KR101726370B1 - 삽입식 유량 측정 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 삽입식 유량 측정 장치에 관한 것으로서, 유량을 측정하고자 하는 관로에 삽입되어, 상기 관로의 내부를 흐르는 유체의 유량을 측정하기 위하여 상기 관로의 내부를 흐르는 유체 중 적어도 일부의 유체가 흐르도록 유로를 제공하는 유로부, 상기 유로부와 인접하여 형성되고, 상기 유로에 자기장을 발생시키는 자기장 발생부 및 상기 자기장 발생부의 양측에서 서로 이격되어 고정 설치되고, 상기 유로부를 통과하는 상기 유체와 접하도록 상기 유로부의 내측에 위치하며, 상기 유체에 의하여 유도되는 전압을 감지하는 적어도 한 쌍의 전극부를 포함한다.

Description

삽입식 유량 측정 장치{Insertion type of Electromagnetic flowmeter}

본 발명은 유량 측정 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 삽입식 유량 측정 장치에 관한 것이다.

일반적으로 전자 유량계는 하수의 유량을 계측하는 방법으로 알려져 있으며, 전도성 유체가 자장속을 통과할 때 기전력이 유속에 비례하여 발생하는 패러데이 법칙을 이용한 유량 계측 방법이다.

전도성 유체의 흐름에 직각으로 자기장을 가하여 직각인 두 방향으로 기전력이 발생하는 원리를 이용하며 유체의 온도, 점도, 밀도 등의 영향을 받지 않고, 유량을 계측할 수 있다.

또한, 일반적인 전자 유량계의 설치는 단관의 설치지점을 절단하여 이음부(flange)를 용접 후 전자 유량계와 연결하여야 하고, 대구경일 경우, 전자 유량계가 상당한 무게가 있어 설치하는데 있어서 큰 불편함이 있었다.

또한, 유량계의 측정 특성 중 저유속 구간에서는 기전력의 세기가 약하여 측정 정확도가 떨어지는 문제점과 굴곡이 있는 관로가 있거나 구조물이 존재하는 경우, 유동 분포가 불안정하게 되어 안정화되기까지의 충분한 전단 직관부가 필요했다.

뿐만 아니라, 전자유량계는 패러데이 법칙에 따른 전자유도원리를 이용하여 유로관내를 흐르는 유체의 양을 측정하므로, 비전도성 유체의 경우 자기장을 통과하여도 기전력을 발생하지 않는다. 즉, 무극성 유체에 대해서는 유량을 측정하지 못한다는 한계가 있다. 즉, 상하수, 정유, 화학물과 같은 각종 유체 중 전도도를 가진 유체만을 측정할 수 있는 한계점이 있었다.

한국 등록 특허 제 10-0832793 (등록)

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 유체가 흐르는 관로에 삽입된 유량 측정 장치의 유로부를 곡면의 형태로 구현된 제1측벽, 제2 측벽 및 분리벽을 마련함으로써, 유량을 측정하고자 하는 유체의 유속을 높여, 기전력의 세기를 높임에 따라, 보다 정확한 측정을 가능하도록 하는 유량 측정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이와 같은 본 발명의 해결 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르는 삽입식 유량 측정 장치는, 유량을 측정하고자 하는 관로에 삽입되어, 상기 관로의 내부를 흐르는 유체의 유량을 측정하기 위하여 상기 관로의 내부를 흐르는 유체 중 적어도 일부의 유체가 흐르도록 유로를 제공하는 유로부, 상기 유로부와 인접하여 형성되고, 상기 유로에 자기장을 발생시키는 자기장 발생부 및 상기 자기장 발생부의 양측에서 서로 이격되어 고정 설치되고, 상기 유로부를 통과하는 상기 유체와 접하도록 상기 유로부의 내측에 위치하며, 상기 유체에 의하여 유도되는 전압을 감지하는 적어도 한 쌍의 전극부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 유체가 흐르는 유로는 제1 유로와 제2 유로를 포함하며, 상기 유로부는, 상기 제1 유로와 제2 유로를 구분하는 분리벽, 상기 분리벽에 일방향으로 대향하여 위치하며 상기 제1 유로를 제공하는 제1 측벽 및 상기 분리벽에 또 다른 일방향으로 대향하여 위치하며 상기 제2 유로를 제공하는 제2 측벽을 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 측벽, 제2 측벽 및 분리벽 각각은, 중심의 폭은 넓고, 양 끝단으로 갈수록 폭이 점점 좁아지는 볼록한 구조일 수 있다.

또한, 상기 유로부가 상기 관로에 삽입되는 위치는, 상기 관로의 직경이 0.58 d 인 제1 지점 또는 0.71 d 인 제2 지점 또는 0.85 d 인 제3 지점 중 적어도 하나일 수 있다.

본 발명에서, 상기 전극부는 상기 유체를 적어도 일부 이온화 시키기 위한 방전을 하는 적어도 한 쌍의 방전 전극을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 유량을 측정하는 것은,상기 제1 지점 또는 상기 제2 지점 또는 상기 제3 지점 중 적어도 두 지점에서 측정한 유량의 가중치에 대한 연산을 이용하여 측정할 수 있다.

또한, 상기 유로부와 연결되어 상기 관로에 적어도 일 부분이 삽입되는 하우징을 더 포함하고, 상기 자기장 발생부와 전극부는 상기 하우징 내부에 형성될 수 있다.

또한, 상기 방전 전극으로 방전전압을 인가하는 제어부, 상기 전극부로부터 전달받은 전압의 신호를 증폭시키는 증폭부, 상기 증폭부로부터 증폭된 신호에 불필요한 신호를 제거하는 필터부, 상기 필터부로부터 필터링된 상기 신호를 입력받고, 상기 입력된 신호의 크기에 따라 주파수가 다른 펄스신호를 출력하는 전압주파수 변화부, 및 상기 출력받은 신호에 따라 유량을 계산하는 유량 계산부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 방전 전극의 일단은 상기 방전에 의한 마모를 방지하기 위해 곡면으로 구현될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 유량 측정 장치는, 관로 내에 삽입하여, 유량을 측정하기 위한 본 발명에 따른 제1 유로와 제2 유로를 제공하여, 제1 유로와 제2 유로에 의해 유체의 유속을 집중시켜, 유량 측정에 있어서 정확도를 높여 측정하는 것이 가능하다.

또한, 본 발명의 따른 유량 측정 장치는 전자기유도 법칙에 따라 유체의 유량과 유속을 계측하는 전자식 유량 측정 장치가 방전 장치를 구비하여 비전도성 유체를 이온화함으로써, 비전도성 유체가 극성을 갖도록 하여 비전도성 유체에 대한 유량과 유속의 측정이 가능하도록 한다.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유량 측정 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유량 측정 장치의 단면도이다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유량 측정 장치의 사시도이다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유로부의 평면도이다.
도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극부를 도시한 도면이다.

첨부된 도면들을 참조하여 본 발명을 일 실시예에 따라 상세히 설명한다.

이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 이는 해당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 또는 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라 질 수 있다. 또한 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명부분에서 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 명세서에서 사용되는 용어는, 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가지는 실질적인 의미와 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 함을 밝혀두고자 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다.

나아가, 도면들 중 참조번호 및 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호들 및 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

따라서 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.

이하에서는, 관로 내에서 흐르는 유체의 유량을 측정하기 위한 유량 측정장치에 대하여 상세하게 설명한다.

일반적으로, 전자 유량 측정 장치는 전도성 유체가 관로내에 발생한 자기장에 수직인 방향으로 흐를 때, 유속이 유속에 수직인 방향으로 전압차가 발생하고 이 때, 전압의 크기가 유속에 비례한다는 패러데이의 유도법칙(Faraday's law of induction)을 이용하여 유량을 측정한다.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유량 측정 장치의 구성을 도시한 도면이다. 유량 측정 장치(1)는 유로부(100), 자기장 발생부(200) 및 전극부(300)를 포함한다. 또 다른 일 실시예에 따른 유량 측정 장치는 제어부(400), 자기장 발생부(500), 증폭부(500), 필터부(600), 전압주파수 변화부(700) 및 유량계산부(800)를 더 포함할 수 있다.

유로부(100)는 유량을 측정하고자 하는 관로에 삽입되어, 관로의 내부를 흐르는 유체의 유량을 측정하기 위하여 상기 관로의 내부를 흐르는 유체 중 적어도 일부를 유체가 흐르도록 유로를 제공한다. 이 때, 상기 유체가 흐르는 유로는 제1 유로와 제2 유로를 더 포함한다.

보다 상세하게는, 유로부(100)는 제1 유로와 제2 유로를 분리벽(120), 상기 분리벽(120)의 일방향으로 대향하여 위치하며, 상기 제1 유로를 제공하는 제1 측벽(110a) 및 분리벽(120)에 또 다른 일 방향으로 대향하여 위치하며, 상기 제2 유로를 제공하는 제2 측벽(110b)를 포함한다.

도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유량 측정 장치의 단면도이다. 도2를 참조하면, 제1 유로는 제1 측벽(110a)과 분리벽(120) 사이에 위치하여 제공되고, 제2 유로는 분리벽(120)와 제2 측벽(110b) 사이에 위치하여 제공된다.

이와 같이, 유로부(100)로부터 제공되는 제1 유로 및 제2 유로를 통하여, 관로 내 유체의 저유속 구간에서의 측정에 대한 정확도 또는 편류나 난류가 발생하는 구간에서 측정에 대한 정확도 떨어지는 것을 방지하고, 유체의 유속분포를 집중시켜 유량의 측정 정확도를 향상시킬 수 있다. 일반적으로 관로 내에 유체가 만관이거나 관로가 직관인 경우에는 항상 일정한 형태로 유체가 흐름에 따라 유체의 유량을 측정하는 것이 일정하게 유지될 수 있으나, 유량 측정을 위해 직관을 길게 연결하는 것은 비용적인 측면에서 비효율적이게 된다. 본 발명에서는 유체가 곡관부를 지난 후 편류나 난류가 발생하여 유량의 측정이 정확하지 않은 경우에도 유체의 유량을 정확하게 계측 가능한 것이다.

일 실시예에 따른 자기장 발생부(200)는 유로부(100)와 인접하여 형성되고, 코일로 구현되어 상기 유로에 자기장을 발생시킨다. 자기장 발생부(200)는 원통형상의 합성수지로 된 코일 하우징(미도시) 내부에 권취 배설된 솔레노이드 형태의 여자코일(미도시)과 이들을 적절히 절연하도록 코일 하우징 내부에 충전된 절연재로 이루어질 수 있다. 외부의 전원공급수단은 자기장 발생부(200)로부터 발생되는 각각의 자기장이 유체가 흐르는 관로 내에 고르게 분포될 수 있도록 자기장 발생부(200)에 여자 전류를 공급한다. 또한, 자기장 발생부(200)는 자기장 발생부(200)를 구성하는 여자코일에 전류가 통전될 수 있도록 전원공급수단과 도선에 의해 전기적으로 연결되며, 상기 여자코일에 전류가 흐르게 되면 자기력선이 형성되어 여자코일의 주변에 전류의 세기에 따라 가변되는 자기장을 형성할 수 있도록 구성된다.

본 발명의 실시 예로서 자기장 발생부(200)에는 서로 다른 주파수 대역의 전류를 공급할 수 있으며, 이는 전압 신호 분석을 위한 주파수 분류가 용이하도록 하기 위함이다. 이 때, 자기장 발생부(200)는 형성되는 자기장의 형태를 서로 다르게 하여 관로 내에 고르게 분포될 수 있도록 하기 위해 자기장이 각기 다른 방향으로 형성되도록 코일을 서로 다른 형태로 감도록 구현될 수 있다. 또한, 자기장 발생부(200)는 유량 측정 장치(1)의 몸체의 프레임을 이루고 있는 하우징 내부에 마련된다.

전극부(300)는 상기 하우징에 내장되는 것으로, 자기장 발생부(200)의 양측에서 서로 이격되어 고정 설치되고, 유로부(100)를 통과하는 유체와 접하도록 유로부(100)의 내측에 위치하며, 상기 유체에 의하여 유도되는 전압을 감지한다.

즉, 전극부(300)는 제1유로 및 제2 유로에 흐르는 유체가 자계를 통과함으로써 발생하는 유도 기전력을 감지하여 검출한다.

전극부(300)는 자기장 발생부(200)를 중심으로 서로 이격된 채 마주보게 배치되고 절연재에 의해 절연된다. 이 때, 일 실시예에 의한 절연재(미도시)는 관로를 통과하여 흐르는 유체가 하우징 내측과 맞닿는 위치 중 전극부(300)가 설치된 위치를 제외하고는 모두 절연시켜 전압이 하우징을 통해 단락되는 것을 방지하여 유체의 유량 측정이 이루어질 수 있도록 한다. 상기 절연부재는 폴리 우레탄(Polyurethane), 테프론(Teflon) 등을 사용할 수 있으며, 그 외에 절연소재이면 어느 것이든 좋다. 또한, 유량 측정 장치의 하우징 내부에 외피가 마련되어 절연물을 덮을 수 있고, 예를 들어 외피는 폴리염화비닐(PVC, Polyvinyl Chloride)로 구현될 수 있다.

일반적으로, 유체가 흐르는 관로는 금속관으로 구현되지만, 전극들에 인가된 전류가 관로를 따라 타 구조물에 영향을 주지 않도록, 또 다른 일 실시예에 따르면, 유량 측정 장치(1)의 내부는 부도체로 라이닝(lining) 처리를 하는 것이 바람직하다. 라이닝은 유량 측정 장치의 내부를 덮는 절연물이다. 유량 측정 장치의 내부에 라이닝을 실시함으로써 피측정 대상물에 대한 내약품성, 내열성, 냅착성 등을 도모한다. 또한, 라이닝은 자계와 피측정 대상물에 의해 발생한 유도 기전력의 측정관으로의 유출을 방지한다. 라이닝은 예를 들어 폴리테트라 플루오로에틸렌(PTFE, Polytetrafluoroethylene)에 의해 구성될 수 있다.

자기장 발생부(200)에 의하여 형성된 자기장을 통과하는 전도성 유체의 흐름에 따라 발생하는 기전력은, 전도성을 갖는 유체의 유속 내지는 전하량의 정도에 의존하게 된다. 유속 내지는 전하량과, 발생하는 기전력과의 관계는 미리 정해진 함수에 따라 모델링 될 수 있으며, 예를 들어 선형적인 1차 함수 내지 2차 함수로 모델링될 수 있다.

전극부(300)에서 측정되는 전압은, 전도성을 갖는 유체의 이동에 의하여 발생된 전압과 코일에 인가되는 여자 전류에 의하여 발생된 전압이 중첩된 형태로 나타나며, 전극부(300)에서 측정되는 전기적 신호를 분석함으로써 결과적으로 유량을 계산할 수 있게 된다.

하지만, 전극부(300)에서 측정되는 전압 파형 분석을 보다 용이하게 하기 위해서는, 측정된 전기적 신호를 증폭하기 위한 증폭부(500)를 위치시키는 것이 바람직하다. 일 실시예에 의한 증폭부(500)는 상기 전극부(300)로부터 감지된 전압의 신호를 증폭시킨다.

필터부(600)는 상기 증폭된 전기적 신호에 포함된 불필요한 성분을 제거한다. 바람직하게는 필터부(600)는 상기 전기적 신호에 포함된 고주파 노이즈 성분을 제거하기 위한 저역통과필터(LPF)가 바람직하다. 상기 언급한 부분 외에도 전단과 후단의 관로의 영향, 유체의 온도, 자기장을 발생시키는 자기장 발생부(200)의 코일의 노화로 인해 신호가 안정적이지 않은 경우에 상기 안정적이지 않게 되는 영향에 의한 오차 또는 노이즈값은 필터부(600)에 의하여 제거될 수 있다.

다음으로, 전압 주파수 변환부(700)는 필터부(600)에서 필터링 된 신호를 입력 받고, 상기 입력 받은 신호의 크기에 따라 주파수가 다른 펄스 신호를 출력한다. 보다 상세하게는, 전압 주파수 변환부(700)는 상기 입력 받은 신호의 크기가 작으면 저주파로 변환하고, 상기 입력 받은 신호의 크기가 크면 고주파로 변환할 수 있다.

또한, 유량 계산부(800)는 인가되는 전압의 크기에 의존하는 주파수 성분을 갖는 신호의 주파수를 계산하고, 계산된 주파수에 따른 유량을 계산하고, 계산된 유량을 출력한다.

제어부(400)는 유체의 유량 측정을 위해 전반적으로 자기장 발생부(200)에 인가되는 전하를 조절하고, 증폭부(500), 필터부(600), 전압 주파수 변환부(700) 및 유량 계산부(800)를 제어함으로써, 전극부(300)로부터 감지되는 전압신호를 이용하여 신호처리하고, 그에 따라 상기 유체의 유량을 측정하도록 한다.

도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유량 측정 장치의 사시도이다. 도3을 참고하면, 유로부(100)의 제1측벽(110a), 제2 측벽(110b) 및 분리벽(120)은 중심의 폭은 넓고, 양 끝단으로 갈수록 폭이 점점 좁아지는 볼록한 구조로 구현될 수 있다.

도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유로부의 평면도이다. 보다 상세한 설명을 위하여, 도4를 참조하면, 1측벽(110a), 제2 측벽(110b) 및 분리벽(120)이 이루고 있는 각 외벽은 곡면의 형태로 구현될 수 있고, 곡면 형태의 유로부를 통과하는 유속은 유체의 흐름을 보다 집중되어 평행하는 일직선 형태의 외벽으로 구현된 유로부를 통과하는 유량의 유속보다 속도를 높일 수 있고, 이에 따른 기전력의 세기 또한 높아져 측정 정확도가 높아진다.

일 실시예엔 도4에서는 분리벽(120)의 유체가 흘러 들어오는 유입부와 유체가 흘러 나가는 유출부의 양 끝 단을 평평한 구조로 도시했지만, 본 발명은 이에 한정하지 않고, 유체의 흐름을 방해하는 마찰을 최소화할 수 있도록 상기 유입부와 유출부의 양 끝 단을 뾰족한 형태로 구성하여, 그 첨부가 점점 날카로워 지도록 구현할 수 있다.

도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극부를 도시한 도면이다. 일 예로 전극부(300)는 관로 내를 흐르는 유체를 적어도 일부 이온화 시키기 위한 방전을 하는 적어도 한 쌍의 방전 전극을 더 포함할 수 있다.

방전 전극(310)은 유체가 유로부(100)를 향해 유입되는 경로에 위치하여, 관로 내에 흐르는 전도성 또는 비전도성 유체를 일시적으로 일부 이온화시켜, 일부 이온화된 유체의 전압을 감지할 수 있도록, 반드시 자기장 발생부(200)와 전압을 감지하는 전극부(300)의 전단에 배치되어야 한다.

또한, 이온화한 유체의 이온은 점차적으로 재결합하여 다시 비전도성 유체로 변환되기 때문에, 방전 전극(310)은 유체가 비전도성 유체로 재변환 되기 이전에 자기장 발생부(200)에 도달할 수 있는 거리에 배치되어야 한다.

예컨대, 방전 전극(310)은 아크 방전을 위한 아크방전 전극일 수 있다. 아크 방전은 전극에 전위차가 생기는 것으로, 일반적으로 고전류, 저전압 상태일 대 발생한다. 높은 전류로 인해 방전 전극의 음극에 전자들이 넘쳐나게 되고, 가열된 열에너지로 인해 다량의 전자가 방출하게 된다. 따라서, 열전자들은 양극으로 흘러 들어가면서 비전도성 유체에 전류가 흐르게 된다.

한 쌍의 방전 전극(310)은 플러스 전압을 인가하는 제1 방전 전극과 마이너스 전압을 인가하는 제2 방전 전극을 구비한다.

이 때, 제어부(400)는 방전 전극(310)에 방전 전압을 인가한다.

도5에 도시된 바와 같이, 유로부를 통과하는 유체와 접하는 유로부의 내측면 중 제1 방전 전극은 제1 측벽(110a)과 분리벽(120) 사이에 위치하고, 제2 방전 전극은 분리벽(120)과 제2 측벽(110b) 사이에 위치하여, 제1 방전 전극에는 제어부(400)로부터 플러스 전압이 인가되고, 제2 방전 전극에는 제어부(400)로부터 마이너스 전압이 인가되는 방식으로, 관로 내를 통과하는 유체에 대한 이온화 처리가 수행된다.

방전이 일어나는 방전 전극(310)의 일단은 방전이 용이하게 발생될 수 있도록 첨부가 점점 날카로워 지는 형태로도 구현될 수 있지만, 방전으로 인한 산화 및 마모현상 등과 같은 내구성 문제를 개선하기 위해서는 전극은 말단을 곡면 형태로 구현하는 것이 바람직하다.

방전 전극들간에 인가되는 전압의 차이에 의하여 방전 현상이 발생하고, 이러한 방전 현상은 관로를 이동하는 비전도성 유체의 일부를 적어도 일시에 이온화하여 전도성 유체로 변환할 수 있다.

도면에 도시하지는 않았지만, 방전 전극들에 부착한 피막상의 불순물 또는 금속 산화물 등의 스케일(Scale)이 발생한 경우, 초음파 제공부를 통해 초음파의 높은 에너지를 이용해 음향진동을 부여하여 스케일(Scale)을 제거하고 방지한다.

보다 상세하게는, 초음파를 이용해 방전전극들의 관내벽과 스케일 사이의 공기방울을 제거하면서 스케일을 제거하고, 스케일이 관벽에 부착되는 것을 막는다. 초음파 스케일 방지기는 주파수 16~20KHZ의 음파 및 음향진동이 갖는 물리적 힘을 이용하여 금속 표면에 생성된 고형물을 분리시키는 기술은 이미 개발되어 공개된 바 있으므로 그 구성에 대해서 여기서는 상세하게 설명하지 않는다.

또한, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 제어부(400)는 미리 정해진 패턴에 따라 방전 전극(310)을 구동시킬 수 있다. 실제로, 관로 내에 흐르는 유체는 전도성 유체일 수 있고, 비전도성 유체일 수 있지만, 실제로 비전도성 유체라 할지라도 일부 전도성을 가질 수 있으므로, 애초에 포함된 전도성 성분에 대한 고려가 필요하다. 이를 위해서, 제어부(400)는 일정 시간 간격으로 오프된 상태로 동작하도록 구현될 수 있다. 즉, 방전 전극(310) 구동되지 않는 시간 구간에서 유량 계산부(800)에서 측정되는 유량은 방전 전극(310)의 동작에 따라 이온화된 것에 의하여 발생한 것이 아니라, 유체에 이미 포함된 이온성 물질에 의하여 측정된 것이다.

따라서, 오프된 상태에서 측정된 값은 일종의 오프셋 값으로 볼 수 있으며, 유량 계산부(800)는 유량을 계산함에 있어서 방전 전극(310)이 동작하는 상태에서 계산되는 제1 유량값과, 오프된 상태에서 계산되는 제2 유량값 간의 차이를 계산하여, 그 차이값을 최종적인 유량값으로 출력할 수 있다.

도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 관로에 삽입된 유량 측정 장치를 도시한 도면이다.

유량 측정 장치의 적어도 일 부분이 상기 관로에 삽입되는 위치는, 0.55 d 내지 0.60 d 인 지점 및 0.70 d 내지 0.85 d 인 지점 중 하나인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 관로의 0.58 d인 제1 지점 또는 0.71 d인 제2 지점 또는 0.82 d인 제3 지점 중 적어도 하나인 것이 가장 바람직하다.

일 실시예에 의하면, 관로 내에 삽입되는 유량 측정 장치는 한 개가 아닌, 복수개로 설치하여, 불안정한 유속구조에서도 안정된 측정이 가능하도록 구현될 수 있다. 이는 관로가 대구경 단관일수록 더 많은 전단 직관부가 필요하므로, 필요로 하는 대지면적이 더 늘어나고, 또한 전단 직관부 확보가 곤란하면 측정할 때 정확도가 현저히 떨어질 수 밖에 없다. 따라서, 굴곡구간을 지난 지점에서 한쪽으로 유체가 치우치는 현상이 발생되는 문제를 보완하기 위해, 제1 지점 또는 제2 지점 또는 제3 지점에 적어도 하나 이상의 유량 측정 장치를 마련하여, 제1 지점 및 제2 지점 중 적어도 두 지점에서 측정한 유량의 가중치에 대한 연산을 이용하여 측정할 수 있다.

유량 측정 장치(1)의 하우징은 본 명세서에서 도시한 도면들과 같이 사각형태로 구현될 수 있고, 원통형태로 구현될 수도 있다. 하우징은 특별한 제한 없이, 다양한 형태로 구현 가능하다.

본 발명의 몇 가지의 실시 형태를 설명했지만, 이들 실시 형태는 예로서 제시한 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하고 있지 않다. 이들 신규의 실시 형태는, 그 밖에의 다양한 형태로 실시되는 것이 가능하고 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 생략, 치환, 변경을 행할 수 잇다. 이들 실시 형태나 그 변형은 발명의 범위나 요지에 포함됨과 함께, 청구범위에 기재된 발명과 그 균등한 범위에 포함된다.

100: 유로부
110a: 제1 측벽
110b: 제2 측벽
120: 분리벽
200: 자기장 발생부
300: 전극부
310: 방전 전극
400: 제어부
500: 증폭부
600: 필터부
700: 전압 주파수 변환부
800: 유량 계산부

Claims (9)

1. 유량을 측정하고자 하는 관로에 삽입되어, 상기 관로의 내부를 흐르는 유체의 유량을 측정하기 위하여 상기 관로의 내부를 흐르는 유체 중 적어도 일부의 유체가 흐르도록 유로를 제공하는 유로부;
   상기 유로부와 인접하여 형성되고, 상기 유로에 자기장을 발생시키는 자기장 발생부;
   상기 자기장 발생부의 양측에서 서로 이격되어 고정 설치되고, 상기 유로부를 통과하는 상기 유체와 접하도록 상기 유로부의 내측에 위치하며, 상기 유체에 의하여 유도되는 전압을 감지하는 적어도 한 쌍의 전극부; 및
   상기 유체가 흐르는 유로는 제1 유로와 제2 유로를 포함하고,
   상기 유로부는, 상기 제1 유로와 제2 유로를 구분하는 분리벽;
   상기 분리벽에 일방향으로 대향하여 위치하며, 상기 제2 유로를 제공하는 제2 측벽을 더 포함하되,
   제1 측벽, 제2 측벽 및 분리벽 각각은, 상기 유체가 흘러 들어오는 유입부와 상기 유체가 흘러나가는 유출구의 폭은 좁고, 상기 유입부와 유출구의 사이에 위치하는 중심의 폭은 상대적으로 넓은 것을 특징으로 하는 삽입식 유량 측정 장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 유로부가 상기 관로에 삽입되는 위치는,
   상기 관로의 직경이 0.58 d 인 제1 지점 또는 0.71 d 인 제2 지점 또는 0.85 d 인 제3 지점 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 것을 더 포함하는 삽입식 유량 측정 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 전극부는
   상기 관로 내부를 흐르는 측정하고자 하는 유체 중 비전도성 유체에 대하여 적어도 일부 이온화 시키기 위하여 열전자를 방출하며 발생되는 전위차를 이용하여 방전을 하는 적어도 한 쌍의 방전 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 삽입식 유량 측정 장치.
6. 제4항에 있어서,
   상기 유량을 측정하는 것은,
   상기 제1 지점 또는 상기 제2 지점 또는 상기 제3 지점 중 적어도 두 지점에서 측정한 유량의 가중치에 대한 연산을 이용하여 측정하는 것을 특징으로 하는 것을 더 포함하는 삽입식 유량 측정 장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 유로부와 연결되어 상기 관로에 적어도 일 부분이 삽입되는 하우징을 더 포함하고,
   상기 자기장 발생부와 전극부는 상기 하우징 내부에 형성되는 것을 특징으로 하는 삽입식 유량 측정 장치.
8. 제5항에 있어서,
   상기 방전 전극으로 방전전압을 인가하는 제어부;
   상기 전극부로부터 전달받은 전압의 신호를 증폭시키는 증폭부;
   상기 증폭부로부터 증폭된 신호에 불필요한 신호를 제거하는 필터부;
   상기 필터부로부터 필터링된 상기 신호를 입력받고, 상기 입력된 신호의 크기에 따라 주파수가 다른 펄스신호를 출력하는 전압주파수 변화부; 및
   상기 출력한 펄스신호에 따라 유량을 계산하는 유량 계산부;
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 삽입식 유량 측정 장치.
9. 제5항에 있어서,
   상기 방전 전극의 일단은 상기 방전에 의한 마모를 방지하기 위해 곡면으로 구현되는 것을 특징으로 하는 것을 더 포함하는 삽입식 유량 측정 장치.

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