KR101213201B1 - 비자성체가 적용된 유량 측정장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유량을 측정하는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 두 개의 코일 사이에 위치한 임펠러 회전축의 회전수를 감지하여 유량을 측정할 수 있는 비자성체가 적용된 유량 측정장치에 관한 것이다.
종래의 유량 측정장치는 원판 형상의 임펠러 상판이 코일과 근접한 상태에서 수평을 유지하지 못하는 경우 측정오류가 빈번히 발생하는 문제점이 있었으므로, 이를 개선하기 위해 본 발명은 콘트롤러가 구비된 피씨비(PCB)와 전력을 제공하는 배터리 및 측정결과를 표시하는 디스플레이가 코일하우징의 내측에 설치된 유량 측정장치에 있어서, 상기 코일하우징의 하측에 간격을 이루며 수직으로 형성된 제1센싱코일 및 제2센싱코일의 사이에는 외주면에 비자성도체판이 결합된 회전축이 위치되고, 상기 회전축의 하측에는 방사상으로 결합된 복수의 회전날개로 이루어진 임펠러가 유체의 흐름에 의해 회전할 수 있게 설치되며, 상기 회전축의 중심에 결합된 몰딩부의 저면에는 샤프트핀이 삽입되는 축홀이 형성되고, 상기 축홀의 내측에는 샤프트핀의 선단이 밀착되는 밀착구가 구비되며, 상기 몰딩부의 상면에는 센터캡의 저면에 형성된 돌기가 삽입될 수 있도록 삽입홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 비자성체가 적용된 유량 측정장치를 제안한다.
따라서, 본 발명에 의한 비자성체가 적용된 유량 측정장치에 의하면, 제1센싱코일과 제2센싱코일 사이에서 회전하는 임펠러 회전축의 회전수를 감지하여 유량을 측정함으로써 안정된 회전에 의해 측정에러가 최소화되는 효과가 있다.

Description

비자성체가 적용된 유량 측정장치{Flow measurement apparatus}
본 발명은 유량을 측정하는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 두 개의 코일 사이에 위치한 임펠러 회전축의 회전수를 감지하여 유량을 측정할 수 있는 비자성체가 적용된 유량 측정장치에 관한 것이다.
일반적으로 수도 미터기 및 가스 미터기 등의 가정용 계량기는 그 내부에 임펠러가 구비되며, 상기 임펠러의 회전수 등을 감지하여 계량기 내부를 통과하는 유체의 유량 등을 측정하게 된다. 상기 유체의 유량을 측정하는 방법은 다양한 방법이 제시되어 사용되고 있는데, 예전에는 여러 개의 숫자가 적힌 나사를 이용하고 나사의 회전수를 통해 연산 되는 유체의 유량을 기계식으로 표시하였다.
그러나, 현재 디지털 기술의 발전에 따라 점차 전자식으로 디스플레이되는 방식을 선호하고 있으며, 이는 계량기의 검침방법에 있어서 세대를 직접 방문하지 않으며 원격지에서 사용량 정보 등을 수집할 수 있는 AMR(Automatic Meter Reading) 시스템이 보편화하고 있기 때문이다. 이러한 전자식 미터기는 내부에 설치된 임펠러에 자석을 장착하여 MR 센서 또는 Hall 센서 등의 자기센서를 이용하여 임펠러의 회전을 감지하였으며, 메인컨트롤부에서 상기 회전수를 통해 유량을 연산하여 LCD창에 표시하였다.
그러나 이러한 자기센서를 적용한 수도 미터기의 경우에서, 통상 수도 미터기는 검정 유효 기간이 8년이므로 장기간 사용시 물속의 철분이 상기 자석에 붙게 되어 임펠러가 회전하지 못하는 문제점이 발생하였다. 아울러, 상기 자기센서가 적용된 가스 미터기의 경우에서는 전술한 바처럼 철분에 의한 영향을 받지는 않지만,
자석의 무게로 인해 임펠러의 회전에 영향을 미치게 되는 단점이 있다.
또한, 자기센서를 이용하는 방식은 외부 자장에 심각하게 반응하게 되고 이에 따라 임펠러의 정확한 회전수를 감지하지 못하게 되는 경우가 발생하였다
따라서 최근에는 도 1에서 도시한 바와 같은 비자성체를 이용한 유량 측정장치가 제안되고 있다.
상기 유량 측정장치의 하측에는 유체가 입수 및 출수 되는 입수부(1) 및 출수부(2)가 형성되어 있고, 내측에는 한 쌍이 코일(3)이 간격을 이루고 구비되어 있으며, 상기 코일(3)과 간격을 이룬 하측에는 원판 형상의 임펠러(4)가 회전할 수 있게 구비되어 있는데, 상기 임펠러(4)의 상측에는 비자성 도체판(5)이 결합되어 있다.
상기 코일(3)의 상측에는 장치를 제어하는 피씨비(6)가 구비되어 있으며, 상기 피씨비(6)의 상측에는 측정된 유량을 표시하는 엘씨디창(7)이 구비되어 있다.
상기 입수부(1)를 통해 유입된 유체는 수압에 의해 임펠러(4)를 회전시킨 후 출수부(2)를 통해 배출되며, 이때 코일(3)은 임펠러(4)의 회전 수를 측정하여 그 값을 엘씨디창(7)에 숫자로 표시함으로써 유량을 나타내게 된다.
그러나 이러한 종래의 유량 측정장치는 정확한 측정을 위해서 코일(3)과 임펠러(4)의 간격이 1mm 이내를 유지해야 하는데, 원판 형상의 임펠러(4)가 항상 수평을 유지하며 회전할 수 없는 구조이기 때문에 측정오류가 빈번히 발생하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 두 개의 코일 사이에 위치한 회전축의 회전수를 측정함으로써 더욱 안정된 회전에 의해 측정에러를 최소화할 수 있는 비자성체가 적용된 유량 측정장치를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명에 의한 비자성체가 적용된 유량 측정장치는 콘트롤러가 구비된 피씨비(PCB)와 전력을 제공하는 배터리 및 측정결과를 표시하는 디스플레이가 코일하우징의 내측에 설치된 유량 측정장치에 있어서, 상기 코일하우징의 하측에 간격을 이루며 수직으로 형성된 제1센싱코일 및 제2센싱코일의 사이에는 외주면에 비자성도체판이 결합된 회전축이 위치되고, 상기 회전축의 하측에는 방사상으로 결합된 복수의 회전날개로 이루어진 임펠러가 유체의 흐름에 의해 회전할 수 있게 설치되며, 상기 회전축의 중심에 결합된 몰딩부의 저면에는 샤프트핀이 삽입되는 축홀이 형성되고, 상기 축홀의 내측에는 샤프트핀의 선단이 밀착되는 밀착구가 구비되며, 상기 몰딩부의 상면에는 센터캡의 저면에 형성된 돌기가 삽입될 수 있도록 삽입홈이 형성되는 것을 그 기술적 특징으로 한다.
본 발명에 의한 비자성체가 적용된 유량 측정장치에 의하면, 제1센싱코일과 제2센싱코일 사이에서 회전하는 임펠러 회전축의 회전수를 감지하여 유량을 측정함으로써 안정된 회전에 의해 측정에러가 최소화되는 효과가 있다.
도 1은 종래의 비자성체가 적용된 유량 측정장치를 도시한 단면도,
도 2는 본 발명의 비자성체가 적용된 유량 측정장치를 도시한 단면도,
도 3은 본 발명의 임펠러를 도시한 사시도,
도 4는 본 발명에 의한 임펠러의 결합구조를 나타낸 단면도,
도 5는 본 발명에서 회전수 측정방식을 개략적으로 나타낸 모식도,
도 6a 내지 6b는 도 5에 의해 구분하여 신호가 발생되는 것을 개략적으로 나타낸 모식도.
본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 통해 상세히 설명한다.
본 발명의 비자성체가 적용된 유량 측정장치는 도 1에서 도시한 바와 같이, 유체가 통과하는 입수부(10) 및 출수부(11)가 형성된 수도계량기 등에 설치되며, 상기 수도계량기의 내측에는 본 발명을 제어할 수 있도록 콘트롤러(도면미표시)가 설치된 피씨비(PCB : 12)가 구비되어 있으며, 상기 피씨비(12)의 상측에는 전원을 공급할 수 있도록 배터리(13)가 구비되어 있고, 상기 배터리(13)의 상측에는 측정결과를 표시할 수 있도록 엘씨디(LCD)로 이루어진 디스플레이부(14)가 구비되어 있다.
이때, 피씨비(12), 배터리(13), 디스플레이부(14)는 코일하우징(20)의 내측에 설치되는데, 상기 각 구성요소는 당업계에서 많이 이용되고 있는 공지의 기술이므로 이하 구체적인 설명은 생략한다.
한편, 상기 코일하우징(20)의 하측에는 제1센싱코일(21) 및 제2센싱코일(22)이 수직으로 간격을 이루며 구비되어 있으며, 상기 제1센싱코일(21) 및 제2센싱코일(22)의 사이에는 임펠러(30)의 상측에 연장형성된 회전축(31)이 회전할 수 있게 구비된다.
상기 임펠러(30)는 도 3에서 도시한 바와 같이 수직으로 형성된 회전축(31)이 구비되고, 상기 회전축(31)의 상단부 외주면에는 스테인리스로 이루어진 비자성도체판(32)이 결합되어 있다.
상기 임펠러(30)의 하측에는 이송되는 유체의 흐름에 의해 임펠러(30)를 회전시킬 수 있도록 복수의 회전날개(33)가 방사상으로 형성되어 있다.
상기 임펠러(30)의 중앙에는 도 4에서 도시한 바와 같이 합성수지로 이루어진 몰딩부(34)가 상측과 하측을 관통하여 결합되어 있으며, 상기 몰딩부(34)의 저면에는 축홀(35)이 형성있다.
상기 축홀(35)에는 하부캡(40)에 수직으로 고정된 샤프트핀(41)이 삽입되는데, 이로써 상기 임펠러(30)는 회전축(31)을 중심으로 회전하는 것이다.
그리고 상기 임펠러(30)의 원활한 회전을 돕기 위하여 상기 축홀(35)의 내측에는 밀착구(36)가 결합되어 있는데, 상기 밀착구(36)에는 밀착홈(37)이 형성되어 있어 샤프트핀(41)의 동그랗게 형성된 선단이 삽입됨으로써 임펠러(30)의 회전시 회전축(31)의 좌우진동을 방지하게 된다.
또한, 상기 몰딩부(34)의 상면에는 삽입홈(38)이 형성되어 있는데, 상기 삽입홈(38)에는 센터캡(50)의 저면에 형성된 돌기(51)가 삽입됨으로써 임펠러(30)의 회전축(31)이 좌우로 진동하는 것을 방지하여 수직으로 회전할 수 있도록 한다.
상기 회전축(31)은 제1센싱코일(21) 및 제2센싱코일(22)과의 거리를 2.5mm 이내로 유지하면 되므로, 기존의 원판 형상의 임펠러(4)가 1mm 이내를 유지하며 회전해야 하는 문제점을 극복할 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 비자성체가 적용된 유량 측정장치는 입수부(10)를 통해 입수된 유체가 하부캡(40)의 내측으로 이송됨으로써 수압에 의해 임펠러(30)가 회전하게 되고, 유체는 다시 출수부(11)로 배출된다.
이때 제1센싱코일(21) 및 제2센싱코일(22)은 비자성도체판(32)을 통해 회전축(31)의 회전수를 감지하여 디스플레이부(14)에 숫자로 나타냄으로써 유량을 측정하게 된다.
이러한 유량의 측정방식은 회전축(31)의 회전수를 측정함으로써 안정된 회전이 이루어져 측정에러를 최소화할 수 있다.
한편, 본 발명의 센싱회로는 도 5에 도시된 방식으로 구현되며, 도 6a 내지 6b에 나타난 바와 같은 회로 이론에 의해 회전수가 측정되는 것이다.
즉, 회전축(31)의 상단부 외주면에 구비된 비자성도체판(32)에 제1센싱코일(21) 또는 제2센싱코일(22)중 어느 하나에 근접되면, 근접되는 센싱코일에서는 감쇄(damped)신호가 발생되고, 근접되지 않는 센싱코일의 회로는 정상(Undamped)신호가 발생되므로, 상기 감쇄 또는 정상신호를 구분하여 회전수를 정확하게 측정할 수 있게 된다.
상기와 같은 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.
10 : 입수부 11 : 출수부
12 : 피씨비(PCB) 13 : 배터리
14 : 디스플레이부 20 : 코일하우징
21 : 제1센싱코일 22 : 제2센싱코일
30 : 임펠러 31 : 회전축
32 : 비자성도체판 33 : 회전날개
34 : 몰딩부 35 : 축홀
36 : 밀착구 37 : 밀착홈
38 : 삽입홈 40 : 하부캡
41 : 샤프트핀 50 : 센터캡
51 : 돌기

Claims (3)

  1. 콘트롤러가 구비된 피씨비(PCB)와 전력을 제공하는 배터리 및 측정결과를 표시하는 디스플레이가 코일하우징의 내측에 설치된 유량 측정장치에 있어서,
    상기 코일하우징의 하측에 간격을 이루며 수직으로 형성된 제1센싱코일 및 제2센싱코일의 사이에는 외주면에 비자성도체판이 결합된 회전축이 위치되고, 상기 회전축의 하측에는 방사상으로 결합된 복수의 회전날개로 이루어진 임펠러가 유체의 흐름에 의해 회전할 수 있게 설치되며,
    상기 회전축의 중심에 결합된 몰딩부의 저면에는 샤프트핀이 삽입되는 축홀이 형성되고, 상기 축홀의 내측에는 샤프트핀의 선단이 밀착되는 밀착구가 구비되며, 상기 몰딩부의 상면에는 센터캡의 저면에 형성된 돌기가 삽입될 수 있도록 삽입홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 비자성체가 적용된 유량 측정장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 밀착구에는 샤프트핀의 동그랗게 형성된 선단이 삽입될 수 있도록 밀착홈이 형성되어 임펠러 회전시 회전축의 좌우진동을 방지하는 것을 특징으로 하는 비자성체가 적용된 유량 측정장치.
  3. 삭제
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