KR101357619B1 - 본체부에 배터리를 내장한 전자기 유량계 - Google Patents

Abstract

본 발명은 본체(body)부 및 컨버터(converter)부를 포함하여 구성되는 전자기 유량계에 있어서, 상기 본체부의 플랜지축 외주면에 동일 용량의 배터리를 팩(pack)의 형태로서 병렬로 연결하고, 상부 케이스 및 하부 케이스를 통해 상기 배터리를 수납한 후에 에폭시 수지 또는 에폭시 수지 및 구형(球形) 스치로폼를 이용하여 몰딩처리하도록 구성된 본체부에 배터리를 내장한 전자기 유량계에 관한 것이다.
본 발명에 따른 본체부에 배터리를 내장한 전자기 유량계는, 자계발생 코일(110)이 플랜지축(116)의 외주면에서 서로 대향된 상태로서 설치되고, 상기 자계발생 코일(110) 사이에 측정신호 감지용 센서(112)가 설치되며, 상기 플랜지축(116)의 양 단부에 플랜지(114)가 형성된 본체(body)부(100); 및
상기 플랜지축(116)의 외주면에 배터리(220)가 부착수단을 통해 고정 부착되는 컨버터부(200)를 포함하여 구성된다.

Description

본체부에 배터리를 내장한 전자기 유량계{Electromagnetic Flowmeter built-in battery at body part}

본 발명은 전자기 유량계에 관한 것으로, 특히 본체(body)부 및 컨버터(converter)부를 포함하여 구성되는 전자기 유량계에 있어서, 상기 본체부의 플랜지축 외주면에 동일 용량의 배터리를 팩(pack)의 형태로서 병렬로 연결하고, 상부 케이스 및 하부 케이스를 통해 상기 배터리를 수납한 후에 에폭시 수지 또는 에폭시 수지 및 구형(球形) 스치로폼를 이용하여 몰딩처리하도록 구성된 본체부에 배터리를 내장한 전자기 유량계에 관한 것이다.

일반적으로 전자기 유량계(Electromagnetic Flowmeter)는 전도성 유체가 자기장에 수직으로 흐를 때 자기장과 유속에 수직인 방향으로 전압차가 발생하고 이 전압의 크기가 유속에 비례하기 때문에 유량을 측정할 수 있다.

측정 가능한 유체는 물과 같이 전기가 흐를 수 있는 도전체 이어야 하고 전도도가 낮은 석유류등은 측정이 곤란하다.

전자기 유량계는 측정원리에서 보듯이 유체의 압력, 밀도, 온도, 점도등의 영향이 없고, 내부의 구동부가 없어서 유지 보수가 쉬우며 폐수와 같이 유체 내부에 고체 입자가 있는 경우도 측정할 수 있다.

또한, 유체의 운동에너지로부터 측정신호를 얻는 것이 아니고 자기장을 가해서 측정신호를 얻는 전형적인 액티브(active)형 유량계로서 압력손실이 작으며, 대형 상수관이나 폐수 측정용 유량계로 적합하며, 근래 환경오염이 사회적 문제로 대두되는 상황과 앞으로 환경오염이 악화될 것으로 예상해볼 때 수요가 증가될 것으로 예상되고 있다.

수도미터의 경우 수도요금과 관련이 있으므로 정밀도가 높은 전자기 유량계와 초음파 유량계가 개발되었음에도 불구하고 전원을 단락하면 측정이 중지됨으로써 사용자가 인위적으로 전원을 차단하는 경우 기능이 정지되어 수도요금의 과금이 불가능한 우려 때문에 높은 정밀성의 고성능 계측기임에도 불구하고 이를 채택하지 못하고 있었다.

그러나 최근 고성능의 배터리 개발과 저전력 소비형 전자설계 기술의 개발이 합쳐져서 외부 전원없이 배터리만으로 사용할 수 있는 전자기 유량계 및 수도미터가 개발되고 있다.

여기서 문제점으로 대두되고 있는 것은 배터리 전원만으로 사용해야 하기 때문에 배터리 수명과 전원의 안정성이 중요한 과제이다. 통상 중,대형 수도미터 교체 주기가 6~10년이나 현재의 배터리와 전자설계 기술로는 제한된 공간에 배터리를 장착하여 5년 이상 배터리 교체없이 사용할 수 없는 한계점이 있다.

즉, 배터리는 그 충전 용량이 한정되어 있으므로 소정 기간이상 사용하게 되면 재충전 또는 교체해 주어야만 계속적으로 에너지의 사용량을 원격지에서도 알 수 있다.

이에 따라 현재 사용하는 방법은 5년 이내에 배터리팩을 교체하거나 외부 배터리팩을 추가로 연결하는 보완책을 사용하고 있는 실정이다.

그러나 이 방법은 유지보수와 과금의 안정성 측면에서 추가적인 비용 소모와 더불어 과금의 안정성에 큰 문제점이 발생되고 있다. 유량계가 1대가 아닌 다수인 경우 관리자가 항상 주의를 기울여야 하고 주의 부족시 유량계의 설계 연한 이내에 배터리 문제로 과금이 중단되거나 전원의 불안정으로 과금의 신뢰성에 큰 타격을 줄 수 있기 때문이다.

도 1은 종래 수도의 사용량을 측정하는 전자기 유량계의 일 예를 나타낸 정면도이고, 도 2 및 도 3은 종래 전자기 유량계에서 배터리를 탈거하는 과정을 설명하기 위한 사시도이다.

이를 참조하면 전자기 유량계는 본체부(10)와 컨버터부(20)로 구성된다. 본체(body)부(10)는 자계발생 코일(미도시)과 측정신호 감지용 센서(12)로 구성되고, 컨버터(converter)부(20)는 전자회로부(PCB)(미도시), 배터리(24), 지시부(미도시)그리고 실리카겔(26)이 들어 있다.

배터리(24) 교체시, 볼트(30)를 완전히 풀고 일자(一字) 드라이버를 사용하여 커버(22)를 상부로 밀어낸다. 이후, 배터리(24)와 실리카겔(26)을 제거한다. 이때 실리카겔(26)이 습기를 너무 많이 흡수하여 더 이상 습기를 흡수할 수 없는지를 확인하며, 신품 배터리(24) 및 실리카겔(26)을 다시 장착한 후에, 커버(22)를 다시 부착한다.

도 1에 도시된 전자기 유량계의 경우 설치 구조상 배터리를 1~2개 1조 또는 2조로 구성하여 3~6년을 구동하며, 그 이상의 기간에는 배터리를 교체하거나 외부 배터리팩을 연결하여 사용하고 있으나, 이렇게 되면 전술한 전기단락 문제를 해결할 수 없다.

이에 따라 전술한 바와 같이 5년 이내에 배터리팩을 교체하거나 외부 배터리팩을 추가로 연결해야 하며, 이로 인해 유지보수와 과금의 안정성 측면에서 추가적인 비용 소모와 더불어 과금의 안정성에 큰 문제점이 발생된다.

또한, 도 1에 도시된 전자기 유량계는 구조상 배터리(24)를 컨버터부(20)에 장착하면 협소한 공간 뿐만 아니라 외부 공기와 온도로부터 영향을 받아 장기간 사용해야 하는 배터리(24) 수명에 악영향을 미치는 문제점이 있었으며, 도면 중 미설명 부호 14는 플랜지, 16은 플랜지축, 28은 배터리 지지대이다.

대한민국 공개특허공보 공개번호 10-2001-0082413호(2001. 08. 30)

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 전자기 유량계의 최대 설계연한인 10년 이상의 기간내에서 배터리 교체없이 안정적으로 사용됨에 따라 수도요금 과금의 신뢰성 내지 안정성을 담보하는 것이 가능한 본체부에 배터리를 내장한 전자기 유량계를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 에폭시 수지가 상,하부 케이스의 내부에 충진되면서 상,하부 케이스에 수납된 배터리가 플랜지축에 부착된 상태를 견고하게 유지하는 것이 가능한 본체부에 배터리를 내장한 전자기 유량계를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 완전한 방수 및 공기 차단으로 배터리의 산화부식 요인을 차단하고 수도관에 부착할 경우 외부 온도 변화를 최소화하여 장기간 사용해야 하는 배터리의 수명 연장이 가능한 본체부에 배터리를 내장한 전자기 유량계를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 하절기에 침수가 되더라도 수중에서 동작이 가능한 상태를 유지하여 안정성을 확보하는 것이 가능한 본체부에 배터리를 내장한 전자기 유량계를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 외부 공기와 온도로부터 영향을 받지 않고 장기간 사용가능한 본체부에 배터리를 내장한 전자기 유량계를 제공하는 데 있다.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 자계발생 코일(110)이 플랜지축(116)의 외주면에서 서로 대향된 상태로서 설치되고, 상기 자계발생 코일(110) 사이에 측정신호 감지용 센서(112)가 설치되며, 상기 플랜지축(116)의 양 단부에 플랜지(114)가 형성된 본체(body)부(100); 및 상기 플랜지축(116)의 외주면에 배터리(220)가 부착수단을 통해 고정 부착되는 컨버터부(200)를 포함하여 구성되는 전자기 유량계가 제공된다.

본 발명에서 상기 배터리(220)는 동일 용량의 것을 팩(pack)의 형태로서 병렬로 연결된다.

본 발명에서 상기 부착수단은 롤밴드나, 강력 접착제, 또는 양면 테이프 중 어느 하나이다.

본 발명에서 상기 배터리(220)는 상기 플랜지축(116)의 외주면 둘레를 따라 등간격으로 설치된다.

본 발명에서 상기 배터리(220)는 상기 플랜지축(116)의 외주면 양측에서 대향 설치된다.

본 발명에서 상기 플랜지축(116)을 감싸는 형태로서 연결수단을 통해 서로 연결되며, 상기 배터리(220)가 내부에 수납되는 상부 케이스(230) 및 하부 케이스(240)를 더 포함하되, 상기 상부 케이스(230) 및 하부 케이스(240)내에 에폭시 수지가 충진된다.

본 발명에서 상기 상부 케이스(230)의 상면 중앙부에 에폭시 주입공(232)이 형성된다.

본 발명에서 상기 상부,하부 케이스(230)(240)의 내부에 상기 에폭시 수지와 함께 구형(球形) 스치로폼(styrofoam)이 함께 충진된다.

상기한 바와 같은 본 발명의 본체부에 배터리를 내장한 전자기 유량계에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 동일 용량의 배터리가 팩의 형태로서 플랜지축의 외주면에 충분한 용량으로서 병렬로 연결되어 전자기 유량계의 최대 설계연한인 10년 이상의 기간을 배터리 교체없이 안정적으로 사용됨에 따라 수도요금 과금의 신뢰성 내지 안정성을 담보할 수 있다.

둘째, 상부 케이스와 하부 케이스가 플랜지축을 감싸는 형태로서 서로 연결된 상태에서 상부 케이스의 에폭시 주입공을 통해 에폭시 수지를 주입하여 상기 에폭시 수지가 상,하부 케이스의 내부에 충진되면서 배터리가 플랜지축에 부착된 상태를 견고하게 유지할 수 있다.

셋째, 완전한 방수 및 공기 차단으로 배터리의 산화부식 요인을 차단하고 수도관에 부착할 경우 외부 온도 변화를 최소화하여 장기간 사용해야 하는 배터리의 수명 연장이 가능하다.

넷째, 하절기에 침수가 되더라도 수중에서 동작이 가능한 상태를 유지하여 안정성을 확보할 수 있다.

다섯째, 배터리가 플랜지축의 외주면에 밀봉된 상태로서 장착되므로 외부 공기와 온도로부터 영향을 받지 않고 장기간 사용가능하다.

도 1은 종래 수도의 사용량을 측정하는 전자기 유량계의 일 예를 나타낸 정면도,
도 2 및 도 3은 종래 전자기 유량계에서 배터리를 탈거하는 과정을 설명하기 위한 사시도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 본체부에 배터리를 내장한 전자기 유량계를 나타낸 정면도,
도 5는 본 발명에 따른 본체부에 배터리를 내장한 전자기 유량계를 나타낸 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 본체부에 배터리를 내장한 전자기 유량계를 나타낸 분리 사시도,
도 7은 본 발명에 따른 전자기 유량계에 있어서 플랜지축의 외주면 둘레를 따라 배터리가 등간격으로 설치된 상태를 나타낸 측면도,
도 8은 본 발명에 따른 전자기 유량계에 있어서 플랜지축의 외주면 양측에 배터리가 대향 설치된 상태를 나타낸 측면도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 본체부에 배터리를 내장한 전자기 유량계의 구성 및 이에 따른 작용을 상세히 설명하기로 한다.

이하에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 본체부에 배터리를 내장한 전자기 유량계를 나타낸 정면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 본체부에 배터리를 내장한 전자기 유량계를 나타낸 사시도이며, 도 6은 본 발명에 따른 본체부에 배터리를 내장한 전자기 유량계를 나타낸 분리 사시도이다.

또한, 도 7은 본 발명에 따른 전자기 유량계에 있어서 플랜지축의 외주면 둘레를 따라 배터리가 등간격으로 설치된 상태를 나타낸 측면도이고, 도 8은 본 발명에 따른 전자기 유량계에 있어서 플랜지축의 외주면 양측에 배터리가 대향 설치된 상태를 나타낸 측면도이다.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 전자기 유량계는 본체(body)부(100)와 컨버터부(200)를 포함한다.

본체부(100)는 자계발생 코일(110)이 플랜지축(116)의 외주면에서 서로 대향된 상태로서 설치되고, 자계발생 코일(110) 사이에 측정신호 감지용 센서(112)가 설치되며, 플랜지축(116)의 양 단부에 플랜지(114)가 형성되어 있다.

컨버터부(200)는 플랜지축(116)의 외주면에 배터리(220)가 부착수단을 통해 고정 부착된다. 이때, 배터리(220)는 동일한 전압에서 용량을 늘리기 위해 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 동일 용량의 것을 팩(pack)의 형태로서 병렬로 연결되며, 상기 부착수단은 롤밴드(띠밴드)나, 강력 접착제, 또는 양면 테이프등을 사용할 수 있다.

위와 같이 동일 용량의 배터리(220)가 팩의 형태로서 본체부(100)의 플랜지축(116)에 충분한 용량으로서 병렬로 연결될 경우 전자기 유량계의 최대 설계연한인 10년 이상의 기간을 배터리 교체없이 안정적으로 사용됨에 따라 수도요금 과금의 신뢰성 내지 안정성을 담보하는 것이 가능하다.

도 4에서 각각의 배터리(220)는 병렬 연결되며, 전원은 컨버터부(200)로 보내진 후 이를 통해 처리되어 여자 코일로 보내진다.

도 7은 배터리(220)가 플랜지축(116)의 외주면 둘레를 따라 등간격(90°)으로 설치된 것을 나타내고 있고, 도 8은 배터리(220)가 플랜지축(116)의 외주면 양측에서 대향 설치된 상태를 나타내고 있다.

한편, 상부 케이스(230)와 하부 케이스(240)가 플랜지축(116)을 감싸는 형태로서 볼트(미도시)와 같은 연결수단을 통해 서로 연결되어 배터리(220)가 상,하부 케이스(230)(240)의 내부에 수납된다.

또한, 상부 케이스(230)의 상면 중앙부에 에폭시 주입공(232) 및 전선도관(미도시)이 배설되며, 상기 에폭시 주입공(232)에 에폭시 수지(epoxy resin)(미도시)를 주입하면 에폭시 수지가 상,하부 케이스(230)(240)의 내부에 충진되면서 배터리(220)가 플랜지축(116)에 부착된 상태를 견고하게 유지할 수 있으며, 이때, 에폭시 수지 대신에 실리콘을 충진하는 것도 가능하다.

도 7에서 각각의 배터리(220)는 병렬 연결되고, 전원은 전술한 전자회로부(PCB)에 공급되며, 코일 전원은 상기 전자회로부(PCB)에서 처리하여 공급된다.

또한, 도 8에서 각각의 배터리(220)는 병렬 연결되고, 각 배터리의 플러스(+)극은 플러스(+)극끼리, 마이너스(-)극은 마이너스(-)극끼리 연결되어 컨버터부(200)로 보내지며, 코일 전원은 상기 전자회로부(PCB)에서 처리하여 공급된다.

전술한 바와 같이 전자기 유량계 최대 설계연한인 10년 이상을 보장하기 위해서는 배터리의 자연 소모전류를 최소화할 수 있는 조건이 필요하다. 이는 완벽한 수분차단, 공기 및 산소의 차단, 일정한 온도 유지 조건이 필수인 바, 이를 만족시키기 위해 자계발생 코일(110) 및 측정신호 감지용 센서(112)의 장착 후 충분한 용량을 갖는 다수의 배터리(220)를 본체부(100)의 플랜지축(116)에 1차 부착시킨 후, 상,하부 케이스(230)(240)를 통해 케이싱(casing)하고, 에폭시 수지 또는 실리콘을 이용하여 몰딩시키는 것이다.

이때, 본 발명에서는 상,하부 케이스(230)(240)의 내부에 구형(球形) 스치로폼(styrofoam)(미도시)이 함께 충진되는 것도 가능하다. 즉, 에폭시 수지 또는 실리콘만을 충진할 경우 전자기 유량계의 사용 과정에서 몰딩 형성 부위에서 수축 작용에 의해 크랙(crack)이 발생될 수 있으며, 이를 방지하기 위해 부도체인 스치로폼을 에폭시 수지 또는 실리콘과 함께 충진한다.

즉, 콘크리트(concrete) 형성시 내구성을 향상시키기 위해 물, 경화제(시멘트 또는 석회)와 함께 혼합되는 골재(조약돌, 자갈, 모래)의 기능과 유사하다고 볼 수 있다.

이때, 구형 스치로폼의 직경은 특별히 한정하지는 않으나, 5~10㎜가 바람직하며, 위와 같은 직경을 갖는 스치로폼을 상,하부 케이스(230)(240)의 내부에 넣어서 상,하부 케이스(230)(240)내에 구형 스치로폼이 어느 정도 차게 되면, 에폭시 수지 또는 실리콘을 상기 구형 스치로폼 사이 사이에 함께 충진시켜서 전술한 크랙의 발생을 방지할 수 있다.

한편, 상기 플랜지축(116)의 내부에는 일정 온도의 수도물이 항상 흐르고 있으므로 플랜지축(116)의 외주면에 다수의 배터리(220)가 장착된 상태에서 사용되더라도 수도물이 온도를 낮추어서 배터리(220)의 과열이 방지된다.

또한, 수도물은 동절기에는 5~10℃의 수온이 유지되고, 하절기에는 상온의 수온을 유지할 수 있다.

또한, 배터리(220)가 컨버터부(200) 대신 플랜지축(116)의 외주면에 밀봉된 상태로서 장착되므로 외부 공기와 온도로부터 영향을 받지 않고 장기간 사용가능하다.

또한, 몰딩 처리를 통해 완전한 방수 및 공기 차단으로 배터리의 산화부식 요인을 차단하고, 수도관에 부착할 경우 외부 온도 변화를 최소화하여 장기간 사용해야 하는 배터리의 수명 연장이 가능하다.

또한, 하절기에 침수가 되더라도 수중에서 동작이 가능한 상태를 유지하므로써, 안정성을 확보할 수 있다.

한편, 상부 케이스(230)상에는 전술한 전자회로부(PCB) 및 지시부가 수납되기 위한 PCB받침대(250)가 장착되고, 이 PCB받침대상에 커버(210)가 삽입되어 전술한 컨버터부(200)를 형성하며, 커버(210)의 중앙부에는 지시 및 적외선통신(IR)창(212)이 형성되어 있다.

또한, 본 발명에서는 본체부에 배터리를 내장한 물품이 전자기 유량계(Electromagnetic Flowmeter)인 것으로 설명되었으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 앞서 진술한 바와 같이 전자기 유량계로서 측정 가능한 유체가 물과 같이 전기가 흐를 수 있는 도전체이므로 전자식 수도미터(Electronic water meter)에도 본 발명이 적용 가능함은 물론이다.

이와 같이 본 발명에 따른 본체부에 배터리를 내장한 전자기 유량계를 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명은 한정되지 않으며 그 발명의 기술사상 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.

100 : 본체부 110 : 자계발생 코일
112 : 측정신호 감지용 센서 114 : 플랜지
116 : 플랜지축 200 : 컨버터부
210 : 커버 220 : 배터리
230 : 상부 케이스 232 : 에폭시 주입공
240 : 하부 케이스 250 : PCB받침대

Claims (8)

1. 자계발생 코일(110)이 플랜지축(116)의 외주면에서 서로 대향된 상태로서 설치되고, 상기 자계발생 코일(110) 사이에 측정신호 감지용 센서(112)가 설치되며, 상기 플랜지축(116)의 양 단부에 플랜지(114)가 형성된 본체(body)부(100); 및 상기 플랜지축(116)의 외주면에 배터리(220)가 부착수단을 통해 고정 부착되는 컨버터부(200)를 포함하여 구성되어지되, 상기 플랜지축(116)을 감싸는 형태로서 연결수단을 통해 서로 연결되며, 상기 배터리(220)가 내부에 수납되는 상부 케이스(230) 및 하부 케이스(240)를 더 포함하되, 상기 상부 케이스(230) 및 하부 케이스(240)내에 에폭시 수지가 충진되는 본체부에 배터리를 내장한 전자기 유량계에 있어서,
   상기 상부,하부 케이스(230)(240)의 내부에 상기 에폭시 수지와 함께 구형(球形) 스치로폼(styrofoam)이 함께 충진되는 것을 특징으로 하는 본체부에 배터리를 내장한 전자기 유량계.
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