KR20160053131A - 열식 질량 유량계 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열식 질량 유량계에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 의한 열식 질량 유량계의 일 양태는, 히터에 의하여 가열되어 배관의 내부를 유동하는 유체와 열교환된 도체의 온도 변화를 기초로 환산되는 질량 유량을 측정하는 열식 질량 유량계에 있어서: 상기 배관을 관통하여 설치되는 프로브; 상기 배관의 내부에 위치되는 상기 프로브의 일단에 구비되고, 상기 도체의 온도를 감지하는 센서부; 상기 센서부의 감지값으로부터 상기 배관의 내부를 유동하는 유체의 질량 유량을 환산하는 제어부; 및 상기 제어부가 환산한 상기 배관의 내부를 유동하는 유체의 질량 유량을 표시하는 표시부; 를 포함하고, 상기 센서부는, 상기 도체의 온도를 감지하는 다수개의 센서; 상기 센서가 상기 배관의 내부를 유동하는 유체와 직접 접촉되는 현상을 방지하기 위하여 상기 센서를 차폐하는 커버 부재; 및 상기 배관의 내부를 유동하는 유체와 상기 도체 사이의 열교환이 이루어지는 열전달 부재; 를 포함한다.

Description

열식 질량 유량계{THERMAL TYPE MASS FLOW METER}

본 발명은 질량 유량계에 관한 것이다.

질량 유량계란, 유로를 유동하는 유체의 질량 유량을 측정하는 것으로, 크게 코리올리스 유량계와 열식 질량 유량계로 구분된다. 이 중 열식 질량 유량계는, 가열된 고체와 유동하는 유체 사이에 발생하는 대류에 의하여 열전도에 의하여 감소되는 고체의 열변화량과 유체의 유속 사이의 관계, 즉 열변화에 대응하는 질량 유속(mass flux)의 변화를 검출하여 이를 유량으로 환산한다. 이와 같은 열식 질량 유량계는, 배관의 내부에 위치되어 고체의 온도를 검출하는 센서, 및 센서에 의한 검출값으로부터 환산된 유체의 질량 유량을 표시하는 표시부를 포함한다.

그러나 종래의 열식 질량 유량계는, 배관의 내부를 유동하는 유체 중에 포함된 오염 물질에 의하여 센서가 오염될 수 있다. 그리고 이와 같은 센서의 오염에 의하여 정확한 질량 유량의 측정이 이루어지지 못하게 되는 단점이 발생된다.

또한 종래에는, 센서 및 표시부가 일체로 형성된다. 따라서 측정된 질량 유량값을 확인하기 위해서는 직접 질량 유량계가 설치된 배관으로 이동하여야 하는 불편이 따르게 된다.

대한민국 공개실용신안공보 제2011-7305호(명칭: 분리식 센서 보호관용 열식 질량 유량계)

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술에 의한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 센서의 오염에 따른 질량 유량의 부정확한 측정을 방지할 수 있도록 구성되는 열식 질량 유량계를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 보다 용이하게 질량 유량값을 확인할 수 있도록 구성되는 열식 질량 유량계를 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 의한 열식 질량 유량계의 일 양태는, 히터에 의하여 가열되어 배관의 내부를 유동하는 유체와 열교환된 도체의 온도 변화를 기초로 환산되는 질량 유량을 측정하는 열식 질량 유량계에 있어서: 상기 배관을 관통하여 설치되는 프로브; 상기 배관의 내부에 위치되는 상기 프로브의 일단에 구비되고, 상기 도체의 온도를 감지하는 센서부; 상기 센서부의 감지값으로부터 상기 배관의 내부를 유동하는 유체의 질량 유량을 환산하는 제어부; 및 상기 제어부가 환산한 상기 배관의 내부를 유동하는 유체의 질량 유량을 표시하는 표시부; 를 포함하고, 상기 센서부는, 상기 도체의 온도를 감지하는 다수개의 센서; 상기 센서가 상기 배관의 내부를 유동하는 유체와 직접 접촉되는 현상을 방지하기 위하여 상기 센서를 차폐하는 커버 부재; 및 상기 배관의 내부를 유동하는 유체와 상기 도체 사이의 열교환이 이루어지는 열전달 부재; 를 포함한다.

본 발명의 실시예의 일 양태에서, 상기 센서는, 상기 배관의 내부를 유체가 유동하는 방향으로 이격되게 배치되는 다수개로 구성된다.

상본 발명의 실시예의 일 양태에서, 상기 커버 부재는, 기설정된 내식성 및 열전도율을 가지는 재질로 형성되고, 상기 열전달 부재는 기설정된 열전도율을 가지는 재질로 형성된다.

본 발명의 실시예의 일 양태에서, 상기 프로브, 센서부, 및 제1통신부를 포함하는 제1부분; 및 상기 제어부, 표시부, 및 제2통신부를 포함하는 제2부분; 을 포함하고, 상기 제1 및 제2부분은 서로 이격되게 위치되고, 상기 제1 및 제2통신부는 근거리 무선통신에 의하여 상기 센서의 감지값을 송수신한다.

본 발명의 실시예에 의한 열식 질량 유량계에 의하면 다음과 같은 효과가 기대된다.

먼저, 본 발명의 실시예에서는, 커버 부재에 의하여 센서가 차폐된 상태에서, 커버 부재 및 열전달 부재를 통하여 유체와 열교환된 도체의 온도를 센서가 감지한다. 따라서 본 발명의 실시예에 의하면, 센서의 직접적인 오염이 방지됨으로써, 이에 의한 부정확한 질량 유량의 측정이 방지될 수 있다. 특히, 본 발명의 실시예에서는, 커버 부재의 내부에 다수개의 센서가 위치됨으로써, 각 센서의 감지값 사이의 차이에 따라서 커버 부재의 오염 여부를 판단하거나 검출값의 오차를 보정할 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에서는, 열식 질량 유량계가 센서부를 포함하는 제1부분과, 표시부를 포함하는 제2부분을 포함하고, 제1 및 제2부분 사이의 통신에 의하여 센서의 검출값을 기초로 계산된 유체의 질량 유량이 표시부에 표시된다. 따라서 본 발명의 실시예에 의하면, 보다 용이하고 간편하게 질량 유량값을 확인할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 의한 열식 질량 유량계를 보인 사시도.
도 2는 본 발명의 제1실시예의 요부를 보인 단면도.
도 3은 본 발명의 제1실시예가 배관에 설치된 상태를 보인 단면도.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 의한 열식 질량 유량계를 개략적으로 보인 구성도.

이하에서는 본 발명의 제1실시예에 의한 열식 유량계를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 의한 열식 질량 유량계를 보인 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제1실시예의 요부를 보인 단면도이며, 도 3은 본 발명의 제1실시예가 배관에 설치된 상태를 보인 단면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예에 의한 열식 질량 유량계(10)는, 프로브(100), 센서부(200), 표시부(400) 및 제어부(300)(도 4 참조)를 포함한다. 상기 프로브(100)는 배관(1)에 삽입되는 곳이다. 그리고 상기 센서부(200)는 상기 프로브(100)의 선단에 구비되어 상기 배관(1)의 내부에 위치된다. 상기 제어부(300)는, 상기 센서부(200)의 감지값을 기초로 상기 배관(1)의 내부를 유동하는 유체의 질량 유량을 환산한다. 그리고 상기 표시부(400)는, 상기 제어부(300)가 환산한 상기 배관(1)의 내부를 유동하는 유체의 질량 유량값을 표시한다.

상기 프로브(100)는, 기설정된 길이를 가지는 것으로, 상기 배관(1)의 일측을 관통하여 설치된다. 따라서 상기 프로브(100)의 일부는 상기 배관(1)의 내부에 위치되고, 상기 프로브(100)의 나머지는 상기 배관(1)의 외부에 위치된다.

그리고 상기 센서부(200)는, 다수개의 센서(210), 커버 부재(220), 및 열전달 부재(230)를 포함한다. 상기 센서부(200)는, 상기 배관(1)의 내부를 유동하는 유체의 질량 유량을 측정하기 위하여, 상기 배관(1)의 내부를 유동하는 유체와 열교환되는 도체(미도시)의 온도를 감지한다.

보다 상세하게는, 상기 센서(210)는 기설정된 간격만큼 서로 이격되게 배치된다. 도 2 및 도 3에는 상기 센서(210)가 3개로 구성되는 것으로 도시되었지만, 상기 센서(210)의 개수는 이에 한정되지 않을 것이다. 이때 상기 센서(210)는, 상기 배관(1)의 내부를 유체가 유동하는 방향으로 서로 이격된다.

상기 커버 부재(220)는, 상기 배관(1)의 내부를 유동하는 유체와 직접 접촉되지 않도록 상기 센서(210)를 차폐하는 역할을 한다. 상기 커버 부재(220)는, 기설정된 내식성 및 열전도율을 가지는 재질, 예를 들면, 알루미늄이나 티타늄과 같은 재질로 성형될 수 있다. 본 실시예에서는, 상기 커버 부재(220)가 유선형으로 형성된다. 즉, 상기 배관(1)의 내부에서 유체가 유동되는 방향으로 상대적으로 상류측에 해당하는 상기 커버 부재(220)의 일단부는 완만한 곡선으로 형성되고, 상대적으로 하류측에 해당하는 상기 커버 부재(220)의 타단부는 폭이 감소되어 뾰족하게 형성된다. 이는 상기 커버 부재(220)에 의하여 상기 배관(1)의 내부를 유동하는 유체의 유동이 간섭받는 현상을 최소화기 위함이다.

그리고 상기 열전달 부재(230)는, 상기 커버 부재(220)의 내부에 위치된다. 상기 열전달 부재(230)로는, 상대적으로 열전도율이 높은 재질, 예를 들면, 은, 구리, 수은 등과 같은 재질로 성형될 수 있다.

상기 제어부(300)는 실질적으로 상기 배관(1)의 외부에 위치되는 상기 프로브(100)의 타단에 구비될 수 있다. 상기 제어부(300)는, 상기 센서(210) 및 표시부(400)를 포함하는 상기 열식 질량 유량계(10)의 동작을 제어한다.

상기 표시부(400)도, 상기 배관(1)의 외부에 위치되는 상기 프로브(100)의 타단에 구비된다. 상기 표시부(400)는, 상기 제어부(300)에 의하여 환산된 상기 배관(1)의 내부를 유동하는 유체의 질량 유량을 숫자, 문자, 음성 중 적어도 1개의 형태로 표시할 수 있다.

이와 같이 구성되는 본 실시예에서는, 히터(미도시)에 의하여 가열되는 상기 세라믹 바아가 상기 커버 부재(220) 및 열전달 부재(230)를 통하여 상기 배관(1)의 내부를 유동하는 유체와 열교환되고, 상기 세라믹 바아의 온도를 상기 센서(210)가 감지한다. 그런데 상기 센서(210)는, 실질적으로 상기 커버 부재(220)에 의하여 차폐됨으로써, 상기 배관(1)의 내부를 유동하는 유체와 직접 접촉되는 것이 방지된다. 따라서 본 실시예에서는, 상기 센서(210)가 상기 배관(1)의 내부를 유동하는 유체에 포함된 오염 물질에 의하여 오염되어 상기 세라믹 바아의 온도를 부정확하게 감지하는 현상이 방지될 수 있다.

또한 본 실시예에서는, 상기 센서(210)가 다수개로 구성됨으로써, 상기 센서(210)을 감지값을 비교하여 상기 커버 부재(220)의 오염 여부를 확인하거나 상기 커버 부재(220)의 오염에 따른 오차를 보정할 수 있다. 예를 들면, 상기 센서(210) 중 일부에 의한 감지값이 상기 센서(210) 중 나머지에 의한 감지값의 차이가 기설정된 기준값 이상인 경우에는 상기 커버 부재(220)의 일부가 오염된 것으로 판단될 수 있다. 또한 상기 센서(210)가 3개 이상으로 구성되는 경우에는, 상기 센서(210) 중 어느 하나의 감지값이 상기 센서(210) 중 나머지의 감지값에 비하여 상기 기준값 이상의 차이를 나타내더라도, 이를 제외한 상기 센서(210) 중 나머지의 감지값을 기초로 상기 배관(1)의 내부를 유동하는 유체의 질량 유량을 환산할 수 있다. 따라서 상기 커버 부재(220)의 일부가 오염되더라도 상기 배관(1)의 내부를 유동하는 유체의 질량 유량를 보다 정확하게 측정할 수 있게 된다.

이하에서는 본 발명의 제2실시예에 의한 열식 질량 유량계를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명의 제2실시예에 의한 열식 질량 유량계를 개략적으로 보인 구성도이다. 본 실시예의 구성 요소 중 상술한 본 발명의 제1실시예의 구성 요소와 동일한 구성 요소에 대해서는 도 1 내지 도 3의 도면 부호를 원용하고, 이에 대한 상세한 설명을 생략하기로 한다.

도 4를 참조하면, 본 실시예에 의한 열식 질량 유량계(20)는, 제1 및 제2부분(21)(22)을 포함한다. 상기 제1 및 제2부분(21)(22)은, 서로 이격되는 장소에 각각 위치된다.

보다 상세하게는, 상기 제1부분(21)은, 실질적으로 배관(1)에 설치되는 것으로, 프로브(100), 센서부(200), 및 제1통신부(500)를 포함한다. 상기 프로브(100) 및 센서부(200)는, 상술한 본 발명의 제1실시예의 그것과 동일하다. 상기 제1통신부(500)는, 근거리 무선 통신, 예를 들면, 지그비(ZigBee), 블루투스(Bluetooth), 와이파이 다이렉트(Wi-Fi Direct), NFC(Near Field Commun ication) 등과 같은 근거리 무선 통신에 의하여 상기 센서부(200), 실질적으로 상기 센서(210)의 감지값을 후술할 제2통신부(600)로 전송한다.

그리고 상기 제2부분(22)은, 상기 제1부분(21)으로부터 이격된 장소, 예를 들면, 사무실이나 별도의 설비 박스 등에 설치될 수 있다. 상기 제2부분(22)은, 표시부(400), 제2통신부(600), 및 제어부(300)를 포함한다. 상기 표시부(400)는, 상술한 본 발명의 제1실시예의 그것과 동일하다. 상기 제2통신부(600)는, 근거리 무선 통신 등에 의하여 상기 제1통신부(500)가 송신한 상기 센서(210)의 감지값을 수신한다. 상기 제어부(300)는, 상기 제1통신부(500)가 송신한 상기 센서(210)의 감지값을 기초로 배관(1)의 내부를 유동하는 유체의 질량 유량을 환산하여 상기 표시부(400)에 표시되도록 한다.

이와 같이 본 실시예에서는, 상기 배관(1)의 내부를 유동하는 유체의 질량 유량의 측정을 위한 상기 센서부(200) 등과, 상기 센서부(200)의 감지값을 표시하는 상기 표시부(400)가 이격되어 설치된다. 따라서 본 실시예에 의하면, 측정자나 작업자가 보다 간단하고 용이하게 상기 배관(1)의 내부를 유동하는 유체의 질량 유량을 확인할 수 있게 된다.

이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이고, 본 발명의 권리범위는 첨부한 특허청구범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.

10, 20: 열식 질량 유량계 21: 제1부분
22: 제2부분 100: 프로브
200: 센서부 210: 센서
220: 커버 부재 230: 열전달 부재
300: 제어부 400: 표시부
500: 제1통신부 520: 제2통신부

Claims (4)

1. 히터에 의하여 가열되어 배관(1)의 내부를 유동하는 유체와 열교환된 도체의 온도 변화를 기초로 환산되는 질량 유량을 측정하는 열식 질량 유량계에 있어서:
   상기 배관(1)을 관통하여 설치되는 프로브(100);
   상기 배관(1)의 내부에 위치되는 상기 프로브(100)의 일단에 구비되고, 상기 도체의 온도를 감지하는 센서부(200);
   상기 센서부(200)의 감지값으로부터 상기 배관(1)의 내부를 유동하는 유체의 질량 유량을 환산하는 제어부(300); 및
   상기 제어부(300)가 환산한 상기 배관(1)의 내부를 유동하는 유체의 질량 유량을 표시하는 표시부(400); 를 포함하고,
   상기 센서부(200)는,
   상기 도체의 온도를 감지하는 다수개의 센서(210);
   상기 센서(210)가 상기 배관(1)의 내부를 유동하는 유체와 직접 접촉되는 현상을 방지하기 위하여 상기 센서(210)를 차폐하는 커버 부재(220); 및
   상기 배관(1)의 내부를 유동하는 유체와 상기 도체 사이의 열교환이 이루어지는 열전달 부재(230); 를 포함하는 열식 질량 유량계.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 센서(210)는, 상기 배관(1)의 내부를 유체가 유동하는 방향으로 이격되게 배치되는 다수개로 구성되는 열식 질량 유량계.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 커버 부재(220)는, 기설정된 내식성 및 열전도율을 가지는 재질로 형성되고,
   상기 열전달 부재(230)는, 기설정된 열전도율을 가지는 재질로 형성되는 열식 질량 유량계.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 프로브(100), 센서부(200), 및 제1통신부(500)를 포함하는 제1부분(21); 및
   상기 제어부(300), 표시부(400), 및 제2통신부(600)를 포함하는 제2부분(22); 을 포함하고,
   상기 제1 및 제2부분(21)(22)은 서로 이격되게 위치되고,
   상기 제1 및 제2통신부(500)(600)는 근거리 무선통신에 의하여 상기 센서(210)의 감지값을 송수신하는 열식 질량 유량계.

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