KR20220153760A - 유량 센서 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유량 센서에 관한 것으로, 유량 흐름에 따라 회전하는 로터와 스테이터의 구조가 간단하고 로터를 스테이터에 장착한 상태에서 관체에 삽입하여 밀어 넣는 간단한 작업으로 고정할 수 있어 조립이 간단해 유량 센서의 제조 단가 절감 효과가 크면서도 유량 측정시 유체의 누수를 방지할 수 있을 뿐만 아니라 스테이터와 결합되는 오리피스에 축소로가 형성되어 저유량을 감지할 수 있는 유량 센서를 제공한다.

Description

유량 센서 {Flow sensor}

본 발명은 유량 센서에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 유체의 구조가 간단하면서도 조립이 간단해 생산성이 향상될 뿐만 아니라 유체의 누수를 방지할 수 있는 유량 센서에 관한 것이다.

일반적으로 유량센서는 수도, 오일 정제, 화학 플랜트산업 등은 물론 반도체 등의 전기전자 부품과, 항공 우주산업 등 각종 첨단 산업에 있어서 수도, 가스, 원유, 화학 약품 등의 유체류를 공급시 시간 경과에 따라 공급된 유체량을 수시로 측정하여 현재 진행중인 공정이 타 공정에 미치는 영향을 분석 및 관리 하는 지표로 활용되도록 하는 것으로써, 이는 현대 산업 생산설비에 있어서 매우 중요한 의미를 갖는 장치 중의 하나이다.

이러한 유량센서는 사용하고자 하는 환경이나 위치 또는 사용자의 사용목적에 따라 다양하게 그 구성을 변경하여 적용할 수 있는 것으로, 관로에 설치되는 유량센서를 통하여 유체의 유량 변화를 측정하도록 구성되는 것이 일반적이다.

종래의 유량센서와 관련된 선행기술로서 등록특허 제10-1132008호(참고문헌)가 제안된 바 있다. 이 유량센서는, 유체의 흐름에 따라 회전하는 회전부; 상기 회전부와 동시에 회전되고 내부에는 자석이 설치된 자석 회전체; 상기 회전부와 자석 회전체가 축 결합되는 회전축; 상기 회전축의 양단을 회전 가능하게 지지하는 회전축 지지부; 상기 회전부와 자석 회전체와 회전축 및 회전축 지지부가 내부에 설치되고, 유체의 유입구와 유출구가 형성된 케이스; 상기 케이스의 외부에 설치되고 상기 자석 회전체의 회전수를 측정하는 감지센서;를 포함하되, 상기 회전부는, 내부가 중공되고 복수의 지지대에 의해 상기 회전축 둘레에 길이방향으로 설치되는 원통구와, 상기 원통구의 양측 외주면에 서로 반대 방향의 기울기를 가지며 대향된 위치에 설치되는 제1임펠러와 제2임펠러로 이루어지고, 상기 회전부 일측의 케이스에는 상기 유입구가 형성되고, 상기 회전부 반대측의 케이스는 막혀 있으며, 상기 제1임펠러와 제2임펠러 사이에서 상기 회전축의 측방향으로 상기 유출구가 형성된 것을 특징으로 한다.

그런데 상기 종래에 제안된 유량센서는 회전부의 구조가 복잡할 뿐만 아니라 회전축의 양단을 지지하는 회전축 지지부를 케이스의 내측면 사이의 제1공간부 양측에 지지해야 하므로 조립이 까다롭고, 미세 유량을 감지하기 어려운 문제점이 있었다.

아울러 이러한 회전축에 원통구와 별개로 자석이 구비된 회전체를 추가로 더 결합함에 따라 전체적으로 부속이 많아 고장 우려 역시 높고 전체적으로 많은 부속과 이들의 결합에 많은 공정이 소요됨에 따라 제작 단가가 상승하는 문제점을 안고 있다.

따라서 이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 구조가 간단하면서도 조립이 간단해 조립성과 생산성이 향상될 뿐만 아니라 유체의 누수를 방지할 수 있으며 미세 유량을 감지할 수 있는 유량 센서를 제공하는데 목적이 있다.

또한 본 발명은 유체가 이동하는 배관의 임의 구간에도 적용하거나 배관의 일부를 그대로 유량 측정이 가능하도록 사용할 수 있는 유량 센서를 제공하는데도 그 목적이 있다.

이와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은;

자석이 고정되며 유체의 흐름에 의해 회전하도록 방사상으로 복수의 날개가 형성되는 로터와; 상기 로터가 회전이 자유롭게 장착되는 스테이터와; 상기 스테이터와 이격되어 구비되며, 유체가 이동하는 축소로가 형성된 오리피스와; 유체가 일방향으로 이동하는 상기 로터가 장착된 스테이터가 삽입 고정되는 유로가 형성되는 관체와; 상기 관체의 일측에 구비되어 상기 로터의 회전시 자석의 극성 변화를 감지하여 로터의 회전수를 측정하는 감지모듈로 구성되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 자석은 복수의 날개 중 일부 날개를 관통하여 고정되고, 상기 로터는 원기둥 형상으로 이루어지는 로터 몸체의 양단에 회전축이 일체로 돌출 형성되고, 상기 로터 몸체의 외주면에 반경방향으로 복수의 날개가 대칭되게 형성되며, 상기 스테이터는 상기 관체의 유로에 삽입되며 전후방향으로 유체가 이동하는 안내로가 형성되는 스테이터 몸체의 전단 양측에 전방으로 돌출되게 연장되어 상기 로터의 회전축이 회전이 자유롭게 지지되는 한쌍의 탄성 축지지편이 돌출된다.

그리고, 상기 스테이터는 스테이터 몸체와 탄성 축지지편 외측을 따라 길이방향으로 제1가이드홈이 형성되고, 상기 탄성 축지지편 전단에는 걸림턱이 형성되며, 상기 관체의 유로에는 상기 스테이터의 스테이터 몸체와 탄성 축지지편 외측을 따라 길이방향으로 형성되는 제1가이드홈을 따라 안내되는 가이드돌기가 전후방향으로 형성된다.

또한, 상기 오리피스는 원기둥 형상으로 이루어지는 오리피스 몸체에 'U'형태의 축소로가 형성되고, 양측 외주면에 길이방향으로 제2가이드홈이 형성되며, 일단 상부 양측에 지지돌기가 돌출되고, 상기 오리피스 몸체의 일단 양측에는 끼움홈이 형성된다.

본 발명에 따르면 유량 흐름에 따라 회전하는 로터와 스테이터의 구조가 간단하고 로터를 스테이터에 장착한 상태에서 관체에 삽입하여 밀어 넣는 간단한 작업으로 고정할 수 있어 조립이 간단해 유량 센서의 제조 단가를 절감하고 미세유량을 감지할 수 있는 효과가 있다.

아울러 본 발명에 따르면 유량 측정시 유체의 누수를 방지할 수 있을 뿐만 아니라 유량 센서의 관체 부분을 유체가 이동하는 다양한 배관의 일부 구간을 유량 센서로도 이용할 수 있는 장점도 있다.

도 1은 본 발명에 따른 유량 센서의 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 유량 센서 중 로터, 스테이터, 오리피스의 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 유량 센서 중 로터, 스테이터, 오리피스의 분해도.
도 4는 본 발명에 따른 유량 센서의 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 유량 센서 중 관체의 단면도.

이하 본 발명에 따른 유량 센서를 첨부된 도면을 참고로 하여 상세히 기술되는 실시 예들에 의해 그 특징들을 이해할 수 있을 것이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 실시 예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 유량 센서를 설명하기 위해 도시한 도면들이다.

이에 의하면 본 발명에 따른 유량 센서(1)는 자석(110)이 고정되며 유체의 흐름에 의해 회전하도록 방사상으로 복수의 날개(120)가 형성되는 로터(100)와; 상기 로터(100)가 회전이 자유롭게 장착되는 스테이터(200)와; 상기 스테이터(200)와 이격되어 구비되며, 유체가 이동하는 축소로(410)가 형성된 오리피스(400)와; 유체가 일방향으로 이동하는 상기 로터(100)가 장착된 스테이터(200)가 삽입 고정되는 유로(302)가 형성되는 관체(300)와; 상기 관체(300)의 일측에 구비되어 상기 로터(100)의 회전시 자석(110)의 극성 변화를 감지하여 로터(100)의 회전수를 측정하는 감지모듈(500)로 구성된다.

이러한 유량 센서(1)는 수도, 가스, 원유, 화학 약품 등의 유체가 이동하는 다양한 배관에 적용하여 유체의 유량을 측정할 수 있다.

이하, 본 발명의 각부 구성을 구체적으로 설명한다.

우선 로터(100)는 상기 스테이터(200)에 고정되어 유체의 흐름에 의해 회전하는 것으로 원기둥 형상의 로터 몸체(101)의 양단에 회전축(102)이 일체로 돌출 형성되고, 상기 로터 몸체(101)의 외주면에 반경방향으로 복수의 날개(120)가 대칭되게 형성된다.

이때, 상기 복수의 날개 중 일부 날개(120)에는 자석(110)이 고정되며, 상기 자석(110)은 영구자석으로서 상기 날개(120)를 관통하여 설치된다. 이와 같은 로터(100)는 합성수지재로 이루어진다.

이와 같은 로터(100)는 날개(120) 방향으로 유체가 흐르게 되면 회전축(102)을 중심으로 회전 가능하다.

한편, 상기 스테이터(200)는 상기 로터(100)가 회전이 자유롭게 장착되며 상기 관체(300)의 유로(302)에 삽입 고정되는 것으로, 관체(300)의 유로(302)에 삽입되며 전후방향으로 유체가 이동하는 안내로(212)가 형성되는 스테이터 몸체(210)의 전단 양측에 전방으로 돌출되게 연장되어 상기 로터(100)의 회전축(102)이 회전이 자유롭게 지지되는 한쌍의 탄성 축지지편(220)이 돌출된다.

이때 상기 탄성 축지지편(220)에는 상기 로터(100)의 회전축(102)을 지지하는 축지지공(222)이 마주하도록 형성됨에 따라 상기 로터(100) 양단의 회전축(102)이 지지되어 유체가 후방에서 전방으로 이동시 로터(100)가 회전하게 된다. 여기서 상기 탄성 축지지편(220)은 탄성을 갖고 있어 탄성 축지지편(220)을 양측으로 벌린 상태에서 로터(100)의 회전축(102)을 축지지공(222)에 지지할 수 있다. 이때 상기 탄성 축지지편(220)에는 축지지공(222)을 대신하여 축홈의 형태로도 형성할 수 있으며 이러한 정도의 설계변경 정도는 본 발명의 권리범위에 속한다.

아울러 상기 스테이터(200)는 스테이터 몸체(210)와 탄성 축지지편(220) 외측을 따라 길이방향으로 제1가이드홈(230)이 형성된다. 이러한 제1가이드홈(230)은 스테이터(200)가 관체(300)의 유로(302)에 삽입시 회전하지 않는 상태로 삽입될 수 있도록 하기 위함이다.

그리고 상기 스테이터(200)의 탄성 축지지편(220) 전단에는 걸림턱(224)이 형성된다. 이러한 걸림턱(224)은 후술하는 오리피스(400)의 끼움홈(420)에 끼워져 정위치에서 임의로 이동되지 않게 된다.

한편, 상기 관체(300)는 유체가 일방향으로 이동하는 유로(302)가 형성되는 것으로 원통 형상으로 이루어진다. 이러한 관체(300)는 일(-)자 형상으로 이루어져 유체가 이동하는 배관에 양단을 연결하거나 유체가 이동하는 배관의 임의 구간을 그대로 본 발명의 유량 센서(1)를 구성하는 관체(300)로 사용할 수 있다.

이와 같은 관체(300)는 유로(302)가 원형 단면을 갖는 구조로서 유로(302) 내주면에 지지턱(310)이 형성되어 오리피스(400)의 일단을 지지하고 오리피스(400)와 결합된 스테이터(200)가 더 이상 전방으로 이동하는 것을 방지하는 스토퍼의 기능을 한다.

그리고 상기 관체(300)의 유로(302)에는 상기 스테이터(200)의 스테이터 몸체(210)와 탄성 축지지편(220) 외측을 따라 길이방향으로 형성되는 제1가이드홈(230)을 따라 안내되는 가이드돌기(320)가 전후방향으로 형성된다. 따라서 상기 스테이터(200)가 관체(300)의 유로에 삽입시 가이드돌기(320)가 제1가이드홈(230)에 위치하며 안내되어 스테이터(200)가 관체(300)의 유로(302)에서 회전하지 않는 상태로 그대로 직진하게 된다.

또한, 상기 오리피스(400)는 원기둥 형상으로 이루어지는 오리피스 몸체(401)에 'U'형태의 축소로(410)가 형성되고, 양측 외주면에 길이방향으로 제2가이드홈(440)이 형성되며, 일단 상부 양측에 지지돌기(450)가 돌출된다.

따라서, 상기 제2가이드홈(440)은 상기 스테이터(200)와 같이 유로(302)의 가이드돌기(320)에 끼워져 삽입되게 된다.

그리고, 상기 오리피스 몸체(401)의 일단 양측에는 끼움홈(420)이 형성되어 상기 스테이터(200)의 걸림턱(224)에 끼워진다.

한편, 상기 오리피스 몸체(401)에는 상기 오리피스(400)와 스테이터(200)가 결합할 시 로터(100)가 위치되는 로터홈(430)이 형성된다.

그리고 상기 감지모듈(500)은 관체(300)의 외부에 일체로 형성되며, 분리 가능하게 별도로 형성되어 공지의 다양한 결합방식으로 관체(300)와 결합될 수도 있다.

따라서, 상기 로터(100)의 회전시 자석(110)의 극성 변화를 감지하여 로터(100)의 회전수를 측정한다. 이러한 감지모듈(500)은 자석의 극성변화에 따라 회전수를 측정하는 센서가 케이스(520)에 내장된 상태로 이루어진다. 이때 상기 센서는 자기장을 검출하는 자기 센서(magnetic sensor)로 구성될 수 있다. 물론 상기 케이스(520) 내에는 상기 센서의 감지신호를 증폭하는 신호 증폭기 등을 포함할 수 있으며 상기 케이스(520) 후측에는 연결소켓이 구비되어 케이블이 연결되어 센서의 감지신호를 외부의 감시장치로 전송할 수 있다.

그리고, 상기 오리피스(400)는 원기둥 형상으로 이루어지는 오리피스 몸체(401)에 'U'형태의 축소로(410)가 형성되고, 양측 외주면에 길이방향으로 제2가이드홈(440)이 형성되며, 일단 상부 양측에 지지돌기(450)가 돌출된다.

한편, 상기 지지돌기(450)는 상기 오리피스 몸체(401)의 반경과 같은 호형태로 형성된다.

이때, 상기 축소로(410)의 단면적을 조절하여 비교적 저유량을 감지할 수 있으며, 상기 제2가이드홈(440)은 상술한 바와 같이 상기 관체(300)의 가이드돌기(320)에 삽입된 상태로 오리피스(400) 역시 관체(300)에 삽입된다.

이상의 구조에 의하면 로터(100)를 스테이터(200)에 회전이 자유롭게 장착하고, 로터(100)가 장착된 스테이터(200) 및 스테이터(200)와 결합된 오리피스(400)를 관체(300)의 유로(302)에 삽입하여 전진시키면 오리피스(400)의 지지돌기(450)가 유로(302)의 지지턱(310)에 밀착되어 후진하지 않도록 고정시킬 수 있게 된다.

물론, 상기 지지턱(310)은 상기 오리피스 몸체(401)와 지지돌기(450)과 밀착되도록 일부가 단차지게 돌출될 수 있다.

이와 같이 유량 센서(1)의 조립을 간단하게 수행할 수 있으며 오리피스(400)를 교체하거나 사용 환경에 따라 다양한 단면적의 축소로(410)를 갖는 오리피스(400)를 결합하여 비교적 저유량을 감지할 수 있게 된다.

이러한 상태에서 유체가 관체(300)의 유로를 따라 후방에서 전방으로 흐르게 되면 로터(100)가 회전하게 되며 로터(100)의 회전시 자석(110)의 극성 변화를 감지모듈(500)의 센서가 감지할 수 있다.

이상과 같이 본 발명의 실시 예에 대하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시 예와 실질적으로 균등의 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미친다.

1: 유량 센서 100: 로터
110: 자석 120: 날개
200: 스테이터 210: 스테이터 몸체
220: 탄성 축지지편 230: 제1가이드홈
300: 관체 310: 지지턱
320: 가이드돌기 400: 오리피스
410: 축소로 420: 끼움홈
430: 로터홈 440: 제2가이드홈
500: 감지모듈 520: 케이스

Claims (6)

1. 자석(110)이 고정되며 유체의 흐름에 의해 회전하도록 방사상으로 복수의 날개(120)가 형성되는 로터(100)와;
   상기 로터(100)가 회전이 자유롭게 장착되는 스테이터(200)와;
   상기 스테이터(200)와 이격되어 구비되며, 유체가 이동하는 축소로(410)가 형성된 오리피스(400)와;
   유체가 일방향으로 이동하는 상기 로터(100)가 장착된 스테이터(200)가 삽입 고정되는 유로(302)가 형성되는 관체(300)와;
   상기 관체(300)의 일측에 구비되어 상기 로터(100)의 회전시 자석(110)의 극성 변화를 감지하여 로터(100)의 회전수를 측정하는 감지모듈(500)로 구성되는 것을 특징으로 하는 유량 센서.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 자석(110)은 복수의 날개 중 일부 날개(120)를 관통하여 고정되는 것을 특징으로 하는 유량 센서.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 로터(100)는 원기둥 형상으로 이루어지는 로터 몸체(101)의 양단에 회전축(102)이 일체로 돌출 형성되고, 상기 로터 몸체(101)의 외주면에 반경방향으로 복수의 날개(120)가 대칭되게 형성되며,
   상기 스테이터(200)는 상기 관체(300)의 유로(302)에 삽입되며 전후방향으로 유체가 이동하는 안내로(212)가 형성되는 스테이터 몸체(210)의 전단 양측에 전방으로 돌출되게 연장되어 상기 로터(100)의 회전축(102)이 회전이 자유롭게 지지되는 한쌍의 탄성 축지지편(220)이 돌출되는 것을 특징으로 하는 유량 센서.
   
4. 제 3항에 있어서,
   상기 스테이터(200)는 스테이터 몸체(210)와 탄성 축지지편(220) 외측을 따라 길이방향으로 제1가이드홈(230)이 형성되고, 상기 탄성 축지지편(220) 전단에는 걸림턱(224)이 형성되며,
   상기 관체(300)의 유로(302)에는 상기 스테이터(200)의 스테이터 몸체(210)와 탄성 축지지편(220) 외측을 따라 길이방향으로 형성되는 제1가이드홈(230)을 따라 안내되는 가이드돌기(320)가 전후방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유량 센서.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 오리피스(400)는 원기둥 형상으로 이루어지는 오리피스 몸체(401)에 'U'형태의 축소로(410)가 형성되고, 양측 외주면에 길이방향으로 제2가이드홈(440)이 형성되며, 일단 상부 양측에 지지돌기(450)가 돌출되는 것을 특징으로 하는 유량 센서.
   
6. 제 5항에 있어서,
   상기 오리피스 몸체(401)의 일단 양측에는 끼움홈(420)이 형성되는 것을 특징으로 하는 유량 센서.
   

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