KR101576771B1 - 축경부 일체형 플로우채널을 구비한 동파방지용 초음파 수도미터기 - Google Patents

축경부 일체형 플로우채널을 구비한 동파방지용 초음파 수도미터기 Download PDF

Info

Publication number
KR101576771B1
KR101576771B1 KR1020150053446A KR20150053446A KR101576771B1 KR 101576771 B1 KR101576771 B1 KR 101576771B1 KR 1020150053446 A KR1020150053446 A KR 1020150053446A KR 20150053446 A KR20150053446 A KR 20150053446A KR 101576771 B1 KR101576771 B1 KR 101576771B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ultrasonic
flow channel
diameter portion
tap water
shaft
Prior art date
Application number
KR1020150053446A
Other languages
English (en)
Inventor
유갑상
김대환
이태희
Original Assignee
아이에스테크놀로지 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 아이에스테크놀로지 주식회사 filed Critical 아이에스테크놀로지 주식회사
Priority to KR1020150053446A priority Critical patent/KR101576771B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101576771B1 publication Critical patent/KR101576771B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F15/00—Details of, or accessories for, apparatus of groups G01F1/00 - G01F13/00 insofar as such details or appliances are not adapted to particular types of such apparatus
    • G01F15/10—Preventing damage by freezing or excess pressure or insufficient pressure
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/66—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters
    • G01F1/662—Constructional details

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)

Abstract

본 발명은 수돗물의 동결시 증대되는 체적변화를 탄성적으로 수용하기 위한 탄성수단이 초음파트랜스듀서의 상측에 설치되고 상기 초음파트랜스듀서 및 반사체를 축경부 일체형의 플로우채널에 형성하여 제조비용을 절감할 수있는 축경부 일체형 플로우채널을 구비한 동파방지용 초음파 수도미터기에 관한 것이다.
본 발명에 따른 축경부 일체형 플로우채널을 구비한 동파방지용 초음파 수도미터기는, 수도배관 상에 결합되어 내부로 수돗물이 관류하며 중앙에는 축경부가 형성되고 상기 축경부의 양측에 대경부가 각각 형성되며 상기 대경부의 상부면에는 결합공이 각각 관통형성되는 축경부 일체형 플로우채널과, 상기 축경부 일체형 플로우채널의 결합공에 각각 수밀되게 끼워지며 내부에는 초음파를 발신 및 수신하는 압전세라믹이 구비되는 한 쌍의 초음파트랜스듀서와, 상기 초음파트랜스듀서의 상측을 둘러싸도록 상기 결합공에 각각 결합되는 덮개와, 상기 덮개 내에 각각 구비되고 상기 초음파트랜스듀서를 하부방향으로 탄성편향시킴과 동시에 수돗물의 동결시 증대되는 체적변화가 탄성적으로 수용되도록 하는 탄성수단과, 상기 축경부 일체형 플로우채널의 대경부 내에 각각 끼워지고 내측에는 상기 초음파트랜스듀서의 하측에서 경사진 상태로 서로 마주보는 초음파반사체가 구비되는 한 쌍의 1차 스트레이트너를 포함을 포함한다.

Description

축경부 일체형 플로우채널을 구비한 동파방지용 초음파 수도미터기{ULTRASONIC WATER METER WITH ANTI-FREEZING FUNCTION AND SINGLE-BODY TYPE FLOW CHANNEL}
본 발명은 초음파 수도미터기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유체의 흐름 방향으로 전파되는 초음파의 속도가 유체 흐름의 반대 방향에 전파되는 초음파의 속도보다 빠르다는 사실에 기인하여 양 전파 속도의 차를 비교해서 관로를 관류하는 수돗물의 속도를 측정하고 관로의 횡단면적을 고려하여 유량을 산출하는 초음파 수도미터기에 관한 것이다.
일반적으로 음파의 경우에는 유체의 흐름 방향으로 전파되는 속도가 유체 흐름의 반대 방향에 전파되는 속도보다 빠르다.
따라서 유체의 흐름방향으로 일정 거리만큼 이격되는 한 쌍의 초음파트랜스듀서로부터 초음파를 각각 발진시켜 측정되는 유체의 흐름 방향으로 전파되는 초음파의 전파속도와 유체 흐름의 반대 방향에 전파되는 초음파의 전파속도의 차를 비교하면 유체의 속도를 산출할 수 있고, 특히 유체가 흐르는 관로의 횡단면적과 유체속도를 곱하면 유체의 유량을 산출할 수 있다.
초음파 수도미터기는 전술한 원리를 이용하여 수돗물의 유량을 측정하는데, 이러한 초음파 수도미터기(유량계)의 일 예로, 대한민국 특허공개공보 제10-2013-0100564호(2013.09.11. 공개)에는 중공형으로 형성되며, 유체가 흐르는 관로에 끼워져 설치되는 유량 측정관과, 상기 유량 측정관에 설치되어 초음파를 발신 및 수신할 수 있는 적어도 하나의 초음파 센서와, 상기 초음파 센서와 전기적으로 연결되어 상기 초음파 센서로부터 전송된 신호를 이용하여 상기 관로를 흐르는 유체의 유량을 산출하는 컨트롤러를 포함하는 초음파 유량계가 개시되어 있다.
또한 대한민국 특허공개 제10-2013-0100563호(2013.09.11. 공개)에는, 중공형으로 형성되며, 유체가 흐르는 관로에 끼워져 설치되는 측정관과, 상기 측정관의 일측에 설치되어 초음파를 발신 및 수신할 수 있는 제 1 초음파진동자와, 상기 유체의 흐름 방향을 따라 상기 제 1 초음파진동자와 이격되게 설치되어 상기 제 1 초음파진동자와의 사이에서 초음파를 발신 및 수신하는 제 2 초음파진동자로 이루어지는 초음파 측정회선과, 상기 제 1 초음파진동자 및 제 2 초음파진동자와 전기적으로 연결되어 상기 제 1 초음파진동자 및 제 2 초음파진동자로부터 전송된 신호를 이용하여 상기 관로를 흐르는 유체의 유량을 산출하는 컨트롤러를 포함하며, 상기 유체가 흐르게 되는 상기 측정관 내부의 유로는 다각 형상으로 이루어지며, 상기 제 1 초음파진동자와 제 2 초음파진동자로부터 각각 발신된 초음파는 상기 측정관의 내벽면에서 반사된 후 각각 상기 제 2 초음파진동자 및 제 1 초음파진동자로 수신되고, 상기 측정관은 상기 제 1 초음파진동자와 제 2 초음파진동자가 설치되는 장착면과, 상기 제 1 초음파진동자와 제 2 초음파진동자로부터 발사된 초음파가 반사되도록 상기 장착면과 평행하게 배치되어 상기 장착면과 대면하는 반사면을 구비하며, 상기 장착면과 반사면 이외의 나머지 면에는 올록볼록하게 요철부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 초음파 유량계가 개시되어 있다.
그러나 종래의 초음파 수도미터기는 수돗물이 관류하는 수도계량기에 해당되는 바, 동절기에는 영하온도의 외기영향으로 외부로 노출되어 있는 수도계량기 및 이와 연결된 수도관 내부의 수도물이 동결되면서 동파될 수 있는 위험이 항상 존재한다.
통상 동절기에 기온이 급격히 영하로 강하하게 되어 수도배관 내의 물이 얼게 되면 수도계량기의 내부공간에 채워진 물이 정체되고, 정체된 물은 곧바로 얼기 시작하게 된다. 이 때, 수도배관 및 수도계량기의 내부에 채워진 일정량의 물이 액체에서 고체인 얼음으로 상변화하는 과정에서 반드시 부피팽창이 수반되지만, 수도계량기의 몸체는 상변화시 수반되는 부피팽창에 상응하여 팽창하지 못하기 때문에 얼음이 형성되는 과정에서 수도계량기의 동파가 발생되는 문제점이 있다.
또한, 종래의 수도미터기는 유량을 측정하기 위한 초음파센서와 초음파반사체를 구비한 별도의 측정관(measurement insert)을 구비해야 하기 때문에 수도미터기 제작비용이 높은 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점들을 해소하기 위해 안출 된 것으로, 초음파트랜스듀서를 하부방향으로 탄성편향시킴과 동시에 수돗물의 동결시 증대되는 체적변화가 탄성적으로 수용되도록 하는 탄성수단이 구비됨에 따라 동절기에 축경부 일체형 플로우채널 내를 관류하는 수돗물이 동결되더라도 동파사고 또는 초음파트랜스듀서의 파손이 효과적으로 방지될 수 있도록 한 축경부 일체형 플로우 채널을 구비한 동파방지용 초음파 수도미터기를 제공하는 과제를 기초로 한다.
또한 본 발명은 초음파반사체와 1차 스트레이트가 일체형으로 성형되어 플로우채널 내에 삽입장착 되고, 상기 플로우채널 및 측정관부에 해당하는 축경부가 일체형으로 성형되기 때문에 수도미터기 제작비용을 대폭 절감할 수 있는 축경부 일체형 플로우채널을 구비한 동파방지용 초음파 수도미터기를 제공하는 과제를 기초로 한다.
전술한 본 발명의 과제는, 수도배관 상에 결합되어 내부로 수돗물이 관류하며 중앙에는 축경부가 형성되고 상기 축경부의 양측에 대경부가 각각 형성되며 상기 대경부의 상부면에는 결합공이 각각 관통형성되는 축경부 일체형 플로우채널과, 상기 축경부 일체형 플로우채널의 결합공에 각각 수밀되게 끼워지며 내부에는 초음파를 발신 및 수신하는 압전세라믹이 구비되는 한 쌍의 초음파트랜스듀서와, 상기 초음파트랜스듀서의 상측을 둘러싸도록 상기 결합공에 각각 결합되는 덮개와, 상기 덮개 내에 각각 구비되고 상기 초음파트랜스듀서를 하부방향으로 탄성편향시킴과 동시에 수돗물의 동결시 증대되는 체적변화가 탄성적으로 수용되도록 하는 탄성수단과, 상기 축경부 일체형 플로우채널의 대경부 내에 각각 끼워지고 내측에는 상기 초음파트랜스듀서의 하측에서 경사진 상태로 서로 마주보는 초음파반사체가 구비되는 한 쌍의 1차 스트레이트너를 포함하는 축경부 일체형 플로우채널을 구비한 동파방지용 초음파 수도미터기를 제공함에 의해 달성된다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 대경부의 내주면에는 2차 스트레이트너가 돌출형성된다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 대경부의 내주면에는 상기 1차 스트레이트너의 양측 가장자리가 끼워져 고정되는 장착그루브가 함입형성된다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 초음파트랜스듀서는, 상기 축경부 일체형 플로우채널의 결합공에 각각 수밀되게 결합되는 센서하우징과, 상기 센서하우징의 하측에 구비되고 초음파를 발신하고 수신하는 압전세라믹과, 상기 센서하우징 내에서 상기 압전세라믹 상에 적층되는 백킹부재를 포함한다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 덮개에는 수분배출공이 관통형성된다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 탄성수단은 코일스프링으로 형성된다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 1차 스트레이트너는 1장의 금속판재를 프레스금형에 의해 ㄷ자형 외측판부 내에 내측판부가 브릿지에 의해 연결되는 형상으로 가공한 후 상기 내측판부를 경사지게 소성변형시켜 상기 초음파반사체를 형성한 다음 상기 초음파반사체의 상단부에 곡면부가 형성되도록 성형하여 제조된다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 축경부 일체형 플로우채널의 대경부 중 하나에 결합되고 상기 축경부 일체형 플로우채널을 관류하는 수돗물의 온도를 측정하고, 온도에 따른 유속 및 유량 계산을 보정하는 온도센서모듈을 더 포함한다.
본 발명에 따른 축경부 일체형 플로우채널을 구비한 동파방지용 초음파 수도미터기에 의하면, 초음파트랜스듀서를 하부방향으로 탄성편향시킴과 동시에 수돗물의 동결시 증대되는 체적변화가 탄성적으로 수용되도록 하는 탄성수단이 구비됨에 따라 동절기에 축경부 일체형 플로우채널 내를 관류하는 수돗물이 동결되더라도 동파사고 또는 초음파트랜스듀서의 파손을 효과적으로 방지할 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명에 따른 축경부 일체형 플로우채널을 구비한 동파방지용 초음파 수도미터기에 의하면, 축경부 일체형 플로우채널의 둘레에 수도미터기하우징가 설치됨과 동시에 그 내부에 보온재가 내장가능함에 따라 축경부 일체형 플로우채널을 관류하는 수돗물의 동결이 사전에 방지될 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명에 따른 축경부 일체형 플로우채널을 구비한 동파방지용 초음파 수도미터기에 의하면, 축경부 일체형 플로우채널에 실제 유속 및 그에 따른 유량측정을 위한 축경부가 일체형으로 형성됨에 따라 측정을 위한 측정관(MEASUREMENT INSERT)을 별도로 삽입할 필요가 없어 전체 부품수가 줄어들게 되고, 내압특성이 증대될 뿐만 아니라 전체 무게와 재료비까지 감소되는 장점이 있다.
또한 본 발명에 따른 축경부 일체형 플로우채널을 구비한 동파방지용 초음파 수도미터기에 의하면, 한 장의 금속판재를 프레스금형에 의해 ㄷ자형 외측판부 내에 내측판부가 이격되게 연결되는 형상으로 가공한 후 상기 내측판부를 경사지게 소성변형시켜 초음파반사체를 형성시킨 다음 초음파반사체의 상단부를 곡면가공하여 1차 스트레이트너를 제조한 후 축경부 일체형 플로우채널의 대경부에 끼워넣기만 하면 되므로, 전체적인 제조단가를 현저히 절감할 수 있는 장점이 있다.
뿐만 아니라 본 발명에 따른 축경부 일체형 플로우채널을 구비한 동파방지용 초음파 수도미터기에 의하면, 초음파반사체의 상단부에 형성된 곡면부로 인해 수돗물의 흐름에 대한 저항이 최소화됨과 동시에 수돗물이 곡면부를 지난 후 비교적 빠른 속도로 초음파반사체의 반사면을 타고 유동됨에 따라 초음파반사체의 반사면에 침착된 이물질 등이 깨끗히 수세되어 초음파반사체의 초음파 반사특성이 저하되지 않고 유지될 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 축경부 일체형 플로우채널을 구비한 동파방지용 초음파 수도미터기의 단면구조도.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 축경부 일체형 플로우채널을 구비한 동파방지용 초음파 수도미터기에 있어서, 1차 스트레이트너 및 초음파반사체의 상세구조도.
이하에는, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 축경부 일체형 플로우채널을 구비한 동파방지용 초음파 수도미터기(1)는, 수돗물의 흐름방향으로 일정 거리만큼 이격되는 한 쌍의 초음파트랜스듀서(20)로부터 초음파를 각각 발진시켜 측정되는 수돗물의 흐름 방향으로 전파되는 초음파의 전파속도와 수돗물의 흐름 방향에 반대되는 방향으로 전파되는 초음파의 전파속도의 차를 비교하여 수돗물의 유속 및 그에 따른 유량을 산출하는 것으로, 도 1 및 도 2에 도시되는 바와 같이, 수도배관 상에 결합되어 내부로 수돗물이 관류하며 중앙에는 축경부(11)가 형성되고 축경부(11)의 양측에 대경부(13)가 각각 형성되며 대경부의 상부면에는 결합공(15)이 각각 관통형성되는 축경부 일체형 플로우채널(10)과, 축경부 일체형 플로우채널(10)의 결합공(15)에 각각 수밀되게 끼워지며 내부에는 초음파를 발신 및 수신하는 압전세라믹(23)이 구비되는 한 쌍의 초음파트랜스듀서(20)와, 초음파트랜스듀서(20)의 상측을 둘러싸도록 결합공(15)에 각각 결합되는 덮개(30)와, 덮개(30) 내에 각각 구비되고 초음파트랜드듀서(20)를 하부방향으로 탄성편향시킴과 동시에 수돗물의 동결시 증대되는 체적변화가 탄성적으로 수용되도록 하는 탄성수단(40)과, 축경부 일체형 플로우채널(10)의 대경부(13) 내에 각각 끼워지고 내측에는 초음파트랜스듀서(20)의 하측에서 경사진 상태로 서로 마주보는 초음파반사체(51)가 구비되는 한 쌍의 1차 스트레이트너(50)를 포함한다.
여기서, 축경부 일체형 플로우채널(10)은 수돗물이 흐르는 관로를 형성함과 동시에 수돗물의 흐름 방향과 그 반대방향으로 초음파가 전파되는 관로를 형성하는 것으로, 내부로 측정대상인 수돗물이 관류하도록 수도배관 상에 양단이 결합된다. 축경부 일체형 플로우채널(10)은 황동 주물, 스테인리스스틸 주물, 예를 들어 폴리페닐렌 설파이드(PPS: poly phenylene sulfide)수지와 같은 엔지니어링 합성수지재로 제조되는 것이 바람직하다.
축경부 일체형 플로우채널(10)의 중앙에는 실제 초음파에 의해 수돗물의 유속 및 그에 따른 유량이 측정될 수 있도록 측정공간을 형성하는 축경부(11)가 형성되고, 이 축경부(11)의 양측에는 초음파트랜스듀서(20)와 1차 스트레이트너(50)가 결합되는 대경부(13)가 각각 형성된다.
수돗물의 유속 및 그에 따른 유량이 측정이 상대적으로 내경이 좁은 축경부(11)에서 행해지는 이유는 특히 축경부 일체형 플로우채널(10) 내로 적은 유량의 수돗물이 저속으로 흐를 경우에 발생되는 정확도의 저하 문제를 좁은 횡단면적을 가지는 해당 부위에서 수돗물의 유속을 증대시켜 더욱 정확하게 수돗물의 유속 및 그에 따른 유량을 측정하기 위해서이다.
본 발명에서는 축경부 일체형 플로우채널(10) 내에 측정을 위한 측정관(measurement insert)를 별도로 삽입하여 축경부(11)를 형성하는 것이 아니라, 축경부 일체형 플로우채널(10)의 성형제조시에 결합공(15) 사이의 구간의 내경이 좁게 형성되는 것이 바람직하다.
이러한 축경부(11)가 일체형으로 구비되는 축경부 일체형 플로우채널(10)의 경우, 측정을 위한 인서트(measurement insert)를 별도로 삽입할 필요가 없어 전체 부품수가 줄어들게 되고, 내압특성이 증대될 뿐만 아니라 전체 무게와 재료비까지 감소시키는 효과가 있다.
대경부(13)의 상부면에는 결합공(15)이 각각 관통형성되는데, 이 결합공(15)은 차후에 설명될 초음파트랜스듀서(20)와 덮개(30)의 장착부를 형성하는 것으로, 축경부 일체형 플로우채널(10)의 상부면 상에서 축경부 일체형 플로우채널(10)의 길이방향으로 서로 이격된 대경부(13) 상에 각각 관통형성된다.
또한 대경부(13)의 내주면에는 2차 스트레이트너(17)가 돌출형성되는데, 이 2차 스트레이트너(17)는 대경부(13)를 관류하는 수돗물에 발생된 와류(swirl)를 정류화시켜 초음파에 의한 축경부(11)에서의 유속 및 그에 따른 유량측정이 더욱 정밀하게 이루어질 수 있도록 하는 것으로, 비록 도 1에 1개로만 도시되어 있으나, 대경부(13)의 내주면에 소정 각도간격마다 1개씩 일직선으로 돌출형성되는 것이 바람직하다.
전술한 축경부 일체형 플로우채널(10)의 결합공(15)에는 초음파트랜스듀서(20)가 설치되는데, 이 초음파트랜스듀서(20)는 하부방향으로 초음파를 발신하고 상부방향으로 초음파를 수신하여 그 신호를 전달하는 것으로, 패킹 등의 개재하에 축경부 일체형 플로우채널(10)의 결합공(15)에 각각 수밀되게 결합된다.
초음파트랜스듀서(20)는 도 1에 도시된 바와 같이, 축경부 일체형 플로우채널(10)의 결합공(15)에 각각 수밀되게 결합되는 센서하우징(21)과, 센서하우징(21)의 하측에 구비되고 초음파를 발신하고 수신하는 압전세라믹(23)과, 센서하우징(21) 내에서 압전세라믹(23) 상에 적층되는 백킹부재(25)를 포함한다.
센서하우징(21)은 스테인레스합금 또는 SUS(JIS공업규격의 steel use stainless)로 제조되는 것이 바람직하다.
초음파트랜스듀서(20)는 전기신호를 초음파로 변환하는 발진부와, 초음파를 수신하여 전기신호로 변환하는 수신부가 일체로 조합되는 압전세라믹(23) 구조체로 형성되는데, 이러한 초음파트랜스듀서(20)의 구조는 이미 공지되어 있는 바, 여기서는 명세서의 간략화를 위해 상세한 설명은 생략하기로 한다.
백킹부재(25)는 압전세라믹(23) 상에 적층되어 후방 방향으로의 진동을 흡수하는 역할을 하는 것으로 주로 플라스틱 재질로 형성된다.
전술한 결합공(15)의 둘레에는 각각 덮개(30)가 초음파트랜스듀서(20)의 상측을 둘러싸도록 결합되는데, 이 덮개(30)는 특히 겨울철에 수돗물의 동결 시에 증대되는 체적변화에 의해 초음파트랜스듀서(20)의 상부방향으로 약간 이동되는 것을 가능하게 함으로써 전술한 수돗물의 체적변화를 탄성적으로 수용하는 체적변화수용공간을 형성한다.
덮개(30)에는 초음파트랜스듀서(20)의 신호를 전달하기 위한 선의 관통을 위한 구멍 이외에 수분배출공(31)이 초음파트랜스듀서(20)의 상부위치에 관통형성되는데, 이 수분배출공(31)은 덮개(30)의 내측에 생성되거나 유입된 수분을 외부로 배출시키는 역할을 하는 것으로, 직경은 1 mm 정도인 것이 바람직하나 그 외 다양한 직경으로 관통형성될 수 있다.
전술한 덮개(30) 내에는 탄성수단(40)이 각각 구비되는데, 이 탄성수단(40)은 초음파트랜스듀서(20)의 상측에서 초음파트랜스듀서(20)를 하부방향으로 탄성적으로 지지함에 따라 수돗물의 동결시 증대되는 체적변화에 의해 초음파트랜스듀서(20)가 상부방향으로 약간 이동되는 것을 가능하게 함으로써 전술한 수돗물의 체적변화를 탄성적으로 수용하고, 그로 인해 축경부 일체형 플로우채널(10)을 관류하는 수돗물의 동결시에 압전세라믹(23)을 포함하는 초음파트랜스듀서(20)의 파손이 방지될 수 있도록 한다.
또한 탄성수단(40)은 3 내지 10bar 정도의 축경부 일체형 플로우채널(10)의 내부수압으로 인해 초음파트랜스듀서(20)가 결합공(15)로부터 이탈되지 않도록 초음파트랜스듀서(20)에 대해 하부방향으로 프리텐션(pre-tension)을 가하는 역할도 한다.
탄성수단(40)은 도시된 바와 같이, 코일스프링으로 형성되는 것이 바람직하지만, 실시예에 따라 다양한 재질의 탄성재로도 형성될 수 있다.
전술한 축경부 일체형 플로우채널(10)의 대경부(13) 내에는 1차 스트레이트너(50)가 각각 끼워지는데, 상기 1차 스트레이트너(50)는 2차 스트레이트너(17)와 함께 대경부(13)를 관류하는 수돗물에 발생된 와류(swirl)를 정류화시켜 초음파에 의한 축경부(11)에서의 유속 및 그에 따른 유량측정이 더욱 정밀하게 이루어질 수 있도록 함과 동시에 어느 하나의 압전세라믹(23)으로부터 발진된 초음파를 다른 하나의 압전세라믹(23)으로 반사시켜 초음파가 수돗물의 흐름방향 및 그 반대방향으로 전파될 수 있도록 하는 역할을 하는 것으로, 내측에는 초음파트랜스듀서(20)의 하측에서 경사진 상태로 서로 마주보는 초음파반사체(51)가 일체로 구비된다.
초음파반사체(51)는 45도 각도로 각각 경사진 상태로 서로 마주보게 설치되는 것이 바람직한데, 이 경우에는 초음파반사체(51)의 직상부에 위치되는 어느 하나의 압전세라믹(23)로부터 전파되는 초음파가 90도 각도로 절곡되어 수돗물의 흐름방향 및 그 반대방향으로 전파된 다음 다시 90도 각도로 절곡되어 다른 하나의 압전세라믹(23)으로 전파될 수 있게 된다.
전술한 1차 스트레이트너(50)는 전체적으로 ㄷ자형 외측판부(50a) 내에 초음파반사체(51)가 브릿지부(50b)에 의해 이격연결되는 형태로 제조된다.
1차 스트레이트너(50)는 특히 한 장의 금속판재(예를 들어 알루미늄 재질의 판재)를 프레스금형에 의해 ㄷ자형 외측판부(50a) 내에 내측판부가 브릿지부(50b)에 의해 이격되게 연결되는 형상으로 가공한 후 내측판부를 경사지게 소성변형시켜 초음파반사체(51)를 형성한 다음 초음파반사체(51)의 상단부에 곡면부(51a)가 형성되도록 소성변형시켜 제조된다. 이러한 1차 스트레이트너(50)의 제조방법으로 인해 전체적인 제조단가가 현저히 절감될 수 있다.
또한 초음파반사체(51)의 상단부에 형성된 곡면부(51a)는 수돗물의 흐름에 대한 저항이 최소화되도록 함과 동시에 수돗물이 곡면부(51a)를 지나면서 비교적 빠른 속도로 초음파반사체(51)의 반사면을 타고 지나감에 따라 초음파반사체(51)의 반사면에 침착된 이물질 등을 깨끗히 수세함으로써 초음파 반사특성이 저하되지 않고 유지될 수 있도록 하는 역할을 한다.
또한 동파사고에 취약한 축경부 일체형 플로우채널(10)의 하측을 보온하기 위한 방안으로, 전술한 축경부 일체형 플로우채널(10)에는 수도미터기하우징(60)이 덮개(30)까지 둘러싸도록 결합되는 것이 바람직하다.
수도미터기하우징(60)은 축경부 일체형 플로우채널(10)의 둘레에 보온공간을 형성하는 역할을 하며, 수도미터기하우징(60) 내에는 다양한 재질의 보온재가 충전될 수 있다. 보온재는 스티로폼과 같은 발포재가 적용될 수도 있지만 보온성이 우수한 우레탄폼이 적용되는 것이 특히 바람직하다.
실시예에 따라서는 수도미터기하우징(60) 내에는 초음파트랜스듀서(20)에 의해 측정되는 양방향 전파속도의 차로부터 수돗물의 유속을 산출함과 동시에 이 유속과 축경부 일체형 플로우채널(10)의 횡단면적의 곱을 통해 유량을 산출하는 회로기판(미도시)과, 이 회로기판으로부터 산출된 수돗물의 유량값이 표시되는 디스플레이수단(미도시)과, 이 회로기판과 디스프레이수단 그리고 차후에 설명될 초음파트랜스듀서(20)에 각각 전원을 제공하는 배터리(미도시)가 구비될 수도 있다.
또한 실시예에 따라서는 초음파트랜스듀서(20)에 연결되는 신호전달선이 수도미터기의 내부에서 회로기판, 디스플레이수단, 배터리에 연결된다.
전술한 축경부 일체형 플로우채널(10)의 대경부(13) 중 하나에는 온도센서모듈(70)이 결합되는데, 이 온도센서모듈(70)은 축경부 일체형 플로우채널(10)을 관류하는 수돗물의 온도를 측정하고, 온도에 따른 유속 및 유량 계산을 보정하는 역할을 한다.
전술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 축경부 일체형 플로우 채널을 구비한 동파방지용 초음파 수도미터기(1)의 경우에는, 초음파트랜스듀서(20)를 하부방향으로 탄성편향시킴과 동시에 수돗물의 동결시 증대되는 체적변화가 탄성적으로 수용되도록 하는 탄성수단(40)이 구비됨에 따라 동절기에 축경부 일체형 플로우채널(10) 내를 관류하는 수돗물이 동결되더라도 동파사고 또는 초음파트랜드듀서(20)의 파손이 효과적으로 방지될 수 있다.
또한 전술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 축경부 일체형 플로우 채널을 구비한 동파방지용 초음파 수도미터기(1)의 경우에는, 실시예에 따라 축경부 일체형 플로우채널(10)은 수도미터기하우징(60)에 의해 둘러싸여지고 수도미터기하우징(60) 내에는 보온재가 내장될 수 있는데, 이 경우에는 축경부 일체형 플로우채널(10)을 관류하는 수돗물의 동결이 사전에 방지될 수 있는 장점이 있다.
또한 전술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 축경부 일체형 플로우채널을 구비한 동파방지용 초음파 수도미터기(1)의 경우에는, 축경부 일체형 플로우채널(10)에 실제 유속 및 그에 따른 유량측정을 위한 축경부(11)와 2차 스트레이트너(17) 및 플로우채널이 일체형으로 형성됨에 따라 측정을 위한 인서트를 별도로 삽입할 필요가 없어 전체 부품수가 줄어들게 되고, 내압특성이 증대될 뿐만 아니라 전체 무게와 재료비까지 감소될 수 있다.
또한 전술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 축경부 일체형 플로우채널을 구비한 동파방지용 초음파 수도미터기(1)의 경우에는, 한 장의 금속판재를 프레스금형에 의해 ㄷ자형 외측판부(50a) 내에 내측판부가 이격되게 연결되는 형상으로 가공한 후 내측판부를 경사지게 소성변형시켜 초음파반사체(51)를 형성시킨 다음 초음파반사체(51)의 상단부를 곡면가공하여 1차 스트레이트너(50)를 제조한 후 축경부 일체형 플로우채널(10)의 대경부(13)에 끼워넣기만 하면 되므로, 전체적인 제조단가를 현저히 절감할 수 있다.
뿐만 아니라 본 발명의 일 실시예에 따른 축경부 일체형 플로우채널을 구비한 동파방지용 초음파 수도미터기(1)의 경우에는, 초음파반사체(51)의 상단부에 형성된 곡면부(51a)로 인해 수돗물의 흐름에 대한 저항이 최소화됨과 동시에 수돗물이 곡면부(51a)를 지난 후 비교적 빠른 속도로 초음파반사체(51)의 반사면을 타고 유동됨에 따라 초음파반사체(51)의 반사면에 침착된 이물질 등이 깨끗히 수세되어 초음파반사체(51)의 초음파 반사특성이 저하되지 않고 유지될 수 있다.
위에서 몇몇의 실시예가 예시적으로 설명되었음에도 불구하고, 본 발명이 이의 취지 및 범주에서 벗어남 없이 다른 여러 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 따라서 상술된 실시예는 제한적인 것이 아닌 예시적인 것으로 여겨져야 하며, 첨부된 청구항 및 이의 동등 범위 내의 모든 실시에는 본 발명의 범주 내에 포함된다고 할 것이다.
1 : 초음파 수도미터기
10 : 축경부 일체형 플로우채널
11 : 축경부
13 : 대경부
13a : 장착그루브
15 : 결합공
17 : 2차 스트레이트너
20 : 초음파트랜스듀서
21 : 센서하우징
23 : 압전세라믹
25 : 백킹부재
30 : 덮개
31 : 수분배출공
40 : 탄성수단
50 : 1차 스트레이트너
50a : ㄷ자형 외측판부
50b : 브릿지부
51 : 초음파반사체
51a : 곡면부
60 : 수도미터기하우징
70 : 온도센서모듈

Claims (8)

  1. 수도배관 상에 결합되어 내부로 수돗물이 관류하며 중앙에는 축경부(11)가 형성되고 상기 축경부(11)의 양측에 대경부(13)가 각각 형성되며 상기 대경부(13)의 상부면에는 결합공(15)이 각각 관통형성되는 축경부 일체형 플로우채널(10);
    상기 축경부 일체형 플로우채널(10)의 결합공(15)에 각각 수밀되게 끼워지며 내부에는 초음파를 발신 및 수신하는 압전세라믹(23)이 구비되는 한 쌍의 초음파트랜스듀서(20);
    상기 초음파트랜스듀서(20)의 상측을 둘러싸도록 상기 결합공(15)에 각각 결합되는 덮개(30);
    상기 덮개(30) 내에 각각 구비되고 상기 초음파트랜스듀서(20)를 하부방향으로 탄성편향시킴과 동시에 수돗물의 동결시 증대되는 체적변화가 탄성적으로 수용되도록 하는 탄성수단(40); 및
    상기 축경부 일체형 플로우채널(10)의 대경부(13) 내에 각각 끼워지고 내측에는 상기 초음파트랜스듀서(20)의 하측에서 경사진 상태로 서로 마주보는 초음파반사체(51)가 구비되는 한 쌍의 1차 스트레이트너(50)를 포함하고,
    상기 초음파트랜스듀서(20)는, 상기 축경부 일체형 플로우채널(10)의 결합공(15)에 각각 수밀되게 결합되는 센서하우징(21)과, 상기 센서하우징(21)의 하측에 구비되고 초음파를 발신하고 수신하는 압전세라믹(23)과, 상기 센서하우징(21) 내에서 상기 압전세라믹(23) 상에 적층되는 백킹부재(25)를 포함하는 것을 특징으로 하는 축경부 일체형 플로우채널을 구비한 동파방지용 초음파 수도미터기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 대경부(13)의 내주면에는 2차 스트레이트너(17)가 돌출형성되는 것을 특징으로 하는 축경부 일체형 플로우채널을 구비한 동파방지용 초음파 수도미터기.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 대경부(13)의 내주면에는 상기 1차 스트레이트너(51)의 양측 가장자리가 끼워져 고정되는 장착그루브(13a)가 함입형성되는 것을 특징으로 하는 축경부 일체형 플로우채널을 구비한 동파방지용 초음파 수도미터기.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 덮개(30)에는 수분배출공(31)이 관통형성되는 것을 특징으로 하는 축경부 일체형 플로우채널을 구비한 동파방지용 초음파 수도미터기.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 탄성수단(40)은 코일스프링으로 형성되는 것을 특징으로 하는 축경부 일체형 플로우채널을 구비한 동파방지용 초음파 수도미터기.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 1차 스트레이트너(50)는 한 장의 금속판재를 프레스금형에 의해 ㄷ자형 외측판부(50a) 내에 내측판부가 이격되게 연결되는 형상으로 가공한 후 상기 내측판부를 경사지게 소성변형시켜 상기 초음파반사체(51)를 형성한 다음 상기 초음파반사체(51)의 상단부에 곡면부(51a)가 형성되도록 성형하여 제조되는 것을 특징으로 하는 축경부 일체형 플로우채널을 구비한 동파방지용 초음파 수도미터기.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 축경부 일체형 플로우채널(10)의 대경부(13) 중 하나에 결합되고 상기 축경부 일체형 플로우채널(10)을 관류하는 수돗물의 온도를 측정하여, 유속 및 유량 계산을 보정하는 온도센서모듈(70)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 축경부 일체형 플로우 채널을 구비한 동파방지용 초음파 수도미터기.
KR1020150053446A 2015-04-15 2015-04-15 축경부 일체형 플로우채널을 구비한 동파방지용 초음파 수도미터기 KR101576771B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150053446A KR101576771B1 (ko) 2015-04-15 2015-04-15 축경부 일체형 플로우채널을 구비한 동파방지용 초음파 수도미터기

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150053446A KR101576771B1 (ko) 2015-04-15 2015-04-15 축경부 일체형 플로우채널을 구비한 동파방지용 초음파 수도미터기

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101576771B1 true KR101576771B1 (ko) 2015-12-10

Family

ID=54979317

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150053446A KR101576771B1 (ko) 2015-04-15 2015-04-15 축경부 일체형 플로우채널을 구비한 동파방지용 초음파 수도미터기

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101576771B1 (ko)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101780780B1 (ko) * 2016-09-13 2017-09-21 (주)엠파이브 수도계량기용 초음파 유량계
KR20180065581A (ko) * 2016-12-08 2018-06-18 아이에스테크놀로지 주식회사 누수감지가 가능한 초음파 수도미터기, 이를 구비한 누수 감지시스템 및 이를 이용한 누수위치 감지방법
KR102435140B1 (ko) * 2022-02-18 2022-08-23 주식회사 우석에이엠테크 초음파 유량계 및 이를 이용한 유량측정시스템
CN115877188A (zh) * 2023-03-04 2023-03-31 大禹节水（天津）有限公司 一种超声波水表电路检测装置
KR102557471B1 (ko) 2023-01-04 2023-07-20 주식회사 대한계전 역류방지용 초음파 수도미터
KR102557470B1 (ko) 2022-12-15 2023-07-20 주식회사 대한계전 초음파 수도미터

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101780780B1 (ko) * 2016-09-13 2017-09-21 (주)엠파이브 수도계량기용 초음파 유량계
KR20180065581A (ko) * 2016-12-08 2018-06-18 아이에스테크놀로지 주식회사 누수감지가 가능한 초음파 수도미터기, 이를 구비한 누수 감지시스템 및 이를 이용한 누수위치 감지방법
KR101888188B1 (ko) * 2016-12-08 2018-08-13 아이에스테크놀로지(주) 누수감지가 가능한 초음파 수도미터기, 이를 구비한 누수 감지시스템 및 이를 이용한 누수위치 감지방법
KR102435140B1 (ko) * 2022-02-18 2022-08-23 주식회사 우석에이엠테크 초음파 유량계 및 이를 이용한 유량측정시스템
KR102557470B1 (ko) 2022-12-15 2023-07-20 주식회사 대한계전 초음파 수도미터
KR102557471B1 (ko) 2023-01-04 2023-07-20 주식회사 대한계전 역류방지용 초음파 수도미터
CN115877188A (zh) * 2023-03-04 2023-03-31 大禹节水（天津）有限公司 一种超声波水表电路检测装置
CN115877188B (zh) * 2023-03-04 2023-05-26 大禹节水（天津）有限公司 一种超声波水表电路检测装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101576771B1 (ko) 축경부 일체형 플로우채널을 구비한 동파방지용 초음파 수도미터기
US9297681B2 (en) Ultrasonic measurement apparatus having transducers arranged within a bulge of the channel wall protruding into the flow channel
US10261051B2 (en) Fluid measuring device including an ultrasonic probe having a wedge with an ultrasonic vibrator
KR101888188B1 (ko) 누수감지가 가능한 초음파 수도미터기, 이를 구비한 누수 감지시스템 및 이를 이용한 누수위치 감지방법
NO20161844A1 (en) Ultrasonic device and method for measuring fluid flow using the ultrasonic device
KR20150141876A (ko) 클램프온식 초음파 유량계 및 유량 계측 방법
US10627271B2 (en) Hydraulic system for ultrasonic flow measurement using reflective acoustic path approach
CN103477194A (zh) 用于超声流量测量装置的超声换能器的耦合元件
US9234777B2 (en) Ultrasonic signal coupler
JP3955281B2 (ja) 超音波流量計用測定ヘッド
CN109141556B (zh) 一种压电振子内嵌式宽波束超声液体流量测量装置
KR100989896B1 (ko) 건식 초음파 유량계
CN114877960A (zh) 一种小流量超声波水表
JP4827007B2 (ja) 超音波流量計
KR101119998B1 (ko) 다회선 외벽부착식 초음파 트랜스듀서
KR101476534B1 (ko) 전파시간 연장을 통한 초음파 유량측정장치 및 측정방법
CN212364346U (zh) 超声波流量检测装置及对射流量传感机构
JP2010181321A (ja) 超音波流量計
JP2011127948A (ja) 流速測定装置
JP2007178244A (ja) 超音波流量計および超音波流量計に用いるくさび
JP2024090372A (ja) クランプオン式超音波流量計
JP2009216496A (ja) 超音波流量計
JP2024090371A (ja) クランプオン式超音波流量計
KR101043344B1 (ko) 다회선 외벽부착식 초음파 트랜스듀서 제조방법
CN111624361A (zh) 超声波流量检测装置及对射流量传感机构

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181119

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191203

Year of fee payment: 5