KR101934574B1 - Sensor flow control unit and flow measurement device using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 연료전지 시스템의 작동을 위하여 연료 또는 기체의 유량을 측정할 때 상기 유량을 측정하는 바이패스관으로 이동하는 연료 또는 기체의 유량을 조절할 수 있는 센서유량 조절유닛 및 이를 이용한 유량측정장치에 관한 것이다.
본 발명은 유체가 분기되어 질량유량센서로 유입되고 유출되는 유동의 유량을 조절하는 센서유량 조절유닛에 있어서, 본체와, 상기 본체를 관통하여 형성되고, 상기 유체의 유입을 안내하는 센서유량 유입부와, 상기 본체를 관통하여 형성되고, 상기 유체의 유출을 안내하는 센서유량 유출부와, 상기 센서유량 유입부와 상기 센서유량 유출부 중 적어도 어느 하나에 관통 삽입되어 상기 유체가 이동하되, 길이에 따라서 상기 유체의 유량이 조절되는 유량조절 관로를 포함하는 센서유량 조절유닛을 제공한다.The present invention relates to a sensor flow rate control unit capable of controlling the flow rate of fuel or gas moving to a bypass pipe for measuring the flow rate of fuel or gas for the operation of the fuel cell system and a flow rate measuring device using the same .
The present invention relates to a sensor flow rate control unit for regulating the flow rate of a flow of a fluid that is branched and flows into and out of a mass flow rate sensor, the sensor flow rate control unit comprising: a main body; A sensor flow rate outlet formed to penetrate the main body and configured to guide the flow of the fluid, and at least one of the sensor flow rate inlet and the sensor flow rate outlet, Accordingly, it is an object of the present invention to provide a sensor flow rate control unit including a flow rate control channel in which the flow rate of the fluid is controlled.
Description
본 발명은 센서유량 조절유닛 및 이를 이용한 유량측정장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연료전지 시스템의 작동을 위하여 연료 또는 기체의 유량을 측정할 때 상기 유량을 측정하는 바이패스관으로 이동하는 연료 또는 기체의 유량을 조절할 수 있는 센서유량 조절유닛 및 이를 이용한 유량측정장치에 관한 것이다.The present invention relates to a sensor flow rate control unit and a flow rate measuring apparatus using the same. More particularly, the present invention relates to a fuel flow meter for measuring a flow rate of fuel or gas for operation of a fuel cell system, To a sensor flow rate control unit capable of controlling the flow rate of a gas and a flow rate measuring apparatus using the same.
고분자 전해질 연료전지(PEMFC: Proton Exchange Membrane Fuel Cell) 시스템은 수소이온 교환특성을 갖는 고분자막을 전해질로 사용하며, 수소를 함유한 연료가스와 공기 또는 산소를 함유한 산화제가스를 사용하여 전기화학반응을 일으켜 전기 및 열을 발생시키는 장치이다.The PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cell) system uses a polymer membrane with hydrogen ion exchange properties as an electrolyte, and uses an oxidant gas containing hydrogen and a fuel gas containing air or oxygen to perform an electrochemical reaction To generate electricity and heat.
따라서, 원리상 열기관이 가지는 열역학적인 제한을 받지 않기 때문에 종래의 발전장치보다 발전 효율이 높고, 무공해, 무소음으로 환경문제가 비교적 적게 발생한다. 또한, 연료전지는 다양한 용량으로 제작이 가능하고 전력 수요지 내에 설치가 용이하여 송변전 설비의 초기 투자비용을 절감할 수 있는 이점이 있다.Therefore, in principle, since the thermo-mechanical limit of the heat engine is not limited, the power generation efficiency is higher than that of the conventional power generation device, and the environmental problem is relatively low due to no pollution and no noise. In addition, the fuel cell can be manufactured in various capacities, and the fuel cell can be easily installed in the power demand site, thereby reducing the initial investment cost of the power transmission /
상술한 연료전지 시스템을 구동시키는 과정에서 연료전지 시스템을 구동시키기 위한 연료 또는 기체의 유량을 제어하기 위하여 연료 또는 기체의 유량을 측정한다.The flow rate of fuel or gas is measured to control the flow rate of the fuel or gas for driving the fuel cell system in the course of driving the fuel cell system.
이를 위하여 연료 또는 기체가 공급되는 메인 유동채널이 아닌 바이패스 채널이 형성되어 있고 바이패스 채널 내부에 유량을 측정하기 위한 센서가 배치되어 있고, 바이패스 채널의 입구단과 출구단은 메인 유동채널과 연결되어 있다.In order to achieve this, a bypass channel is formed instead of a main flow channel to which fuel or gas is supplied, and a sensor for measuring a flow rate is disposed in the bypass channel. The inlet and outlet ends of the bypass channel are connected to the main flow channel .
이는 센서가 계측할 수 있는 질량유량은 물리적으로 고정되어 있기 때문에 센서가 계측하지 못하는 유량측정을 위함이다.This is because the mass flow rate that can be measured by the sensor is physically fixed, so that the flow rate can not be measured by the sensor.
종래의 생산방식에서는 메인 유동채널로부터 바이패스 채널로 분기되어 이동하는 연료 또는 기체의 제어는 바이패스 채널의 직경을 조절함으로써 이루어진다. 그러나 위와 같은 방식은 분기되는 유량대 별로 바이패스 채널의 직경을 조절하여 제품을 각각 제작하여야 하고, 전체 시스템을 구성할 때에도 유량대 별로 각각 조립해야 하는 문제점이 있다. In the conventional production method, the control of the fuel or gas, which is branched from the main flow channel to the bypass channel, is performed by adjusting the diameter of the bypass channel. However, in the above method, the diameter of the bypass channel must be adjusted for each branching flow rate, and the product must be manufactured separately.
본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 연료전지 시스템의 작동을 위하여 연료 또는 기체의 유량을 측정할 때 상기 유량을 측정하는 바이패스관으로 이동하는 연료 또는 기체의 유량을 조절할 수 있는 유량조절유닛을 포함하는 유량측정장치를 제공하는 것이다.The object of the present invention is to provide a fuel cell system including a flow control unit capable of controlling a flow rate of a fuel or a gas moving to a bypass pipe for measuring the flow rate of fuel or gas for the operation of the fuel cell system And to provide a flow rate measuring apparatus.
상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 유체가 분기되어 질량유량센서로 유입되고 유출되는 유동의 유량을 조절하는 센서유량 조절유닛에 있어서, 본체와, 상기 본체를 관통하여 형성되고, 상기 유체의 유입을 안내하는 센서유량 유입부와, 상기 본체를 관통하여 형성되고, 상기 유체의 유출을 안내하는 센서유량 유출부와, 상기 센서유량 유입부와 상기 센서유량 유출부 중 적어도 어느 하나에 관통 삽입되어 상기 유체가 이동하되, 길이에 따라서 상기 유체의 유량이 조절되는 유량조절 관로를 포함하는 센서유량 조절유닛을 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a sensor flow rate control unit for controlling a flow rate of a flow that flows into and flows out of a mass flow rate sensor, the flow rate control unit comprising: a body; A sensor flow rate inflow portion formed to penetrate the main body and guiding the outflow of the fluid and a sensor flow rate inflow portion penetratingly inserted into at least one of the sensor flow rate inflow portion and the sensor flow rate outflow portion, And a flow rate control line through which the fluid moves, the flow rate of the fluid being controlled according to the length.
여기서, 상기 센서유량 유입부 및 상기 센서유량 유출부는 상기 본체의 하단으로부터 일정 깊이로 파여있으며, 상기 유량조절 관로의 적어도 일부분이 내부에 위치하는 제1홀과, 상기 본체의 상단으로부터 기설정된 깊이로 파여있으며, 하단면이 상기 유량조절 관로의 단부와 고정결합되는 제2홀과, 상기 제1홀의 상단면으로부터 상기 제2홀의 하단면까지 관통하여 형성되며, 상기 유량조절 관로의 적어도 일부분이 관통하는 제3홀을 포함할 수 있다.Here, the sensor flow rate inflow portion and the sensor flow rate outflow portion are formed at a predetermined depth from the lower end of the main body, and include at least a first hole in which at least a part of the flow rate control pipe is located, A second hole through which the lower end surface is fixedly coupled to the end of the flow rate control conduit and a lower end surface of the second hole from the upper surface of the first hole, And may include a third hole.
여기서, 상기 제1홀 내부에 위치하는 상기 유량조절 관로의 길이가 길수록 상기 유동채널로부터 분기되어 상기 바이패스관으로 이동하는 유체가 감소할 수 있다.Here, the longer the length of the flow rate control pipe located in the first hole, the more the fluid flowing from the flow channel to the bypass pipe can be reduced.
또한, 본 발명은 유체를 공급하는 펌프와, 상기 펌프로부터 출력되는 유체를 공급받는 유동채널이 형성되어 있는 유동채널 블록과, 상기 유동채널을 이동하는 상기 유체 중 일부가 분기되어 이동하는 바이패스관이 형성되어 있는 바이패스 블록과, 상기 유동채널 블록과 상기 바이패스 블록 사이에 배치되어, 상기 유동채널 블록을 이동하는 상기 유체 중 상기 바이패스관으로 분기되어 이동하는 유체의 유량을 조절하는 상기 센서유량 조절유닛과, 상기 바이패스관 내부에 위치하여, 상기 바이패스관 내부를 이동하는 상기 유체의 유량을 측정하는 멤스 질량유량센서와, 상기 멤스 질량유량센서로부터 측정되는 유량을 바탕으로 상기 펌프의 출력을 제어하는 제어기를 포함하는 유량측정장치를 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for supplying a fluid, comprising: a pump for supplying a fluid; a flow channel block having a flow channel for receiving fluid output from the pump; And a bypass block disposed between the flow channel block and the bypass block and adapted to control a flow rate of a fluid flowing in the bypass pipe among the fluids moving in the flow channel block, A mass flow rate sensor for measuring a flow rate of the fluid moving in the bypass pipe and located inside the bypass pipe; and a flow rate sensor for measuring a flow rate of the fluid, based on the flow rate measured from the MEMS mass flow rate sensor, And a controller for controlling the output of the flow rate measuring device.
여기서, 상기 펌프는 다이어프램 펌프로 구성되며, 상기 유체는 연료 또는 공기이고, 상기 연료는 액체천연가스일 수 있다.Here, the pump is constituted by a diaphragm pump, the fluid is fuel or air, and the fuel may be liquid natural gas.
여기서, 상기 제어기는 PID 제어기로 구성되며, 맥동류를 안정시키는 디지털 신호처리 과정을 수행할 수 있다.Here, the controller is configured as a PID controller, and can perform a digital signal processing process for stabilizing a pulsating flow.
본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.The present invention has the following effects.
첫째, 센서유량 조절유닛의 본체에 형성된 센서유량 유입부와 센서유량 유출부에 고정결합되는 유량조절 관로를 포함하고, 센서유량 유입부와 센서유량 유출부의 내부에 위치하는 유량조절 관로의 길이를 조절함으로써 유동채널로부터 분기되어 바이패스관으로 이동하는 유체의 유량을 조절할 수 있는 이점이 있다. First, the sensor flow rate control unit includes a sensor flow rate inlet formed in the body of the sensor flow rate control unit and a flow rate control pipe fixedly coupled to the sensor flow rate outlet. The length of the flow rate control pipe located inside the sensor flow rate inlet and the sensor flow rate outlet is adjusted There is an advantage in that the flow rate of the fluid that is branched from the flow channel and moves to the bypass pipe can be adjusted.
둘째, 유량을 조절하기 위한 별도의 블럭 제작을 생략할 수 있으므로 생산 단가가 낮아지고 생산 효율성이 증대될 수 있으며, 센서에 따른 유체의 유량을 미세하게 조절할 수 있게 되어, 보다 정확한 측정이 가능해진다.Secondly, since it is possible to omit production of a separate block for controlling the flow rate, the production cost can be lowered, the production efficiency can be increased, the flow rate of the fluid according to the sensor can be finely adjusted, and more accurate measurement becomes possible.
도 1은 본 발명에 따른 센서유량 조절유닛을 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 센서유량 조절유닛의 여러가지 실시예를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 유량측정장치를 도시한 도면이다.
도 4는 도 1의 유량측정장치의 개략도를 도시한 도면이다.
도 5는 도 4의 유량측정장치의 계측부에서 측정한 유량데이터와, 계측부에서 측정한 유량을 신호처리부에서 디지털 신호처리하여 보정한 유량데이터를 도시한 도면이다.1 is a view showing a sensor flow rate control unit according to the present invention.
FIG. 2 is a view showing various embodiments of the sensor flow rate control unit of FIG. 1. FIG.
3 is a view showing a flow rate measuring apparatus according to the present invention.
Fig. 4 is a schematic view of the flow measurement device of Fig. 1. Fig.
FIG. 5 is a view showing flow data measured by the measuring unit of the flow measuring apparatus of FIG. 4 and flow data measured by the signal processing unit by the digital processing of the flow measured by the measuring unit.
이하, 상술한 해결하고자 하는 과제가 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시 예들이 첨부된 도면을 참조하여 설명된다. 본 실시 예들을 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며, 이에 따른 부가적인 설명은 하기에서 생략된다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention in which the above-mentioned problems to be solved can be specifically realized will be described with reference to the accompanying drawings. In describing the embodiments, the same names and the same symbols are used for the same configurations, and additional description thereof will be omitted in the following.
도 1 내지 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 센서유량 조절유닛을 설명하면 다음과 같다.The sensor flow rate control unit according to the present invention will now be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG.
도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 센서유량 조절유닛은 본체(110), 센서유량 유입부(110a), 센서유량 유출부(110b) 및 유량조절 관로(120)를 포함한다.1 and 2, the sensor flow rate control unit according to the present invention includes a
상기 본체(110)는 유동채널(도 4의 320)에서 분기된 유체가 바이패스관(도 4의 220)으로 이동하는 것을 안내하며, 상기 센서유량 유입부(110a) 및 상기 센서유량 유출부(110b)는 상기 본체(110)에 형성되어 있다.The
상기 센서유량 유입부(110a)는 상기 본체(110)를 관통하여 형성되고, 상기 유체 중 상기 유동채널(320)로부터 분기되어 이동하는 유체를 안내한다. 이때 유체는 연료 또는 공기일 수 있으며, 상기 연료는 액체천연가스일 수 있다.The
상기 센서유량 유출부(110b)는 상기 본체(110)를 관통하여 형성되고, 상기 바이패스관(220)을 이동한 유체가 상기 센서유량 유출부(110b)를 통해 상기 유동채널(320)로 이동한다.The
상기 유량조절 관로(120)는 상기 센서유량 유입부(110a)와 상기 센서유량 유출부(110b) 중 적어도 어느 하나에 관통 삽입되되, 길이에 따라서 상기 유체의 유량이 조절된다.The flow
구체적으로 상기 센서유량 유입부(110a) 및 상기 센서유량 유출부(110b)는 제1홀(111), 제2홀(112) 및 제3홀(113)을 포함한다.Specifically, the sensor flow
상기 제1홀(111)은 상기 본체(110)의 하단으로부터 일정 깊이로 파여 형성되며, 상기 유량조절 관로(120)의 적어도 일부분이 상기 제1홀(111) 내부에 위치하고, 상기 제1홀(111)은 상기 본체(110)의 전체를 관통하지 않도록 한다. 상기 제1홀(111)의 직경은 상기 유동채널(320)이 형성된 유동채널 블록(310)(도 3의 310)에 형성되어 있는 유입구(321) 및 유출구(322)의 직경과 대응된다.The
상기 제2홀(112)은 상기 본체(110)의 상단으로부터 기설정된 깊이로 파여 형성되며, 상기 제2홀(112)의 하단면이 상기 유량조절 관로(120)의 일단부와 고정결합된다. 상기 제2홀(112)의 하단면과 상기 유량조절 관로(120) 일단부의 외면 또는 끝단은 용접으로 고정결합될 수 있다.The
물론, 상기 제2홀(112)의 하단면과 상기 유량조절 관로(120)의 일단의 고정결합 방법은 용접에 한정되지 아니하며, 본 발명에 다른 센서유량 조절유닛을 이동하는 유체가 상기 유량조절 관로(120) 내부 이외의 경로로 새어나가지 않도록 하는 방법이면 자유롭게 적용 가능하다.Of course, the method of fixedly connecting the lower end surface of the
상기 제2홀(112)의 기설정된 깊이는 상기 제2홀(112)의 하단면과 상기 유량조절 관로(120)가 고정결합된 후에 상기 제2홀(112) 내부에 장착되는 오링의 규격에 따른 것으로, 본 발명에 따른 센서유량 조절유닛이 사용되는 환경 및 크기에 따라 자유롭게 변경할 수 있다.The predetermined depth of the
상기 제3홀(113)은 상기 제1홀(111)의 상단면으로부터 상기 제2홀(112)의 하단면까지 관통하여 형성되며, 상기 유량조절 관로(120)의 적어도 일부분이 상기 제3홀(113)은 관통하여 지나간다. 즉, 상기 유량조절 관로(120)의 일단부는 상기 제2홀(112)의 하단면과 고정결합되며, 상기 유량조절 관로(120)의 타단부는 상기 제1홀(111)에 위치함으로써 상기 유량조절 관로(120)가 상기 제3홀(113)을 관통하게 된다.The
상기 제3홀(113)의 직경은 상기 유량조절 관로(120)가 상기 제2홀(112)의 하단면과 고정결합되는데에 용이한 크기인 동시에 상기 유량조절 관로(120)의 외경보다 크게 형성되는 것이 바람직하다.The diameter of the
상기 유량조절 관로(120)의 길이에 따른 상기 유체의 유량 조절은 다음과 같다.The flow rate of the fluid according to the length of the
예를 들어, 도 2의 (a) 및 도 4에 도시된 바와 같이 상기 센서유량 유입부(110a) 및 상기 센서유량 유출부(110b)의 내부에 위치하는 상기 유량조절 관로(120a)의 길이가 비교적 길게 형성되는 경우, 상기 유량조절 관로(120a)에 의한 저항이 커지므로 상기 바이패스관(220)으로 적은 양의 유체가 분기되어 이동한다.For example, as shown in FIG. 2 (a) and FIG. 4, the length of the flow
반대로, 도 2의 (b) 및 도 4에 도시된 바와 같이 상기 센서유량 유입부(110a) 및 상기 센서유량 유출부(110b)의 내부에 위치하는 상기 유량조절 관로(120b)의 길이가 비교적 짧게 형성되는 경우, 상기 유량조절 관로(120b)에 의한 저항이 작아지므로 상기 바이패스관(220)으로 많은 양의 유체가 분기되어 이동한다.On the contrary, as shown in FIG. 2B and FIG. 4, the length of the flow
즉, 동일한 규격의 본체(110), 제1홀(111), 제2홀(112), 제3홀(113) 및 유량조절 관로(120)로 구성되어 있어도, 상기 유량조절 관로(120)가 상기 제1홀(111)에 위치하는 길이를 조절함으로써 상기 유량조절 관로(120)를 이동하는 유체의 양을 조절할 수 있게 된다.That is, even if the
이에 따라, 유량을 조절하기 위한 별도의 블럭 제작을 생략할 수 있으므로 생산 단가가 낮아지고 생산 효율성이 증대될 수 있으며, 센서에 따른 유체의 유량을 미세하게 조절할 수 있게 되어 보다 정확한 측정이 가능해진다.Accordingly, since it is possible to omit production of a separate block for controlling the flow rate, the production cost can be lowered, the production efficiency can be increased, and the flow rate of the fluid according to the sensor can be finely adjusted.
도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 유량측정장치를 설명하면 다음과 같다.The flow measuring apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5. FIG.
도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 유량측정장치는 펌프(400), 질량유량 측정본체(110), 멤스 질량유량센서(600), 제어기(500) 및 커버(900)를 포함한다.1 to 5, a flow rate measuring apparatus according to the present invention includes a
상기 펌프(400)는 상기 질량유량 측정본체(110)를 통하여 개질기(700)로 유체를 공급하며, 상기 유체는 연료 및 공기를 포함하고, 상기 연료는 액체천연가스일 수 있다.The
상기 질량유량 측정본체(110)는 유동채널 블록(310), 바이패스 블록(210) 및 센서유량 조절장치을 포함한다. The mass
상기 유동채널 블록(310)은 상기 펌프(400)로부터 출력되는 유체를 개질기(700)로 공급하는 유동채널(320)이 형성되어 있으며, 상기 유동채널(320)의 입구단과 출구단에는 퀵파스너(800)가 결합되어 있다.The
상기 유동채널(320)은 상기 유동채널 블록(310)을 관통하는 형상으로 형성되어 있으며, 상기 펌프(400)로부터 출력되는 유체는 상기 개질기(700)로 공급된다.The
상기 바이패스 블록(210)은 입구단과 출구단이 상기 유동채널 블록(310)과 연결되며, 상기 유동채널 블록(310)을 이동하는 상기 유체 중 일부가 분기되어 이동하는 바이패스관(220)이 형성되어 있으며, 상기 바이패스관(220)은 상기 유체의 유량을 측정하기 위하여 형성되어 있다.The
상기 퀵파스너(800)와 상기 질량유량 측정본체(110)는 PEMFC(polymer electrolyte membrane fuel cells)에서 사용하는 연료 중 하나인 액체천연가스(LNG)에 대한 내화학성을 가지는 재질로 구성되는 것이 바람직하다.The quick-
예를 들어, 상기 퀵파스너(800)와 상기 질량유량 측정본체(110)는 내화학성을 가지는 플라스틱의 한 종류이며, 250℃에 달하는 내열성과 높은 강도를 가지는PPS(Poly Phenylene Sulfide)재질로 구성될 수 있다. 또는 상기 퀵파스너(800)와 상기 질량유량 측정본체(110)는 POM(Poly Oxy Methylene) 수지 재질로 구성될 수 있으며, POM 수지 재질은 PPS 재질보다 비교적 제작 비용이 저렴하고 제작 시간이 짧으므로, 상기 질량유량 측정본체(110)를 제작하는 시간을 단축시킬 수 있다.For example, the quick-
상기 멤스 질량유량센서(600) 상기 바이패스관(220) 내부에 위치하며, MEMS 기술로 제작된 박막형 Hot film 센서이며, Hot film 센서는 기존의 열선식 질량유량센서(Hot wire)의 높은 생산 비용 및 바이패스관(220)에 노출된 열선이 오염되어 계측 정밀도가 손상되는 단점을 보완함으로써 보다 정밀한 계측이 가능하게 한다. The MEMS
즉, 상기 멤스 질량유량센서(600) 상기 바이패스관(220)을 통해 이동하는 상기 유체의 유량을 측정함으로써 전체적으로 유동채널(320)에 공급되는 유체의 양을 판단할 수 있도록 한다.That is, the MEMS
상기 제어기(500)는 상기 멤스 질량유량센서(600)부터 측정되는 유량을 바탕으로 상기 펌프(400)의 출력을 제어하며, 구체적으로 상기 제어기(500)는 전원부(미도시), 계측부(540), 신호처리부(520), 통신부(510) 및 제어부(530)를 포함한다.The
상기 전원부는 본 발명에 따른 연료전지용 질량유량 측정장치 전체의 전원을 관리하며, 일반적인 산업현장에서 주로 사용되는 15~24 VDC 의 전원 입력을 제공 받는다. The power unit manages the entire mass flow rate measuring apparatus for a fuel cell according to the present invention and receives power input of 15 to 24 VDC, which is generally used in a general industrial field.
상기 전원부로부터 공급되는 전원은 별도의 필터를 거쳐 외부 전원 환경에서 발생된 노이즈를 차단하고, 각 소자들이 요구하는 전압 레벨로 변환함으로써 깨끗한 전원을 공급한다. The power supplied from the power supply unit cuts off the noise generated in the external power environment through a separate filter, and converts the voltage into a voltage level required by each of the devices, thereby supplying clean power.
상기 계측부(540)는 상기 바이패스관(220)을 이동하는 상기 유체의 유량을 측정하는 상기 멤스 질량유량센서(600) 아날로그 계측신호를 상기 신호처리부(520)로 전달한다.The measuring
상기 신호처리부(520)는 MCU를 중심으로 하여 ADC, DAC, EEPROM, RS 485 등의 주요 소자와 주변 회로를 포함한다.The
또한, 상기 신호처리부(520)는 상기 계측부(540)로부터 전달받은 상기 유체의 아날로그 계측신호를 디지털로 처리하고, 디지털로 처리된 계측신호를 저장된 교정값에 따라 신호를 가공한다.The
이는 상기 계측부(540)로 들어온 데이터의 노이즈를 제거하고, 맥동류를 안정시킴으로써 데이터의 동적인 변화를 보다 정확하게 나타낼 수 있기 위함으로, 상기 신호처리부(520)에서 고속으로 처리하기 위하여 수치해석적 기법을 사용하여 C언어로 적용함으로써 상기 교정값을 이용하여 가공을 진행하며, 상기 신호처리부(520)에 저장된 교정값은 다음과 같다.This is because it is possible to more accurately represent the dynamic change of the data by eliminating the noise of the data input to the measuring
상기 수학식 1에서 x[i]는 입력 신호, y[j]는 출력 신호, M은 이동평균개수 즉, 데이터 중 이동평균 할 포인트 수이다.In Equation (1), x [i] is an input signal, y [j] is an output signal, and M is a moving average number, that is,
예를 들어, 이동평균갯수 M이 5 라고 할 때, 시간에 따라 RawData x[i]가 취득된다고 한다면, 이동평균한 데이터 y[i]는 아래와 같이 주어진다.For example, if the number of moving average M is 5 and RawData x [i] is obtained according to time, the moving average data y [i] is given as follows.
상술한 바와 같이, 상기 교정값을 이용하여 신호처리를 수행함으로써 상기 계측부(540)로부터 전달되어 디지털화된 데이터의 노이즈를 제거하고, 맥동류를 안정시킬 수 있다.As described above, by performing the signal processing using the calibration value, the noise of the digital data transmitted from the measuring
예를 들어, 도 5와 같이 상술한 과정과 유사한 방법으로 맥동류를 안정시키는 방법을 통하여, 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 상기 계측부(540)로 전달받은 디지털화된 데이터를 신호처리하기 위한 상기 교정값의 이동평균갯수 M이 11일 경우, 도 5의 (b)와 같이 신호처리되고, 상기 교정값의 이동평균갯수 M이 51일 경우, 도 5의 (c)와 같이 신호처리 된다.For example, as shown in FIG. 5A, the digitized data transmitted to the measuring
상기 제어부(530)는 상기 멤스 질량유량센서(600)부터 측정되는 유량을 바탕으로 상기 유동채널(320)을 흐르는 상기 유체의 유량을 제어할 수 있도록 상기 펌프(400)의 출력을 제어하며, 상기 제어부(530)는 PID 제어기(500)로 구성될 수 있다.The
상기 통신부(510)는 상기 제어부(530)로부터 전달되는 상기 유체의 유량제어 명령을 상기 펌프(400)로부터 전달하며, 상기 통신부(510)는 유선으로 상기 펌프(400)와 연결될 수도 있고, GPS, LAN 등과 같은 무선으로 연결될 수도 있다.The
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 특정한 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형의 실시가 가능하고 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다.As described above, the present invention is not limited to the above-described specific preferred embodiments, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the scope of the present invention as claimed in the claims. And such variations are within the scope of the present invention.
110: 본체
110a: 센서유량 유입부
110b: 센서유량 유출부
111: 제1홀
112: 제2홀
113: 제3홀
120: 유량조절 관로
210: 바이패스 블록
220: 바이패스관
310: 유동채널 블록
320: 유동채널
321: 유입구
322: 유출구
400: 펌프
500: 제어기
510: 통신부
520: 신호처리부
530: 제어부
540: 계측부
600: 멤스 질량유량센서
700: 개질기
800: 퀵파스너
900: 커버110:
110a: Sensor flow rate inlet
110b: sensor flow rate outlet
111: 1st hole
112: second hole
113: Third hole
120: Flow control pipe
210: Bypass block
220: Bypass pipe
310: Flow channel block
320: flow channel
321: Inlet
322: Outlet
400: pump
500: controller
510:
520: Signal processor
530:
540:
600: MEMS mass flow sensor
700: reformer
800: Quick fastener
900: cover
Claims (6)
상기 유동채널에서 분기된 유체가 상기 바이패스관으로 이동하는 것을 안내하는 본체;
상기 본체를 관통하여 형성되고, 상기 유체의 유입을 안내하는 센서유량 유입부;
상기 본체를 관통하여 형성되고, 상기 유체의 유출을 안내하는 센서유량 유출부; 및
상기 센서유량 유입부와 상기 센서유량 유출부 중 적어도 어느 하나에 관통 삽입되어 상기 유체가 이동하되, 길이에 따라서 상기 유체의 유량이 조절되는 유량조절 관로;를 포함하되,
상기 센서유량 유입부 및 상기 센서유량 유출부는 상기 본체의 하단으로부터 일정 깊이로 파여있으며, 상기 유량조절 관로의 적어도 일부분이 내부에 위치하는 제1홀을 포함하고,
상기 제1홀 내부에 위치하는 상기 유량조절 관로의 길이가 길수록 상기 유량조절 관로에 의한 저항이 증가하여, 상기 유동채널로부터 분기되어 상기 바이패스관으로 이동하는 유체가 감소하는 것을 특징으로 하는 센서유량 조절유닛.A sensor flow rate adjusting unit mounted on a flow rate measuring apparatus having a flow channel and a bypass pipe and adapted to regulate a flow rate of a flow of fluid flowing into and out of a mass flow rate sensor,
A body guiding the movement of the fluid branched in the flow channel to the bypass tube;
A sensor flow rate inflow portion formed to penetrate through the main body and to guide inflow of the fluid;
A sensor flow rate outlet formed through the body to guide the fluid flow; And
And a flow rate control conduit inserted into at least one of the sensor flow rate inlet and the sensor flow rate outlet to move the fluid and adjust the flow rate of the fluid according to the length,
Wherein the sensor flow rate inflow portion and the sensor flow rate outflow portion are formed at a predetermined depth from a lower end of the main body and include at least a first hole in which at least a portion of the flow rate regulation pipe is located,
Wherein a resistance of the flow rate control conduit is increased as the length of the flow rate control conduit located in the first hole is longer and the fluid that is branched from the flow channel and moves to the bypass conduit is decreased. Control unit.
상기 센서유량 유입부 및 상기 센서유량 유출부는,
상기 본체의 상단으로부터 기설정된 깊이로 파여있으며, 하단면이 상기 유량조절 관로의 단부와 고정결합되는 제2홀;
상기 제1홀의 상단면으로부터 상기 제2홀의 하단면까지 관통하여 형성되며, 상기 유량조절 관로의 적어도 일부분이 관통하는 제3홀;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서유량 조절유닛.The method according to claim 1,
Wherein the sensor flow rate inflow portion and the sensor flow rate outflow portion comprise:
A second hole penetrating from the upper end of the main body to a predetermined depth and having a lower end surface fixedly coupled to an end of the flow control pipe;
And a third hole penetrating from the upper end surface of the first hole to the lower end surface of the second hole, wherein at least a portion of the flow control pipe passes through the third hole.
상기 펌프로부터 출력되는 유체를 공급받는 유동채널이 형성되어 있는 유동채널 블록;
상기 유동채널을 이동하는 상기 유체 중 일부가 분기되어 이동하는 바이패스관이 형성되어 있는 바이패스 블록;
상기 유동채널 블록과 상기 바이패스 블록 사이에 배치되어, 상기 유동채널 블록을 이동하는 상기 유체 중 상기 바이패스관으로 분기되어 이동하는 유체의 유량을 조절하는 제1항에 따른 센서유량 조절유닛;
상기 바이패스관 내부에 위치하여, 상기 바이패스관 내부를 이동하는 상기 유체의 유량을 측정하는 멤스 질량유량센서; 및
상기 멤스 질량유량센서로부터 측정되는 유량을 바탕으로 상기 펌프의 출력을 제어하는 제어기;를 포함하는 유량측정장치.A pump for supplying fluid;
A flow channel block formed with a flow channel to receive the fluid output from the pump;
A bypass block in which a bypass pipe is formed in which a part of the fluid moving in the flow channel is branched and moved;
A sensor flow rate control unit according to claim 1 arranged between the flow channel block and the bypass block to adjust a flow rate of fluid flowing in the bypass pipe among the fluids moving through the flow channel block;
A MEMS mass flow rate sensor positioned inside the bypass pipe and measuring a flow rate of the fluid moving in the bypass pipe; And
And a controller for controlling an output of the pump based on a flow rate measured from the MEMS mass flow sensor.
상기 펌프는 다이어프램 펌프로 구성되며, 상기 유체는 연료 또는 공기이고,
상기 연료는 액체천연가스인 것을 특징으로 하는 유량측정장치.5. The method of claim 4,
Wherein the pump comprises a diaphragm pump, the fluid is fuel or air,
Wherein the fuel is liquid natural gas.
상기 제어기는 PID 제어기로 구성되며, 맥동류를 안정시키는 디지털 신호처리 과정을 수행하는 것을 특징으로 하는 유량측정장치.
5. The method of claim 4,
Wherein the controller comprises a PID controller and performs a digital signal processing process for stabilizing a pulsating flow.
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