KR940000704Y1 - 와동 유량계 - Google Patents

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히사또 이시구로
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시끼 모리야
미쯔비시 지도샤 고교 가부시끼가이샤
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Abstract

내용 없음.

Description

와동 유량계
제1a도 및 제1b도는 본 고안의 실시예에 의한 와동 유량계의 횡당 평면도.
제2a도 및 제2b도는 제1a도의 II-II선을 따라 취할 수 있는 단면도.
제3a도, 제3b도, 제3c도 및 제3d도는 각종 와동 유량계를 유체의 입구측에서 본 정면도.
제4a도 및 제4b도는 제1a도의 IV-IV선을 따라 취할 수 있는 단면도.
제5도는 난류 발생체의 횡단면 형상의 각종 예((a)-(d))를 표시하는 단면도.
제6도는 와동 유량계의 다른 실시예의 구성도.
제7도는 와동의 변동율 특성도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 도관 2 : 부도관
3 : 와동 발생 기둥 4, 7 : 정류기
5a : 난류 발생체 5b : 고정부재
5c : 고정부재 5e : 조리개 부재
vF2: 유속분포
본 고안은 차량등의 내연기관에 사용되며, 특히, 흐름의 흐트러짐이 큰 유체를 측정하기 위한 와동 유량계에 관한 것이다.
차량등의 내연기관에 와동 유량계가 사용되는 경우에는, 예컨대 일본국 특개소 58-21517호 공보나 특공소 62-26686호 공보에 공시되어 있는 바와같이 반드시 기관의 공기 청전기의 하류측에 부착된다. 이와같은 구성에 있어서는, 유체의 흐름의 안정성이 낮기 때문에 저유량에서 고유량까지 정밀도 있게 계측할 수 없다는 문제가 있었다. 그 때문에, 예컨대 일본국 특개소 61-134620호 공보에서는 와동 발생 기둥의 상류측에 유체의 일부에 흐트러짐을 발생시키는 난류 발생체를 배치하여, 와동 발생의 안정성 향상을 도모하도록 제안되어 있다.
그러하나, 상기에 의한 방법에서는 예컨대 일본국 특개서 57-67863호 공보에 기술되어 있는 바와같이 난류 발생체는 와동 발생 기둥에 의해서 결정되어야 할 와동 주파수, 즉 유량 특성을 보정할 정도의 강한 영향을 갖고 있기 때문에, 난류 발생체가 발생하는 와동이 기중 모양이고 또한, 주기적인 소위 칼만 와동이 되기 쉬울 경우 와동 발생체에서 유량 특성에 주는 영향이 크기 때문에, 난류 발생체의 형상 치수나 배치 정밀도를 엄격히 요구되고 있었다.
본 고안은 상기와 같은 과제를 해소하기 위한 것으로, 안정된 와동 발생을 얻을 수 있음과 함께 저렴하고 고정밀도의 와동 유량계를 얻는 것을 목적으로 한다.
본 고안에 관한 와동 유량계는 피측정 유체가 흐르는 도관을 가지며, 상기 도관내에 칼만 와동을 발생시키는 와동 발생기등을 배치한 와동 유량계에 있어서, 상기 와동 발생 기둥의 상류측에 그 중심축선이고 또한 그것과 병행으로 피측정 유체의 흐름을 저해하는 난류 발생체를 통과한 상기 피측정 유체를 분류하는 분류 수단인 정류기를 가지는 것을 특징으로 한다.
본 고안의 다른 실시예에 관한 와동 유량계는 분류 수단을 상기 도관의 입구 개구부에 지지하는 고정 부재가 설치되고, 상기 고정 부재는 난류 발생체와 일체로 성형한 것을 특징으로 한다.
본 고안의 또다른 실시예에 관한 와동 유량계는 도관으로서 주도관과 부도관이 설치되고, 주도관내에 와동 발생기둥과 난류 발생체가 설치되고, 부도관에는 그의 입구측에 그의 통로 단면적을 규제하는 조정부재가 구비되고 상기 조정부재와 난류 발생체를 일체로 성형한 것을 특징으로 한다.
본 고안의 또다른 실시예에 관한 와동 유량계는 도관의 입구측 단부에 피측정 유체를 조여들이는 조리개 부재가 구비되고, 상기 정류기의 입구면측에 상기 와동 발생 기둥의 중심축 선상이며, 또한 그것과 평행으로 피측정 유체의 상기 조리개 부재와 난류 발생체를 일체로 성형한 것을 특징으로 한다.
본 고안에 있어서는, 와동 발생 기둥의 상류측에 난류 발생체를 설치한 것으로서 유체의 일부에 난류에 의한 와동 기둥을 발생시켜 이에 의해서 와동 발생 기둥의 하류에 생기는 칼만 와동을 안정화하고, 변화가 적은 와동을 얻을 수 있다.
이하, 본 고안의 실시예를 도면에 따라서 설명한다.
제1b도에 있어서 와동 유량계는 전체를 부호 10으로 표시하고, 1은 피측정 유체가 흐르는 도관이다. 3은 도관(1)내에 배치한 와동 발생 기둥이고, 상류측 와동 발생 기둥(31)과 하류측 와동 발생 기둥(32)으로서 구성되어 있다. 5a는 상기 상기 와동 발생기둥(3)의 상류측의 부도관(2)(제2a도 및 제2b도 참조)의 유체 입구부분에 배치되고, 더욱이 상기 와동 발생 기둥(3)의 중심축 선상에 위치하고, 또한, 이것과 평행으로 설치한 난류 발생체이다. 4는 이 난류 발생체(5a)의 직후의 상기 부도관(2)의 유체 입구부분에 지지된 피측정 유체의 분류 수단이 되는 벌집 형상의 정류기이다.
다른 실시예에서 제1a도에 도시된 바와같이 이 분류 수단인 정류기(4)에는 고정부재(5b)가 리벳(6)에 이해 부도관(2)의 개구 플랜지에 지지되어 있고, 상기 난류 발생체(5a)는 상기 고정부재(5b)와 일체적으로 성형되어 있다. 또다른 실시예에서 제2a도 및 제2b도에 도시된 바와같이 와동 유량계는 주도관(1)과 부도관(2)으로서 구성되어 있다. 와동 발생 기둥은 상류측 와동 발생 기둥(31)과 하류측 와동 발생 기둥(32)으로 구성되어 있다. 4는 상기 주도관(1)이 유체 입구측의 개구부에 부착한 분류 수단인 벌집 형상의 정류기, 7은 부도관(2)의 유체 입구측의 개구부에 부착한 동일한 벌집 형상의 정류기로서, 이들 정류기(4, 7)는 고정부재(5b) 및 리벳(6)에 의해서 지지되어 있다. 5a는 상기 정류기(4)의 입구면축에 배치되며, 상기 와동 발생 기둥(3)의 중심과 일치된 위치에 있고, 또한 이것과 평행으로 설치한 난류 발생체, 5c는 상기 고정부재(5b) 및 난류 발생체(5a)와 일체적으로 설치되어, 상기 부도관(2)의 통로 단면적을 규제하는 조정부재이다. 또다른 실시예에는 제2b도에는 상기 난류 발생체(5a)와 일체로 성형되어 피측정 유체의 흐름을 조여들이는 조리개부재(5e)가 있다.
다음에 동작에 대해서 설명한다. 제1a도 및 제1b도에 있어서 유체가 F1-F3로 표시하는 흐름을 갖고 있으면 도관(1)내의 와동 발생 기둥(3)의 직접 상류의 유체는 f1, f21, f22, f3로 표시하는 흐름이 되고, 와동 발생 기둥(3)의 후류(後流)에 칼만 와동 가 발생한다. 여기서, 난류발생체(5a)가 없을 경우에는 파선으로 표시한 유체 f2가 유체 f1, f3와 평행으로 되는데, 난류 발생체(5a)가 존재하면 유체 F2는 난류 발생체(5a)의 직후부터 흐트러짐이 발생한다. 그리고, 유체 f21, f22로서 둘러쌓이는 영역 E는 난류역이다.
와동 발생 기둥(3)에 충돌하는 유체에 흐트러짐이 있으면 칼만 와동이 발생하기 쉬운것은 주지의 사실이다. 여기서, 상기한 난류역 E의 난류 상태를 설명한다. 난류발생체(5a)의 후류의 와동은 흐름에 대해서 직각 단면에서는 와동 기둥 모양이 된다. 또 와동은 소위 칼만 와동이다.
그러나, 난류 발생체(5a)의 직후의 분류 수단인 정류기(4)에 의해서 직전 단면 방향으로 흐름이 분단되기 때문에, 제4a도 및 제4b도에 표시한 Vf2로 나타내는 유속 분포로서 분명한 것처럼 와동 기둥은 무너지게 된다. 따라서, 난류역 E내에는 흐름에 대하여 평행면 및 직각면의 어느 방향으로도 흐트러지게 된다. 이 때문에, 난류 발생체(5a)의 발생 난류가 칼만 와동 발생기둥(3)의 칼만 와동 발생의 방아쇠적 요소가 될뿐이고, 와동 발생 기둥(3)의 칼만 발생 주기에 크게 구애되는 일이 없다. 따라서, 난류 발생체(5a)의 폭 치 d가 다소 변화해도 와동 발생 기둥(3)에 의해서 결정되는 칼만 와동 발생 주기를 흐트러트리는 일이 없기 때문에, 난류 발생체(5a)의 치수 정밀도를 높힐 필요가 없어진다.
여기서, 제7도에 난류 발생체(5a)의 치수 d와 와동 발생 기둥(3)의 치수 D에 의한 칼만 와동의 발생 주기의 안정성 즉, 와동의 변동율을 표시한다. 이 도면에서 실선은 본 고안에 의한 d/D와 변동율 변화를 표시하고, 파선은 종래 장치에 의한 변동율를 표시한다.
제5도의 각종예 (a) 내지 (d)는 상기 난류 발생체(5a)의 각종의 단면 형상을 나타낸다. 이에 대해서는 (a)도에 표시한 바와같이 유체의 흐름에 대해 구형인 것이 가장 유체에 흐트러짐이 생기기 쉬우나, 반대로 유체의 압력 손실이 크기 때문에, (b) 내지 (d)도에 표시한 바와같이 난류 발생체(5a)의 상류면에 각 형상의 볼록부를 형성하도록 하는 편이 압력 손실을 작게할 수 있어 바람직하다.
또, 난류 발생체(5a)와 분류 수단인 정류기(4)를 지지하는 고정부재(5b)를 일체로 성형하는 것으로서, 난류 발생체(5a)의 지지부재는 불필요하게 되고, 그만큼, 립공수도 삭감됨과 함께, 난류 발생체(5a)로서 특별한 부재를 준비할 일도 없다.
또, 다른 실시예 제2a도 및 제3a도에 도시한 바와같이, 난류 발생체(5a)는 와동 유량계의 부도관(2)의 통로 단면적을 규제하는 조정부재(5c)와 일체로 만들어져 있다. 또다른 실시예에서 제2b도 및 제3도에 도시된 바와 같이 조정부재(5c) 및 조리개 부재(5e)와 일체로 만들어졌었다.
이 조정부재(5c)는 와동 유량계의 유량 특성을 대략 평행적으로 이행시키는 기능을 가지고, 일반적으로 사용되고 있으며, 제3a도에 표시한 바와같이 폭 h가 조정치수가 된다. 따라서, 상기 난류 발생체(5a)가 조정부재(5c)와 일체적으로 성형되려면, 난류 발생체(5a)의 지지부재는 불필요하게 되고, 또 난류 발생체(5a)로서 특별한 부재를 준비할 일도없다. 또한, 상기 난류 발생체(5a) 및 조정부재(5c)와 분류 수단인 정류기(4, 7)을 고정하는 고정부재(5b)를 일체로 성형하면, 부품수를 대폭으로 삭감할 수 있고, 그 결과, 와동 유량계의 제작 및 조립이 쉬워진다. 또다른 실시예에서 조리개 부재(5e)는 분류 수단인 정류기(4)의 상류에 있어서 피측정 유체에 편류가 크고, 제2b도에 표시한 유체 F7에 있어서는 조리개 부재(5e)로 저지하고, 유체 F6에 표시한 바와같이 흐름 방향을 유체 F4, F5와 대략 평행이 되도록 변경시킴과 함께 유속을 증가시키는 작용이 얻어진다. 또 난류 발생체(5a)를 조리개 부재(5e)와 일체로 성형시키면, 난류발생체(5a)를 지지하기 위한 지지부재는 필요없게 되고, 또, 난류 발생체로서의 특별한 부재를 준비할 필요도 없다. 또한 조정부재(5c)난 분류 수단인 정류기(4, 7)를 고정하는 고정부재(5b)와도 일체로 성형하면 부품수를 대폭 줄일 수 있고 제작 및 조립이 쉬워진다.
제6도는 본 고안의 다른 실시예를 표시한 구성도이며, 정류기(4)의 하류에서 와동 발생 기둥(3)의 상류 중심축 선상에 난류 발생체(5a)를 배치하여, 그 난류 발생체(5a)의 직후에 분류 수단으로 되는 그물눈 모양의 정류기(8)를 설치한 것이다. 이와같이 구성한 것이라도, 난류 발생체(5a)에 의해서 생기는 기둥 모양의 와동은 분류 수단인 정류기(8)에 의해서 무너뜨릴 수 있기 때문에 상기와 마찬가지로, 변동이 적은 안정화된 칼만 와동을 얻을 수 있다.
즉, 분류 수단으로서의 정류기(4)는 벌집 형상의 것외에도, 그물눈 모양의 정류기라도 마찬가지의 작용을 얻을 수 있다.
이상 설명한 바와같이 본 고안에 의하면, 도관내에 배치한 와동 발생 기둥의 상류측에 피측정 유체의 흐름을 저해하는 난류 발생체를 설치하여, 그 난류 발생체의 직후에 피측정 유체를 분류하는 분류 수단을 갖춤으로서, 유량 특성이 난류 발생체의 치수 정밀도에 의해서 크게 영향을 받지 아니하고 또한 와동 발생 기둥의 상류의 흐름에 기둥 모양 와동등의 흐트러짐에 있어도 와동의 변동이 적은 고정밀도이고 저렴한 와동 유량계가 된다.
본 고안의 다른 실시예에 의하면, 또, 상류 난류 발생체는 분류 수단인 정류기를 지지하기 위한 고정부재와 일체로 성형함으로서 부품수가 삭감됨과 함께 제작 및 조립이 쉬워진다.
본 고안의 또다른 실시예에 의하면, 난류 발생체와 조정부재를 일체로 성형함으로서 부품수가 삭감되어 제작 및 조립의 절차를 경감할 수 있다.
본 고안의 또다른 실시예에 의하면, 조리개 부재의 형상에 따라 도관내로 유체를 원활하게 도입함과 함께 유속을 증대시킬 수 있다. 또 난류 발생체와 조리개 부재를 일체로 형성한 것으로서, 부품수를 삭감하고 제작 및 조립의 공수를 경감할 수 있다.

Claims (4)

  1. 피측정 유체가 흐르는 도관을 가지고, 상기 도관내에 칼만 와동을 발생시키는 와동 발생 기둥(3)을 배치한 와동 유량계에 있어서, 상기 와동 발생 기둥의 상류측에 그 중심 축선상이며 또한 그와 평행하게 설치되어 피측정 유체의 흐름을 방해하는 난류 발생체(5a)와, 상기 난류 발생체 뒤에 상기 난류 발생체를 통과한 상기 피측정 유체를 분류하는 정류기(4)를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 와동 유량계.
  2. 제1항에 있어서, 분류 수단인 정류기(4)를 도관의 입구 개구부에 지지하는 고정부재(5b)가 설치되고, 상기 고정부재는 난류 발생체(5a)와 일체로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 와동 유량계.
  3. 제1항에 있어서, 도관으로서 주도관(1)과 부도관(2)이 설치되고, 주도관에 와동 발생기둥(3)과 난류 발생체(5a)가 설치되고, 부도관(2)에는 그의 입구측에 그의 통로 단면적을 규제하는 조정부재(5c)가 구비되고 상기 조정부재와 난류 발생체를 일체로 형성한 것을 특징으로 하는 와동 유량계.
  4. 제1항에 있어서, 도관의 입구측 단부에 피측정 유체를 조여들이는 조리개 부재(5e)가 구비되고 상기 조리개 부재와 난류 발생체(5a)를 일체로 형성한 것을 특징으로 하는 와동 유량계.
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