KR102557471B1 - 역류방지용 초음파 수도미터 - Google Patents

역류방지용 초음파 수도미터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유속감지부의 유체흐름관 상에 역류방지밸부를 구성하여 역류를 방지함으로써 상수의 오염이나 계측 오류를 방지할 수 있도록 한 역류방지용 초음파 수도미터에 관한 것으로, 수돗물이 유입되고 유출되는 유체흐름관과, 상기 유체흐름관의 상부에 일정 간격을 유지하며 설치되는 한 쌍의 초음파 센서모듈과, 상기 유체흐름관의 상부 일측에 형성되어 유체의 역류를 방지하는 역류방지부를 포함하는 유속감지부; 및 상기 유속감지부의 상부에 연결되어 유속감지부로부터 획득된 유속 데이터를 이용하여 유량을 산출하고 이를 표시하는 유량측정부를 포함하되, 상기 역류방지부는 상기 유체흐름관의 유출구 측의 상방으로 일정 각도 경사지도록 설치되고, 내부에는 역류방지밸브가 장착되는 것을 특징으로 한다.

Description

역류방지용 초음파 수도미터{ULTRASONIC WATER METER FOR BACKFLOW PREVENTION}
본 발명은 초음파 수도미터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유속감지부의 유체흐름관 상에 역류방지밸부를 구성하여 역류를 방지함으로써 상수의 오염이나 계측 오류를 방지할 수 있도록 한 역류방지용 초음파 수도미터에 관한 것이다.
주지한 바와 같은 초음파 수도미터는 초음파 신호를 이용하여 수도관을 흐르는 물의 총량, 즉 수돗물 사용량을 전자식으로 측정하는 계측기다.
일반적으로 초음파 수도미터는 유속감지부와 유량측정부가 결합된 형태로 구성된다.
상기 유속감지부의 유체흐름관에는 일정 간격으로 한 쌍의 초음파 센서모듈이 설치되며, 상기 유량측정부는 상기 한 쌍의 초음파 센서모듈로 초음파 신호를 출력 및 수신하여 유체의 흐름방향으로 전송되는 초음파 신호의 전송속도와 유체의 흐름방향 반대로 전송되는 초음파 신호의 전송신호의 차이를 비교하여 유체의 속도를 산출하며, 산출된 유체속도와 유체가 흐르는 유체흐름관의 단면적을 이용하여 유량(사용량)을 최종 산출(계측)하여 표시하여 준다.
그런데, 이와 같이 구성되는 유속감지부의 유체흐름관에 역류가 발생되는 경우, 상수가 오염되거나 유량 계측에 오류가 발생되는 문제점이 있어 왔다.
등록특허공보 10-1888188 (등록일자 2018년08월07일) 등록특허공보 10-1576771 (등록일자 2015년12월04일) 등록특허공보 10-2212130 (등록일자 2021년01월29일) 등록특허공보 10-2406733 (등록일자 2022년06월02일)
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 유속감지부의 유체흐름관 상에 역류방지밸부를 구성하여 역류를 방지함으로써 상수의 오염이나 계측 오류를 방지할 수 있도록 한 역류방지용 초음파 수도미터를 제공하는 것에 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 수돗물이 유입되고 유출되는 유체흐름관과, 상기 유체흐름관의 상부에 일정 간격을 유지하며 설치되는 한 쌍의 초음파 센서모듈과, 상기 유체흐름관의 상부 일측에 형성되어 유체의 역류를 방지하는 역류방지부를 포함하는 유속감지부; 및 상기 유속감지부의 상부에 연결되어 유속감지부로부터 획득된 유속 데이터를 이용하여 유량을 산출하고 이를 표시하는 유량측정부를 포함하되, 상기 역류방지부는 상기 유체흐름관의 유출구 측의 상방으로 일정 각도 경사지도록 설치되고, 내부에는 역류방지밸브가 장착되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따르면 상기 역류방지밸브는 중공부를 가지는 원통형의 몸체와, 상기 몸체의 선단부에 부착되는 패킹부와, 상기 선단부와 몸체 사이에 형성되는 복수개의 유입공과, 상기 중공부의 내측에 설치되어 상기 유입공를 통해 유입되는 물이 일정하게 분배되도록 한 십자형격벽부로 구성된 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따르면 상기 유속감지부는 유체흐름관의 내부에 장착되며 상기 한 쌍의 초음파 센서모듈에 대응되는 위치에 한 쌍의 초음파 반사판이 설치되는 내부장착관을 더 포함하고, 상기 초음파 반사판은 평면으로 구성되는 것으로, 타원형 본체와, 상기 타원형 본체의 양측에 형성되는 연결부와, 상기 연결부의 타측으로 형성되며 내부장착관의 제1 및 제2장착홈에 삽입 장착되는 장착부로 구성하되,
상기 연결부은 상기 타원형 본체보다 상대적으로 작은 면적을 가지도록 형성하고, 상기 타원형 본체의 상부 및 하부에는 곡면부가 형성되도록 한 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따르면 상기 유속감지부는 상기 유체흐름관의 상부에 상기 한 쌍의 초음파 센서모듈을 고정하고 유량측정부와 결합되는 지지판부가 더 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따르면 상기 유체흐름관은 양단으로 수돗물이 유입되고 유출되는 유입구 및 유출구가 형성되고, 상부에는 한 쌍의 초음파 센서모듈인 제1초음파 센서모듈 및 제2초음파 센서모듈이 장착되는 센서장착부가 일정간격을 유지하며 형성되고, 상부 일측에는 누수감지 진동전달소자가 장착되는 소자장착부가 형성되며, 상부 중앙에는 내부에 장착되는 내부장착관의 센터를 맞추기 위해 중앙고정볼트가 삽입되는 볼트장착부가 형성되는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 본 발명은 유속감지부의 유체흐름관 상에 역류방지밸브를 구성하여 역류를 방지함으로써 상수의 오염이나 계측 오류를 방지할 수 있는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 유속감지부와 유량측정부의 분해 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 유속감지부의 분해 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 역류방지밸브의 (a)사시도 및 (b)정면도,
도 5는 본 발명에 따른 유속감지부의 측면도,
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 역류방지밸브 동작상태를 보여주는 유속감지부의 측단면도,
도 8은 본 발명에 따른 내부장착관의 분해사시도,
도 9는 본 발명에 따른 초음파 반사판으로, (a)사시도, (b)정면 설치구성도, (C)측면 설치구성도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 보다 상세히 설명한다.
우선, 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명에 따른 유속감지부와 유량측정부의 분해 사시도, 도 2는 본 발명에 따른 사시도, 도 3은 본 발명에 따른 유속감지부의 분해 사시도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명 역류방지용 초음파 수도미터는,
유체흐름관(110)에 흐르는 유체의 유속을 초음파를 이용하여 감지하는 유속감지부(100)와, 상기 유속감지부(100)의 상부에 연결되어 유속감지부(100)로부터 획득된 유속 데이터를 이용하여 유량을 산출하고 이를 표시하는 유량측정부(200)를 포함하되, 상기 유체흐름관(110)의 상부 일측에는 유체의 역류를 방지하는 역류방지부(115)가 형성되도록 구성된다.
상기 유속감지부(110)는 수돗물이 유입되고 유출되는 유체흐름관(110)과, 상기 유체흐름관(110)의 상부에 일정 간격을 유지하며 설치되는 한 쌍의 초음파 센서모듈과, 상기 유체흐름관(110)의 내부에 장착되며 상기 한 쌍의 초음파 센서모듈에 대응되는 위치에 한 쌍의 초음파 반사판이 설치되는 내부장착관(140)과, 상기 유체흐름관(110)의 상부에 상기 한 쌍의 초음파 센서모듈을 고정하고 유량측정부(200)와 결합되는 지지판부(150)와, 상기 유체흐름관(110)의 유출구(112) 측의 상방으로 일정각도 경사지도록 설치된 역류방지부(115)의 내부에 장착되는 역류방지밸브(160)를 포함한다.
상기 유체흐름관(110)은 양단으로 수돗물이 유입되고 유출되는 유입구(111) 및 유출구(112)가 형성되고, 상부에는 한 쌍의 초음파 센서모듈인 제1초음파 센서모듈(120) 및 제2초음파 센서모듈(130)이 장착되는 센서장착부(113)(114)가 일정간격을 유지하며 형성되고, 상부 일측에는 누수감지 진동전달소자(117)가 장착되는 소자장착부(116)가 형성되며, 상부 중앙에는 내부에 장착되는 내부장착관(140)의 센터를 맞추기 위해 중앙고정볼트(119)가 삽입되는 볼트장착부(118)가 형성된다.
상기 제1초음파 센서모듈(120) 및 제2초음파 센서모듈(130)은 초음파를 출력하고 수신할 수 있는 모듈로, 센서장착부(113)(114)의 장착공(113a)(114a)에 삽입 장착되며, 유체흐름관(110)의 내부에 위치하는 초음파 반사판(148)을 통해 상대측으로 초음파를 출력하거나 수신받아 정방향(유체 흐름방향) 또는 역방향 유체의 속도를 감지하게 된다.
또한 상기 제1초음파 센서모듈(120) 및 제2초음파 센서모듈(130)은 감지된 유체의 속도 데이터를 유량측정부(200)의 기판부(230)로 전송하여 준다.
상기 누수감지 진동전달소자(117)는 유체흐름관(110)의 진동을 감지하여 누수감지센서인 진동판(222)으로 전달해 준다.
상기 누수감지는 유체가 흐르는 유체흐름관(110)의 진동을 검출함으로써 누수여부를 판단할 수 있게 된다.
또한 상기 유체흐름관(110)의 유입구(111) 내측으로는 이물질을 걸러주는 스트레이너(110b)가 장착되고, 저면에는 복수개의 수평유지부(110a)가 형성되어 유속감지부(200)가 안정되게 기립할 수 있도록 하여준다.
또한 상기 유입구(111) 및 유출구(112) 측에는 체결부(111a)(112a)가 형성된다.
상기 유체흐름관(110)는 황동 재질로 제작하는 것이 바람직하나 이에 한정되지는 않는다.
상기 내부장착관(140)은 도 8에서와 같이 한 쌍의 제1반원부(141a) 및 제2반원부(141b)를 결합하여 된 관체(141)와, 상기 관체(141)의 상부에 일정 간격을 두고 형성되는 제1개구부(142) 및 제2개구부(143)와, 상기 제1개구부(142) 및 제2개구부(143)가 위치한 관체(141)의 내부 양측면으로 초음파 반사판(148)의 양단이 삽입 장착되도록 형성한 제1장착홈(144) 및 제2장착홈(145)과, 상기 관체(141)의 외주면으로 형성되어 오링(149)이 장착되도록 한 오링홈(146)과, 상기 관체(141)의 상부 중앙에 형성되어 중앙고정볼트(119)가 삽입되도록 한 중앙고정홈(147)과, 상기 제1장착홈(144) 및 제2장착홈(145)에 장착되는 한 쌍의 초음파 반사판(148)을 포함한다.
상기 내부장착관(140)은 유체흐름관(110)의 내부에 장착되며, 이때 중앙고정홈(147)에 삽입되는 중앙고정볼트(119)에 의해 정확한 위치에 장착되어 진다.
상기 제1개구부(142) 및 제2개구부(143)는 제1초음파 센서모듈(120) 및 제2초음파 센서모듈(130)의 하방에 위치하도록 형성되며, 상기 제1장착홈(144) 및 제2장착홈(145)은 45도 경사지게 형성되어 이에 장착되는 초음파 반사판(148)이 45도 경사를 이루도록 함으로써, 상기 제1초음파 센서모듈(120) 및 제2초음파 센서모듈(130)에서 출력된 초음파가 상기 초음파 반사판(148)을 통해 90도 방향 전환되어 서로 초음파 신호를 교신할 수 있도록 구성된다.
상기 초음파 반사판(148)는 도 9도의 (a)에서와 같이 타원형 본체(148a)와, 상기 타원형 본체(148a)의 양측에 형성되는 연결부(148b)와, 상기 연결부(148b)의 타측으로 형성되며 내부장착관(140)의 제1 및 제2장착홈(144)(145)에 삽입 장착되는 장착부(148c)로 구성하되,
상기 연결부(148b)은 상기 타원형 본체(148a) 보다 상대적으로 작은 면적을 가지도록 형성하고, 상기 타원형 본체(148a)의 상부 및 하부에는 곡면부(148d)가 형성되도록 한 것이다.
이와 같이 구성되는 초음파 반사판(148)은 내부장착관(140)에 장착 시, 도 9 (b)와 같이 내부장착관(140)의 내주면과 연결부(148b)가 이루는 제1공간(S1)이 형성되고, 동시에 타원형 본체(148a)의 상부 및 하부 곡면부(148d)에 의해 제2공간(S2)이 더 형성되어 유체의 흐름을 원활하게 하여주는 효과를 제공한다.
뿐만아니라 도 9의 (c)와 같이 측면에서 볼 때, 초음판 반사판(148)의 상부 및 하부 공간(S3)으로도 유체가 원할하게 흐를 수 있는 구조임을 알 수 있다.
이와 같은 구조 및 효과는 유체의 흐름을 원활하게 함으로써 수압 및 출수량을 일정하게 유지할 수 있도록 하여 준다.
또한 본 발명 초음파 반사판(148)는 서스(SUS) 재질로 금형을 통한 단일 프레스공정만으로 제조가 가능하여 생산성이 뛰어나 제품 단가를 절감할 수 있는 효과를 제공한다.
상기 오링(149)은 유체흐름관(110)과 내부장착관(140) 사이를 수밀하여 유체가 반드시 내부장착관(140)을 통해서만 흐르도록 하여준다.
상기 지지판부(150)는 상기 유체흐름관(110)의 상부에 상기 한 쌍의 초음파 센서모듈을 고정하고 유량측정부(200)와 결합되는 구성요소로, 상기 제1초음파 센서모듈(120) 및 제2초음파 센서모듈(130)을 지지하고 라인이 인출되도록 한 라인인출공(151)(152)과, 중앙고정볼트(119)가 관통되는 중앙공(153)과, 체결부재를 통해 센서장착부(113)(114)에 체결되는 제1관통공(153)과, 유량측정부(200)의 저면에 체결되는 제1체결부(154)를 포함한다.
상기 역류방지밸브(160)는 본 발명의 특징적 구성요소로, 유체흐름관(110)의 유출구(112) 측의 상방으로 일정각도 경사지도록 설치된 역류방지부(115)의 내부 장착공(115a)에 장착되고 마개(115b)로 밀폐 되도록 구성된다.
상기 역류방지부(115)의 장착공(115a)에 장착된 역류방지밸브(160)는 도 6에서와 같이 유체흐름관(110) 내부의 유로전환벽(110c)에 형성된 제1구멍(G1)을 수압에 의해 개폐하도록 구성된다.
상기 역류방지밸브(160)는 도 4에서와 같이 중공부(165)를 가지는 원통형의 몸체(161)와, 상기 몸체(161)의 선단부(164)에 부착되는 패킹부(163)와, 상기 선단부(164)와 몸체(161) 사이에 형성되는 복수개의 유입공(162)과, 상기 중공부(165)의 내측에 설치되어 상기 유입공(162)를 통해 유입되는 물이 일정하게 분배되도록 한 십자형격벽부(166)로 구성된다.
이와 같이 구성된 역류방지부(115) 역류방지밸브(160)의 동작을 참조하여 살펴본다.
먼저, 유체흐름관(110)의 유입구(111)로 유입된 물은 도 6에서와 같이 내부장착관(140)을 통과한 후 역류방지밸브(160)의 패킹부(163)가 막고 있던 유로전환벽(110c)에 형성된 제1구멍(G1)을 개방시키고 제2구멍(G2)을 거쳐 유출구(112)를 통해 외부로 배출된다.
여기서 정상 급수 시에는 제1구멍(G1)을 막고 있던(초기 상태) 패킹부(163)를 가압하여 원통형 본체(161)가 장착공(115a)을 따라 후퇴하면서 개방되어진다.
따라서 수돗물은 정상적으로 유입구(111) 및 유출구(112)를 흐르게 된다.
이와 같은 정상 급수 후 역류가 발생된 경우, 이때에는 유출구(112)로부터 물이 역류되며, 역류된 물은 도 7에서와 같이 제2구멍(G2)를 통해 역류방지밸브(160)의 유입공(162) 및 중공부(165)로 신속하게 유입되면서 몸체(161) 및 선단부(164)를 하방으로 가압하여 패킹부(163)가 제2구멍(G1)을 폐쇄하여 주게 되며, 따라서 역류가 차단되는 것이다.
한편, 상기 유량측정부(200)는 도 1에서와 같이 상기 유속감지부(100)의 상단에 결합되고 내부에는 배터리 및 기판부가 장착되는 것으로,
저면부(202)에는 유속감지부(100)의 지지판부(150)가 삽입 결합되는 결합홈부(201)가 형성되고, 상기 결합홈부(201)에는 제1초음파 센서모듈(120) 및 제2초음파 센서모듈(130)의 라인(121)(131)이 유입되는 라인유입공(2111)이 형성되며, 일측에는 누수감지 진동전달소자(117)가 삽입 장착되는 소자삽입공(203)이 형성되도록 구성된다.
상기 유량측정부(200)는 유속감지부(100)의 제1초음파 센서모듈(120) 및 제2초음파 센서모듈(130)로부터 전송된 유체 정방향 속도와 역방향 속도 데이터를 이용하여 유량을 산출하고 산출된 유량데이터를 외부에서 확인할 수 있는 LCD에 수치로 표시하여 준다.
또한 유량측정부(200)는 유량데이터를 별도의 안테나 및 무선통신 수단을 통해 외부 관제센터로 전송할 수도 있도록 구성된다.
이상에서는 본 발명에 대한 한정된 실시예들을 설명한 것이나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고 다양한 실시예가 예상됨을 당업자는 주의해야 한다.
100: 유속감지부 110: 유체흐름관
120: 제1초음파 센서모듈 130: 제2초음파 센서모듈
140: 내부장착관 148: 초음파 반사판
150: 지지판부 160: 역류방지밸브
161: 몸체 162: 유입공
163: 패킹부 164: 선단부
165: 중공부 166: 십자형격벽부
200: 유량측정부

Claims (5)

  1. 수돗물이 유입되고 유출되는 유체흐름관과, 상기 유체흐름관의 상부에 일정 간격을 유지하며 설치되는 한 쌍의 초음파 센서모듈과, 상기 유체흐름관의 상부 일측에 형성되어 유체의 역류를 방지하는 역류방지부를 포함하는 유속감지부; 및
    상기 유속감지부의 상부에 연결되어 유속감지부로부터 획득된 유속 데이터를 이용하여 유량을 산출하고 이를 표시하는 유량측정부를 포함하되,
    상기 역류방지부는 상기 유체흐름관의 유출구 측의 상방으로 일정 각도 경사지도록 설치되고, 내부에는 역류방지밸브가 장착되며,
    상기 유체흐름관은 양단으로 수돗물이 유입되고 유출되는 유입구 및 유출구가 형성되고, 상부에는 한 쌍의 초음파 센서모듈인 제1초음파 센서모듈 및 제2초음파 센서모듈이 장착되는 센서장착부가 일정간격을 유지하며 형성되고, 상부 일측에는 누수감지 진동전달소자가 장착되는 소자장착부가 형성되며, 상부 중앙에는 내부에 장착되는 내부장착관의 센터를 맞추기 위해 중앙고정볼트가 삽입되는 볼트장착부가 형성되는 것을 특징으로 하는 역류방지용 초음파 수도미터.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 역류방지밸브는 중공부를 가지는 원통형의 몸체와, 상기 몸체의 선단부에 부착되는 패킹부와, 상기 선단부와 몸체 사이에 형성되는 복수개의 유입공과, 상기 중공부의 내측에 설치되어 상기 유입공를 통해 유입되는 물이 일정하게 분배되도록 한 십자형격벽부로 구성된 것을 특징으로 하는 역류방지용 초음파 수도미터.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 유속감지부는 유체흐름관의 내부에 장착되며 상기 한 쌍의 초음파 센서모듈에 대응되는 위치에 한 쌍의 초음파 반사판이 설치되는 내부장착관을 더 포함하고,
    상기 초음파 반사판은 평면으로 구성되는 것으로, 타원형 본체와, 상기 타원형 본체의 양측에 형성되는 연결부와, 상기 연결부의 타측으로 형성되며 내부장착관의 제1 및 제2장착홈에 삽입 장착되는 장착부로 구성하되,
    상기 연결부은 상기 타원형 본체보다 상대적으로 작은 면적을 가지도록 형성하고, 상기 타원형 본체의 상부 및 하부에는 곡면부가 형성되도록 한 것을 특징으로 하는 역류방지용 초음파 수도미터.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 유속감지부는 상기 유체흐름관의 상부에 상기 한 쌍의 초음파 센서모듈을 고정하고 유량측정부와 결합되는 지지판부가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 역류방지용 초음파 수도미터.

  5. 삭제
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