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서모파일(Thermopile)이 갖는 저항을 발열체로 이용하는 적어도 하나의 발열용 서모파일로 이루어지고 열을 발산하는 가열부; 및
적어도 하나의 온도 계측용 서모파일로 이루어지고 상기 가열부를 중심으로 상류 또는 하류 측에 설치되는 적어도 두 개의 온도 감지부를 포함하며,
상기 가열부에서 발산되는 열에 의한 피계측 유체의 온도 변화를 상기 온도 감지부에서 측정하여 상기 피계측 유체의 유속 및 유량을 측정하는 유속 검출 소자
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제 1 항에 있어서,
상기 발열용 서모파일 및 상기 온도 계측용 서모파일은 백금, 루테늄, 텅스텐, 티타늄, 알루미늄, 금, 동, 크롬 및 니켈 중에 하나 이상으로 이루어지는 금속 박막이나 불순물을 도핑한 폴리 실리콘을 포함하는 열전 재료로 이루어진 유속 검출 소자
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제 1 항에 있어서,
공동이 형성된 반도체 기판; 및
상기 반도체 기판을 덮어 멤브레인을 형성하는 절연막을 더 포함하며,
상기 발열용 서모파일 및 상기 온도 계측용 서모파일을 상기 절연막의 상부에 마이크로 머시닝(Micro Machining) 기술을 이용하여 증착하거나 스퍼터링에 의하여 코팅하여 배치하고, 적어도 한 층 이상의 패턴 보호막으로 피복되는 유속 검출 소자
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제 3 항에 있어서,
상기 발열용 서모파일과 상기 온도 계측용 서모파일은 CMOS 적합 물질(CMOS compatible material)로 이루어지고, 상기 반도체 기판 위에 형성된 상기 절연막 위에 상기 마이크로 머시닝 기술로 상기 절연막을 코팅하는 CMOS 적합 공정을 이용하여 다중 배열되는 유속 검출 소자
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5
제 3 항에 있어서,
상기 온도 계측용 서모파일의 온도 측정점의 위치를 조절하여 상기 위치에 따른 온도 분포의 가중치를 조절하는 유속 검출 소자
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6
제 3 항에 있어서,
상기 온도 계측용 서모파일의 냉접점들은 상기 반도체 기판 상에 배치하고 온접점들은 상기 멤브레인 상에 배치하여 상기 절연막 상의 온도 분포에 따른 온도 측정점의 위치를 다르게 하여 상기 위치에 따른 온도 분포의 가중치를 조절하는 유속 검출 소자
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7
제 3 항에 있어서,
상기 온도 계측용 서모파일의 냉접점들 및 온접점들을 상기 멤브레인 상에 배치하여 상기 절연막 상의 온도 분포에 따른 온도 측정점의 위치를 다르게 하여 상기 위치에 따른 온도 분포의 가중치를 조절하는 유속 검출 소자
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8
제 3 항에 있어서,
상기 피계측 유체의 입구 또는 출구 측의 온도를 측정하여 상기 피계측 유체의 온도 변화를 보정하는 온도 보상부를 더 포함하는 유속 검출 소자
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9
제 3 항에 있어서,
상기 가열부는 임의 파형(arbitrary waveform)의 발열 형상으로 온도 조절이 가능한 유속 검출 소자
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10
제 9 항에 있어서,
상기 임의 파형의 발열 형상의 가열 주기 및 듀티비(Duty Ratio)를 제어하는 유속 검출 소자
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11
제 9 항에 있어서,
상기 임의 파형을 발열하는 도중 일정 시간 동안 전력 공급을 차단함으로써 가열 또는 비가열된 상기 피계측 유체의 경계면이 상기 발열용 서모파일의 접점을 통과하는 동안에 발생하는 기전력의 변화를 이용하여 유동 방향을 감지하는 유속 검출 소자
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12
제 9 항에 있어서,
상기 피계측 유체의 유동 방향과 수직한 상기 발열용 서모파일의 양쪽에 추가 단자를 설치하여 저항체를 형성함으로써 상기 멤브레인 상의 측면에서의 온도를 측정하는 유속 검출 소자
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13
제 9 항에 있어서,
상기 피계측 유체의 유동 방향과 수직한 상기 발열용 서모파일의 양쪽에 추가 단자를 설치하여 저항체를 형성함으로써 상기 반도체 기판 상의 측면에서의 온도를 측정하는 유속 검출 소자
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14
제 3 항에 있어서,
상기 가열부는 일정한 온도로 제어되는 유속 검출 소자
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제 14 항에 있어서,
상기 온도 감지부가 상기 공동 상부의 상기 멤브레인 상에 위치하도록 하여 온도를 측정하는 유속 검출 소자
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16
제 14 항에 있어서,
상기 가열부는 상기 발열용 서모파일의 온도 측정점의 위치를 조절하여 원하는 온도 분포로 제어되는 유속 검출 소자
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17
제 14 항에 있어서,
상기 피계측 유체의 유동 방향과 수직한 상기 발열용 서모파일의 양쪽에 추가 단자를 설치함으로써 상기 반도체 기판 상의 측면에서의 온도를 측정하는 유속 검출 소자
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18
동작 유체가 유통되는 주유동 통로;
상기 주유동 통로에서 분기되는 피계측 유체가 유통되는 측정유동 통로;
상기 측정유동 통로 내에 설치되며 상기 피계측 유체의 유속을 측정하는 유속 검출 소자; 및
상기 유속 검출 소자의 신호를 제어하는 제어 회로를 포함하며,
상기 유속 검출 소자는,
서모파일이 갖는 저항을 발열체로 이용하는 적어도 하나의 발열용 서모파일로 이루어지고 열을 발산하는 가열부; 및
적어도 하나의 온도 계측용 서모파일로 이루어지고 상기 가열부를 중심으로 상류 또는 하류 측에 설치되는 적어도 두 개의 온도 감지부를 포함하며,
상기 가열부에서 발산되는 열에 의한 상기 피계측 유체의 온도 변화를 상기 온도 감지부에서 측정하여 상기 피계측 유체의 유속 및 유량을 측정하는 서모파일 유속 센서
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19
제 18 항에 있어서,
상기 유속 검출 소자는,
공동이 형성된 반도체 기판; 및
상기 반도체 기판을 덮어 멤브레인을 형성하는 절연막을 더 포함하며,
상기 발열용 서모파일 및 상기 온도 계측용 서모파일을 상기 절연막의 상부에 마이크로 머시닝 기술을 이용하여 증착하거나 스퍼터링에 의하여 코팅하여 배치하고, 적어도 한 층 이상의 패턴 보호막으로 피복되는 서모파일 유속 센서
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20
제 18 항에 있어서,
상기 제어 회로는,
상기 발열용 서모파일에 임의 파형의 발열 형상으로 제어 신호를 공급하는 파형 발생원을 포함하는 서모파일 유속 센서
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제 20 항에 있어서,
상기 파형 발생원은 상기 발열용 서모파일의 발열 패턴을 내장 프로그램을 이용하여 필요로 하는 주기 및 듀티비(duty ratio)로 조절하면서 열유속을 삼각파, 사각파, 톱니파, 정현파 등의 임의 파형으로 설정할 수 있는 서모파일 유속 센서
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제 18 항에 있어서,
상기 측정유동 통로는,
적어도 두 개의 변곡점을 가지는 제1 곡선 경로와,
상기 제1 곡선 경로로부터 분기되는 제2 곡선 경로를 포함하며,
상기 유속 검출 소자는 상기 제2 곡선 경로의 상단부에 설치되는 서모파일 유속 센서
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제 22 항에 있어서,
상기 제1 곡선 경로로부터 분기되는 상기 제2 곡선 경로의 입구 부분에 메쉬(mesh)가 경사지게 설치되는 서모파일 유속 센서
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24
제 22 항에 있어서,
상기 제1 곡선 경로와 상기 제2 곡선 경로의 중앙 부분에 적어도 하나의 유동 홀을 포함하는 서모파일 유속 센서
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