KR101622541B1 - 유체의 파라미터를 검출하는 센서 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 메인 유동 방향(112)으로 흐르는 유체, 특히 유동 관을 통해 흐르는 내연기관의 흡입 공기 유량의 적어도 하나의 파라미터를 검출하는 센서 장치(110)에 관한 것이다. 센서 장치(110)는 유체의 파라미터를 검출하기 위한, 유체 내에 배치된 적어도 하나의 센서(115)를 포함한다. 또한, 센서 장치(110)는 메인 유동 방향(112)에 대해 가로방향으로 배치된 격자(132)를 포함하고, 상기 격자는 적어도 하나의 바(134)를 포함한다. 바(134)는 유체가 과류하는 적어도 하나의 표면(140, 142)에 적어도 하나의 전단 부재(144)를 포함하고, 상기 전단 부재는 유동 내에 상기 전단 부재의 하류에 난류 영역(154)이 주어지도록 형성된다.

Description

유체의 파라미터를 검출하는 센서 장치{Sensor arrangement for determining a parameter of a fluid medium}

본 발명은 다양한 기술 분야에 공지된, 유동하는 유체, 특히 유동 관을 통해 유동하는 유체의 적어도 하나의 파라미터를 검출하는 장치에 관한 것이다. 예컨대 공정 기술, 화학 또는 기계 제작 분야의 많은 프로세스에서 특정 특성들(예컨대 온도, 압력, 유동 속도, 유량, 체적 유량 등)을 갖는 유체, 특히 가스 유량(예를 들어 공기 유량)은 규정되어 공급되어야 한다. 여기에는 조절된 조건에서 실행되는 특수한 연소 공정이 포함된다.

가장 중요한 적용예는 특히 단위 시간당 정해진 공기 유량(공기 유동량)이 조절되어 공급되어야 하는, 특히 촉매에 의한 후속 배기가스 정화가 이루어지는, 차량 내연기관에서 연료의 연소이다. 공기 유동률을 측정하기 위해 다양한 유형의 센서들이 사용된다. 선행기술에 공지된 센서 유형은 소위 열막식 공기 유량 센서(HFM)이고, 상기 센서는 예컨대 DE 196 01 791 A1호의 실시예에 공지되어 있다. 상기 열막식 공기 유량 센서에서 일반적으로 센서 멤브레인을 가진 센서칩, 예컨대 실리콘-센서칩이 사용된다. 센서 멤브레인 상에 적어도 하나의 열 저항이 배치되고, 상기 열 저항은 2개 이상의 온도 저항(온도 센서)으로 둘러싸인다. 멤브레인을 통해 안내된 공기 유동에서 온도 분포가 변하고, 이것은 다시 온도 저항들에 의해 검출될 수 있고, 제어 회로 및 평가 회로에 의해 평가될 수 있다. 예를 들어 온도 저항들의 온도차로부터 공기 유량이 검출될 수 있다. 이러한 센서 유형의 다양한 다른 변형예들은 선행기술에 공지되어 있다. 본 발명은 열막식 공기 유량 센서의 전술한 센서 유형에 제한되는 것이 아니라, 기본적으로 고정 장착된 센서 또는 플러그인 센서로서 유동 매체 내에서 사용되는 대부분의 종류의 센서들에 적용될 수 있다.

선행기술에 공지된 플러그인 센서 구조의 단점은, 많은 경우에 전술한 플러그인 센서는 흡입 시스템에서 유동 저항으로 인한 압력 강하와 관련해서 문제를 일으키는 것이다. 이것은 특히 상기 센서의 신호의 신호 재현성이 최적이 아님을 의미한다.

많은 센서들, 특히 열막식 공기 유량 센서에는 실제로 격자 또는 조합된 격자가 배치된다. 상기 격자는 예컨대 유동 관 내에 통합될 수 있고, 일반적으로 유동 내에 플러그인 센서 또는 다른 센서로부터 몇 센티미터 상류에 배치하고, 유동 관 내의 속도 프로파일을 균일하게 하는 과제를 갖는다. 또한, 상기 격자는 유동으로부터 간헐적으로 발생하는 선회를 막는 과제를 갖는다. 격자의 보상 작용은 유동에 대한 제동 작용에 의해 달성된다. 동시에, 빠르고 느린 유체를 혼합하여 전체 관 횡단면에 걸쳐 속도 보상에 기여하는 소규모의 난류가 형성된다. 즉 센서의 특성 곡선(예를 들어 공기 유량과 출력 주파수 또는 출력 전압 사이의 관계)은 유동 공기의 속도 프로파일과 거의 무관한 것이 달성된다.

격자를 구비한 센서 장치의 예는 DE 199 42 502 A1호에 공지되어 있다. 측정 부재는 보호 격자의 하류 파이프에 또는 관 부분에 배치되고, 상기 보호 격자는 매체 유동을 방향 전환 시키고 액체 입자를 편향시킨다. 보호 격자의 하류에 길이방향 리브 또는 터뷸레이터(tabulator)가 배치될 수 있고, 이들은 제어되지 않은 와류 진동(eddy shedding)을 저지한다.

바람직하지 않게, 다수의 센서 장치들, 특히 공기 유량 센서는 종래의 격자, 예컨대 5 내지 10 mm의 메쉬(mesh) 깊이와 4 내지 7 mm의 메쉬 너비를 갖는 플라스틱 격자와 조합되어 대부분의 공기 유량 범위에서 비교적 양호하지 않은 재현 가능한 특성 곡선을 나타낸다. 이러한 문제점의 원인은 특히 개별 격자 바에서의 층난류성 유동 변환(트랜지션)이다. 변환 과정이 예컨대 온도, 형상, 유동 속도와 같은 경계 조건 또는 이와 유사한 경계 조건의 최소 변동에 매우 민감하게 반응하고, 이러한 파라미터들은 일반적으로 유동 관의 횡단면에 걸쳐 일정하게 주어지지 않기 때문에, 유동은 어디에서도 정확히 동시에 난류성이 아니다. 이로 인해, 격자의 하류 주변 유체의 유동 상태(층류 또는 난류)가 정확히 규정되지 않고 비교적 양호하지 않게 재현 가능한 공기 유량 범위가 존재한다. 이러한 불확실성은 센서 부재의 특성곡선 재현성에 반영된다.

본 발명의 과제는 공지된 센서 장치의 단점들이 적어도 거의 방지된, 메인 유동 방향으로 유동하는 유체의 적어도 하나의 파라미터를 검출하는 센서 장치를 제공하는 것이다. 또한, 상기 센서 장치에서 사용하기 위한 격자를 제공하는 것이다.

상기 과제는 청구범위 제 1 항에 따른 센서 장치 및 청구범위 제 9 항에 따른 격자에 의해 해결된다.

본 발명의 사상은, 유동하는 유체의 유동을 가능한 조기에, 즉 매우 낮은 유동 속도에서 난류로 만들어 명확한 유동 상태를 형성하는 것이다. 이것은 개선된 격자 바 프로파일을 사용함으로써 이루어지고, 상기 격자 바 프로파일은 유동을 비교적 신속하게, 유동 속도가 낮을 때 난류성으로 만든다. 이로 인해 항상 명확하고 양호하게 재현 가능한 유동 상태가 주어지고, 속도 프로파일은 유동 방향에 대해 가로방향으로 보강된 펄스 교환에 의해 효과적으로 균일화된다. 이로써, 외부 작용, 예컨대 센서 장치 전방에 접속된 흡입 시스템 내의 필터 부재의 오염에 의한 속도 프로파일의 변동에 대한 민감도가 낮아진다.

제안된 센서 장치에 의해 안정적인 유동과 센서 신호의 더 높은 재현성이 제공될 수 있다. 그 밖의, 유동 안정화 조치들, 예컨대 추가의 와이어 격자가 바람직하게 생략될 수 있으므로, 제안된 센서 장치를 위한 제조 비용은 종래의 센서 장치에 비해 감소될 수 있다. 그러나 물론, 선택적으로 다른 유동 안정화 조치들이 제공될 수 있다. 센서 장치는 종래의 센서 장치에 비해 높은 신호 품질, 특히 개선된 신호 잡음을 갖는다.

센서 장치는 기본적으로 전술한 다수의 센서들과 측정 원리 및 기체와 액체 같은 다수의 유체에 적합하다. 기본적으로 가능한 다수의 물리적 및/또는 화학적 파라미터, 즉 압력, 온도, 밀도, 유동률, 체적 유동률 또는 이와 유사한 것들이 측정될 수 있다. 따라서, 센서 장치는 측정될 파라미터(들)의 종류에 매칭되는 적어도 하나의 센서를 포함한다. 이하에서, 본 발명의 가능한 다른 방식의 실시예들을 제한하지 않으면서, 센서는 예컨대 전술한 DE 196 01 791 A1호 또는 선행기술의 다른 문서에 공지된 것과 같은 열막식 공기 유량 센서를 포함하는 것으로 가정한다.

기본적으로, 유체는 메인 유동 방향으로 적어도 거의 자유롭게 유동할 수 있고, 상기 메인 유동 방향은 센서 장치 영역에서 매체의 국부적 유동 방향을 의미한다. 이 경우 국부적 불균일성, 예컨대 와류는 고려되지 않으므로, 메인 유동 방향은 센서 장치의 영역에서 유체가 이송되는 메인 이송 방향이다. 바람직하게는 유체는 유동 관을 통해 유동하고, 이 경우 센서 장치는 예컨대 유동 관 세그먼트를 포함할 수 있고, 상기 유동 관 세그먼트는 (예컨대 적어도 하나의 수용부에 의해) 적어도 하나의 센서가 장착될 수 있는 적어도 하나의 하우징을 포함한다.

또한, 센서 장치는 메인 유동 방향에 대해 가로방향으로 배치된 적어도 하나의 격자를 갖고, 상기 격자는 적어도 하나의 바를 포함한다. 바람직하게는 다수의 바들이 제공되고, 상기 바들은 예컨대 서로 평행하게 및/또는 0°이 아닌 각도로 배치될 수 있다. 예컨대 전술한 선행기술과 유사하게 바들이 서로 교차하는 격자도 고려될 수 있다. 바람직하게는, 격자는 예컨대 유동 관 세그먼트의 분리 가능한 부분의 형태인 전술한 유동 관 세그먼트의 부분이다. 본 발명에 따라, 센서 장치 외에 상기 센서 장치에서 사용하기 위한 격자가 제안되고, 상기 격자에 대해 하기에서 설명되는 격자에 해당하는 실시예가 동일하게 적용된다.

"유동 방향에 대해 가로방향으로"이란, 본 경우에 바람직하게는 바와 메인 유동 방향 간의 90°의 각도를 의미하지만, 90°가 아닌, 예컨대 20°이하의 편차를 갖는 각도가 고려될 수 있다. 그러한 경우에 격자는 예컨대 완전히 또는 부분적으로 선행기술, 예컨대 DE 199 42 502 A1호에 공지된 격자에 해당할 수 있다.

예컨대 매체가 과류하는, 격자의 바 표면이 메인 유동 방향에 대해 평행하게 정렬될 수 있고, 이것은 본 발명의 범주에서 바람직하다. 그러나 평행이 아닌 것도 가능한데, 예컨대 50°이하의, 바람직하게 20°이하의, 특히 5°이하의 편차가 가능하다. 그러나 기본적으로 다른 각도 편차도 가능하다.

격자는 센서 부재의 상류에서 유동 정류기로서 작용한다. 예컨대 격자는 플라스틱 격자를 포함할 수 있다. 격자는 예컨대 메쉬 격자로서, 특히 4 내지 8 mm의 메쉬 너비를 가진 메쉬 격자로서 형성될 수 있다. 격자는 예컨대 센서 앞에 10 내지 50 mm의 간격으로 배치될 수 있다.

선행기술에 공지된 격자와 달리, 본 발명에 따라 사용된 격자는 본 발명의 전술한 기본 사상을 구현하기 위해 개선된 횡단면을 가진 적어도 하나의 격자 바를 포함한다. 특히, 유체가 과류하는, 바의 적어도 하나의 표면에 적어도 하나의 전단 부재가 배치됨으로써 개선이 이루어진다. 상기 전단 부재는, 유동 내의 전단 부재의 하류에 난류 영역이 형성되도록 설계된다. 특히 메인 유동 방향에 대해 가로방향으로 높은 속도 구배를 갖는 상기 층들은 심하게 불안정한 추가의 전단층을 형성한다. 이로 인해 야기된 유동 변화에 의해 격자 바 뒤에 반류가 야기되며, 즉 진동이 야기되고, 매우 조기에, 즉 매우 낮은 유동 속도에서 이미 높은 빈도로 난류가 생긴다. 이로 인해 층류로부터 훨씬 낮은 유동 속도의 난류로 유동 변환이 이루어진다. 센서에서의 유동은 거의 전체 작동 영역에 걸쳐 난류성이다.

적어도 하나의 전단 부재의 표면은 특히 유동 방향에 대해 가로방향으로, 즉 예컨대 바의 길이 방향에 대해 평행하게 배치된 숄더를 포함할 수 있다. 상기 숄더는 특히 날카로운 모서리를 가지게 형성될 수 있다. 전단 부재는 특히 서로 대향 배치된 바의 표면에 배치될 수 있고, 상기 바는 예컨대 실질적으로 대칭 횡단면을 갖는다.

바는 전단 부재의 하류에, 예컨대 스텝형으로 형성될 수 있는 숄더의 하류에 좁아진 연장부, 즉 황단면이 적어도 숄더 영역에서보다 좁고 바람직하게는 격자 바의 나머지 영역에서보다 좁은 바 영역을 포함할 수 있다. 상기 연장부는 예컨대 메인 유동 방향으로 테이퍼링될 수 있다. 즉 연장부는 예컨대 바의 대칭축에 대해서 경사를 가질 수 있다. 예컨대 0°내지 10°테이퍼링 각도α, 즉 경사와 대칭축 사이의 각도가 이용될 수 있다.

전단 부재의 상류에서, 즉 예컨대 숄더의 상류에서 바는 횡단면이 라운드된시작 섹션을 포함할 수 있다. 상기 시작 섹션은 예컨대 실질적으로 웨지 형태를 가질 수 있다. 웨지의 피크는 메인 유동 방향과 반대이다. 상기 피크는 라운드되어 형성될 수 있다. 웨지 형상의 웨지 면은 평평하거나 만곡되어 형성될 수도 있다. 그러나, 웨지 형상의 대안으로서 다른 형상, 예컨대 U-형태, 지지면 형태 또는 라운드된 또는 만곡된 다른 형태도 가능하다.

전술한 바와 같이, 격자는 특히 적어도 하나의 교차점에서 교차하는 적어도 2개, 바람직하게는 2개 이상의 바를 가진 크로스 격자로서 형성될 수 있다. 바들은 직각으로 또는 직각이 아닌 각도로 교차될 수 있다.

바람직한 실시예에서, 바들은 교차점 영역에서 적어도 하류측 홈을 가질 수 있고, 상기 홈에서 바 깊이, 즉 바의 대칭축을 따른 바의 깊이는 감소한다. 교차점 영역에서 본 발명에 따른 상기 홈은 기본적으로 2가지 효과를 갖는다. 즉, 벽 영향의 국부적 감소로 인해 속도 프로파일이 더 균일하고 안정적이 된다. 격자 바 후방의 분리 영역은 더 작아진다. 또한, 제안된 홈에 길이방향 와류가 형성되고, 상기 와류는 바 후방의 (분리 영역 내의) 느린 유체와 (분리 영역 외부의) 빠른 유체 사이의 증대된 운동량 교환을 야기한다. 이로 인해 분리 영역은 작아지고 안정화되고, 속도 프로파일은 전체적으로 더 균일하게 형성된다. 본 발명의 이 실시예는 또한, 유동의 균일화와 센서 장치의 더 높은 신호 재현성을 제공한다.

본 발명의 실시예들이 도면에 도시되고 하기에서 설명된다.

도 1A 및 도 1B는 센서 장치의 가능한 실시예를 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 격자의 실시예의 사시도.
도 3은 유체의 유동 특성을 나타낸, 도 2에 따른 격자 바의 횡단면도.
도 4는 바람직한 치수를 가진 도 3에 따른 격자 바의 횡단면도.
도 5는 교차점에 홈을 갖는 격자의 본 발명에 따른 실시예를 도시한 도면.

도 1A 및 도 1B에는 선행기술에 공지된 센서 장치(110)가 도시되고, 상기 센서 장치는 시중에서 구입할 수 있고(예를 들어 로베르트 보쉬 게엠베하 사 모델 "HFM7"의 열막식 공기 유량 센서), 본 발명의 범주에서 본 발명에 따라 변형될 수 있다. 도 1A는 센서 장치(110)를 측면에서 본 단면도를 도시하고, 도 1B에는 유동하는 유체의 메인 유동 방향(112)을 따라 전방에서 본 센서 장치(110)가 도시된다.

센서 장치(110)의 구조에 대한 실시예에 대해 선행기술이 참조된다. 센서 장치(110)는 이 실시예에서 열막식 공기 유량 센서 장치로서 형성되고, 열막식 공기 유량 센서(114)를 포함한다. 그러나 전술한 바와 같이, 대안으로서 또는 추가로 다른 종류의 센서들이 배치될 수 있다.

센서 장치(110)는 하우징(118)을 가진 유동 관 세그먼트(116)를 포함할 수 있다. 하우징(118)은 열막식 공기 유량 센서(114)의 측정 핑거(122)가 삽입될 수 있는 수용부(120)를 포함한다. 수용부(120)는, 측정 핑거(122)의 유입측에 유입 에지(124)를 포함하도록 형성되고, 상기 유입 에지의 실시예에 대해 예컨대 선행기술이 참조될 수 있다. 유입 에지(124)에 개구 형태의 유입부(126)가 형성된다. 측정 핑거(122)에서 상기 유입부(126)에 유동 채널(128)이 연결되고, 상기 유동 채널에 센서 부재(130)가 배치된다. 열막식 공기 유량 센서(114)의 기능을 위해 필요한 유동 채널(128)과 센서 부재(130)의 실시예에 대해 예컨대 선행기술이 참조될 수 있다. 모든 부재들은 도 1A 및 도 1B에 개략적으로만 도시된다.

특히 도 1B에서 볼 수 있는 바와 같이, 센서 장치(110)의 유동 관 세그먼트(116)는 측정 핑거(122)의 상류에 배치된 격자(132)를 포함한다. 상기 격자(132)는 이 실시예에서 실질적으로 서로 수직으로 교차하는 다수의 바(134)를 가진 메쉬 격자로서 형성된다. 상기 바들(134)은 다수의 교차점(136)에서 교차한다. 격자는 예컨대 유동 관 세그먼트(116)로부터 분리 가능한 개별부로서 형성될 수 있고, 이를 위해 예컨대 유동 관 세그먼트(116)에는 유입측에 격자(132)의 수용부를 위한 홈이 배치될 수 있다. 격자(132), 유동 관 세그먼트(116) 및 측정 핑거(122)의 부분들은 예컨대 전체적으로 또는 부분적으로 플라스틱 부품으로서 형성될 수 있고, 예컨대 재료로서 폴리아미드 및/또는 예컨대 30%의 유리섬유 충전제를 포함하는 폴리부틸렌테레프탈레이트를 포함할 수 있다.

도 1A 및 도 1B에는 격자(132)의 바들(134)이 개략적으로만 도시된다. 도 2 내지 도 5에는 다양한 실시예들에서 상기 격자(132)와 바들(134)이 본 발명에 따라 어떻게 변형될 수 있는지가 도시된다.

도 2 내지 도 4는 격자(132)의 본 발명에 따른 제 1 실시예를 도시한다. 격자(132)는 크로스 격자로서 형성되고, 예컨대 서로 수직으로 교차하는 바들(134)을 포함한다. 도 2의 사시도에는 수평으로 연장된 바들(134)이 적어도 거의 최적화된 횡단면을 가진 프로파일을 갖는 것이 도시된다. 상기 횡단면은 도 3 및 도 4에서 상세히 도시되고, 도 3은 격자 바(134) 주변의 유동 특성을 도시하고, 도 4는 바람직한 치수를 도시한다. 도 2에 따른 실시예에서, 수평 및 수직으로 연장된 바들(134)이 본 발명에 따른 횡단면을 갖는 것을 알 수 있다. 그러나 대안으로서, 개별 바(134)만, 예를 들어 수평으로 연장된 바 또는 수직으로 연장된 바 또는 몇 개의 바들(134)만, 예를 들어 각 두 번째 바들(134)만 상기와 같은 횡단면을 가질 수 있다.

예를 들어 도 3에 도시된 바와 같이 바들(134)은 예컨대 메인 유동 방향(112)에 대해 평행하게 배향되고, 즉 바(134)의 대칭축이 메인 유동 방향(112)에 대해 적어도 거의 평행하게 배향된다. 그러나 전술한 바와 같이, 바(134)의 다른 정렬, 예컨대 받음 각도(attack angle)로 배향될 수 있다. 또한, 바들은 도면에서 대칭축(138)에 대해 대칭인 프로파일을 갖는다. 이것은 반드시 필수적이지 않으므로, 비대칭 프로파일이 사용될 수도 있다.

바들(134)은 유동하는 유체가 과류하는 2개의 표면(140, 142)을 갖는다. 이러한 과류된 표면에 숄더(146) 형태의 전단 부재(144)가 각각 배치되고, 상기 전단 부재들(144)은 도시된 실시예에서 실질적으로 동일하게 형성된다. 그러나 이것은 반드시 필수적인 것은 아니다. 숄더(146)는 날카로운 모서리를 가지게 형성되고, 하류측에 횡단면(148)을 갖고, 상기 횡단면은 메인 유동 방향(112) 또는 대칭축(138)에 대해 예컨대 수직으로 또는 80°에서 약간 벗어난 각도, 예컨대 70° 내지 110°의 각도로 배치될 수 있다. 횡단면(148)은 예컨대 평평하게 형성될 수 있다.

전단 부재(144)는 바(134)의 프로파일을 전단 부재(144)의 상류에 배치된 시작 섹션(150)과 전단 부재(144)의 하류에 배치된 연장부(152)로 세분한다. 시작 섹션(150)은 도 3에 도시된 실시에에서 메인 유동 방향(112)과 반대인 라운드된 피크를 가진 쐐기 형태를 갖는다. 그와 달리 연장부(152)는 경사를 갖고, 나머지 바(134)보다 약간 더 좁게, 예를 들어 전단 부재(144)의 최대로 넓은 영역 내의 바(134)보다 더 좁게 형성된다.

도 4는 바(134)의 도 3에 도시된 실시예의 바람직한 치수를 도시한다. 길이 l₁은 시작 섹션(150)의 길이이고, 예컨대 3 mm 내지 7 mm일 수 있다. 연장부(152)의 길이 l₂는 예컨대 2 mm 내지 5 mm일 수 있다. 개별 숄더(146)의 높이, 즉 도 4에서 l₃로 도시된 횡단면(148)의 폭은 예컨대 0.05 내지 0.2 mm일 수 있다. 바(134)의 폭은 도 4에서 d로 도시된, 전단 부재(144)의 영역 내의 가장 넓은 지점에서 예컨대 0.5 내지 1.5 mm일 수 있다. 또한, 도 4에는 테이퍼링 각도 α, 즉 예컨대 대칭축(138)에 대한 연장부(152)의 평평하게 형성된 면의 각도가 도시된다. 상기 테이퍼링 각도 α는 예컨대 0°내지 10°일 수 있다.

도 3에는 바(134)에서 및 바(134) 후방에서의 유동 특성이 도시된다. 전단 부재(144) 후방에 전단층(154)이 형성되는 것을 알 수 있고, 상기 전단층에 메인 유동 방향(112) 및/또는 대칭축(138)에 대해 수직인 높은 속도 구배가 제공된다. 상기 전단층들(154)은 매우 불안정하고, 유동 변화를 야기하고, 상기 유동 변화에 의해 바(134) 후방의 반류(156)에 진동이 야기되고, 매우 조기에, 즉 유동 속도가 낮을 때 이미 높은 빈도로 난류가 나타난다.

도 2에 도시된 격자(132)의 실시예는 바(134)를 포함하고, 상기 바는 연속해서 일정한 바 깊이, 즉 대칭축(138)에 대해 평행한 길이를 갖는다. 그와 달리 도 5에는 본 발명에 따른 센서 장치(110)의 부분이 사시도로 도시되고, 여기서 격자(132)는 길이를 따라 변하는 바 깊이를 가진 격자 바(134)를 포함한다. 즉 격자(132)의 바들(134)은 하류측에 있는 각각의 교차점(136)에 홈(158)을 갖고, 상기 홈에서 바(134)의 바 깊이가 국부적으로 감소한다. 예를 들어 바들(134)은 상기 홈(158)의 영역에서 각각 그 연장부(152) 만큼 감소될 수 있고, 시작 섹션(150)만 포함할 수 있다. 홈(158)의 깊이, 즉 홈 내에서 바 깊이의 최대 감소는 바람직하게 바 깊이의 약 50% 이내이다. 그러나, 홈의 다른 깊이, 예컨대 바 깊이의 10 내지 80% 일 수도 있다.

전술한 바와 같이, 상기 홈(158)에 의해 유체의 유동 속도 프로파일이 더 균일해지고 따라서 더 안정적이 된다. 격자 바(134) 후방의 분리 영역은 더 작아진다. 또한, 바 내의 제안된 홈에 길이방향 와류가 발생하고, 상기 와류는 바(134) 후방의 분리 영역 내에서 또는 외부에서 느린 유체와 빠른 유체 사이의 증대된 운동량 교환을 제공한다. 이로 인해, 분리 영역은 축소되고, 안정화되고, 속도 프로파일은 더 균일하게 형성된다.

110 센서 장치
112 메인 유동 방향
115 센서
132 격자
134 바
140, 142 표면
144 전단 부재

Claims (12)

1. 메인 유동 방향(112)으로 유동하는 유체의 적어도 하나의 파라미터를 검출하는 센서 장치(110)로서,
   상기 센서 장치(110)는 유체의 파라미터를 검출하기 위한, 유체에 배치된 적어도 하나의 센서(115)를 포함하고, 상기 메인 유동 방향(112)에 대해 가로방향으로 배치된, 적어도 하나의 바(134)를 가진 적어도 하나의 격자(132)를 포함하고, 상기 바(134)는 유체가 과류하는 적어도 하나의 표면(140, 142)에 적어도 하나의 전단 부재(144)를 갖고, 상기 전단 부재(144)는 유동 내에 상기 전단 부재(144)의 하류에 난류 영역(154)이 주어지도록 형성되며,
   상기 전단 부재(144)는 상기 바(134)의 상기 표면(140, 142)에 상기 메인 유동 방향(112)에 대해 가로방향으로 배치된 적어도 하나의 숄더(146)를 포함하고,
   상기 숄더(146)는 날카로운 모서리를 가지게 형성되며,
   상기 바(134)는 상기 전단 부재(144)의 하류에 좁아지는 연장부(152)를 갖는 센서 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 바(134)는 대향 배치된 상기 표면(140, 142)들에 서로 배치된 적어도 2개의 전단 부재(144)를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 바(134)는 실질적으로 대칭 횡단면을 갖는 것을 특징으로 하는 센서 장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 연장부(152)는 상기 메인 유동 방향(112)으로 테이퍼링되는 것을 특징으로 하는 센서 장치.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 연장부(152)는 0°보다 크고 10°이하인 테이퍼링 각도 α를 갖는 것을 특징으로 하는 센서 장치.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 바(134)는 상기 전단 부재(144)의 상류에 시작 섹션(150)을 갖는 것을 특징으로 하는 센서 장치.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 시작 섹션(150)은 실질적으로 쐐기 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 센서 장치.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 격자(132)는 크로스 격자로서 형성되고, 2개의 바들(134)의 적어도 하나의 교차점(136)을 갖고, 상기 바들(134)은 상기 교차점(136)의 영역에서 각각 적어도 하나의 하류측 홈(158)을 갖고, 상기 홈에서 상기 바(134)의 바 깊이가 감소되는 것을 특징으로 하는 센서 장치.
9. 제 1 항에 따른 센서 장치(110)에서 사용을 위한 격자(132)로서,
   적어도 하나의 바(134)를 포함하고, 상기 바(134)는 유체가 과류하는 적어도 하나의 표면(140, 142)에 전단 부재(144)를 갖고, 상기 전단 부재(144)는 유동 내에 상기 전단 부재(144)의 하류에 높은 속도 구배를 갖는 영역(154)이 주어지도록 형성되며,
   상기 전단 부재(144)는 상기 바(134)의 상기 표면(140, 142)에 메인 유동 방향(112)에 대해 가로방향으로 배치된 적어도 하나의 숄더(146)를 포함하고,
   상기 숄더(146)는 날카로운 모서리를 가지게 형성되며,
   상기 바(134)는 상기 전단 부재(144)의 하류에 좁아지는 연장부(152)를 갖는 격자.
10. 삭제
11. 삭제
12. 삭제

Images