KR20070036594A

KR20070036594A - 유량 측정 장치

Info

Publication number: KR20070036594A
Application number: KR1020060026821A
Authority: KR
Inventors: 히로유키 우라마치
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2005-09-29
Filing date: 2006-03-24
Publication date: 2007-04-03
Also published as: US7530267B2; JP4161077B2; JP2007093422A; DE102006012929B4; US20070068246A1; DE102006012929A1

Abstract

목적

본 발명은, 주통로를 흐르는 주류의 맥동 주파수가 변화하여도 계측용 통로 내의 흐름을 안정화시켜서, 유량 측정 오차를 저감할 수 있는 유량 측정 장치를 얻는다.

해결 수단

계측용 통로(5)는, 상류측을 향한 본체부의 주류의 흐름 방향(A)과 직교하는 면의 단부 부근에 개구하는 유입구(21)와, 본체부의 연장 돌출 방향의 단면에 개구하는 유출구(31)를 갖는다. 그리고, 제 1 통로부(22)가 유입구(21)로부터 주류의 흐름 방향(A)에 따라 제 1 굴곡부(23)까지 늘어나고, 제 2 통로부(24)가 제 1 굴곡부(23)로부터 주류의 흐름 방향(A)과 직교하여 회로 수납부(12)를 향하여 제 2 굴곡부(25)까지 늘어나고, 제 3 통로부(26)가 제 2 굴곡부(25)로부터 주류의 흐름 방향(A)에 따라 제 3 굴곡부(27)까지 늘어나고, 제 4 통로부(28)가 제 3 굴곡부(27)로부터 주류의 흐름 방향(A)과 직교하여 회로 수납부(12)로부터 이탈하는 방향으로 제 4 굴곡부(29)까지 늘어나고, 제 5 통로부(30)가 제 4 굴곡부(29)로부터 주류의 흐름 방향(A)과 역방향으로 늘어나 유출구(31)에 접속되어 있다.

유량 측정 장치

Description

유량 측정 장치{FLOW RATE MEASURING APPARATUS}

도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 유량 측정 장치를 주통로에 부착한 상태를 도시한 횡단면도.

도 2는 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 유량 측정 장치를 주통로에 부착한 상태의 주요부를 도시한 일부 파단 측면도.

도 3은 도 1의 유량 검출 소자 주위를 도시한 주요부 확대도.

도 4는 도 2의 유량 검출 소자 주위를 도시한 주요부 확대도.

도 5는 도 2의 V-V화살로 본 단면도.

도 6은 본 발명의 실시의 형태 2에 관한 유량 측정 장치를 주통로에 부착한 상태의 주요부를 도시한 일부 파단 측면도.

도 7은 본 발명의 실시의 형태 3에 관한 유량 측정 장치를 주통로에 부착한 상태의 주요부를 도시한 일부 파단 측면도.

도 8은 본 발명의 실시의 형태 4에 관한 유량 측정 장치를 주통로에 부착한 상태의 주요부를 도시한 일부 파단 측면도.

도 9는 본 발명의 실시의 형태 5에 관한 유량 측정 장치를 주통로에 부착한 상태의 주요부를 도시한 일부 파단 측면도.

도 10은 본 발명의 실시의 형태 6에 관한 유량 측정 장치를 주통로에 부착한 상태의 주요부를 도시한 일부 파단 측면도.

도 11은 본 발명의 실시의 형태 7에 관한 유량 측정 장치를 주통로에 부착한 상태의 주요부를 도시한 일부 파단 측면도.

도 12는 본 발명의 실시의 형태 8에 관한 유량 측정 장치를 주통로에 부착한 상태의 주요부를 도시한 일부 파단 측면도.

도 13은 본 발명의 실시의 형태 9에 관한 유량 측정 장치를 주통로에 부착한 상태의 주요부를 도시한 일부 파단 측면도.

도 14는 본 발명의 실시의 형태 10에 관한 유량 측정 장치를 주통로에 부착한 상태의 주요부를 도시한 일부 파단 측면도.

도 15는 본 발명의 실시의 형태 11에 관한 유량 측정 장치를 주통로에 부착한 상태의 주요부를 도시한 일부 파단 측면도.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

1 : 주통로,

4, 4A, 4B, 4C, 4D, 4E, 4F, 4G, 4H, 4I, 4J : 유량 측정 장치

5, 5A, 5B, 5C, 5D, 5E, 5F : 계측용 통로

6 : 유량 검출 소자

7 : 회로 기판(제어 회로)

8 : 금속 플레이트(본체부)

9 : 베이스(본체부)

12 : 회로 수납부

13 : 계측용 통로 구성부(본체부)

15 : 커버(본체부)

21 : 유입구

22 : 제 1 통로부,

23, 23B : 제 1 굴곡부

24, 24C : 제 2 통로부

25, 25A, 25B, 25C : 제 2 굴곡부

26, 26A, 26C : 제 3 통로부

27, 27A, 27B, 27C : 제 3 굴곡부

28, 28A, 28C, 28D : 제 4 통로부

29, 29A : 제 4 굴곡부

30 : 제 5 통로부

31 : 유출구

32 : 억제판

33 : 제 1 연통구멍

34 : 배수용 홈

35, 36 : 축류부

37 : 확대부

38 : 통로 단면적 확대부

39, 39a : 제 2 연통구멍

40, 40a : 격벽

41 : 경사면

A : 주류의 흐름 방향

B : 2차 흐름

기술 분야

본 발명은, 유량 측정 장치에 관한 것으로, 예를 들면 내연기관의 공기의 질량 유량을 측정하는 장치에 관한 것이다.

종래의 기술

종래의 유량 측정 장치는, 유입구로부터 유출구까지 복수회 굴곡한 바이패스 통로를 구비하고, 내부에는 백금 등의 재료로 구성된 감열(感熱) 저항체가 형성된 유량 검출 소자를 배설하고 있고, 바이패스 통로를 복수회 굴곡시킴에 의해, 피계측 유체에 포함되는 먼지(dust) 등의 이물을 감속시켜, 해당 이물이 유량 검출 소자에 고속으로 충돌하는 것을 방지하도록 하고 있다. 그리고, 바이패스 통로의 유출구는, 유입구보다도 회로 수납부로부터 떨어진 위치에 배치되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).

특허 문헌 1 : 특허 제3602762호 공보

일반적으로, 자동차용 내연기관에서는, 흡입, 압축, 폭발, 배기의 사이클을 반복하여 행하고, 또한 복수의 실린더 기통으로 구성되기 때문에, 흡입 공기의 유속은 시간적으로 변동하는 맥동류(脈動流; pulsating flow)로 되어 있다. 그리고, 내연기관의 주통로(主通路) 내를 흐르는 주류(主流)는, 내연기관의 회전수에 동기한 주파수로 맥동하고 있고, 그 주파수가 낮을수록, 주통로 축심을 중심으로 한 지름 방향의 유속 분포는 볼록형으로 되고, 그 주파수가 높을수록, 유속 분포는 평탄화한다.

종래의 유량 측정 장치에서는, 바이패스 통로의 유입구와 유출구가 주통로의 지름 방향에서 떨어진 위치에 있다. 그래서, 종래의 유량 측정 장치를 자동차용 내연기관에 적용하면, 주통로를 흐르는 흡입 공기의 유량은 같아도, 해당 주통로의 지름 방향에서의 유속 분포가 내연기관의 회전수에 응하여 변화하기 때문에, 흡입 공기량이 같음에도 불구하고, 그 회전수가 변화함으로써 바이패스 통로의 유입구와 유출구 부근의 유속에 차이가 생기고, 바이패스 통로 내에 유기(誘起)되는 흐름의 유속에 차이가 생기고, 나아가서는 유량 측정 장치의 검출 유량 오차를 발생하여 버린다.

또한, 종래의 유량 측정 장치를 자동차용 내연기관에 적용하는 경우, 적어도 유입구와 유출구를 주통로 내로 돌출할 필요가 있고, 주통로 지름 방향에서 그 돌출 길이가 길어지고, 나아가서는 유량 측정 장치를 주통로에 플러그 인 함에 의해 생기는 압력 손실이 커져 버린다.

본 발명에서는, 종래 기술에서의 상기한 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것이며, 특히 자동차용 내연기관의 흡입 공기량을 계측할 때에, 내연기관의 흡입 공기에 포함된 먼지 등의 이물이 유량 검출 소자에 고속으로 충돌하는 것을 방지하여, 내구성 및 수명을 향상할 수 있다는 효과를 확보하면서, 내연기관의 회전수에 동기한 맥동류의 주파수가 다르고, 주통로 내의 유속 분포가 다른 경우에도, 계측용 통로 내의 유속의 변화를 억제하여, 정확한 유량 측정을 가능하게 하고, 또한 주통로 내에 플러그 인 함에 의해 생기는 압력 손실을 보다 작게 할 수 있도록 한 유량 측정 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명에 의한 유량 측정 장치는, 주통로 내로 연장 돌출(延出)되고, 내부에 회로 수납부를 구비한 본체부와, 상기 본체부의 상기 회로 수납부의 연장 돌출측에 형성되어 상기 주통로를 유통하는 피계측 유체의 일부를 유통시키는 계측용 통로와, 상기 계측용 통로 내에 배설된 유량 검출 소자와, 상기 회로 수납부 내에 수납되어 상기 유량 검출 소자를 구동하고 그 신호를 처리하는 제어 회로를 갖고 있다. 그리고, 상기 계측용 통로는, 상기 본체부의 연장 돌출 방향의 단부(端部) 부근에 위치하며, 또한, 상기 피계측 유체의 주류의 흐름 방향의 상류측을 향하여 해당 본체부의 해당 주류의 흐름 방향과 직교하는 면에 개구하는 유입구와, 상기 본체부의 연장 돌출 방향의 단부 부근에 위치하며, 또한, 해당 본체부의 해당 주류의 흐름 방향과 평행한 면에 개구하는 유출구와, 상기 유입구로부터 상기 주류의 흐름 방향에 따라 제 1 굴곡부까지 늘어나는 제 1 통로와, 상기 제 1 굴곡부로부터 상기 주류의 흐름 방향과 직교하는 방향에 따라 상기 회로 수납부를 향하여 제 2 굴곡부까지 늘어나는 제 2 통로와, 상기 제 2 굴곡부로부터 상기 주류의 흐름 방향에 따라 제 3 굴곡부까지 늘어나는 제 3 통로와, 상기 제 3 굴곡부로부터 상기 주류의 흐름 방향과 직교하는 방향에 따라 상기 회로 수납부로부터 이탈(離反)하는 방향으로 늘어나는 제 4 통로를 구비하고 있다. 또한, 상기 제 4 통로가 직접 또는 다른 통로를 통하여 상기 유출구에 접속되고, 상기 유량 검출 소자가 상기 제 3 통로에 배설되어 있다.

본 발명에 의하면, 유로를 거의 90°로 구부리는 제 1 굴곡부 및 제 2 굴곡부가 유입구로부터 유량 검출 소자가 배설된 제 3 통로에 이르는 통로중에 마련되어 있기 때문에, 피계측 유체 내에 먼지 등의 이물은, 제 1 굴곡부 및 제 2 굴곡부에 충돌하여 감속된다. 그래서, 이물이 유량 검출 소자에 충돌하였다고 하여도, 그 충돌 에너지는 작고, 유량 검출 소자의 내구성 및 수명이 향상된다.

또한, 계측용 통로의 유입구와 유출구가 주통로의 지름 방향에서 근접한 위치에 있기 때문에, 흡입 공기량이 같음에도 불구하고, 회전수가 변화하여 주통로 내의 유속 분포가 변화하여도, 계측용 통로의 유입구와 유출구 부근의 유속에 차이가 생기기 어렵다. 그래서, 계측용 통로 내에 유기되는 피계측 유체 흐름의 유속에 차이가 생기기 어렵고, 유량 측정 오차를 저감할 수 있다.

또한, 계측용 통로의 유입구와 유출구가 주통로의 지름 방향에서 근접한 위치에 있기 때문에, 주통로의 지름 방향에서의 유량 측정 장치의 연장 돌출길이를 단축할 수 있고, 주통로 내에 플러그 인 함에 의해 생기는 압력 손실을 보다 작게 할 수 있다.

(실시예)

이하, 본 발명의 실시의 형태에 의한 유량 측정 장치에 관해, 도면에 따라 상세히 설명한다.

실시의 형태 1

도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 유량 측정 장치를 주통로에 부착한 상태를 도시한 횡단면도, 도 2는 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 유량 측정 장치를 주통로에 부착한 상태의 주요부를 도시한 일부 파단 측면도, 도 3은 도 1의 유량 검출 소자 주위를 도시한 주요부 확대도, 도 4는 도 2의 유량 검출 소자 주위를 도시한 주요부 확대도, 도 5는 도 2의 V-V화살로 본 단면도이다.

그리고, 횡단면이란 주통로의 축심과 직교하는 단면의 표면을 나타낸다. 또한, 도 2에서, 피계측 유체의 주류는 도면중에 화살표(A)로 도시한 방향으로 흐르고 있다.

도 1 내지 도 4에서, 주통로(1)는, 피계측 유체가 유통하는 원통형상의 관체(管體)로서, 자동차용 내연기관의 경우, 통상, 수지제이며, 흡입 공기 여과 장치(도시 생략)와 일체로 구성된 흡기 통로이다. 그리고, 피계측 유체는 공기가 된다. 이 주통로(1)에는, 유량 측정 장치(4)를 플러그 인 하기 위한 삽입 구멍(2)이 마련되어 있다.

유량 측정 장치(4)는, 주통로(1) 내에 배치되어 피계측 유체의 일부를 유통시키는 계측용 통로(5)와, 계측용 통로(5) 내를 유통하는 피계측 유체의 유량을 검출하는 유량 검출 소자(6)와, 유량 검출 소자(6)를 구동하고, 그 유량 검출 신호를 처리하기 위한 제어 회로가 구성된 회로 기판(7)과, 유량 검출 소자(6) 및 회로 기판(7)을 지지하는 금속 플레이트(8)와, 금속 플레이트(8)를 지지하는 베이스(9)와, 베이스(9)에 근접하여 배설되고, 금속 플레이트(8)와 협동하여 계측용 통로(5)를 구성한 계측용 통로 구성부(13)를 갖는다.

유량 검출 소자(6)는, 유량 검출 저항(6b) 및 온도 보상용 저항(6c)으로 이루어지는 센서부가 직사각형 평판형상의 기판(6a)의 표면에 형성되고, 유량 검출 저항(6b) 및 온도 보상용 저항(6c)에 전기적으로 접속된 입출력 단자(6d)가 기판(6a)의 표면의 일측에 형성되어 구성되어 있다. 여기서, 유량 검출 저항(6b), 온도 보상용 저항(6c) 및 입출력 단자(6d)는, 기판(6a)의 표면에 성막된 백금, 니켈, 철·니켈 합금 등의 감열 저항막을 패터닝하여 형성된다. 또한, 유량 검출 저항(6b)의 형성 영역은, 기판(6a)을 이면측에서 제거하여 형성된 캐비티(6e)에 의해 다이어프램 구조로 되어 있다. 또한, 유량 검출 소자(6)에는, 유량 검출 저항(6b)의 열이 온도 보상용 저항(6c)으로 전달되기 어려운 열 절연 수단(도시 생략)이 시행되어 있다. 또한, 기판(6a)의 재료로서는, 실리콘 또는 세라믹스 등의 전기 절연 재료가 사용된다.

금속 플레이트(8)는, 알루미늄이나 스테인리스 등의 금속재료를 직사각형 평판형상으로 성형되고, 회로 기판 수납 오목부(8a) 및 유량 검출 소자 수납 오목부(8b)가 그 표면상에 근접하여 오목하게 마련되어 있다. 그리고, 회로 기판(7)이 회로 기판 수납 오목부(8a)에 수납되고, 접착제에 의해 고정되어 있다. 또한, 유량 검출 소자(6)가, 입출력 단자(6d)를 회로 기판(7)측에 위치시켜서 유량 검출 소자 수납 오목부(8b) 내로 수납되고, 접착제에 의해 고정되어 있다. 그리고, 회로 기판(7) 및 유량 검출 소자(6)는, 금속 플레이트(8)의 표면과 동일면 위치로 되어 있다.

베이스(9)는, 주통로(1)에 삽입된 때에 기밀성을 확보하는 접합부(10)와, 접합부(10)의 일측에 배설되고 회로 기판(7)과 외부와의 신호의 수수를 행하는 커넥터부(11)와, 접합부(10)로부터 타측에 배설된, 회로 기판 수납 오목부(8a) 및 유량 검출 소자 수납 오목부(8b)의 회로 기판 수납 오목부(8a)측을 내포하는 회로 수납부(12)를 가지며, 예를 들면 폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 수지에 의해 일체로 몰드 성형되어 있다.

그리고, 금속 플레이트(8)가, 회로 기판(7) 및 유량 검출 소자(6)가 장착된 상태에서, 회로 기판(7) 및 유량 검출 소자(6)의 입출력 단자(6d)측을 회로 수납부(12) 내로 노출하도록 베이스(9)에 접착 고정되어 있다. 그리고, 금속 플레이트(8)의 이면이, 베이스(9)로부터 노출하여 있다.

또한, 계측용 통로 구성부(13)은, 예를 들면 폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 수지에 의해 성형되어 있다. 그리고, 계측용 통로 구성부(13)가, 그 일면을 베이스(9)로부터 연장 돌출하는 금속 플레이트(8)의 부위에 접착제 등에 의해 고정되어 있다. 그리고, 계측용 통로 구성부(13)의 일면에는, 계측용 통로 홈(5a)이 오목하게 마련되어 있고, 금속 플레이트(8)와 협동하여 통로 단면을 직사각형으로 하는 계측용 통로(5)를 구성하고 있다. 그리고, 계측용 통로 구성부(13)는, 수지에 의해 베이스(9)와 일체로 성형되어도 좋다.

이 계측용 통로(5)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 유입구(21), 제 1 통로(22), 제 1 굴곡부(23), 제 2 통로(24), 제 2 굴곡부(25), 제 3 통로(26), 제 3 굴곡부(27), 제 4 통로(28), 제 4 굴곡부(29), 제 5 통로(30) 및 유출구(31)를 구비하고 있다. 그리고, 유입구(21)는, 유량 측정 장치(4)의 반(反) 커넥터부측의 단부 부근에, 주류의 흐름 방향(A)에 대해 상류측을 향하여 개구하고, 피계측 유체를 계측용 통로(5)로 유입시킨다. 유출구(31)는, 유량 측정 장치(4)의 반 커넥터부측의 단면에 개구하고, 피계측 유체를 계측용 통로(5)로부터 유출시킨다. 이 유량 측정 장치(4)의 반 커넥터부측의 단면은, 주류의 흐름 방향(A)과 거의 평행한 면이다.

그리고, 제 1 통로(22)가, 유입구(21)로부터 제 1 굴곡부(23)에 이르도록 주류의 흐름 방향(A)으로 연장 마련되어 있다. 제 2 통로(24)가, 제 1 굴곡부(23)로부터 제 2 굴곡부(25)에 이르도록 주류의 흐름 방향(A)과 거의 직교하는 방향으로 회로 기판(7)을 향하여 연장 마련되어 있다. 제 3 통로(26)가, 회로 수납부(12)에 근접하여, 제 2 굴곡부(25)로부터 제 3 굴곡부(27)에 이르도록 주류의 흐름 방향(A)으로 연장 마련되어 있다. 제 4 통로(28)가, 제 3 굴곡부(27)로부터 제 4 굴곡부(29)에 이르도록 주류의 흐름 방향(A)과 거의 직교하는 방향으로 회로 기판(7)으로부터 떨어지도록 연장 마련되어 있다. 제 5 통로(30)가, 제 4 굴곡부(29)로부터 주류의 흐름 방향(A)과는 역방향으로 늘어나서 유출구(31)에 이르도록 연장 마련되어 있다. 제 1 굴곡부(23), 제 2 굴곡부(25), 제 3 굴곡부(27) 및 제 4 굴곡부(29)는, 피계측 유체의 흐름 방향을 거의 90°구부리는 부위이고, 각각의 내주 벽면 및 외주 벽면은 소정의 곡률 반경의 원호형상으로 형성되어 있다.

또한, 원호형상의 억제판(32)이, 제 2 통로(24)와 제 3 통로(26)을 연결하는 제 2 굴곡부(25)에 형성되어 있고, 제 1 굴곡부(23)에서 생기고, 또한 제 2 굴곡부(25)에서 생기는 2차 흐름을 억제한다. 또한, 제 1 연통구멍(33)이, 유량 검출 소자(6)의 하류측의 위치에서, 제 3 통로(26)와 주통로(1)를 연통하도록, 금속 플레이트(8)에 천공되어 있다. 또한, 배수용 홈(34)이, 제 3 통로(26)의 반 회로 기판측의 벽면에 따라, 제 2 굴곡부(25)로부터 제 3 굴곡부(27)에 이르도록 금속 플레이트(8)에 오목하게 마련되어 있다.

또한, 유량 검출 소자(6)의 유량 검출 저항(6b) 및 온도 보상용 저항(6c)의 형성 영역이, 계측용 통로(5)의 제 3 통로(26) 내에 노출하고 있다. 그리고, 유량 검출 소자(6)는, 유량 검출부인 유량 검출 저항(6b)이 주류의 흐름 방향(A)과 직교하는 방향이며 또한 회로 기판(7)과 접리(接離)하는 방향에서의 제 3 통로(26)의 중심에 대해, 회로 기판(7)측으로 시프트하도록 배설되어 있다.

또한, 복수개의 인서트 도체(20)가, 각 일단(20a)을 회로 수납부(12) 내로 노출시키고, 각 타단(20b)을 커넥터부(11) 내로 노출하도록, 베이스(9)에 인서트 성형되어 있다. 그리고, 유량 검출 소자(6)의 입출력 단자(6d)와 회로 기판(7)의 전극 단자(7a)가 와이어(14)를 이용하여 와이어 본딩되고, 회로 기판(7)의 전극 단자(7a)와 인서트 도체(20)의 일단(20a)이 와이어(14)를 이용하여 와이어 본딩되어 있다. 또한, 전기적 접속의 수법으로서 와이어 본딩의 예를 설명하고 있지만, 용접, 솔더링 등의 전기적 접속 방법을 이용하여도 좋다.

또한, 수지제의 커버(15)가, 회로 수납부(12)의 외주 홈(18)에 도포된 접착 제(19)에 의해 접착되어 회로 수납부(12)를 덮도록 고정되어 있다. 여기서, 도시하지 않지만, 밀봉용 겔이 회로 수납부(12)에 충전되어 있다.

이와 같이 구성된 유량 측정 장치(4)는, 접합부(10)의 타단측에 위치하는 베이스(9)의 연장부, 금속 플레이트(8), 계측용 통로 구성부(13) 및 커버(15)로 이루어지는 본체부가, 그 연장 돌출 방향과 직교하는 단면을 직사각형으로 하는 직육면체로 형성되어 있다. 그리고, 본체부가, 접합부(10)의 연장 돌출 방향의 투영면 내에 포함되어 있다. 또한, 본체부의 연장 돌출 방향과 직교한 직사각형 단면의 긴 변으로 구성된 한쪽의 벽면이 금속 플레이트(8)의 이면으로, 다른쪽의 벽면이 계측용 통로 구성부(13) 타면 및 커버(15)의 표면으로 구성되어 있다. 또한, 계측용 통로(5)의 유입구(21)가 본체부의 연장 돌출 방향과 직교하는 직사각형 단면의 단변으로 구성된 한쪽의 벽면의 타단부 부근, 즉 본체부의 연장 돌출 방향의 선단부 부근에 형성되고, 계측용 통로(5)의 유출구(31)가 본체부의 연장 돌출 방향의 단면에 형성되어 있다.

이 유량 측정 장치(4)는, 본체부를 주통로(1) 내로 연장 돌출하도록 삽입 구멍(2)에 삽입되고, 접합부(10)의 플랜지부를 주통로(1)의 플랜지부(3)에 나사(16)에 의해 체결 고정되어 부착된다. 이 유량 측정 장치(4)는, 본체부의 연장 돌출 방향과 직교하는 직사각형 단면의 긴 변으로 구성된 벽면이 주통로(1) 내를 유통하는 피계측 유체의 주류의 흐름 방향(A)과 거의 평행하게 되도록, 또한, 본체부의 직사각형 단면의 단변으로 구성된 한쪽의 벽면이 흐름 방향(A)과 직교하도록 상류측을 향하여, 주통로(1)에 플러그 인 되어 있다. 그리고, O링(17)이 접합부(10)와 삽입 구멍(2) 사이에 개장되고, 기밀성이 확보되어 있다. 이때, 계측용 통로(5)의 유입구(21)는, 주류의 흐름 방향(A)과 직교하는 면의, 주통로(1) 내에의 연장 돌출측 단부 부근에 개구하고, 유출구(31)는, 주류의 흐름 방향(A)과 평행한 면인 주통로(1) 내에의 연장 돌출측 단면에 개구하고 있다.

그리고, 주통로(1) 내를 유통하는 피계측 유체는, 유입구(21)로부터 계측용 통로(5) 내로 유입되고, 제 1 통로(22) 내를 주류의 흐름 방향(A)으로 흐르고, 제 1 굴곡부(23)에 의해 흐름 방향을 거의 90°구부러져서 제 2 통로(24) 내를 주류의 흐름 방향(A)과 직교하는 방향으로 흐른다. 계속해서, 피계측 유체는, 제 2 굴곡부(25)에 의해 흐름 방향이 거의 90°구부러지고, 제 3 통로(26) 내를 주류의 흐름 방향(A)으로 흐르고, 유량 검출 소자(6)의 표면에 따라 흐른다. 그 후, 피계측 유체는, 제 3 굴곡부(27)에 의해 흐름 방향이 거의 90°구부러지고, 제 4 통로(28) 내를 주류의 흐름 방향(A)과 직교하는 방향으로 흐른다. 또한, 피계측 유체는, 제 4 굴곡부(29)에 의해 흐름 방향이 거의 90°구부러지고, 제 5 통로(30) 내를 주류의 흐름 방향(A)과 역방향으로 흐르고, 유출구(31)로부터 주통로(1) 내로 배출된다.

그리고, 외부의 전력이 커넥터부(11)로부터 인서트 도체(20)를 통하여 회로 기판(7)에 구성된 제어 회로에 공급된다. 이 제어 회로는, 예를 들면 온도 보상용 저항(6c)에서 검출된 피계측 유체의 온도에 대해 소정 온도 높아지도록 유량 검출 저항(6b)에의 통전 전류를 제어한다.

이때, 피계측 유체의 유량이 커지면, 유량 검출 저항(6b)으로부터 피계측 유 체에 전달되는 열량이 커져서, 유량 검출 저항(6b)의 온도가 저하된다. 그러면, 제어 회로가 피계측 유체에 전달된 열량을 보충하도록 유량 검출 저항(6b)에의 통전량을 증가하고, 유량 검출 저항(6b)의 온도가 소정 온도로 유지된다. 역으로, 피계측 유체의 유량이 적어지면, 유량 검출 저항(6b)으로부터 피계측 유체에 전달되는 열량이 적어저서, 유량 검출 저항(6b)의 온도가 상승한다. 그러면, 제어 회로가 유량 검출 저항(6b)에의 통전량을 감소하고, 유량 검출 저항(6b)의 온도가 소정 온도로 유지된다.

그리고, 이 유량 검출 저항(6b)에의 통전 전류치를 검출하여, 피계측 유체의 유량 신호로서 출력되고, 소정의 통로 단면적을 갖는 계측용 통로(5) 내를 흐르는 피계측 유체의 유량이 측정된다. 이와 같이 하여, 피계측 유체의 유속도 측정할 수도 있다.

이 실시의 형태 1에 의하면, 유입구(21)로부터 유량 검출 소자(6)가 배설된 제 3 통로(26)에 이르는 통로중에, 제 1 굴곡부(23) 및 제 2 굴곡부(25)를 배설하고 있기 때문에, 피계측 유체는, 흐름 방향을 제 1 굴곡부(23) 및 제 2 굴곡부(25)에서 거의 90°구부러진다. 이때, 피계측 유체 내에 먼지 등의 이물이 포함되어 있으면, 이물은 관성 질량이 크기 때문에, 제 1 굴곡부(23) 및 제 2 굴곡부(25)에 충돌하여 감속된다. 그래서, 제 3 통로(26)에 도달한 이물은 충분히 감속되어 있고, 가령 이물이 유량 검출 소자(6)에 충돌하였다고 하여도, 그 충돌 에너지는 작고, 유량 검출 소자(6)의 내구성 및 수명이 향상된다.

또한, 내연기관의 주통로(1) 내를 흐르는 주류는, 내연기관의 흡기 밸브의 개폐에 수반하여 맥동류가 된다. 이때의 맥동의 크기는, 엔진의 스로틀 밸브(조임 밸브)의 개방도가 작은 때는 상대적으로 작고, 스로틀 밸브의 개방도가 커짐에 따라 커지고, 또한 주류의 유량의 증가에 수반하여서도 커진다. 그리고, 이 맥동이 어느 정도 커지면, 주류로부터 우회하는 계측용 통로를 구비하지 않는 유량 측정 장치의 경우, 유량 검출 저항(6b)에 의한 유량 계측이 갖는 비선형 특성 및 유량 검출 저항(6b) 자신이 갖는 응답 지연 특성 때문에, 마이너스의 오차(린(lean)화 오차)가 생긴다. 그래서, 종래는, 주류로부터 우회한 계측용 통로를 구비함에 의해, 관성 효과에 의해 계측용 통로 내의 맥동을 저감하고, 상술한 마이너스의 오차를 저감하고 있다.

이 유량 측정 장치(4)에서는, 계측용 통로(5)가, 주류의 흐름 방향(A)과 본체부의 연장 돌출 방향을 포함하는 평면 내에서 굴곡하여 유입구(21)로부터 유출구(31)에 이르도록 구성되어 있기 때문에, 본체부의 연장 돌출 방향의 선단측의 계측용 통로 구성부(13)의 한정된 스페이스중에서, 유입구(21)로부터 유출구(31)까지의 통로 길이를 가능한 한 길게 할 수 있다. 이로써, 보다 큰 관성 효과를 효과적으로 얻을 수 있고, 상술한 마이너스의 오차를 보다 더 저감할 수 있다. 즉, 유량 검출 저항(6b)에 의한 유량계측이 갖는 비선형 특성 및 유량 검출 저항(6b) 자신이 갖는 응답 지연 특성에 기인하여 린화되는 유량 검출 소자(6)의 출력치는, 계측용 통로(5)의 통로 형상에 의해 리치측으로 보정되고, 유량 측정 오차가 저감된다.

또한, 내연기관의 주통로(1) 내를 흐르는 주류는, 내연기관의 회전수에 동기한 주파수로 맥동하고 있고, 그 주파수가 낮을수록, 주통로(1)의 축심을 중심으로 한 지름 방향의 유속 분포는 볼록형으로 되고, 주파수가 높을수록 유속 분포는 평탄화한다. 즉, 주통로(1)를 흐르는 피계측 유체의 유량은 같아도, 주통로(1)의 지름 방향에서의 유속 분포가 내연기관의 회전수에 응하여 변화하여 버린다. 이와 같이, 흡입 공기량이 같음에도 불구하고, 회전수가 변화하여 주통로(1) 내의 유속 분포가 변화하여도, 이 유량 측정 장치(4)는 계측용 통로(5)의 유입구(21)와 유출구(31)가 주통로(1)의 지름 방향에서 근접한 위치에 있기 때문에, 계측용 통로(5)의 유입구(21)와 유출구(31) 부근의 유속에 차이가 생기기 어렵다. 그래서, 계측용 통로(5) 내에 유기되는 피계측 유체의 흐름의 유속에 차이가 생기기 어렵고, 유량 측정 장치(4)의 유량 측정 오차를 더욱 저감할 수 있다.

또한, 이 유량 측정 장치(4)는 계측용 통로(5)의 유입구(21)와 유출구(31)가 주통로(1)의 지름 방향에 있어서 근접한 위치에 있기 때문에, 주통로(1)의 내경이 작은 경우에도, 유입구(21) 및 유출구(31)를 함께 주통로(1)의 축심 부근에 배치할 수 있다. 그래서, 내연기관의 회전수의 변화에 의한 주통로(1)의 지름 방향의 유속 분포가 변화하여도, 계측용 통로(5) 내의 유속차가 최소한으로 억제되기 때문에, 유량 측정 오차를 저감할 수 있어 알맞다.

또한, 주통로(1) 내에 이 유량 측정 장치(4)를 배치하는 경우, 적어도 유입구(21)와 유출구(31)가 배설되어 있는 유량 측정 장치(4)의 단부 부근을 주통로(1) 내로 돌출하는 것만으로 유량 측정이 가능하다. 이로써, 주통로(1)의 지름 방향에 있어서, 유량 측정 장치(4)의 돌출 길이를 최소한으로 할 수 있다. 그래서, 유량 측정 장치(4)를 주통로(1) 내에 돌출함에 의해 생기는 압력 손실을 최소한으로 작 게 할 수 있다.

또한, 유량 검출 소자(6)가 설치되어 있는 제 3 통로(26)의 상류측의 제 2 굴곡부(25)에서, 계측용 통로(5) 내의 흐름의 벡터는, 약 90°구부러짐에 의해, 제 2 굴곡부(25)의 외주측 즉 회로 기판측에서 빠르게, 내주측에서 느린 유속 분포를 나타내게 된다.

여기서, 유량 검출 소자(6)에 구성된 유량 검출 저항(6b)은 제 3 통로(26)의 중심보다 회로 기판측으로 시프트하여 배치되어 있기 때문에, 유량 측정은 제 2 굴곡부(25)의 내주측의 유속이 느린, 즉 불안정한 정체된 흐름의 영향을 받기 어렵다. 즉, 유량 검출 저항(6b)은 비교적 유속이 빠른 개소에 배치되어 있기 때문에, 유량 검출 소자(6)의 유량에 대한 감도가 향상한다. 그래서, 유량 측정 장치(4)의 출력의 이른바 S/N비를 높일 수 있다.

또한, 제 1 연통구멍(33)이 유량 검출 소자(6)의 하류측에서 제 3 통로(26)와 주통로(1)를 연통하도록 금속 플레이트(8)에 천공되어 있기 때문에, 제 3 통로(26)를 흐르는 피계측 유체의 일부가 제 1 연통구멍(33)으로부터 주통로(1)측으로 흡출(吸出)된다. 이로써, 유량 검출 소자(6)의 표면상의 벽면 경계층이 얇아져서, 결과적으로 제 3 통로(26)를 흐르는 피계측 유체의 유속을 높일 수 있고, 유량 검출 소자(6)의 유량에 대한 감도가 향상한다. 그래서, 유량 측정 장치(4)의 출력의 S/N비를 높일 수 있다.

또한, 제 1 굴곡부(23) 및 제 2 굴곡부(25)에서는, 계측용 통로(5) 내의 흐름의 벡터가 약 90°구부러짐에 의해, 각 굴곡부(23 25)의 외주측에서 빠르게, 내 주측에서 느린 유속 분포를 나타내게 된다. 그리고, 제 1 굴곡부(23)에서는, 이와 같은 유속 분포에 기인하여, 피계측 유체가 유속이 느린 내주측으로부터 유속이 빠른 외주측으로 흐른다. 이로써, 제 2 통로(24)에는, 도 5에 화살표(B)로 도시된 바와 같이, 제 2 통로(24)의 통로 단면(斷面) 내에서 선회(旋回)하는 유속 성분, 즉 2차 흐름이 발생한다. 마찬가지로, 제 2 굴곡부(25)에서도, 피계측 유체가 유속이 느린 내주측으로부터 유속이 빠른 외주측으로 흘러, 2차 흐름이 제 3 통로(26)에 발생한다. 이와 같은 흐름이 유량 검출 소자(6)상에 도달하면, 본래 측정하려고 하는 제 3 통로(26) 내의 주류의 흐름 방향(A)과 개략 평행한 흐름으로 중첩하여, 노이즈로 되어 버린다. 이 실시의 형태 1에서는, 원호형상의 억제판(레일)(32)이 제 2 굴곡부(25)에 내주측과 외주측을 분리하도록 배설되어 있기 때문에, 피계측 유체의 내주측으로부터 외주측으로의 흐름이 억제판(32)에 의해 저지되어, 2차 흐름의 유량 검출 소자(6)상으로의 도달이 억제된다. 그래서, 유량 측정 장치(4)의 출력의 S/N비를 높일 수 있다.

또한, 자동차용 내연기관의 흡입 공기에는 물방울(水滴)이 포함되는 경우가 있고, 그것이 유량 측정 장치(4)의 유량 검출 저항(6b)에 부착하면, 유량 측정 장치(4)의 출력 변동이 커지고, 정확한 유량 측정을 할 수 없게 된다. 이 실시의 형태 1에서는, 이와 같은 물방울은 제 1 굴곡부(23) 및 제 2 굴곡부(25)의 벽면에 부착하게 되지만, 특히 제 1 및 제 2 굴곡부(23, 25)의 내주측의 유속이 느린 정체된 개소에 쌓인다. 이들의 물방울은, 제 3 통로(26)의 반 회로 기판측의 벽면에 따라 형성된 배수용 홈(34)에 모아지고, 해당 배수용 홈(34)에 안내되어 제 3 굴곡부 (25)의 하류에 밀려 흐른다. 그래서, 물방울이 유량 검출 소자(6)의 유량 검출 저항(6b)에 부착하기 어렵고, 유량 측정 장치(4)의 출력 변동이 억제된다.

또한, 유량 검출 소자(6)가 전속 플레이트(8)에 동일면 위치가 되도록 배설되어 있기 때문에, 피계측 유체는 금속 플레이트(8)와 유량 검출 소자(6)의 경계에서 혼잡함이 발생하는 일이 없고, 정확한 유량 측정이 가능해진다.

또한, 자동차용 내연기관에서는, 흡기의 관성 특성을 이용하여 흡기 효율을 높이기 위해, 배기 행정의 끝에 배기 밸브가 닫히기 전부터 흡기 밸브가 열리기 시작하는 경우가 있다. 이 경우, 내연기관의 회전수나 스로틀 밸브의 개방도가 어떤 조건으로 되면, 흡입 공기가 상류측으로 역행하는, 이른바 역류를 포함하는 맥동이 발생한다. 유량 측정 장치가 피계측 유체의 흐름 방향을 판별하는 기능을 갖지 않는 경우, 역류를 순류로 검출하기 때문에, 리치 오차를 초래하게 된다.

그러나, 여기서는, 유출구(31)가, 주류의 흐름 방향(A)과 개략 평행한 면인 유량 측정 장치(4)의 반 커넥터부측의 단면에 개구하고 있기 때문에, 유출구(31)는 주류의 역류 방향과 거의 직교하는 방향으로 개구하고 있다. 그래서, 역류를 포함하는 맥동이 발생하여도, 피계측 유체가 유출구(31)로부터 계측용 통로(5) 내로 유입되는 것이 저지된다. 또한, 제 5 통로(30)가, 제 4 굴곡부(29)로부터 주류의 흐름 방향(A)과는 역방향으로 늘어나서 유출구(31)에 이르도록 연장 마련되어 있기 때문에, 가령, 피계측 유체가 유출구(31)로부터 약간 유입하여도, 유출구(31)로부터 제 5 통로(30) 내를 역류 방향과 반대 방향으로 흘러 감쇠한다. 그래서, 역류를 순류로 검출하여, 리치 오차를 초래하는 일도 없다.

또한, 상기 실시의 형태 1에서는, 배수용 홈(34)이 제 3 통로(26)의 반 회로 기판측의 벽면에 따라 제 2 굴곡부(25)로부터 제 3 굴곡부(27)에 이르도록 금속 플레이트(8)에 형성되어 있는 것으로 하고 있지만, 배수용 홈은, 제 3 통로(26)의 반 회로 기판측의 벽면에 제 2 굴곡부(25)로부터 제 3 굴곡부(27)에 이르도록 형성하여도 좋다.

또한, 상기 실시의 형태 1에서는, 제 1 연통구멍(33)이, 유량 검출 소자(6)의 하류 위치에서 제 3 통로(26)와 주통로(1)를 연통하도록 금속 플레이트(8)에 천공되어 있는 것으로 하고 있지만, 제 1 연통구멍은, 유량 검출 소자(6)의 하류 위치에서 제 3 통로(26)와 주통로(1)를 연통하도록, 계측용 통로 구성부(13)에 천공하여도 좋다.

또한, 상기 실시의 형태 1에서는, 유출구(31)가, 유량 측정 장치(4)의 반 커넥터부측의 단면에 개구하고 있는 것으로 하고 있지만, 유출구는, 주통로(1)의 지름 방향에 관해 유입구(21)와 근접하고, 또한, 주류의 흐름 방향(A)과 개략 평행한 면에 개구하고 있으면 되고, 예를 들면, 제 5 통로(30)와 주통로(1)를 연통하도록 금속 플레이트(8) 또는 계측용 통로 구성부(13)의 반 커넥터부측의 단부 부근에 천공하여도 좋다.

실시의 형태 2

도 6은 본 발명의 실시의 형태 2에 관한 유량 측정 장치를 주통로에 부착한 상태의 주요부를 도시한 일부 파단 측면도이다. 또한, 각 실시의 형태에 있어서, 횡단면도는 상기 실시의 형태 1의 도 1과 같기 때문에 할애한다.

도 6에서, 계측용 통로(5A)는, 유입구(21), 제 1 통로(22), 제 1 굴곡부(23), 제 2 통로(24), 제 2 굴곡부(25A), 제 3 통로(26A), 제 3 굴곡부(27A), 제 4 통로(28A), 제 4 굴곡부(29A), 제 5 통로(30) 및 유출구(31)를 구비하고 있다.

그리고, 제 2 굴곡부(25A), 제 3 굴곡부(27A) 및 제 4 굴곡부(29A)의 외주 벽면의 곡률 반경을 크게 하여, 제 2 굴곡부(25A), 제 3 통로(26A), 제 3 굴곡부(27A), 제 4 통로(28A) 및 제 4 굴곡부(29A)의 외주 벽면을 연속한 원호면으로 형성하고 있다.

그리고, 다른 구성은 상기 실시의 형태 1과 마찬가지로 구성되어 있다.

이와 같이 구성된 유량 측정 장치(4A)에서는, 제 2 굴곡부(25A), 제 3 통로(26A), 제 3 굴곡부(27A), 제 4 통로(28A) 및 제 4 굴곡부(29A)의 외주 벽면이 연속한 원활한 원호면으로 구성되어 있기 때문에, 계측용 통로(5A) 내를 흐르는 피계측 유체는 연속한 원활한 원호형상의 외주 벽면에 따라 구부러지고, 계측용 통로(5A) 내에 유기되는 피계측 유체의 흐름은 혼잡함이 적어진다. 그래서, 유량 검출 소자(6)상의 피계측 유체의 흐름도 혼잡함이 적고, 계측용 통로(5A) 내의 압력 손실도 작아지기 때문에, 계측용 통로(5A) 내를 흐르는 피계측 유체의 유속이 올라간다. 이로써, 유량 측정 장치(4A)의 출력의 S/N비가 향상한다.

실시의 형태 3

도 7은 본 발명의 실시의 형태 3에 관한 유량 측정 장치를 주통로에 부착한 상태의 주요부를 도시한 일부 파단 측면도이다.

도 7에서, 계측용 통로(5B)는, 유입구(21), 제 1 통로(22), 제 1 굴곡부 (23B), 제 2 통로(24), 제 2 굴곡부(25B), 제 3 통로(26), 제 3 굴곡부(27B), 제 4 통로(28), 제 4 굴곡부(29), 제 5 통로(30) 및 유출구(31)를 구비하고 있다.

그리고, 제 1 굴곡부(23B), 제 2 굴곡부(25B) 및 제 3 굴곡부(27B)의 외주 벽면이, 평탄면을, 피계측 유체를 거의 90°구부리도록 경사시킨 사면으로 형성되어 있다.

상기 실시의 형태 1에 의한 유량 측정 장치(4)에서는, 제 1 굴곡부(23)의 곡률 반경이 작으면, 제 1 굴곡부(23)의 내주측의 유속이 늦어져서, 불안정한 정체가 발생하게 된다. 또한, 제 2 굴곡부(25) 및 제 3 굴곡부(27)의 내주측에도, 마찬가지로, 불안정한 정체가 발생한다.

이 실시의 형태 3에 의한 유량 측정 장치(4B)에서는, 제 1 내지 제 3 굴곡부(23B, 25B, 27B)의 외주 벽면, 즉 상술한 정체에 대향하는 면이 사면으로 형성되어 있기 때문에, 계측용 통로(5B)의 통로 단면적이 축소된다. 그로 인해, 제 1 내지 제 3 굴곡부(23B, 25B, 27B)에서의 계측용 통로(5B)의 폭방향의 벽면 경계층이 압축되어, 유속 분포가 교정되기 때문에, 상술한 정체가 작아진다. 그 결과, 계측용 통로(5B) 내에 유기되는 피계측 유체의 흐름은, 혼잡함이 적어지고, 유량 검출 소자(6) 위의 흐름도 혼잡함이 적고, 계측용 통로(5B) 내의 압력 손실도 작아지고, 유속이 올라간다. 그래서, 유량 측정 장치(4B)의 출력의 S/N비가 향상한다.

그리고, 계측용 통로(5B)의 폭방향이란, 유량 검출 소자(6)의 두께 방향, 즉, 도 7 중 지면(紙面)과 직교하는 방향이다.

실시의 형태 4

도 8은 본 발명의 실시의 형태 4에 관한 유량 측정 장치를 주통로에 부착한 상태의 주요부를 도시한 일부 파단 측면도이다.

도 8에서, 계측용 통로(5C)는, 유입구(21), 제 1 통로(22), 제 1 굴곡부(23B), 제 2 통로(24C), 제 2 굴곡부(25C), 제 3 통로(26C), 제 3 굴곡부(27C), 제 4 통로(28C), 제 4 굴곡부(29), 제 5 통로(30) 및 유출구(31)를 구비하고 있다.

그리고, 제 1 굴곡부(23B), 제 2 굴곡부(25C) 및 제 3 굴곡부(27C)의 외주 벽면은, 평탄면을, 피계측 유체를 거의 90°구부리도록 경사시킨 사면으로 형성되어 있다. 또한, 제 2 통로(24C) 및 제 2 굴곡부(25C)를 구성하는 계측용 통로 구성부(13)의 계측용 통로 홈(5a)의 깊이가, 제 2 통로(24C)로부터 제 2 굴곡부(25C)를 경유하여 제 3 통로(26C)의 입구까지, 연속적으로 점차 얕아지도록 형성되고, 통로 단면적이 연속적으로 조여지는 축류부(縮流部)(35, 36)를 구성하고 있다. 또한, 제 3 통로(26C) 및 제 3 굴곡부(27C)를 구성하는 계측용 통로 홈(5a)의 깊이가, 제 3 통로(26C)의 입구에서의 계측용 통로 홈(5a)의 깊이와 동등하게 형성되어 있다. 또한, 제 4 통로(28C)를 구성하는 계측용 통로 홈(5a)의 깊이가, 제 4 통로(28C)의 통로 입구로부터 통로 도중까지, 연속적으로 점차 깊어지도록 형성되고, 통로 단면적이 연속적으로 확대되는 확대부(37)를 구성하고 있다.

그리고, 다른 구성은 상기 실시의 형태 3과 마찬가지로 구성되어 있다.

이와 같이 구성된 유량 측정 장치(4C)에서는, 유량 검출 소자(6)는 제 3 통로(26C)의 도중에 계측용 통로(5C)를 구성하는 벽면(금속 플레이트(8)의 표면)과 동일면 위치에 배설되어 있고, 해당 벽면상의 피계측 유체의 흐름을 측정하게 된다. 따라서, 축류부(35, 36)에서 유량 검출 소자(6)의 두께 방향으로 통로 단면적을 조임에 의해, 유량 검출 소자(6)의 두께 방향에서의 벽면 경계층이 압축되어, 유속 분포가 교정된다. 그래서, 유량 검출 소자(6)의 상류 부근에서 유속이 올라가고, 유량 검출 소자(6) 위의 흐름도 혼잡함이 적어진다.

또한, 유량 검출 소자(6) 위를 통과한 흐름은, 확대부(37)를 통과할 때에 축류부(35, 36)에서 얻어진 동압(動壓)을 서서히 정압(靜壓)으로 변환하기 때문에, 정압을 균일화하면서 회복한다. 이로써, 벽면상의 유체 박리가 억제되고, 계측용 통로(5C) 내의 압력 손실을 저감할 수 있고, 계측용 통로(5C) 내의 유속이 올라간다. 그래서, 유량 측정 장치(4C)의 출력의 S/N비가 향상한다.

실시의 형태 5

도 9는 본 발명의 실시의 형태 5에 관한 유량 측정 장치를 주통로에 부착한 상태의 주요부를, 도시한 일부 파단 측면도이다.

도 9에서, 계측용 통로(5D)는, 유입구(21), 제 1 통로(22), 제 1 굴곡부(23), 제 2 통로(24), 제 2 굴곡부(25), 제3 통로(26), 제 3 굴곡부(27), 제 4 통로(28D), 통로 단면적 확대부(38) 및 유출구(31)를 구비하고 있다. 그리고, 계측용 통로(5D)는, 제 4 통로(28D)가 주류의 흐름 방향(A)과 개략 직교하는 방향으로 회로 기판(7)으로부터 떨어지도록 연장 마련되고, 유출구(31)에 곧바로 접속되어 있다. 그리고, 통로 단면적 확대부(38)는, 주류의 흐름 방향(A) 및 유량 측정 장치(4D)의 주통로(1)에의 연장 돌출 방향을 포함하여 평면에서의 단면 형상을 원형으 로 하고, 제 4 통로(28D)의 상류측에서, 제 4 통로(28D) 및 유출구(31)에 접속하도록 마련되어 있다.

이와 같이 구성된 유량 측정 장치(4D)에서는, 통로 단면적 확대부(38)가, 제 4 통로(28D)의 상류측에서, 제 4 통로(28) 및 유출구(31)에 접속되어 있다.

그래서, 역류를 포함하는 맥동이 발생하고, 피계측 유체가 유출구(31)로부터 약간 유입하면, 우선 통로 단면적 확대부(38)로 침입한다. 그리고, 통로 단면적 확대부(38)에 침입한 피계측 유체는, 통로 단면적 확대부(38)의 원형 단면 형상에 의해, 도 9 중 화살표(C)로 도시한 방향으로 선회한다. 이 통로 단면적 확대부(38) 내에서 선회하는 피계측 유체의 흐름은, 제 4 통로(28D) 내의 피계측 유체를 유출구(31)로부터 배출시키는 방향으로 가속하도록 작용한다. 이로써, 피계측 유체가, 유출구(31)로부터 역류하기 어려워진다. 그래서, 역류를 순류로 검출하여, 리치 오차(rich error)를 초래하는 일도 없다.

실시의 형태 6

도 10은 본 발명의 실시의 형태 6에 관한 유량 측정 장치를 주통로에 부착한 상태의 주요부를 도시한 일부 파단 측면도이다.

도 10에서, 계측용 통로(5E)는, 유입구(21), 제 1 통로(22), 제 1 굴곡부(23), 제 2 통로(24), 제 2 굴곡부(25), 제 3 통로(26), 제 3 굴곡부(27), 제 4 통로(28), 제 4 굴곡부(29), 제 5 통로(30), 제 2 연통구멍(39) 및 유출구(31)를 구비하고 있다. 그리고, 제 2 연통구멍(39)은, 구멍 방향을 상류측을 향하여 회로 수 납부(12)로부터 점차 이탈하도록 주류의 흐름 방향(A)에 대해 경사시키고, 제 4 굴곡부(29)와 주통로(1)의 계측용 통로 구성부(13)의 하류측을 연통하도록 계측용 통로 구성부(13)에 천공되어 있다.

이와 같이 구성된 유량 측정 장치(4E)에서는, 역류를 포함하는 맥동이 발생하면, 피계측 유체(역류)의 일부가 제 2 연통구멍(39)으로부터 제 4 굴곡부(29)에 침입하고, 제 4 굴곡부(29) 내의 피계측 유체를 제 5 통로(30)를 통과하여 유출구(31)로부터 배출시키는 방향으로 가속하도록 작용한다. 이로써, 피계측 유체가, 유출구(31)로부터 역류하기 어려워진다. 그래서, 역류를 순류로 검출하여, 리치 오차를 초래하는 일도 없다.

실시의 형태 7

도 11은 본 발명의 실시의 형태 7에 관한 유량 측정 장치를 주통로에 부착한 상태의 주요부를 도시한 일부 파단 측면도이다.

도 11에서, 계측용 통로(5F)는, 구멍 방향을 주류의 흐름 방향(A)에 일치시켜서, 제 4 굴곡부(29)와 주통로(1)의 계측용 통로 구성부(13)의 하류측을 연통하도록 계측용 통로 구성부(13)에 천공된 제 2 연통구멍(39a)을 구비하고 있다.

또한, 제 2 연통구멍(39)에 대신하여 제 2 연통구멍(39a)을 이용하고 있는 점을 제외한 다른 구성은, 상기 실시의 형태 6과 마찬가지로 구성되어 있다.

이와 같이 구성된 유량 측정 장치(4F)에서도, 역류를 포함하는 맥동이 발생하면, 피계측 유체(역류)의 일부가 제 2 연통구멍(39a)으로부터 제 4 굴곡부(29)로 침입하고, 제 4 굴곡부(29) 내의 피계측 유체를 제 5 통로(30)를 통과하여 유출구(31)로부터 배출시키는 방향으로 가속하도록 작용한다. 이로써, 피계측 유체가, 유출구(31)로부터 역류하기 어려워지고, 상기 실시의 형태 6과 같은 효과를 얻을 수 있다.

실시의 형태 8

도 12는 본 발명의 실시의 형태 8에 관한 유량 측정 장치를 주통로에 부착한 상태의 주요부를 도시한 일부 파단 측면도이다.

도 12에서, 격벽(40)이, 계측용 통로 구성부(13)의 주류의 흐름 방향(A)의 전역에 걸쳐서, 또한, 계측용 통로 구성부(13)의 연장 돌출측 단면에 대해 소정의 간극을 가지고, 계측용 통로 구성부(13)에 일체로 형성되어 있다. 즉, 이 격벽(40)은, 소정의 간극을 가지고 계측용 통로(5)의 유출구(31)에 대향하도록 배설되어 있다.

자동차용 내연기관에서는, 주류가 흐르는 주통로(1)의 내경은, 내연기관의 흡입 공기량의 대소에 의해, 대소 다양하다. 그리고, 상기 실시의 형태 1에 의한 유량 측정 장치(4)를 주통로(1)에 플러그 인 하는 경우, 유출구(31)와 주통로(1)의 내벽면과의 사이 거리는, 주통로(1)의 내경에 따라 다르다. 그리고, 유출구(31) 부근의 피계측 유체의 흐름의 형태, 나아가서는 정압에 미치는 영향 정도가, 유출구(31)와 주통로(1)의 내벽면과의 사이의 거리에 따라 다르다. 그 결과, 유량 측정 장치(4)의 유량 측정 특성, 즉 유량에 대한 출력의 관계가 주통로(1)의 내경에 따 라 다르고, 주통로(1)의 내경이 달라도 유량 측정 특성을 일원화할 수 있는 플러그 인 형태의 장점을 살릴 수 없는 경우가 생긴다.

이와 같이 구성된 유량 측정 장치(4G)에서는, 격벽(40)이 소정의 간극을 갖고 유출구(31)에 대향하여 형성되어 있기 때문에, 유출구(31)로부터 대향하는 격벽(40)까지의 거리가 항상 일정하게 유지된다. 이로써, 유출구(31) 부근의 정압이 안정되기 때문에, 격벽(40)의 흐름에 미치는 영향을 항상 일정하게 할 수 있다. 그래서, 주통로(1)의 내경이 달라도, 유량 측정 특성을 일원화할 수 있고, 플러그 인 형태의 장점을 살릴 수 있다.

실시의 형태 9

도 13은 본 발명의 실시의 형태 9에 관한 유량 측정 장치를 주통로에 부착한 상태의 주요부를 도시한 일부 파단 측면도이다.

도 13에서, 격벽(40a)은, 계측용 통로 구성부(13)의 유출구(31)에 대향하는 영역에 위치하고, 계측용 통로 구성부(13)의 연장 돌출측 단면에 대해 소정의 간극을 가지고, 계측용 통로 구성부(13)에 일체로 형성되어 있다.

또한, 격벽(40)에 대신하여 격벽(40a)을 이용하고 있는 점을 제외한 다른 구성은, 상기 실시의 형태 8과 마찬가지로 구성되어 있다.

이와 같이 구성된 유량 측정 장치(4H)에서도, 격벽(40a)이 유출구(31)에 대향하여 형성되어 있기 때문에, 상기 실시의 형태 8과 같은 효과를 얻을 수 있다.

실시의 형태 10

도 14는 본 발명의 실시의 형태 10에 관한 유량 측정 장치를 주통로에 부착 한 상태의 주요부를 도시한 일부 파단 측면도이다.

도 14에서, 경사면(41)이, 회로 기판(7)측으로부터 유출구(31)의 하류에 즉시 이르도록 계측용 통로 구성부(13)의 하류측 단부에 형성되어 있다.

이와 같이 구성된 유량 측정 장치(4I)에서는, 역류를 포함한 맥동이 발생하면, 피계측 유체(역류)의 일부가, 경사면(41)에 따라 유출구(31)의 바로 아래로 흘러, 유출구(31) 부근의 피계측 유체를 상류측으로 가속한다. 이로써, 피계측 유체가, 유출구(31)로부터 계측용 통로(5) 내로 역류하기 어렵게 된다. 그래서, 역류를 순류로 검출하여, 리치 오차를 초래하는 일도 없다.

실시의 형태 11

도 15는 본 발명의 실시의 형태 11에 관한 유량 측정 장치를 주통로에 부착한 상태의 주요부를 도시한 일부 파단 측면도이다.

도 15에서, 돌출부(42)가, 계측용 통로 구성부(13)의 유출구(31)의 상류측 부근 단부에 돌설되어 있다.

이와 같이 구성된 유량 측정 장치(4J)에서는, 유출구(31)의 직상류(直上流)가 돌출부(42)에 의해 차단되어 있기 때문에, 유출구(31)의 출구 부근이 상류측의 흐름의 영향을 받기 어렵게 되고, 유출구(31)의 출구 부근의 정압이 안정된다.

따라서, 피계측 유체의 주류가 혼잡한 경우에도, 유출구(31)의 출구 부근의 정압은 안정되어 있기 때문에, 동압도 안정화되고, 나아가서는 계측용 통로(5) 내 의 흐름의 혼잡함이 작아지고, 안정화된다. 이로써, 유량 측정 장치(4J)의 출력의 S/N비가 향상한다.

또한, 역류를 포함한 맥동이 발생하면, 피계측 유체(역류)가, 돌출부(42)에 충돌하고, 역류의 유속이 감쇠하여, 피계측 유체가 유출구(31)로부터 계측용 통로(5) 내로 유입하기 어려워진다. 그래서, 역류를 순류로 검출하여, 리치 오차를 초래하는 일도 없다.

Claims

주통로 내로 연장 돌출되고, 내부에 회로 수납부를 구비한 본체부와,

상기 본체부의 상기 회로 수납부의 연장 돌출측에 형성되고 상기 주통로를 유통하는 피계측 유체의 일부를 유통시키는 계측용 통로와,

상기 계측용 통로 내에 배설된 유량 검출 소자와,

상기 회로 수납부 내에 수납되고 상기 유량 검출 소자를 구동하여 그 신호를 처리한 제어 회로를 갖는 유량 측정 장치에 있어서,

상기 계측용 통로는,

상기 본체부의 연장 돌출 방향의 단부 부근에 위치하며, 또한, 상기 피계측 유체의 주류의 흐름 방향의 상류측을 향하여 해당 본체부의 해당 주류의 흐름 방향과 직교하는 면에 개구하는 유입구와,

상기 본체부의 연장 돌출 방향의 단부 부근에 위치하며, 또한, 해당 본체부의 해당 주류의 흐름 방향과 평행한 면에 개구하는 유출구와,

상기 유입구로부터 상기 주류의 흐름 방향에 따라 제 1 굴곡부까지 늘어나는 제 1 통로와,

상기 제 1 굴곡부로부터 상기 주류의 흐름 방향과 직교하는 방향에 따라 상기 회로 수납부를 향하여 제 2 굴곡부까지 늘어나는 제 2 통로와,

상기 제 2 굴곡부로부터 상기 주류의 흐름 방향에 따라 제 3 굴곡부까지 늘어나는 제 3 통로와,

상기 제 3 굴곡부로부터 상기 주류의 흐름 방향과 직교하는 방향에 따라 상기 회로 수납부로부터 이탈하는 방향으로 늘어나는 제 4 통로를 구비하고,

상기 제 4 통로가 직접 또는 다른 통로를 통하여 상기 유출구에 접속되고, 상기 유량 검출 소자가 상기 제 3 통로에 배설되어 있는 것을 특징으로 하는 유량 측정 장치.
제 1항에 있어서,

상기 제 4 통로와 제 4 굴곡부를 통하여 접속되고, 해당 제 4 굴곡부로부터 상기 주류의 흐름 방향과 반대 방향에 따라 늘어나 상기 유출구에 접속되어 있는 제 5 통로를 또한 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 유량 측정 장치.
제 2항에 있어서,

상기 제 2 굴곡부, 상기 제 3 통로, 상기 제 3 굴곡부, 상기 제 4 통로 및 상기 제 4 굴곡부의 외주 벽면이, 연속한 원호면으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유량 측정 장치.
제 1항에 있어서,

상기 제 4 통로가, 상기 제 3 굴곡부로부터 상기 주류의 흐름 방향과 직교하는 방향에 따라 상기 회로 수납부로부터 이탈하는 방향으로 늘어나 상기 본체부의 연장 돌출 방향의 단면에 개구하여 상기 유출구를 구성하고,

상기 주류의 흐름 방향 및 상기 본체부의 연장 돌출 방향을 포함하는 평면에 있어서의 단면 형상을 원형으로 하는 통로 단면적 확대부가 상기 제 4 통로의 상류측에 해당 제 4 통로 및 상기 유출구에 접속하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유량 측정 장치.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 계측용 통로는 직사각형의 통로 단면으로 형성되어 있고,

상기 유량 검출 소자는 평판형상의 형상을 갖고 있고,

해당 유량 검출 소자는 계측용 통로를 구성하는 한 벽면과 동일면 위치가 되도록 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 유량 측정 장치.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 유량 검출 소자의 유량 검출부가, 상기 제 3 통로의 중심보다도 상기 회로 수납부에 가까운 측으로 시프트하여 배설되어 있는 것을 특징으로 하는 유량 측정 장치.
제 5항에 있어서,

상기 제 2 통로로부터 상기 제 2 굴곡부를 경유하여 상기 제 3 통로의 상류측 입구까지, 상기 유량 검출 소자의 두께 방향의 상기 계측용 통로의 높이를 점차 바꾸어 통로 단면적을 연속적으로 조이는 축류부를 또한 구비하고 있는 것을 특징 으로 하는 유량 측정 장치.
제 5항에 있어서,

상기 제 4 통로의 상류측 입구로부터 하류측으로, 상기 유량 검출 소자의 두께 방향의 상기 계측용 통로의 높이를 점차 바꾸어 통로 단면적을 연속적으로 확대하는 확대부를 또한 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 유량 측정 장치.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 유량 검출 소자의 하류 부근에, 상기 제 3 통로와 상기 주통로를 연통하는 제 1 연통구멍을 마련한 것을 특징으로 하는 유량 측정 장치.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 2 굴곡부에 2차 흐름을 억제하는 억제판을 마련한 것을 특징으로 하는 유량 측정 장치.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 3 통로의 상기 회로 수납부와 대향하는 벽면에 따라 상기 제 2 굴곡부로부터 상기 제 3 굴곡부에 이르도록 배수용 홈을 마련한 것을 특징으로 하는 유량 측정 장치.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

격벽이, 상기 본체부의 상기 유출구의 개구면에 대해 소정의 간극을 가지며, 또한, 적어도 상기 유출구에 대향하는 영역에 위치하도록 해당 본체부에 일체로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유량 측정 장치.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

제 2 연통구멍이, 구멍 방향을 상류측을 향하여 상기 회로 수납부로부터 서서히 이탈하도록 상기 주류의 흐름 방향에 대해 경사시키고, 또한, 구멍 방향을 상기 주류의 흐름 방향에 일치시켜, 상기 제 4 굴곡부와 상기 본체부의 하류측을 연통하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유량 측정 장치.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 본체부의 하류측 단부에 상기 회로 수납부측으로부터 상기 유출구 부근에 이르는 경사면을 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 유량 측정 장치.