KR200346637Y1 - 유량센서 - Google Patents

Abstract

본 고안은 유량센서에 관한 것으로, 그 목적은 배관의 부하발생을 줄이며 유량을 정확하게 감지할 수 있도록 하는 것이다.

이를 위해 본 고안에 따른 유량센서에 의하면, 센서하우징(10)의 통로(11)를 지나는 유체의 일부를 바이패스 시켜 로터(20)를 회전시키며, 이 로터(20)의 회전수를 통해 유량을 검출하도록 구성되어 있다. 이에 따라 유체 배관라인의 중도에 유량센서를 설치하여도 배관라인에는 부하가 거의 발생되지 않는 것은 물론이며 유량 데이터 역시 홀센서(61)를 통해 정확하게 검지할 수 있는 작용효과가 있다. 아울러 배관라인에는 부하가 거의 발생되지 않기 때문에, 이러한 유량센서를 직경이 큰 사이즈의 배관라인에도 용이하게 적용할 수 있는 장점이 있다.

Description

유량센서{FLOW SENSOR}

본 고안은 유체 배관의 중도에 배치되는 유량센서에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 흘러 지나가는 유체에 의한 로터의 회전수를 통해 유량을 감지하는 유량센서에 관한 것이다.

일반적으로 유량센서는 보일러 또는 온수기 등에서 유체의 흐름을 감지하기 위해 사용되는 것으로, 도 1은 종래 유량센서의 내부구조를 개략적으로 도시한 것이다.

도 1을 참조하면, 종래 유량센서는 내부에 원형의 유통공간(1b)이 형성되며 좌우측으로 입구(1a)와 출구(1c)가 대향되게 마련된 하우징(1)과, 이 하우징(1)의 유통공간(1b)내에 샤프트(2)를 통해 회전 가능하게 설치되며 방사상으로 다수개의 베인(3a)이 마련된 로터(3)와, 하우징(1)의 유통공간(1b) 개방부를 폐쇄하면서 로터(3)를 회전 가능하게 지지하며 PCB(6)가 설치되는 캡(4)을 갖추고 있다.

또한, 로터(3)의 회전축(3b) 상부에는 링형태의 마그네트(5)가 배치되며, 캡(4)에는 마그네트(5)의 측면과 일정한 간격을 유지하도록 홀센서(7)가 내장된다. 그리고 홀센서(7)는 PCB(6)와 전기적으로 접속되어 있다.

따라서 유체가 하우징(1)의 입구(1a)를 통해 유통공간(1b)으로 유입된 후 출구(1c)를 통해 빠져나가는 과정(화살표 방향 참조)에서 마그네트(5)가 배치된 로터(3)가 회전하며, PCB(6)에서는 홀센서(7)를 통해 로터(3)의 회전수를 감지하여 유량을 계산하게 된다.

그러나 이러한 종래 유량센서 구조에서는 마그네트(5)가 배치된 로터(3)가하우징(1)의 유체 흐르는 유통공간(1b)내에 직접 설치되어 있기 때문에 유체의 원활한 흐름에 지장을 초래하며, 이로 인해 정확한 데이터를 검출할 수 없는 단점이 있다.

본 고안은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 고안의 목적은 하우징 및 로터의 배치구조를 개선하여 유체배관의 부하발생을 줄이며 유량을 정확하게 검지할 수 있는 유량센서를 제공하는 것이다.

도 1은 종래 보일러용 유량센서를 보인 단면도이다.

도 2는 본 고안에 따른 유량센서의 사시도이다.

도 3은 본 고안에 따른 유량센서의 분해사시도이다.

도 4는 도 3의 Ⅳ - Ⅳ선에 따른 단면도로, 유량센서의 내부구조를 보인 것이다.

도 5는 본 고안에 따른 센서하우징의 안내관 및 배출구 구조를 발췌하여 보인 분해사시도이다.

도 6은 도 5의 화살표 Ⅵ방향에서 본 안내관의 발췌 사시도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10..센서하우징 11..통로

20..로터 30..하우징-캡

31..유통공간 40..안내관

50..배출구 60..PCB

70..PCB-덮개

이러한 목적을 달성하기 위한 본 고안은;

유체 배관의 중도에 배치되어 유량을 감지하기 위한 유량센서에 있어서;

유량센서는; 양측에 인렛과 아웃렛이 대향되게 마련되며 내부에 통로가 마련된 센서하우징과; 이 센서하우징의 중앙부 외면에 세워진 샤프트에 회전 가능하게 결합되며 상부에는 원주방향으로 마그네트가 배치된 로터와; 센서하우징의 중앙부에 장착되며, 내부에는 로터를 여유있게 감싸도록 유통공간이 형성되고, 상부에는 로터의 마그네트와 일정한 간격을 유지하도록 홀센서를 갖춘 PCB가 배치되는 하우징-캡과; 센서하우징의 벽면을 관통하여 하우징-캡 내부에 배치되되, 입구는 센서하우징의 통로 인렛측을 향해 마련되고, 출구는 로터를 향해 마련되어, 통로를 지나는 유체의 일부를 유통공간으로 안내하는 안내관과; 로터를 중심으로 대체로 안내관과 대향되는 센서하우징의 벽면에 마련되어 유통공간으로 유입된 유체를 센서하우징의 통로로 내보내기 위한 배출구를; 구비하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 고안에 따른 하나의 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 고안에 따른 유량센서는 도 2와 도 3에 도시한 바와 같이, 내부에 유체 이동을 위한 통로(11)가 길이방향으로 형성된 센서하우징(10)과, 이 센서하우징(10)의 중앙부 외면에 배치되며 바이패스되는 유체 일부를 통해 회전하도록 다수개의 베인(21)이 마련된 로터(20)와, 센서하우징(10)의 중앙부에 장착되어 내부에는 로터(20)가 수용되도록 유통공간(31)이 형성된 하우징-캡(30)과, 이 하우징-캡(30)의 상부에 배치되는 PCB(60)와, 센서하우징(10)의 중앙부 벽면을 관통 배치되어 통로(11)를 지나는 유체 일부를 유통공간(31)으로 바이패스시키는 안내관(40)과, 유통공간(31) 내부로 유입된 유체를 다시 센서하우징(10)의 통로(11)로 내보내기 위한 배출구(50)를 구비한다.

도 3과 도 4를 참조하면, 센서하우징(10)은 유량센서의 외형을 이루는 것으로, 배관라인(미도시)의 중도에 연통 배치되도록 좌우 양측으로 상호 대향되게 인렛(12)과 아웃렛(13)이 마련된다. 그리고 센서하우징(10)의 중앙부 외면에는 로터(20) 및 하우징-캡(30)을 장착하기 위한 장착부(14)가 평활하게 마련되며, 이 장착부(14)의 중앙에는 금속 샤프트(15)가 세워져 설치된다. 이 금속 샤프트(15)는 로터(20)를 회전 가능하게 설치하기 위한 것이다.

로터(20)는 금속 샤프트(15)에 여유있게 끼워져 결합되는 회전축(22)과, 이 회전축(22)의 외주에 일정한 간격으로 마련된 복수개의 베인(21)으로 정의된다. 본 고안의 실시 예에서는 베인(21)들을 45도 간격으로 8개 구성하였으며, 이들은유통공간(31)을 지나가는 유체와 접하면서 로터(20) 자체를 일방향으로 회전시키게 된다. 그리고 로터(20)의 회전축(22) 최상단은 하우징-캡(30)의 저면과 소정의 간극(본 고안의 실시 예에서는 0.3mm 정도)이 유지되도록 배치되는데, 이는 로터(20)의 고속 회전 시 약간 떠오를 수 있는 공간을 확보하기 위함이다. 또한, 로터(20)의 회전축(22) 상부에는 N극와 S극이 교호적으로 배치되도록 복수개의 마그네트(23) 조각들이 링 형태로 인서트 고정된다.

그리고 하우징-캡(30)은 센서하우징(10)의 장착부(14)에 패킹(32)을 매개로 스크루(33) 장착되며, 이의 내부에는 로터(20)를 여유있게 감싸도록 하면이 개방된 유통공간(31)이 형성된다. 또한, 하우징-캡(30)의 상부에는 PCB-덮개(70)가 장착되는데, 이 PCB-덮개(70) 내부에는 홀센서(61)를 갖춘 PCB(60;printed circuit board)가 배치된다. 그리고 홀센서(61)는 로터(20)의 마그네트(23)와 인접하게 배치되어 있어서, 마그네트(23)를 통해 로터(20)의 회전수를 감지할 수 있게 된다.

한편, 도 4 내지 도 6을 참조하면, 안내관(40)은 센서하우징(10)의 장착부(14) 벽면을 관통하여 하우징-캡(30)의 유통공간(31) 내부에 입설되는데, 이의 입구(41)는 센서하우징(10)의 통로(11) 인렛(12)측을 향해 마련되고, 이의 출구(42)는 로터(20)를 향해 마련된다. 이 때, 안내관(40)의 출구(42)는 로터(20)의 베인(21)에 접선방향으로 구성되는데, 이것은 로터(20)를 보다 원활하게 회전시키기 위함이다.

이러한 안내관(40)의 설치를 위해 센서하우징(10)의 장착부(14) 벽면에는 설치공(16)이 천공되어 있어서, 안내관(40)의 중앙부위가 설치공(16)에 억지 끼워져결합된다. 이에 따라 인렛(12)을 통해 통로(11)로 들어온 유체 일부는 안내관(40)의 입구(41)를 통해 원활하게 유입되며 계속하여 로터(20)를 향해 접선방향으로 토출되게 되는데, 이에 대한 것은 후술하는 작용효과에서 상술한다.

또한, 안내관(40)의 출구측(42)측 단부에는 유체를 로터(20)에 접선방향으로 안내하기 위한 가이드부(43)가 마련된다. 이 가이드부(43)는 로터(20)의 베인(21)을 향해 만곡되게 구성되어 있다.

그리고 배출구(50)는 유통공간(31) 내부로 유입된 유체를 다시 센서하우징(10)의 통로(11)측으로 내보내기 위한 것으로, 로터(20)를 중심으로 대체로 안내관(40)과 대향되는 센서하우징(10)의 장착부(14) 벽면에 마련된다. 따라서 배출구(50)를 통해 센서하우징(10)의 통로(11)와 하우징-캡(30)의 유통공간(31)이 상호 연통된다.

다음에는 이와 같이 구성된 본 고안에 따른 유량센서의 작동 및 이에 따른 작용효과를 설명한다.

먼저, 유체 배관라인을 지나는 유체는 인렛(12)을 통해 센서하우징(10)의 통로(11)로 유입되며 계속하여 대부분은 아웃렛(13)을 통해 다시 유체 배관라인으로 빠져나간다.

또한, 인렛(12)으로 유입되는 유체 일부는 입구(41)를 통해 안내관(40)으로 유입되며, 계속하여 안내관(40) 출구(42)를 통해 하우징-캡(30)의 유통공간(31)으로 분출된다. 이에 따라 유통공간(31)으로 분출된 유체는 로터(20)의 베인(21)들과 접선방향으로 접하며, 마그네트(23)가 설치된 로터(20)는 유체 양에 따라 비례하여 회전한다.

한편, PCB(60)에서는 로터(20)와 함께 회전하는 마그네트(23)와 고정된 홀센서(61)를 통해 로터(20)의 회전수를 감지하며, 이를 온수기 또는 보일러 등의 제어부(미도시)에 전기적 신호로 전달하게 된다. 계속하여, 유통공간(31)으로 유입되어 로터(20)를 회전시킨 유체는 배출구(50)를 통해 센서하우징(10)의 통로(11)로 다시 빠져나간다.

결국, 유체의 일부가 안내관(40)과, 하우징-캡(30)의 유통공간(31)과, 배출구(50)를 통해 순차적으로 지나가면서 로터(20)를 회전시키며, 홀센서(61)를 갖춘 PCB(60)에서는 마그네트(23)를 통해 로터(20)의 회전수를 정확하게 검지한다. 이에 따라 배관을 지나는 유체 일부만을 바이패스 시켜 유량을 감지하기 때문에, 유량센서 설치로 인한 배관 중도에서의 부하발생이 방지된다. 또한, 로터(20)의 접선방향으로 유체가 공급됨으로써, 로터(20) 회전이 원활하게 이루어지며 이것에 의해 홀센서(61)에서는 로터(20) 회전수를 통해 유량을 보다 정확하게 검지할 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이; 본 고안에 따른 유량센서에 의하면, 센서하우징의 통로를 지나는 유체의 일부를 바이패스 시켜 로터를 회전시키며, 이 로터의 회전수를 통해 유량을 검출하도록 구성되어 있다. 이에 따라 유체 배관라인의 중도에 유량센서를 설치하여도 배관라인에는 부하가 거의 발생되지 않는 것은 물론이며 유량 데이터 역시 홀센서를 통해 정확하게 검지할 수 있는 작용효과가 있다. 아울러 배관라인에는 부하가 거의 발생되지 않기 때문에, 이러한 유량센서를 직경이 큰 사이즈의 배관라인에도 용이하게 적용할 수 있는 장점이 있다.

Claims (3)

1. 유체 배관의 중도에 배치되어 유량을 감지하기 위한 유량센서에 있어서;

   상기 유량센서는;

   양측에 인렛(12)과 아웃렛(13)이 대향되게 마련되며, 내부에 통로(11)가 마련된 센서하우징(10)과;

   상기 센서하우징(10)의 중앙부 외면에 세워진 샤프트(15)에 회전 가능하게 결합되며, 상부에는 원주방향으로 마그네트(23)가 배치된 로터(20)와;

   상기 센서하우징(10)의 중앙부에 장착되며, 내부에는 상기 로터(20)를 여유있게 감싸도록 유통공간(31)이 형성되고, 상부에는 상기 로터(20)의 마그네트(23)와 일정한 간격을 유지하도록 홀센서(61)를 갖춘 PCB(60)가 배치되는 하우징-캡(30)과;

   상기 센서하우징(10)의 벽면을 관통하여 상기 하우징-캡(30) 내부에 배치되되, 입구(41)는 상기 센서하우징(10)의 통로(11) 인렛(12)측을 향해 마련되고, 출구(42)는 상기 로터(20)를 향해 마련되어, 상기 통로(20)를 지나는 유체의 일부를 상기 유통공간(31)으로 안내하는 안내관(40)과;

   상기 로터(20)를 중심으로 대체로 상기 안내관(40)과 대향되는 상기 센서하우징(10)의 벽면에 마련되어 상기 유통공간(31)으로 유입된 유체를 상기 센서하우징(10)의 통로(11)로 내보내기 위한 배출구(50)를; 구비하는 것을 특징으로 하는 유량센서.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 안내관(40)의 출구(42)는 상기 로터(20)에 접선방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 유량센서.
3. 제 1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 안내관(40)의 출구(42)측 단부에는 유체를 상기 로터(20)에 접선방향으로 안내하는 가이드부(43)가 마련된 것을 특징으로 하는 유량센서.