KR101461089B1 - 순환배관을 이용한 유량 측정장치 및 유량 측정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 순환배관을 이용한 유량 측정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 선박 평형수가 인입되는 주배관; 상기 주배관에 연결되는 하나 이상의 분기배관; 상기 분기배관에 일대일 대응되도록 구성되고, 분기배관에 인입되는 선박 평형수를 전기분해 하여 차아염소산을 생성함으로써 해당 분기배관에 인입된 선박 평형수를 살균 하는 전기분해장치; 및, 상기 주배관에서 상기 전기분해장치에 이르는 분기배관의 일측에 설치되며, 인입구, 배출구, 유량계 및 순환배관을 포함하여 구성됨으로써 분기배관에 인입되는 선박 평형수의 유량을 측정하는 유량측정부;로 구성되며, 상기 분기배관에 인입된 선박평형수는 유량측정부의 인입구를 통해 유량측정부의 순환배관에 유입되고, 배출구를 통해 유량측정부의 순환배관을 빠져나온 선박 평형수는 분기배관의 선박 평형수와 다시 합쳐지게 되며, 상기 유량측정부의 순환배관 직경은 상기 분기배관 직경의 1/N(N은 자연수)의 크기로 구성되므로, 유량계에서 선박 평형수 유량을 측정할 때, 측정된 유량 결과에 N을 곱함으로써 분기배관를 통과한 선박 평형수의 유량을 계산하는 것을 특징으로 하는 순환배관을 이용한 유량 측정장치에 관한 것이다.

Description

순환배관을 이용한 유량 측정장치 및 유량 측정방법{FLOW METER USING PIPE AND FLOW DETECTING METHOD}

본 발명은 선박 평형수(밸러스트수) 관리시스템에서 순환배관을 이용한 유량측정장치 및 유량 측정방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다양한 단면적을 갖는 배관의 선박 평형수 유입 관로에 단일의 단면적을 갖는 유량계를 적용 가능한 순환배관을 이용한 유량 측정장치 및 유량 측정방법에 관한 것이다.

일반적으로 선박 평형수 관리 시스템은, 인입되는 선박 평형수의 유량을 선박 배관에 설치된 유량계에서 정밀하게 측정함으로써, 차아염소산, 오존, 자외선 등의 다양한 방식의 살균방법을 이용 시 살균 정도를 조절하였다.

그러나, 각 선박에 설치되는 배관경의 크기가 서로 다르기 때문에, 선박 배관에 설치되어 선박 평형수의 유량을 측정하는 유량계의 크기도 각각 다르게 설계되어야 하므로, 유량계 제조에 있어 비용이 많이 소모된다는 단점이 있었다.

그리고, 기존 선박에 유량계를 설치하는 경우, 선박 배관에 유량계 삽입을 위한 설치 공간의 확보가 어렵다는 단점이 있었다.

또한, 종래의 선박 평형수 관리 시스템이 주배관 및 분기배관으로 구성되더라도, 유량계는 주배관에만 설치됨으로써, 분기배관에 설치되는 전기분해장치의 가동세기를 조절할 수 없었으며, 따라서 전기분해장치 가동으로 인해 안전성이 떨어진다는 단점이 있었다.

본 발명은 상기 기술한 단점을 보완하기 위하여 여러 크기의 선박 배관에도 적용 가능한 표준화된 크기의 유량계를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 기존 선박의 배관에도 설치가 용이하도록 유량계의 구조를 설계함으로써, 유량계 제작에 들어가는 비용을 절감할 수 있는 순환배관을 이용한 유량 측정장치 및 유량 측정방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 종래 문제점을 해결하고 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 순환배관을 이용한 유량 측정장치는,

선박 평형수가 인입되는 주배관; 상기 주배관에 연결되는 하나 이상의 분기배관; 상기 분기배관에 일대일 대응되도록 구성되고, 분기배관에 인입되는 선박 평형수를 전기분해 하여 차아염소산을 생성함으로써 해당 분기배관에 인입된 선박 평형수를 살균 하는 전기분해장치; 및, 상기 주배관에서 상기 전기분해장치에 이르는 분기배관의 일측에 설치되며, 인입구, 배출구, 유량계 및 순환배관을 포함하여 구성됨으로써 분기배관에 인입되는 선박 평형수의 유량을 측정하는 유량측정부;로 구성되며, 상기 분기배관에 인입된 선박평형수는 유량측정부의 인입구를 통해 유량측정부의 순환배관에 유입되고, 배출구를 통해 유량측정부의 순환배관을 빠져나온 선박 평형수는 분기배관의 선박 평형수와 다시 합쳐지게 되며, 상기 유량측정부의 순환배관 직경은 상기 분기배관 직경의 1/N(N은 자연수)의 크기로 구성되므로, 유량계에서 선박 평형수 유량을 측정할 때, 측정된 유량 결과에 N을 곱함으로써 분기배관를 통과한 선박 평형수의 유량을 계산하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 유량계로부터 측정된 분기배관 인입 선박 평형수의 유량에 따라서, 상기 전기분해장치의 가동 세기를 제어하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 유량측정부에서 인입구 및 배출구는 순환배관의 양 끝에 구비되고, 인입구 및 배출구는 상기 분기배관의 표면에 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 유량측정부에서 인입구 및 배출구는 순환배관의 양 끝에 구비되고, 인입구 및 배출구는 상기 분리배관부의 내부에 설치됨으로써 분기배관에 인입된 선박 평형수가 유량측정부 순환배관의 인입구로 유입되거나, 유량측정부 순환배관의 배출구에서 상기 분리배관부로 선박 평형수를 유출시킬 때 발생하는 저항을 감소시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 순환배관을 이용한 유량 측정장치에 따른 유량 측정방법은, 분기배관과 순환배관의 관경비를 N:1의 배율로 지정하는 순환배관 직경 배율 지정 단계; 분기배관을 흐르던 선박 평형수과 인입구를 통해 순환배관에 인입되는 선박평형수가 순환배관에 인입되는 단계; 순환배관에 인입된 선박평형수의 유량을 측정하는 단계; 유량계에서 측정된 순환배관의 유량에 지정된 배율(N)을 곱함으로써 분기배관에 흐르는 선박 평형수의 유량을 구하는 단계; 유량계에서 유량을 측정한 선박평형수가 배출구를 통하여 순환배관에서 배출되는 단계; 및, 측정된 분기배관 선박평형수 유량값에 따라 전기분해장치 가동세기를 제어하는 단계; 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명의 순환배관을 이용한 유량 측정장치 및 유량 측정방법은 선박 배관에 설치되는 유량계의 크기를 단일화함으로써 유량계 제작에 소모되는 비용을 절감할 수 있다는 효과가 있다.

그리고, 기존의 선박에도 유량계 설치가 용이하도록 유량계를 설계하여, 더욱 정확한 살균을 수행하도록 함으로써, 해양 생태계 안전에 기여 할 수 있다는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 순환배관을 이용한 유량 측정장치의 측면도,
도 2 내지 도 5는 본 발명에 따른 순환배관을 이용한 유량 측정장치의 실시예를 나타낸 측면도,
도 6은 본 발명에 따른 순환배관을 이용한 유량 측정장치에 따른 유량 측정 방법을 나타낸 흐름도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 순환배관을 이용한 유량 측정장치를 나타낸 도면이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 선박 평형수를 살균하기 위한 구조는, 먼저 선박평형수가 1차적으로 인입되는 주배관(10)이 형성된다.

주배관(10)에는 하나 이상의 분기배관(20)이 연결된다. 도 1에서는 분기배관의 굵기, 즉 배관의 직경을 모두 같게 도시하였으나, 본 발명의 바람직한 실시 예에서는 분기배관(20)의 직경을 각각 다르게 구성할 수도 있다. 이 때, 주배관(10)에 인입된 선박 평형수를 다수개의 분기배관(20)으로 분배함으로써, 선박 평형수의 유량 측정 및 살균과정을 신속하고 효율적으로 처리 가능하다.

분기배관(20)에는 전기분해장치(40)가 구비되는데, 전기분해장치(40)가 가동되면, 분기배관(20)에 인입되어 전기분해장치(40)에 흘러 들어온 선박 평형수를 전기분해하며, 전기분해 과정에서 발생된 차아염소산(NaO₂Cl)이 선박 평형수를 살균 작용한다.

전기분해장치(40)를 가동함에 있어서, 분기배관(20)에 인입된 선박 평형수의 양을 유량측정부(30)에서 측정하고, 측정된 선박 평형수의 유량에 따라 차아염소산을 많이 발생해야 할 지 또는 적게 발생해야 할 지의 여부를 결정하여 전기분해장치(40)의 가동 세기를 조절해야 한다.

예를 들어, 유량측정부(30)에서 측정한 분기배관(20) 인입 선박 평형수의 유량에 있어서, 측정된 선박 평형수의 유량이 적을 경우에는 전기분해장치(40)를 조금만 가동시켜 차아염소산이 조금만 발생되도록 하고, 유량측정부(30)에서 측정한 분기배관(20) 인입 선박 평형수의 유량이 많은 경우에는 전기분해장치(40)를 많이 가동시킴으로써 차아염소산이 많이 발생되도록 하는 것이다.

여기서, 유량측정부(30)는 인입구(31), 결합밸브(32), 유량계(33), 배출구(34) 및 순환배관(35)으로 구성된다. 본 발명의 핵심인 유량측정부(30)의 구조는 선박평형수의 분기배관(20)의 직경에 관계없이 설치하여 분기배관(20)의 선박 평형수 유량을 측정 가능하므로, 종래의 선박 평형수가 인입되는 배관에 설치할 유량계의 크기를 각각 다르게 설계해야 했던 단점을 해소 할 수 있다.

유량측정부(30)를 구성하는 구성품들의 역할에 있어서, 먼저 인입구(31)를 통하여 분기배관(20)의 선박 평형수가 유량측정부(30)에 유입되게 된다. 인입구(31), 순환배관(35) 및 배출구(34)로 구성되는 배관은 'ㄷ' 형태의 배관을 시계방향으로 회전시켜 분기배관(20)에 설치한다. 이 때, 'ㄷ' 형태의 배관을 반시계방향으로 회전시켜 분기배관(20)에 설치 가능하며, 이를 한정하지는 아니한다.

그러나, 인입구(31), 순환배관(35) 및 배출구(34)로 구성되는 배관을 분기배관(20)에 설치할 때에, 분기배관(20)에서 선박 평형수가 흐르는 유랑방향에 대해 90도 방향으로 상기 배관(인입구 내지 배출구에 이르는 배관(31,35,34))을 설치한다. 이 때, 선박 평형수 유량방향에 90도가 되도록 인입구(31)를 구비함으로써, 선박 평형수가 분기배관(20)에서 인입구(31) 및 순환배관(35)에 인입될 때 발생하는 저항을 줄일 수 있다.

인입구(31)를 통해 유입된 선박 평형수는 순환배관(35)을 흘러 배출구(34)에서 배출되며, 분기배관(20)을 흐르던 선박 평형수에 합쳐지게 된다. 이 때, 분기배관(20)으로부터 흘러 들어온 선박 평형수가 순환배관(35)을 통과하고 다시 분기배관(20)으로 흘러 들어가므로, 순환배관(35)이라고 지칭 한 것이며, 이름을 한정하지는 아니한다.

또한, 인입구(31)를 통해 순환배관(35)에 유입된 선박 평형수의 유량을 측정하기 위한 유량계(33)가 구비된다. 유량계(33)의 직경이 분기배관(20) 직경의 1/N의 크기로 제작되는 경우, 유량계(33)에서 측정한 선박 평형수의 최종 유량 값에 N을 곱함으로써 분기배관(20)에 흐르는 선박 평형수 유량 값을 얻을 수 있다. 여기서, N은 자연수이다.

이 때, 본 발명의 유량계(33)는 압력의 영향을 직접적으로 받지 않는 전자식 유량계를 사용한다.

상기와 같이, 유량계(33)에서 측정된 값을 이용하여 분기배관(20)을 흐르는 선박 평형수 유량을 얻음으로써, 전기분해장치(40)의 가동세기를 조절하게 된다.

차단밸브(50)는 분기배관(20)에 인입된 선박 평형수가 순환배관(35)에 유입되지 않도록, 선박 평형수의 흐름을 차단하는 밸브이다. 추후, 선박 평형수 장치에서 전기분해장치(40)의 고장이 발생하는 경우 차단밸브(50)를 이용하여 전기분해장치(40)의 사용을 중지하는 역할을 한다.

그리고 또한, 유량이 없거나 과도한 유량이 흐르는 경우 분기배관(20)의 차단밸브(50)를 잠가 선박 평형수가 흐르는 통로를 차단함으로써 유량계 시스템의 안전성을 보장할 수 있다는 효과가 있다.

유량측정부(30)에서, 인입구(31)와 배출구(34)는 기본적으로 도 1에 도시한 바와 같이 분기배관(20)의 표면에 설치된다. 그러나, 이와 같이 인입구(31) 및 배출구(34)가 분기배관(20)의 표면에 설치될 경우, 저항으로 인해 선박 평형수가 제대로 순환배관(35)으로 유입되지 못할 수 있고, 따라서 유량 측정에 있어 오차 범위가 커질 수 있다.

선박 평형수가 분기배관(20)에서 순환배관(35)으로 유입될 때 발생하는 저항 및 그로 인한 오차 발생을 줄이고자, 도 2 내지 도 5와 같이 인입구(31) 및 배출구(34)를 각각 다른 실시 예들로 구성 가능하며, 이하에서 도 2 내지 도 5를 참조하여 실시 예들을 설명하도록 한다.

먼저, 도 2에 도시한 바와 같이, 인입구(31)는 분기배관(20) 내부에 설치되고, 배출구(34)는 분기배관(20)의 표면에 설치되도록 구성할 수 있다. 도 2 와 같이, 인입구(31)를 분기배관(20) 내부에 설치함으로써, 도 1의 경우와 같이 분기배관(20)을 흐르던 선박 평형수가 인입구(31)를 통해 순환배관(35)으로 유입될 때 발생하는 저항을 줄일 수 있다.

또한, 도 3에 도시한 바와 같이, 인입구(31)와 배출구(34) 모두 분기배관(20) 내부에 삽입하여 구성 함으로써, 배출구(34)로부터 선박 평형수가 흘러나와 분기배관(20)의 선박 평형수와 합쳐질 때 발생하는 저항도 줄일 수 있다.

다음으로, 도 4에 도시한 바와 같이, 인입구(31) 및 배출구(34)에 깔대기 모양으로 형성되는 구조를 더 포함하여 구성함으로써, 선박 평형수가 순환배관(35)에 인입되거나 순환배관(35)으로부터 배출될 때, 인입구(31) 또는 배출구(34)의 배관 테두리에서 발생할 수 있는 저항을 줄여주는 역할을 한다.

그리고, 도 5에 도시한 바와 같이, 인입구(31) 및 배출구(34)를 다수개 형성함으로써, 선박 평형수가 인입 또는 배출되는 범위를 확대 할 수 있다.

전술한 바와 같이 본 발명을 유량측정부(30)를 설계하고 분기배관에 설치함으로써, 크기가 다른 분기배관(20)에 맞도록 유량계를 설계할 필요 없이, 모든 분기배관(20)에 적용 가능하며, 유량계 설계로 인해 발생하는 비용을 절감할 수 있다는 효과가 있다.

또한, 유량측정부(30)에서 선박 평형수의 유량을 측정 및 환산함으로써 전기분해장치(40)의 가동세기를 제어함으로써, 선박 평형수의 급격한 유량 변경에도 차아염소산 발생량을 빠르게 적용시킬 수 있다는 효과가 있다.

상기와 같이 구성되고, 효과를 가지는 본 발명의 순환배관을 이용한 유량 측정장치에 있어서, 본 발명을 선박 평형수 장치에 적용하는 방법을 도 6을 참조하여 이하에서 설명하도록 한다.

도 6은 본 발명의 순환배관을 이용한 유량 측정장치에 따른 유량 측정방법을 나타낸 흐름도이다. 도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 순환배관을 이용한 유량 측정장치에 따른 유량 측정방법은, 순환배관 직경 배율 지정 단계(S1), 선박평형수가 순환배관에 인입되는 단계(S2), 순환배관에 인입된 선박평형수의 유량을 측정하는 단계(S3), 분기배관에 흐르는 선박 평형수 유량을 구하는 단계(S4), 선박평형수가 순환배관에서 배출되는 단계(S5) 및 측정된 분기배관 선박평형수 유량값에 따라 전기분해장치 가동세기를 제어하는 단계(S6)로 이루어진다.

먼저, 순환배관 직경 배율 지정 단계(S1)에서는 분기배관과 순환배관의 관경비를 N : 1의 배율로 지정한다. 이 단계에서, 분기배관(20) 순환배관(35)의 배율을 N : 1 로 지정하는 것은, 예를 들어 분기배관(20)의 배관 직경이 200A일 때, 순환배관(35)의 배관직경을 50A로 지정하여 설계하는 것이다. (여기서, A는 Area를 의미)

유량(Q)은 배관 직경(A)와 선박 평형수의 유속(V)에 정비례하여 증감하게 된다(Q=AV). 또한, 순환배관(35)을 이동하는 선박 평형수의 유량이 분기배관(20)을 이동하는 선박 평형수의 유량과 항상 같은 비율로 정비례하게 증감함은 자명하다.

다음으로, 선박평형수가 순환배관에 인입되는 단계(S2)에서는 분기배관(20)을 흐르던 선박 평형수가 인입구(31)를 통해 순환배관(35)에 인입된다.

상기 단계(S2)로부터 순환배관(35)에 인입된 선박 평형수의 유량을 유량계(33)에서 측정(S3)한다. 측정된 유량 값은 분기배관(20)에 인입된 선박 평형수의 1/N에 해당하는 유량이므로, 유량계(33)로부터 측정된 유량에 상기 순환배관 직경 배율 지정 단계(S1)에서 지정된 배율을 곱한다. 유량계(33)로부터 측정된 순환배관(35)의 유량에 지정된 배율을 곱함으로써 분기배관(20)의 유량을 구한다(S4).

분기배관(20)으로부터 인입구(31)를 통해 순환배관(35)에 인입된 선박 평형수는 유량계(33)에서 유량이 측정된 후, 배출구(34)를 통해 순환배관(35)에서 배출되게 된다(S5).

마지막으로, 상기 분기배관(20) 유량 측정단계(S4)로부터 얻은 분기배관(20)의 유량 값에 따라서, 전기분해장치(40)의 가동 세기를 제어하는 단계(S6)가 수행된다. 이 단계(S6)에서는, 분기배관(20) 유량값이 많이 측정되었을 경우, 전기분해장치(40)의 가동세기를 높이고, 분기배관(20) 유량값이 적게 측정되었을 경우에는 전기분해장치(40)의 가동세기를 낮추어 가동시킴으로써, 분기배관(20)에 인입된 선박 평형수의 유량 변동에도 전기분해장치(40)의 가동을 유동적으로 조절함으로써 비용 절감 및 안전성 보장의 효과가 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라, 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

10 : 주배관 20 : 분기배관
30 : 유량측정부 31 : 인입구
32 : 결합밸브 33 : 유량계
34 : 배출구 35 : 순환배관
40 : 전기분해장치 50 : 차단밸브

Claims (5)

1. 선박 평형수가 인입되는 주배관,
   상기 주배관에 연결되는 하나 이상의 분기배관,
   상기 분기배관에 일대일 대응되도록 구성되고, 상기 분기배관에 인입되는 선박 평형수를 전기분해하여 차아염소산을 생성함으로써 상기 분기배관에 인입된 상기 선박 평형수를 살균하는 전기분해장치, 그리고
   상기 분기배관에 연결되어 상기 분기배관에 인입된 선박 평형수를 전달받는 인입구, 상기 분기배관 직경의 1/N의 직경을 갖고 상기 인입구에 연결되어 상기 인입구에 전달된 상기 선박 평형수가 흐르는 순환배관, 상기 순환배관에 설치되어 상기 순환배관을 흐르는 선박 평형수의 유량을 측정하고 측정된 유량에 상기 N을 곱하여 상기 분기배관을 흐르는 선박 평형수의 유량을 계산하는 유량계, 그리고 상기 순환배관이 'ㄷ' 형태이며 상기 인입구의 반대쪽에 위치한 상기 순환배관의 한 단부에 위치하여 상기 순환배관을 흐르는 선박 평형수를 배출하는 배출구를 구비하는 유량측정부
   를 포함하되, 상기 유량계로부터 측정된 분기배관 인입 선박 평형수의 유량에 따라서, 상기 전기분해장치의 가동 세기를 제어하는 순환배관을 이용한 유량 측정장치.
   (여기서, N은 자연수임.)
2. 삭제
3. 제 1항에서,
   상기 유량측정부에서 상기 인입구 및 상기 배출구는 상기 순환배관의 양 끝에 구비되고, 상기 인입구 및 상기 배출구는 상기 분기배관의 표면에 설치되는 순환배관을 이용한 유량 측정장치.
4. 제 1항에서,
   상기 유량측정부의 상기 인입구 및 상기 배출구는 상기 순환배관의 양 끝에 위치하고,
   상기 인입구 및 상기 배출구는 상기 분기배관 내부에 설치되어, 상기 분기배관에 인입된 선박 평형수가 상기 인입구를 통해 상기 순환배관으로 유입되거나, 상기 순환배관 내부의 선박 평형수가 상기 배출구를 통해 상기 순환배관을 빠져나와 상기 분기배관으로 배출될 때 발생하는 저항을 감소시키는 순환배관을 이용한 유량 측정장치.
5. 순환배관을 이용한 유량계에 따른 유량 측정방법은,
   분기배관과 순환배관의 관경비를 N:1의 배율로 지정하는 단계,
   상기 분기배관을 흐르던 선박 평형수가 인입구를 통해 상기 순환배관에 인입되는 단계,
   상기 순환배관에 인입된 선박평형수의 유량을 유량계에서 측정하는 단계,
   상기 유량계에서 측정된 순환배관의 유량에 상기 지정된 배율(N)을 곱함으로써 상기 분기배관에 흐르는 선박 평형수의 유량을 구하는 단계,
   상기 유량계에서 유량이 측정된 선박평형수가 배출구를 통해 상기 순환배관에서 배출되는 단계, 그리고
   상기 지정된 배율을 곱하여 구해진 상기 분기배관에 흐르는 선박평형수의 유량에 따라 전기분해장치 가동세기를 제어하는 단계
   로 이루어지는 것을 특징으로 하는 순환배관을 이용한 유량계에 따른 유량 측정방법.
   (여기서, N은 자연수임.)

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