KR100312881B1 - 전자유량측정장치 - Google Patents

Abstract

분입체 (粉粒體) 가 흐르는 유로의 외측에 정전용량 검출기를 설치하여 유로내를 흐르는 분입체에 의하여 변화하는 정전용량을 측정하여 분입체 유량을 측정 연산하는 전자유량 측정장치이며, 상기 유로 도중에 연통하고 또한 독립시켜서 설치한 유로파이프 (2) 와, 이 유로파이프 (2) 에 설치한 정전용량 검출기 (7) 와, 상기 유로파이프 (2) 의 상부와 하부에 독립하여 작동하여 유로를 차단하는 개폐장치 (11, 14) 와, 상기 유로파이프 (2) 를 가설한 로드셀식 중량검출기 (4) 로 구성하여, 상기 개폐장치 (11, 14) 및 로드셀식 중량검출기 (4) 와 정전용량 검출기 (7) 를 연산제어장치에 접속한다. 분입체의 수분이나 밀도에 영향받지 않는 전자유량 측정장치와 이의 보정방법을 얻는다.

Description

전자유량 측정장치 {ELECTROMAGNETIC FLOW RATE MEASURING APPARATUS}

본 발명은, 유로를 흐르는 분입체 (粉粒體) 의 유량에 의해 변화하는 유로의 정전용량을 측정하여, 분입체의 유량치를 측정연산하는 전자유량 (electromagnetic flow rate) 측정장치에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 이 장치에 의해 측정된 실유량에 기초하여, 유로를 흐르는 분입체의 유량을 보정하는 기술에 관한 것이다.

종래부터 행하여지고 있는 분입체의 유량 측정장치로서는, 저울을 사용하는 뱃치식 (batch-type) 의 실중량 측정장치, 변화하는 유체의 압력을 측정하여 유량으로 변환하는 임팩트식 (impact-type) 측정장치, 유체에 의해 변화하는 유로의 정전용량을 측정하여 유량으로 환산하는 전자유량 측정장치 등이 있다.

뱃치식의 실중량 측정장치는, 실유량을 측정할 수 있기 때문에 정확함에 관하여서는 다른 방식의 장치들에 비해 우수하다고 말할 수 있으나, 간헐적으로 작동하기 때문에 다른 장치에 영향이 없도록 후속단계에서 유량을 안정적으로 조절하는다른 장치를 필요로 한다. 또, 소량씩 빈번하게 측정하도록 하여도 그 한계가 있어 간헐 배출을 피할 수 없고, 추가의 조절장치를 필요로 하기 때문에 장치가 대형으로 되어 어느 곳에나 손쉽게 설치할 수 있는 장치는 아니었다.

임팩트식 측정장치나 전자유량 측정장치는, 검출기 부분만을 따로 설치할 수 있는 등, 뱃치식에 비교하여 장치를 대단히 소형으로 할 수 있으므로, 최근 많이 사용되고 있다. 그러나, 전술한 바와 같이 실제 값을 직접 측정하는 방식이 아니므로, 유량의 측정 정확도가 낮아서, 측정치는 단지 지침으로서만 이용되고 있는 실정이다. 이 임팩트 방식이나 전자유량 측정방식의 측정 정확도가 낮은 이유 중의 하나는, 분입체의 특성으로 인해 밀도의 변화의 영향을 받기 때문이다.

임팩트식 측정장치는 분입체의 압력을 직접적으로 계속하여 받는 판을 분입체 유로에 설치하기 때문에, 분입체의 양이 큰 경우에는 강성의 구조를 필요로 한다. 또, 마모를 방지할 수 있는 수단과 분입체의 부착방지를 위한 대책도 필요하다.

그런데, 정전용량을 측정하여 유량으로 환산하는 전자유량 측정장치는, 기본적으로는 분입체의 유로 파이프 주위에 제공된 코일 형태의 정전용량 검출기가 검출치를 유량으로 환산하기 위한 연산제어장치에 접속되는 간단한 구성을 가지며, 검출기가 분입체와 직접 접촉하는 것이 없는 점도 큰 특징이다. 그리고, 유량이 커져도, 검출기가 코일로 구성되기 때문에 분입체의 유로 파이프의 지름 변화에 따라 검출기의 지름이 변화할 뿐, 검출기의 길이는 극단적으로 커지지 않으며, 유량이 증가하여도 전체 장치가 대형화되지 않는 점도 큰 이점이다. 이러한 이점들 때문에, 최근에 그 설치가 증가하고 있다.

그러나, 정전용량을 측정하여 유량으로 환산하기 때문에, 분입체의 수분이나 밀도의 차이로 인해 정전용량이 변화하는 것은 명백하다. 정전용량의 측정치가 변화함으로써 환산치도 변화하여, 결과적으로 유량에 오차가 생기게 된다. 실질적으로, 이러한 오차는 작업자에 의해 인위적으로 보정되고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 분입체의 수분이나 밀도에 따라 변화하는 정전용량의 측정치의 오차를 효율적으로 보정하여, 보다 정확한 유량을 얻을 수 있는 전자유량 측정장치의 실현하는 것이다.

도 1 은 본 발명의 전자유량 측정장치의 개략도.

도 2 는 본 발명의 전자유량 측정장치의 전기적 블록도.

도 3 은 본 발명의 전자유량 측정장치에 사용하는 정전용량 검출기의 회로도.

도 4 는 보정모드와 통상모드를 도시한 흐름도.

도 5 는 하나의 연산제어 회로에 복수개의 검출기를 전환장치를 통하여 접속한 경우의 접속도.

도 6 은 정전용량 검출기의 다른 실시예를 도시한 개략도.

도 7a 및 도 7b 는 정전용량 검출기의 또 다른 실시예들을 도시한 개략도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 전자유량 측정장치 2 : 유로 파이프

3 : 기틀 (machine frame) 4 : 로드셀식 중량검출기

5, 6 : 파이프 7 : 정전용량 검출기

8 : 배출구 9, 12 : 개폐판

10, 13 : 에어 실린더 11, 14 : 개폐장치

15, 16 : 전자밸브 17, 18 : 앰프 (amplifier)

19 : 연산제어회로 20 : 표시기

21 : 통신포트 23, 24, 25 : 단자

26 : 전원 27 : 검출 유닛

28 : 레벨계 29 : 다이오드

30 : 차동 앰프 31 : 전환제어수단

32 : 연산제어수단 A, B : 유로

본 발명에 의하면, 분입체 유로에 흐르는 분입체의 유량을 측정하는 전자유량 측정장치에 있어서, 상기 분입체 유로 도중에 이 유로에 연통하여 설치되고 상기 분입체가 흐르는 측정유로와, 상기 측정유로에 설치되어 상기 측정유로에 분입체가 흐를 때의 정전용량 및 상기 측정유로에 분입체가 흐르지 않을 때의 정전용량을 측정하는 정전용량 검출기와, 상기 측정유로의 제 1 부와 제 2 부에 개별적으로 독립하여 설치되어 상기 측정유로 쪽으로의 분입체의 유입 및 상기 측정유로로부터의 분입체의 유출을 일시적으로 차단하는 제 1 및 제 2 개폐장치와, 상기 측정유로가 위에 설치되어 상기 제 1 및 제 2 개폐장치의 작동에 의해 일정시간 내에 상기 측정유로 내에 축적되는 분입체의 실중량을 측정하는 로드셀식 중량검출기와, 보정모드와 통상모드를 가지며 보정모드에서는 소정 시간 동안 상기 측정유로 내에 축적되는 분입체의 실중량에 기초하여 실유량을 연산하고, 통상모드에서는 계산식에 따라 환산 유량을 연산하는 연산제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자유량 측정장치가 제공된다.

또, 본 발명은 상기 정전용량 검출기와 로드셀식 중량검출기와 상부 및 하부 개폐장치를 각각 갖는 복수의 그룹 중 하나의 그룹을 선택하여, 이 선택된 그룹을 상기 연산제어수단에 접속하기 위한 전환제어수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자유량 측정장치를 제공한다.

이하, 본 발명의 장치에 있어서의 작용을 설명한다. 본 발명에서는, 분입체가 흐르는 유로의 도중에 측정유로의 역할을 하는 임의의 길이의 유로 파이프를 유로에 연통하여 설치시키고, 이 유로 파이프에 정전용량 검출기를 설치하였다. 또 유로 파이프의 상부와 하부에, 독립적으로 작동하여 유로를 차단하는 개폐장치를 설치하는 동시에, 상기 유로 파이프는 로드셀식 중량검출기에 의하여 다른 유로와 독립적으로 지지된다. 또한, 각 검출기와 개폐장치는 연산제어 장치에 접속되어 있다. 이러한 구성에 의하여 검출된 값은, 정전용량 검출기에 의해 검출되는 정전용량치와 중량검출기에 의해 검출되는 실중량치이다. 또 측정은 통상모드와 보정모드에서 수행된다.

통상모드의 측정에서는, 개폐장치를 모두 개방한 상태에서 분입체를 유로 파이프에 흘려 보내는 동시에, 이 흐르는 분입체의 정전용량치를 정전용량 검출기로 검출하고, 다음에, 이 정전용량치를 연산제어수단에 의하여 분입체의 유량으로 환산한다. 이와 같이하여 측정 및 환산된 유량은 분입체의 수분이나 밀도에 크게영향을 받기 때문에, 항상 동일한 환산계수를 사용하여 정전용량으로부터 유량을 환산할 수는 없다. 종래 기술에서는, 이 환산계수를 따로 측정한 수분이나 밀도에 따라서 변경시켰으며, 실질적으로 수작업에 의해 다수의 계수를 변경시키거나 선택하여 왔다.

그러나, 본 발명에서는, 임의의 시간 간격마다 보정모드로 보정작업을 행하도록 하고 있다. 즉 보정모드에서는, 하부 개폐장치를 동작시켜서 유로 파이프의 하부를 닫는다. 이에 따라서, 유로를 흐르는 분입체는 유로 파이프에 축적되고, 이후 임의 시간 경과 후에 상부 개폐장치를 작동시켜서 유로 파이프의 상부를 닫으면 유로에 흐르는 분입체의 공급은 차단된다.

이때, 유로 파이프에 축적된 분입체의 중량을 로드셀식 중량검출기에 의하여 검출함으로써, 현재 흐르고 있는 분입체의 검출시간당의 중량, 즉 분입체의 실유량을 얻을 수 있다. 이 실유량을 이용하는 계산식에 의하여, 통상모드에서 측정되는 정전용량치를 유량으로 환산한다. 이럼으로써, 정전용량치로부터 환산되는 유량은 오차가 없는 정확한 값으로서 취급될 수 있다.

보정모드에서의 상기 로드셀식 중량검출기에 의한 실중량치의 검출이 종료하면, 상부 및 하부 개폐장치를 동시에 개방함으로써 다시 유로 파이프 내에 분입체가 흐르기 시작하며, 정전용량 검출기에 의한 정전용량치의 검출이 가능해진다. 이 상태에서, 적절하게 보정된 계산식에 의해 정밀한 유량으로의 환산이 이루어져 정확한 유량을 산출할 수 있다.

이하, 통상모드와 보정모드에서의 작업을 더욱 상세하게 설명한다. 유로에 분입체가 흐르지 않을 때의 정전용량 검출기로부터의 출력전압을 측정하여 정전용량으로 환산함으로써 공정전용량이 얻어지고, 이것은 정전용량 검출기의 기준으로 취급된다. 또한, 유로에 분입체가 흐르지 않을 때의 로드셀식 중량검출기로부터의 출력 전압을 측정하여 중량으로 환산함으로써 공중량이 얻어지며, 이것은 실중량 검출의 기준으로 취급된다. 로드셀식 중량 검출기에 의해 실중량 검출에 필요한 영점 (zero-point) 이나 스팬 (span) 은 미리 설정된다.

보정모드에서는, 유로에 분입체를 흐르게 하면서, 흐르는 분입체의 정전용량치를 측정한다. 다음에, 개폐장치의 하부를 동작시켜서 유로 파이프의 하부를 닫는다. 그러면 유로를 흐르는 분입체는 유로 파이프에 축적되고 임의 시간 경과 후에 개폐장치의 상부를 작동시켜서 유로 파이프의 상부를 닫으면 유로에 흐르는 분입체는 차단된다. 이때 유로 파이프에 축적된 분입체의 중량을 로드셀식 중량검출기로 검출하면, 상기 임의 시간과 검출된 중량으로부터 실유량을 산출할 수 있다. 이러한 방법으로, 동일한 조건하에서의 분입체의 정전용량과 중량이 검출될 수 있다.

통상모드에서는, 유로에 흐르는 통상모드에서의 분입체의 정전용량을 측정하여, 상기 보정모드에서의 분입체의 정전용량과 상기 공정전용량간의 차와 통상모드에서의 분입체의 정전용량과 상기 공정전용량간의 차, 보정모드에서의 실유량 및 미리 정한 계수를 사용하는 유량 환산 계산식에 적용시킨다. 이 식에서 얻어지는 분입체의 유량은 보정모드에서 측정된 각 값에 의하여 보정된 값이 된다.

보정모드를 적당한 간격으로 실시되도록 프로그램해 두면, 정전용량 측정에의한 유량 환산은 정기적으로 적정하게 보정된다. 보정모드에서는 뱃치식의 중량측정이 일시적으로 수행되지만, 종래의 뱃치식 계량기와는 달리 분입체의 흐름이 정지하는 시간이 매우 짧으며 그러한 작업이 소정의 간격으로 행해지기 때문에, 계통 전체의 흐름에 영향을 주지 않는다. 또 중량 검출은 유로의 흐름 중에 위치된 유로 파이프에 의해 행해지고, 보정모드에서는 유로 파이프의 상하의 개폐장치를 작동시킨 상태에서 행해지기 때문에, 종래의 임팩트식과는 달리 분입체의 일정한 낙하압력을 받지 않는다. 또한, 통상모드에서 유로 파이프는 정전용량 검출기의 전극이 부착된 단순한 파이프의 기능을 한다.

이하, 본 발명의 적절한 실시예를 도 1 내지 도 4 에 의하여 설명한다. 우선, 도 1 에 의해 전자유량 측정장치 (1) 의 구성을 설명하면, 분입체가 흐르는 유로 (A-B) 의 도중에 임의 길이의 유로 파이프 (2) 를 설치한다. 이 유로 파이프 (2) 는 기틀 (3) 에 고정 설치된 로드셀식 중량검출기 (4) 에 의해서만 지지된다. 즉, 유로 파이프 (2) 는 로드셀식 중량검출기 (4) 에 의하여, 다른 유로 (A-B) 내의 다른 파이프 (5, 6) 등에 대하여 비접촉으로 부상된 상태로 지지된다. 또 유로 파이프 (2) 의 표면에는 정전용량 검출기 (7) 를 설치하고, 유로 파이프 (2) 내의 소정 위치에는 레벨계 (28) 가 설치된다. 또한, 유로 파이프 (2) 의 하부의 배출구 (8) 에는 회동개폐판 (9) 과 에어 실린더 (10) 등에 의해 구성되는 하부 개폐장치 (11) 가 설치되고, 유로 (A) 의 파이프 (5) 에는 슬라이드 개폐판 (12) 과 에어 실린더 (13) 등에 의해 구성되는 상부 개폐장치 (14) 가 설치되어 있으며, 상부 및 하부 개폐장치 (14, 11) 를 작동시켜서 유로를 차단하도록 하고 있다. 에어 실린더 (13, 10) 는 각각, 에어 배관 (도시하지 않음) 을 통해 전자 밸브 (15, 16) 에 접속되어, 전기적 신호에 의한 전자 밸브 (15, 16) 의 작동에 따라 왕복운동한다. 이러한 왕복운동에 따라 개폐장치 (11, 14) 가 개폐된다. 또한, 에어 실린더 (10, 13) 대신에 토오크 액튜에이터를 구동수단으로 사용할 수도 있다.

다음에, 도 2 를 참조하여, 본 발명의 전자유량 측정장치 (1) 의 전기적 구성을 설명한다. 우선, 정전용량 검출기 (7) 는 검출 유닛 (27) 과 앰프 (17) 를 통하여, 또 로드셀식 중량검출기 (4) 는 앰프 (18) 를 통하여, 각각 연산제어회로 (19) 에 접속된다. 이 연산제어회로 (19) 는, CPU 를 중심 요소로서, 각종 메모리, 입출력기기, A/D 변환기 등을 포함하는 마이크로 컴퓨터로 구성된다.

유로 (2) 에 설치된 상기 정전용량 검출기 (7), 검출 유닛 (27) 과 앰프 (17) 및 연산제어회로 (19) 에 의해 전자유량 측정이 이루어지며, 로드셀식 중량검출기 (4), 앰프 (18), 연산제어회로 (19) 및 개폐판 (9, 12) 등의 뱃치기구에 의해 중량 측정이 이루어진다. 연산제어회로 (19), 검출 유닛 (27) 및 앰프 (17, 18) 등에 의해 연산제어수단 (32) 이 구성된다.

연산제어회로 (19) 는 표시기 (20) 와 통신 포트 (21) 및 D/A 변환가능한 I/O 포트 (22) 로 신호를 출력한다. 이 I/O 포트 (22) 에는 0 - 10V 정도 또는 4 - 20 mA 정도의 아날로그 출력단자 (23) 가 설치되어 있어서, 유량에 상응하는 아날로그 신호를 출력할 수 있도록 하고 있다. 또 I/O 포트 (22) 에는 상기 회동 개폐판 (9) 과 슬라이드 개폐판 (12) 의 개폐 동작을 제어하는 전자 밸브 (15,16) 를 위한 작동 신호를 출력하는 출력단자 (24) 와, 유로 파이프 (2) 에 설치된 레벨계 (28) 로부터의 검출신호를 수신하는 입력 단자 (25) 가 설치되어 있다. 또한, 연산제어회로 (19) 에는 AC 전원에 접속된 안정화 전원 장치 (26) 로부터 전원이 공급된다. 이 연산제어회로 (19) 는 자체 작동모드로서, 후술하는 통상모드와 보정모드를 갖고 있으며, 이들은 작업자에 의해 선택될 수 있다. 통상모드에서는 연속적인 정전용량 검출이 수행되고, 보정모드에서는 중량 검출과 정전용량 검출 양자 모두가 수행된다.

다이오드 (29) 와 차동 앰프 (30) 로 구성된 검출 유닛 (27) 은, 도 3 에 점선으로 둘러싸서 도시된 바와 같은 회로로서, 정전용량 검출기 (7) 에 의해 검출되는 유로 파이프 (2) 를 흐르는 분입체의 정전용량의 변화분을 전극간의 전위차로서 출력한다. 유로 파이프 (2) 에 설치된 각종 검출기는 신호선을 통해 연산제어수단 (32) 에 접속된다.

도시 실시예에서는, 유로 파이프 (2) 의 상하에 분입체를 차단하는 판 (9, 12) 을 설치하여 뱃치 처리하는 예를 도시하였으나, 로드셀식 중량계가 설치된 다른 바이패스를 유로와는 독립적으로 설치할 수 있다. 이 경우, 보정모드에서는 유로를 일정시간 동안 바이패스로 전환시킨다.

이하, 전술한 구성을 갖춘 장치의 작동의 일례를 도 1 내지 도 3 과 함께, 도 4 의 흐름도에 의해 설명한다. 도 1 은 슬라이드 개폐판 (12) 과 회동 개폐판 (9) 을 모두 폐쇄한 상태이며, 보정모드를 나타낸다. 전자유량 측정장치 (1) 의 통상의 측정, 즉 정전용량 검출기 (7) 에 의한 통상모드에서의 정전용량 측정은개폐판 (12, 9) 이 모두 개방된 상태에서 이루어진다.

우선, 연산제어회로 (19) 로부터 전자 밸브 (15, 16) 에 신호를 출력하여 개폐판 (9, 12) 을 열고 통상의 상태로 한다. 다음에 연산제어회로 (19) 는, 스텝 (401) 에서, 유로에 분입체가 흐르지 않는 상태에서의 정전용량 검출기 (7) 의 출력을 검출하여 공정전용량 (Co) 을 측정한다. 다음에, 스텝 (402) 에서, 같은 상태에서의 로드셀식 중량검출기 (4) 의 출력을 검출하여 공중량 (Wo) 을 측정한다. 이에 따라, 초기 상태의 정전용량 (Co) 과 중량 (Wo) 을 얻을 수 있다.

다음에 스텝 (403) 에서, 분입체의 유로 파이프 (2) 로의 투입 허용 신호가 연산제어회로 (19) 로부터 외부 개폐장치 (도시하지 않음) 에 송출되어, 분입체의 유로 파이프 (2) 내의 투입이 개시된다. 투입 허용 신호를 출력한 후, 연산제어회로 (19) 는 스텝 (404) 에서, 현재의 설정이 통상모드와 보정모드 중 어느 모드인가를 확인하여 이들 중 한 모드를 개시한다. 여기서는, 초기 모드가 보정모드로 설정된 것으로 하고 설명한다.

이 때, 유로 파이프 (2) 에는 이미 분입체가 흐르기 시작하고 있다. 보정모드에서는, 스텝 (405) 에서 먼저 연산제어회로 (19) 가, 분입체가 흐르고 있을 때의 정전용량 검출기 (7) 의 출력으로부터 정전용량 (Ck) 을 측정한다.

다음에, 연산제어회로 (19) 는 하부의 개폐장치 (11) 의 실린더 (10) 를 작동시키도록 전자 밸브 (15) 에 신호를 출력하여, 스텝 (406) 에서 배출구 (8) 는 회동 개폐판 (9)에 의해 폐쇄된다. 전자 밸브 (15) 에 신호를 출력하는 동시에 연산제어회로 (19) 는 스텝 (407) 에서, 시간 (Tf) 의 계측을 개시한다. 하부개폐장치 (11) 의 폐쇄 이후, 유로 파이프 (2) 에는 분입체가 축적되며, 파이프 내의 소정의 레벨까지 축적되면 유로 파이프 (2) 에 설치된 레벨계 (28) 가 이를 검지한다. 스텝 (408) 에서, 연산제어회로 (19) 는 레벨계 (28) 의 검지신호를 감시하여, 레벨계 (28) 가 검지신호를 출력하면 상부 개폐장치 (14) 의 실린더 (13) 를 작동시키도록 전자밸브 (16) 에 신호를 출력한다. 스텝 (409) 에서, 슬라이드 개폐판 (12) 은 유로 (A) 의 파이프 (5) 를 폐쇄시킨다. 이 결과, 유로 파이프 (2) 로의 분입체의 공급은 차단된다. 또한, 전자밸브 (16) 로의 신호출력과 동시에, 연산제어회로 (19) 는 스텝 (410) 에서, 시간 (Tf) 의 계측을 종료한다. 다음에, 스텝 (411) 에서, 유로 파이프 (2) 내의 레벨계 (28) 의 위치까지 축적된 분입체의 중량 (Wf) 을 로드셀식 중량검출기 (4) 로 측정한다. 다음에, 스텝 (411a) 에서, 실유량이 스텝 (411) 에서 측정된 중량 (Wf) 과 스텝 (410) 에서 측정된 시간 (Tf) 에 기하여 계산된다. 이와 같이 하여 보정모드에서의 측정이 종료되면, 스텝 (412) 에서, 연산제어회로 (19) 는 전자밸브 (15, 16) 에 신호를 출력하여 회동 개폐판 (9) 과 슬라이드 개폐판 (12) 을 개방시킨다. 그 결과, 유로 파이프 (2) 의 차단상태가 해제되어, 유로 파이프 (2) 에 다시 분입체가 흐르기 시작한다.

유로 파이프 (2) 에 분입체가 흐르기 시작하면, 즉 전자밸브 (15, 16) 에 신호가 출력되면, 연산제어회로 (19) 는 다시 스텝 (404) 에서, 현재 모드가 통상모드와 보정모드 중 어느 모드인가를 확인한다. 보정모드로의 전환은 필요시 작업자에 의하여 인위적으로 행해도 좋으며, 또는 연산제어회로 (19) 에 의하여 임의간격으로 자동적으로 행해질 수도 있다. 또, 예컨대 분입체의 원료의 종류가 변하거나 분입체의 로트 (lot) 가 변하는 경우에, 보정모드는 원하는 시기에만 수행되거나 정기적으로 수행되면 충분하므로, 한 번 보정모드가 수행된 후에는 통상모드로 전환된다.

통상모드에서는, 이상의 보정모드로 얻어진 각 값을 기초로 하여, 정전용량 검출기에 의해 스텝 (413) 에서 측정된 정전용량을 현재 흐르고 있는 분입체의 정확한 유량으로 환산하도록, 다음의 계산식 (1), (2) 을 이용하여 연산을 한다.

로드셀식 중량검출기에 의한 실유량 (Sk) 은 다음의 계산식 (1) 에서 구해진다.

······ (1)

여기서, Wf 는 투입중량이고, 그리고

Tf 는 투입시간 (축적시간) 이다.

정전용량식 검출기의 출력으로부터 유량을 환산하는 것은 스텝 (414) 에서 다음의 계산식 (2) 에 의해 행해진다.

······ (2)

여기서, K 는 계수이고,

Cn 은 통상모드에서의 정전용량치이고,

Co 는 공상태에서의 공정전용량치이고, 그리고

Ck 는 보정모드에서의 정전용량치이다.

상기 계산식 (1) 에 의해, 보정모드에서 얻어진 실중량 (투입중량) (Wf) 과 이때의 투입시간 (축적시간) (Tf) 으로부터, 스텝 (411a) 에서 실유량 (Sk) 을 구할 수 있다. 보정모드에서 얻어진 실유량 (Sk) 과, 모드 확인전의 공상태에서의 공정전용량 (Co) 과, 그리고 보정모드에서의 분입체가 흐르고 있을 때의 정전용량치 (Ck) 를 상수로 하고, 정전용량 검출기에 특유한 계수 (K) 를 사용하는 상기 계산식 (2) 에 의하여, 통상모드에서의 정전용량 검출기의 출력 (Cn) 을 변수로 하면, 정전용량치로부터 환산되는 유량 (Sm) 을 얻을 수 있다. 정전용량으로부터 얻은 유량 (Sm) 은 보정모드에서 얻어진 실유량 (Sk) 을 기초로 만들어진 계산식 (2) 에 의하여 환산된 것이며, 매우 정확한 값이다. 통상모드로부터 보정모드로의 정기적인 전환에 의하여, 정전용량을 유량으로 환산하는 계산식 (2) 은 항상, 흐르고 있는 분입체에 적합한 계산식이 될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 정전용량식 측정장치에 의하여, 종래부터 오차의 원인이라고 지적되던 수분이나 밀도의 영향을 받지 않은 정확한 유량을 얻을 수 있다.

그런데, 보정모드로의 전환에 의하여 뱃치처리를 행하기 때문에, 일시적으로 유로를 차단하지만, 보정은 간격을 두고 행하므로, 종래의 뱃치식과는 달리 일시적으로 간헐배출될 뿐이다. 예컨대, 1 ton/h 의 유량이더라도 측정시간은 단시간 (5 초 전후) 이며, 이 사이 차단되어 있는 분입체의 중량은 1.5 kg 정도로, 유로의 분입체의 전체 흐름이 흐트러지거나 불안정하게 되지는 않는다. 따라서, 종래와 같이 흐르는 유량을 안정시키기 위한 다른 장치를 별도로 설치할 필요는 없다.

도 5 는 하나의 유로 파이프에 대해 정전용량 검출기, 로드셀식 중량검출기,레벨계 및 개폐장치를 1 조로 하여, 이의 복수 조를, 다수의 입출력신호를 전환하는 전환제어수단 (31) 을 통하여, 1 개의 공통의 연산제어회로 (19) 에 접속시킨 본 발명에 따른 유량측정장치의 다른 실시예를 도시한다. 이렇게 하여, 다수의 측정장치를 사용하여 중앙 제어하는 경우에는, 연산제어수단의 수를 감소시킬 수 있어, 전체 시스템의 비용을 효과적으로 절감할 수 있다. 또한, 각 유량측정장치로부터의 데이터는, RS 232 C 등을 이용한 통신수단에 의하여 개별적으로 판독할 수 있으므로, 연산제어수단의 수가 적게 되어도 중앙 제어에 영향은 없다.

그런데 전자유량 측정장치 (1) 의 정전용량 검출기 (7) 가 설치되는 유로 파이프 (2) 의 위치는, 도 1 과 같이 유로 파이프 (2) 의 상측 표면으로 한정되는 것은 아니다. 예컨대 도 6 에 도시된 바와 같이, 유로 파이프 (2) 의 하측 외면, 즉 분입체가 흘러 내려가면서 파이프와 접촉하는 부분의 외측 일부에 정전용량 검출기 (7) 를 설치할 수도 있다. 또한 도 7a 에 도시된 바와 같이, 유로 파이프 (2) 의 외주의 전면에 걸쳐서 정전용량 검출기 (7) 를 설치하는 것 또는 도 7b 에 도시된 바와 같이, 유로 파이프 (2) 의 내주의 전면에 걸쳐서 정전용량 검출기 (7) 를 설치하여도 좋다.

본 발명의 전자유량 측정장치에 의하면, 분입체의 유동을 크게 차단하지 않으며 측정부분이 단지 유로이기 때문에, 다른 보조적 장치를 필요로 하지 않으며 검출기 등의 부품의 마모나 충격이 극히 적고, 장치의 기계강도의 확보도 용이하게 실현할 수 있다. 그리고, 본 장치는 정전용량식이기 때문에, 분입체와 비접촉적으로 연속 측정이 가능하다.

또한, 본 발명의 장치에서는 정전용량식 유량검출기에 부가하여 실중량 측정이 가능한 로드셀식 중량검출기를 설치하여 보정모드에서의 측정을 행함으로써, 종래 정전용량식 유량계의 결점이었던 수분이나 밀도의 상이함에 의한 오차를, 로드셀식 중량검출기에 의해 얻어지는 값을 이용하여 보정함으로써, 정전용량치로부터 정확한 유량으로의 환산이 가능하게 되었다.

이상의 사실에서, 정전용량식을 위한 구성이 간단하며 보정모드에 의하여 측정유량의 정확도가 높은 전자 유량측정장치를 만들 수 있으므로, 유량측정을 필요로 하는 여러 가지 설비에, 소형이며 정확도가 높은 유량측정장치를 저렴하게 제공할 수 있게 되었다.

Claims (2)

1. 분입체 유로에 흐르는 분입체의 유량을 측정하는 전자유량 측정장치에 있어서,

   상기 분입체 유로 도중에 이 유로에 연통하여 설치되고, 상기 분입체가 흐르는 측정유로와,

   상기 측정유로에 설치되어, 상기 측정유로에 분입체가 흐를 때의 정전용량 (Cn, Ck) 및 상기 측정유로에 분입체가 흐르지 않을 때의 정전용량 (Co) 을 측정하는 정전용량 검출기와,

   상기 측정유로의 제 1 부와 제 2 부에 개별적으로 독립하여 설치되어, 상기 측정유로 쪽으로의 분입체의 유입 및 상기 측정유로로부터의 분입체의 유출을 일시적으로 차단하는 제 1 및 제 2 개폐장치와,

   상기 측정유로가 위에 설치되어, 상기 제 1 및 제 2 개폐장치의 작동에 의해 일정시간 내에 상기 측정유로 내에 축적되는 분입체의 실중량을 측정하는 로드셀식 중량검출기와, 그리고

   보정모드와 통상모드를 가지며, 보정모드에서는 소정 시간 동안 상기 측정유로 내에 축적되는 분입체의 실중량에 기초하여 실유량 (Sk) 을 연산하고, 통상모드에서는 하기의 식,

   여기서, K 는 정전용량 검출기에 특유한 계수,

   Cn 은 통상모드에서의 정전용량치, 및

   Ck 는 보정모드에서의 정전용량치.

   에 따라 환산 유량 (Sm) 을 연산하는 연산제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자유량 측정장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 정전용량 검출기, 로드셀식 중량검출기, 상부 및 하부 개폐장치를 각각 갖는 복수의 그룹 중 하나의 그룹을 선택하여, 이 선택된 그룹을 상기 연산제어수단에 접속하기 위한 전환제어수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자유량 측정장치.