KR20110088312A - 원격적산표시기를 구비한 수도미터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원격적산표시기(遠隔積算標示器)를 구비한 수도미터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수도미터의 외갑체를 합성수지(Plastic)로 형성하고, 수돗물사용량의 적산을 위한 기어기구(Gear機構)와 기전력(起電力)을 발생시키는 기전기구(起電機構)는 수도미터의 외갑체 내부에 장치된 임펠러축(軸)과는 아무런 기계적 연결 없이 상기 외갑체 뚜껑 표면에 얹혀있는 형태로 형성되고, 상기 기어기구의 구동(驅動)은 전자결합(電磁結合, Magnetic coupling)방식에 의하여 이루어지고, 통상 상기 기어기구와 일체화되어 있는 적산표시기(積算標示器)는 상기 기어기구에서 분리시켜 독립기구(機構)로 형성하여 이를 원격적산표시기 라 칭하고, 소정 양의 수돗물이 통수(通水)될 때 마다 상기 기전기구 에서 발생되는 기전력을 두 가닥의 도선을 통하여 소정거리 떨어진 곳에 설치되는 상기 원격적산표시기의 입력단자에 인가하여 수돗물사용량의 원격검침이 가능 하게한 수도미터이며, 통상적으로 수도미터의 외갑체 상부 면에 형성되는 유리판을 본 수도미터에서는 형성할 필요가 없기 때문에 혹한기에 수도미터의 동파염려는 없다.

본 발명의 출원인이 제시한 바 있는 원격적산표시기를 구비한 수도미터(특허등록번호 제10-0932435호, 2009년 12월 09일 등록)의 일부를 개량하여 효율을 더욱 향상시킨 것을 특징으로 한다.

수도미터, 기어기구(Gear機構), 적산표시기(積算標示器), 영구자석, 전자결합(電磁結合, Magnetic coupling), 기전기구(起電機構), 합성수지.

Description

원격적산표시기를 구비한 수도미터 {A Water Meter with a Remote Reader}

본 발명은 수도미터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 혹한기에도 동파 안 되고, 기어기구에서 분리시켜 독립기구로 형성한 원격적산표시기를 본 수도미터의 설치위치, 각 세대의 적산전력계의 설치위치, 지하실 등 임의의 장소에 설치하여 수돗물사용량을 확인할 수 있는 저렴하고, 고효율의 수도미터를 위하여, 수도미터의 외갑체와 외갑체뚜껑은 합성수지로 형성하고, 상기 외갑체 상부 면에는 유리판을 형성하지 아니하고, 수돗물사용량의 적산을 위한 기어기구는 상기 외갑체 내부의 임펠러 축과는 아무런 기계적 연결 없이 상기 외갑체뚜껑 표면에 형성하고, 상기 기어기구의 구동을 위한 동력은 전자결합방식에 의하고, 통상 상기 기어기구와 일체화되어 있는 적산표시기는 상기 기어기구에서 분리시켜 독립기구화 한 것을 원격적산표시기라 칭하고, 상기 적산표시기를 분리시킨 후의 기어기구 상부(上部) 층에 기전기구를 형성하고, 소정 양의 수돗물이 통수될 때 마다 상기 기전기구 에서 발생되는 기전력이 소정거리 떨어진 곳에 설치되는 상기 원격적산표시기의 입력단자에 인가되면, 그때마다 상기 적산표시기의 수자(數字)가 1식 증가되는데, 상기 수자를 누가하여 수돗물사용량을 표시하는 원격적산표시기를 구비한 수도미터에 관한 것이다.

일반적으로 상수도용 소형 수도미터는 황동(黃銅)으로 외갑체를 형성하고, 상기 외갑체 내부에 임펠러, 그리고 통과유량의 적산을 위한 기어기구와 적산표시기를 일체(一體)형으로 형성하고, 상기 외갑체 상부면(上部面)은 유리판으로 형성하여 수도미터 외갑체에 내장된 적산표시기에 표시되는 수돗물사용량을 상기 유리창을 통하여 직접 육안으로 읽을 수 있게 한 구조를 가지고 있다.

그러나 상기한 바와 같이 외갑체를 황동으로 형성하는 것은 고비용(高費用)을 요구하고, 기어기구와 적산표시기가 수도미터 외갑체 내부에 내장되어 있어, 혹한기에 수도미터의 동결(凍結)은 기어기구의 손상, 기능저하 또는 수명단축을 야기 시킬 수 있고, 수도미터 외갑체 상부 면을 구성하고 있는 상기 유리판을 동파시켜 결국 수도미터 자체를 교체하게 하는 것이 현실이다. 수도미터의 동파를 자주 경험하게 되는 큰 이유 중의 하나는 수돗물의 사용량을 주기적으로 검침하기위해 적산표시기의 수자(數字)를 육안으로 직접 읽기 때문이라 할 수 있다. 즉, 육안으로 직독(直讀)하기 위하여 수도미터의 보온재를 헤치고 검침 후 보온재를 원상태대로 복구 하지 않기 때문이다. 그리고 본 발명의 출원인이 제시한 바 있는 원격적산표시기를 구비한 수도미터(특허등록번호 제10-0932435호, 2009년 12월 09일 등록)에서 캠(Cam)식 기전기구의 동작을 유연하게 하기위한 핀커플링의 사용은 기어기구를 더욱 복잡하게하고, 상하 두 장의 요철(凹凸)판으로 형성되는 1방향 클러치의 하부판이 역회전할 경우 상부판 및 하부판이 서로 미끄러지면서 상부판이 상하운동을 하는 과정에서 잡음이 발생된다. 또한 1개의 기전코일을 사용하기 때문에 부득이 사 용하게 되는 축전기는 일반적으로 시간이 경과함에 따라, 그리고 동절기에는 기능이 저하되는 등의 문제가 있고, 원격적산표시기의 구동기구는 가동철편을 가진 일반적인 릴레이 형식이기 때문에 동작이 둔한 문제점이 있다.

종래기술의 문헌정보

[문헌1] 특허등록번호 제10-0932435호 (2009년 12월 09일 등록)의 도 1, 도 3, 도 4, 도 5, 도 5a, 도 5b, 도 6, 도 8 및 도 9.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 수도미터의 외갑체 상부 면을 유리판으로 형성치 않고, 혹한기에 취약한 축전기를 사용하지 아니하고, 상기 축전기에 여러 차례 충전하지 않고서도 소정의 기전력을 얻을 수 있고, 저렴하며, 기어기구의 회전동작이 유연하며, 불의의 사고로 임펠러가 역회전 하더라도 적산표시기 수자에는 아무 변화도 주지 않으며, 수도미터의 외갑체와 거리적으로 떨러진 위치에서 수돗물의 사용량을 확인할 수 있는 원격적산표시기를 구비한 수도미터를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 원격적산표시기를 구비한 수도미터에 있어, 수도미터의 외갑체 상부면을 유리판으로 형성하지 아니하고, 합성수지로 형성되는 상기 외갑체 와 외갑 체 뚜껑은 수밀성이 유지되게 개스킷을 개재시켜 복수개의 체결나사로 서로 체결되고, 상기 외갑체 및 외갑체뚜껑 내부에 형성되는 임펠러요크의 피벗(Pivot)을 중심으로 회전하는 임펠러축 하부 중앙부위에 형성되는 복수개의 임펠러와 상기 임펠러축 상단(端)에 형성되는 주영구자석, 상기 주영구자석 바로위의 상기 외갑체뚜껑 표면에 상기 임펠러축 과는 아무런 기계적 연결 없이 형성되는 기어기구의 첫기어축 하단(端)에 형성되는 종영구자석, 상기 첫기어축의 회전 동력은 상기 주영구자석 및 종영구자석의 전자결합(電磁結合)에 의하여 이루어지고, 상기 종영구자석이 소정 방향으로 회전하여 소정 양의 수돗물이 통수될 때마다 기어2중축 과 가동표시기축은 소정 방향으로 1회전하고, 상기 종영구자석이 소정 방향에 반하여 역회전 하더라도 상기 가동표시기축은 1방향클러치의 역할로 좌우 어느 쪽으로 도 회전 하지 않으며. 상기 가동표시기축이 소정 방향으로 회전하여 소정의 통수량이 될 때마다 1회전하는 크랭크바퀴와 크랭크암밀대의 역할로 복수개의 기전코일에서 발생되는 기전력은 직렬로 결선되어 출력단자에 연결된다. 상기 출력단자에 외부에서 연결되는 두 가닥의 도선을 통하여 상기 기전력이 소정 거리(距離) 떨어진 위치에 설치되는 원격적산표시기의 입력단자에 인가될 때마다 깔쭉톱니바퀴밀대는 깔쭉톱니바퀴의 톱니 하나를 밀어 상기 깔쭉톱니바퀴를 1/10회전 시켜 적산표시기의 최하위자리 수자가 1식 증가되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 원격적산표시기를 구비한 수도미터에 관한 것으로,

(1)본 발명의 수도미터에는 수돗물사용량 검침을 위한 유리판의 형성이 불필 요하기 때문에 혹한기에도 수도미터의 동파염려가 없어 수도미터의 평균수명은 그만큼 연장되어 경제적이다.

(2)본 발명의 수도미터의 외갑체 및 외갑체뚜껑은 물론이고 그 외의 대체가능부품은 가공성이 좋고 비 자성(非磁性)인 합성수지로 형성할 수 있어 효율적이다.

(3)본 발명의 수도미터에는 외부전원은 물론, 내장되는 배터리가 없어 배터리의 주기적인 교체작업의 번거로움이 없고, 동절기 배터리의 효율 저하를 염려할 필요도 없다.

(4)원격적산표시기를 본 발명의 수도미터의 외갑체 설치위치, 각 세대의 적산전력계 설치위치, 지하실, 가옥의 외벽 등 임의의 위치에 설치할 수 있어 검침이 용이하다.

본 발명은 원격적산표시기를 구비한 수도미터에 관한 것으로, 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 기전기구(106, 起電機構) 및 수돗물사용량 적산을 위한 기어기구(機構)가 외갑체(116) 내부의 임펠러축(112)과는 아무런 기계적인 연결 없이 외갑체뚜껑(102) 표면에 형성되어 있음을 나타낸 횡단면 겨냥도이다. 도 1에서 수돗물사용량 확인을 위한 유리판과 수돗물 적산표시기(904)가 없음을 알 수 있으며, 외갑체(116)와 외갑체뚜껑(102)은 위생적으로 또 수압에도 안전한 합성수지로 형성하고, 외갑체(116) 내부에는 임펠러요크(115)를 형성하고, 복수개의 임펠러(113)가 형성 되어있는 임펠러축(112)은 임펠러요크(115)의 피벗(114, Pivot)을 중심으로 유입구(101)로 유입되는 유량에 상응한 회전을 하며, 임펠러축(112) 상단(上端)에는 S극, N극, S극 및 N극이 원형을 이루는 영구자석 즉, 도넛 형 4극 영구자석인 주(主)영구자석(109)을 형성하고, 외갑체(116)와 외갑체뚜껑(102) 사이에는 개스킷(201, Gasket)을 개재시켜 복수개의 체결나사(204)로 소정수압 하에서도 수밀성이 유지되게 체결한다.

도 2는 도 1에서 기전기구(106) 및 기어기구를 제외한 부분 즉, 외갑체(116)와 외갑체뚜껑(102)의 횡단면 겨냥도이다. 임펠러요크(115)를 임펠러요크 고정턱(111 및 117)에 정합(整合)하게 형성하고, 피벗(114)을 중심으로 회전하는 임펠러축(112)에는 하부 중앙부위에 복수개의 임펠러(113)와 상부 단(端)에 도넛 형 4극 영구자석인 주영구자석(109)만이 형성되기 때문에 높이가 낮은 외갑체(116)로 형성될 수 있다. 개스킷(201)을 개재시켜 외갑체(116)와 외갑체뚜껑(102)을 복수개의 체결나사(204)로 수밀성(水密性)이 유지되게 서로 체결하면 개구부는 유입구(101)와 유출구(110) 뿐이다.

도 3은 임펠러축(112)과는 아무런 기계적 연결 없이 외갑체뚜껑(102) 표면에 형성되는 기전기구(106, 起電機構) 및 기어기구(機構)의 단면 겨냥도이다. 'ㄷ'자가 시계방향으로 90도 회전된 모양의 기어기구기판(306)은 외갑체뚜껑 플랜지(203, Flange)에 내접하며, 복수개의 체결나사(202)로 체결된다. 한편 투명한 합성수지로 형성되는 기어기구의 보호케이스(304) 하단내면은 기어기구기판(306)에 외접하게 복수개의 체결나사(103)로 체결된다. 첫기어축(307) 하단에 S극, N극, S극 및 N극 이 원형을 이루는 영구자석 즉, 도넛 형 4극 영구자석인 종(從)영구자석(108)을 형성하고, 사용가능상태로 조립되었을 때엔 첫기어축(307)의 중심선과 임펠러축(112)의 중심선은 일직선상에 있게 형성된다. 첫기어축(307)에는 상기 기어기구의 첫 번째 기어로 소치수(少齒數)기어가 형성되고, 상기 소치수 기어는 다음 단계의 기어축에 형성되는 다치수(多齒數)기어와 맞물려 상기 다치수 기어축을 회전 시킨다. 상기 다치수 기어축 에는 상기 다치수 기어 외에 한 개의 소치수 기어가 형성되고, 상기 소치수 기어는 다음 단계의 기어 축에 형성되는 다치수 기어와 맞물려 상기 다치수 기어 축을 회전 시킨다. 상기 다치수 기어축에는 상기 다치수 기어 외에 한 개의 소치수 기어가 형성되는 식으로, 기어축의 회전속도를 점차 주려가다가 마침내 통수량이 10리터(L)가 될 때에 상단(上端)에 가동표시기(105)가 형성되는 가동표시기축(303)과 기어2중축(301)이 소정 방향으로 1회전 하게끔 기어기구에 더미치차(Dummy gear)축의 형성, 치차의 치수(齒數) 조정 등을 한다. 상기한 바와 같은 방식으로 기어축의 회전속도를 계속 감소시켜 가다가 마침내 통수량이 100리터(L)가 될 때에 크랭크바퀴축(305)이 소정 방향으로 1회전 하게끔 기어기구에 더미치차(Dummy gear)축의 형성, 치차의 치수(齒數) 조정 등을 한다. 크랭크바퀴축(305) 상단(上端)에는 원형 판의 형태를 한 크랭크바퀴(107)를 형성한다.

도 4는 통수량이 10리터(L)가 될 때마다 1회전하는 기어2중축(301) 과 중앙부위가 굵게 형성된 가동표시기축(303) 및 1방향클러치(104)의 상세 겨냥도이다. 기어2중축(301)은 가동표시기축(303)의 하부부분을 내접한 상태로 회전할 수 있게 형성된 2중축이며, 기어기구상판(302) 아래쪽 부위의 가동표시기축(303)에 소치수 기어 1개를 형성하고, 가동표시기축(303)의 굵은 중앙부위에는 항시 소정의 강도로 상기 중앙부위를 조이고 있는 1방향클러치 스프링((401)은 도 4와 같이 일단이 개방된 형태로 형성하고, 타단은 체결나사(402)로 기어2중축(301)에 체결하고, 기어2중축(301)에는 다치수 기어 1개를 형성한다. 도 4에서 기어2중축(301)이 반시계방향으로 회전하면 1방향클러치 스프링(401)은 가동표시기축(303)의 굵은 부위를 더욱 조이게 되어 가동표시기축(303)은 기어2중축(301)과 같은 방행 및 같은 속도로 회전하게 되고, 기어2중축(301)이 시계방향으로 회전하면 1방향클러치 스프링(401)은 느슨하게 되어 가동표시기축(303)은 좌우 어느 쪽으로 도 회전하지 안 하게 된다.

도 5 및 도 6은 통수량이 100리터(L)가 될 때마다 1회전하는 크랭크바퀴축(305) 상단에 형성되는 크랭크바퀴(107) 표면의 소정위치에 크랭크암밀대(503, Crank arm pusher)를 형성하고, 크랭크바퀴(107)가 반시계방향으로 1회전 할 때마다 기전력(起電力)이 발생되는 기전기구(106)의 상세 겨냥도이다. 크랭크암(501, Crank arm)의 일단(一端)은 회전력이 전달되지 않은 베어링으로 형성하여 크랭크바퀴(107) 상면사이에 워셔(604)를 개재시켜 크랭크바퀴축(305) 상단부에 형성하고, 크랭크바퀴축(305) 상단의 끝은 쪼개진워셔(603, split washer)로 마무리하고, 타단(他端)에는 크랭크핀(502)을 삽입할 수 있게 구멍을 형성하고 합성수지로 형성되는 크랭크로드(504, Crank rod)의 일단은 크랭크핀(502)이 자유로운 회전을 할 수 있게 베어링으로 형성하고, 크랭크암(501)의 타단과 크랭크로드(504)의 일단 사이에는 워셔(602)를 개재시키고, 크랭크암(501) 타단의 구멍과 크랭크로드(504) 일단 의 베어링에 크랭크핀(502)을 삽입시키고, 크랭크핀(502)의 상하 양단은 쪼개진워셔(601)로 도 6과 같이 마무리한다. 크랭크로드(504)의 타단 쪽에는 복수개의 원주(圓柱)형 영구자석(506)을 N-S극의 방향이 모두 같게 소정위치에 고착시키고, 소정의 복귀스프링(505)을 소정위치에 형성하고, 합성수지로 형성되는 원형실린더(508)의 양단 단면중앙에 크랭크로드(504)가 부드럽게 왕복운동을 할 수 있는 베어링을 각각 형성한다. 원형실린더(508) 외부의 소정위치에 같은 규격인 복수개의 원통형 기전코일(507)을 형성하고, 복귀스프링(505)에 인접한 첫 번째 기전코일(507)의 권선끝점은 출력단자(511)에 연결하고, 상기 권선의 시작점은 다음 기전코일(507)의 권선끝점에 연결하는 식으로 직렬 연결하여 마지막 기전코일(507)의 권선시작점은 출력단자(510)에 연결한다. 복귀스프링(505)의 반대쪽 원형실린더(508)의 단면에는 역 "ㄴ"자 모양의 원형실린더 지지대(606)를 형성하되 상기 지지대의 일단은 복수개의 체결나사(610)로 원형실린더(508)의 상기 단면에 체결하고, 타단은 기전기구회전축(509)이 삽입될 수 있는 베어링으로 형성하여 기전기구회전축(509)을 상기 베어링에 삽입하고, 워셔(609)를 개재시키고, 기전기구회전축(509)의 하부부분은 기어기구상판(302)을 관통하게 하고, 하단은 스프링워셔(607)를 개재시켜 너트(608)로 기어기구상판(302)에 고착시킨다.

도 7은 투명한 합성수지로 성형되는 기어기구의 보호케이스(304) 위쪽에서, 통수량이 10리터(L)가 될 때마다 1회전하는 가동표시기(105)가 회전하는 상황을 잘 관찰할 수 있음을 나타내는 평면 겨냥도이다. 가동표시기(105)의 상부 표면에는 회전을 쉽게 확인할 수 있게 화살표를 그리고, 보호케이스(304)의 상부면 내면의 가 동표시기(105) 부분을 제외하고는 불투명한 플라스틱판을 부착하여 가동표시기(105)의 회전상황이 더욱 잘 보이게 하고, 상기 플라스틱판에는 큰 눈금 10개를 포함하여 도합 50개의 눈금을 도 7과 같이 그려서 가동표시기(105)의 회전여부와 미세 통수량을 쉽게 확인할 수 있게 한다. 즉, 큰 눈금 하나는 1리터에 해당하고 작은 눈금 하나는 0.2리터(200mL)에 해당한다.

도 8은 원격적산표시기의 횡단면 겨냥도이다. 투명한 합성수지로 성형되는 원격적산표시기 케이스(810)와 원격적산표시기 기판(812)사이에 개스킷(801)을 개재시켜 복수개의 체결나사(811)로 체결한다. 복수개의 체결나사(814)로 솔레노이드 밑판(816)을 원격적산표시기 기판(812)에 체결하고, 합성수지로 형성되는 4각주(角柱)형축(803)이 원주(圓柱)형 아마츄어(804, Armature)의 단면중심을 관통할 수 있게 원주형 아마츄어(804)에 구명을 형성하고 사각주형축(803)의 소정부위에 상기 원주형 아마츄어(804)를 고착시키고, 합성수지로 형성되는 솔레노이드 하우징(805) 양단 단면 중앙에는 4각주형축(803)을 위한 4각형 베어링을 형성한다. 솔레노이드 하우징(805)은 내부에 형성되는 솔레노이드코일(815), 원주형 아마츄어(804), 복귀스프링(807) 등을 쉽게 조립 및 해체할 수 있는 구조로 형성한다. 솔레노이드코일(815)의 비통전(非通電) 기간에는 복귀스프링(807)에 의하여 원주형 아마츄어(804)는 도 8과 같이 한쪽으로 편재 되어있는 상태를 유지하다가 솔레노이드코일(815)에 소정의 전류가 흐르면 자기장의 형성으로 원주형 아마츄어(804)는 솔레노이드코일(815) 내부로 순식간에 흡입되고, 복귀스프링(807)은 압축된 상태가 된다. 솔레노이드코일(815)에 흐르던 전류가 차단되는 찰나 복귀스프링(807)의 반력으로 원주형 아마츄어(804)는 원상으로 복귀되는데, 이때에 발생될 수 있는 충격을 완화하기 위하여 충격완화판(802)을 도 8에서와 같이 형성한다. 솔레노이드코일(815)에 소정의 전류가 짧은 시간동안 흐를 때마다 원주형 아마츄어(804)는 솔레노이드코일(815) 내부로 순식간에 흡입되는 동시에 깔쭉톱니바퀴 밀대(808)는 10개의 치수(齒數)로 구성되는 깔쭉톱니바퀴(809)의 톱니 하나를 밀어서 깔쭉톱니바퀴(809)를 1/10회전시킬 수 있게 깔쭉톱니바퀴밀대(808)의 일단을 4각주형축(803)의 일단에 체결나사(813)로 체결한다.

도 9는 원격적산표시기의 케이스(810)를 제거한 후의 원격적산표시기 기판(812)의 평면 배치 겨냥도이다. 어느 도면에도 표시된바 없지 만 출력단자(510 및 511)와 입력단자(901 및 902)는 두 가닥의 소정 굵기와 소정 길이의 도선으로 연결되어 있으며 도선의 단위길이 당의 전기저항이 적을수록 원격적산표시기를 더욱 원거리에 설치할 수 있다. 복수개의 수자(數字)바퀴로 구성되는 적산표시기(904)를 고정시키는 적산표시기 고정대(903 및 905)는 각각 원격적산표시기 기판(812)의 소정위치에 복수개의 체결나사로 고정된다(도면에 표시 안 됨). 적산표시기(904)에 표시된 "03267"이란 수자는 수돗물사용량을 표시하는 것이며, 사용량 표시에는 ㎥ 등의 단위표시가 있게 된다. 적산표시기(904)의 최하위 단위의 수자 1이 100리터(L)에 해당되니까 단위를 ㎥로 하면 상기 사용량은 "0326.7㎥" 가 된다.

도 10은 원격적산표시기의 케이스(810)를 원격적산표시기 기판(812)에 장착한 후의 평면 겨냥도이다. 투명한 합성수지로 형성되는 원격적산표시기의 케이스(810) 상부면 내면에 수돗물사용량을 표시하는 적산표시기(904)의 수자 부분과 주 소 및 수도미터의 고유인식번호 스티커(1001)를 부착하는 부위를 제외하고는 불투명한 플라스틱판을 부착하여 수돗물사용량과 수도미터가 설치된 주소와 수도미터의 고유인식번호가 잘 보이게 한다.

다음에는 본 발명에 의한 원격적산표시기를 구비한 수도미터의 작동원리에 대하여 설명한다. 수돗물이 유입구(101)를 통하여 유입되고 유출구(110)를 통하여 유출 될 때, 복수개로 형성되는 임펠러(113)가 통수량에 상응한 회전을 함에 따라, 임펠러축(112) 상단에 형성되는 주영구자석(109)도 임펠러(113)와 같은 방향 및 같은 속도로 회전하는데, 종영구자석(108)도 주영구자석(109)과의 전자결합(電磁結合)으로 인하여 주영구자석(109)과 같은 속도 및 같은 방향으로 회전한다. 종영구자석(108)이 형성되어 있는 첫기어축(307)에는 기어기구의 첫 단계 치차인 소치수(少齒數)치차가 형성되고 상기 소치수 치차는 다음 단계의 치차축에 형성되는 다치수(多齒數)치차와 맞물려 상기 다치수 치차축을 회전 시킨다. 상기 다치수 치차축 에는 상기 다치수 치차 외에 한 개의 소치수 치차가 형성되고, 상기 소치수 치차는 다음 단계의 치차축에 형성되는 다치수 치차와 맞물려 상기 다치수 치차축을 회전 시킨다. 상기 다치수 치차축 에는 상기 다치수 치차 외에 한 개의 소치수 치차가 형성되는 식으로, 치차축의 회전속도를 점차 주려가다가 더미(Dummy)치차축의 형성, 치차의 치수(齒數) 조정 등으로 통수량이 10리터(L)가 될 때마다 기어2중축(301) 및 가동표시기축(303)이 반시계방향으로 1회전 하게 구성한다.

도 4에 제시된 바와 같이 가동표시기축(303) 하부부분은 기어2중축(301)에 내접하여 회전할 수 있도록 한 구성이고, 기어2중축(301)이 반시계방향으로 회전할 경우, 1방향클러치 스프링(401)은 가동표시기축(303)을 꽉 조이게 되어 가동표시기축(303)은 1방향 클러치(104)의 역할로 기어2중축(301)과 같은 방향 및 같은 속도로 회전하게 된다. 만약 수도 본관의 단수나 파열 등으로 수돗물이 일시적으로 역류하여 기어2중축(301)이 시계방향으로 역회전하게 되는 경우, 1방향클러치 스프링(401)은 느슨해져서 가동표시기축(303)은 어느 방향으로도 회전하지 안 는다. 따라서 임펠러(113)의 역회전으로 야기될 수 있는 문제점은 미연에 방지될 수 있다.

통수량이 100리터(L)될 때마다 반시계방향으로 1회전하게 구성되는 크랭크바퀴축(305)에 형성되는 크랭크바퀴(107) 표면의 소정위치에 형성되는 크랭크암밀대(503) 역시 반시계방향으로 회전하는데, 크랭크암밀대(503)가 크랭크암(501)을 밀면서 회전을 계속할 때, 크랭크암(501)의 일단은 크랭크바퀴축(305)을 회전축으로 하여 회전하기 때문에, 크랭크로드(504)는 도 5에서와 같이 원형 실린더(508)에서 잡아 댕겨지고 복귀스프링(505)은 원주(圓柱)형 영구자석(506) 및 보호판(605)에 떠받쳐 점점 그 압축도(度)를 증가해 가다가 어느 찰나 즉, 크랭크로드(504)의 중심선이 크랭크바퀴축(305)의 중심점을 통과하는 바로 그 순간, 복귀스프링(505)에 걸리고 있던 압력이 일시에 해제되는 동시에 복귀스프링(505)의 반력에 의하여 순식간에 복귀스프링(505)이 원상으로 복귀될 때, 복수개의 원주형 영구자석(506)도 복귀스프링(505)의 원상복귀속도와 같은 속도로 복수개의 기전코일(507) 내부로 진입하게 된다. 이때에 각각의 기전코일(507) 양단에는 소정의 유도기전력(誘導起電力)이 발생되고, 복수개의 기전코일(507)에서 발생되는 상기 기전력은 직렬로 결선되어 출력단자(510 및 511)에 연결된다. 복귀스프링(505)의 복귀로 인하여 크랭크 암(501)은 크랭크암밀대(503)의 도움 없이 순식간에 반시계방향으로 약 반 바퀴나 회전하였기 때문에 크랭크암밀대(503)는 거의 반 바퀴를 반시계방향으로 회전 한 후에야 크랭크암(501)을 다시 맞나 이때부터 크랭크암(501)을 밀 수 있게 된다. 통수량이 100리터(L)가 될 때마다 상기 동작은 반복되어 복수개의 기전코일(507)에서는 소정의 기전력이 발생된다.

일반적으로 영구자석의 자속(磁束)밀도가 클수록, 영구자석의 이동 속도가 빠를수록, 그리고 기전코일의 권선회수가 많을수록, 기전코일 양단에 발생되는 유도기전력은 커진다. 유도기전력에 대하여 Faraday's Law를 이용하여 좀 상세하게 설명하면 다음과 같다.

상기 식 (1)에서, ε : 평균 유도기전력, volts

N : 기전코일의 권선회수, 회

ΔΦ : 자속(磁束)의 변화량, weber = Tesla.㎡

Δt : 시간의 변화량, 초(second)

참고로 자속(磁束)이 0.8 Tesla인 영구자석이 평균직경 3.0cm인 코일의 중앙을 0.1초에 이동할 때 코일 양단에 발생되는 유도기전력을 계산 한다. 단, 코일의 권선 회수는 600회이다.

상기한바와 같은 전압을 발생하는 기전코일 3개를 직렬로 결선한다면 그 전압은 3.39 × 3 = 10.17 volts에 이르게 된다.

위에서 살펴본 바와 같이하여 발생된 기전력이 출력단자(510 및 511)를 경유하여 두 가닥의 도선을 통하여 원격적산표시기의 입력단자(901 및 902)에 인가되는 순간, 솔레노이드 코일(815)에 형성되는 자장에 의하여 원주형 아마츄어(804)는 솔레노이드 코일(815)의 내부로 순식간에 흡입되는 동시에 4각주형축(803)의 일단(一端)에 고착되어있는 깔죽톱니바퀴밀대(808)는 10개의 톱니로 형성되는 깔쭉톱니바퀴(809)의 톱니 하나를 밀어 깔쭉톱니바퀴(809)는 1/10회전하게 된다. 깔쭉톱니바퀴(809)와 연동하게끔 형성되는 적산표시기(904)의 최하위자리 수자바퀴도 1/10 회전하게 되어 적산표시기(904)의 최하위자리 수자는 1이 증가된다. 예로, 도 9의 적산표시기(904)의 수돗물사용량의 수자가 "03267"에서 "03268"로 된다는 뜻이다. 수돗물의 용적단위를 ㎥로 하여 상기 사용량을 표시하면 본 예의 경우 "0326.8㎥" 이다. 입력단자(901 및 902)에 인가되었던 전원이 차단되는 순간 복귀스프링(807)의 복원력에 의하여 4각주형축(803), 원주형 아마츄어(804) 및 깔죽톱니바퀴밀대(808)는 복귀되어 다음 동작에 대비하게 된다.

본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상기 발명의 상세한 설명에서 언급된 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해하여야 하며, 오히려 청구된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야한다.

도 1은 기전기구(106, 起電機構) 및 수돗물사용량 적산을 위한 기어기구(機構)가 외갑체(116) 내부의 임펠러축(112)과는 아무런 기계적인 연결 없이 외갑체뚜껑(102) 표면에 형성되어 있음을 나타낸 횡단면 겨냥도이다.

도 2는 도 1에서 기전기구(106) 및 기어기구를 제외한 부분 즉, 외갑체(116)와 외갑체뚜껑(102)의 횡단면 겨냥도이다.

도 3은 임펠러축(112)과는 아무런 기계적 연결 없이 외갑체뚜껑(102) 표면에 형성되는 기전기구(106) 및 기어기구의 단면 겨냥도이다.

도 4는 통수량이 10리터(L)가 될 때마다 1회전하는 기어2중축(301) 과 가동표시기축(303) 및 1방향클러치(104)의 상세 겨냥도이다.

도 5는 크랭크암밀대(503) 및 크랭크암(501)을 포함한 기전기구(106)의 실체배치를 표시하는 평면 겨냥도이다.

도 6은 기전기구(106)의 구동기구(驅動機構)를 표시하는 횡단면 겨냥도이다.

도 7은 가동표시기축(303) 상단에 형성되는 가동표시기(105)가 회전하는 상황을 잘 관찰할 수 있음을 나타내는 평면 겨냥도이다.

도 8은 원격적산표시기의 횡단면 겨냥도이다.

도 9는 원격적산표시기의 케이스(810)를 제거한 후의 평면 배치 겨냥도이다.

도 10은 원격적산표시기의 케이스(810)를 장착한 후의 평면 겨냥도이다.

Claims (1)

1. 수도미터의 외갑체 상부표면에 수돗물사용량 확인을 위한 유리판의 형성이 불필요한 원격적산표시기를 구비한 수도미터에 있어서,

   합성수지로 형성되는 상기 외갑체 와 외갑체뚜껑은 수밀성이 유지되고 수압에 견딜 수 있게 복수개의 체결나사로 개스킷을 개재시켜 서로 체결되고,

   상기 외갑체 내부의 임펠러요크 고정턱에 정합(整合)하게 형성되는 임펠러요크의 피벗(Pivot)을 중심으로 회전하는 임펠러축 하부 중앙부위에 형성되는 복수개의 임펠러와 상기 임펠러축 상단(端)에 형성되는 주영구자석,

   상기 주영구자석 바로위에 형성되는 상기 외갑체뚜껑 표면에 상기 임펠러축과는 아무런 기계적 연결 없이 형성되는 기어기구의 첫기어축 하단(端)에 형성되는 종영구자석,

   상기 주영구자석과 상기 종영구자석의 전자결합(電磁結合)으로 같은 속도 및 같은 방향으로 회전하는 상기 주영구자석 및 상기 종영구자석,

   상기 종영구자석이 소정방향으로 회전하여 소정의 통수량이 될 때마다 소정 방향으로 1회전 하는 기어2중축 및 가동표시기축,

   상기 가동표시기축에 1방향클러치 스프링의 일단은 개방된 형태로, 타단은 체결나사로 상기 기어2중축에 체결되는 형태로 형성되는 상기 1방향클러치 스프링,

   상기 기어2중축이 소정의 회전방향에 반하여 역회전 하더라도 상기 1방향클러치 스프링의 역할로 역회전 되지 않은 상기 가동표시기축,

   상기 가동표시기축 상단에 형성되는 원판형 가동표시기 표면에 화살표 표지(標識)가 그려지고, 상기 가동표시기 부분을 제외하고는 기어기구 보호케이스의 상부면의 내면에 부착되는 불투명한 플라스틱판,

   상기 원판형 가동표시기의 원형부분 주위의 상기 플라스틱판에 그려지는 큰 눈금 10개를 포함하여 도합 50개의 눈금,

   상기 가동표시기축이 소정의 방향으로 회전하여, 소정의 통수량이 될 때마다 1회전하는 크랭크바퀴,

   상기 크랭크바퀴 표면의 소정 위치에 형성되는 크랭크암밀대가 크랭크암을 밀면서 반시계방향으로 회전하는 과정에 크랭크로드의 중심선이 크랭크바퀴축의 중심점을 통과할 때 마다 발생되는 복귀스프링의 복원(復元)력에 의한 복수개의 영구자석의 순간적인 소정거리 이동으로 소정의 기전력이 발생되는 복수개의 기전코일,

   상기 복수개의 기전코일에서 발생되는 기전력은 직렬로 결선되어 두 가닥의 도선을 통하여 원격적산표시기의 입력단자에 인가되는 순간, 4각주형축의 일단에 고착된 깔죽톱니바퀴 밀대가 깔쭉톱니바퀴의 톱니 하나를 밀게 되어 1/10회전되는 상기 깔쭉톱니바퀴,

   상기 깔쭉톱니바퀴가 1/10회전 할 때마다 적산표시기의 최하위자리 수(數)가 1식 증가되고, 상기 수가 누가되어 표시되는 상기 적산표시기,

   상기 적산표시기의 수자 부분과 주소 및 수도미터의 고유인식번호 부분을 제외하고는 상기 원격적산표시기의 케이스 상부면 내면에 불투명한 플라스틱판이 부착되는 것을 특징으로 하는 원격적산표시기를 구비한 수도미터.

Images