KR20150061838A - 비자성체가 적용된 전자식 수도미터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 비자성체를 이용하여 전자식으로 유량을 측정하되, 간단한 구조로 감지부의 유동에 관계없이 정확한 센싱(sensing)이 가능하도록 한 비자성체가 적용된 전자식 수도미터에 관한 것으로, 유체가 유입되고 유출되는 본체(110)와, 상기 본체(110) 내부에 장착되어 유체흐름에 의해 연동 회전하는 임펠러부(120)와, 상기 임펠러부(120)를 지지하고 측정된 유량을 수치화하여 표시하는 미터부(130)와, 상기 미터부(130)와 본체(110)를 고정 결합 체결하여 주는 체결부(140)를 포함하며; 상기 임펠러부(120)는 회전축(121)과, 상기 회전축(121) 상단에 형성되고 금속감지부(126)가 원형의 안착홈(124)에 삽입 고정되는 수용부(122)와, 상기 수용부(122)의 하단 회전축(121)에 설치되는 다수개의 회전날개(123)를 포함하고; 상기 금속감지부(126)는 단면이 U자형태이고 반원형 형태로 구성되며; 상기 미터부(130)의 저면에는 홀더(132)를 통해 저면으로 일정간격을 두고 하방으로 돌출 형성되는 제1감지부(133)와 제2감지부(134)가 구성되고, 상기 제1감지부(133) 및 제2감지부(134)는 상기 임펠러부(120)의 안착홈(124)에 위치하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

비자성체가 적용된 전자식 수도미터{Electronic type water meter has been applied nonmagnetic material}
본 발명은 전자식 수도미터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 비자성체를 이용하여 전자식으로 유량을 측정하되, 간단한 구조로 감지부의 유동에 관계없이 정확한 센싱(sensing)이 가능하도록 한 비자성체가 적용된 전자식 수도미터에 관한 것이다.
주지한 바와 같은 전자식 수도미터는 본체 내부에 설치되어 유체의 흐름에 연동하는 임펠러의 회전수를 감지하여 측정된 유량을 디지털 수치로 표시하여 주는 기기이다.
이와 같은 전자식 수도미터는 통상 임펠러에 장착되는 영구자석과 이의 움직임을 감지하는 센서를 이용하여 구현되었는데 장기간 사용 시 상기 영구자석에 이물질이 흡착되어 임펠러의 원활한 회전에 문제가 발생되게 되었다.
이러한 현상은 유량 측정오류를 야기한다.
따라서 이러한 문제점을 해결하고자, 한국 공개특허공보 10-2012-0074551에는 영구자석이 아닌 비자성체를 이용하여 유량을 측정하고 한 기술이 개시된다.
상기 공개특허 기술은 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이,
수도미터기의 본체 내부에 설치되는 임펠러(30)의 회전축(31) 상단에 비자성도체판(32)을 설치하고, 이에 대향되는 센터캡(50)의 내부에 제1 및 제2센싱코일(21)(22)을 설치하여 상기 제1 및 제2센싱코일(21)(22)을 통해 비자성도체판(32)의 회전수, 즉 임펠러(30)의 회전을 감지하도록 구성된다.
또한 상기 임펠러(30)의 원활한 회전을 돕기 위하여 상기 축홀(35)의 내측에는 밀착구(36)가 결합되고, 상기 밀착구(36)에는 밀착홈(37)이 형성되어 있어 샤프트핀(41)의 동그랗게 형성된 선단이 삽입됨으로써 임펠러(30)의 회전 시 회전축(31)의 좌우 진동을 방지하도록 구성된다.
따라서 이 기술은 비자성체를 이용하여 유량측정을 수행함으로써, 종래 영구자석을 사용할 때 발생되는 문제점을 해결하고 동시에 구조상 임펠러(30)의 좌우 진동을 방지하여 측정감도를 좋게 하는 효과를 제공한다.
그러나 이와 같은 종래기술은 다음과 같은 문제점이 발생된다.
상기 종래기술은 도 4에서와 같이 제1센싱코일(21)(제2센싱코일도 동일)은 일측 코어(21a)에 코일(21b)이 권취된 상태로 구성되고, 이에 대향하여 일정한 간격을 유지하며 비자성도체판(32)이 회전축(34)에 부착된 상태를 이룬다.
따라서 상기 제1센싱코일(21)에 전원이 공급되어 전자력이 발생되고 임펠러 회전축의 회전으로 비자성도체판(32)이 회전되면, 상기 비자성도체판(32)이 상기 제1센싱코일(21)에 근접했을 때와 그렇지 않았을 때와의 전자력에 변화가 발생되고, 이러한 변화는 제1센싱코일(21)을 통해 전류의 변화로 감지되어 상기 임펠러(30)의 회전수를 감지할 수 있게 된다. 상기 감지신호는 펄스(pulse) 형태로 변환되어 진다.
그러나 이 기술을 살펴보면 상기 비자성도체판(32)이 곡면 형태를 이루면서 회전축(34)에 부착되어 있는 것을 알 수 있다.
이러한 구조는 도 4에서와 같이 상기 비자성도체판(32)이 회전되어 상기 제1센싱코일(21)에 근접했을 때 상기 제1센싱코일(21)로부터 발생되는 전자력의 세기가 중심 자력(M1)과 양측 자력(M2)의 다르게 되는 현상이 나타난다.
이러한 전자력 발생을 통한 불완전한 감지는 측정감도를 떨어지게 한다. 즉 감지용 펄스신호의 생성에 누락(error)이 발생될 소지가 있다.
뿐만 아니라 수도미터는 장기간(예: 8~9년) 사용하다 보면 아무리 추가적인 보완구조를 가지더라도 내구성의 문제로 임펠러의 좌우 유동이 반드시 발생된다.
이와 같이 임펠러에 좌우 유동이 발생되는 경우, 제1센싱코일(21)과 비자성도체관(32)의 설정된 간격에 변화(오차)가 발생되어 센싱능력은 크게 저하되게 된다.
이는 상기 제1센싱코일(21)이 비자성도체관(32)을 측면에서 감지하는 구조를 가졌기 때문에 발생되는 것이다.
공개특허공보 10-2012-0074551
본 발명은 상기한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 비자성체를 이용하여 전자식으로 유량을 측정하되, 간단한 구조로 감지부의 유동에 관계없이 정확한 센싱(sensing)이 가능하도록 한 비자성체가 적용된 전자식 수도미터를 제공하는 것에 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 유체가 유입되고 유출되는 본체와, 상기 본체 내부에 장착되어 유체흐름에 의해 연동 회전하는 임펠러부와, 상기 임펠러부를 지지하고 측정된 유량을 수치화하여 표시하는 미터부와, 상기 미터부와 본체를 고정 결합 체결하여 주는 체결부를 포함하며; 상기 임펠러부는 회전축과, 상기 회전축 상단에 형성되고 금속감지부가 원형의 안착홈에 삽입 고정되는 수용부와, 상기 수용부의 하단 회전축에 설치되는 다수개의 회전날개를 포함하고; 상기 금속감지부는 단면이 U자형태이고 반원형 형태로 구성되며; 상기 미터부의 저면에는 홀더를 통해 저면으로 일정간격을 두고 하방으로 돌출 형성되는 제1감지부와 제2감지부가 구성되고, 상기 제1감지부 및 제2감지부는 상기 임펠러부의 안착홈에 위치하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따르자면 상기 제1감지부 및 제2감지부의 내부에는 제1센서 및 제2센서가 내장 설치되고, 상기 제1센서와 제2센서는 코어 및 코일로 각각 구성된 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따르자면 상기 금속감지부는 단면이 L자로 된 반원 형태로 구성되는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 본 발명은 비자성체를 이용하여 전자식으로 유량을 측정하되, 간단한 구조로 감지부의 유동에 관계없이 정확한 센싱(sensing)이 가능하도록 한 장점을 제공한다.
도 1은 종래 전자식 수도미터의 측단면도,
도 2는 상기 도 1의 임펠러의 구성도,
도 3은 상기 도 1의 주요부 확대 단면도,
도 4는 상기 도 1의 제1센싱코일과 비자성도체관와의 전자력 구성도,
도 5는 본 발명 비자성체가 적용된 전자식 수도미터의 측단면도,
도 6은 본 발명 비자성체가 적용된 전자식 수도미터의 분해 사시도,
도 7은 본 발명 비자성체가 적용된 전자식 수도미터의 주요부 측단면도,
도 8은 본 발명에 따른 임펠러부의 평면도,
도 9는 본 발명에 따른 금속감지부의 구성도,
도 10은 본 발명에 따른 제1코일과 금속감지부와의 전자력 구성도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 보다 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명 비자성체가 적용된 전자식 수도미터의 측단면도, 도 6은 본 발명 비자성체가 적용된 전자식 수도미터의 분해 사시도이다.
도시된 바와 같이 본 발명 전자식 수도미터(100)는,
유체(예: 수돗물)가 유입되고 유출되는 본체(110)와, 상기 본체(110) 내부에 장착되어 유체흐름에 의해 연동 회전하는 임펠러부(120)와, 상기 임펠러부(120)를 지지하고 측정된 유량을 수치화하여 표시하는 미터부(130)와, 상기 미터부(130)와 본체(110)를 고정 결합 체결하여 주는 체결부(140)를 포함한다.
상기 본체(110)는 수돗물이 유입되는 유입구(111)와, 유입된 수돗물이 배출되는 유출구(112)와, 내측 저면에 형성되어 임펠러부(120)를 회전 지지하는 축핀(113)을 포함한다.
상기 임펠러부(120)는 회전축(121)과, 상기 회전축(121) 상단에 형성되고 금속감지부(126)가 원형의 안착홈(124)에 삽입 고정되는 수용부(122)와, 상기 수용부(122)의 하단 회전축(121)에 설치되는 다수개의 회전날개(123)를 포함한다.
또한 상기 임펠러부(120)는 상기 회전축(121)의 상단부에 형성되는 상부홈(125)와, 상기 회전축(121)의 하단부에 형성되어 축공(113)에 삽입되는 하부홈(127)이 더 형성된다.
또한 상기 금속감지부(126)는 도 9 (a)에서와 같이 수용부(122)의 원형 안착홈(124)에 삽입 고정되도록 단면이 U자형태로 구성되며, 도 8에서와 같이 반원형 형태로 구성되어 안착홈(124)의 바닥면적 중 1/2 면적을 차지하도록 구성된다.
상기 금속감지부(126)는 후술하는 센서에 의해 감지대상 역할을 수행하게 되며, 상기 임펠러부(120)의 회전 시 연동하여 회전하게 되고, 상기 안착홈(124)에는 후술하는 센서가 위치하게 된다.
상기 미터부(130)는 내부에 전자회로를 구비하고, 상단에는 측정된 유량값을 수치로 표시하는 디스플레이부(131)가 형성된다.
또한 상기 미터부(130)의 저면에는 홀더(132)를 통해 센서가 형성된다.
상기 홀더(132)의 저면에는 일정간격을 두고 하방으로 돌출 형성되는 제1감지부(133)와 제2감지부(134)가 구성된다.
상기 제1감지부(133) 및 제2감지부(134)의 내부에는 제1센서(136) 및 제2센서(137)가 내장 설치되고, 상기 제1센서와 제2센서의 구조는 동일하다.
일례로 상기 제1센서(136)는 도 10에서와 같이 코어(136a)에 유도코일(136b)이 권취된 상태로 구성되나 반드시 이와 같은 구성에 한정되는 것은 아니다.
또한 상기 제1감지부(133)와 제2감지부(134)는 일정간격을 두고 형성되고, 동시에 도 7에서와 같이 상기 임펠러부(120)의 안착홈(124) 내부에 위치되도록 구성된다.
상기 홀더(132)의 저면 중앙에는 중심돌기(135)가 더 형성되어 상기 임펠러부(120)의 상부홈(125)에 삽입되며, 상기 임펠러부(120)는 상기 미터부(130)의 돌기(135)와 본체부(110)의 축핀(113) 사이에 회전 가능하도록 지지되어 회전동작을 수행하게 된다.
이와 같이 구성되는 본 발명 비자성체가 적용된 전자식 수도미터(100)는,
임펠러부(120)가 회전하면 수용부(122)가 회전하면서 안착홈(124)에 설치된 금속감지부(126)가 회전되며, 상기 안착홈(124)에 삽입 위치된 제1감지부(133) 및 제2감지부(134) 주위를 회전하게 된다.
상기 제1감지부(133) 및 제2감지부(134)에 내장된 제1센서(136) 및 제2센서(137)는 전원이 공급되면 코어를 통해 전자력이 유도된다.
예를 들어 도 10에서와 같이 제1센서(136)로부터 발생된 전자력(M)은 코어(136a)를 통해 상하부로 자력을 발생하고, 이 전자력은 회전되는 금속감지부(126)의 저면으로 방출되어, 상기 금속감지부(126)를 감지하게 된다.
이러한 금속감지부(126)의 감지는 제1센서(133)에 인가되는 전류량의 변화를 가져오게 되고, 이 전류량 변화는 미터부(130)를 통해 신호 처리되어 펄스신호로 변환되며 임펠러부(130)의 회전수를 산출하게 된다.
상기 산출된 임펠러부(130)의 회전수는 디스플레이부(131)를 통해 수치로 표시되며 이 값이 유량측정값이 된다.
여기에서는 제1센서(136) 만을 예를 들었으나 제2센서(137)도 동일한 측정을 수행하고, 상기 미터부(130)는 상기 제1센서(136) 및 제2센서(137)로부터 감지된 신호를 종합하여 유량측정값을 산출하게 된다.
여기서 본 발명의 특징은 제1감지부(133) 및 제2감지부(134)와 이에 대향하여 설치되는 금속감지부(126) 및 임펠러부(120)의 구조이다.
본 발명에 따르자면 금속감지부(126)는 단면이 U자 형태로 구성되고, 상기 금속감지부(126)의 내측에 제1감지부(133) 및 제2감지부(134)가 위치하면서 센싱동작을 수행하게 된다.
이러한 센싱동작은 상기 제1감지부(133) 및 제2감지부(134)로 발생되는 전자력선(M)이도 도 10에서와 같이 금속감지부(126)의 내측 저면으로 발생됨으로써, 수도미터의 장시간 시용 시 임펠러부(120)의 좌우 유동이 발생되더라도 상기 센싱능력에 아무런 영향을 받지 않게 된다.
즉 임펠러부(120)의 좌우 유동발생으로 금속감지부(126)가 상기 제1감지부(133) 및 제2감지부(134)로부터 좌우 유격에 오차가 발생하더라도 상기 제1감지부(133) 및 제2감지부(134)로부터 발생되는 전자력선(M)이 하방으로 되어 있기 때문에 센싱에 오차가 발생되지 않게 된다.
도 9의 (b)는 상기 금속감지부의 다른 실시예로, 금속감지부(126a)는 단면이 L자 형태로 구성될 수 있으며, 설치위치는 동일하다.
이 다른 실시 예에 따른 금속감지부(126a)의 작용효과는 동일하다.
100: 수도미터 110: 본체
113: 축핀 120: 임펠러부
121: 회전축 122: 수용부
123: 회전날개 124: 안착홈
125: 상부홈 126: 금속감지부
127: 하부홈 130: 미터부
131: 디스플레이부 132: 홀더
133: 제1감지부 134: 제2감지부
135: 중심돌기 136: 제1센서
137: 제2센서 140: 체결부

Claims (3)

  1. 유체가 유입되고 유출되는 본체(110)와, 상기 본체(110) 내부에 장착되어 유체흐름에 의해 연동 회전하는 임펠러부(120)와, 상기 임펠러부(120)를 지지하고 측정된 유량을 수치화하여 표시하는 미터부(130)와, 상기 미터부(130)와 본체(110)를 고정 결합 체결하여 주는 체결부(140)를 포함하며;
    상기 임펠러부(120)는 회전축(121)과, 상기 회전축(121) 상단에 형성되고 금속감지부(126)가 원형의 안착홈(124)에 삽입 고정되는 수용부(122)와, 상기 수용부(122)의 하단 회전축(121)에 설치되는 다수개의 회전날개(123)를 포함하고;
    상기 금속감지부(126)는 단면이 U자형태이고 반원형 형태로 구성되며;
    상기 미터부(130)의 저면에는 홀더(132)를 통해 저면으로 일정간격을 두고 하방으로 돌출 형성되는 제1감지부(133)와 제2감지부(134)가 구성되고, 상기 제1감지부(133) 및 제2감지부(134)는 상기 임펠러부(120)의 안착홈(124)에 위치하도록 구성된 것을 특징으로 하는 비자성체가 적용된 전자식 수도미터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1감지부(133) 및 제2감지부(134)의 내부에는 제1센서(136) 및 제2센서(137)가 내장 설치되고, 상기 제1센서와 제2센서는 코어 및 코일로 각각 구성된 것을 특징으로 하는 비자성체가 적용된 전자식 수도미터.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속감지부는 단면이 L자로 된 반원 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 비자성체가 적용된 전자식 수도미터.
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