KR20110006869U - 열식질량유량계의 비평형 길이 센서 소자 - Google Patents

Abstract

본 고안은 열식 질량유량계의 비평형 길이 센서 소자를 이용하여 기체용 질량유량계를 사용하여 측정할 때 매우 낮은 유속의 흐름에 있어서 예열된 유속센서의 온도의 일부가 가스온도 측정센서에 대한 열의 대류현상을 일으킴으로하여 측정상의 오차를 발생하는 현상을 미연에 제거하는 것을 그 특징으로 하며 기본적으로 예열된 유속센서의 길이가 예열되지 않은 스테인레스 스틸 밀봉된 백금 측온저항체의 가스 온도 측정 센서 보다 길게 하여 두 개의 센서사이에 발생하는 열의 대류현상을 억제하여 정확한 기체 유량을 측정하는 효과를 가져온다

유속센서, 가스온도 센서, 센서프로브, 파이프

Description

열식질량유량계의 비평형 길이 센서 소자{Unequal length sensor element of thermal mass flow meter}

본 고안은 산업현장에서 기체의 질량유량을 측정하는 열선식 질량유량계의 센서 구조를 비평형으로 제작하여 매우 낮은 유속의 측정에 있어 예열된 유속 센서와 예열되지 않은 가스센서 사이의 대류 현상을 방지하여 정확한 유량의 측정을 하는 것에 있다.

종래의 기체 측정용 질량 유량계의 센서는 두 개의 센서 (하나는 예열된 유속 센서 이고 다른 하나는 예열되지 않는 가스온도 측온저항체 센서이다 )가 동일한 길이의 평형 길이센서로 되어 있으나 이 경우 기체의 유속이 낮은 흐름에 있어서는 예열된 유속센서로부터의 대류 현상이 발생하여 가스온도 측정센서가 오류를 일으킴으로 인하여 유량측정에 부정확하고 오차를 발생하는 문제를 일으키는 단점이 있다. 상기와 같이 예열된 유속센서의 길이보다 예열되지 않은 가스 온도센서의 길이를 짧게 하면 열의 대류 현상을 제거하여 측정의 정확도를 높여줄 수 있다.

본 고안은 산업현장에서 기체 유량의 측정시 낮은 유속의 흐름에서 발생하는 예열된 유속센서와 가스온도 센서의 길이를 비평형으로 하여 열의 대류현상을 제거하여 측정오차를 없애는데 있다.

본 고안은 기체 측정용 열선식 질량유량계의 센서 구조를 개선하는 것으로서 개스의 온도 보다 높게 예열된 유속센서와 개스의 온도 만을 측정하는 온도세서 사이에서 발생하는 열의 대류현상을 억제하며 이를 통하여 더욱 정확한 유량의 측정을 할 수 있다. 이러한 센서는 산업현장에서 파이프, 덕트 , 스택등 다양한 장소에서 가스의 측정을 하게 되며 각종 프로세스에 적용할 수 있도록 재질은 부식에 강한 스테인레스스틸 튜브를 사용하며 튜브내부에는 측온저항체가 내장 밀봉된다. 가스 온도보다 더 높계 예열되는 유속센서는 히터겸용이며 유량의 흐름에 따라 가스 분자들이 고유한 열전도도에 따라 열을 빼앗아가며 이때 유속이 낮은 유량 상태에서는 예열된 유속 센서와 예열되지 않은 가스온도 센서간의 대류현상이 발생하여 측정 오차를 야기 하는데 이는 두 센서의 길이를 비평형 구조로 만드는 것으로 해결하는 것을 특징으로 한다.

본 고안은 각종 산업현장에서의 가스 유량 측정시 낮은 유속에서의 오차를 없애며 산업 공정의 프로세스를 향상시킬 수 있으며 생산성을 증대할 수 있다. 일반적으로 예를 들면 하수 종말처리장과 같은 산업에서는 자연적으로 발생하는 개스의 유속이 낮아 가장 접합한 유량계로 열선식 질량유량계를 사용하지만 이러한 유 량계의 구조는 두 개의 센서길이가 동일하여 열에 의한 대류 현상을 방지할 수 없고 측정상의 오차를 야기하지만 본 고안의 비평형 길이 센서소자는 대류 현상을 방지하여 높은 신뢰성을 제공한다.

본 고안을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 열식 질량유량계가 가스의 측정을 위하여 파이프에 설치된 것을 보여 주며 도2는 비평형 길이 센서소자의 센서부의 단면도 이다.

도면 1에서 도시된 것같이 유량계 (1)는 스테인레스 스틸 프로브 (3)에 의하여 배관 (2) 내부 (4)에 완전 밀봉되어 설치되어진다. 정상적인 작동은 유량계 (1)의 전자부에서 유속 센서 (5)를 배관내부에 흘러가는 가스의 온도보다 높게 예열을 하고 센서 (5)는 가스의 흐름에 따라 가스의 분자들이 그 고유의 온도 전도도에 따라 열을 빼앗아 가므로 센서 (5)는 냉각효과를 가져온다. 이때 센서 (6)은 예열되지 않은 가스온도 측정용 측온저항체이다.

열선식 질량유량계는 상온차방식의 원리를 적용하여 센서 (6)과 센서 (5)의 온도를 일정하게 유지하기 위하여 유량계 (1)의 전자부에서 기전력을 더욱 급전하게 된다. 이러한 기전력의 급전은 파이프 내부 (4)에 흘러가는 유량비에 비례적이다.

유량의 측정은 주어진 총량의 100％에서 0％까지 측정하여 전기적인 아날로그 신호로 전송을 하게 된다. 특히 유속이 낮으면 도 2에 도시한 것과 같이 예열된 유속센서 (2)는 예열되지 않은 가스온도 측정센서 (3)에 열을 전달하는 대류현상을 일으키게 되어 센서 (3)이 실제의 가스온도보다 더 높은 온도를 인지하게 되어 측정상의 오류를 야기하게 된다.

도2에 도시된 것 같이 예열된 히터 겸용 유속센서 (2) 및 가스온도센서 (3)은 열확산을 좋게 하기 위하여 스테인레스 스틸 재질로 되어 지며 내경 2.3밀리미터의 튜브에는 측온저항체 (4, 4a)가 밀봉 내장된다. 유속센서 (4)는 가스온도센서 (4a)보다 저항이 낮으며 센서위치가 더욱 거리가 멀다. 도2에 도시된 비평형 길이 센서소자의 구조는 도1에 도시된 것같이 유량의 흐름 (7)의 방향에도 무관하게 설치될 수 있어 산업현장에서 유량계를 사용하는 사용자들에게도 편의성을 더욱 제고하게 된다.

기체유량계는 공기에서부터 모든 가스에 이르기 까지 모든 산업현장에서 다양한 적용으로 사용하고 있으며 최근에는 온실가스를 줄이기 위하여 대기오염을 일으키는 굴뚝, 소각로, 공장배출가스, 및 폐수처리장등 많은 곳에서 유량을 방출하고 있으며 이러한 유량의 정확한 측정 및 관리 통제가 필요하며 비평형 길이 센서를 이용한 가스용 열식 질량유량계의 사용은 매우 효용성이 높을 것으로 보여진다.

도 1은 본 고안에 의한 비평형 길이 센서구조를 가진 유량계의 설치상태 도면

도 2는 본 고안에 의한 비평형 길이 센서구조를 가진 센서부의 단면도

Claims (1)

1. 가스용 열식 질량유량계 제작 구조이 있어 예열된 히터 겸용 유속센서와 예열되지 않는 가스온도 센서의 길이를 비평형 길이 센서 소자로하는 제조 방법

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