KR100300474B1

KR100300474B1 - 유량계측기의유량보정및관리장치

Info

Publication number: KR100300474B1
Application number: KR1019980021856A
Authority: KR
Inventors: 장성동; 이경식; 조지환; 조영도
Original assignee: 최인영; 한국가스안전공사
Priority date: 1998-06-12
Filing date: 1998-06-12
Publication date: 2002-02-28
Also published as: KR20000001533A

Abstract

본 발명은 유량계측기의 유량보정 및 관리장치에 관한 것으로, 온도보정계수를 산출하는 온도보정계수 파정부, 압력보정계수를 산출하는 압력보정계수 판정부, 유량을 보정된 유량 데이터로 출력시키는 유량 보정부, 유량값 데이터를 임의의 시간 간격으로 저장하는 소비상태 기억부, 제어신호를 출력시키는 오류차단 신호부, 가스의 적정 사용요건을 설정하는 초기설정부, 설정값을 변경하는 설정값 변경부, 변경된 설정값을 저정하는 설정값기억부, 적정 사용량을 예상하여 그 정보를 출력시키는 적정사용량 예상부, 및 가스를 차단하는 차단부로 이루어진다.

이와 같은 본 발명은 기존의 가스유량 측정기의 측정오차 원인인 온도와 압력의 변화에 따른 가스 체적변화를 계산하여 온도와 압력의 변화에 의한 유량측정오차를 줄이고, 온도별 가스사용량을 예측과 압력과 온도에 의한 설정값 보정으로 가스기구가 이상한 방식으로 사용되고 있다고 판단될 때는 가스를 차단하며, 설정치 오류에 의한 차단의 복귀시 별도의 신호에 의하여 설정값의 재설정을 쉽게 할 수 있다

Description

유량계측기의 유량보정 및 관리장치

본 발명은 유량계측기의 유량보정 및 관리장치에 관한 것으로, 상세하게는 가스의 유량측정시 온도센서와 압력센서를 부착하여 외부온도와 압력에 따른 가스 체적 변화를 계산하여 유량측정시 온도와 압력에 의한 오차를 줄이고, 날씨별 가스사용량을 예측함에 따라 온도와 압력에 의한 설정치 값을 보정하여 가스기구가 이상한 방식으로 사용되고 있다고 판단될 때는 가스를 차단하고 설정값 오류에 의한 차단의 복구시 별도의 신호에 의하여 설정값을 재설정 함으로써 설정값 재설정이 쉽도록 한 유량계측기의 유량보정 및 관리장치에 관한 것이다.

최근에는 가스 폭발사고를 방지하기 위하여 마이크로 컴퓨터를 내장하고, 가스의 유량 변화로부터 가스기구가 이상한 방식으로 사용되거나 생가스가 방출되고 있다고 판단될 때에는 가스를 차단하는 기능을 가진 가스미터가 실용화되고 있다.

이와 같은 종래의 안전기능 가진 가스미터는 그 가스미터를 통과하는 가스유량의 변화를 검출해서 그 변화의 크기에 상당하는 능력의 가스기구가 점화 혹은 소화되었다고 추정하여 일정시간 또는 최대 유량을 초과해서 계속 사용되었을 경우에는 가스의 공급을 차단하도록 하고 있다.

그러나 종래의 이와 같은 안전기능을 가진 가스미터는 다음에 표시한 문제를 가지고 있다.

즉, 마이크로 컴퓨터를 내장하고 있음에도 기존 다이아프램의 유량 측정수단 및 유량값을 그대로 사용함으로써 온도와 압력 변화에 의한 가스체적의 변화에 따른 오차는 개선되지 않을 뿐만 아니라 연중 온도의 변화가 심한 지역에서는 가스의 소비형태가 외부온도에 큰 영향(예를 들면 가스보일러,가스온수기등은 추운날씨에 주로 사용된다.)을 받아 소비량의 변화폭이 매우 큼에도 불구하고 외부온도가 젼혀 적용되지 않아 가스 사용량 예측에 많은 오류가 있다.

또한 일반적으로 국내에 사용하고 있는 가스기구 중에는 압력조절 장치가 없는 것이 있으며, 이는 압력변화에 따라서 가스소모량이 크게 변하지만 종래의 안전기능을 가진 가스미터는 설정값 보정기능이 없으므로 이를 고려하여 가스유량 관리 범위를 넓게 설정함으로 인하여 안전기능을 제대로 발휘할 수 없는 경우도 있다.

그리고 차단변이 작동되어 가스 소비자에게 가스의 공급이 중단된 이후 차단변 복구시 동작조건 설정값의 오류에 의한 차단인 경우에도 소비자는 손쉽게 복구동작을 취할 수 없으며 가스관리 담당직원의 처리가 이루어 질때까지 기다려야 하는 불편이 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 기능을 보안하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 기술적 과제는 가스미터를 통과하는 유량을 온도와 압력정보로 보정하고 외부 온도에 의한 소비변화를 예측하고, 온도와 압력변화에 의한 가스소비 한계를 나타내는 설정값을 보정하여 안전기능 향상과 오 판단에 의한 가스 차단을 줄이며, 설정값을 손쉽게 변경할 수 있도록 한 유량계측기의 유량보정 및 관리장치를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적은, 온도 측정부로부터 입력된 측정온도 및 기준온도간의 비율에 따라 온도보정계수를 산출하는 온도보정계수 판정부;

가스미터내의 가스 압력을 감지하는 압력 측정부로부터 출력된 측정압력 및 기준압력간의 비율에 따라 압력보정계수를 산출하는 압력보정계수 판정부;

상기 온도보정계수 판정부 및 압력보정게수 판정부로부터 산출된 온도보정계수 및 압력보정계수에 의한 체적 변화율에 따라 보정된 유량 데이터를 출력시키는 유량 보정부;

상기 유량 보정부로부터 판단된 유량값 데이터를 임의의 시간 간격으로 저장하는 소비상태 기억부;

오동작에 의한 가스차단을 방지하기 위한 오류차단 신호부;

변경된 설정값이 저장된 설정값기억부의 설정값과 온도보정계수 판정부 및 압력보정계수 판정부의 정보를 입력받아 적정 사용량을 예상하여 그 정보를 출력시키는 적정사용량 예상부;

가스사용 상태가 비정상적일 경우 가스를 차단하는 차단부로 이루어진 것을 특징으로 하는 유량계측기의 유량보정 및 관리장치를 제공함으로써 달성된다.

이하, 본 발명에 의한 유량계측기의 유량보정 및 관리장치를 첨부한 도면과 함께 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예를 표시한 유량정보 및 관리장치의 시스템 블럭도.

〈 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 〉

1 : 유량측정부 2 : 온도측정부

3 : 압력측정부 4 : 온도보정계수 판정부

5 : 압력보정계수 판정부 6 : 유량 보정부

7 : 소비상태 기억부 8 : 초기설정부

9 : 설정값 변경부 10 : 설정값기억부

11 : 적정사용량 예상부 12 : 적정소비 판정부

13 : 차단부 14 : 오류차단 신호부

본 발명에 따른 장치는 도 1에 도시된 바와 같이 가스가 공급되는 주관에 부착되어 통과하는 가스량에 대응하여 신호를 발생하는 유량측정부(1)와, 온도를 감지하여 그에 따른 신호를 출력하는 온도 측정부(2)와, 이 온도 측정부(2)로부터 입력되는 신호에 의해 온도 보정에 따른 계수를 판정하는 온도보정계수 판정부(4)와, 가스미터내의 가스 압력을 감지하여 그에 따른 신호를 출력하는 압력 측정부(3)와, 이 압력 측정부(3)에서 출력된 신호에 의해 압력 보정에 따른 계수를 판정하는 압력보정계수 판정부(5)와, 이 압력보정계수 판정부(5)와 온도보정계수 판정부(4) 및 유량측정부(1)로부터 해당 신호를 입력받아 실제의 유량을 판단하여 소정의 보정 데이터를 출력하는 유량 보정부(6)와, 이 유량 보정부(6)에서 판단된 유량값에 해당 데이터를 임의의 단위로 저장하는 소비상태 기억부(7)와, 가스의 적정 사용조건을 미리 초기치로 설정하는 초기설정부(8)와, 이 초기설정부(8)의 설정 정보와 소비상태 기억부(7)의 정보를 분석하여 오류차단 신호부(14)로부터 입력된 신호에 의해 설정값을 변경하는 설정값 변경부(9)와, 이 설정값 변경부(9)에서 변경된 설정값을 저장하는 설정값기억부(10)와, 이 설정값 기억부(10)에서 저장된 설정값과 함께 상기 온도보정계수 판정부(4) 및 압력보정계수 판정부(5)의 정보를 입력받아 적정 사용량을 예상하여 그 정보를 출력하는 적정사용량 예상부(11)와, 이 적정사용량 예상부(11)로부터 입력된 신호와 상기 유량 보정부(6)로부터의 가스 사용량 신호를 비교하여 적정 소비상태를 판단하여 소정의 제어신호를 출력하는 적정소비 판정부(12)와, 이 적정소비 판정부(12)에서 판정된 결과 비정상적인 가스 사용으로 판정되어 출력된 제어신호에 의해 가스 공급을 차단하는 차단부(13)로 이루어진다.

그리고 상기 설정값 변경부(9)에는 오류차단 신호부(14)가 연결되어 있어 가스가 차단된 후 차단동작이 설정치의 오류에 의한 경우 이 오류차단 신호부(14)에 의해 설정값 변경이 가능하도록 한다.

한편, 온도보정계수 판정부(4)는 온도 측정부(2)로부터 입력되는 측정온도의 계산식

〈식 1〉

온도보정계수(Tt)=(기준온도+273)/(측정온도+273) (온도 : ℃)

온도보정계수(Td)=(측정온도+273)/(기준온도+273) (온도 : ℃)로 온도보정계수(Tt,Td)를 구하고, 온도에 따른 연소기기의 소비율을 판정한다.

또한, 압력보정계수 판정부(5)는 압력 측정부(3)에서 출력된 신호에 의해

〈식 2〉

압력보정계수(Pt)=측정압력/기준압력 (압력 : 절대압력)

압력보정계수(Pd)=(측정압력/기준압력)^3/2(압력 : 절대압력)으로 압력보정계수(Pt,Pd)를 구하게 된다.

계속해서 유량 보정부(6)에서는, 상기한 압력보정계수 판정부(5)의 압력보정계수(Pt)와 온도보정계수 판정부(4)의 온도보정계수(Tt) 및 유량측정부(1)의 유량(Qt)로 실제의 유량(Q)을 계산식

〈식 3〉

Q = Qt×Tt×Pt (기준온도, 기준압력에서의 유량)으로 판단하여 온도와 압력에 의한 체적 변화율이 보정된 유량 데이터를 출력한다.

그리고, 적정사용량 예상부(11)은 설정값 기억부(10)에서 저장된 설정값과 함께 상기 온도보정계수 판정부(4) 및 압력보정계수 판정부(5)의 정보를 입력받아 적정량을,

G=(ΣGigi)×Tb×Pd(Gi는 각 연소기의 가스최대 소비량)으로 예상하여 그 정보를 출력시킨다.

이와 같은 구성으로 이루어진 본 장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

통상 가스미터는 가스공급관에 막식으로 이루어져 이 가스 공급관을 통해 유량이 흐르게 되면 이 막은 직선방향의 왕복운동을 하고 이를 원반 운동으로 변환하여 이 원반위에 자석을 배치하여 발생하는 펄스수를 유량측정부(1)에서 카운터 한다.

이때, 이 유량측정부(1)에서 카운트된 펄스수에 따른 유량 측정값(Qt)은 유량 보정부(6)로 인가되며, 이때 가스의 유량을 체적단위로 측정하기 때문에 가스의 부피는 온도와 압력에 큰 영향을 받고 있으나 그로 인한 오차는 보정되지 않은 채 유량 보정부(6)로 인가된다.

또한, 온도는 온도측정부(2)내의 온도센서에 의해 감지되고 이 감지된 신호는 A/D 컨버터를 통해 디지털 신호로 변환되어 해당 신호가 온도보정계수 판정부(4)로 인가된다.

이때, 이 온도보정계수 판정부(4)는 입력된 온도신호를 통해 온도별 체적 변화율을 계산하여 해당 온도보정계수(Tt)를 유량 보정부(6)에 인가하며, 동시에 가스미터내의 가스 압력은 압력측정부(3)내의 압력센서에 의해 감지되고 이 감지된 신호는 A/D컨버터를 통해 디지털로 신호로 변환되어 해당신호가 압력보정계수 판정부(5)로 인가된다.

이때, 이 압력보정계수 판정부(5)는 입력된 압력신호를 압력별 체적 변화율로 계산하여 해당 압력보정계수(Pt)를 유량 보정부(6)에 인가한다.

따라서 상기 유량 보정부(6)는 유량측정부(1)로부터 출력되는 유량측정값(Qt)과 온도보정계수 판정부(4)로부터 출력되는 온도보정계수(Tt) 및 압력보정계수(5)에서 출력되는 압력보정계수(Pt)를 분석하여 보정된 유량값(Q)를 구할 수 있다.

즉, 상기 온도보정계수(Tt) 산출식의 일예로 식 1에 도시된 바와 같고, 압력보정계수(Pt)산출식의 일예로 식 2과 같다.

〈식 1〉

온도보정계수(Tt)=(기준온도+273)/(측정온도+273) (온도 : ℃)

온도보정계수(Td)=(측정온도+273)/(기준온도+273) (온도 : ℃)

〈식 2〉

Pt = 측정압력/기준압력 (압력 : 절대압력)

압력보정계수(Pd)=(측정압력/기준압력)^3/2(압력 : 절대압력)

따라서 보정된 유량값은 식 3에 의해 계산된다.

〈식 3〉

Q = Qt×Tt×Pt (기준온도, 기준압력에서의 유량)

그러므로 이 보정된 유량값(Q)는 온도와 압력에 의한 체적 변화율이 적용된 유량값이 된다.

이는 유량측정오차를 줄여 액화석유 가스 용기교체 시기를 예측에 있어서 유용하게 활용할 수 있다.

그리고 이 유량 보정부(6)에서 보정된 값은 소비상태 기억부(7)로 입력되는데 이때 이 소비상태 기억부(7)는 입력되는 유량보정을 단위 시간단위(t)로 반복하여 저장하여 임의의 단위 시간 동안의 사용량 변화를 판단하는 자료로 사용한다.

한편, 동 장치에서 연속사용시간, 증가유량, 최대유량등의 예상으로 이상판단의 기준이되는 적정사용량 예상동작을 살펴보면 다음과 같다.

보통 가스 사용자의 가스 소비량의 주 변화요인은 가스보일러, 가스온수기및 가스스토브등으로 추운 날씨일수록 가스 소비량이 급격히 증가하고 더운 날씨에는 소비량이 급격히 감소한다. 그러므로 상기 온도측정부(2)로부터 감지된 온도정보는 가스 사용량 예상에 중요한 정보가 된다.

즉, 상기 적정사용량 예상부(11)은 설정값 기억부(10)의 정보를 이용하여 기온과 연관된 가스기기(가스보일러,가스온수기,가스스토브등)와 기온과 거의 상관없이 사용하는 가스기기(가스렌지,가스오븐등)의 사용가능성을 예상할 수 있다.

예를들면 가스보일러의 가스 최대소비량을 G1,가스스토브의 가스 최대소비량을 G2, 가스 렌지의 가스 최대 소비량을 G3로 보고 아래와 같이 식 4에 도시된 바와 같이 가스의 부피변화 보정없는 최대유량(GT)을 산출할 수 있다.

〈식 4〉

GT= (G1×소비율g1)+(G2×소비율g2)+(G3×소비율g3)

즉, 추운 날씨일수록 가스보일러의 가스소비량(G1)과 가스스토브의 가스소비량(G2)의 사용가능성이 높아지고 더운 날씨일 경우에 적정 사용량은 전자렌지 사용량가스 소비량에 한정된다.

예를 들어 온도보정계수 판정부(4)에서 출력되는 소비율gi는 다음표와 같이 외부온도와 연계되어 판정하고, 이를 적정사용량예상부(11)에 인가한다.

그리고 온도보정계수 판정부(4)로부터 출력되는 온도보정계수(Tb) 및 압력보정계수 판정부(5)에서 출력되는 압력보정계수(Pb)을 분석하여 보정된 적정사용 유량을 구할 수 있다.

예를 들어 최대유량(G)에 대한 온도보정계수(Tb) 산출식의 일예는 식 5에 도시된 바와같고, 압력보정계수(Pb)산출식의 일예는 식 6과 같다.

〈식 5〉

Tb = (측정온도+273)/(기준온도 + 273) (온도 : 0℃)

〈식 6〉

Pt = (측정압력/기준압력)^3/2(압력 : 절대압력)

따라서 보정된 최대유량 예측은 식 7에 의해 계산된다.

〈식 7〉

G = GT×Tb×Pb

상기와 같은 보정을 적정사용량 예상부(11)에서 행하며, 보정된 값이 적정소비판정부(12)로 인가되어 가스기구가 이상하게 사용되고 있는지 판정한다.

한편, 동 장치의 차단변 복구시의 설정값 변경 동작을 살펴보면 다음과 같다.

보통 정상적 판단에 의한 가스 차단인 경우 가스 관리요원에 의한 차단원인제거 후 차단변을 복귀시킬 수 있으나 설정값의 부적절로 인한 오류 차단인 경우 가스 관리요원의 도착 및 차단원인 조정까지 소비자는 불편을 감수해야 한다. 본 발명은 이러한 설정값이 부적절로 인한 오류차단인 경우 소비자가 설정키가 없어도 직접 설정값을 조정하고 차단변을 복귀할 수 있도록 하여 인적, 시간적 손실을 줄일 수 있는 방법이다.

즉, 오류차단신호부(14)의 신호는 설정값 변경부(9)로 입력되는데, 이때 이 설정값 변경부(9)는 상기 소비상태 기억부(7)로부터 입력되는 정보와 초기설정부(8)로부터 정보를 분석하여 오류차단이 반복되지 않도록 설정값을 조정하여 그 정보를 설정값 기억부(10)에 의해 저장하고 그 저장된 설정값 정보를 적정사용량 예상부(11)에 인가한다.

그러므로 이 적정사용량 예상부(11)는 설정값 기억부(10)로부터 입력된 변경된 설정값과 온도 및 압력에 따른 정보에 의해 현재 유량이 적정한 소비인지 여부를 판단할 수 있다.

예를 들어 연소기의 초기 설정값을 잘못 입력하여 식 〈4〉와 식〈7〉에 의하여 계산한 최대유량보다 유량 보정부(6)에서 출력하는 값이 큰 경우 가스사용상태가 정상상태이지만, 논리상 비정상적인 가스사용상태로 판단하여 가스를 차단하게 된다.

이때 오류차단 신호부(14)에서 설정값 변경부(9)로 신호가 입력되면, 적정사용량 예상부(11)와 소비상태 기억부(7)의 유량 차이값을 현재 사용중인 용량이 가장 큰 가스기기의 초기값에 더하여 안전율(예를 들어 1.2)을 곱한 값으로 초기값 기억부(10)를 수정함으로써 초기 설정값 오류에 의한 가스차단을 방지한다.

이때, 현재 가스사용중인 연소기기의 판단은 온도보정계수 판정부(4)에서 입력되는 gi가 0이 아닌 연소기를 의미한다.

앞에서 언급한 것은 최대유량의 이상판단에 의한 예이고, 증가유량에 의한이상 판단도 위의 절차와 동일한 방법으로 수행된다.

이상의 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명의 특성을 보다 바람직하게 설명하기 위한 형태로서, 다음에 주장되는 특허청구범위와 같이 기본적인 개념이 변화지 않는 한, 그 구성과 세부적인 조합이 변경될 수 있다.

이상 설명에서와 같이 본 발명은 기존의 가스유량측정기의 측정오차 원인인 온도와 압력의 변화에 따른 가스 체적변화를 계산하여 온도와 압력의 변화에 의한 유량측정 오차를 줄이고, 온도 및 압력변화에 따른 적정가스 사용량을 예측하여 가스기구가 이상한 방식으로 사용되고 있다고 판단될 때는 가스를 차단하는 기능을 부여하고 안전성을 향상시켰고, 설정값 오류에 의한 차단의 복구시 별도의 신호에 의하여 설정값의 재설정을 쉽게 하도록 하는 효과가 있다.

Claims

온도 측정부(2)로부터 입력된 측정온도 및 기준온도간의 비율에 따라 온도보정계수를 산출하는 온도보정계수 판정부(4);

가스미터내의 가스 압력을 감지하는 압력 측정부(3)로부터 출력된 측정압력 및 기준압력간의 비율에 따라 압력보정계수를 산출하는 압력보정계수 판정부(5);

상기 온도보정계수 판정부(4) 및 압력보정계수 판정부(5)로부터 산출된 온도보정계수 및 압력보정계수에 의한 체적 변화율에 따라 유량측정부(1)를 통해 측정된 유량을 보정된 유량 데이터로 출력시키는 유량 보정부(6);

상기 유량 보정부(6)로부터 판단된 유량값 데이터를 임의의 시간 간격으로 저장하는 소비상태 기억부(7);

가스 차단동작이 설정치의 오류에 의한 경우 설정값 변경이 가능하도록 제어신호를 출력시키는 오류차단 신호부(14);

가스의 적정 사용조건을 미리 초기치로 설정하는 초기설정부(8);

상기 초기설정부(8)의 설정 정보와 상기 소비상태 기억부(7)의 정보를 분석하여 상기 오류차단 신호부(14)로부터 입력된 신호에 의해 설정값을 변경하는 설정값 변경부(9);

상기 설정값 변경부(9)에서 변경된 설정값을 저장하는 설정값기억부(10);

상기 설정값 기억부(10)에 저장된 설정값과 온도보정계수 판정부(4) 및 압력보정계수 판정부(5)의 정보를 입력받아 적장 사용량을 예상하여 그 정보를 출력시키는 적정사용량 예상부(11); 및

가스사용 상태가 비정상적일 경우 가스를 차단하는 차단부(13)로 이루어진 것을 특징으로 하는 유량계측기의 유량보정 및 관리장치.
제 1항에 있어서, 상기 온도보정계수 판정부(4)는 온도를 감지하여 그에 따른 신호를 출력하는 온도측정부(2)로부터 입력되는 신호에 의해 유량 보정부(6)에서 실제의 유량을 판정하여 데이터를 출력할 수 있게 하고, 적정사용량 예상부(11)에서 온도에 따른 가스 사용량의 변화를 보정할 수 있도록 온도에 따른 유량 보정계수를 판정하여 소정의 유량 보정계수(Tt)와 적정사용량 보정계수를 판정하여 소정의 적정사용량 보정계수(Tb,gi)를 출력하는 것을 특징으로 하는 유량계측기의 유량보정 및 관리장치.
제 1항에 있어서, 상기 압력보정계수 판정부(5)는 압력을 감지하여 그에 따른 신호를 출력하는 압력측정부(3)로부터 입력되는 신호에 의해 유량 보정부(6)에서 실제의 유량을 판정하여 데이터를 출력할 수 있게 하고, 적정사용량 예상부(11)에서 압력에 따른 가스 사용량의 변화를 보정할 수 있도록, 압력에 따른 유량 보정계수를 판정하여 소정의 유량 보정계수(Pt)와 적정사용량 보정계수를 판정하여 소정의 적정사용량 보정계수(Pb)를 출력하는 것을 특징으로 하는 유량계측기의 유량보정 및 관리장치.