KR102212130B1 - 외부 온도 변화에 따른 영향을 최소화하는 초음파 수도미터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수도 배관에 연통되는 수도 배관 연결부; 일면에 상기 수도 배관 연결부를 흐르는 유체의 흐름 방향으로 상호 이격되게 형성되고 각자의 말단이 상기 수도 배관 연결부의 외벽 및 내벽 사이로 관통되는 한 쌍의 돌출부를 가진 하우징; 및 한 쌍의 상기 돌출부에 각각 수납되는 한 쌍의 초음파 변환자;를 포함하며, 상기 하우징의 본체가 보온재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 외부 온도 변화에 따른 영향을 최소화하는 초음파 수도미터에 관한 것이다.

Description

외부 온도 변화에 따른 영향을 최소화하는 초음파 수도미터{Ultrasonic type water meter for reducing the effect of the fluctuation in temperature}

본 발명은 수도 배관에 흐르는 유체의 온도 변화로부터 초음파 변환자를 보호하기 위한 외부 온도 변화에 따른 영향을 최소화하는 초음파 수도미터에 관한 것이다.

일반적으로 수돗물의 유량을 계량하기 위하여 수도미터가 사용된다. 수도 미터는 기계식 유량계 및 초음파식 유량계가 있다.

기계식 유량계는 유체 유동에 의해 회전하는 날개의 회전수를 측정하여 유량을 측정한다.

그런데, 기계식 유량계는 사용 기간이 많이 경과되면, 날개 또는 날개의 축이 마모가 발생하여 유량 측정 오차가 점점 커지는 문제점이 있다.

또한, 기계식 유량계는 유체 유동 및 날개의 마찰으로 인하여, 낮은 유량에서 유량 측정 오차가 매우 큰 문제점이 있다.

또한, 기계식 유량계는 동절기에 주위 온도가 낮아져서 유체가 결빙 될 경우, 회전날개와 고정축의 동파에 의해 고장이 잦거나 유량 측정 오차가 발생하나는 문제점이 있었다.

초음파식 유량계는 유체의 흐름 방향으로 상호 이격되게 설치된 한 쌍의 초음파 변환자를 이용하여 유량을 측정한다. 즉, 한 쌍의 초음파 변환자 중 일방에서 송신된 초음파가 타방에 전파되는 시간 및 타방에서 송신된 초음파가 일방에 전파되는 차이를 이용하여 유체의 속도를 구하고 유체의 속도에 관로의 단면적을 곱하여 유량을 산출한다.

초음파 변환자는 주로 관로의 외면에 장착된다. 이 때, 관로를 흐르는 유체의 온도가 매우 낮은 경우, 관로를 흐르는 유체 및 외기의 온도 차이로 인하여 관로의 외면에 결로가 발생하고 이로 인한 습기가 초음파 변환자의 고장을 유발하는 문제점이 있었다.

따라서 상술한 문제점을 해결하기 위한 다양한 기술의 개발이 필요한 실정이다.

한국등록특허 제10-1780780호(2017.09.15)

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 외부 온도 변화로부터 초음파 변환자를 보호하기 위한 초음파 수도미터를 제공하려는 것이다.

본 발명에 따른 외부 온도 변화에 따른 영향을 최소화하는 초음파 수도미터는 수도 배관에 연통되는 수도 배관 연결부; 일면에 상기 수도 배관 연결부를 흐르는 유체의 흐름 방향으로 상호 이격되게 형성되고 각자의 말단이 상기 수도 배관 연결부의 외벽 및 내벽 사이로 관통되는 한 쌍의 돌출부를 가진 하우징; 및 한 쌍의 상기 돌출부에 각각 수납되는 한 쌍의 초음파 변환자;를 포함하며, 상기 하우징의 본체가 보온재질로 이루어진다.

또한, 상기 보온재질은 폴리페닐렌설파이드(Poly Phenylene sulfide, PPS)에 유리섬유(Glass Fiber)를 혼합한 혼합물질일 수 있다.

또한, 상기 하우징에 수납되는 배터리;를 더 포함하며, 상기 배터리는 한 쌍의 상기 초음파 변환자에 전기적으로 연결되는 전극탭을 가지며, 상기 전극탭이 니켈 재질로 이루어질 수 있다.

또한, 한 쌍의 상기 초음파 변환자 중 일방에서 송신된 초음파가 반사되어 타방으로 전파되는 초음파 경로가 형성되도록 상기 수도 배관 연결부의 내벽에 각각 설치되는 다수의 반사경;을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 초음파 경로가 W 구조로 형성되며, 상기 반사경이 상기 W 구조의 각 교차점마다 설치될 수 있다.

또한, 상기 초음파 경로에 설치되는 안내부;를 더 포함하며, 상기 안내부는 상기 초음파 경로를 수용하는 유로; 상기 유로의 일단에 연통되며, 상기 유체의 흐름 방향으로 갈수록 직경이 점점 좁아지는 구조를 갖는 유입부; 및 상기 유로의 타단에 연통되며, 상기 유체의 흐름 방향으로 갈수록 직경이 점점 넓어지는 구조를 갖는 유출부;를 가질 수 있다.

또한, 상기 안내부는 상기 유입부의 상부 및 하부 사이에 형성되는 제1분리벽; 및 상기 유출부의 상부 및 하부 사이에 형성되는 제2분리벽;을 가질 수 있다.

또한, 상기 안내부는 한 쌍의 상기 돌출부의 말단이 각각 삽입되는 한 쌍의 관통부가 형성될 수 있다.

또한, 상기 수도 배관 연결부와 상기 하우징을 고정하는 고정부;를 더 포함하며, 상기 하우징은 일면에 오목한 오목부가 형성되며, 상기 고정부는 한 쌍의 상기 돌출부를 사이에 두고 상기 수도 배관 연결부에 결합되며, 상기 오목부에 삽입되는 제1고정레일 및 제2고정레일; 상기 제1고정레일을 따라 슬라이딩되는 한 쌍의 제1클립과, 한 쌍의 상기 제1클립의 일단을 서로 연결하는 제1연결바를 포함하는 제1그립부; 및 상기 제2고정레일을 따라 슬라이딩되는 한 쌍의 제2클립과, 한 쌍의 상기 제2클립의 일단을 서로 연결하는 제2연결바를 포함하는 제2그립부;를 포함하며, 한 쌍의 상기 제1클립의 일단에 서로를 향하여 돌출되는 제1푸싱부가 형성되며, 한 쌍의 상기 제1클립이 상기 제1고정레일을 따라 슬라이딩되는동안 상기 제1푸싱부에 의해 서로 벌어져서 상기 오목부의 내벽에 압착되어 고정되며, 한 쌍의 상기 제2클립의 일단에 서로를 향하여 돌출되는 제1푸싱부가 형성되며, 한 쌍의 상기 제2클립이 상기 제2고정레일을 따라 슬라이딩되는동안 상기 제2푸싱부에 의해 서로 벌어져서 상기 오목부의 내벽에 압착되어 고정될 수 있다.

또한, 한 쌍의 상기 제1클립의 타단에 서로를 향하는 방향의 반대 방향으로 돌출되는 제1걸림부가 형성되며, 한 쌍의 상기 제2클립의 타단에 서로를 향하는 방향의 반대 방향으로 돌출되는 제2걸림부가 형성될 수 있다.

이에 따라, 본 발명에 따른 외부 온도 변화에 따른 영향을 최소화하는 초음파 수도미터는 하우징 및 수도 배관 연결부의 접촉 면적이 돌출부 말단으로 한정된다. 따라서, 수도 배관 연결부에 흐르는 유체의 온도 변화로부터 하우징이 받는 영향을 감소되므로, 이러한 하우징의 본체에 수납된 초음파 변환자와 배터리를 보호할 수 있다.

특히, 본 발명에 따른 외부 온도 변화에 따른 영향을 최소화하는 초음파 수도미터는 초음파 변환자가 수납된 하우징의 본체가 보온 재질로 이루어진다. 따라서, 외기 온도 변화로부터 하우징의 본체의 내부온도가 받는 영향이 감소되므로, 이러한 하우징의 본체에 수납된 초음파 변환자와 배터리를 보호할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 외부 온도 변화에 따른 영향을 최소화하는 초음파 수도미터를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 외부 온도 변화에 따른 영향을 최소화하는 초음파 수도미터를 나타낸 분해사시도.
도 3은 본 발명에 따른 외부 온도 변화에 따른 영향을 최소화하는 초음파 수도미터를 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 외부 온도 변화에 따른 영향을 최소화하는 초음파 수도미터를 나타낸 평면도.
도 5는 본 발명에 따른 고정부를 나타낸 단면도.
도 6은 종래의 배터리의 부하후 전압(좌측)을 나타낸 그래프 및 본 발명의 배터리의 부하후 전압(우측)을 나타낸 그래프.
도 7은 종래의 하우징 본체의 외부 온도에 받는 영향정도를 SAM으로 분석한 결과를 나타낸 사진.
도 8은 본 발명의 하우징 본체의 외부 온도에 받는 영향정도를 SAM으로 분석한 결과를 나타낸 사진.
도 9는 본 발명의 하우징 본체의 내부 온도 및 외부 온도 차이를 분석한 결과를 나타낸 그래프.

이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다.

첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명에 따른 외부 온도 변화에 따른 영향을 최소화하는 초음파 수도미터를 나타낸 사시도, 도 2는 본 발명에 따른 외부 온도 변화에 따른 영향을 최소화하는 초음파 수도미터를 나타낸 분해사시도, 도 3은 본 발명에 따른 외부 온도 변화에 따른 영향을 최소화하는 초음파 수도미터를 나타낸 단면도, 도 4는 본 발명에 따른 외부 온도 변화에 따른 영향을 최소화하는 초음파 수도미터를 나타낸 평면도, 도 5는 본 발명에 따른 고정부를 나타낸 단면도이다.

도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 외부 온도 변화에 따른 영향을 최소화하는 초음파 수도미터는 수도 배관 연결부(100), 덮개(110), 하우징(200), 한 쌍의 초음파 변환자(300), 배터리(400), 다수의 반사경(500), 안내부(600) 및 고정부를 포함한다.

수도 배관 연결부(100)는 수도 배관에 흐르는 유체가 통과하는 통로 역할을 하는 것으로, 수도 배관 상에 연통된다. 수도 배관 연결부(100)는 유체의 흐름 저항이 최소화되도록 수도 배관과 동일한 직경을 가진 관으로 제작될 수 있다. 도 1을 참조하면, 수도 배관 연결부(100)의 각 양단에는 수도 배관이나 플랜지와의 나사 체결을 위한 나사산(101)이 형성될 수 있다.

덮개(110)는 수도 배관 연결부(100)를 둘러싸서 수도 배관 연결부(100)를 보온하는 역할을 하는 것으로, 보온재질로 이루어질 수 있다. 여기서, 보온 재질은 폴리페닐렌설파이드(Poly Phenylene sulfide, PPS)에 유리섬유(Glass Fiber)를 혼합한 혼합물질일 수 있다.

덮개(110)는 망 구조로 형성되는 것이 바람직하다. 그 이유는 수도 배관 연결부(100)에 누수 부위가 발생한 경우, 수도 배관 연결부(100)의 누수 부위를 시각적으로 용이하게 확인할 수 있기 때문이다.

하우징(200)은 후술할 한 쌍의 초음파 변환자(300)와 배터리(400)를 수납하는 역할을 하는 것으로, 크게 커버(210) 및 본체(220)로 구분될 수 있다.

커버(210)는 본체(220)의 개구된 상면을 개폐하는 것으로, 밀봉틀(211), 뚜껑(212), 투명부재(213), 밀봉부재(214) 및 회로틀(215)을 포함할 수 있다.

밀봉틀(211)은 본체(220)의 상면에 회전 가능하게 설치된다.

뚜껑(212)은 밀봉틀(211)의 상부를 덮는다.

투명부재(213)는 투명한 유리 재질로 이루어지며, 밀봉틀(211)의 내부에 장착된다.

밀봉부재(214)는 밀봉틀(211) 및 투명부재(213) 사이에 개재되어 밀봉틀(211) 및 투명부재(213)의 사이를 밀봉하는 역할을 한다. 일 예로, 밀봉부재(214)는 실리콘 재질로 이루어질 수 있다.(도 3 참조) 또한, 밀봉부재(214)는 디스플레이를 연결하는 케이블의 외주면에도 덮어질 수 있다.(도 4 참조)

회로틀(215)은 디스플레이가 장착되는 것으로, 밀봉틀(211)의 하부에 결합된다. 디스플레이는 후술할 콘트롤러에서 전송된 유량 데이터를 기반으로 유량 정보를 표시한다.

본체(220)는 한 쌍의 초음파 변환자(300)와 배터리(400)를 수납하는 수납통이다. 본체(220)는 보온 재질로 이루어질 수 있다. 여기서, 보온 재질은 폴리페닐렌설파이드(Poly Phenylene sulfide, PPS)에 유리섬유(Glass Fiber)를 혼합한 혼합물질일 수 있다. 따라서, 수도 배관 연결부(100)에 흐르는 유체의 온도 변화로부터 본체(220)가 받는 영향을 감소되므로, 이러한 본체(220)에 수납된 초음파 변환자(300)를 보호할 수 있다.

본체(220)의 일면에는 한 쌍의 돌출부(221)가 형성된다. 구체적으로, 한 쌍의 돌출부(221)는 유체의 흐름 방향으로 상호 이격되게 형성되고 유체의 흐름 방향에 수직하는 수직 방향으로 돌출된다.

한 쌍의 돌출부(221)는 각자의 말단이 수도 배관 연결부(100)의 외벽 및 내벽 사이에 관통된다. 이 때, 한 쌍의 돌출부(221)의 말단이 수도 배관 연결부(100)의 내측으로 튀어나오게 배치될 수 있다. 이 경우, 한 쌍의 돌출부(221)의 말단이 각각 후술할 안내부(600)의 외벽에 밀착되어 안내부(600)를 고정할 수 있다. 이 때, 안내부(600)의 외벽에는 한 쌍의 돌출부(221)의 말단이 각각 삽입되는 한 쌍의 관통부(660)가 형성될 수 있다. 여기서, 돌출부(221)의 말단과 관통부(660) 사이에는 기밀을 위한 오링(800)이 설치될 수 있다.

한 쌍의 돌출부(221)는 각각 한 쌍의 초음파 변환자(300)가 수납된다. 여기서, 돌출부(221)의 말단은 오목렌즈 형태로 형성된다. 따라서 돌출부(221)의 말단을 투과하는 초음파의 초점이 후술할 반사경(500)으로 맞춰질 것이다.

본체(220)의 일면에는 오목한 형태의 오목부(222)가 형성될 수 있다. 구체적으로, 오목부(222)는 본체(220)의 일면이 유체의 흐름 방향을 따라 천공된 형태로 형성될 수 있다. 한 쌍의 돌출부(221)는 오목부(222)의 천장면에서 돌출될 수 있다.

한 쌍의 초음파 변환자(300)는 초음파를 송신 및 수신하는 역할을 한다. 구체적으로, 한 쌍의 초음파 변환자(300)는 일방에서 송신된 초음파가 타방으로 전파되는 제1시간 및 타방에서 송신된 초음파가 일방으로 전파되는 제2시간의 차이를 측정하여 콘트롤러(미도시)로 전송한다.

여기서, 콘트롤러는 FPGA(Field-programmable gate array)로 이루어지는 것으로, 사용자의 요구에 맞게 프로그래밍하여 사용할 수 있다. 콘트롤러는 하우징(200)에 수납되며 한 쌍의 초음파 변환자(300)로부터 전송된 제1시간 및 제2시간의 차이를 이용하여 유체의 속도를 산출한 후, 유체의 속도에 수도 배관 연결부(100)의 단면적을 곱하여 유량을 산출하여 유량 데이터를 생성한 후, 유량 데이터를 디스플레이로 전송한다.

한 쌍의 초음파 변환자(300)는 서로를 향하여 초음파를 송신하거나, 후술할 반사경(500)을 이용하여 일방에서 송신된 초음파가 반사되어 타방으로 전파되거나 타방으로 송신된 초음파가 반사되어 일방으로 전파될 수 있다.

한 쌍의 초음파 변환자(300)는 회로기판(230)에 연결된 케이블을 통하여 회로기판(230)에 매달리는 형태로 배치될 수 있다. 여기서, 회로기판(230)은 일종의 인쇄회로기판(230)이다.

배터리(400)는 하우징(200)에 수납되며, 한 쌍의 초음파 변환자(300)에 전원을 공급하는 역할을 한다. 즉, 배터리(400)는 한 쌍의 초음파 변환자(300)와 전기적으로 연결될 것이다. 이 때, 배터리(400)는 한 쌍의 초음파 변환자(300)와 니켈 재질의 전극탭(410)을 매개로 전기적으로 연결된다. 이 경우, 니켈 재질 특성상 전기 저항이 매우 낮으므로, 배터리(400)의 전압이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

종래의 초음파 수도 미터에 사용되는 배터리는 초음파 변환자와 와이어 커넥터를 매개로 전기적으로 연결된다. 반면, 본 발명의 초음파 수도 미터에 사용되는 배터리는 초음파 변환자와 니켈 방식의 전극탭을 매개로 전기적으로 연결된다.

도 6은 종래의 배터리의 부하후 전압(좌측)을 나타낸 그래프 및 본 발명의 배터리의 부하후 전압(우측)을 나타낸 그래프이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 종래의 배터리는 부하전 전압(초음파 변환자 작동전 전압)이 3.58V, 부하후 전압(초음파 변환자 작동후 전압)이 2.88V이다.

반면, 본 발명의 배터리는 부하전 전압(초음파 변환자 작동전 전압)이 3.58V, 부하후 전압(초음파 변환자 작동후 전압)이 3.40V이다.

따라서, 본 발명처럼 배터리의 전극탭을 니켈 재질로 사용하는 경우, 배터리의 전압 저하가 최소화되는 것을 확인할 수 있었다.

다수의 반사경(500)은 한 쌍의 초음파 변환자(300) 중 일방에서 송신된 초음파가 반사되어 타방에 전파되거나 타방에서 송신된 초음파가 반사되어 일방으로 전파되는 초음파 경로가 형성되도록 수도 배관 연결부(100)의 내벽에 각각 설치된다. 이러한 다수의 반사경(500)은 오목렌즈 형태로 형성된다. 따라서, 반사경(500)에서 반사된 초음파의 초점이 맞춰질 것이다.

도 3을 참조하면, 초음파 경로가 W 구조로 형성되고, 반사경(500)이 W 구조의 각 교차점마다 설치된다. 이 때, 한 쌍의 돌출부(221), 한 쌍의 초음파 변환자(300) 및 다수의 반사경(500)의 배치 구조는 다음과 같다.

하우징(200)의 중심축을 지나는 가상의 선을 기준으로, 한 쌍의 돌출부(221)의 각 말단이 상측에서 하측으로 갈수록 앞서 설명한 가상의 선과의 거리가 증가하게 배치된다. 그리고 한 쌍의 초음파 변환자(300)는 각각 한 쌍의 돌출부(221)의 말단과 평행하게 배치된다. 그리고 반사경(500)은 1개가 한 쌍의 돌출부(221)의 말단 사이에 배치되고, 2개가 각각 한 쌍의 초음파 변환자(300)의 하측에 배치된다.(도 3 참조) 그리하여, 초음파 경로가 W 구조로 형성되는 것이다.

한편, 수도 배관 연결부(100)를 흐르는 유체의 수압이 매우 낮은 경우, 유체가 수도 배관 연결부(100)에 완전히 채워지지 못하게 된다. 이로 인하여, 수도 배관 연결부(100)의 하부에는 유체가 흐르는 유체층이 형성되고, 그 상부에는 공기로 채워지는 공기층이 형성된다. 이러한 공기층이 초음파 경로 상에 형성되면, 초음파의 전파 속도가 느려져서 유량 측정에 오차가 발생하게 된다.

안내부(600)는 초음파 경로에 공기층이 형성되는 것을 방지하여 유량 측정에 오차가 발생하는 것을 차단하는 역할을 하는 것으로, 초음파 경로에 설치된다. 구??적으로 안내부(600)는 초음파 경로에 흐르는 유체의 통로 직경(즉, 초음파 경로에 해당하는 수도 배관 연결부(100)의 내부 통로 직경)을 좁혀서 초음파 경로에 공기층이 형성되는 것을 방지할 수 있다.

안내부(600)의 중앙에는 유로(610)가 형성된다. 유로(610)는 초음파 경로를 수용하며 수도 배관 연결부(100)보다 작은 직경을 가지며, 더욱 바람직하게는 유로(610)에 연결되는 유입부(620)의 말단과 유로(610)에 연결되는 유출부(620)의 말단보다 작은 직경을 갖는 것이 바람직하다. 따라서, 초음파 경로에 공기층이 형성되는 것을 방지할 수 있다. (만약 초음파 경로에 공기층이 형성되는 경우, 초음파의 전파 속도가 느려질 것이다.) 한편, 유로(610)는 도면에는 도시되어 있지 않으나, 초음파 경로에 대응하는 형태로 형성될 수 있다.

안내부(600)의 일단에는 유입부(620)가 형성된다. 유입부(620)는 유로(610)의 일단에 연통되며 수도 배관 연결부(100)에서 이송된 유체를 유로(610)로 전달하는 역할을 한다. 유입부(620)는 유체의 흐름 방향으로 갈수록 직경이 점점 좁아지는 구조를 가진다. 따라서, 유입부(620) 및 유로(610)가 서로 연통된 부위에는 공기층이 형성되지 않는다.

유입부(620)의 상부 및 하부 사이에는 제1분리벽(640)이 형성된다. 제1분리벽(640)은 유입부(620)에 흐르는 유체의 흐름을 두 흐름으로 분리하여 기포발생을 방지하는 역할을 한다. 제1분리벽(640)은 유체의 흐름방향으로 갈수록 상하 폭이 점점 좁아지는 구조를 가질 수 있다.

안내부(600)의 타단에는 유출부(630)가 형성된다. 유출부(630)는 유로(610)의 타단에 연통되며 유로(610)에서 이송된 유체를 수도 배관 연결부(100)의 내부로 전달하는 역할을 한다. 유출부(630)는 유체의 흐름 방향으로 갈수록 직경이 점점 넓어지는 구조를 가진다. 따라서, 유출부(630) 및 유로(610)가 서로 연통된 부위에는 공기층이 형성되지 않는다.

유출부(630)의 상부 및 하부 사이에는 제2분리벽(650)이 형성된다. 제2분리벽(650)은 유출부(630)에 흐르는 유체의 흐름을 두 흐름으로 분리하여 기포발생을 방지하는 역할을 한다. 제2분리벽(650)은 유체의 흐름방향으로 갈수록 상하 폭이 점점 넓어지는 구조를 가질 수 있다.

한편, 안내부(600)가 초음파 경로 상에 설치되는 경우, 다수의 반사경(500)은 각각 안내부(600)의 내벽 및 외벽 사이에 형성된 다수의 안착홈에 설치된다. 이 때, 안내부(600)의 내부에 흐르는 유체의 흐름 저항이 발생하지 않도록 반사경(500)들의 내면 및 안내부(600)의 내벽이 서로 이어지는 구조로 설치되는 것이 바람직하다.

고정부는 수도 배관 연결부(100)와 하우징(200)을 고정하는 역할을 하는 것으로, 제1고정레일(710), 제2고정레일(720), 가이드레일(730), 제1그립부(740) 및 제2그립부(750)를 포함한다.(도 5 참조)

제1고정레일(710) 및 제2고정레일(720)은 후술할 제1클립(741) 및 제2클립(742)의 슬라이딩을 가이드 하는 역할을 한다. 제1고정레일(710) 및 제2고정레일(720)은 단면이 T자 형태를 가지며, 한 쌍의 돌출부(221)를 사이에 두고 수도 배관 연결부(100)에 결합되며, 오목부(222)에 삽입된다.

가이드레일(730)은 후술할 제1클립(741) 및 제2클립(742)의 말단 슬라이딩을 가이드 하는 역할을 한다. 가이드레일(730)은 단면이 T자 형태를 가지며, 한 쌍의 돌출부(221) 사이에 배치되고 수도 배관 연결부(100)에 결합되며, 오목부(222)에 삽입된다. 가이드레일(730)은 제1고정레일(710) 및 제2고정레일(720)보다 길이방향으로 길게 형성될 수 있다.

제1그립부(740)는 제1고정레일(710)과 하우징(200)을 고정하는 역할을 하는 것으로, 한 쌍의 제1클립(741) 및 제1연결바(742)를 포함한다.

한 쌍의 제1클립(741)은 제1고정레일(710)과 가이드레일(730)을 따라 순차적으로 슬라이딩되는 것으로. 한 쌍의 제1클립(741)의 일단에는 서로를 향하여 돌출되는 제1푸싱부(741a)가 형성된다. 따라서, 한 쌍의 제1클립(741)이 제1고정레일(710)을 따라 슬라이딩되는동안 제1푸싱부(741a)에 의해 서로 벌어져서 각자의 타단이 오목부(222)의 내벽에 압착되어 고정될 수 있다. 이 때, 제1푸싱부(741a)는 제1고정레일(710)과의 마찰이 감소되도록 만곡된 형태를 가질 수 있다. 구체적으로 제1푸싱부(741a)는 제1클립(741)이 슬라이딩되는 방향으로 갈수록 돌출폭이 점점 넓어지는 구조를 가질수 있다.

한 편, 한 쌍의 제1클립(741)의 타단에는 서로를 향하는 방향의 반대 방향으로 돌출되는 제1걸림부(741b)가 형성될 수 있다. 따라서, 한 쌍의 제1클립(741)이 서로 벌어지는 경우, 각자의 제1걸림부(741b)가 오목부(222)의 내벽에 압착되어 고정될 수 있을 것이다. 나아가, 오목부(222)의 내벽에는 제1걸림부(741b)가 삽입되기 위한 제1걸림홈(223)이 형성될 수 있다. 이때, 제1걸림부(741b)는 마치 갈고리 구조를 가질 수 있다.

제1연결바(742)는 한 쌍의 제1클립(741)의 일단을 연결하며, 도 1을 참조하면, 제1연결바(742)는 오목부(222)의 일단에 대응하는 형태를 가지며, 오목부(222)의 일단에 장착되어 하우징(200)을 지지할 수 있다.

제2그립부(750)는 제2고정레일(720)과 하우징(200)을 고정하는 역할을 하는 것으로, 한 쌍의 제2클립(751) 및 제2연결바(752)를 포함한다.

한 쌍의 제2클립(751)은 제2고정레일(720)과 가이드레일(730)을 따라 순차적으로 슬라이딩되는 것으로. 한 쌍의 제2클립(751)의 일단에는 서로를 향하여 돌출되는 제2푸싱부(751a)가 형성된다. 따라서, 한 쌍의 제2클립(751)이 제2고정레일(720)을 따라 슬라이딩되는동안 제2푸싱부(751a)에 의해 서로 벌어져서 각자의 타단이 오목부(222)의 내벽에 압착되어 고정될 수 있다. 이 때, 제2푸싱부(751a)는 제2고정레일(720)과의 마찰이 감소되도록 만곡된 형태를 가질 수 있다. 구체적으로 제2푸싱부(751a)는 제2클립(751)이 슬라이딩되는 방향으로 갈수록 돌출폭이 점점 넓어지는 구조를 가질수 있다.

한 편, 한 쌍의 제2클립(751)의 타단에는 서로를 향하는 방향의 반대 방향으로 돌출되는 제2걸림부(751b)가 형성될 수 있다. 따라서, 한 쌍의 제2클립(751)이 서로 벌어지는 경우, 각자의 제2걸림부(751b)가 오목부(222)의 내벽에 압착되어 고정될 수 있을 것이다. 나아가, 오목부(222)의 내벽에는 제2걸림부(751b)가 삽입되기 위한 제2걸림홈(224)이 형성될 수 있다. 이 때, 제2걸림부(751b)는 마치 갈고리 구조를 가질 수 있다.

제2연결바(752)는 한 쌍의 제2클립(751)의 일단을 연결한다. 제2연결바(752)는 오목부(222)의 타단에 대응하는 형태를 가지며, 오목부(222)의 타단에 장착되어 하우징(200)을 지지할 수 있다.

일반적으로, 초음파 수도미터에 사용되는 배터리의 수명은 약 8년으로 설계한다.

그런데, 삼성 SDI의 배터리 용량 분석 결과에 따르면, 초음파 수도미터에 사용되는 배터리의 수명이 8년미만인 경우가 많았다.

그 이유는 배터리의 외부 온도가 낮아질수록 배터리 내부의 양극 및 음극 활성 물질의 활성률이 낮아져서 배터리 용량이 저하되기 때문이다.

실제로. 배터리의 외부 온도가 영하 20도인 경우, 배터리의 외부 온도가 25인 경우와 대비하여, 배터리 용량이 최대 62% 저하된다.(아래 표 1 참조)

주변온도	전압		배터리 용량
	측정전압 (V)	전압차 (V)	측정용량 (mAh)	용량 저하율 (%)
25도	4.1	0.4	1,800	-
-20도	3.7	0.4	690	62

그러므로, 초음파 수도미터에 사용되는 배터리의 수명 저하를 방지하기 위해서는 배터리의 외부 온도에 따른 영향을 최소화하는 것이 바람직하다.

종래의 초음파 수도 미터의 배터리가 수납되는 하우징 본체는 PC(Poly carbonate)재질로 이루어지는 반면, 본 발명의 초음파 수도 미터의 배터리가 수납되는 하우징 본체는 폴리페닐렌설파이드(Poly Phenylene sulfide, PPS)에 유리섬유(Glass Fiber)를 혼합한 혼합물질로 이루어진다. 이 때, PC 재질과 혼합물질의 물성은 아래 표 2와 같다.

재료	PC 재질	혼합물질(PPS+Glass Fiber)
항목	측정값	측정값
밀도	1.19 g/cm3	1.63 g/cm3
인장강도	69 Mpa	83 MPa
열 전도성	0.25 W/(K*m)	0.33 W/(K*m)
수분 흡수율	0.03 %	0.01%

즉, 본 발명의 하우징 본체가 종래의 하우징 본체보다 밀도, 인장강도, 열전도성, 수분흡수율이 높은 것을 확인할 수 있었다.

단, 하우징 본체의 물성만으로는 배터리의 외부 온도에 따른 영향을 정확히 확인할 수 없으므로, 종래의 하우징 본체의 외부 온도에 받는 영향정도 및 본 발명의 하우징 본체의 외부 온도에 받는 영향정도를 각각 SAM으로 분석하였다.

도 7은 종래의 하우징 본체의 외부 온도에 받는 영향정도를 SAM으로 분석한 결과를 나타낸 사진, 도 8은 본 발명의 하우징 본체의 외부 온도에 받는 영향정도를 SAM으로 분석한 결과를 나타낸 사진이다.

종래의 하우징 본체의 외부 온도에 받는 영향정도를 SAM으로 분석한 결과, 도 7에 도시된 바와 같이, 첫번째 측정값(PC1)은 0.78, 두번째 측정값(PC2)은 0.07, 평균값은 0.42 으로 매우 높게 나타났다.

반면, 본 발명의 하우징 본체의 외부 온도에 받는 영향정도를 SAM으로 분석한 결과, 도 8에 도시된 바와 같이, 첫번째 측정값(PC1)은 0.00, 두번째 측정값(PC2)은 0.01, 평균값은 0.005 으로 매우 낮게 나타났다.

결국, 본 발명의 하우징 본체가 종래의 하우징 본체보다 외부 온도에 받는 영향정도가 매우 작은 것을 확인할 수 있었다.

따라서, 본 발명의 하우징 본체가 외부 온도에 받는 영향정도가 매우 작으므로, 본 발명의 하우징 본체에 수납된 배터리의 외부 온도에 받는 영향정도도 매우 작은 것을 확인할 수 있었다.

도 9는 본 발명의 하우징 본체의 내부 온도 및 외부 온도 차이를 분석한 결과를 나타낸 그래프이다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 하우징 본체의 내부 온도 및 외부 온도 차이가 10도 미만으로 유지되는 것을 확인할 수 있다.

따라서, 본 발명의 하우징 본체에 수납된 배터리의 외부 온도에 받는 영향이 최소화되는 것을 확인할 수 있었다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

100 : 수도 배관 연결부
101 : 나사산
110 : 덮개
200 : 하우징
210 : 커버
211 : 밀봉틀
212 : 뚜껑
213 : 투명부재
214 : 밀봉부재
215 : 회로틀
220 : 본체
221 : 돌출부
222 : 오목부
223 : 제1걸림홈
224 : 제2걸림홈
230 : 회로기판
300 : 초음파 변환자
400 : 배터리
410 : 전극탭
500 : 반사경
600 : 안내부
610 : 유로
620 : 유입부
630 : 유출부
640 : 제1분리벽
650 : 제2분리벽
660 : 관통부
710 : 제1고정레일
720 : 제2고정레일
730 : 가이드레일
740 : 제1그립부
741 : 제1클립
741a : 제1푸싱부
741b : 제1걸림부
742 : 제1연결바
750 : 제2그립부
751 : 제2클립
751a : 제2푸싱부
751b : 제2걸림부
752 : 제2연결바
800 : 오링

Claims (10)

1. 수도 배관에 연통되는 수도 배관 연결부;
   일면에 상기 수도 배관 연결부를 흐르는 유체의 흐름 방향으로 상호 이격되게 형성되고 각자의 말단이 상기 수도 배관 연결부의 외벽 및 내벽 사이로 관통되는 한 쌍의 돌출부를 가진 하우징;
   한 쌍의 상기 돌출부에 각각 수납되는 한 쌍의 초음파 변환자;
   한 쌍의 상기 초음파 변환자 중 일방에서 송신된 초음파가 반사되어 타방으로 전파되는 W 구조의 초음파 경로가 형성되도록 상기 수도 배관 연결부의 내벽에 상기 W 구조의 각 교차점마다 각각 설치되는 다수의 반사경; 및
   상기 초음파 경로에 설치되는 안내부;를 포함하며,
   상기 안내부는,
   상기 초음파 경로를 수용하는 유로;
   상기 유로의 일단에 연통되며, 상기 유체의 흐름 방향으로 갈수록 직경이 점점 좁아지는 구조를 갖는 유입부;
   상기 유로의 타단에 연통되며, 상기 유체의 흐름 방향으로 갈수록 직경이 점점 넓어지는 구조를 갖는 유출부;
   상기 유입부의 상부 및 하부 사이에 형성되는 제1분리벽; 및
   상기 유출부의 상부 및 하부 사이에 형성되는 제2분리벽;을 갖고,
   상기 하우징의 본체가 보온재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 외부 온도 변화에 따른 영향을 최소화하는 초음파 수도미터.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 보온재질은,
   폴리페닐렌설파이드(Poly Phenylene sulfide, PPS)에 유리섬유(Glass Fiber)를 혼합한 혼합물질인 것을 특징으로 하는 외부 온도 변화에 따른 영향을 최소화하는 초음파 수도미터.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 하우징에 수납되는 배터리;를 더 포함하며,
   상기 배터리는,
   한 쌍의 상기 초음파 변환자에 전기적으로 연결되는 전극탭을 가지며,
   상기 전극탭이 니켈 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 외부 온도 변화에 따른 영향을 최소화하는 초음파 수도미터.
   
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 제1항에 있어서,
   상기 안내부는,
   한 쌍의 상기 돌출부의 말단이 각각 삽입되는 한 쌍의 관통부가 형성되는 것을 특징으로 하는 외부 온도 변화에 따른 영향을 최소화하는 초음파 수도미터.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 수도 배관 연결부와 상기 하우징을 고정하는 고정부;를 더 포함하며,
   상기 하우징은,
   일면에 오목한 오목부가 형성되며,
   상기 고정부는,
   한 쌍의 상기 돌출부를 사이에 두고 상기 수도 배관 연결부에 결합되며, 상기 오목부에 삽입되는 제1고정레일 및 제2고정레일;
   상기 제1고정레일을 따라 슬라이딩되는 한 쌍의 제1클립과, 한 쌍의 상기 제1클립의 일단을 서로 연결하는 제1연결바를 포함하는 제1그립부; 및
   상기 제2고정레일을 따라 슬라이딩되는 한 쌍의 제2클립과, 한 쌍의 상기 제2클립의 일단을 서로 연결하는 제2연결바를 포함하는 제2그립부;를 포함하며,
   한 쌍의 상기 제1클립의 일단에 서로를 향하여 돌출되는 제1푸싱부가 형성되며,
   한 쌍의 상기 제1클립이 상기 제1고정레일을 따라 슬라이딩되는동안 상기 제1푸싱부에 의해 서로 벌어져서 상기 오목부의 내벽에 압착되어 고정되며,
   한 쌍의 상기 제2클립의 일단에 서로를 향하여 돌출되는 제2푸싱부가 형성되며,
   한 쌍의 상기 제2클립이 상기 제2고정레일을 따라 슬라이딩되는동안 상기 제2푸싱부에 의해 서로 벌어져서 상기 오목부의 내벽에 압착되어 고정되는 것을 특징으로 하는 외부 온도 변화에 따른 영향을 최소화하는 초음파 수도미터.
   
10. 제9항에 있어서,
    한 쌍의 상기 제1클립의 타단에 서로를 향하는 방향의 반대 방향으로 돌출되는 제1걸림부가 형성되며,
    한 쌍의 상기 제2클립의 타단에 서로를 향하는 방향의 반대 방향으로 돌출되는 제2걸림부가 형성되는 것을 특징으로 하는 외부 온도 변화에 따른 영향을 최소화하는 초음파 수도미터.
    
    

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