KR100581137B1 - 유속 측정 장치 - Google Patents

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KR100581137B1
KR100581137B1 KR1020050014039A KR20050014039A KR100581137B1 KR 100581137 B1 KR100581137 B1 KR 100581137B1 KR 1020050014039 A KR1020050014039 A KR 1020050014039A KR 20050014039 A KR20050014039 A KR 20050014039A KR 100581137 B1 KR100581137 B1 KR 100581137B1
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토시미츠 후지와라
사토시 노조에
나오츠구 우에다
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오므론 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 저속의 유체에 대해서도, 또한 어떠한 방향으로 부착하여도 유체중의 티끌 및 먼지를 제거하여 센서 소자로 인도하고, 정밀도 좋게 유체의 속도를 측정할 수 있는 유속 측정 장치를 제공하기 위한 것으로서, 상기 목적을 달성하기 위한 수단에 있어서, 만곡한 벽면을 갖는 내부 공간과, 벽면의 일단에 벽면의 접선 방향으로부터 내부 공간에 접속한 도입로와, 벽면의 타단에 벽면의 접선 방향으로부터 내부 공간에 접속한 배출로와, 벽면의 만곡 방향과 거의 직각으로 내부 공간에 접속한 분류로 배출로로 이루어지는 유로를 형성하고, 분류로 또는 분류로에 접속한 유로에 센서 소자를 배치하였다.
유속 측정

Description

유속 측정 장치{FLOW VELOCITY MEASURING DEVICE}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유속 측정 장치의 경사 정면 상방으로부터의 사시도.
도 2는 도 1의 유속 측정 장치의 경사 배면 하방으로부터의 사시도.
도 3은 도 1의 유속 측정 장치의 분해 사시도.
도 4는 도 3의 하우징의 평면도.
도 5는 도 3의 중간판의 평면도.
도 6은 도 3의 중간판의 이면을 도시한 사시도.
도 7은 도 3의 회로 기판의 측면도.
도 8은 도 1의 유속 측정 장치의 유로(flow passage)의 배치를 도시한 평면도.
도 9는 도 8의 A-A 단면도.
도 10은 도 1의 유속 측정 장치를 부착한 덕트의 사시도.
도 11은 도 8의 내부 공간을 간략화한 수평 단면도.
도 12는 도 8의 내부 공간을 간략화한 수직 단면도.
기술분야
본 발명은 유속 측정 장치에 관한 것이다.
종래기술
냉각 팬에 의해 공냉하는 퍼스널 컴퓨터를 위시한 전자 기기 등에서는 필터의 막힘에 의한 풍량 저하가 냉각 능력의 저하를 초래하고, 그 기능에 장애가 발생할 우려가 있어 유속 측정 장치로 항상 풍속을 감시하고, 풍량이 저하되었을 때에는 팬의 회전수를 높이거나 유저에 대해 경보를 발하거나 하도록 되어 있다. 종래, 이와 같은 용도로 이용되는 유속 측정 장치는 유로 중에 센서 소자를 배치하여 공기의 유속을 측정하는 구조로 되어 있다. 그러나, 종래의 유속 측정 장치를 장시간 사용하면, 공기 중의 티끌이나 먼지가 센서 소자에 부착, 퇴적하고 정밀도가 저하된다는 문제가 있다.
상기 문제를 해결하기 위해 JP-A-11-166720호 공보는 유로에 트랩 벽을 마련하고, 티끌 및 먼지의 관성에 의해 공기 흐름 중 티끌 및 먼지를 트랩 벽에 포착시키고 나서 공기 흐름을 센서 소자로 인도하는 장치를 개시하고 있다. 그러나, 상기 JP-A-11-166720호 공보에 개시된 장치는 공기 흐름의 속도가 느리면 티끌 및 먼지의 관성이 부족하여 충분히 분리되지 않는다는 결점이나, 횡 방향으로 설치하면 유로의 상방으로 위치하는 트랩 벽에 일단 포착된 티끌 및 먼지가 재차 공기 흐름 속으로 낙하하여 센서 소자로 운반되어 버린다는 문제가 있어 적용 가능한 범위가 한정된다.
그래서, 본 발명은 저속의 유체에 대해서도, 또한 어떠한 방향으로 부착하여도 유체중의 티끌 및 먼지를 제거하고 센서 소자로 인도하여 정밀도 좋게 유체의 속도를 측정할 수 있는 유속 측정 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명에 의한 유속 측정 장치는 만곡한 벽면을 갖는 내부 공간과, 상기 벽면의 일단에 상기 벽면의 접선 방향으로부터 상기 내부 공간에 접속한 도입로와, 상기 벽면의 타단에 상기 벽면의 접선 방향으로부터 상기 내부 공간에 접속한 배출로와, 상기 벽면의 만곡 방향(상기 도입로 및 상기 배출로의 접속 방향을 거의 포함하는 면의 방향)과 거의 직각으로 상기 내부 공간에 접속한 분류로로 이루어지는 유로를 형성하고, 상기 분류로 또는 상기 분류로에 접속한 유로에 센서 소자를 배치하고, 상기 도입로로부터 상기 내부 공간으로 유체를 도입하여 상기 배출로와 상기 분류로로 분류하고, 상기 분류로로부터 취출한 유체의 속도를 상기 센서 소자로 측정하는 것으로 한다.
상기 구성에 의하면, 상기 유속 측정 장치를 유체의 흐름 속에 놓으면 상기 유체의 흐름에 의해 상기 도입로로부터 상기 내부 공간으로 유체가 도입되고, 상기 내부 공간의 만곡한 벽면을 따라 유체가 흐르고 배출로로부터 배출된다. 이 때 유체중의 티끌 및 먼지는 관성의 법칙에 따라 직진하려고 하여 상기 벽면의 근처에 편재되게 되고, 상기 내부 공간의 상기 벽면에서 먼 부분에서는 티끌 및 먼지가 적은 청정한 유체를 얻을 수 있다. 상기 내부 공간에서는 이 청정한 유체를 상기 도입로, 상기 배출로 및 양자를 연결하는 상기 벽면을 따른 흐름의 방향과 개략 직각 의 방향에 마련한 상기 분류로로부터 상기 벽면을 따른 유체의 흐름을 무너뜨리는 일 없이 취출할 수 있다. 이 청정한 유체의 유속은 상기 유속 측정 장치의 외부의 유체의 속도에 의존하기 때문에, 이 청정한 유체의 속도를 상기 센서 소자로 측정함으로써 외부의 유체의 속도를 구할 수 있다. 또한, 상기 벽면을 따라 유체가 흐른 방향을 크게 구부림으로써 계속하여 티끌 및 먼지의 관성을 작용시키기 때문에, 유체의 속도가 지연되어도 티끌 및 먼지를 분리하여 유속을 측정할 수 있다.
또한, 본 발명의 유속 측정 장치는 적어도 2개의 상기 내부 공간을 가지며 하나의 내부 공간에 접속한 상기 분류로로부터 취출한 유체를 다른 상기 내부 공간에 접속한 상기 도입로로 인도하도록 직렬 및/또는 복수의 상기 내부 공간에 접속한 상기 분류로를 서로 접속한 것으로 하여도 좋고, 또한 상기 내부 공간은 상기 배출로 및/또는 상기 분류의 방향이 모두 평행하게 되지 않도록 배치하고, 바람직하게는 상기 배출로 및/또는 상기 분류로 방향이 90°이상 다르도록 하여도 좋다.
이와 같이 내부 공간을 직렬로 접속하면 센서 소자에 보내지는 유체로부터 보다 확실하게 티끌 및 먼지를 제거할 수 있다. 내부 공간을 병렬로 접속하여도 개개의 내부 공간 내에서의 유속을 내부 공간이 하나일 때와 같은 속도가 되도록 하면 하나하나의 내부 공간은 작아지고, 곡률 반경이 작아지기 때문에 관성에 의한 티끌 및 먼지의 분리 효과가 높아진다. 또한, 어느 하나의 내부 공간 또는 상기 내부 공간에 접속한 어느 하나의 유로가 막혀도 다른 내부 공간을 통과하는 경로가 기능하기 때문에 감도 조절을 하면 유속 측정을 할 수 있다. 또한, 상기 내부 공간으로부터 청정한 공기를 취출하는 분류로와 티끌 및 먼지를 운반하여 내는 상기 배 출로와의 위치 관계에 의해서는 특히 상기 배출로가 상기 분류로의 개구부의 상방에 위치하면, 일부의 티끌 및 먼지가 중력에 의해 배출로에 이르는 흐름으로부터 이탈하여 분류로에 취출되는 유체속으로 낙하하는 일이 있다. 그러나, 복수의 내부 공간을 분류로 방향을 바꾸어 접속 및/또는 배출로의 방향을 바꾸고, 바람직하게는 90°이상, 보다 바람직하게는 180°다른 방향으로 배치하면, 적어도 어느 하나의 내부 공간은 배출로가 분류로의 개구의 상부에 위치하지 않기 때문에 티끌 및 먼지의 분리를 최적으로 행할 수 있다.
또한, 본 발명의 유속 측정 장치에 있어서, 상기 내부 공간은 원통형이라도 좋고, 상기 분류로는 상기 내부 공간 내로 돌출한 실린더를 구비하여도 좋다.
상기 내부 공간이 원통형인 경우, 유체의 흐름은 원을 그리기 때문에 티끌 및 먼지의 관성은 유체의 흐름 방향과 항상 직교하여 벽면을 향하는 원심력으로서 작용하기 때문에 가장 효율이 좋다. 또한, 상기 분류로가 상기 내부 공간 내로 돌출한 통형상이면, 상기 분류로가 상기 내부 공간의 아래에 위치하도록 배치하여도, 중력에 의해 흐름으로부터 이탈한 티끌 및 먼지가 상기 실린더를 올라 갈수 없기 때문에, 상기 분류로로 유입되지 않는다.
또한, 본 발명의 다른 국면에 의한 유속 측정 장치는 제 1층 기판과, 제 2층 기판과, 상기 제 1층 기판과 상기 제 2층 기판과의 사이에 끼워진 중간판을 가지며, 상기 제 1층 기판과 상기 중간판과의 사이에 만곡한 벽면을 갖는 내부 공간과, 상기 벽면의 일단에 상기 벽면의 접선 방향으로부터 상기 내부 공간에 접속한 도입로와, 상기 벽면의 타단에 상기 벽면의 접선 방향으로부터 상기 내부 공간에 접속 한 배출로를 포함하는 제 1층 유로를 마련하고, 상기 중간판에 상기 중간판을 관통하여 상기 내부 공간에 접속하는 분류로를 마련하고, 상기 중간판과 상기 제 2층 기판과의 사이에 상기 분류로에 접속한 제 2층 유로를 마련하고, 상기 제 1층 기판 또는 상기 제 2층 기판에 상기 제 2층 유로 또는 상기 제 2층 유로에 접속한 유로 내에 배치되도록 센서 소자를 마련하고, 상기 도입로로부터 상기 내부 공간으로 유체를 도입하여 상기 배출로와 상기 분류로로 분류하고, 상기 분류로로부터 상기 제 2층 유로에 취출한 유체의 속도를 상기 센서 소자로 측정하는 것으로 한다.
상기 구성에 의하면, 상기 제 1층 유로와 상기 제 2층 유로와 상기 분류로에 의해 3 차원 유로를 구축할 수 있다. 이로써, 유체의 흐름 방향과 직교하는 방향 또는 비틀림 방향으로 유로를 접속할 수 있기 때문에, 유체에 포함되는 티끌 및 먼지를 상기 티끌 및 먼지의 관성에 의해 제거하고, 청정한 유체만을 취출하여 센서 소자로 인도하여 유속을 측정할 수 있다.
또한, 본 발명의 유속 측정 장치에 있어서, 상기 제 2층 유로는 상기 중간판에 마련한 홈이고, 상기 제 2층 기판은 상기 센서 소자 및 상기 센서 소자를 입력 또는 출력 신호를 처리하는 회로를 구비한 회로 기판이라도 좋고, 상기 제 1층 기판은 상기 중간판 및 상기 제 2층 기판을 수용하는 하우징의 일부로 되어 있어도 좋다.
상기 구성에 의하면, 상기 중간판에 마련한 홈을 상기 센서 소자를 위한 전자 회로를 마련한 회로 기판으로 막음으로써 상기 제 2층 유로를 구성하기 때문에 부품 개수가 적어지고 구조가 간단하게 된다. 또한, 상기 제 1층 기판을 장치 전체 를 수용하는 구조체와 일체화함으로써 구조가 간단하게 된다.
또한, 본 발명의 유속 측정 장치에 있어서, 상기 제 1층 유로는 적어도 2개의 상기 내부 공간을 가지며, 상기 중간판에 하나의 상기 내부 공간에 접속한 상기 도입로로부터 상기 중간판을 관통하는 연락 구멍을 마련하고, 다른 내부 공간에 접속한 분류로와 상기 연락 구멍을 연통시키도록 제 2층 유로를 배치하여도 좋고, 혹은 하나의 내부 공간에 접속한 상기 분류로와 다른 내부 공간에 접속한 상기 분류로를 서로 연통시키도록 제 2층 유로를 배치하여도 좋다.
어느 하나의 상기 내부 공간의 상기 분류로를 다른 상기 내부 공간의 도입로에 연통시킴으로써, 두번의 분리를 거쳐서 보다 청정한 유체를 상기 센서 소자로 인도할 수 있고, 어는 하나의 상기 내부 공간의 분류로를 다른 내부 공간의 분류로에 연통시킴으로써 복수의 상기 내부 공간을 병렬로 접속하고, 어느 하나의 상기 내부 공간, 상기 도입로, 상기 배출로 또는 상기 분류로가 막히더라고 다른 상기 내부 공간, 상기 도입로, 상기 배출로 또는 상기 분류로로부터 상기 센서 소자로 청정한 유체를 인도할 수 있다.
또한, 본 발명의 유속 측정 장치에 있어서, 상기 내부 공간에 접속한 상기 배출로 방향이 90°이상, 바람직하게는 180°방향이 다른 것으로 하여도 좋다.
상기 구성에 의하면, 배출로 방향을 바꿈으로써, 적어도 어느 하나의 상기 내부 공간에 있어서 중력에 의해 티끌 및 먼지가 상기 분류로에 유입하기 어려운 상기 배출로의 배치로 되기 때문에 본 발명의 유속 측정 장치는 설치하는 방향에 의하지 않고 높은 정밀도를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 유속 측정 장치에 있어서, 상기 내부 공간은 원통형이라도 좋고, 상기 분류로는 상기 내부 공간 내로 돌출한 실린더를 갖아도 좋다.
상기 분류로의 개구부를 상기 내부 공간 내로 돌출시킴으로써, 상기 중간판이 아래가 되도록 상기 유속 측정 장치를 설치해도 유체중의 티끌 및 먼지가 중력에 의해 상기 관통 구멍으로 들어가기 어렵다. 또한, 상기 내부 공간을 원통형으로 하면 유체의 흐름은 원을 그리기 때문에 티끌 및 먼지를 분리하는 효율이 좋다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 저속의 유체에 대해서도, 또한 어떠한 방향으로 부착하여도 유체중의 티끌 및 먼지를 제거하고 센서 소자로 인도하여 장기간에 걸쳐 정밀도 좋게 유체의 속도를 측정할 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예인 유속 측정 장치(1)를 각각 경사 정면 상방, 경사 배면 하방에서 본 도면이다. 유속 측정 장치(1)는 주로 공기의 유속을 측정하기 위한 것으로서, 제 1층 기판을 포함하는 하우징(2)과 커버(3)를 포함한다. 하우징(2)은 직육면체의 측면에 유속 측정 장치(1)를 측정 장소에 고정시키기 위한 나사 구멍(4a)을 갖는 오버행(overhangs)(4)을 마련한 형상이고, 정면으로 측정하는 공기의 흐름을 받아들이는 취입구(5)와, 배면에 제 1 배출구(6) 및 제 2 배출구(7)와, 측면에 제 1 커넥터 구멍(8a)과, 저면에 제 2 커넥터 구멍(8b) 및 위치 결정 구멍(9)을 갖고 있다. 커버(13)는 유속 측정 장치(1)의 배면에 계합하는 2개의 훅(10)에 의해 하우징(2)의 상면에 부착되고, 2개의 트리머 구멍(11)이 마련되어 있다. 제 1 커넥터 구멍(8a) 및 제 2 커넥터 구멍(8b) 중에는 각각 제 1 커넥터 (12a) 및 제 2 커넥터(12b)가 병렬로 접속되어 마련되어 있고, 커넥터(12a)와 커넥터(12b)의 어느 한쪽만을 사용하여 유속 측정 장치(1)와 외부의 기기를 접속할 수 있도록 되어 있다. 2개의 트리머 구멍(11)의 내부에 각각 마련된 트리머(13)는 유속 측정 장치(1)의 감도 조절을 하기 위한 것이다.
또한, 도 3에 도시한 바와 같이 유속 측정 장치(1)는 하우징(2) 중에, 중간판(14)과 패킹(15)과 제 2층 기판으로 이루어지는 회로 기판(16)을 수납하여 커버(13)로 고정시키고 있다.
하우징(2)은 정면의 측벽에 2개가 가늘고 긴 계합 구멍(17)과 배면의 측벽에 훅(10)이 계합하는 2개의 계합 홈(18)이 마련되어 있다. 저벽인 제 1층 기판(19)의 내벽의 일부에 중간판(14)과 동등한 두께의 오목부(20)가 마련되고, 오목부(20)의 바닥에 또 마련한 홈에 의해 제 1 층 유로(21)가 구획되어 있다. 도 4에 도시한 바와 같이 제 1층 유로(21)는 만곡한(본 실시예에서는 원형의) 벽면(22a, 22b)에 각각 둘러쌓인 오목부인 2개의 내부 공간(23a, 23b)을 갖고 있다. 또한, 취입구(5)로부터 똑바로 늘어난 취입실(24)과 내부 공간(23a)을 벽면(22a)의 일단에 접선 방향으로부터 접속하여 연통시키는 도입로(25a)가 마련되고, 도입로(25a)로부터 벽면(22a)을 따라 회전한 벽면(22a)의 타단에 접선 방향으로부터 접속한 배출로(26a)에 의해 제 1 배출구(6)로 통하는 합류 배출로(27)를 연통시키고 있다. 또한, 내부 공간(23b)의 벽면(22b)의 일단에 접선 방향으로부터 접속한 막다른 골목형상의 도입로(25b)와, 벽면(22a)의 타단에 접선 방향으로부터 접속하고, 배출로(26a)와 9O도의 각도로 접속하여 합류 배출로(27)로 통하는 배출로(26b)가 마련되어 있다. 또 한, 하우징(2)의 제 1층 기판(19)이 오목부(20)를 부분적으로 확장한 센서실(28)과, 제 2 배출구(7)로부터 늘어나는 측정 배출로(29)와, 센서실(28)과 측정 배출로(29)를 접속하는 센서 배출로(30)를 갖고 있다.
중간판(14)은 하우징(2)이 오목부(20)에 계합하여 제 1층 유로(21)의 상부를 밀봉하는 판이고, 도 5, 도 6에 윗면 및 이면을 도시한 바와 같이, 윗면에 설치하는 홈에 의해 제 2층 유로(31)가 구획되어 있다. 제 2층 유로(31)는 제 1 접속로(32) 및 제 2 접속로(33)로 되어 있고, 제 1 접속로(32) 및 제 2 접속로(33)의 일단에는 중간판(14)을 관통하는 분류로(34a 및 34b)가 마련되어 있다. 분류로(34a, 34b)는 실린더부(35a, 35b)를 갖음으로써 중간판(14)의 이면으로부터 개구부가 돌출하고 있고, 제 1 접속로(32)의 타단에는 중간판(14)을 관통하는 연락 구멍(36)이 마련되고, 제 2 접속로(33)의 타단은 중간판(14)의 측면에 개구하고 있다.
패킹(15)은 얇은 고무로 이루어지고, 중간판(14) 및 하우징(2)의 센서 배출로(30)의 상부를 밀봉하도록 되어 있고, 센서실(28)의 상부는 센서 구멍(37)이 마련되어 개구하고 있다.
회로 기판(16)은 트리머(13) 및 그 밖의 소자 등에 의해 측정 회로를 구성하는 프린트 기판으로서 커넥터(12a, 12b)를 갖고 있다. 도 7에 도시한 바와 같이 회로 기판(16)의 이면에는 발열체에 의해 풍속을 측정하는 센서 소자(38)가 부착되어 있다. 센서 소자(38)는 패킹(15)의 센서 구멍(37)을 관통하고, 센서실(28)의 내부에 배치된다.
커버(13)는 계합 폴(39)을 하우징(2)의 계합 구멍(17)에, 훅(10)을 계합 홈 (20)에 계합시켜, 하우징(2)의 내부에 중간판(14), 패킹(15) 및 회로 기판(16)을 서로 밀착시키도록 고정하게 되어 있다.
도 8은 하우징(2)의 오목부(20)에 중간판(14)을 부착한 상태의 평면도를 도시하고, 조립한 상태에서의 유속 측정 장치(1)의 유로 구성을 설명한다. 제 1 층 유로(21)의 내부 공간(23a, 23b)의 개략 중앙에 중간판(14)의 실린더부(35a, 35b)가 위치하고 있고, 내부 공간(23a, 23b)에는 각각 분류로(34a, 34b)가 위로부터 접속되게 된다. 그리고, 내부 공간(23a)은 분류로(34a)를 통하여 제 2층 유로(31)의 제 1 접속로(32)와 연통하고, 또한 연락 구멍(36)을 통하여 도입로(25b)에 연통하고 있다. 도입로(25b)가 접속하고 있는 내부 공간(23b)은 내부 공간(23b)의 중앙에 개구하는 분류로(34b)를 통하여 제 2층 유로(31)의 제 2 접속로(33)의 일단에 연통하고, 제 2 접속로(33)의 타단은 센서실(28)에 연통하게 되어 있다. 또한, 도 8의 A-A 단면인 도 9에 도시한 바와 같이, 분류로(34a, 34b)는 벽면(22a, 22b)의 만곡 방향에 대해 직각으로 마련되고, 실린더부(35a, 35b)는 내부 공간(23a, 23b) 내에 제 1 층 유로(21)의 높이의 개략 반분의 높이로 분류로(34a, 34b)가 개구하도록 상부로부터 돌출하고 있다.
도 10은 2개의 유속 측정 장치(1)를 덕트(40)의 속에 부착한 양상을 도시한다. 덕트(40)는 화살표로 도시한 바와 같이 필터(41)를 통하여 공기를 받아들이는 것이다. 유속 측정 장치(1)는 취입구(5)가 공기 흐름의 상류에 면하도록 나사(42)로 고정된다. 덕트(40)의 측벽에 부착된 유속 측정 장치(1)는 외부의 기기와 접속하는 배선 코드(43)가 커넥터(12a)에 접속되고, 배선 코드(43)는 덕트(40)의 내벽 을 타고 뻗어가도록 배선되어 있다. 한편, 덕트(40)의 저벽에 부착된 유속 측정 장치(1)는 덕트(40)의 저벽을 관통한 배선 코드(43)가 커넥터(12b)에 접속되어 있다.
이상의 유속 측정 장치(1)로 공기의 유속을 측정할 때 공기의 흐름을 설명한다. 도 10에 도시한 바와 같이 취입구(5)를 바람이 불어오는 쪽을 향하여 설치한 유속 측정 장치(1)의 내부의 공기 흐름은 도 8에 화살표로 도시되어 있다. 유속 측정 장치(1) 외부의 공기 유속이 0.5m/sec인 경우, 취입구(5)로부터 취입실(24)에 받아들인 공기는 취입구(5)보다도 좁은 도입로(25a)를 통과하기 때문에, 약 2m/sec로 빠르게 되어 내부 공간(23a)으로 벽면(22a)을 따라 취입(吹入)된다. 내부 공간(23a)에 취입된 공기는 벽면(22a)을 따라 내부 공간(23a)의 외주를 돌아 들어와, 약 0.9m/sec로 배출로(26a)로부터 합류 배출로(27)를 통과하여 제 1 배출구(6)로부터 유속 측정 장치(1)의 외부로 배출된다. 그러나, 내부 공간(23a)으로 취입된 공기의 일부는 배출로(26a)로부터 배출되지 않고 내부 공간(23a) 내를 계속 주회(周回)하고, 또한, 중간판(14)의 분류로(34a)를 약 0.4m/sec의 속도로 통과하여 제 1 접속로(32)로 인도된다. 분류로(34a)로부터 취출된 공기는 제 1 접속로(32)로부터, 또한 연락 구멍(36)을 통과하여 도입로(25b)로부터 내부 공간(23b)으로 약 0.6m/sec의 속도로 취입된다. 내부 공간(23b)에서도 내부 공간(23a)과 마찬가지로 취입된 공기의 약 70%는 배출로(26b) 및 합류 배출로(27)를 통과하여 제 1 배출구(6)로부터 배출되고, 약 30%의 공기가 분류로(34b)를 통과하여 제 2 접속로(33)로 유입된다. 분류로(34b)로부터 취출된 공기는 센서실(28)로 인도되고, 이 공기의 속도가 센서 소자(38)에 의해 계측된다. 센서실(28) 내의 공기의 속도는 취입구(5)로 부터 받아들이는 공기의 속도에 의해 결정되기 때문에, 유속 측정 장치(1)의 외부 공기의 유속을 산출할 수 있다. 센서실(28)에서 센서 소자(38)에 의해 속도가 계측된 공기는 센서 배출로(30) 및 측정 배출로(29)를 통과하여 제 2 배출구(7)로부터 외부로 배출된다.
도 11과 도 12에 내부 공간(23a)을 간략화하고, 각각 수평 단면도와 수직 단면도를 도시하고, 내부 공간(23a, 23b)에서의 공기에 주는 작용을 설명한다. 여기서는 패킹(15)은 반드시 필요한 구성 요소가 아니기 때문에 도시하고 있지 않다. 도입로(25a)로부터 내부 공간(23a)으로 취입된 공기는 도면중 속이 횐 화살표와 같이 흐른다. 공기는 도입로(25a)로부터 내벽(22a)을 따라 원호를 그리도록 흐르고, 주로 배출로(26a)로부터 배출되지만, 일부의 공기는 내부 공간(23a)을 더욱 주회한다. 이 때, 공기 중의 티끌 및 먼지는 도면중에 단선 화살표로 도시한 바와 같이 관성의 법칙에 따라 계속 직진하려고 한다. 본 실시예와 같이 공기가 원호를 그리는 경우에는 이 관성력은 벽면에 수직한 방향으로 작용하는 원심력으로서 이해된다. 이 때문에 공기 중의 티끌 및 먼지는 벽면(22a)의 방향으로 치우쳐 가고, 내부 공간(23a)의 중앙부에서는 티끌 및 먼지가 적은 청정한 공기를 얻을 수 있다. 벽면(22a) 부근을 흐르는 티끌 및 먼지를 많이 포함하는 공기는 벽면(22a)을 따라 배출로(26a)로부터 배출되고, 내부 공간(23a)의 중앙부의 청정한 공기가 분류로(34)를 통과하여 제 1 접속로(32)에 유입되게 된다. 유속 측정 장치(1)에서는 분류로(34a)로부터 취출되는 공기량의 내부 공간(23a)에 도입로(25a)로부터 취입되는 공기량에 대한 분류비는 약 0.3이다.
마찬가지로, 내부 공간(23b)에 있어도, 도입로(25b)로부터 취입된 공기는 약 7할이 배출로(26b)로부터 배출되고, 약 3할이 분류로(34b)로부터 취출된다. 여기서 내부 공간(23a, 23b)의 내부를 주회하는 공기의 티끌 및 먼지에 작용하는 원심력은 그 속도의 2승에 비례하고, 주회 반경에 반비례한다. 본 실시예의 유속 측정 장치(1)에 있어서, 내부 공간(23b)에 취입되는 공기는 내부 공간(23a)에 취입된 공기의 일부뿐이므로 내부 공간(23b)을 작게 함으로써 유로를 가늘게 하고 공기의 속도를 높임과 함께 유로의 반지름을 작게 하여 공기가 포함하고 있는 티끌 및 먼지에 작용하는 원심력이 작아지지 않도록 한다. 이렇게 하여, 더욱 티끌 및 먼지가 제거된 청정한 공기가 분류로(34b)로부터 취출되고, 제 2 접속로(33)를 통하여 센서실(28)로 인도되고, 센서 소자(38)에 의해 속도가 계측된다.
유속 측정 장치(1)에 있어서, 내부 공간(23a)에서의 분류비 및 내부 공간(23b)에서의 분류비는 모두 약 0.3이지만, 이 분류비가 크면, 도입로(25a, 25b)로부터 각각 분류로(34a, 34b)를 향하여 내부 공간(23a, 23b)의 반경 방향의 흐름으로 되어 버리고, 벽면(22a, 22b)을 따르는 흐름이 작아지기 때문에 티끌 및 먼지를 능숙하게 분리할 수 없게 된다. 이 때문에, 분류비를 0.5 이하로 하여, 벽면(22a, 22b)을 따른 공기의 흐름을 크게 하는 쪽이 바람직하다. 또한, 이 분류비를 너무 작게 하면 센서실(28) 내에서의 공기의 유속이 지나치게 늦어지기 때문에 유속의 차이에 의한 센서 소자(38)의 출력의 변화가 작고 게인이 작아진다. 이 때문에, 측정 범위나 유로의 형상이나 크기 등에 의해 센서 소자(38)에 의해 측정되는 공기 속도의 정밀도를 확보할 수 있는 범위에서 분류비를 작게 함으로써 본 발명의 유속 측정 장치(1)는 최적화된다.
상기 유속 측정 장치(1)를 아래로부터 바로위를 향하여 흐르는 공기의 속도를 측정하기 위해, 취입구(5)가 아래가 되도록 설치하면, 내부 공간(23a)의 배출로(26a)가 분류로(23a)의 경사 상방을 향하고, 공기가 분류로(25a)의 상방에서 배출로(26a)로부터 흘러나오려고 한다. 이 때 공기 중의 티끌 및 먼지에는 중력이 작용하기 때문에, 티끌 및 먼지의 일부는 벽면(22a)을 따른 흐름으로부터 이탈하여 분류로(34a)로 낙도하는 일이 있다. 그러나, 본 실시예에서는 내부 공간(23a)에서 분류한 공기를 다시 분류하고 센서 소자(38)로 인도하도록 직렬로 접속한 내부 공간(23b)의 배출로(26b)를 배출로(26a)에 대해 직각으로 배치하고 있기 때문에 배출로(26b)는 분류로(34b)의 경사 하방을 향하게 되고, 내부 공간(23a)과 같은 중력의 악영향이 없다. 또한, 유속 측정 장치(1)를 다른 어떠한 방향으로 설치하여도 내부 공간(23a) 및 내부 공간(23b)의 적어도 어느 한쪽이 중력의 영향을 받지 않고 티끌 및 먼지를 효과적으로 배출로(26a, 26b)로부터 배출할 수 있어 센서실(28)에 청정한 공기를 공급하고 센서 소자(38)에 티끌 및 먼지의 부착이나 퇴적에 의한 정밀도 저하를 초래하는 일이 없다. 또한, 내부 공간(23a, 23b)을 병렬로 하여 두면, 만일 큰 먼지나 무거운 티끌이 유로를 막더라도, 트리머(13)에 의해 감도 조절을 하면 남는 유로를 사용하여 재차 유속을 측정할 수 있게 된다.
벽면(22a, 22b)은 원통형의 벽이기 때문에, 공기와 공기중에 포함되는 티끌 및 먼지의 관성력 방향이 항상 흐름에 대해 직각으로 벽면(22a, 22b)을 향하는 방향으로 되고, 유속을 잃어버리지 않고 효율적으로 공기의 흐름을 만곡시켜, 공기 중의 티끌 및 먼지를 분리할 수 있다.
또한, 도 7에 도시한 바와 같이 분류로(34a, 34b)의 개구가 내부 공간(23a, 23b) 내로 돌출한 실린더부(35a, 35b)로 되어 있기 때문에 도입로(25a, 25b)로부터 취입된 공기를 벽면(22a, 22b)을 따라 흐르도록 내측에서 안내할 수 있다. 또한, 유속 측정 장치(1)를 상하 역으로 설치하고 분류로(34a, 34b)가 내부 공간(23a, 23b)으로부터 하향으로 늘어나도록 하여도 중력에 끌린 티끌 및 먼지는 특히 중량이 크고 유로의 아래를 타고 뻗는 것 같이 이동하는 티끌 및 먼지는 실린더부(35a, 35b)에 차단되어 분류로(34a, 34b)에 진입하기 어렵다. 이 경우에도 실린더부(35a, 35b)의 상부에서는 중력에 의해 티끌 및 먼지가 분류로로 낙하할 가능성이 남지만, 또한, 직렬로 접속한 내부 공간(23a, 23b)을 분류로(34a)와 분류로(34b)가 평행하게 되지 않도록 비틀림 각을 붙여 배치하면, 유속 측정 장치(1)를 어떠한 방향으로 설치하여도 2개의 내부 공간(23a, 23b)이 동시에 분류로(34a, 34b)를 아래로 하여 부착되는 일이 없고, 어느 하나가 중력의 악역향을 받지 않고 티끌 및 먼지를 효과적으로 분리할 수 있다.
유속 측정 장치(1)의 구조는 하우징(2)과 중간판(14)과 회로 기판(17)을 적층하여 제 1층 유로(21) 및 제 2층 유로(31)의 2개의 평면적인 유로를 구성하고, 중간판(14)에 관통 구멍을 뚫음으로써 제 1층 유로(21) 및 제 2층 유로(31)에 직교 방향으로 접속하는 분류로(34a, 34b)를 마련함으로써, 통상의 수지 성형품이라도 3차원의 유로 구성을 가능하게 하고, 앞서 기술한 바와 같은 효과를 갖는 복잡한 유로를 갖는 구조를 용이하게 실현 가능하게 하고 있다. 센서실(28), 센서 배출로 (30) 및 측정 배출로(29)는 유로를 2층 구조로 할 필요가 없기 때문에, 본 실시예에서는 제 1 층 유로(21) 및 제 2층 유로(31)와는 독립한 유로이지만(제 1 층 유로(21)와 제 2층 유로(31)의 양쪽에 걸치는 유로라고도 고려된다), 중간판(14) 위의 제 2층 유로에 마련하여도 제 2 접속로(33)의 중간판(14)에 다시 관통 구멍을 개방하여 제 1층 유로에 마련하여도 좋다. 또한, 유로를 구성하는 요소를 수용하는 하우징(2) 및 유속을 측정하기 위해 불가결한 센서 소자(38)를 실장한 회로 기판(16)을 유로를 구성하는 요소로서도 사용할 수 있는 구조로 함으로써 유속 측정 장치(1)는 더욱 염가로 제조할 수 있다.
본 발명은 필터의 막힘 검출이나 공조 기기의 풍량 제어 등, 티끌 및 먼지를 포함하는 유체의 유속을 측정하기 위해 폭넓게 사용할 수 있다.
본 발명은 저속의 유체에 대해서도, 또한 어떠한 방향으로 부착하여도 유체중의 티끌 및 먼지를 제거하고 센서 소자로 인도하여 장기간에 걸쳐 정밀도 좋게 유체의 속도를 측정하는데 광범위하게 사용될 수 있다.

Claims (15)

  1. 만곡한 벽면을 갖는 내부 공간과,
    상기 벽면의 일단에 상기 벽면의 접선 방향으로부터 상기 내부 공간에 접속한 도입로와,
    상기 벽향의 타단에 상기 벽면의 접선 방향으로부터 상기 내부 공간에 접속한 배출로와,
    상기 벽면의 만곡 방향과 거의 직각으로 상기 내부 공간에 접속한 분류로와,
    상기 분류로 또는 상기 분류로에 접속한 유로에 센서 소자로 이루어지는 유로(flow passage)를 포함하고,
    유체를 상기 도입로로부터 상기 내부 공간으로 도입하여 상기 배출로와 상기 분류로로 분류하고,
    상기 분류로로부터 취출한 유체의 속도를 상기 센서 소자로 측정하는 것을 특징으로 하는 유속 측정 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    적어도 2개의 상기 내부 공간을 가지며 하나의 내부 공간에 접속한 상기 분류로로부터 취출한 유체를 다른 내부 공간에 접속한 도입로로 인도하도록 직렬로 접속한 것을 특징으로 하는 유속 측정 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    적어도 2개의 상기 내부 공간을 가지며 하나의 내부 공간에 접속한 상기 분류로와 다른 내부 공간에 접속한 상기 분류로를 서로 연통시킨 것을 특징으로 하는 유속 측정 장치.
  4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
    하나의 상기 분류로의 상기 내부 공간에의 접속 방향과 다른 분류로의 상기 내부 공간에의 접속 방향 및/또는 하나의 상기 배출로의 상기 내부 공간에의 접속 방향과 다른 배출로의 상기 내부 공간에의 접속 방향이 다르도록 상기 내부 공간을 다른 방향으로 배치한 것을 특징으로 하는 유속 측정 장치.
  5. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
    하나의 상기 분류로의 상기 내부 공간에의 접속 방향과 다른 분류로의 상기 내부 공간에의 접속 방향 및/또는 하나의 상기 배출로의 상기 내부 공간에의 접속 방향과 다른 배출로의 상기 내부 공간에의 접속 방향이 90°이상 다른 것을 특징으로 하는 유속 측정 장치.
  6. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내부 공간은 원통형인 것을 특징으로 하는 유속 측정 장치.
  7. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분류로는 상기 내부 공간 내로 돌출한 실린더를 갖는 것을 특징으로 하는 유속 측정 장치.
  8. 제 1층 기판과, 제 2층 기판과, 상기 제 1층 기판과 상기 제 2층 기판과의 사이에 끼워진 중간판을 가지며,
    상기 제 1층 기판과 상기 중간판과의 사이에 만곡한 벽면을 갖는 내부 공간과,
    상기 벽면의 일단에 상기 벽면의 접선 방향으로부터 상기 내부 공간에 접속한 도입로와,
    상기 벽면의 타단에 상기 벽면의 접선 방향으로부터 상기 내부 공간에 접속한 배출로를 포함하는 제 1층 유로를 마련하고,
    상기 중간판에 상기 중간판을 관통하여 상기 내부 공간에 접속하는 분류로를 마련하고,
    상기 중간판과 상기 제 2층 기판과의 사이에 상기 분류로에 접속한 제 2층 유로를 마련하고,
    상기 제 1층 기판 또는 상기 제 2층 기판에 상기 제 2층 유로 또는 상기 제 2층 유로에 접속한 유로 내에 배치되도록 센서 소자를 마련하고,
    상기 도입로로부터 상기 내부 공간으로 유체를 도입하여 상기 배출로와 상기 분류로로 분류하고,
    상기 분류로로부터 상기 제 2층 유로에 취출한 유체의 속도를 상기 센서 소자로 측정하는 것을 특징으로 하는 유속 측정 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제 2층 유로는 상기 중간판에 마련한 홈이고,
    상기 제 2층 기판은 상기 센서 소자 및 상기 센서 소자를 입력 또는 출력 신호를 처리하는 회로를 구비한 회로 기판인 것을 특징으로 하는 유속 측정 장치.
  10. 제 8항 또는 제 9항에 있어서,
    상기 제 1층 기판은 상기 중간판 및 상기 제 2층 기판을 수용하는 하우징의 일부로 되어 있는 것을 특징으로 하는 유속 측정 장치.
  11. 제 8항 또는 제 9항에 있어서,
    상기 제 1층 유로는 적어도 2개의 상기 내부 공간을 가지며,
    상기 중간판에 하나의 상기 내부 공간에 접속한 상기 도입로로부터 상기 중간판을 관통하는 연락 구멍을 마련하고,
    다른 내부 공간에 접속한 분류로와 상기 연락 구멍을 연통시키도록 제 2층 유로를 배치한 것을 특징으로 하는 유속 측정 장치.
  12. 제 8항 또는 제 9항에 있어서,
    상기 제 1층 유로는 적어도 2개의 상기 내부 공간을 가지며,
    하나의 내부 공간에 접속한 상기 분류로와 다른 내부 공간에 접속한 상기 분류로를 서로 연통시키도록 제 2층 유로를 배치한 것을 특징으로 하는 유속 측정 장치.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 내부 공간에 접속한 상기 배출로 방향이 90°이상 다른 것을 특징으로 하는 유속 측정 장치.
  14. 제 8항, 제 9항 제 13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내부 공간은 원통형인 것을 특징으로 하는 유속 측정 장치.
  15. 제 8항, 제 9항, 제 13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분류로는 상기 내부 공간 내로 돌출한 실린더를 갖는 것을 특징으로 하는 유속 측정 장치.
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