DE112017001254T5

DE112017001254T5 - Thermischer Strömungsmesser

Info

Publication number: DE112017001254T5
Application number: DE112017001254.6T
Authority: DE
Inventors: Masashi Fukaya; Shinobu Tashiro; Akira Uenodan; Naoki Saito; Tomoaki Saito
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2016-05-31
Filing date: 2017-04-13
Publication date: 2018-11-29
Also published as: US20200326218A1; CN109196311B; JP6723075B2; JP2017215192A; WO2017208640A1; CN109196311A

Abstract

Es wird ein thermischer Strömungsmesser bereitgestellt, der ermöglicht, dass ein Messfehler beim Pulsieren von Fluid unter den eines herkömmlichen thermischen Strömungsmessers fällt.
Der thermische Strömungsmesser umfasst Folgendes: einen Nebendurchgang 307, der dazu konfiguriert ist, einen Teil des in einem Hauptdurchgang strömenden Fluids aufzunehmen; und eine Strömungsmengenmesseinheit 451, die in dem Nebendurchgang 307 angeordnet ist. Der Nebendurchgang 307 weist Folgendes auf: einen ersten Durchgang 351, der auf einer Seite einer Messfläche 451a der Strömungsmengenmesseinheit 451 vorgesehen ist; ein zweiter Durchgang 352, der auf einer Seite einer Rückfläche 451b der Strömungsmengenmesseinheit 451 vorgesehen ist; und einen Neigungsdurchgang 361, der auf einer stromabwärtigen Seite in einer Vorwärtsrichtung F des Fluids in dem zweiten Durchgang 352 bezüglich eines Auslasses des zweiten Durchgangs 352 vorgesehen ist. Der Neigungsdurchgang 361 weist eine erste Neigungsfläche 371 auf einer Seite des ersten Durchgangs 351 bezüglich der Strömungsmengenmesseinheit 451 auf, wobei sich die erste Neigungsfläche 371 von einer Seite des zweiten Durchgangs 352 zu der Seite des ersten Durchgangs 351 bezüglich der Vorwärtsrichtung F neigt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen thermischen Strömungsmesser.
Stand der Technik
Als ein herkömmlicher thermischer Strömungsmesser ist eine Strömungsmengenmessvorrichtung bekannt, die Folgendes umfasst: einen Nebendurchgang, der in einem Hauptdurchgang angeordnet ist, in dem Fluid strömt, wobei der Nebendurchgang einen Teil des Fluids aufnimmt; ein Strömungsmengenmesselement, das in dem Nebendurchgang angeordnet ist, wobei das Strömungsmengenmesselement mit einem Heizwiderstandsmuster ausgebildet ist; und eine Stütze, an der das Strömungsmengenmesselement befestigt ist (siehe beispielsweise Anspruch 1 in Patentliteratur 1).
Die herkömmliche Strömungsmengenmessvorrichtung umfasst einen ersten Fluiddurchgangsabschnitt und einen zweiten Fluiddurchgangsabschnitt. Der erste Fluiddurchgangsabschnitt weist eine Fläche, auf der das Strömungsmengenmesselement befestigt ist, und einen Durchgang, der eine Fläche des Nebendurchgangs bildet, auf. Der zweite Fluiddurchgangsabschnitt weist eine Fläche auf der der Fläche, auf der das Strömungsmengenmesselement befestigt ist, gegenüberliegenden Seite, und einen Durchgang, der eine Fläche des Nebendurchgangs bildet, auf.
Bei der herkömmlichen Strömungsmengenmessvorrichtung weist der Durchgang, der eine Fläche des ersten Fluiddurchgangsabschnitts, die auf der stromaufwärtigen Seite des Fluidstroms positioniert ist und dem Strömungsmengenmesselement gegenüberliegt, bildet, eine Neigungsfläche auf, die den Fluidstrom zu dem Strömungsmesselement leitet. Die Neigungsfläche weist mindestens zwei Seiten in verschiedenen Richtungen auf.
Die Konfiguration ermöglicht, dass Staub auf der Neigungsfläche, die auf der gegenüberliegenden Fläche auf der stromaufwärtigen Seite bezüglich des Heizwiderstandsmusters in dem Fluiddurchgangsabschnitt auf der Seite des Heizwiderstandsmusters vorgesehen ist, abprallt, so dass verhindert werden kann, dass der Staub zusammen mit dem Fluidstrom zu dem Heizwiderstandsmuster strömt. Somit kann die Strömungsmengenmessvorrichtung, die in der Lage ist, zu verhindern, dass das Strömungsmengenmesselement, das das Heizwiderstandsmuster umfasst, beschädigt oder beschmutzt wird, bereitgestellt werden, wobei die Strömungsmengenmessvorrichtung selbst in einem instationären Strömungsfeld, wie z. B. einer pulsierenden Strömung, eine ausgezeichnete Staubfestigkeit aufweist, wobei die Strömungsmengenmessvorrichtung eine hohe Zuverlässigkeit und kaum einen charakteristischen Fehler aufweist (siehe beispielsweise Absatz 0009 in Patentliteratur 1).
Liste bekannter Schriften
Patentliteratur
Patentliteratur 1: JP 2012-93203 A
Kurzdarstellung der Erfindung
Technisches Problem
Der herkömmliche thermische Strömungsmesser ist mit dem Nachteil behaftet, dass durch die Zunahme des in der Gegenstromrichtung in dem ersten Fluiddurchgangsabschnitt strömenden Fluids aufgrund des Gegenstroms des Fluids während der Pulsierung des Fluids bewirkt wird, dass eine von dem Strömungsmengenmesselement zu messende Durchsatzrate unter die Ist-Durchsatzrate fällt, was zu einer Erhöhung des Messfehlers führt.
Die vorliegende Erfindung erfolgte in Anbetracht des Problems und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen thermischen Strömungsmesser bereitzustellen, der ermöglicht, dass ein Messfehler beim Pulsieren von Fluid unter den eines herkömmlichen thermischen Strömungsmessers fällt.
Lösung des Problems
Zur Lösung der Aufgabe umfasst der thermische Strömungsmesser der vorliegenden Erfindung Folgendes: einen Nebendurchgang, der dazu konfiguriert ist, einen Teil des in einem Hauptdurchgang strömenden Fluids aufzunehmen; und eine Strömungsmengenmesseinheit, die in dem Nebendurchgang angeordnet ist. Der Nebendurchgang weist Folgendes auf: einen ersten Durchgang, der auf einer Messflächenseite der Strömungsmengenmesseinheit vorgesehen ist; einen zweiten Durchgang, der auf einer Rückflächenseite der Strömungsmengenmesseinheit vorgesehen ist; und einen Neigungsdurchgang, der auf einer stromabwärtigen Seite in einer Vorwärtsrichtung des Fluids in dem zweiten Durchgang bezüglich eines Auslasses des zweiten Durchgangs vorgesehen ist. Der Neigungsdurchgang weist eine erste Neigungsfläche auf einer Seite des ersten Durchgangs bezüglich der Strömungsmengenmesseinheit auf, wobei sich die erste Neigungsfläche von einer Seite des zweiten Durchgangs zu der Seite des ersten Durchgangs bezüglich der Vorwärtsrichtung neigt.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß dem thermischen Strömungsmesser der vorliegenden Erfindung kann selbst bei entgegenströmendem Fluid beim Pulsieren des Fluids eine Umleitung von der ersten Durchgangsseite zu der Seite des zweiten Durchgangs durch die erste Neigungsfläche des Neigungsdurchgangs, der auf der stromabwärtigen Seite in der Vorwärtsrichtung des Fluids in dem zweiten Durchgang bezüglich des Auslasses des zweiten Durchgangs vorgesehen ist, erfolgen. Diese Anordnung ermöglicht, dass die Strömungsmenge des in der Gegenstromrichtung in dem ersten Durchgang strömenden Fluids unter jene eines herkömmlichen thermischen Strömungsmessers fällt, um zu verhindern, dass eine zu messende Durchsatzrate unter die Ist-Durchsatzrate fällt, so dass ein Messfehler unter jenen des herkömmlichen thermischen Strömungsmessers fallen kann.
Figurenliste

[1] 1 ist eine schematische Ansicht eines beispielhaften Systems mit einem thermischen Strömungsmesser gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
[2A] 2A ist eine Vorderansicht des thermischen Strömungsmessers gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
[2B] 2B ist eine Ansicht des in 2A dargestellten thermischen Strömungsmessers von der linken Seite.
[2C] 2C ist eine Rückansicht des in 2A dargestellten thermischen Strömungsmessers.
[2D] 2D ist eine Ansicht des in 2A dargestellten thermischen Strömungsmessers von der rechten Seite.
[3A] 3A ist eine Vorderansicht des in 2A dargestellten thermischen Strömungsmessers, wobei eine vordere Abdeckung entfernt ist.
[3B] 3B ist eine Rückansicht des in 2C dargestellten thermischen Strömungsmessers, wobei eine rückseitige Abdeckung entfernt ist.
[4] 4 ist eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV des in 2C dargestellten thermischen Strömungsmessers.
[5] 5 ist eine schematische Abwicklung eines Nebendurchgangs des in 4 dargestellten thermischen Strömungsmessers.
[6A] 6A ist eine Vorderansicht der vorderen Abdeckung des in 2A dargestellten thermischen Strömungsmessers.
[6B] 6B ist eine Rückansicht der in 6A dargestellten vorderen Abdeckung des thermischen Strömungsmessers.
[7A] 7A ist eine Vorderansicht der rückseitigen Abdeckung des in 2C dargestellten thermischen Strömungsmessers.
[7B] 7B ist eine Rückansicht der in 7A dargestellten rückseitigen Abdeckung des thermischen Strömungsmessers.
[8] 8 ist ein Diagramm, das einen beispielhaften gemessenen Wert eines herkömmlichen thermischen Strömungsmessers darstellt.
[9] 9 ist ein Diagramm, das einen beispielhaften gemessenen Wert des thermischen Strömungsmessers gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
[10] 10 ist eine schematische Abwicklung eines Nebendurchgangs eines thermischen Strömungsmessers gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
[11] 11 ist eine schematische Abwicklung eines Nebendurchgangs eines thermischen Strömungsmessers gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
[12] 12 ist eine schematische Abwicklung eines Nebendurchgangs eines thermischen Strömungsmessers gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Beschreibung von Ausführungsformen
Es werden nun Ausführungsformen eines thermischen Strömungsmessers der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
(Erste Ausführungsform)
1 ist eine schematische Ansicht eines beispielhaften Steuersystems für einen Verbrennungsmotor mit elektronischer Kraftstoffeinspritzung, das einen thermischen Strömungsmesser 300 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst. Bei dem System wird auf der Basis des Betriebs eines Verbrennungsmotors 110, der einen Motorzylinder 113 und einen Motorkolben 114 umfasst, Ansaugluft als zu messendes Gas 30 von einem Luftfilter 122 angesaugt und wird dann zu einer Brennkammer des Motorzylinders 112 durch ein Einlassrohr, das ein Beispiel für einen Hauptdurchgang 124 ist, ein Drosselklappengehäuse 126 und einen Einlasskrümmer 128 geleitet.
Die Strömungsmenge des zu messenden Gases 30, bei dem es sich um die zu der Brennkammer zu leitende Ansaugluft handelt, wird von dem thermischen Strömungsmesser 300 gemessen. Ein Kraftstoffeinspritzventil 152 führt Kraftstoff auf der Basis der gemessenen Strömungsmenge zu und dann wird der Kraftstoff zusammen mit dem zu messenden Gas 30, bei dem es sich um die Ansaugluft handelt, in einem Luft-Kraftstoff-Gemisch zu der Brennkammer geleitet. Es wird angemerkt, dass das Kraftstoffeinspritzventil 152 bei der vorliegenden Ausführungsform an einer Einlassöffnung des Verbrennungsmotors vorgesehen ist. Der in die Einlassöffnung eingespritzte Kraftstoff vermischt sich mit dem zu messenden Gas 30, bei dem es sich um die Ansaugluft handelt, zu dem Luft-Kraftstoff-Gemisch. Dann wird das Luft-Kraftstoff-Gemisch durch ein Einlassventil 116 zu der Brennkammer geleitet und dann verbrennt das Luft-Kraftstoff-Gemisch zur Erzeugung mechanischer Energie.
Der thermische Strömungsmesser 300 kann nicht nur für ein Modell der Kraftstoffeinspritzung in die Einlassöffnung des Verbrennungsmotors gemäß der Darstellung in 1 verwendet werden, sondern auch für ein Modell der direkten Kraftstoffeinspritzung in jede Brennkammer. Das zugrundeliegende Konzept eines Verfahrens zum Messen eines Steuerparameters, einschließlich eines Verfahrens zum Verwenden des thermischen Strömungsmessers 300, und eines Verfahrens zum Steuern des Verbrennungsmotors, darunter der Kraftstoffzufuhr und des Zündzeitpunkts, ist bei beiden Modellen im Wesentlichen gleich. 1 stellt das Modell der Kraftstoffeinspritzung in die Einlassöffnung als ein veranschaulichendes Beispiel für beide Modelle dar.
Der Kraftstoff und die Luft, die zu der Brennkammer geleitet werden und sich in dem Kraftstoff-Luft-Gemisch-Zustand befinden, verbrennen explosionsartig aufgrund der Funkenzündung einer Zündkerze 154 zur Erzeugung der mechanischen Energie. Nach der Verbrennung wird das Gas von einem Auslassventil 118 zu einem Auslassrohr geleitet und wird dann als Abgas 24 von dem Auslassrohr aus dem Fahrzeug ausgestoßen. Die Strömungsmenge des zu messenden Gases 30, bei dem es sich um die zu der Brennkammer zu leitende Ansaugluft handelt, wird von einer Drosselklappe 132 gesteuert, bei der der Öffnungsgrad auf Basis des Betriebs eines Fahrpedals variiert. Da die Kraftstoffzufuhr auf der Basis der Strömungsmenge der zu der Brennkammer zu leitenden Ansaugluft gesteuert wird, steuert ein Bediener den Öffnungsgrad der Drosselklappe 132 dahingehend, die Strömungsmenge der zu der Brennkammer zu leitenden Ansaugluft zu steuern, so dass die von dem Verbrennungsmotor zu erzeugende mechanische Energie gesteuert werden kann.
Die Strömungsmenge und die Temperatur des zu messenden Gases 30, bei dem es sich um die in dem Hauptdurchgang 124 strömende von dem Luftfilter 122 aufgenommene Ansaugluft handelt, werden von dem thermischen Strömungsmesser 300 gemessen. Elektrische Signale, die die gemessene Strömungsmenge und Temperatur der Ansaugluft anzeigen, werden von dem thermischen Strömungsmesser 300 in eine Steuervorrichtung 200 eingegeben. Eine Ausgabe eines Drosselklappenwinkelsensors 144, der den Öffnungsgrad der Drosselklappe 132 misst, wird in die Steuervorrichtung 200 eingegeben, und weiterhin werden Ausgaben eines Drehwinkelsensors 146 dahingehend in die Steuervorrichtung 200 eingegeben, die Positionen und die Zustände des Motorkolbens 114, des Einlassventils 116 und des Auslassventils 118 in dem Verbrennungsmotor und die Drehzahl des Verbrennungsmotors zu messen. Zum Messen des Zustands des Mischungsverhältnisses zwischen der Menge des Kraftstoffs und der Menge der Luft aus dem Zustand des Abgases 24 wird eine Ausgabe eines Sauerstoffsensors 148 in die Steuervorrichtung 200 eingegeben.
Die Steuervorrichtung 200 berechnet die Kraftstoffeinspritzmenge und den Zündzeitpunkt auf der Basis der Strömungsmenge, der Feuchtigkeit und der Temperatur der Ansaugluft, die beispielhafte Ausgaben des thermischen Strömungsmessers 300 sind, und beispielsweise der Drehzahl des Verbrennungsmotors von dem Drehwinkelsensor 146. Auf der Basis von Berechnungsergebnissen werden die von dem Kraftstoffeinspritzventil 152 zuzuführende Kraftstoffmenge und der Zündzeitpunkt für die Zündung der Zündkerze 154 gesteuert. Die Kraftstoffzufuhr und der Zündzeitpunkt werden in der Praxis weiterhin auf Basis der von dem thermischen Strömungsmesser 300 gemessenen Einlasstemperatur, dem Zustand einer Variation beim Drosselklappenwinkel, dem Zustand einer Variation bei der Motordrehzahl und dem Zustand eines von dem Sauerstoffsensor 148 gemessenen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses gesteuert. Die Steuervorrichtung 200 steuert ferner die Menge der Luft, die die Drosselklappe 132 umgeht, mit einem Leerlaufregler 156 im Leerlaufbetriebszustand des Verbrennungsmotors dahingehend, die Drehzahl des Verbrennungsmotors in dem Leerlaufbetriebszustand zu steuern.
Die Kraftstoffzufuhr und der Zündzeitpunkt, bei denen es sich um die hauptsächlichen gesteuerten Variablen in dem Verbrennungsmotor handelt, werden beide mit den Ausgaben des thermischen Strömungsmessers 300 als Hauptparameter berechnet. Somit sind eine Verbesserung der Messgenauigkeit, eine Alterungsverzögerung und eine Verbesserung bei der Zuverlässigkeit des thermischen Strömungsmessers 300 für eine Verbesserung der Steuerungsgenauigkeit und die Sicherstellung der Zuverlässigkeit des Fahrzeugs wichtig. Insbesondere sind die Forderungen von niedrigem Kraftstoffverbrauch von Fahrzeugen und von Abgasreinigungen in den letzten Jahren beträchtlich gestiegen. Es ist sehr wichtig, die Messgenauigkeit für die Strömungsmenge des zu messenden Gases 30, bei dem es sich um die von dem thermischen Strömungsmesser 300 zu messende Ansaugluft handelt, zu verbessern, um diese Forderungen zu erfüllen.
2A ist eine Vorderansicht des thermischen Strömungsmessers 300 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. 2B, 2C und 2D sind eine Ansicht von der linken Seite, eine Rückansicht, bzw. eine Ansicht von der rechten Seite des in 2A dargestellten thermischen Strömungsmessers.
Der thermische Strömungsmesser 300 weist eine Verschalung 310 auf, die ein Gehäuse 302, eine vordere Abdeckung 303 und eine rückseitige Abdeckung 304 umfasst. Die vordere Abdeckung 303 und die rückseitige Abdeckung 304, die jeweils in Form einer dünnen Platte ausgebildet sind, weisen eine breitere planare Kühlfläche auf. Somit weist der thermische Strömungsmesser 300 eine Konfiguration der Reduzierung des Luftwiderstands und weiterhin des Gestattens, dass die Verschalung 310 ohne Weiteres von dem zu messenden Gas, das in dem Hauptdurchgang 124 strömt, gekühlt wird, auf.
Die Verschalung 310, die beispielsweise eine im Wesentlichen quaderförmige flache Form aufweist, ist in dem Hauptdurchgang 134 angeordnet, wobei die Verschalung 310 in das Einlassrohr eingeführt ist, wie in 1 dargestellt wird. Obgleich Einzelheiten dazu später beschrieben werden, grenzt die Verschalung 310 einen Nebendurchgang ab, der einen Teil des zu messenden Gases 30, bei dem es sich um in dem Hauptdurchgang 124 strömendes Fluid handelt, aufnimmt.
Es wird angemerkt, dass in einigen Fällen jeder Teil des thermischen Strömungsmessers 300 mit einem Kartesischen XYZ-Koordinatensystem beschrieben wird, das Folgendes aufweist: eine X-Achse-Richtung in der Längenrichtung der Verschalung 310, die im Wesentlichen parallel zur Strömung des zu messenden Gases 30 in dem Hauptdurchgang 124 verläuft; eine Y-Achse-Richtung in der Höhenrichtung der Verschalung 310, die im Wesentlichen parallel zu der radialen Richtung des Hauptdurchgangs 124 verläuft, wobei die Höhenrichtung zu der Längenrichtung senkrecht ist; und eine Z-Achse-Richtung in der Dickenrichtung der Verschalung 310, die senkrecht zu der Längenrichtung und der Höhenrichtung verläuft.
Obgleich die Verschalung 310 gemäß der Darstellung in 2B und 2D eine längliche Form entlang einer Achse von der Außenwand des Hauptdurchgangs 124 zur Mitte aufweist, weist die Verschalung 310 eine flache Form mit geringer Dicke auf. Das bedeutet, dass die Verschalung 310 des thermischen Strömungsmessers 300 entlang den Seitenflächen eine dünne Dicke aufweist und die vordere Fläche eine im Wesentlichen rechteckige Form aufweist. Diese Anordnung ermöglicht, dass der thermische Strömungsmesser 300 den Fluidwiderstand für das zu messende Gas 30 reduziert und den Nebendurchgang mit einer ausreichenden Länge umfasst.
Der Basisendabschnitt des Gehäuses 302 ist mit einem Flansch 305 zum Sichern des thermischen Strömungsmessers 300 an dem Einlassrohr und einem Verbindungsstück 306, bei dem es sich um einen externen Verbindungsabschnitt, der außerhalb des Einlassrohrs zur elektrischen Verbindung mit externen Geräten freiliegt, handelt, versehen. Der Flansch 305 ist an dem Einlassrohr gesichert, so dass das Gehäuse 302 in einem vorkragenden Zustand gesichert wird.
3A ist eine Vorderansicht des in 2A dargestellten thermischen Strömungsmessers 300, wobei die vordere Abdeckung 303 entfernt ist. 3B ist eine Rückansicht des in 2C dargestellten thermischen Strömungsmesser 300, wobei die rückseitige Abdeckung 304 entfernt ist.
An einer Position auf der stromabwärtigen Seite in einer Hauptstromrichtung auf der Vorderendseite des Gehäuses 302 ist ein Einlass 311 zum Aufnehmen des zu messenden Gases 30, wie z. B. der Ansaugluft, bei dem es sich um das in dem Hauptdurchgang 124 strömende Fluid handelt, in den Nebendurchgang 307 vorgesehen. Auf diese Weise ist der Einlass 311 zum Aufnehmen des zu messenden Gases 30, das in dem Hauptdurchgang 124 strömt, in den Nebendurchgang 307 auf der Vorderendseite der Verschalung 310, die sich von dem Flansch 305 zur Mitte in der radialen Richtung des Hauptdurchgangs 124 erstreckt, vorgesehen.
Diese Anordnung ermöglicht, dass der Nebendurchgang 307 die Luft von der Innenwandfläche des Hauptdurchgangs 124 weg aufnimmt. Somit besteht kaum eine Auswirkung der Temperatur der Innenwandfläche des Hauptdurchgangs 124, so dass verhindert werden kann, dass die Messgenauigkeit für die Strömungsmenge oder die Temperatur des Gases sinkt. Der Fluidwiderstand ist in der Nähe der Innenwandfläche des Hauptdurchgangs 124 hoch, und somit ist die Durchsatzrate niedriger als die durchschnittliche Durchsatzrate in dem Hauptdurchgang 124. Da bei dem thermischen Strömungsmesser 300 der vorliegenden Ausführungsform der Einlass 311 an dem Vorderendabschnitt der dünnen länglichen Verschalung 310, die sich von dem Flansch 305 zur Mitte des Hauptdurchgangs 134 erstreckt, vorgesehen ist, kann der Nebendurchgang 307 das Gas mit einer hohen Durchsatzrate in einem mittigen Abschnitt des Hauptdurchgangs 124 aufnehmen.
An Positionen auf der stromabwärtigen Seite in der Hauptstromrichtung auf der Vorderendseite des Gehäuses 302 sind ein erster Auslass 312 und ein zweiter Auslass 313 zum Zurückführen des zu messenden Gases 30 von dem Nebendurchgang 307 zu dem Hauptdurchgang 124 vorgesehen. Der erste Auslass 312 und der zweite Auslass 313 sind Seite an Seite in der Dickenrichtung (Z-Achse-Richtung) des Gehäuses 302 gemäß der Darstellung in 2D angeordnet. Auf diese Weise sind der erste Auslass 312 und der zweite Auslass 313, die Ausstoßauslässe des Nebendurchgangs 307 sind, an dem Vorderendabschnitt der Verschalung 310 vorgesehen, so dass das in dem Nebendurchgang 307 strömende Gas in die Nähe des mittigen Abschnitts des Hauptdurchgangs 127, in dem die Durchsatzrate hoch ist, zurückgeführt werden kann.
Ein Schaltungspackage 400, das beispielsweise eine Strömungsmengenmesseinheit 451 zum Messen der Strömungsmenge des zu messenden Gases 30, das in dem Hauptdurchgang 124 strömt, und eine Temperaturmesseinheit 452 zum Messen der Temperatur des zu messenden Gases 30, das in dem Hauptdurchgang 124 strömt, umfasst, ist in dem Gehäuse 302 integral ausgeformt und ausgebildet. Das Gehäuse 302 ist mit Nebendurchgangsnuten 330 und 331 zum Begrenzen des Nebendurchgangs 307 ausgebildet. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die Nebendurchgangsnuten 330 und 331 mit Vertiefungen auf der Vorderfläche bzw. der Rückfläche des Gehäuses 302 vorgesehen.
Somit gestattet die Befestigung der vorderen Abdeckung 303 und der rückseitigen Abdeckung 304 auf der Vorderfläche und der Rückfläche des Gehäuses 302, dass die vordere Abdeckung 303 und die rückseitige Abdeckung 304 die Nebendurchgangsnuten 330 und 331 des Gehäuses 302 abdecken, so dass die Verschalung 310, die den Nebendurchgangs 307 abgrenzt, erzielt werden kann. Für das Gehäuse 302 mit der Konfiguration kann Ausformen des Gehäuses 302 und Ausformen der vorderen Nebendurchgangsnut 330 und der hinteren Nebendurchgangsnut 331 zusammen mit einem auf beiden Flächen des Gehäuses 302 angeordneten Formwerkzeug bei einem Harzformprozess, bei dem das Gehäuse 302 ausgeformt wird, durchgeführt werden.
Die Nebendurchgangsnut 331, die auf der Rückseite des Gehäuses 302 vorgesehen ist, weist einen geraden Nutabschnitt 332 zum Begrenzen eines geraden Durchgangs 307A in einem Teil des Nebendurchgangs 307 und einen Verzweigungsnutabschnitt 333 zum Begrenzen eines Verzweigungsdurchgangs 307B in einem Teil des Nebendurchgangs 307 gemäß der Darstellung in 3B auf.
Der gerade Nutabschnitt 332 erstreckt sich gerade in der Hauptstromrichtung (X-Achse-Richtung) des zu messenden Gases 30 an dem Vorderendabschnitt des Gehäuses 302 und ein Ende davon steht mit dem Einlass 311 des Gehäuses 302 in Verbindung und das andere Ende davon steht mit dem ersten Auslass 312 des Gehäuses 302 in Verbindung. Der gerade Nutabschnitt 332 weist einen geraden Abschnitt 332A, der sich von dem Einlass 311 erstreckt und eine im Wesentlichen konstante Querschnittsform behält, und einen sich verjüngenden Abschnitt 332B mit einer Nutenbreite, die sich gemäß einem Übergang von dem geraden Abschnitt 332A zu dem ersten Auslass 312 allmählich verjüngt, auf. Der erste Auslass 312 ist der Ausstoßauslass, der einen Teil des Fluids, das in dem geraden Durchgang 307A des Nebendurchgangs 307 strömt, nämlich einen Teil des zu messenden Gases 30, ausstößt. Durch das Vorsehen des ersten Auslasses 312 wird gestattet, dass Fremdkörper, wie zum Beispiel Staub, aus dem Nebendurchgang 307 ausgestoßen werden, so dass das Gesamtvolumen an Fremdkörpern, die in den Verzweigungsdurchgang 307B des Nebendurchgangs 307 aufgenommen werden, reduziert werden kann und eine Verschlechterung der Messleistung der Strömungsmengenmesseinheit 451 verhindert werden kann.
Der Verzweigungsnutabschnitt 333, der sich von dem geraden Abschnitt 332A des geraden Nutabschnitts 332 abzweigt, führt zu der Basisendseite des Gehäuses 302 in einer Krümmung und steht mit einem Strömungskanal zur Messung 341, der an einem mittigen Abschnitt in der Höhenrichtung (Y-Achse-Richtung), bei der es sich um die Längsrichtung des Gehäuses 302 handelt, vorgesehen ist, in Verbindung. Der Verzweigungsnutabschnitt 333 weist ein stromaufwärtiges Ende in Verbindung mit einer Seitenwandfläche 332a, die auf der Basisendseite des Gehäuses 302 von gepaarten Seitenwandflächen, die in dem geraden Nutabschnitt 332 enthalten sind, positioniert ist, und eine untere Wandfläche 333a, die bündig mit der unteren Wandfläche des geraden Abschnitts 332A des geraden Nutabschnitts 332 ohne Höhenunterschied fortläuft, auf.
Ein Gehäusenutabschnitt 333A ist auf der Seitenwandfläche auf der Innenseite der Krümmung des Verzweigungsnutabschnitts 333 vorgesehen. Der Gehäusenutabschnitt 333A weist einen Vertiefungsabschnitt 333B auf. Der Vertiefungsabschnitt 333B nimmt in den Gehäusenutabschnitt 333A eindringendes Wasser auf und stößt das Wasser außerhalb des Gehäuses 310 aus einem Ablassloch 376, das an einer Position der rückseitigen Abdeckung 304 gegenüber dem Vertiefungsabschnitt 333B gemäß der Darstellung in 2C eingebohrt ist, aus.
Der Strömungskanal zur Messung 341 ist so ausgebildet, dass er in der Dickenrichtung von der Vorderseite zu der Rückseite des Gehäuses 302 durchdringend ist. Ein zum Strömungskanal hin freiliegender Abschnitt 430 des Schaltungspackage 400 ist so angeordnet, dass er in den Strömungskanal zur Messung 341 vorragt. Der Verzweigungsnutabschnitt 333 steht mit dem Strömungskanal zur Messung 341 auf der stromaufwärtigen Seite des Nebendurchgangs 307 bezüglich des zum Strömungskanal hin freiliegenden Abschnitts 430 des Schaltungspackage 400 in Verbindung. Von dem geraden Nutabschnitt 332 zu dem Strömungskanal zur Messung 341 in der Höhenrichtung (Y-Achse-Richtung) des Gehäuses 302 erstreckt sich der Verzweigungsnutabschnitt 333.in einer Krümmung in der entgegengesetzten Richtung (negative X-Achse-Richtung) zu der Hauptstromrichtung des zu messenden Gases 30 in dem Hauptdurchgang 124.
Der Verzweigungsdurchgang 307B des Nebendurchgangs 307, der von dem Verzweigungsnutabschnitt 333 begrenzt wird, führt von der Vorderendseite des Gehäuses 302 zu der Basisendseite, bei der es sich um die Seite des Flansches 305 handelt, und bildet eine Krümmung. Der Strömungskanal zur Messung 341 ist an einer Position vorgesehen, an der sich der Verzweigungsdurchgang 307B am nächsten an dem Flansch 305 befindet. In dem Strömungskanal zur Messung 341 strömt das zu messende Gast 30, das in dem Nebendurchgang 307 strömt, in der der Hauptstromrichtung des Hauptdurchgangs 124 entgegengesetzten Richtung (negative X-Achse-Richtung).
Bei dem thermischen Strömungsmesser 300 der vorliegenden Ausführungsform weist der Verzweigungsnutabschnitt 333 eine dreidimensionale Form auf, bei der sich eine Nutentiefe bezüglich des Strömungskanals zur Messung 341 in der Dickenrichtung (Z-Achse-Richtung) des Gehäuses 302 allmählich vertieft. Bei dem thermischen Strömungsmesser 300 der vorliegenden Ausführungsform weist der Verzweigungsnutabschnitt 333 einen Abschnitt 333d mit einer starken Neigung auf, der sich auf der nahen Seite des Strömungskanals zur Messung 341 schnell vertieft.
Der Abschnitt 333d mit einer starken Neigung weist eine Funktion des Leitens des zu messenden Gases 30, bei dem es sich um Gas handelt, zu der Seite der Vorderfläche 431, auf der eine Messfläche 451a der Strömungsmengenmesseinheit 451 vorgesehen ist, von einer Vorderfläche 431 und einer Rückfläche 432, die der zu dem Strömungskanal hin freiliegende Abschnitt 430 des Schaltungspackage 400 in dem Strömungskanal zur Messung 341 aufweist, auf. Dann strömen die Fremdkörper, wie z. B. der Staub, die in dem zu messenden Gas 30 enthalten sind, auf die Seite der Rückfläche 432 des zu dem Strömungskanal hin freiliegenden Abschnitts 430 des Schaltungspackage 400, bei der es sich um die Rückflächenseite der Strömungsmengenmesseinheit 451 handelt, so dass sich der Verschmutzungswiderstand der Messfläche 451a der Strömungsmengenmesseinheit 451 verbessert.
Genauer bewegt sich ein Teil der Luft mit geringer Masse entlang dem Abschnitt 333d mit einer starken Neigung und strömt dann in einen ersten Durchgang 351 (siehe 4) auf der Seite der Vorderfläche 431 des zu dem Strömungskanal hin freiliegenden Abschnitts 430 des Schaltungspackage 400, nämlich auf der Seite der Messfläche 451a der Strömungsmengenmesseinheit 451 in dem Strömungskarial zur Messung 341. Zugleich sind für die Fremdkörper mit großer Masse scharfe Pfadänderungen aufgrund der Zentrifugalkraft entlang der Krümmung des Verzweigungsdurchgangs 307B des Nebendurchgangs 307 schwierig. Somit strömen die Fremdkörper mit großer Masse, da sie nicht entlang dem Abschnitt 333d mit einer starken Neigung strömen können, auf der Seite der Rückfläche 432 des zu dem Strömungskanal hin freiliegenden Abschnitts 430 des Schaltungspackage 400, nämlich in einem zweiten Durchgang 352 (siehe 4) auf der Seite der Rückfläche 451b der Strömungsmengenmesseinheit 451.
Die auf der Vorderseite des Gehäuses 302 vorgesehene Nebendurchgangsnut 330 gemäß der Darstellung in 3A begrenzt den Abschnitt auf der stromabwärtigen Seite des Verzweigungsdurchgangs 307B des Nebendurchgangs 307. Der Abschnitt auf der stromabwärtigen Seite des Verzweigungsdurchgangs 307B, der von der Nebendurchgangsnut 330 begrenzt wird, weist ein Ende in Verbindung mit dem Abschnitt auf der stromaufwärtigen Seite des Verzweigungsdurchgangs 307B auf der Rückseite des Gehäuses 302 durch den Strömungskanal zur Messung 341 und das andere Ende in Verbindung mit dem zweiten Auslass 313, der an dem vorderen Ende des Gehäuses 302 ausgebildet ist, auf.
Bei dem thermischen Strömungsmesser 300 der vorliegenden Ausführungsform weist die Nebendurchgangsnut 330, die den Abschnitt auf der stromabwärtigen Seite des Verzweigungsdurchgangs 307B des Nebendurchgangs 307 begrenzt, eine zweite Neigungsfläche 372, die einen Neigungsdurchgang 361, der später beschrieben wird, (siehe 5) begrenzt, auf der stromabwärtigen Seite in der Vorwärtsrichtung F des zu messenden Gases 30 in dem Strömungskanal zur Messung 341 auf.
Die Nebendurchgangsnut 330, die auf der Vorderseite des Gehäuses 302 vorgesehen ist, führt allmählich zu der stromabwärtigen Seite in der Hauptstromrichtung, in einer Krümmung gemäß einem Übergang zu der Vorderendseite des Gehäuses 302, wobei sich die Nebendurchgangsnut 339 gerade zur stromabwärtigen Seite in der Hauptstromrichtung des zu messenden Gases 30 an dem vorderen Endabschnitt des Gehäuses 302 erstreckt, wobei die Nebendurchgangsnut 330 eine Form aufweist, bei der sich eine Nutenbreite zu dem zweiten Auslass 313 hin allmählich verjüngt. Das zu messende Gas 30 und die Fremdkörper, die durch den Strömungskanal zur Messung 341 hindurchgeströmt sind, strömen durch den Abschnitt auf der stromabwärtigen Seite des Verzweigungsdurchgangs 307B des Nebendurchgangs 307, der von der auf der Vorderseite des Gehäuses 302 vorgesehenen Nebendurchgangsnut 330 begrenzt wird. Dann werden das zu messende Gas 30 und die Fremdkörper aus dem zweiten Auslass 313 ausgestoßen und kehren zu dem Hauptdurchgang 12 zurück.
Der zu dem Strömungskanal hin freiliegende Abschnitt 430 des Schaltungspackage 400 ragt von einer Wandfläche des Verzweigungsnutabschnitts 333 der Nebendurchgangsnut 331, die den Strömungskanal zur Messung 341 begrenzt, in den Strömungskanal zur Messung 341 zur Vorderendseite des Gehäuses 302 in der Höhenrichtung (Y-Achse-Richtung) des Gehäuses 302 vor. Der zu dem Strömungskanal hin freiliegende Abschnitt 430, der eine Dicke in der Dickenrichtung (Z-Achse-Richtung) des Gehäuses 302 aufweist, ist in Form einer rechteckigen Platte in der Strömungsrichtung des zu messenden Gases 30, das in dem Strömungskanal zur Messung 341 strömt, ausgebildet. Der zu dem Strömungskanal hin freiliegende Abschnitt 430 wirkt als ein Stützabschnitt, der die Strömungsmengenmesseinheit 451 in dem Nebendurchgangs 307 anordnet und die Strömungsmengenmesseinheit 451 stützt.
4 ist eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV des in 2C dargestellten thermischen Strömungsmessers 300.
Der Nebendurchgang 307 weist den ersten Durchgang 351, der auf der Seite der Messfläche 451a der Strömungsmengenmesseinheit 451 vorgesehen ist, und den zweiten Durchgang 352, der auf der Seite der Rückfläche 451b der Strömungsmengenmesseinheit 451 vorgesehen ist, in dem Strömungskanal zur Messung 341 auf. Der Nebendurchgang 307 weist den Neigungsdurchgang 361, der auf der stromabwärtigen Seite in der Vorwärtsrichtung F des Fluids in dem zweiten Durchgang 352 bezüglich eines Auslasses 352b des zweiten Durchgangs 352, nämlich auf der stromabwärtigen Seite in der Vorwärtsrichtung F des zu messenden Gases 30 in dem ersten Kanal 351 angeordnet ist, auf.
Die Luft, bei der es sich um das zu messende Gas 30 handelt, strömt in der Vorwärtsrichtung F des zu messenden Gases 30 in dem ersten Durchgang 351 des Strömungskanals zur Messung 341. In diesem Fall wird die Wärmeübertragung mit dem zu messenden Gas 30 durch die Messfläche 451a, bei der es sich um eine Wärmeübertragungsfläche handelt, die an der Strömungsmengenmesseinheit 451 vorgesehen ist, durchgeführt und dann wird die Strömungsmenge gemessen. Es wird angemerkt, dass dieses Messungsprinzip für die Strömungsmenge ein allgemeines Messungsprinzip für einen thermischen Strömungsmesser sein kann. Solange die Strömungsmenge des zu messenden Gases 30, das in dem Hauptdurchgang 124 strömt, auf der Basis eines gemessenen Werts, der von der Strömungsmengenmesseinheit 451, wie z. B. dem thermischen Strömungsmesser 300 der vorliegenden Ausführungsform, gemessen wird, gemessen werden kann, ist die Konfiguration der Strömungsmengenmesseinheit 451 nicht sonderlich beschränkt.
Der thermische Strömungsmesser 300 der vorliegenden Ausführungsform weist den geschilderten Neigungsdurchgang 361 auf, wobei der Neigungsdurchgang 361 auf der stromabwärtigen Seite in der Vorwärtsrichtung F des zu messenden Gases 30 in dem zweiten Durchgang 352 bezüglich des Auslasses 352b des zweiten Durchgangs 352, der auf der Seite der Rückfläche 451b der Strömungsmengenmesseinheit 451 in dem Strömungskanal zur Messung 341 des Nebendurchgangs 307 vorgesehen ist, vorgesehen ist. Der Neigungsdurchgang 361 weist eine erste Neigungsfläche 371 (siehe 5) auf der Seite des ersten Durchgangs 351 bezüglich der Strömungsmengenmesseinheit 451 auf, wobei sich die erste Neigungsfläche 371 von der Seite des zweiten Durchgangs 352 zu der Seite des ersten Durchgangs 351 bezüglich der Vorwärtsrichtung F des zu messenden Gases 30 neigt.
Es wird angemerkt, dass gemäß obiger Beschreibung, obgleich der thermische Strömungsmesser 300 der vorliegenden Ausführungsform die in dem Hauptdurchgang 124 angeordnete flache Verschalung 310, die Verschalung 310, die den Nebendurchgang 307 begrenzt, umfasst, die Messfläche 451a der Strömungsmengenmesseinheit 451, die in dem Nebendurchgang 307 angeordnet ist, im Wesentlichen senkrecht zu Dickenrichtung (Z-Achse-Richtung) der Verschalung 310 ist.
Bei dem thermischen Strömungsmesser 300 der vorliegenden Ausführungsform weist der Nebendurchgang 307 den geraden Durchgang 307A auf, der gemäß obiger Beschreibung (siehe 3B) den Teil des zu messenden Gases 30, bei dem es sich um das in dem Hauptdurchgang 124 strömende Fluid handelt, aufnimmt. Der Nebendurchgang 307 weist den ersten Auslass 312, bei dem es sich um den Ausstoßauslass, der den Teil des zu messenden Gases 30, bei dem es sich um das in dem geraden Durchgang 307A strömende Fluid handelt, ausstößt, handelt, und den Verzweigungsdurchgang 307B, der sich von dem geraden Durchgang 307A abzweigt, auf der stromaufwärtigen Seite in der Vorwärtsrichtung des in dem geraden Durchgang 307A strömenden Fluids bezüglich des ersten Auslasses 312 auf. Der erste Durchgang 351, der zweite Durchgang 352 und der Neigungsdurchgang 361, die oben beschrieben werden, sind alle in dem Verzweigungsdurchgang 307B vorgesehen.
5 ist eine schematische Abwicklung des Nebendurchgangs 307 des in 4 dargestellten thermischen Strömungsmessers 300. 5 stellt einen Schnitt in der Dickenrichtung (Z-Achse-Richtung) der Verschalung 310 an Abschnitten des Nebendurchgangs 307 vor und hinter dem Strömungskanal zur Messung 341, der parallel zu der Dickenrichtung (Z-Achse-Richtung) und der Längenrichtung (X-Achse-Richtung) der Verschalung 310 erstellt wurde, dar.
Gemäß obiger Beschreibung weist der thermische Strömungsmesser 300 der vorliegenden Ausführungsform den Nebendurchgang 307, der den Teil des zu messenden Gases 30, bei dem es sich um das in dem Hauptdurchgang 124 strömende Fluid handelt, aufnimmt, und die in dem Nebendurchgang 307 angeordnete Strömungsmengenmesseinheit 451 auf. Der Nebendurchgang 307 weist den auf der Seite der Messfläche 451a der Strömungsmengenmesseinheit 451 vorgesehenen ersten Durchgang 351, den auf der Seite der Rückfläche 451b der Strömungsmengenmesseinheit 451 vorgesehenen zweiten Durchgang 352 und den auf der stromabwärtigen Seite in der Vorwärtsrichtung F des zu messenden Gases 30 in dem zweiten Durchgang 352 bezüglich des Auslasses 352b des zweiten Durchgangs 352 vorgesehenen Neigungsdurchgang 361 auf. Der Neigungsdurchgang 361 weist die erste Neigungsfläche 371 auf der Seite des ersten Durchgangs 351 bezüglich der Strömungsmengenmesseinheit 451 auf, wobei sich die erste Neigungsfläche 371 von der Seite des zweiten Durchgangs 352 zu der Seite des ersten Durchgangs 351 bezüglich der Vorwärtsrichtung F des zu messenden Gases 30 neigt. Die erste Neigungsfläche 371 ist auf der Seite der Rückfläche der vorderen Abdeckung 303 vorgesehen, wie beispielsweise in 6B dargestellt wird.
Des Weiteren weist der Neigungsdurchgang 361 in dem in 5 dargestellten Beispiel die zweite Neigungsfläche 372 gegenüber der ersten Neigungsfläche 371 in einer senkrecht zur Messfläche 451a der Strömungsmengenmesseinheit 451 verlaufenden Richtung (Z-Achse-Richtung) auf. Ähnlich der ersten Neigungsfläche 371 neigt sich die zweite Neigungsfläche 372 von der Seite des zweiten Durchgangs 352 zu der Seite des ersten Durchgangs 351 bezüglich der Vorwärtsrichtung F des zu messenden Gases 30. Die zweite Neigungsfläche 372 ist an dem unteren Abschnitt der Nebendurchgangsnut 330 des Gehäuses 302 gemäß der Darstellung in 3A vorgesehen.
Bei dem in 5 dargestellten Beispiel ist der Neigungswinkel θ2 der zweiten Neigungsfläche 372 bezüglich der Vorwärtsrichtung F des zu messenden Gases 30 größer als der Neigungswinkel θ1 der ersten Neigungsfläche 371 bezüglich der Vorwärtsrichtung F des zu messenden Gases 30. Insbesondere kann die Winkeldifferenz zwischen dem Neigungswinkel θ1 der ersten Neigungsfläche 371 und dem Neigungswinkel θ2 der zweiten Neigungsfläche 372 beispielsweise im Bereich von 3° bis 15° liegen.
In dem in 5 dargestellten Beispiel weist der Nebendurchgang 307 einen Abschnitt auf der stromabwärtigen Seite in der Vorwärtsrichtung F des zu messenden Gases 30 bezüglich des Neigungsdurchgangs 361 auf, wobei der Abschnitt auf der Seite des ersten Durchgangs 351 bezüglich des zweiten Durchgangs 352 in der senkrecht zur Messfläche 451a der Strömungsmengenmesseinheit 451 verlaufenden Richtung (Z-Achse-Richtung) vorgesehen ist.
In dem in 5 dargestellten Beispiel weist der Nebendurchgang 307 die verlängerte Linie L1 der ersten Neigungsfläche 371 und die verlängerte Linie L2 der Messfläche 451a auf, die sich auf der stromabwärtigen Seite in der Vorwärtsrichtung F des zu messenden Gases 30 bezüglich der Messfläche 451a in dem Schnitt, der senkrecht zur Messfläche 451a der Strömungsmengenmesseinheit 451 parallel zur Vorwärtsrichtung F des zu messenden Gases 30 verläuft, schneiden. In der Vorwärtsrichtung F des zu messenden Gases 30 können sich die verlängerte Linie L1 der ersten Neigungsfläche 371 und die verlängerte Linie L2 der Messfläche 451a auf der stromabwärtigen Seite bezüglich des Endabschnitts auf der stromabwärtigen Seite des zum Strömungskanal hin freiliegenden Abschnitts 430 des Schaltungspackage 400 schneiden, wobei der zum Strömungskanal hin freiliegende Abschnitt 430 als der Stützabschnitt für die Strömungsmengenmesseinheit 451 wirkt.
6A und 6B sind eine Vorderansicht bzw. eine Rückansicht der vorderen Abdeckung 303 des in 2A dargestellten thermischen Strömungsmessers 300. 7A und 7B sind eine Vorderansicht bzw. eine Rückansicht der rückseitigen Abdeckung 304 des in 2C dargestellten thermischen Strömungsmessers 300.
Gemäß obiger Beschreibung sind die vordere Abdeckung 303 und die rückseitige Abdeckung 304 Bestandteile der Verschalung 310, die den Nebendurchgang 307 begrenzt, und weisen Nebendurchgangsnuten 335 bzw. 336 zum Begrenzen des Nebendurchgangs 307 auf den Rückflächenseiten gegenüber dem Gehäuse 302 auf. Die Nebendurchgangsnut 335 der vorderen Abdeckung 303 begrenzt den Strömungskanal zur Messung 341 des Verzweigungsdurchgangs 307B des Nebendurchgangs 307 und den Abschnitt auf der stromabwärtigen Seite davon zusammen mit der Nebendurchgangsnut 330 des Gehäuses 302 gemäß der Darstellung in 3A. Der untere Abschnitt der Nebendurchgangsnut 335 der vorderen Abdeckung 303 ist mit der ersten Neigungsfläche versehen, die den in 5 dargestellten Neigungsdurchgang 361 begrenzt.
Die Nebendurchgangsnut 336 der rückseitigen Abdeckung 304 weist einen geraden Nutabschnitt 337 zum Begrenzen des geraden Durchgangs 307A in einem Teil des Nebendurchgangs 307 und einen Verzweigungsnutabschnitt 338 zum Begrenzen des Verzweigungsabschnitts 307B in einem Teil des Nebendurchgangs 307 ähnlich der auf der Rückseite des Gehäuses 302 vorgesehenen Nebendurchgangsnut 331, die in 3B dargestellten wird, auf.
Nachstehend wird die Funktion des thermischen Strömungsmessers 300 der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
Bei dem in 1 dargestellten Steuersystem für einen Verbrennungsmotor ist es in Abhängigkeit von Bedingungen wahrscheinlich, dass die Ansaugluft als das zu messende Gas 30, die in dem Hauptdurchgang 124 strömt, pulsiert und das zu messende Gas 30 von der stromabwärtigen Seite zu der stromaufwärtigen Seite in der Hauptströmungsrichtung entgegenströmt.
Hier umfasst der thermische Strömungsmesser 300 der vorliegenden Ausführungsform den Nebendurchgang 307, der einen Teil des in dem Hauptdurchgang 124 strömenden Fluids aufnimmt, wie oben beschrieben wird. Somit ist es, wenn das in dem Hauptdurchgang 124 strömende zu messende Gas 30 entgegenströmt, wie in 5 dargestellt wird, wahrscheinlich, dass das in dem Strömungskanal zur Messung 341 des Nebendurchgangs 307 strömende zu messende Gas 30 in der zur Vorwärtsrichtung F entgegengesetzt verlaufenden Gegenstromrichtung R von der stromabwärtigen Seite zu der stromaufwärtigen Seite in der Vorwärtsrichtung F des Strömungskanals zur Messung 341 strömt.
Der thermische Strömungsmesser 300 der vorliegenden Ausführungsform umfasst die Strömungsmengenmesseinheit 451, die in dem Strömungskanal zur Messung 341 des Nebenkanals 307 angeordnet ist, wie oben beschrieben wird. Der Nebendurchgang 307 weist den ersten Durchgang 351, der auf der Messfläche 451a der Strömungsmengenmesseinheit 451 vorgesehen ist, und den zweiten Durchgang 352, der auf der Rückflächenseite der Strömungsmengenmesseinheit 451 vorgesehen ist, auf. Somit fällt, wenn das in dem Strömungskanal zur Messung 341 entgegenströmende zu messende Gas 30 in großen Mengen in den ersten Durchgang 351 strömt, der Durchschnittswert der von der Strömungsmengenmesseinheit 451 zu messenden Durchsatzrate unter die Ist-Durchsatzrate, wodurch der Nachteil, dass ein Messfehler zunimmt, bedingt wird.
8 ist ein Diagramm, das einen beispielhaften gemessenen Wert eines herkömmlichen thermischen Strömungsmessers ohne Neigungsdurchgang 361 darstellt. In 8 stellt die horizontale Achse die Zeit dar und die vertikale Achse stellt die Durchsatzrate dar. In 8 wird die Variation des gemessenen Werts der Durchsatzrate von dem herkömmlichen thermischen Strömungsmesser mit einer durchgezogenen Linie angegeben, und die Variation der Ist-Durchsatzrate des zu messenden Gases 30 wird mit einer gestrichelten Linie angegeben.
Eine Zunahme der Geradlinigkeit aufgrund der Trägheitswirkung von Fluid, während das zu messende Gas 30 pulsiert, ist größer als in einem stationären Zustand, bei dem keine Pulsierung auftritt. Somit strömt das zu messende Gas 30 in der Vorwärtsrichtung, das von dem Einlass 311 zu dem Nebendurchgangs 307 gemäß der Darstellung in 3B aufgenommen wird, durch den geraden Durchgang 307A, zweigt sich jedoch nicht in den Verzweigungsdurchgang 307B ab, so dass die aus dem ersten Auslass 312 auszustoßen Strömungsmenge zunimmt. Dadurch nimmt die Strömungsmenge des zu messenden Gases 30, das sich von dem geraden Durchgang 307A zu dem Verzweigungsdurchgang 307B des Nebendurchgangs 307 abzweigt, ab und dann nimmt die Strömungsmenge des zu messenden Gases 30 in der Vorwärtsrichtung F, das in den Strömungskanal zur Messung 341 strömt, ab. Somit fällt gemäß der Darstellung in 8 der Höchstwert umax des gemessenen Werts der Durchsatzrate von dem thermischen Strömungsmesser unter den Höchstwert der Ist-Strömungsrate des zu messenden Gases 30.
Gleichzeitig strömt das gesamte zu messende Gas 30 in der Gegenstromrichtung, das von dem zweiten Auslass 313 in den Nebendurchgang 307 gemäß der Darstellung in 3A aufgenommen wird, in den Strömungskanal zur Messung 341, ohne zwischendurch ausgestoßen zu werden. Dadurch nimmt, während das zu messende Gas 30 entgegenströmt, die Strömungsmenge des zu messenden Gases 30 in der Gegenstromrichtung R, das in den Strömungskanal zur Messung 341 strömt, nicht ab. Gemäß der Darstellung in 8 entspricht der Mindestwert umin des gemessenen Werts der Durchsatzrate von dem thermischen Strömungsmesser im Wesentlichen der Ist-Durchsatzrate des zu messenden Gases 30. In diesem Fall fällt der durchschnittliche Wert uave des gemessenen Werts des herkömmlichen thermischen Strömungsmessers ohne Neigungsdurchgang 361 unter den durchschnittlichen Wert u0 der Ist-Durchsatzrate des zu messenden Gases 30, und somit tritt ein negativer Messfehler auf.
Im Gegensatz dazu weist der thermische Strömungsmesser 300 der vorliegenden Ausführungsform gemäß der Darstellung in 5 den Neigungsdurchgang 361 auf, der auf der stromabwärtigen Seite in der Vorwärtsrichtung F des zu messenden Gases 30, bei dem es sich um das Fluid in dem zweiten Durchgang 352 handelt, bezüglich des Auslasses 352b des zweiten Durchgangs 352, der auf der Rückflächenseite der Strömungsmengenmesseinheit 451 vorgesehen ist, vorgesehen ist. Der Neigungsdurchgang 361 weist die erste Neigungsfläche 371 auf der Seite des ersten Durchgangs 351 bezüglich der Strömungsmengenmesseinheit 451 auf, wobei sich die erste Neigungsfläche 371 von der Seite des zweiten Durchgangs 352 zu der Seite des ersten Durchgangs 351 bezüglich der Vorwärtsrichtung F des zu messenden Gases 30 neigt.
Somit strömt das zu messende Gas 30, das in der Gegenstromrichtung R von der stromabwärtigen Seite zu der stromaufwärtigen Seite in der Vorwärtsrichtung F des zu messenden Gases 30 bezüglich des Neigungsdurchgangs 361 strömt, entlang der ersten Neigungsfläche 371 des Neigungsdurchgangs 361 und wird von der Seite des ersten Durchgangs 351 zu der Seite des zweiten Durchgangs 352 umgeleitet. Diese Anordnung kann die Strömungsmenge des zu messenden Gases 30, das in der Gegenstromrichtung R in dem zweiten Durchgang 352 strömt, im Vergleich zu dem herkömmlichen thermischen Strömungsmesser ohne Neigungsdurchgang 361 dahingehend erhöhen, die Strömungsmenge des zu messenden Gases 30, das in der Gegenstromrichtung R in dem ersten Durchgang 351 strömt, zu verringern.
9 ist ein Diagramm, das einen beispielhaften gemessenen Wert des thermischen Strömungsmessers 300 gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. In 9 stellt die horizontale Achse die Zeit dar und die vertikale Achse stellt die Durchsatzrate dar. In 9 wird die Variation des gemessenen Werts der Durchsatzrate von dem thermischen Strömungsmesser 300 der vorliegenden Ausführungsform mit einer durchgezogenen Linie angegeben, und die Variation der Ist-Durchsatzrate des zu messenden Gases 30 wird mit einer gestrichelten Linie angegeben.
Gemäß obiger Beschreibung kann der thermische Strömungsmesser 300 der vorliegenden Ausführungsform die Strömungsmenge des zu messenden Gases 30, das in der Gegenstromrichtung R in dem zweiten Durchgang 352 strömt, im Vergleich zu dem herkömmlichen thermischen Strömungsmesser ohne Neigungsdurchgang 361 dahingehend erhöhen, die Strömungsmenge des zu messenden Gases 30, das in der Gegenstromrichtung R in dem ersten Durchgang 351 strömt, zu verringern. Somit fällt gemäß der Darstellung in 9 der absolut Wert des Mindestwerts umin des gemessenen Werts der Durchsatzrate von dem thermischen Strömungsmesser 300 unter den Absolutwert der Ist-Durchsatzrate des zu messenden Gases 30. Diese Anordnung erhöht den durchschnittlichen Wert uave des gemessenen Werts und verringert den negativen Messfehler zwischen dem durchschnittlichen Wert uave des gemessenen Werts und dem durchschnittlichen Wert u0 der Ist-Durchsatzrate des zu messenden Gases 30 bei dem thermischen Strömungsmesser 300 der vorliegenden Ausführungsform. Dadurch kann der zeitliche Mittelwert uave der Durchsatzrate, die von dem thermischen Strömungsmesser 300 zu messen ist, während das zu messende Gas 30 pulsiert, im Wesentlichen dem durchschnittlichen Wert u0 der Ist-Durchsatzrate des zu messenden Gases 30 entsprechen, so dass der Messfehler des thermischen Strömungsmessers 300 unter jenen des herkömmlichen thermischen Strömungsmessers fallen kann.
Bei dem thermischen Strömungsmesser 300 der vorliegenden Ausführungsform weist der Neigungsdurchgang 361 die zweite Neigungsfläche 372 gegenüber der ersten Neigungsfläche 371 in der senkrecht zur Messfläche 451a der Strömungsmengenmesseinheit 451 verlaufenden Richtung (Z-Achse-Richtung) auf. Die zweite Neigungsfläche 372 neigt sich von der Seite des zweiten Durchgangs 352 zu der Seite des ersten Durchgangs 351 bezüglich der Vorwärtsrichtung F des zu messenden Gases 30. Diese Anordnung verhindert das Auftreten eines Wirbels in dem Strom in der Gegenstromrichtung R des zu messenden Gases 30, der aufgrund der ersten Neigungsfläche 371 des Neigungsdurchgangs 361 umgeleitet wird, so dass die Strömungsmenge des zu messenden Gases 30, das in der Gegenstromrichtung R in dem zweiten Durchgang 352 strömt, zunehmen kann.
Bei dem thermischen Strömungsmesser 300 der vorliegenden Ausführungsform ist der Neigungswinkel θ2 der zweiten Neigungsfläche 372 bezüglich der Vorwärtsrichtung F des zu messenden Gases 30 größer als der Neigungswinkel θ1 der ersten Neigungsfläche 371 bezüglich der Vorwärtsrichtung F. Diese Anordnung verhindert effektiv das Auftreten eines Wirbels in dem Strom des zu messenden Gases 30, der aufgrund der ersten Neigungsfläche 371 des Neigungsdurchgangs 361 umgeleitet wird, so dass die Strömungsmenge des zu messenden Gases 30, das in der Gegenstromrichtung R in dem zweiten Durchgang 352 strömt, zunehmen kann.
Die Winkeldifferenz zwischen dem Neigungswinkel θ1 der ersten Neigungsfläche 371 und dem Neigungswinkel θ2 der zweiten Neigungsfläche 372, die beispielsweise im Bereich von 3° bis 15° liegt, kann einen Wirbel, der leicht in dem Rohr, das sich radial ausgedehnt hat, auftreten kann, verhindern. Das bedeutet, dass dadurch, dass dafür gesorgt wird, dass der Winkel, in dem sich der Neigungsdurchgang 361 radial ausdehnt, flach ist, der Strom in der Gegenstromrichtung R des zu messenden Gases 30 in dem Strömungskanal zur Messung 341 korrigiert wird, so dass der Strom in der Gegenstromrichtung R des zu messenden Gases 30 in dem ersten Durchgang 351 und dem zweiten Durchgang 352 stabilisiert werden kann.
Bei dem thermischen Strömungsmesser 300 der vorliegenden Ausführungsform weist der Nebendurchgang 307 gemäß der Darstellung in 5 den Abschnitt auf der stromabwärtigen Seite in der Vorwärtsrichtung F des zu messenden Gases 30 bezüglich des Neigungsdurchgangs 361 auf, wobei der Abschnitt' auf der Seite des ersten Durchgangs 351 bezüglich des zweiten Durchgangs 352 in der senkrecht zur Messfläche 451a der Strömungsmengenmesseinheit 451 verlaufenden Richtung (Z-Achse-Richtung) vorgesehen ist. Somit strömt in einem Fall, in dem der Neigungsdurchgang 361 keine erste Neigungsfläche 371 aufweist, der Strom in der Gegenstromrichtung R des zu messenden Gases 30 leicht in den ersten Durchgang 351. Jedoch gestattet der Neigungsdurchgang 361 mit der ersten Neigungsfläche 371, dass der Strom in der Gegenstromrichtung R des zu messenden Gases 30 von der Seite des ersten Durchgangs 351 zu der Seite des zweiten Durchgangs 352 umgeleitet wird, so dass die Durchsatzrate des in der Gegenstromrichtung R in dem ersten Durchgang 351 strömenden Fluids reduziert werden kann.
Bei dem thermischen Strömungsmesser 300 der vorliegenden Ausführungsform weist der Nebendurchgang 307 gemäß der Darstellung in 5 die verlängerte Linie L1 der ersten Neigungsfläche 371 und die verlängerte Linie L2 der Messfläche 451a auf, die sich auf der stromabwärtigen Seite in der Vorwärtsrichtung F des zu messenden Gases 30 bezüglich der Messfläche 451a in dem Schnitt, der senkrecht zur Messfläche 451a der Strömungsmengenmesseinheit 451 parallel zur Vorwärtsrichtung F des zu messenden Gases 30 verläuft, schneiden. Diese Anordnung gestattet, dass der Strom entlang der ersten Neigungsfläche 371 das Einleiten des Stroms in der Gegenstromrichtung R des zu messenden Gases 30, der von der Seite des zweiten Durchgangs 352 zu der Seite des ersten Durchgangs 351 umgeleitet wird, in den zweiten Durchgang 352 ermöglicht. In einem Fall, in dem sich die verlängerte Linie L1 der ersten Neigungsfläche 371 und die verlängerte Linie L2 der Messfläche 451a auf der stromabwärtigen Seite bezüglich des Endabschnitts auf der stromabwärtigen Seite des zum Strömungskanal freiliegenden Abschnitts 430 des Schaltungspackage 400 schneiden, wird der umgeleitete Strom in der Gegenstromrichtung R des zu messenden Gases 30 leicht in den zweiten Durchgang 352 eingeleitet.
Gemäß obiger Beschreibung verhindert der thermische Strömungsmesser 300 der vorliegenden Ausführungsform, dass eine von der Strömungsmengenmesseinheit 451 zu messende Durchsatzrate unter die Ist-Durchsatzrate fällt, selbst während das zu messende Gas 30 pulsiert, so dass der Messfehler unter jenen des herkömmlichen thermischen Strömungsmessers fallen kann.
(Zweite Ausführungsform)
Als Nächstes wird eine zweite Ausführungsform des thermischen Strömungsmessers der vorliegenden Erfindung mit 10 unter Zuhilfenahme von 1-4 und 6A bis 7B beschrieben. 10 ist eine schematische Abwicklung eines Nebendurchgangs 307 eines thermischen Strömungsmessers gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wobei 10 5 des thermischen Strömungsmessers 300 der oben beschriebenen ersten Ausführungsform gleichgestellt ist.
Für den thermischen Strömungsmesser der vorliegenden Ausführungsform werden nachstehend hauptsächlich Unterschiede zu dem thermischen Strömungsmesser 300 der oben beschriebenen ersten Ausführungsform, die in 5 dargestellt wird, beschrieben. Mit Ausnahme einer Konfiguration, die nachstehend beschrieben wird, ähnelt die Konfiguration des thermischen Strömungsmessers der vorliegenden Ausführungsform jener des thermischen Strömungsmesser 300 der oben beschriebenen ersten Ausführungsform. Somit sind Teile, die jenen des thermischen Strömungsmesser 300 der ersten Ausführungsform gleichen, mit denselben Bezugszeichen versehen, und somit wird auf Beschreibungen davon angemessenerweise verzichtet.
Ähnlich dem thermischen Strömungsmesser 300 der oben beschriebenen ersten Ausführungsform umfasst der thermische Strömungsmesser der vorliegenden Ausführungsform den Nebendurchgang 307, der einen Teil des zu messenden Gases 30, bei dem es sich um in einem Hauptkanal 134 strömendes Fluid handelt, aufnimmt, und eine Strömungsmengenmesseinheit 451, die in dem Nebendurchgang 307 angeordnet ist. Es wird angemerkt, dass bei dem thermischen Strömungsmesser der vorliegenden Ausführungsform die Strömungsmengenmesseinheit 451 und der zum Strömungskanal hin freiliegende Abschnitt 430 eines Schaltungspackage 400 in eine Wandfläche eines Strömungskanals zur Messung 341, die den Strömungskanal zur Messung 341 begrenzt, des Nebendurchgangs 307 eingebettet sind.
Bei dem thermischen Strömungsmesser der vorliegenden Ausführungsform weist der Nebendurchgang 307 den Strömungskanal zur Messung 341, der zu einer Messfläche 451a der Strömungsmengenmesseinheit 451 weist, und einen Neigungsdurchgang 361, der auf der stromabwärtigen Seite in der Vorwärtsrichtung F des zu messenden Gases 30, bei dem es sich um das in dem Strömungskanal zur Messung 341 strömende Fluid handelt, bezüglich des Strömungskanals zur Messung 341 vorgesehen ist, auf. Bei dem thermischen Strömungsmesser der vorliegenden Ausführungsform weist der Neigungsdurchgang 361 eine erste Neigungsfläche 371 auf, die sich von der Seite der Messfläche 451a zu der Seite der Rückfläche 451b der Strömungsmengenmesseinheit 451 in der Vorwärtsrichtung F des zu messenden Gases 30 neigt.
Es wird angemerkt, dass die erste Neigungsfläche 371 auf einer Wandfläche auf der Seite der Strömungsmengenmesseinheit 451 des Nebendurchgangs 307 in einer senkrecht zur Messfläche 451a der Strömungsmengenmesseinheit 451 verlaufenden Richtung (Z-Achse-Richtung) vorgesehen ist. Ein Vorsprungsabschnitt 381 ist auf einer Wandfläche gegenüber der Strömungsmengenmesseinheit 451 des Nebendurchgangs 307 in der senkrecht zur Messfläche 451a der Strömungsmengenmesseinheit 451 verlaufenden Richtung (Z-Achse-Richtung) vorgesehen. Der Vorsprungsabschnitt 381 ragt von der Wandfläche gegenüber der Strömungsmengenmesseinheit 451 des Nebendurchgangs 307 zu der Messfläche 451a der Strömungsmengenmesseinheit 451 vor.
Bei dem thermischen Strömungsmesser der vorliegenden Ausführungsform mit der Konfiguration strömt das zu messende Gas 30, das in der Gegenstromrichtung R von der stromabwärtigen Seite zu der stromaufwärtigen Seite in der Vorwärtsrichtung F des zu messenden Gases 30 in dem Strömungskanal zur Messung 341 strömt, während das zu messende Gas 30 pulsiert, entlang der ersten Neigungsfläche 371 des Neigungsdurchgangs 361 und wird dann in eine Richtung umgeleitet, die von der Messfläche 451a der Strömungsmengenmesseinheit 451 wegführt. Diese Anordnung gestattet, dass die Durchsatzrate des zu messenden Gases 30, das in der Gegenrichtung R zwischen dem Vorsprungsabschnitt 381 und der Messfläche 451a der Strömungsmengenmesseinheit 451 strömt, an einer Position, die sich von der Messfläche 451a der Strömungsmengenmesseinheit 451 weg befindet, steigt und in der Nähe der Messfläche 451a der Strömungsmengenmesseinheit 451 fällt.
Dadurch kann der thermische Strömungsmesser der vorliegenden Ausführungsform den zeitlichen Mittelwert der von dem thermischen Strömungsmesser zu messenden Durchsatzrate, während das zu messende Gas 30 pulsiert, ähnlich dem thermischen Strömungsmesser 300 der ersten Ausführungsform im Wesentlichen auf die Ist-Durchsatzrate des zu messenden Gases ausgleichen. Damit kann gemäß dem thermischen Strömungsmesser der vorliegenden Ausführungsform ein Messfehler unter jenen eines herkömmlichen thermischen Strömungsmessers fallen, ähnlich dem thermischen Strömungsmesser 300 der ersten Ausführungsform.
(Dritte Ausführungsform)
Als Nächstes wird eine dritte Ausführungsform des thermischen Strömungsmessers der vorliegenden Erfindung mit 11 unter Zuhilfenahme von 1-4 und 6A bis 7B beschrieben. 11 ist eine schematische Abwicklung eines Nebendurchgangs 307 eines thermischen Strömungsmessers der vorliegenden Ausführungsform, wobei 11 5 des thermischen Strömungsmessers 300 der oben beschriebenen ersten Ausführungsform gleichgestellt ist.
Für den thermischen Strömungsmesser der vorliegenden Ausführungsform werden nachstehend hauptsächlich Unterschiede zu dem thermischen Strömungsmesser der zweiten Ausführungsform, die in 10 dargestellt wird, beschrieben. Mit Ausnahme einer Konfiguration, die nachstehend beschrieben wird, ähnelt die Konfiguration des thermischen Strömungsmessers der vorliegenden Ausführungsform jener des thermischen Strömungsmessers der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform. Somit sind Teile, die jenen des thermischen Strömungsmessers der zweiten Ausführungsform und des thermischen Strömungsmessers 300 der ersten Ausführungsform gleichen, mit denselben Bezugszeichen versehen, und somit wird auf Beschreibungen davon angemessenerweise verzichtet.
Gemäß der Darstellung in 11 umfasst der thermische Strömungsmesser der vorliegenden Ausführungsform einen Vorsprungsabschnitt 382 auf einer Wandfläche auf der Seite des ersten Durchgangs 351 von den gegenüberliegenden Wandflächen des Nebendurchgangs 307 in der Dickenrichtung (Z-Achse-Richtung) einer Verschalung 310, wobei der Vorsprungsabschnitt 382 in der Dickenrichtung (Z-Achse-Richtung) einer Verschalung 310 vorragt. Der Vorsprungsabschnitt 382 weist eine erste Neigungsfläche 371 auf. Ein Neigungsdurchgang 361 in dem Nebendurchgang 307 des thermischen Strömungsmessers der vorliegenden'Ausführungsform weist den Bereich auf, in dem die erste Neigungsfläche 371 vorgesehen ist.
Die in 11 dargestellte erste Neigungsfläche 371, die auf der Seite des ersten Durchgangs 351 bezüglich einer Strömungsmengenmesseinheit 451 vorgesehen ist, neigt sich von der Seite des zweiten Durchgangs 352 zu der Seite des ersten Durchgangs 351 bezüglich einer Vorwärtsrichtung F ähnlich der ersten Neigungsfläche 371, die in 5 dargestellt wird. Die erste Neigungsfläche 371, die in 11 dargestellt wird, weist die verlängerte Linie L1 der ersten Neigungsfläche 371 und die verlängerte Linie L2 einer Messfläche 451a auf, die sich auf der stromabwärtigen Seite in der Vorwärtsrichtung F bezüglich der Messfläche 451a und auf der stromabwärtigen Seite in der Vorwärtsrichtung F bezüglich eines zum Strömungskanal hin freiliegenden Abschnitts 430 eines Schaltungspackage 400 schneiden, wobei der zum Strömungskanal hin freiliegende Abschnitt 430 als ein Stützabschnitt für die Strömungsmengenmesseinheit 451 wirkt.
Somit kann die erste Neigungsfläche 371 des Neigungsdurchgangs 361 gemäß dem thermischen Strömungsmesser der vorliegenden Ausführungsform den Strom in der Gegenstromrichtung R von zu messendem Gas 30 von der Seite des ersten Durchgangs 351 zu der Seite des zweiten Durchgangs 352 umleiten, so dass eine Wirkung ähnlich jener des thermischen Strömungsmessers der zweiten Ausführungsform und des thermischen Strömungsmessers 300 der ersten Ausführungsform, die oben beschrieben wird, erzielt werden kann.
(Vierte Ausführungsform)
Als Nächstes wird eine vierte Ausführungsform des thermischen Strömungsmessers der vorliegenden Erfindung mit 12 unter Zuhilfenahme von 1-4 und 6A bis 7B beschrieben. 12 ist eine schematische Abwicklung eines Nebendurchgangs 307 eines thermischen Strömungsmessers gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wobei 12 5 des thermischen Strömungsmessers 300 der oben beschriebenen ersten Ausführungsform gleichgestellt ist.
Für den thermischen Strömungsmesser der vorliegenden Ausführungsform werden nachstehend hauptsächlich Unterschiede zu dem thermischen Strömungsmesser 300 der oben beschriebenen ersten Ausführungsform, die in 5 dargestellt wird, beschrieben. Mit Ausnahme einer Konfiguration, die nachstehend beschrieben wird, ähnelt die Konfiguration des thermischen Strömungsmessers der vorliegenden Ausführungsform jener des thermischen Strömungsmessers 300 der oben beschriebenen ersten Ausführungsform. Somit sind Teile, die jenen des thermischen Strömungsmessers 300 der ersten Ausführungsform gleichen, mit denselben Bezugszeichen versehen, und somit wird auf Beschreibungen davon angemessenerweise verzichtet.
Bei dem thermischen Strömungsmesser der vorliegenden Ausführungsform weist der Nebendurchgang 307 einen zweiten Neigungsdurchgang 362 auf der stromaufwärtigen Seite in einer Vorwärtsrichtung F bezüglich eines Einlasses 351a eines ersten Durchgangs 351 auf. Der zweite Neigungsdurchgang 362 weist eine dritte Neigungsfläche 373 auf der Seite des ersten Durchgangs 351 bezüglich einer Strömungsmengenmesseinheit 451 auf, wobei sich die dritte Neigungsfläche 373 von der Seite des zweiten Durchgangs 352 zu der Seite des ersten Durchgangs 351 bezüglich der Vorwärtsrichtung F neigt.
Bei dem thermischen Strömungsmesser der vorliegenden Ausführungsform weist der zweite Neigungsdurchgang 362 eine vierte Neigungsfläche 374 gegenüber der dritten Neigungsfläche 373 in einer zu einer Messfläche 451a senkrecht verlaufenden Richtung (Z-Achse-Richtung) auf. Die vierte Neigungsfläche 374 neigt sich von der Seite des zweiten Durchgangs 352 zu der Seite des ersten Durchgangs 351 bezüglich der Vorwärtsrichtung F.
Des Weiteren weist der Nebendurchgang 307 bei dem thermischen Strömungsmesser der vorliegenden Ausführungsform einen Abschnitt auf der stromaufwärtigen Seite in der Vorwärtsrichtung F bezüglich des zweiten Neigungsdurchgangs 362 auf, wobei der Abschnitt auf der Seite des zweiten Durchgangs 352 bezüglich des ersten Durchgangs 351 in der senkrecht zur Messfläche 451a verlaufenden Richtung (Z-Achse-Richtung) vorgesehen ist. Anders ausgedrückt weist der Nebendurchgang 307 einen Neigungsdurchgang61 und den zweiten Neigungsdurchgang 362 auf der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite in der Vorwärtsrichtung F eines Strömungskanals zur Messung 341 auf, wobei der Neigungsdurchgang 361 und der zweite Neigungsdurchgang 362 eine Punktsymmetrie bezüglich eines Punkts auf der Strömungsmengenmesseinheit 451 aufweisen.
Der thermische Strömungsmesser der vorliegenden Ausführungsform mit der Konfiguration, die jener des thermischen Strömungsmessers 300 der ersten Ausführungsform, die oben beschrieben wird, ähnelt, erzielt eine Wirkung, die jener des thermischen Strömungsmessers 300 der ersten Ausführungsform, die oben beschrieben wird, ähnelt. Darüber hinaus kann die dritte Neigungsfläche 373 bei dem thermischen Strömungsmesser der vorliegenden Ausführungsform mit dem zweiten Neigungsdurchgang 362 von der Seite des zweiten Durchgangs 352 zu der Seite des ersten Durchgangs 351 zu messendes Gas 30, das in der Vorwärtsrichtung F von der stromaufwärtigen Seite in der Vorwärtsrichtung F des zu messenden Gases 30 in dem Kanal zur Messung 341 strömt, umleiten.
Diese Anordnung ermöglicht, dass die Strömungsmenge des zu messenden Gases 30, das in der Vorwärtsrichtung F (negative X-Achse-Richtung) in dem ersten Durchgang 351 strömt, während das zu messende Gas 30 pulsiert, jene bei einem herkömmlichen thermischen Strömungsmesser überschreitet. Diese Anordnung kann den durchschnittlichen Wert uave der von dem thermischen Strömungsmesser zu messenden Durchsatzrate näher an den durchschnittlichen Wert u0 der Ist-Durchsatzrate des zu messenden Gases 30 bringen, wobei es zu einer positiven Verschiebung des Höchstwerts umax des gemessenen Werts des thermischen Strömungsmessers gemäß der Darstellung in 9 kommt.
Das Weiteren weist der zweite Neigungsdurchgang 362 bei dem thermischen Strömungsmesser der vorliegenden Ausführungsform die vierte Neigungsfläche 374 gegenüber der dritten Neigungsfläche 373 auf, wobei sich die vierte Neigungsfläche 374 von der Seite des zweiten Durchgangs 352 zu der Seite des ersten Durchgangs 351 bezüglich der Vorwärtsrichtung F neigt. Diese Anordnung kann das Auftreten eines Wirbels in dem Strom in der Vorwärtsrichtung F des zu messenden Gases 30, der aufgrund der dritten Neigungsfläche 373 des zweiten Neigungsdurchgangs 362 umgeleitet wird, verhindern, so dass die Strömungsmenge des zu messenden Gases 30, das in der Vorwärtsrichtung F in dem ersten Durchgang 351 strömt, zunehmen kann.
Somit verhindert der thermische Strömungsmesser der vorliegenden Ausführungsform effektiv, dass die von der Strömungsmengenmesseinheit 451 zu messende Durchsatzrate unter die Ist-Durchsatzrate fällt, selbst während das zu messende Gas 30 pulsiert, so dass ein Messfehler unter jenen des herkömmlichen thermischen Strömungsmessers fallen kann.
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind oben mit den Zeichnungen genau beschrieben worden, jedoch sind die speziellen Konfigurationen nicht auf die Ausführungsformen beschränkt. Somit fallen Änderungen an der Konstruktion, die ohne Abweichung von dem Schutzumfang des Gedankens der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden, in die vorliegende Erfindung.
Bezugszeichenliste

30: zu messendes Gas (Fluid)
124: Hauptdurchgang
300: thermischer Strömungsmesser
307: Nebendurchgang
307A: gerader Durchgang
307B: Verzweigungsdurchgang
310: Verschalung
312: erster Auslass (Ausstoßauslass)
341: Strömungskanal zur Messung
351: erster Durchgang
351a: Einlass des ersten Durchgangs
352: zweiter Durchgang
352b: Auslass des zweiten Durchgangs
361: Neigungsdurchgang
362: zweiter Neigungsdurchgang
371: erste Neigungsfläche
372: zweite Neigungsfläche
373: dritte Neigungsfläche
374: vierte Neigungsfläche
451: Strömungsmengenmesseinheit
451a: Messfläche
451b: Rückfläche
F: Vorwärtsrichtung
L1: verlängerte Linie der ersten Neigungsfläche
L2: verlängerte Linie der Messfläche
θ2: Neigungswinkel der zweiten Neigungsfläche
θ1: Neigungswinkel der ersten Neigungsfläche

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2012093203 A [0006]

Claims

Thermischer Strömungsmesser, der Folgendes umfasst: einen Nebendurchgang, der dazu konfiguriert ist, einen Teil des in einem Hauptdurchgang strömenden Fluids aufzunehmen; und eine Strömungsmengenmesseinheit, die in dem Nebendurchgang angeordnet ist, wobei der Nebendurchgang Folgendes aufweist: einen ersten Durchgang, der auf einer Messflächenseite der Strömungsmengenmesseinheit vorgesehen ist; einen zweiten Durchgang, der auf einer Rückflächenseite der Strömungsmengenmesseinheit vorgesehen ist; und einen Neigungsdurchgang, der auf einer stromabwärtigen Seite in einer Vorwärtsrichtung des Fluids in dem zweiten Durchgang bezüglich eines Auslasses des zweiten Durchgangs vorgesehen ist, und der Neigungsdurchgang eine erste Neigungsfläche auf einer Seite des ersten Durchgangs bezüglich der Strömungsmengenmesseinheit aufweist, wobei sich die erste Neigungsfläche von einer Seite des zweiten Durchgangs zur Seite des ersten Durchgangs bezüglich der Vorwärtsrichtung neigt.
Thermischer Strömungsmesser nach Anspruch 1, wobei der zweite Durchgang eine zweite Neigungsfläche gegenüber der ersten Neigungsfläche in einer senkrecht zu einer Messfläche der Strömungsmengenmesseinheit verlaufenden Richtung aufweist, und sich die zweite Neigungsfläche von der Seite des zweiten Durchgangs zu der Seite des ersten Durchgangs bezüglich der Vorwärtsrichtung neigt.
Thermischer Strömungsmesser nach Anspruch 2, wobei ein Neigungswinkel der zweiten Neigungsfläche bezüglich der Vorwärtsrichtung größer als ein Neigungswinkel der ersten Neigungsfläche bezüglich der Vorwärtsrichtung ist.
Thermischer Strömungsmesser nach Anspruch 1, wobei der Nebendurchgang einen Abschnitt auf der stromabwärtigen Seite in der Vorwärtsrichtung bezüglich des Neigungsdurchgangs aufweist, wobei der Abschnitt auf der Seite des ersten Durchgangs bezüglich des zweiten Durchgangs in einer senkrecht zu einer Messfläche der Strömungsmengenmesseinheit verlaufenden Richtung vorgesehen ist.
Thermischer Strömungsmesser nach Anspruch 1, wobei der Nebendurchgang in einem senkrecht zu einer Messfläche der Strömungsmengenmesseinheit parallel zur Vorwärtsrichtung verlaufenden Schnitt eine verlängerte Linie der ersten Neigungsfläche und eine verlängerte Linie der Messfläche aufweist, die sich auf der stromabwärtigen Seite in der Vorwärtsrichtung bezüglich der Messfläche schneiden.
Thermischer Strömungsmesser nach Anspruch 1, wobei der Nebendurchgang Folgendes aufweist: einen geraden Durchgang, der dazu konfiguriert ist, den Teil des Fluids, das in dem Hauptdurchgang strömt, aufzunehmen; einen Ausstoßauslass, der dazu konfiguriert ist, den Teil des Fluids, das in dem geraden Durchgang strömt, auszustoßen; und einen Verzweigungsdurchgang, der sich von dem geraden Durchgang auf einer stromaufwärtigen Seite in der Vorwärtsrichtung des Fluids, das in dem geraden Durchgang strömt, bezüglich des Ausstoßauslasses abzweigt, und der erste Durchgang, der zweite Durchgang und der Neigungsdurchgang in dem Verzweigungsdurchgang vorgesehen sind.
Thermischer Strömungsmesser nach Anspruch 1, der Folgendes umfasst: eine flache Verschalung, die in dem Hauptdurchgang angeordnet ist, wobei die Verschalung den Nebendurchgang begrenzt, wobei eine Messfläche der Strömungsmengenmesseinheit senkrecht zu einer Dickenrichtung der Verschalung ist.
Thermischer Strömungsmesser nach Anspruch 1, wobei der Nebendurchgang einen zweiten Neigungsdurchgang auf einer stromaufwärtigen Seite in der Vorwärtsrichtung bezüglich eines Einlasses des ersten Durchgangs aufweist, und der zweite Neigungsdurchgang eine dritte Neigungsfläche auf der Seite des zweiten Durchgangs bezüglich der Strömungsmengenmesseinheit aufweist, wobei sich die dritte Neigungsfläche von der Seite des zweiten Durchgangs zu der Seite des ersten Durchgangs bezüglich der Vorwärtsrichtung neigt.
Thermischer Strömungsmesser nach Anspruch 8, wobei der zweite Neigungsdurchgang eine vierte Neigungsfläche gegenüber der dritten Neigungsfläche in einer senkrecht zu einer Messfläche der Strömungsmengenmesseinheit verlaufenden Richtung aufweist, und sich die vierte Neigungsfläche von der Seite des zweiten Durchgangs zu der Seite des ersten Durchgangs bezüglich der Vorwärtsrichtung neigt.
Thermischer Strömungsmesser, der Folgendes umfasst: einen Nebendurchgang, der dazu konfiguriert ist, einen Teil des in einem Hauptdurchgang strömenden Fluids aufzunehmen; und eine Strömungsmengenmesseinheit, die in dem Nebendurchgang angeordnet ist, wobei der Nebendurchgang Folgendes aufweist: einen Strömungskanal zur Messung, der zu einer Messfläche der Strömungsmengenmesseinheit weist; und einen Neigungsdurchgang, der auf einer stromabwärtigen Seite in einer Vorwärtsrichtung des Fluids, das in dem Strömungskanal zur Messung strömt, bezüglich des Strömungskanals zur Messung vorgesehen ist, und der Neigungsdurchgang eine erste Neigungsfläche aufweist, die sich von einer Seite der Messfläche zu einer Rückflächenseite der Strömungsmengenmesseinheit in der Vorwärtsrichtung neigt.