KR102254962B1 - Apparatus for measuring flow by direct transmission and reception using ultrasonic wave - Google Patents

Apparatus for measuring flow by direct transmission and reception using ultrasonic wave Download PDF

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Abstract

본 발명은 초음파를 이용한 직송수신에 의한 유량 측정장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 초음파를 이용한 직송수신에 의한 유량 측정장치는, 액체나 기체가 흐르는 유체 이송관에 설치되는 것으로, 그 몸체의 중심부에는 상기 유체 이송관이 삽입될 수 있는 메인 관통홀이 형성되고, 메인 관통홀을 소정의 경사 각도로 가로지르는 경사선 상에는 초음파 발생 센서 및 초음파 수신 센서의 삽입을 위한 홀이 메인 관통홀을 중심으로 그 양편에 메인 관통홀과 연통하도록 각각 형성되어 있는 스풀과; 초음파 발생 센서 삽입용 홀에 삽입되어 설치되며, 초음파를 발생하는 초음파 발생 센서와; 초음파 수신 센서 삽입용 홀에 삽입되어 설치되며, 초음파 발생 센서로부터 발생한 초음파를 수신하는 초음파 수신 센서; 및 초음파 발생 센서 및 초음파 수신 센서와 각각 전기적으로 연결되며, 상기 초음파 발생 센서로 초음파 발생 명령 신호를 전송하고, 상기 초음파 수신 센서에 의해 수신된 초음파 신호를 전송받아 상기 이송관 내부를 흐르는 유체의 유속 및 유량을 측정하는 제어부를 포함한다.The present invention relates to an apparatus for measuring a flow rate by direct transmission and reception using ultrasonic waves.
The flow measurement device by direct transmission and reception using ultrasonic waves according to the present invention is installed in a fluid transfer pipe through which a liquid or gas flows, and a main through hole into which the fluid transfer pipe can be inserted is formed in the center of the body, A spool in which holes for insertion of the ultrasonic generating sensor and the ultrasonic receiving sensor are formed on the inclined line crossing the main through-hole at a predetermined inclination angle so as to communicate with the main through-holes at both sides of the main through-hole; An ultrasonic wave generating sensor inserted into the ultrasonic generating sensor insertion hole and configured to generate ultrasonic waves; An ultrasonic receiving sensor inserted into the ultrasonic receiving sensor insertion hole and configured to receive ultrasonic waves generated from the ultrasonic generating sensor; And an ultrasonic generating sensor and an ultrasonic receiving sensor, respectively, electrically connected to the ultrasonic generating sensor, transmitting an ultrasonic generating command signal to the ultrasonic generating sensor, receiving the ultrasonic signal received by the ultrasonic receiving sensor, and the flow rate of the fluid flowing inside the conveying pipe. And a control unit for measuring the flow rate.

Description

초음파를 이용한 직송수신에 의한 유량 측정장치{Apparatus for measuring flow by direct transmission and reception using ultrasonic wave}Flow measurement device by direct transmission and reception using ultrasonic waves {Apparatus for measuring flow by direct transmission and reception using ultrasonic wave}

본 발명은 유량 측정장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 초음파를 이용한 직송수신 방식에 의해 유속 및 유량을 측정함으로써, 기존의 기계식 수도 미터에 비해 높은 내구성을 확보할 수 있고, 저유량 하에서도 측정 정확도 및 정밀도를 향상시킬 수 있는 초음파를 이용한 직송수신에 의한 유량 측정장치에 관한 것이다.The present invention relates to a flow measurement device, and more particularly, by measuring the flow rate and flow rate by a direct transmission/reception method using ultrasonic waves, it is possible to secure high durability compared to the existing mechanical water meter, and measurement accuracy even under a low flow rate. And it relates to a flow rate measurement device by direct transmission and reception using ultrasonic waves that can improve precision.

종래 수도 미터의 경우 대부분 접선류 회전차 방식의 기계식 유량계를 활용하고 있으나, 기계식 유량계의 경우 측정원리상 유량에 따라 측정성능 및 정밀도가 지속적으로 동일하게 유지되기 어렵다는 단점이 있다.In the case of conventional water meters, most of the tangential rotational differential type mechanical flowmeters are used, but the mechanical flowmeter has a disadvantage in that it is difficult to continuously maintain the same measurement performance and precision according to the flow rate due to the measurement principle.

또한, 기계식 유량계의 경우 임펠러 또는 구동축 등의 내부 가동부의 지속적인 마모 등으로 인해 내구 수명이 길지 않으며, 특히 가동기간이 길어질수록 저유량 상태에서의 측정 정확도도 저하되는 단점이 있다. 예를 들어, 기계식 유량계의 최대 유량에서 연속으로 1,000시간 동안 유량을 측정하게 한 후, 최소유량을 공급하면서 측정을 진행한 경우 실제 공급량과 측정결과의 오차가, 다음의 표 1에서와 같이, 최대 약 -23%까지 발생하는 것으로 나타났다.In addition, in the case of a mechanical flow meter, the durability life is not long due to continuous wear of the internal movable part such as the impeller or the drive shaft, and in particular, the longer the operation period, the lower the measurement accuracy in the low flow state. For example, if the flow rate is continuously measured for 1,000 hours at the maximum flow rate of a mechanical flow meter, and then the measurement is performed while supplying the minimum flow rate, the error between the actual supply amount and the measurement result is the maximum, as shown in Table 1 below. It was found to occur up to about -23%.

Figure 112019109115618-pat00001
Figure 112019109115618-pat00001

이상과 같은 기계식 유량계에 대한 대책의 일환으로 초음파 유량계가 개발되었다. 초음파 유량계의 측정 방식은 초음파 트랜스듀서에서 발생하는 초음파의 송수신 경로에 따라 Z-방식, V-방식이 널리 사용되고 있으며, V-방식의 경우 Z-방식에 비해 시간차를 확보하기 쉽다는 장점이 있으나, 배관 내부에 부식이 심한 경우 난반사로 인해 정확성이 떨어지는 단점이 있다.An ultrasonic flow meter was developed as a countermeasure for the mechanical flow meter as described above. As for the measurement method of the ultrasonic flow meter, the Z-method and the V-method are widely used according to the transmission/reception path of ultrasonic waves generated by the ultrasonic transducer. If there is severe corrosion inside the pipe, there is a disadvantage of inferior accuracy due to diffuse reflection.

한편, 한국 등록특허공보 제10-1780780호(특허문헌 1)에는 "수도계량기용 초음파 유량계"가 개시되어 있는 바, 이에 따른 수도계량기용 초음파 유량계는 이송관의 외측에 돌출형성된 제1상측결합부 및 제2상측결합부에 각각 결합되어 연통된 이송관을 통해 이송되는 유체에 초음파를 송·수신하는 제1트랜스듀서 및 제2트랜스듀서와, 상기 제1트랜스듀서 및 제2트랜스듀서의 하측의 이송관 내측 동일한 높이에 매끄럽게 가공처리된 표면이 서로 대향되하도록 제1하측결합부 및 제2하측결합부에 나사 결합된 제1결합구 및 제2결합구의 상측에 각각 결합 설치되는 제1반사경 및 제2반사경과, 상기 제1트랜스듀서 및 제2트랜스듀서에서 서로 송수신한 측정값1 및 측정값2와 센서결합부에 삽입결합된 온도센서의 온도값을 분석하여 이송관 내부의 유체 속도 및 시간당 유량을 산출하는 것을 특징으로 한다.On the other hand, Korean Patent Publication No. 10-1780780 (Patent Document 1) discloses a "ultrasonic flow meter for a water meter". Accordingly, the ultrasonic flow meter for a water meter is a first upper coupling part protruding from the outside of the conveying pipe. And a first transducer and a second transducer that are respectively coupled to the second upper coupling unit to transmit and receive ultrasonic waves to the fluid transferred through the connected transfer pipe, and the lower side of the first and second transducers. A first reflector and a first reflector that is coupled and installed on the upper side of the first and second coupling parts screwed to the first lower coupling part and the second lower coupling part so that the smoothly processed surfaces face each other at the same height inside the transfer pipe. By analyzing the second reflector, the measured value 1 and the measured value 2 transmitted and received from each other by the first and second transducers, and the temperature value of the temperature sensor inserted and coupled to the sensor coupling part, the fluid velocity inside the transfer pipe and per hour It is characterized in that the flow rate is calculated.

이상과 같은 특허문헌 1의 경우, 이송관의 내측에 대향하게 설치된 반사경에 의해 초음파가 정확히 전달됨으로써 소구경 또는 대구경의 관로나, 물이 저속 또는 고속으로 이송되더라도 속도 및 유량 측정의 정확성이 어느 정도 향상되는 효과가 있기는 하겠으나, 이와 같이 이송관의 내측에 반사경을 설치할 경우, 그 반사경이 이송관 내부를 흐르는 액체(예컨대, 수돗물)의 흐름에 하나의 방해물이 되어 반사경 주변의 유체(수돗물)의 흐름에 변화를 일으켜(예를 들면, 와류를 발생하여) 유속이나 유량에 영향을 미치게 되며, 그 결과 유속이나 유량 측정에서의 오류를 초래하게 되는 또 다른 문제점을 내포하고 있다.In the case of Patent Document 1 as described above, the ultrasonic wave is accurately transmitted by a reflector installed opposite the inside of the conveying pipe, so that even if water is conveyed in a small or large diameter pipe or at a low or high speed, the accuracy of speed and flow measurement is to a certain extent. Although it will have an improved effect, if the reflector is installed inside the conveying pipe, the reflector becomes an obstacle to the flow of liquid (for example, tap water) flowing inside the conveying pipe, and the fluid around the reflector (tap water) It causes a change in the flow (for example, by creating a vortex), which affects the flow rate or flow rate, and as a result, has another problem that leads to an error in the flow rate or flow measurement.

한국 등록특허공보 제10-1780780호(2017.09.21. 공고)Korean Registered Patent Publication No. 10-1780780 (announced on September 21, 2017)

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 종합적으로 감안하여 창출된 것으로서, 초음파를 이용한 직송수신 방식에 의해 유량을 측정함으로써, 기존의 기계식 수도 미터에 비해 높은 내구성을 확보할 수 있고, 저유량 하에서도 측정 정확도 및 정밀도를 향상시킬 수 있는 초음파를 이용한 직송수신에 의한 유량 측정장치를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention was created in consideration of the problems of the prior art as described above, and by measuring the flow rate by a direct transmission/reception method using ultrasonic waves, it is possible to secure high durability compared to the existing mechanical water meter, and under low flow rate. It is an object of the present invention to provide a flow rate measuring device by direct transmission and reception using ultrasonic waves that can improve degree measurement accuracy and precision.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 초음파를 이용한 직송수신에 의한 유량 측정장치는,In order to achieve the above object, the flow measurement device by direct transmission and reception using ultrasonic waves according to the present invention,

액체나 기체가 흐르는 유체 이송관에 설치되는 것으로, 그 몸체의 중심부에는 상기 유체 이송관이 삽입될 수 있는 메인 관통홀이 형성되고, 상기 메인 관통홀을 소정의 경사 각도로 가로지르는 경사선 상에는 초음파 발생 센서 및 초음파 수신 센서의 삽입을 위한 홀이 상기 메인 관통홀을 중심으로 그 양편에 메인 관통홀과 연통하도록 각각 형성되어 있는 스풀(spool)과;It is installed in a fluid transfer pipe through which a liquid or gas flows, and a main through hole into which the fluid transfer pipe can be inserted is formed in the center of the body, and ultrasonic waves are placed on an inclined line crossing the main through hole at a predetermined angle. A spool in which holes for insertion of the generation sensor and the ultrasonic receiving sensor are respectively formed around the main through holes to communicate with the main through holes;

상기 스풀에 형성되어 있는 상기 초음파 발생 센서 삽입용 홀에 삽입되어 설치되며, 초음파를 발생하는 초음파 발생 센서와;An ultrasonic wave generating sensor inserted into the ultrasonic generating sensor insertion hole formed in the spool and generating ultrasonic waves;

상기 스풀에 형성되어 있는 상기 초음파 수신 센서 삽입용 홀에 삽입되어 설치되며, 상기 초음파 발생 센서로부터 발생한 초음파를 수신하는 초음파 수신 센서; 및An ultrasonic receiving sensor inserted into and installed in the insertion hole of the ultrasonic receiving sensor formed in the spool, and receiving ultrasonic waves generated from the ultrasonic generating sensor; And

상기 초음파 발생 센서 및 초음파 수신 센서와 각각 전기적으로 연결되며, 상기 초음파 발생 센서로 초음파 발생 명령 신호를 전송하고, 상기 초음파 수신 센서에 의해 수신된 초음파 신호를 전송받아 상기 이송관 내부를 흐르는 유체의 유속 및 유량을 측정하는 제어부를 포함하는 점에 그 특징이 있다.The ultrasonic generating sensor and the ultrasonic receiving sensor are each electrically connected, the ultrasonic generating command signal is transmitted to the ultrasonic generating sensor, the ultrasonic signal received by the ultrasonic receiving sensor is received, and the flow rate of the fluid flowing inside the transfer pipe And a control unit for measuring the flow rate.

여기서, 상기 초음파 발생 센서는 소정 두께와 지름을 갖는 원판형의 제1 몸체부와; 상기 제1 몸체부와 동일 축선상에 제1 몸체부와 일체로 형성되는 것으로, 제1 몸체부보다 상대적으로 더 작은 지름을 갖는 원기둥형의 몸체를 가지며, 그 원기둥형의 몸체의 일측 단부에는 소정 경사각도의 경사면이 형성되어 있는 제2 몸체부; 및 상기 제1 몸체부 및 제2 몸체부로 구성되는 구조체의 내부에 매설되는 것으로, 상기 제어부로부터의 초음파 발생 명령 신호에 따라 초음파를 발생하는 초음파 발생 소자를 포함하여 구성될 수 있다.Here, the ultrasonic generation sensor includes a first body portion of a disk shape having a predetermined thickness and diameter; It is formed integrally with the first body part on the same axis as the first body part, and has a cylindrical body having a relatively smaller diameter than the first body part, and one end of the cylindrical body has a predetermined A second body portion having an inclined surface at an angle of inclination; And an ultrasonic generator that is buried inside a structure consisting of the first body part and the second body part, and generates ultrasonic waves in response to an ultrasonic generation command signal from the controller.

이때, 상기 제2 몸체부의 일측 단부에는 소정 경사각도의 경사면이 형성되되, 상기 경사면은 상기 유체 이송관과 접촉되는 접촉면이 유체 이송관의 외주면의 곡면과 동일한 곡률 반경을 갖는 원호면으로 형성될 수 있다.At this time, an inclined surface having a predetermined inclination angle is formed at one end of the second body part, and the inclined surface may be formed as an arc surface having a radius of curvature equal to the curved surface of the outer circumferential surface of the fluid conveying tube. have.

또한, 상기 제1 몸체부의 소정 부위에는 상기 초음파 발생 소자에 제어 신호또는 구동 전원을 공급하기 위한 전선의 접속을 위한 전기 단자가 더 구비될 수 있다.In addition, an electric terminal for connecting a wire for supplying a control signal or driving power to the ultrasonic generator may be further provided at a predetermined portion of the first body.

또한, 상기 초음파 수신 센서는 소정 두께와 지름을 갖는 원판형의 제1 몸체부와; 상기 제1 몸체부와 동일 축선상에 제1 몸체부와 일체로 형성되는 것으로, 제1 몸체부보다 상대적으로 더 작은 지름을 갖는 원기둥형의 몸체를 가지며, 그 원기둥형의 몸체의 일측 단부에는 소정 경사각도의 경사면이 형성되어 있는 제2 몸체부; 및 상기 제1 몸체부 및 제2 몸체부로 구성되는 구조체의 내부에 매설되는 것으로, 상기 초음파 발생 센서로부터 발생한 초음파를 수신하는 초음파 수신 소자를 포함하여 구성될 수 있다.In addition, the ultrasonic receiving sensor includes a first body portion of a disk shape having a predetermined thickness and diameter; It is formed integrally with the first body part on the same axis as the first body part, and has a cylindrical body having a relatively smaller diameter than the first body part, and one end of the cylindrical body has a predetermined A second body portion having an inclined surface at an angle of inclination; And an ultrasonic receiving element that is buried inside a structure composed of the first body part and the second body part, and receives ultrasonic waves generated from the ultrasonic generating sensor.

이때, 상기 제2 몸체부의 일측 단부에는 소정 경사각도의 경사면이 형성되되, 상기 경사면은 상기 유체 이송관과 접촉되는 접촉면이 유체 이송관의 외주면의 곡면과 동일한 곡률 반경을 갖는 원호면으로 형성될 수 있다.At this time, an inclined surface having a predetermined inclination angle is formed at one end of the second body part, and the inclined surface may be formed as an arc surface having a radius of curvature equal to the curved surface of the outer circumferential surface of the fluid conveying tube. have.

또한, 상기 제1 몸체부의 소정 부위에는 상기 초음파 수신 소자에 의해 수신한 초음파 신호를 상기 제어부로 전송 또는 구동 전원을 공급하기 위한 전선의 접속을 위한 전기 단자가 더 구비될 수 있다.In addition, an electrical terminal for transmitting an ultrasonic signal received by the ultrasonic receiving element to the control unit or for connecting a wire for supplying driving power may be further provided at a predetermined portion of the first body part.

또한, 상기 제어부는, In addition, the control unit,

제어부를 구성하는 구성요소들의 상태 체크 및 동작을 제어하고, 상기 초음파 발생 센서로 초음파 발생 명령 신호를 전송하며, 상기 초음파 수신 센서에 의해 수신된 초음파 신호를 전송받아 상기 이송관 내부를 흐르는 유체의 유속 및 유량을 연산하는 MCU(Main Controller Unit)와;The flow rate of the fluid flowing inside the conveying pipe by controlling the state check and operation of the components constituting the control unit, transmitting an ultrasonic generation command signal to the ultrasonic generation sensor, and receiving the ultrasonic signal received by the ultrasonic receiving sensor And a main controller unit (MCU) that calculates a flow rate.

상기 MCU로부터 초음파 발생 명령 신호를 전달받아 상기 초음파 발생 센서로 초음파 발생 명령 신호를 전송하고, 상기 초음파 수신 센서에 의해 수신된 초음파 신호를 전송받아 상기 MCU로 전달하는 인터페이스 모듈과;An interface module that receives an ultrasonic generation command signal from the MCU, transmits an ultrasonic generation command signal to the ultrasonic generation sensor, and transmits the ultrasonic signal received by the ultrasonic reception sensor to the MCU;

상기 MCU에 의해 연산된 유체의 유속 및 유량을 화면에 표시하는 디스플레이 장치와;A display device that displays the flow rate and flow rate of the fluid calculated by the MCU on a screen;

상기 MCU에 의해 연산된 유체의 유속 및 유량 데이터를 유/무선 통신을 통해외부의 원격검침 시스템으로 전송하고, 외부의 원격검침 시스템으로부터 대응하는 신호를 수신하는 통신 모듈과;A communication module for transmitting the flow rate and flow data of the fluid calculated by the MCU to an external remote meter reading system through wired/wireless communication, and receiving a corresponding signal from the external remote meter reading system;

상기 초음파 발생 센서에서 발생하는 초음파의 주파수 설정값, 상기 초음파 수신 센서에 의해 수신된 초음파 수신값, 상기 MCU에 의한 유속 및 유량 연산을 위한 특정 앱(application), 시스템의 구성요소들을 제어하기 위한 제어 프로그램을 저장하는 메모리; 및A frequency setting value of the ultrasonic waves generated by the ultrasonic generating sensor, an ultrasonic receiving value received by the ultrasonic receiving sensor, a specific application for calculating the flow rate and flow rate by the MCU, and a control for controlling the components of the system A memory for storing a program; And

상기 MCU, 인터페이스 모듈, 디스플레이 장치, 통신 모듈 및 메모리에 구동 전원을 공급하는 전원 공급 모듈을 포함하여 구성될 수 있다.It may include a power supply module that supplies driving power to the MCU, an interface module, a display device, a communication module, and a memory.

또한, 상기 초음파 발생 센서 및 초음파 수신 센서에 각각 결합되는 것으로, 상기 초음파 발생 센서 및 초음파 수신 센서를 상기 스풀에 형성되어 있는 초음파 발생 센서 및 초음파 수신 센서 삽입용 홀에 각각 삽입 및 삽입 해제를 용이하게 하기 위한 센서 노브를 더 포함할 수 있다.In addition, by being coupled to the ultrasonic generating sensor and the ultrasonic receiving sensor, respectively, the ultrasonic generating sensor and the ultrasonic receiving sensor are easily inserted and released into the ultrasonic generating sensor and the ultrasonic receiving sensor insertion hole formed in the spool, respectively. It may further include a sensor knob for doing.

이때, 상기 센서 노브는 소정 두께와 지름을 갖는 원판형의 제1 몸체부와; 상기 제1 몸체부와 동일 축선상에 제1 몸체부와 일체로 형성되는 것으로, 제1 몸체부보다 상대적으로 더 작은 지름을 갖는 원판형의 제2 몸체부로 구성될 수 있다.In this case, the sensor knob includes a first body portion of a disk shape having a predetermined thickness and diameter; It is formed integrally with the first body portion on the same axis as the first body portion, and may be composed of a disk-shaped second body portion having a relatively smaller diameter than the first body portion.

여기서, 상기 제1 몸체부와 제2 몸체부의 중심축선 상에는 상기 초음파 발생 센서 및 초음파 수신 센서와의 전기적인 접속을 위한 전선의 삽입을 위한 소정 크기의 관통홀이 형성될 수 있다.Here, a through hole having a predetermined size may be formed on the central axis of the first body portion and the second body portion to insert an electric wire for electrical connection with the ultrasonic generating sensor and the ultrasonic receiving sensor.

이때 또한, 상기 제1 몸체부와 제2 몸체부 사이에는 이송관 내부를 흐르는 유체가 스풀 외부로 유출되는 것을 방지하기 위한 오링이 더 설치될 수 있다.In this case, an O-ring may be further installed between the first body part and the second body part to prevent the fluid flowing inside the transfer pipe from flowing out of the spool.

또한, 상기 초음파 발생 센서(초음파 수신 센서)의 제1 몸체부와 상기 센서 노브의 제2 몸체부 사이에는 상기 초음파 발생 센서(초음파 수신 센서)와 상기 센서 노브의 기계적 접촉에 따른 접촉면부의 손상을 방지하는 한편 유체의 외부로의 유출을 방지하기 위한 센서 가스켓이 더 설치될 수 있다.In addition, between the first body of the ultrasonic generating sensor (ultrasonic receiving sensor) and the second body of the sensor knob, damage to the contact surface due to mechanical contact between the ultrasonic generating sensor (ultrasonic receiving sensor) and the sensor knob is prevented. Meanwhile, a sensor gasket may be further installed to prevent leakage of fluid to the outside.

이와 같은 본 발명에 의하면, 초음파를 이용한 직송수신 방식에 의해 유량을 측정함으로써, 기존의 기계식 수도 미터에 비해 높은 내구성을 확보할 수 있고, 저유량 하에서도 측정 정확도 및 정밀도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, by measuring the flow rate by a direct transmission/reception method using ultrasonic waves, it is possible to secure high durability compared to a conventional mechanical water meter, and to improve measurement accuracy and precision even under a low flow rate. have.

도 1은 본 발명에 따른 초음파를 이용한 직송수신에 의한 유량 측정장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 초음파를 이용한 직송수신에 의한 유량 측정장치의 초음파 발생(수신) 센서의 구조를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 초음파를 이용한 직송수신에 의한 유량 측정장치의 센서 노브의 구조를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 초음파를 이용한 직송수신에 의한 유량 측정장치의 초음파 센서와 센서 노브의 결합 관계를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 초음파를 이용한 직송수신에 의한 유량 측정장치의 가스켓의 구조를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 초음파를 이용한 직송수신에 의한 유량 측정장치의 제어부의 내부 시스템 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.1 is a diagram schematically showing the configuration of a flow rate measuring apparatus by direct transmission and reception using ultrasonic waves according to the present invention.
2 is a view showing the structure of an ultrasonic generation (receiving) sensor of a flow rate measuring apparatus using direct transmission and reception using ultrasonic waves according to the present invention.
3 is a view showing the structure of the sensor knob of the flow measurement device by direct transmission and reception using ultrasonic waves according to the present invention.
4 is a diagram showing a coupling relationship between an ultrasonic sensor and a sensor knob of a flow rate measuring apparatus using direct transmission and reception using ultrasonic waves according to the present invention.
5 is a view showing the structure of a gasket of a flow rate measuring device by direct transmission and reception using ultrasonic waves according to the present invention.
6 is a diagram schematically showing an internal system configuration of a control unit of a flow rate measuring apparatus by direct transmission and reception using ultrasonic waves according to the present invention.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어 해석되지 말아야 하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.Terms or words used in this specification and claims are limited to their usual or dictionary meanings and should not be interpreted, and that the inventor can appropriately define the concept of terms in order to describe his own invention in the best way. Based on the principle, it should be interpreted as a meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈", "장치" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Throughout the specification, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included rather than excluding other components unless specifically stated to the contrary. In addition, terms such as "...unit", "...group", "module", and "device" described in the specification mean units that process at least one function or operation, which is hardware or software, or a combination of hardware and software. It can be implemented as

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 초음파를 이용한 직송수신에 의한 유량 측정장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.1 is a diagram schematically showing the configuration of a flow rate measuring apparatus by direct transmission and reception using ultrasonic waves according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 초음파를 이용한 직송수신에 의한 유량 측정장치(100)는 스풀(110), 초음파 발생 센서(120), 초음파 수신 센서(130) 및 제어부(140)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 1, a flow rate measurement apparatus 100 by direct transmission and reception using ultrasonic waves according to the present invention includes a spool 110, an ultrasonic generation sensor 120, an ultrasonic reception sensor 130, and a control unit 140. It is composed.

스풀(110)은 액체나 기체가 흐르는 유체 이송관에 설치되는 것으로, 그 몸체의 중심부에는 상기 유체 이송관이 삽입될 수 있는 메인 관통홀(110h)이 형성되고, 상기 메인 관통홀(110h)을 소정의 경사 각도로 가로지르는 경사선 상에는 후술하는 초음파 발생 센서(120) 및 초음파 수신 센서(130)의 삽입을 위한 홀(120h)(130h)이 상기 메인 관통홀(110h)을 중심으로 그 양편에 메인 관통홀(110h)과 연통하도록 각각 형성된다. 이와 같은 스풀(110)의 재질로는 스테인레스 스틸이 사용될 수 있다.그러나 스테인레스 스틸로 한정되는 것은 아니며, 부식에 강한 재질이면 모두 사용 가능하다.The spool 110 is installed in a fluid transfer pipe through which a liquid or gas flows, and a main through hole 110h into which the fluid transfer pipe can be inserted is formed in the center of the body, and the main through hole 110h is formed. On the inclined line crossing at a predetermined inclination angle, holes 120h and 130h for insertion of the ultrasonic generating sensor 120 and the ultrasonic receiving sensor 130, which will be described later, are located on both sides of the main through-hole 110h. Each is formed to communicate with the main through hole (110h). As the material of the spool 110, stainless steel may be used. However, it is not limited to stainless steel, and any material that is resistant to corrosion may be used.

초음파 발생 센서(120)는 상기 스풀(110)에 형성되어 있는 상기 초음파 발생 센서 삽입용 홀(120h)에 삽입되어 설치되며, 초음파를 발생하는 역할을 한다. 이와 같은 초음파 발생 센서(120)의 초음파 발생 소자로는 피에조 소자가 사용될 수 있다.The ultrasonic generating sensor 120 is installed by being inserted into the ultrasonic generating sensor insertion hole 120h formed in the spool 110, and serves to generate ultrasonic waves. As the ultrasonic generating element of the ultrasonic generating sensor 120, a piezo element may be used.

초음파 수신 센서(130)는 상기 스풀(110)에 형성되어 있는 상기 초음파 수신 센서 삽입용 홀(130h)에 삽입되어 설치되며, 상기 초음파 발생 센서(120)로부터 발생한 초음파를 수신하는 역할을 한다. 여기서, 이와 같은 초음파 수신 센서(130)의 초음파 수신 소자(초음파 수신 센서 몸체 내부에 매설되어 있음)는 한 개만 설치될 수도 있고, 다수개가 설치될 수도 있다.The ultrasonic receiving sensor 130 is installed by being inserted into the ultrasonic receiving sensor insertion hole 130h formed in the spool 110 and serves to receive ultrasonic waves generated from the ultrasonic generating sensor 120. Here, only one ultrasonic receiving element (buried inside the ultrasonic receiving sensor body) of the ultrasonic receiving sensor 130 may be installed, or a plurality of ultrasonic receiving elements may be installed.

제어부(140)는 상기 초음파 발생 센서(120) 및 초음파 수신 센서(130)와 각각 전기적으로 연결되며, 상기 초음파 발생 센서(120)로 초음파 발생 명령 신호를 전송하고, 상기 초음파 수신 센서(130)에 의해 수신된 초음파 신호를 전송받아 상기 이송관 내부를 흐르는 유체의 유속 및 유량을 측정한다. 여기서, 이와 같은 제어부(140)가 유체의 유속 및 유량을 측정함에 있어서, 유체의 속도에 상응하여 유체 내의 초음파의 전파 속도에 따라 변하는 전파 시간차를 측정함으로써, 유체 이송관 내의 측정선 상의 유속을 검출하고, 이를 바탕으로 유량을 산출하는 시간차 방식이 사용될 수 있다. The controller 140 is electrically connected to the ultrasonic generation sensor 120 and the ultrasonic reception sensor 130, respectively, transmits an ultrasonic generation command signal to the ultrasonic generation sensor 120, and transmits an ultrasonic generation command signal to the ultrasonic reception sensor 130. By receiving the received ultrasonic signal, the flow rate and flow rate of the fluid flowing inside the transfer pipe are measured. Here, when the control unit 140 measures the flow velocity and flow rate of the fluid, it detects the flow velocity on the measurement line in the fluid transfer pipe by measuring the propagation time difference that changes according to the propagation velocity of the ultrasonic wave in the fluid in correspondence with the velocity of the fluid. And, based on this, a time difference method of calculating the flow rate may be used.

도 2는 본 발명에 따른 초음파를 이용한 직송수신에 의한 유량 측정장치의 초음파 발생(수신) 센서의 구조를 나타낸 도면이다.2 is a view showing the structure of an ultrasonic generation (receiving) sensor of a flow rate measuring apparatus using direct transmission and reception using ultrasonic waves according to the present invention.

도 2를 참조하면, 초음파 발생 센서(120)는 소정 두께와 지름을 갖는 원판형의 제1 몸체부(120a)와; 그 제1 몸체부(120a)와 동일 축선상에 제1 몸체부(120a)와 일체로 형성되는 것으로, 제1 몸체부(120a)보다 상대적으로 더 작은 지름을 갖는 원기둥형의 몸체를 가지며, 그 원기둥형의 몸체의 일측 단부에는 소정 경사각도(예를 들면, 50°의 경사각도)의 경사면(120s)이 형성되어 있는 제2 몸체부(120b); 및 상기 제1 몸체부(120a) 및 제2 몸체부(120b)로 구성되는 구조체의 내부에 매설되는 것으로, 상기 제어부(140)로부터의 초음파 발생 명령 신호에 따라 초음파를 발생하는 초음파 발생 소자(미도시)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 종래의 Z-방식 초음파 유량계에 있어서는 초음파 트랜스듀서의 송수신면이 유체 이송 배관면과 동일 평면상에 위치하는 것에 반해, 본 발명에서는 이와 같이 초음파의 송수신면이 경사를 이루도록 구성되어 있어 종래 Z-방식 초음파 유량계에 비해 전파 시간차를 확보하여 측정의 정확도 및 정밀도를 향상시킬 수 있게 된다.Referring to FIG. 2, the ultrasonic generation sensor 120 includes a disk-shaped first body portion 120a having a predetermined thickness and diameter; It is formed integrally with the first body portion 120a on the same axis as the first body portion 120a, and has a cylindrical body having a relatively smaller diameter than the first body portion 120a, and A second body portion 120b having an inclined surface 120s having a predetermined inclination angle (eg, an inclination angle of 50°) formed at one end of the cylindrical body; And an ultrasonic generator that is buried inside a structure composed of the first body part 120a and the second body part 120b, and generates ultrasonic waves in response to an ultrasonic generation command signal from the controller 140 (not shown) City) can be included. Here, in the conventional Z-type ultrasonic flow meter, the transceiving surface of the ultrasonic transducer is located on the same plane as the fluid transfer pipe surface, whereas in the present invention, the transceiving surface of the ultrasonic wave is configured to be inclined. It is possible to improve the accuracy and precision of measurement by securing the propagation time difference compared to the -type ultrasonic flow meter.

이때, 상기 제2 몸체부(120b)의 일측 단부에는 소정 경사각도의 경사면 (120s)이 형성되되, 상기 경사면(120s)은 상기 유체 이송관과 접촉되는 접촉면이 유체 이송관의 외주면의 곡면과 동일한 곡률 반경을 갖는 원호면(120r)으로 형성될 수 있다. 이는 초음파 발생 센서(120)의 유체 이송관과의 접촉면이 유체 이송관의 외주면의 곡면과 동일한 곡률 반경을 가짐으로써, 초음파 발생 센서(120)가 유체 이송관에 결합될 시 틈새 없이 유체 이송관에 밀착하여 결합되도록 하기 위한 것이다. 이렇게 함으로써 또한 유체의 누출을 방지(억제)할 수 있게 된다.At this time, an inclined surface 120s having a predetermined inclination angle is formed at one end of the second body 120b, and the inclined surface 120s has the same contact surface as the curved surface of the outer circumferential surface of the fluid conveying tube. It may be formed as an arc surface 120r having a radius of curvature. This is because the contact surface of the ultrasonic generating sensor 120 with the fluid transport pipe has the same radius of curvature as the curved surface of the outer circumferential surface of the fluid transport pipe. It is intended to be tightly bonded. This also makes it possible to prevent (suppress) the leakage of fluid.

또한, 상기 제1 몸체부(120a)의 소정 부위(예컨대, 중심축선 부위)에는 상기 초음파 발생 소자에 제어 신호 또는 구동 전원을 공급하기 위한 전선(미도시)의 접속을 위한 전기 단자(120t)가 더 구비될 수 있다.In addition, an electrical terminal 120t for connecting a wire (not shown) for supplying a control signal or driving power to the ultrasonic generating element is provided at a predetermined portion (eg, a central axis portion) of the first body portion 120a. It may be further provided.

또한, 상기 초음파 수신 센서(130)는 상기 초음파 발생 센서(120)와 마찬가지로 소정 두께와 지름을 갖는 원판형의 제1 몸체부(120a)와(여기서, 초음파 수신 센서(130)의 외형 구조는 초음파 발생 센서(120)의 외형 구조와 동일하므로 초음파 발생 센서(120)와 동일한 참조부호를 사용함); 그 제1 몸체부(120a)와 동일 축선상에 제1 몸체부(120a)와 일체로 형성되는 것으로, 제1 몸체부(120a)보다 상대적으로 더 작은 지름을 갖는 원기둥형의 몸체를 가지며, 그 원기둥형의 몸체의 일측 단부에는 소정 경사각도(예를 들면, 50°)의 경사면(120s)이 형성되어 있는 제2 몸체부(120b)로 구성된다. 그리고 상기 제1 몸체부(120a) 및 제2 몸체부(120b)로 구성되는 구조체의 내부에 매설되는 것으로, 상기 초음파 발생 센서(120)로부터 발생한 초음파를 수신하는 초음파 수신 소자(미도시)를 포함한다.In addition, the ultrasonic receiving sensor 130 has a disk-shaped first body portion 120a having a predetermined thickness and diameter, like the ultrasonic generating sensor 120 (here, the external structure of the ultrasonic receiving sensor 130 is ultrasonic Since the outer structure of the generation sensor 120 is the same, the same reference numerals as the ultrasonic generation sensor 120 are used); It is formed integrally with the first body portion 120a on the same axis as the first body portion 120a, and has a cylindrical body having a relatively smaller diameter than the first body portion 120a, and It is composed of a second body portion (120b) in which an inclined surface (120s) having a predetermined inclination angle (for example, 50°) is formed at one end of the cylindrical body. And embedded in the interior of the structure consisting of the first body portion (120a) and the second body portion (120b), including an ultrasonic receiving element (not shown) for receiving the ultrasonic waves generated from the ultrasonic generating sensor 120 do.

이때, 상기 제2 몸체부(120b)의 일측 단부에는 소정 경사각도의 경사면 (120s)이 형성되되, 상기 경사면(120s)은 상기 유체 이송관과 접촉되는 접촉면이 유체 이송관의 외주면의 곡면과 동일한 곡률 반경을 갖는 원호면(120r)으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 제1 몸체부(120a)의 소정 부위에는 상기 초음파 수신 소자에 의해 수신한 초음파 신호를 상기 제어부(140)로 전송 또는 구동 전원을 공급하기 위한 전선(미도시)의 접속을 위한 전기 단자(120t)가 더 구비될 수 있다. 도 2에서 (A)는 정면도, (B)는 좌측면도, (C)는 도 (A)의 "A"방향에서 바라본 투영도이다.At this time, an inclined surface 120s having a predetermined inclination angle is formed at one end of the second body 120b, and the inclined surface 120s has the same contact surface as the curved surface of the outer circumferential surface of the fluid conveying tube. It may be formed as an arc surface 120r having a radius of curvature. In addition, an electrical terminal for connecting a wire (not shown) for transmitting the ultrasonic signal received by the ultrasonic receiving element to the control unit 140 or supplying driving power to a predetermined portion of the first body 120a (120t) may be further provided. In Fig. 2, (A) is a front view, (B) is a left side view, and (C) is a projection viewed from the direction "A" in Fig. (A).

또한, 상기 제어부(140)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 제어부를 구성하는 구성요소들의 상태 체크 및 동작을 제어하고, 상기 초음파 발생 센서(120)로 초음파 발생 명령 신호를 전송하며, 상기 초음파 수신 센서(130)에 의해 수신된 초음파 신호를 전송받아 상기 이송관 내부를 흐르는 유체의 유속 및 유량을 연산하는 MCU(Main Controller Unit)(141)와; 그 MCU(141)로부터 초음파 발생 명령 신호를 전달받아 상기 초음파 발생 센서(120)로 초음파 발생 명령 신호를 전송하고, 상기 초음파 수신 센서(130)에 의해 수신된 초음파 신호를 전송받아 상기 MCU(141)로 전달하는 인터페이스 모듈(142)과; 상기 MCU(141)에 의해 연산된 유체의 유속 및 유량을 화면에 표시하는 디스플레이 장치(143)(예를 들면, LCD)와; 상기 MCU(141)에 의해 연산된 유체의 유속 및 유량 데이터를 유/무선 통신을 통해 외부의 원격검침 시스템(미도시)으로 전송하고, 그 외부의 원격검침 시스템으로부터 대응하는 신호를 수신하는 통신 모듈(144)과; 상기 초음파 발생 센서(120)에서 발생하는 초음파의 주파수 설정값, 상기 초음파 수신 센서(130)에 의해 수신된 초음파 신호 수신값, 상기 MCU(141)에 의한 유속 및 유량 연산을 위한 특정 앱(application), 시스템의 구성요소들을 제어하기 위한 제어 프로그램 등을 저장하는 메모리(145); 및 상기 MCU(141), 인터페이스 모듈(142), 디스플레이 장치(143), 통신 모듈(144) 및 메모리(145)에 구동 전원을 공급하는 전원 공급 모듈(146)을 포함하여 구성될 수 있다.In addition, the control unit 140, as shown in FIG. 6, controls the state check and operation of the components constituting the control unit, transmits an ultrasonic generation command signal to the ultrasonic generation sensor 120, and transmits the ultrasonic wave A main controller unit (MCU) 141 that receives the ultrasonic signal received by the receiving sensor 130 and calculates the flow rate and flow rate of the fluid flowing inside the transfer pipe; The MCU 141 receives the ultrasound generation command signal from the MCU 141 and transmits the ultrasound generation command signal to the ultrasound generation sensor 120, and receives the ultrasound signal received by the ultrasound reception sensor 130, and the MCU 141 An interface module 142 that transmits to; A display device 143 (eg, LCD) for displaying the flow rate and flow rate of the fluid calculated by the MCU 141 on the screen; A communication module that transmits the flow rate and flow data of the fluid calculated by the MCU 141 to an external remote meter reading system (not shown) through wired/wireless communication, and receives a corresponding signal from the external remote meter reading system. (144) and; A specific application for calculating a frequency set value of ultrasonic waves generated by the ultrasonic generating sensor 120, an ultrasonic signal received value received by the ultrasonic receiving sensor 130, and a flow rate and flow rate calculation by the MCU 141 , A memory 145 for storing a control program for controlling components of the system, and the like; And a power supply module 146 that supplies driving power to the MCU 141, the interface module 142, the display device 143, the communication module 144, and the memory 145.

한편, 이상과 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 유량 측정장치(100)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 초음파 발생 센서(120) 및 초음파 수신 센서(130)에 각각 결합되는 것으로, 상기 초음파 발생 센서(120) 및 초음파 수신 센서(130)를 상기 스풀(110)에 형성되어 있는 초음파 발생 센서 및 초음파 수신 센서 삽입용 홀(120h)(130h)에 각각 삽입 및 삽입 해제를 용이하게 하기 위한 센서 노브(310)를 더 포함할 수 있다.On the other hand, the flow measurement device 100 according to the present invention having the configuration as described above is coupled to the ultrasonic generating sensor 120 and the ultrasonic receiving sensor 130, respectively, as shown in Figs. 3 and 4, To facilitate insertion and removal of the ultrasonic generating sensor 120 and the ultrasonic receiving sensor 130 into the ultrasonic generating sensor and ultrasonic receiving sensor insertion holes 120h and 130h formed in the spool 110, respectively. It may further include a sensor knob 310 for.

이때, 상기 센서 노브(310)는 소정 두께와 지름을 갖는 원판형의 제1 몸체부(310a)와; 그 제1 몸체부(310a)와 동일 축선상에 제1 몸체부(310a)와 일체로 형성되는 것으로, 제1 몸체부(310a)보다 상대적으로 더 작은 지름을 갖는 원판형의 제2 몸체부(310b)로 구성될 수 있다. 여기서, 상기 제1 몸체부(310a)와 제2 몸체부(310b)의 중심축선 상에는 상기 초음파 발생 센서(120) 및 초음파 수신 센서(130)와의 전기적인 접속을 위한 전선(미도시)의 삽입을 위한 소정 크기의 관통홀(310h)이 형성될 수 있다.At this time, the sensor knob 310 includes a disk-shaped first body portion 310a having a predetermined thickness and diameter; It is formed integrally with the first body portion 310a on the same axis as the first body portion 310a, and has a disk-shaped second body portion having a relatively smaller diameter than the first body portion 310a ( 310b). Here, on the central axis of the first body portion 310a and the second body portion 310b, the insertion of a wire (not shown) for electrical connection with the ultrasonic generating sensor 120 and the ultrasonic receiving sensor 130 A through hole 310h having a predetermined size may be formed.

이때 또한, 상기 제1 몸체부(310a)와 제2 몸체부(310b) 사이에는 이송관 내부를 흐르는 유체가 스풀(110) 외부로 유출되는 것을 방지하기 위한 오링(320)이 더 설치될 수 있다. 도 3에서 (A)는 정면도, (B)는 좌측면도이다.In this case, an O-ring 320 may be further installed between the first body part 310a and the second body part 310b to prevent the fluid flowing inside the transfer pipe from flowing out of the spool 110. . In Fig. 3, (A) is a front view, and (B) is a left side view.

또한, 상기 초음파 발생 센서(초음파 수신 센서)(120)의 제1 몸체부(120a)와 상기 센서 노브(310)의 제2 몸체부(310b) 사이에는 상기 초음파 발생 센서(초음파 수신 센서)(120)와 상기 센서 노브(310)의 기계적 접촉에 따른 접촉면부의 손상을 방지하는 한편 유체의 외부로의 유출을 방지하기 위한 것으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 센서 가스켓(510)이 더 설치될 수 있다. 도 5에서 (A)는 정면도, (B)는 측면도이다.In addition, between the first body portion (120a) of the ultrasonic generating sensor (ultrasonic receiving sensor) 120 and the second body portion (310b) of the sensor knob 310, the ultrasonic generating sensor (ultrasonic receiving sensor) 120 ) To prevent damage to the contact surface due to the mechanical contact between the sensor knob 310 and the leakage of fluid to the outside.As shown in FIG. 5, a sensor gasket 510 may be further installed. have. In Fig. 5, (A) is a front view, and (B) is a side view.

이상의 설명과 같이, 본 발명에 따른 초음파를 이용한 직송수신 방식에 의해 유량을 측정함으로써, 기존의 기계식 수도 미터에 비해 높은 내구성을 확보할 수 있고, 저유량 하에서도 측정 정확도 및 정밀도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.As described above, by measuring the flow rate by the direct transmission/reception method using ultrasonic waves according to the present invention, it is possible to secure high durability compared to the existing mechanical water meter, and to improve measurement accuracy and precision even under a low flow rate. There is an advantage.

이상, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변경, 응용될 수 있음은 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 자명하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 다음의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.As described above, the present invention has been described in detail through preferred embodiments, but the present invention is not limited thereto, and various changes and applications can be made without departing from the technical spirit of the present invention. It is self-explanatory to the technician. Therefore, the true scope of protection of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.

110: 스풀 110h: 메인 관통홀
120: 초음파 발생 센서 120h: 초음파 발생 센서 삽입용 홀
120a: 제1 몸체부 120b: 제2 몸체부
120s: 경사면 120t: 전기 단자
120r: 원호면 130: 초음파 수신 센서
130h: 초음파 수신 센서 삽입용 홀 140: 제어부
141: MCU 142: 인터페이스 모듈
143: 디스플레이 장치 144: 통신 모듈
145: 메모리 146: 전원 공급 모듈
310: 센서 노브 310a: 제1 몸체부
310b: 제2 몸체부 310h: 관통홀
320: 오링 510: 가스켓110: spool 110h: main through hole
120: ultrasonic generation sensor 120h: ultrasonic generation sensor insertion hole
120a: first body portion 120b: second body portion
120s: slope 120t: electrical terminals
120r: arc surface 130: ultrasonic receiving sensor
130h: ultrasonic receiving sensor insertion hole 140: control unit
141: MCU 142: interface module
143: display device 144: communication module
145: memory 146: power supply module
310: sensor knob 310a: first body portion
310b: second body portion 310h: through hole
320: O-ring 510: gasket

Claims (13)

액체나 기체가 흐르는 유체 이송관에 설치되는 것으로, 그 몸체의 중심부에는 상기 유체 이송관이 삽입될 수 있는 메인 관통홀이 형성되고, 상기 메인 관통홀을 소정의 경사 각도로 가로지르는 경사선 상에는 초음파 발생 센서 및 초음파 수신 센서의 삽입을 위한 홀이 상기 메인 관통홀을 중심으로 그 양편에 메인 관통홀과 연통하도록 각각 형성되어 있는 스풀(spool)과;
상기 스풀에 형성되어 있는 상기 초음파 발생 센서 삽입용 홀에 삽입되어 설치되며, 초음파를 발생하는 초음파 발생 센서와;
상기 스풀에 형성되어 있는 상기 초음파 수신 센서 삽입용 홀에 삽입되어 설치되며, 상기 초음파 발생 센서로부터 발생한 초음파를 수신하는 초음파 수신 센서; 및
상기 초음파 발생 센서 및 초음파 수신 센서와 각각 전기적으로 연결되며, 상기 초음파 발생 센서로 초음파 발생 명령 신호를 전송하고, 상기 초음파 수신 센서에 의해 수신된 초음파 신호를 전송받아 상기 이송관 내부를 흐르는 유체의 유속 및 유량을 측정하는 제어부를 포함하고,
상기 초음파 발생 센서 및 초음파 수신 센서에 각각 결합되는 것으로, 상기 초음파 발생 센서 및 초음파 수신 센서를 상기 스풀에 형성되어 있는 초음파 발생 센서 및 초음파 수신 센서 삽입용 홀에 각각 삽입 및 삽입 해제를 용이하게 하기 위한 센서 노브를 더 포함하며,
상기 센서 노브는,
소정 두께와 지름을 갖는 원판형의 제1 몸체부와;
상기 제1 몸체부와 동일 축선상에 제1 몸체부와 일체로 형성되는 것으로, 제1 몸체부보다 상대적으로 더 작은 지름을 갖는 원판형의 제2 몸체부로 구성되고,
상기 초음파 발생 센서(초음파 수신 센서)의 제1 몸체부와 상기 센서 노브의 제2 몸체부 사이에는 상기 초음파 발생 센서(초음파 수신 센서)와 상기 센서 노브의 기계적 접촉에 따른 접촉면부의 손상을 방지하는 한편 유체의 외부로의 유출을 방지하기 위한 센서 가스켓이 더 설치된 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 직송수신에 의한 유량 측정장치.
It is installed in a fluid transfer pipe through which a liquid or gas flows, and a main through hole into which the fluid transfer pipe can be inserted is formed in the center of the body, and ultrasonic waves are placed on an inclined line crossing the main through hole at a predetermined inclination angle. A spool in which holes for insertion of the generation sensor and the ultrasonic receiving sensor are respectively formed around the main through holes to communicate with the main through holes;
An ultrasonic wave generating sensor inserted into the ultrasonic generating sensor insertion hole formed in the spool and generating ultrasonic waves;
An ultrasonic receiving sensor inserted into the ultrasonic receiving sensor insertion hole formed in the spool and receiving ultrasonic waves generated from the ultrasonic generating sensor; And
The ultrasonic generating sensor and the ultrasonic receiving sensor are electrically connected, respectively, the ultrasonic generating command signal is transmitted to the ultrasonic generating sensor, the ultrasonic signal received by the ultrasonic receiving sensor is received, and the flow rate of the fluid flowing inside the transfer pipe And a control unit for measuring the flow rate,
It is coupled to the ultrasonic generating sensor and the ultrasonic receiving sensor, respectively, for facilitating insertion and release of the ultrasonic generating sensor and the ultrasonic receiving sensor into the ultrasonic generating sensor and the ultrasonic receiving sensor insertion hole formed in the spool, respectively. Further comprising a sensor knob,
The sensor knob,
A disk-shaped first body portion having a predetermined thickness and diameter;
It is formed integrally with the first body portion on the same axis as the first body portion, and is composed of a disk-shaped second body portion having a relatively smaller diameter than the first body portion,
While preventing damage to the contact surface due to mechanical contact between the ultrasonic generating sensor (ultrasonic receiving sensor) and the sensor knob between the first body of the ultrasonic generating sensor (ultrasonic receiving sensor) and the second body of the sensor knob A sensor gasket is further installed to prevent leakage of fluid to the outside. Flow measurement device by direct transmission and reception using ultrasonic waves.
 제1항에 있어서,
상기 초음파 발생 센서는,
소정 두께와 지름을 갖는 원판형의 제1 몸체부와;
상기 제1 몸체부와 동일 축선상에 제1 몸체부와 일체로 형성되는 것으로, 제1 몸체부보다 상대적으로 더 작은 지름을 갖는 원기둥형의 몸체를 가지며, 그 원기둥형의 몸체의 일측 단부에는 소정 경사각도의 경사면이 형성되어 있는 제2 몸체부; 및
상기 제1 몸체부 및 제2 몸체부로 구성되는 구조체의 내부에 매설되는 것으로, 상기 제어부로부터의 초음파 발생 명령 신호에 따라 초음파를 발생하는 초음파 발생 소자를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 직송수신에 의한 유량 측정장치.
The method of claim 1,
The ultrasonic generation sensor,
A disk-shaped first body portion having a predetermined thickness and diameter;
It is formed integrally with the first body part on the same axis as the first body part, and has a cylindrical body having a relatively smaller diameter than the first body part, and one end of the cylindrical body has a predetermined A second body portion having an inclined surface at an angle of inclination; And
Direct transmission and reception using ultrasound, characterized in that it includes an ultrasound generating element that generates ultrasound in response to an ultrasound generation command signal from the control unit and is buried inside a structure consisting of the first body portion and the second body portion. Flow measurement device by.
 제2항에 있어서,
상기 제2 몸체부의 일측 단부에는 소정 경사각도의 경사면이 형성되되, 상기 경사면은 상기 유체 이송관과 접촉되는 접촉면이 유체 이송관의 외주면의 곡면과 동일한 곡률 반경을 갖는 원호면으로 형성된 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 직송수신에 의한 유량 측정장치.
The method of claim 2,
An inclined surface having a predetermined inclination angle is formed at one end of the second body part, wherein the inclined surface is formed as an arc surface having the same radius of curvature as the curved surface of the outer circumferential surface of the fluid conveying tube. Flow measurement device by direct transmission and reception using ultrasonic waves.
 제2항에 있어서,
상기 제1 몸체부의 소정 부위에는 상기 초음파 발생 소자에 제어 신호또는 구동 전원을 공급하기 위한 전선의 접속을 위한 전기 단자가 더 구비된 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 직송수신에 의한 유량 측정장치.
The method of claim 2,
An electric terminal for connecting a wire for supplying a control signal or a driving power to the ultrasonic generator is further provided at a predetermined portion of the first body portion.
 제1항에 있어서,
상기 초음파 수신 센서는,
소정 두께와 지름을 갖는 원판형의 제1 몸체부와;
상기 제1 몸체부와 동일 축선상에 제1 몸체부와 일체로 형성되는 것으로, 제1 몸체부보다 상대적으로 더 작은 지름을 갖는 원기둥형의 몸체를 가지며, 그 원기둥형의 몸체의 일측 단부에는 소정 경사각도의 경사면이 형성되어 있는 제2 몸체부; 및
상기 제1 몸체부 및 제2 몸체부로 구성되는 구조체의 내부에 매설되는 것으로, 상기 초음파 발생 센서로부터 발생한 초음파를 수신하는 초음파 수신 소자를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 직송수신에 의한 유량 측정장치.
The method of claim 1,
The ultrasonic receiving sensor,
A disk-shaped first body portion having a predetermined thickness and diameter;
It is formed integrally with the first body part on the same axis as the first body part, and has a cylindrical body having a relatively smaller diameter than the first body part, and one end of the cylindrical body has a predetermined A second body portion having an inclined surface at an angle of inclination; And
Flow rate measurement by direct transmission and reception using ultrasonic waves, characterized in that it is embedded in the interior of a structure composed of the first body part and the second body part, and comprises an ultrasonic receiving element that receives ultrasonic waves generated from the ultrasonic generation sensor. Device.
 제5항에 있어서,
상기 제2 몸체부의 일측 단부에는 소정 경사각도의 경사면이 형성되되, 상기 경사면은 상기 유체 이송관과 접촉되는 접촉면이 유체 이송관의 외주면의 곡면과 동일한 곡률 반경을 갖는 원호면으로 형성된 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 직송수신에 의한 유량 측정장치.
The method of claim 5,
An inclined surface having a predetermined inclination angle is formed at one end of the second body part, wherein the inclined surface is formed as an arc surface having the same radius of curvature as the curved surface of the outer circumferential surface of the fluid conveying tube. Flow measurement device by direct transmission and reception using ultrasonic waves.
 제5항에 있어서,
상기 제1 몸체부의 소정 부위에는 상기 초음파 수신 소자에 의해 수신한 초음파 신호를 상기 제어부로 전송 또는 구동 전원을 공급하기 위한 전선의 접속을 위한 전기 단자가 더 구비된 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 직송수신에 의한 유량 측정장치.
The method of claim 5,
Direct transmission and reception using ultrasonic waves, characterized in that an electrical terminal for connecting a wire for transmitting the ultrasonic signal received by the ultrasonic receiving element to the control unit or supplying driving power is further provided at a predetermined portion of the first body part. Flow measurement device by.
 제1항에 있어서,
상기 제어부는,
제어부를 구성하는 구성요소들의 상태 체크 및 동작을 제어하고, 상기 초음파 발생 센서로 초음파 발생 명령 신호를 전송하며, 상기 초음파 수신 센서에 의해 수신된 초음파 신호를 전송받아 상기 이송관 내부를 흐르는 유체의 유속 및 유량을 연산하는 MCU(Main Controller Unit)와;
상기 MCU로부터 초음파 발생 명령 신호를 전달받아 상기 초음파 발생 센서로 초음파 발생 명령 신호를 전송하고, 상기 초음파 수신 센서에 의해 수신된 초음파 신호를 전송받아 상기 MCU로 전달하는 인터페이스 모듈과;
상기 MCU에 의해 연산된 유체의 유속 및 유량을 화면에 표시하는 디스플레이 장치와;
상기 MCU에 의해 연산된 유체의 유속 및 유량 데이터를 유/무선 통신을 통해외부의 원격검침 시스템으로 전송하고, 외부의 원격검침 시스템으로부터 대응하는 신호를 수신하는 통신 모듈과;
상기 초음파 발생 센서에서 발생하는 초음파의 주파수 설정값, 상기 초음파 수신 센서에 의해 수신된 초음파 수신값, 상기 MCU에 의한 유속 및 유량 연산을 위한 특정 앱(application), 시스템의 구성요소들을 제어하기 위한 제어 프로그램을 저장하는 메모리; 및
상기 MCU, 인터페이스 모듈, 디스플레이 장치, 통신 모듈 및 메모리에 구동 전원을 공급하는 전원 공급 모듈을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 직송수신에 의한 유량 측정장치.
The method of claim 1,
The control unit,
The flow rate of the fluid flowing inside the conveying pipe by controlling the state check and operation of the components constituting the control unit, transmitting an ultrasonic generation command signal to the ultrasonic generation sensor, and receiving the ultrasonic signal received by the ultrasonic receiving sensor And a main controller unit (MCU) that calculates a flow rate.
An interface module receiving an ultrasonic generation command signal from the MCU, transmitting an ultrasonic generation command signal to the ultrasonic generation sensor, and receiving the ultrasonic signal received by the ultrasonic receiving sensor and transmitting the received ultrasonic signal to the MCU;
A display device that displays the flow rate and flow rate of the fluid calculated by the MCU on a screen;
A communication module that transmits the flow rate and flow data of the fluid calculated by the MCU to an external remote meter reading system through wired/wireless communication and receives a corresponding signal from the external remote meter reading system;
A frequency setting value of the ultrasonic waves generated by the ultrasonic generating sensor, an ultrasonic receiving value received by the ultrasonic receiving sensor, a specific application for calculating the flow rate and flow rate by the MCU, and a control for controlling the components of the system A memory for storing a program; And
Flow measurement device by direct transmission and reception using ultrasonic waves, comprising a power supply module for supplying driving power to the MCU, an interface module, a display device, a communication module, and a memory.
 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제1 몸체부와 제2 몸체부의 중심축선 상에는 상기 초음파 발생 센서 및 초음파 수신 센서와의 전기적인 접속을 위한 전선의 삽입을 위한 소정 크기의 관통홀이 형성된 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 직송수신에 의한 유량 측정장치.
The method of claim 1,
Direct transmission and reception using ultrasonic waves, characterized in that a through hole having a predetermined size for inserting a wire for electrical connection with the ultrasonic generating sensor and the ultrasonic receiving sensor is formed on the central axis of the first body part and the second body part. Flow measurement device.
 제1항에 있어서,
상기 제1 몸체부와 제2 몸체부 사이에는 이송관 내부를 흐르는 유체가 스풀 외부로 유출되는 것을 방지하기 위한 오링이 더 설치된 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 직송수신에 의한 유량 측정장치.The method of claim 1,
Flow measurement device by direct transmission and reception using ultrasonic waves, characterized in that an O-ring is further installed between the first body part and the second body part to prevent the fluid flowing inside the transfer pipe from flowing out of the spool. 삭제delete
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