KR20010092290A

KR20010092290A - 유량 및 유속 측정장치

Info

Publication number: KR20010092290A
Application number: KR1020010012915A
Authority: KR
Inventors: 마에다순스코; 고무라요시히코; 고지마다키오; 구즈야야스히사; 스다마사노리; 오시마다카후미
Original assignee: 오카무라 가네오; 니혼도꾸슈도교 가부시키가이샤
Priority date: 2000-03-13
Filing date: 2001-03-13
Publication date: 2001-10-24
Also published as: US6474177B2; EP1134560A3; JP2001255189A; EP1134560A2; US20010035054A1

Abstract

(과제) 순류 및 역류의 쌍방에 대해서 유량 및 유속의 측정을 안정하게 또한 고정밀도로 할 수 있는 유량 및 유속 측정장치를 제공한다.

(해결수단) 검출대상인 엔진의 흡기관(주류관)(1)에 직교하도록 부착되며, 흡기관(1) 내의 흐름이 도입되는 측정용 분류관(332), 흡기관(1) 내의 흐름방향과 직교하는 방향으로 연장되어 분류관(332) 내에 U자 형상의 분류관로를 형성하는 도입판(334), 흡기관(1)의 관외에 있어서 분류관(332) 내의 흐름에 쐬이도록 배치되어 유량 및 유속을 검출하는 검출소자(331)를 가지며, 도입판(334)의 일단이 분류관(332)의 정상부 개구를 통과하여 흡기관(1) 내로 돌출되고, 분류관(332)이 검출소자(331)를 중심으로 하여 대칭인 유로구조를 구비하며, 유체가 흡기관(1) 내를 순류방향 및 역류방향으로 흐르는 쌍방의 경우에 대해서 동등한 검출소자(331)의 출력이 얻어진다.

Description

유량 및 유속 측정장치{Flow Measurement Device for Measuring Flow Rate and Flow Velocity}

본 발명은 흐름(flow)에 관한 제반 양(量), 특히 유량 및 유속을 측정하기 위한 장치에 관한 것으로서, 그 중에서도 온도에 의존하는 검출소자 및/또는 반도체칩 상에 일체로 형성된 검출소자를 이용한 유량 및 유속 측정장치에 관한 것으로서, 예를 들면 차량 또는 산업용 엔진의 연소제어용 질량유량센서, 혹은 산업용 공조시스템이나 컴프레서 압축공기 공급시스템용 질량유량센서, 또한 가정용 가스곤로의 공연비제어용 유량센서로서 매우 적합하게 적용되는 측정장치에 관한 것이다.

최근, 자동차(특히 4륜)를 둘러싼 상황에 있어서는 이미션(emission)규제 등에 의한 환경에 대한 배려가 매우 중요시되고 있다. 이러한 규제에 대응하기 위해서는 보다 고정밀도의 엔진연소제어가 필요하게 되었다. 여기서, 엔진연소제어용 질량센서의 유로구조에 관하여 각종 제안이 이루어져 있다. 예를 들면, 일본국 공개특허 평8-271293호 공보, 공개특허 소58-120121호 공보, 공개측허 평9-329472호 공보 및 공개특허 평-287991호 공보에는, 엔진의 흡기관에 분류관을 접속하여 그 측정유체를 도입하고, 이 분류관 내에서 유량측정을 하도록 하는 구조에 의해서, 엔진의 맥동에 의한 영향을 받기 어렵게 하여 고정밀도의 유량측정의 실현을 꾀하는 측정장치가 제안되어 있다.

그러나, 상기 각 공보에 제안된 측정장치의 구조에 의하면, 검출소자를 중심으로 하여 분류관의 유로구조가 대칭으로 형성되어 있지 않기 때문에, 흡기관에 역류(엔진에서 외기를 향하는 흐름)가 흐를 경우에는 그 유량을 정확하게 측정하는 것이 곤란하다고 생각된다.

그래서, 본 발명은, 순류 및 역류의 쌍방에 대해서 유량 및 유속의 측정을 안정하게 또한 고정밀도로 할 수 있는 유량 및 유속 측정장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1의 (A)는 본 발명의 참고예에 관한 측정장치의 설명도로서, 주류관의 축방향을 따라서 절단한 종단면도

도 1의 (B)는 본 발명의 제 1 실시예에 관한 측정장치의 설명도로서, 주류관의 축방향을 따라서 절단한 종단면도

도 2의 (A)는 도 1의 (A)에 나타낸 참고예에 관한 측정장치의 유량-센서(검출소자)출력특성을 나타낸 그래프

도 2의 (B)는 도 1의 (B)에 나타낸 제 1 실시예에 관한 측정장치의 유량-센서(검출소자)출력특성을 나타낸 그래프

도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 관한 측정장치의 설명도로서, 주류관의 축방향을 따라서 절단한 종단면도

도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 관한 측정장치의 설명도로서, 주류관의 축방향을 따라서 절단한 종단면도

도 5는 본 발명의 제 4 실시예에 관한 측정장치의 설명도로서, 주류관의 축방향을 따라서 절단한 종단면도

도 6의 (A)는 본 발명의 제 5 실시예에 관한 측정장치의 설명도로서, 주류관의 축방향을 따라서 절단한 종단면도

도 6의 (B)는 본 발명의 제 6 실시예에 관한 측정장치의 설명도로서, 주류관의 축방향을 따라서 절단한 종단면도

도 6의 (C)는 본 발명의 제 7 실시예에 관한 측정장치의 설명도로서, 주류관의 축방향을 따라서 절단한 종단면도

도 7의 (A) 및 (B)는 도 1의 (B)에 나타낸 본 발명의 제 1 실시예에 관한 측정장치와 같이 도입구와 도출구를 단락하는 바이패스유로의 설명도로서, (A)는 동작 설명도, (B)는 바이패스유로의 부분확대도

도 8의 (A)∼(C)는 도 1의 (B)에 나타낸 바와 같은 바이패스유로를 구비한 본 발명의 제 1 실시예에 관한 측정장치의 각종 변형예를 설명하기 위한 부분도로서, (A)는 삼각형상, (B)는 곡면형상, (C)는 다각형상의 돌기를 각각 가지는 오리피스를 나타낸 도면

도 9의 (A) 및 (B)는 도 4에 나타낸 바와 같은 주류관 내로 돌출되는 도입판을 구비한 본 발명의 제 4 실시예에 관한 측정장치의 각종 변형예를 설명하기 위한 부분도로서, (A)는 다각형상, (B)는 곡면형상의 유로벽을 각각 가지는 도입판의 일단을 나타낸 도면

도 10의 (A)∼(C)는 검출소자와 대향하는 벤투리를 구비한 본 발명의 제 1 실시예에 관한 측정장치의 각종 변형예를 설명하기 위한 부분도로서, (A)는 다각형상, (B)는 곡면형상, (C)는 이중곡면형상의 유로벽을 각각 가지는 벤투리를 나타낸도면

* 도면 중 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 - 주류관 46a,47a,48a,49a,50a,51a - 돌기

46,48,50 - 정상부 외벽 47,49,51 - 도입판(세퍼레이터)

41,43,45,60,61 - 도입판

60a,60b,61a,61b - 도입판의 일단의 유로면

71,72,73 - 도입판의 타단에 형성된 벤투리의 유로면

301,311,321,331,341,351,361,371 - 검출소자

302,312,322,332,342,352,362,372 - 분류관

303a,303b,313a,313b,323a,323b,333a,333b,334a,334b,353a,353b,363a,363b,373a,373b - 융기부

304,314,324,334,344,354,364,374 - 도입판(세퍼레이터)

305,315,325,335,345,355,365,375 - 도입구

306,316,326,336,346,356,366,376 - 도출구

310,320,330,340,350,360,370,380 - 벤투리

317,357 - 바이패스유로 344a,344b - 기복부

M - 주류(主流) D - 분류(分流)

DW - 다운플로

본 발명자들은 2륜 차량도 포함하여, 금후 보다 고정밀도의 유량측정을 실현하기 위해서는, 엔진이 맥동하여 흡기관 내의 흐름이 맥동하는 경우 뿐만 아니라 흡기관 내를 유체가 역류할 경우에도 그 유량을 정확하게 측정할 필요가 있는 것을 예측하였다. 그래서, 본 발명자들은 하기의 유량 및 유속 측정장치를 제공하는 것이다.

본 발명은, 제 1 시점에 있어서, 검출대상인 주류관 내의 흐름이 도입되는 기본적으로 U자 형상으로 만곡된 분류관로를 구비한 분류관과, 상기 분류관 내의 흐름에 쐬이도록 배치되어 흐름에 관한 양을 검출하는 검출소자를 가지며, 상기 주류관 내를 소정 방향으로 흐르는 순류와 이 순류의 역방향으로 흐르는 역류의 쌍방을 동등하게(바람직하게는 같은 레벨로) 검출할 수 있도록, 상기 분류관이 상기 검출소자를 중심으로 하여 대칭인 유로구조를 구비한 유량 및 유속 측정장치를 제공한다.

이와 같이, 분류관이 상기 검출소자를 중심으로 하여 대칭인 유로구조, 즉 분류관로의 형상을 검출소자를 중심으로 하여 주류관 내의 주류(主流)방향에 대해서 대칭인 구조로 형성함으로써 순류 및 역류의 쌍방의 유량 등을 고정밀도로 측정할 수 있으며, 또 역류에 대해서도 순류와 동등한 센서출력이 얻어지기 때문에, 이 센서출력을 주류(M)의 흐름이 순류인지 역류인지에 대응하여 보정하지 않아도 된다. 따라서, 흐름방향에 대응하여 센서출력을 보정하기 위한 제어회로 등이 불필요하게 되므로 센서어셈블리를 소형화 및 성전력화(省電力化)할 수 있다.

또, 본 발명은, 상기 제 1 시점에 의거하는 제 2 시점에 있어서, 상기 분류관 내에 형성되며, 상기 검출소자의 검출면에 경사져서 부딪치는 것 같은 흐름을 형성하는 흐름제어수단을 가지는 유량 및 유속 측정장치를 제공한다.

이와 같은 흐름제어수단에 의하면, 검출해야 할 흐름이 정상적으로 검출소자의 검출면에 공급되기 때문에, 확실하게 검출해야 할 흐름이 상기 검출면 상을 흐르게 된다고 생각된다. 또한, 상기 검출면 근방에 있어서, 측정유체의 난류의 발생, 예를 들면 와류 및 박리의 발생이 억제되기 때문에, 검출정밀도 및 재현성(再現性)이 향상된다고 생각된다.

본 발명은, 제 3 시점에 있어서, 검출대상인 주류관 내의 흐름이 도입되는 분류관과, 상기 주류관 내의 흐름방향과 기본적으로 직교하는 방향으로 연장되어 상기 분류관 내에 기본적으로 U자 형상으로 만곡된 분류관로를 형성하는 도입판과,상기 분류관 내의 흐름에 쐬이도록 배치되어 흐름에 관한 양을 검출하는 검출소자를 가지며, 상기 도입판의 일단은, 상기 주류관 내의 흐름이(순류 및 역류에 관계없이) 상기 분류관로 내로 도입되도록 상기 분류관의 정상부 개구를 관통하여 상기 주류관 내로 돌출되고, 상기 분류관이 상기 검출소자를 중심으로 하여 대칭인 유로구조를 구비한 유량 및 유속 측정장치를 제공한다.

이 측정장치에 의하면, 도입판의 일단을 주류관로 내로 돌출시킴으로써 검출소자를 향하는 측정흐름을 생성할 수 있기 때문에, 측정장치의 구조, 그 중에서도 분류관의 구조가 대폭으로 간소화 내지 소형화된다. 특히, 이 측정장치는 주류관의 지름이 작은 경우 및/또는 압력손실을 최소한으로 억제할 필요가 있는 경우의 흐름에 관한 측정장치로서 매우 적합하다. 또, 이 측정장치에 있어서는, 분류관 내의 유로구조가 간략화되어 있기 때문에, 흐름의 해석이 용이하다고 생각된다.

본 발명의 그 외 시점 및 특징은 각 청구항에 기재된 바와 같으므로 그 인용에 의한 중복 기재를 생략한다. 따라서, 각 청구항의 각 특징은 여기에 기재되어 있는 것으로 본다. 또한, 종속항은 각 독립항에 기재된 발명의 원리에 반하지 않는 한 각 독립항에 적용할 수 있으며, 또 종속항은 다른 종속항에 적용할 수 있다.

(발명의 실시형태)

이하, 본 발명의 바람직한 실시형태를 설명한다.

본 발명의 바람직한 실시형태에서는, 안정한 고정밀도 측정을 실현하기 위해서, 분류관의 도입구와 도출구를 단락(短絡)하는 바이패스유로를 추가하고, 및/또는 검출소자 근방의 분류관로를 좁히기 위한 벤투리를 부가한다. 상기 바이패스유로에 의해서 검출소자로의 측정유체의 공급이 안정화되며, 또 분류관 내로 측정유체(주류관 내의 흐름)가 도입되기 쉽게 된다. 또, 상기 벤투리에 의해서 검출소자의 검출면 상에 있어서의 측정유체의 난류를 효과적으로 제거할 수 있다. 이와 같이, 상기 바이패스유로 및 벤투리에 의해서, 순류 및 역류의 쌍방에 관하여 측정이 안정화되며, 또 고정밀도의 측정이 가능하게 된다.

특히, 본 발명과 같이 분류관의 유로구조를 검출소자를 중심으로 하여 대칭으로 형성하는 경우에는, 상기 바이패스유로 내지 이 바이패스유로의 흐름단면지름을 작게 하는 오리피스를 형성함으로써, 순류 및 역류의 쌍방에 관하여 검출소자에 도달하는 흐름의 안정화를 일층 꾀할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시형태에서는, 상기 바이패스유로에 오리피스가 형성되며, 오리피스를 형성하는 유로벽의 돌기량 내지 오리피스 개구면적에 의해서 검출소자를 향하는 측정유체의 유량이 설정된다. 따라서, 검출소자를 향하는 유량을 정량적으로 제어할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시형태에서는, 분류관 내에 검출소자의 검출면을 향해서 경사져서 부딪치는 것 같은 흐름을 형성하는 수단이 형성된다.

이 흐름제어수단에 의해서, 검출해야 할 흐름이 정상적으로 검출소자의 검출면에 공급되기 때문에, 확실하게 검출해야 할 흐름이 상기 검출면 상을 흐르게 된다고 생각된다. 또한, 상기 검출면 근방에 있어서의 와류 및 박리의 발생이 억제되기 때문에, 검출정밀도 및 재현성이 향상된다고 생각된다.

본 발명의 바람직한 실시형태에서는, 다운플로(down flow), 즉 검출소자의검출면에 경사져서 부딪치는 흐름 내지 검출면에 대하여 경사져서 흐르는 흐름을 형성하기 위한 흐름제어수단으로서, 검출소자의 적어도 상류 혹은 상류 및/또는 하류에 있어서, 검출면보다 융기되어 있는 유로면(융기부)이 형성된다. 상기 융기부의 형상으로서는 검출면에 경사져서 부딪치는 흐름을 형성할 수 있는 것이면 되며, 바람직하게는 오목형상 또는 볼록형상으로 융기되거나, 융기부의 표면이 직선적, 다각형상 또는 오목곡면형상의 경사면으로 된다.

본 발명의 바람직한 실시형태에서는, 분류관(검출관)의 변곡부(變曲部)에서 검출소자의 검출면이 이 분류관 내의 흐름에 쐬이도록 한다. 더 바람직하게는, 주류관(측정대상관)에 직교하는 방향으로 변곡관(분류관)이 부착되며, 이 변곡관의 변곡부(절곡부, 유로가 구부러진 부분)에 검출소자가 형성된다. 혹은, 분류관의 흐름이 반전되는 부분 또는 흐름의 방향이 크게 변경되는 부분 내지 근방에 검출소자가 배치된다. 또, 바람직하게는, 분류관 내의 흐름이 빠른 부분에 검출소자의 검출면이 쐬이도록 한다. 또, 바람직하게는, 분류관 내에 있어서 흐름이 좁아지고 계속해서 흐름이 방향이 변경되는 부분 내지 그 근방에 검출소자의 검출면이 쐬이도록 한다.

본 발명의 바람직한 실시형태에서는, 분류관의 저벽에 부착되는 검출소자가 주류관의 관외에 위치한다. 따라서, 검출소자의 부착 및 교환이 용이하게 되며, 검출소자의 출력을 용이하게 구할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시형태에서는 다음과 같은 검출소자를 이용한다. 즉, 이 검출소자는 기본적으로 반도체칩에 4개의 박막저항체가 형성된 것이다. 보다 구체적으로는 반도체층 상에 다이어프램부와 림부가 형성되어 있다. 다이어프램부에는 상류온도센서와, 하류온도센서와, 상류온도센서와 하류온도센서와의 사이에 배치된 히터가 형성되어 있다. 한편, 림부에는 분위기온도센서가 형성되어 있다. 다이어프램부는 극히 박육화되어 열절연이 도모되어 있다.

이어서, 상기 검출소자를 이용한 유량이나 유속 등의 흐름에 관한 제반 양의 검출원리를 하기에 나타낸다.

① 히터가 분위기 온도에 대하여 항상 일정한 온도차를 갖도록 히터에 공급하는 전력을 제어한다.

② 따라서, 흐름이 없는 경우에는 상류온도센서와 하류온도센서의 온도가 거의 같게 된다.

③ 그러나, 흐름이 있는 경우에는 상류온도센서의 온도는 그 표면에서 열이 발산하기 때문에 저하된다. 하류온도센서의 온도는 히터로부터의 열입력이 증가하기 때문에, 온도변화는 상류온도센서의 그것보다도 작다. 또한, 하류온도센서의 온도는 상승하는 경우도 있다.

④ 상류온도센서와 하류온도센서의 온도차에 의거하여 유량이나 유속 등을 검출하고, 이 온도차의 부호로부터 흐름방향을 검출한다. 또한, 상기 온도차는 온도에 의한 전기저항의 변화에 의거하여 검출할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시형태에서는 검출소자가 온도에 의거하여 유량 및/또는 유속을 적어도 포함하는 흐름에 관한 양을 측정하는 것이다.

본 발명의 바람직한 실시형태에서는, 본 발명에 의한 측정장치를 각종 차량에 있어서의 엔진의 흡기계에 설치하여 엔진의 흡기량 등의 측정에 적용할 수 있다. 예를 들면, 본 발명에 의한 측정장치는, 4륜 차량에 탑재되는 엔진의 흡기계에 있어서, 에어 크리너와 스로틀밸브 사이에 설치된다. 또, 본 발명에 의한 측정장치는, 2륜 차량에 탑재되는 엔진의 흡기계에 있어서, 실린더에 접속되는 2륜 차량용 흡기관(에어 퍼늘)에 흡기의 유량 내지 유속 등을 측정하기 위해서 부설된다.

(실시예)

이상 설명한 본 발명의 바람직한 실시형태를 더 명확화하기 위해서, 이하 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.

도 1의 (A)는 본 발명의 참고예에 관한 측정장치의 설명도이고, 도 1의 (B)는 본 발명의 제 1 실시예에 관한 측정장치의 설명도이다. 도 2의 (A)는 도 1의 (A)에 나타낸 참고예에 관한 측정장치의 유량-센서(검출소자)출력특성, 도 2의 (B)는 도 1의 (B)에 나타낸 제 1 실시예에 관한 측정장치의 유량-센서(검출소자)출력특성을 나타낸 그래프이다.

〈참고예〉

우선, 도 1의 (A)를 참조하여 본 발명의 참고예에 관한 측정장치의 구조를 설명한다.

주류관(1) 내에는 측정대상인 주류(M)가 흐르고 있다. 주류관(1)의 관벽에는 주류(M)에서 분기된 분류(D)를 도입할 수 있도록 주류관(1)의 관축(管軸)방향과 직교하는 방향으로 분류관(302)이 장착되어 있다. 분류관(302) 내에는 주류(M)의 흐름방향{주류관(1)의 관축방향}과 대략 직교하는 방향으로 연장되는 도입판(304)(세퍼레이터)에 의해서 대략 U자 형상으로 만곡된 분류관로가 형성되어 있다. 분류관 (302)의 외주벽의 일단에는 주류(M)의 흐름방향과 대략 직교하는 면에서 개구되는 도입구(도출구로도 된다)(305)가 형성되어 있고, 분류관(302)에 있어서의 주류관 (1)의 관축방향을 따라서 연장되는 정상부 외벽의 타단에는 주류(M)의 흐름방향과 대략 평행한 면에서 개구되는 도출구(도입구로도 된다)(306)가 형성되어 있다. 도입판(304)의 일단은 분류관(302)의 정상부 외벽과 연속되어 있다. 도입판(304)의 타단에는 분류관로를 좁히도록 한 비대칭구조의 벤투리(300)가 형성되어 있다. 분류관(302)의 저벽에는 분류관로의 변곡부 외주측에 면하고 또한 벤투리(300)의 볼록곡면과 분류관로의 가장 협소한 부분(이하, "최협부"라 한다)을 사이에 두고서 대향하도록 한 검출소자(301)가 형성되어 있다. 검출소자(301)의 양측의 유로벽에는 분류관로의 내측을 향해서 융기되는 융기부(303a,303b)가 형성되어 있다.

이와 같은 유로구조에 의하면, 도입판(304)에 의해서 검출소자(301)가 존재하는 분류관로로 도입된 측정유체는 스로틀링(throttling)되면서 분류관로의 최협부에 면하여 있는 검출소자(301) 상을 통과한다. 따라서, 검출소자(301)의 검출면을 향해서 경사져서 흐르는 다운플로(DW)가 형성됨과 아울러, 이 검출면 상에 있어서 측정유체의 난류가 저감된다.

이상 설명한 참고예에 관한 측정장치의 분류관로는 그 흐름방향을 따라서 비대칭인 구조를 가지며, 또 도입구(305)와 도출구(306)도 비대칭으로 형성되어 있다. 따라서, 주류(M)가 도 1의 (A)에 나타낸 방향(이것을 "순류방향"이라 한다)으로 흐름으로써 분류(D)가 도입구(305)에서 도입되어 도출구(306)에서 도출되는 경우와, 주류(M)가 도 1의 (A)에 나타낸 방향의 역방향(이것을 "역류방향"이라 한다)으로 흐름으로써 분류(D)가 도출구(306)에서 도입되어 도입구(305)에서 도출되는 경우는, 도 2의 (A)에 나타낸 바와 같이 그 검출소자(301)의 센서출력특성이 다르다. 즉, 동일한 유량에 대하여 순류의 경우에 있어서의 센서출력의 크기와 역류의 경우에 있어서의 센서출력의 크기가 달라지게 된다. 따라서, 정확한 유량을 구하기 위해서는 순류 및 역류 중 어느 것의 경우에 대해서 센서출력을 보정할 필요가 있다.

(제 1 실시예)

이어서, 도 1의 (B)를 참조하여 본 발명의 제 1 실시예에 관한 측정장치의 구조를 설명한다.

주류관(1) 내에는 측정대상인 주류(M)가 흐르고 있다. 주류관(1)의 관벽에는 주류(M)에서 분기된 분류(D)를 도입할 수 있도록 주류관(1)의 관축방향과 직교하는 방향으로 분류관(312)이 장착되어 있다. 분류관(312) 내에는 주류(M)의 흐름방향{주류관(1)의 관축방향}과 대략 직교하는 방향으로 연장되는 도입판(314)(세퍼레이터)에 의해서 대략 U자 형상으로 만곡된 분류관로가 형성되어 있다. 분류관(312)의 외주벽의 일단에는 주류(M)의 흐름방향과 대략 직교하는 면에서 개구되는 도입구(도출구로도 된다)(315)가 형성되어 있고, 분류관(312)의 외주벽의 타단에는 주류 (M)의 흐름방향과 대략 직교하는 면에서 개구되는 도출구(도입구로도 된다)(316)가 상기 도입구(315)와 대향하도록 형성되어 있다. 도입판(314)의 일단은 분류관(312)의 정상부 외벽과 이간되어 있다. 도입판(314)의 일단과 분류관(312)의 정상부 외벽과의 사이에는 도입구(315)와 도출구(316)를 단락하는 바이패스유로(317)가 형성되어 있다. 도입판(314)의 타단에는 분류관로를 좁히도록 한 대칭구조의 벤투리 (310)가 형성되어 있다. 분류관(312)의 저벽에는 분류관로의 변곡부 외주측에 면하고 또한 벤투리(310)의 볼록곡면과 분류관로의 최협부를 사이에 두고서 대향하도록 한 검출소자(311)가 형성되어 있다. 검출소자(311)의 양측의 유로벽에는 분류관로의 내측을 향해서 융기되는 융기부(313a,313b)가 형성되어 있다.

이와 같은 유로구조에 의하면, 도입판(314)에 의해서 검출소자(311)가 존재하는 분류관로로 도입된 측정유체는 스로틀링되면서 분류관로의 최협부에 면하여 있는 검출소자(311) 상을 통과한다. 따라서, 검출소자(311)의 검출면을 향해서 경사져서 흐르는 다운플로(DW)가 형성됨과 아울러, 이 검출면 상에 있어서 측정유체의 난류가 저감된다.

이상 설명한 제 1 실시예에 관한 측정장치의 분류관로는 그 흐름방향을 따라서 대칭인 구조를 가지며, 또 도입구(315)와 도출구(316)도 대칭으로 형성되어 있다. 따라서, 주류(M)가 도 1의 (B)에 나타낸 순류방향으로 흐름으로써 분류(D)가 도입구(315)에서 도입되어 도출구(316)에서 도출되는 경우와, 주류(M)가 역류방향으로 흐름으로써 분류(D)가 도출구(316)에서 도입되어 도입구(315)에서 도출되는 경우는 도 2의 (B)에 나타낸 바와 같이 그 검출소자(311)의 센서출력특성이 같다. 즉, 동일한 유량에 대하여 순류가 흐르는 경우와 역류가 흐르는 경우 모두에서 같은 크기의 센서출력이 얻어진다. 따라서, 정확한 유량을 구할 때에는 주류(M)의 흐름이 순류인지 역류인지에 대응하여 센서출력을 보정하지 않아도 된다.

본 제 1 실시예에 관한 측정장치의 또다른 이점을 도 1의 (B)를 참조하여 설명한다. 도입판(314)과 정상부 외벽과의 사이에 형성된 바이패스유로(317)는 오리피스의 기능을 가지고 있다. 이 바이패스유로(317)를 통과한 흐름은 흐름단면지름이 좁은 부분(이것을 "오리피스부"라 한다)에서 가속되기 때문에, 이 흐름과 대략 수직으로 합류되는 측정유체, 즉 검출소자(311) 상을 통과하여 온 측정유체를 도출구(316)를 향해서 효과적으로 인출하도록 기능한다. 또, 이 오리피스부의 개구면적을 제어함으로써 검출소자(311) 상으로 흘러 들어가는 측정유체의 양을 용이하게 제어할 수 있다.

(제 2 실시예∼제 7 실시예)

계속해서, 본 발명의 제 2 실시예∼제 7 실시예에 관한 측정장치로서, 상기 제 1 실시예에 관한 측정장치와 같이 분류관로가 그 흐름방향을 따라서 대칭인 구조를 가지며, 또 도입구와 도출구가 대칭으로 형성되고, 주류관 내의 주류방향에 관계없이, 즉 순류인지 역류인지에 관계없이 동등한 유량-센서(검출소자)출력특성을 발휘하는 측정장치의 예를 설명한다.

(제 2 실시예 및 제 3 실시예)

우선, 도입구와 도출구를 단락하는 바이패스유로를 구비하지 않은 측정장치의 예로서, 본 발명의 제 2 실시예 및 제 3 실시예에 관한 측정장치를 설명한다.

(제 2 실시예)

도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 관한 측정장치의 설명도이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 주류관(1) 내에는 측정대상인 주류(M)가 흐르고 있다. 주류관(1)의관벽에는 주류(M)에서 분기된 분류(D)를 도입할 수 있도록 주류관(1)의 관축방향과 직교하는 방향으로 분류관(322)이 장착되어 있다. 분류관(322) 내에는 주류(M)의 흐름방향{주류관(1)의 관축방향}과 대략 직교하는 방향으로 연장되는 도입판(324)(세퍼레이트)에 의해서 대략 U자 형상으로 만곡된 분류관로가 형성되어 있다. 분류관(322)의 외주벽의 일단에는 주류(M)의 흐름방향과 대략 직교하는 면에서 개구하는 도입구(도출구로도 된다)(325)가 형성되어 있고, 분류관(322)의 외주벽의 타단에는 주류(M)의 흐름방향과 대략 직교하는 면에서 개구되는 도출구(도입구로도 된다)(326)가 상기 도입구(325)와 대향하도록 형성되어 있다. 도입판(324)의 일단은 분류관(322)의 정상부 외벽과 연속되어 있다. 도입판(324)의 타단에는 분류관로를 좁히도록 한 대칭구조의 벤투리(320)가 형성되어 있다. 분류관(322)의 저벽에는 분류관로의 변곡부 외주측에 면하고 또한 벤투리(320)의 볼록곡면과 분류관로의 최협부를 사이에 두고서 대향하도록 한 검출소자(321)가 형성되어 있다. 검출소자(321)의 양측의 유로벽에는 분류관로의 내측을 향해서 융기되는 융기부(323a,323b)가 형성되어 있다.

이와 같은 유로구조에 의하면, 도입판(324)에 의해서 검출소자(321)가 존재하는 분류관로로 도입된 측정유체는 스로틀링되면서 분류관로의 최협부에 면하여 있는 검출소자(321) 상을 통과한다. 따라서, 검출소자(321)의 검출면을 향해서 경사져서 흐르는 다운플로(DW)가 형성됨과 아울러, 이 검출면 상에 있어서 측정유체의 난류가 저감된다.

(제 3 실시예)

도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 관한 측정장치의 설명도이다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 주류관(1) 내에는 측정대상인 주류(M)가 흐르고 있다. 주류관(1)의 관벽에는 주류(M)에서 분기된 분류(D)를 도입할 수 있도록 주류관(1)의 관축방향과 직교하는 방향으로 분류관(342)이 장착되어 있다. 분류관(342) 내에는 주류(M)의 흐름방향{주류관(1)의 관축방향}과 대략 직교하는 방향으로 연장되는 도입판(344)(세퍼레이트)에 의해서 대략 U자 형상으로 만곡된 분류관로가 형성되어 있다. 분류관(342)의 외주벽의 일단에는 주류(M)의 흐름방향과 대략 직교하는 면에서 개구되는 도입구(도출구로도 된다)(345)가 형성되어 있고, 분류관(342)의 외주벽의 타단에는 주류(M)의 흐름방향에 대략 직교하는 면에서 개구되는 도출구(도입구로도 된다)(346)가 상기 도입구(345)와 대향하도록 형성되어 있다. 도입판(344)의 일단은 주류관(1)의 관축방향(주류방향)을 따라서 넓게 벌어져 있으며, 분류관(342)의 정상부 외벽과 연속되어 있다. 즉, 도입구(345)의 하측 및 도출구(346)의 상측에 있어서, 분류관로를 형성하는 도입판(344)의 일단의 양측(내주측 유로벽)에는 오목곡면 상의 유로면을 구비하여 분류관로를 좁히도록 기복(起伏)하는 기복부(344a,344b )가 각각 형성되어 있다. 이것에 의해서, 분류관로의 출입구 부분의 관로가 좁혀짐으로써 검출소자(341)를 향하는 측정유체의 흐름이 정류(整流)된다. 도입판(344)의 타단에는 분류관로를 좁히도록 한 대칭구조의 벤투리(340)가 형성되어 있다. 분류관(342)의 저벽에는 분류관로의 변곡부 외주측에 면하고 또한 벤투리(340)의 볼록곡면과 분류관로의 최협부를 사이에 두고서 대향하도록 한 검출소자(341)가 형성되어 있다. 검출소자(341)의 양측의 유로벽에는 분류관로의 내측을 향해서 융기되는융기부(343a,343b)가 형성되어 있다.

이와 같은 유로구조에 의하면, 도입판(344)에 의해서 검출소자(341)가 존재하는 분류관로로 도입된 측정유체는 스로틀링되면서 분류관로의 최협부에 면하여 있는 검출소자(341) 상을 통과한다. 따라서, 검출소자(341)의 검출면을 향해서 경사져서 흐르는 다운플로(DW)가 형성됨과 아울러, 이 검출면 상에 있어서 측정유체의 난류가 저감된다.

이상 설명한 제 2 실시예 및 제 3 실시예에 관한 측정장치에 의하면, 도입구와 도출구를 단락하는 바이패스유로를 형성하지 않음으로써 분류관 내의 유로구조가 간략화되기 때문에, 흐름상태의 파악이 용이하다고 생각된다.

(제 4 실시예)

이어서, 도입판과 대향하는 정상부 외벽을 생략한 본 발명의 제 4 실시예에 관한 측정장치를 설명한다.

도 5는 본 발명의 제 4 실시예에 관한 측정장치의 설명도이다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 주류관(1) 내에는 측정대상인 주류(M)가 흐르고 있다. 주류관(1)의 관벽에는 주류(M)에서 분기된 분류(D)를 도입할 수 있도록 주류관(1)의 관축방향과 직교하는 방향으로 분류관(332)이 장착되어 있다. 분류관(332) 내에는 주류(M)의 흐름방향{주류관(1)의 관축방향}과 대략 직교하는 방향으로 연장되는 도입판(334)(세퍼레이트)에 의해서 대략 U자 형상으로 만곡된 분류관로가 형성되어 있다. 분류관(332)의 정상부는 크게 개구되어 있으며, 이 정상부 개구의 중앙에서 도입판 (334)의 일단이 주류관(1) 내로 돌출되어 있다. 이 도입판(334)의 일단에 의해서주류(M)의 흐름방향과 대략 평행한 면에서 개구되는 도입구(도출구로도 된다)(335) 및 도출구(도입구로도 된다)(336)가 대칭으로 구획 형성되어 있다. 분류(D)는 도입구(335)의 개구면{주류(M)의 흐름방향과 대략 평행한 면}에 대해서 경사방향에서 분류관(332) 내로 도입되고, 도출구(336)의 개구면{주류(M)의 흐름방향과 대략 평행한 면}에 대해서 경사방향으로 주류관(1) 내로 도출된다. 역류의 경우에는 상기한 경우와 반대가 된다. 도입판(334)의 타단에는 분류관로를 좁히도록 한 대칭구조의 벤투리(330)가 형성되어 있다. 분류관(332)의 저벽에는 분류관로의 변곡부 외주측에 면하고 또한 벤투리(330)의 볼록곡면과 분류관로의 최협부를 사이에 두고서 대향하도록 한 검출소자(331)가 형성되어 있다. 검출소자(331)의 양측의 유로벽에는 분류관로의 내측을 향해서 융기되는 융기부(333a,333b)가 형성되어 있다.

이와 같은 유로구조에 의하면, 도입판(334)에 의해서 검출소자(331)가 존재하는 분류관로로 도입된 측정유체는 스로틀링되면서 분류관로의 최협부에 면하여 있는 검출소자(331) 상을 통과한다. 따라서, 검출소자(331)의 검출면을 향해서 경사져서 흐르는 다운플로(DW)가 형성됨과 아울러, 이 검출면 상에 있어서 측정유체의 난류가 저감된다.

이 제 4 실시예에 관한 측정장치에 의하면, 도입판의 일단을 주류관로 내로 돌출시킴으로써 검출소자를 향하는 측정흐름을 생성할 수 있기 때문에, 측정장치의 구조가 대폭으로 간소화 내지 소형화된다. 특히, 이 제 4 실시예에 관한 측정장치는 주류관의 지름이 작은 경우 및/또는 압력손실을 최소한으로 억제할 필요가 있는 경우의 흐름에 관한 측정장치로서 매우 적합하다. 또, 이 제 4 실시예에 관한 측정장치에 의하면, 분류관 내의 유로구조가 간략화되어 있기 때문에, 흐름의 해석이 용이하다고 생각된다.

(제 5 실시예∼제 7 실시예)

이어서, 도입판의 타단, 즉 검출소자와 대향하는 부분에 큰 벤투리가 형성되어 있지 않은 도입판을 구비한 본 발명의 제 5 실시예∼제 7 실시예에 관한 측정장치를 설명한다. 또한, 제 5 실시예의 분류관과 대비하면, 제 6 실시예의 분류관은 도입판의 일단이 분류관의 정상부 외벽과 연속되게 형성되어 있는 점, 제 7 실시예의 분류관은 도입판의 일단이 분류관의 정상부 개구에서 돌출되게 형성되어 있는 점에서 각각 제 5 실시예의 분류관의 구조와 상위하다.

(제 5 실시예)

도 6의 (A)는 본 발명의 제 5 실시예에 관한 측정장치의 설명도로서, 주류관의 축방향을 따라서 절단한 절단면을 나타내고 있다.

도 6의 (A)에 나타낸 바와 같이, 주류관(1) 내에는 측정대상인 주류(M)가 흐르고 있다. 주류관(1)의 관벽에는 주류(M)에서 분기된 분류(D)를 도입할 수 있도록 주류관(1)의 관축방향과 직교하는 방향으로 분류관(352)이 장착되어 있다. 분류관 (352) 내에는 주류(M)의 흐름방향{주류관(1)의 관축방향}과 대략 직교하는 방향으로 연장되는 도입판(354)(세퍼레이트)에 의해서 대략 U자 형상으로 만곡된 분류관로가 형성되어 있다. 도입판(354)의 두께는 그 연장방향을 따라서 거의 일정하다. 분류관(352)의 외주벽의 일단에는 주류(M)의 흐름방향과 대략 직교하는 면에서 개구되는 도입구(도출구로도 된다)(355)가 형성되어 있고, 분류관(352)의 외주벽의타단에는 주류(M)의 흐름방향과 대략 직교하는 면에서 개구되는 도출구(도입구로도 된다)(356)가 상기 도입구(355)와 대향하도록 형성되어 있다. 도입판(354)의 일단은 분류관(352)의 정상부 외벽과 이간되어 있다. 도입판(354)의 일단과 분류관 (352)의 정상부 외벽과의 사이에는 도입구(355)와 도출구(356)를 단락하는 바이패스유로(357)가 형성되어 있다. 도입판(354)의 타단에는 검출소자(351)를 향해서 돌출되는 볼록곡면이 형성되어 있다. 분류관(352)의 저벽에는 분류관로의 변곡부 외주측에 면하고 또한 도입판(354)의 볼록곡면과 분류관로의 최협부를 사이에 두고서 대향하도록 한 검출소자(351)가 형성되어 있다. 검출소자(351)의 양측의 유로벽에는 분류관로의 내측을 향해서 융기되는 융기부(353a,353b)가 형성되어 있다.

이와 같은 유로구조에 의하면, 도입판(354)에 의해서 검출소자(351)가 존재하는 분류관로로 도입된 측정유체는 스로틀링되면서 분류관로의 최협부에 면하여 있는 검출소자(351) 상을 통과한다. 따라서, 검출소자(351)의 검출면을 향해서 경사져서 흐르는 다운플로(DW)가 형성됨과 아울러, 이 검출면 상에 있어서 측정유체의 난류가 저감된다. 또, 이 제 5 실시예에 관한 측정장치의 분류관(352)에는 바이패스유로(357)가 형성되어 있기 때문에, 검출소자(351) 상을 통과하여 온 측정유체는 도출구(356)를 향하여 효과적으로 인출된다.

(제 6 실시예)

도 6의 (B)는 본 발명의 제 6 실시예에 관한 측정장치의 설명도로서, 주류관의 축방향을 따라서 절단한 절단면을 나타내고 있다.

도 6의 (B)에 나타낸 바와 같이, 주류관(1) 내에는 측정대상인 주류(M)가 흐르고 있다. 주류관(1)의 관벽에는 주류(M)에서 분기된 분류(D)를 도입할 수 있도록 주류관(1)의 관축방향과 직교하는 방향으로 분류관(362)이 장착되어 있다. 분류관 (362) 내에는 주류(M)의 흐름방향{주류관(1)의 관축방향}과 대략 직교하는 방향으로 연장되는 도입판(364)(세퍼레이트)에 의해서 대략 U자 형상으로 만곡된 분류관로가 형성되어 있다. 도입판(364)의 두께는 그 연장방향을 따라서 거의 일정하다. 분류관(362)의 외주벽의 일단에는 주류(M)의 흐름방향과 대략 직교하는 면에서 개구되는 도입구(도출구로도 된다)(365)가 형성되어 있고, 분류관(362)의 외주벽의 타단에는 주류(M)의 흐름방향과 대략 직교하는 면에서 개구되는 도출구(도입구로도 된다)(366)가 상기 도입구(365)와 대향하도록 형성되어 있다. 도입판(364)의 일단은 분류관(362)의 정상부 외벽과 연속되어 있다. 도입판(364)의 타단에는 검출소자 (361)를 향해서 돌출되는 볼록곡면이 형성되어 있다. 분류관(362)의 저벽에는 분류관로의 변곡부 외주측에 면하고 또한 도입판(364)의 볼록곡면과 분류관로의 최협부를 사이에 두고서 대향하도록 한 검출소자(361)가 형성되어 있다. 검출소자(361)의 양측의 유로벽에는 분류관로의 내측을 향해서 융기되는 융기부(363a,363b)가 형성되어 있다.

이와 같은 유로구조에 의하면, 도입판(364)에 의해서 검출소자(361)가 존재하는 분류관로로 도입된 측정유체는 스로틀링되면서 분류관로의 최협부에 면하여 있는 검출소자(361) 상을 통과한다. 따라서, 검출소자(361)의 검출면을 향해서 경사져서 흐르는 다운플로(DW)가 형성됨과 아울러, 이 검출면 상에 있어서 측정유체의 난류가 저감된다.

(제 7 실시예)

도 6의 (C)는 본 발명의 제 7 실시예에 관한 측정장치의 설명도로서, 주류관의 축방향을 따라서 절단한 절단면을 나타내고 있다.

도 6의 (C)에 나타낸 바와 같이, 주류관(1) 내에는 측정대상인 주류(M)가 흐르고 있다. 주류관(1)의 관벽에는 주류(M)에서 분기된 분류(D)를 도입할 수 있도록 주류관(1)의 관축방향과 직교하는 방향으로 분류관(372)이 장착되어 있다. 분류관 (372) 내에는 주류(M)의 흐름방향{주류관(1)의 관축방향}과 대략 직교하는 방향으로 연장되는 도입판(374)(세퍼레이트)에 의해서 대략 U자 형상으로 만곡된 분류관로가 형성되어 있다. 도입판(374)의 두께는 그 연장방향을 따라서 거의 일정하다. 분류관(372)의 정상부는 크게 개구되어 있으며, 이 정상부 개구의 중앙에서 도입판 (374)의 일단이 주류관(1) 내로 돌출되어 있다. 이 도입판(374)의 일단에 의해서 주류(M)의 흐름방향과 대략 평행한 면에서 개구되는 도입구(도출구로도 된다)(375) 및 도출구(도입구로도 된다)(376)가 대칭으로 구획 형성되어 있다. 분류(D)는 도입구(375)의 개구면{주류(M)의 흐름방향과 대략 평행한 면}에 대해서 경사방향에서 분류관(372) 내로 도입되고, 도출구(376)의 개구면{주류(M)의 흐름방향과 대략 평행한 면}에 대해서 경사방향으로 주류관(1) 내로 도출된다. 역류의 경우는 상기한 경우와 반대가 된다. 도입판(374)의 타단에는 검출소자(371)를 향해서 돌출되는 볼록곡면이 형성되어 있다. 분류관(372)의 저벽에는 분류관로의 변곡부 외주측에 면하고 또한 도입판(374)의 볼록곡면과 분류관로의 최협부를 사이에 두고서 대향하도록 한 검출소자(371)가 형성되어 있다. 검출소자(371)의 양측의 유로벽에는 분류관로의 내측을 향해서 융기되는 융기부(373a,373b)가 형성되어 있다.

이와 같은 유로구조에 의하면, 도입판(374)에 의해서 검출소자(371)가 존재하는 분류관로로 도입된 측정유체는 스로틀링되면서 분류관로의 최협부에 면하여 있는 검출소자(371) 상을 통과한다. 따라서, 검출소자(371)의 검출면을 향해서 경사져서 흐르는 다운플로(DW)가 형성됨과 아울러, 이 검출면 상에 있어서 측정유체의 난류가 저감된다.

또, 이 제 7 실시예에 관한 측정장치는 상기 제 4 실시예에 관한 측정장치와 마찬가지로, 도입판의 일단을 주류관로 내로 돌출시킴으로써 검출소자를 향하는 측정흐름을 간소한 구조로 생성할 수 있기 때문에, 측정장치가 대폭으로 소형화된다. 특히, 이 제 7 실시예에 관한 측정장치는 주류관의 지름이 작은 경우 및/또는 압력손실을 최소한으로 억제할 필요가 있는 경우의 흐름에 관한 측정장치로서 매우 적합하다. 또, 이 제 7 실시예에 관한 측정장치에 의하면, 분류관 내의 유로구조가 간략화되어 있기 때문에, 흐름의 해석이 용이하다고 생각된다.

계속해서, 본 발명의 각종 실시예에 관한 측정장치에 있어서, 바람직한 부분구성을 설명한다.

(대향 형성된 도입구와 도출구 및 바이패스유로)

도 7의 (A) 및 (B)는, 도 1의 (B)에 나타낸 본 발명의 제 1 실시예에 관한 측정장치와 같이 도입구와 도출구를 단락하는 바이패스유로의 설명도로서, (A)는 동작설명도, (B)는 바이패스유로의 부분확대도이다.

도 1의 (B) 및 도 7의 (B)에 나타낸 바와 같이, 상기 제 1 실시예에 관한 측정장치에 있어서, 분류관의 외주벽의 일단에는 주류(M)의 흐름방향과 대략 직교하는 면에서 개구되는 도입구(도출구로도 된다)(315)가 형성되어 있고, 분류관의 외주벽의 타단에는 주류(M)의 흐름방향과 대략 직교하는 면에서 개구되는 도출구(도입구로도 된다)(316)가 상기 도입구(315)와 대향하도록 형성되어 있다. 즉, 도 7의 (A)에 나타낸 바와 같은 상호위치에서 도입구(315)와 도출구(316)가 형성됨으로써 비교적 밀도가 큰 오염물이 바이패스유로(317)를 통과하여 분류관 외로 배출되기 때문에, 분류관의 저벽에 위치하는 검출소자 상으로의 상기 오염물의 축적이 억제된다.

(바이패스유로에 형성된 각종 오리피스)

도 8의 (A)∼(C)는, 도 1의 (B)에 나타낸 바와 같은 바이패스유로를 구비한 본 발명의 제 1 실시예에 관한 측정장치의 각종 변형예를 설명하기 위한 부분도로서, 도 8의 (A)는 삼각형상, 도 8의 (B)는 곡면형상, 도 8의 (C)는 다각형상의 돌기를 각각 가지는 오리피스를 나타내고 있다.

도 8의 (A)에 나타낸 바와 같이, 분류관의 정상부 외벽(46)과 도입판(47)의 일단과의 사이에 형성된 바이패스유로에 있어서, 정상부 외벽(46)의 내측 및 도입판(47)의 일단에는 삼각형상의 유로면을 구비한 돌기(46a,47a)가 각각 서로 대향하도록 형성되어 있다. 이들 돌기(46a,47a)에 의해서 상기 바이패스유로에 이 바이패스유로의 지름을 축소하는 오리피스가 형성된다.

도 8의 (B)에 나타낸 바와 같이, 분류관의 정상부 외벽(48)과 도입판(48)의 일단과의 사이에 형성된 바이패스유로에 있어서, 정상부 외벽(48)의 내측 및 도입판(49)의 일단에는 곡면형상의 유로면을 구비한 돌기(48a,49a)가 각각 서로 대향되도록 형성되어 있다. 이들 돌기(48a,49a)에 의해서 상기 바이패스유로에 이 바이패스유로의 지름을 축소하는 오리피스가 형성된다.

도 8의 (C)에 나타낸 바와 같이, 분류관의 정상부 외벽(50)과 도입판(51)의 일단과의 사이에 형성된 바이패스유로에 있어서, 정상부 외벽(50)의 내측 및 도입판(51)의 일단에는 다각형상의 유로면을 구비한 돌기(50a,51a)가 각각 서로 대향되게 형성되어 있다. 이들 돌기(50a,51a)에 의해서 상기 바이패스유로에 이 바이패스유로의 지름을 축소하는 오리피스가 형성된다.

이상, 도 8의 (A)∼(C)에 나타낸 바와 같은 오리피스를 가지는 측정장치에 의하면, 바이패스유로의 흐름단면방향의 지름에 대하여 오리피스의 지름을 조절함으로써, 검출소자의 검출면 상을 향하는 측정유체를 정량적(定量的)으로 제어할 수 있다. 또, 순류 및 역류의 쌍방에 관하여 검출소자 상에 도달하는 흐름의 안정화를 꾀할 수 있다.

(주류관 내로 돌출된 도입판의 일단의 변형예)

도 9의 (A) 및 (B)는, 도 5에 나타낸 바와 같은 주류관 내로 돌출되는 도입판을 구비한 본 발명의 제 4 실시예에 관한 측정장치의 각각의 변형예를 설명하기 위한 부분도이다.

도 9의 (A)에 나타낸 바와 같이, 분류관의 정상부 개구에서 주류관 내로 돌출되는 도입판(60)의 일단은 주류관의 관축방향(주류방향)을 따라서 넓게 벌어진 확개부(擴開部)로 되어 있다. 그리고, 이 확개부 양측의 유로면(60a,60b)은 다각형상으로 형성되어 있다.

도 9의 (B)에 나타낸 바와 같이, 분류관의 정상부 개구에서 주류관 내로 돌출되는 도입판(61)의 일단은 주류관의 관축방향(주류방향)을 따라서 넓게 벌어진 확개부로 되어 있다. 그리고, 이 확개부 양측의 유로면(61a,61b)은 곡면형상으로 형성되어 있다.

이상, 도 9의 (A) 및 (B)에 나타낸 바와 같이, 도입판의 일단을 넓게 벌어진 확개부로 함으로써 측정유체가 분류관 내로 안정하게 도입되며, 또한 도입된 측정유체의 난류가 감소된다.

(도입판의 타단에 형성된 벤투리의 변형예)

도 10의 (A)∼(C)는, 검출소자와 대향하는 벤투리를 구비한 본 발명의 제 1 실시예에 관한 측정장치의 각종 변형예를 설명하기 위한 부분도이다.

도 10의 (A)에 나타낸 바와 같이, 도입판의 타단에 형성되어 검출소자와 대향하는 벤투리의 유로면(71)이 다각형상으로 형성되어 있다. 도 10의 (B)에 나타낸 바와 같이, 도입판의 타단에 형성되어 검출소자와 대향하는 벤투리의 유로면(72)이 곡면형상으로 형성되어 있다. 도 10의 (C)에 나타낸 바와 같이, 도입판의 타단에 형성되어 검출소자와 대향하는 벤투리의 유로면(73)이 이중곡면형상으로 형성되어 있다.

이상, 도 10의 (A)∼(C)에 나타낸 바와 같은 유로면을 구비한 벤투리에 의해서 검출소자의 상류에서 하류에 걸쳐서 측정유체의 난류가 억제되며, 또 검출소자의 검출면을 향해서 경사져서 부딪치는 다운플로(DW){도 1의 (B) 참조}가 안정하게생성된다.

본 발명에 의하면, 순류 및 역류의 쌍방에 대해서 유량 및 유속의 측정을 안정하게 또한 고정밀도로 할 수 있는 유량 및 유속 측정장치가 제공된다. 또, 본 발명에 의한 측정장치의 분류관에 바이패스유로, 벤투리 등을 부가함으로써, 순류 및 역류의 쌍방에 관해서 일층 안정한 고정밀도 측정이 가능하게 됨과 아울러, 검출소자의 검출면 상에 도달하는 측정유체의 유량을 용이하게 또한 정량적으로 제어할 수 있다. 또, 본 발명에 의하면, 기본적으로 U자 형상의 분류관로를 형성하기 위한 도입판의 일단을 주류관 내로 돌출형성함으로써 분류관의 정상부 외벽이 불필요하게 되며, 따라서 분류관의 구조를 간소화할 수 있다.

Claims

검출대상인 주류관 내의 흐름이 도입되는 기본적으로 U자 형상으로 만곡된 분류관로를 구비한 분류관과,

상기 분류관 내의 흐름에 쐬이도록 배치되어 흐름에 관한 양을 검출하는 검출소자를 가지며,

상기 주류관 내를 소정 방향으로 흐르는 순류와 이 순류의 역방향으로 흐르는 역류의 쌍방을 동등하게 검출할 수 있도록, 상기 분류관이 상기 검출소자를 중심으로 하여 대칭인 유로구조를 구비한 것을 특징으로 하는 유량 및 유속 측정장치.
청구항 1에 있어서,

상기 분류관 내에 형성되며, 상기 검출소자의 검출면에 경사져서 부딪치는 것 같은 흐름을 형성하는 흐름제어수단을 가지는 것을 특징으로 하는 유량 및 유속 측정장치.
청구항 2에 있어서,

상기 흐름제어수단이, 상기 검출소자의 양측에 형성되어 상기 분류관의 관로를 좁히도록 융기된 융기부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유량 및 유속 측정장치.
청구항 1에 있어서,

상기 분류관의 외주측 양단에 각각 형성되며, 상기 주류관 내의 흐름방향과 대략 직교하는 면에서 개구되는 도입구 및 도출구를 가지는 것을 특징으로 하는 유량 및 유속 측정장치.
청구항 1에 있어서,

상기 도입판의 상기 검출소자와 대향하는 타단에 상기 검출소자의 상류에서 하류에 걸쳐서 벤투리가 형성되며, 상기 벤투리에 의해서 상기 검출소자가 배치된 상기 분류로의 유로폭이 검출소자의 중앙 부근에서 가장 좁게 되어 있는 것을 특징으로 하는 유량 및 유속 측정장치.
청구항 5에 있어서,

상기 검출소자와 대향하는 면 상에 형성된 상기 벤투리의 유로면 단면형상이 다각형상, 곡면형상 또는 이중곡면형상 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 유량및 유속 측정장치.
청구항 1에 있어서,

상기 분류관 내에 만곡된 상기 분류관로를 형성하는 도입판이 형성되며,

상기 도입판의 일단과 상기 분류관의 정상부 외벽과의 사이에 상기 분류관의 도입구와 도출구를 단락하는 바이패스유로가 형성된 것을 특징으로 하는 유량 및 유속 측정장치.
청구항 7에 있어서,

상기 바이패스유로에 오리피스가 형성되며,

상기 오리피스를 형성하는 유로벽의 돌기량 내지 오리피스 개구면적에 의해서 상기 검출소자를 향하는 측정유체의 유량이 설정되는 것을 특징으로 하는 유량 및 유속 측정장치.
청구항 8에 있어서,

상기 오리피스를 형성하는 유로벽이 오리피스의 중앙을 향해서 돌기되며, 이 돌기의 유로면의 단면형상이 삼각형상, 곡면형상 및 다각형상 중 어느 하나인 것을특징으로 하는 유량 및 유속 측정장치.
청구항 1에 있어서,

상기 분류관 내에 만곡된 상기 분류관로를 형성하는 도입판이 형성되며,

상기 도입판 상의 상기 도입구 및 도출구 근방에 기복부가 형성되며, 상기 기복부에 의해서 상기 분류관의 도입구와 상기 외주측 유로벽과의 사이 및 상기 분류관의 도출구와 상기 외주측 유로벽과의 사이의 유로에 스로틀이 각각 형성된 것을 특징으로 하는 유량 및 유속 측정장치.
청구항 1에 있어서,

상기 분류관 내에 만곡된 상기 분류관로를 형성하는 도입판이 형성되며,

상기 도입판의 일단이, 상기 주류관 내의 흐름이 상기 분류관로 내로 도입되도록, 상기 분류관의 정상부 개구를 통과하여 상기 주류관 내로 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 유량 및 유속 측정장치.
청구항 11에 있어서,

상기 도입판의 일단에는 상기 주류관의 관축방향을 따라서 넓게 벌어지는 확개부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유량 및 유속 측정장치.
청구항 12에 있어서,

상기 확개부의 양측 유로면의 단면형상이 다각형상 또는 곡면형상인 것을 특징으로 하는 유량 및 유속 측정장치.
검출대상인 주류관 내의 흐름이 도입되는 분류관과,

상기 주류관 내의 흐름방향과 기본적으로 직교하는 방향으로 연장되어 상기 분류관 내에 기본적으로 U자 형상으로 만곡된 분류관로를 형성하는 도입판과,

상기 분류관 내의 흐름에 쐬이도록 배치되어 흐름에 관한 양을 검출하는 검출소자를 가지며,

상기 도입판의 일단은, 상기 주류관 내의 흐름이 상기 분류관로 내로 도입되도록, 상기 분류관의 정상부 개구를 관통하여 상기 주류관 내로 돌출되어 있는 것,

상기 분류관이 상기 검출소자를 중심으로 하여 대칭인 유로구조를 구비한 것을 특징으로 하는 유량 및 유속 측정장치.
청구항 14에 있어서,

상기 도입판의 일단에는 상기 주류관의 관축방향을 따라서 넓게 벌어지는 확개부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유량 및 유속 측정장치.
청구항 15에 있어서,

상기 확개부의 양측 유로면의 단면형상이 다각형상 또는 곡면형상인 것을 특징으로 하는 유량 및 유속 측정장치.
청구항 1 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 있어서,

차량에 탑재되는 내연기관에 적용되는 것을 특징으로 하는 유량 및 유속 측정장치.