KR101993208B1 - 유량 측정 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유입포트, 유입포트의 반대방향의 유출포트, 유입포트와 유출포트 사이를 연결하는 유동채널 및 유동채널의 외측에 마련되며, 유입포트 측 및 유출포트 측과 각각 유체 이동 가능하게 연결된 공간부를 갖는 바디; 공간부 내에 배치되며, 공간부를 매개로 유입 포트 측과 연결된 유입 관통홀 및 유출 포트 측과 연결된 유출 관통홀을 갖는 제1 지지부재; 제1 지지부재에 접촉하며, 유입 및 유출 관통홀과 각각 유체 이동 가능하게 연결되며, 유입 관통홀을 통과한 유체가 유출 관통홀로 유동하도록 마련된 센서 유로를 갖는 센서 유로 플레이트; 센서 유로의 적어도 일부 영역에 위치되어 센서 유로를 유동하는 유체의 유량을 측정하는 유량 측정 센서; 유량 측정 센서가 안착되는 삽입 홈을 갖는 제2 지지부재; 및 제2 지지부재를 둘러싸며, 공간부를 밀폐하기 위해 마련된 커버;를 포함하는 유량 측정 장치를 제공하고자 한다.

Description

유량 측정 장치{APPARATUS FOR MEASURING FLOW RATE}

본 발명은 유량 측정 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 멤스(MEMS) 센서를 이용한 질량유량계(Mass Flow Meter)에 관한 것이다.

연료 또는 기체의 유량을 측정하기 위한 장치로서, 질량유량계(Mass Flow Meter, MFM)는 연료 또는 기체가 공급되는 메인 유동채널과 메인 유동채널에서 분기된 바이패스 채널이 형성되어 있고, 바이패스 채널 내부에 유량을 측정하기 위한 센서가 배치되고, 바이패스 채널의 입구단과 출구단은 메인 유동채널과 연결되어 있다.

이는 센서가 계측할 수 있는 질량유량은 물리적으로 고정되어 있기 때문에 센서가 계측하지 못하는 유량측정을 위함이다.

도 1은 종래의 유량측정장치를 나타낸 도면으로, 유량측정장치는 메인 유동채널로부터 분기되는 바이패스 채널(2)을 포함하는 바디(1)와 바이패스 채널(2)이 바이패스 채널에 고정되는 유량 측정센서(3) 및 이를 커버하는 센서 커버(11)를 포함한다.

특히, 상기 바이패스 채널(2)은, 유량 측정센서(3)가 안착되어 고정되도록 마련된 홈(4)과 함께 바디(1) 제작 시 기계 가공을 통해 형성된다.

즉, 종래의 측정 센서 유로 즉, 바이패스 채널(2)은 기계 가공하여 형성함으로써, 바디와 센서 커버의 가공 치수 차이에 의해 공간 또는 틈이 발생하는 경우, 바이패스 채널(2) 외에 틈에 의해 유체가 유동하는 유로가 생성되게 되어 유량 측정 시 정확도가 저하되는 문제점이 있다.

또한, 도면에는 도시하지 않았지만, 센서 커버에 유량 측정센서의 유체 유로를 별도로 기계 가공하는 경우에도, 바디와 센서 커버의 가공 치수 차이에 의해 공간 또는 틈이 발생하는 경우, 바이패스 채널 외에 틈에 의해 유체가 유동하는 유로가 생성되게 되어 유량 측정 시 정확도가 저하되는 문제점이 있다.

특히, 유량대가 낮은 영역의 유체의 유량을 측정 시 센서 유로 외로 유량이 흘러 측정이 불가능한 경우가 발생하는 문제를 야기시키기도 한다.

따라서, 상기와 같은 문제점을 극복할 수 있는 유랑측정장치가 요구되는 실정이다.

본 발명은 유량대가 낮은 영역에서도 보다 정확하게 유량을 측정할 수 있는 유량 측정 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 센서 유로로 유입되는 유체의 측정하고자 하는 유량 범위를 조절할 수 있는 유량 측정 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 유입포트, 유입포트의 반대방향의 유출포트, 유입포트와 유출포트 사이를 연결하는 유동채널 및 유동채널의 외측에 마련되며, 유입포트 측 및 유출포트 측과 각각 유체 이동 가능하게 연결된 공간부를 갖는 바디; 공간부 내에 배치되며, 공간부를 매개로 유입 포트 측과 연결된 유입 관통홀 및 유출 포트 측과 연결된 유출 관통홀을 갖는 제1 지지부재; 제1 지지부재에 접촉하며, 유입 및 유출 관통홀과 각각 유체 이동 가능하게 연결되며, 유입 관통홀을 통과한 유체가 유출 관통홀로 유동하도록 마련된 센서 유로를 갖는 센서 유로 플레이트; 센서 유로의 적어도 일부 영역에 위치되어 센서 유로를 유동하는 유체의 유량을 측정하는 유량 측정 센서; 유량 측정 센서가 안착되는 삽입홈을 갖는 제2 지지부재; 및 유량 측정 센서를 둘러싸며, 공간부를 밀폐하기 위해 마련된 커버; 를 포함하는 유량 측정 장치를 제공한다.

또한, 센서 유로는, 센서 유로 플레이트를 관통하도록 형성되고, 유입 관통홀 및 유출 관통홀과 각각 연결되며, 소정의 폭을 갖는 유입부 및 유출부; 및 유입부와 유출부 사이를 유체이동 가능하게 연결하되, 유입부 및 유출부의 폭보다 작은 폭을 갖도록 마련된 유량 측정 유로를 포함한다.

또한, 유량 측정 센서는 제2 지지부재의 삽입 홈에 안착되는 제1면 및 센서 유로 플레이트와 접촉하는 제2면을 포함하며, 제2 면은 센서회로 보호부(402)를 갖고, 센서 유로 플레이트는 센서회로 보호부(402)와 대응하는 위치에 제1 삽입홀을 갖고, 제1 지지부재는 센서회로 보호부(402)와 대응하는 위치에 제2 삽입홀을 포함한다.

또한, 센서회로 보호부(402)의 돌출 높이는, 제1 삽입홀의 두께 및 제2 삽입홀의 두께의 합 이하인 것을 포함한다.

또한, 제1 지지부재 및 센서 유로 플레이트는 대향하는 접촉면이 평탄면으로 형성될 수 있다.

또한, 공간부는, 제1 지지부재와 접촉하는 바닥면을 가지며, 바닥면은 유동채널과 유입 관통홀을 연결하기 위한 제1 관통홀 및 유출 관통홀과 유동채널을 연결하기 위한 제2 관통홀을 포함한다.

또한, 제2 지지부재는 삽입홈을 갖는 제1면 및 반대방향의 제2면을 갖고, 삽입홈에 안착된 유량 측정 센서를 센서 유로 플레이트 및 제1 지지부재와 결합 고정하도록 마련된 복수 개의 체결 수단을 추가로 포함한다.

또한, 제1 지지부재, 센서 유로 플레이트 및 제2 지지부재는 차례로 복수 개의 체결 수단이 관통하도록 동일한 위치에 각각 마련된 복수 개의 체결 홀을 추가로 포함한다.

또한, 센서 유로 플레이트 및 제1 지지부재는, 각각 에칭(etching) 가공 되는 것을 포함한다.

또한, 유량 측정 장치는, 공간부를 실링하도록 마련된 실링부재를 추가로 포함한다.

또한, 바닥면은, 복수 개의 체결 수단의 일단부가 각각 안착되는 복수 개의 제1 안착홈을 추가로 포함한다.

또한, 커버는, 복수 개의 체결 수단의 타단부가 각각 안착되는 복수 개의 제2 안착홈을 추가로 포함한다.

또한, 삽입홈은, 유량 측정 센서의 제1면에 형성된 홀로 유체가 유동 가능하도록 마련된 공간을 형성하는 내측 홈을 추가로 포함한다.

본 발명에 따르면, 별도의 센서 유로 플레이트를 이용하여 센서 유로를 형성함으로써, 센서 유로가 센서의 측정 부분에만 형성되게 하여 유량대가 낮은 영역에서도 보다 정확하게 유량을 측정할 수 있는 효과가 있다.

또한, 센서 유로 플레이트의 두께를 조절하여 센서 유로의 체적을 변경함으로써, 센서 유로로 유입되는 유체의 측정하고자 하는 유량 범위를 효과적으로 조절할 수 있다.

즉, 센서 유로로 유입되는 유량을 조절할 수 있는 효과가 있다.

이에 더하여, 본 발명에 따르면, 별도의 센서 유로 플레이트를 제작하여 사용함으로써 가공편차에 의해 발생되는 유로의 단면적 변화를 최소화 할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 유량 측정 장치를 설명하기 위해 나타낸 도면이다.
도 2 및 도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 유량 측정 장치를 나타낸 분해사시도 이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유량 측정 장치의 바디를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 지지부재의 정면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 유로 플레이트를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 지지부재와 센서 유로 플레이트의 결합도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 유량 측정 센서를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 지지부재를 나타낸 도면이다.
도 10 내지 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 지지부재, 센서 유로 플레이트, 유량 측정 센서 및 제2 지지부재의 결합도 이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 커버 나타낸 사시도이다.
도 14 및 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따라 구성요소들이 공간부에 배치되는 순서를 설명하기 위해 나타낸 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

또한, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일 또는 유사한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 하며, 설명의 편의를 위하여 도시된 각 구성 부재의 크기 및 형상은 과장되거나 축소될 수 있다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 2 및 도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 유량 측정 장치를 나타낸 분해사시도, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유량 측정 장치의 바디, 도 5는 제1 지지부재의 정면도, 도 6은 센서 유로 플레이트, 도 7은 제1 지지부재와 센서 유로 플레이트의 결합도, 도 8은 유량 측정 센서, 도 9는 제2 지지부재, 도 10 내지 12는 제1 지지부재, 센서 유로 플레이트, 유량 측정 센서 및 제2 지지부재의 결합도, 도 13은 커버 나타낸 사시도이다.

이하, 도 2 내지 도 13을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 유량 측정 장치(10)에 대해 상세히 설명한다.

본 발명은 유량 측정 장치(10)에 관한 것으로, 보다 구체적으로 멤스(MEMS) 센서를 이용한 질량유량계(Mass Flow Meter)에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 별도의 센서 유로 플레이트를 이용하여 센서 유로를 형성함으로써, 센서 유로가 센서의 측정 부분에만 형성되게 하여 유량대가 낮은 영역에서도 보다 정확하게 유량을 측정할 수 있고, 센서 유로 플레이트의 두께를 조절하여 센서 유로의 면적을 변경함으로써, 센서 유로로 유입되는 유체의 측정하고자 하는 유량 범위를 효과적으로 조절할 수 있다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 유량 측정 장치(10)는 바디(100), 제1 지지부재(200), 센서 유로 플레이트(300), 유량 측정 센서(400), 제2 지지부재(500) 및 커버(600)를 포함한다.

보다 구체적으로, 상기 바디(100)는 유입포트(101), 유입포트의 반대방향의 유출포트(102), 유입포트와 유출포트 사이를 연결하는 유동채널(103) 및 유동채널(103)의 외측에 마련되며, 유입포트 측 및 유출포트 측과 각각 유체 이동 가능하게 연결된 공간부(110)를 갖는다.

또한, 상기 제1 지지부재(200)는, 공간부(110) 내에 배치되며, 공간부(110)를 매개로 유입 포트(101) 측과 연결된 유입 관통홀(210) 및 유출 포트(102) 측과 연결된 유출 관통홀(220)을 갖는다.

또한, 상기 센서 유로 플레이트(300)는, 제1 지지부재(200)에 접촉하고, 유입 및 유출 관통홀(210,220)과 각각 유체 이동 가능하게 연결되며, 유입 관통홀(210)을 통과한 유체가 유출 관통홀(220)로 유동하도록 마련된 센서 유로(310)를 갖는다.

또한, 상기 유량 측정 센서(400)는, 센서 유로(310)의 적어도 일부 영역에 위치되어 센서 유로(310)를 유동하는 유체의 유량을 측정한다.

또한, 상기 제2 지지부재(500)는 유량 측정 센서(400)가 안착되는 삽입 홈(510)을 갖는다.

또한, 상기 커버(600)는, 제2 지지부재(500)를 둘러싸며, 공간부(110)를 밀폐하기 위해 마련된다.

도 4를 참조하면, 상기 바디(100)는 유입포트(101) 및 유입포트(101)의 반대방향의 유출포트(102)를 갖고, 유입포트와 유출포트 사이를 유체가 유동하도록 마련된 유동채널(103)을 포함한다.

또한, 상기 공간부(110)는 유입포트(101)로 유입된 유체가 유동채널(103)을 유동하며 유출포트(102)로 토출되는 과정에서, 유동하는 유체 중 일부를 유동채널(103)의 외측으로 분기하여 유체의 유량을 측정하도록 마련될 수 있다.

여기서, 상기 유동채널(103)은 바디(100) 내측에 형성되며, 공간부(110)는 바디 외측에 형성되되, 소정 공간을 갖는 공간부(110)의 일부 영역은 유동채널(103)의 외주면 일부 영역을 이룰 수 있다.

특히, 공간부(110)는 바디 일측의 외부면(104)에서 유동채널이 형성된 내측 방향으로 소정 깊이(h)를 갖도록 형성될 수 있다.

일 예로, 상기 공간부(110)는 소정의 높이(h)를 갖고 일면이 개구된 직육면체 형상으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 상기 공간부(110)는 유동 채널의 적어도 일부 영역을 형성하는 바닥면(111)을 포함한다.

이에 더하여, 상기 바닥면(111)은, 유동채널(103)과 유입 관통홀(210)을 연결하기 위한 제1 관통홀(112) 및 유출 관통홀(220)과 유동채널(103)을 연결하기 위한 제2 관통홀(113)을 포함한다.

보다 구체적으로, 상기 제1 관통홀(112)은, 유입포트(101)로 유입된 유체가 유동채널(103)을 유동하며 유출포트(102)로 토출되는 과정에서, 유동채널(103)을 유동하는 유체의 일부를 유입 관통홀(210)을 통과하여 센서 유로(310)로 공급하기 위해 마련될 수 있다.

또한, 제2 관통홀(113)은, 상기 센서 유로(310)로 유입된 유체가 센서 유로(310)를 유동하여 유출 관통홀(220)을 통과하여 유동채널(103)로 토출 되도록 마련될 수 있다.

특히, 상기 바닥면(111)은 유동채널(103)의 일부 영역을 형성함으로써, 유입포트 측 및 유출포트 측과 각각 유체 이동 가능하게 연결된다.

여기서, 상기 제1 관통홀(112)은, 유입포트로 유입된 유체가 유입포트 측 유동채널을 유동하여 공간부(110)로 분기되도록 유입포트(101) 측에 인접한 바닥면(111)의 제1 단부(111a) 측에 마련될 수 있다.

이와 반대로, 제2 관통홀(113)은, 공간부(110)로 유입된 유체가 센서 유로(310)를 유동하여 유체의 유량이 측정된 후 공간부(110)에서 유동채널(103)로 토출되도록 유출포트(102) 측에 인접한 바닥면(111)의 제2 단부(111b) 측에 마련될 수 있다.

또한, 상기 바닥면(111)에는 후술할 복수 개의 체결 수단이 안착되는 복수 개의 체결 홀과 대응하는 위치에 마련된 복수 개의 제1 안착홈(114)이 마련될 수 있다.

이에 더하여, 상기 바디(100) 외부면(104) 측에는 공간부(110)를 실링하도록 실링 부재(700)가 삽입되는 실링부재 홈(115)이 마련될 수 있다.

여기서, 상기 실링 부재(700)는 실링부재 홈(115)에 삽입되어, 공간부(110)를 실링할 수 있다. 일 예로, 실링 부재(700)는 종래에 사용되는 패킹에 적합한 고무재질 등으로 이루어진 고무패킹 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

이에 더하여, 상기 바디(100)는 공간부와 외부를 연결하도록 일 측에 형성된 제3 관통홀(116)을 포함한다.

상기 유량 측정 센서(400)가 공간부 내에 장착된 후 후술할 핀부(403)가 상기 제3 관통홀(116)을 통과하여 바디 외측으로 돌출되어 제어기와 전기적으로 연결 될 수 있다.

한편, 도 5 및 도 7을 참조하면, 상기 제1 지지부재는(200), 유입포트(101) 측 유동채널(103)에서 공급되는 유체를 센서 유로(310)로 안내하며, 센서 유로(310) 일측을 실링 하도록 마련될 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 제1 지지부재(200)에 형성된 유입 관통홀(210) 및 유출 관통홀(220) 각각은 유동채널(103)에서 공급되는 유체를 센서 유로(310)로 공급하도록 제1 관통홀(112) 및 제2 관통홀(113)과 대응되는 위치에 동일한 크기로 마련될 수 있다.

여기서, 상기 제1 지지부재에 형성되는 유입 관통홀, 유출 관통홀, 복수 개의 체결 홀(C) 및 제2 삽입홀은 각각 제1 지지부재를 관통하여 형성될 수 있다.

한편, 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 유로 플레이트(300)는 제1 지지부재(200)에 접촉하며, 센서 유로 플레이트(300)를 관통하도록 형성된 센서 유로(310)를 포함한다.

특히, 상기 센서 유로(310)는 상기 유입 관통홀(210) 및 유출 관통홀(220)과 유체이동 가능하게 각각 연결된다.

즉, 상기 센서 유로(310)는 유동채널(103)에서 분기된 유체의 유량을 측정하기 위해 유체가 유동하도록 마련될 수 있다.

여기서, 적어도 하나 이상의 센서 유로 플레이트(300)가 공간부 내에 배치될 수 있다.

보다 구체적으로, 센서 유로 플레이트(300)의 센서 유로(310)는, 유체가 유입 및 유출되도록 각각 소정의 폭(W1)을 갖는 유입부(311) 및 유출부(312)를 포함한다.

또한, 상기 유입부(311) 및 유출부(312) 사이를 유체이동 가능하게 연결하되, 유입부(311) 및 유출부(312)의 폭(W1) 보다 작은 폭(W2)를 갖도록 마련된 유량 측정 유로(313)를 포함한다.

특히, 상기 유입부(311) 및 유출부(312)는 상기 유입 관통홀(210) 및 유출 관통홀(220)과 유체이동 가능하게 각각 연결된다.

특히, 상기 센서 유로(310)는 플레이트(300)에 에칭(etching) 가공 함으로써, 유체가 유동하도록 형성될 수 있다.

따라서, 종래에 바디 및 센서 커버에 직접 센서 유로를 형성하기 위해 가공할 때 보다 센서 유로를 용이하게 제작할 수 있는 이점이 있다.

여기서, 상기 플레이트의 재질은 일 예로 SUS 일 수 있으며, 금속의 재질로써 종래에 사용되는 것을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

특히, 상기 재질은 측정하고자 하는 기체와의 반응성에 따라 적절히 선택하여 사용할 수 있다.

여기서, 상기 제1 지지부재(400) 또한, 에칭 가공으로 제작할 수 있다.

또한, 상기 에칭(etching, 식각)이란, 화학약품의 부식작용을 응용한 표면가공 방법으로, 사용하는 소재에서 필요한 부위만 방식(防蝕) 처리한 후, 부식시켜 불필요한 부분을 제거하여 원하는 모양을 얻는 가공방법을 의미한다.

이에 더하여, 센서 유로 플레이트(300)는, 소정의 두께(T)를 갖고, 두께(T)를 변경함에 따라 센서 유로(310)의 체적(S)을 조절하여, 측정하고자 하는 유량 범위를 조절할 수 있다.

즉, 센서 유로(310)의 체적을 조절하여, 센서 유로(310)로 유입되는 유량을 조절할 수 있는 효과가 있다.

상기와 같이 센서 유로(310)로 유입되는 유량을 조절하면, 유량대가 낮은 영역의 유체의 유량을 측정할 때, 측정하고자 하는 유량 범위를 증가 시킬 수 있어 보다 정확하게 유량을 측정할 수 있는 효과가 있다.

예를 들어, 상기 센서 유로로 유입되는 유량 범위를 조절함에 있어서, 센서 유로 플레이트(300)의 두께(T)를 증가 시키면 그에 따라 센서 유로의 체적이 증가하여 유입되는 유체의 유량을 증가시킬 수 있고, 이와 반대로 센서 유로 플레이트(300)의 두께(T)를 감소 시키면 그에 따라 센서 유로의 체적이 감소하여 유입되는 유체의 유량을 감소 시키도록 유입되는 유체의 유량 범위를 조절할 수 있게 된다.

여기서, 상기와 같이 센서 유로 플레이트(300)의 두께를 조절하여 유체의 유량 범위를 조절하는 것 외에도, 도시하지는 않았지만, 소정 두께로 형성된 센서 유로 플레이트(300)를 복수 개 적층하여 배치 함으로써, 전술한 바와 같이 센서 유로의 유량 범위를 조절할 수도 있다.

이에 더하여, 상기 센서 유로 플레이트에 형성된 센서유로, 복수 개의 체결 홀 및 제1 삽입홀은 각각 센서 유로 플레이트를 관통하여 형성될 수 있다.

한편, 도 8을 참조하면 본 발명의 유량 측정 센서(400)는 상기 센서 유로(310)의 적어도 일부 영역에 위치되어 센서 유로(310)를 유동하는 유체의 유량을 측정할 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 유량 측정 센서(400)는 후술할 제2 지지부재(500)의 삽입 홈(510)에 안착되는 제1면(410) 및 센서 유로 플레이트와 접촉하는 제2면(420)을 포함한다.

상기 유량 측정 센서(400)의 제2면(420)에는, 유량을 측정하도록 마련된 센싱부(401), 센싱에 필요한 전자 소자들을 보호 하기 위한 센서회로 보호부(402) 및 센싱부(401)에서 계측된 신호를 외부에 마련된 제어기(미도시)로 전달하도록 마련된 핀부(403)을 포함한다.

즉, 핀부(403)는 제어기와 전기적으로 연결 구비될 수 있다.

특히, 상기 센서회로 보호부(402)는 유량 측정 센서의 외측으로 돌출되도록 형성될 수 있다.

상기와 같이 제2 면(420)에 외측으로 돌출된 센서회로 보호부(402)가 삽입되어 고정되도록 센서 유로 플레이트(300)는 센서회로 보호부(402)와 대응하는 위치에 제1 삽입홀(320)이 마련될 수 있다.

또한, 제1 지지부재(200)도 외측으로 돌출된 유량 측정 센서의 센서회로 보호부(402)가 삽입되어 고정되도록 센서회로 보호부(402)와 대응하는 위치에 제2 삽입홀(230)이 마련될 수 있다.

특히, 상기 센서회로 보호부(402)의 돌출 높이는 제1 삽입홀(320)의 두께 및 제2 삽입홀(230)의 두께의 합 이하 일 수 있다.

즉, 제1 삽입홀(320) 및 제2 삽입홀(230) 각각의 두께의 합은 센서회로 보호부(402)의 돌출 높이보다 크게 제작될 수 있다.

이에 더하여, 상기 유량 측정 센서의 센싱부(401)는 센서 유로(310)의 유량 측정 유로(313)의 중앙영역에 배치되어 유체의 유량을 측정할 수 있다.

여기서, 상기 유량 측정 센서(400)는 일 예로, 멤스 질량유량센서 일 수 있으며, MEMS 기술로 제작된 박막형 Hot film 센서이며, Hot film 센서는 기존의 열선식 질량유량센서(Hot wire)의 높은 생산 비용 및 종래의 바이패스 관에 노출된 열선이 오염되어 계측 정밀도가 손상되는 단점을 보완함으로써 보다 정밀한 계측이 가능하게 한다.

즉, 상기 멤스 질량유량센서는 상기 센서 유로(310)를 통해 이동하는 유체의 유량을 측정함으로써, 전체적으로 유동채널(103)에 공급되는 유체의 양을 판단할 수 있다.

상기 제어기(미도시)는, 전원부, 계측부, 신호처리부, 통신부 및 제어부 등을 포함할 수 있고, 상기 유량 측정 센서(400)로부터 측정되는 유체의 유량을 바탕으로 펌프의 출력 등을 제어할 수 있다.

한편, 도 9 내지 도 12를 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 지지부재(500)는 유량 측정 센서(400)가 안착되는 삽입 홈(510)을 갖는다.

상기 삽입 홈(510)은 유량 측정 센서와 대응되는 크기로 형성되어 제2 지지부재 일면에서 내측으로 소정 깊이만큼 삽입되도록 형성될 수 있다.

따라서, 상기 유량 측정 센서는 삽입 홈(510)에 안착되어 지지 고정될 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 제2 지지부재(500)는 삽입 홈(510)을 갖는 제1면(501) 및 반대방향의 제2면(502)을 갖는다.

여기서, 상기 삽입 홈(510)은, 삽입 홈(510)에서 내측으로 소정 공간(S)을 형성하는 내측 홈(511)이 추가로 형성될 수 있다.

즉, 제2 지지부재의 삽입 홈에 안착된 유량 측정 센서와 제2 지지부재 사이에는 소정 공간(S)이 형성된다.

상기와 같이 내측 홈(511)은 유량 측정 센서의 제1면(410)에 형성된 홀(411)로 유체가 유동될 수 있는 공간(S)을 형성할 수 있다.

보다 구체적으로, 유량 측정 센서가 삽입 홈(510)에 안착되고 센서 유로 플레이트 및 제1 지지부재가 조립되어 센서 유로 플레이트로 유체가 유동 시, 유량 측정 센서와 삽입 홈(510) 사이의 미세한 간격을 통해 유체가 상기와 같이 소정 공간(S)을 형성하는 내측 홈(511)으로 유입되어 소정 공간(S)을 채우게 된다.

이 때, 소정 공간(S)으로 유입된 유체는 홀(411)로 유입됨으로써, 글라스(glass)재질로 형성된 센싱부 측의 압력과 홀(411) 측의 압력이 동일하게 되어, 즉, 센서 유로 플레이트로 유입되는 유입 압력이 보상되어 유량 측정 시 압력이 높은 경우 유량 측정 센서의 파손 및 손상을 방지할 수 있게 된다.

또한, 제2 지지부재(500)는 삽입 홈(510)에 안착된 유량 측정 센서(400)를 센서 유로 플레이트(300) 및 제1 지지부재(200)와 결합 고정하도록 마련된 복수 개의 체결 수단(520)을 추가로 포함할 수 있다.

상기 복수 개의 체결 수단(520)은 일 예로 볼트 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 확산 접합에 의해 결합 고정 될 수 있다.

특히, 상기 제1 지지부재(200), 센서 유로 플레이트(300) 및 제2 지지부재(500)는 차례로 복수 개의 체결 수단이 관통하도록 동일한 위치에 각각 마련된 복수 개의 체결 홀(C1, C2, C3)을 포함한다.

또한, 상기 복수 개의 체결 수단(520)의 일단부(520a)가 안착되도록 바디의 바닥면(111)에는 복수 개의 제1 안착홈(114)이 복수 개의 체결 홀(C)과 대응되는 위치에 각각 마련될 수 있다.

또한, 상기 제2 지지부재(500)의 복수 개의 체결 홀(C3)은 복수 개의 체결 수단의 타단부(520b)가 제2 지지부재(500)의 제2면(502) 바깥 측으로 돌출되도록 체결될 수 있다.

즉, 상기 복수 개의 체결 수단(520)은 제1 지지부재를 관통하고, 센서 유로 플레이트를 관통한 후 제2 지지부재를 관통하여 체결함으로써, 상기 제1 지지부재(200), 센서 유로 플레이트(300), 유량 측정 센서(400) 및 제2 지지부재(500)를 일체로 결합 고정시킬 수 있다.

여기서, 제1 지지부재 및 센서 유로 플레이트는 각각 제1 면과 제1 면의 반대방향의 제2 면을 갖고, 상기 체결홀(C)들은 제1 면과 제2 면을 관통하여 형성되고, 제1 면과 제2 면은 각각 평탄면으로 형성된다.

보다 구체적으로, 제1 지지부재는 바닥면과 마주하는 제1 면, 센서 유로 플레이트와 마주하는 제2 면을 갖는다.

또한, 센서 유로 플레이트는 제1 지지부재와 마주하는 제1 면, 유량 측정 센서와 마주하는 제2 면을 갖는다.

즉, 제1 지지부재 및 센서 유로 플레이트는 평탄면에 의해 체결 시 서로 밀착 접촉 할 수 있어 틈이 발생하지 않아 보다 정확한 유량을 측정할 수 있는 효과가 있다.

이에 더하여, 바닥면(111) 또한 제1 지지부재의 제1면과 마주하는 평탄면을 갖는다. 따라서, 제1 지지부재와 접촉하는 바닥면은 평탄면으로 형성됨으로써, 공간부 내에 밀착하게 장착되어 보다 기밀하게 유체를 센서 유로로 안내할 수 있게 된다.

또한, 상기와 같이 제작함에 있어서, 종래에 바디 내부에 유로를 가공하는 것에 비해 보다 용이하게 제작할 수 있고, 이에 따라 가공편차에 의해 발생되는 유로의 단면적 변화를 최소화 할 수 있는 효과가 있다.

한편, 상기 센서 유로(310)의 유입부(311) 및 제1 지지부재의 유입관통홀(210)은 제1 관통홀(112)과 대응되는 위치에 마련되고, 센서 유로의 유출부(312) 및 제1 지지부재의 유출관통홀(220)은 제2 관통홀(113)과 대응되는 위치에 마련될 수 있다.

여기서, 상기 유입관통홀(210)의 직경(D1')은, 제1 관통홀(112)의 직경(D1)과 동일한 길이를 갖도록 길이방향으로 확장되게 형성될 수 있다.

또한, 상기 유출관통홀(220)의 직경(D2')은, 제2 관통홀(113)의 직경(D2)과 동일한 길이를 갖도록 길이방향으로 확장되게 형성될 수 있다.

상기와 같이 유입관통홀 및 유출관통홀의 직경을 형성함으로써, 제1 및 제2 관통홀을 각각 통과하는 유체가 센서 유로 이외의 경로로 새어나가지 않도록 할 수 있다.

한편, 도 13을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 유량 측정 장치(10)는 상기 공간부(110)를 밀폐하기 위해 마련된 커버(600)를 포함한다.

보다 구체적으로, 상기 커버(600)는 제1면(601) 및 제1면의 반대방향의 제2면(602)을 갖고, 공간부를 개폐함과 동시에 내부의 유체가 외부로 새어나오지 않도록 바디(100) 일측과 결합하도록 볼트 등을 이용하여 고정 연결 시킬 수 있다.

특히, 상기 커버(600)의 제1면(601)에는 전술한 복수 개의 체결 수단(520)의 타단부(520b)가 각각 안착되는 복수 개의 제2 안착홈(610)을 포함한다.

상기 제2 안착홈(610)은 복수 개의 체결 홀(C)과 각각 대응되는 위치에 마련될 수 있다.

따라서, 상기 커버(600)는 공간부에 전술한 구성요소들을 모두 배치 한 후 최상단에 장착하여 공간부를 기밀하게 할 수 있다.

한편, 본 발명의 유량 측정 장치(10)는 바닥면(111)을 기준으로, 제1 지지부재(200), 센서 유로 플레이트(300), 유량측정센서(400) 및 제2 지지부재(500)가 차례로 각각 공간부(110) 내부에 밀착 결속되게 배치되고, 공간부 내부는 커버(600) 및 실링부재(700)에 의해 밀폐될 수 있다.

보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따라 구성요소들이 공간부에 배치되는 순서를 설명하기 위해 나타낸 도 14 및 도 15를 참조하면, 먼저 유량 측정 센서의 제1 면(410)이 제2 지지부재의 삽입 홈(510)에 안착되도록 배치하고 유량 측정 센서의 제2면(420)에 접촉하도록 센서 유로 플레이트(300)를 배치한다.

그 후, 센서 유로 플레이트(300)와 접촉하도록 제1 지지부재(200)를 배치한다.

이 때, 유량 측정 센서의 센서회로 보호부(402)가 상기 제1 삽입홀(320) 및 제2 삽입홀(230)을 차례로 통과하도록 배치될 수 있다.

상기와 같이 배치된 상태에서 복수 개의 체결 수단(520)이 제1 지지부재 측에서 제2 지지부재 측 방향으로 복수 개의 체결 홀을 차례로 관통하도록 체결하여 제1 지지부재, 센서 유로 플레이트, 유량 측정 센서 및 제2 지지부재가 결합될 수 있다.

상기와 같이 결합된 상태에서 유량 측정 센서의 핀 부(403)가 바디에 마련된 제3 관통홀(116)을 통과하도록 공간부 내에 밀착되게 장착 된다.

이 때, 복수 개의 체결 수단의 일단부(520a)는 바닥면의 제1 안착홈(114)에 안착되어 제1 지지부재는 공간부 내에 밀착될 수 있다.

그 다음 실링부재(700)를 실링부재 홈에 장착하여 공간부 내를 보다 기밀하게 한다. 여기서, 상기 실링부재(700)의 배치는 순서에 상관 없이 배치 가능하다.

그 후 제2 지지부재(500)의 제2면(502) 바깥 측으로 돌출되도록 체결 된 복수 개의 체결 수단의 타단부(520b) 각각이 커버(600)의 제1면(601)에 마련된 복수 개의 제2 안착홈(610)에 안착되도록 장착하여 최종적으로 공간부를 기밀하게 한다.

본 발명은 도 12 및 도 16에 나타낸 바와 같이, 유량을 측정하기 위한 별도의 센서 유로 플레이트를 제작하여 사용함으로써, 보다 기밀하게 밀착될 수 있어 종래에 유로에서 발생하는 틈을 최소화 함으로써, 센서 유로가 센서의 측정 부분에만 형성되게 하여 유량대가 낮은 영역에서 뿐만 아니라, 전 유량대에서 보다 정확하게 유량을 측정할 수 있는 효과가 있다.

즉, 종래에 센서 유로 외로 유량이 흘러 측정이 불가능한 경우가 발생되어 제품의 성능(정확도)에 문제가 발생하는 것을 사전에 차단할 수 있게 된다.

상기와 같은 구성을 갖는 유량 측정 장치(10)는, 종래에 사용되어 오는 연료 전지 시스템에서 연료 전지 시스템의 작동을 위해 휘발성 물질 등을 포함하는 연료 및 기체의 유량을 계측하는데 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 연료 및 기체의 유량 측정이 필요한 곳이라면 적용 가능하다.

10: 유량 측정 장치
100: 바디
200: 제1 지지부재
300: 센서 유로 플레이트
400: 유량 측정 센서
500: 제2 지지부재
600: 커버
700: 실링부재

Claims (13)

1. 유입포트, 유입포트의 반대방향의 유출포트, 유입포트와 유출포트 사이를 연결하는 유동채널 및 유동채널의 외측에 마련되며, 유입포트 측 및 유출포트 측과 각각 유체 이동 가능하게 연결된 공간부를 갖는 바디;
   공간부 내에 배치되며, 공간부를 매개로 유입 포트 측과 연결된 유입 관통홀 및 유출 포트 측과 연결된 유출 관통홀을 갖는 제1 지지부재;
   제1 지지부재에 접촉하고, 유입 및 유출 관통홀과 각각 유체 이동 가능하게 연결되며, 유입 관통홀을 통과한 유체가 유출 관통홀로 유동하도록 마련된 센서 유로를 갖는 센서 유로 플레이트;
   센서 유로의 적어도 일부 영역에 위치되어 센서 유로를 유동하는 유체의 유량을 측정하는 유량 측정 센서;
   유량 측정 센서가 안착되는 삽입 홈을 갖는 제2 지지부재; 및
   제2 지지부재를 둘러싸며, 공간부를 밀폐하기 위해 마련된 커버;를 포함하며,
   유량 측정 센서는 제2 지지부재의 삽입 홈에 안착되는 제1면 및 센서 유로 플레이트와 접촉하는 제2면을 포함하며, 제2 면은 센서회로 보호부를 갖고,
   센서 유로 플레이트는 센서회로 보호부와 대응하는 위치에 제1 삽입홀을 갖고, 제1 지지부재는 센서회로 보호부와 대응하는 위치에 제2 삽입홀을 갖는 유량 측정 장치.
2. 제 1항에 있어서,
   센서 유로는, 센서 유로 플레이트를 관통하도록 형성되고,
   유입 관통홀 및 유출 관통홀과 각각 연결되며, 소정의 폭을 갖는 유입부 및 유출부; 및
   유입부와 유출부 사이를 유체이동 가능하게 연결하되, 유입부 및 유출부의 폭보다 작은 폭을 갖도록 마련된 유량 측정 유로를 갖는 유량 측정 장치.
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   센서회로 보호부의 돌출 높이는, 제1 삽입홀의 두께 및 제2 삽입홀의 두께의 합 이하인 유량 측정 장치.
5. 제 1 항에 있어서,
   제1 지지부재 및 센서 유로 플레이트는 대향하는 접촉면이 평탄면으로 형성된 유량 측정 장치.
6. 제 1 항에 있어서,
   공간부는, 제1 지지부재와 접촉하는 바닥면을 가지며,
   바닥면은 유동채널과 유입 관통홀을 연결하기 위한 제1 관통홀 및 유출 관통홀과 유동채널을 연결하기 위한 제2 관통홀을 갖는 유량 측정 장치.
7. 제 1 항에 있어서,
   제2 지지부재는 삽입홈을 갖는 제1면 및 반대방향의 제2면을 갖고,
   삽입홈에 안착된 유량 측정 센서를 센서 유로 플레이트 및 제1 지지부재와 결합 고정하도록 마련된 복수 개의 체결 수단을 추가로 포함하는 유량 측정 장치.
8. 제 7항에 있어서,
   제1 지지부재, 센서 유로 플레이트 및 제2 지지부재는 차례로 복수 개의 체결 수단이 관통하도록 동일한 위치에 각각 마련된 복수 개의 체결 홀을 추가로 포함하는 유량 측정 장치.
9. 제 1항에 있어서,
   센서 유로 플레이트 및 제1 지지부재는, 각각 에칭(etching) 가공 되는 것을 특징으로 하는 유량 측정 장치.
10. 제 1항에 있어서,
    유량 측정 장치는, 공간부를 실링하도록 마련된 실링부재를 추가로 포함하는 유량 측정 장치.
11. 제 6항 또는 제 7항에 있어서,
    바닥면은, 복수 개의 체결 수단의 일단부가 각각 안착되는 복수 개의 제1 안착홈을 추가로 포함하는 유량 측정 장치.
12. 제 7항에 있어서,
    커버는, 복수 개의 체결 수단의 타단부가 각각 안착되는 복수 개의 제2 안착홈을 추가로 포함하는 유량 측정 장치.
13. 제 7항에 있어서,
    삽입홈은, 유량 측정 센서의 제1면에 형성된 홀로 유체가 유동 가능하도록 마련된 공간을 형성하는 내측 홈을 추가로 포함하는 유량 측정 장치.
    

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