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KR102065498B1 - A ultrasonic gas flow meter with laminar flow - Google Patents

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KR102065498B1
KR102065498B1 KR1020180132792A KR20180132792A KR102065498B1 KR 102065498 B1 KR102065498 B1 KR 102065498B1 KR 1020180132792 A KR1020180132792 A KR 1020180132792A KR 20180132792 A KR20180132792 A KR 20180132792A KR 102065498 B1 KR102065498 B1 KR 102065498B1
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KR
South Korea
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laminar flow
gas
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passage
horizontal
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Korean (ko)
Inventor
김종혁
Original Assignee
(주)세화하이테크
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    • G01F1/66—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters
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Abstract

본 발명은 층류관을 구비한 초음파식 가스유량계측장치에 관한 것으로서, 가스가 유입되는 수직유입유로; 상기 수직유입유로에 연통된 상태에서, 상기 수직유입유로로 유입된 가스가 유동되는 수평유동유로; 상기 수평유동유로의 양측면에 위치된 상태에서 초음파를 송수신하는 한 쌍의 초음파센서; 상기 수평유동유로에 연통된 상태에서, 상기 수평유동유로로 유동된 가스가 유출되는 수직유출유로; 및 상기 수평유동유로에 장착되는 일정한 길이의 층류관을 포함하며, 상기 층류관의 외측면과 상기 수평유동유로의 내측면은 밀착된 상태에서, 상기 층류관의 외측면과 상기 수평유동유로의 내측면 사이로의 가스 유동이 차단되는 초음파식 가스유량계측장치이다.The present invention relates to an ultrasonic gas flow measuring device having a laminar flow pipe, comprising: a vertical inflow passage through which gas is introduced; A horizontal flow passage through which the gas introduced into the vertical inflow passage flows while being in communication with the vertical inflow passage; A pair of ultrasonic sensors for transmitting and receiving ultrasonic waves in the state positioned on both sides of the horizontal flow passage; A vertical outflow channel in which gas flowing into the horizontal flow path flows out in communication with the horizontal flow path; And a laminar flow tube of a predetermined length mounted on the horizontal flow passage, wherein the outer side surface of the laminar flow tube and the inner side surface of the horizontal flow passage are in close contact with each other, and the outer surface of the laminar flow tube and the inner side of the horizontal flow passage. Ultrasonic gas flow measurement device that blocks the flow of gas between the sides.

Description

층류관을 구비한 초음파식 가스유량계측장치{A ultrasonic gas flow meter with laminar flow}A ultrasonic gas flow meter with laminar flow

본 발명은 층류관을 구비한 초음파식 가스유량계측장치에 관한 것으로서, 한 쌍의 초음파센서에서 초음파가 송수신되는 시간의 차이를 이용하여 기설정된 초음파의 속도에 영향을 주는 초음파 경로 상의 가스의 유속을 계산하고, 계산된 가스의 유속에 가스가 유동되는 면적을 반영하여 가스의 유량을 계측하는 장치에서, 가스유량계측의 정확성을 위하여 가스의 유속은 가스의 유동이 난류가 아닌 안정된 층류인 상태에서 계산되어야 하는 중요한 요소를 반영하기 위하여, 가스가 유입되어 유동되는 수평유동유로에 층류를 유도하는 층류관을 장착시켜, 초음파의 경로 상에서는 층류로 형성된 가스가 유동되도록 하여 가스유량계측의 정확성을 높일 수 있는 초음파식 가스유량계측장치에 관한 것이다.The present invention relates to an ultrasonic gas flow measurement device having a laminar flow tube, and calculates a flow rate of gas on an ultrasonic path by using a difference in time at which a ultrasonic wave is transmitted and received by a pair of ultrasonic sensors. In the device for measuring the gas flow rate by reflecting the area of the gas flow to the calculated gas flow rate, the gas flow rate must be calculated in a state where the gas flow is a stable laminar flow, not turbulent flow, for the accuracy of gas flow measurement. In order to reflect the important factor, the laminar flow pipe which induces laminar flow is installed in the horizontal flow path through which gas flows and flows, and the ultrasonic type which can increase the accuracy of gas flow measurement by allowing the gas formed by laminar flow on the path of ultrasonic waves. It relates to a gas flow measuring device.

일반적으로, 소정의 관을 통과하는 유체의 유량을 측정하고자 하는 경우, 유체의 성분, 밀도, 온도와 압력 및 점도, 난류 유·무 등을 고려하여 주로 오리피스(orifice), 노즐, 벤추리관 등과 같은 타입의 접촉식 가스 유량계를 사용하였는데, 이러한 접촉식 가스유량계의 원리는 베르누이 방정식을 이용하여 계측된 압력으로부터 속도를 구하고, 베르누이 방정식을 이용하여 구한 배관의 최초 설치시에 측정해 놓은 단면적을 곱하여 유체의 유량을 산출하였다.In general, in order to measure the flow rate of a fluid passing through a predetermined tube, the orifice, nozzle, venturi tube, etc. are mainly considered in consideration of the composition, density, temperature and pressure and viscosity of the fluid, and the presence or absence of turbulence. Type contact gas flowmeter, which uses the Bernoulli's equation to obtain velocity from the measured pressure and multiplies the cross-sectional area measured at the time of initial installation of the pipe using the Bernoulli's equation. The flow rate of was calculated.

다른 유체의 유량을 계측하는 방법으로서, 상술한 접촉식 유량계측장치에 비하여 압력손실이 적고, 내구성이 우수하다는 장점이 있는 초음파센서를 이용한 유량계측장치가 이용되는데, 이는 가스관의 양측면에 한 쌍의 초음파센서를 장착하고, 이를 이용하여 초음파의 송수신 시간을 측정하는데, 초음파의 경로에서 유체의 속도가 첨가될 경우 초음파 도달시간이 달라진다. 즉, 유속의 흐름이 초음파 경로의 방향과 같으면 빨라지고 반대 방향이면 초음파의 속도는 느려진다. 이를 이용하여 유체속도를 산출해낸다.As a method of measuring the flow rate of other fluids, a flow measuring device using an ultrasonic sensor having advantages of low pressure loss and excellent durability compared to the above-described contact flow measuring device is used. Equipped with an ultrasonic sensor, and using this to measure the transmission and reception time of the ultrasonic wave, the ultrasonic arrival time is changed when the velocity of the fluid is added in the path of the ultrasonic wave. That is, if the flow velocity is the same as the direction of the ultrasonic path, the speed is faster, and if the flow direction is opposite, the speed of the ultrasonic wave is slow. Use this to calculate the fluid velocity.

도 1을 참조하여 초음파센서를 이용한 가스의 유량을 계측하는 방법을 설명한다.A method of measuring a flow rate of gas using an ultrasonic sensor will be described with reference to FIG. 1.

초음파식 유량계측정장치는 도 1에 도시한 바와 같이, 가스의 유동유로의 양측면에 초음파센서를 장착시키고, 이렇게 장착된 한 쌍의 초음파센서에서 송수신되는 초음파의 도달시간을 측정하고, 이러한 송수신된 초음파의 도달시간(T1, T2)을 이용하여 가스의 유속(U)을 계산하며, 계산된 가스의 유속에 초기 기설정된 가스의 유동유로의 단면적을 곱하여 가스의 유량을 구한다.As shown in FIG. 1, the ultrasonic flowmeter measuring apparatus includes ultrasonic sensors mounted on both sides of a gas flow path, and measures an arrival time of ultrasonic waves transmitted and received by a pair of ultrasonic sensors. The flow rate U of the gas is calculated using the arrival times T 1 and T 2 , and the flow rate of the gas is obtained by multiplying the calculated flow rate of the gas by the cross-sectional area of the initial flow path of the gas.

그러나, 가스가 가스의 유동유로로 유동되면서 가스의 유동관의 벽면 부근에서는 가스의 물리적 특성 등으로 인하여 유속이 떨어지고, 가스의 유동관의 벽면에 접촉되면서 난류가 발생되며, 초음파의 경로 상에서 이러한 난류가 초음파의 도달시간을 왜곡시킬 수 있으며, 이렇게 왜곡되어 송수신된 초음파의 도달시간에 따라 난류상태에서 정상적인 가스의 유속이 반영되지 않아, 가스유량계측이 부정확해질 수 있는 문제점이 발생된다.However, as the gas flows into the flow path of the gas, the flow rate decreases due to the physical characteristics of the gas near the wall surface of the gas flow tube, and turbulence occurs as it comes into contact with the wall surface of the gas flow tube. It is possible to distort the arrival time, and thus the normal flow velocity of the gas is not reflected in the turbulent state according to the arrival time of the distorted and transmitted ultrasonic waves, resulting in an inaccurate gas flow measurement.

즉, 가스가 유동되는 과정 중에서 난류가 아닌 안정된 상태의 층류가 이루어진 상태에서 가스의 유속이 계산되어야 함에도 불구하고, 종래기술에서는 여전히 이러한 난류 발생 문제를 해결할 수단을 개시하고 있지 않다.That is, although the flow rate of the gas is to be calculated in a state where a stable laminar flow is formed instead of turbulent flow in the course of flowing gas, the prior art still does not disclose a means to solve this turbulence generation problem.

또한, 가스가 가스의 유동관으로 유동시 가스의 유동관에 가득 찬 상태에서 유동되어야 난류의 발생을 최소화함과 동시에, 면적이 반영되어 계산되는 가스유량계측이 정확해질 수 있는데, 종래기술에서는 여전히 이러한 문제를 해결할 수단을 개시하고 있지 않다.In addition, when the gas flows into the flow tube of the gas, the flow of the gas flow tube must be filled while minimizing the occurrence of turbulence and at the same time, the gas flow measurement calculated by reflecting the area can be accurate. It does not disclose a means to solve the problem.

(특허문헌 1) KR10-0482226 B (Patent Document 1) KR10-0482226 B

상술한 종래기술에 따른 문제점을 해결하고자, 가스의 유동이 난류가 아닌 층류를 이룬 상태에서 가스의 유속이 계산될 수 있도록 하여 정확한 가스의 유량 계측이 가능한 가스유량계측장치를 제안하고자 한다.In order to solve the problems according to the prior art described above, it is proposed a gas flow measuring device capable of accurate gas flow rate measurement by allowing the flow rate of the gas to be calculated in a state in which the gas flow is laminar rather than turbulent.

구체적으로, 불규칙적으로 유입된 가스가 한 쌍의 초음파센서 사이의 초음파 경로로 유동되는 경우 층류인 상태에서 유동될 수 있도록 가스의 유동을 가이드하는 층류관이 구비된 가스유량계측장치를 제안하고자 한다.Specifically, a gas flow measuring device having a laminar flow tube for guiding the flow of gas to flow in an laminar state when the irregularly flowed gas flows in the ultrasonic path between a pair of ultrasonic sensors.

상술한 종래기술에 따른 문제점을 해결하고자, 본 발명에 따른 초음파식 가스유량계측장치는, 가스가 유입되는 수직유입유로(120); 상기 수직유입유로(120)에 연통된 상태에서, 상기 수직유입유로(120)로 유입된 가스가 유동되는 수평유동유로(140); 상기 수평유동유로(140)의 양측면에 위치된 상태에서 초음파를 송수신하는 한 쌍의 초음파센서(300); 상기 수평유동유로(140)에 연통된 상태에서, 상기 수평유동유로(140)로 유동된 가스가 유출되는 수직유출유로(160); 및 상기 수평유동유로(140)에 장착되는 일정한 길이의 층류관(200)을 포함하며, 상기 층류관(200)의 외측면과 상기 수평유동유로(140)의 내측면은 밀착된 상태에서, 상기 층류관(200)의 외측면과 상기 수평유동유로(140)의 내측면 사이로의 가스 유동이 차단된다.In order to solve the above problems according to the related art, the ultrasonic gas flow measuring apparatus according to the present invention includes a vertical inflow passage 120 through which gas is introduced; A horizontal flow passage 140 in which gas flowing into the vertical inflow passage 120 flows in a state in communication with the vertical inflow passage 120; A pair of ultrasonic sensors 300 for transmitting and receiving ultrasonic waves in a state located on both sides of the horizontal flow passage 140; A vertical outflow channel 160 in which gas flowing into the horizontal flow path 140 flows out while being in communication with the horizontal flow path 140; And a laminar flow tube 200 having a predetermined length mounted on the horizontal flow passage 140, wherein an outer surface of the laminar flow tube 200 and an inner surface of the horizontal flow passage 140 are in close contact with each other. Gas flow between the outer surface of the laminar flow tube 200 and the inner surface of the horizontal flow passage 140 is blocked.

바람직하게는, 상기 층류관(200)의 내측에는 일측면에서 타측면으로 수평방향으로 연결되어 형성된 상태에서, 상기 층류관(200)의 내측 공간을 다수의 분리된 공간으로 분리하는 다수의 공간분리판(240)이 장착되어 있다.Preferably, a plurality of space separation for separating the inner space of the laminar flow pipe 200 into a plurality of separate spaces in a state in which the inner side of the laminar flow pipe 200 is connected in a horizontal direction from one side to the other side The plate 240 is mounted.

바람직하게는, 상기 한 쌍의 초음파센서(300)에서 송수신되는 초음파는, 상기 다수의 공간분리판(240)으로 분리된 상기 층류관(200) 내측의 다수의 분리된 공간 중에서, 상기 층류관(200)의 내측 공간에서 최상층의 분리된 공간 및 최하층의 분리된 공간을 제외한 나머지 다수의 분리된 공간을 통과한다.Preferably, the ultrasonic waves transmitted and received by the pair of ultrasonic sensors 300, the laminar flow tube (of the plurality of separate spaces inside the laminar flow tube 200 separated by the plurality of space separating plate 240) In the inner space of 200), a plurality of separated spaces pass through except the separated space of the uppermost layer and the separated space of the lowermost layer.

바람직하게는, 상기 층류관(200)의 양측면 각각에는 층류관관통홀(220)이 형성되어 있되, 상기 최상층의 분리된 공간 및 상기 최하층의 분리된 공간을 제외한 나머지 다수의 분리된 공간으로 연통된 상태로 형성되어 있다.Preferably, each side surface of the laminar flow pipe 200 is formed with a laminar flow through hole 220, the communication space to the plurality of separate spaces except the separated space of the top layer and the separated space of the bottom layer. It is formed in a state.

바람직하게는, 상기 공간분리판(240)은 상기 층류관(200)의 내측에서 장착되되, 상기 공간분리판(240)의 일단(241)은 가스가 유입되는 상기 층류관(200)의 일단(201)으로부터 일정한 거리를 두고 위치되고, 상기 공간분리판(240)의 타단(242)은 가스가 유출되는 상기 층류관(200)의 타단(202)으로부터 일정한 거리를 두고 위치된다.Preferably, the space separating plate 240 is mounted inside the laminar flow tube 200, and one end 241 of the space separating plate 240 is provided with one end of the laminar flow tube 200 into which gas is introduced ( The other end 242 of the space separating plate 240 is positioned at a certain distance from the other end 202 of the laminar flow pipe 200 through which gas flows.

바람직하게는, 상기 층류관(200)의 길이 방향을 기준으로, 상기 수직유입유로(120)와 상기 수평유동유로(140)가 교차하는 제1교차유로(130)에서의 수직단면적은 상기 층류관(200)의 일단(201)인 가스유입구의 수직단면적보다 더 넓다.Preferably, the vertical cross-sectional area at the first cross flow path 130 where the vertical inflow path 120 and the horizontal flow path 140 intersect with respect to the longitudinal direction of the laminar flow pipe 200 is the laminar flow pipe. It is wider than the vertical cross-sectional area of the gas inlet, which is one end 201 of 200.

바람직하게는, 상기 층류관(200)의 일단(201)인 가스유입구는 상기 수직유입유로(120)와 상기 수평유동유로(140)가 교차하는 제1교차유로(130)에서 벗어나는 상기 수평유동유로(140)의 일측에 장착된다.Preferably, the gas inlet port, which is one end 201 of the laminar flow pipe 200, is a horizontal flow passage which is separated from the first crossing passage 130 where the vertical inflow passage 120 and the horizontal flow passage 140 cross each other. It is mounted on one side of 140.

바람직하게는, 상기 층류관(200)의 외측면과 상기 수평유동유로(140)의 내측면 사이에는 상기 층류관(200)의 외측면을 둘러싼 패킹부재(211)가 위치된다.Preferably, the packing member 211 surrounding the outer surface of the laminar flow tube 200 is located between the outer surface of the laminar flow tube 200 and the inner surface of the horizontal flow passage 140.

상술한 과제해결수단으로, 불규칙적으로 유입된 가스가 수평유동유로에 장착된 층류관으로 유동되면서 층류인 상태로 유동되는 바, 층류로 유동되는 가스의 유동만이 초음파의 도달시간에 반영되어 가스의 유속이 계산될 수 있으며, 이에 따라 정확한 가스의 유량계측이 가능하다.As the above-mentioned problem solving means, the irregularly flowed gas flows in the laminar flow state while flowing into the laminar flow pipe mounted in the horizontal flow passage, so that only the flow of the gas flowing in the laminar flow is reflected in the arrival time of the ultrasonic wave. The flow rate can be calculated, thus allowing accurate gas flow measurement.

구체적으로, 불규칙적으로 유입된 가스가 층류관으로 유입됨과 동시에 층류를 형성한 상태에서 유동되고, 나아가 가스가 공간분리판으로 분리된 공간으로 유동되는 경우, 한 쌍의 초음파센서에서 송수신되는 초음파의 경로는 난류의 발생 여지가 있는 최상층 분리된 공간 및 최하층 분리된 공간을 제외한 나머지 분리된 공간으로 유동되는 바, 난류에 의한 초음파의 도달시간의 왜곡을 최소화시킬 수 있고, 이에 따라 정확한 가스의 유량계측이 가능하다.Specifically, the path of ultrasonic waves transmitted and received by a pair of ultrasonic sensors when the irregularly introduced gas flows into the laminar flow tube and simultaneously flows in the form of laminar flow, and the gas flows into the space separated by the space separator. Since it flows into the remaining space except the uppermost separated space and the lowest separated space where there is a possibility of turbulence, it is possible to minimize the distortion of the arrival time of the ultrasonic wave due to the turbulent flow. It is possible.

도 1은 초음파센서를 이용하여 가스의 유량을 계측하는 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 초음파식 가스유량계측장치를 위에서 아래로 바라본 분해사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 초음파식 가스유량계측장치를 아래에서 위로 바라본 분해사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 초음파식 가스유량계측장치에서, 수평유동유로에 층류관이 장착된 상태를 도시한 도면이다.
도 5는 층류관의 사시도이다.
도 6는 층류관의 내측을 나타내기 위하여 여러 방향에서 바라본 도면이다.
도 7는 층류관의 내측 공간에서의 가스의 유속을 색채로 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 초음파식 가스유량계측장치에서 가스의 유동을 경로선(pathline)으로 도시한 도면이다.1 is a view schematically showing a method of measuring the flow rate of gas using an ultrasonic sensor.
Figure 2 is an exploded perspective view of the ultrasonic gas flow measurement device according to the present invention as viewed from the top to the bottom.
3 is an exploded perspective view of the ultrasonic gas flow measuring apparatus according to the present invention viewed from below.
4 is a view showing a state in which the laminar flow tube is mounted on the horizontal flow passage in the ultrasonic gas flow measuring apparatus according to the present invention.
5 is a perspective view of the laminar flow tube.
6 is a view viewed from various directions to show the inside of the laminar flow tube.
Fig. 7 is a view showing color of the flow rate of gas in the inner space of the laminar flow tube.
8 is a diagram illustrating a flow of gas in a pathline in the ultrasonic gas flow measuring apparatus according to the present invention.

이하, 본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의성을 위해 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자 또는 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, preferred embodiments of the method according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In this process, the thickness of the lines or the size of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of description. In addition, terms to be described below are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or custom of a user or an operator. Therefore, the definitions of these terms should be made based on the contents throughout the specification.

도 2 내지 도 6을 참조하여 설명한다.This will be described with reference to FIGS. 2 to 6.

본 발명에 따른 초음파식 가스유량계측장치는 본체(100), 본체(100)의 내측에 장착된 층류관(200), 본체(100)의 일측에 장착된 초음파센서(300)를 포함한다.The ultrasonic gas flow rate measuring device according to the present invention includes a main body 100, a laminar flow tube 200 mounted inside the main body 100, and an ultrasonic sensor 300 mounted on one side of the main body 100.

본체(100)에는 가스가 유입되는 경로인 수직유입유로(120), 수직유입유로(120)에 연통된 수평유동유로(140), 수평유동유로(140)에 연통된 상태에서 수평유동유로(140)로부터 유출된 가스가 유출되는 수직유출유로(160)가 형성되어 있다.The main body 100 has a vertical flow path 140 in which gas flows, a horizontal flow path 140 communicating with the vertical flow path 120, and a horizontal flow path 140 in communication with the horizontal flow path 140. The vertical outflow passage 160 through which the gas flowing out from the outlet flows is formed.

초음파센서(300)에 의한 가스유량계측은 수평유동유로(140) 상에서 유동되는 가스의 유속을 계산하고, 기설정된 면적값을 반영하여 가스의 유량을 계측한다.The gas flow rate measurement by the ultrasonic sensor 300 calculates the flow rate of the gas flowing on the horizontal flow passage 140 and measures the flow rate of the gas by reflecting a predetermined area value.

수직유입유로(120)는 가스유량계측이 이루어지기 이전 가스가 유입되는 유로이며, 수직유출유로(160)는 가스유량계측이 이루어진 이후 가스가 유출되는 유로이며, 이러한 수직유입유로(120) 및 수직유출유로(160)은 종래기술에 따른다.The vertical inflow passage 120 is a flow path through which gas flows before gas flow measurement is made, and the vertical inflow flow path 160 is a flow path through which gas flows out after the gas flow measurement is made. Outflow passage 160 is in accordance with the prior art.

본체(100)의 하단에는 하단부(101)가 장착된다. 하단부(101) 상에 수평유동유로(140)를 형성하는 수평유동관(110)이 위치되고, 층류관(200)이 수평유동유로(140)에 장착된 상태에서, 하단부(101)가 본체(100) 하단에 밀착 결합됨에 따라 수직유입유로(120)로 유입된 가스가 층류관(200)을 거쳐 수직유출유로(160)로 유출된다.The lower end 101 is mounted on the lower end of the main body 100. A horizontal flow tube 110 is formed on the lower portion 101 to form a horizontal flow passage 140, and in a state where the laminar flow tube 200 is mounted on the horizontal flow passage 140, the lower portion 101 is the main body 100. As it is tightly coupled to the lower end, the gas introduced into the vertical inflow passage 120 flows out through the laminar flow pipe 200 to the vertical outflow passage 160.

하단부(101) 상에 수평유동관(110)이 형성되어 있는 상태에서, 본체(100)의 하단이 밀착 결합됨에 따라 수평유동유로(140)가 형성된다.In a state where the horizontal flow tube 110 is formed on the lower end 101, the horizontal flow passage 140 is formed as the lower end of the main body 100 is closely coupled.

수평유동관(110)의 상부면에는 수직유입유로(120)로 유입된 가스가 수평유동유로(140)를 거쳐 층류관(200)으로만 유동되고 그 밖의 가스의 유동유로가 발생되지 않도록 즉, 가스의 누출이 발생되지 않도록 파킹부재(114)가 상부면을 따라 형성되어 있다.On the upper surface of the horizontal flow pipe 110, the gas flowing into the vertical inflow flow path 120 flows only through the horizontal flow flow path 140 to the laminar flow pipe 200, so that no flow path of other gases is generated. The parking member 114 is formed along the upper surface to prevent the leakage of the gas.

수직유입유로(120)와 수평유동유로(140)는 연통되되, 이들이 교차하는 제1교차유로(130)를 통하여 연통된다. 수직유출유로(120)와 수평유동유로(160)는 연통되되, 이들이 교차하는 제2교차유로(150)를 통하여 연통된다.The vertical inflow passage 120 and the horizontal flow passage 140 communicate with each other, but communicate with each other through the first crossing passage 130 that intersects them. The vertical outflow passage 120 and the horizontal flow passage 160 are in communication with each other, and are communicated through the second crossing passage 150 where they cross.

수평유동유로(140)는 상술한 제1교차유로(130)에서 시작하여 일정한 길이만큼 형성된 이후 상술한 제2교차유로(140)까지 형성된다.The horizontal flow passage 140 is formed at a predetermined length starting from the first cross flow passage 130 described above and then to the second cross flow passage 140 described above.

수평유동유로(140)에서, 제1교차유로(130)를 벗어나는 부분에서 단면적이 좁아진 상태로 일정한 길이만큼 형성되고, 이후 제2교차유로(150)에 이르러 다시 단면적이 넓어지는 형상으로 형성되어 있다.In the horizontal flow passage 140, the cross section is narrowed at a portion outside the first cross flow passage 130 by a predetermined length, and after that reaches the second cross flow passage 150 is formed in a shape in which the cross section is wide again. .

즉, 제1교차유로(130)를 벗어나는 부분에서 수직단면적은 제1교차유로(130)의 수직단면적보다 더 좁다. 마찬가지로, 제2차유로(150)에 이르는 부분에서 수직단면적은 제2교차유로(150)의 수직단면적보다 더 좁다.
구체적으로, 수평유동유로(140) 중에서, 제1차교차유로(130)에 해당되는 부분에서 층류관(200)의 일단(201)이 위치된 부분으로 갈수록 수직단면적이 좁아지는 부분이 형성되어 있되, 층류관(200)의 일단(201)이 위치된 부분까지 좁아지도록 형성되어 있다.
그리고, 수평유동유로(140) 중에서, 층류관(200)의 일단(201)에서부터 층류관(200)의 타단(202)까지의 층류관(200)의 외측면이 밀착되는 부분의 수평단면적은 일정하도록 형성되어 있다.That is, the vertical cross-sectional area at a portion outside the first cross flow path 130 is narrower than the vertical cross section area of the first cross flow path 130. Similarly, the vertical cross-sectional area at the portion leading to the second passage 150 is narrower than the vertical cross-sectional area of the second cross passage 150.
Specifically, in the horizontal flow passage 140, a portion where the vertical cross-sectional area is narrowed toward the portion where the one end 201 of the laminar flow pipe 200 is located in the portion corresponding to the first crossover passage 130 is formed. It is formed so that the one end 201 of the laminar flow tube 200 may become narrow to the position where it is located.
In addition, the horizontal cross-sectional area of the horizontal flow passage 140 in which the outer surface of the laminar flow pipe 200 from one end 201 of the laminar flow pipe 200 to the other end 202 of the laminar flow pipe 200 is in close contact with each other is constant. It is formed to.

제1교차유로(130)를 벗어나는 부분에서 제2차유로(150)에 이르는 부분까지 층류관(200)이 장착된다. 따라서, 층류관(200)의 일단(201)인 가스유입구의 수직단면적은 당연히 제1교차유로(130)의 수직단면적보다 더 좁으며, 층류관(200)의 타단(202)인 가스유출구의 수직단면적은 당연히 제2교차유로(150)의 수직단면적보다 더 좁다.The laminar flow pipe 200 is mounted to a portion extending from the first crossing passage 130 to the second passage 150. Therefore, the vertical cross-sectional area of the gas inlet port, which is one end 201 of the laminar flow pipe 200, is naturally narrower than the vertical cross-sectional area of the first cross flow path 130, and is perpendicular to the gas outlet that is the other end 202 of the laminar flow pipe 200. The cross-sectional area is naturally narrower than the vertical cross-sectional area of the second cross flow path 150.

수평유동유로(140)의 양측면에는 초음파를 송수신하는 초음파센서(300)가 한 쌍으로 위치된다. 즉, 수평유동유로(140)를 형성하는 수평유동관(110)의 일측 및 타측에 초음파센서(300)가 한 쌍으로 위치된다. 이러한 한 쌍의 초음파센서(300)는 수평유동유로(140)의 중앙지점을 기준으로 대칭적으로 위치됨이 바람직하며, 수직방향에서 일정한 각도로 경사진 상태에서 수평유동유로(140)의 중앙지점을 기준으로 대칭적으로 위치됨이 바람직하다.On both sides of the horizontal flow passage 140, a pair of ultrasonic sensors 300 for transmitting and receiving ultrasonic waves are located. That is, the ultrasonic sensors 300 are located in pairs on one side and the other side of the horizontal flow tube 110 forming the horizontal flow passage 140. The pair of ultrasonic sensors 300 is preferably located symmetrically with respect to the central point of the horizontal flow path 140, the central point of the horizontal flow path 140 in a state inclined at a predetermined angle in the vertical direction. It is preferably located symmetrically with respect to.

초음파센서(300)가 위치된 상태에서 수평유동유로(140)의 양측면에는 이러한 초음파센서(300)에서 송수신되는 초음파의 경로가 형성되도록 홀이 형성되어 있으며, 초음파가 이렇게 형성된 홀을 관통하고, 층류관(200)의 양측면에 형성된 층류관관통홀(220)을 관통하면서 초음파의 경로가 형성된다. On both sides of the horizontal flow passage 140 in the state where the ultrasonic sensor 300 is positioned, holes are formed to form a path of ultrasonic waves transmitted and received by the ultrasonic sensor 300, and ultrasonic waves penetrate the holes thus formed, and laminar flow Ultrasonic paths are formed while penetrating the laminar flow through holes 220 formed on both sides of the pipe 200.

초음파가 일측면의 층류관관통홀(220)을 지나 타측면의 층류관관통홀(220)을 관통하면서, 층류관(200)으로 유동되는 가스의 유속에 영향을 받아 초음파의 도달시간이 달라지게 된다. 이렇게 달라진 초음파의 도달시간을 이용하여 층류관(200)으로 유동되는 가스의 유속을 계산하여 가스의 유량을 계측하게 된다. 상술한 바와 같이 초음파가 관통되는 경로에는 초음파의 도달시간이 왜곡되지 않도록 층류가 형성됨이 바람직하며, 본 발명에서는 가스가 이러한 층류 상태로 유동될 수 있도록 층류관(200)이 수평유동유로(140)에 장착된다.While the ultrasonic waves pass through the laminar flow through hole 220 on one side and pass through the laminar flow through hole 220 on the other side, the arrival time of the ultrasonic wave is changed by being affected by the flow rate of the gas flowing into the laminar flow pipe 200. do. The flow rate of the gas flowing into the laminar flow tube 200 is calculated by using the arrival time of the ultrasonic wave thus changed to measure the flow rate of the gas. As described above, the laminar flow is preferably formed in the path through which the ultrasonic waves pass so that the arrival time of the ultrasonic waves is not distorted. In the present invention, the laminar flow tube 200 is a horizontal flow passage 140 so that gas can flow in such a laminar flow state. Is mounted on.

층류관(200)은 일정한 길이로 형성되어 수평유동유로(140)에 장착된다. 수평유동유로(140)에 층류관(200)이 장착됨에 따라, 본체(100)의 하단과 수평유동관(110)의 상부면이 밀착됨에 따라, 층류관(200)의 외측면과 수평유동유로(140)의 내측면은 밀착된 상태이며, 이러한 상태에서 층류관(200)의 외측면을 둘러싼 패킹부재(211)가 수평유동유로(140)의 내측면에 밀착되어, 결국 층류관(200)의 외측면과 수평유동유로(140)의 내측면 사이는 밀폐되어 가스의 유동이 차단된다. 즉, 수직유입유로(120)로 유입된 가스는 층류관(200)으로만 유동되어 수직유출유로(160)로 유동되어 유출된다.Laminar flow tube 200 is formed of a constant length is mounted on the horizontal flow path (140). As the laminar flow pipe 200 is mounted on the horizontal flow path 140, the lower surface of the main body 100 and the upper surface of the horizontal flow pipe 110 closely contact each other, such that the outer surface of the laminar flow pipe 200 and the horizontal flow path ( The inner side of the 140 is in a close state, and in this state, the packing member 211 surrounding the outer side of the laminar flow tube 200 is in close contact with the inner side of the horizontal flow passage 140, and thus, of the laminar flow pipe 200. Between the outer surface and the inner surface of the horizontal flow passage 140 is closed to block the flow of gas. That is, the gas flowing into the vertical inflow passage 120 flows only into the laminar flow pipe 200 and flows out of the vertical outflow passage 160.

상술한 바와 같이, 층류관(200)의 일단(201)인 가스유입구는 수직유입유로(120)와 수평유동유로(140)가 교차하는 제1교차유로(130)에서 벗어나는 수평유동유로(140) 부분에 장착되며, 층류관(200)의 타단(202)인 가스유출구는 수직유출유로(160)와 수평유동유로(140)가 교차하는 제2교차유로(150)에 이르기 전의 수평유동유로(140) 부분에 장착된다.As described above, the gas inlet port, which is one end 201 of the laminar flow pipe 200, is a horizontal flow passage 140 which is separated from the first crossing passage 130 where the vertical inflow passage 120 and the horizontal flow passage 140 cross each other. The gas outlet, which is mounted to the portion and the other end 202 of the laminar flow pipe 200, has a horizontal flow passage 140 before reaching the second crossing passage 150 where the vertical flow passage 160 and the horizontal flow passage 140 cross each other. ) Is mounted on the part.

층류관(200)의 내측에는 다수의 공간분리판(240)이 장착되어 있다. 이러한 다수의 공간분리판(240)은 층류관(200)의 내측의 일측면에서 타측면으로 수평방향으로 연결되어 형성되어, 층류관(200)의 내측의 공간을 다수의 분리된 공간으로 분리한다.Inside the laminar flow tube 200, a plurality of space separation plates 240 are mounted. The plurality of space separating plates 240 are formed in a horizontal direction connected from one side of the inner side of the laminar flow tube 200 to the other side to separate the space inside the laminar flow tube 200 into a plurality of separate spaces. .

상술한 바와 같이 종래기술에서는, 일반적으로 수평유동유로로 가스가 유입되면서 수평유동유로의 상부면 또는 하부면 부근에서는 유동되는 가스가 수평유동유로의 상부면 또는 하부면에 접촉되면서 가스의 물리적 특성 등으로 인하여 난류가 발생하며, 이러한 난류에 의해 초음파의 도달시간이 왜곡되어 측정되면서 가스의 유량 계측이 부정확해질 우려가 있었다.As described above, in the prior art, in general, when gas flows into the horizontal flow channel, the gas flowing in the vicinity of the upper surface or the lower surface of the horizontal flow channel contacts the upper surface or the lower surface of the horizontal flow channel, and so on. As a result, turbulence occurs, and as the arrival time of the ultrasonic wave is distorted and measured by the turbulence, gas flow rate measurement may be inaccurate.

이러한 난류의 발생을 최소화하고 층류인 상태를 유지하고자 얇은 두께의 판 형상의 공간분리판이 다수로 일정한 간격을 두고 층층이 일측면에서 타측면으로 수평방향으로 장착되어 있다.In order to minimize the occurrence of such turbulence and to maintain the laminar flow state, a plurality of thin plate-shaped space separation plates are mounted in a horizontal direction from one side to the other side at regular intervals.

도 7을 참조하여 설명한다. 본 발명에 따른 초음파식 가스유량계측장치에서는 5개의 공간분리판을 동일한 간격을 두고 장착하였고, 이에 따른 가스의 유속의 차이를 색채로 표시하였다. It demonstrates with reference to FIG. In the ultrasonic gas flow rate measuring device according to the present invention, five space separation plates were mounted at equal intervals, and the difference in gas flow rate was displayed in color.

여기에서 채널1은 층류관(200)의 내측 상부면과 바로 아래의 공간분리판(240) 사이의 분리된 공간으로 가스가 유동되면서 나타내는 가스의 유속이며, 채널2는 그 다음 분리된 공간으로 가스가 유동되면서 나타내는 가스의 유속이며, 이러한 방식으로 채널6까지 가스의 유속을 색채로 표시한 실험 결과이다. 채널 6은 층류관(200)의 내측 하부면과 바로 위의 공간분리판(240) 사이의 분리된 공간으로 가스가 유동되면서 나타내는 가스의 유속이다.Here, channel 1 is a flow rate of the gas indicated as the gas flows into the separated space between the inner upper surface of the laminar flow tube 200 and the space separating plate 240 directly below, and the channel 2 is the gas into the next separated space. Is the flow rate of the gas as it flows, and it is the experimental result of displaying the flow rate of gas up to channel 6 in this manner. Channel 6 is a flow rate of the gas indicated as the gas flows into the separated space between the inner bottom surface of the laminar flow tube 200 and the space separating plate 240 directly above.

채널1과 채널6은 채널2 내지 채널5에 비하여, 가스의 유속 분포가 넓게 나타난다. 즉, 채널1의 분리된 공간에서 위 부분에서의 가스의 유속과 아래 부분에서의 가스의 유속이 크게 차이가 나는 것으로 나타난다. 이에 따라, 가스의 유속이 다름에 따라 가스의 유동에 파동이 발생되어 층류인 상태로 가스가 유동되기보다는 난류인 상태로 가스가 유동되며, 이에 따라 이를 관통하는 초음파의 도달시간이 왜곡될 가능성이 높아진다.Channels 1 and 6 show a wider distribution of gas velocity than channels 2 through 5. That is, in the separated space of the channel 1, the gas flow rate in the upper portion and the gas flow rate in the lower portion appear to be significantly different. Accordingly, as the flow rate of the gas is different, a wave is generated in the flow of the gas, so that the gas flows in a turbulent state rather than flowing in the laminar flow state, and thus, the arrival time of the ultrasonic wave penetrating the gas may be distorted. Increases.

반면, 채널2 내지 채널5는 비교적 가스의 유속 분포가 좁게 나타난다. 즉, 채널2 내지 채널 5의 각각의 분리된 공간에서 가스의 유속이 비슷하게 나타나는 것으로 볼 수 있으며, 이에 따라 가스의 유동이 층류인 상태로 유동되는 것으로 볼 수 있다. 이에 따라, 이를 관통하는 초음파의 도달시간이 왜곡될 가능성이 낮다.On the other hand, channels 2 to 5 have a relatively narrow flow rate distribution of gas. That is, it can be seen that the flow rate of the gas is similar to each other in the separate spaces of the channel 2 to the channel 5, and thus the gas flow is flowed in the laminar flow state. Accordingly, it is less likely that the arrival time of the ultrasonic waves penetrating it will be distorted.

층류관(200)의 내측 공간을 다수의 공간분리판(240)으로 다수의 분리된 공간으로 분리시킴에 따라 이를 관통하는 가스의 유속이 채널1 및 채널6을 제외하고 비교적 일정하게 나타나는 것을 알 수 있으며, 이에 따라 층류인 상태로 가스가 유동되는 것으로 볼 수 있다.As the inner space of the laminar flow pipe 200 is separated into a plurality of separated spaces by the plurality of space separation plates 240, the flow velocity of gas passing through the laminar flow pipe 200 is relatively constant except for the channel 1 and the channel 6. As a result, the gas may be seen to flow in the laminar flow state.

나아가, 도 7에 도시된 데이터를 기반으로, 본 발명에서는 초음파센서(300)에서 송수신되는 초음파는 채널1 및 채널6을 제외한 채널2 내지 채널5만으로 관통되도록 한다. 초음파의 도달시간을 왜곡시키는 난류의 발생이 최대화되는 채널1 및 채널6을 제외하고, 난류의 발생이 최소화되는 채널2 내지 채널5만으로 관통되도록 하여 가스의 유속을 계산하고, 이에 따라 가스의 유량을 계측함으로써 정확한 가스의 유량을 계측할 수 있다.Furthermore, based on the data shown in FIG. 7, in the present invention, the ultrasonic waves transmitted and received by the ultrasonic sensor 300 pass through only the channels 2 to 5 except for the channel 1 and the channel 6. Except for channels 1 and 6 where the generation of turbulence that distorts the arrival time of the ultrasonic wave is maximized, the flow rate of the gas is calculated by passing through only the channels 2 to 5 where the generation of turbulence is minimized. By measuring, the flow volume of an accurate gas can be measured.

다시 말해, 한 쌍의 초음파센서(300)에서 송수신되는 초음파는, 다수의 공간분리판(240)으로 분리된 층류관(200) 내측의 다수의 분리된 공간 중에서, 층류관(200)의 내측 공간에서 최상층의 분리된 공간 및 최하층의 분리된 공간을 제외한 나머지 다수의 분리된 공간으로 통과되도록 한다.In other words, the ultrasonic waves transmitted and received by the pair of ultrasonic sensors 300, the inner space of the laminar flow tube 200 of the plurality of separate spaces inside the laminar flow tube 200 separated by a plurality of space separating plate 240 In order to pass through a number of separate spaces except the separated space of the top layer and the separated space of the bottom layer.

층류관(200)의 양측면에는 초음파가 관통되는 층류관관통홀(220)이 형성되어 있다. 이러한 층류관관통홀(220)은, 다수의 공간분리판(240)으로 분리된 층류관(200) 내측의 다수의 분리된 공간 중에서, 층류관(200)의 내측 공간에서 최상층의 분리된 공간 및 최하층의 분리된 공간을 제외한 나머지 다수의 분리된 공간으로 연통된 상태이다. 즉, 초음파센서(300)에서 송수신되는 초음파가 층류관(200)의 양측면으로 도달되더라도 층류관관통홀(220)을 관통해야 하는 바, 결국 최상층의 분리된 공간 및 최하층의 분리된 공간으로 관통될 수 없고, 나머지 분리된 공간으로만 관통될 수 있다. 난류에 의한 초음파 도달시간이 왜곡됨을 최소화하기 위함이다.Both sides of the laminar flow tube 200 is formed with a laminar flow through hole 220 through which ultrasonic waves pass. The laminar flow through hole 220 is a space separated from the uppermost layer in the inner space of the laminar flow pipe 200 among a plurality of separated spaces inside the laminar flow pipe 200 separated by a plurality of space separation plates 240 and It is in communication with a number of separated spaces except the separated space at the bottom layer. That is, even if the ultrasonic wave transmitted and received by the ultrasonic sensor 300 reaches both sides of the laminar flow tube 200, the ultrasonic wave 300 must pass through the laminar flow through hole 220. It can only penetrate the rest of the separated space. This is to minimize the distortion of the ultrasonic arrival time due to turbulence.

따라서, 채널2 내지 채널5를 관통한 초음파의 도달시간을 이용하여 가스의 유속을 계산하고, 채널2 내지 채널5의 단면적을 반영하여 가스의 유량을 계측할 수 있다.Therefore, the flow velocity of the gas can be calculated using the arrival time of the ultrasonic waves passing through the channels 2 to 5, and the flow rate of the gas can be measured by reflecting the cross-sectional areas of the channels 2 to 5.

가스가 초음파 경로 상에 도달하기 전에 층류인 상태에서 유동되어야 하는 바, 수직유입유로(120)로 유입된 불규칙적으로 유동되는 가스를 어느 정도의 안전화된 층류 흐름으로 변환시킬 필요가 있다. 따라서, 층류관(200)의 내측에서, 다수의 공간분리판(240)이 위치된 층류관(200)의 내측 지점 이전에, 층류관(200)의 일단(201)인 가스유입구에서부터 다수의 공간분리판(240)이 위치된 층류관(200)의 내측 지점까지 일정한 직선 길이의 직관부가 위치될 필요가 있다.Since the gas must flow in laminar flow before reaching the ultrasonic path, it is necessary to convert the irregularly flowing gas introduced into the vertical inlet flow path 120 into some degree of secured laminar flow. Therefore, inside the laminar flow tube 200, a plurality of spaces from the gas inlet, which is one end 201 of the laminar flow tube 200, before the inner point of the laminar flow tube 200 in which the plurality of space separation plates 240 are located. It is necessary to place a straight line portion having a constant straight length to the inner point of the laminar flow pipe 200 where the separator plate 240 is located.

본 발명에 따른 초음파식 가스유량계측장치에서 공간분리판(240)은 층류관(200)의 내측에서 장착되되, 공간분리판(240)의 일단(241)은 가스가 유입되는 층류관(200)의 일단(201)으로부터 일정한 거리를 두고 위치되고, 공간분리판(240)의 타단(242)은 가스가 유출되는 층류관(200)의 타단(202)으로부터 일정한 거리를 두고 위치된다.In the ultrasonic gas flow rate measuring apparatus according to the present invention, the space separating plate 240 is mounted inside the laminar flow tube 200, and one end 241 of the space separating plate 240 is provided in the laminar flow pipe 200 into which gas is introduced. It is positioned at a certain distance from one end 201, the other end 242 of the space separating plate 240 is positioned at a certain distance from the other end 202 of the laminar flow pipe 200 through which the gas flows.

공간분리판(240)에 의한 분리된 공간으로 가스가 유동되기 전 안정화된 층류 흐름으로 전환시키기 위해 층류관(200)의 내측에서 일정한 길이의 직관부를 형성시키기 위함이다.This is to form a straight pipe of a constant length inside the laminar flow tube 200 in order to convert the gas into a stabilized laminar flow before the gas flows into the separated space by the space separating plate 240.

나아가, 가스유량계측의 정확성을 위하여 층류관(200)으로 유동되는 가스는 층류관(200)을 가득 채운 상태에서 유동되어야 함은 물론이다.In addition, the gas flowing into the laminar flow tube 200 should be flowed in a state in which the laminar flow pipe 200 is filled for accuracy of gas flow measurement.

이렇게 가득 찬 상태에서 층류관(200)으로 가스가 유동되도록 하기 위하여, 층류관(200)의 길이 방향을 기준으로, 수직유입유로(120)와 수평유동유로(140)가 교차하는 제1교차유로(130)에서의 수직단면적은 층류관(200)의 일단(201)인 가스유입구의 수직단면적보다 더 넓을 필요가 있으며, 층류관(200)의 일단(201)인 가스유입구는 수직유입유로(120)와 상기 수평유동유로(140)가 교차하는 제1교차유로(130)에서 벗어나 수평유동유로(140)에 장착될 필요가 있다.In order to allow the gas to flow into the laminar flow tube 200 in such a full state, the first cross flow passage in which the vertical inflow passage 120 and the horizontal flow passage 140 intersect with respect to the longitudinal direction of the laminar flow tube 200. The vertical cross-sectional area at 130 needs to be wider than the vertical cross-sectional area of the gas inlet, which is one end 201 of the laminar flow pipe 200, and the gas inlet, which is one end 201 of the laminar flow pipe 200, is a vertical inflow path 120. ) And the horizontal flow passage 140, it is necessary to be mounted on the horizontal flow passage 140 to move away from the first intersection passage (130) intersecting.

수직유입유로(120)를 거쳐 유입된 가스가 상술한 제1교차유로(130)를 가득 채우지 못한 상태에서도, 제1교차유로(130)를 거친 가스가 층류관(200)으로 유동되더라도 유동되는 수직단면적이 훨씬 좁아짐에 따라 층류관(200)을 가득 채운 상태에서 유동될 수 있음은 물론이다. Even when the gas introduced through the vertical inflow channel 120 does not fill the above-described first cross flow channel 130, the vertical gas flows even though the gas passing through the first cross flow channel 130 flows into the laminar flow pipe 200. As the cross-sectional area is much narrower, of course, it can flow in the state filled with the laminar flow pipe 200.

나아가, 층류관(200)에서 가스유입구인 일단(201)이 제1교차유로(130)에 벗어나는 수평유동유로(140) 부분에 위치됨에 따라, 수직유입유로(120)로 불규칙적으로 유입된 가스가 제1교차유로(130)를 거치면서 어느 정도 안정화 상태의 흐름으로 바뀐 상태에서 가스가 층류관(200)으로 유동될 수 있다.Furthermore, as one end 201, which is a gas inlet in the laminar flow pipe 200, is positioned at a portion of the horizontal flow passage 140 that exits the first cross flow passage 130, the gas irregularly introduced into the vertical inflow passage 120 is introduced. The gas may flow into the laminar flow tube 200 in a state where the flow is stabilized to some extent while passing through the first cross flow passage 130.

수직유입유로(120)와 수평유동유로(140)가 교차하는 교차지점(130)의 어느 한 수직단면적의 일단에서 층류관(200)의 일단(201)인 가스유입구의 일단까지의 거리와 수직유입유로(120)와 수평유동유로(140)가 교차하는 교차지점(130)의 어느 한 수직단면적의 일단에 대응하는 타단에서 층류관(200)의 일단(201)인 가스유입구의 일단에 대응하는 타단까지의 거리가 동일함이 바람직하다.
구체적으로, 수평유동관(110) 중에서, 제1교차유로(130)를 형성하는 일측면 중 층류관(200)의 일단(201)의 일측면이 위치된 지점으로 연결된 부분은 일정한 제1각도로 경사진 상태로 연결되고, 제1교차유로(130)를 형성하는 타측면 중 층류관(200)의 일단(201)의 타측면이 위치된 지점으로 연결된 부분은 일정한 제2각도로 경사진 상태로 연결되고, 제1각도와 제2각도가 동일하다.Distance and vertical inflow from one end of one vertical cross-sectional area of the intersection point 130 where the vertical inflow passage 120 and the horizontal flow passage 140 intersect, one end of the gas inlet which is one end 201 of the laminar flow pipe 200. The other end corresponding to one end of the gas inlet which is one end 201 of the laminar flow pipe 200 at the other end corresponding to one end of any one vertical cross-sectional area of the intersection point 130 where the flow path 120 and the horizontal flow passage 140 intersect. It is preferred that the distances to be the same.
Specifically, a portion of the horizontal flow pipe 110 connected to a point where one side surface of the one end 201 of the laminar flow pipe 200 is positioned among the one side surface forming the first cross flow passage 130 is tilted at a constant first angle. The portion connected to the photo state and connected to the point where the other side of the one end 201 of the laminar flow tube 200 is positioned among the other sides forming the first cross flow passage 130 is connected to the inclined state at a constant second angle. The first angle and the second angle are the same.

즉, 제1교차유로(130)에서의 수직단면적과 비례적으로 층류관(200)의 일단(201)의 수직단면적이 형성되어 있다. 제1교차유로(130)에서의 수직단면적을 기준으로 어느 한 쪽 방향으로 치우쳐 층류관(200)의 일단(201)인 가스유입구가 위치되는 경우, 한 쪽 방향만으로 가스가 유동되면서 가스의 유속 분포가 넓어질 수 있어 난류 발생 요인이 될 수 있으며, 나아가 층류관(200)을 가득 채우지 못한 상태에서 가스가 유동되어 가스의 유량이 부정확하게 계측될 우려가 발생되기 때문이다.That is, the vertical cross-sectional area of one end 201 of the laminar flow pipe 200 is formed in proportion to the vertical cross-sectional area of the first cross flow path 130. When the gas inlet port, which is one end 201 of the laminar flow pipe 200, is located in one direction based on the vertical cross-sectional area of the first cross-flow passage 130, the gas flow rate distribution while the gas flows in only one direction. This may be widened, which may cause turbulence, and furthermore, because the gas flows in a state in which the laminar flow tube 200 is not filled, the flow rate of the gas may be incorrectly measured.

도 8은 본 발명에 따른 초음파식 가스유량계측장치에서 가스의 유동을 경로선(pathline)으로 도시한 도면이다. 층류관(200)에서는 층류 상태의 가스의 유동이 나타남을 알 수 있다.8 is a diagram illustrating a flow of gas in a pathline in the ultrasonic gas flow measuring apparatus according to the present invention. In the laminar flow tube 200, it can be seen that the flow of the gas in the laminar flow state appears.

이상, 본 명세서에는 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 도면에 도시한 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 본 발명의 실시예로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.In the above specification, the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings so that those skilled in the art can easily understand and reproduce the present invention, which is merely exemplary, and those skilled in the art can make various modifications and equivalents from the embodiments of the present invention. It will be appreciated that embodiments are possible. Therefore, the protection scope of the present invention will be defined by the claims.

100: 본체
101: 하단부
110: 수평유동관
114: 패킹부재
120: 수직유입유로]
130: 제1교차유로
140: 수평유동유로
150: 제2교차유로
160: 수직유출유로
200: 층류관
201: 일단
202: 타단
211: 패킹부재
220: 층류관관통홀
300: 초음파센서100: main body
101: bottom
110: horizontal flow tube
114: packing member
120: vertical inflow channel]
130: the first crossover
140: horizontal flow path
150: second crossover euro
160: vertical outflow
200: laminar flow tube
201: Once
202: other end
211: packing member
220: laminar flow through hole
300: ultrasonic sensor

Claims (8)

가스가 유입되는 수직유입유로(120);
상기 수직유입유로(120)에 연통된 상태에서, 상기 수직유입유로(120)로 유입된 가스가 유동되는 수평유동유로(140);
상기 수평유동유로(140)의 양측면에 위치된 상태에서 초음파를 송수신하는 한 쌍의 초음파센서(300);
상기 수평유동유로(140)에 연통된 상태에서, 상기 수평유동유로(140)로 유동된 가스가 유출되는 수직유출유로(160); 및
상기 수평유동유로(140)에 장착되는 일정한 길이의 층류관(200)을 포함하며,
상기 층류관(200)의 외측면과 상기 수평유동유로(140)의 내측면은 밀착된 상태에서, 상기 층류관(200)의 외측면과 상기 수평유동유로(140)의 내측면 사이로의 가스 유동이 차단되며,
상기 층류관(200)의 내측에는 일측면에서 타측면으로 수평방향으로 연결되어 형성된 상태에서, 상기 층류관(200)의 내측 공간을 다수의 분리된 공간으로 분리하는 다수의 공간분리판(240)이 장착되어 있으며,
상기 한 쌍의 초음파센서(300)에서 송수신되는 초음파는, 상기 다수의 공간분리판(240)으로 분리된 상기 층류관(200) 내측의 다수의 분리된 공간 중에서, 상기 층류관(200)의 내측 공간에서 최상층의 분리된 공간 및 최하층의 분리된 공간을 제외한 나머지 다수의 분리된 공간을 통과하며,
상기 수직유입유로(120)와 상기 수평유동유로(140)가 교차된 일정한 공간이면서, 상기 일정한 공간의 상단이 상기 수평유동유로(140)를 형성하는 수평유동관(110)의 상부면과 동일한 수평선에 위치되고, 상기 일정한 공간의 하단이 상기 수직유입유로(120)의 하단면과 동일한 제1교차유로(130)가 형성되어 있으며,
수직방향을 기준으로, 상기 제1교차유로(130)의 상단에서 상기 층류관(200)의 상부면까지의 거리와 상기 제1교차유로(130)의 하단에서 상기 층류관(200)의 하부면까지의 거리는 동일하며,
상기 제1교차유로(130)의 상단에서 하단까지의 수직단면적은 상기 층류관(200)의 일단(201)에서 상기 층류관(200)의 상부면과 하부면 사이에 형성된 가스유입구의 수직단면적보다 더 넓으며,
상기 층류관(200)의 일단(201)에서 상기 층류관(200)의 상부면과 하부면 사이에 형성된 가스유입구는 상기 제1교차유로(130)에서 벗어나는 상기 수평유동유로(140)의 일측에 장착되며,
상기 수평유동관(110) 중에서, 상기 제1교차유로(130)를 형성하는 일측면 중 상기 층류관(200)의 일단(201)의 일측면이 위치된 지점으로 연결된 부분은 일정한 제1각도로 경사진 상태로 연결되고, 상기 제1교차유로(130)를 형성하는 타측면 중 상기 층류관(200)의 일단(201)의 타측면이 위치된 지점으로 연결된 부분은 일정한 제2각도로 경사진 상태로 연결되고, 상기 제1각도와 제2각도가 동일하며,
상기 수평유동유로(140) 중에서, 상기 제1교차유로(130)에 해당되는 부분에서 상기 층류관(200)의 일단(201)이 위치된 부분으로 갈수록 수직단면적이 좁아지는 부분이 형성되어 있되, 상기 층류관(200)의 일단(201)이 위치된 부분까지 좁아지도록 형성되어 있고,
상기 수평유동유로(140) 중에서, 상기 층류관(200)의 일단(201)에서부터 상기 층류관(200)의 타단(202)까지의 상기 층류관(200)의 외측면이 밀착되는 부분의 수평단면적은 일정하도록 형성되는 초음파식 가스유량계측장치.
A vertical inflow passage 120 through which gas is introduced;
A horizontal flow passage 140 in which gas flowing into the vertical inflow passage 120 flows in a state in communication with the vertical inflow passage 120;
A pair of ultrasonic sensors 300 for transmitting and receiving ultrasonic waves in a state located on both sides of the horizontal flow passage 140;
A vertical outflow channel 160 in which gas flowing into the horizontal flow path 140 flows out while being in communication with the horizontal flow path 140; And
It includes a laminar flow pipe 200 of a predetermined length mounted on the horizontal flow passage 140,
The gas flow between the outer surface of the laminar flow tube 200 and the inner surface of the horizontal flow passage 140 in a state where the outer surface of the laminar flow tube 200 and the inner surface of the horizontal flow passage 140 are in close contact with each other. Is blocked,
Inside the laminar flow tube 200 in a state that is formed in a horizontal direction connected from one side to the other side, a plurality of space separating plate 240 for separating the inner space of the laminar flow tube 200 into a plurality of separate spaces Is equipped with
Ultrasonic waves transmitted and received by the pair of ultrasonic sensors 300, the inside of the laminar flow pipe 200 of the plurality of separate spaces inside the laminar flow pipe 200 separated by the plurality of space separating plate 240 The space passes through a number of separate spaces except the topmost space and the bottommost space,
The vertical inflow passage 120 and the horizontal flow passage 140 is a constant space, the upper end of the predetermined space on the same horizontal plane as the upper surface of the horizontal flow pipe 110 forming the horizontal flow passage 140 The first intersection passage 130 is positioned, and the bottom of the predetermined space is the same as the bottom surface of the vertical inflow passage 120.
Based on the vertical direction, the distance from the upper end of the first cross flow path 130 to the upper surface of the laminar flow pipe 200 and the lower surface of the laminar flow pipe 200 at the lower end of the first cross flow path 130. The distance to is the same,
The vertical cross-sectional area from the upper end to the lower end of the first cross flow path 130 is greater than the vertical cross-sectional area of the gas inlet formed between the upper surface and the lower surface of the laminar flow pipe 200 at one end 201 of the laminar flow pipe 200. Wider,
At one end 201 of the laminar flow pipe 200, a gas inlet formed between an upper surface and a lower surface of the laminar flow pipe 200 is located at one side of the horizontal flow path 140, which is deviated from the first cross flow path 130. Mounted,
The portion of the horizontal flow pipe 110 connected to a point where one side surface of one end 201 of the laminar flow pipe 200 is located among one side surface forming the first cross flow passage 130 is inclined at a constant first angle. The portion connected to the photo state and connected to the point where the other side surface of the one end 201 of the laminar flow pipe 200 is located among the other side surfaces forming the first cross flow path 130 is inclined at a constant second angle. Is connected to the first angle and the second angle is the same,
Of the horizontal flow passage 140, a portion in which the vertical cross-sectional area is narrowed toward the portion where one end 201 of the laminar flow pipe 200 is located in a portion corresponding to the first cross flow passage 130, One end 201 of the laminar flow tube 200 is formed to be narrowed to the position,
The horizontal cross-sectional area of the horizontal flow passage 140 in which the outer surface of the laminar flow pipe 200 from one end 201 of the laminar flow pipe 200 to the other end 202 of the laminar flow pipe 200 is in close contact with each other. Ultrasonic gas flow rate measuring device is formed to be constant.
삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 층류관(200)의 양측면 각각에는 층류관관통홀(220)이 형성되어 있되, 상기 최상층의 분리된 공간 및 상기 최하층의 분리된 공간을 제외한 나머지 다수의 분리된 공간으로 연통된 상태로 형성되어 있는 초음파식 가스유량계측장치.
The method of claim 1,
Each side surface of the laminar flow pipe 200 is formed with a laminar flow through hole 220, but is formed in communication with a plurality of separate spaces other than the separated space of the top layer and the separated space of the bottom layer Ultrasonic gas flow measurement device.
제 4 항에 있어서,
상기 공간분리판(240)은 상기 층류관(200)의 내측에서 장착되되, 상기 공간분리판(240)의 일단(241)은 가스가 유입되는 상기 층류관(200)의 일단(201)으로부터 일정한 거리를 두고 위치되고, 상기 공간분리판(240)의 타단(242)은 가스가 유출되는 상기 층류관(200)의 타단(202)으로부터 일정한 거리를 두고 위치되는 초음파식 가스유량계측장치.
The method of claim 4, wherein
The space separating plate 240 is mounted inside the laminar flow tube 200, and one end 241 of the space separating plate 240 is uniform from one end 201 of the laminar flow pipe 200 into which gas is introduced. Positioned at a distance, the other end 242 of the space separating plate 240 is an ultrasonic gas flow rate measuring device which is positioned at a certain distance from the other end 202 of the laminar flow pipe 200 through which gas flows.
삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 층류관(200)의 외측면과 상기 수평유동유로(140)의 내측면 사이에는 상기 층류관(200)의 외측면을 둘러싼 패킹부재(211)가 위치되는 초음파식 가스유량계측장치.
The method of claim 1,
Ultrasonic gas flow measurement device is located between the outer surface of the laminar flow pipe 200 and the inner surface of the horizontal flow passage 140, the packing member 211 surrounding the outer surface of the laminar flow pipe (200).
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