JP2000110676A - 流量計を備えた流体配管及びエアクリーナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】湾曲した流体配管を通過する流体の流量を正確
に計測できるようにする。 【解決手段】吸気管７の入口８がエアクリーナ１の空気
排出口６に接続される。吸気管７は入口８の下流側に湾
曲部９を有する。空気流量計１０は、入口８と湾曲部９
との間において、吸気管７に取り付けられる。吸気管７
の入口８は、吸気管７の軸線Ｌと直交する面Ｐ１に対し
て傾斜する開口縁８ａを有する。この傾斜により、湾曲
部９の内周側に対応する開口縁８ａの部分が、湾曲部９
の外周側に対応する開口縁８ａの部分よりも、吸気管７
の軸線Ｌ方向に突出している。従って、流量計１０の測
定点を含み且つ吸気管７の軸線Ｌと直交する面Ｐ２内に
おける空気の流速がほぼ均一となるように、斜状の入口
８の部分において空気の流れが調整される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、湾曲部を有すると
ともに、その湾曲部よりも上流側に流量計を備えた流体
配管に関する。本発明はまた、そのような流体配管を備
え、特に内燃機関に用いるのに適したエアクリーナに関
する。

【０００２】

【従来の技術】特開平５−２５６２１６号公報は、内燃
機関のエアクリーナに対する空気流量計の取付構造を開
示している。図５に示すように、同公報のエアクリーナ
１０１はクリーナエレメント１０２を内蔵している。エ
アクリーナ１０１には、外気導入ダクト１０３が接続さ
れるとともに、空気排出口としての筒状部材１０４が一
体形成されている。筒状部材１０４には、内燃機関のシ
リンダ（図示せず）に繋がる吸気管１０５が接続されて
いる。空気流量計１０６は筒状部材１０４に挿入された
状態で取り付けられている。流量計１０６はその先端
に、筒状部材１０４を通過する空気の流量を測定するた
めのセンサエレメント１０６ａを備える。

【０００３】ところで、内燃機関及びそれに付随するエ
アクリーナ等の各種機器を狭いエンジンルーム内に可能
な限りコンパクトに且つ整然と収めるために、従来より
様々な手段が講じられている。例えば、図５に示すエア
クリーナ１０１において、搭載スペースの制約上、空気
流量計１０６の下流側に充分な長さの直線流路を確保す
ることができないことがある。そのような場合には、図
５に２点鎖線で示すように、筒状部材１０４或いは吸気
管１０５を空気流量計１０６の下流側において湾曲させ
る必要が生じる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、発明者
は、流量計１０６の下流側に湾曲流路を設けると、流量
計１０６から出力される検出信号が大きく変動して流量
の正確な計測が行い得なくなることを、実験により確認
した。しかも、発明者は、流量計１０６からの検出信号
の変動が、内燃機関の常用回転数である２０００〜３０
００ｒｐｍの範囲で顕著に現れることも、実験により確
認している。

【０００５】空気が湾曲部を流れるとき、曲率半径の大
きい湾曲部の外周側を流れる空気の方が、曲率半径の小
さい湾曲部の内周側を流れる空気よりも、その流速が速
くなる。湾曲部で流速の差が生じると、湾曲部の上流側
に位置する流量計１０６の付近においても、湾曲部と同
様な流速の差が生じる。しかも、内燃機関のピストンに
よる吸気動作等に起因して、吸気管１０５及び筒状部材
１０４内には脈動が生じる。そして、上記した流速の差
や脈動等の複数の要因が絡み合った結果、流量計１０６
の付近の空気の流れが乱れて、流量計１０６からの検出
信号が変動するものと考えられる。

【０００６】流量計１０６と湾曲部との間に充分な長さ
の直線流路を確保することができれば、湾曲部での流速
の差の影響が流量計１０６の付近にまで及ばず、流量計
１０６からの検出信号の変動を許容範囲内に収めること
ができる。しかしながら、流量計１０６と湾曲部との間
に充分な長さの直線流路を確保することができない場合
には、流量計１０６からの検出信号の変動を許容範囲内
に収めることができず、流量の正確な計測を行うことが
できない。

【０００７】本発明は上記問題点を解消するためになさ
れたものであり、その目的は、湾曲部を有するととも
に、その湾曲部よりも上流側に流量計を備えた流体配管
において、内部を通過する流体の流量を正確に計測する
ことを可能にする流体配管を提供することにある。

【０００８】本発明のその他の目的は、上記のような流
体配管を備えたエアクリーナを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、流体を導入するための入口と、その入口
の下流側に設けられた湾曲部とを有し、入口と湾曲部と
の間の部分には内部を通過する流体の流量を計測するた
めの流量計を設けた流体配管において、前記入口には、
流量計の測定点を含み且つ流体配管の軸線と直交する面
内における流体の速度がほぼ均一となるように、入口か
ら湾曲部に向かう流体の流れを整流するための整流手段
を設けたことをその要旨とする。

【００１０】流体配管の入口に設けられた整流手段は、
流量計の測定点を含み且つ流体配管の軸線と直交する面
内における流体の速度がほぼ均一となるように、入口か
ら湾曲部に向かう流体の流れを整流する。つまり、湾曲
部の外周側と内周側とで流体の流速に差が生じることを
見越して、その流速の差の影響が及ぶ流量計の付近にお
いては流速の差が生じないように、流体配管の入口部分
において流体の流れが整流手段により予め調整される。
そのため、流量計の付近の流体の流れが乱れることが抑
制される。

【００１１】本発明の好ましい一つの態様では、前記入
口は前記整流手段として機能する開口縁を有する。その
開口縁は、湾曲部の内周側に対応する開口縁の部分が湾
曲部の外周側に対応する開口縁の部分よりも流体配管の
軸線方向に突出するように、流体配管の軸線と直交する
面に対して傾斜している。

【００１２】湾曲部の内周側に対応する開口縁の部分か
ら導入された流体は、湾曲部の外周側に対応する開口縁
の部分から導入された流体よりも、長い距離を経て流量
計に到る。この長い距離の分は、流体配管に導入された
流体のための助走区間となる。従って、湾曲部の内周側
に対応する開口縁の部分から導入された流体の方が、湾
曲部の外周側に対応する開口縁の部分から導入された流
体よりも、流量計に到るまでに流速が速くなる傾向にあ
る。一方、湾曲部においては、その内周側を流れる流体
の流速よりも外周側を流れる流体の流速の方が速くなる
傾向にある。そのため、流体配管の入口と湾曲部との間
に設けられた流量計の付近においては、湾曲部の外周側
に対応する部分を流れる流体の流速と、湾曲部の内周側
に対応する部分を流れる流体の流速とがほぼ同じにな
る。

【００１３】本発明の別の態様では、前記入口には、前
記整流手段として機能する整流格子が設けられる。その
整流格子は、湾曲部の外周側に対応する部分の方が湾曲
部の内周側に対応する部分よりも流体の通過抵抗が大き
くなるように形成されている。

【００１４】湾曲部の外周側に対応する整流格子の部分
を通過する流体の流速が、湾曲部の内周側に対応する整
流格子の部分を通過する流体の流速と比較して抑制され
る。一方、湾曲部においては、その内周側を流れる流体
の流速よりも外周側を流れる流体の流速の方が速くなる
傾向にある。そのため、流体配管の入口と湾曲部との間
に設けられた流量計の付近においては、湾曲部の外周側
に対応する部分を流れる流体の流速と、湾曲部の内周側
に対応する部分を流れる流体の流速とがほぼ同じにな
る。

【００１５】本発明の流体配管は、例えば内燃機関のエ
アクリーナのために好適に使用できる。エアクリーナ
は、空気導入口と、空気排出口と、導入口及び排出口の
間に設けられたクリーナエレメントとを有する。排出口
には流体配管の入口が接続される。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を内燃機関に用いら
れるエアクリーナに具体化した第１実施形態について、
図１に従って説明する。

【００１７】図１に示すように、エアクリーナ１は、上
面に開口部を有する下部ボディ２と、その下部ボディ２
の開口部を覆うように下部ボディ２上に着脱可能に固定
された上部ボディ３とを備える。上部ボディ３は図示し
ないクランプにより下部ボディ２上に固定される。クリ
ーナエレメント４は、例えば下部ボディ２の開口部に装
着されている。下部ボディ２はその下面に空気導入口５
を有する。上部ボディ３は空気排出口６を有し、その空
気排出口６には流体配管としての吸気管７の入口８が接
続されている。特に図示しないが、吸気管７は自動車の
エンジンルームに搭載された内燃機関のシリンダに接続
される。

【００１８】吸気管７の入口８は上部ボディ３内に開口
する。吸気管７はまた、入口８の下流側に湾曲部９を有
する。空気流量計１０は、入口８と湾曲部９との間にお
いて、吸気管７に取り付けられている。流量計１０は、
その先端に設けられたセンサエレメント１１が吸気管７
内に配置されるように、吸気管７に挿入されている。流
量計１０はその先端に、吸気管７の軸線Ｌと平行な軸線
を有する円筒部を備えており、その円筒部内にセンサエ
レメント１１が配置されている。センサエレメント１１
は、空気流量を測定するための測定点に位置する。

【００１９】内燃機関の運転時には、空気導入口５から
エアクリーナ１内に導入された空気が、クリーナエレメ
ント４を通過することによって清浄にされた後に、吸気
管７の入口８に導入される。そして、空気は入口８から
湾曲部９を経て内燃機関のシリンダに供給される。流量
計１０のセンサエレメント１１は、円筒部を通過する空
気の流量に応じた検出信号を出力する。特に図示しない
が、センサエレメント１１からの検出信号は、配線を通
じてエンジンコントロールユニットに送られる。

【００２０】吸気管７の入口８は、整流手段として機能
する開口縁８ａを有する。その開口縁８ａは、吸気管７
の軸線Ｌと直交する面Ｐ１に対して所定の角度θを以て
傾斜している。この傾斜により、湾曲部９の内周側に対
応する開口縁８ａの部分が、湾曲部９の外周側に対応す
る開口縁８ａの部分よりも、吸気管７の軸線Ｌ方向に突
出している。言い換えれば、湾曲部９の端から同湾曲部
９の内周側に対応する開口縁８ａの部分までの距離Ｄ１
が、湾曲部９の端から同湾曲部９の外周側に対応する開
口縁８ａの部分までの距離Ｄ２よりも大きくなってい
る。

【００２１】次に、上記のように構成されたエアクリー
ナ１の作用について説明する。従来技術の欄でも説明し
たように、吸気管７の入口８から導入された空気が湾曲
部９を通過するとき、曲率半径の大きい湾曲部９の外周
側を流れる空気の方が、曲率半径の小さい湾曲部９の内
周側を流れる空気よりも、その流速が速くなる。湾曲部
９での流速の差は、湾曲部９の上流側に位置する流量計
１０の付近の空気の流れにも影響を及ぼす。

【００２２】しかしながら、本実施形態では、入口８の
開口縁８ａの傾斜により、湾曲部９の内周側に対応する
開口縁８ａの部分から導入された空気は、湾曲部９の外
周側に対応する開口縁８ａの部分から導入された空気よ
りも、長い距離を経て流量計１０に到る。この長い距離
の分（図１にＳで示す斜線の範囲に相当）は、吸気管７
に導入された空気のための助走区間となる。従って、湾
曲部９の内周側に対応する開口縁８ａの部分から導入さ
れた空気の方が、湾曲部９の外周側に対応する開口縁８
ａの部分から導入された空気よりも、流量計１０に到る
までに流速が速くなる傾向にある。一方、前述のよう
に、湾曲部９においては、その内周側を流れる空気の流
速よりも外周側を流れる空気の流速の方が速くなる傾向
にある。そのため、吸気管７の入口８と湾曲部９との間
に設けられた流量計１０の付近においては、湾曲部９の
外周側に対応する部分を流れる空気の流速と、湾曲部９
の内周側に対応する部分を流れる空気の流速とがほぼ同
じになる。

【００２３】このように、湾曲部９の外周側と内周側と
で空気の流速に差が生じることを見越して、その流速の
差の影響が及ぶ流量計１０の付近においては流速の差が
生じないように、斜状の入口８の部分において空気の流
れが予め調整される。言い換えれば、流量計１０の測定
点を含み且つ吸気管７の軸線Ｌと直交する面Ｐ２内にお
ける空気の流速がほぼ均一となるように、入口８から湾
曲部９に向かう空気の流れが整流される。

【００２４】・従って、本実施形態では、流量計１０の
付近の空気流の乱れ及びその乱れに起因する流量計１０
からの検出信号の変動を抑制することができる。発明者
の実験によると、本実施形態の吸気管７を採用すること
によって、流量計１０からの検出信号の変動が許容範囲
内に収まり、流量の正確な計測が可能になることが確認
されている。空気流量を正確に計測することができれ
ば、その計測結果に基づき内燃機関を良好に制御でき
る。

【００２５】・しかも、入口８の開口縁８ａを斜状に形
成するだけの簡単な構成で上記効果を達成できるので、
製造に要する手間が少なくて済むとともに、製造コスト
を軽減できる。

【００２６】次に、本発明の第２実施形態について、上
記第１実施形態との相違点を中心に図２及び図３に従っ
て説明する。図２及び図３に示すように、本実施形態で
は、入口８の開口縁８ａを斜状に形成することに代え
て、整流手段として機能する整流格子２０が入口８に設
けられている。なお、整流格子２０は、吸気管７に別体
物として取り付けられても良く、或いは吸気管７と一体
に形成されても良い。

【００２７】整流格子２０は、湾曲部９の内周側に対応
する部分から湾曲部９の外周側に対応する部分に向かう
に従って、空気の通過を許容する格子の目が徐々に細か
くなるように形成されている。従って、湾曲部９の内周
側に対応する整流格子２０の部分から湾曲部９の外周側
に対応する整流格子２０の部分に向かうに従って、空気
の通過抵抗が大きくなる。

【００２８】このため、湾曲部９の外周側に対応する整
流格子２０の部分を通過する空気の流速が、湾曲部９の
内周側に対応する整流格子２０の部分を通過する空気の
流速と比較して抑制される。一方、湾曲部９において
は、その内周側を流れる空気の流速よりも外周側を流れ
る空気の流速の方が速くなる傾向にある。そのため、吸
気管７の入口８と湾曲部９との間に設けられた流量計１
０の付近においては、湾曲部９の外周側に対応する部分
を流れる空気の流速と、湾曲部９の内周側に対応する部
分を流れる空気の流速とがほぼ同じになる。言い換えれ
ば、流量計１０の測定点を含み且つ吸気管７の軸線Ｌと
直交する面Ｐ２内における空気の流速がほぼ均一となる
ように、入口８から湾曲部９に向かう空気の流れが整流
格子２０によって整流される。

【００２９】・従って、本実施形態においても、上記第
１実施形態と同様に、流量計１０の付近の空気流の乱れ
及びその乱れに起因する流量計１０からの検出信号の変
動を抑制することができる。

【００３０】・しかも、整流格子２０の目の大きさを調
整することによって、吸気管７の入口８から導入される
空気の流れをきめ細かく調整することができる。図４
は、整流格子の他の実施形態を示す。同図に示すよう
に、本実施形態の整流格子２１は、湾曲部９の内周側に
対応する第１の格子部２１ａと、湾曲部９の外周側に対
応する第２の格子部２１ｂとを有する。第２の格子部２
１ｂにおける格子の目は、第１の格子部２１ａにおける
格子の目よりも細かい。従って、第２の格子部２１ｂの
方が第１の格子部２１ａよりも、空気の通過抵抗が大き
くなる。そのため、湾曲部９の外周側に対応する第２の
格子部２１ｂを通過する空気の流速が、湾曲部９の内周
側に対応する第１の格子部２１ａを通過する空気の流速
と比較して抑制される。

【００３１】・従って、本実施形態においても、上記第
２実施形態とほぼ同様の作用効果が得られる。 ・特に、本実施形態の整流格子２１では、格子の目の大
きさが２段階に形成されているので、格子の目の大きさ
が連続的に変化する第２実施形態の整流格子２０よりも
製造が容易である。

【００３２】なお、本発明の実施形態は上記の各実施形
態に限定されるものではなく、次のような変更例も可能
である。 ・図１の実施形態或いは図３及び図４の各実施形態にお
いて、開口縁８ａの傾斜角θや各整流格子２１，２０の
目の大きさは、吸気管７の径、湾曲部９の曲率や曲げ
角、流量計１０から入口８までの距離、或いは流量計１
０から湾曲部９までの距離等の各種条件に応じて、適宜
設定されればよい。すなわち、流量計１０の測定点を含
み且つ吸気管７の軸線Ｌと直交する面Ｐ２内における空
気の流速がほぼ均一となるように空気の流れを整流する
ことができるのであれば、開口縁８ａの傾斜角θや各整
流格子２１，２０の目の大きさとしてどのような値が採
用されてもよい。

【００３３】・図１の実施形態では、開口縁８ａが、吸
気管７の軸線Ｌと直交する面Ｐ１に対して傾斜する一平
面上に設けられる。しかしながら、図１に２点鎖線で示
すように、開口縁８ａは、吸気管７の軸線Ｌと直交する
面Ｐ１に対して傾斜する平面に対して膨らんだ形状或い
は凹んだ形状を成していてもよい。

【００３４】・図３及び図４の実施形態において、各整
流格子２１，２０の目は四角形状に限らず、円形状或い
は三角形状等、どのような形状をなしていてもよい。 ・流量計１０としては、流体の流量を計測するためのも
のであれば、いかなるタイプのものが適用されてもよ
い。

【００３５】・上記各実施形態では、本発明を、内燃機
関におけるエアクリーナの吸気管において具体化した。
しかしながら、本発明は、エアクリーナの吸気管に限ら
ず、湾曲部を有するとともにその湾曲部よりも上流側に
流量計を備えた流体配管であれば、いかなる流体配管に
おいても適用可能である。

【００３６】以下に、特許請求の範囲に記載された技術
的思想の他に、上記の各実施形態から把握できる技術的
思想を記載する。 （１）前記開口縁は、流体配管の軸線と直交する面に対
して傾斜する一平面上に設けられている請求項２に記載
の流体配管。このようにすれば、製造が容易になる。

【００３７】（２）前記整流格子は、湾曲部の内周側に
対応する部分から湾曲部の外周側に対応する部分に向か
うに従って、流体の通過を許容する格子の目が徐々に細
かくなるように形成されている請求項３に記載の流体配
管。このようにすれば、入口から導入される流体の流れ
をきめ細かく調整することができる。

【００３８】（３）前記整流格子は、湾曲部の内周側に
対応する第１の格子部と、湾曲部の外周側に対応する第
２の格子部とを有し、第２の格子部における格子の目は
第１の格子部における格子の目よりも細かくなっている
請求項３に記載の流体配管。このようにすれば、格子の
目の大きさを２段階に形成するだけでよいので、製造が
容易である。

【００３９】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
整流手段によって流体の流れを整流することにより、湾
曲した流体配管を通過する流体の流量を、流量計によっ
て正確に計測することができる。

【００４０】入口の開口縁を傾斜させることによって整
流手段を構成した場合には、製造に要する手間が少なく
て済むとともに、製造コストを軽減できる。整流手段と
して整流格子を適用した場合には、入口から導入される
空気の流れをきめ細かく調整することができる。

【００４１】また、このような流体配管を、例えば内燃
機関のエアクリーナの吸気管として適用すれば、吸気管
を通過する空気の流量を正確に計測することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施形態を示すエアクリーナの
断面図。

【図２】 本発明の第２実施形態を示すエアクリーナの
部分断面図。

【図３】 図２の整流格子を正面から見た図。

【図４】 他の実施形態における整流格子を正面から見
た図。

【図５】 従来技術におけるエアクリーナを示す断面
図。

【符号の説明】

１…エアクリーナ、４…クリーナエレメント、５…空気
導入口、６…空気排出口、７…流体配管としての吸気
管、８…入口、８ａ…開口縁、９…湾曲部、１０…空気
流量計、２０…整流手段としての整流格子、２１…整流
手段としての整流格子。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 赤川 政道 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 Ｆターム(参考） 2F035 AA02 EA03 EA10

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体を導入するための入口と、その入口
   の下流側に設けられた湾曲部とを有し、入口と湾曲部と
   の間の部分には内部を通過する流体の流量を計測するた
   めの流量計を設けた流体配管において、 前記入口には、流量計の測定点を含み且つ流体配管の軸
   線と直交する面内における流体の速度がほぼ均一となる
   ように、入口から湾曲部に向かう流体の流れを整流する
   ための整流手段を設けたことを特徴とする流体配管。
2. 【請求項２】 前記入口は前記整流手段として機能する
   開口縁を有し、その開口縁は、湾曲部の内周側に対応す
   る開口縁の部分が湾曲部の外周側に対応する開口縁の部
   分よりも流体配管の軸線方向に突出するように、流体配
   管の軸線と直交する面に対して傾斜していることを特徴
   とする請求項１に記載の流体配管。
3. 【請求項３】 前記入口には、前記整流手段として機能
   する整流格子が設けられ、その整流格子は、湾曲部の外
   周側に対応する部分の方が湾曲部の内周側に対応する部
   分よりも流体の通過抵抗が大きくなるように形成されて
   いることを特徴とする請求項１に記載の流体配管。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか一項に記載の流
   体配管を備えたエアクリーナであって、空気導入口と、
   空気排出口と、導入口及び排出口の間に設けられたクリ
   ーナエレメントとを有し、排出口には流体配管の入口を
   接続したことを特徴とするエアクリーナ。