KR101949156B1 - 디지털 유량계의 센서 결합구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디지털 유량계의 센서 결합구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 입체형 모듈로 사출된 구성에, MID(Moleded Interconnector Device)공법을 이용하여 유량 센싱을 위한 부품(component)을 입체적으로 구성하고, 감지센서의 탈착이 용이하게 이루어질 수 있도록 함으로써, 감지센서의 내구성을 높이고 교체 및 유지보수에 대한 편의성을 높인 디지털 유량계의 센서 결합구조에 관한 것이다.
이를 위해, 유체가 흐르는 관로를 형성하며, 일측에는 유체가 흐르는 관로와 통하는 개구부가 형성된 관체;상기 관체의 개구부에 탈착되며, 관체의 관로를 흐르는 유체 유량을 감지하는 감지센서;상기 감지센서를 관체의 개구부에 탈착시키는 탈착수단:을 포함하며, 상기 감지센서는, 탈착수단을 통해 상기 개구부에 결합되는 입체형 모듈로 구성된 몸체와, MID(Molded Interconnector Device)공법을 통해 상기 몸체에 입체적으로 구성된 컴포넌트(component)로 구성되며, 상기 탈착수단은, 상기 몸체에 높이 방향으로 형성된 슬라이딩홈부;상기 슬라이딩홈부를 따라 승강되는 승강롤러;상기 승강롤러에 축 결합되되 몸체의 외측면으로부터 돌출되며, 일면에는 자석이 마련된 결합날개:를 포함하며, 상기 결합날개는, 몸체가 개구부에 삽입되는 과정에서 상기 개구부 둘레에 간섭되어 승강롤러를 중심으로 회동되어 펼쳐지면서 자석으로 하여금 관체에 부착되도록 한 것을 특징으로 하는 디지털 유량계의 센서 결합구조를 제공한다.

Description

디지털 유량계의 센서 결합구조{A sensor joint structure of a digital flowmeter}

본 발명은 디지털 유량계의 센서 결합구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 MID공법을 통해 감지센서를 입체적으로 모듈화하고, 탈착수단을 통해 유량계에 간편하게 탈착될 수 있도록 한 디지털 유량계의 센서 결합구조에 관한 것이다.

일반적으로 유량계는 반도체 등의 전기전자 부품과, 항공 우주산업, 오일 정제, 화학 플랜트산업 등 각종 첨단산업에 있어서, 고순도를 요하는 초순수, 가스, 원유, 화학 약품 등의 유체류가 끊임없이 공급됨과 동시에, 시간 경과에 따라 공급된 유체량을 수시로 측정하여 현재 진행중인 공정이 타 공정에 미치는 영향을 분석 및 관리하는 지표로 활용되도록 하는 것으로써, 이는 현대 산업 생산설비에 있어서 매우 중요한 의미를 갖는 장치 중의 하나이다.

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

상기 유량계의 형태를 살펴보면, 순간지시(유체가 흘러가는 그 순간의 유량값)와 적산지시(유체가 흘러가서 쌓인 누적 유량값)을 보여주는 두 가지 형태로 크게 구분된다.

또한, 기계적인 지시형 또는 그 기계적인 지시형에 전자부분이 부가된 시그

널형, 경보접점형, 출력형 등으로 다양하게 분류된다.

최근에는 상술된 다양한 종류의 유량계의 장점을 취하면서도 그 정밀도가 높은 통합형 유량계로서 디지털 유량계를 많이 사용하고 있는 실정이다.

디지털 유량계는 전자식 유량계, 와류식 유량계, 터빈식 유량계 등 다양하다.

전자식 유량계는 패러데이(Faraday)의 전자기 유도 원리를 이용하는 것으로, 유동하는 전도성 유체의 유속과 가해준 자기장에 수직인 방향으로 유속과 자세기에 비례하여 생성되는 유도기전력으로부터 액체의 평균 유량을 측정하는 계측기이다.

와류식 유량계는 유체의 유동내에 직각으로 놓여진 물체(와류발생체)의 하류에는 유속과 비례한 주파수의 와류가 발생하는데 이 와류 주파수를 세라믹 피에조 센서(Ceramic Piezo Sensor)로 전기적 신호로 변환하여 유량을 측정하는 계측기이다.

터빈식 유량계는 유량계 내부에 유속에 비례하여 회전하는 회전체의 회전수를 센서를 통해 감지하여 유량을 측정하는 계측기이다.

도 1은 디지털 유량계(10)가 적용된 유량관리시스템에 대한 개념도로써, 이를 참조하면, 일반적으로 배관(20)에 의해 디지털 유량계(10)로 유체가 입출력되면 디지털 유량계(100)에서는 유량을 검출하여 컨트롤러(30)로 출력하고, 컨트롤러(30)에서는 디지털 유량계(10)로부터 입력된 유량에 따라 밸브(40)를 동작시켜 유체의 흐름을 제어함으로써 유량의 관리가 이루어진다.

하지만 종래 기술에 따른 디지털 유량계는 다음과 같은 문제가 있었다.

종래의 유량센서는 반도체 홀센서를 직접 리드 납땜하여 사용함으로써, 외부의 역전압 또는 과전압 전력, 외부 노이즈에 영향을 받아 부품이 손상되거나 오동작을 일으키는 문제가 발생하였다.

특히, 반도체 공정에서 유량계의 문제로 인해 공정라인이 멈추게 되면 막대한 손실이 초래되는 문제가 있었다.

또한, 배관상에 유량센서가 일체로 고정되어 있으므로, 유량센서 오동작 및 손상시, 부품 교체 및 보수가 용이하지 않은 문제가 있었다.

대한민국 등록번호 제20-0411377호

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 관로를 흐르는 유량을 측정하는 감지센서를 입체적으로 모듈화하여 센서 자체의 내구성을 높이고, 유량계와 감지센서 간에 탈착수단을 마련하여 부품 교체 및 유지 보수에 대한 편의성을 높인 디지털 터빈 유량계의 센서 결합구조를 제공하고자 한 것이다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여, 유체가 흐르는 관로를 형성하며, 일측에는 유체가 흐르는 관로와 통하는 개구부가 형성된 관체;상기 관체의 개구부에 탈착되며, 관체의 관로를 흐르는 유체 유량을 감지하는 감지센서;상기 감지센서를 관체의 개구부에 탈착시키는 탈착수단:을 포함하며, 상기 감지센서는, 탈착수단을 통해 상기 개구부에 결합되는 입체형 모듈로 구성된 몸체와, MID(Molded Interconnector Device)공법을 통해 상기 몸체에 입체적으로 구성된 컴포넌트(component)로 구성되며, 상기 탈착수단은, 상기 몸체에 높이 방향으로 형성된 슬라이딩홈부;상기 슬라이딩홈부를 따라 승강되는 승강롤러;상기 승강롤러에 축 결합되되 몸체의 외측면으로부터 돌출되며, 일면에는 자석이 마련된 결합날개:를 포함하며, 상기 결합날개는, 몸체가 개구부에 삽입되는 과정에서 상기 개구부 둘레에 간섭되어 승강롤러를 중심으로 회동되어 펼쳐지면서 자석으로 하여금 관체에 부착되도록 한 것을 특징으로 하는 디지털 유량계의 센서 결합구조를 제공한다.

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본 발명에 따른 디지털 터빈 유량계의 센서 결합구조는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 감지센서 자체를 모듈화하여 입체적으로 구성함으로써, 센서의 내구성을 높일 수 있는 효과가 있다.

둘째, MID(Molded Interconnect Device;사출 성형식 회로장치)공법을 통해 감지센서를 모듈화함으로써, 컴포넌트(component) 설계시 개발자는 더욱 향상된 설계 과정의 유연성을 누리는 동시에 생산 공정에서의 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

특히, 센서의 회로를 입체적으로 패턴 구성함으로써, 내구성이 극대화될 수 있으므로 상기 센서의 외부에서 가해지는 역전압 또는 과전압, 노이즈 등의 영향을 받더라도 센서의 기능이 정지되거나 오동작이 발생하지 않는 효과가 있다.

셋째, 유량계와 감지센서 간에 탈착이 용이하게 이루어질 수 있도록 구성함으로써, 감지센서 교체 및 유지 보수를 위한 작업의 편의성을 높일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 디지털 유량계의 개념을 나타낸 개념도
도 2는 본 발명에 따른 디지털 유량계의 센서 결합구조를 나타낸 분해사시도
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 디지털 유량계의 모듈화된 센서를 나타낸 사시도
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제1실시예에 따른 디지털 유량계의 센서 결합구조를 나타낸 도면
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제2실시예에 따른 디지털 유량계의 센서 결합구조를 나타낸 도면
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 제2실시예에 따른 디지털 유량계의 센서 결합구조를 나타낸 도면.

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.

이하, 첨부된 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 디지털 유량계의 센서 결합구조에 대하여 설명하도록 한다.

본 발명에 따른 디지털 유량계의 센서 결합구조는 감지센서를 모듈화하여 내구성을 높이고, 디지털 유량계에 용이하게 탈착될 수 있도록 한 기술적 특징이 있다.

즉, 유량을 감지하는 감지센서는 MID(Moleded Interconnector Device) 공법을 통해 고내열성 전용 레진으로 사출하여 도 3에 도시된 바와 같이 입체적 형상으로 모듈화한 후, 회로 패턴을 입체적으로 구성하여 센서의 내구성을 극대화한 것이다.

또한, 상기 모듈화된 감지센서 및 후술하는 관체에 탈착수단을 마련하여 감지센서의 탈착이 용이하게 이루어질 수 있도록 함으로써 유지 보수에 대한 편의성을 높일 수 있게 된다.

이러한 기술적 특징을 갖는 디지털 유량계의 센서 결합구조는 관체(100)와, 감지센서(200)와, 탈착수단(300)을 포함하여 구성된다.

관체(100)는 액체 또는 기체 등의 유체가 흐르는 관로를 형성하며, 배관라인(미도시) 상에 설치된다.

이때, 관체(100)의 일측에는 도 2에 도시된 바와 같이, 감지센서(200)가 결합되는 개구부(110)가 형성된다.

상기 개구부(110)는 관체(100)의 관로와 통하게 형성되며, 관체(100)의 상부에 형성됨이 바람직하다.

이때, 개구부(110)의 형태는 특정하게 제한되지는 않지만, 공간을 갖는 원통형으로 형성됨이 바람직하다.

또한, 도 2에는 도시되지 않았지만 관체(100)의 내부에는 유체가 흐를 때 유량에 따라 회전수가 가변하는 임펠러(I)가 설치된다.

다음으로, 감지센서(200)는 배관유량을 감지하는 역할을 하며, 관체(100)에 탈착 가능하게 설치된다.

정확하게 감지센서(200)는 관체(100)에 설치된 임펠러(I)의 회전수를 감지하여 배관 유량을 감지하게 된다.

감지센서(200)는 도 3에 도시된 바와 같이 몸체(210)와, 컴포넌트(220)로 구성된다.

몸체(210)는 감지센서(200)의 외관을 구성하며, 입체적으로 사출 성형되어 마련된다.

상기 몸체(210)는 관체(100)의 개구부(110)에 결합되며, 개구부(110)에 대응되는 원통형으로 형성됨이 바람직하다.

그리고, 컴포넌트(220)는 감지센서(200)의 유량감지를 위한 각종 칩 및 실장부품들을 말하며, 상기 몸체(210)에 설치된다.

감지센서(200)는 상기한 바와 같이 관체(100)의 개구부(110)에 대응되는 입체적 모듈로 제공되되, MID(Molded Interconnector Devided)공법을 통해 마련된다.

MID 공법은 집적 전기회로를 사출 성형하는 기술로서, 입체적으로 모듈화된 부위에 상기 회로를 배열할 수 있도록 한 공법기술이다.

즉, MID공법을 통해 IC칩과 소형 표면실장부품 즉 컴포넌트(220)를 사출성형된 몸체(210)에 집적하여 모듈화된 감지센서(200)를 마련하는 것이다.

이와 같은 MID공법을 통해 감지센서(200)를 더욱 소형화할 수 있을 뿐만아니라 내구성을 높일 수 있으므로, 디지털 유량계를 지나는 고온의 유체 유량감지도 효과적으로 이루어질 수 있게 된다.

한편, 감지센서(200)의 단자에는 유량 감지 결과를 디스플레이하기 위한 커넥터(C)가 결합된다.

다음으로, 탈착수단(300)은 상기한 감지센서(200)를 관체(100)의 개구부(110)에 탈착시키는 역할을 한다.

탈착수단(300)은 다양하게 제공될 수 있는데, 이하 탈착수단(300)에 대한 다양한 실시예들에 대하여 설명하도록 한다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제1실시예에 따른 디지털 유량계의 센서 결합구조를 나타낸 것으로서, 탈착수단의 제1예를 나타내고 있다.

상기 탈착수단(300)은, 감지센서(200)의 직경이 경사지게 형성된 것으로 제시한다.

감지센서(200)의 몸체(210) 직경은 하부로부터 상부로 갈수록 점점 커지게 형성된다.

이때, 감지센서(200)의 몸체(210) 최대 직경은 개구부(110) 직경보다 크게 형성된다.

이와 같은 감지센서(200)는 도 4b에 도시된 바와 같이 관체(100)에 형성된 개구부(110)에 끼움 결합이 이루어질 수 있게 된다.

즉, 감지센서(200)는 개구부(110)를 향해 삽입되다가, 개구부(110) 직경보다 큰 직경의 몸체(210) 지점에서는 상기 개구부(110)에 압입되면서 결합되는 것이다.

이때, 개구부(110)에 압입되는 지점의 몸체(210) 삽입 위치는, 임펠러(I) 회전수 감지를 최적화하는 위치임이 바람직하다.

다음으로, 도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제2실시예에 따른 디지털 유량계의 센서 결합구조를 나타낸 것으로서, 탈착수단(300)의 제2예를 나타내고 있다.

상기 탈착수단(300)은, 개구부(110)에 감지센서(200)가 끼움 결합될 수 있도록 한 구성을 제시한다.

이를 위해, 감지센서(200)의 몸체(210) 외주면과 관체(100)의 개구부(110) 내주면 중 어느 하나에는 결합돌기(310)가 형성되고, 다른 하나에는 상기 결합돌기(310)가 끼움 결합되는 결합홈(320)이 형성된다.

본 명세서에서는 설명의 편의상 몸체(210)의 외주면에 결합홈(320)이 형성되고, 개구부(110) 내주면에 결합돌기(310)가 형성된 것을 예로 하여 설명하기로 한다.

도 5a에 도시된 바와 같이, 개구부(110) 내주면에는 그 내주면을 따라 결합돌기(310)가 형성된다.

상기 결합돌기(310)는 내주면으로부터 개구부(110) 내측을 향해 돌출 형성되며, 돌출 부위는 라운드지게 형성됨이 바람직하다.

이러한 결합돌기(310)는 개구부(110) 내주면의 높이 방향으로 복수개 형성된다.

그리고, 상기 결합홈(320)은 몸체(210)의 외주면에 형성되며, 상기 결합돌기(310)에 대응되는 위치에 형성된다.

결합홈(320)은 몸체(210)의 높이 방향으로 복수개 형성된다.

결합홈(320)의 홈부 역시 라운드지게 형성됨이 바람직하나, 한정되는 것은 아니다.

상기와 같이 구성된 감지센서(200)는 개구부(110)로 삽입 결합되는 과정에서, 개구부(110)에 감지센서(200)를 삽입만 하면 몸체(210)의 결합홈(320)에 결합돌기(310)가 자동으로 끼움 결합되기 때문에 감지센서(200)의 결합이 용이하게 이루어질 수 있게 된다.

이때, 결합돌기(310)는 라운드지게 형성되어 있으므로, 결합홈(320)에 유연하게 결합될 수 있게 된다.

특히, 결합돌기(310) 및 결합홈(320)은 감지센서(200)의 높이 방향으로 복수로 형성되어 있으므로, 결합돌기(310)와 결합홈(320)의 결합 위치에 따라 감지센서(200)의 결합 높이를 용이하게 조절할 수 있게 된다.

다음으로, 도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 제3실시예에 따른 디지털 유량계의 센서 결합구조를 나타낸 것으로서, 탈착수단의 제3예를 나타내고 있다.

상기 탈착수단(300)은, 감지센서(200)의 몸체(210)를 개구부(110) 주변에 지지하여 결합할 수 있도록 한 구성을 제시한다.

상기 탈착수단(300)은, 슬라이딩홈부(330)와, 승강롤러(340)와, 결합날개(350)를 포함한다.

슬라이딩홈부(330)는 승강롤러(340)의 승강경로를 제공하며, 결합날개(350)의 위치 이동을 자유롭게 하기 위한 구성이다.

슬라이딩홈부(330)는 몸체(210)의 외주면 양측에 형성됨이 바람직하다.

슬라이딩홈부(330)는 몸체(210)의 높이 방향으로 요홈 형태로 이루어지되, 슬라이딩홈부(330)에는 도 6b에 도시된 바와 같이 승강롤러(340)가 걸려 지지될 수 있는 걸림홈부(331)가 형성된다.

걸림홈부(331)는 슬라이딩홈부(330)를 따라 높이 방향으로 형성된다.

그리고, 승강롤러(340)는 슬라이딩홈부(330)를 따라 승강되면서 결합날개(350)를 승강시키는 역할을 한다.

정확하게 승강롤러(340)는 걸림홈부(331)에 걸려 결합된 승강부(341)와, 승강부(341)에 축 결합되어 결합날개(350)의 회동을 도와주는 회동부(342)로 구성된다.

그리고, 결합날개(350)는 몸체(210)의 외주면에서 폴딩되면서 감지센서(200)를 몸체(210)에 고정시키는 역할을 한다.

결합날개(350)는 승강롤러(340)에 축 결합되어, 슬라이딩홈부(330)를 따라 승강됨과 더불어 슬라이딩홈부(330)로부터 외측으로 회동될 수 있게 된다.

이를 위해 결합날개(350)는 승강롤러(340)의 회동부(342)에 고정됨이 바람직하다.

이때, 결합날개(350)는 승강롤러(340)에 고정되되, 슬라이딩홈부(330)로부터 결합날개(350) 두께만큼 돌출되도록 설치된다.

이와 같은 결합날개(350)의 설치로 인해, 감지센서(200)의 직경은 결합날개(350)가 튀어나온 만큼 커지게 되며, 개구부(110)를 통해 삽입시 결합날개(350)는 개구부(110) 둘레에 간섭이 된다.

한편, 결합날개(350)의 단부에는 도 6b에 도시된 바와 같이 자석(351)이 설치된다.

자석(351)은 결합날개(350)를 관체(100)에 탈부착시키는 역할을 한다.

이하, 상기한 구성으로 이루어진 감지센서(200)가 관체(100)에 결합되는 과정에 대하여 설명하도록 한다.

몸체(210)를 개구부(110)에 하강시킨다.

이때, 결합날개(350)로 인해, 몸체(210) 전체 직경은 개구부(110) 직경보다 크므로, 도 6b에 도시된 바와 같이 상기 결합날개(350)의 하단부는 개구부(110) 둘레에 간섭이 된다.

이후, 몸체(210)를 개구부(110)로 계속해서 하강시키면 결합날개(350)에 고정된 승강롤러(340)는 슬라이딩홈부(330)를 따라 상승하면서 상기 결합날개(350)를 상승시킨다.

이후, 감지센서(200)가 관체(100) 내부에 적정한 위치가 되면, 승강롤러(340)를 중심으로 결합날개(350)를 외측으로 회동시킨다.

이때, 결합날개(350)의 회동은 사용자가 임의로 회동시킬 수도 있으며, 결합날개(350)의 위치변화에 따른 자중 변화에 의해 자동으로 회동될 수도 있다.

이때, 결합날개(350)는 몸체(210)의 외측으로 펼쳐지고, 결합날개(350) 단부에 고정된 자석(351)은 관체(100)에 부착이 된다.

이에 따라, 감지센서(200)는 도 6c에 도시된 바와 같이, 관체(100)에 고정이 된다.

지금까지 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 디지털 유량계의 센서 결합구조는 MID 공법을 통해 감지센서를 입체적으로 모듈화하고, 관체에 용이하게 탈착될 수 있도록 한 기술적 특징이 있다.

즉, 컴포넌트(홀센서 및 소자) 등을 입체적으로 모듈화함으로써, 유량을 감지하는 홀센서가 외부적인 전원 전압으로부터 안정성을 확보할 수 있으며, 소자들을 기구물로부터 이격이 가능하므로 외부로부터 ESD(정전기) 등의 영향을 받지 않게 된다.

또한, 감지센서의 내구성을 높일 수 있으며, 감지세서 교체 및 유지 보수에 대한 편의성을 높일 수 있게 된다.

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 수정은 첨부된 특허 청구범위에 속함은 당연한 것이다.

100 : 관체 110 : 개구부
200 : 감지센서 210 : 몸체
220 : 컴포넌트 300 : 탈착수단
310 : 결합돌기 320 : 결합홈
330 : 슬라이딩홈부 331 : 걸림홈부
340 : 승강롤러 341 : 승강부
342 : 회동부 350 : 결합날개
351 : 자석

Claims (4)

1. 유체가 흐르는 관로를 형성하며, 일측에는 유체가 흐르는 관로와 통하는 개구부가 형성된 관체;
   상기 관체의 개구부에 탈착되며, 관체의 관로를 흐르는 유체 유량을 감지하는 감지센서;
   상기 감지센서를 관체의 개구부에 탈착시키는 탈착수단:을 포함하며,
   상기 감지센서는,
   탈착수단을 통해 상기 개구부에 결합되는 입체형 모듈로 구성된 몸체와,
   MID(Molded Interconnector Device)공법을 통해 상기 몸체에 입체적으로 구성된 컴포넌트(component)로 구성되며,
   상기 탈착수단은,
   상기 몸체에 높이 방향으로 형성된 슬라이딩홈부;
   상기 슬라이딩홈부를 따라 승강되는 승강롤러;
   상기 승강롤러에 축 결합되되 몸체의 외측면으로부터 돌출되며, 일면에는 자석이 마련된 결합날개:를 포함하며,
   상기 결합날개는,
   몸체가 개구부에 삽입되는 과정에서 상기 개구부 둘레에 간섭되어 승강롤러를 중심으로 회동되어 펼쳐지면서 자석으로 하여금 관체에 부착되도록 한 것을 특징으로 하는 디지털 유량계의 센서 결합구조.
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