KR100740016B1 - 라인내에서 유동하는 매체의 질량을 측정하기 위한 측정장치 - Google Patents

라인내에서 유동하는 매체의 질량을 측정하기 위한 측정장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 특히, 내연기관의 흡입 공기와 같이 라인(2)내에서 유동하는 매체의 질량을 측정하기 위한 질량측정장치(1)에 관한 것이다. 상기 측정장치는 주위에서 유동매체가 흐르고 있는 측정소자(21)를 포함한다. 측정소자는 이 측정장치(1)의 유동채널(10)내에 배치되며, 상기 유동채널은 라인(2)내에 제공된다. 유동채널(10)은 라인(2)에 연결된 입구(12)와, 이 입구(12)의 하류에서 라인(2)에 연결된 적어도 하나의 출구(13) 사이에서 주요 유동방향(19)을 따라 연장되어 있다. 본 발명에 따라서, 유동채널(10)은 입구(12)와 측정소자(21) 사이에 배치된 제 1 분리점(15)에서, 상기 측정소자(21)가 배치된 측정채널(20)과 주요 유동방향에서 측정소자(21)를 우회하는 제 1 바이패스 채널(22)로 분기된다.
유동채널, 측정채널, 바이패스 채널, 분리점, 분리벽, 측정소자

Description

라인내에서 유동하는 매체의 질량을 측정하기 위한 측정장치{Measuring device for measuring the mass of a medium flowing in a line}
본 발명은 청구범위 제 1 항의 전제부에 기재된 바와 같은 라인내에서 유동하는 매체의 질량을 측정하기 위한 측정장치에 관한 것이다.
측정모듈(measuring module)내에 유동채널(flowing channel)이 구성되어 있는 측정장치가 DE 44 07 209 C2호에 이미 공지되어 있다. 상기 유동채널은 측정소자를 수용하며, 입구로부터 유동방향을 따라 점진적으로 좁아진다. 이 좁아진 단면에는 S형 방향 전환 채널이 연결되며, 이 방향 전환 채널의 횡단면 형상은 직사각형이다. 측정모듈은 삽입가능한 부품으로 형성된다. 측정모듈의 지지부재는 측정하고자 하는 라인의 벽에서 밀봉 방식으로 삽입되며 전자 평가회로를 수용한다.
측정소자로서는 예컨대, DE 43 38 891 A1호에 공지된 바와 같은 마이크로미케니컬(micromechanical) 부품이 특히 적합하다. DE 43 38 891 A1호에 공지된 측정소자는 두 개의 온도 감지 저항을 포함하고, 이 저항은 예를 들어, 산화 실리콘이나 질화 실리콘으로 이루어질 수 있으며 낮은 열전도성과 낮은 비열용량(specific thermal capacity)을 갖는다. 이들 온도 감지 저항은 실리콘 프레임에 의해 서로 단열된다. 온도 감지 저항들 중 하나는 고유의 측정센서로서 작동하는 한편, 제 2 온도 감지 저항은 유동 매체의 온도를 측정하기 위한 온도센서로서 작용한다.
또한 DE 36 27 465 C2 호에는 흡입채널내의 공기량을 측정하기 위한 것으로서, 측정소자에 현탁된 입자가 달라붙는 것을 감소시키기 위하여 유동방향에 대하여 소정의 각도로 기울어진 측정소자가 공지되어 있다. 또한, 이 명세서에는 공기유동내의 현탁된 입자가 달라붙는 것을 방지하기 위하여, 공기유동을 향하는 쪽이나 반대쪽 표면에 쐐기형 돌출부가 제공된 측정소자가 공지되어 있다. DE 39 41 330 C2 호에는 온도 감지 측정소자의 표면이 측정하고자 하는 매체의 유동방향에 대하여 소정의 각도로 기울어진 온도 감지 측정소자가 공지되어 있다. 이 측정소자가 유동방향에 대하여 약간만 기울어지거나 극단의 경우 유동방향과 평행한 방향으로 설정될 때 측정특성은 각도에 비교적 크게 의존하지만, 측정소자의 측정표면과 매체의 유동방향 사이의 경사각이 클 때는 측정특성의 각도 의존성이 낮아지기 때문에, 이 명세서의 사상에 따르면, 매체의 유동방향과 측정소자의 측정표면 사이의 각도가 20o 내지 60o 범위일 때 비교적 확실하고 재현 가능한 측정결과가 얻어진다.
그렇지만, 공지된 측정장치들은, 유동매체내에 이송되는 먼지, 특히 먼지입자가 측정소자에 부딪칠 때, 이 먼지 입자에 의해 측정소자가 파손될 수 있는 단점을 갖는다. 특히, 예를 들면 DE 43 38 891 A1 호에 기재된 바와 같은 마이크로미케니컬 부품을 측정소자로서 사용할 때, 비교적 얇게 형성된 멤브레인(membrane)에 먼지 입자가 부딪치게 되어 오랜 시간에 걸쳐 이 멤브레인에 손상을 가할 수 있다. 이 때문에, 측정소자의 마모가 증가되고 조기 고장이 일어날 수 있다. 또한, 측정소자에는 특히, 측정소자의 멤브레인에는 오일이나 지방질의 오염 입자가 침전될 수 있으며, 이 오염 입자들은 고체 입자, 예를 들어, 먼지나 모래 입자용 결합제로서 역할하여 오랜 시간에 걸쳐 측정소자를 오염시킨다. 이러한 오염으로 인하여, 측정소자와 유동 매체 사이의 열 결합(thermal coupling)이 억제되며, 그 결과 측정특성 곡선이 이동하게 됨으로써 부득이한 측정 오류가 발생된다. 또한, 내연기관의 흡입채널내의 흡입 공기를 검출하기 위해 측정장치를 사용할 때, 점점 증가하는 측정소자의 오염정도로 인하여, 예를 들어, 연료 분사 밸브를 정상적으로 제어할 수 없을 뿐만 아니라 연료와 공기의 혼합을 최적으로 조절하지 못할 수 있게 되며, 이 때문에, 대기에 배출되는 내연기관의 배기가스 함유량은 더욱 악화된다.
공지된 측정장치의 다른 단점은 측정하고자 하는 라인내에서 유동이 맥동될 때 측정 정확도가 최적으로 형성되지 못한다는 것이다.
이에 비하여, 청구항 제 1 항의 특징을 가진, 라인내에서 유동하는 매체의 질량을 측정하기 위한 본 발명에 따른 측정장치는 유동매체내에서 함께 유동하는 오염 입자가 측정소자에 제공되는 것을 완전히 방지하거나, 적어도 감소시킬 수 있는 장점을 갖는다. 특히, 마이크로미케니컬 부품으로서 구성된 측정소자의 멤브레인은 본 발명에 따른 조치를 통하여 유동매체내에서 함께 유동하는 오염 입자와의 충돌로부터 실질적으로 보호되어, 측정소자의 수명이 연장된다. 유동채널을 측정소자가 수용된 측정채널과 측정소자를 둘러싸는 바이패스 채널로 분할함으로써, 오염입자들은 바이패스 채널을 통해서 유동하고 측정소자를 후회하는 한편, 비교적 덜 오염된 매체는 측정채널을 통하여 측정소자를 지나 흐른다. 이로써, 측정소자, 특히, 얇고 민감한 측정소자의 멤브레인과 오염 입자의 충돌 위험성은 현저하게 감소된다. 또한, 오일 및 지방질의 오염 입자가 측정소자에 부딪치는 것을 줄일 수 있기 때문에, 측정소자에 먼지나 다른 고체 입자들이 달라붙음으로 인해 발생되는 오염이 방지된다. 이로인해, 특성곡선의 변화가 방지되며 얻어진 측정결과치의 정확도가 향상된다. 따라서, 내연기관의 흡입 공기량을 검출하기 위하여 본 발명에 따른 측정장치를 사용할 때, 내연기관의 배기가스 함유량이 악화되지 않는다.
종속항에 제시된 조치를 통하여, 청구항 제 1 항에 제시된 측정장치의 바람직한 실시와 개선이 가능하다.
특히, 유동채널이 측정채널과 바이패스 채널로 분기되는 분리점과 입구 사이에 굴곡부를 가지며, 상기 측정채널이 비교적 작은 곡률반경을 가진 내부영역에 이어지고 바이패스 채널은 상기 굴곡부의, 비교적 큰 곡률반경을 가진 주변영역에 이어지는 것이 바람직하다. 굴곡부내의 오염 입자에 작용하는 원심력으로 인하여, 오염 입자는 외측의 주변영역으로 밀려나게 되며, 그 결과 굴곡부의 주변영역에는 비교적 많은 오염 입자가 달라붙게 되고, 굴곡부의 내부영역에는 비교적 적은 오염 입자가 달라붙게 된다.
따라서, 대부분의 오염 입자는 측정소자를 우회하는 바이패스 채널로 진입하며 측정채널내로는 진입하지 않음으로, 측정소자의 주위를 흐르는 매체에 의한 오염은 명백히 감소된다.
또한, 대안으로서, 측정채널이 측정하고자 하는 라인의 종축선과 관련하여 입구로부터 반경방향으로 오프셋(offset)되게 설치될 수도 있다. 이로써 측정채널은 실질적으로 라인의 종축선에 평행하게 연장되며 라인의 종축선에 대해 평행한 입구의 돌출부에 의해 정해지는 오염 입자의 비행 경로 외부에 위치하게 된다.
측정채널과 바이패스 채널 사이에는 분리벽이 제공될 수 있으며, 이때 바이패스 채널과 측정채널은 측정소자의 하류에서 다시 합류되어 공동 출구에서 유출되거나, 측정장치내에서 측정채널과 바이패스 채널은 별도의 출구를 갖는 별도의 채널로서 연장될 수 있다. 특히, 측정채널과 바이패스 채널이 측정소자의 하류에서 공동 유동채널, 예를 들어 S-형 방향 전환 채널로 다시 합류되면, 유동분리를 방지하며 유동매체가 가급적 낮은 유동저항을 갖도록 하기 위하여 분리벽의 횡단면 형상은 유선형태를 이루는 것이 바람직하다.
측정채널 및 바이패스 채널의 출구는 유입면에 배치된 입구의 반대쪽, 즉, 측정장치의 배출면에 배치된다.
특히, 유동채널은 주요(primary) 유동방향과 반대로 측정채널과 제 2 바이패스 채널로 분기되는 제 2 분리점을 갖는 것이 바람직하다. 특히, 유동이 맥동될 때, 즉, 주요 유동방향과 반대인 역류성분이 발생할 때, 상기 조치를 통하여 역류방향에서도 측정소자를 지나는 매체에 오염 입자가 없기 때문에 바람직하다. 또한, 출구와 제 2 분리점 사이에 제 2 굴곡부가 제공되는 것이 바람직하다. 제 1 굴곡부와 제 2 굴곡부는 바람직하게는 서로 대칭적으로 구성되기 때문에, 유동이 역으로 강하게 맥동될 때에도 측정오류는 비교적 적다. 이때 양 굴곡부와 굴곡된 측정채널은 약 360o 각을 포함하는 고리를 형성한다.
본 발명의 실시예들을 도면에 간략히 도시하며 이하의 설명에서 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 측정장치의 제 1 실시예를 도시한 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 측정장치의 제 2 실시예를 도시한 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 측정장치의 제 3 실시예를 도시한 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 측정장치의 제 4 실시예를 도시한 단면도.
도 1은 유동매체의 질량, 특히, 내연기관의 흡입 공기량을 측정하기 위하여 사용되는 본 발명에 따른 측정장치(1)의 측면을 도시한 단면도이다.
측정장치(1)는 라인(2)내에 유동하는 매체의 질량을 검출한다. 이 도면에서 라인(2)은 단지 개략적으로 도시되어 있으며 적어도 측정장치(1)의 영역에서 종축선(3)을 따라 연장되어 있다. 라인(2)은 예를 들어, 내연기관의 흡입관일 수 있으며, 이 흡입관을 거쳐 내연기관이 주변의 공기를 흡입할 수 있다. 도시한 실시예에서, 매체, 예를 들어 흡입 공기는 오른쪽에서 왼쪽으로 라인(2)을 통해 유동한다. 라인(2)에서 유동방향은 화살표 4로 표시한다.
측정장치(1)는 바람직하게는 라인(2)내에서 반경방향으로 가늘게 연장된 형상을 가지며, 바람직하게는 라인(2)의 벽(5)에 형성된 구멍내에, 예를 들어 플러그 인(plug- in)식으로 삽입될 수 있다. 측정장치(1)를 라인(2)의 벽(5)에 삽입할 수 있는 플러그 모듈(plug module)로 구성함으로써 특히 간단하게 조립 및 관리 유지할 수 있다. 바람직한 실시예에 따라 측정장치(1)에는 전자 평가회로(6)가 주조 등의 소정의 방법으로 구비될 수 있다. 또한, 전자 평가회로(6)는 벽(5)의 외부에 수용될 수도 있다. 라인(2)의 벽(5)으로부터 돌출된 플러그부분(7)에는 측정장치(1)의 전류공급을 위한 그리고 측정장치(1)에 의해 얻어진 측정신호를 출력하기 위한 상응하는 단자(8)가 제공되며 상기 신호는 접속선(9)을 거쳐 평가회로(6)에 전달된다.
측정장치(1)는 합성수지로 예를 들어, 합성수지-사출 성형법을 통하여 일체로 제조될 수 있다. 측정장치(1)는 유동채널(10)을 가지며, 이 유동채널은 바이패스관의 방식으로 라인(2)의 주요 유동횡단면(11)과 평행하게 배치된다. 유동채널(10)은 입구(12)로부터 하나 이상의 출구까지 연장되어 있다. 도 1에 도시한 실시예에서는 제 1 출구(13)와 제 2 출구(14)가 제공된다. 입구(12)에서의 주요 유동방향은 화살표 16으로 표시되며 출구(13, 14)에서의 주요 유동방향은 각각 화살표 17, 18로 표시된다. 유동채널(10) 내부의 주요 유동방향은 화살표 19로 표시된다.
본 발명에 따라서, 유동채널(10)은 분리점(15)에서, 측정소자(21)가 배치된 측정채널(20)과 측정소자(21)를 우회하는 바이패스 채널(22)로 분기된다.
측정소자(21)는 접속선(23)을 거쳐 평가회로(6)와 접속되며, 바람직하게는 예를 들어, DE 43 38 891 A1 호에 제시된 바와 같은 마이크로미케니컬 부품으로 구성된다. 측정소자(21)는 공지된 방식으로 적어도 하나, 바람직하게는 두 개의 온도 감지 저항부품을 가지며, 이 온도 감지 저항부품은 예를 들어, 산화 실리콘이나 질화 실리콘으로 이루어진 유전 멤브레인(dielectric membrane)상에 구성된다. 이때, 유전 멤브레인은 낮은 열용량과 비교적 낮은 열전도성을 갖기 때문에 측정소자의 응답특성은 비교적 빠르다.
측정소자(21)는 도시한 바람직한 실시예에서, 실리콘을 기초로 하는 플레이트(plate) 형태의 지지부재 및 에칭에 의해 형성된 다수의 저항층을 포함하며, 상기 지지부재는 매우 낮은 두께를 가진, 에칭에 의해 형성된 멤브레인 형태의 센서영역을 구비한다. 상기 저항층은 적어도 하나의 온도 의존 측정저항과, 예를 들어 하나의 열저항으로 구성된다. 상기 열저항은 바람직하게는 멤브레인의 중앙에 배치되며, 온도센서에 의해 과도 온도(overtemperature)로 제어된다. 열저항에 의해 형성된 열영역의 상류 및 하류에는 열영역에 대해 대칭적으로 배치된 두 개의 측정저항이 배치된다. 측정소자(21)의 지지부재는 예를 들어, 금속으로 구성된 수용부의 리세스내에 동일 평면으로 삽입되어, 예를 들어 접착에 의해 유지된다. 이 수용부는 측정채널(20)내로 돌출되어 있으며, 유동매체는 수용부로부터 측정장치(1)의 측정채널(20)을 통하여 측정소자(21) 주위로 유동된다.
도 1에 도시한 실시예에서는 입구(12)와 분리점(15) 사이에 제 1 굴곡부(24)가 배치되며, 이 굴곡부는 도시한 실시예에서 주요 유동방향(19)으로 오른쪽으로 굽어진다. 이로써, 라인(2)내에 있는 오염 입자 즉, 입구(12)를 거쳐 유동채널(10)내로 침입하는 오염 입자는 그 관성 질량으로 인해 원심력에 의해 굴곡부(24)의 주변영역(25)으로 바깥쪽을 향하여 밀려나게 된다. 이때, 오염 입자는 예를 들어, 물방울 또는 오일방울과 같은 액체방울이나, 예를 들어, 먼지와 같은 고체 입자일 수 있다. 굴곡부(24)의 내부영역(26)은 원심력에 의한 오염 입자의 변위로 인해 비교적 적은 오염 입자로 오염된다.
측정채널(20)은 굴곡부(24)의 내부영역(26)에 이어지며, 이와 반대로 측정소자(21)를 우회하는 바이패스 채널(22)은 주요 유동방향(19)에서 굴곡부(24)의 주변영역(25)에 이어짐으로써, 특히 오염 입자로 오염된, 굴곡부(24)의 외부 영역(25)의 매체는 제 2 출구(14)를 거쳐 라인(2) 내로 귀환되며, 이때 측정소자(21)에 오염 입자가 부딪쳐 손상을 줄 위험은 없다. 이것은 측정소자(21)가 상술한 바와 같이 오염 입자의 부딪침에 특히 민감한 멤브레인 형태의 센서 영역을 구비한 마이크로미케니컬 부품으로 구성될 때 특히 중요하다. 본 발명에 따른 조치를 통하여, 측정하고자 하는 유동 매체의 기체 상태로부터 오염 입자를 포함하는 고체 또는 액체 상태를 분리할 수 있다. 오염된 매체를 제 2 출구(14)로 방출함으로써, 바이패스 채널(22)이나 굴곡부(24)의 주변영역(25)내에 오염 입자가 축적되는 것을 방지할 수 있으며 이로써 자가 정화 효과(self-cleaning effect)를 얻을 수 있다.
도 1에 도시한 실시예에서, 측정채널(20)과 바이패스 채널(22)은 립(lip)형태의 얇은 분리벽(27)에 의해 분리된다. 측정채널(20)과 바이패스 채널(22)은 서로 평행하게 연장되어 있으며 측정채널(20)을 통과한 매체와 바이패스 채널(22)을 통과한 매체는 분리된 인접 출구(13, 14)들로 흘러 나간다. 이때, 출구(13, 14)는 라인(2)의 주요 유동방향(4) 반대편의 배출면(28)에 배치되며, 이 배출면은 라인(2)의 주요 유동방향(4)을 향하면서 입구(12)가 배치되어 있는 유입면(29)과 마주놓인다. 배출면(28)과 도 1에 도시한 유입면(29)의 아래쪽 부분은 도 1에 도시한 실시예에서 유동특성에 따른 곡선 횡단면 상수를 갖는다. 립(lip) 형태의 분리벽(27)은 제조기술상 비교적 간단히 제작되며, 경우에 따라서 유동채널(10)의 형성후에 이 유동채널내에 차후에 설치되기도 한다.
도 2는 본 발명에 따른 측정장치(1)의 제 2 실시예를 도시한다. 상술한 부품이나 이에 상응하는 부품들은 동일 도면부호로 표시한다.
도 2에 도시한 실시예는 도 1에 도시한 실시예와 유사하지만, 측정소자(21)를 수용하는 측정채널(20)과 측정소자(21)를 우회하는 바이패스 채널(22)이 분리벽(27)의 하류쪽 또는 측정소자(21)의 하류쪽에서 S형 방향 전환채널(40)의 형태인 공동 유동채널로 다시 합류된다는 점이 다르다. 방향 전환채널(40)의 출구(30)는 라인(2)의 주요 유동방향(4)과 관련하여 경사진 섹션(41)에 배치된다. 상기 방향 전환채널(40)을 설치함으로써 비교적 큰 역류성분을 가진 유동이 심하게 맥동하는 경우에도 적은 측정 에러만이 나타난다.
도 2에 도시한 실시예는 굴곡부(24)에 의해서가 아니라 측정채널(20)이 라인(2)의 종축선(3)과 관련해서 입구(12)로부터 반경방향으로 오프셋됨으로써, 바이패스 채널(22)에는 오염 입자로 심하게 오염된 매체가 유입되고 측정채널(20)에는 오염 입자가 미미하게 오염된 매체가 유입된다는 점이 도 1에 도시한 실시예와 다르다. 오염 입자의 비행 경로는 실질적으로 라인(2)의 종축선(3)과 평행하기 때문에, 분리점(15)이 라인(2)의 종축선(3)과 평행한 입구(12)의 투영면(projection) 외부에 배치되는 경우, 측정채널(20)에는 비교적 적은 오염 입자만이 도달된다. 본 실시예에서 분리벽(27)은 유동분리를 방지하며 유동매체가 가능한 낮은 유동저항을 갖도록 유선형태를 가진다.
도 3은 본 발명에 따른 측정장치의 제 3 실시예를 도시한다. 도 3에서도 설명을 쉽게 하기 위하여 상술한 부품 또는 이에 상응하는 부품들은 동일 도면부호로 표시한다.
도 1에 도시한 실시예에서와 유사한 방식으로, 유동채널(10)은 주요 유동방향(19)으로 측정소자(21)가 배치된 측정채널(20)과 바이패스 채널(22)로 분기된다. 측정채널(20)과 제 1 바이패스 채널(22)은 주요 유동방향(19)으로 분리점(15)의 상류에서 서로 반대로 굽어져 있으므로, 측정장치(1)의 배출면(28)에 배치된 제 2 출구(14)를 향하는 바이패스 채널(22)은 비교적 짧은 경로를 형성한다. 상술한 방식으로, 측정채널(20)은 굴곡부(24)의 내부영역(26)에 이어지며 바이패스 채널(22)은 주변영역에 이어짐으로써, 오염 입자에 작용하는 원심력으로 인해 오염 입자는 대부분 바이패스 채널(22)내로 진입하며 측정소자(21)에는 이르지 않는다. 굴곡부(24)의 곡률은 측정채널(20)에서 계속되며, 이 측정채널(20)은 굴곡부(24)와 함께 입구(12)로부터 제 1 출구(13)를 향하여 약 360o 의 각도를 포함하는 고리를 형성한다.
본 실시예에서, 측정소자(21)는 라인(2)에서 주요 유동방향(4)과 반대방향의 유동 매체와 접촉하며, 측정채널(20)은 계속 방향 전환되고 출구(13)에서 입구(12)에 대해 거의 동일한 축방향 위치에서, 그렇지만 유동채널(10)의 폭에 상응하게 측면으로 오프셋되어 라인(2)내로 복귀한다. 이로써 측정채널(20)을 거의 대칭적으로 구성할 수 있으며, 따라서 본 발명에 따른 측정장치(1)에 의해 검출된 유동매체의 질량은 유동방향과는 거의 무관하다. 이것은, 예를 들어 내연기관의 흡입관내에서 발생되는 바와 같이, 비교적 큰 역류성분을 갖는 유동이 심하게 맥동될 때 중요하다. 그렇지만, 센서 근처에서 발생하는 유동현상에 따라서, 큰 역류 성분의 장점을 유지하면서 측정채널(20)을 비대칭으로 형성할 수도 있다.
도 4는 본 발명에 따른 측정장치(1)의 제 4 실시예를 도시한다. 여기서도 상술한 부품 또는 이에 상응하는 부품들은 동일 도면부호로 표시함으로써 반복 설명은 생략한다.
도 4에 도시한 실시예는 도 3에 도시한 실시예와 대체적으로 일치한다. 다른 점은, 유동채널(10)이 주요 유동방향(19)으로, 출구(14)와 통하며 측정소자(21)를 우회하는 제 1 바이패스 채널(22)과 측정 채널(20)로 분기되는 제 1 분리점(15)이 제공될 뿐만아니라, 측정소자(21)와 제 1 출구(13) 사이에는 제 2 분리점(50)이 제공된다는 것이며, 이 분리점에서 유동채널(10)은 주요 유동방향(19)과 반대로 측정소자(21)가 배치된 측정채널(20)과 측정소자(21)를 우회하는 제 2 바이패스 채널(51)로 분기된다. 도시한 실시예에서, 제 2 바이패스 채널(51)은 라인(2)의 종축선(3)과 실질적으로 평행하게 배치된 측정장치(1)의 측면에서 제 3 출구(52)에 있는 라인(2)과 통한다. 따라서, 제 2 바이패스 채널(51)은 마찬가지로 비교적 짧은 통로를 통하여 관련 출구(52)로 연장된다. 양 바이패스 채널(22, 51)들의 짧은 통로는 오염 입자의 침전을 방지한다.
또한, 도 4에 도시한 실시예에는 제 1 출구(13)와 제 2 분리점(50) 사이에 배치된 제 2 굴곡부(53)가 제공된다. 이때, 측정채널(20)은 주요 유동방향(19)과 반대로 비교적 낮은 곡률반경을 갖는 제 2 굴곡부(53)의 내부영역(54)과 이어지며, 제 2 바이패스 채널(51)은 주요 유동방향(19)과 반대로 비교적 큰 곡률반경을 갖는 제 2 굴곡부(2)의 주변영역(55)과 이어진다.
제 2 분리점(50)과 제 2 바이패스 채널(51)의 목적은 제 1 분리벽(15)과 동일한 방식으로, 주요 유동방향(19)과 반대의 비교적 큰 역류성분을 갖는 유동이 심하게 맥동할 때에도, 역류동안 제 2 출구(13)를 통하여 유입된 오염 입자를 원심력으로 인해, 측정채널(20)이 아니라 제 2 바이패스 채널(51)로 밀쳐냄으로 측정소자(21)를 우회하여 제 3 출구(52)로 유출시키려는 하는 것이다. 이러한 방식을 통하여, 주요 유동방향(19)에 대해 역행하는 역류가 짧은 시간에 걸쳐 발생하는 동안에도, 측정소자(21)에는 오염 입자가 확실히 근접하지 못한다.
바람직하게는, 유동채널(10)의 제 1 굴곡부(24)와 제 2 굴곡부(53)는 실질적으로 서로 대칭으로 형성된다. 또한, 제 1 굴곡부(24)와, 측정채널(20)과, 제 2 굴곡부(53)는 약 360o의 각도를 포함하는 고리를 이룬다.
본 발명은 도시한 실시예로 제한되지 않는다. 측정채널(20)과 바이패스 채널(22, 52)은, 사용상 유효하다면, 다른 방식으로도 형성될 수 있다. 경우에 따라서, 제 3 출구(52)를 측정장치의 배출면(28)에 제공하고 제 2 바이패스 채널(51)을 상응하게 연장하는 것이 바람직할 수 있다. 본 발명에 따른 측정장치는 기체 유동 매체뿐만 아니라 액체유동매체의 질량을 측정하는 데도 적합하다.

Claims (14)

  1. 라인(2)내에서 유동하는 매체의 질량, 특히 내연기관의 흡입 공기량을 측정하기 위한 측정장치(1)로서, 주위에 유동매체가 흐르게 되는 측정소자(21)를 구비하고, 상기 측정소자는 라인(2)에 제공된 측정장치(1)의 유동채널(10)에 배치되며, 상기 유동채널(10)은 라인(2)과 연결된 입구(12)와 이 입구(12)의 하류쪽에서 라인(2)에 연결된 하나 이상의 출구(13; 30)들 사이에서 주요 유동방향(19)을 따라 연장되는 측정장치에 있어서,
    상기 유동채널(10)은 입구(12)와 측정소자(21) 사이에 배치된 제 1 분리점(15)에서, 측정소자(21)가 배치된 측정채널(20)과, 주요 유동방향(19)으로 상기 측정소자(21)를 우회하는 제 1 바이패스 채널(22)로 분기되고, 상기 제 1 분리점(15)은 상기 라인(2)의 종축선(3)에 대해 평행한 입구(12)의 투영면 외부에 배치되는 것을 특징으로 하는 측정장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 유동채널(10)은 적어도 입구(12)와 제 1 분리점(15) 사이에서 제 1 굴곡부(24)를 가지고,
    상기 측정채널(20)은 곡률반경이 상대적으로 작은 제 1 굴곡부(24)의 내부영역(26)에 주요 유동방향(19)을 따라 이어지며, 제 1 바이패스 채널(22)은 곡률반경이 상대적으로 큰 제 1 굴곡부(24)의 주변영역(25)에 주요 유동방향(19)을 따라 이어지는 것을 특징으로 하는 측정장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 측정채널(20)은 라인(2)의 종축선(3)에 대해서 입구(12)로부터 반경방향으로 오프셋되어 있는 것을 특징으로 하는 측정장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 측정채널(20)과 제 1 바이패스 채널(22) 사이에서 주요 유동방향(19)으로 제 1 분리점(15)의 하류쪽에 분리벽(27)이 배치되는 것을 특징으로 하는 측정장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 측정채널(20)과 제 1 바이패스 채널(22)은 주요 유동방향(19)으로 측정소자(21)의 하류쪽에서 다시 합류되는 것을 특징으로 하는 측정장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 분리벽(27)의 횡단면 형상은 유선형인 것을 특징으로 하는 측정장치.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 측정채널(20)과 제 1 바이패스 채널(22)은 주요 유동방향(19)으로 제 1 분리점(15)의 하류쪽에서 실질적으로 서로 평행하게 연장되어 있으며, 공동의 출구나 두 개의 인접한 출구(13, 14)들과 통하는 것을 특징으로 하는 측정장치.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 측정채널(20)과 제 1 바이패스 채널(22)은 제 1 분리점(15)의 하류쪽에서 주요 유동방향(19)으로 일영역에서 반대로 굴곡되어 연장되어 있으며 공간적으로 분리되어 있는 출구(13, 14)들과 통하는 것을 특징으로 하는 측정장치.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 입구(12)는 측정장치(1)의 유입면(29)에 배치되고, 측정채널(20)과 제 1 바이패스 채널(22)의 출구(13, 14)들은 유입면(29)과 반대방향인 측정장치(10)의 배출면(28)에 배치되는 것을 특징으로 하는 측정장치.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 유동채널(10)은 출구(13)와 측정소자(21) 사이에 배치된 제 2 분리점(50)에서, 측정소자(21)가 배치된 측정채널(20)과, 주요 유동방향(19)과 반대방향으로 측정소자(21)를 우회하는 제 2 바이패스 채널(51)로 분기되는 것을 특징으로 하는 측정장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 유동채널(10)은 출구(13)와 제 2 분리점(50) 사이에 제 2 굴곡부(53)를 가지며,
    상기 측정채널(20)은 곡률반경이 상대적으로 작은 제 2 굴곡부(53)의 내부영역(54)에 주요 유동방향과 반대방향으로 이어지며, 제 2 바이패스 채널(51)은 곡률반경이 상대적으로 큰 제 2 굴곡부(53)의 주변영역(55)에 주요 유동방향(19)과 반대방향으로 이어지는 것을 특징으로 하는 측정장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 유동채널(10)의 제 1 굴곡부(24)와 제 2 굴곡부(53)는 실질적으로 서로 대칭으로 형성되는 것을 특징으로 하는 측정장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 측정채널(20)은 적어도 부분적으로 굴곡되며,
    상기 유동채널(10)의 제 1 굴곡부(24)와 제 2 굴곡부(53)는 상기 굴곡된 측정채널(20)과 함께 약 360o의 각도를 포함하는 고리를 형성하는 것을 특징으로 하는 측정장치.
  14. 제 10 항에 있어서, 상기 제 2 바이패스 채널(51)은 라인(2)의 종축선(3)과 실질적으로 평행하게 배치된 측정장치(1)의 측면에서 라인(2)과 통하는 것을 특징으로 하는 측정장치.
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