KR20120137011A - 유속 감지장치 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유속 감지장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 유속 감지장치에는, 유체의 유동방향에 미리 설정된 방향으로 배치되는 유동 간섭부; 상기 유동 간섭부로부터 연장되며, 상기 유동 간섭부의 움직임에 따라 물리적 변형이 발생되는 변형 발생부; 및 상기 물리적 변형을 미리 설정된 전기 신호로 인식하는 신호 인식부가 포함되며, 상기 변형 발생부의 적어도 일부분에는, 상기 변형 발생부의 일면으로부터 함몰되는 주름 구조가 적용되는 것을 특징으로 한다.

Description

유속 감지장치 및 그 제조방법 {A sensing device for flow velocity and a manufacturing method the same}
본 발명은 유속 감지장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
유속 감지장치는 유체의 유동속도를 감지하기 위한 장치로서, 가정용 가전제품 또는 산업용 제품에 사용될 수 있다.
일반적으로, 상기 유속 감지장치에는, 유속을 감지하는 메카니즘에 따라, 열대류방식 및 유동의 저항을 이용하는 방식으로 구분될 수 있다.
상기 열대류방식을 이용하는 유속 감지장치에는 발열부재가 포함된다. 상기 발열부재에는 소정의 열이 발생되며, 유동이 발생되지 않으면 히터의 일측부 및 타측부는 동일한 온도값이 감지된다.
이러한 상태에서, 유동이 일방향으로 즉, 상기 일측부로부터 상기 타측부 또는 상기 타측부로부터 상기 일측부로 작용하면 상기 일측부 및 타측부간 온도 차이가 발생된다. 이러한 온도 차이를 인식함으로써 유속을 감지하게 된다.
종래의 열대류방식을 이용한 유속 감지장치에 의하면, 발열에 의한 온도 변화를 측정하기 위하여 지속적이 전류가 공급되어야 하므로 에너지소모량이 크게 되는 문제점이 있었다. 그리고, 상기 유속 감지장치는 유속 감지장치가 설치되는 공간의 온도에 민감하게 작용되므로 감지되는 유속의 정확성에 문제가 있었다.
한편, 상기 유동의 저항을 이용하는 유속 감지장치는, 유동이 작용하는 장치의 일부분이 물리적 변형을 일으키고 그 변형에 기초하여 소정의 전기신호가 발생됨으로써 유속이 감지되는 것을 특징으로 한다.
다만, 종래의 유동의 저항을 이용하는 유속 감지장치에 의하면, 저속 또는 소량의 유동이 발생되는 경우 상기 물리적 변형이 충분하지 않아 유동의 속도를 감지하는 것이 용이하지 않다는 문제점이 있었다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 유체의 속도가 용이하게 감지될 수 있도록 하는 유속 감지장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 유속 감지장치에는, 유체의 유동방향에 미리 설정된 방향으로 배치되는 유동 간섭부; 상기 유동 간섭부로부터 연장되며, 상기 유동 간섭부의 움직임에 따라 물리적 변형이 발생되는 변형 발생부; 및 상기 물리적 변형을 미리 설정된 전기 신호로 인식하는 신호 인식부가 포함되며, 상기 변형 발생부의 적어도 일부분에는, 상기 변형 발생부의 일면으로부터 함몰되는 주름 구조가 적용되는 것을 특징으로 한다.
또한, 다른 측면에 따른 유속 감지장치에는, 유체의 유동방향에 미리 설정된 방향으로 배치되는 유동 간섭부; 상기 유동 간섭부로부터 연장되며, 상기 유동 간섭부의 움직임에 따라 휨 변형이 발생하도록 적어도 1개 이상의 함몰부가 포함되는 휨 작용부; 상기 휨 작용부의 적어도 일부분에 배치되며, 상기 휨 변형에 의하여 저항값이 변화되는 압력저항 발생부; 및 상기 압력저항 발생부의 변화된 저항값을 감지하기 위한 저항변화 감지부가 포함되며, 상기 압력저항 발생부의 적어도 일부분은 상기 함몰부에 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 유속 감지장치의 제조방법에는, 기판에 적어도 하나의 홈부를 형성하는 단계; 상기 홈부를 포함한 기판의 일면에 박막을 형성하는 단계; 상기 홈부의 적어도 일부분에 변형 발생부를 형성하는 단계; 및 상기 변형 발생부에서 발생되는 물리적 변형을 전기 신호로 변환하는 신호 인식부가 형성되는 단계가 포함된다.
이러한 본 발명에 의하면, 유동의 작용에 따라 물리적 변형이 발생할 수 있는 부분에 주름구조를 제공하게 되므로 아주 작은 유속의 유동에도 상기 물리적 변형 정도를 증대시킬 수 있으므로, 유체의 유속을 효과적으로 감지할 수 있다는 장점이 있다.
그리고, 상기 주름구조의 배치 또는 치수가 최적화 될 수 있으므로, 유속 감지효과를 증대시킬 수 있게 된다.
또한, 유체의 유동에 간섭되는 유동 간섭부의 연장 방향이 유동의 방향과 수직에 가까운 각도로 배치되므로 유동의 저항력이 용이하게 감지될 수 있다는 효과가 있다.
또한, 유체의 속도를 용이하게 감지할 수 있으므로, 유동 감지장치가 제공되는 전기제품, 일례로 공기 조화기 또는 공기 조화기를 제어하는 단말기의 작동 신뢰성이 증대되는 장점이 있다.
또한, 유동 감지장치를 간단한 구성으로 구현할 수 있으므로, 장치를 소형화할 수 있고 그 제조비용을 낮출 수 있다는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유속 감지장치의 일 구성을 보여주는 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유속 감지장치의 구성을 보여주는 사시도이다.
도 3은 도 2의 I-I'를 따라 절개한 단면도이다.
도 4 내지 도 8은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유속 감지장치의 제조 방법을 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 주름부의 함몰 각도에 따른 저항값 변화를 보여주는 그래프이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 주름부의 개수에 따라 압력변화 감지부의 길이 변화에 대응하는 저항값 변화를 보여주는 그래프이다.
도 12는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유속 감지장치의 구성을 보여주는 사시도이다.
도 13은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 유속 감지장치의 구성을 보여주는 사시도이다.
도 14는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 주름부의 구성을 보여주는 단면도이다.
이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유속 감지장치의 일 구성을 보여주는 블럭도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 유속 감지장치(10)에는, 유체의 유동방향과 설정된 각도로 연장되어 유동과의 간섭이 발생되는 유동 간섭부(20)와, 상기 유동 간섭부(20)의 작용에 기초한 압력에 따라 저항변화가 발생되는 압력저항 발생부(50) 및 상기 압력저항 발생부(50)에서 발생된 저항 변화(전기 신호)를 감지하는 저항변화 감지부(70)가 포함된다.
상기 유동 간섭부(20)는 유체의 유동방향과 대략 90도인 각도로 연장된다. 즉, 상기 유동 간섭부(20)의 연장방향과 유체의 유동방향은 대략 수직하게 형성되므로, 상기 유동 간섭부(20)는 유동에 대하여 민감하게 작용될 수 있다.
따라서, 유동이 저속이라도 상기 유동 간섭부(20)는 유동에 대하여 효과적으로 반응할 수 있게 된다. 그리고, 상기 유동 간섭부(20)는 유동이 상기 유동 간섭부(20)에 작용하는 방향으로 이동될 수 있다.
상기 압력저항 발생부(50)는 상기 유동 간섭부(20)에 연결되며, 상기 유동 간섭부(20)의 이동에 따라 소정 방향으로 힘(압력)을 받게 되어 휨(물리적 변형) 현상이 발생될 수 있다.
상기 압력저항 발생부(50)는 압력이 작용하면 저항 변화가 발생되는 물질(압저항 물질)로 구성될 수 있다. 상기 압저항 물질에는, 백금을 포함하는 금속류, 폴리머(Polymer) 또는 폴리실리콘이 포함될 수 있다.
상기 저항변화 감지부(70)는 상기 압력저항 발생부(50)의 저항 변화를 감지하는 구성으로서, 상기 압력저항 발생부(50)의 물리적 변형(휨 작용)을 저항 변화에 관한 전기적 신호로 변환하는 기능을 한다. 상기 전기적 신호에 기초하여, 유속 변화를 감지하게 된다. 물론, 상기 전기적 신호와 유속에 관한 매핑 정보는 상기 유속 감지장치(10)에 미리 저장될 수 있다.
상기 압력저항 발생부(50)는 유동에 의하여 물리적 변형이 발생되는 점에서 "변형 발생부"라 이름할 수 있고, 상기 저항변화 감지부(70)는 물리적 변형을 소정의 전기신호로 인식하는 점에서 "신호 인식부"라 이름할 수 있을 것이다.
상기 압력저항 발생부(50)가 구비되는 유속 감지장치(10)는 압력의 변화를 저항 변화값으로 변환시켜 유속을 감지하는 점에서, "압저항 소자장치"라 이름할 수 있을 것이다.
이하에서는, 유속 감지장치의 물리적 구성에 대하여 도면을 참조하여 설명하다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유속 감지장치의 구성을 보여주는 사시도이고, 도 3은 도 2의 I-I'를 따라 절개한 단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유속 감지장치(10)에는, 유동이 간섭되는 유동 간섭부(20)와, 상기 유동 간섭부(20)의 일측으로 연장되는 휨 작용부(30) 및 상기 휨 작용부(30)의 일측 단부를 지지하는 지지부(40)가 포함된다. 상기 유동 간섭부(20), 휨 작용부(30) 및 지지부(40)는 일체로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 휨 작용부(30) 및 지지부(40)의 저면에는, 후술할 박막 형성부(17)가 배치된다.
상기 휨 작용부(30) 및 유동 간섭부(20)는 상기 지지부(40)를 중심으로 일 방향으로 연장되는 "외팔 보"의 형상을 가진다.
상기 유동 간섭부(20) 중 유동을 바라보는 상면의 면적은 상기 휨 작용부(30)의 상면 면적보다 크게 형성될 수 있다. 따라서, 유동의 저항력(유동력)은 상기 유동 간섭부(20)에 충분히 작용될 수 있다.
상기 휨 작용부(30)는 상기 유동 간섭부(20)의 움직임에 따라 휨 현상이 발생되는 부분으로서, 상기 유동 간섭부(20) 및 지지부(40) 사이에 배치되는 것으로 이해될 수 있다.
상기 휨 작용부(30)에는, 상기 휨 작용부(30)의 상면으로부터 하방으로 함몰되는 함몰부(36)를 가지는 주름부(35)가 포함된다. 상기 함몰부(35)는 상기 휨 작용부(30)의 연장방향(도 3에서 좌우 방향)으로 적어도 1개 이상 형성될 수 있다. 그리고, 상기 함몰부(35)는 상기 휨 작용부(30)의 상면 또는 상기 주름부(35)의 상면으로부터 하방으로 함몰되도록 형성된다.
상기 함몰부(36)의 형상은 사각 형상, 구체적으로 사다리꼴 형상을 가질 수 있다. 상기 함몰부(36)의 일 내측면이 상기 휨 작용부(30)의 상면을 연장한 가상선에 대하여 이루는 각도(θ, 이하, "함몰각도")는 대략 45°에서 60°의 범위에서 형성될 수 있다.
상기 주름부(35)는 상기 휨 작용부(30)의 적어도 일부분에 형성될 수 있다. 즉, 상기 주름부(35)는 상기 휨 작용부(30)의 전체에 대하여 형성될 수도 있고, 상기 휨 작용부(30)의 일부분에 대하여 형성될 수 있다.
상기 주름부(35)가 상기 휨 작용부(30)의 일부분에 형성되는 경우, 상기 주름부(35)는 상기 지지부(40)로부터 상기 유동 간섭부(20)를 향하여 형성될 수 있다. 즉, 상기 주름부(35)는 상기 유동 간섭부(20)보다 상기 지지부(40)에 더 가깝게 형성될 수 있다.
상기 압력저항 발생부(50)는 상기 지지부(40)의 상면으로부터 상기 휨 작용부(30)에 걸쳐 배치될 수 있다. 그리고, 상기 압력저항 발생부(50)는 상기 휨 작용부(30)의 적어도 일부분에 형성될 수 있다. 즉, 상기 압력저항 발생부(50)는 상기 휨 작용부(30)의 전체에 대하여 형성될 수도 있고, 상기 휨 작용부(30)의 일부분에 대하여 형성될 수 있다.
상기 주름부(35) 및 압력저항 발생부(50)가 상기 지지부(40)의 일측 단부로부터 연장되는 길이는 상대적으로 형성될 수 있다. 즉, 상기 주름부(36)의 연장 길이는 상기 압력저항 발생부(50)의 연장 길이보다 크거나 같을 수 있다.
상기 지지부(40)의 상측에는, 상기 압력저항 발생부(50)에서 발생된 저항 변화값이 인식되도록 하는 저항변화 감지부(70)가 포함된다. 상기 저항변화 감지부(70)는 상기 압력저항 발생부(50)의 상측에 결합되어, 상기 압력저항 발생부(50)의 휨 작용 및 저항변화 값을 용이하게 감지할 수 있다.
이와 같이, 상기 휨 작용부(30)에 주름부(35)를 형성시킬 경우, 주름부(35)를 배치시키지 않는 경우에 비하여 상기 휨 작용부(30) 또는 압력저항 발생부(50)의 휨 현상이 용이하게 발생될 수 있다.
결국, 휨 작용부(30)의 주름 구조에 의하여 유동의 저항력이 용이하게 감지될 수 있으므로, 적은 유동 또는 저속의 유동을 용이하게 감지할 수 있게 된다. 다시 말하면, 고감도의 유속 감지장치를 구현할 수 있게 된다.
이하에서는, 상기 유속 감지장치(10)의 제조방법에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
도 4 내지 도 8은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유속 감지장치의 제조 과정을 보여주는 도면이다.
도 4를 참조하면, 장치의 베이스 구조로서 기판(15,wafer)이 마련된다. 상기 기판은 실리콘으로 구성될 수 있다.
상기 기판(15)에 상기 함몰부(36)의 구조를 구현하기 위한 적어도 하나의 홈부(16)를 형성한다. 상기 홈부(16)를 형성하는 방법에는, 에칭액을 이용하여 기판(15)의 특정 영역을 부식하는 습식(TMAH, KOH 또는 EDP) 또는 건식(RIE)등의 식각 방법이 포함될 수 있다.
식각 작업이후, 상기 기판(15)의 상면에는 소자로 이용될 박막이 증착되어 박막 형성부(17)가 형성될 수 있다. 상기 박막은 상기 홈부(16)를 포함한 상기 기판(15)의 상면 전체에 증착될 수 있다. 상기 박막에는, 실리콘, 실리콘 질화막, 금속류, 폴리머 또는 세라믹이 포함될 수 있다.
상기 기판(15)에 박막이 증착된 이후, 상기 박막 형성부(17)의 상측에는 압력저항 발생부(50)가 형성될 수 있다. 상기 압력저항 발생부(50)는 압저항으로 사용할 수 있는 물질을 증착하고 패터닝(patterning)함으로써 구성될 수 있다. 상기한 바와 같이, 상기 압저항으로 사용할 수 있는 물질에는 백금이 포함될 수 있다.
상기 압력저항 발생부(50)는 상기 홈부(16)의 상측으로 모두 커버할 수도 있고, 상기 홈부(16) 중 적어도 일부의 상측만 커버하도록 구성될 수도 있다.
상기 압력저항 발생부(50)가 배치된 후, 상기 압력저항 발생부(50)의 일부 상측에는 상기 압력저항 발생부(50)의 휨 저항값을 감지할 수 있는 저항변화 감지부(70)가 제공된다. 상기 저항변화 감지부(70)에는, 저항값을 인식할 수 있는 회로 구성이 포함될 수 있다.
상기 저항변화 감지부(70)를 형성한 후, 상기 기판(15) 중 적어도 일부분을 제외한 나머지 부분을 제거한다. 상기 기판(15)을 제거하는 방법에는, 상기한 식각 방법이 포함될 수 있다. 상기 기판(15) 중 제거되지 않은 부분은 상기 지지부(40)를 형성한다.
이와 같은 제조 방법에 의하여, 지지부(40)를 중심으로 외팔보 형상의 유동 간섭부(20) 및 휨 작용부(30)가 연장된다. 즉, 상기 지지부(40)와, 휨 작용부(30) 및 지지부(40)는 일렬로 연장될 수 있다.
그리고, 상기 휨 작용부(30)에 주름부(35) 및 압력저항 발생부(50)가 구비됨으로써, 유동에 의한 장치의 휨 저항값을 용이하게 감지할 수 있게 된다.
이하에서는, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유속 감지장치의 작용에 관한 효과를 보여주는 실험 데이터를 도면을 참조하여 설명한다.
도 9는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 주름부의 함몰 각도에 따른 저항값 변화를 보여주는 그래프이고, 도 10 및 도 11은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 주름부의 개수에 따라 압력변화 감지부의 길이 변화에 대응하는 저항값 변화를 보여주는 그래프이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 함몰부(36)의 함몰각도에 따른 저항의 변화값 추이가 도시된다. 도 9에 따른 그래프는 일정한 휨 작용부(30)의 길이에 대하여, 상기 함몰부(36)의 수가 1개인 것을 기준으로 한다.
가로축(x축) 값은 상기 지지부(40)로부터 연장되는 압력저항 발생부(50)의 길이를 의미한다. 그리고, 세로축(y축) 값은 상기 압력저항 발생부(50)의 최초 저항값(R)에 대하여, 유동이 상기 유속 감지장치(10)에 작용한 이후 상기 압력저항 발생부(50)의 변화된 저항값(△R)의 비율을 의미한다.
△R/R의 값이 클수록, 소정의 유동(유속)에 대하여 저항 변화가 크게 감지될 수 있는 것이므로, 고감도의 유속 감지장치를 구현할 수 있게 된다.
일례로, 상기 압력저항 발생부(50)가 상기 지지부(40)로부터 상기 유동 간섭부(20)를 향하여 ℓ1의 길이만큼 형성된 경우, 함몰각도가 90°이면 △R/R의 값은 15.6*10-9의 값을 가지며, 함몰각도가 45°이면 △R/R의 값은 16.0*10-9의 값을 가질 수 있다.
함몰각도가 90°이면, 상기 압력저항 발생부(50)의 길이가 증가될수록 △R/R의 값은 감소하며, 상기 함몰각도가 90°미만인 경우와 비교할 때 전체적인 △R/R의 값이 작은 것을 알 수 있다. 따라서, 상기 함몰각도를 대략 90°의 범위에서 형성하는 것은 적절하지 않을 수 있다.
반면에, 상기 함몰각도가 90°미만, 즉 75°, 60°, 45°의 경우, 상기 압력저항 발생부(50)의 길이가 ℓ1으로부터 ℓ2로 증가되면서 △R/R의 값은 증가된다. 그리고, 상기 압력저항 발생부(50)의 길이가 ℓ2로부터 증가함에 따라 △R/R의 값은 감소하게 된다.
즉, 상기 함몰부(36)가 1개인 경우, 최대의 저항 변화값을 얻어낼 수 있는 압력저항 발생부(50)의 길이는 ℓ2인 것으로 이해될 수 있다.
그리고, 상기 함몰각도가 90°이하로 감소될수록, △R/R의 값은 커지게 된다. 다만, 상기 함몰각도가 60°인 경우와 45°인 경우를 비교하여 볼 때, 상기 △R/R의 값은 서로 유사함을 알 수 있다.
본 실시예에서는, 높은 △R/R의 값을 감지하기 위하여 상기 함몰각도가 45~60°의 범위에서 형성되는 것을 제안한다.
도 10을 참조하면, 함몰부(36)의 개수에 따라, 상기 압력저항 발생부(50)의 길이에 대한 △R/R의 변화 추이가 도시된다. 여기서, 상기 압력저항 발생부(50)는 상기 함몰부(36)의 상측 적어도 일부에만 즉, 함몰부(36)가 형성되는 부분내에서만 형성될 수 있다.
상기 주름부(35)에 제공되는 함몰부(36)의 개수가 1개일 경우, 상기 주름부(35)에 대응하는 길이는 L1에 해당한다. 그리고, 상기 압력저항 발생부(50)의 길이가 상기 L1보다 작은 d1에 형성되면, 즉 상기 압력저항 발생부(50)가 상기 함몰부(36)의 일부분에만 형성되는 경우, △R/R의 값은 약 46*10-8에 해당한다.
반면에, 상기 압력저항 발생부(50)의 길이가 상기 L1보다 작은 d2 (>d1)에 형성되면 상기 △R/R의 값은 약 44.7*10-8에 해당한다. 즉, 상기 압력저항 발생부(50)가 상기 주름부(35)의 영역 내에서만 형성될 경우, 상기 압력저항 발생부(50)의 길이가 길수록 △R/R의 값은 감소하게 된다.
한편, 상기 함몰부(36)의 개수가 2개일 경우, 상기 주름부(35)에 대응하는 길이는 L2에 해당한다. 그리고, 상기 압력저항 발생부(50)의 길이가 상기 L2보다 작은 d1에 형성되면, △R/R의 값은 약 45.5*10-8에 해당한다.
반면에, 상기 압력저항 발생부(50)의 길이가 상기 L2보다 작은 d2 (>d1)에 형성되면 상기 △R/R의 값은 약 44.2*10-8에 해당한다. 즉, 상기 압력저항 발생부(50)가 상기 주름부(35)의 영역 내에서만 형성될 경우, 상기 압력저항 발생부(50)의 길이가 길수록 △R/R의 값은 감소하게 된다.
그리고, 동일한 압력저항 발생부(50)의 길이에 대하여, 상기 △R/R의 값은 함몰부(36)의 개수가 많을수록 감소한다. 결국, 상기 함몰부(36)의 수가 1개인 것이 저항값 변화에 대한 가장 좋은 감도를 얻을 수 있게 된다.
함몰부가 3개 내지 5개인 경우에도 이와 유사한 패턴의 결과를 얻을 수 있으며, 함몰부가 5개인 경우의 유속 측정감도는 함몰부가 1개인 경우의 유속 측정감도에 비하여 낮게 형성된다.
한편, 함몰부가 없는 경우의 유속 측정감도(△R/R)는 함몰부가 있는 경우에 비하여 낮은 것을 확인할 수 있다. 결국, 상기 휨 작용부(30)에 함몰부가 형성되는 것이, 형성되지 않는 것에 비하여 더 좋은 저항 변화값(유속측정 감도)을 얻어낼 수 있게 된다.
정리하면, 상기 압력저항 발생부(50)의 길이가 상기 주름부(35)의 길이보다 짧을 경우, 상기 주름부(35)의 길이, 즉 상기 함몰부(36)의 개수가 적을수록 상기 휨 작용부(30)의 휨에 따른 저항 변화값이 커질 수 있다.
도 11을 참조하면, 함몰부(36)의 개수에 따라, 상기 압력저항 발생부(50)의 길이에 대한 △R/R의 변화 추이가 도시된다. 여기서, 상기 압력저항 발생부(50)는 상기 함몰부(36)의 내부에는 물론 상기 함몰부(36)의 외측(함몰부와 유동 간섭부의 사이 위치)까지 연장되도록 구성된다. 즉, 상기 압력저항 발생부(50)의 길이가 상기 함몰부(36)보다 더 길게 형성되는 경우의 실험 그래프가 도시된다.
도 10과 도 11을 함께 참조하면, 함몰부(36)의 개수가 1개일 경우 상기 주름부(35)의 길이는 L1이며, 3개일 경우 상기 주름부(35)의 길이는 L3, 5개일 경우 상기 주름부(35)의 길이는 L5가 된다.
상기 함몰부(36)의 개수가 1개일 경우, 상기 압력저항 발생부(50)는 함몰부(36)의 길이(L1)의 내부인 d1 또는 d2까지 형성될 수도 있고, L1보다 긴 위치까지 형성될 수 있다. 상기한 바와 같이, 상기 압력저항 발생부(50)가 d2까지 형성될 경우의 △R/R는 d1까지 형성될 경우보다 작게 된다.
그리고, 상기 압력저항 발생부(50)가 L1보다 긴 위치까지 형성되면, 상기 △R/R의 값은 지속적으로 저감된다. 이 때, 상기 압력저항 발생부(50)가 L3까지 형성될 경우의 △R/R는, 상기 함몰부(36)의 개수가 3개일 경우에 상기 압력저항 발생부(50)가 L3까지 형성될 경우의 △R/R보다 작게 된다.
그리고, 상기 L3로부터 압력저항 발생부(50)의 길이가 더 길게 위치될수록 이러한 △R/R의 차이값, 즉 함몰부(36) 1개인 경우와 3개인 경우의 차이값이 더 커지게 된다.
이러한 패턴은 함몰부가 5개로 더 많아지는 경우에도 동일하게 적용될 수 있다.
즉, 함몰부의 개수가 적을 경우 상기 압력저항 발생부(50)의 길이가 짧을 때에는 함몰부의 개수가 많을 경우에 비하여 △R/R의 값이 크지만, 상기 압력저항 발생부(50)의 길이가 상기 주름부(35) 이상으로 길어지게 되면 함몰부의 개수가 많을 경우에 비하여 △R/R의 값이 더 작게 된다.
정리하면, 상기 압력저항 발생부(50)의 길이가 상기 주름부(35)의 길이보다 길 경우에는, 상기 주름부(35)의 길이, 즉 상기 함몰부(36)의 개수가 많을수록 상기 휨 작용부(30)의 휨에 따른 저항 변화값(△R)이 커질 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 제 2 실시예 및 제 3 실시예에 대하여 설명한다. 본 실시예는 제 1 실시예와 비교하여 유속 감지장치의 일부 구성에 있어서만 차이가 있으므로 차이점을 위주로 설명하며, 동일한 부분에 대하여는 제 1 실시예의 설명과 도면 부호를 원용한다.
도 12는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유속 감지장치의 구성을 보여주는 사시도이고, 도 13은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 유속 감지장치의 구성을 보여주는 사시도이다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유속 감지장치(10)에는, 복수의 휨 작용부(81,82)가 포함된다. 유동이 상기 유동 간섭부(20)에 작용하면, 상기 복수의 휨 작용부(81,82)에는 휨 변형이 발생된다.
상기 휨 작용부(81,82)에는, 상기 유동 간섭부(20)의 일측으로부터 연장되는 제 1 작용부(81) 및 상기 유동 간섭부(20)의 타측으로부터 연장되는 제 2 작용부(82)가 포함된다. 상기 제 1 작용부(81) 및 제 2 작용부(82)는 서로 이격된 상태에서 평행하게 또는 나란하게 배치될 수 있다.
도 13을 참조하면, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 유속 감지장치(10)에는, 서로 교차되는 방향으로 연장되는 제 3 작용부(83) 및 제 4 작용부(84)가 포함된다.
상기 제 3 작용부(83) 및 제 4 작용부(84)는 서로 이격된 상태에서 상기 지지부(40)로부터 상기 유동 간섭부(20)를 향하여 수렴되는(가까워지는) 방향으로 연장된다. 반대로, 상기 제 3,4 작용부(83,84)는 상기 유동 간섭부(20)로부터 상기 지지부(40)를 향하여 발산되는(멀어지는) 방향으로 연장된다.
도 12 및 도 13에 도시되는 바와 같이, 복수의 휨 작용부가 제공됨으로써 어느 하나의 휨 작용부에 휨 변형이 발생되지 않더라도 다른 하나의 휨 작용부에 발생하는 휨 변형에 의하여 저항값 변화가 용이하게 감지될 수 있다.
그리고, 계속적인 휨 작용에 따라 휨 작용부가 파손될 가능성은, 하나의 휨 작용부가 제공되는 경우에 비하여 적어질 수 있다.
도 14는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 주름부의 구성을 보여주는 단면도이다.
도 14를 참조하면, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 유속 감지장치(10)에는, 곡면부(37)를 포함하는 주름부(35)가 포함된다. 도 13에 도시된 단면을 기준으로 볼 때, 상기 곡면부(37)는 상기 휨 작용부(30)의 상면으로부터 하방으로 반원 형상으로 함몰된다.
상기 주름부(35)에 곡면부(37)가 포함됨으로써, 상기 주름부(35)에 휨 변형이 발생될 때 응력이 분산될 수 있으므로 상기 주름부(35)의 일 위치에 응력이 집중되는 것을 방지할 수 있다. 결국, 상기 주름부(35)의 파손이 방지될 수 있다.
다른 실시예를 제안한다.
이전 실시예에서는 압력저항 발생부의 물리적 변형(휨 현상)에 따라 저항 변화가 발생되고 이를 감지함으로써 유속을 측정할 수 있는 것으로 설명되었다. 즉, 물리적 변형을 소정의 전기 신호(저항 변화값)로 변환하는 방식으로서 압저항 방식이 적용되었다.
그러나, 이와는 달리, 상기 물리적 변형에 의하여 전기가 발생되고 발생된 전기를 소정의 신호로 인식하여 유속을 감지하는 방식, 즉 압전 방식이 적용될 수도 있다.
한편, 유속 감지장치에 캐패시터(capacitor)가 제공되고, 상기 물리적 변형에 의하여 전기용량(capacitance)이 변화되고 이러한 변화량을 전기 신호로 변화하여 유속을 감지하는 방식이 적용될 수도 있을 것이다.
10 : 유속 감지장치 15 : 기판
16 : 홈부 17 : 박막 형성부
20 : 유동 간섭부 30 : 휨 작용부
35 : 주름부 36 : 함몰부
37 : 곡면부 40 : 지지부
50 : 압력저항 발생부 70 : 저항변화 감지부

Claims (16)

  1. 유체의 유동방향에 미리 설정된 방향으로 배치되는 유동 간섭부;
    상기 유동 간섭부로부터 연장되며, 상기 유동 간섭부의 움직임에 따라 물리적 변형이 발생되는 변형 발생부; 및
    상기 물리적 변형을 미리 설정된 전기 신호로 인식하는 신호 인식부가 포함되며,
    상기 변형 발생부의 적어도 일부분에는,
    상기 변형 발생부의 일면으로부터 함몰되는 주름 구조가 적용되는 것을 특징으로 하는 유속 감지장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유동 간섭부의 연장 방향은,
    상기 유체의 유동방향에 수직하게 교차하는 것을 특징으로 하는 유속 감지장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 주름 구조에는, 상기 변형 발생부의 상면으로부터 하방으로 함몰되는 함몰부가 포함되며,
    상기 함몰부의 일 내측면은 상기 변형 발생부의 상면에 대하여 45~60도의 각도를 형성하는 것을 특징으로 하는 유속 감지장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 함몰부는 적어도 1개 이상 형성되는 유속 감지장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 변형 발생부의 일측단부가 지지되는 지지부가 더 포함되며,
    상기 신호 인식부는 상기 지지부에 배치되는 유속 감지장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 유동 간섭부, 변형 발생부 및 지지부는 일렬로 배치되는 것을 특징으로 하는 유속 감지장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 변형 발생부의 연장되는 길이가 길어질수록 상기 전기신호의 감도는 작아지는 것을 특징으로 하는 유속 감지장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기신호는 저항 변화값, 전기 발생량 또는 전기용량 변화량 중 어느 하나에 관한 것임을 특징으로 하는 유속 감지장치.
  9. 유체의 유동방향에 미리 설정된 방향으로 배치되는 유동 간섭부;
    상기 유동 간섭부로부터 연장되며, 상기 유동 간섭부의 움직임에 따라 휨 변형이 발생하도록 적어도 1개 이상의 함몰부가 포함되는 휨 작용부;
    상기 휨 작용부의 적어도 일부분에 배치되며, 상기 휨 변형에 의하여 저항값이 변화되는 압력저항 발생부; 및
    상기 압력저항 발생부의 변화된 저항값을 감지하기 위한 저항변화 감지부가 포함되며,
    상기 압력저항 발생부의 적어도 일부분은 상기 함몰부에 배치되는 것을 특징으로 하는 유속 감지장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 휨 작용부의 일측을 지지하는 지지부가 더 포함되며,
    상기 함몰부는 상기 유동 간섭부보다 상기 지지부에 더 가깝게 배치되는 유속 감지장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 압력저항 발생부는 상기 지지부의 상면으로부터 상기 휨 작용부까지 연장되는 유속 감지장치.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 유체의 유동을 바라보는 방향을 기준으로,
    상기 유동 간섭부의 일면을 형성하는 면적은 상기 휨 작용부의 면적보다 큰 것을 특징으로 하는 유속 감지장치.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 압력저항 발생부에는,
    백금을 포함하는 금속재료, 폴리머 및 폴리실리콘 중 적어도 하나가 포함되는 유속 감지장치.
  14. 기판에 적어도 하나의 홈부를 형성하는 단계;
    상기 홈부를 포함한 기판의 일면에 박막을 형성하는 단계;
    상기 홈부의 적어도 일부분에 변형 발생부를 형성하는 단계; 및
    상기 변형 발생부에서 발생되는 물리적 변형을 전기 신호로 변환하는 신호 인식부가 형성되는 단계가 포함되는 유속 감지장치의 제조방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 홈부를 형성하는 단계에는,
    에칭액을 이용하여 상기 기판의 특정 영역을 식각하는 단계가 포함되는 유속 감지장치의 제조방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 홈부를 형성하는 단계에는,
    복수의 홈부를 식각하는 단계가 포함되는 유속 감지장치의 제조방법.
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