KR102497876B1 - 측정 채널을 관류하는 유체 매체의 적어도 하나의 매개변수를 측정하기 위한 센서 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 측정 채널(28)을 관류하는 유체 매체, 특히 내연기관의 흡입 공기 질량 유량의 적어도 하나의 매개변수를 측정하기 위한 센서 장치(10)에 관한 것이다. 센서 장치(10)는, 센서 하우징(12), 특히 측정 채널(28)이 형성되어 유동 튜브 내로 삽입되거나 삽입될 수 있는 플러그인 센서와, 측정 채널(28) 내에 배치되어 유체 매체의 매개변수를 측정하기 위한 적어도 하나의 센서 칩(42)을 포함한다. 센서 칩(42)은 측정 채널(28) 안쪽으로 돌출되는 센서 캐리어(40) 상에 장착된다. 센서 캐리어(40)는 코드(78)를 포함하도록 형성된다. 코드(78)는 4.5㎜ 내지 6.5㎜의 길이를 갖는다. 한 바람직한 개선예에서 센서 캐리어는 이중 타원형 또는 스프링보드의 형태로 형성된다.

Description

측정 채널을 관류하는 유체 매체의 적어도 하나의 매개변수를 측정하기 위한 센서 장치{SENSOR ARRANGEMENT FOR DETERMINING AT LEAST ONE PARAMETER OF A FLUID MEDIUM FLOWING THROUGH A MEASUREMENT CHANNEL}
본 발명은, 측정 채널을 관류하는 유체 매체, 특히 내연기관의 흡입 공기 질량 유량의 적어도 하나의 매개변수를 측정하기 위한 센서 장치에 관한 것이다.
종래 기술로부터는 유체 매체, 다시 말하면 액체 및/또는 기체의 유동 특성을 측정하기 위한 수많은 방법 및 장치가 공지되어 있다. 이 경우, 유동 특성들은, 유체 매체의 유동을 정성화하거나 정량화하면서 물리적 및/또는 화학적 측정이 가능한 임의의 특성들일 수 있다. 이는 특히 유동 속도 및/또는 질량 유량 및/또는 체적 유량일 수 있다.
본 발명은 하기에서 특히, 예컨대 Konrad Reif(콘라트 라이프)(출판사): 자동차 내 센서, 초판(2010년), 146~148쪽에 기재되어 있는 것과 같은 이른바 고온 필름 공기 질량 센서를 참조하여 설명된다. 상기 유형의 고온 필름 공기 질량 센서는 대개 측정 표면으로서의 센서 멤브레인, 또는 유동하는 유체 매체에 의해 과류될 수 있는 센서 영역을 포함하는 센서 칩, 특히 실리콘 센서 칩을 기반으로 한다. 센서 칩은 대개 적어도 하나의 가열 부재 및 적어도 2개의 온도 검출기를 포함하고, 이 온도 검출기들은 예컨대 센서 칩의 측정 표면 상에 배치된다. 유체 매체의 유동에 의해 영향을 받으면서 온도 검출기들에 의해 검출되는 온도 프로파일의 비대칭으로부터는 유체 매체의 질량 유량 및/또는 체적 유량이 추론될 수 있다. 고온 필름 공기 질량 센서는 통상 고정 방식으로 또는 교환 가능하게 유동 튜브 내로 삽입될 수 있는 플러그인 센서로서 형성된다. 예컨대 상기 유동 튜브는 내연기관의 흡기 트랙트(intake tract)일 수 있다.
이 경우, 매체의 부분 유량은 고온 필름 공기 질량 센서 내에 제공되는 적어도 하나의 주 채널을 관류한다. 주 채널의 유입구와 유출구 사이에는 바이패스 채널이 형성된다. 특히 바이패스 채널은, 주 채널의 유입구를 통해 유입되는 매체의 부분 유량의 편향을 위한 만곡 섹션을 포함하는 방식으로 형성되며, 만곡 섹션은 센서 칩이 배치되어 있는 섹션으로 이어진다. 마지막에 언급한 섹션은 센서 칩이 그 내에 배치되어 있는 실제 측정 채널을 나타낸다. 이 경우, 바이패스 채널 내에는, 유동을 안내하면서 측정 채널의 채널 벽부들로부터 매체 부분 유량의 유동의 분리를 저지하는 수단이 제공된다. 또한, 주 채널의 유입구 영역은 주 유동 방향의 반대 방향으로 향하는 그 개구부의 영역에 경사지거나 만곡된 표면들을 구비하며, 이 표면들은, 유입구 영역 내로 유입되는 매체가 센서 칩으로 이어지는 주 채널의 부분으로부터 멀리 안내되게 하도록 형성된다. 이로 인해, 매체 내에 포함된 액체 입자 또는 고체 입자들은 그 질량 관성으로 인해 센서 칩에 도달하지 않고 이 센서 칩을 오염시키지 않는다.
상기 유형의 고온 필름 공기 질량 센서는 실제로 다수의 요건 및 경계 조건을 충족시켜야 한다. 전체적으로 적합한 유체학적 디자인에 의해 고온 필름 공기 질량 센서 상에서의 압력 강하를 감소시키고자 하는 목표 외에도, 주요 도전 과제는, 신호 품질뿐만 아니라, 오일 및 물방울뿐만 아니라 그을음, 분진 및 기타 고체 입자들에 의한 오염에 대한 상기 유형의 장치들의 내성을 더 개선하는 것이다. 상기 신호 품질은 예컨대 센서 칩으로 이어지는 측정 채널을 관류하는 매체의 질량 유량뿐만 아니라 경우에 따라서는 신호 드리프트(signal drift)의 감소 및 신호 대 잡음 비의 향상에도 관련된다. 이 경우, 신호 드리프트는 실제로 발생하는 질량 유량과 제조 동안 교정(calibration)의 범위에서 검출되는 출력될 신호 간의 특성곡선 관계의 변동의 의미에서 예컨대 매체의 질량 유량의 편차에 관련된다. 신호 대 잡음 비의 검출 시, 신속한 시간 시퀀스로 출력되는 센서 신호들이 고려되며, 그에 반해 특성곡선 또는 신호 드리프트는 평균값의 변동에 관련된다.
기재한 유형의 종래 고온 필름 공기 질량 센서의 경우, 대개 장착되거나 삽입된 센서 칩을 포함하는 센서 캐리어는 측정 채널 안쪽으로 돌출된다. 예컨대 센서 칩은 센서 캐리어 내에 접착되거나, 또는 센서 캐리어 상에 접착될 수 있다. 센서 캐리어는 예컨대, 전자 유닛, 인쇄회로기판의 형태인 제어 및 평가회로 역시도 접착될 수 있는 금속 소재의 바닥판과 함께 하나의 유닛을 형성할 수 있다. 예컨대 센서 캐리어는 전자 모듈의 사출 성형된 플라스틱 부품으로서 형성될 수 있다. 센서 칩과 제어 및 평가회로는 예컨대 본딩 연결부들에 의해 서로 연결될 수 있다. 이런 유형으로 형성되는 전자 모듈은 예컨대 센서 하우징 내에 접착될 수 있으며, 전체 플러그인 센서는 커버들로 폐쇄될 수 있다.
상기 센서 장치에 의해 달성되는 개선에도 불구하고, 언제나 신호 검출 정확도와 관련하여 개선의 여지가 있다.
고온 필름 공기 질량 센서가 최대한 간섭이 적은 공기 질량 신호를 공급할 수 있도록 하기 위해, 플러그인 센서로 향하고 이 플러그인 센서 내에서 측정 채널을 관류하여 그리고 특히 센서 칩의 측정 표면을 경유하는 최대한 균일한 유동 공급이 중요하다. 센서 캐리어의 선단면과 측정 채널의 벽부 사이에는, 제조 기술적 변동에 따르는 폭을 가진 간극이 존재한다. 센서 캐리어의 영역에서는, 측정 채널 내에서 흐르는 유체 매체가 3개의 부분 질량 유량으로 나눠진다. 제 1 부분 질량 유량은 센서 캐리어 및 센서 칩을 통해 흐르고, 제 2 부분 질량 유량은 센서 캐리어의 하부에서 흐르며, 제 3 부분 질량 유량은 간극을 관류한다. 센서 캐리어 둘레로 유동한 후에, 변동하는 유동 속도 및 압력을 갖는 불안정한 후류가 형성된다. 그 결과로, 상류 측에서도, 특히 센서 칩의 영역에서, 변동하는 유동량이 나타나며, 이런 유동량은 특히 센서 캐리어의 치수 및 유동 속도에 대해 전형적인 진동 모드를 갖는 변동을 야기한다. 이런 효과는 측정 채널의 벽부들의 비대칭 형상에서도 나타난다. 종래의 센서 캐리어는 대칭으로 형성되어 상기 바람직하지 못한 상황을 촉진한다.
그러므로 본 발명의 과제는, 공지된 방법들 및 전략들의 단점들을 적어도 광범위하게 방지할 수 있고, 특히 특성곡선 재현성 및 조정 가능성이 향상될 뿐만 아니라 신호 잡음 및 유입 민감도가 감소되게 하는, 측정 채널을 관류하는 유체 매체의 적어도 하나의 매개변수의 측정을 위한 센서 장치를 제공하는 것이다.
측정 채널을 관류하는 유체 매체, 특히 내연기관의 흡입 공기 질량 유량의 적어도 하나의 매개변수의 측정을 위한 센서 장치는, 센서 하우징, 특히 측정 채널이 형성되어 유동 튜브 내로 삽입되거나 삽입될 수 있는 플러그인 센서와, 측정 채널 내에 배치되어 유체 매체의 매개변수를 측정하기 위한 적어도 하나의 센서 칩을 포함한다. 센서 칩은 측정 채널 안쪽으로 돌출된 센서 캐리어 상에 장착된다. 센서 캐리어는 코드(chord)를 포함하도록 형성된다. 코드는 4.5㎜ 내지 6.5㎜의 길이를 갖는다.
센서 캐리어는 측정 채널 내에서 유체 매체의 주 유동 방향과 관련하여 센서 칩 상류의 유입 섹션과 센서 칩 하류의 유출 섹션을 포함할 수 있다. 유출 섹션은 적어도 부분적으로 라운딩되거나, 또는 적어도 부분적으로 쐐기형으로 형성될 수 있다. 센서 캐리어는 유출 섹션 내에 코드와 관련하여 비대칭인 횡단면을 갖도록 형성될 수 있다. 센서 캐리어는, 상면과 이 상면에 대향하여 위치하는 하면을 포함할 수 있다. 센서 칩은 상면 상에 배치될 수 있다. 코드와 상면 간의 간격은 코드와 하면 간의 간격보다 더 클 수 있다. 센서 캐리어는 적어도 하나의 구획부(segmentation)를 포함할 수 있다. 센서 캐리어는 적어도 하나의 돌출부를 포함할 수 있다. 돌출부는 예컨대 단차형으로 형성될 수 있다. 센서 캐리어는 상류 측 단부 상에 유입 에지부를 포함하고 하류 측 단부 상에는 유출 에지부를 포함할 수 있다. 유입 에지부 및/또는 유출 에지부는 적어도 하나의 공동부를 포함할 수 있다. 공동부는 삼각형으로, 반원형으로, 직사각형으로, 및/또는 사인파형으로 형성될 수 있다. 센서 캐리어는 연장 방향으로 측정 채널 내로 연장될 수 있다. 연장 방향은 측정 채널 내에서 유체 매체의 주 유동 방향에 대해 실질적으로 수직일 수 있다. 센서 캐리어는 연장 방향으로 가늘어질 수 있다. 센서 캐리어는 연장 방향으로 대칭으로 또는 비대칭으로 가늘어질 수 있다.
주 유동 방향은, 본 발명의 범위에서, 센서 또는 센서 장치의 위치에서 유체 매체의 국소적인 유동 방향을 의미하며, 예를 들어 가령 난류와 같은 국소적 불규칙성은 고려되지 않을 수 있다. 특히, 주 유동 방향은 유동하는 유체 매체의 국소적인 평균 이송 방향을 의미할 수 있다. 그러므로 주 유동 방향은 한편으로는 센서 장치의 위치에서의 유동 방향에 관련될 수 있거나, 또는 예컨대 센서 캐리어 또는 센서 칩의 위치에서처럼 센서 하우징 내부의 채널 내에서의 유동 방향에도 관련될 수 있으며, 2개의 언급한 주 유동 방향은 서로 다를 수 있다. 그러므로 본 발명의 의미에서 항상 주 유동 방향은 어느 위치에 관련되는지가 명시된다. 더 상세한 정보가 지시되지 않는 한, 주 유동 방향은 센서 장치의 위치에 관련된다.
하류 배치는, 본 발명의 범위에서, 유체 매체가 주 유동 방향으로 유동하여 기준점보다 시간상 더 늦게 도달하는 위치에 부품의 배치를 의미한다.
유사하게, 본 발명의 범위에서, 부품의 상류 배치는, 주 유동 방향으로 유동하는 유체 매체가 시간상으로 볼 때 기준점보다 더 이른 시점에 도달하는 위치에 부품의 배치를 의미한다.
본 발명의 범위에서, 센서 캐리어는 완전하게 또는 부분적으로 회로 캐리어로서, 특히 인쇄회로기판으로서 형성될 수 있거나, 또는 회로 캐리어, 특히 인쇄회로기판의 부분일 수 있다. 예컨대 회로 캐리어, 특히 인쇄회로기판은, 센서 캐리어를 형성하면서 채널 내로, 예컨대 고온 필름 공기 질량 센서의 측정 채널 내로 돌출되는 연장부를 포함할 수 있다. 회로 캐리어, 특히 인쇄회로기판의 나머지 부분은 예컨대 센서 장치, 또는 이 센서 장치의 플러그인 센서의 하우징 내 전자 유닛 챔버 내에 수용될 수 있다.
이 경우, 인쇄회로기판은, 본 발명의 범위에서, 일반적으로 예컨대 스트립 도체들, 접속 접점들 등과 같은 전자 구조들의 캐리어로서 사용될 수 있으면서 바람직하게는 하나 또는 복수의 상기 유형의 구조를 포함하고 실질적으로 판형인 요소를 의미한다. 이 경우, 원칙적으로, 판 형태와 적어도 약간 다른 형태도 고려되고 개념상 함께 고려되어야 한다. 인쇄회로기판은 예컨대 플라스틱 재료 및/또는 세라믹 재료로 제조될 수 있으며, 예컨대 에폭시 수지, 특히 섬유 강화 에폭시 수지로 제조될 수 있다. 특히 인쇄회로기판은 예컨대 스트립 도체들, 특히 인쇄된 스트립 도체들을 포함한 인쇄회로기판(PCB)으로서 형성될 수 있다.
이런 방식으로, 센서 장치의 전자 모듈은 매우 간소화되고 예컨대 바닥판 및 별도의 센서 캐리어는 생략될 수 있다. 바닥판 및 센서 캐리어는, 예컨대 센서 장치의 제어 및 평가 회로도 완전히 또는 부분적으로 배치될 수 있는 단일의 인쇄회로기판으로 대체될 수 있다. 센서 장치의 상기 제어 및 평가 회로는 적어도 하나의 센서 칩을 제어하고, 및/또는 상기 센서 칩에 의해 생성된 신호들을 평가하는 역할을 한다. 이런 방식으로, 언급한 요소들의 통합에 의해, 센서 장치의 제조 비용은 대폭 감소되고 전자 모듈을 위한 장착 공간도 매우 감소된다.
센서 장치는 특히 적어도 하나의 하우징을 포함할 수 있고, 채널은 하우징 내에 형성된다. 예컨대 채널은 주 채널과 바이패스 채널 또는 측정 채널을 포함할 수 있으며, 센서 캐리어 및 센서 칩은 예컨대 바이패스 또는 측정 채널 내에 배치될 수 있다. 그 밖에도, 하우징은 바이패스 채널로부터 분리된 전자 유닛 챔버를 포함할 수 있으며, 전자 모듈 또는 인쇄회로기판은 실질적으로 전자 유닛 챔버 내에 수용된다. 그런 다음, 센서 캐리어는 채널 안쪽으로 돌출된, 인쇄회로기판의 연장부로서 형성될 수 있다. 이런 배치구조는, 종래 기술로부터 공지되어 있는 복잡한 전자 모듈들에 비해, 기술적으로 비교적 간단하게 실현된다.
특히 인쇄회로기판이 센서 캐리어로서 사용되는 경우에, 그러나 다른 경우들에서도, 및/또는 센서 캐리어로서 다른 매체들을 사용할 때, 센서 캐리어는 적어도 부분적으로 다층형 센서 캐리어로서 형성될 수 있다. 즉, 센서 캐리어는 이른바 다층 기술로 형성될 수 있고 서로 연결된 2개 또는 그 이상의 캐리어 층을 포함할 수 있다. 예컨대 상기 캐리어 층들은 다시 금속, 플라스틱 또는 세라믹 재료, 또는 복합 재료로 제조될 수 있으며, 예컨대 접착과 같은 결합 기술에 의해 서로 연결될 수 있다.
이처럼 센서 캐리어의 복수의 센서 층을 이용하는 다층 기술이 사용되는 경우에, 유입 에지부는 유체 매체의 주 유동 방향과 반대 방향으로 캐리어 층들의 상이한 치수 설계에 의해 적어도 부분적으로 단차형으로 형성될 수 있다. 이런 방식으로, 프로파일들은 적어도 거의 단차형으로 실현된다. 예컨대 이런 방식으로 직사각형으로 형성되거나, 또는 (거의 단차 형태에 의해) 적어도 거의 원형으로, 라운딩되어, 또는 쐐기형으로 형성되는 프로파일들은 단면 평면에서 센서 캐리어의 연장 평면에 대해 수직으로 형성된다. 센서 칩은 국소적인 주 유동 방향에 대해 수직으로 정렬되는 방식으로, 센서 캐리어 상에 또는 내에 배치될 수 있다. 예컨대 센서 칩은 직사각형으로 형성될 수 있으며, 상기 직사각형의 하나의 변은 국소적인 주 유동 방향에 대해 수직으로 또는 실질적으로 수직으로, 예컨대 수직선과 10도 이하의 차이를 갖는 정렬로 배치된다.
센서 칩은 적어도 하나의 전기 결선을 통해 전기 접촉될 수 있다. 예컨대 센서 캐리어, 특히 이 센서 캐리어를 형성하는 인쇄회로기판, 또는 이 인쇄회로기판의 연장부는, 예컨대 본딩 방법을 통해 센서 칩 상의 상응하는 접점들과 연결되는 하나 또는 복수의 스트립 도체 및/또는 접촉 패드를 포함할 수 있다. 이런 경우에, 전기 결선은 하나 이상의 덮개부에 의해 보호되고 유체 매체로부터 분리될 수 있다. 상기 덮개부는 특히 글롭 탑(Glob-Top)으로서, 예컨대 전기 결선, 예컨대 본딩 와이어들을 덮는 플라스틱 드롭(plastic drop) 및/또는 접착제 드롭(adhesive drop)으로서 형성될 수 있다. 이런 방식으로, 특히 전기 결선에 의한 유동의 영향도 감소되는데, 그 이유는 글롭 탑이 매끄러운 표면을 가지고 있기 때문이다.
또한, 센서 칩은 적어도 하나의 센서 영역을 포함한다. 상기 센서 영역은 예컨대 다공성 세라믹 재료로 이루어진 예컨대 센서 표면일 수 있고, 및/또는 특히 센서 멤브레인일 수 있다. 측정 표면 또는 센서 영역으로서의 센서 멤브레인은 유동하는 유체 매체에 의해 과류될 수 있다. 센서 칩은 예컨대 적어도 하나의 가열 부재뿐만 아니라 적어도 2개의 온도 검출기를 포함하고, 이 온도 검출기들은 예컨대 센서 칩의 측정 표면 상에 배치되며, 하나의 온도 검출기는 가열 부재의 상류에, 그리고 다른 온도 검출기는 가열 부재의 하류에 장착된다. 유체 매체의 유동에 의해 영향을 받으며 온도 검출기들에 의해 검출되는 온도 프로파일의 비대칭으로부터, 유체 매체의 질량 유량 및/또는 체적 유량이 추론될 수 있다.
센서 캐리어의 유입 섹션은, 본 발명의 범위에서, 센서 칩의 상류에 위치되는, 센서 캐리어의 섹션을 의미한다.
이와 유사하게, 센서 캐리어의 유출 섹션은, 본 발명의 범위에서, 센서 칩의 하류에 위치되는, 센서 캐리어의 섹션을 의미한다.
코드는, 본 발명의 범위에서, 센서 캐리어의 프로파일 노즈(profile nose)와 프로파일 후방 에지부(profile rear edge) 사이의 센서 캐리어의 가상 연결선을 의미한다. 이 경우, 프로파일 노즈는 상류에 위치하면서 유입되는 공기로 향해 있는 센서 캐리어의 에지부이다. 그에 상응하게 프로파일 후방 에지부는 유입되는 공기와 반대 방향으로 향해 있는 에지부이다.
구획부는, 본 발명의 의미에서, 부품의 불연속적인 형성 부분이다. 그에 따라, 부품은 세그먼트들로 이루어진다.
본 발명의 기본 사상은, 2차 스토크스 문제(Stokes problem)에 상응하게 센서 캐리어의 감소된 길이를 형성하는 것일 뿐 아니라, 감소된 맥동 오차를 갖는 역방향 유동 동안 센서 캐리어의 공기역학적으로 더 바람직한 유입을 형성하는 것이다. 이렇게, 예컨대 센서 캐리어 후방 에지부의 영역에서 라운딩되거나, 부분 영역들에서 라운딩되거나, 또는 부분적으로 쐐기형으로 형성되는 센서 캐리어 횡단면들은 순방향 유동 동안 기하학적으로 정의되는 분리뿐만 아니라, 역방향 유동 동안 센서 칩의 실질적으로 분리 없는 과류와 결부되는, 공기역학적으로 바람직한 유입을 제공한다. 센서 캐리어 후방 에지부의 영역에서 센서 캐리어의 비대칭 구현은, 바이패스 채널 내에서 일측 또는 양측에서 변동하는 후류 및 변동하는 분리 영역들의 감소, 효과적인 프로파일 곡률을 기반으로 허용되는 입사각 범위의 증대, 및 특성곡선 재현성의 증대 및 신호 잡음의 감소를 달성한다. 센서 캐리어의 구획은 센서 캐리어 과류의 구조화를 실현한다. 센서 칩의 측에서, 예컨대 스포일러의 형태로 복귀하는 단차부(return step)를 구비하여 기본 횡단면과 관련하여 증가된 표면의 추가적인 형성은 센서 칩의 측에서 기하학적으로 정의되고 안정된 분리를 제공한다. 센서 캐리어 전방 에지부 및/또는 그 후방 에지부의 삼각형, 반원형, 직사각형 및/또는 사인파형 공동부들은 순방향 유동 동안뿐만 아니라 역방향 유동 동안에도 유동 구조화를 실현한다.
본 발명의 추가의 선택적인 상세내용들 및 특징들은 도면들에 개략적으로 도시되어 있는 바람직한 실시예들에 대한 하기 설명에 제시된다.
도 1은 센서 장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 센서 장치의 전자 모듈을 도시한 확대도이다.
도 3은 측정 채널 및 센서 캐리어를 포함하는 측정 채널 커버를 도시한 평면도이다.
도 4는 측정 채널 커버를 도시한 횡단면도이다.
도 5는 측정 채널 커버를 도시한 횡단면 사시도이다.
도 6은 측정 채널 커버 내 센서 캐리어 및 측정 채널의 배치구조를 도시한 도면이다.
도 7은 도 6의 절단선 A-A를 따라서 도시한 횡단면도이다.
도 8은 도 7의 도면을 기반으로 유동 조건들을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 제 1 실시형태에 따르는 측정 채널 커버를 도시한 평면도이다.
도 10은 제 1 실시형태에 따르는 측정 채널 커버를 도시한 횡단면도이다.
도 11은 본 발명의 제 2 실시형태에 따르는 측정 채널 커버를 도시한 횡단면도이다.
도 12는 제 2 실시형태에 따르는 센서 캐리어를 도시한 사시도이다.
도 13은 본 발명의 제 3 실시형태에 따르는 측정 채널 커버를 도시한 저면도이다.
도 14는 도 13의 절단선 A-A를 따라서 센서 캐리어를 도시한 횡단면도이다.
도 15는 도 13의 절단선 B-B를 따라서 센서 캐리어를 도시한 횡단면도이다.
도 16은 도 13의 절단선 A-A를 따라서 제 4 실시형태에 따르는 센서 캐리어를 도시한 횡단면도이다.
도 17은 도 13의 절단선 B-B를 따라서 제 4 실시형태에 따르는 센서 캐리어를 도시한 횡단면도이다.
도 18은 제 5 실시형태에 따르는 센서 캐리어를 도시한 횡단면도이다.
도 19는 제 5 실시형태에 따르는 센서 캐리어를 도시한 확대 횡단면도이다.
도 20은 제 6 실시형태에 따르는 센서 캐리어를 도시한 평면도이다.
도 21은 제 7 실시형태에 따르는 센서 캐리어를 도시한 측면도이다.
도 22는 제 8 실시형태에 따르는 센서 캐리어를 도시한 평면도이다.
도 23은 제 9 실시형태에 따르는 센서 캐리어를 도시한 평면도이다.
도 24는 제 10 실시형태에 따르는 센서 캐리어를 도시한 평면도이다.
도 25는 제 11 실시형태에 따르는 센서 캐리어를 도시한 저면도이다.
도 26은 제 12 실시형태에 따르는 센서 캐리어를 도시한 저면도이다.
도 27은 제 13 실시형태에 따르는 센서 캐리어(40)를 도시한 저면도이다.
도 1에는, 유체 매체의 매개변수를 측정하기 위한 센서 장치(10)의 사시도가 도시되어 있다. 센서 장치(10)는 고온 필름 공기 질량 센서로서 형성되며, 플러그인 센서로서 형성된 센서 하우징(12)을 포함하며, 이 센서 하우징은 예컨대 유동 튜브 내로, 특히 내연기관의 흡기 트랙터 내로 삽입될 수 있다. 센서 하우징(12)은, 하우징 몸체(14)와, 측정 채널 커버(16)와, 전자 유닛 챔버(18)와, 이 전자 유닛 챔버(18)를 폐쇄하기 위한 전자 유닛 챔버 커버(20)를 포함한다. 측정 채널 커버(16) 내에는 채널 구조(22)가 형성된다. 채널 구조(22)는, 센서 하우징(12)의 도 1의 도면과 관련하여 하면(26) 상의 주 유동 유출구(미도시) 내로 통해 있는 주 채널(24), 및 이 주 채널(24)로부터 분기되어 센서 하우징(12)의 선단면(30) 상에 배치되는 바이패스 또는 측정 채널 유출구(32) 내로 통해 있는 바이패스 또는 측정 채널(28)을 포함한다. 채널 구조(22)에 의해, 사용 상태에서 센서 하우징(12)의 위치에서 유체 매체의 주 유동 방향(36)과 반대 방향으로 향하는 유입 개구부(34)를 통해 전형적인 양의 유체 매체가 유동할 수 있다.
도 2에는, 센서 장치(10)의 전자 모듈(38)의 확대도가 도시되어 있다. 전자 모듈(38)의 사용 상태에서, 센서 캐리어(40)는 측정 채널(28) 안쪽으로 돌출된다. 상기 센서 캐리어(40) 내로는, 센서 칩(42)의 센서 영역으로서 형성된 마이크로 기계식 센서 멤브레인(44)이 유체 매체에 의해 과류될 수 있는 방식으로, 센서 칩(42)이 삽입된다. 센서 캐리어(42)는 센서 칩(42)과 함께 전자 모듈(38)의 구성 요소이다. 전자 모듈(38)은, 만곡된 바닥판(46)과, 제어 및 평가 회로(50)를 구비하여 상기 바닥판 상에 장착되는, 예컨대 접착되는 인쇄회로기판(48)을 추가로 포함한다. 센서 칩(42)은, 여기서 와이어 본딩으로서 형성되는 전기 결선들(52)을 통해 제어 및 평가 회로(50)와 전기 연결된다. 상기 유형으로 형성되는 전자 모듈(38)은 센서 하우징(12)의 하우징 몸체(14) 내 전자 유닛 챔버(18) 내로 삽입, 예컨대 접착된다. 이 경우, 센서 캐리어(40)는 채널 구조(22) 안쪽으로 돌출된다. 이에 이어서, 전자 유닛 챔버(18)는 전자 유닛 챔버 커버(20)에 의해 폐쇄된다.
도 3에는, 측정 채널 커버(16) 내 채널 구조(22)의 평면도가 도시되어 있다. 측정 채널 커버(16) 내에는 원심력 편향부(54)가 배치된다. 측정 채널 커버(16)는, 추가로, 측정 채널(28) 내에 측정 채널 램프(56)(measuring channel ramp)가 형성되도록 형성된다. 그 밖에도, 도 3에서는, 센서 캐리어(40)의 배치구조를 알 수 있다. 센서 캐리어(40)는 사용 상태에서 측정 채널(28) 안쪽으로 돌출된다. 도 3의 도면에는, 센서 캐리어(40)가 그 배면 또는 하면(58)과 함께 나타난다. 배면 또는 하면(58)은 센서 멤브레인(44)에 대향하여 위치하는 센서 캐리어(40)의 면이다. 센서 캐리어(40)는, 측정 채널(28) 내에서 유체 매체의 주 유동 방향(60)과 반대 방향으로 향하면서 라운딩되어 형성될 수 있는 전방 에지부 또는 유입 에지부(62)와, 하류에서 상기 유입 에지부(62)에 대향하여 위치하는 후방 에지부(64)를 추가로 포함한다. 측정 채널 램프(56)는 센서 캐리어(40)의 후방 에지부(64)와 원심력 편향부(54) 사이의 영역에서 연장된다. 측정 채널 램프(56)는 선택적으로 센서 캐리어(40)의 후방 에지부(64)의 하류의 영역에까지 연장될 수 있다. 측정 채널(28)은, 적어도 센서 칩(42)의 영역에서, 하우징 몸체(14), 측정 채널 커버(16), 전자 유닛 챔버로 향해 있는 벽 섹션(66), 및 전자 유닛 챔버로부터 떨어져 있는 벽 섹션(68)에 의해 한정된다.
도 4에는, 측정 채널 커버(16)의 횡단면도가 도시되어 있으며, 단면은 센서 캐리어(40)를 통해 연장된다. 도 4의 도면에서는, 측정 채널 램프(56)에 의해 길이의 증가에 따라 측정 채널(28) 내 유동 횡단면은 점점 더 작아지며, 이는 센서 캐리어(40)로 인한 횡단면 감소와 함께 유동을 가속시키고 유동하는 유체 매체의 변동률을 감소시킨다는 것을 알 수 있다. 또한, 센서 캐리어(40)의 후방 에지부(64)의 영역에서는 측정 채널 램프(56)를 평탄화하거나, 또는 센서 캐리어(40)에 대해 거의 평행하게 형성하는 것도 충분히 알 수 있다.
도 5에는, 센서 캐리어(40)의 영역에서 측정 채널 커버(16)의 횡단면 사시도가 도시되어 있다. 이 도면에서는, 센서 칩(42)이 센서 멤브레인(44)과 함께 삽입되는 센서 캐리어(40)의 면과 측정 채널 램프(56) 사이의 간극(70)이 확인된다. 상기 간극(70)을 통해서는 측정 채널(28)의 내부에서 유동하는 유체 매체의 부분 흐름이 관류한다. 그 밖에도, 도 5로부터는, 유동하는 유체 매체의 안내 및 컨디셔닝이 측정 채널 램프(56) 및 센서 캐리어(40)에 의해 결정적으로 영향을 받는 것도 알 수 있다.
도 6에는, 측정 채널 커버(16) 내에, 더욱 정확하게 말하면 측정 채널(28) 내에 센서 캐리어(40)의 배치구조가 도시되어 있다. 특히 도 6에는, 센서 캐리어(40)의 영역에서 측정 채널(28) 내 수정되지 않은 기하학적 조건들이 도시되어 있다. 이 도면에서, 센서 칩(42)은 센서 캐리어(40)의 배면 상에 위치된다. 공기는, 정상 모드에서, 다시 말해 공기 필터로부터 엔진 쪽으로 향하는 순방향 유동 동안, 센서 칩(42)을 향해 있는 면과 센서 칩(42)으로부터 떨어져 있는 면에서, 그리고 센서 캐리어(40)의 선단면(72)과 측정 채널(28)의 대향하는 채널 벽부 사이의 간극(71)에서 센서 캐리어(40)를 스쳐 지나간다. 센서 캐리어(40) 이후에는 측정 채널(28)의 곡률부가 이어진다. 센서 캐리어(40)의 선단면(72)과 측정 채널(28)의 벽부 사이에는 간극(71)이 존재하며, 이 간극의 폭은 제조 기술적 변동에 따른다. 측정 채널(28) 내 질량 유량은 센서 캐리어(40)의 상부의 부분 질량 유량, 센서 캐리어(40)의 하부의 부분 질량 유량, 및 간극(71)을 통한 부분 질량 유량으로 나눠진다.
도 7에는, 도 6의 절단선 A-A를 따르는 측정 채널 커버(16)의 횡단면도가 도시되어 있다. 여기서는 가능한 유동 상황이 도시되어 있다. 센서 캐리어(40) 둘레로 유동한 후에, 변동하는 속도 및 압력을 갖는 불안정한 후류(73)가 형성된다. 그 결과로, 상류 측에서도, 특히 센서 칩(42)의 영역에서, 측정 신호에서 변동을 야기하는 변동하는 유동량이 나타난다. 이런 효과는, 측정 채널(28)의 벽부들의 비대칭 형상에도 불구하고 나타난다. 종래의 센서 캐리어(40)는 대칭으로 형성되고 그로 인해 바람직하지 못한 유동 상황들을 촉진한다.
도 8에는, 도 6의 절단선 A-A를 따르는 측정 채널 커버(16)의 추가 횡단면도가 도시되어 있다. 추가의 가능한 유동 형성은 도 8에 도시되어 있다. 이런 상황에서, 측정 채널(28) 내에서 주 유동 방향(60)과 관련하여 센서 캐리어(40)의 후방에, 또는 센서 캐리어(40)의 하류에 존재하는 도 7에 도시된 변동하는 후류 영역(73)에 추가해서, 측정 채널(28)의 벽부 상에 분리 및 재순환 영역(74)이 형성된다. 센서 캐리어(40)의 후방 에지부(64)의 높이에서 측정 채널(28)의 횡단면의 갑작스런 변경으로 인해, 압력 상승과 결부되는 유동의 감속이 발생한다. 압력 상승 및 채널 벽부들 상에서의 마찰력으로 인해, 유동은 최종적으로 일측 채널 벽부 또는 양쪽 채널 벽부에서 분리된다. 이러한 압력 유도식 분리는 전형적으로 위치 및 시간 모두와 관련하여 안정적이지 않다. 분리점, 다시 말해 벽부로부터 분리점까지 벽에 평행한 흐름 라인들의 첫 번째 거리, 두께, 다시 말해 중심 유동 영역 내로 이른바 분리 기포(separation bubble)의 팽창, 그리고 분리 기포의 길이도 변한다. 이 경우, 분리는 센서 캐리어(40)의 직접적인 후류와 상호작용한다. 도 8에서 상부에 위치하는, 측정 채널(28)의 벽부 및 센서 캐리어(40)의 동적으로 나타나는 후류 유동의 발산(divergence)으로 인해, 결국 심지어는 분리 영역이 도 8에서 상부에 도시된, 측정 채널(28)의 다른 벽부로 갑자기 이동할 수 있다. 맥동 특성과 관련하여, 센서 칩(42)으로 향해 있는 면에서 유동의 상대적으로 큰 길이뿐만 아니라, 역방향 유동 동안 약 90°의 각도로 유입되는 센서 캐리어 후벽부 역시도 불리하게 작용한다.
도 9에는, 본 발명의 제 1 실시형태에 따르는 측정 채널 커버(16)의 평면도가 도시되어 있다. 센서 캐리어(40)는 연장 방향(76)을 따라서 측정 채널(28) 내로 연장된다. 연장 방향(76)은 측정 채널(28) 내에서 유체 매체의 주 유동 방향(60)에 대해 실질적으로 수직이다.
도 10에는, 제 1 실시형태에 따르는 측정 채널 커버(16)의 횡단면도가 도시되어 있다. 센서 캐리어(40)는 코드(78)를 포함한다. 코드(78)는 4.5㎜ 내지 6.5㎜, 예컨대 5.5㎜의 길이를 갖는다. 따라서, 센서 캐리어(40)는 측정 채널(28) 내에서 유체 매체의 주 유동 방향(60)으로 볼 때 종래의 센서 캐리어보다 훨씬 더 짧게 형성되며, 센서 캐리어의 코드는 적어도 7.0㎜의 길이를 갖는다. 센서 캐리어(40)의 횡단면의 두께(80)는 0.5㎜ 내지 3.0㎜, 예컨대 1.0㎜일 수 있다. 종래의 실시형태와 달리, 도 10에 도시된 실시형태는 라운딩된 후방 에지부(64)를 포함한다. 그에 따라, 센서 캐리어(40)는 제 1 실시형태의 경우 라운딩된 전방 에지부 또는 유입 에지부(62) 및 라운딩된 후방 에지부(64)를 포함한다. 그 결과, 센서 캐리어(40)는 이중 타원형의 형태로 형성된다.
도 11에는, 제 2 실시형태에 따르는 측정 채널 커버(16)의 횡단면도가 도시되어 있다. 하기에서는, 선행 실시형태와의 차이점만이 설명되고 동일한 부품들에는 동일한 도면부호가 부여된다. 센서 캐리어(40)는 측정 채널(28) 내에서 유체 매체의 주 유동 방향(60)과 관련하여 센서 칩(42) 상류의 유입 섹션(82)과 센서 칩(42) 하류의 유출 섹션(84)을 포함한다. 유출 섹션(84)은 적어도 부분적으로 라운딩되거나, 또는 적어도 부분적으로 쐐기형으로 형성된다. 도시된 실시예의 경우, 유출 섹션(84)은 스프링보드(86)의 형태로 형성된다. 그에 상응하게, 센서 캐리어(40)는 센서 칩(42)의 면 상에, 다시 말해 상면(88) 상에, 센서 칩(42)의 영역에서 평면 표면이 계속될 때, 협폭 횡단면(90)을 포함하며, 이 횡단면의 에지부들(92)은 이 실시예에서 상이한 크기의 반경들(94, 96)을 가질 수 있다. 이와 반대로, 센서 칩(42)으로부터 떨어져 있는 하면(58) 상에서는 윤곽이 2개의 반경(98, 100)을 경유하여 상면(88)의 방향으로 복귀하며, 후방 에지부(64) 상에서 마찬가지로 반경을 갖는다. 마이크로 사출 성형 방법에서, 실제로 최소 0.1㎜까지의 반경들이 실현된다. 후방 에지부(64)의 영역에서 최대 2㎜의 값을 갖는 상대적으로 더 큰 반경뿐만 아니라, 하면(58)의 복귀하는 윤곽의 영역에서 0.1㎜ 내지 10㎜의 값을 갖는 반경들도 가능하다.
도 12에는, 제 2 실시형태에 따르는 센서 캐리어(40)의 사시도가 도시되어 있다. 여기에는, 특히 유출 섹션(84)의 스프링보드 유형의 형성이 나타난다. 또한, 횡단면 윤곽의 다양한 반경들(94, 96, 98, 100)도 나타난다.
도 13에는, 제 3 실시형태에 따르는 센서 캐리어(40)의 저면도가 도시되어 있다. 하기에는, 선행 실시형태들과의 차이점만이 설명되고 동일한 부품들에는 동일한 도면부호가 부여된다. 여기에는 센서 캐리어(40)의 상면(88) 상에 센서 칩(42)의 위치가 예시되어 있다.
도 14에는, 도 13의 절단선 A-A를 따르는 센서 캐리어(40)의 횡단면도가 도시되어 있다. 제 3 실시형태의 센서 캐리어(40)의 경우 유출 섹션(84)은 코드(78)와 관련하여 대칭으로 형성된다.
도 15에는, 도 13의 절단선 B-B를 따르는 센서 캐리어(40)의 횡단면도가 도시되어 있다. 제 3 실시형태의 센서 캐리어(40)의 경우, 유출 섹션(84)은 코드(78)와 관련하여 대칭으로 형성된다. 그러나 센서 캐리어(40)는 센서 칩(42)의 영역에서 나머지 영역들에서보다 더 두꺼운 두께를 갖는다. 도 13의 절단선 A-A 및 B-B를 따르는 횡단면들에서 이 특별한 형성이 분명하게 확인된다. 이렇게, 센서 캐리어(40)는, 도 13의 절단선 A-A를 따라서, 도 13의 절단선 B-B를 따르는 두께(104)에 비해 더 두꺼운 두께(102)를 갖는다.
도 16에는, 제 4 실시형태에 따르는 센서 캐리어(40)의 횡단면도가 도시되어 있다. 하기에는, 선행 실시형태들과의 차이점만이 설명되고 동일한 부품들에는 동일한 도면부호가 부여된다. 이 경우, 단면은 도 13의 절단선 A-A를 따라서 연장된다. 여기서는 센서 캐리어(40)의 상면(88) 상에 센서 칩(42)의 위치가 예시되어 있다. 제 4 실시형태는 제 2 실시형태를 기반으로 하고 제 3 실시형태의 상세내용들을 조합한 것이다. 여기서는 유출 섹션(84) 상에 스프링보드(86)를 갖는 센서 캐리어(40)와 횡단면 윤곽의 해당 위치에 형성된 반경들(92,94, 98, 100)이 나타난다.
도 17에는, 도 13의 절단선 B-B를 따르는 센서 캐리어(40)의 횡단면도가 도시되어 있다. 센서 캐리어(40)는, 센서 칩(42)의 영역에서, 나머지 영역들에서보다 더 두꺼운 두께를 갖는다. 제 4 실시형태에 대한 도 13의 절단선 A-A 및 B-B를 따르는 횡단면들에서 이 특별한 형성이 분명하게 확인된다. 이렇게, 센서 캐리어(40)는, 제 4 실시형태에 대한 도 13의 절단선 A-A를 따라서, 제 4 실시형태에 대한 도 13의 절단선 B-B를 따르는 두께(104)에 비해 더 두꺼운 두께(102)를 갖는다. 또한, 하면(58)으로부터 스프링보드(86)로 향하는 전이부는 스플라인(105)(spline)의 형태로 형성될 수 있다.
도 18에는 제 5 실시형태에 따르는 센서 캐리어(40)의 횡단면도가 도시되어 있다. 센서 캐리어(40)의 상면 상에는 돌출부(106)가 배치된다. 도 18에는 제 4 실시형태에 따르는 센서 캐리어(40)의 횡단면도가 도시되어 있다. 하기에는, 선행 실시형태들과의 차이점만이 설명되고 동일한 부품들에는 동일한 도면부호가 부여된다. 제 3 실시형태의 센서 캐리어(40)의 경우, 유출 섹션(84)은 코드(78)와 관련하여 대칭으로 형성된다. 유출 섹션(84) 상에서 센서 캐리어(40)는 돌출부(106)를 포함한다. 돌출부(106)는 후방 에지부(64) 상에 위치되고 이 후방 에지부로부터 상면(88)의 방향으로 돌출된다.
도 19에는 제 5 실시형태의 센서 캐리어(40)의 확대 횡단면도가 도시되어 있다. 여기서는 돌출부(106)가 나타난다. 돌출부(106)는 단차형으로 형성되며, 그럼으로써 돌출부(106)는 직사각형 횡단면을 갖는다. 돌출부(106)는 측정 채널(28) 내 주 유동 방향(60)에서 센서 칩(42)과의 0.5㎜ 내지 2.0㎜, 예컨대 1.0㎜의 간격(108)을 갖는다. 돌출부(106)는 0.1㎜ 내지 0.4㎜, 예컨대 0.2㎜의 폭(110)을 갖는다. 돌출부(106)는 상면(88) 또는 센서 칩(42)의 레벨과 -0.2㎜ 내지 0.4㎜, 예컨대 0.1㎜의 간격(112)으로 이격되어 배치된다. 돌출부(106)는 반드시 직사각형 횡단면을 가질 필요는 없다. 예컨대 삼각형, 다각형 또는 라운딩된 형태와 같은 또 다른 횡단면 형태들도 가능하다.
도 20에는 제 6 실시형태에 따르는 센서 캐리어(40)의 평면도가 도시되어 있다. 하기에는, 선행 실시형태들과의 차이점만이 설명되고 동일한 부품들에는 동일한 도면부호가 부여된다. 제 6 실시형태의 경우, 돌출부(106)는 구획부(114)로서 형성된다. 달리 말하면, 돌출부(106)는 복수의 불연속부를 포함하며, 그럼으로써 돌출부(106)는 일렬로 배치되는 복수의 세그먼트로 구성되며, 이 복수의 세그먼트는 센서 칩(42)의 측정 채널(28) 내 주 유동 방향(60)과 관련하여 하류에 배치되고 연장 방향(76)에 대해 평행하게 배치된다.
도 21에는, 제 7 실시형태에 따르는 센서 캐리어(40)의 측면도가 도시되어 있다. 하기에는, 선행 실시형태들과의 차이점만이 설명되고 동일한 부품들에는 동일한 도면부호가 부여된다. 제 7 실시형태의 경우, 센서 캐리어(40)는 후방 에지부(64) 상에 돌출부(106) 대신 노치부 또는 공동부(116)를 포함한다. 공동부(116)는 0.1㎜ 내지 0.25㎜, 예컨대 0.15㎜의 높이(118)를 갖는다. 공동부(116)는 후방 에지부(64)의 전체 길이에 걸쳐서 연장 방향(76)으로 연장된다. 그 대안으로, 공동부(116)는 후방 에지부(64)의 일부분에 걸쳐서만 연장된다.
도 22에는, 제 8 실시형태에 따르는 센서 캐리어(40)의 평면도가 도시되어 있다. 하기에는, 선행 실시형태들과의 차이점만이 설명되고 동일한 부품들에는 동일한 도면부호가 부여된다. 제 8 실시형태의 경우, 유입 에지부(62)는 노치부 또는 공동부(120)를 포함한다. 공동부(120)는 유입 에지부(62)의 전체 길이에 걸쳐서 연장 방향(76)으로 연장되는 것이 아니라, 연장 방향(76)에서 간격(122) 내에 배치된다. 공동부(120)는, 센서 캐리어(40)가 선단면(72)의 방향으로 갈수록 가늘어지는 방식으로 형성된다. 이 경우, 센서 캐리어(40)는, 결과적으로 다시 유입 에지부(62)에 대해 평행한 섹션(126)으로 전이되는 섹션(124)에 걸쳐 선형으로 가늘어질 수 있다. 테이퍼 섹션(124)은 연장 방향(76)으로 0.5㎜ 내지 5.0㎜, 예컨대 2.0㎜의 치수(128)를 가질 수 있다. 공동부(120)는 0.5㎜ 내지 3.5㎜, 예컨대 1.0㎜의 깊이(130)를 가질 수 있다.
도 23에는 제 9 실시형태에 따르는 센서 캐리어(40)의 평면도가 도시되어 있다. 하기에는 선행 실시형태들과의 차이점만이 설명되고 동일한 부품들에는 동일한 도면부호가 부여된다. 제 9 실시형태의 경우, 유입 에지부(62)는 마찬가지로 노치부 또는 공동부(120)를 포함한다. 그러나 섹션(124)은 선형으로 가늘어지는 것이 아니라, 연속적인 곡률을 갖는다.
도 24에는 제 10 실시형태에 따르는 센서 캐리어(40)의 평면도가 도시되어 있다. 하기에는 선행 실시형태들과의 차이점만이 설명되고 동일한 부품들에는 동일한 도면부호가 부여된다. 제 10 실시형태의 경우, 센서 캐리어(40)는 유입 에지부(62) 상에 제 1 공동부(132) 및 제 2 공동부(134)를 포함한다. 그 밖에도, 센서 캐리어는 후방 에지부(64) 상에 제 3 공동부(136)를 포함한다. 제 1 공동부(132)는 선단면(72)에 대향하여 위치하는 센서 캐리어(40)의 단부(138)로부터 연장 방향(76)으로 지점(140)까지 연장되며, 이 지점은 선단면(72)으로 향해 있는 센서 칩(42)의 단부(142)로부터 연장 방향으로 -2.0㎜ 내지 2.0㎜, 예컨대 -1.0㎜의 간격(144)만큼 이격되어 있다. 제 1 공동부(132)는 0.2㎜ 내지 1.0㎜, 예컨대 0.5㎜의 깊이(146)를 갖는다. 이에 인접하여, 측정 채널 내 주 유동 방향(60)과 반대 방향으로 향해 있는 돌출부(150)까지 선형으로 연장되는 전이 섹션(148)이 형성된다. 전이 섹션(148)은 연장 방향(76)으로 0.1㎜ 내지 2.0㎜, 예컨대 0.5㎜의 치수(152)를 갖는다. 선단면(72)으로 향하는 연장 방향(76)에서, 제 2 공동부(134)는 돌출부(150)에 인접하면서 선단면(72)의 방향으로 갈수록 센서 캐리어(40)를 선형으로 가늘어지게 형성한다. 제 2 공동부(134)는 연장 방향(76)으로 0.1㎜ 내지 2.0㎜, 예컨대 0.5㎜의 치수(154)를 갖는다. 제 2 공동부(134)는 자신의 가장 깊은 위치에서 0.2㎜ 내지 1.0㎜, 예컨대 0.5㎜의 깊이(156)를 갖는다. 제 3 공동부(136)는, 연장 방향(76)과 반대 방향으로, 선단면(72)으로 향해 있는 센서 칩(42)의 단부(142)로부터 -1.0㎜ 내지 2.0㎜, 예컨대 1.0㎜의 간격(160)만큼 오프셋 되어 있는 위치(158)로부터 연장된다. 제 3 공동부(136)는 선형으로 가늘어지는 전이 섹션(162)과 후방 에지부(64)에 대해 평행하게 연장되는 섹션(164)을 포함한다. 선형으로 가늘어지는 섹션(162)은 연장 방향(76)으로 0.5㎜ 내지 3.0㎜, 예컨대 1.5㎜의 치수(166)를 갖는다. 후방 에지부(64)에 대해 평행하게 연장되는 섹션(164)은 0.2㎜ 내지 1.5㎜, 예컨대 0.75㎜의 깊이(168)를 갖는다.
도 25에는, 제 11 실시형태에 따르는 센서 캐리어(40)의 저면도가 도시되어 있다. 하기에는 선행 실시형태들과의 차이점만이 설명되고 동일한 부품들에는 동일한 도면부호가 부여된다. 제 11 실시형태의 경우, 센서 캐리어(40)는 연장 방향(76)에서 선단면(72) 쪽으로 갈수록 가늘어진다. 예컨대 후방 에지부(64)는 0° 내지 20°, 예컨대 10°의 제 1 각도(α)로 선형으로 가늘어지며, 유입 에지부(62)는 0° 내지 30°, 예컨대 10°의 제 2 각도(β)로 선형으로 가늘어진다. 제 1 각도(α) 및 제 2 각도(β)는 그 크기와 관련하여 서로 상이하거나 동일할 수 있다.
도 26에는, 제 12 실시형태에 따르는 센서 캐리어(40)의 저면도가 도시되어 있다. 하기에는 선행 실시형태들과의 차이점만이 설명되고 동일한 부품들에는 동일한 도면부호가 부여된다. 제 12 실시형태의 경우, 후방 에지부(64)는 0.1㎜ 내지 2.0㎜, 예컨대 1.0㎜의 제 1 반경(170)에서 선단면(72)으로 이어진다. 유입 에지부(62)는 0.1㎜ 내지 2.0㎜, 예컨대 1.0㎜의 제 2 반경(172)에서 선단면(72)으로 이어진다. 그 밖에도, 선단면(72)은 사인파형 공동부들(174)을 포함한다. 사인파형 공동부들(174)은, 그 형태가 0.4㎜ 내지 5.0㎜, 예컨대 1.0㎜의 파장(176)을 갖도록 형성된다.
도 27에는, 제 13 실시형태에 따르는 센서 캐리어(40)의 저면도가 도시되어 있다. 하기에는 선행 실시형태들과의 차이점만이 설명되고 동일한 부품들에는 동일한 도면부호가 부여된다. 제 13 실시형태의 경우, 후방 에지부(64)는 0.1㎜ 내지 10.0㎜, 예컨대 5.0㎜의 반경(178)에서 측정 채널(28)의 인접하는 채널 벽부로 이어진다. 측정 채널(28)의 인접하는 채널 벽부로 비접선형 이어짐도 가능하다.
10: 센서 장치
12: 센서 하우징
14: 하우징 몸체
16: 측정 채널 커버
18: 전자 유닛 챔버
20: 전자 유닛 챔버 커버
22: 채널 구조
24: 주 채널
26: 하면
28: 바이패스 또는 측정 채널
30: 선단면
32: 바이패스 또는 측정 채널 유출구
34: 유입 개구부
36: 주 유동 방향
38: 전자 모듈
40: 센서 캐리어
42: 센서 칩
44: 센서 멤브레인
46: 바닥판
48: 인쇄회로기판
50: 제어 및 평가 회로
52: 전기 결선
54: 원심력 편향부
56: 측정 채널 램프
58: 배면 또는 하면
60: 주 유동 방향
62: 전방 에지부 또는 유입 에지부
64: 후방 에지부
66: 벽 섹션
68: 벽 섹션
70: 간극
71: 간극
72: 선단면
73: 후류 영역
74: 분리 및 재순환 영역
76: 연장 방향
78: 코드
80: 두께
82: 유입 섹션
84: 유출 섹션
86: 스프링보드
88: 상면
90: 협폭 횡단면
92: 에지부
94: 반경
96: 반경
98: 반경
100: 반경
102: 두께
104: 두께
105: 스플라인
106: 돌출부
108: 간격
110: 폭
112: 간격
114: 구획부
116: 공동부
118: 높이
120: 공동부
122: 간격
124: (테이퍼) 섹션
126: 섹션
128: 치수
130: 깊이
132: 제 1 공동부
134: 제 2 공동부
136: 제 3 공동부
138: 단부
140: 지점
142: 단부
144: 간격
146: 깊이
148: 전이 섹션
150: 돌출부
152: 치수
154: 치수
156: 깊이
158: 위치
160: 간격
162: 전이 섹션
164: 섹션
166: 치수
168: 깊이
170: 제 1 반경
172: 제 2 반경
174: 공동부
176: 파장
178: 반경

Claims (12)

  1. 측정 채널(28)을 관류하는 유체 매체의 적어도 하나의 매개변수를 측정하기 위한 센서 장치(10)로서, 상기 센서 장치(10)는 유동 튜브 내로 삽입되거나 삽입될 수 있고 상기 측정 채널(28)이 내부에 형성되는 센서 하우징(12)과, 상기 유체 매체의 매개변수를 측정하기 위해 상기 측정 채널(28) 내에 배치되는 적어도 하나의 센서 칩(42)을 포함하고, 상기 센서 칩(42)은 상기 측정 채널(28) 안쪽으로 돌출된 센서 캐리어(40) 상에 장착되며, 상기 센서 캐리어(40)는 코드(chord)(78)를 포함하도록 형성되고, 상기 코드(78)는 상류측에 위치하고 유입되는 공기로 향해 있는 상기 센서 캐리어의 전방 에지부와, 유입되는 공기와 반대 방향으로 향해 있는 상기 센서 캐리어의 후방 에지부(rear edge) 사이의 상기 센서 캐리어의 가상 연결선으로 한정되는, 상기 센서 장치(10)에 있어서,
    상기 코드(78)는 4.5㎜ 내지 6.5㎜의 길이를 가지고,
    상기 센서 캐리어(40)는 연장 방향(76)으로 상기 측정 채널(28) 내로 연장되며, 상기 연장 방향(76)은 상기 측정 채널(28) 내에서 유체 매체의 주 유동 방향(60)에 대해 실질적으로 수직이고,
    상기 센서 캐리어(40)는 상기 연장 방향(76)으로 갈수록 가늘어지는 것을 특징으로 하는 센서 장치(10).
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 센서 캐리어(40)는 상기 측정 채널(28) 내에서 유체 매체의 주 유동 방향(60)에 대해서 상기 센서 칩(42) 상류의 유입 섹션(82)과, 상기 센서 칩(42) 하류의 유출 섹션(84)을 포함하며, 상기 유출 섹션(84)은 적어도 부분적으로 라운딩되거나, 또는 적어도 부분적으로 쐐기형으로 형성되는, 센서 장치(10).
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 센서 캐리어(40)는 상기 유출 섹션(84) 내에 상기 코드(78)에 대해서 비대칭인 횡단면을 갖도록 형성되는, 센서 장치(10).
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 센서 캐리어(40)는 상면(88)과, 상기 상면의 반대편에 위치하는 하면(58)을 포함하고, 상기 센서 칩(42)은 상기 상면(88) 상에 배치되며, 상기 코드(78)와 상기 상면(88) 간의 간격은 상기 코드(78)와 상기 하면(58) 간의 간격보다 더 큰, 센서 장치(10).
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 센서 캐리어(40)는 적어도 하나의 구획부(114)를 포함하는, 센서 장치(10).
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 센서 캐리어(40)는 적어도 하나의 돌출부(106)를 포함하는, 센서 장치(10).
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 돌출부(106)는 단차형으로 형성되는, 센서 장치(10).
  8. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전방 에지부(62) 및/또는 상기 후방 에지부(64)는 적어도 하나의 공동부(116, 120, 132, 134, 136)를 포함하는, 센서 장치(10).
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 공동부(116, 120, 132, 134, 136)는 삼각형으로, 반원형으로, 직사각형으로, 및/또는 사인파형으로 형성되는, 센서 장치(10).
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 센서 캐리어(40)는 상기 연장 방향(76)으로 갈수록 대칭으로 또는 비대칭으로 가늘어지는, 센서 장치(10).
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