KR100251020B1

KR100251020B1 - 감열식 유량센서

Info

Publication number: KR100251020B1
Application number: KR1019970052959A
Authority: KR
Inventors: 후미요시 요네자와; 도모야 야마카와; 히로유키 우라마치
Original assignee: 다니구찌 이찌로오; 미쓰비시덴키 가부시키가이샤; 기타오카 다카시
Priority date: 1997-04-24
Filing date: 1997-10-16
Publication date: 2000-04-15
Also published as: DE19750594B4; DE19750594A1; US6018994A; JPH10300545A; JP3292817B2; KR19980079420A

Abstract

본 발명은 상류측 혹은 하류측에 커다란 편류원이 존재하는 경우에 있어서도, 주도관내의 흐름의 편향을 억제하고, 계측용 관로내의 흐름을 안정시킴으로서, 흡입공기량의 측정오차를 저감하는 것으로서, 흡기통로인 주도관(1)과, 이 주도관내에서 내부에 발열 저항체(4)가 삽입 설치되는 계측용 관로(3)등으로 유통로가 구성되며,주도관(1)과 계측용 관로(3)의 사이에는 계측용 관로의 축중심과 거의 평행하며, 상기 관로(3)의 유입구(3a) 및 유출구(3b)보다도 돌출된 판형상의 정류부재(21a)를 설치한다.

Description

감열식 유량센서

본 발명은, 기체, 액체등의 유체유량을 검출하는 감열식 유량센서에 관한 것으로서, 예를 들어 자동차등의 내연기관에 유입되는 공기의 량을 검출하는데 적절한 감열식 유량센서에 관한 것이다.

[종래의 기술]

제24도는 예를 들면 일본 특허공개 평 5-1930호 공보에 나타낸 종래의 감열식 유량센서를 나타내는 부분 단면도이다. 상기 도면에 있어서 부호 1은 에어 크리너를 통과한 공기가 유통하는 주도관이며, 부호 2는 허니캠 형상의 면판으로 이루어지며, 흡입공기를 정류하고 유속분포등을 수정하기 위한 정류기이다. 부호 3은 공기 유입구측이 차례로 넓게 열린 콘(cone)형상으로 형성되며, 흡입 공기량을 계측하기 위한 발열 저항체(4)가 삽입 설치된 계측용 관로이며, 부호 5는 계측용 관로를 유지하기 위한 지지기둥, 부호 6은 제어회로부이고, 부호 7은 흡입공기 온도를 계측하기 위한 온도 보상용 저항체이다.

이와 같은 감열식 유량센서는, 내연기관의 공기도입로에 설치되어 공기유량에 따른 신호를 출력한다. 본 공기 유입량의 출력은 도면 밖의 엔진 제어회로에 송출되며, 엔진제어의 인자로서 사용되어진다.

즉, 내연기관의 에어크리너를 통과한 공기가 정류기(2)를 거쳐 그 일부가 계측용 관로(3)내에 유입된다. 그 경우, 발열 저항체(4)에서 흡입 공기량에 따른 열량이 빼앗기지만, 온도 보상용 저항체(7)에서 계측되는 흡입 공기온도와의 온도차를 유량에 관계없이 일정하게 유지하도록 회로부(6)에서 정온도차 제어하기 위해 발열저항체(4)에 흐르는 전류치로부터 흡입 공기량이 계측된다.

엔진룸내에 설치되도록 각종장치, 부품 등에 있어서는 소형화, 집적화가 점차 진행되고 있으며, 예를 들어 연료 분사장치의 흡기계통에 있어서는, 감열식 유량센서를 스로틀 밸브에 근접한 개소에 배치하거나, 상기 센서의 상하류에 장착되는 흡기 덕트를 만곡시켜 흡기경로의 소형화를 이루는 경우가 있다.

전술하듯이, 감열식 유량센서의 하류측의 근접개소에 스로틀 밸브가 설치된 경우, 스로틀 밸브의 개방도가 작은 때에는 밸브 개방도가 큰 때와 비교하여 주도관내에서의 편류, 즉 계측용 관로(3)의 상, 하 또는 좌, 우측의 한쪽으로 편기되는 공기의 흐름이 크게 되며, 계측용 관로내의 흐름도 그 영향을 받게 된다. 그 때문에 스로틀 밸브의 작은 개방도 시에는 흡입 공기량의 측정정밀도가 저하한다는 문제가 있다. 또한, 감열식 유량센서의 상류측에 만곡된 흡기 덕트가 배치 설치되면, 흡기 통로내에서도 상기 편류가 발생한다. 그리고, 상기 편류는 또한 상류에 장착 되어 있는 에어 클리너의 엘레멘트의 오손등의 영향을 현저하게 받으며, 그것에 의해 계측용 관로내의 흐름이 변환되기 때문에 흡입 공기유량의 측정 정밀도는 경시적으로 저하되며, 그 상태에서는 감열식 유량센서의 상류에 배치 설치되는 흡기 덕트가 만곡되지 않은 경우와 비교하여 크다는 문제가 있다.

본 발명은 이러한 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 감열식 유량센서의 하류측의 근접개소에 스로틀 밸브등의 편류원이 존재하는 경우나 상기 센서의 상하류에 장착되는 흡기 덕트가 만곡되어 있는 경우에 있어서도, 주도관내의 흐름의 편중을 억제하여 계측용 관로내의 유입출을 안정시켜, 흡입 공기량의 측정오차를 저감할 수 있는 감열식 유량센서를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

또한, 감열식 유량센서의 상하류에서 발생하는 압력손실을 저감하는 것을 목적으로 한다.

[과제를 해결하기 위한 수단]

본 발명은 주도관과 계측용 관로와의 사이에 계측용 관로의 중심측과 평행방향으로 연장하는 판형상의 정류부재를 설치하였다.

또한, 본 발명은 정류부재를 계측용 관로의 유입구측에서 상류방향으로 돌출됨과 동시에, 하류측에 절결부를 설치하였다.

또한, 본 발명은 정류부재를 계측용 관로의 유출구측에서 하류방향으로 돌출됨과 동시에 상류측에 절결부를 설치하였다.

제1도는 본 발명의 실시예 1을 나타내는 감열식 유량센서의 상류의 설명도.

제2도는 제1도의 감열식 유량센서의 단면도.

제3도는 제1도의 감열식 유량센서의 주요부 사시도.

제4도는 본 발명에 의한 정류작용을 나타내는 개략도.

제5도는 본 발명에 의한 정류작용을 나타내는 개략도.

제6도는 본 발명의 실시예 2를 나타내는 감열식 유량센서의 단면도.

제7도는 제6도의 감열식 유량센서의 주요부 사시도.

제8도는 본 발명의 실시예 3을 나타내는 감열식 유량센서의 단면도.

제9도는 본 발명의 실시예 3의 감열식 유량센서의 주요부 사시도.

제10도는 본 발명의 실시예 4를 나타내는 감열식 유량센서의 단면도.

제11도는 본 발명의 실시예 5를 나타내는 감열식 유량센서의 단면도.

제12도는 본 발명의 실시예 5의 감열식 유량센서의 주요부 사시도.

제13도는 본 발명의 실시예 6을 나타내는 감열식 유량센서의 상류 설명도.

제14도는 본 발명의 실시예 7을 나타내는 감열식 유량센서의 단면도.

제15도는 제14도에 나타내는 감열식 유량센서의 선 A-A 단면도.

제16도는 본 발명의 실시예 8을 나타내는 감열식 유량센서의 단면도.

제17도는 본 발명의 또다른 실시예를 나타내는 감열식 유량센서의 사시도.

제18도는 제17도에 나타내는 감열식 유량센서의 정면도.

제19도는 본 발명에 의한 감열식 유량센서의 또다른 실시예를 나타내는 설명도.

제20도는 본 발명에 의한 감열식 유량센서의 또다른 실시예를 나타내는 설명도.

제21a도 내지 제21c도는 본 발명에 의한 감열식 유량센서의 또다른 실시예를 나타내는 설명도.

제22도는 본 발명에 의한 감열식 유량센서의 또다른 실시예를 나타내는 설명도.

제23도는 본 발명에 의한 감열식 유량센서의 또다른 실시예를 나타내는 설명도.

제24도는 종래의 감열식 유량센서를 나타내는 부분 단면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 주도관 2 : 정류기

3 : 계측용 관로 4 : 발열 저항체

5 : 지주 6 : 제어 회로부

7 : 온도 보상용 저항체 8 : 흡기덕트

9 : 스토틀 밸브

10 : 주도관 내벽과 스로틀 밸브사이의 유통로

11 : 주도관 내벽과 스로틀 밸브사이의 유통로

21a-21j : 판형상의 정류부재

[실시예 1]

제1도는, 본 발명의 한 실시예를 나타내는 감열식 유량센서의 상류측에서 본 개략도이며, 제24도와 동일한 것은 동일부호를 사용하였다. 제2도는 제1도의 단면도. 제3도는 주요부 사시도를 나타내고 있다. 각 도면에 있어서, 흡기통로인 주도관(1)과 유량을 계측하기 위한 발열 저항체(4)를 내포하는 계측용 관로(3)로 유통로가 구성되어 있다. 부호 21a는 주도관(1)과 계측용 관로(3)와의 사이에 계측용 관로(3)의 축중심과 거의 평행하게 설치된 판형상의 정류부재이다. 그 상, 하의 판형상의 정류부재 (21a)는 주도관(1)의 내면의 상, 하의 대향위치보다 계측용 관로(3)의 중심축 방향으로 돌출하는 것으로, 계측용 관로(3)의 유입구(3a)측보다 상류방향으로 돌출하며, 또한, 유출구(3b)측보다 하류방향으로 돌출되어 있다. 또한, 상부의 정류부재(21a)는 좌, 우로 분할되어 계측용 관로(3)의 지주를 겸용하는 것으로서, 그 좌, 우의 정류부재 (21a)의 사이에 검출소자(4), 저항체(7)의 장착부재가 개재되어 있다. 또한, 부호 5는 지주이다.

이와 같은 감열식 유량센서는 제4도에 나타내듯이 후부의 일부(8a)가 만곡된 흡기덕트(8)에 접속될 때에는 흡기 덕트(8)에서 휘어진 공기(A)가 정류판(21a)에 닿는 방향으로 되도록 배치된다.

상기와 같이 구성된 감열식 유량센서에 있어서는, 제4도에 나타내듯이 상류측에 후부의 일부(8a)가 만곡되어 흡기덕트(8)가 설치된 경우, 흡기덕트(8)에서 주도관(1)내에서 편류가 발생하며, 이 편류는 또한 상류에 장착된 에어클리너의 엘레멘트의 오손등에 의해 변화되지만, 이와 같은 계측용 관로(3)의 축중심에 대하여 거의 평행이 아닌 흐름의 벡터를 편류원에 의해 가까운곳부터 거의 평행으로 되도록 수정하는 것으로, 주도관내의 흐름의 편중을 억제하며, 계측용 관로(3)로의 유입이 안정되도록 되어 있다. 즉, 정류부재(21a)가 없으면, 공기(A)가 휘어진 상태로 유입되어 공기(Aa)로 나타내듯이 아래측으로 편류되어 버리지만, 본 실시예에서는 이것을 방지할 수 있다.

또한, 제5도에 나타내듯이 하류측에 근접개고에 스로틀 밸브(9)가 설치되는 경우, 스로틀 밸브(9)의 개방도가 작은 경우에는, 주도관내벽과 스로틀 밸브(9)의 사이의 유통로에서 스로틀 밸브(9)가 상류방향으로 열리는 측의 유통로(10)와 그 반대측의 유통로(11)의 통기저항차가 크게 되기 때문에 주도관내에서의 편류가 크게되지만, 본 발명의 정류부재(21a)에 의해 스로틀 밸브(9)의 개방도가 작으며, 상기 통로부(10, 11)의 통기 저항차가 큰 경우에도, 스로틀 밸브(9)에 의해 가까운 곳까지 주도관(1)내의 흐름을 계측용 관로(3)의 축 중심에 거의 평행하게 하도록 정류하기 위해, 주도관(1)내의 흐름의 편향을 완화하며, 계측용 관로(3)내의 흐름을 안정 시킨다.

또한, 각 도면에 있어서, 종래부터 사용되고 있는 허니컴(Honeycomb) 형상의 면판(2)의 주도관(1)의 입구측에만 나타내고 있지만, 상류측에 필요하다고 하는 것이 아니며, 또한, 하류측에 있어서도 좋은 것은 말할 것도 없다.

[실시예 2]

제6도 및 제7도는 본 발명의 실시예 2를 나타내는 감열식 유량센서의 단면도 및 사시도이다. 주도관(1)과 계측용 관로(3)의 사이에 설치되는 판형상의 정류부재(21b)는 계측용 관로(3)의 유입구(3a)보다 상류방향으로 돌출되어 설치되어 있다. 제4도에 나타내듯이 상류측에는 커다란 편류가 발생하고 있지만, 하류측에는 편류가 무시될 정도의 흡기계의 경우에는, 판형상의 정류부재(21b)를 계측용 관로(3)의 유입구(3a)측 보다도 상류방향으로 돌출시키는 것으로, 실시예 1의 경우와 동일하게 정류작용이 얻어지며, 계측용 관로내의 흐름이 안정됨과 동시에 유출구(3b)측으로는 정류부재는 돌출되지 않기 때문에 상기 정류부재 표면에서 발생하는 마찰저항을 감소할 수 있으며, 하류방향으로 유도되는 공기류에 여분의 저항을 부여하는 문제가 없게된다.

[실시예 3]

제8도, 제9도는 본 발 명의 실시예 3을 나타내는 감열식 유량센서의 단면도 및 사시도이다. 주도관(1)과 계측용 관로(3)의 사이에 설치되는 판형상의 정류부재(21c)는 계측용 관로(3)의 유입구(3a)보다 상류방향으로 돌출하고 있는 것과 함께, 하부의 정류부재(21c)가 유출구(3b)에 대응하는 부위(21m)가 절결되어 관로(3)보다 짧게되는 것에 의해 상기 관로(3)의 상류측으로 편재되어 설치되어 있다.

제4도에 나타내듯이 흡기계의 경우, 판 형상의 정류부재(21)를 계측용 관로(3)의 유입구(3a)보다도 돌출시켜, 편류원에 가까운 상류방향으로 편재시키는 것으로, 상류측의 편류에 대하여 실시예 1과 동일한 정류작용이 얻어짐과 동시에 유출구(3b)에 대응하는 일부가 절결되어 절결부(21m)로 되어 있는 것에 의해 정류부재 표면에서 발생하는 마찰저항을 더욱 감소시킬 수 있으며, 감열식 유량센서의 압력 손실을 저감할 수 있다.

[실시예 4]

제10도는 본 발명의 실시예 4를 나타내는 감열식 유량센서의 단면도이다. 이 경우, 주도관(1)과 계측용 관로(3)의 사이에 설치되는 판 형상의 정류부재(21d)는 계측용 관로(3)의 유출구(3b)측 보다 하류방향으로 돌출되어 설치되어 있다. 제5도에 나타내듯이 상류측은 편류가 무시되지만, 하류측 근접개소에 커다란 편류원이 존재하는 흡기계의 경우에는, 판 형상의 정류부재(21d)를 계측용 관로의 유출구(3b)보다도 하류방향으로 돌출시키는 것으로, 하류측의 편류에 대하여 실시예 1과 동일한 정류작용이 얻어지며, 계측용 관로내의 흐름이 안정된다. 특히, 본 예에서는 유입구(3a)측 보다 상류방향으로 돌출하고 있지 않기 때문에 상류측에서의 정류부재 표면에서 발생하는 마찰저항을 감소할 수 있다.

[실시예 5]

제11도 및 제12도는 본 발명의 실시예 5를 나타내는 감열식 유량센서의 단면도이다. 주도관(1)과 계측용 관로(3) 사이에 설치되는 판형상의 정류부재(21e)는 계측용 관로(3)의 유출구(3b)측보다 하류방향으로 돌출하고 있는 것과 동시에, 하부의 정류부재(21e)가 유입구(3a)측의 일부가 절결되어 절결부(21n)로 되며, 관로(3)보다 짧게되어 있으며, 이것에 의해 상기 관로(3)의 하류측으로 편재하여 설치되어 있다.

제5도에 나타내는 흡입계의 경우, 판 형상의 정류부재(21)를 계측용 관로(3)의 유출구(3b)보다도 돌출시켜, 편류원에 가까운 하류방향으로 편재시키는 것으로, 하류측의 편류에 대하여 실시예 1과 동일한 정류작용이 얻어짐과 함께, 정류부재 표면에서 발새하는 마찰저항을 절결부(21n)의 존재에 의해 더욱 감소시킬 수 있으며, 그 결과, 감열식 유량센서의 압력손실을 저감할 수 있다.

[실시예 6]

제13도는 본 발명의 실시예 6을 나타내는 감열식 유량센서의 상류측에서 본 개략도이다. 본 도면의 경우, 주도관(1)과 계측용 관로(3)의 사이에 설치되는 판형상의 정류부재(21f)가, 3개, 둘레방향으로 같은 간격으로 설치되어 있으며, 장착각(α, β, γ)은 거의 동일하게 되도록 설치되며, 주도관(1)내의 흡기통로를 균등분할하고 있다. 이것에 의해 상류측의 선회류등에 대해서도 높은 정류작용이 얻어지며, 이것은 판 형상의 정류부재(21)가 4개, 5개...로 증설됨에 따라서 그 정류작용도 향상된다.

[실시예 7]

제14도, 제15도는 본 발명의 실시예 7을 나타내는 감열식 유량센서의 단면도이며, 제15도는 제14도의 선 A-A의 단면을 나타내고 있다. 주도관(1)과 계측용 관로 (3)의 사이에 설치되는 판 형상의 정류부재(21g)에 있어서, 상류측의 선단이 상류방향으로 앞이 가늘게 되는 둥근부(Round)(22)를 부가한 것이며, 실시예 1과 동일의 정류작용이 얻어짐과 동시에 상기 둥근부(22)에 의해 유체의 정체의 완화, 박리의 억제등 형상저항을 감소시킬 수 있다.

[실시예 8]

제16도는 본 발명의 실시예 8을 나타내는 감열식 유량센서의 단면도이다.

주도관(1)과 계측용 관로(3)의 사이에 설치되는 판 형상의 정류부재(21h)에 있어서, 상류측의 선단에 상류방향으로 앞이 가늘은 둥근부(22)를 부가함과 함께, 상류에서 하류에 걸쳐서 단면폭(두꺼운부)이 차례로 작아지도록 구배(23)를 이루게 하는 것으로서, 실시예 7에서 기술한 흡입유체의 박리의 억제를 더욱 향상할 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서, 판형상의 정류부재를 주도관(1)이나 또는 계측용 관로(3)에 일체화하는 것으로 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 별체로 하여도 좋다. 그리고, 예를 들어 제17도, 제18도에 나타내듯이 주도관(1)의 후부내면에 결합되는 링체(L)에 정류부재(i)를 일체화 하도록 하여 정류부재(21i)를 후부로부터 삽입하도록 하여도 좋다. 이 경우, 제18도에 나타내듯이 2장의 정류부재(21i)를 아래측에, 120°를 두고 배치하거나, 제19도에 나타내듯이 아래측에 T자형 상으로 배치하여도 좋다.

또한, 본 발명에서는 제20도에 나타내듯이 상부의 정류부재(21j)를 일체화하여 그 중앙에 중공부를 설치하며, 그 중공부를 검출소자(4) 및 저항체(7)의 삽입부로서 사용하여도 좋다. 또한, 본 발명은 유체로서는 내연기관에 도입되는 공기를 사용하여 설명하였지만, 액체등의 다른 유체에 관하여서도 본 발명을 적용할 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서도, 제21a도 내지 제21c도에 나타내듯이 제3도에 나타내는 감열식 유량센서에 있어서의 계측용 관로(3)의 유입구(3a)측 및 유출구(3b)측에서, 상, 하의-정류부재(21a)를 1장의 판으로 연결하여 상기 유입구(3a)측과 유출구 (3b)측을 상하로 횡단하는 것으로 하여도 좋다.

본 발명은 주도관과 계측용 관로와의 사이에 계측용 관로의 중심축과 평행방향으로 연장하는 판 형상의 정류부재를 설치하였기 때문에 유체가 편위되는 것을 방지할 수 있다.

이 때문에 예를 들면 감열식 유량센서의 상류에 커다랗게 만곡된 흡기 덕트가 장착되는 경우에 있어서의 에어 클리너 엘레멘트의 오손상태에 관계없이 계측용 관로내의 흐름을 안정하게 하여 흡기 공기량의 측정오차를 저감할 수 있다. 또는, 감열식 유량센서의 하류측의 근접 개소에 스로틀 밸브가 설치되며, 스로틀 밸브의 개방도가 작으며, 주도관 내벽과 스로틀 밸브 사이의 유통로에서 통기저항차가 큰 경우에도 편류원에 의해 가까운곳 까지 주도관내의 흐름을 계측용 관로의 축중심으로 거의 평행하게 되도록 정류할 수 있으며, 계측용 관로내의 흐름을 안정화 시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 정류부재를 계측용 관로의 유입구측에서 상류방향에 걸쳐서 돌출하는 것에 의해 설치하였기 때문에 계측용 관로의 유입구의 보다 상류측의 유체의 흐름을 정류화시키며, 게다가 하류측은 절결되어 있기 때문에 유체의 흐름에 대한 저항을 감소하여 유체를 안정하게 하류측으로 유도 할 수 있다.

또한, 본 발명은 정류부재를 계측용 관로의 유출구측에서 하류방향에 걸쳐서 돌출되도록 설치되 어있기 때문에 계측용 관로의 유출구의 보다 하류측의 유체흐름을 정류화할 수 있으며, 게다가 상류측은 절결되어 있기 때문에 유체의 흐름에 대한 저항을 감소하여 유체를 안정하게 하류측으로 유도 할 수 있다.

Claims

유체통로인 주도관과, 상기 주도관내에 수납되고 또한 검출용 소자가 내부에 위치된 계측용 관로를 구비한 감열식 유량센서에 있어서, 상기 주도관과 계측용 관로와의 사이에, 상기 계측용 관로의 중심축과 평행방향으로 연장하는 판형상의 정류부재를 설치한 것을 특징으로 하는 감열식 유량센서.
제1항에 있어서, 정류부재는 계측용 관로의 유입구측으로부터 상류방향에 걸쳐서 돌출되도록 설치되며, 유출구측이 절결되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 감열식 유량센서.
제1항에 있어서, 정류부재는 계측용 관로의 유출구측으로부터 하류방향에 걸쳐서 돌출되도록 설치되며, 유입구측이 절결되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 감열식 유량센서.