KR20150073051A

KR20150073051A - 사용량 측정 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20150073051A
Application number: KR1020140048199A
Authority: KR
Inventors: 박재삼
Original assignee: (주) 원티엘; 박재삼
Priority date: 2013-12-20
Filing date: 2014-04-22
Publication date: 2015-06-30

Abstract

유체 또는 기체의 사용량 측정 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명의 사용량 측정 장치는 하나 이상의 차단부를 구비한 임펠러 유닛과 차단부의 내외측에 구성된 송신용 제1 센서와 수신용 제2 센서를 구비하고, 제1 센서로 펄스형태의 신호를 송신하고, 송신된 신호가 차단부의 회전에 의하여 차단되는지 여부에 따라 출력되는 제2 센서의 온오프 감지신호를 이용하여 상기 임펠러 유닛의 회전수를 카운트하는 제어부와 제2 센서의 출력신호와 기준신호를 비교하여 온오프 신호를 출력하는 비교부를 포함하여 구성하고, 제어부는 상기 비교부의 온오프 출력신호에 따라 상기 임펠러 유닛의 회전수를 카운트하도록 구성함으로써, 유체 또는 기체의 혼탁도에 관계없이 정확한 사용량을 측정할 수 있는 효과가 있다.

Description

사용량 측정 장치 및 방법{A AMOUNT USED MEASUREMENT APPARATUS OF THE FLUID OR THE GAS AND THE METHOD THEREOF}

본 발명은 사용량 측정장치에 관한 것으로, 상세하게는 혼탁한 유체나 기체속에서도 정확한 사용량 측정이 이루어질 수 있고, 전력소모를 줄일 수 있는 유체 또는 기체의 사용량 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 수도 계량기는 수도 공급원으로부터 가정이나 회사와 같은 사용처로 공급되는 물의 양을 측정하기 위한 기기이다. 사용처의 물 사용량은 수도요금으로 환산되어 상기 사용처에 부과된다.

종래의 수도 계량기에는, 물 사용량을 측정하기 위한 장치로서 영구자석 및 리드 스위치가 사용되었다.

상세히, 리드 스위치를 이용한 계량기는, 회전 가능한 임펠러에 영구자석이 부착되고 상기 임펠러의 외측에는 리드 스위치가 배치되도록 구성된다. 상기 임펠러 및 영구자석이 회전되는 과정에서, 영구자석은 리드 스위치에 작용하여 상기 리드 스위치를 선택적으로 온(ON)/오프(OFF) 시킨다.

리드 스위치가 온/오프 되면서 전기적인 펄스(Pulse)가 발생되며, 펄스의 수가 카운팅됨으로써 임펠러의 회전수가 측정될 수 있다.

한편, 이러한 계량기는 리드 스위치가 자기력에 의하여 작동되므로, 리드 스위치의 주변에 또 다른 자기력을 가진 물체가 존재하는 경우 리드 스위치의 온/오프 작용이 원활하게 작용하지 않게 된다.

결국, 리드 스위치에 의하여 발생되는 펄스에 불량이 발생하게 되고, 유량 측정이 정확하게 이루어지지 않게 되는 문제점이 필연적으로 발생한다.

도 1 내지 도 7에 이러한 문제점을 해결하기 위한 정확한 유량 측정이 이루어질 수 있는 계량기의 유량 측정장치 및 그 측정방법이 개시되어 있다.

도 1 내지 도 7에 개시된 기술은 본 출원인이 출원하여 등록된 등록특허 10-1112224호에 관한 기술로, 수도 계량기(10)에는, 제 1 센서(16) 및 제 2 센서(17)와, 제 1 센서부(16)의 신호 송신을 명령하기 위하여 선택적으로 온/오프되는 스위치(21)와, 스위치(21)의 온/오프 작동을 위하여 신호를 출력하는 제어부(20) 및 센서(16,17)의 온/오프 상태 정보가 저장되는 메모리(23)가 포함된다.

제1 센서(16)에서 LED를 이용하여 빛을 발생시키고 제2 센서(17)에서 포토트랜지스터를 이용하여 빛을 감지하며, 제2 센서(17)의 빛을 감지 유무에 따라 Low 또는 High 신호가 제어부(20)로 입력된다. 이 장치에는 두개의 센서(16, 17) 사이에 도 4와 같은 차단부(84)를 가진 임펠러가 위치한다.

도 4를 참고하면, 제 1 센서(16)의 발신 신호가 차단부(84)에 의하여 차단되면 제 2 센서(17)는 오프 상태가 된다. 그리고, 임펠러 유닛(80)이 회전하여 차단부(84)가 제 1센서(16)와 제 2 센서(17) 사이의 공간에 놓여지지 않으면, 제 1 센서(16)의 발신 신호는 제 2 센서(17)로 전송되며, 이에 따라 제 2 센서(17)는 온 상태가 된다.

한편, 임펠러 유닛(18)의 회전 주기는 A(msec)로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 "A" 값은 유체가 유동하는 과정에서 임펠러 유닛(80)의 최대 회전속도를 기준으로 설정될 수 있다.

예를 들어, 임펠러 유닛(80) 또는 차단부(84)의 최대 회전속도가 20rps인 경우, 즉 초당 20회전을 하는 경우, 1회전에 소요되는 시간(주기)는 약 50msec일 수 있다. 이 경우, A는 50msec가 된다.

그리고, 제 1 센서(16)로부터 신호가 송신되는 주기는 B(msec)로 형성될 수 있다. 제 1 센서(16)로부터 발신되는 신호 주기는, 제어부(20)의 온신호 출력주기에 대응할 것이다.

그리고, 상기 "B" 값은 A/2보다 작게 형성될 수 있다.

제 1 센서의 신호 발생주기가 임펠러 유닛의 회전주기보다 2배 이상 짧은 것에 의하여, 임펠러 본체(81)가 1회전 되는 과정에서 제 1 센서(16)의 송신은 적어도 임펠러 1회전당 2회(일례로, 2회, 3회 또는 4회) 이루어지게 동작된다.

차단부(84)의 원주 길이가 임펠러 본체(81)의 원주 길이의 1/2만큼 형성되므로, 임펠러 본체(81)가 1회전 되는 과정에서 제 1 센서(16)의 발신 신호가 제 2 센서(17)로 전달되는 경우(제 2 센서의 온 상태) 및 제 2 센서(17)로 전달되지 않는 경우(제 2 센서의 오프 상태)가 적어도 각각 1번씩은 이루어지게 된다.

한편, 위 설명과 같이, 제 2 센서(17)가 임펠러 본체(81)의 1 회전당 2회 이상(일례로, 2회, 3회 또는 4회) 온 상태가 될 수 있는 반면에, 2회 이상(일례로, 2회, 3회 또는 4회) 오프 상태가 될 수도 있을 것이다.

정리하면, 임펠러 유닛(80)의 회전 속도에 따라, 임펠러 유닛(80)의 1 회전당 제 2 센서(170)의 오프 상태 또는 온 상태의 측정 수가 달라질 수 있다.

다시 정리하면, 차단부(84)가 제 1 센서(16)와 제 2 센서(17) 사이의 공간에 놓여지지 않았을 경우, 제 1 센서(16)의 발신 신호는 제 2 센서(17)에 전달되어 제어부(20)에는 Low 신호가 입력된다.

반면에, 차단부(84)가 제 1 센서(16)와 제 2 센서(17) 사이의 공간에 놓여지는 경우, 제 1 센서(16)의 발신 신호는 차단부(84)에 의하여 차단되어 제 2 센서(17)에 전달되지 않게 되어 제어부(20)에는 High 신호가 입력된다.

또한, 제어부(20)는 스위치(21)를 제어하여, 제 1,2 센서(16,17)가 항상 ON 된 상태를 유지하는 것이 아니라, 소정 주기로 제 1 센서(16)의 신호를 ON 시키고, 제 1 센서(16)가 온된 상태에서만 제 2센서(17)로부터 신호의 ON/OFF를 판단하게 된다.

결국, 제 1,2센서(16,17)에 의하여 소모되는 전류 시간이 짧아 전류 소모량이 줄어들 수 있게 한 장치이다. 이들 신호를 그림으로 표시한 것이 도 5에 개시되어 있다.

도시된 바와 같이, 스위치(21)가 온 상태에서 제 2센서(17)의 온오프를 판단하게 되는데 센서위치가 (가) 즉, 차단부가 두개의 센서(16, 17) 사이에 위치할 경우 제어부(20) 입력값은 High 가 되고, 센서위치가 (나) 즉, 차단부가 두개의 센서(16, 17) 사이에 위치하지 아니할 경우 제어부(20) 입력값이 Low 가 되어 이를 기준으로 회전수를 판단하여 유량을 계산하게 된다.

센서위치가 (나) 즉, 차단부가 두개의 센서(16, 17) 사이에 위치하지 아니할 경우 제어부(20) 입력값의 Low 가 되는 이유는 제 1센서(16)에서 발생하는 신호(빛)가 제2센서(17)에 도달하여 제2센서가 ON 이 되기 때문이다.

그러나 유체가 혼탁할 경우 제1센서(16)의 신호(빛)이 제2센서(17)에 전달이 원할하지 않아 제2센서(17)가 On으로 되는데 시간이 걸리게 된다. 이러할 경우 신호는 도 6과 같게 된다.

도면을 참고하면, 유체가 혼탁할 경우 제1센서(16)의 신호(빛)가 제2센서(17)에 전달이 원할하지 않아 제2센서(17)가 On으로 되는데 시간이 걸리게 되어 제2센서(17)는 아주 짧게 On이 되고 곧바로 OFF 상태가 되어 제어기(20) 입력 값은 Low를 감지하지 못하고 High 상태가 되어 회전자의 회전을 감지하지 못하게 되는 문제가 발생된다.

이 경우 제 1센서(16)의 신호전달시간(즉, 빛이 발생하는 시간)을 길게 하고 신호의 강도(빛의 세기)를 증가하면 제 2센서(17)가 On 되어 회전을 감지하여 원할한 유량 측정이 가능할 수도 있다. 그러나 이 경우 전류 소모가 많아 배터리 수명이 단축되므로 바람직하지 않다.

유체의 혼탁성이 더욱 심할경우 제1센서의 신호(빛)이 제2센서에 전달이 더욱 방해되어 센서위치가 (나) 즉, 차단부가 두개의 센서(16, 17) 사이에 위치하지 아니할 경우임에도 불구하고 제2센서는 On 이 되지 않는 상황이 된다.

이러할 경우 신호가 도 7에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 유체의 혼탁성이 심할 경우 제1센서(16)의 신호(빛)이 제2센서(17)에 전달이 거의 되지 않아 제2센서(17)는 On이 되지 않는 상황이 되며 제어기(20) 입력 값은 Low를 감지하지 못하고 High 상태가 되어 회전자의 회전을 감지하지 못하게 된다.

이 경우에도 제 1센서(16)의 신호전달시간(즉, 빛이 발생하는 시간)을 길게 하고 신호의 강도(빛의 세기)를 증가하더라도 제 2센서(17)는 On 이 되기 위한 충분한 신호를 받지 못하므로 회전을 감지할 수 없어 유량 측정이 불가능한 상황이 발생한다.

또한, 종래에도 소정의 주기에 의하여 온/오프가 반복되어 항상 ON될 필요가 없기 때문에 전력 소모를 줄일 수 있으나, 보다 효과적으로 전류의 소모량을 줄일 수 있는 측정장치가 필요하다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 사용량 측정장치를 통과하는 유량을 정확하게 측정할 수 있는 사용량 측정 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 사용량 측정장치를 통과하는 유량 또는 기체가 혼탁할 경우에도 통과하는 그 사용량을 정확하게 측정할 수 있는 사용량 측정 장치 및 방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

그리고, 본 발명은 투명한 유체나 기체속에서도 보다 효과적으로 전류 사용량을 줄일 수 있는 사용량 측정 장치 및 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사용량 측정 장치는 유입부 및 유출부가 구비되는 몸체부와 상기 몸체부의 내부를 유동하는 유체 또는 기체에 의하여 회전 가능하게 제공되며 그 상면 중앙부를 중심으로 외주면 일부가 상방으로 연장되어 형성된 하나 이상의 차단부를 구비한 임펠러 유닛과 상기 차단부의 내외측에 구성된 송신용 제1 센서와 수신용 제2 센서를 구비하고, 상기 제1 센서로 펄스형태의 신호를 송신하고, 송신된 신호가 상기 차단부의 회전에 의하여 차단되는지 여부에 따라 출력되는 제2 센서의 온오프 감지신호를 이용하여 상기 임펠러 유닛의 회전수를 카운트하는 제어부를 구비하고, 상기 제2 센서의 출력신호와 기준신호를 비교하여 온오프 신호를 출력하는 비교부를 추가로 구성하여, 상기 제어부가 상기 비교부의 온오프 출력신호에 따라 상기 임펠러 유닛의 회전수를 카운트하도록 하여 달성할 수 있다.

이때 제어부는 상기 임펠러 유닛의 1회전 최대 속도의 "1/(상기 차단부의 갯수x2)" 이하의 속도에 해당하는 시간을 주기로 한 펄스형태의 신호를 상기 제1 센서로 송신하는 기능과, 상기 차단부에 의해 상기 제2센서에 수신되지 않는 영역과 상기 제2센서에 수신되는 영역을 각 1회 지날 때마다 온오프되는 상기 비교부의 출력신호를 이용하여 상기 임펠러 유닛의 회전수를 "1/(상기 차단부의 갯수)"회전으로 카운트하도록 동작된다.

이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 의한 유체 또는 기체의 사용량 유량 측정 장치는 유입부 및 유출부가 구비되는 몸체부와 상기 몸체부의 내부를 유동하는 유체 또는 기체에 의하여 회전 가능하게 제공되며 그 상면 중앙부를 중심으로 외주면 일부가 상방으로 연장되어 형성된 하나 이상의 반사부를 구비한 임펠러 유닛과 상기 반사부의 내측 또는 외측에 구성된 송신용 제1 센서와 수신용 제2 센서를 일체로 구비하고, 상기 제1 센서로 펄스형태의 신호를 송신하고, 송신된 신호가 상기 반사부의 회전에 의하여 반사되는지 여부에 따라 출력되는 제2 센서의 온오프 감지신호를 이용하여 상기 임펠러 유닛의 회전수를 카운트하는 제어부와, 상기 제2 센서의 출력신호와 기준신호를 비교하여 온오프 신호를 출력하는 비교부를 포함하여 구성하고, 제어부는 상기 비교부의 온오프 출력신호에 따라 상기 임펠러 유닛의 회전수를 카운트하도록 하여 달성될 수 있다.

이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 유체 또는 기체의 사용량 측정 장치는 유입부 및 유출부가 구비되는 몸체부와 상기 몸체부의 내부를 유동하는 유체 또는 기체에 의하여 회전 가능하게 제공되며 그 상면 중앙부를 중심으로 외주면 일부가 측방으로 연장되어 형성된 하나 이상의 반사부를 구비한 임펠러 유닛과 상기 반사부의 상측에 구성된 송신용 제1 센서와 수신용 제2 센서를 일체로 구비하고, 상기 제1 센서로 펄스형태의 신호를 송신하고, 송신된 신호가 상기 반사부의 회전에 의하여 반사되는지 여부에 따라 출력되는 제2 센서의 온오프 감지신호를 이용하여 상기 임펠러 유닛의 회전수를 카운트하는 제어부와, 상기 제2 센서의 출력신호와 기준신호를 비교하여 온오프 신호를 출력하는 비교부를 포함하여 구성하고, 제어부는 상기 비교부의 온오프 출력신호에 따라 상기 임펠러 유닛의 회전수를 카운트하여 달성될 수도 있다.

이 경우에도 제어부는 상기 임펠러 유닛의 1회전 최대 속도의 "1/(상기 반사부의 갯수x2)" 이하의 속도에 해당하는 시간을 주기로 한 펄스형태의 신호를 상기 제1 센서로 송신하는 기능과, 상기 펄스가 상기 반사부에 의해 반사되어 상기 제2센서에 수신되는 영역과 상기 반사부가 없어서 상기 제2센서에 수신되지 않는 영역을 각 1회 지날 때마다 온오프되는 상기 비교부의 출력신호를 이용하여 상기 임펠러 유닛의 회전수를 "1/(상기 반사부의 갯수)"회전으로 카운트한다.

그리고 비교부는 상기 제2 센서의 출력신호를 입력단자로 입력하고, 상기 입력단자로 입력되는 신호가 기준전압보다 높을 때는 "LOW"신호를 출력하고, 상기 입력단자로 입력되는 신호가 기준전압보다 낮을 때는 "HIGH"신호를 출력하도록 동작하고, 기준전압은 인가된 전압을 분할하는 전압분할부에 의하여 분할된 전압으로 결정되고, 상기 전압분할부는 인가된 전압과 직렬로 연결된 2개 이상의 저항으로 구성하여 상기 유량측정장치의 유량의 혼탁도에 따라 상기 기준전압이 설정되도록 하는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명의 사용량 측정 장치 및 방법에 의하면, 측정장치를 통과하는 유체 또는 기체의 혼탁여부에 관계없이 그 사용량을 정확하게 측정할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 사용량 측정 장치 및 방법에 의하면, 측정장치를 통과하는 유체 또는 기체가 혼탁하여 제2 센서가 신호를 감지하기 어려운 경우에도, 제2 센서의 미세한 출력신호를 비교기에서 비교하여 회전수를 측정할 수 있기 때문에 유체 또는 기체가 혼탁하더라도 이를 정확하게 측정할 수 있는 효과가 있다.

그리고, 본 발명의 사용량 측정 장치 및 방법에 의하면, 투명한 유체나 기체속에서도 비교부를 사용함으로써, 제1 센서 및 제2 센서의 온 시간을 단축할 수 있기 때문에 결국 전류의 소모량을 줄일 수 있어 보다 효과적으로 전력 사용량을 줄일 수 있는 효과가 있다.

도 1 내지 도 7은 종래의 유량 측정장치와 신호흐름을 설명하기 위한 참고도면,
도 8은 본 발명의 일실시예에 의한 사용량 측정 장치의 사시도,
도 9는 본 발명의 일실시예에 의한 사용량 측정 장치의 분해 사시도,
도 10과 도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 센서와 차단부와의 신호 송수신방법을 설명하기 위한 도면,
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 사용량 측정 장치의 주요 구성도,
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 사용량 측정 장치의 회로도,
도 14와 도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 유량의 혼탁정도에 따른 신호 흐름도,
도 16과 도 17은 본 발명의 일실시예에 따른 유량 측정장치의 회전수 카운팅에 관한 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도,
도 18 내지 도 19는 본 발명의 다른 실시예에 의한 임펠러 유닛과 센서의 사시도,
도 20 내지 도 21은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 임펠러 유닛과 센서의 사시도,
도 22 내지 도 24는 본 발명의 다른 실시예에 의한 임펠러의 형상에 관한 사시도이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

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 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈", "장치" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 및/또는 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 대하여 설명한다.

도 8은 본 발명의 일실시예에 의한 유량 측정 장치의 사시도이고, 도 9는 본 발명의 일실시예에 의한 유량 측정 장치의 분해 사시도이고, 도 10과 도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 센서와 차단부와의 신호 송수신방법을 설명하기 위한 도면이다.

이러한 유량 측정장치의 구성은 설명의 편의를 위한 것으로, 본 발명은 이러한 구성요소들의 결합에 국한하지 않고, 유체속에서 회전하는 임펠러와 유체 외부에서 임펠러의 회전을 감지할 수 있는 모든 구성에 적용할 수 있음을 밝혀둔다.

이하, 설명의 편의를 위하여 혼탁한 유체의 사용량을 측정하는 구성 및 방법에 대하여 설명한다.

도시된 바와 같이 유량측정장치(10)는, 수용 공간이 형성되는 몸체부(100)와, 몸체부(100)의 일측에 제공된 유입부(110)를 통하여 유입된 유체(일례로, 물)는 몸체부(100)를 관통하여 유출부(120)를 통하여 외부로 배출되면서 임펠러유닛(180)을 회전시켜 유량을 측정할 수 있도록 구성할 수 있다.

이러한 유입부(110) 및 유출부(120)는 몸체부(100)의 일측에 고정시키기 위한 고정 너트(115)가 사용될 수도 있다.

또한, 유량측정장치(10)는 복수의 센서(160,170)를 지지하는 센서지지부(150)와, 몸체부(100)의 개구된 상면을 차폐하는 제1 커버부재(130) 및 제2 커버부재(140)가 포함될 수 있다.

복수의 센서(160,170) 중 어느 하나는 발광센서이고 다른 하나는 수광센서로 구성되며, 편의상 제1 센서(160)는 광신호를 송신하는 발광 다이오드(LED)로 설명하고, 제2 센서(170)는 광신호를 수신하는 포토 트랜지스터(Photo transistor)로 설명한다.

이러한 복수의 센서를 지지하는 제1 커버부재(130)는 대략 고리 형상을 가지며, 몸체부(100)의 상측에 안착되고, 몸체부(100)에는, 제1 커버부재(130)가 안착되기 위한 제1 안착단(104)이 형성될 수 있으며, 제1 안착단(104)은 몸체부(100)의 상면으로부터 하방으로 함몰되도록 형성하는 것이 바람직하다.

제2 커버부재(140)는 제 1 커버부재(130)의 내측에 배치되며, 몸체부(100)의 상측에 안착되도록 제2 안착단(105)이 형성된다. 제2 안착단(105)은 제1 안착단(104)의 하측으로 함몰되도록 형성된다.

제1 안착단(104) 및 제2 안착단(105)에 의하여, 몸체부(100)의 상면은 하방으로 단차지게 형성될 수 있다.

제2 커버부재(140)에는, 제2 센서(170)가 수용되는 센서 수용부(142)룰 형성하고, 센서 수용부(142)는, 제2 커버부재(140)의 상측으로부터 하방으로 삽입될 수 있도록 함몰되는 형상을 가질 수 있음은 물론이다.

제1 센서(160)는 제2 커버부재(140)의 외측에 배치되며, 제2 센서(170)는 제 2 커버부재(140)의 내측, 즉 센서 수용부(142)에 배치된다.

몸체부(100)에는, 임펠러 유닛(180)이 삽입되는 임펠러 삽입부(102)가 형성하고, 임펠러 삽입부(102)의 외측에는, 몸체부(100) 내부의 유체가 외부로 누설되는 것을 방지하기 위한 실링부재(190)가 제공될 수 있다.

임펠러 유닛(180)에는, 임펠러 본체(181)와, 임펠러 본체(181)의 하측에 제공되며 상기 몸체부(100)의 내부에서 유동하는 유체와 간섭되어 회전력을 발생시키는 다수의 블레이드(183)와, 블레이드(183)의 회전 중심을 형성하는 축(182) 및 임펠러 본체(181)의 상측으로 연장되는 차단부(184)가 포함된다.

임펠러 본체(181)는 원판 형상을 가지며, 축(182)은 임펠러 본체(181)에 삽입되어 하방으로 연장되고, 축(182)의 상단부는 임펠러 본체(181)의 상측으로 돌출되도록 배치될 수 있다.

차단부(184)는 임펠러 본체(181)의 상면 테두리부에 결합되며, 임펠러 본체(181)의 곡률과 동일하도록 라운드지게 형성된다. 즉, 차단부(184)는 임펠러 본체(181)의 외주면 일부가 상방으로 연장되어 형성된 것으로 이해될 수 있다.

차단부(184)는, 임펠러 본체(181)의 상면 테두리부 중, 약 1/2에 해당하는 테두리부로부터 상방으로 연장된다. 즉, 임펠러 본체(181)의 상면은 원 형상으로서 축(182)을 중심으로 360도를 형성한다고 볼 때, 차단부(184)는 약 180도에 해당하는 상면 부분에 형성된다.

이러한 구성을 통하여 유체가 유입부(110)로부터 유입되어 유출부(120)를 향하여 유동할 때, 블레이드(183)는 유체와 간섭되고, 임펠러 본체(181), 블레이드(183) 및 차단부(184)는 축(182)을 중심으로 회전하는 것이다.

임펠러 유닛(180)이 회전되는 과정에서, 제1 센서(160)로부터 송신되는 신호는 제2 센서(170)에 선택적으로 전달된다.

즉, 차단부(184)가 제1 센서(160)와 제2 센서([0057] 170) 사이의 공간에 놓여지지 않았을 경우, 제1 센서(160)의 발신 신호는 제2 센서(170)에 전달된다.

반면에, 차단부(184)가 제1 센서(160)와 제2 센서(170) 사이의 공간에 놓여

지는 경우, 제1 센서(160)의 발신 신호는 차단부(184)에 의하여 차단되어 제2 센서(170)에 전달되지 않게 된다.

즉, 제1 센서(160)의 발신 신호가 차단부(184)에 의하여 차단되면 제2 센서(170)는 오프 상태가 되고, 임펠러 유닛(180)이 회전하여 차단부(184)가 제1 센서(160)와 제 2 센서(170) 사이의 공간에 놓여지지 않으면, 제1 센서(160)의 발신 신호는 제2 센서(170)로 전송되며, 이에 따라 제2 센서(170)는 온 상태가 된다.

도 12의 본 발명의 일실시예에 따른 유량 측정 장치의 주요 구성도를 참고하면, 유량 측정장치는 제1 센서(160) 및 제2 센서(170)와, 제1 센서(160)의 신호 송신을 명령하기 위하여 선택적으로 온/오프되는 스위치(210)와, 스위치(210)의 온/오프 작동을 위한 신호를 출력하는 제어부(200) 및 센서(160,170)의 온/오프 상태 정보가 저장되는 메모리(230)와 제2 센서(170)을 출력신호를 기준신호와 비교하여 해당 신호를 출력하도록 구성되는 비교부(190)가 포함된다.

제어부(200)는 소정의 주기로 스위치 온 신호를 출력하며, 이에 따라 스위치(210)는 소정의 주기에 따라 온오프 동작을 반복하고, 스위치(210)가 온되면, 제 1 센서(160)는 송신 신호를 발생시키게 된다.

한편, 제1 센서(160)와 제2 센서(170)의 사이에 차단부(184)가 놓여지면, 제2 센서(170)는 OFF되어 소정 신호(일례로, High 신호)가 비교부(190)의 비교신호로 입력된다.

반면에, 제1 센서(160)와 제2 센서(170) 사이에 차단부(184)가 놓여져 있지 않으면, 제2 센서(170)는 ON되어 소정 신호(일례로, Low 신호)가 비교부(190)의 비교신호로 입력된다.

이러한 비교부(190)의 구체적 회로가 도 13에 개시되어 있다.

도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 유량 측정 장치의 회로도로서, 도시된 바와 같이, 비교부(190)는 제2 센서(170)의 출력신호(171)를 비교기(194)의 입력단자(-단자)로 입력하고, 비교기(194)의 입력단자(-단자)로 입력되는 신호가 비교기(194)의 기준단자(+)의 기준전압보다 높을 때는 "Low"신호를 출력하고, 입력단자로 입력되는 신호가 기준전압보다 낮을 때는 "High"신호를 출력하도록 동작한다.

이를 위하여 비교기(194)의 기준전압(191)은 인가된 전압(Vss)을 분할하는 전압분할부(193)에 의하여 분할된 전압으로 결정되고, 전압분할부(193)는 인가된 전압(Vss)과 직렬로 연결된 2개 이상의 저항(R1,R2)으로 구성하고, 유체의 혼탁도에 따라 기준전압을 적정히 설정되도록 저항값을 선정한다. 또한, 상기 저항 중 어느 하나는 가변저항으로 구성하여 유량측정장치의 유량의 혼탁도에 따라 가변저항을 가변하여 기준전압이 변동되도록 할 수 있다.

이러한 비교부(190)는 보다 구체적으로 다음과 같이 동작한다.

비교기(194)의 +단자 입력 값(181) 보다 -단자 입력 값(171)이 크면 비교기(194)의 출력신호(192)는 Low 가 되고 그 반대이면 192의 신호는 High 가 된다.

예를 들어 R1 에 Vss=3V 전압이 연결되었다고 하고 R1 이 20KΩ R2가 100KΩ 일 경우 181신호는 3V x 100/(20+100) = 2.5V 가 되는 것이다.

따라서 171의 입력전압이 2.5V 보다 클 경우 비교기(194)의 출력신호(192)는 Low가 되고 171이 2.5V 보다 낮을 경우 비교기(194)의 출력신호(192)는 High가 된다.

이 경우의 신호 흐름도가 도 14 및 도 15에 도시되어 있다.

도 14 및 도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 유량의 혼탁정도에 따른 신호 흐름도로서, 도 6과 도 14를 비교하여 보면 유체가 혼탁할 경우 제1센서(160)의 신호(빛)가 제2센서(170)에 전달이 원할하지 않아 제2센서(170)가 On으로 되는데 시간이 걸리게 되어 제2센서(170)는 아주 짧게 On이 되고 곧바로 OFF 상태가 되더라도 추가된 비교기(173)에 의하여 신호 171이 2.5V 아래로 떨어지면 비교기(194)의 출력신호(192)가 High 상태로 변화하므로 제어부(200) 입력값은 High가 되어 회전을 감지하게 되어 원할이 유량 측정이 가능한 것이다.

또한, 도 7과 도 15를 비교하면, 유체가 아주 혼탁하여 경우 제1센서(160)의 신호(빛)가 제2센서(170)에 전달이 아주 적어 제2센서(170)가 On으로 되기 어려운 상태이더라도 신호 171의 신호가 2.5V 아래로 떨어지면 추가된 비교기(194)에 의하여 신호 192가 High 상태가 되므로 제어부(200)의 입력값은 High가 되어 회전을 감지하게 되어 원할이 유량 측정이 가능하다.

즉, 제어부(200)는 상술한 구성을 이용하여 비교부(190)의 출력신호가 High 신호인지 또는 Low 신호인지를 판단하여 후술하는 회전수 카운팅 방법에 의하여 임펠러 유닛(180)의 회전수를 카운팅하게 된다.

도 13에서는 설명의 편의를 위하여 통상의 반전비교기(기준신호는 "+"단자, 비교신호는 "-"단자 입력)를 예를 들어 설명하였으나, 비반전비교기(기준신호는 "-"단자, 비교신호는 "+"단자 입력)를 사용하여 구성할 수도 있음은 물론이다.

또한, 도 13을 참고하면, R3를 통하여 비교기의 출력이 기준입력단자로 피드백되게 구성되어 있는데, 이는 입력 전압의 노이즈나 채터링을 차단할 수 있도록 구성함으로써, 보다 정확한 회전수를 측정할 수 있도록 하기 위함이다.

이러한 비교기는 히스테리시스(Hysteresis)를 가진 비교, 즉 슈미트트리거회로(Schmitt Trigger Circuit)가 되도록 구성하는 것으로, 두개의 스레스홀드(threshold)를 가지도록 하여 노이즈나 채터링을 방지할 수 있는 것이다.

상술한 슈미트트리거회로의 구성은 일반적인 구성이므로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상술한 설명에서는 차단부를 하나만 설치한 것으로 설명하였지만 필요에 따라 즉, 보다 세밀한 회전수를 카운트하기 위해서는 차단부의 갯수를 둘 이상 설치할 수 있다.

이경우 제어부(200)는 임펠러 유닛의 1회전 최대 속도의 "1/(상기 차단부의 갯수x2)" 이하의 속도에 해당하는 시간을 주기로 한 펄스형태의 신호를 제1 센서로 송신하는 기능과, 제1 센서의 출력신호가 각각의 차단부에 의해 반사되어 제2센서에 수신되는 영역과 차단부가 없어서 제2센서에 수신되지 않는 영역을 각 1회 지날 때마다 온오프되는 비교부(190)의 출력신호를 이용하여 임펠러 유닛의 회전수를 "1/(상기 차단부의 갯수)"회전으로 카운트할 수 있으며, 차단부의 갯수에 따라 1/2,1/3,1/4 회전 등을 측정할 수 있기 때문에 보다 전확한 유량의 측정이 가능한 것이다.

이하, 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 유량 측정장치의 회전수 카운팅 방법을 설명한다.

도 16과 도 17은 본 발명의 일실시예에 따른 유량 측정장치의 회전수 카운팅에 관한 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도로서, 도시된 바와 같이, 유량 측정장치의 Power가 ON 되면(S11), 제어부(200)는 제1 센서(160)의 작동을 위하여 스위치(210)에 온 신호를 출력하며, 이에 따라 스위치(210)는 온 되어 제1 센서(160)의 신호가 발신되도록 한다(S12).

제1 센서(160)의 발신에 따라, 비교부(190)의 초기 상태가 확인된다. 즉, 제 2 센서(170)의 출력신호가 비교부(190)로 입력되고, 비교부(190)의 출력신호(192)를 이용하여 제어부(200)는 입력되는 신호가 ON인지 OFF인지를 확인한다.

다시 말하면, 유량 측정장치의 작동 이전에 차단부(184)가 제 1,2 센서(160,170)의 사이에 위치하는지 여부를 판단하는 것이다.

만약, 차단부(184)가 제 1,2 센서(160,170)의 사이에 놓여 있다면 제2 센서(170)는 OFF 상태에 있게 되며 이에 따라 비교부(190)의 출력신호(194)는 LOW가 되고, 차단부(184)가 제 1,2 센서(160,170)의 사이에 놓여있지 않다면 제2 센서(170)는 ON 상태에 있게 되고, 따라서, 비교부(190)의 출력신호(194)는 HIGH가 되는 것이다.

이와 같이, 차단부(184)의 위치에 따라 비교부(190)의 초기 ON/OFF 상태가 확인될 수 있다(S13).

비교부(190)가 초기 상태에서 ON인 경우(S14), 제어부(200)의 메모리(230)에는 비교부(190)의 상태가 ON 상태인 것이 저장된다(S15). 반면에, 비교부(190)가 초기 상태에서 OFF인 경우(S15), 메모리(230)에는 비교부(190)의 상태가 OFF상태인 것이 저장된다(S16).

이후, 제어부(200)는 제1 센서(160)의 작동을 멈추기 위하여 스위치(210)에 OFF 신호를 출력하며(S17), 이에 따라 스위치(210)는 OFF되며 제1 센서(160)의 신호 전송이 중단된다.

그리고, 유량 측정장치 Power가 OFF 되었는지 여부가 판단된다. 유량 측정장치의 Power가 OFF 되지 않았으면 제어부(200)는 대기 상태(idle state)로 전환된다. 대기 상태는, 타이머(timer) 또는 외부신호의 인터럽트(interrupt)에 의하여 이후 소정의 시점(주기)에 활성화되는 상태로 이해될 수 있다(S18,S19).

도 17을 참조하면, 제어부(200)는 미리 설정된 시간이 지나거나(타이머 인터럽트) 외부의 주기적인 신호(외부 인터럽트)에 의하여 활성화될 수 있다(S20).

제어부(200)가 활성화되면, 제어부(200)는 제1 센서(160)의 작동을 위하여 스위치(210)에 온신호를 출력하며(S21), 이에 따라 스위치(210)는 온되어 제1 센서(160)의 신호가 발신되도록 한다.

제1 센서(160)의 발신에 따라, 제2 센서(170)의 현재 상태와 비교부(190)의 현재상태가 확인된다(S22). 즉, 현재 차단부(184)가 제 1,2 센서(160,170)의 사이에 위치하는지에 따라, 비교부(190)로부터 제어부(200)로 입력되는 현재의 신호가 ON인지 OFF인지 여부가 확인된다(S22,S23).

현재 비교부(190)의 출력신호(182)가 OFF인 경우, 메모리(230)에는 비교부(190)의 현재상태가 OFF 상태인 것이 저장되고(S24), 현재 비교부(190)의 출력신호(192)가 ON인 경우, 이전의 비교부(190) 상태(ON/OFF 여부)가 판단된다(S25, S26).

그리고, 이전의 비교부(190) 상태가 OFF 상태였으면, 임펠러 유닛(180)의 회전수 측정을 위한 카운터가 증가되고(n=n+1)(S27), 비교부(190)의 상태가 ON 상태임이 저장된다(S28).

반면에, 이전의 비교부(190)의 상태가 ON이었으면, 카운터 증가없이, 비교부(190)의 상태가 ON 상태임이 저장된다

여기서, "이전의 비교부(190)] 상태"라 함은, 다음을 의미한다.

도 17에서 최초의 인터럽트 수행시, "이전의 비교부(190)"란 도 16의 단계 S15 또는 S16에서 메모리(230)에 저장된 제 2 센서(170)의 상태를 의미한다.

그 이후 소정 주기에 따른 인터럽트의 수행시, "이전의 비교부(190) 상태"란 도 17에 도시되는 이전 주기, 즉 단계 S24 또는 S28에서 메모리(230)에 저장된 비교부(190)의 상태를 의미한다.

단계 S28에서 비교부(190)의 상태가 ON상태인 것이 메모리(230)에 저장된 후, 제어부(200)는 제 1 센서(160)의 작동을 멈추기 위하여 스위치(210)에 OFF 신호를 출력하며(S29), 이에 따라 스위치(210)는 OFF 되어 제1 센서(160)의 신호 전송이 중단된다.

그리고, 유량 측정장치의 Power가 OFF 되었는지 여부가 판단되며, OFF 되지 않았으면 제어부(200)는 대기상태로 들어가며(S30,S31), 타이머 또는 외부신호의 인터럽트에 의하여 다음 시점(주기)에 활성화될 수 있는 상태로 전환된다(S20).

이와 같은 유량 측정방법에 의하면, 비교부(190)의 상태를 확인하여, 비교부(190)의 상태가 OFF 상태에서 ON 상태로 전환될 때만 임펠러 유닛의 회전수를 타운트하기 때문에 임펠러 유닛이 1회전 되는 경우, 회전수가 정확하게 1 카운트씩 증가될 수 있다.

즉, 유체가 혼탁하여 제2 센서(170)의 출력신호가 미약하더라도 비교부(190)에서 정확한 회전수를 카운트할 수 있는 것이다.

상기한 바와 같이, 본 발명에서는 임펠러 유닛(180)의 회전속도에 따라 임펠러 유닛(180)의 1회전당 비교부(190)의 오프 상태 또는 온 상태의 측정 수가 다르게 형성되더라도, 임펠러 유닛의 1회전당 1카운터만 증가되므로, 임펠러 회전수의 정확한 카운팅이 가능하게 된다.

또한, 제 1,2 센서(160,170)가 항상 ON 된 상태를 유지하는 것이 아니라, 소정 주기로 제1 센서(160)의 신호를 ON 시키고, 제1 센서(160)가 온된 상태에서만 비교부(190)의 출력신호(192)가 ON/OFF인지를 판단하게 된다.

결국, 제 1,2센서(160,170)에 의하여 소모되는 전류 시간이 짧아 전류 소모량이 줄어들 수 있게 되므로, 건전지를 사용하는 계량기에 적합하도록 하는 효과가 있다.

상술한 본 발명의 일실시예에서는 차단부에 의하여 온오프 신호를 감지하는 것으로 일례로 설명하였으나, 이하 도면을 참고하여 본 발명의 다른 실시예에 의한 유량 측정장치에 대하여 설명한다.

도 18 내지 도 19는 본 발명의 다른 실시예에 의한 임펠러 유닛과 센서의 사시도로서, 몸체부(100)의 내부를 유동하는 유체에 의하여 회전 가능하게 제공되는 임펠러 유닛(210a)의 상면 중앙부를 중심으로 외주면 일부가 상방으로 연장되어 형성된 반사부(213a) 및 송신용 제1 센서(251)와 수신용 제2 센서(252)가 일체로 구성하여 반사부(213a)의 내측 또는 외측에 구성하고, 제1 센서(251)는 펄스형태의 신호를 송신하고, 제1 센서(251)로부터 송신되는 신호가 반사부(213a)의 회전에 의하여 반사되는지 여부에 따라 온오프 감지신호를 출력하는 제2 센서(252)로 구성하고, 제어부(200)는 임펠러 유닛(210a)의 1회전 최대 속도의 1/2 이하의 속도에 해당하는 시간을 주기로 한 펄스형태의 신호를 제1 센서(251)로 송신하는 기능과, 펄스가 반사부(213a)에 의해 반사되어 제2센서(252)에 수신되는 영역과 반사부(213a)가 없어서 제2센서(252)에 수신되지 않는 영역을 각 1회 지날 때마다 비교부(190)의 출력신호를 이용하여 임펠러 유닛(210a)의 회전수를 카운트하도록 동작된다.

본 실시예에서는 센서 지지부(250)가 복수의 센서(251,252)를 지지하되, 송신용 제1 센서(251)와 수신용 제2 센서(252)가 일체로 하여 반사부(213a)의 내측 또는 외측에 구성되는 것이 특징이다.

즉, 송신용 제1 센서(251)와 수신용 제2 센서(252)를 일체로 성형되어 송신용 제1 센서(251)에서 송신된 펄스가 반사되어 제2 센서(252)가 송신된 펄스를 수신하도록 구성된다.

바람직하게는 도 19를 참고하면 수신용 제2 센서(252)가 송신용 제1 센서(251)에서 송신된 펄스를 잘 수신할 수 있도록 반사부(213)에 대하여 일정 각도 기울어지게 구성하도록 한다.

또한 반사부(213a)는 임펠러 유닛(210a)의 상면 중앙부를 중심으로 외주면 일부가 상방으로 연장되어 형성한 차단부(213)와 동일한 형상으로 구성할 수도 있다.

즉, 반사부(213a)는, 임펠러 본체(211a)의 상면 테두리부 중, 약 1/2에 해당하는 테두리부로부터 상방으로 연장된다. 즉, 임펠러 본체(211a)의 상면은 원 형상으로서 삽입공(212a)을 중심으로 360도를 형성한다고 볼 때, 반사부(213a)는 약 180도에 해당하는 상면 부분에 형성되도록 하되, 송신용 제1 센서(251)에서 송신된 펄스가 제2 센서(252)를 향하여 잘 반사할 수 있는 재질로 구성한다.

이의 동작을 살펴보면, 유체의 유입에 따라 임펠러 본체(211a)와 반사부(213a)는 삽입공(212a)을 중심으로 회전하게 되고, 제어부(2000)는 임펠러 유닛(210a)의 1회전 최대 속도의 1/2 이하의 속도에 해당하는 시간을 주기로 한 펄스형태의 신호를 제1 센서(251)로 송신하고, 반사부(213a)에 의해 반사되어 수신되는 신호에 따라 비교부(190)의 출력신호를 이용하여 임펠러 유닛(210a)의 회전수를 카운트하도록 동작된다.

이러한 실시예에서도 제2 센서(252)의 출력신호와 기준신호를 비교하여 온오프 신호를 출력하는 비교부(190)를 포함하도록 구성하여 제어부는 유체의 혼탁도가 변하더라도 비교부(190)의 온오프 출력신호에 따라 임펠러 유닛의 회전수를 정확하게 카운트하도록 구성하는 것이다.

도 18의 경우 반사판을 하나만 설치하였지만 필요에 따라 즉, 보다 세밀한 회전수를 카운트하기 위해서는 반사판의 갯수를 둘 이상 설치할 수 있다.

이경우 제어부(200)는 임펠러 유닛(210a)의 1회전 최대 속도의 "1/(상기 반사부의 갯수x2)" 이하의 속도에 해당하는 시간을 주기로 한 펄스형태의 신호를 제1 센서(251)로 송신하는 기능과, 제1 센서(251)의 출력신호가 반사부(213a)에 의해 반사되어 제2센서(252)에 수신되는 영역과 반사부(213a)가 없어서 제2센서(252)에 수신되지 않는 영역을 각 1회 지날 때마다 온오프되는 비교부(190)의 출력신호를 이용하여 임펠러 유닛(210a)의 회전수를 "1/(상기 반사부의 갯수)"회전으로 카운트할 수 있으며, 반사판의 갯수에 따라 1/2,1/3,1/4 회전 등을 측정할 수 있기 때문에 보다 전확한 유량의 측정이 가능한 것이다.

본 실시예에서는 반사부(213a)의 구성을 상면 테두리부 중, 약 1/2에 해당하는 테두리부로부터 상방으로 연장되게 구성한 것으로 설명하였으나, 반사부(213a)의 기능은 제1센서(251)에서 송신된 광이 반사되어 제2센서(252)로 유입되게 하는 것이므로, 반사부(213a)의 형상을 이에 한정하지 않고 광만 반사되도록 또 다르게 구성할 수도 있음은 물론이다.

즉, 반사판을 원판으로 구성하고 원판의 반은 흰색으로 도색하여 광이 반사되도록 하고, 또 나머지 반은 흑색으로 도색하여 광이 흡수되도록 구성할 수 있는 것이다.

이하, 도면을 참고하여 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 유량 측정장치에 대하여 설명한다.

도 20과 도 21은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 임펠러 유닛과 센서의 사시도로서, 도시된 바와 같이, 몸체부(100)의 내부를 유동하는 유체에 의하여 회전 가능하게 제공되며 그 상면 중앙부를 중심으로 외주면 일부가 측방으로 연장되어 형성된 하나 이상의 반사부(223)를 구비한 임펠러 유닛(220)과 상기 반사부의 상측에 구성된 송신용 제1 센서(261)와 수신용 제2 센서(262)를 일체로 구비하고, 제1 센서(261)로 펄스형태의 신호를 송신하고, 송신된 신호가 반사부(223)의 회전에 의하여 반사되는지 여부에 따라 출력되는 제2 센서(262)로 구성하고, 제어부(200)는 임펠러 유닛(220)의 1회전 최대 속도의 1/2 이하의 속도에 해당하는 시간을 주기로 한 펄스형태의 신호를 제1 센서(261)로 송신하는 기능과, 펄스가 반사부(223)에 의해 반사되어 제2센서(262)에 수신되는 영역과 반사부(223)가 없어서 제2센서(262)에 수신되지 않는 영역을 각 1회 지날 때마다 비교부(190)의 출력신호를 이용하여 임펠러 유닛(220)의 회전수를 카운트하도록 동작된다.

본 실시예에 의한 센서 지지부(260)는 복수의 센서(261,262)를 지지하되, 송신용 제1 센서(261)와 수신용 제2 센서(262)가 일체로 하여 커버부재(230)의 상측에 구성하여 회전하는 임펠러 유닛(220)에 펄스를 송신하고 반사되는 신호를 감지하도록 되는 것이 특징이다.

이를 위하여 임펠러 유닛(220)은 임펠러 유닛(220)의 회전축을 중심으로 외주면 일부가 측방으로 연장되어 반사부(223)를 형성하도록 한다.

송신용 제1센서(261)와 수신용 제2센서(262)도 반사부(223)를 향하여 일부 각도 기울어지게 삽설하여 제1센서(261)에서 송신한 신호가 반사부(223)에 의해 반사되어 손쉽게 수신용 제2센서(262)로 수신되게 형성한다.

즉, 송신용 제1 센서(261)와 수신용 제2 센서(262)가 일체로 성형되어 송신용 제1 센서(251)에서 송신된 펄스가 반사부(223)에 의해 반사되어 제2 센서(262)가 송신된 펄스를 수신하도록 구성된다.

이의 동작을 살펴보면, 유량이 몸체부를 통과하게 되면 가스의 유입에 의하여 밸브어셈블리(320)가 회전하게 되면 임펠러 본체(220)의 삽입공(222)에 삽설된 기어가 회전하게 되고, 따라서 임펠러 본체(220)와 반사부(223)는 삽입공(222)을 중심으로 회전하게 되고, 제어부(200)는 임펠러 유닛(220)의 1회전 최대 속도의 1/2 이하의 속도에 해당하는 시간을 주기로 한 펄스형태의 신호를 제1 센서(261)로 송신하고, 반사부(223)에 의해 반사되어 수신되는 신호에 따라 임펠러 유닛(220)의 회전수를 카운트하도록 동작된다.

본 실시예에서도 반사부(223)의 구성을 회전축을 중심으로 외주면 일부가 측방으로 연장되어 형성되도록 구성하였으나, 반사부(223)의 기능은 제1센서(261)에서 송신된 광이 반사되어 제2센서(262)로 유입되게 하는 것이므로, 반사부(223)의 형상을 이에 한정하지 않고 광만 반사되도록 또 다르게 구성할 수도 있음은 물론이다.

도 20의 경우 반사판을 하나만 설치하였지만 필요에 따라 즉, 보다 세밀한 회전수를 카운트하기 위해서는 반사판의 갯수를 둘 이상 설치할 수 있다.

이 경우 제어부(200)는 임펠러 유닛(210a)의 1회전 최대 속도의 "1/(상기 반사부의 갯수x2)" 이하의 속도에 해당하는 시간을 주기로 한 펄스형태의 신호를 제1 센서(251)로 송신하는 기능과, 제1 센서(251)의 출력신호가 반사부(213a)에 의해 반사되어 제2센서(252)에 수신되는 영역과 반사부(213a)가 없어서 제2센서(252)에 수신되지 않는 영역을 각 1회 지날 때마다 온오프되는 비교부(190)의 출력신호를 이용하여 임펠러 유닛(210a)의 회전수를 "1/(상기 반사부의 갯수)"회전으로 카운트할 수 있으며, 반사판의 갯수에 따라 1/2,1/3,1/4 회전 등을 측정할 수 있기 때문에 보다 전확한 유량의 측정이 가능한 것이다.

한편, 도 22 내지 도 24는 임펠러 유닛의 또 다른 실시예로서, 먼저 도 22를 참고하면, 도 10의 차단부(184)와 도 18의 반사부(213a)와는 달리 임펠러본체에 차단부와 반사부가 형성된 나머지 외주연(약 1/2에 해당)에 상기 차단부나 반사부의 무게에 해당하는 회전편(185)을 형성하여 임펠러가 축을 중심으로 회전할 때 무게의 편차없이 원활히 회전하게 할 수 있다.

이와는 달리, 도 23을 참고하면, 회전편(185)을 형성하지 않고, 임펠러본체에 차단부와 반사부가 형성된 나머지 외주연에 상기 차단부나 반사부의 무게에 해당하는 투명판(185a)을 형성하여 임펠러가 축을 중심으로 원활하게 회전하게 할 수도 있다.

그리고, 도 24를 참고하면, 도 20과 같은 반사부(223)의 형상을 한 경우에도, 반사부가 형성된 나머지 외주연에 반사부(223)의 무게에 해당하는 투명판(185b)을 형성하여 임펠러가 축을 중심으로 원활하게 회전하게 할 수도 있음은 물론이다.

이상과 같이 본 발명은 임펠러의 형상에 대하여 상술한 실시예에 국한하지 않으며, 임펠러의 회전을 감지할 수 있는 어떠한 구성도 본 발명의 권리범위에 속함은 당연하다.

상술한 바와 같이 본 발명은 혼탁한 유체속에서도 정확하게 유량의 사용량을 측정할 수 있으나, 본 발명에 개시된 비교부를 추가하면 제1 센서 및 제2 센서의 온 시간을 단축할 수 있기 때문에 결국 전류의 소모량을 줄일 수 있어 보다 효과적으로 전력 사용량을 줄일 수 있다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대하여 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허 청구범위에 속함은 당연한 것이다.

10 : 유량 측정 장치 100 : 몸체부
110 : 유입부 120 : 유출부
130 : 제1 커버부재 140 : 제2 커버부재
160,170 : 제1,2센서 180 : 임펠러유닛
184 : 차단부 190 : 비교부
200 : 제어부 210 : 스위치
210a,220 : 임펠러유닛
230 : 메모리 250,260: 센서지지부
251,261 : 제 1센서 252,262 : 제 2센서

Claims

유입부 및 유출부가 구비되는 몸체부와 상기 몸체부의 내부를 유동하는 기체 또는 유체에 의하여 회전 가능하게 제공되며 그 상면 중앙부를 중심으로 외주면 일부가 상방으로 연장되어 형성된 하나 이상의 차단부를 구비한 임펠러 유닛과 상기 차단부의 내외측에 구성된 송신용 제1 센서와 수신용 제2 센서를 구비하고, 상기 제1 센서로 펄스형태의 신호를 송신하고, 송신된 신호가 상기 차단부의 회전에 의하여 차단되는지 여부에 따라 출력되는 제2 센서의 온오프 감지신호를 이용하여 상기 임펠러 유닛의 회전수를 카운트하는 제어부를 구비한 유체 또는 기체의 사용량 측정 장치에 있어서,
상기 제2 센서의 출력신호와 기준신호를 비교하여 온오프 신호를 출력하는 비교부;
를 포함하고,
상기 제어부는 상기 비교부의 온오프 출력신호에 따라 상기 임펠러 유닛의 회전수를 카운트하는 사용량 측정 장치.
제 1항에 있어서,
상기 제어부는
상기 임펠러 유닛의 1회전 최대 속도의 "1/(상기 차단부의 갯수x2)" 이하의 속도에 해당하는 시간을 주기로 한 펄스형태의 신호를 상기 제1 센서로 송신하는 기능과, 상기 차단부에 의해 상기 제2센서에 수신되지 않는 영역과 상기 제2센서에 수신되는 영역을 각 1회 지날 때마다 온오프되는 상기 비교부의 출력신호를 이용하여 상기 임펠러 유닛의 회전수를 "1/(상기 차단부의 갯수)"회전으로 카운트하는 유체의 유량 측정 장치.
유입부 및 유출부가 구비되는 몸체부와 상기 몸체부의 내부를 유동하는 기체 또는 유체에 의하여 회전 가능하게 제공되며 그 상면 중앙부를 중심으로 외주면 일부가 상방으로 연장되어 형성된 하나 이상의 반사부를 구비한 임펠러 유닛과 상기 반사부의 내측 또는 외측에 구성된 송신용 제1 센서와 수신용 제2 센서를 일체로 구비하고, 상기 제1 센서로 펄스형태의 신호를 송신하고, 송신된 신호가 상기 반사부의 회전에 의하여 반사되는지 여부에 따라 출력되는 제2 센서의 온오프 감지신호를 이용하여 상기 임펠러 유닛의 회전수를 카운트하는 제어부를 구비한 유체 또는 기체의 사용량 측정 장치에 있어서,
상기 제2 센서의 출력신호와 기준신호를 비교하여 온오프 신호를 출력하는 비교부;
를 포함하고,
상기 제어부는 상기 비교부의 온오프 출력신호에 따라 상기 임펠러 유닛의 회전수를 카운트하는 사용량 측정 장치.
유입부 및 유출부가 구비되는 몸체부와 상기 몸체부의 내부를 유동하는 유체 또는 기체에 의하여 회전 가능하게 제공되며 그 상면 중앙부를 중심으로 외주면 일부가 측방으로 연장되어 형성된 하나 이상의 반사부를 구비한 임펠러 유닛과 상기 반사부의 상측에 구성된 송신용 제1 센서와 수신용 제2 센서를 일체로 구비하고, 상기 제1 센서로 펄스형태의 신호를 송신하고, 송신된 신호가 상기 반사부의 회전에 의하여 반사되는지 여부에 따라 출력되는 제2 센서의 온오프 감지신호를 이용하여 상기 임펠러 유닛의 회전수를 카운트하는 제어부를 구비한 기체 또는 유체의 사용량 측정 장치에 있어서,
상기 제2 센서의 출력신호와 기준신호를 비교하여 온오프 신호를 출력하는 비교부;
를 포함하고,
상기 제어부는 상기 비교부의 온오프 출력신호에 따라 상기 임펠러 유닛의 회전수를 카운트하는 사용량 측정 장치.
제 3항 또는 제 4항에 있어서,
상기 제어부는
상기 임펠러 유닛의 1회전 최대 속도의 "1/(상기 반사부의 갯수x2)" 이하의 속도에 해당하는 시간을 주기로 한 펄스형태의 신호를 상기 제1 센서로 송신하는 기능과, 상기 펄스가 상기 반사부에 의해 반사되어 상기 제2센서에 수신되는 영역과 상기 반사부가 없어서 상기 제2센서에 수신되지 않는 영역을 각 1회 지날 때마다 온오프되는 상기 비교부의 출력신호를 이용하여 상기 임펠러 유닛의 회전수를 "1/(상기 반사부의 갯수)"회전으로 카운트하는 사용량 측정 장치.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 비교부는
상기 제2 센서의 출력신호를 입력단자로 입력하고, 상기 입력단자로 입력되는 신호가 기준전압보다 낮을 때는 "High"신호를 출력하고, 상기 입력단자로 입력되는 신호가 기준전압보다 높을 때는 "Low"신호를 출력하도록 동작하는 사용량 측정 장치.
제 6항에 있어서,
상기 기준전압은
인가된 전압을 분할하는 전압분할부에 의하여 분할된 전압으로 결정되고, 상기 전압분할부는 인가된 전압과 직렬로 연결된 2개 이상의 저항으로 구성하거나, 또는 상기 저항 중 어느 하나는 가변저항으로 구성하여 상기 사용량 측정장치의 기체 또는 유체의 혼탁도에 따라 가변저항을 가변하여 상기 기준전압이 변동되도록 하는 사용량 측정 장치.