KR100866268B1 - 이물질 분리 장치를 포함하는 공기 유량 측정 장치 - Google Patents

Abstract

선행 기술에 따른 라인 내에서 유동하는 매체의 적어도 하나의 파라미터를 결정하는 장치 내의 측정 소자는 예를 들어 고체 입자와 같은 이물질로부터 충분히 보호되지 않는다.

본 발명에 따른 장치(1)는 측정 소자를 보호하는, 예컨대 내벽면(16)의 특수한 배치에 의해 측정 소자(30)로 이물질이 흘러들어올 수 있는 것을 방지하는 분리벽(27)을 포함하는 바이패스 채널(11)을 구비한다.

측정 소자, 분리벽, 바이패스 채널, 내벽면, 외부입자

Description

이물질 분리 장치를 포함하는 공기 유량 측정 장치 {Device for measuring air flow, comprising a device for separating foreign particles}

본 발명은 청구범위 제 1 항의 전제부에 따른 유동 매체의 적어도 하나의 파라미터를 결정하기 위한 장치에 관한 것이다.

독일 특허 공개 제 41 06 842 A1 호에는 바이패스 채널에 배치된 가스 체적 유량을 측정하기 위한 열선식(hot-wire) 센서가 공지되어 있으며, 상기 바이패스 채널의 개구의 하류측에 벽면이 제공되고, 상기 벽면은 바이패스 채널의 개구에 대해 평행하게 연장된다. 그러나 센서는 바이패스 채널의 음영 영역(shadowed region) 내에 배치되지 않으므로, 센서는 오염으로부터 보호되지 않는다.

유럽 특허 출원 제 803 712 A2 호에는 공기 유량 측정 센서가 공지되어 있으며, 상기 센서는 바이패스 채널 내부에 분리 지점 또는 분리벽을 갖는다. 또한, 바이패스 채널 내에는 바이패스 채널의 유입구에 대해 평행하고 상기 개구를 완전히 덮는 벽이 있다. 그러나 센서는 유입되는 액체로부터 보호되지 않는다.

독일 특허 공개 제 198 15 654 A1 호에는 라인 내에서 유동하는 매체의 양을 측정하기 위한 측정 장치가 공지되어 있으며, 상기 장치에서는 바이패스 채널 내부에 측정 소자를 고체 입자 및 그 밖의 오염물로부터 보호하는 분리 지점 및 분리벽이 제공된다. 그러나 바이패스 채널에서 내벽에 부딪히는 고체 입자의 반사로 인해 상기 고체 입자는 측정 채널 내로 반사되고 그곳에서 측정 소자에 부딪힐 수 있다. 반사 법칙으로 인해 고체 입자의 반사가 내벽의 변화에 의해 영향을 받을 수 있다는 사실은 제시되지 않는다.

간행물에 의해, 바이패스 채널 내에 분리벽이 제공되고 벽면이 제공된 바이패스 채널 구조가 공지되어 있으며, 상기 구조에서 상기 분리벽은 유동 방향으로 평행하게 연장되고, 상기 벽면은 바이패스 채널의 유입구에 대해 평행하게 연장되어 있다. 벽면은 측정 소자의 하류측에 위치한다. 또한, 측정 소자는 분리벽 및 깊이 위치한 유입구에 의해 관의 메인 유동으로부터 보호된다. 메인 채널과 측정 채널의 상이한 경로는 신호 잡음을 증가시킨다. 역류시 액체, 입자 및 오일은 직접 측정 채널 내에 도달할 수 있고, 측정 소자를 오염시키거나 손상시킬 수 있다.

그와 달리, 청구범위 제 1 항의 특징을 포함하는 본 발명에 따른 장치는 간단한 방식으로 적어도 하나의 측정 소자가 액체 및 입자와의 접촉으로부터 보호되는 장점을 갖는다.

종속 청구범위에 제시된 특징에 의해 청구범위 제 1 항에 언급된 장치의 바람직한 개선이 가능하다.

바이패스 채널의 유입구가 액체용 분리 에지를 구비하면 바람직하다. 그 이유는 이로써, 경우에 따라서 측정 소자에 도달할 수 있는 액체 벽막이 더 이상 바이패스 채널의 유입구 영역 내에 형성되지 않기 때문이다.

바이패스 채널의 배출구는 바람직하게 측면으로, 하부를 향해 또는 유동 방향으로 배향될 수 있다.

순방향 유동 및 역방향 유동시에도 상응하게 센서가 보호될 수 있도록 하기 위해, 분리벽은 바람직하게 적어도 하나의 U 형상 부분을 갖는다.

본 발명의 실시예가 도면에 간단하게 도시되며 하기에서 상세히 설명된다.

도 1은 유동 매체의 적어도 하나의 파라미터를 결정하기 위한 장치의 조립된 상태.

도 2a 내지 2d는 본 발명에 따른 장치의 측정 하우징 내의 바이패스 채널.

도 1은 측정될 매체가 흐르는 라인(2) 내에 어떻게 장치(1)가 조립되는지를 개략적으로 도시한다. 적어도 하나의 파라미터를 결정하기 위한 장치(1)는 일점쇄선으로 표시된 하부 직사각형으로 도시된 측정 하우징(6) 및 일점쇄선으로 표시된 상부 직사각형으로 도시된 캐리어 부분(7)으로 구성되고, 상기 캐리어 부분에는 예컨대 전자 평가 장치가 배치된다. 장치(1)의 본 실시예에서 측정 소자(30;도 2)가 사용되고, 상기 측정 소자는 예컨대 유동 매체의 체적 흐름을 결정한다. 측정될 수 있는 다른 파라미터들은 적합한 센서들에 의해 결정되는 예컨대 압력, 온도, 매체 성분의 농도 또는 유동 속도이다. 측정 하우징(6) 및 캐리어 부분(7)은 예컨대 공통의 종축선(8)을 가지며, 상기 종축선은 조립 방향으로 연장되며, 예를 들어 중심 축선일 수도 있다. 장치(1)는 라인(2)의 벽(5) 내로 예컨대 플러그 방식으로 삽입된다. 벽(5)은 라인(2)의 유동 횡단면을 제한하고, 상기 횡단면의 중심에는 유동 매체의 방향으로 벽(5)에 대해 평행하게 중심 축선(4)이 연장된다. 이하 메인 유동 방향이라고 하는 유동 매체의 방향은 화살표 3로 도시되고 왼쪽에서 오른쪽으로 진행한다.

도 2a는 바이패스 채널(11)을 포함하는 측정 하우징(6)을 도시한다. 바이패스 채널(11)은 유입구(13)를 포함하며, 매체는 상기 유입구를 통해 바이패스 채널(11) 내로 흐른다. 유입구(13) 하류측과 측정 소자(30)의 상류측에 내벽면(16)이 제공되며, 상기 내벽면은 유입구(13)에 대해 대략 평행하게 연장되며, 메인 유동 방향(3)으로 유입되는 고체 입자 및 액체 미립자와 같은 입자가 상기 내벽면에 정면으로, 즉 수직으로 부딪힌다. 유입구(13)의 투영은 내벽면(16)에서 완전히 커버된다. 유입구(13)의 상부는 분리 에지(18)에 의해 제한되므로, 거기에서 바이패스 채널 벽에는 측정 소자(30)에 도달할 수 있는 액체 벽막이 형성되지 않는다. 유입구(13) 이후에 바이패스 채널(11)의 섹션으로서 유입 채널(21)이 시작된다. 따라서 바이패스 채널(11)은 예컨대 캐리어 부분(7)에 대해 약 90°의 굽힘부를 형성한 후 중심 부분(20)에서 유동 방향(3)에 대해 대략 평행하게 연장되고, 배출 개구(25)를 통해 측정 하우징(6)을 다시 빠져나갈 수 있도록 하기 위해, 소위 배출 채널(23)을 형성하기 위해 아래로, 즉 캐리어 부분(7)으로부터 멀어지게 예컨대 대략 90°의 굽힘부를 형성한다. 즉, 바이패스 채널(11)은 예컨대 적어도 하나의 U 형상 부분을 갖는다. 배출구(25)는 측정 하우징(6)의 측면에 제공될 수 있거나, 또는 상기 배출구는, 매체가 유동 방향(3)으로 또는 유동 방향(3)에 대해 수직으로 아래로 바이패스 채널(11)을 다시 빠져나가도록 형성된다.

중심 부분(20)에 측정 소자(30)가 배치된다. 측정 소자(30)는 부분적으로 캐리어 부분(7) 내로 돌출한다. 측정 소자(30) 및 캐리어 부분(7)의 아래에 중심 부분(20)에는 도면 평면에 대해 수직으로 연장된 분리벽(27)이 제공되고, 상기 분리벽은 예컨대 바이패스 채널(11)의 경로에 매칭되는 U 형상을 갖는다. 분리벽(27)은 상류측에서, 음영 영역(35)에 위치하는 분리 지점(33)에서 시작된다. 음영 영역(35)은, 유동 방향(3)에 대해 수직인, 유입구(13)의 투영에 의해 커버되지 않는 바이패스 채널(11)의 부분이다. 즉, 유동 방향(3)에 대해 평행하게 바이패스 채널(11) 내로 유입되는 입자들은 먼저 음영 영역(35) 내로 도달하도록 편향되어야 한다. 바이패스 채널(11)의 하나의 벽 측면으로부터 다른 하나의 벽 측면으로 완전히 또는 거의 완전하게 연장되는 분리벽(27)은 바이패스 채널(11)을 2개의 채널, 즉 측정 소자(30)를 포함하는 측정 채널(40)과 기하학적으로 그 아래 위치한 바이패스 채널(42)로 분할한다. 측정 채널(40)은 예컨대 유입 채널(21) 또는 배출 채널(23)의 일부를 포함한다. 측정 소자(30)의 하류측에서 측정 채널(40) 및 바이패스 채널(42)이 다시 결합한다. 이것은 배출구(25) 바로 앞에서 이루어질 수 있다.

내벽면(16)의 축방향 배치는 분리 지점(33), 분리벽(27)의 상류측 시작부 및 분리벽(27)의 하류측 단부(34) 사이에 유동 방향으로 놓인다.

라인(2) 내에서 흐르는 매체가 액체 입자를 포함하고, 상기 입자가 바이패스 채널(11) 내로 흐르면, 분리 에지(18) 때문에, 측정 소자(30)를 향해 도달할 수 있는 어떠한 액체 벽막도 형성되지 않는다. 유입구(13)의 하류측에서 액체 입자가가 내벽면(16)에 부딪히고 거기에서 벽막을 형성하며, 상기 벽막은 바이패스 채널(42)을 통해 배출구(25)를 향해 이동한다. 고체 입자도 그 관성으로 인해 측정 채널(40)에 도달하지 않는다. 예를 들어 먼지 입자와 같은 고체 입자는 정면으로, 즉 수직으로 내벽면(16)에 부딪히고 거기에서 재반사되어 유입구(13)를 통해 다시 바이패스 채널(11)을 빠져나가거나, 또는 예컨대 유동에 의해 바이패스 채널(42) 내로 휩쓸려진다. 바이패스 채널(42)은 다량의 액체 유입시에도 모세관 효과가 나타나지 않도록 형성되고, 모세관 효과가 나타나지 않을 정도의 폭을 갖는다.

상기 효과에 의해 유입구(13)의 하류측에서 액체 방울 및 고체 입자를 갖지 않는 매체 부분이 캐리어 부분(7)을 향해 위로 편향되고, 측정 채널(40) 및 측정 소자(30)를 지나 흐르는 한편, 분리벽(27)에 의한 분리에 의해 액체 및 고체 입자를 포함하는 매체 부분은 하부에 위치한 바이패스 채널(42)을 통해 지나간다.

도 2b는 실질적으로 대략 중심 부분(20)의 영역에서 U 형상에 상응하는 바이패스 채널(11)의 다른 구조 가능성을 도시한다. 유입구(25)는 도 2a와 달리 유입구(13) 아래에 배치된다. 즉, 중심 축선(4)의 방향으로 배출구(25)와 측정 소자(30)의 간격이 유입구(13)와 측정 소자(30)의 간격보다 크다. 배출구(25)는 아래로도 개방될 수 있다. 즉, 유동 매체는 유동 방향(3)에 대해 수직으로 바이패스 채널(11)을 빠져나간다. 분리벽(27)은 예컨대 측정 채널(40) 내에서만 연장되고 U 형상을 갖는다.

도 2c에서는 도 2a와 달리 배출구(25)가 유입구(13)에 대해 평행하게 배치된다. 즉, 유동 매체는 유동 방향(3)으로 바이패스 채널(11)을 빠져나간다. 분리벽(27)은 측정 채널(40) 내에서 배출 채널(23)까지 연장되고 예컨대 S 형태를 갖는다.

도 2d에서 배출 채널(23)은 도 2b의 배출채널(23)의 단부로부터, 다시 유동 방향(3)에 대해, 예컨대 약 90˚의 굽힘부를 형성하므로, 상기 배출 채널은 다른 U 형상을 이루면서 적어도 부분적으로 유동 방향(3)과 반대로 연장된다. 배출구(25)는, 유동 매체가 바이패스 채널(11)을 수직으로(도 2d) 또는 유동 방향(3)과 반대로 빠져나가도록 형성될 수 있다.

바이패스 채널(11)의 형성 가능성은 예를 들어 맥동 특성, 역류 등과 같은 장치(1)에 대한 요구 조건에 따라 선택된다.

Claims (6)

1. 내연기관의 라인 내에서 유동하는 매체, 특히 흡입 공기의 하나 이상의 파라미터를 결정하는 장치로서, 유동 매체가 주위를 흐르는 하나 이상의 측정 소자, 및 라인에 연결된 유입구와 상기 유입구의 하류측에서 라인 내로 통하는 하나 이상의 배출구 사이에 유동 방향을 따라 연장된 바이패스 채널을 포함하고, 상기 바이패스 채널은 유입구와 측정 소자 사이에 하나 이상의 분리 지점을 갖고, 상기 분리 지점은 상기 바이패스 채널을, 하나 이상의 측정 소자가 배치된 측정 채널과 유동 방향으로 측정 소자를 우회하는 바이패스 채널로 분할하는 장치에 있어서,

   상기 바이패스 채널(11) 내의 유입구의 하류측에 내벽면(16)이 제공되고, 상기 내벽면은 유입구(13)에 대해 평행하게 연장되고, 또한 내벽면에서는 유동 방향(3)으로 볼 때 상기 유입구(13)의 투영을 완전히 커버하고, 상기 투영으로부터 유리된 분리 지점(33)은 분리벽(27)에 의해 형성되고, 상기 내벽면(16)은 상기 분리 지점(33), 상기 분리벽(27)의 상류측 시작부, 및 상기 분리벽(27)의 하류측 단부(34) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 공기 유량 측정 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 분리벽(27)은 U 형상인 것을 특징으로 하는 공기 유량 측정 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 분리벽(27)은 상기 바이패스 채널(11)의 경로와 일치하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 공기 유량 측정 장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 유입구(13)는 분리 에지(18)를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 유량 측정 장치.
5. 제 2 항에 있어서, 상기 분리벽(27)은 액체가 흐르는 바이패스 채널(42)을 한정하는 것을 특징으로 하는 공기 유량 측정 장치.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 바이패스 채널(11)은 하나 이상의 U 형상 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 공기 유량 측정 장치.

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