KR101582359B1 - 유량감지장치 및 이를 이용한 유량감지방법 - Google Patents

Abstract

유량감지장치 및 이를 이용한 유량감지방법이 제공된다. 개시된 유량감지장치는 유로 상에 배치되어 수전구로부터 공급되는 원수에 의해 회전구동하는 임펠러, 상기 임펠러에 체결되어 회전함에 따라 N극 또는 S극의 극성이 교대로 반복되는 구조의 형상을 가진 자력체, 상기 자력체에 이격되게 배치되어 상기 자력체의 극성을 감지하는 극성감지센서, 및 상기 극성감지센서에 전기적으로 연결되는 제어부를 포함하며, 상기 제어부는 상기 극성감지센서로부터 상기 자력체의 극성 변경여부에 대한 정보를 전송받아 상기 유로 상에 원수가 흐르는지 여부에 대한 판별을 행할 수 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 유로 상에 놓여지는 임펠러와 동일축 상에 고정되어 연동하는 자력체 인근에 극성감지센서를 배치하여 상기 자력체의 극성변화를 측정하는 과정을 통해 상기 유로에 원수의 유동 여부를 파악함으로써 마이컴이 상기 유로 내에 흐르는 원수의 유량을 센싱하는지 여부를 판단할 수 있게 된다.

유량감지, 임펠러, 자력체, 극성, 마그네틱, 마이컴

Description

유량감지장치 및 이를 이용한 유량감지방법{Flow Sensing Apparatus and Flow Sensing Method using the same}

본 발명은 유량감지장치 및 이를 이용한 유량감지방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유로 상에 배치되어 회전구동하는 임펠러의 회전 유무를 상기 임펠러와 연동하여 회전하는 자력체 상에 극성감지센서를 이용하여 극성변화를 센싱하는 과정을 통해서 유량감지장치에 연결된 마이컴이 상기 유로에 원수가 유동하는 경우에만 상기 유량감지장치를 통해 유량을 센싱하는 것을 특징으로 하는 유량감지장치 및 이를 이용한 유량감지방법에 관한 것이다.

현재, 가정 또는 사무실 등에 설치되는 연수기는 수돗물에 포함되어 있는 경수성 이온을 화학적으로 변환시켜 연수화된 물로 만들어 주는 기본적인 기능을 갖는다.

연수기는 인체에 유해한 물질을 제거하는 과정을 통해 세안, 샤워 또는 식기의 세척 등에 다양하게 사용될 수 있다는 장점이 있다. 상기의 연수기의 장점을 이 용하기 위해서는 꾸준한 전력의 공급이 이루어져야 하는데, 별도의 전원부로부터 유선의 코드를 이용해서 전력을 공급받는 것이 일반적인 방식이 될 수 있고, 더불어 배터리를 이용하여 전원부로부터 충전하는 방식도 있을 수 있지만 번거로운 측면이 있고 주기적으로 사용자가 충전을 진행해야 한다는 문제점이 있게 된다. 그리고, 전원부를 통해 전력을 공급받아 구동을 필요로 하는 모터 또는 밸브 등을 작동하는 과정에서 소요되는 전력으로 인한 비용 발생도 문제가 될 수 있다.

한편, 원수입수유로와 유로전환밸브를 통해 연수통 내지 재생통에 공급되는 원수의 양을 유량감지장치를 통해 제어부에서 체크하여 유로전환밸브의 방향전환시기를 조절하게 되는데, 기존에는 유로에 흐르는 원수를 측정하는 과정에서 유량감지장치와 전기적으로 연결되어 있는 마이컴이 계속적으로 on되어 있는 상태로 지속되어 불필요한 전력이 소요되는 문제가 있게 된다. 즉, 유로에 원수가 유동하지 않는 경우에는 마이컴에 최소한의 대기전력만을 공급하는 과정을 통해 전력의 효율적 사용을 가능하게 하는 방법의 도출이 필요하다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해서, 원수공급유로 상에 배치되어 회전구동하는 임펠러와 연동하여 회전하는 자력체의 위치 변화를 극성감지센서를 이용하여 감지하는 과정을 통해서 상기 임펠러가 구동한다고 판단되는 시점에 마이컴을 통해 유량을 센싱하는 유량감지장치 및 이를 이용한 유량감지방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 제공되는 본 발명의 일 관점에 따른 유량감지장치는 유로 상에 배치되어 수전구로부터 공급되는 원수에 의해 회전구동하는 임펠러, 상기 임펠러에 체결되어 회전함에 따라 N극 또는 S극의 극성이 교대로 반복되는 구조의 형상을 가진 자력체, 상기 자력체에 이격되게 배치되어 상기 자력체의 극성을 감지하는 극성감지센서, 및 상기 극성감지센서에 전기적으로 연결되는 제어부를 포함하며, 상기 제어부는 상기 극성감지센서로부터 상기 자력체의 극성 변경여부에 대한 정보를 전송받아 상기 유로 상에 원수가 흐르는지 여부에 대한 판별을 행할 수 있는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부는 상기 임펠러의 초기위치 상태에서 상기 극성감지센서에 최소한의 전력만을 공급하는 대기모드를 유지할 수 있다.

상기 대기모드에서, 상기 제어부에 기 설정되어 있는 측정주기에 따라서 상기 극성감지센서가 극성을 감지하는 과정에서 극성이 변경되었다면, 상기 제어부는 상기 유로에 흐르는 유량을 감지하는 측정모드로 변경된다.

상기 감지된 상기 극성의 변경주기가 상기 제어부에 기 설정되어 있는 한계변경주기보다 작은 범위에 해당하면 상기 제어부는 최소대기전력만을 공급하게 할 수 있다.

상기 유로는 연수기의 연수통으로 원수를 공급하는 관로일 수 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 제공되는 본 발명의 다른 관점에 따른 유량감지방법은 유로 상에 배치되어 회전구동하는 임펠러, 상기 임펠러와 동일축 상에 일체화되어 구동하는 자력체, 및 상기 자력체의 극성을 측정하는 극성감지센서를 구비한 유량감지장치를 이용하고, (a) 상기 극성감지센서가 상기 자력체의 극성을 센싱하여 제어부에 전송함으로써 상기 임펠러의 초기위치를 확인하는 단계와, (b) 상기 제어부는 상기 유량감지장치에 최소대기전력을 공급하는 단계와, (c) 측정주기에 따라 상기 극성감지센서를 통해 자력체의 극성을 감지하게 하는 단계와, (d) 상기 제어부는 상기 극성감지센서로부터 상기 자력체의 상기 감지된 극성의 변경유무에 대한 정보를 제공받아 상기 초기위치의 변화여부를 파악하는 단계, 및 (e) 상기 초기위치가 변하는 경우 상기 유로에 흐르는 원수량을 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 (e) 단계에서 상기 초기위치가 변화되되, 상기 극성의 변경주기가 상기 제어부에 기 설정되어 있는 한계변경주기보다 작은 범위인 경우, 상기 제어부는 상기 최소대기전력만을 공급하는 대기모드를 유지할 수 있다.

상기 (e) 단계에서 상기 초기위치가 변하지 않는 경우, 상기 유량감지장치가 상기 최소대기전력만을 공급하는 대기모드를 유지할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 유량감지장치는 유로 상에 놓여지는 임펠러와 동일축 상에 고정되어 연동하는 자력체 인근에 극성감지센서를 배치하여 상기 자력체 의 극성변화를 측정하는 과정을 통해 상기 유로에 원수의 유동 여부를 파악함으로써 마이컴이 상기 유로 내에 흐르는 원수의 유량을 센싱하는지 여부를 판단할 수 있게 된다. 상기와 같은 과정을 통해 마이컴은 평소에는 최소대기전력 상태만을 유지고 원수의 유동이 감지되는 경우에만 정상전력이 공급되도록 함으로써 전력의 효율적인 이용을 도모할 수 있게 된다.

본 발명의 상기와 같은 목적, 특징 및 다른 장점들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 유량감지장치 및 이를 이용한 유량감지방법을 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 유량감지장치의 일 방향에서 바라본 사시도, 도 2는 도 1의 A방향에서 바라본 평면도, 도 3은 도 2의 A-A 선에 따른 단면도, 및 도 4는 본 발명의 유량감지장치의 구성요소인 임펠러, 자력체, 및 극성감지센서와의 관계를 설명하기 위한 개념도이다.

이하, 본 발명의 실시 예에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

이하에서, '대기모드'는 극성감지센서가 신호를 입력받을 수 있는 상태를 유지하도록 최소한의 전력을 공급하는 상태이고, '측정주기'는 극성감지센서가 대기모드 상태에서 일정한 간격으로 극성 변경유무를 점검하도록 하는 시간간격이고, 'wake up'은 측정주기에 따라 극성감지센서가 대기모드에서 벗어나는 것이고, '측정모드'는 극성감지센서가 대기모드에서 벗어난 상태에서 유량을 측정할 수 있는 상태를 각각 의미하는 것으로 정의할 수 있다.

도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 유량감지장치(100)를 구비한 연수기 시스템의 전체적인 구조를 살핀다. 연수기 시스템은 수전구(10)로부터 원수유로(12)를 통해 원수를 공급받는 유로전환밸브(20), 유로전환밸브(20)로부터 원수를 공급받는 재생통(30), 유로전환밸브(20)로부터 원수공급유로(60)를 통해 원수를 공 급받는 연수통(40), 원수공급유로(60) 상에 배치되는 유량감지장치(100), 유량감지장치(100)에 전기적으로 연결되는 제어부(150)로 이루어진다. 연수통(40)에서 연수화된 물은 샤워장치(50)로 공급되는 과정을 거친다.

원수공급유로(60) 상에 배치되어 수전구(10)로부터 공급되는 원수에 의해 회전구동하는 임펠러(110), 임펠러(110)에 체결되어 동속도로 회전하며, 원주방향을 따라 N극 또는 S극의 극성이 교대로 반복되는 구조의 형상을 가진 자력체(120), 자력체(120) 주위의 일정 위치에 고정배치되어 자력체(120)의 극성을 감지하는 극성감지센서(130)를 구비한다. 임펠러(110)는 원수공급유로(60) 내부를 가로질러 회전가능하도록 고정되는 회전축(111)과 회전축(111)으로부터 반경방향으로 나선 모양의 형상을 취하는 블레이드(113)로 이루어져 원수의 흐름에 의해 발생하는 직선 운동에너지를 회전운동에너지를 변화하여 주는 기능을 한다. 자력체(120)는 회전축(111)과 동일축으로 형성될 수 있는 연결축(112)에 고정되는데, 일정간격으로 N,S극이 반복되어 배치되는 원판 형상의 구조체로 이루어진다. 여기에서, 자력체(120)는 각각의 반원 상에 N극 자석(122), S극 자석(124)이 배치되는 구조가 되는 것이 바람직할 수 있다.

극성감지센서(130)는 구체적으로 자력체(120)의 하부에 배치되어 자력체(120)에 대해 일정방향으로 감지파를 조사하게 된다. 자력체(120)가 임펠러(110)의 회전에 연동하여 구동하는 과정에서 극성감지센서(130)는 자력체(120)로부터 N,S 극을 반복적으로 인식하는 과정을 거친다. 제어부(150)는 극성감지센서(130)에 전기적으로 연결되어진 상태에서 기 설정되어진 측정주기에 따라 극성감지센 서(130)에 현 상태의 극성을 확인하도록 지시한다. 극성감지센서(130)에서 측정주기마다 감지된 극성이 변동되는 경우에는 원수공급유로(60)에 원수가 유동된 것으로 간주하여 제어부(150)는 극성감지센서(130)를 wake up하여 측정모드 상태를 유지하여 유량을 측정하게 한다. 만약, 극성감지센서(130)에서의 측정시 극성의 변동이 없다면 원수공급유로(60)에 원수의 유동이 없는 것으로 판단하여 제어부(150)는 극성감지센서(130)를 최소한의 전력만이 공급되는 대기모드 상태를 유지한다.

극성감지센서(130)에서 감지된 극성의 변경주기가 제어부(150)에 기 설정되어 있는 한계변경주기보다 작은 범위에 있다면, 제어부(150)는 극성감지센서(130)에 최소대기전력만을 공급하도록 하는 대기모드 상태를 유지하게 한다. 즉, 유량감지장치(100) 내에서 정상적인 원수의 흐름에 의하지 아니한 수격 발생과 같은 원인에 의한 극성의 변동이 이루어지는 경우 극성의 변경주기가 상당이 작아질 수 있으므로 이를 경험치 등에 의해 계산하여 제어부(150)에 한계변경주기로 설정하여 관리가 가능하다.

한편, 유량감지장치(100)는 유로전환밸브(20)로부터 공급되는 원수가 유입되는 유입구(101), 연수통(40) 측으로 원수를 출수하는 출수구(102), 및 상기 유입구(101)와 출수구(102) 사이에 배치되어 토출되는 유량을 기계적으로 조절하는 유량조절체(140)를 추가적으로 구비한다. 유량조절체(140)는 상부로부터 차례로 유량조절구(141), 멤브레인부(142), 원수유동부(143), 유량조절구(141) 하단에 연결되는 탄성지지체(144), 및 개폐밸브(145)를 구비한다. 임펠러(110)를 거쳐 유입되는 원수가 원수유동부(143)를 통해 출수구(102)로 나가는 과정에서 유량조절구(141)를 작업자가 기계적인 방법으로 조절하여 탄성지지체(144)와 개폐밸브(145)를 상하부로 이동시키는 과정을 통해 원수유동부(143)의 체적을 조정할 수 있게 된다.

도 5는 본 발명에 따른 유량감지장치를 이용한 유량감지방법에 대한 시계열적인 특성을 나타낸 순서도이다. 이하, 도 5를 참조하여 유량감지장치(100)를 이용한 원수량의 감지 방법에 대해 설명한다.

먼저, 유량감지장치(100)로 전원을 공급한 후(S10), 제어부(150)는 극성감지센서(130)로부터 자력체(120)의 극성을 감지함으로써 임펠러(110)의 최초위치를 확인한다(S11). 이후, 제어부(150)는 극성감지센서(130)에 대기모드를 유지하는 최소한의 전력만을 공급하게 한다(S12). 제어부(150)에 기 설정되어 있는 측정주기를 따라 극성감지센서(130)는 측정모드로 변환되어 자력체(120)의 극성을 확인한다(S13). 상기 S11 단계와 S13 단계에서 측정된 극성값이 상호 다른지 여부가 판단되는 과정을 거치게 되는데(S14), 상기 S14 단계에서 극성의 변동이 없다면 S12 단계의 극성감지센서(130) 대기모드로 계속적으로 유지하게 하고, 극성의 변동이 있다면 제어부(150)는 극성감지센서(130)를 상시적인 측정모드로 전환하여 필요한 전력을 충분히 공급하도록 한다(S15).

이후, 극성의 변경주기가 제어부(150)에 기 설정된 한계변경주기에 비해 작은 범위에서 이루어지는지 여부를 판단하는데(S16), 한계변경주기에 비해 작은 경우에는 원수의 정상적인 유동이 아닌 수격발생 등의 다른 요인에 의한 변경이라고 보아 극성감지센서(130)를 대기모드로 변경하게 한다. 또한, 계속적으로 극성의 변동이 이루어지고 한계변경주기 이상의 극성변경주기를 유지하는 경우에는 계속적인 유량감지상태를 유지하게 한다(S17).

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 유량감지장치 및 이를 이용한 유량감지방법은 원수공급유로(60) 상에 놓여지는 임펠러(110)의 회전에 따라 연동하여 구동하는 자력체(120)의 극성변경으로부터 상기 유로(60) 상에 원수의 유동여부를 파악함으로써 원수의 유동시에만 극성감지센서(130)를 통해 유량을 감지하게 함으로써 소요되는 전력을 저감시킬 수 있는 효과가 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하며, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정의 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 유량감지장치의 일 방향에서 바라본 사시도,

도 2는 도 1의 A방향에서 바라본 평면도,

도 3은 도 2의 A-A 선에 따른 단면도,

도 4는 본 발명의 유량감지장치의 구성요소인 임펠러, 자력체, 및 극성감지센서와의 관계를 설명하기 위한 개념도, 및

도 5는 본 발명에 따른 유량감지장치를 이용한 유량감지방법에 대한 시계열적인 특성을 나타낸 순서도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 수전구 12 : 원수유로

20 : 유로전환밸브 30 : 재생통

40 : 연수통 50 : 샤워장치

60 : 원수공급유로 100 : 유량감지장치

101 : 유입구 102 : 출수구

110 : 임펠러 111 : 회전축

112 : 연결축 113 : 블레이드

120 : 자력체 122 : N극 자석

124 : S극 자석 130 : 극성감지센서

140 : 유량조절체 141 : 유량조절구

142 : 멤브레인부 143 : 원수유동부

144 : 탄성지지체 145 : 고정축

150 : 제어부

Claims (8)

1. 유로 상에 배치되어 수전구로부터 공급되는 원수에 의해 회전구동하는 임펠러;

   상기 임펠러에 체결되어 회전함에 따라 N극 또는 S극의 극성이 교대로 반복되는 구조의 형상을 가진 자력체;

   상기 자력체에 이격되게 배치되어 상기 자력체의 극성을 감지하는 극성감지센서; 및

   상기 극성감지센서에 전기적으로 연결되는 제어부;를 포함하며,

   상기 제어부는, 상기 극성감지센서로부터 감지된 상기 임펠러의 초기위치 상태에서 상기 극성감지센서에 최소대기전력만을 공급하고,

   상기 제어부는, 상기 극성감지센서로부터 상기 자력체의 극성 변경여부에 대한 정보를 전송받아 이를 상기 임펠러의 초기위치와 비교한 극성의 변경주기에 의해 상기 유로 상의 원수의 정상적인 유동 여부에 대한 판단을 행하되, 상기 제어부에 기 설정되어 있는 측정주기에 따라 감지된 상기 극성의 변경주기가 상기 제어부에 기 설정되어 있는 한계변경주기보다 작은 범위에 해당하면 상기 원수의 비정상적인 유동으로 판단하여 상기 극성감지센서에 상기 최소대기전력 공급을 유지하고, 상기 감지된 상기 극성의 변경주기가 상기 제어부에 기 설정되어 있는 한계변경주기보다 큰 범위에 해당하면 상기 원수의 정상적인 유동으로 판단하여 상기 극성감지센서의 극성 감지에 필요한 전력이 공급되도록 하는 것을 특징으로 하는 유량감지장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서,

   상기 유로는 연수기의 연수통으로 원수를 공급하는 관로인 것을 특징으로 하는 유량감지장치.
6. 유로 상에 배치되어 회전구동하는 임펠러, 상기 임펠러와 동일축 상에 일체화되어 구동하는 자력체, 및 상기 자력체의 극성을 측정하는 극성감지센서를 구비한 유량감지장치를 이용한 유량감지방법에서,

   (a) 상기 극성감지센서가 상기 자력체의 극성을 센싱하여 제어부에 전송함으로써 상기 임펠러의 초기위치를 확인하는 단계;

   (b) 상기 제어부는 상기 유량감지장치에 최소대기전력을 공급하는 단계;

   (c) 측정주기에 따라 상기 극성감지센서를 통해 자력체의 극성을 감지하게 하는 단계;

   (d) 상기 제어부는 상기 극성감지센서로부터 상기 자력체의 상기 감지된 극성의 변경유무에 대한 정보를 제공받아 상기 초기위치와 비교하여 상기 유로 상을 흐르는 원수의 정상적인 유동여부를 파악하는 단계; 및

   (e) 상기 감지된 상기 극성의 변경주기가 상기 제어부에 기 설정되어 있는 한계변경주기보다 작은 범위에 해당하면 상기 원수의 비정상적인 유동으로 판단하여 상기 극성감지센서에 상기 최소대기전력 공급을 유지하고, 상기 감지된 상기 극성의 변경주기가 상기 제어부에 기 설정되어 있는 한계변경주기보다 큰 범위에 해당하면 상기 원수의 정상적인 유동으로 판단하여 상기 극성감지센서의 극성 감지에 필요한 전력이 공급되도록 하여 상기 유로에 흐르는 원수량을 측정하는 단계;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 유량감지장치를 이용한 유량감지방법.
7. 삭제
8. 삭제

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