KR101218780B1 - 초음파 센서 및 이를 이용한 초음파 유량계 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초음파 유량계 및 이 초음파 유량계에 채용되는 초음파 센서에 관한 것이다.
본 발명에 따른 초음파 유량계는 전도체 소재로 이루어져 초음파 유량계의 측정관에 설치되며, 내부에 공간부가 형성되는 하우징, 하우징의 내측에 설치되며, 전원과 전기적으로 연결되어 진동함으로써 초음파를 발신 및 수신하는 초음파 진동자 및 하우징에 결합되며, 측정관의 소재에 비하여 이온화 경향이 큰 금속으로 형성된 희생양극을 포함하여 이루어진다.

Description

초음파 센서 및 이를 이용한 초음파 유량계{Corrosion-resistant sensor and Ultrasonic flowmeter using the same}

본 발명은 유로를 따라 흐르는 유체의 유속 및 유량을 측정하기 위한 유량계 및 이 유량계에 채용되는 센서에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유체를 통해 전달되는 초음파를 이용하여 유체의 유속 및 유량을 측정하는 초음파 유량계 및 이에 채용되어 초음파를 수발신하는 센서에 대한 것이다.

수도를 각 가정과 산업현장에 공급하기 위하여 상하수도를 설치하는 경우를 비롯하여, 도시가스의 공급, 송유관을 통한 원유의 이송, 농업용수를 위한 개수로의 설치 및 철강, 화학, 석유화학분야의 냉각수의 순환 등 오늘날 가스나 액체 등 유체를 이용하고 있는 산업분야는 수없이 많으며, 이러한 산업분야에서 유체의 유량을 적절히 조절하여 관리하는 것은 매우 중요한 문제이다.

이렇게 유체의 유량관리가 중요한 산업현장에서는 일반적으로 유량계를 사용하고 있으며, 유량계들 중 특히 초음파 유량계가 널리 사용되고 있다. 초음파 유량계는 유로에 설치된 초음파 센서에서 초음파를 수발신하여 유속을 측정하고, 이 유속을 이용하여 유량을 측정하도록 구성되어 있다.

도 1은 종래의 초음파 유량계와 유속측정원리를 설명하기 위한 개략적 구성도이다.

도 1을 참조하면, 종래의 초음파 유량계(9)는 내측을 통해 유체가 흐를 수 있도록 중공형으로 이루어진 측정관(1)을 구비한다. 이 측정관(1)의 양단에는 상하수도관(p) 등 유로와의 연결을 위한 플랜지부(1a,1b)가 형성되어 있다. 또한, 측정관에는 새들(5,6)이 마련된다. 이 새들(5,6)은 측정관(1)의 축방향에 대하여 경사지게 배치된다. 각 새들(5,6)에는 초음파 센서(3,4)가 삽입되어 설치되며, 두 개의 초음파 센서(3,4)는 상호 마주하게 된다. 초음파 센서(3,4)는 미도시된 컨트롤러(미도시)와 전기적으로 연결되어 컨트롤러에 의하여 제어된다.

상기한 구성의 초음파 유량계에서 유체의 유속측정은 일반적으로 전파시간차 방법에 의하여 얻어진다. 즉, 한 쌍의 초음파 센서(4,5)가 유체의 진행방향(측정관의 축방향)에 대하여 일정 각도(θ)를 형성하며 각각 유로의 A지점과, 유체의 유동방향상 상기 A지점의 하류측에 위치하는 B지점에 서로 대면하도록 설치한다.

유체가 움직이지 않는 조건에서 일측 초음파 센서에서 발사된 초음파가 타측 초음파 센서에 도달한 전달시간과 역방향으로 발사된 초음파의 전달시간은 동일하여야 한다. 그러나 측정관을 지나는 유체의 속도로 인하여, A지점에서 발사된 초음파가 B지점까지 도달하는 시간t_AB 와 B지점에서 발사된 초음파가 A지점까지 도달하는 시간t_BA 는 차이가 발생한다. 즉, 초음파가 유체의 진행방향에 대해 순방향(B지점에서 A지점)으로 발사되는 경우의 전파시간은 초음파가 유체의 진행방향에 대해 역방향(A지점에서 B지점)으로 발사된 경우의 전파시간에 비해서 짧으므로, 시간의 차이가 발생한다. 이러한 시간차를 이용하여 유체의 속도를 구할 수 있으며, 유체의 속도에 유로의 단면적을 곱해 유량을 산출하게 된다.

상기한 구성의 초음파 유량계는 두 가지 방식으로 설치된다. 즉, 측정관을 미리 제작하여 수도관 등에 플랜지 접합시켜 사용하는 방식과, 별도로 제작된 측정관을 사용하는 것이 아니라 수도관 등 기존의 관을 측정관으로 사용하도록 수도관을 천공하여 초음파 센서를 설치하는 직접 시공방식이 있다.

직접 시공방식에서는 유체의 흐름을 중단시키지 않은 상태에서(수도관의 경우 단수) 기존의 관로를 천공해야 하므로, 천공된 단면에 부식방지용 도장을 하는 것이 불가능하였다. 이에 기존 관로의 천공된 단면이 부식될 뿐만 아니라, 부식면이 점차 확장되면 초음파 센서의 전면을 덮게 되어 초음파의 수발신이 정상적으로 이루어지지 않는 문제점이 있었다.

또한 천공된 단면의 부식이 장기간 지속될 경우, 관의 두께가 얇아지게 되어 강도가 약화됨으로써 누수 및 관의 파손일 일으킬 위험도 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 측정관에서 초음파 센서가 끼워지는 부분에 부식이 발생하지 않도록 하는 부식방지용 초음파 센서 및 이 초음파 센서를 채용한 초음파 유량계를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 초음파 센서는 전도체 소재로 이루어져 초음파 유량계의 측정관에 설치되며 내부에 공간부가 형성되는 하우징과, 상기 하우징의 내측에 설치되며 전원과 전기적으로 연결되어 진동함으로써 초음파를 발신 및 수신하는 초음파 진동자와, 상기 하우징에 결합되며 상기 측정관의 소재에 비하여 이온화 경향이 큰 금속으로 형성된 희생양극을 포함하여 이루어진다.

본 발명에 따르면, 상기 희생양극은 고리형으로 형성되어, 상기 하우징에 끼워져 설치되며, 아연 소재로 이루어질 수 있다.

그리고 상기 하우징은 제1몸체부와, 상기 제1몸체부와 이격되게 배치되며 상기 초음파 진동자가 설치되는 제2몸체부 및 상기 제1몸체부와 제2몸체부를 연결하는 중공형의 연결봉을 구비하여, 상기 희생양극은 상기 연결봉에 끼워져 설치된다.

또한 상기 연결봉에는 나사산이 형성되며, 상기 희생양극의 내주면에도 나사산이 형성되어 상기 연결봉과 희생양극은 나사결합됨으로써, 상기 희생양극이 소모되면 새로운 희생양극으로 교체 가능하며, 상기 제2몸체부의 하면에도 나사공이 형성되어, 상기 연결봉과 제2몸체부는 상호 나사결합된다.

그리고 상기 제2몸체부는, 중공형으로 이루어진 보호커버와, 절연 소재로 이루어져 상기 커버에 끼워져 설치되며 상기 초음파 진동자를 수용하는 절연케이싱과, 상기 절연케이싱의 상면에 결합되며, 중앙부에 상기 연결봉이 결합되는 관통공이 형성되어 있는 연결판을 포함하여 이루어지며, 상기 절연케이싱은 폴리에틸렌 소재로 이루어진다.

한편, 본 발명에 따른 초음파 유량계는 내부를 통해 유체가 흐르도록 중공형으로 형성되며 유체의 유속을 측정하기 위하여 유로에 설치되는 전도체 소재의 측정관과, 한 쌍으로 이루어져 상기 측정관의 축방향에 대하여 경사진 방향을 따라 서로 마주하도록 상기 측정관의 상류측과 하류측에 각각 설치되며, 상호 대응하여 초음파를 수신 및 발신하는 초음파 센서와, 상기 초음파 진동자를 수용하도록 중공형으로 형성되며 상기 측정관에 설치되어 상기 측정관의 내부 관로와 연통되는 새들 및 상기 새들의 내주면에 부착되며 상기 측정관의 소재에 비하여 이온화 경향이 큰 금속으로 형성된 희생양극을 포함하여 이루어지며, 이 희생양극은 아연 소재로 제조가능하다.

또한, 본 초음파 유량계에서는 상기한 바와 같이 고리형의 희생양극이 하우징에 끼워져 있는 구성으로 된 초음파 센서가 채용될 수 있다.

본 발명에 따른 초음파 유량계에서는 새들의 내주면에 희생양극을 부착함으로써 직접 시공에 의하여 천공된 측정관의 단면으로부터 부식이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

또한 기존의 초음파 유량계와 같이 희생양극이 부착되지 않은 측정관의 경우에는 본 발명과 같이 희생양극이 부착된 초음파 센서를 이용하여 천공된 단면에 부식이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 종래의 초음파 유량계를 설명하기 위한 개략적 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 유량계의 개략적 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 초음파 센서의 개략적 분리사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 초음파 센서의 개략적 단면도이다.
도 5는 도 2의 Ⅴ-Ⅴ선 개략적 단면도이다.
도 6은 도 2에서 복수의 초음파 센서를 상호 연결한 타원면을 평면적으로 투영한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 유량계와 초음파 센서에 대하여 더욱 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 유량계의 개략적 사시도이며, 도 5는 도 2의 Ⅴ-Ⅴ선 개략적 단면도이다.

도 2 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 유량계(100)는 측정관(10), 새들(20), 새들 부착용 희생양극(30) 및 초음파 센서(90)를 구비한다.

본 발명에 따른 초음파 유량계는 별도로 제작된 측정관을 수도관 등에 끼워서 설치하는 방식에도 적용될 수 있지만, 본 실시예에서는 기존의 수도관에 초음파 센서를 직접 설치하여 기존의 수도관 자체를 측정관(10)으로 사용하는 직접 시공방식에 적용된다.

이에 따라, 본 초음파 유량계(100)에서는 상수도관, 송유관 등 유체가 흐르는 모든 관이 측정관(10)이 될 수 있으며, 본 실시예에서는 상수도관이 측정관으로 사용되며, 그 내부에는 상수도가 흐른다. 측정관(10)은 철 소재로 이루어져 전기가 흐를 수 있다.

측정관(10)에는 새들(20)이 용접된다. 즉, 측정관(10)에서 초음파 센서들(90)이 설치될 위치에 용접에 의하여 복수의 새들(20)을 부착시킨다. 새들(20)은 중공형으로 이루어지므로, 볼 밸브(미도시)와 연결된 천공기(미도시)를 새들(20) 내부로 투입하여 측정관(10)을 천공한다. 일반적으로 상수도관(측정관)의 내주면에는 부식을 방지하기 위해 도장이 되어 있지만, 천공된 단면(c)에는 도장이 되어 있을 수 없다. 또한 새들(20)을 설치할 때에는 단수를 하지 않고 시공을 하므로, 천공된 단면에 새롭게 도장을 할 수도 없는 구조이다. 그리고 이 천공된 단면은 물이나 공기와 계속적으로 접촉되므로, 종래기술에서도 설명한 바와 같이, 시간이 지날수록 부식이 일어나게 된다.

본 발명에 따른 초음파 유량계(100)에서는 천공된 단면이 부식되는 것을 방지하도록 새들 부착용 희생양극(30)을 사용한다. 즉, 측정관(10)의 소재인 철에 비하여 이온화 경향이 큰 금속을 새들(20)의 내주면에 부착하여 희생양극(30)으로 사용하면, 측정관 희생양극(30, 양전극으로 작용)으로부터 금속이온이 용출(양전극 반응)되면서 발생된 전자는 새들(20)을 따라 측정관(10)의 천공된 단면(음전극으로 작용)의 음극반응에서 소모된다. 측정관(10)의 천공된 단면에 노출된 철은 음전극으로 작용하여 부식이 거의 일어나지 않게 된다.

이와 같이, 상호 전기적으로 접촉되어 있는 이종의 금속이 전해질 수용액(본 실시예에서는 수도물)에 노출될 때 이온화 경향에 따른 두 금속의 전위차로 인하여 양전극에서는 금속이 용출되고 음전극은 보호되면서 부식이 발생되지 않는 원리를 갈바닉 결합(Galvanic coupling) 또는 희생양극법이라고 하며, 이러한 원리는 널리 알려져 있는 것이므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

본 실시예에서 새들부착용 희생양극(30)으로는 아연이 사용된다. 새들(20)의 내주면에는 원주방향을 따라 수용부(22)가 형성된다. 새들 부착용 희생양극(30)이 새들(20)의 수용부(22)에 결합된 상태로 새들(20)을 측정관(10)에 용접하면, 간단하게 희생양극(30)을 설치할 수 있다.

이렇게 새들(20)이 측정관(10)에 부착되면, 새들(20)의 내측의 중공부(21)에 초음파 센서(90)를 삽입하여 설치한다. 따라서 초음파 센서(90)의 설치 위치 및 설치 각도는 결국 새들(20)의 배치 위치와 배치 각도와 대응된다.

본 실시예에 따른 초음파 유량계(100)는 5회선 유량계로서 초음파 센서(90)가 다섯 쌍 설치되므로, 새들(20)도 다섯 쌍 부착된다. 다섯 상의 새들(20)은 도 2에 참조번호 h로 표시된 타원면 상에 배치된다. 이 타원면은 측정관(10)의 축방향에 대하여 경사지게 배치되어 있다. 위의 타원(h)을 평면적으로 투영시켜 표현한 도 6을 참조하면, 새들(20)은 측정관(20)의 센터에 한 쌍, 센터를 기준으로 양측에 각각 두 쌍씩 배치되어 있음을 알 수 있다.

각 새들(20)에는 초음파 센서(90)가 끼워져 설치된다. 초음파 센서(90)는 각각 쌍을 이루어 서로 마주보게 설치된다. 즉, 도 2의 타원상에서 장축과 평행한 직선 상에 두 개의 초음파 센서가 서로 마주하여 한 쌍을 형성하며, 5섯 쌍이 설치되어 5회선을 이룬다. 도 6에서 참조번호 L1, L2, L3, L4, L5로 표시된 직선이 각각 하나의 회선을 형성하며, 이 회선들(L1~L5)은 측정관(10)의 축방향에 대하여 경사지게 배치된다.

각 초음파 센서쌍은 서로 대응하여 초음파를 발신 및 수신한다. 즉, 유체의 진행방향에 있어서 상류측에 배치된 초음파 센서로부터 발사된 초음파는 유체를 통해 하류측에 배치된 초음파 센서에 수신되며, 역으로 하류측에 배치된 초음파 센서로부터 발사된 초음파는 유체를 통해 전하되어 상류측에 배치된 초음파 센서로 수신된다.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서(90)에 대하여 설명한다.

도 3은 도 2에 도시된 초음파 센서의 개략적 분리사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 초음파 센서의 개략적 단면도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서(90)는 하우징(50), 초음파진동자(70) 및 희생양극(80)을 구비한다.

하우징(50)은 새들(20)에 끼워져 설치되며, 전기가 흐르는 전도체 소재로 이루어지며, 본 실시예에서는 황동 소재로 이루어진다.

본 실시예에서 하우징(50)은 제1몸체부(51), 제2몸체부(52) 및 연결봉(53)으로 이루어진다. 제1몸체부(51)는 원통형으로 형성되어 상면은 개구되어 있으며, 하면에는 관통홀(54)이 형성되어 있다. 제1몸체부(51)의 상측 외주면에는 나사산(51a)이 형성되어 있다.

제1몸체부(51)의 상측에는 제1몸체부(51)를 새들(20)에 결합시키기 위한 접속체(60)가 결합된다. 이 접속체(60)는 환형으로 형성되어 그 내주면과 외주면에 각각 나사산(61,62)이 형성된다. 제1몸체부(51)의 외주면에 형성된 나사산(51a)과 접속체(60)의 내주면에 형성된 나사산(61) 사이의 결합에 의하여 접속체(60)와 제1몸체부(51)가 상호 결합된다. 그리고 접속체(60)의 외주면에 형성된 나사산(62)과 새들(20)의 내주면에 형성된 나사산이 결합됨으로써, 제1몸체부(51)가 새들(20)에 고정된다.

접속체(60)의 상부에는 상방으로 돌출된 돌출부(64)가 형성되는데, 이 돌출부(64)에는 상호 마주하는 면을 형성(대면가공)하여 스패너 등으로 접속체(60)를 용이하게 회전시킬 수 있다.

또한, 돌출부(64)에는 후술할 초음파 진동자(70)에 연결된 전선(63)과 전원(미도시)을 연결시키는 커넥터(65)가 삽입된다. 본 실시예에서 커넥터는 SMB 커넥터 또는 SMA 커넥터 등이 사용될 수 있다.

제2몸체부(52)는 제1몸체부(51)와 이격되게 배치되며, 중공의 원통형으로 이루어진 보호커버(55)를 구비한다. 보호커버(55)의 내측에는 절연케이싱(56)이 삽입된다. 절연케이싱(56)은 대략 원통형으로서 하면은 폐쇄되어 있으며 상면은 개구되어 있다. 절연케이싱(56)은 전기를 통하지 않는 절연재질로 이루어지며, 테플론이나 폴리에틸렌 등의 재료를 이루어질 수 있다. 본 실시예에서는 초음파 진동자(70)와 가장 유사한 진동수를 가지고 있는 폴리에틸렌 재질로 절연케이싱(56)을 형성하여 초음파 진동자(70)로부터 발사된 초음파가 절연케이싱(56)을 통과할 때 왜곡을 최소화한다.

그리고, 상기한 바와 같이, 초음파 진동자(70)는 절연케이싱(56)의 바닥부에 배치된다. 초음파 진동자(70)는 세라믹 소재로 이루어지며, 두 개의 전선(63)이 접속되어 전원을 인가한다. 전원이 초음파 진동자(70)에 인가되면, 초음파 진동자는 진동하여 초음파를 발사한다. 역으로 초음파를 수신하면 역시 진동함으로써 전기적 신호를 발생시켜 전선(63)을 통해 컨트롤러(미도시)로 송신한다. 초음파 진동자(70)는 절연케이싱(56) 내부에 배치되므로 전선(63) 이외에는 절연상태를 유지한다.

또한, 초음파 진동자(70)를 절연케이싱(56)의 바닥에 밀착시키기 위하여, 가압부재(71)가 초음파 진동자(70)의 상측에 배치된다. 가압부재(71)는 중앙부에 구멍(72)이 형성되어 있으며, 외주면으로부터 하방으로 돌출되게 스커트부(73)가 형성된다. 초음파 진동자(70)는 스커트부(73)의 내측에 끼워지는데, 가압부재(71)와 초음파 진동자(70) 사이에는 공간(75)이 형성된다. 이 공간(75)이 있어야만 초음파 진동자(70)가 원활하게 상하방향으로 진동되어 초음파를 발사하거나, 수신하여 전기적 신호를 생성할 수 있다. 가압부재(71)와 스커트부(73)도 절연재질로 이루어진다.

그리고 보호커버(55)의 상부에는 연결판(57)이 나사결합되는데, 보호커버(55)의 상측 내주면에 나사산(55a)이 형성되며, 연결판(57)의 외주면에도 나사산이 형성되어 상호 나사결합된다. 연결판(57)은 보호커버(55)에 체결되면서 가압부재(71)를 하방으로 가압하여 초음파 진동자(70)가 절연케이싱(56)의 바닥에 밀착도리 수 있도록 한다.

그리고 초음파 진동자(70)에 연결된 두 가닥의 전선(63)은 가압부재(71)에 형성된 구멍(72)과 연결판(57)의 중앙에 형성된 통공(57a)을 통해 제2몸체부(52)로부터 배출된다.

연결봉(53)은 제1몸체부(51)와 제2몸체부(52)를 상호 연결한다. 연결봉(53)은 중공의 봉 형상으로 제1몸체부(51) 또는 제2몸체부(52)와 일체로 형성될 수도 있으며, 독립되게 형성될 수도 있다. 본 실시예에서는, 연결봉(53)은 제1몸체부(51)의 관통홀(54)의 외주면으로부터 하방으로 연장되어 제1몸체부(54)와 일체로 형성된다.

그리고 연결봉(53)의 외주면에는 나사산이 형성되어 있어, 연결봉(53)의 하단부는 제2몸체부(52)의 연결판(57)에 마련된 통공(57a)의 내주면에 형성된 나사산에 체결됨으로써 제1몸체부(51)와 제2몸체부(52)를 상호 결합시킨다. 그리고 제2몸체부(52)로부터 배출된 전선(63)은 연결봉(53)의 내부와 제1몸체부(51)의 관통홀(54)을 통해 커넥터(65)와 연결된다.

희생양극(80)은 제1몸체부(51)와 제2몸체부(52) 사이에서 연결봉(53)에 끼워져 설치된다. 희생양극(80)은 중공형으로 형성되며, 내주면에 나사산이 형성되어 연결봉(53)에 나사체결된다. 희생양극(80)의 작용은 앞에서 새들(20)의 내주면에 부착되는 새들 부착용 희생양극(30)과 동일하다. 즉, 희생양극(80)이 하우징(50)을 통해 새들(20)과 전기적으로 연결되어 있는 상태에서 수도에 노출되면 이온화 경향이 큰 희생양극(80)에서 이온이 용출되면서 전자가 발생하고, 이 전자는 측정관(10)의 천공면(c)에서 소모되어 철 소재로 된 천공면이 부식되는 것을 방지한다. 본 실시예에서 초음파 센서(90)에 부착되는 희생양극(80)도 새들(20)에 부착되는 희생양극(30)과 마찬가지로 아연으로 이루어진다.

본 발명에 따른 초음파 유량계(100)에서는 새들(20)의 내주면에 희생양극(30)이 부착되므로 초음파 센서(90)에는 희생양극(80)이 반드시 부착될 필요가 없지만, 기존의 초음파 유량계에는 새들(20)에 희생양극이 부착되어 있지 않은 바, 본 발명에 따른 초음파 센서(90)를 이용하여 측정관의 천공된 면에서 부식이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

한편, 본 초음파 센서(90)는 유체와 접촉되므로 초음파 센서(90)의 내부를 밀폐시켜야 한다. 이에 가압부재(71)와 연결판(57) 사이에 오링(79)이 개재되어 보호커버(55)와 연결판(57) 사이를 통해 물이 유입되는 것을 방지한다.

또한, 본 실시예에서는 연결봉(53)과 제1몸체부(51)가 일체로 형성되어 있지만, 다른 실시예에서는 제1몸체부(51)와 연결봉(53)이 별도로 형성되어 결합될 수 있는 바, 이러한 경우에는 연결봉(53)과 제1몸체부(51) 사이에 오링(미도시)을 설치하여 실링할 수 있다.

그리고 접속체(60)와 제1몸체부(51)가 나사결합되는 연결부에도 오링(미도시)이 설치되어 물이 유입되는 것을 방지한다.

한편, 컨트롤러(미도시)는 각각의 초음파 진동자(70)와 전기적으로 연결되어 초음파 진동자(70)의 작동을 제어한다. 즉, 컨트롤러는 초음파 발사신호를 전송하여 상류측 또는 하류측에 있는 초음파 진동자로부터 초음파가 발사되게 한다. 이렇게 발사된 초음파가 유체를 통해 반대측에 있는 초음파 진동자에 수신되면, 수신신호는 다시 컨트롤러에 전송되고, 컨트롤러는 초음파 발사신호를 전송한 시점부터 초음파 수신신호가 도달한 시점까지의 시간을 측정한다. 또한, 역으로 초음파를 수신했던 초음파 진동자가 초음파를 발사하게 하고 초음파를 발사했던 초음파 진동자가 초음파를 수신하게 하여 시간을 측정한다. 위 두 개의 과정에서 측정된 초음파 전파시간은 위 종래기술에서 설명한 바와 같이 상호 차이가 발생하며, 이 시간 차이를 이용하여 유체의 유속을 연산한다.

상기한 구성으로 이루어진 초음파 유량계(100) 및 초음파 센서(90)는 희생양극이 측정관(10)과 전기적으로 연결됨으로써, 측정관의 천공된 단면에서 부식이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

그리고 희생양극에서는 계속적으로 금속이온이 용출되므로, 일정 시간이 경과하면 희생양극이 소모된다. 이에 본 발명에서는 새들 또는 초음파 센서에 희생양극을 교체할 수 있도록 한다. 즉, 앞에서 설명한 초음파 센서 부착용 희생양극은 고리형으로 형성되었지만, 이 희생양극을 두 개의 부분으로 분리한 상태로 제조하여 두 개의 분리된 부분을 초음파 센서(90)에 끼운 후 상호 결합시키는 방식으로 희생양극을 교체할 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

100 ... 초음파 유량계 10 ... 측정관
20 ... 새들 30 ... 새들 부착용 희생양극
50 ... 하우징 51 ... 제1몸체부
52 ... 제2몸체부 53 ... 연결봉
60 ... 접속체 65 ... 커넥터
70 ... 초음파 진동자 80 ... 희생양극
90 ... 초음파 센서 c ... 측정관의 천공된 단면

Claims (12)

1. 전도체 소재로 이루어져 초음파 유량계의 측정관에 설치되며, 내부에 공간부가 형성되는 하우징;
   상기 하우징의 내측에 설치되며, 전원과 전기적으로 연결되어 진동함으로써 초음파를 발신 및 수신하는 초음파 진동자; 및
   상기 하우징에 결합되며, 상기 측정관의 소재에 비하여 이온화 경향이 큰 금속으로 형성된 희생양극;을 포함하여 이루어지며,
   상기 하우징은 제1몸체부와, 상기 제1몸체부와 이격되게 배치되며 상기 초음파 진동자가 설치되는 제2몸체부 및 상기 제1몸체부와 제2몸체부를 연결하는 중공형의 연결봉을 구비하며,
   상기 희생양극은 고리형으로 형성되어 상기 연결봉에 끼워져 설치되는 것을 특징으로 하는 초음파 센서.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 연결봉에는 나사산이 형성되며, 상기 희생양극의 내주면에도 나사산이 형성되어 상기 연결봉과 희생양극은 나사결합됨으로써, 상기 희생양극은 교체 가능한 것을 특징으로 하는 초음파 센서.
5. 제1항에 있어서,
   상기 연결봉에는 나사산이 형성되며, 상기 제2몸체부의 하면에도 나사공이 형성되어, 상기 연결봉과 제2몸체부는 나사결합되는 것을 특징으로 하는 초음파 센서.
6. 제1항에 있어서,
   상기 제2몸체부는,
   중공형으로 이루어진 보호커버와,
   절연 소재로 이루어져 상기 커버에 끼워져 설치되며 상기 초음파 진동자를 수용하는 절연케이싱과,
   상기 절연케이싱의 상면에 결합되며, 중앙부에 상기 연결봉이 결합되는 관통공이 형성되어 있는 연결판을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 초음파 센서.
7. 제6항에 있어서,
   상기 절연케이싱은 폴리에틸렌 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 초음파 센서.
8. 제1항에 있어서,
   상기 고리형의 희생양극은 2개의 부분으로 분리되며,
   상기 연결봉을 감싸며 상호 결합되어 교체가능한 것을 특징으로 하는 초음파 센서.
9. 제1항에 있어서,
   상기 희생양극의 소재는 아연인 것을 특징으로 하는 초음파 센서.
10. 내부를 통해 유체가 흐르도록 중공형으로 형성되는 전도체 소재의 측정관;
    한 쌍으로 이루어져 상기 측정관의 축방향에 대하여 경사진 방향을 따라 서로 마주하도록 상기 측정관의 상류측과 하류측에 각각 배치되며, 상호 대응하여 초음파를 수신 및 발신하는 초음파 센서;
    상기 초음파 센서가 끼워져 설치되도록 중공형으로 형성되며, 상기 측정관에 설치되어 상기 측정관의 내부 관로와 연통되는 새들;을 포함하며,
    상기 초음파 센서는 상기 청구항 1 및 청구항 4 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 기재된 초음파 센서인 것을 특징으로 하는 초음파 유량계
11. 제10항에 있어서,
    상기 새들의 내주면에 부착되며 상기 측정관의 소재에 비하여 이온화 경향이 큰 금속으로 형성된 희생양극을 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 초음파 유량계.
12. 제10항에 있어서,
    상기 희생양극의 소재는 아연인 것을 특징으로 하는 초음파 유량계.

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