heater 30, and the flow rate is measured by sensing the temperature. The first temperature sensor 40 upstream of the heater 30 is used to determine the temperature of the fluid 20.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같은 종래의 열식 유량계는 다수의 온도센서를 사용한다는 단점이 있고, 유량의 측정범위가 넓지 않다는 한계가 있었다. The conventional thermal type flow meter as shown in FIGS. 1 and 2 has a disadvantage in that a plurality of temperature sensors are used, and the measurement range of the flow rate is not wide.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 제 1 목적은, 최소의 온도센서를 사용하여 유체의 유량을 측정할 수 있는 열식 마이크로 유량계 및 이를 이용한 유량측정방법을 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a thermal micro flow meter capable of measuring a flow rate of a fluid using a minimum temperature sensor, .

본 발명의 제 2 목적은 유체의 유량이 낮은 경우거나 높은 경우라도 하나의 유량계로 모두 측정할 수 있어서 유량의 측정범위가 넓은 열식 마이크로 유량계 및 이를 이용한 유량측정방법을 제공하는 것이다. A second object of the present invention is to provide a thermal type micro flow meter having a wide measurement range of flow rate, which can be measured by one flow meter even if the flow rate of the fluid is low or high, and a flow rate measurement method using the same.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 열식 유량계에 있어서, 유체(200)가 유동하는 배관(100); 배관(100)에 설치되어 유체(200)를 가열하는 히터(300); 히터(300)의 상류에 설치되는 전방온도센서(400); 히터(300)의 하류에 설치되는 후방온도센서(410); 및 전방온도센서(400)와 후방온도센서(410)의 출력신호에 기초하여 유체(200)의 유량을 산출하는 제어부(500)를 포함하는 것을 특징으로 하는 열식 마이크로 유량계가 제공된다. In order to achieve the above object, the present invention provides a thermal type flow meter, comprising: a pipe (100) through which a fluid (200) flows; A heater 300 installed in the pipe 100 to heat the fluid 200; A front temperature sensor 400 installed upstream of the heater 300; A rear temperature sensor 410 installed downstream of the heater 300; And a control unit 500 for calculating a flow rate of the fluid 200 based on the output signals of the front temperature sensor 400 and the rear temperature sensor 410.

또한, 제어부(500)는 히터(300)가 일정한 온도를 유지하도록 제어할 수 있다.In addition, the controller 500 can control the heater 300 to maintain a constant temperature.

또한, 전방온도센서(400), 히터(300) 및 후방온도센서(410)는 등간격으로 설치되거나 유속에 따른 온도차가 가장 큰 곳에 설치되는 것이 바람직하다.In addition, the front temperature sensor 400, the heater 300, and the rear temperature sensor 410 may be installed at equally spaced intervals or at a place where the temperature difference according to the flow velocity is greatest.

또한, 제어부(500)는 유량을 산출할 때 보정계수를 곱해서 산출하고, 보정계수는 배관의 단면적, 유체의 비열, 전방온도센서(400)와 히터의 설치간격, 후방온도센서(410)와 히터의 설치간격중 적어도 하나에 기초하여 결정될 수 있다.In addition, the control unit 500 calculates the flow rate by multiplying the correction coefficient by the correction coefficient. The correction coefficient is calculated by the cross-sectional area of the pipe, the specific heat of the fluid, the installation interval of the front temperature sensor 400 and the heater, The installation spacing of at least one of the first,

또한, 유체(200)는 0.001 ~ 0.05 m/s의 속도로 유동하는 것이 바람직하다.Also, the fluid 200 preferably flows at a rate of 0.001 to 0.05 m / s.

또한, 유체(200)의 속도가 0.001 ~ 0.01 m/s 범위에 있을 때, 제어부(500)는 전방온도센서(400)의 출력신호에 기초하여 상기 유량을 산출하고, 유체(200)의 속도가 0.01 초과 ~ 0.05 m/s 범위에 있을 때, 제어부(500)는 후방온도센서(410)의 출력신호에 기초하여 유량을 산출한다.When the speed of the fluid 200 is in the range of 0.001 to 0.01 m / s, the control unit 500 calculates the flow rate based on the output signal of the front temperature sensor 400, When it is in the range of more than 0.01 to 0.05 m / s, the control unit 500 calculates the flow rate based on the output signal of the rear temperature sensor 410.

또한, 배관(100)은, 제 1 단면적을 갖는 제 1 유량측정부(110); 및 제 1 단면적과 다른 제 2 단면적을 갖는 제 2 유량측정부(130);가 직렬로 연결되고, 제 1 유량측정부(110)에는 제 1 전방온도센서(114), 제 1 히터(112), 제 1 후방온도센서(116)가 순차적으로 설치되고, 제 2 유량측정부(130)에는 제 2 전방온도센서(134), 제 2 히터(132), 제 2 후방온도센서(136)가 순차적으로 설치되어 있는 것이 바람직하다.Further, the piping 100 includes a first flow measuring unit 110 having a first cross-sectional area; And a second flow rate measuring unit 130 having a second cross sectional area different from the first cross sectional area are connected in series and the first flow rate measuring unit 110 includes a first front temperature sensor 114, The second heater 132 and the second rear temperature sensor 136 are sequentially arranged in the second flow rate measuring unit 130. The second front temperature sensor 134, the second heater 132, As shown in Fig.

또한, 제 2 유량측정부(130)의 후방에는 제 1, 2 단면적의 비율과 같은 비율로 변화하는 유량측정부가 연속적으로 설치되고, 연속적으로 설치되는 유량측정부에도 전방온도센서, 히터 및 후방온도센서의 셋트가 동일하게 순차적으로 설치될 수 있다.In addition, a flow rate measuring section is provided continuously behind the second flow rate measuring section 130 at a ratio equal to the ratio of the first and second cross-sectional areas, and the continuously-installed flow rate measuring section is also provided with a front temperature sensor, A set of sensors can be installed in the same sequential manner.

또한, 제 1, 2 단면적 및 연속 설치되는 유량측정부의 단면적은 높이가 동일하고, 폭이 서로 상이한 것이 더욱 바람직하다.It is further preferable that the cross-sectional areas of the first and second cross-sectional areas and the continuously-installed flow rate measuring sections are equal in height and different in width from each other.

또한, 제 1 단면적은 상기 제 2 단면적에 비해 상대적으로 더 작다.In addition, the first cross-sectional area is relatively smaller than the second cross-sectional area.

또한, 제 1 유량측정부(110)와 제 2 유량측정부(130) 사이에는 점진적인 단면적 변화를 유도하기 위한 제 1 천이부(120)가 설치된다.A first transition part 120 is provided between the first flow measuring part 110 and the second flow measuring part 130 to induce a progressive change in sectional area.

그리고, 제어부(500)는 전방온도센서(400)와 후방온도센서(410)의 출력신호에 기초하여 유체(200)의 유동방향을 판단할 수 있다.The control unit 500 can determine the flow direction of the fluid 200 based on the output signals of the front temperature sensor 400 and the rear temperature sensor 410.

상기와 같은 본 발명의 목적은 또 다른 카테고리로서, 열식 마이크로 유량계의 유량 측정방법에 있어서, 배관(100)을 통해 유체(200)가 유동하는 단계(S100); 제어부(500)가 배관(100)에 설치된 히터(300)를 가열하는 단계(S120); 제어부(500)가 히터(300)의 상류에 설치된 전방온도센서(400)와 히터(300)의 하류에 설치되는 후방온도센서(410)의 출력을 수신하는 단계(S140); 제어부(500)가 전방온도센서(400)와 후방온도센서(410)의 출력신호에 기초하여 유체(200)의 유량을 산출하는 단계(S160); 및 유량이 기준 유량 이하인 경우 전방온도센서(400)의 출력에 기초하여 산출된 유량을 출력하고, 유량이 기준 유량 초과인 경우 후방온도센서(410)의 출력에 기초하여 산출된 유량을 출력하는 단계(S180);를 포함하는 것을 특징으로 하는 열식 마이크로 유량계의 유량 측정방법에 의해 달성될 수도 있다.In another aspect of the present invention, there is provided a method of measuring flow rate of a thermal micro flow meter, comprising: a step (S100) of flowing a fluid (200) through a pipe (100); A step S120 of heating the heater 300 installed in the pipe 100 by the control unit 500; The control unit 500 receives the output of the front temperature sensor 400 provided upstream of the heater 300 and the output of the rear temperature sensor 410 installed downstream of the heater 300 (S140); The control unit 500 calculates the flow rate of the fluid 200 based on the output signals of the front temperature sensor 400 and the rear temperature sensor 410 (S160); And outputting the calculated flow rate based on the output of the front temperature sensor 400 when the flow rate is equal to or lower than the reference flow rate and outputting the flow rate calculated based on the output of the rear temperature sensor 410 when the flow rate exceeds the reference flow rate (S180). The flow rate measuring method of the thermal type micro flow meter may further comprise:

그리고, 또 다른 실시예로서, 전술한 열식 마이크로 유량계의 유량 측정방법에 있어서, 서로 다른 단면적을 갖는 제 1 유량측정부(110)와 제 2 유량측정부(130)가 직렬연결된 배관(100)을 통해 유속이 변하는 유체(200)가 유동하는 단계(S200); 제어부(500)가 배관(100)에 설치된 각 히터들을 가열하는 단계(S220); 제어부(500)가 제 1 유량측정부(110)의 온도센서들과 제 2 유량측정부(130)의 온도센서들의 출력을 수신하는 단계(S240); 제어부(500)가 제 1 유량측정부(110)의 온도센서들과 제 2 유량측정부(130)의 온도센서들의 출력에 기초하여 유체(200)의 유량을 산출하는 단계(S260); 및 유량이 기준유량 이하인 경우 제 1 유량측정부(110)의 온도센서들의 출력에 기초하여 산출된 유량을 출력하고, 유량이 기준유량을 초과하는 경우 제 2 유량측정부(130)의 온도센서들의 출력에 기초하여 산출된 유량을 출력하는 단계(S280);를 포함하는 것을 특징으로 하는 열식 마이크로 유량계의 유량 측정방법이 제공될 수 있다.In another embodiment, in the flow rate measurement method of the thermal micro flow meter described above, the first flow rate measurement unit 110 and the second flow rate measurement unit 130 having different cross-sectional areas are connected in series to each other. A step S200 of flowing the fluid 200 whose flow rate varies through the flow path; A step S220 of heating the respective heaters installed in the pipe 100 by the control unit 500; The control unit 500 receives (S240) the output of the temperature sensors of the first flow measuring unit 110 and the temperature sensors of the second flow measuring unit 130; The control unit 500 calculates the flow rate of the fluid 200 based on the outputs of the temperature sensors of the first flow measuring unit 110 and the second flow measuring unit 130 (S260); And outputs the calculated flow rate based on the output of the temperature sensors of the first flow rate measuring unit 110 when the flow rate is equal to or less than the reference flow rate. When the flow rate exceeds the reference flow rate, And a step (S280) of outputting the calculated flow rate based on the output of the micro flow meter.

본 발명의 일실시예에 따르면, 히터의 전방과 후방에 각각 설치되는 2개의 온도센서를 사용하므로 유량계의 구조가 간단하고, 제조원가가 저렴하며, 온도센서가 2개이므로 유량 산출이 신속하다는 특징이 있다. According to the embodiment of the present invention, since the two temperature sensors provided at the front and rear of the heater are used, the structure of the flow meter is simple, the manufacturing cost is low, and the number of temperature sensors is two, have.

또한, 유체의 유량이 낮은 경우거나 높은 경우라도 하나의 유량계로 모두 측정할 수 있어서 유량의 측정범위가 넓다는 장점이 있다. 따라서, 유량의 범위 별로 유량계를 설치할 필요가 없고, 유량이 동적으로 변하는 경우에도 이에 대응하여 정확하게 유량을 측정할 수 있는 효과가 있다.In addition, even if the flow rate of the fluid is low or high, it is possible to measure the flow rate with one flow meter, which is advantageous in that the measurement range of the flow rate is wide. Therefore, it is not necessary to provide a flowmeter for each range of the flow rate, and even when the flow rate changes dynamically, it is possible to accurately measure the flow rate correspondingly.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니된다.
도 1은 종래의 마이크로 유량계의 개략적인 구조와 동작원리를 나타내는 구성도,
도 2는 도 1에 도시된 유량계에서 온도센서의 위치에 따른 온도를 나타내는 그래프,
도 3은 히터를 중심으로 하여 유량을 달리하면서 온도분포를 시뮬레이션한 결과를 나타내는 그래프,
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 열식 마이크로 유량계의 개략적인 구조를 나타내는 구성도,
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 열식 마이크로 유량계의 개략적인 구조를 나타내는 구성도,
도 6은 도 4에 도시된 제 1 실시예의 개략적인 동작순서를 나타내는 유량측정방법의 흐름도,
도 7은 도 5에 도시된 제 2 실시예의 개략적인 동작순서를 나타내는 유량측정방법의 흐름도이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate preferred embodiments of the invention and, together with the description of the invention given below, serve to further understand the technical idea of the invention. And should not be construed as interpreted.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a schematic view showing a schematic structure and operation principle of a conventional micro flow meter,
FIG. 2 is a graph showing the temperature according to the position of the temperature sensor in the flow meter shown in FIG. 1,
3 is a graph showing a result of simulating a temperature distribution while varying a flow rate around a heater,
FIG. 4 is a schematic view showing a schematic structure of a thermal micro flow meter according to a first embodiment of the present invention;
FIG. 5 is a schematic view showing a schematic structure of a thermal micro flow meter according to a second embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 6 is a flow chart of a flow measurement method showing a schematic operation sequence of the first embodiment shown in FIG. 4;
7 is a flowchart of a flow measurement method showing a schematic operation sequence of the second embodiment shown in Fig.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 구성을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and are herein described in detail.

본 출원에서 "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 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 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. It is noted that the terms "comprises" or "having" in this application are intended to specify the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, parts, or combinations thereof, , Steps, operations, components, parts, or combinations thereof, as a matter of principle.

또한, 다르게 정의되지 않는 한 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. Also, unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.

제 11st 실시예의Example 구성과 동작 Configuration and behavior

먼저, 도 3은 열적 마이크로 유량계에서 히터를 중심으로 하여 유량을 달리하면서 온도분포를 시뮬레이션한 결과를 나타내는 그래프이다. 도 3의 수평축은 거리를 나타내고, 수직축은 온도를 나타낸다. 도 3에서 수평축의 거리 120 ~ 150 사이가 히터가 존재하는 영역이다. First, FIG. 3 is a graph showing the result of simulating the temperature distribution while varying the flow rate around the heater in the thermal micro flow meter. The horizontal axis in FIG. 3 represents the distance and the vertical axis represents the temperature. In FIG. 3, distances 120 to 150 on the horizontal axis are areas where the heater is present.

도 3에서 유체의 유량은 0,0001, 0.001, 0.01, 0.1, 1 m3/s의 5가지 유량으로로 시뮬레이션 되었다. 도 3에 도시된 바와 같이, 히터의 전방에서는 유량이 클수록 서서히 가열되다가 히터 근처에서 온도변화가 급격하다는 것을 알 수 있다. 한편, 히터의 후방에서는 유량이 클수록 온도변화가 크다(큰온도차로 냉각됨)는 것을 알 수 있다. Figure 3 is a flow rate of the fluid in a simulated in five flow rate of 0,0001, 0.001, 0.01, 0.1, 1 m 3 / s. As shown in FIG. 3, it can be seen that, in the front of the heater, the larger the flow rate is, the more slowly the temperature is changed, and the temperature is suddenly changed near the heater. On the other hand, at the rear of the heater, it can be seen that the larger the flow rate, the larger the temperature change (the larger the temperature difference is).

도 3과 같은 시뮬레이션 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 히터의 전방에서 유량이 적을 수록(예: 0.0001 ~ 0.001) 전방에서 후방으로 흐르는 유체의 이동속도보다 히터에서 역방향(전방을 향해)으로 열전달되는 속도가 더 빠르기 때문이다. As can be seen from the simulation results shown in Fig. 3, as the flow rate in front of the heater (for example, 0.0001 to 0.001) is lower than the moving velocity of the fluid flowing from the front to the rear, Because it is faster.

따라서, 본 발명의 발명자는 도 3과 같은 시뮬레이션 실험결과에 착안하여 저유량인 경우에는 히터의 후방 뿐만 아니라 전방에 설치된 온도센서도 유량을 측정하는데 사용될 수 있다는 것을 제안하는 것이다. 참고로, 종래의 유량계에서 히터 전방에 설치된 온도센서는 유체의 온도를 측정하는데 사용되었을 뿐이다. Accordingly, the inventor of the present invention has focused on the simulation test result as shown in FIG. 3, and suggests that a temperature sensor installed not only in the rear of the heater but also in front of the heater can also be used for measuring the flow rate at a low flow rate. For reference, the temperature sensor installed in front of the heater in the conventional flow meter is only used to measure the temperature of the fluid.

도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 열식 마이크로 유량계의 개략적인 구조를 나타내는 구성도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 배관(100)의 내부로 유체(200)가 흐르는 구성이다. 배관(100)의 단면은 원형 또는 사각형일 수 있다. 그리고 유체는 가스 또는 액체일 수 있다. 본 명세서에서 "전방"은 유체의 흐름을 기준으로 상류를 의미하고, "후방"은 하류를 의미한다. FIG. 4 is a configuration diagram showing a schematic structure of a thermal micro flow meter according to the first embodiment of the present invention. FIG. As shown in FIG. 4, the fluid 200 flows into the piping 100. The cross section of the pipe 100 may be circular or rectangular. And the fluid may be gas or liquid. As used herein, "forward" means upstream based on the flow of fluid and "rear" means downstream.

히터(300)는 배관(100)에 설치되며, 유체(200)에 열을 전달할 수 있다면 배관(100)의 외면, 두께, 내면중 어느 곳이라도 상관없다. 이러한 히터(300)는 정밀한 발열을 위해 온도가 제어되는 전기히터가 대표적인 실시예이지만, 빛이나 다른 열원이어도 무관하다. The heater 300 is installed in the pipe 100 and may be any of the outer surface, the thickness, and the inner surface of the pipe 100 as long as it can transmit heat to the fluid 200. The heater 300 is a typical embodiment in which the temperature is controlled for precise heat generation, but may be light or other heat source.

전방온도센서(400)는 히터(300)의 상류에 설치되고, 후방온도센서(410)는 히터(300)의 하류에 설치된다. 정확한 유량 산출을 위해 전방온도센서(400)-히터(300)-후방온도센서(410) 사이의 간격은 동일(예 : 10 mm ~ 100 mm)한 것이 바람직하다. 단, 간격이 너무 가까울 경우 히터(300)로부터 직접 전달되는 열을 감지할 수 있고, 간격이 너무 먼 경우 외부영향으로 온도가 변할 가능성이 있다. 특히, 전방온도센서(400)-히터(300)-후방온도센서(410)는 동일 간격 뿐만 아니라 배관(100)의 축선방향을 따라 평행하게 설치된다.The front temperature sensor 400 is installed upstream of the heater 300 and the rear temperature sensor 410 is installed downstream of the heater 300. It is preferable that the interval between the front temperature sensor 400, the heater 300 and the rear temperature sensor 410 is the same (for example, 10 mm to 100 mm) for accurate flow rate calculation. However, if the interval is too close, the heat transmitted directly from the heater 300 can be sensed. If the interval is too long, there is a possibility that the temperature changes due to the external influence. In particular, the front temperature sensor 400, the heater 300, and the rear temperature sensor 410 are installed in parallel along the axial direction of the pipe 100 as well as at the same interval.

제어부(500)는 전방온도센서(400), 히터(300), 및 후방온도센서(410)에 각각 연결된다. 특히, 제어부(500)는 전후방온도센서(400, 410)로부터 감지된 온도값을 수신하고, 히터(300)로 제어 명령을 출력하여 원하는 온도로 발열하도록 제어할 수 있다. 이러한 제어부(500)는 마이컴이나 컴퓨터 등으로 구현할 수 있다.The control unit 500 is connected to the front temperature sensor 400, the heater 300, and the rear temperature sensor 410, respectively. In particular, the control unit 500 receives the sensed temperature value from the front and rear temperature sensors 400 and 410, and outputs a control command to the heater 300 to control the heat generation to a desired temperature. The controller 500 may be implemented as a microcomputer or a computer.

도 6은 도 4에 도시된 제 1 실시예의 개략적인 동작순서를 나타내는 유량측정방법의 흐름도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 먼저 배관(100)을 통해 유체(200)가 유동한다(S100). 6 is a flowchart of a flow measurement method showing a schematic operation sequence of the first embodiment shown in Fig. As shown in FIG. 6, first, the fluid 200 flows through the pipe 100 (S100).

그 다음, 제어부(500)는 배관(100)에 설치된 히터(300)를 소정 온도로 가열한다(S120).Then, the control unit 500 heats the heater 300 installed in the pipe 100 to a predetermined temperature (S120).

그 다음, 제어부(500)는 전방온도센서(400)와 후방온도센서(410)의 출력을 수신한다(S140).Then, the control unit 500 receives the outputs of the front temperature sensor 400 and the rear temperature sensor 410 (S140).

그 다음, 제어부(500)는 전방온도센서(400)와 후방온도센서(410)의 출력신호에 기초하여 유체(200)의 유량을 산출한다(S160). 이를 위해, 제어부(500)에는 미리 산정된 보정계수가 내장되어 있다. 보정계수는 배관(100)의 단면적, 유체(200)의 비열, 전후방온도센서(400, 410)와 히터(300)의 설치간격을 참고하여 결정되는 상수이다. 이러한 보정계수는 시뮬레이션이나 실험을 통한 시행착오 등으로 결정할 수 있다. 그리고, 이렇게 결정된 보정계수는 제어부(500)에 저장되어 있다가 전방온도센서(400)와 후방온도센서(410)의 출력신호에 각각 곱해져서 유속을 산출한다. 이는 유량이 보정계수와 센서 전압에 비례하는 범위를 동작범위로 정하기 때문이다. 또한, 배관(100)의 단면적을 알고 있으므로 산출된 유속에 기초하여 유량을 산출할 수 있다. Next, the control unit 500 calculates the flow rate of the fluid 200 based on the output signals of the front temperature sensor 400 and the rear temperature sensor 410 (S160). To this end, the control unit 500 incorporates a previously calculated correction coefficient. The correction coefficient is a constant determined by referring to the cross-sectional area of the pipe 100, the specific heat of the fluid 200, and the intervals between the front and rear temperature sensors 400 and 410 and the heater 300. Such correction factors can be determined by trial and error through simulation or experiment. The correction coefficients thus determined are stored in the control unit 500, and then multiplied by the output signals of the front temperature sensor 400 and the rear temperature sensor 410, respectively, to calculate the flow velocity. This is because the operating range is defined as the range in which the flow rate is proportional to the correction coefficient and the sensor voltage. Further, since the cross-sectional area of the pipe 100 is known, the flow rate can be calculated based on the calculated flow rate.

만약, 유체(200)의 속도가 0.001 ~ 0.01 m/s 범위에 있을 때, 제어부(500)는 전방온도센서(400)의 출력신호에 기초하여 유량을 산출한다. 기준유량은 0.01 m/s의 기준속도일 때의 유량으로 정의한다. 유체(200)의 속도가 0.001 ~ 0.01 m/s 범위와 같이 매우 느릴 때에는 도 3에서 보는 바와 같이 히터의 영향으로 전방에서 선형구간이 뚜렷이 나타나기 때문이다. 유체(200)의 속도가 0.001 m/s 보다 더 느려지는 경우에는 도 3에 도시된 바와 같이 곡선의 변화가 크지 않고, 유체(200)의 속도가 0.01 m/s 보다 더 빨라지는 경우 전방에서 비선형적 특성이 크게 나타나서 보정계수가 부정확할 수 있기 때문이다. If the speed of the fluid 200 is in the range of 0.001 to 0.01 m / s, the control unit 500 calculates the flow rate based on the output signal of the front temperature sensor 400. The reference flow rate is defined as the flow rate at a reference speed of 0.01 m / s. When the velocity of the fluid 200 is very slow, such as in the range of 0.001 to 0.01 m / s, the linear region appears clearly from the front due to the influence of the heater as shown in FIG. In the case where the velocity of the fluid 200 is slower than 0.001 m / s, when the change of the curve is not large as shown in FIG. 3 and the velocity of the fluid 200 is faster than 0.01 m / s, And the correction factor may be inaccurate.

만약 유체(200)의 속도가 0.01 초과 ~ 0.05 m/s 범위에 있을 때, 제어부(500)는 후방온도센서(410)의 출력신호에 기초하여 유량을 산출한다(S180). 유체의 속도가 0.01 초과 ~ 0.05 m/s 와 같이 비교적 충분할 때(즉, 매우 느리지 않을 때) 후방온도센서(410)의 출력에 기초하여 산출된 유량을 출력한다(S180).If the speed of the fluid 200 is in the range of more than 0.01 to 0.05 m / s, the control unit 500 calculates the flow rate based on the output signal of the rear temperature sensor 410 (S180). The flow rate calculated based on the output of the rear temperature sensor 410 is output (S180) when the speed of the fluid is comparatively sufficient (that is, not very slow) such as more than 0.01 to 0.05 m / s.

부가적으로, 제어부(500)는 전방온도센서(400)와 후방온도센서(410)의 출력신호에 기초하여 유체(200)의 유동방향을 판단한다. 예를 들어, 히터(300)를 통과하면서 유체(200)의 온도가 상승하므로 전방온도가 낮고, 후방온도가 높으면 유체(200)가 전방에서 후방으로 흐른다고 판단할 수 있다. 역으로, 히터(300)를 통과하면서 유체(200)의 온도가 상승하므로 전방온도가 높고, 후방온도가 낮으면 유체(200)가 후방에서 전방으로 흐른다고 판단할 수 있다.In addition, the controller 500 determines the flow direction of the fluid 200 based on the output signals of the front temperature sensor 400 and the rear temperature sensor 410. For example, since the temperature of the fluid 200 increases while passing through the heater 300, it can be determined that the fluid 200 flows from the front to the rear when the front temperature is low and the rear temperature is high. Conversely, when the temperature of the fluid 200 rises while passing through the heater 300, the front temperature is high, and when the rear temperature is low, it can be determined that the fluid 200 flows from the back to the front.

제 2Second 실시예의Example 구성과 동작 Configuration and behavior

도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 열식 마이크로 유량계의 개략적인 구조를 나타내는 구성도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 배관(100)은 제 1 유량측정부(110), 제 1 천이부(120), 제 2 유량측정부(130), 제 2 천이부(140) 및 제 3 유량측정부(150)가 직렬로 연결된 구조이다. 배관(100)의 단면은 원형일 수도 있고, 폭이 일정한 사각단면일 수도 있다. 5 is a schematic diagram showing a schematic structure of a thermal micro flow meter according to a second embodiment of the present invention. 5, the piping 100 includes a first flow measurement unit 110, a first transition unit 120, a second flow measurement unit 130, a second transition unit 140, And the measuring unit 150 are connected in series. The cross section of the pipe 100 may be circular or may have a rectangular cross section having a constant width.

제 1, 2 천이부(120, 140)는 서로 다른 단면을 갖는 유량측정부 사이의 급격한 단면 변화를 방지하기 위해 테이퍼 형상으로 구성된다. The first and second transition portions 120 and 140 are formed in a tapered shape in order to prevent a sharp change in cross section between flow measuring portions having different cross sections.

제 1 유량측정부(110)에는 제 1 실시예의 구성과 동일하게 제 1 전방온도센서(114), 제 1 히터(112) 및 제 1 후방온도센서(116)가 순차적으로 설치되고, 제어부(500)에 연결된다. A first front temperature sensor 114, a first heater 112 and a first rear temperature sensor 116 are sequentially installed in the first flow rate measuring unit 110 in the same manner as in the first embodiment, .

제 2 유량측정부(130)의 단면적은 제 1 유량측정부(110)의 단면적보다 크다. 제 2 유량측정부(130)에는 제 1 실시예의 구성과 동일하게 제 2 전방온도센서(134), 제 2 히터(132) 및 제 2 후방온도센서(136)가 순차적으로 설치되고, 제어부(500)에 연결된다. The cross-sectional area of the second flow measuring part 130 is larger than the cross-sectional area of the first flow measuring part 110. A second front temperature sensor 134, a second heater 132 and a second rear temperature sensor 136 are sequentially installed in the second flow rate measuring unit 130 in the same manner as in the first embodiment, .

제 3 유량측정부(150)의 단면적은 제 2 유량측정부(130)의 단면적보다 크다. 특히, 제 1, 2, 3 유량측정부(110, 130, 150)의 단면적 크기 변화는 동일한 비율(예, 20%씩 증가)인 것이 바람직하다. 제 3 유량측정부(150)에는 제 1 실시예의 구성과 동일하게 제 3 전방온도센서(154), 제 3 히터(152) 및 제 3 후방온도센서(156)가 순차적으로 설치되고, 제어부(500)에 연결된다. The sectional area of the third flow measuring part 150 is larger than the sectional area of the second flow measuring part 130. Particularly, it is preferable that the change in the sectional area size of the first, second and third flow measuring units 110, 130 and 150 is the same (for example, by 20%). A third front temperature sensor 154, a third heater 152 and a third rear temperature sensor 156 are sequentially installed in the third flow measuring unit 150 in the same manner as in the first embodiment, .

도 7은 도 5에 도시된 제 2 실시예의 개략적인 동작순서를 나타내는 유량측정방법의 흐름도이다. 도 5 및 도 7에 도시된 바와 같이, 유체가 제 1, 2, 3 유량측정부(110, 130, 150)를 유동한다(S200).7 is a flowchart of a flow measurement method showing a schematic operation sequence of the second embodiment shown in Fig. As shown in FIGS. 5 and 7, the fluid flows through the first, second, and third flow measuring units 110, 130, and 150 (S200).

그 다음, 제어부(500)는 제 1, 2, 3 히터(112, 132, 152)를 일정한 온도로 가열한다(S220).Next, the control unit 500 heats the first, second and third heaters 112, 132 and 152 to a constant temperature (S220).

그 다음, 제어부(500)는 제 1, 2, 3 전방온도센서(114, 134, 154)와 제 1, 2, 3 후방온도센서(116, 136, 156)의 출력을 수신한다(S240).Next, the control unit 500 receives the outputs of the first, second and third front temperature sensors 114, 134 and 154 and the first, second and third rear temperature sensors 116, 156 and 156 (S240).

그 다음, 제어부(500)는 제 1, 2, 3 전방온도센서(114, 134, 154)와 제 1, 2, 3 후방온도센서(116, 136, 156)의 출력에 기초하여 유속과 유량을 산출한다(S260). 이에 관한 구체적인 방안은 제 1 실시예와 유사하므로 설명을 생략하기로 한다. The controller 500 then determines the flow rate and flow rate based on the outputs of the first, second and third front temperature sensors 114,134 and 154 and the first, second and third rear temperature sensors 116,136 and 156 (S260). A specific method of this is similar to that of the first embodiment, and thus a description thereof will be omitted.

그 다음, 제 1, 2, 3 유량측정부(110, 130, 150)에서 산출된 3가지 유량을 평균하여 대략적인 유량의 범위를 알 수 있다. 이러한 평균적인 유량이 제 1 기준유량 이하인 경우에는 제 1 유량측정부(110)의 온도센서들의 출력에 기초하여 산출된 유량을 출력한다. Next, the three flow rates calculated by the first, second and third flow rate measuring units 110, 130, and 150 are averaged to find a range of the approximate flow rate. When the average flow rate is equal to or less than the first reference flow rate, the flow rate calculated based on the output of the temperature sensors of the first flow rate measurement unit 110 is output.

그리고, 평균적인 유량이 제 1 기준유량 초과와 제 2 기준유량 사이이면 제 2 유량측정부(130)의 온도센서들의 출력에 기초하여 산출된 유량을 출력한다. If the average flow rate is between the first reference flow rate and the second reference flow rate, the flow rate calculated based on the output of the temperature sensors of the second flow rate measurement unit 130 is output.

그리고, 평균적인 유량이 제 2 기준유량 초과이면 제 3 유량측정부(150)의 온도센서들의 출력에 기초하여 산출된 유량을 출력한다. If the average flow rate exceeds the second reference flow rate, the flow rate calculated based on the output of the temperature sensors of the third flow rate measurement unit 150 is output.

이는 유량이 클수록 단면적이 큰 배관을 지나도록 하여 유속을 느리게 하고그리고 그 때의 온도센서 측정값을 이용하고자 함이다. This means that as the flow rate increases, the flow rate is made slower by passing through the pipe having a larger cross-sectional area, and the measured value of the temperature sensor at that time is used.

변형실시예Modified embodiment

앞서 도 5의 제 2 실시예에서는 유체의 흐름 방향으로 단면적이 점차 증가하는 구성을 도시하고 설명하였으나 반대로 단면적이 점차 감소하는 구성으로 변형실시할 수 있음은 물론이고, 이 또한 본 발명의 청구범위내에 속하는 것으로 해석되어야 할 것이다. In the second embodiment shown in FIG. 5, the cross-sectional area gradually increases in the flow direction of the fluid. However, the cross-sectional area of the cross-sectional area gradually decreases. It should be interpreted as belonging to.

앞서 도 5의 제 2 실시예에서는 3단에 걸친 단면적의 변화를 갖는 유량측정부를 도시하고 설명하였으나 이를 2단으로 구성하거나 4단 이상으로 구성할 수도 있다. 그리고, 이 또한 본 발명의 청구범위내에 속하는 것으로 해석되어야 할 것이다. In the second embodiment shown in FIG. 5, the flow measuring unit having a change in sectional area over three stages has been shown and described, but the flow measuring unit may be composed of two stages or four or more stages. It should also be understood that this also falls within the scope of the claims of the present invention.

비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 본 발명의 요지와 범위로 부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 특허청구의 범위에 속함은 자명하다.Although the present invention has been described in connection with the preferred embodiments set forth above, it will be readily appreciated by those skilled in the art that various other modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the invention, It is obvious that all modifications are within the scope of the appended claims.

10 : 배관,
20 : 유체,
30 : 히터,
35 : 온도분포,
40 : 제 1 온도센서,
41, 42, 49 : 제 2, 3, ..., n 온도센서,
100 : 배관,
110 : 제 1 유량측정부,
112 : 제 1 히터,
114 : 제 1 전방온도센서,
116 : 제 1 후방온도센서,
120 : 제 1 천이부,
130 : 제 2 유량측정부,
132 : 제 2 히터,
134 : 제 2 전방온도센서,
136 : 제 2 후방온도센서,
140 : 제 2 천이부,
150 : 제 3 유량측정부,
152 : 제 3 히터,
154 : 제 3 전방온도센서,
156 : 제 3 후방온도센서,
200 : 유체,
300 : 히터,
400 : 전방온도센서,
410 : 후방온도센서,
500 : 제어부,
10: piping,
20: fluid,
30: heater,
35: temperature distribution,
40: first temperature sensor,
41, 42, 49: second, third, ..., n temperature sensors,
100: piping,
110: first flow measuring unit,
112: first heater,
114: first front temperature sensor,
116: first rear temperature sensor,
120: first transition portion,
130: second flow measuring unit,
132: second heater,
134: second front temperature sensor,
136: second rear temperature sensor,
140: second transition portion,
150: third flow rate measuring unit,
152: third heater,
154: third front temperature sensor,
156: third rear temperature sensor,
200: fluid,
300: heater,
400: front temperature sensor,
410: rear temperature sensor,
500:

Claims (14)

열식 유량계에 있어서,
유체(200)가 0.001 ~ 0.05 m/s의 속도로 유동하는 배관(100);
상기 배관(100)은,
제 1 단면적을 갖는 제 1 유량측정부(110); 및
상기 제 1 단면적과 다른 제 2 단면적을 갖는 제 2 유량측정부(130);가 직렬로 연결되고,
상기 제 1 유량측정부(110)에는 제 1 전방온도센서(114), 제 1 히터(112), 제 1 후방온도센서(116)가 순차적으로 설치되며,
상기 제 2 유량측정부(130)에는 제 2 전방온도센서(134), 제 2 히터(132), 제 2 후방온도센서(136)가 순차적으로 설치되어 있고,
상기 제 1, 2 전방온도센서(114, 134)와 상기 제 1, 2 후방온도센서(116, 136)의 출력신호에 기초하여 상기 유체(200)의 유량을 산출하는 제어부(500)를 포함하고,
상기 유체(200)의 속도가 0.001 ~ 0.01 m/s 범위에 있을 때, 상기 제어부(500)는 상기 제 1, 2 전방온도센서(114, 134)의 출력신호에 기초하여 상기 유량을 산출하고,
상기 유체(200)의 속도가 0.01 초과 ~ 0.05 m/s 범위에 있을 때, 상기 제어부(500)는 상기 제 1, 2 후방온도센서(116, 136)의 출력신호에 기초하여 상기 유량을 산출하는 것을 특징으로 하는 열식 마이크로 유량계.
In the thermal type flow meter,
A pipe 100 in which the fluid 200 flows at a rate of 0.001 to 0.05 m / s;
The piping (100)
A first flow measuring part (110) having a first cross sectional area; And
(130) having a first cross-sectional area and a second cross-sectional area different from the first cross-sectional area are connected in series,
A first front temperature sensor 114, a first heater 112 and a first rear temperature sensor 116 are sequentially installed in the first flow rate measuring unit 110,
A second front temperature sensor 134, a second heater 132, and a second rear temperature sensor 136 are sequentially installed in the second flow rate measuring unit 130,
And a control unit 500 for calculating a flow rate of the fluid 200 based on output signals of the first and second front temperature sensors 114 and 134 and the first and second rear temperature sensors 116 and 136 ,
When the speed of the fluid 200 is in the range of 0.001 to 0.01 m / s, the control unit 500 calculates the flow rate based on the output signals of the first and second front temperature sensors 114 and 134,
When the speed of the fluid 200 is in the range of more than 0.01 to 0.05 m / s, the controller 500 calculates the flow rate based on the output signals of the first and second rear temperature sensors 116 and 136 Wherein the micro-flow meter is a micro-flow meter.
제 1 항에 있어서,
상기 제어부(500)는 상기 제 1, 2 히터(112, 132)가 일정한 온도를 유지하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 열식 마이크로 유량계.
The method according to claim 1,
Wherein the controller (500) controls the first and second heaters (112, 132) to maintain a constant temperature.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 전방온도센서(114), 상기 제 1 히터(112) 및 상기 제 1 후방온도센서(116)는 등간격으로 설치되거나 유속에 따른 온도차가 가장 큰 곳에 설치되는 것을 특징으로 하는 열식 마이크로 유량계.
The method according to claim 1,
Wherein the first front temperature sensor (114), the first heater (112), and the first rear temperature sensor (116) are installed at equally spaced intervals or at a position where the temperature difference according to the flow velocity is greatest. .
제 1 항에 있어서,
상기 제어부(500)는 상기 유량을 산출할 때 보정계수를 곱해서 산출하고,
상기 보정계수는 상기 배관의 단면적, 상기 유체의 비열, 상기 제 1 전방온도센서(114)와 상기 제 1 히터(112)의 설치간격, 상기 제 1 후방온도센서(116)와 상기 제 1 히터(112)의 설치간격중 적어도 하나에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 열식 마이크로 유량계.
The method according to claim 1,
The control unit 500 calculates the flow rate by multiplying the correction coefficient by the flow rate,
The correction coefficient is calculated based on a cross sectional area of the pipe, a specific heat of the fluid, an installation interval of the first front temperature sensor 114 and the first heater 112, a distance between the first rear temperature sensor 116 and the first heater 112). ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 유량측정부(130)의 후방에는 상기 제 1, 2 단면적의 비율과 같은 비율로 변화하는 유량측정부가 연속적으로 설치되고,
연속적으로 설치되는 상기 유량측정부에도 전방온도센서, 히터 및 후방온도센서의 셋트가 동일하게 순차적으로 설치되는 것을 특징으로 하는 열식 마이크로 유량계.
The method according to claim 1,
A flow rate measuring part that is changed in the same ratio as the ratio of the first and second cross sectional areas is continuously provided in the rear of the second flow rate measuring part 130,
Wherein a set of a front temperature sensor, a heater, and a rear temperature sensor are also sequentially installed in the flow measuring unit continuously installed.
제 8 항에 있어서,
상기 제 1, 2 단면적 및 상기 연속 설치되는 유량측정부의 단면적은 높이가 동일하고, 폭이 서로 상이한 것을 특징으로 하는 열식 마이크로 유량계.
9. The method of claim 8,
Sectional areas of the first and second cross-sectional areas and the continuously-installed flow rate measuring sections are equal in height and different in width from each other.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 단면적은 상기 제 2 단면적에 비해 상대적으로 더 작은 것을 특징으로 하는 열식 마이크로 유량계.
The method according to claim 1,
Wherein the first cross-sectional area is smaller relative to the second cross-sectional area.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 유량측정부(110)와 상기 제 2 유량측정부(130) 사이에는 점진적인 단면적 변화를 유도하기 위한 제 1 천이부(120)가 설치되는 것을 특징으로 하는 열식 마이크로 유량계.
The method according to claim 1,
And a first transition part (120) is provided between the first flow measurement part (110) and the second flow measurement part (130) to induce a progressive change in sectional area.
제 1 항에 있어서,
상기 제어부(500)는 상기 제 1 전방온도센서(114)와 상기 제 1 후방온도센서(116)의 출력신호에 기초하여 상기 유체(200)의 유동방향을 판단하는 것을 특징으로 하는 열식 마이크로 유량계.
The method according to claim 1,
Wherein the control unit (500) determines the flow direction of the fluid (200) based on output signals of the first and second downstream temperature sensors (114, 116).
삭제delete 제 1 항에 의한 열식 마이크로 유량계의 유량 측정방법에 있어서,
서로 다른 단면적을 갖는 제 1 유량측정부(110)와 제 2 유량측정부(130)가 직렬연결된 배관(100)을 통해 유속이 변하는 유체(200)가 유동하는 단계(S200);
제어부(500)가 상기 배관(100)에 설치된 각 히터들을 가열하는 단계(S220);
상기 제어부(500)가 상기 제 1 유량측정부(110)의 온도센서들과 상기 제 2 유량측정부(130)의 온도센서들의 출력을 수신하는 단계(S240);
상기 제어부(500)가 상기 제 1 유량측정부(110)의 온도센서들의 출력에 기초하여 제 1 유량을 산출하고, 상기 제 2 유량측정부(130)의 온도센서들의 출력에 기초하여 제 2 유량을 산출한 뒤, 제 1, 2 유량의 평균으로 상기 유체(200)의 유량을 산출하는 단계(S260); 및
평균 유량이 기준유량 이하인 경우 상기 제 1 유량측정부(110)의 온도센서들의 출력에 기초하여 산출된 유량을 출력하고, 상기 평균 유량이 상기 기준유량을 초과하는 경우 상기 제 2 유량측정부(130)의 온도센서들의 출력에 기초하여 산출된 유량을 출력하는 단계(S280);를 포함하는 것을 특징으로 하는 열식 마이크로 유량계의 유량 측정방법.
A method for measuring flow rate of a thermal micro flow meter according to claim 1,
A step S200 of flowing a fluid 200 whose flow rate varies through a pipe 100 connected in series with a first flow measuring part 110 and a second flow measuring part 130 having different cross sectional areas;
The control unit 500 heats each of the heaters installed in the pipe 100 (S220);
The control unit 500 receives the outputs of the temperature sensors of the first flow measurement unit 110 and the temperature sensors of the second flow measurement unit 130 (S240).
The control unit 500 calculates a first flow rate based on the output of the temperature sensors of the first flow rate measurement unit 110 and outputs the second flow rate based on the output of the temperature sensors of the second flow rate measurement unit 130. [ Calculating a flow rate of the fluid 200 by an average of the first and second flow rates (S260); And
And outputs the calculated flow rate based on the output of the temperature sensors of the first flow rate measuring unit 110 when the average flow rate is equal to or less than the reference flow rate. When the average flow rate exceeds the reference flow rate, And outputting the calculated flow rate based on the output of the temperature sensors of the thermal micro flow meter.
KR1020160104953A 2016-08-18 2016-08-18 Thermal Micro Flow Meter and Flow Measuring Method Using Thereof KR101824866B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160104953A KR101824866B1 (en) 2016-08-18 2016-08-18 Thermal Micro Flow Meter and Flow Measuring Method Using Thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160104953A KR101824866B1 (en) 2016-08-18 2016-08-18 Thermal Micro Flow Meter and Flow Measuring Method Using Thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101824866B1 true KR101824866B1 (en) 2018-02-05

Family

ID=61224739

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160104953A KR101824866B1 (en) 2016-08-18 2016-08-18 Thermal Micro Flow Meter and Flow Measuring Method Using Thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101824866B1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111693105A (en) * 2019-03-14 2020-09-22 欧姆龙株式会社 Flow rate measuring device
GB2588397A (en) * 2019-10-21 2021-04-28 Flusso Ltd Flow sensor assembly
US20220184301A1 (en) * 2019-02-22 2022-06-16 Korea Institute Of Machinery & Materials Flow meter for electric drug injection pump and method for measuring flow using same
KR20230127579A (en) 2022-02-25 2023-09-01 한국표준과학연구원 Drug Infusion Monitoring Modules, Device, and System

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009115504A (en) * 2007-11-02 2009-05-28 Yokogawa Electric Corp Thermal flowmeter
JP6043907B2 (en) * 2014-06-25 2016-12-14 株式会社サンセイアールアンドディ Game machine

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009115504A (en) * 2007-11-02 2009-05-28 Yokogawa Electric Corp Thermal flowmeter
JP6043907B2 (en) * 2014-06-25 2016-12-14 株式会社サンセイアールアンドディ Game machine

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220184301A1 (en) * 2019-02-22 2022-06-16 Korea Institute Of Machinery & Materials Flow meter for electric drug injection pump and method for measuring flow using same
CN111693105A (en) * 2019-03-14 2020-09-22 欧姆龙株式会社 Flow rate measuring device
CN111693105B (en) * 2019-03-14 2022-09-06 欧姆龙株式会社 Flow rate measuring device
GB2588397A (en) * 2019-10-21 2021-04-28 Flusso Ltd Flow sensor assembly
KR20230127579A (en) 2022-02-25 2023-09-01 한국표준과학연구원 Drug Infusion Monitoring Modules, Device, and System

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101824866B1 (en) Thermal Micro Flow Meter and Flow Measuring Method Using Thereof
KR101303653B1 (en) Compensation for thermal siphoning in mass flow controllers
JP6163245B2 (en) Thermal mass flow meter and thermal mass flow controller
CN109387255A (en) Thermal flowmeter
CN103674136B (en) Thermal flowmeter
CN109387254A (en) Thermal flowmeter
KR101178038B1 (en) Differential pressure-type mass flow meter with double nozzles
US7509880B2 (en) Fluid flow meter body with high immunity to inlet/outlet flow disturbances
KR101291692B1 (en) Cone type differential pressure flow measuring apparatus
KR101041434B1 (en) Mass Flow Meter and Controller
KR101767415B1 (en) Two-phase Fluid Sensor
Arlit et al. Flow rate measurement in flows with asymmetric velocity profiles by means of distributed thermal anemometry
KR101889161B1 (en) Thermal type mass flow meter
KR101519837B1 (en) flow meter using heat pulse
JP2004077327A (en) Flowmeter
KR102158294B1 (en) Gas flowmeter capable of measuring at sonic speed and subsonic speed
JP7111539B2 (en) Flow control device and zero point adjustment method
Krishna et al. Experimental analysis of multiport averaging device and effect of body shape on flow coefficient
KR101291691B1 (en) Cone type differential pressure flow measuring apparatus
JP3398251B2 (en) Flowmeter
Lau Calculation of flow rate from differential pressure devices–orifice plates
JP3864165B2 (en) Thermal flow meter
KR101090904B1 (en) Minute flow rate meter and operating method thereof
Tian et al. Simulation and research of a thermal type liquid flow sensor
Park et al. Measurements of the flow of supercritical pressure carbon dioxide through Venturi flow meter

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant