KR102694067B1 - A Thermal mass flow meter for discontinuous flow measurement - Google Patents
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Abstract
본 발명은 가열부의 양측에 위치하는 어느 한 쌍의 온도측정부로부터 측정된 유체의 온도 차이를 통해 측정된 제1 유량 및 가열부의 타측에 위치하는 다른 한 쌍의 온도측정부로부터 측정된 흡수신호의 위상 차이를 통해 측정된 제2 유량을 기반으로 최종유량을 산출함으로써 비접촉식으로 정확한 유체의 유량을 실시간으로 모니터링할 수 있는 비연속식 유량 측정을 위한 열식 질량 유량계를 제공한다.The present invention provides a thermal mass flow meter for discontinuous flow measurement capable of monitoring the flow rate of a fluid in real time in a non-contact manner by calculating a final flow rate based on a first flow rate measured through a temperature difference of a fluid measured from a pair of temperature measuring units located on either side of a heating unit and a second flow rate measured through a phase difference of an absorption signal measured from another pair of temperature measuring units located on the other side of the heating unit.
Description
본 발명은 비연속식 유량 측정을 위한 열식 질량 유량계에 관한 것으로, 보다 상세하게는 적외선 흡수 기법을 사용하여 비접촉식으로 유량을 측정 및 제어하는 비연속식 유량 측정을 위한 열식 질량 유량계에 관한 것이다.The present invention relates to a thermal mass flow meter for discontinuous flow measurement, and more particularly, to a thermal mass flow meter for discontinuous flow measurement that non-contactly measures and controls flow rate using an infrared absorption technique.
유체의 유량을 측정 및 실시간으로 모니터링하고 이에 따라 유체의 유량을 제어하는 기술은 의료분야, 반도체분야, 3D 프린팅 분야, 금형분야, 바이오분야 등과 같이 산업 전반에 걸쳐서 널리 이용되고 있다.The technology to measure and monitor the flow rate of fluids in real time and control the flow rate of fluids accordingly is widely used across industries, including the medical, semiconductor, 3D printing, mold, and bio fields.
특히, 초소형 정밀 기계(MEMS)와 같이 제품의 초소형화가 진행 중인 현재에는 제품의 소형화가 대세로 자리잡고 있으며, 이에 따라 초소형화된 제품에 적용되는 미소 유량의 제어 기술도 함께 요구되고 있다.In particular, with the miniaturization of products such as micro-electromechanical systems (MEMS), miniaturization of products is becoming a trend, and accordingly, micro-flow control technology applicable to miniaturized products is also in demand.
이중 의료분야를 살펴보면, 병원에서 근무하는 의료진은 환자에게 약물을 주입 시, 여러 가지 약물을 동시에 전달하기 위해서 약물전달 튜브를 분지하여서 한번에 여러 가지의 약물을 동시에 주입하는 경우가 빈번하다.When looking at the dual medical field, medical staff working in hospitals frequently branch out drug delivery tubes to simultaneously deliver multiple drugs to patients when administering drugs.
또한, 환자의 상태에 따라 인체 내부 압력이 다르고 수술실이나 입원실의 온도 및 압력 조건이 다르기 때문에 다양한 조건들을 고려하여 약물의 유량을 제어해야 한다.In addition, since the internal pressure of the human body varies depending on the patient's condition and the temperature and pressure conditions of the operating room or hospital room vary, the flow rate of the drug must be controlled by considering various conditions.
한편, 반도체 분야를 살펴보면, 반도체 공정에서 사용되는 디스펜서는 휴대폰 등의 방수, 접착 등에 사용되는 수지 용액을 정밀하게 도포한다.Meanwhile, looking at the semiconductor industry, dispensers used in semiconductor processes precisely apply resin solutions used for waterproofing and adhesion in mobile phones and other devices.
디스펜서는 순간적으로 100 ng 정도의 수지용액을 3 ms 동안 토출할 수 있는 장비로서 미소한 양의 수지를 정밀하게 도포할 수 있게 해주고, 이러한 디스펜서의 토출량은 공정이 시작되기 전 저울을 이용하게 토출량을 확인하여 수지가 정밀하게 토출되는지 확인한다.The dispenser is a device that can instantly dispense about 100 ng of resin solution for 3 ms, enabling the precise application of minute amounts of resin. The dispenser's dispense amount is checked using a scale before the process begins to ensure that the resin is dispensed precisely.
그러나, 반도체 공정 중에 수지가 경화되거나 유량이 달라지게 되면 이를 확인할 수 없는 문제점이 있었다.However, there was a problem in that it was impossible to confirm when the resin hardened or the flow rate changed during the semiconductor process.
상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 가열부의 양측에 위치하는 어느 한 쌍의 온도측정부로부터 측정된 유체의 온도 차이를 통해 측정된 제1 유량 및 가열부의 타측에 위치하는 다른 한 쌍의 온도측정부로부터 측정된 흡수신호의 위상 차이를 통해 측정된 제2 유량을 기반으로 최종유량을 산출하는 비연속식 유량 측정을 위한 열식 질량 유량계를 제공한다.The purpose of the present invention to solve the above problems is to provide a thermal mass flow meter for discontinuous flow measurement, which calculates a final flow rate based on a first flow rate measured through a temperature difference of a fluid measured from a pair of temperature measuring units located on both sides of a heating unit and a second flow rate measured through a phase difference of an absorption signal measured from another pair of temperature measuring units located on the other side of the heating unit.
또한, 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 제어부가 산출된 최종유량을 기반으로 유체토출장치의 동작을 제어하여 방울(DOT) 형태로 떨어지는 유체의 유량을 제어하는 비연속식 유량 측정을 위한 열식 질량 유량계를 제공한다.In addition, an object of the present invention to solve the above problem is to provide a thermal mass flow meter for discontinuous flow measurement in which a control unit controls the operation of a fluid discharge device based on the calculated final flow rate to control the flow rate of a fluid that falls in the form of drops (DOT).
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems to be achieved by the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned can be clearly understood by a person having ordinary skill in the technical field to which the present invention belongs from the description below.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 유체관의 적어도 일부를 둘러싸는 하우징부; 상기 유체관을 향하도록 상기 하우징부의 내부에 위치하고 상기 유체관으로 빛을 조사하여 상기 유체관을 가열시키는 가열부; 상기 유체관에 인접하면서 상기 하우징부의 내부에 서로 다른 위치에 배치되어 상기 유체의 유속에 따른 온도를 측정하는 다수의 온도측정부; 상기 가열부와 전기적으로 연결되고 상기 적외선 레이저의 파워를 변조시키는 가열변조부; 상기 다수의 온도측정부 중 어느 한 쌍의 온도측정부로부터 측정된 온도정보 및 상기 다수의 온도측정부 중 다른 한 쌍의 온도측정부로부터 측정된 흡수정보를 기반으로 제1 유량 및 제2 유량을 각각 측정하는 유량측정부; 상기 유량측정부로부터 측정된 상기 제1 유량 및 상기 제2 유량을 기반으로 최종유량을 산출하는 최종유량산출부; 및 상기 가열부, 상기 다수의 온도측정부 및 상기 가열변조부의 동작을 제어하는 제어부;를 포함하는 미소유량 센서; 외주면의 적어도 일부가 상기 하우징부의 내부에 밀착되고 상기 유체가 유동하는 상기 유체관; 및 상기 유체관의 출구와 연통하여 상기 유체관을 통과하는 상기 유체를 외부로 토출시키는 유체토출장치;를 포함하고, 상기 제어부는 상기 최종유량을 기설정된 유량과 비교한 결과를 기반으로 상기 유체토출장치를 제어함으로써 상기 유체의 DOT 유량을 조절하는 것을 특징으로 하는 비연속식 유량 측정을 위한 열식 질량 유량계를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention comprises a micro-flow sensor including a housing part surrounding at least a portion of a fluid pipe; a heating part positioned inside the housing part so as to face the fluid pipe and irradiating light to the fluid pipe to heat the fluid pipe; a plurality of temperature measuring parts positioned at different positions inside the housing part while being adjacent to the fluid pipe to measure a temperature according to a flow rate of the fluid; a heating modulation part electrically connected to the heating part and modulating the power of the infrared laser; a flow rate measuring part measuring a first flow rate and a second flow rate based on temperature information measured from one pair of temperature measuring parts among the plurality of temperature measuring parts and absorption information measured from another pair of temperature measuring parts among the plurality of temperature measuring parts; a final flow rate calculation part calculating a final flow rate based on the first flow rate and the second flow rate measured from the flow rate measuring parts; and a control part controlling the operation of the heating part, the plurality of temperature measuring parts, and the heating modulation part; a fluid pipe having at least a portion of an outer surface in close contact with the inside of the housing part and through which the fluid flows; And a fluid discharge device communicating with the outlet of the fluid pipe and discharging the fluid passing through the fluid pipe to the outside; The control unit provides a thermal mass flow meter for discontinuous flow measurement, characterized in that it controls the fluid discharge device based on the result of comparing the final flow rate with a preset flow rate, thereby controlling the DOT flow rate of the fluid.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 온도정보는 제1 온도 및 제2 온도를 포함하고, 상기 어느 한 쌍의 온도측정부는, 상기 유체관의 입구와 인접하도록 상기 하우징부의 내부에 위치하고 상기 가열부의 일측에 위치하여 상기 유체관 중 제1 영역에 흐르는 유체의 유속에 따른 상기 제1 온도를 측정하는 제1 온도측정부; 및 상기 제1 온도측정부와 소정거리 이격되면서 상기 가열부의 타측에 위치하여 상기 유체관 중 상기 제1 영역의 타측에 위치한 제2 영역에 흐르는 유체의 유속에 따른 상기 제2 온도를 측정하는 제2 온도측정부;이고, 상기 유량측정부는 상기 제1 온도와 상기 제2 온도의 차이를 통해 상기 제1 유량을 측정하는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the temperature information includes a first temperature and a second temperature, and the pair of temperature measuring units may include a first temperature measuring unit positioned inside the housing so as to be adjacent to the inlet of the fluid pipe, and positioned on one side of the heating unit to measure the first temperature according to the flow rate of the fluid flowing in a first region of the fluid pipe; and a second temperature measuring unit positioned on the other side of the heating unit and spaced apart from the first temperature measuring unit by a predetermined distance, and to measure the second temperature according to the flow rate of the fluid flowing in a second region located on the other side of the first region of the fluid pipe; and the flow rate measuring unit may be characterized in that it measures the first flow rate through the difference between the first temperature and the second temperature.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제1 온도측정부는, 상기 유체관의 상부에 위치하여 하방으로 제1 적외선 광을 조사하는 제1 적외선 발광부; 및 상기 제1 적외선 발광부와 대향하도록 상기 유체관의 하부에 위치하여 상기 제1 적외선 발광부로부터 조사되어 상기 제1 영역에 흐르는 유체를 통과한 제1 적외선 광을 센싱하는 제1 적외선 수광부;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the first temperature measuring unit may be characterized by including: a first infrared emitting unit positioned at an upper portion of the fluid pipe and radiating first infrared light downward; and a first infrared receiving unit positioned at a lower portion of the fluid pipe so as to face the first infrared emitting unit and sensing first infrared light radiated from the first infrared emitting unit and passing through fluid flowing in the first region.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제2 온도측정부는, 상기 제1 적외선 발광부와 소정거리 이격되면서 상기 유체관의 상부에 위치하여 하방으로 제2 적외선 광을 조사하는 제2 적외선 발광부; 및 상기 제2 적외선 발광부와 대향하도록 상기 유체관의 하부에 위치하여 상기 제2 적외선 발광부로부터 조사되어 상기 제2 영역에 흐르는 유체를 통과한 제2 적외선 광을 센싱하는 제2 적외선 수광부;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the second temperature measuring unit may be characterized by including: a second infrared emitting unit positioned above the fluid pipe while being spaced apart from the first infrared emitting unit by a predetermined distance and irradiating second infrared light downward; and a second infrared receiving unit positioned below the fluid pipe so as to face the second infrared emitting unit and sensing second infrared light irradiated from the second infrared emitting unit and passing through fluid flowing in the second region.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 가열변조부는 상기 제어부의 제어에 의해 상기 가열부의 파워를 사인파로 변조시키고, 상기 가열부는 상기 사인파로 변조된 빛을 상기 제1 영역과 상기 제2 영역 사이에 위치하는 빛 조사영역으로 조사하여 시간에 따라 상기 유체에 공급되는 가열량이 서로 다르도록 하며, 상기 흡수정보는 제1 흡수신호 및 제2 흡수신호를 포함하고, 상기 다른 한 쌍의 온도측정부는, 상기 제2 영역에 흐르는 유체에 대한 제1 흡수신호를 측정하는 상기 제2 온도측정부; 및 상기 제2 온도측정부와 소정거리 이격되면서 상기 제2 온도측정부의 타측에 위치하여 상기 제2 영역의 타측에 위치한 제3 영역에 흐르는 유체에 대한 제2 흡수신호를 측정하는 제3 온도측정부;이고, 상기 유량측정부는 상기 유체의 흐름의 차이로 인해 발생되는 상기 제1 흡수신호와 상기 제2 흡수신호의 위상 차이를 통해 상기 제2 유량을 측정하는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the heating modulation unit modulates the power of the heating unit into a sine wave under the control of the control unit, and the heating unit irradiates light modulated into the sine wave to a light irradiation area located between the first area and the second area so that the amount of heating supplied to the fluid varies over time, and the absorption information includes a first absorption signal and a second absorption signal, and the other pair of temperature measuring units includes: the second temperature measuring unit measuring the first absorption signal for the fluid flowing in the second area; and a third temperature measuring unit measuring the second absorption signal for the fluid flowing in a third area located on the other side of the second temperature measuring unit and spaced apart from the second temperature measuring unit by a predetermined distance; and the flow rate measuring unit may be characterized in that it measures the second flow rate through a phase difference between the first absorption signal and the second absorption signal generated due to a difference in the flow of the fluid.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제3 온도측정부는, 상기 제2 적외선 발광부와 소정거리 이격되면서 상기 유체관의 상부에 위치하여 하방으로 제3 적외선 광을 조사하는 제3 적외선 발광부; 및 상기 제3 적외선 발광부와 대향하도록 상기 유체관의 하부에 위치하여 상기 제3 적외선 발광부로부터 조사되어 상기 제3 영역에 흐르는 유체를 통과한 제3 적외선 광을 센싱하는 제3 적외선 수광부;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the third temperature measuring unit may be characterized by including: a third infrared emitting unit positioned above the fluid pipe while being spaced apart from the second infrared emitting unit by a predetermined distance and irradiating third infrared light downward; and a third infrared receiving unit positioned below the fluid pipe so as to face the third infrared emitting unit and sensing third infrared light irradiated from the third infrared emitting unit and passing through fluid flowing in the third region.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 가열부는, 상기 유체관을 향하면서 상기 어느 한 쌍의 온도측정부 사이에 위치하여 상기 유체관으로 빛을 조사하는 가열부재; 및 상기 유체관과 상기 가열부재 사이에 위치하여 상기 가열부재로부터 조사되는 빛을 상기 유체관에 집광시키는 렌즈;를 포함하고, 상기 가열부재는 레이저 다이오드(laser diode)인 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the heating unit may include a heating member positioned between a pair of temperature measuring members while facing the fluid tube and irradiating light into the fluid tube; and a lens positioned between the fluid tube and the heating member and focusing light irradiated from the heating member onto the fluid tube; and the heating member may be characterized in that it is a laser diode.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 가열부는 상기 유체관을 둘러싸는 반링 형상인 한 쌍의 마이크로 히터(micro heater)인 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the heating unit may be characterized by a pair of micro heaters in a semi-ring shape surrounding the fluid tube.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 하우징부는, 제1 하우징; 상기 제1 하우징의 내부로 함입되어 상기 유체관의 적어도 일부가 삽입되는 제1 홈부; 상기 제1 하우징과 결합되는 제2 하우징; 상기 제2 하우징으로부터 상기 제1 홈부를 향하여 돌출되는 돌출부재; 상기 유체관의 외주면과 상응하도록 상기 돌출부재에 형성되고 상기 유체관의 외주면과 밀착되면서 상기 제1 홈부에 삽입되는 제2 홈부; 및 상기 제1 하우징을 향하도록 제2 하우징에 형성되어 상기 제1 하우징과 탈착 가능한 다수의 자석;을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the housing portion may be characterized by including: a first housing; a first groove portion that is inserted into the interior of the first housing and into which at least a portion of the fluid tube is inserted; a second housing coupled with the first housing; a protruding member that protrudes from the second housing toward the first groove portion; a second groove portion that is formed on the protruding member so as to correspond to an outer surface of the fluid tube and is inserted into the first groove portion while in close contact with the outer surface of the fluid tube; and a plurality of magnets that are formed on the second housing so as to face the first housing and are detachable from the first housing.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 최종유량산출부는 상기 제1 유량과 상기 제2 유량의 평균값을 연산하여 상기 최종유량을 산출하는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the final flow rate calculation unit may be characterized by calculating the average value of the first flow rate and the second flow rate to calculate the final flow rate.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 유체관의 입구와 연통하여 상기 유체를 상기 유체관으로 공급하는 유체공급장치; 및 상기 온도정보와 상기 제1 유량을 기반으로 상기 제1 유량에 따른 제1 적외선 흡수 스펙트럼을 도출하고, 상기 흡수정보와 상기 제2 유량을 기반으로 상기 온도에 따른 제2 적외선 흡수 스펙트럼을 도출하는 분광기;를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the invention may further include: a fluid supply device communicating with an inlet of the fluid pipe and supplying the fluid to the fluid pipe; and a spectrometer deriving a first infrared absorption spectrum according to the first flow rate based on the temperature information and the first flow rate, and deriving a second infrared absorption spectrum according to the temperature based on the absorption information and the second flow rate.
본 발명의 실시예에 있어서, 유체토출장치는, 상기 유체관의 출구와 연통하여 상기 유체관의 출구로 토출되는 유체를 수용하는 디스펜서; 및 상기 디스펜서의 하부와 연통하여 상기 디스펜서에 수용된 유체를 외부로 토출시키는 노즐;을 포함하고, 상기 노즐은 상부에서 하부로 갈수록 폭이 좁아짐에 따라 상기 유체를 방울 형태로 토출시키는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, a fluid discharge device includes: a dispenser that communicates with an outlet of the fluid pipe and receives a fluid discharged through the outlet of the fluid pipe; and a nozzle that communicates with a lower portion of the dispenser and discharges the fluid received in the dispenser to the outside; and the nozzle may be characterized in that it discharges the fluid in the form of drops as its width narrows from the top to the bottom.
상기와 같은 구성에 따르는 본 발명의 효과는, 가열부의 양측에 위치하는 어느 한 쌍의 온도측정부로부터 측정된 유체의 온도 차이를 통해 측정된 제1 유량 및 가열부의 타측에 위치하는 다른 한 쌍의 온도측정부로부터 측정된 흡수신호의 위상 차이를 통해 측정된 제2 유량을 기반으로 최종유량을 산출함으로써 비접촉식으로 정확한 유체의 유량을 실시간으로 모니터링할 수 있다.The effect of the present invention according to the above configuration is that the final flow rate is calculated based on the first flow rate measured through the temperature difference of the fluid measured from a pair of temperature measuring units located on both sides of the heating unit and the second flow rate measured through the phase difference of the absorption signal measured from another pair of temperature measuring units located on the other side of the heating unit, thereby enabling real-time monitoring of the accurate flow rate of the fluid in a non-contact manner.
또한, 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 제어부가 산출된 최종유량을 기반으로 유체토출장치의 동작을 제어하여 방울(DOT) 형태로 떨어지는 유체의 유량을 정밀하게 제어할 수 있다.In addition, the purpose of the present invention to solve the above problem is to precisely control the flow rate of fluid falling in the form of drops (DOT) by controlling the operation of the fluid discharge device based on the calculated final flow rate by the control unit.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The effects of the present invention are not limited to the effects described above, and should be understood to include all effects that can be inferred from the detailed description of the present invention or the composition of the invention described in the claims.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 미소유량 센서를 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 미소유량 센서를 나타낸 일 방향에서의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 미소유량 센서를 나타낸 일 방향에서의 분해사시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 미소유량 센서에서 유체의 흐름 차이로 인한 흡수신호의 위상 차이를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 미소유량 센서에서 유체의 흐름 차이로 인한 흡수신호의 위상 차이를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 비연속식 유량 측정을 위한 열식 질량 유량계를 나타낸 블록도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 비연속식 유량 측정을 위한 열식 질량 유량계에서 유량의 유무에 따른 유체의 온도 분포를 나타낸 개념도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 비연속식 유량 측정을 위한 열식 질량 유량계를 나타낸 개념도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 비연속식 유량 측정을 위한 열식 질량 유량계에서 유량에 따른 제1 적외선 흡수 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 비연속식 유량 측정을 위한 열식 질량 유량계에서 유량에 따른 제1 적외선 흡수 스펙트럼의 평균 신호 세기를 나타낸 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 비연속식 유량 측정을 위한 열식 질량 유량계에서 적외선 흡수 신호로부터 획득된 레이저 가열이 있을 경우, 유체관의 길이에 따른 온도를 나타낸 그래프이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 비연속식 유량 측정을 위한 열식 질량 유량계에서 시간에 따른 디스펜서의 DOT 유량을 나타낸 그래프이다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 비연속식 유량 측정을 위한 열식 질량 유량계에서 DOT 유량에서의 적외선 흡수 기법으로 측정된 유체관의 상류 및 하류에서의 온도를 나타낸 그래프이다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 비연속식 유량 측정을 위한 열식 질량 유량계에서 DOT 유량에서의 적외선 흡수 기법으로 측정된 유체관의 상류 및 하류에서의 온도 차이를 나타낸 그래프이다.
도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 비연속식 유량 측정을 위한 열식 질량 유량계에서 온도에 따른 제2 적외선 흡수 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 16은 본 발명의 일실시예에 따른 비연속식 유량 측정을 위한 열식 질량 유량계에서 다이오드 레이저를 활용하여 측정된 온도를 나타낸 그래프이다.
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 비연속식 유량 측정을 위한 열식 질량 유량계를 나타낸 개념도이다.FIG. 1 is a block diagram showing a micro-flow sensor according to one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view from one direction showing a micro-flow sensor according to one embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an exploded perspective view from one direction showing a micro-flow sensor according to one embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing the phase difference of an absorption signal due to a difference in fluid flow in a micro-flow sensor according to one embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing the phase difference of an absorption signal due to a difference in fluid flow in a micro-flow sensor according to another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a block diagram showing a thermal mass flow meter for discontinuous flow rate measurement according to one embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a conceptual diagram showing the temperature distribution of a fluid according to the presence or absence of a flow rate in a thermal mass flow meter for discontinuous flow rate measurement according to one embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a conceptual diagram illustrating a thermal mass flow meter for discontinuous flow rate measurement according to one embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a graph showing a first infrared absorption spectrum according to flow rate in a thermal mass flow meter for discontinuous flow rate measurement according to an embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a graph showing the average signal intensity of a first infrared absorption spectrum according to the flow rate in a thermal mass flow meter for discontinuous flow rate measurement according to one embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a graph showing the temperature according to the length of a fluid pipe when there is laser heating obtained from an infrared absorption signal in a thermal mass flow meter for discontinuous flow measurement according to one embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a graph showing the DOT flow rate of a dispenser over time in a thermal mass flow meter for discontinuous flow rate measurement according to one embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a graph showing the temperatures at the upstream and downstream of a fluid pipe measured by the infrared absorption technique at DOT flow rate in a thermal mass flow meter for discontinuous flow rate measurement according to one embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a graph showing the temperature difference at the upstream and downstream of a fluid pipe measured by the infrared absorption technique at DOT flow rate in a thermal mass flow meter for discontinuous flow rate measurement according to one embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a graph showing a second infrared absorption spectrum according to temperature in a thermal mass flow meter for discontinuous flow rate measurement according to an embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a graph showing the temperature measured using a diode laser in a thermal mass flow meter for discontinuous flow measurement according to one embodiment of the present invention.
Figure 17 is a conceptual diagram illustrating a thermal mass flow meter for discontinuous flow measurement according to another embodiment of the present invention.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the attached drawings. However, the present invention can be implemented in various different forms, and therefore, it is not limited to the embodiments described herein. In addition, in order to clearly describe the present invention in the drawings, parts that are not related to the description are omitted, and similar parts are assigned similar drawing reference numerals throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to be "connected (connected, contacted, joined)" to another part, this includes not only cases where it is "directly connected" but also cases where it is "indirectly connected" with another member in between. Also, when a part is said to "include" a certain component, this does not mean that other components are excluded, unless otherwise specifically stated, but that other components can be included.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly indicates otherwise. In this specification, the terms "comprises" or "has" and the like are intended to specify the presence of a feature, number, step, operation, component, part or combination thereof described in the specification, but should be understood to not exclude in advance the possibility of the presence or addition of one or more other features, numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof.
본 발명에서 사용되는 'DOT 유량'이라는 용어는 명세서 전반에 걸쳐서 유체토출장치에서 유체가 방울(DOT) 형태로 토출되는 유량을 의미한다.The term 'DOT flow rate' used in the present invention means the flow rate at which fluid is discharged in the form of drops (DOT) from the fluid discharge device throughout the specification.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
1. 미소유량 센서(100)1. Micro-flow sensor (100)
이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 미소유량 센서를 설명하도록 한다.Hereinafter, a micro-flow sensor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 미소유량 센서를 나타낸 블록도이다.FIG. 1 is a block diagram showing a micro-flow sensor according to one embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 미소유량 센서(100)는 적외선 흡수 기법을 사용하여 비접촉식으로 유량을 측정하기 위한 것으로서, 하우징부(110), 가열부(120), 온도측정부(130), 가열변조부(140), 유량측정부(150), 최종유량산출부(160) 및 제어부(170)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a micro-flow sensor (100) according to one embodiment of the present invention is for measuring a flow rate in a non-contact manner using an infrared absorption technique, and includes a housing unit (110), a heating unit (120), a temperature measuring unit (130), a heating modulation unit (140), a flow rate measuring unit (150), a final flow rate calculation unit (160), and a control unit (170).
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 미소유량 센서를 나타낸 일 방향에서의 사시도이다. 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 미소유량 센서를 나타낸 일 방향에서의 분해사시도이다.FIG. 2 is a perspective view from one direction showing a micro-flow sensor according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is an exploded perspective view from one direction showing a micro-flow sensor according to an embodiment of the present invention.
도 2 및 도 3을 참조하면, 하우징부(110)는 유체가 유동하는 유체관의 적어도 일부를 둘러싸도록 형성된다.Referring to FIGS. 2 and 3, the housing portion (110) is formed to surround at least a portion of a fluid pipe through which fluid flows.
여기서, 유체는 물, 수지(resin) 등 액체, 기체, 플라즈마를 포함하고, 이에 따른 본 발명은 모든 유체의 종류에 대한 유량을 측정할 수 있다.Here, the fluid includes liquids such as water, resin, gas, and plasma, and the present invention can measure the flow rate for all types of fluids.
즉, 유체의 종류에 따라 달라지는 유체의 점성에 상관 없이 유량을 측정할 수 있다.That is, the flow rate can be measured regardless of the viscosity of the fluid, which varies depending on the type of fluid.
이를 위한 하우징부(110)는 제1 하우징(111), 제1 홈부(112), 제2 하우징(113), 돌출부재(114), 제2 홈부(115) 및 자석(116)을 포함한다.The housing part (110) for this purpose includes a first housing (111), a first groove part (112), a second housing (113), a protruding member (114), a second groove part (115), and a magnet (116).
도 3을 참조하면, 제1 하우징(111)은 직육면체 형상에 내부로 함입된 제1 홈이 형성된다. 구체적으로 제1 하우징(111)은 유체관(200)이 삽입되도록 일측으로부터 타측을 향하여 제1 홈이 함입 형성된다.Referring to Fig. 3, the first housing (111) is formed with a first groove embedded in the interior of a rectangular parallelepiped shape. Specifically, the first housing (111) is formed with a first groove embedded from one side to the other side so that a fluid tube (200) can be inserted.
제1 하우징(111)의 내측면은 유체관(200)의 적어도 일부가 밀착되는 곡면 및 곡면으로부터 연장되는 평면(상부 및 하부)을 포함한다.The inner surface of the first housing (111) includes a curved surface to which at least a portion of the fluid pipe (200) is in close contact and a flat surface (upper and lower) extending from the curved surface.
이에 따른 제1 하우징(111)의 전면 및 후면은 'U'자 형상을 가질 수 있다.Accordingly, the front and rear of the first housing (111) may have a ‘U’ shape.
또한, 제1 하우징(111)은 금속 재질로 형성됨에 따라 제2 하우징(113)에 형성되는 다수의 자석(116)과 탈착 가능하다.In addition, since the first housing (111) is formed of a metal material, it is detachable from a number of magnets (116) formed in the second housing (113).
도 2 및 도 3을 참조하면, 제1 홈부(112)는 제1 하우징(111)의 내부로 함입되어 유체관(200)의 적어도 일부가 삽입된다.Referring to FIGS. 2 and 3, the first groove (112) is inserted into the interior of the first housing (111) so that at least a portion of the fluid tube (200) is inserted.
제1 홈부(112)는 직육면체에 원기둥을 반으로 나눈 반기둥이 결합된 형상을 가짐에 따라 유체관(200)을 수용한다.The first home section (112) has a shape in which a half-cylinder is combined with a rectangular solid to accommodate a fluid pipe (200).
제2 하우징(113)은 제1 하우징(111)과 결합된다.The second housing (113) is combined with the first housing (111).
구체적으로 제2 하우징(113)은 평판 형상을 가지고 제1 하우징(111)의 일면과 결합된다.Specifically, the second housing (113) has a flat shape and is combined with one side of the first housing (111).
돌출부재(114)는 제2 하우징(113)으로부터 제1 홈부(112)를 향하여 돌출 형성된다.The protruding member (114) is formed to protrude from the second housing (113) toward the first groove (112).
구체적으로 돌출부재(114)는 제2 하우징(113)의 양측면 중 제1 하우징(111)의 일면을 향하는 제2 하우징(113)의 타측면으로부터 제1 홈부(112)를 향하여 돌출형성됨에 따라 제1 홈부(112)의 내부로 삽입된다.Specifically, the protruding member (114) is formed by protruding from one side of the second housing (113) facing the first housing (111) among the two sides of the second housing (113) toward the first groove (112), and is inserted into the interior of the first groove (112).
또한, 돌출부재(114)의 끝단부는 유체관(200)의 외주면과 대응하도록 곡면으로 형성된다.Additionally, the end of the protruding member (114) is formed into a curved surface to correspond to the outer surface of the fluid pipe (200).
제2 홈부(115)는 유체관(200)의 외주면과 상응하도록 돌출부재(114)에 형성되고 유체관(200)의 외주면과 밀착되면서 제1 홈부(112)에 삽입된다.The second groove (115) is formed in the protruding member (114) to correspond to the outer surface of the fluid pipe (200) and is inserted into the first groove (112) while in close contact with the outer surface of the fluid pipe (200).
자석(116)은 제1 하우징(111)을 향하도록 제2 하우징(113)에 형성되어 제1 하우징(111)과 탈착 가능하다.The magnet (116) is formed in the second housing (113) so as to face the first housing (111) and is detachable from the first housing (111).
도 3을 참조하면, 자석(116)은 다수로 구성되고, 제2 하우징(113)의 코너에 각각 형성된다.Referring to FIG. 3, the magnets (116) are configured in multiple numbers and are each formed at a corner of the second housing (113).
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 미소유량 센서에서 유체의 흐름 차이로 인한 흡수신호의 위상 차이를 나타낸 도면이다. 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 미소유량 센서에서 유체의 흐름 차이로 인한 흡수신호의 위상 차이를 나타낸 도면이다.FIG. 4 is a diagram showing the phase difference of an absorption signal due to a difference in fluid flow in a micro-flow sensor according to one embodiment of the present invention. FIG. 5 is a diagram showing the phase difference of an absorption signal due to a difference in fluid flow in a micro-flow sensor according to another embodiment of the present invention.
가열부(120)는 유체관(200)을 향하도록 하우징부(110)의 내부에 위치하고 유체관(200)으로 빛을 조사하여 유체관(200)을 가열시킨다.The heating part (120) is located inside the housing part (110) so as to face the fluid tube (200) and irradiates light onto the fluid tube (200) to heat the fluid tube (200).
가열부(120)는 가열변조부(140)에 의해 사인파로 변조된 빛을 제1 영역과 제2 영역 사이에 위치하는 빛 조사영역으로 조사하여 시간에 따라 유체에 공급되는 가열량이 서로 다르도록 한다.The heating unit (120) irradiates light modulated into a sine wave by the heating modulation unit (140) to a light irradiation area located between the first area and the second area so that the amount of heat supplied to the fluid varies over time.
이를 위한 가열부(120)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 가열부재(121) 및 렌즈(122)를 포함한다.The heating unit (120) for this purpose includes a heating member (121) and a lens (122) as shown in FIGS. 3 and 4.
가열부재(121)는 유체관(200)을 향하면서 어느 한 쌍의 온도측정부(131, 132) 사이에 위치하여 유체관(200)으로 빛을 조사한다.The heating element (121) is positioned between a pair of temperature measuring elements (131, 132) facing the fluid pipe (200) and irradiates light into the fluid pipe (200).
이때, 가열부재(121)는 레이저 다이오드(laser diode)로 구성됨에 따라 유체관(200)으로 적외선 레이저를 조사함으로써 유체관(200)의 내부에 흐르는 유체를 가열한다.At this time, the heating element (121) is composed of a laser diode, thereby heating the fluid flowing inside the fluid tube (200) by irradiating an infrared laser into the fluid tube (200).
렌즈(122)는 유체관(200)과 가열부재(121) 사이에 위치하여 가열부재(121)로부터 조사되는 빛을 유체관(200)에 집광시킨다.The lens (122) is positioned between the fluid tube (200) and the heating element (121) and focuses light irradiated from the heating element (121) onto the fluid tube (200).
한편, 도 5를 참조하면, 다른 실시예로서, 가열부(120)는 유체관(200)을 둘러싸는 반링 형상인 한 쌍의 마이크로 히터(micro heater)일 수 있다.Meanwhile, referring to FIG. 5, as another embodiment, the heating unit (120) may be a pair of micro heaters in a semi-ring shape surrounding the fluid pipe (200).
마이크로 히터는 적외선 레이저를 발생시키는 레이저 다이오드보다 정밀도가 떨어지지만 상대적으로 적은 비용으로도 국소부위의 온도를 증가시킬 수 있는 장점이 있다.Micro heaters are less precise than laser diodes that generate infrared laser light, but they have the advantage of being able to increase the temperature of a localized area at relatively low cost.
도 4를 참조하면, 온도측정부(130)는 유체관(200)에 인접하면서 하우징부(110)의 내부에 서로 다른 위치에 배치되어 유체의 유속에 따른 온도를 측정하도록 다수로 구성된다.Referring to FIG. 4, the temperature measuring units (130) are arranged in multiple locations inside the housing unit (110) adjacent to the fluid pipe (200) to measure the temperature according to the flow rate of the fluid.
다수의 온도측정부(131, 132, 133) 중 어느 한 쌍의 온도측정부(131, 132)는 제1 영역 및 제2 영역을 통과하는 유체의 온도를 측정하고, 다수의 온도측정부(131, 132, 133) 중 다른 한 쌍의 온도측정부(132, 133)는 제2 영역 및 제3 영역을 통과하는 유체로 조사된 적외선 광에 대한 흡수정보를 측정한다.Among the plurality of temperature measuring units (131, 132, 133), one pair of temperature measuring units (131, 132) measures the temperature of a fluid passing through the first region and the second region, and another pair of temperature measuring units (132, 133) among the plurality of temperature measuring units (131, 132, 133) measures absorption information on infrared light irradiated onto the fluid passing through the second region and the third region.
여기서, 다수의 온도측정부(131, 132, 133)는 외부 물질로부터 방사된 적외선이 센서 내의 자발 분극을 갖는 물질의 분극을 변화시켜 외부 자유 전하를 발생시킴으로써 외부 물질을 감지하는 적외선을 이용한 센서로서, 제1 온도측정부(131), 제2 온도측정부(132) 및 제3 온도측정부(133)이다.Here, a plurality of temperature measuring units (131, 132, 133) are sensors using infrared rays that detect external substances by causing infrared rays radiated from external substances to change the polarization of substances having spontaneous polarization within the sensor, thereby generating external free charges, and are a first temperature measuring unit (131), a second temperature measuring unit (132), and a third temperature measuring unit (133).
본 발명에서 온도측정부(130)는 3개로 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 온도측정부가 3개보다 더 많이 적용될수록 측정된 유량의 정확도가 향상된다.In the present invention, the temperature measuring unit (130) is described as being three, but is not limited thereto, and the accuracy of the measured flow rate is improved as more than three temperature measuring units are applied.
어느 한 쌍의 온도측정부(131, 132)는 제1 온도측정부(131) 및 제2 온도측정부(132)이다.A pair of temperature measuring units (131, 132) are a first temperature measuring unit (131) and a second temperature measuring unit (132).
도 4를 참조하면, 제1 온도측정부(131)는 유체관(200)의 입구와 인접하도록 하우징부(110)의 내부에 위치하고 가열부(120)의 일측에 위치하여 유체관(200) 중 제1 영역에 흐르는 유체의 유속에 따른 제1 온도를 측정한다.Referring to FIG. 4, the first temperature measuring unit (131) is positioned inside the housing unit (110) adjacent to the inlet of the fluid pipe (200) and on one side of the heating unit (120) to measure the first temperature according to the flow rate of the fluid flowing in the first region of the fluid pipe (200).
이를 위한 제1 온도측정부(131)는 도 4에 도시된 바와 같이 제1 적외선 발광부(131a) 및 제1 적외선 수광부(131b)를 포함한다.The first temperature measuring unit (131) for this purpose includes a first infrared emitting unit (131a) and a first infrared receiving unit (131b) as shown in Fig. 4.
제1 적외선 발광부(131a)는 유체관(200)의 상부에 위치하여 하방으로 제1 적외선 광을 조사한다.The first infrared emitting unit (131a) is located at the upper part of the fluid pipe (200) and irradiates the first infrared light downward.
이를 위한 제1 적외선 발광부(131a)는 레이저 다이오드일 수 있다.The first infrared emitting unit (131a) for this purpose may be a laser diode.
제1 적외선 수광부(131b)는 제1 적외선 발광부(131a)와 대향하도록 유체관(200)의 하부에 위치하여 제1 적외선 발광부(131a)로부터 조사되어 제1 영역에 흐르는 유체를 통과한 제1 적외선 광을 센싱한다.The first infrared receiver (131b) is positioned at the bottom of the fluid tube (200) so as to face the first infrared emitting unit (131a) and senses the first infrared light that is irradiated from the first infrared emitting unit (131a) and passes through the fluid flowing in the first region.
여기서, 제1 영역은 제1 적외선 발광부(131a)와 제1 적외선 수광부(131b) 사이에 위치하는 유체관(200)의 일부 영역을 의미한다.Here, the first region refers to a portion of the fluid pipe (200) located between the first infrared emitting portion (131a) and the first infrared receiving portion (131b).
이를 위한 제1 적외선 수광부(131b)는 포토디텍터(photodetector)일 수 있다.The first infrared light receiving unit (131b) for this purpose may be a photodetector.
상기한 제1 적외선 수광부(131b)는 제1 영역을 통과하는 유체의 온도를 측정한 제1 온도를 유량측정부(150)로 전송한다.The above-mentioned first infrared receiver (131b) measures the temperature of the fluid passing through the first region and transmits the first temperature to the flow rate measuring unit (150).
도 4를 참조하면, 제2 온도측정부(132)는 제1 온도측정부(131)와 소정거리 이격되면서 가열부(120)의 타측에 위치하여 유체관(200) 중 제1 영역의 타측에 위치한 제2 영역에 흐르는 유체의 유속에 따른 제2 온도를 측정한다.Referring to FIG. 4, the second temperature measuring unit (132) is located on the other side of the heating unit (120) and is spaced apart from the first temperature measuring unit (131) by a predetermined distance, and measures the second temperature according to the flow rate of the fluid flowing in the second region located on the other side of the first region of the fluid pipe (200).
여기서, 제2 영역은 제2 적외선 발광부(132a)와 제2 적외선 수광부(132b) 사이에 위치하는 유체관(200)의 일부 영역을 의미한다.Here, the second region refers to a portion of the fluid pipe (200) located between the second infrared emitting portion (132a) and the second infrared receiving portion (132b).
또한, 제2 온도측정부(132)는 제2 영역에 흐르는 유체에 대한 제1 흡수신호를 측정한다.Additionally, the second temperature measuring unit (132) measures the first absorption signal for the fluid flowing in the second region.
상기한 제2 온도측정부(132)는 제2 온도 및 제1 흡수신호를 유량측정부(150)로 전송한다.The above-mentioned second temperature measuring unit (132) transmits the second temperature and the first absorption signal to the flow measuring unit (150).
이를 위한 제2 온도측정부(132)는 도 4에 도시된 바와 같이 제2 적외선 발광부(132a) 및 제2 적외선 수광부(132b)를 포함한다.The second temperature measuring unit (132) for this purpose includes a second infrared emitting unit (132a) and a second infrared receiving unit (132b), as shown in FIG. 4.
제2 적외선 발광부(132a)는 제1 적외선 발광부(131a)와 소정거리 이격되면서 유체관(200)의 상부에 위치하여 하방으로 제2 적외선 광을 조사한다.The second infrared emitting unit (132a) is located at the upper part of the fluid tube (200) at a predetermined distance from the first infrared emitting unit (131a) and irradiates the second infrared light downward.
이를 위한 제2 적외선 발광부(132a)는 레이저 다이오드일 수 있다.The second infrared emitting unit (132a) for this purpose may be a laser diode.
제2 적외선 수광부(132b)는 제2 적외선 발광부(132a)와 대향하도록 유체관(200)의 하부에 위치하여 제2 적외선 발광부로부터 조사되어 제2 영역에 흐르는 유체를 통과한 제2 적외선 광을 센싱한다.The second infrared receiver (132b) is positioned at the bottom of the fluid tube (200) so as to face the second infrared emitting unit (132a) and senses the second infrared light that is irradiated from the second infrared emitting unit and passes through the fluid flowing in the second region.
이를 위한 제2 적외선 수광부(131b)는 포토디텍터(photodetector)일 수 있다.The second infrared light receiving unit (131b) for this purpose may be a photodetector.
상기한 제2 적외선 수광부(132b)는 제2 영역을 통과하는 유체의 온도를 측정한 제2 온도 및 유체로 조사되는 적외선 광에 대한 제1 흡수신호를 유량측정부(150)로 전송한다.The above-mentioned second infrared receiver (132b) measures the temperature of the fluid passing through the second region and transmits the second temperature signal and the first absorption signal for the infrared light irradiated onto the fluid to the flow rate measuring unit (150).
다른 한 쌍의 온도측정부(132, 133)는 제2 온도측정부(132) 및 제3 온도측정부(133)이다.The other pair of temperature measuring units (132, 133) are a second temperature measuring unit (132) and a third temperature measuring unit (133).
도 4를 참조하면, 제3 온도측정부(133)는 제2 온도측정부(132)와 소정거리 이격되면서 제2 온도측정부(132)의 타측에 위치하여 제2 영역의 타측에 위치한 제3 영역에 흐르는 유체에 대한 제2 흡수신호를 측정한다.Referring to FIG. 4, the third temperature measuring unit (133) is located on the other side of the second temperature measuring unit (132) while being spaced apart from the second temperature measuring unit (132) by a predetermined distance, and measures the second absorption signal for the fluid flowing in the third region located on the other side of the second region.
여기서, 제3 영역은 제3 적외선 발광부(133a)와 제3 적외선 수광부(133b) 사이에 위치하는 유체관(200)의 일부 영역을 의미한다.Here, the third region refers to a portion of the fluid pipe (200) located between the third infrared emitting portion (133a) and the third infrared receiving portion (133b).
이를 위한 제3 온도측정부(133)는 도 4에 도시된 바와 같이 제3 적외선 발광부(133a) 및 제3 적외선 수광부(133b)를 포함한다.The third temperature measuring unit (133) for this purpose includes a third infrared emitting unit (133a) and a third infrared receiving unit (133b) as shown in Fig. 4.
제3 적외선 발광부(133a)는 제2 적외선 발광부(132a)와 소정거리 이격되면서 유체관(200)의 상부에 위치하여 하방으로 제3 적외선 광을 조사한다.The third infrared emitting unit (133a) is located at the upper part of the fluid tube (200) at a predetermined distance from the second infrared emitting unit (132a) and irradiates the third infrared light downward.
이를 위한 제3 적외선 발광부(133a)는 레이저 다이오드일 수 있다.The third infrared emitting unit (133a) for this purpose may be a laser diode.
제3 적외선 수광부(133b)는 제3 적외선 발광부(133a)와 대향하도록 유체관의 하부에 위치하여 제3 적외선 발광부(133a)로부터 조사되어 제3 영역에 흐르는 유체를 통과한 제3 적외선 광을 센싱한다.The third infrared receiver (133b) is positioned at the bottom of the fluid tube so as to face the third infrared emitting unit (133a) and senses the third infrared light that is irradiated from the third infrared emitting unit (133a) and passes through the fluid flowing in the third region.
이를 위한 제3 적외선 수광부(133b)는 포토디텍터(photodetector)일 수 있다.The third infrared light receiving unit (133b) for this purpose may be a photodetector.
상기한 제3 적외선 수광부(133b)는 제3 영역을 통과하는 유체로 조사되는 제2 적외선 광에 대한 제2 흡수신호를 측정하여 유량측정부(150)로 전송한다.The above-mentioned third infrared receiver (133b) measures the second absorption signal for the second infrared light irradiated onto the fluid passing through the third region and transmits it to the flow rate measuring unit (150).
본 발명에서는 제1, 2 온도측정부(131, 132)를 통해 제1, 2 영역을 통과하는 유체의 제1, 2 온도를 측정하고, 제2, 3 온도측정부(132, 133)를 통해 제2, 3 영역을 통과하는 유체로 조사되는 제1, 2 적외선 광에 대한 제1, 2 흡수신호를 측정하는 것으로 설명하였으나, 제1 내지 제3 온도측정부(131, 132, 133)는 유체의 온도 및 적외선 광에 대한 흡수신호를 모두 측정할 수 있다.In the present invention, the first and second temperatures of a fluid passing through the first and second regions are measured through the first and second temperature measuring units (131, 132), and the first and second absorption signals for the first and second infrared light irradiated onto the fluid passing through the second and third regions are measured through the second and third temperature measuring units (132, 133). However, the first to third temperature measuring units (131, 132, 133) can measure both the temperature of the fluid and the absorption signal for the infrared light.
한편, 다른 실시예로서, 가열부(120)가 마이크로 히터일 경우, 가열부(120)는 도 5에 도시된 바와 같이 배치되며, 그외의 제1 내지 제3 적외선 발광부(131a, 132a, 133a), 제1 내지 제3 적외선 발광부(131b, 132b, 133b)는 전술한 바와 동일하다.Meanwhile, as another embodiment, when the heating unit (120) is a micro heater, the heating unit (120) is arranged as shown in FIG. 5, and the first to third infrared emitting units (131a, 132a, 133a) and the first to third infrared emitting units (131b, 132b, 133b) are the same as described above.
도 1, 도 4 및 도 5를 참조하면, 가열변조부(140)는 가열부(120)와 전기적으로 연결되고 적외선 레이저의 파워를 변조시킨다.Referring to FIG. 1, FIG. 4 and FIG. 5, the heating modulation unit (140) is electrically connected to the heating unit (120) and modulates the power of the infrared laser.
구체적으로 가열변조부(140)는 제어부(170)의 제어에 의해 가열부(120)의 파워를 사인파로 변조시키며, 이와 관련하여 시간(time)에 따른 파워가 변조된 사인파가 도 4의 좌측 및 도 5의 좌측에 도시되어 있다.Specifically, the heating modulation unit (140) modulates the power of the heating unit (120) into a sine wave under the control of the control unit (170), and in relation to this, a sine wave in which power is modulated according to time is illustrated on the left side of FIG. 4 and the left side of FIG. 5.
다음, 도 4의 중앙 및 도 5의 중앙에 도시된 도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 가열부재(121)인 레이저 다이오드 또는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가열부(120)인 마이크로 히터는 변조된 사인파형으로 유체관(200)에 빛을 조사하여 유체관(200) 및 유체관(200)의 내부에서 흐르는 유체를 가열한다.Next, referring to the drawings shown in the center of FIG. 4 and the center of FIG. 5, a laser diode, which is a heating element (121) according to one embodiment of the present invention, or a micro heater, which is a heating element (120) according to another embodiment of the present invention, irradiates light into a fluid tube (200) in a modulated sine wave shape to heat the fluid tube (200) and the fluid flowing inside the fluid tube (200).
다음, 제2 적외선 수광부(132b)는 제1 적외선 광을 센싱하여 제1 흡수신호를 측정하고, 제3 적외선 수광부(133b)는 제2 적외선 광을 센싱하여 제2 흡수신호를 측정하며, 이와 관련하여 시간에 따른 적외선 광의 흡수를 나타내는 그래프가 도 4의 우측 및 도 5의 우측에 도시되어 있다.Next, the second infrared receiving unit (132b) senses the first infrared light and measures the first absorption signal, and the third infrared receiving unit (133b) senses the second infrared light and measures the second absorption signal. In relation to this, a graph showing the absorption of infrared light over time is shown on the right side of FIG. 4 and the right side of FIG. 5.
도 4의 우측 및 도 5의 우측에 도시된 바와 같이 제1, 2 흡수신호는 유체의 흐름 차이로 인해 위상(phase) 차이를 가지게 된다.As shown on the right side of Fig. 4 and the right side of Fig. 5, the first and second absorption signals have a phase difference due to the difference in fluid flow.
유량측정부(150)는 다수의 온도측정부(131, 132, 133) 중 어느 한 쌍의 온도측정부(131, 132)로부터 측정된 온도정보 및 다수의 온도측정부(131, 132, 133) 중 다른 한 쌍의 온도측정부(132, 133)로부터 측정된 흡수정보를 기반으로 제1 유량 및 제2 유량을 각각 측정한다.The flow rate measuring unit (150) measures the first flow rate and the second flow rate based on temperature information measured from one pair of temperature measuring units (131, 132) among a plurality of temperature measuring units (131, 132, 133) and absorption information measured from another pair of temperature measuring units (132, 133) among a plurality of temperature measuring units (131, 132, 133).
우선, 유량측정부(150)는 제1 온도와 제2 온도의 차이를 통해 제1 유량을 측정한다. 이때, 온도정보는 제1 온도 및 제2 온도를 포함한다.First, the flow rate measuring unit (150) measures the first flow rate through the difference between the first temperature and the second temperature. At this time, the temperature information includes the first temperature and the second temperature.
다음, 유량측정부(150)는 유체의 흐름의 차이로 인해 발생되는 제1 흡수신호와 제2 흡수신호의 위상 차이를 통해 제2 유량을 측정한다. 이때, 상기 흡수정보는 제1 흡수신호 및 제2 흡수신호를 포함한다.Next, the flow rate measuring unit (150) measures the second flow rate through the phase difference between the first absorption signal and the second absorption signal that occurs due to the difference in the flow of the fluid. At this time, the absorption information includes the first absorption signal and the second absorption signal.
구체적으로 도 4 및 도 5를 참조하면, 유량측정부(150)는 제2 적외선 수광부(132b)로부터 측정된 제1 흡수신호 및 제3 적외선 수광부(133b)로부터 측정된 제2 흡수신호의 위상 차이를 기반으로 제2 유량을 측정한다.Specifically, referring to FIGS. 4 and 5, the flow rate measuring unit (150) measures the second flow rate based on the phase difference between the first absorption signal measured from the second infrared receiving unit (132b) and the second absorption signal measured from the third infrared receiving unit (133b).
즉, 유량측정부(150)는 제1, 2 흡수신호를 퓨리에 변환 (Fourier Transform)을 통하여 유량과의 상관관계를 획득하고, 이를 활용하여 비접촉으로 제2 유량을 측정한다.That is, the flow rate measuring unit (150) obtains a correlation with the flow rate through Fourier transform of the first and second absorption signals and uses this to measure the second flow rate in a non-contact manner.
상기한 유량측정부(150)는 제1 유량 및 제2 유량을 최종유량산출부(160)로 전송한다.The above-mentioned flow rate measuring unit (150) transmits the first flow rate and the second flow rate to the final flow rate calculating unit (160).
최종유량산출부(160)는 유량측정부(150)로부터 측정된 제1 유량 및 제2 유량을 기반으로 최종유량을 산출한다.The final flow rate calculation unit (160) calculates the final flow rate based on the first flow rate and second flow rate measured from the flow rate measurement unit (150).
이때, 최종유량산출부(160)는 제1 유량과 제2 유량의 평균값을 연산하여 최종유량을 산출한다.At this time, the final flow rate calculation unit (160) calculates the final flow rate by calculating the average value of the first flow rate and the second flow rate.
한편, 상기한 바와 다른 방법으로서, 최종유량산출부(160)는 제1 유량 및 제2 유량을 기반으로 선형회귀분석을 통해 최종유량을 산출할 수도 있다.Meanwhile, as a method different from the above, the final flow rate calculation unit (160) may calculate the final flow rate through linear regression analysis based on the first flow rate and the second flow rate.
상기한 최종유량산출부(160)는 실제유량과 근사치인 최종유량을 산출하기 위하여 유체의 온도 차이를 기반으로 측정된 제1 유량과 유체로 조사되는 적외선 광의 흡광 정도에 따른 제1, 2 흡수신호의 위상 차이를 기반으로 측정된 제2 유량을 종합적으로 고려하는 것이다.The above-mentioned final flow rate calculation unit (160) comprehensively considers the first flow rate measured based on the temperature difference of the fluid and the second flow rate measured based on the phase difference between the first and second absorption signals according to the degree of absorption of infrared light irradiated onto the fluid in order to calculate the final flow rate that is an approximation of the actual flow rate.
제어부(170)는 가열부(120), 다수의 온도측정부(131, 132, 133) 및 가열변조부(140)의 동작을 제어한다.The control unit (170) controls the operation of the heating unit (120), a plurality of temperature measuring units (131, 132, 133), and the heating modulation unit (140).
또한, 제어부(170)는 후술되는 열식 질량 유량계에 구비된 유체공급장치의 동작을 제어하여 DOT 유량을 제어하며, 이에 대한 구체적인 설명은 후술하도록 한다.In addition, the control unit (170) controls the operation of the fluid supply device equipped in the thermal mass flow meter described later to control the DOT flow rate, and a detailed description thereof will be described later.
2. 비연속식 유량 측정을 위한2. For discontinuous flow measurement 열식 질량 유량계(600)Thermal Mass Flow Meter (600)
이하, 도 1 내지 도 16을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 비연속식 유량 측정을 위한 열식 질량 유량계를 설명하도록 한다.Hereinafter, a thermal mass flow meter for discontinuous flow measurement according to one embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 16.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 비연속식 유량 측정을 위한 열식 질량 유량계를 나타낸 블록도이다.FIG. 6 is a block diagram showing a thermal mass flow meter for discontinuous flow rate measurement according to one embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 비연속식 유량 측정을 위한 열식 질량 유량계(600)는 적외선 흡수 기법을 사용하여 비접촉식으로 유량을 측정하기 위한 것으로서, 전술한 미소유량 센서(100), 유체관(200), 유체공급장치(300), 유체토출장치(400) 및 분광기(500)를 포함하고, 제어부(170)는 최종유량을 기설정된 유량과 비교한 결과를 기반으로 유체토출장치(400)를 제어함으로써 유체의 DOT 유량을 조절한다.A thermal mass flow meter (600) for discontinuous flow measurement according to one embodiment of the present invention is for measuring flow rate in a non-contact manner using an infrared absorption technique, and includes the aforementioned micro-flow sensor (100), a fluid pipe (200), a fluid supply device (300), a fluid discharge device (400), and a spectrometer (500), and a control unit (170) controls the fluid discharge device (400) based on the result of comparing the final flow rate with a preset flow rate, thereby controlling the DOT flow rate of the fluid.
특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 비연속식 유량 측정을 위한 열식 질량 유량계(600)는 반도체 공정에서 휴대폰, 반도체 소자 등의 방수, 접착 등에 사용되는 유체(여기서는 수지 용액)의 유량을 실시간으로 측정한 결과에 따라 유체토출장치(400)를 제어하여 DOT 유량을 제어함으로써 정밀하게 도포한다.In particular, a thermal mass flow meter (600) for discontinuous flow measurement according to one embodiment of the present invention precisely controls the fluid discharge device (400) by controlling the DOT flow rate based on the results of real-time measurement of the flow rate of a fluid (here, a resin solution) used for waterproofing, bonding, etc. of mobile phones, semiconductor devices, etc. in a semiconductor process, thereby applying the fluid precisely.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 비연속식 유량 측정을 위한 열식 질량 유량계에서 유량의 유무에 따른 유체의 온도 분포를 나타낸 개념도이다.FIG. 7 is a conceptual diagram showing the temperature distribution of a fluid according to the presence or absence of a flow rate in a thermal mass flow meter for discontinuous flow rate measurement according to one embodiment of the present invention.
본 발명은 도 7에 도시된 바와 같이 유체관(200)의 내부에 흐르는 유체의 유속의 유무에 따른 유체의 온도 분포가 달라지는 원리를 이용한다.The present invention utilizes the principle that the temperature distribution of a fluid changes depending on the presence or absence of a flow rate of the fluid flowing inside a fluid pipe (200), as illustrated in FIG. 7.
구체적으로 히터(heater)에 의해 유체관(200)의 내부에 있는 유체가 가열되고, 유체의 유속이 없는 경우, 도 7의 좌측에 도시된 바와 같이 유체의 온도 분포는 제1 기준선(L1)을 기준으로 좌우 대칭된다.Specifically, when the fluid inside the fluid pipe (200) is heated by the heater and there is no flow rate of the fluid, the temperature distribution of the fluid is symmetrical left and right with respect to the first reference line (L1), as shown on the left side of FIG. 7.
한편, 히터(heater)에 의해 유체관(200)의 내부에 있는 유체가 가열되고, 유체의 유속이 있는 경우, 도 7의 우측에 도시된 바와 같이 유체의 온도 분포는 제1 기준선(L1)에서 시계방향으로 기울어진 제2 기준선(L2)을 기준으로 좌우로 표현된다.Meanwhile, when the fluid inside the fluid pipe (200) is heated by the heater and there is a flow rate of the fluid, the temperature distribution of the fluid is expressed left and right based on the second reference line (L2) that is inclined clockwise from the first reference line (L1), as shown on the right side of FIG. 7.
즉, 온도 분포는 유속의 유무 및 유속의 정도에 따라 유체가 흐르는 방향으로 변형되는 것을 확인할 수 있으며, 이러한 원리를 이용하여 유량을 측정한다.That is, it can be confirmed that the temperature distribution changes in the direction in which the fluid flows depending on the presence or absence of flow velocity and the degree of flow velocity, and the flow rate is measured using this principle.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 비연속식 유량 측정을 위한 열식 질량 유량계를 나타낸 개념도이다.FIG. 8 is a conceptual diagram illustrating a thermal mass flow meter for discontinuous flow rate measurement according to one embodiment of the present invention.
미소유량 센서(100)는 앞서 도 1 내지 도 5를 참조하여 상세히 설명하였으므로 이에 대한 구체적인 설명을 생략하기로 하며, 전술한 바를 참고하도록 한다.The micro-flow sensor (100) has been described in detail with reference to FIGS. 1 to 5 above, so a detailed description thereof will be omitted and reference will be made to the above description.
유체관(200)은 외주면의 적어도 일부가 하우징부(110)의 내부에 밀착되고 유체가 유동한다.At least a portion of the outer surface of the fluid pipe (200) is in close contact with the interior of the housing portion (110) and fluid flows therethrough.
구체적으로 유체관(200)은 양측이 개방되고 내부가 비어 있는 관으로서, 유체를 유동시킨다.Specifically, the fluid pipe (200) is a pipe that is open on both sides and empty inside, allowing fluid to flow.
이를 위한 유체관(200)의 입구는 도 8에 도시된 바와 같이 유체공급장치(300)와 연통한다.The inlet of the fluid pipe (200) for this purpose is connected to the fluid supply device (300) as shown in Fig. 8.
또한, 유체관(200)의 출구는 도 8에 도시된 바와 같이 유체토출장치(400)와 연통한다.Additionally, the outlet of the fluid pipe (200) communicates with the fluid discharge device (400) as shown in FIG. 8.
유체공급장치(300)는 유체관(200)의 입구와 연통하여 유체를 유체관(200)으로 공급한다.The fluid supply device (300) communicates with the inlet of the fluid pipe (200) and supplies fluid to the fluid pipe (200).
이를 위한 유체공급장치(300)는 미세안 유량을 조절할 수 있는 미세펌프일 수 있다.The fluid supply device (300) for this purpose may be a micro pump capable of controlling the micro-flow rate.
유체토출장치(400)는 유체관(200)의 출구와 연통하여 유체관(200)을 통과하는 유체를 외부로 토출시킨다.The fluid discharge device (400) communicates with the outlet of the fluid pipe (200) and discharges the fluid passing through the fluid pipe (200) to the outside.
이를 위한 유체토출장치(400)는 도 8에 도시된 바와 같이 디스펜서(410) 및 노즐(420)을 포함한다.The fluid discharge device (400) for this purpose includes a dispenser (410) and a nozzle (420) as shown in FIG. 8.
디스펜서(410)는 유체관(200)의 출구와 연통하여 유체관의 출구로 토출되는 유체를 수용한다.The dispenser (410) communicates with the outlet of the fluid pipe (200) and receives the fluid discharged through the outlet of the fluid pipe.
노즐(420)는 디스펜서(410)의 하부와 연통하여 디스펜서(410)에 수용된 유체를 외부로 토출시킨다.The nozzle (420) communicates with the lower part of the dispenser (410) and discharges the fluid contained in the dispenser (410) to the outside.
구체적으로 노즐(420)은 상부에서 하부로 갈수록 폭이 좁아짐에 따라 유체가 방울(dot) 형태로 떨어질 수 있도록 한다.Specifically, the nozzle (420) allows the fluid to fall in the form of drops (dots) as the width becomes narrower from the top to the bottom.
구체적으로 제어부(170)는 최종유량을 기설정된 유량과 비교한 결과에 따라 디스펜서(410)의 동작을 제어함으로써 유체의 DOT 유량을 조절한다.Specifically, the control unit (170) controls the operation of the dispenser (410) based on the result of comparing the final flow rate with the preset flow rate, thereby controlling the DOT flow rate of the fluid.
예시적으로 토출되는 유체는 반도체 공정에서 사용되는 에폭시 수지일 수 있으며, 이에 따라 유체의 유량을 측정하기 위해서는 시간 응답 속도가 빠른 유량 측정 시스템이 필수적이다.For example, the discharged fluid may be an epoxy resin used in a semiconductor process, and therefore, a flow rate measurement system with a fast time response speed is essential to measure the flow rate of the fluid.
이에 따른 온도측정부(130)는 응답속도가 100 kHz 이상의 고속 샘플링이 가능하다.The temperature measurement unit (130) according to this is capable of high-speed sampling with a response speed of 100 kHz or more.
또한, 본 발명은 도 7의 우측에 도시된 바와 같이 온도 분포의 구배의 변화를 빠르게 측정하기 위해서 3개 이상의 온도측정부를 적용하여 빠르게 변화하는 유량을 측정할 수 있다.In addition, the present invention can measure a rapidly changing flow rate by applying three or more temperature measuring units to rapidly measure a change in the gradient of the temperature distribution as shown on the right side of FIG. 7.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 비연속식 유량 측정을 위한 열식 질량 유량계에서 유량에 따른 제1 적외선 흡수 스펙트럼을 나타낸 그래프이다. FIG. 9 is a graph showing a first infrared absorption spectrum according to flow rate in a thermal mass flow meter for discontinuous flow rate measurement according to an embodiment of the present invention.
분광기(500)는 온도정보와 제1 유량을 기반으로 제1 유량에 따른 제1 적외선 흡수 스펙트럼을 도출하고, 흡수정보와 제2 유량을 기반으로 온도에 따른 제2 적외선 흡수 스펙트럼을 도출한다.The spectrometer (500) derives a first infrared absorption spectrum according to the first flow rate based on temperature information and the first flow rate, and derives a second infrared absorption spectrum according to temperature based on absorption information and the second flow rate.
이를 위한 분광기(500)는 900nm 내지 2600nm의 파장을 측정할 수 있는 분광기를 사용하는 것이 바람직하다.For this purpose, it is preferable to use a spectrometer (500) that can measure wavelengths of 900 nm to 2600 nm.
유량공급장치(300)가 유체관(200)의 내부로 공급되는 유체의 유량을 1-10mL/h로 변경하면서 유체관(200)의 내부로 유체를 공급하여 측정된 적외선 흡수 스펙트럼이 도 9에 도시되어 있다.The infrared absorption spectrum measured by supplying fluid into the interior of the fluid pipe (200) while changing the flow rate of the fluid supplied into the interior of the fluid pipe (200) by the flow supply device (300) to 1-10 mL/h is shown in FIG. 9.
도 9를 참조하면, 적외선 레이저의 파장이 1800 nm 내지 2100 nm인 구간에서 유량이 증가할수록 흡수 강도(absorption intensity)(=신호의 세기)가 감소하는 것을 확인할 수 있다.Referring to Figure 9, it can be confirmed that as the flow rate increases in the range of 1800 nm to 2100 nm in the wavelength of the infrared laser, the absorption intensity (=signal strength) decreases.
적외선 레이저로 유체의 국소 부위(예를 들어, 제1 영역, 제2 영역)를 가열하면 유체의 온도가 올라가고 유체의 온도가 올라가면 1800 nm에서 2100 nm 의 파장의 스펙트럼 신호가 증가하게 된다. 이때, 유량을 증가시키게 되면 유체가 냉각되면서 온도가 감소하게 됨에 따라 유량이 증가되면서 스펙트럼의 신호 세기가 감소하게 되는 것이다.When a local region of a fluid (e.g., region 1, region 2) is heated with an infrared laser, the temperature of the fluid increases, and as the temperature of the fluid increases, the spectral signal in the wavelength range of 1800 nm to 2100 nm increases. At this time, when the flow rate is increased, the fluid cools and its temperature decreases, so as the flow rate increases, the spectral signal intensity decreases.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 비연속식 유량 측정을 위한 열식 질량 유량계에서 유량에 따른 제1 적외선 흡수 스펙트럼의 평균 신호 세기를 나타낸 그래프이다.FIG. 10 is a graph showing the average signal intensity of a first infrared absorption spectrum according to the flow rate in a thermal mass flow meter for discontinuous flow rate measurement according to one embodiment of the present invention.
이에 따라 분광기(500)는 유량을 1 mL/h 내지 10 mL/h 로 변경하면서 얻어진 1800 nm 내지 2100 nm 범위에서 적외선 흡수 스펙트럼의 평균값인 평균 흡수신호를 유량에 따라 도출하며, 이에 대한 내용이 도 10에 도시되어 있다.Accordingly, the spectrometer (500) derives an average absorption signal, which is an average value of an infrared absorption spectrum in the range of 1800 nm to 2100 nm, depending on the flow rate while changing the flow rate from 1 mL/h to 10 mL/h, and the contents thereof are illustrated in FIG. 10.
도 10을 참조하면, 유량이 증가함에 따라서 1800 nm 내지 2100 nm 파장에서의 평균 흡수신호는 선형적으로 감소함을 알 수 있고, 도 10에 도시된 보정곡선을 활용하면 적외선 흡수 스펙트럼을 측정함으로 유체의 유량을 정량적으로 측정할 수 있다.Referring to Fig. 10, it can be seen that as the flow rate increases, the average absorption signal at a wavelength of 1800 nm to 2100 nm decreases linearly, and by utilizing the compensation curve shown in Fig. 10, the flow rate of the fluid can be quantitatively measured by measuring the infrared absorption spectrum.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 비연속식 유량 측정을 위한 열식 질량 유량계에서 적외선 흡수 신호로부터 획득된 레이저 가열이 있을 경우, 유체관의 길이에 따른 온도를 나타낸 그래프이다. 도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 비연속식 유량 측정을 위한 열식 질량 유량계에서 시간에 따른 디스펜서의 DOT 유량을 나타낸 그래프이다.FIG. 11 is a graph showing the temperature according to the length of a fluid tube when there is laser heating obtained from an infrared absorption signal in a thermal mass flow meter for discontinuous flow measurement according to an embodiment of the present invention. FIG. 12 is a graph showing the DOT flow rate of a dispenser according to time in a thermal mass flow meter for discontinuous flow measurement according to an embodiment of the present invention.
도 11에 도시된 그래프는 유량이 1 mL/h 내지 100 mL/h 로 변할 때, 레이저 히팅을 유체관(200)의 한 지점(x=0)에 초점을 모아서 하고 유체관(200)의 상류와 하류에서의 온도 프로파일을 적외선 흡수 기법을 이용하여 측정한 것이다.The graph shown in Fig. 11 shows that when the flow rate changes from 1 mL/h to 100 mL/h, laser heating is focused on one point (x=0) of the fluid pipe (200), and the temperature profiles at the upstream and downstream of the fluid pipe (200) are measured using an infrared absorption technique.
여기서, 유체관(200)의 상류는 전술한 제1 영역이고, 유체관(200)의 하류는 전술한 제2 영역일 수 있다.Here, the upstream of the fluid pipe (200) may be the first region described above, and the downstream of the fluid pipe (200) may be the second region described above.
도 11에 도시된 바와 같이 유량이 증가함에 따라 온도 프로파일이 유체관(200)의 하류로 치우져짐을 확인할 수 있다. 이때, 유체관(200)의 상류와 하류의 한 지점에서 온도를 측정한 후 그 온도 차이를 이용하게 되면 유량을 측정할 수 있게 된다. 특히, 디스펜서(410)와 같이 DOT 유량을 발생시키는 경우 유량이 도 12에 도시된 바와 같은 유량 프로파일이 발생되게 된다.As shown in Fig. 11, it can be confirmed that the temperature profile is shifted downstream of the fluid pipe (200) as the flow rate increases. At this time, if the temperature is measured at one point upstream and downstream of the fluid pipe (200) and the temperature difference is used, the flow rate can be measured. In particular, when a DOT flow rate is generated, such as a dispenser (410), the flow rate profile as shown in Fig. 12 is generated.
특히, 도 12를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 비연속식 유량 측정을 위한 열식 질량 유량계를 사용하여 반도체 공정에서 사용되는 디스펜서(410)의 DOT 유량을 측정하면, 유량에 따라 온도 파일이 순간적으로 하류로 치우치게 되고, 이후 다시 원상복귀되면서 순간적인 DOT 유량을 측정할 수 있다.In particular, referring to FIG. 12, when the DOT flow rate of a dispenser (410) used in a semiconductor process is measured using a thermal mass flow meter for discontinuous flow rate measurement according to one embodiment of the present invention, the temperature pile is momentarily shifted downstream depending on the flow rate, and then returns to its original state, thereby allowing the momentary DOT flow rate to be measured.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 비연속식 유량 측정을 위한 열식 질량 유량계에서 DOT 유량에서의 적외선 흡수 기법으로 측정된 유체관의 상류 및 하류에서의 온도를 나타낸 그래프이다.FIG. 13 is a graph showing the temperatures at the upstream and downstream of a fluid pipe measured by the infrared absorption technique at DOT flow rate in a thermal mass flow meter for discontinuous flow rate measurement according to one embodiment of the present invention.
도 13에 도시된 바와 같이 유체관(200)의 상류에서는 충분히 먼 지점에서 온도를 측정하므로 온도 차이가 없는 반면, 유체관(200)의 하류에서는 유량에 따라 냉각이 발생함에 따라 순간적으로 온도가 감소한 후 다시 원상복귀된다.As shown in Fig. 13, upstream of the fluid pipe (200), the temperature is measured at a sufficiently distant point, so there is no temperature difference, whereas downstream of the fluid pipe (200), the temperature decreases momentarily and then returns to its original state as cooling occurs depending on the flow rate.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 비연속식 유량 측정을 위한 열식 질량 유량계에서 DOT 유량에서의 적외선 흡수 기법으로 측정된 유체관의 상류 및 하류에서의 온도 차이를 나타낸 그래프이다.FIG. 14 is a graph showing the temperature difference at the upstream and downstream of a fluid pipe measured by the infrared absorption technique at DOT flow rate in a thermal mass flow meter for discontinuous flow rate measurement according to one embodiment of the present invention.
도 14에 도시된 바와 같이 사전에 얻어진 보정곡선을 이용하면 순간적으로 발생되는 DOT 유량을 정량적으로 측정할 수 있다.As shown in Fig. 14, the instantaneous DOT flow rate can be quantitatively measured using a previously obtained calibration curve.
도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 비연속식 유량 측정을 위한 열식 질량 유량계에서 온도에 따른 제2 적외선 흡수 스펙트럼을 나타낸 그래프이다. 도 16은 본 발명의 일실시예에 따른 비연속식 유량 측정을 위한 열식 질량 유량계에서 다이오드 레이저를 활용하여 측정된 온도를 나타낸 그래프이다.Fig. 15 is a graph showing a second infrared absorption spectrum according to temperature in a thermal mass flow meter for discontinuous flow measurement according to an embodiment of the present invention. Fig. 16 is a graph showing a temperature measured using a diode laser in a thermal mass flow meter for discontinuous flow measurement according to an embodiment of the present invention.
한편, 분광기(500)는 도 15에 도시된 바와 같이 흡수정보와 제2 유량을 기반으로 온도에 따른 제2 적외선 흡수 스펙트럼을 도출한다.Meanwhile, the spectrometer (500) derives a second infrared absorption spectrum according to temperature based on the absorption information and the second flow rate, as illustrated in FIG. 15.
구체적으로 도 15을 참조하면, 분광기(500)는 온도에 따라 적외선 흡수 스펙트럼이 쉬프트되는 원리를 이용하여 1550 nm ~ 1650 nm 의 파장의 빛을 내는 LED와 이를 측정하는 포토디텍터(photodetector)를 활용하여 온도를 측정한다.Specifically, referring to FIG. 15, the spectrometer (500) measures temperature by utilizing an LED that emits light with a wavelength of 1550 nm to 1650 nm and a photodetector that measures the light, using the principle that the infrared absorption spectrum shifts depending on temperature.
도 15을 참조하면, 측정된 유체의 모든 온도(15° 내지 60°)에서 적외선 레이저의 파장이 1450nm일 때, 가장 높은 흡수 강도(absorption intensity)를 가지는 것을 확인할 수 있다.Referring to Fig. 15, it can be confirmed that the highest absorption intensity is achieved when the wavelength of the infrared laser is 1450 nm at all temperatures (15° to 60°) of the measured fluid.
도 16은 가열부재(121)이 레이저 다이오드일 경우, 레이저 다이오드를 활용한 온도 측정 결과를 보여준다.Figure 16 shows the temperature measurement results using a laser diode when the heating element (121) is a laser diode.
도 16을 참조하면, 온도에 따른 전달 강도(transmission intensity)는 직선형을 가지며 이를 활용하여 유체관(200) 내부에 흐르는 유체의 온도를 비접촉으로 측정할 수 있다.Referring to Fig. 16, the transmission intensity according to temperature is linear, and this can be used to non-contact measure the temperature of the fluid flowing inside the fluid pipe (200).
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 비연속식 유량 측정을 위한 열식 질량 유량계를 나타낸 개념도이다.Figure 17 is a conceptual diagram illustrating a thermal mass flow meter for discontinuous flow measurement according to another embodiment of the present invention.
한편, 가열부(120)가 마이크로 히터인 본 발명의 다른 실시예에 따른 비연속식 유량 측정을 위한 열식 질량 유량계가 도 17에 도시되어 있다.Meanwhile, a thermal mass flow meter for discontinuous flow measurement according to another embodiment of the present invention in which the heating unit (120) is a micro heater is illustrated in FIG. 17.
이와 같이 본 발명의 다른 실시예에 따른 비연속식 유량 측정을 위한 열식 질량 유량계(600)는 가열부(120)를 제외한 모든 구성요소가 본 발명의 일 실시예에 따른 열식 질량 유량계(600)와 동일하므로 전술한 바를 참고하도록 한다.As such, the thermal mass flow meter (600) for discontinuous flow measurement according to another embodiment of the present invention is identical to the thermal mass flow meter (600) according to one embodiment of the present invention in all components except the heating unit (120), so reference should be made to the above.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The above description of the present invention is for illustrative purposes, and those skilled in the art will understand that the present invention can be easily modified into other specific forms without changing the technical idea or essential characteristics of the present invention. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single component may be implemented in a distributed manner, and likewise, components described as distributed may be implemented in a combined manner.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the claims described below, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
100: 미소유량 센서
110: 하우징부
111: 제1 하우징
112: 제1 홈부
113: 제2 하우징
114: 돌출부재
115: 제2 홈부
116: 자석
117: 빔 블록
120: 가열부
121: 가열부재
122: 렌즈
130: 온도측정부
131: 제1 온도측정부
131a: 제1 적외선 발광부
131b: 제1 적외선 수광부
132: 제2 온도측정부
132a: 제2 적외선 발광부
132b: 제2 적외선 수광부
133: 제3 온도측정부
133a: 제3 적외선 발광부
133b: 제3 적외선 수광부
140: 가열변조부
150: 유량측정부
160: 최종유량산출부
170: 제어부
200: 유체관
300: 유체공급장치
400: 유체토출장치
410: 디스펜서
420: 노즐
500: 분광기
600: 비연속식 유량 측정을 위한 열식 질량 유량계100: Micro-flow sensor
110: Housing Department
111: 1st Housing
112: Home 1
113: Second Housing
114: Protruding member
115: 2nd Home Section
116: Magnet
117: Beam Block
120: Heating section
121: Heating element
122: Lens
130: Temperature measurement unit
131: First temperature measurement unit
131a: First infrared emitting part
131b: First infrared receiver
132: Second temperature measurement unit
132a: Second infrared emitting part
132b: 2nd infrared receiver
133: Third temperature measurement unit
133a: Third infrared emitting part
133b: Third infrared receiver
140: Heating modulation unit
150: Flow measurement section
160: Final flow rate calculation section
170: Control Unit
200: Fluid pipe
300: Fluid supply device
400: Fluid discharge device
410: Dispenser
420: Nozzle
500: Spectroscope
600: Thermal mass flow meter for discontinuous flow measurement
Claims (12)
외주면의 적어도 일부가 상기 하우징부의 내부에 밀착되고 상기 유체가 유동하는 상기 유체관; 및
상기 유체관의 출구와 연통하여 상기 유체관을 통과하는 상기 유체를 외부로 토출시키는 유체토출장치;를 포함하고,
상기 제어부는 상기 최종유량을 기설정된 유량과 비교한 결과를 기반으로 상기 유체토출장치를 제어함으로써 상기 유체의 DOT 유량을 조절하되,
상기 다수의 온도측정부는 제1 내지 제3 온도측정부로 이루어지며,
상기 가열부를 기준으로 서로 이격된 제1 및 제2 온도측정부에서 측정된 상류 온도 프로파일과, 상기 가열부를 기준으로 하류에 위치한 제2 및 제3 온도측정부에서 측정된 하류 온도 프로파일을 비교하여, 상기 유체의 DOT 유량에 따라 순간적으로 냉각된 후 다시 원상복귀되는 상기 유체관의 상류와 하류에서의 온도 차이에 따라 상기 유체의 DOT 유량을 측정하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 비연속식 유량 측정을 위한 열식 질량 유량계.
A micro-flow sensor comprising: a housing portion enclosing at least a portion of a fluid pipe; a heating portion positioned inside the housing portion so as to face the fluid pipe and irradiating light onto the fluid pipe to heat the fluid pipe; a plurality of temperature measuring portions positioned at different positions inside the housing portion while being adjacent to the fluid pipe to measure a temperature according to a flow rate of the fluid; a heating modulation portion electrically connected to the heating portions and modulating the power of an infrared laser; a flow rate measuring portion measuring a first flow rate and a second flow rate based on temperature information measured from one pair of temperature measuring portions among the plurality of temperature measuring portions and absorption information measured from another pair of temperature measuring portions among the plurality of temperature measuring portions; a final flow rate calculating portion calculating a final flow rate based on the first flow rate and the second flow rate measured from the flow rate measuring portions and the heating portion; a control portion controlling operations of the plurality of temperature measuring portions and the heating modulation portion;
The fluid pipe in which at least a portion of the outer surface is in close contact with the interior of the housing portion and through which the fluid flows; and
A fluid discharge device is provided that communicates with the outlet of the fluid pipe and discharges the fluid passing through the fluid pipe to the outside;
The above control unit controls the fluid discharge device based on the result of comparing the final flow rate with the preset flow rate, thereby controlling the DOT flow rate of the fluid.
The above-mentioned plurality of temperature measuring units are composed of first to third temperature measuring units,
A thermal mass flow meter for discontinuous flow measurement, characterized in that the DOT flow rate of the fluid is measured according to the temperature difference between the upstream and downstream of the fluid pipe, which is cooled momentarily according to the DOT flow rate of the fluid and then returns to its original state, by comparing the upstream temperature profile measured by the first and second temperature measuring units spaced apart from each other based on the heating unit, and the downstream temperature profile measured by the second and third temperature measuring units located downstream from the heating unit.
상기 온도정보는 제1 온도 및 제2 온도를 포함하고,
상기 어느 한 쌍의 온도측정부는,
상기 유체관의 입구와 인접하도록 상기 하우징부의 내부에 위치하고 상기 가열부의 일측에 위치하여 상기 유체관 중 제1 영역에 흐르는 유체의 유속에 따른 상기 제1 온도를 측정하는 제1 온도측정부; 및
상기 제1 온도측정부와 소정거리 이격되면서 상기 가열부의 타측에 위치하여 상기 유체관 중 상기 제1 영역의 타측에 위치한 제2 영역에 흐르는 유체의 유속에 따른 상기 제2 온도를 측정하는 제2 온도측정부;이고,
상기 유량측정부는 상기 제1 온도와 상기 제2 온도의 차이를 통해 상기 제1 유량을 측정하는 것을 특징으로 하는 비연속식 유량 측정을 위한 열식 질량 유량계.
In paragraph 1,
The above temperature information includes a first temperature and a second temperature,
Any one of the above pairs of temperature measuring units,
A first temperature measuring unit positioned inside the housing part adjacent to the inlet of the fluid pipe and positioned on one side of the heating part to measure the first temperature according to the flow rate of the fluid flowing in the first region of the fluid pipe; and
A second temperature measuring unit, located on the other side of the heating unit and spaced apart from the first temperature measuring unit by a predetermined distance, measures the second temperature according to the flow rate of the fluid flowing in the second region located on the other side of the first region of the fluid pipe;
A thermal mass flow meter for discontinuous flow measurement, characterized in that the flow rate measuring unit measures the first flow rate through the difference between the first temperature and the second temperature.
상기 제1 온도측정부는,
상기 유체관의 상부에 위치하여 하방으로 제1 적외선 광을 조사하는 제1 적외선 발광부; 및
상기 제1 적외선 발광부와 대향하도록 상기 유체관의 하부에 위치하여 상기 제1 적외선 발광부로부터 조사되어 상기 제1 영역에 흐르는 유체를 통과한 제1 적외선 광을 센싱하는 제1 적외선 수광부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 비연속식 유량 측정을 위한 비연속식 유량 측정을 위한 열식 질량 유량계.
In the second paragraph,
The above first temperature measuring unit,
A first infrared emitting unit positioned at the upper portion of the fluid tube and irradiating first infrared light downward; and
A thermal mass flow meter for discontinuous flow measurement, characterized by including a first infrared receiving unit positioned at the lower portion of the fluid tube so as to face the first infrared emitting unit and sense the first infrared light irradiated from the first infrared emitting unit and passing through the fluid flowing in the first region.
상기 제2 온도측정부는,
제1 적외선 발광부와 소정거리 이격되면서 상기 유체관의 상부에 위치하여 하방으로 제2 적외선 광을 조사하는 제2 적외선 발광부; 및
상기 제2 적외선 발광부와 대향하도록 상기 유체관의 하부에 위치하여 상기 제2 적외선 발광부로부터 조사되어 상기 제2 영역에 흐르는 유체를 통과한 제2 적외선 광을 센싱하는 제2 적외선 수광부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 비연속식 유량 측정을 위한 열식 질량 유량계.
In the second paragraph,
The above second temperature measuring unit,
A second infrared emitting unit located at the upper part of the fluid tube and spaced apart from the first infrared emitting unit by a predetermined distance to irradiate the second infrared light downward; and
A thermal mass flow meter for discontinuous flow measurement, characterized by including a second infrared receiving unit positioned at the lower portion of the fluid tube so as to face the second infrared emitting unit and sense the second infrared light irradiated from the second infrared emitting unit and passing through the fluid flowing in the second region.
상기 가열변조부는 상기 제어부의 제어에 의해 상기 가열부의 파워를 사인파로 변조시키고,
상기 가열부는 상기 사인파로 변조된 빛을 상기 제1 영역과 상기 제2 영역 사이에 위치하는 빛 조사영역으로 조사하여 시간에 따라 상기 유체에 공급되는 가열량이 서로 다르도록 하며,
상기 흡수정보는 제1 흡수신호 및 제2 흡수신호를 포함하고,
상기 다른 한 쌍의 온도측정부는,
상기 제2 영역에 흐르는 유체에 대한 제1 흡수신호를 측정하는 상기 제2 온도측정부; 및
상기 제2 온도측정부와 소정거리 이격되면서 상기 제2 온도측정부의 타측에 위치하여 상기 제2 영역의 타측에 위치한 제3 영역에 흐르는 유체에 대한 제2 흡수신호를 측정하는 제3 온도측정부;이고,
상기 유량측정부는 상기 유체의 흐름의 차이로 인해 발생되는 상기 제1 흡수신호와 상기 제2 흡수신호의 위상 차이를 통해 상기 제2 유량을 측정하는 것을 특징으로 하는 비연속식 유량 측정을 위한 열식 질량 유량계.
In paragraph 4,
The above heating modulation unit modulates the power of the heating unit into a sine wave under the control of the control unit,
The heating unit irradiates light modulated by the sine wave to a light irradiation area located between the first area and the second area so that the amount of heat supplied to the fluid varies over time.
The above absorption information includes a first absorption signal and a second absorption signal,
The other pair of temperature measuring units above are,
The second temperature measuring unit for measuring the first absorption signal for the fluid flowing in the second region; and
A third temperature measuring unit, located at a predetermined distance from the second temperature measuring unit and on the other side of the second temperature measuring unit, measures a second absorption signal for a fluid flowing in a third region located on the other side of the second region;
A thermal mass flow meter for discontinuous flow measurement, characterized in that the flow rate measuring unit measures the second flow rate through the phase difference between the first absorption signal and the second absorption signal generated due to the difference in the flow of the fluid.
상기 제3 온도측정부는,
상기 제2 적외선 발광부와 소정거리 이격되면서 상기 유체관의 상부에 위치하여 하방으로 제3 적외선 광을 조사하는 제3 적외선 발광부; 및
상기 제3 적외선 발광부와 대향하도록 상기 유체관의 하부에 위치하여 상기 제3 적외선 발광부로부터 조사되어 상기 제3 영역에 흐르는 유체를 통과한 제3 적외선 광을 센싱하는 제3 적외선 수광부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 비연속식 유량 측정을 위한 열식 질량 유량계.
In paragraph 5,
The third temperature measuring unit,
A third infrared emitting unit located at the upper part of the fluid tube and spaced apart from the second infrared emitting unit by a predetermined distance and irradiating a third infrared light downward; and
A thermal mass flow meter for discontinuous flow measurement, characterized by including a third infrared receiving unit positioned at the lower portion of the fluid pipe so as to face the third infrared emitting unit and senses third infrared light irradiated from the third infrared emitting unit and passing through the fluid flowing in the third region.
상기 가열부는,
상기 유체관을 향하면서 상기 어느 한 쌍의 온도측정부 사이에 위치하여 상기 유체관으로 빛을 조사하는 가열부재; 및
상기 유체관과 상기 가열부재 사이에 위치하여 상기 가열부재로부터 조사되는 빛을 상기 유체관에 집광시키는 렌즈;를 포함하고,
상기 가열부재는 레이저 다이오드(laser diode)인 것을 특징으로 하는 비연속식 유량 측정을 위한 열식 질량 유량계.
In paragraph 1,
The above heating part,
A heating element positioned between a pair of temperature measuring units while facing the fluid tube and irradiating light into the fluid tube; and
A lens positioned between the fluid tube and the heating element to focus light irradiated from the heating element onto the fluid tube;
A thermal mass flow meter for discontinuous flow measurement, characterized in that the heating element is a laser diode.
상기 가열부는 상기 유체관을 둘러싸는 반링 형상인 한 쌍의 마이크로 히터(micro heater)인 것을 특징으로 하는 비연속식 유량 측정을 위한 열식 질량 유량계.
In paragraph 1,
A thermal mass flow meter for discontinuous flow measurement, characterized in that the heating unit is a pair of micro heaters in a semi-ring shape surrounding the fluid pipe.
상기 하우징부는,
제1 하우징;
상기 제1 하우징의 내부로 함입되어 상기 유체관의 적어도 일부가 삽입되는 제1 홈부;
상기 제1 하우징과 결합되는 제2 하우징;
상기 제2 하우징으로부터 상기 제1 홈부를 향하여 돌출되는 돌출부재;
상기 유체관의 외주면과 상응하도록 상기 돌출부재에 형성되고 상기 유체관의 외주면과 밀착되면서 상기 제1 홈부에 삽입되는 제2 홈부; 및
상기 제1 하우징을 향하도록 제2 하우징에 형성되어 상기 제1 하우징과 탈착 가능한 다수의 자석;을 포함하는 것을 특징으로 하는 비연속식 유량 측정을 위한 열식 질량 유량계.
In paragraph 1,
The above housing part,
1st housing;
A first groove portion that is inserted into the interior of the first housing and into which at least a portion of the fluid tube is inserted;
A second housing coupled with the first housing;
A protruding member protruding from the second housing toward the first groove;
A second groove formed on the protruding member so as to correspond to the outer surface of the fluid pipe and inserted into the first groove while in close contact with the outer surface of the fluid pipe; and
A thermal mass flow meter for discontinuous flow measurement, characterized by including a plurality of magnets formed in a second housing so as to face the first housing and detachably coupled with the first housing.
상기 최종유량산출부는 상기 제1 유량과 상기 제2 유량의 평균값을 연산하여 상기 최종유량을 산출하는 것을 특징으로 하는 비연속식 유량 측정을 위한 열식 질량 유량계.
In paragraph 1,
A thermal mass flow meter for discontinuous flow measurement, characterized in that the final flow rate calculation unit calculates the final flow rate by calculating the average value of the first flow rate and the second flow rate.
상기 유체관의 입구와 연통하여 상기 유체를 상기 유체관으로 공급하는 유체공급장치; 및
상기 온도정보와 상기 제1 유량을 기반으로 상기 제1 유량에 따른 제1 적외선 흡수 스펙트럼을 도출하고, 상기 흡수정보와 상기 제2 유량을 기반으로 상기 온도에 따른 제2 적외선 흡수 스펙트럼을 도출하는 분광기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비연속식 유량 측정을 위한 열식 질량 유량계.
In paragraph 1,
A fluid supply device communicating with the inlet of the fluid pipe and supplying the fluid to the fluid pipe; and
A thermal mass flow meter for discontinuous flow measurement, characterized by further comprising a spectrometer for deriving a first infrared absorption spectrum according to the first flow rate based on the temperature information and the first flow rate, and for deriving a second infrared absorption spectrum according to the temperature based on the absorption information and the second flow rate.
유체토출장치는,
상기 유체관의 출구와 연통하여 상기 유체관의 출구로 토출되는 유체를 수용하는 디스펜서; 및
상기 디스펜서의 하부와 연통하여 상기 디스펜서에 수용된 유체를 외부로 토출시키는 노즐;을 포함하고,
상기 노즐은 상부에서 하부로 갈수록 폭이 좁아짐에 따라 상기 유체를 방울 형태로 토출시키는 것을 특징으로 하는 비연속식 유량 측정을 위한 열식 질량 유량계.
In paragraph 1,
The fluid discharge device is,
A dispenser that communicates with the outlet of the fluid pipe and receives the fluid discharged through the outlet of the fluid pipe; and
A nozzle is included that communicates with the lower part of the dispenser and discharges the fluid contained in the dispenser to the outside;
A thermal mass flow meter for discontinuous flow measurement, characterized in that the nozzle discharges the fluid in the form of drops as the width becomes narrower from the top to the bottom.
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|---|---|---|---|
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008503760A (en) * | 2005-10-31 | 2008-02-07 | ポステック アカデミー−インダストリー ファンデーション | measuring device |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6446504B1 (en) * | 2000-03-30 | 2002-09-10 | Mks Instruments, Inc. | Constant temperature gradient differential thermal mass flow sensor |
| EP1485204B1 (en) * | 2002-02-22 | 2006-02-08 | Biodot, Inc. | Method and apparatus for dispersing reagent droplets below a fluid surface using non-contact dispensing |
| JP2007248118A (en) * | 2006-03-14 | 2007-09-27 | Surpass Kogyo Kk | Flow rate detecting method and flow rate detecting device using heat signal |
| KR101046133B1 (en) | 2008-04-11 | 2011-07-01 | 신경 | Liquid flow rate and state measuring device including carbon nanotube sensing film and liquid flow rate and state measuring method using the same |
| KR101321314B1 (en) * | 2012-04-26 | 2013-10-28 | 엠케이프리시젼 주식회사 | Flow rate metering device and flow rate metering method thereof |
| KR20180054679A (en) | 2015-09-16 | 2018-05-24 | 노드슨 코포레이션 | Dispensing monitoring and control |
| KR101943635B1 (en) * | 2017-01-26 | 2019-01-30 | 한국표준과학연구원 | Thermal mass flow meter and Thermal mass flow measurement system |
| KR102159087B1 (en) * | 2019-02-22 | 2020-09-23 | 한국기계연구원 | Flow rate measuring apparatus and method for measuring flow rate using the same |
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Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008503760A (en) * | 2005-10-31 | 2008-02-07 | ポステック アカデミー−インダストリー ファンデーション | measuring device |
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