JP2002519627A - 流動媒体の質量を測定するための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 流動媒体の質量を測定するための装置が、測定接続管片（５）内に配置された測定子（１４）を有している。該測定子（１４）の上流側に設けられた流動整流器（２０）内には、ウェブ（２７）によって相互に仕切られた流動オリフィス（２４）が設けられている。ワイヤグリッド（２１）が、流動整流器（２０）の、前記測定子（１４）の方に向かって延びる管胴（２８）に固定されている。流動整流器（２０）の前記管胴（２８）は、規定の間隔だけ相互にずらされた複数の位置決めエレメント（３４）を有しており、ワイヤグリッド（２１）が、前記流動整流器（２０）の流動オリフィス（２４）のウェブ（２７）に対して位置決めされた構造を有するように、前記位置決めエレメント（３４）内にワイヤグリッド（２１）のワイヤ（３１，３３）が保持されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 背景技術 本発明は、請求項１の上位概念部に記載した形式の、流動媒体の質量を測定す
るための装置に関する。

【０００２】 測定接続管片内に収容された測定子を有する、流動媒体の質量を測定するため
の装置は欧州特許第０４５８９９８号明細書に基づいてすでに公知であり、その
場合、前記測定子の上流側には流動整流器およびグリッドが収容されている。流
動整流器は、測定接続管片の全内側横断面にわたって可能な限り均等な流動を発
生させるために設けられている。このために該流動整流器は、ハニカム状に配置
された複数の流動オリフィスを有しており、該流動オリフィスはウェブによって
互いに隔離されている。流動整流器の、測定子の方に向かって延びる管胴に固定
されたグリッドは、該グリッドの下流側にできるだけ均一な流動状態を発生させ
て測定子の測定信号の安定化を得るために、流れ内に微小渦を生ぜしめようとす
る。

【０００３】 測定子から送出される測定信号の特性線のばらつきを避けるために、グリッド
を流動整流器に対して正確に規定された方向に配置することが特に重要である。
流動整流器に対するグリッドの配置に微々たる偏差があっても、大量生産で製作
された個々の装置の特性線は変動してしまう。従って測定信号は、相応の不精度
を伴ってしか測定することができない。

【０００４】 前掲の欧州特許第０４５８９９８号明細書に開示されているグリッドは、グリ
ッド構造に互いに製織された個別的なワイヤを有するワイヤグリッドである。該
ワイヤグリッドは、測定接続管片の開口横断面に相当する大面積のメッシュグリ
ッドから打ち抜かれ、次いで流動整流器の管胴内へ挿入される。大面積のメッシ
ュグリッドからワイヤグリッドを打ち抜く際に回避できない点は、打ち抜き後に
もはや確実に位置決めされていないワイヤが、流動整流器の管胴内に最終的に固
定されるまで移動してしまうことである。それというのは大面積のメッシュグリ
ッドから打ち抜いた後にワイヤは金網内にただルーズに保持されているにすぎな
いからである。更にまた、大面積のメッシュグリッドに内在している個々のワイ
ヤ相互間の緊張応力が、打ち抜きによって少なくとも部分的に除かれるので、グ
リッド構造内部で個々のワイヤの方位が変化することになる。確実には位置固定
されていない個別ワイヤを有するワイヤグリッドは次いで、管胴のプラスチック
コンパウンドを加熱することによって、該管胴のプラスチック材料内に挿入され
る。この操作段階においても、個別ワイヤ相互の移動を確実に排除することはで
きない。それ故にグリッド構造の個々のワイヤは、流動整流器の管胴に、所要精
度をもって位置固定されていないので、高度に自動化された大量生産で製作され
た装置の特性線の或る程度のばらつきは避けられない。以上の要因によって装置
の測定精度も必然的に低下する。

【０００５】 発明の利点 従来技術に対比して、請求項１の特徴部に記載した特徴を備えた、流動媒体の
質量を測定するための本発明による装置は、ワイヤグリッドのワイヤが、位置決
めエレメントを設けたことによって流動整流器の管胴に高い精度で位置決めされ
ているという利点を有している。従ってワイヤグリッドの構造は、流動整流器の
ウェブに対して高い精度で方向づけられており、それに伴って高度に自動化され
た生産において、より高い再現精度が得られ、ひいては特性線のばらつきが、事
実上無視できるほど極く微小になる。それ故に、ワイヤグリッドのワイヤ間に形
成された個々の流動オリフィスは、流動整流器のウェブに対して高い精度で方向
づけられている。しかもワイヤグリッドの機能、つまり微小渦流の発生は維持さ
れている。

【０００６】 請求項１に記載した装置の有利な構成および更なる改良が、請求項２以降に記
載した手段によって可能になる。

【０００７】 ワイヤグリッドは、２つの独立した、互いに製織されない層によって形成され
るのが有利であり、これは製造技術の点から見て特に簡単である。その場合、ワ
イヤグリッドの第１層が１本の連続ワイヤによって形成され、かつ同じく１本の
連続ワイヤによって形成された第２層が、別の方向に、例えば前記第１層全体に
わたって直交する方向に配置されるのが有利である。グリッド構造はその場合、
流動整流器の管胴にワイヤを直接固定することによって生じ、これによって大面
積のメッシュグリッドからワイヤグリッドを打ち抜く手間が省かれる。

【０００８】 その場合、ワイヤグリッドを、流動整流器のウェブに対して規定の角度だけ回
動して配置することも可能である。更にまた、位置決めエレメントをワイヤグリ
ッドの両方の方向ジメンションにおいて等間隔にではなくて、可変間隔をもって
配置することによって、ワイヤグリッドの直径を関数として該ワイヤグリッドの
メッシュ幅を変化させるのが殊に有利である。これは、予め製作された定メッシ
ュ幅を有する大面積のメッシュグリッドからワイヤグリッドを打ち抜く公知技術
の場合には、基本的に不可能である。また流動整流器の各ウェブにワイヤグリッ
ドの１本のワイヤ区分を正確に対応配置することも可能であり、該ワイヤ区分は
、流動方向にずらして前記の対応配置されたウェブに対して平行に、位置決めエ
レメントによって規定された高い精度で配置される。

【０００９】 ワイヤグリッドのワイヤを、流動整流器の管胴と熱間かしめ締結するようにす
れば、所要製作費が一層削減されるので有利である。

【００１０】 実施例の説明 次に図面に基づいて本発明の実施例を詳説する。

【００１１】 図１には、流動媒体の質量、特に内燃機関の吸気質量を測定するための装置１
が部分断面図で示してある。内燃機関は、混合気圧縮型火花点火式内燃機関であ
ってもよいし、或いは空気圧縮型自己点火式内燃機関であってもよい。装置１は
、該装置１の測定接続管片５内に、例えば差込み可能に挿嵌された測定部分２を
有している。該測定部分２は例えば、差込み軸線１０の長手方向に延びる細長い
バー形の直方体形状を有していて、測定接続管片５の周壁８から切除された開口
内へ、例えば差込み可能に導入されている。周壁８は流動横断面を制限しており
、該流動横断面は例えば円形横断面を有していて、該円形横断面の中心には、流
動媒体の流動方向１８で見て周壁８に対して平行に１本の中心軸線１１が延在し
ており、該中心軸線は差込み軸線１０に対して垂直に方向づけられている。流動
媒体の流動方向１８は、図１では相応の矢印１８によって表されていて、左手か
ら右手へ向かって経過する。

【００１２】 測定子１４は測定部分２と一緒に流動媒体内に挿入されている。装置１の測定
部分２内には測定通路１５が形成されており、該測定通路内に測定子１４が、測
定接続管片５内を流動する媒体を測定するために収容されている。このような測
定子１４を備えた測定部分２の構造は当業者には、例えばドイツ連邦共和国特許
出願公開第４４０７２０９号明細書に基づいて充分知られており、その開示内容
は、本発明の構成要素にもなっている。

【００１３】 測定子１４の上流側にスリーブ状の流動整流器２０とワイヤグリッド２１とが
設けられている。流動整流器２０は、有利にはプラスチックの射出成形によって
製作されていて、流動方向１８に延びる例えば長方形の流動オリフィス２４を多
数有している。

【００１４】 流動整流器２０は測定接続管片５の周壁８の内側に挿嵌されており、しかも外
側の突起２５が、周壁８の内側に設けた溝２６内に係止されている。流動方向１
８で見て流動整流器２０の上流寄り領域内に流動オリフィス２４が設けられてお
り、しかも該流動オリフィスは、流動整流器２０の軸方向長さのほぼ半分にわた
って延びるウェブ２７によって相互に仕切られているのに対して、流動方向１８
で見て流動整流器２０の下流寄り側には、測定子１４の方に向かって延びる管胴
２８が設けられている。該管胴２８には、追って詳説するようにワイヤグリッド
２１のワイヤもしくはワイヤ区分が保持されている。

【００１５】 流動整流器２０とワイヤグリッド２１とを詳細に説明するために図２には、ワ
イヤグリッド２１に直接対面する視線方向で見た、ワイヤグリッド２１を備えた
流動整流器２０の正面図が示してある。図２から流動整流器２０の管胴２８とウ
ェブ２７とが認識される。ここで説明される実施例における流動整流器２０の流
動オリフィス２４は、図２で見て鉛直方向のウェブ２７ａを図２で見て水平方向
のウェブ２７ｂと直交させることによって、ハニカム状に方形に形成されている
。しかしながら流動整流器２０の流動オリフィス２４を、別の形式で例えば六角
形の流動オリフィスまたは円形の流動オリフィスとして形成することも可能であ
り、但しその場合ウェブ２７はそれ相応に変形されねばならない。

【００１６】 図２から判るようにワイヤグリッド２１は、第１連続ワイヤ３１によって形成
された第１層３０と、第２連続ワイヤ３３によって形成された第２層３２とから
成っている。ワイヤグリッド２１の第２層３２は、流動方向１８で見てワイヤグ
リッド２１の第１層３０の直ぐ後方に位置している。第１層３０の第１連続ワイ
ヤ３１は、図２からは認識できないが図３および図４に基づいて追って詳説する
複数の位置決めエレメント３４によって、管胴２８内で延びる第１ワイヤ区分３
６を互いに平行に、図２で見れば水平方向に方向づけるように、案内されている
。これに相応して第２層３２の第２連続ワイヤ３３も相応の位置決めエレメント
３４によって、管胴２８内で延びる第２ワイヤ区分３５を互いに平行に、図２で
見れば鉛直方向に方向づけるように、案内されている。このために第１連続ワイ
ヤ３１と第２連続ワイヤ３３は幾回もＳ字状に位置決めエレメント３４によって
案内されているので、図２から認識できるようなグリッド構造が生じる。該グリ
ッド構造は、第１連続ワイヤ３１と第２連続ワイヤ３３とを管胴２８に直接取付
ることによって生じる。従来技術の場合のように大面積のメッシュグリッドを先
ず予め製作し、該メッシュグリッドからワイヤグリッド２１を打ち抜く必要も無
くなる。

【００１７】 図２に示した実施例では、流動整流器２０の水平方向の各ウェブ２７ｂには、
ワイヤグリッド２１の水平方向の第１ワイヤ区分３６が夫々対応配置されており
、該第１ワイヤ区分は、対応配置されたウェブ２７ｂに対して流動方向１８にず
らして平行に配置されている。同様に流動整流器２０の鉛直方向の各ウェブ２７
ａには、ワイヤグリッド２１の鉛直方向の第２ワイヤ区分３５が夫々対応配置さ
れており、該第２ワイヤ区分は、対応配置されたウェブ２７ａに対して流動方向
１８にずらして平行に配置されている。なお追って説明する位置決めエレメント
３４によって、流動整流器２０の鉛直方向のウェブ２７ａと水平方向のウェブ２
７ｂとに対して鉛直方向の第２ワイヤ区分３５と水平方向の第１ワイヤ区分３６
とを高精度で方向づけることが可能である。従来技術に相応して、ワイヤグリッ
ド２１が大面積のメッシュグリッドから打ち抜かれた場合には、第１ワイヤ区分
３６と第２ワイヤ区分３５とが、打ち抜かれたワイヤグリッド２１を管胴２８内
へ置き換えて挿嵌する際にずり滑り、打ち抜きによってメッシュグリッドの緊張
力が少なくとも部分的に弛むことによって、その位置が移動してしまうのに対し
て、本発明の装置では第１ワイヤ区分３６と第２ワイヤ区分３５との正確な方向
づけが保証されている。この正確な方向づけは、図３および図４から判る位置決
めエレメント３４によって行なわれる。

【００１８】 図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った流動整流器の断面図であるのに対して
、図４はワイヤグリッド２１を省いて示した流動整流器を、図２の矢印ＩＶの方
向で見た平面図である。すでに説明した構成要素には全図面において同一の符号
を付した。図３から判るように、ワイヤグリッド２１の第１層３０の第１連続ワ
イヤ３１の第１ワイヤ区分３６は、楔形のスリットから成る複数の位置決めエレ
メント３４によってそれぞれ保持されている。その場合、各位置決めエレメント
３４はそれぞれ１つの水平方向のウェブ２７ｂに対応配置されている。位置決め
エレメントとして勿論また、例えばピン状の突起またはその他の隆起並びに孔な
どのような別の形態も当然考えられる。重要な点は、ワイヤグリッド２１が流動
整流器２０のウェブ（格子ウェブ）２７に対して一義的かつ再現可能に位置決め
されていることである。

【００１９】 図４は図２の矢印ＩＶの方向に見た平面図であり、その場合、流動整流器２０
の鉛直方向のウェブ２７ａが破線で略示されている。更に図４から判るように、
鉛直方向の各ウェブ２７ａにはやはり１つの楔形溝またはＶ字形溝としての位置
決めエレメント３４が対応配置されている。従ってワイヤグリッド２１は格子ウ
ェブ２７に対して正確に位置決めされている。ワイヤグリッド２１の最終的な固
定は例えば熱間かしめによって行なわれる。その場合、プラスチックから形成さ
れた管胴２８が加熱されて、第１連続ワイヤ３１と第２連続ワイヤ３３とを位置
決めエレメント内に確実かつ永続的に固定するように、適当な対向面に圧着され
る。

【００２０】 択一的に第１ワイヤ区分３６と第２ワイヤ区分３５とを、連続ワイヤ３１，３
３から構成するのではなくて、単独ワイヤとして位置決めエレメント３４に位置
決めすることも勿論可能である。基本的にはワイヤグリッド２１を、製織された
ワイヤグリッドとして構成することも可能ではあるが、これは、より割高の製作
費を必要とし、達成しようとする目的、つまり流れに微小渦流を発生させるとい
う目的を考慮すれば、必ずしも必要というわけでもない。

【００２１】 ワイヤグリッド２１は、流動技術的に見て有利であるならば、位置決めエレメ
ント３４の形態を適当に変化させることによって、流動整流器２０の格子ウェブ
２７に対して特定の捩れ角だけ回動して配置することも可能である。更に位置決
めエレメント３４間の鉛直方向間隔と水平方向間隔とにバリエーションを与える
ことによって、ワイヤグリッド２１の直径を関数として該ワイヤグリッド２１の
メッシュ幅を変化させることも可能になる。例えば中心軸線１１に配置された測
定子１４の領域に可能な限り多数の極微小の渦流を発生させるためには、この中
心軸線１１をめぐる領域でワイヤグリッド２１を細密メッシュに形成するのが有
利である。これに対して、中心軸線１１から離隔した外位領域、つまり周壁８に
近接した領域では、流動媒体に対するワイヤグリッド２１の流動抵抗を減少させ
るために、ワイヤグリッドのメッシュ幅をできるだけ粗目にするのが有利である
。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による装置の部分的な断面図である。

【図２】 本発明による装置で使用される流動整流器とワイヤグリッドとの正面図である
。

【図３】 図２に示した流動整流器とワイヤグリッドとをＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って断面
した拡大断面図である。

【図４】 図２に示した流動整流器の平面図である。

【符号の説明】

１ 流動媒体の質量を測定するための装置、 ２ 測定部分、 ５ 測定接続
管片、 ８ 周壁、 １０ 差込み軸線、 １１ 中心軸線、 １４ 測定子、
１５ 測定通路、 １８ 流動方向を示す矢印、 ２０ 流動整流器、 ２１
ワイヤグリッド、 ２４ 流動オリフィス、 ２５ 突起、 ２６ 溝、 ２
７ ウェブ、 ２７ａ 鉛直方向のウェブ、 ２７ｂ 水平方向のウェブ、 ２
８ 管胴、 ３０ 第１層、 ３１ 第１連続ワイヤ、 ３２ 第２層、 ３３
第２連続ワイヤ、 ３４ 位置決めエレメント、 ３５ 第２ワイヤ区分、
３６ 第１ワイヤ区分

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マルクス ジッペル ドイツ連邦共和国 シュヴィーバーディン ゲン バーンホーフシュトラーセ 63 (72)発明者 ホルスト クービッツ ドイツ連邦共和国 シュタインハイム／ム ル ヴンネンシュタインシュトラーセ 11 Ｆターム(参考） 2F035 AA02 EA03

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流動媒体の質量を測定するための装置（１）であって、測定
   接続管片（５）内に配置された測定子（１４）と、該測定子（１４）の上流側に
   設けられた流動整流器（２０）と、ワイヤグリッド（２１）とが設けられており
   、前記流動整流器（２０）が、ウェブ（２７）によって相互に仕切られた流動オ
   リフィス（２４）を有していて、前記ワイヤグリッド（２１）が、流動整流器（
   ２０）の、前記測定子（１４）の方向に向かって延びる管胴（２８）に固定され
   ている形式のものにおいて、流動整流器（２０）の管胴（２８）が、規定の間隔
   だけ相互にずらされた複数の位置決めエレメント（３４）を有しており、ワイヤ
   グリッド（２１）が、前記流動整流器（２０）の流動オリフィス（２４）のウェ
   ブ（２７）に対して位置決めされた構造を有するように、前記位置決めエレメン
   ト（３４）内にワイヤグリッド（２１）のワイヤ（３１，３３）が保持されてい
   ることを特徴とする、流動媒体の質量を測定するための装置。
2. 【請求項２】 位置決めエレメントが、管胴（２８）に設けられた複数のス
   リット（３４）、突起または孔である、請求項１記載の装置。
3. 【請求項３】 ワイヤグリッド（２１）の第１層（３０）が第１の方向に方
   向づけられており、流動方向（１８）で見て前記第１層（３０）の後方に配置さ
   れた前記ワイヤグリッド（２１）の第２層（３２）が第２の方向に方向づけられ
   ている、請求項１または２記載の装置。
4. 【請求項４】 ワイヤグリッド（２１）の第１層（３０）と第２層（３２）
   とが、それぞれ１本の連続ワイヤ（３１，３３）によって形成されており、前記
   ワイヤグリッド（２１）の各特定層（３０，３２）の連続ワイヤ（３１，３３）
   の、管胴（２８）内で延びるワイヤ区分（３５，３６）が、互いに平行に方向づ
   けられるように、前記連続ワイヤが複数の位置決めエレメント（３４）によって
   案内されている、請求項３記載の装置。
5. 【請求項５】 流動整流器（２０）の各ウェブ（２７）に、ワイヤグリッド
   （２１）の単数または複数のワイヤ区分（３５，３６）が対応配置されており、
   前記ワイヤ区分が、流動方向（１８）にずらされてかつ対応配置された前記ウェ
   ブ（２７）に対して平行に配置されている、請求項４記載の装置。
6. 【請求項６】 ワイヤグリッド（２１）が、流動整流器（２０）のウェブ（
   ２７）に対して規定角度だけ回動して配置されている、請求項１から４までのい
   ずれか１項記載の装置。
7. 【請求項７】 ワイヤグリッド（２１）のメッシュ幅が、該ワイヤグリッド
   （２１）の直径を関数として変化するように、位置決めエレメント（３４）が配
   置されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の装置。
8. 【請求項８】 ワイヤグリッド（２１）のワイヤ（３１，３３）が管胴（２
   ８）と熱間かしめ締結されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の装
   置。