KR102176781B1 - 하이브리드 수도계량기 및 이를 이용한 검침시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하이브리드 수도계량기 및 이를 이용한 검침시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 아날로그 방식의 습식 수도계량기와 디지털 방식의 전자 수도계량기가 혼합되어 수돗물 사용량의 계측 정밀도를 크게 향상시킬 수 있는 하이브리드 수도계량기 및 이를 이용한 검침시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 하이브리드 수도계량기는 일측에 유체가 유입되도록 유입구(110)가 형성되고, 타측에 유체가 배출되도록 배출구(120)가 각각 형성되는 하부외갑(100); 상기 하부외갑(100)의 내부에 설치되며, 둘레에 다수의 유입공(210)과 배출공(220)이 형성되는 하부내갑(200); 상기 하부내갑(200)의 내부에 회전 가능하게 결합되어 유체의 압력을 통해 회전되는 임펠러(300); 상기 하부내갑(200)의 상부에 설치되어 물의 유입을 차단하는 상부내갑(400); 상기 상부내갑(400)의 내부에 설치되어 임펠러(300)의 회전수를 계수하여 유량을 측정하는 전자식 계량부(500); 상기 상부내갑(400)의 상부에 설치되며, 상기 임펠러(300)에 결합되는 기어부(610)가 내장되는 기계식 계량부(600); 및 상기 하부외갑(100)에 결합되어 하부외갑(100)의 개구부를 밀폐시키는 상부외갑(700);을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

하이브리드 수도계량기 및 이를 이용한 검침시스템{Hybrid water meter and meter reading system using the same}

본 발명은 하이브리드 수도계량기 및 이를 이용한 검침시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 아날로그 방식의 습식 수도계량기와 디지털 방식의 전자 수도계량기가 혼합되어 수돗물 사용량의 계측 정밀도를 크게 향상시킬 수 있는 하이브리드 수도계량기 및 이를 이용한 검침시스템에 관한 것이다.

일반적으로 수도계량기는 주택이나 각종 건축물에서 소비하고 있는 수돗물의 사용량을 검침하여 물 소비에 따른 적정 요금을 부과할 수 있도록 물의 양을 계량하는 것이다.

이러한 수도계량기는 크게 2종으로 구성되는데, 이는 아날로그 방식의 수도계량기와 디지털 방식의 수도계량기로 구성된다.

여기서, 아날로그 방식의 수도계량기는 습식과 건식으로 구분되는데, 건식 수도계량기는 유량을 측정 및 표시하는 계량부의 작동과정에서 그 내부로 물이 유입되지 않도록 구성된 것이고, 습식 수도계량기는 계량부의 작동과정에서 그 내부로 물이 유입되도록 구성된 것이다. 일반적으로 기어부 등의 마모로 인한 오차, 동파방지를 위해 내부에 글리세린이 충진된 습식 수도계량기가 주로 사용되고 있다.

디지털 방식의 수도계량기는 오류 및 동작상태, 표시항목 구분, 단위, 측정량, 사용량 측정여부 등의 각종 정보가 표시되며, 아날로그 방식의 기어부분이 없어 유량 흐름에 부하가 없어 정밀도가 높다는 장점이 있다.

이와 관련된 기술의 일예가 하기 문헌 1에 개시되어 있다.

특허문헌 1에는 수도관이 연결되는 유입구와 배출구가 양측에 각각 형성되며, 상면에는 개구부가 형성된 하우징, 상기 하우징의 내부에 구비된 지지케이스, 상기 지지케이스의 내부에 회전 가능하게 결합된 임펠러, 상기 임펠러의 상단에 결합된 영구자석, 상기 지지케이스의 상면에 구비되며, 하측면에는 상기 영구자석의 회전을 감지하는 감지센서가 구비된 계량수단, 상기 하우징에 결합되어 상기 하우징의 개구부를 밀폐하는 밀폐부재를 포함하는 전자식 수도계량기에 있어서, 상기 임펠러는 상하방향으로 연장되며, 상면이 개방된 지지통체, 상기 지지통체의 둘레부에서 방사방향으로 연장된 복수개의 블레이드, 상기 지지통체의 내부 바닥면에서 상측으로 연장된 회전축을 포함하고, 상기 영구자석은 상하방향으로 연장되고, 중앙부에 관통공이 형성된 원통형상으로 구성되어 상기 회전축의 상단 외측에 끼움 결합되고, 상기 회전축의 외경은 상기 지지통체의 내경에 비해 작게 구성되어, 회전축의 외주면과 지지통체의 내주면 사이에 틈이 형성되도록 구성되고, 탄성이 있는 고무재질로 구성되며, 외주면이 상기 지지통체의 내주면에 밀착되도록 상기 회전축의 외측에 끼움 결합되어 상기 틈의 입구부분을 밀폐하는 탄성링체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 수도계량기에 대해 개시되어 있다.

그러나, 상술한 바와 같은 종래의 전자식 수도계량기는 임펠러가 고속으로 회전될 때, 영구자석에서 슬립이 발생하여 영구자석의 회전을 측정할 때 오차가 발생되는 문제점이 있다. 따라서, 기존 아날로그 방식의 습식 수도계량기의 구조를 유지하면서 전자식 수도계량기의 단점을 극복한 하이브리드 수도계량기의 개발이 요구되고 있는 실정이다.

대한민국 등록특허공보 제10-1790326호(2017.10.19. 등록)

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 인크리멘털 엔코더(Incremental encoder) 기술을 적용하여 기존의 습식 수도계량기의 아날로그 방식의 기어부를 유지하면서 전자식 수도계량기의 단점을 극복하여 수돗물 사용량의 계측 정밀도를 크게 향상시킬 수 있는 하이브리드 수도계량기 및 이를 이용한 검침시스템을 제공하는데 목적이 있다.

또한, 전자식 계량부가 수용되는 상부내갑의 내부공간을 수밀상태로 유지하여 물이 유입되는 것을 차단할 수 있는 하이브리드 수도계량기 및 이를 이용한 검침시스템을 제공하는데 목적이 있다.

또한, 수도계량기의 검침값을 옥외검침부에서 검침할 수 있고, 사물인터넷을 기반으로 하여 수도계량기를 원격으로 검침할 수 있는 하이브리드 수도계량기 및 이를 이용한 검침시스템을 제공하는데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 하이브리드 수도계량기는 일측에 유체가 유입되도록 유입구(110)가 형성되고, 타측에 유체가 배출되도록 배출구(120)가 각각 형성되는 하부외갑(100); 상기 하부외갑(100)의 내부에 설치되며, 둘레에 다수의 유입공(210)과 배출공(220)이 형성되는 하부내갑(200); 상기 하부내갑(200)의 내부에 회전 가능하게 결합되어 유체의 압력을 통해 회전되는 임펠러(300); 상기 하부내갑(200)의 상부에 설치되어 물의 유입을 차단하는 상부내갑(400); 상기 상부내갑(400)의 내부에 설치되어 임펠러(300)의 회전수를 계수하여 유량을 측정하는 전자식 계량부(500); 상기 상부내갑(400)의 상부에 설치되며, 상기 임펠러(300)에 결합되는 기어부(610)가 내장되는 기계식 계량부(600); 및 상기 하부외갑(100)에 결합되어 하부외갑(100)의 개구부를 밀폐시키는 상부외갑(700);을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 하부외갑(100)의 유입구(110)에는 일측에서 타측으로 갈수록 직경이 축소되는 스트레이너(130)가 설치되고, 상기 스트레이너(130)의 내부에 삽입되며, 일측에서 타측으로 갈수록 단면적이 넓어지는 유수면적가변부재(140)가 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 상부내갑(400)의 하부에는 상기 임펠러(300)의 회전축(310)이 통과되도록 관통공(410)이 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 관통공(410)에는 홀마개(420)가 끼워지고, 상기 상부내갑(400)의 내부 바닥면에는 상기 홀마개(420)를 통과한 임펠러(300)의 회전축(310)에 고무링(430)이 끼워져 밀착되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전자식 계량부(500)는 상기 임펠러(300)의 회전축(310)에 결합되어 회전되며, 원주를 따라 방사상으로 다수개의 슬롯(511)이 형성되는 엔코더 디스크(510); 상기 엔코더 디스크(510)를 사이에 두고 발광부(521)와 수광부(522)가 서로 대향 배치되는 포토센서(520);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 엔코더 디스크(510)는 상기 회전축(310)의 회전량에 따라 온/오프(on/off)의 펄스수로 변환하여 출력하는 증분형 엔코더(incremental encoder)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 하부외갑(100)의 배출구(120)에는 물이 역류되는 것을 방지하는 역류방지용 카트리지(900)가 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 하부외갑(100)의 유입구(110)에는 스트레이너(130)가 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스트레이너(130)의 내부에는 유수면적가변부재(140)가 구비되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 하이브리드 수도계량기를 이용한 검침시스템은 하이브리드 수도계량기(810); 상기 하이브리드 수도계량기(810)와 유선 또는 무선으로 연결되어 하이브리드 수도계량기(810)의 수돗물 사용량에 대한 검침 데이터를 획득하는 옥외검침기(820); 상기 옥외검침기(820)로부터 검침 데이터를 수신하여 이를 무선으로 송신하는 중계기(830); 상기 중계기(830)로부터 검침 데이터를 수신하여 이를 무선으로 송신하는 수집기(840); 및 상기 수집기(840)로부터 검침 데이터를 수신하여 데이터베이스에 저장 및 관리하는 관리서버(850);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 하이브리드 수도계량기 및 이를 이용한 검침시스템은 기존 습식 수도계량기의 구조를 유지하면서 전자식 수도계량기의 단점을 극복한 인크리멘털 엔코더 기술을 적용하여, 모든 전자회로를 옥외에 설치된 옥외검침기에 설치함으로써 검침의 효율성을 향상시켰을 뿐만 아니라, 기존 습식 수도계량기의 기어방식에 의한 검침값을 유지함으로써 전자식 수도계량기에서 오류 발생할 경우도 기계식 다이얼 검침을 통해 수돗물 양의 계측을 지속적으로 수행할 수 있다는 효과가 있다.

또한, 전자식 계량부가 수용되는 상부내갑의 내부공간을 수밀상태로 유지하여 물이 유입되는 것을 차단함으로써, 겨울철 동파를 방지하면서 전자식 계량부의 내구성을 확보하는 한편 계측 정밀도를 향상시키는 효과가 있다.

또한, 하이브리드 수도계량기를 이용한 검침시스템을 통해 플랫폼 시스템 오류 시 기계식 계량부를 통해 직접 검침이 가능하고, 기계식 계량부의 기어부 마모, 구동부 고장 등으로 인해 검침이 정확하지 않을 경우, 기계식 계량부와 전자식 계량부를 통해 수돗물의 양을 별도로 계측해서 상호 보완하여 오차를 줄이는 효과가 있다.

또한, 검침원이 돌아다니면서 일일이 수도계량기를 검침하지 않고 원격으로 검침할 수 있으며, 검침 결과를 일일이 수작업으로 컴퓨터에 입력해야 하는 불편함을 해결하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 하이브리드 수도계량기를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 하이브리드 수도계량기를 도시한 분해사시도.
도 3은 본 발명에 따른 하이브리드 수도계량기를 도시한 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 하부내갑을 도시한 사시도.
도 5는 도 3의 A부 확대도.
도 6은 본 발명에 따른 전자식 계량부를 개략적으로 도시한 구성도.
도 7은 본 발명에 따른 전자식 계량부의 출력 파향을 도시한 도면.
도 8은 본 발명에 따른 하이브리드 수도계량기의 다른 실시예를 도시한 도면.
도 9는 본 발명에 따른 스트레이너 및 유수면적가변부재를 도시한 사시도.
도 10은 본 발명에 따른 하이브리드 수도계량기를 이용한 검침시스템을 도시한 구성도.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 하이브리드 수도계량기는 아날로그 방식의 습식 수도계량기와 건식인 디지털 방식의 전자 수도계량기가 혼합되어 수돗물 양의 계측 정밀도를 크게 향상시키는 것으로, 하부외갑(100), 하부내갑(200), 임펠러(300), 상부내갑(400), 전자식 계량부(500), 기계식 계량부(600) 및 상부외갑(700)을 포함한다.

상기 하부외갑(100)은 수돗물공급라인에 연결되는 것으로서, 일측에 유체가 유입되도록 유입구(110)가 형성되고, 타측에 유체가 배출되도록 배출구(120)가 각각 형성된다.

상기 유입구(110)를 통해 유입된 수돗물이 하부외갑(100)의 내부에 설치되는 하부내갑(100)의 내부에 구비되는 임펠러(300)를 회전시킨다.

한편, 상기 하부외갑(100)의 배출구(120) 측에는 물이 수도관으로 역류되는 것을 방지하기 위한 역류방지용 카트리지(900)가 설치될 수 있다.

상기 역류방지용 카트리지(900)는 공급되는 수돗물의 압력에 의하여 힘을 받게 되면 탄성스프링과 케이스 내부에 구비된 개폐구가 압축된 상태를 유지하므로 원활한 수돗물의 흐름이 이루어진다. 또한, 단수 등이 발생될 경우에는 개폐구가 탄성스프링의 복원력과 역류하려는 수돗물의 압력에 의하여 개폐구가 복귀하면서 유로를 차단하게 되므로 수돗물이 역류되는 것을 방지한다. 상기 역류방지용 카트리지(900)는 이미 공지된 기술로서, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 하부내갑(200)은 상기 하부외갑(100)의 내측 하부에 설치되며, 둘레에 다수의 유입공(210)과 배출공(220)이 형성된다. 또한, 상기 하부내갑(200)의 내부 중앙에는 임펠러(300)의 회전축(310)의 하단부가 삽입되는 지지축(230)이 수직으로 돌출 형성된다.

이러한 하부내갑(200)은 상기 상부내갑(400)의 하부에 직접 연결되는 제1 하부내갑(200a)과 상기 제1 하부내갑(200a) 보다 작은 외경을 갖고 하부방향으로 연장되는 제2 하부내갑(200b)로 이루어진다.

상기 제1 하부내갑(200a)에는 복수개의 배출공(220)이 일정 간격을 두고 형성된다.

상기 제1 하부내갑(200a)은 상측방향으로 갈수록 외경이 작아지는 경사진 영역을 포함하고 있으며, 이때 배출공(220)은 제1 하부내갑(200a)의 경사진 영역에 구성될 수 있다.

다시 말해, 상기 배출공(220)은 제1 하부내갑(200a)의 수직 연장부분에는 형성되지 않는 것으로서, 이는 후술되는 제2 하부내갑(200b)에 형성되는 유입공(210)으로부터 일정간격 이격되도록 형성함으로써, 하부내갑(200) 내부로 물이 유입되고 배출될 때 일률적인 속도로 이동되도록 구성된다.

상기 제2 하부내갑(200b)에는 복수개의 유입공(210)이 형성되며, 상기 유입공(210) 역시 소정의 각도를 갖도록 형성되고, 제2 하부내갑(200b)의 외주연을 따라 일정한 간격으로 형성된다.

이러한 유입공(210)은 제2 하부내갑(200b)의 높이와 동일한 높이로 형성될 수 있으나, 제2 하부내갑(200b)의 높이보다 작은 높이로 형성될 수도 있다.

이때, 상기 배출공(220) 및 유입공(210)은 모두 물이 유입되는 방향 외에 어느 한 방향이 개방되도록 형성된다.

다시 말해, 상기 배출공(220)의 경우, 제1 하부내갑(200a)의 최상면 방향이 개방되도록 형성되고, 상기 유입공(210)은 제2 하부내갑(200b)의 최하면 방향이 개방되도록 형성된다.

다만, 상기 배출공(220)의 경우, 상부내갑(400)과 결합되면서 개방된 영역이 일부 막힐 수 있고, 유입공(210)의 경우, 하부외갑(100)의 내면에 면접됨으로써 개방된 영역이 일부 막힐 수 있는데, 이는 처음부터 개방된 영역이 없는 종래의 하우징의 홀 구조와 다르게, 유입이 지연되는 물이 유입될 수 있는 공간을 만들어 주기 때문에, 물의 일률적인 이동이 가능하도록 하는데 기여하게 된다.

또한, 상기 유입공(210)과 배출공(220)은 상호 반대되는 방향으로 가짐으로써, 물의 유입과 배출이 원활하도록 한다.

특히, 상기 유입공(210)은 물이 유입되는 홀로써, 하부내갑(200)의 내부에 설치되는 임펠러가 회전하는 방향과 동일한 방향을 갖도록 각이 형성되고, 배출공(220)은 물이 배출되는 홀로써, 상술된 유입공(210)과 반대방향으로 형성될 수 있다.

즉, 상기 하부외갑(100)으로 유입된 물이 하부내갑(200)의 유입공(210)을 통해 하부내갑(200)으로 유입된 후 다시 하부내갑(200)의 배출공(220)을 통해 원활하게 배출되도록 유입공(210)과 배출공(220)이 형성된다.

따라서, 상기 하부내갑(200)의 내부에서 물의 흐름에 의해 임펠러(300)가 회전하게 되며, 하부내갑(200)의 배출공(220)을 통해 배출된 물은 하부외갑(100)의 배출구(120)를 통해 외부로 배출된다.

상기 임펠러(300)는 상기 하부내갑(200)의 내부에 회전 가능하게 결합되어 유체의 압력을 통해 회전된다.

상기 임펠러(300)는 하부내갑(200)의 내부 중앙에 수직으로 돌출 형성된 지지축(230)에 삽입되어 지지축(230) 상에서 자유롭게 회전되며, 하부내갑(200)의 내부로 유입된 물의 유량에 비례하여 회전된다.

상기 임펠러(300)의 몸체에는 다수의 블레이드(320)들이 방사상으로 형성되고, 상기 임펠러(300)의 회전축(310) 상단에 기어(330)가 일체로 형성된다. 상기 기어(330)는 기계식 계량부(600)의 기어부(610)와 맞물려 회전된다.

상기 상부내갑(400)은 상기 하부내갑(200)의 상부에 설치되어 상부내갑(400)으로 물의 유입을 차단할 수 있도록 형성되어 있다.

상기 상부내갑(400)은 상부가 개방된 구조로 이루어지며, 상부 내측에 기계식 계량부(600)가 수용된다.

상기 상부내갑(400)의 하부에는 상기 임펠러(300)의 회전축(310)이 통과되도록 관통공(410)이 형성된다.

이러한 상부내갑(400)은 제1 상부내갑(400a)과 상기 제1 상부내갑(400a) 보다 작은 직경으로 하향 연장되는 제2 상부내갑(400b)으로 구성되며, 특히 상기 제1 상부내갑(400a)의 내측면의 내경을 따라 단턱이 형성됨으로써 단턱에 오링이 구비될 수 있다.

한편, 도 5에서와 같이 상기 관통공(410)에는 하부로부터 홀마개(420)가 끼워지고, 상기 상부내갑(400)의 내부 바닥면에는 상기 홀마개(420)를 통과한 임펠러(300)의 회전축(310)에 고무링(430)이 끼워져 밀착된다.

상기 홀마개(420)는 상부내갑(400)에 견고하게 고정되어 방수기능을 안정적으로 제공하고, 상기 고무링(430)은 상부내갑(400)의 내부 바닥면에 밀착되어 상부내갑(400)의 수밀을 유지한다.

이처럼, 상기 관통공(410)에 끼워지는 홀마개(420)와 임펠러(300)의 회전축(310)에 끼워지는 고무링(430)에 의해 상기 상부내갑(400)의 내부공간을 수밀상태로 유지하여 물이 유입되는 것을 차단함으로써, 전자식 계량부(500)의 구성요소인 엔코더 디스크(510)와 포토센서(520)의 내구성을 확보하는 한편 계측 정밀도를 향상시킬 수 있다.

상기 전자식 계량부(500)는 상기 상부내갑(400)의 내부에 설치되어 임펠러(300)의 회전수를 계수하여 유량을 측정한다.

이러한 전자식 계량부(500)는 상기 임펠러(300)의 회전축(310)에 결합되어 회전되며, 원주를 따라 방사상으로 다수개의 슬롯(511)이 형성되는 엔코더 디스크(510), 상기 엔코더 디스크(510)를 사이에 두고 발광부(521)와 수광부(522)가 서로 대향 배치되는 포토센서(520)를 포함한다.

종래 전자식 수도계량기의 자기(영구자석) 센싱방식은 물리적으로 배치할 수 있는 극수(N극, S극)가 한정되어 있으므로 정밀 제어에 한계가 있다. 이에 본 발명에서는 상기 엔코더 디스크(510) 및 포토센서(520)로 이루어진 전자식 계량부(500)가 광학 센싱방식을 통해 자기장 센싱방식의 문제점을 어느 정도 해소할 수 있다.

상기 엔코더 디스크(510)는 상기 회전축(310)의 회전량에 따라 온/오프(on/off)의 펄스수로 변환하여 출력하는 증분형 엔코더(incremental encoder)로 이루어진다.

특히, 상기 엔코더 디스크(510)는 슬롯(511)의 개수를 조절하여 미세한 임펠러(300)의 회전에 대해서도 정밀한 임펠러(300)의 회전수를 측정할 수 있다.

상기 포토센서(520)는 엔코더 디스크(510)의 회전 시 슬롯(511)에 빛을 투과시키면서 회전되는 슬롯(511)의 수량을 감지하여 제어부(미도시)에 제공한다.

상기 포토센서(520)는 광 빔에 반응해 사인파 또는 펄스 트레인으로 변환되는 정현파를 생성한다. 펄스 신호는 표시부(620)나 제어부로 보내지며, 원하는 기능을 생성하기 위해 그에 알맞은 신호를 보낸다. 상기 제어부는 포토센서(520)에 연결되고, 포토센서(520)에서 감지된 슬롯(511)의 수량을 통해 회전축(310)의 회전수를 연산하고, 연산된 회전수에 따른 제어신호를 옥외검침기에 전송한다.

도 6에 도시된 바와 같이, 포토센서(520)의 발광부(521)에서 빛을 내보내면 엔코더 디스크(510)가 회전함에 따라 슬롯(511)에 빛이 통과하여 수광부(522)에서 빛을 검출하고, 슬롯(511)이 형성되지 않은 부분은 수광부(522)에서 빛을 검출하지 못하게 된다. 여기서, 상기 엔코더 디스크(510)의 경우 빛을 검출하느냐 못하느냐에 따라 도 7에 도시된 바와 같은 파형이 검출된다. 또한, 1개의 라인에서만 슬롯(511)을 관측하는 것이 아니라 2개의 라인에서 슬롯(511)을 관측하여 정방향과 역방향까지 검출할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 전자식 계량부의 회전수 및 회전방향의 검출을 설명하면 다음과 같다.

임펠러(300)의 회전축(310)이 회전을 하게 되면, 상기 회전축(310)에 결합된 엔코더 디스크(510)가 연동 회전을 하게 되고, 이와 동시에 포토센서(520)의 발광부(521)에서 광을 출력하게 된다.

이렇게 출력된 광은 엔코더 디스크(510)에 형성된 슬롯(511)을 통과하여 수광부(522)로 수광되며, 상기 수광부(522)는 광이 수광된 개수만큼 펄스를 발생시키고, 이렇게 발생된 펄스 신호를 제어부로 인가하여 회전수를 검출하게 된다.

이처럼, 본 발명은 상기한 구조를 갖는 전자식 계량부(500)를 통해 기존 습식 수도계량기의 구조를 유지하면서 습식 수도계량기의 단점 및 건식의 전자식 수도계량기의 단점을 극복한 인크리멘털 엔코더(Incremental encoder) 기술을 적용한 하이브리드 수도계량기로, 모든 전자회로를 옥외에 설치된 옥외검침기에 설치함으로써 옥외에서 검침이 이루어질 수 있도록 하여 검침의 효율성을 향상시켰을 뿐만 아니라, 기존 습식 수도계량기의 기어방식에 의한 검침값을 유지함으로써 전자식 개량부의 오류 및 고장 발생 시 기계식 다이얼 검침을 통해 지속적인 검침이 가능하게 한다. 따라서, 아날로그 방식의 습식 수도계량기와 디지털 방식의 전자 수도계량기가 혼합되어 수돗물의 사용량을 지속적으로 검침할 수 잇을 뿐만 아니라, 계측 정밀도를 크게 향상시킬 수 있게 된다.

상기 기계식 계량부(600)는 상기 상부내갑(400)의 상부에 설치되며, 상기 임펠러(300)에 결합되는 기어부(610)가 내장된다.

즉, 상기 기어부(610)는 다수의 크고 작은 기어들이 배열되어 임펠러(300)의 회전에 따라 순차적으로 자유롭게 회전할 수 있게 된다.

상기 기어부(610)의 배열은 통상의 기계식 수도계량기에 적용되고 있는 것과 마찬가지 방식에 의해 작동하는 것이므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

상기 기계식 계량부(600)는 상기 기어부(610)로부터 전달된 회전력에 의해 숫자를 작동시켜 유량을 표시하는 표시부(620)를 포함한다.

따라서, 상기 임펠러(300)가 회전을 하게 되면 임펠러(300)의 기어(330)와 맞물려 있는 기계식 계량부(600)의 기어부(610)를 회전시키고, 상기 기어부(610)의 회전과 동시에 물의 흐름량에 따른 표시부(620)의 숫자들을 작동시킴으로써 유량을 표시하게 된다.

상기 상부외갑(700)은 상기 하부외갑(100)에 결합되어 하부외갑(100)의 개구부를 밀폐시킨다. 또한, 상기 상부외갑(700)은 기계식 계량부(600)를 고정시킨다.

상기 상부외갑(700)의 상부에는 투명재질의 덮개가 개폐 가능하게 설치될 수 있다.

도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 하부외갑(100)의 유입구(110)에는 일측에서 타측으로 갈수록 직경이 축소되는 스트레이너(130)가 설치될 수 있다. 또한, 상기 스트레이너(130)의 내부에 삽입되며, 일측에서 타측으로 갈수록 단면적이 넓어지는 유수면적가변부재(140)가 설치될 수 있다.

상기 스트레이너(130)는 하부외갑(100)의 유입구(11)에 삽입되며, 수돗물에 포함되어 있는 이물질 등을 필터링하기 위한 수단으로, 그 형상은 다양하게 변경될 수 있다.

상기 유수면적가변부재(140)의 내측면은 인입된 물의 원류와 직접 접하는 부분으로서, 이는 곡면으로 처리되어 물의 압력 손실을 최소화하는 형태를 갖는다. 그리고, 상기 유수면적가변부재(140)의 외측면은 원기둥의 표면과 유사하게 형성되어 스트레이너(130)의 내면 크기 및 형태에 대응하여 형성되어야 한다. 이러한 유수면적가변부재(140)에 의해 수돗물의 방향을 유도하게 됨으로써 유량 검침의 정밀도를 향상시킨다.

상기 스트레이너(130)의 내부에 유수면적가변부재(140)를 삽입하되, 유수면적가변부재(140)가 일측에서 타측으로 갈수록 단면적을 증대시킴으로써, 스트레이너(130)의 입구측으로 유입된 수돗물은 점차 축소되는 단면적을 따라 이동한 다음 최종적으로 스트레이너(130)의 출구측으로 배출되는 것이다.

도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 하이브리드 수도계량기를 이용한 검침시스템은 하이브리드 수도계량기(810), 옥외검침기(820), 중계기(830), 수집기(840) 및 관리서버(850)를 포함한다.

상기 하이브리드 수도계량기(810)는 이미 앞에서 설명하였는 바, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

상기 옥외검침기(820)는 상기 하이브리드 수도계량기(810)와 유선 또는 무선으로 연결되어 하이브리드 수도계량기(810)의 수돗물 사용량에 대한 검침 데이터를 획득한다.

상기 옥외검침기(820)는 유선 또는 무선 통신을 통해 상기 하이브리드 수도계량기(810)로부터 검침 데이터를 수신하고, 수신한 검침 데이터를 메모리에 저장한 후 이를 상기 무선통신모듈을 통해 중계기(830), 수집기(840)를 거쳐 관리서버(850)에 전송하게 된다.

상기 중계기(830)는 상기 옥외검침기(820)로부터 검침 데이터를 수신하여 이를 무선으로 송신한다.

상기 중계기(830)는 상기 옥외검침기(820)와 수집기(840) 사이의 음영지역을 해소하여 통신범위를 확장시키는 기기로서, 상기 옥외검침기(820)의 검침 데이터를 수집기(840)로 전송하는 역할을 수행한다.

상기 수집기(840)는 상기 중계기(830)로부터 검침 데이터를 수신하여 이를 관리서버(850)로 무선 송신한다.

상기 수집기(840)는 상기 옥외검침기(820)의 검침 데이터를 상기 중계기(830)를 통해 전송받아 수집 저장한다.

상기 관리서버(850)는 상기 수집기(840)로부터 검침 데이터를 수신하여 데이터베이스에 저장 및 관리한다.

상기 관리서버(850)는 통신모듈을 통해 수집기(840)로부터 전송된 검침 데이터를 수신하여 이를 데이터베이스에 저장한 후 필요로 하는 곳에 관련 데이터를 제공할 수 있다.

이와 같은, 하이브리드 수도계량기를 이용한 검침시스템을 통해 플랫폼 시스템 오류 시 기계식 계량부를 통해 직접 검침이 가능하고, 기계식 계량부의 기어부 마모, 구동부 고장 등으로 인해 검침이 정확하지 않을 경우, 기계식 계량부와 전자식 계량부를 통해 수돗물의 양을 별도로 계측해서 상호 보완하여 오차를 줄일 수 있다.

또한, 검침원이 돌아다니면서 일일이 수도계량기를 검침하지 않고 원격으로 검침할 수 있으며, 검침 결과를 일일이 수작업으로 컴퓨터에 입력해야 하는 불편함을 해결할 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양한 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.

100 : 하부외갑 110 : 유입구
120 : 배출구 130 : 스트레이너
140 : 유수면적가변부재 200 : 하부내갑
200a : 제1 하부내갑 200b : 제2 하부내갑
210 : 유입공 220 : 배출공
230 : 지지축 300 : 임펠러
310 : 회전축 320 : 블레이드
330 : 기어 400 : 상부내갑
400a : 제1 상부내갑 400b : 제2 상부내갑
410 : 관통공 420 : 홀마개
430 : 고무링 500 : 전자식 계량부
510 : 엔코더 디스크 511 : 슬롯
520 : 포토센서 521 : 발광부
522 : 수광부 600 : 기계식 계량부
610 : 기어부 620 : 표시부
700 : 상부외갑 810 : 하이브리드 수도계량기
820 : 옥외검침기 830 : 중계기
840 : 수집기 850 : 관리서버
900 : 역류방지용 카트리지

Claims (10)

1. 일측에 유체가 유입되도록 유입구(110)가 형성되고, 타측에 유체가 배출되도록 배출구(120)가 각각 형성되는 하부외갑(100);
   상기 하부외갑(100)의 내부에 설치되며, 둘레에 다수의 유입공(210)과 배출공(220)이 형성되는 하부내갑(200);
   상기 하부내갑(200)의 내부에 회전 가능하게 결합되어 유체의 압력을 통해 회전되는 임펠러(300);
   상기 하부내갑(200)의 상부에 설치되어 물의 유입을 차단하는 상부내갑(400);
   상기 상부내갑(400)의 내부에 설치되어 임펠러(300)의 회전수를 계수하여 유량을 측정하는 전자식 계량부(500);
   상기 상부내갑(400)의 상부에 설치되며, 상기 임펠러(300)에 결합되는 기어부(610)가 내장되는 기계식 계량부(600); 및
   상기 하부외갑(100)에 결합되어 하부외갑(100)의 개구부를 밀폐시키는 상부외갑(700);을 포함하며,
   상기 상부내갑(400)의 하부에는 상기 임펠러(300)의 회전축(310)이 통과되도록 관통공(410)이 형성되고,
   상기 관통공(410)에는 홀마개(420)가 끼워지고, 상기 상부내갑(400)의 내부 바닥면에는 상기 홀마개(420)를 통과한 임펠러(300)의 회전축(310)에 고무링(430)이 끼워져 밀착되며,
   상기 전자식 계량부(500)는 상기 임펠러(300)의 회전축(310)에 결합되어 회전되며, 원주를 따라 방사상으로 다수개의 슬롯(511)이 형성되는 엔코더 디스크(510); 상기 엔코더 디스크(510)를 사이에 두고 발광부(521)와 수광부(522)가 서로 대향 배치되는 포토센서(520);를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 수도계량기.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 하부외갑(100)의 유입구(110)에는 일측에서 타측으로 갈수록 직경이 축소되는 스트레이너(130)가 설치되고, 상기 스트레이너(130)의 내부에 삽입되며, 일측에서 타측으로 갈수록 단면적이 넓어지는 유수면적가변부재(140)가 설치되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 수도계량기.
   
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 엔코더 디스크(510)는 상기 회전축(310)의 회전량에 따라 온/오프(on/off)의 펄스수로 변환하여 출력하는 증분형 엔코더(incremental encoder)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 수도계량기.
   
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 하부외갑(100)의 배출구(120)에는 물이 역류되는 것을 방지하는 역류방지용 카트리지(900)가 구비되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 수도계량기.
   
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 하부외갑(100)의 유입구(110)에는 스트레이너(130)가 구비되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 수도계량기.
   
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 스트레이너(130)의 내부에는 유수면적가변부재(140)가 구비되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 수도계량기.
   
10. 청구항 1, 청구항 2, 청구항 6 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 기재된 하이브리드 수도계량기(810);
    상기 하이브리드 수도계량기(810)와 유선 또는 무선으로 연결되어 하이브리드 수도계량기(810)의 수돗물 사용량에 대한 검침 데이터를 획득하는 옥외검침기(820);
    상기 옥외검침기(820)로부터 검침 데이터를 수신하여 이를 무선으로 송신하는 중계기(830);
    상기 중계기(830)로부터 검침 데이터를 수신하여 이를 무선으로 송신하는 수집기(840); 및
    상기 수집기(840)로부터 검침 데이터를 수신하여 데이터베이스에 저장 및 관리하는 관리서버(850);를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 수도계량기를 이용한 검침시스템.

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