JP2002107201A - 流量測定装置 - Google Patents
流量測定装置Info
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Abstract
及び防水性の確保。 【解決手段】 流量測定装置が気密構造を有する構造物
10と接するフランジ4シール面23に段差13を形成
し、段差の内側11が、外側12に対して前記構造物1
0に接触する方向に凸形状を形成することにより、段差
の内側11の部分だけを前記構造物10に接触させる構
造とする。この段差13を有するフランジ4を形成する
ことにより、段差の外側12にフランジ取り付けネジ用
穴3を形成し、ネジで取り付ける際にも、必要とされる
段差内側11のシール面だけで構造物10に接するの
で、段差内側11の限定された部分だけの平面度を向上
させれば良い。更にフランジ4のシール面23と反対側
の面15にリブ18を形成し、対角線上のネジ穴3中心
を結ぶ断面形状が、取り付ける構造物10の方向に凹形
状のわずかなそり変形を発生させることにより、フラン
ジ4取り付け時の残留応力を低減させる。
Description
る密閉空間の外側から挿入し、前記構造物との接触面に
気密性を必要とする流量測定装置の構造に関する。
する装置は、内側に流体が流れる密閉空間の外側から流
量測定装置のセンサ部を挿入し、密閉空間の外部に設置
された流量測定装置のコネクタ部から流量を電気信号と
して伝える方式が多く用いられている。なお、流量測定
装置の外表面は主にプラスチックモールドに因って構成
されている。
部分から気体が漏れることを防止するため、流量測定装
置が密閉空間の外側に接触するプラスチック製のフラン
ジ面に於いてパッキンなどを用いてシールしているが、
フランジ面に大きなそり変形などが発生すると、パッキ
ンを用いてシールすることも困難になる。
の向上が大きな課題であり、流量測定装置の寸法を向上
させる構造として、特願平9-347550に示すように、発熱
抵抗体および感温抵抗素子を保持するターミナルピンを
プラスチックで一体成形する際に、熱膨張係数の異方性
がない絶縁体を用いることにより、ターミナルピンの寸
法精度を向上させた例などがある。しかし、シール面で
あるフランジの精度を向上できる構造の発明は報告され
ていない。
装置の気密性を高めるためには、フランジ面精度を向上
させる必要がある。更に、フランジ面は硬度が小さいプ
ラスチックモールドによって形成されており、フランジ
自体にシール作用があるので、フランジ面精度を設計仕
様値以下に形成することにより、パッキンを用いなくて
も所要の性能を得ることができる。
場合にシール性を高めるため、プラスチックモールドに
よって形成されたフランジ面精度の向上が課題である。
また、面精度がある数値以上になると、パッキンを用い
てもシールが困難になるので、パッキンを用いる場合に
もフランジの面精度の向上が課題となる。
を向上させるためには、表面粗さが大きくなる確率を低
くする為に、シールする面積を小さくする形状設計手法
が有効である。このため、本発明は、流量測定装置が気
密構造を有する構造物と接するフランジ面に段差を形成
し、段差の内側が、外側に対して前記構造物に接触する
方向に凸形状を形成することにより、段差の内側の部分
だけを前記構造物に接触させる構造とする。
シール面であるフランジ外周部の対角線上に2個、ある
いは4隅にネジを用いて取り付ける方法が一般的であ
る。よって、前記凸形状の段差を有するフランジを形成
することにより、段差の外側にフランジ取り付けネジ用
穴を形成し、ネジで取り付ける際にも、必要とされる段
差内側のシール面だけで構造物に接するので、段差内側
の限定された部分だけの面精度を向上させれば良い。
設置による反り変形の大きさおよび方向を制御すること
が必要となる。よって、本発明ではフランジのシール面
とは反対側に凸形状のリブを形成することにより、反り
変形の方向を制御できる構造とする。
ら、本発明に係る実施の一形態について説明する。ま
ず、本発明に係る発熱抵抗式流量測定装置のプラスチッ
クモールド部分の基本構成として、金属製ターミナル1
および外部接続用金属配線26を金型内に配置した状態
で、一体成形した部品の一般例を図1に示す。なお、こ
こで示す部品は金属製ターミナル1および外部接続用金
属配線26を除く部分がプラスチック絶縁体により構成
されている。
縁体材料には、PBT樹脂(ポリブチレン・テレフタレー
ト)、ABS樹脂(アクリルニトリル・ブタジエン・スチレ
ン)、PP樹脂(ポリプロピレン)、PS樹脂(ポリスチレン)
などの熱可塑性高分子材料、エポキシ樹脂、フェノール
樹脂などの熱硬化性高分子材料、もしくは、これら高分
子材料にガラス繊維などの無機材料、炭素繊維などの有
機材料、金属材料などのフィラーを充填した材料を用い
ることができる。
て、PBT樹脂にガラス繊維を30wt%充填した材料を用い
た例を示す。
空間2に電気回路を設置し、電気回路と金属製ターミナ
ル1および外部接続用金属配線26の端面を電気的に接
続する。この状態で、フレーム24に設置されたパッキ
ン溝6内にパッキンを挿入し、回路基板の表裏2面から
蓋をし、気密構造とする。また、2本のターミナル1を
発熱抵抗体で接続し、同様に別の2本のターミナル1を
感温抵抗体で接続している。この発熱抵抗体から流体へ
の熱放散によって、電気回路が流量に応じた電気信号を
外部接続用金属配線26に出力し、コネクタ5を介し
て、外部に流量を電気信号として伝える構造となってい
る。
般的な例を図2に示す。これは、図1に示すプラスチッ
ク一体成形部品のターミナル1に副通路27を設置した
部品だけを、内部に流体が流れる気密構造物10の外側
から穴を介して、挿入した例を示している。
成されているネジ穴3に貫通するネジを用いて気密構造
物10の外側から流量測定装置を固定している。また、
流量測定装置と気密構造物10の間には、パッキン8を
用いて流体が気密構造物から漏れることを防止してい
る。また、ターミナル1の部分を、流体の主流動部7の
流動中心部分だけが流れるように副通路27で覆い、中
心部の流量を正確に測定できるようにしている。
ールド部分の構成は、図1、2で示すフランジ4が気密
構造物10と接触するシール面23の平面度を向上さ
せ、パッキンを用いなくてもシールできる構造とする、
もしくは、パッキンを使用する場合でも平面度が高いこ
とから、パッキン形状、材質に因らず流体が外部に漏れ
にくい気密構造を実現するための構造を示す。なお、平
面度とは図1に示すフランジ4のシール面23における
基準面を0として、シール面23各点のZ方向における
正の変位量最大値と負の変位量最小値の絶対値を加えた
値である。
フランジ4の段差内側11をシールする方向に高く、段
差の外側12を低く形成することにより、流量測定装置
を気密構造物に挿入する際に、段差内側11だけがシー
ル面として接触する構造を示す。このように段差内側1
1だけがシール面として接触するので、この接触部分だ
けの平面度を向上させることにより、シール性が向上す
る。
に凸形状のリブ14を形成することにより、このリブ1
4部分だけの更に限定した平面度を向上させることによ
り、シール性を向上できる。
中心を結ぶ断面が、取り付ける構造物10の方向に凸形
状のそり変形を生じていれば、シール面の平面度がパッ
キンレスの設計基準値を満たす場合、またはフランジの
シール面の平面度がパッキンレスの設計基準値を満たさ
ずパッキンを用いてシールする場合にも、ネジを締める
ことにより凸形状の反りを矯正する場合がある。この矯
正により、フランジ4には残留応力が発生し、長期間の
使用時には、フランジ4の割れなどの問題が発生する。
いことが望ましいが、フランジ4は、回路保持用フレー
ム24およびコネクタ5が接続されている形状であるた
め、プラスチックモールド時に樹脂が均一方向には収縮
しないので、反り変形を完全に無くすことはできない。
よって、フランジ4にリブを設置することにより、図5
に示す凹形状の反りを発生させる。このとき、最も反り
が大きくなる外周部のネジ穴3部分を取り付ける構造物
10に接触させる構造にすることにより、フランジ4の
反りをネジで矯正できない構造とすることができる。こ
のとき、シール面23の平面度が設計基準値以下ならパ
ッキンレス構造とすることができ、設計基準値以下でも
パッキンを用いてシールできる。
の検討をするため、肉厚3mmの平板21に肉厚1.5mmのリ
ブ22を設置した形状をプラスチックモールドした場合
の反り変形形態を解析(ソフト;MOLDFLOW)により求め
た。解析に用いた形状を図6に、変形形態の解析結果を
図7に示す。このように、リブを設置すると、平板のリ
ブ長さ方向(X方向)は、リブ設置面と逆方向に凹形状の
変形を生じることが分かる。また、フランジ4のシール
部分は、平面であることが要求され、任意形状のリブを
設置することができないので、シール面と逆側の面に任
意形状のリブを設置することにより、フランジの変形を
制御することが必要である。
路保持用フレーム24およびコネクタ5が接続されてい
る形状であり、これらも一種のリブと考えることができ
るので、これらの形状が原因で発生する反り変形によっ
て、シール面と反対側の面に設置するリブ形状は任意に
決めることができる。しかし、前記したようにネジ穴3
の中心を結ぶ断面が、取り付ける構造物10の方向に凹
形状のそり変形を作為的に発生させるために、本発明で
はネジ穴とコネクタ5を接続するためのリブだけを設置
した構造を示すものである。
は逆方向の面15において、ネジ穴3を内周とする肉厚
t2のリブ17とコネクタ5を接続する2本のリブ18に
よって形成された構造を示す。この形状によって、ネジ
穴3の中心を結ぶフランジ4断面が、取り付ける構造物
10の方向に凹形状のそり変形を作為的に発生させてお
り、フランジ4の外周ほど反り量は大きくなるので、前
記した図3のフランジ4に段差13を形成させ、シール
面積を小さくすることにより、シール面の凹形状の反り
量の最大値を小さくして用いることが望ましい。この形
状を図9に示す。
子状リブ28を設置した形状をプラスチックモールドし
た場合の反り変形形態を解析(ソフト;MOLDFLOW)により
求めた。解析に用いた形状を図10に、変形形態の解析
結果を図11に示す。このように、格子状リブを設置す
ると、平板は、中心部分から対称形状にリブ設置面と逆
方向に凹形状の反りが発生する。このリブ形状を流量測
定装置のフランジ4に用いると、凹形状の外周部で一様
にフランジ4を気密構造物10にシールできると考えら
れる。この形状を図12に示す。この場合も図11に示
すようにフランジ4の外周ほど反り量は大きくなるの
で、前記した図3のフランジ4に段差13を形成させた
形状を用いることにより、シール面の凹形状の反り量の
最大値を小さくして用いることが望ましい。
肉厚および高さは、フランジ4形状および回路保持用フ
レーム24およびコネクタ5の形状によって、反りによ
るシールの隙間が設計仕様値以下になるように任意に決
めることができる。また、反りによるシールの隙間が設
計仕様値以下であれば、パッキンを用いないで使用する
ことができ、設計仕様値以上であれば、任意にパッキン
を用いることができる。
ける構造物10の方向に凸形状のそりをネジで矯正する
不良が発生しないので、残留応力による割れの問題が発
生しない。
はフランジ4の変形形態に対応させて任意の形状とする
ことができる。具体的には、図13、14に示すように
段差内側11のコーナ部形状31を変更することによ
り、段差内側11の面積を更に小さすることができる。
置する内側段差11およびリブ18の形状を示した。
発生するひけを防止できる形状を以下に示す。
分的に肉厚が大きく、最後に冷却される樹脂の収縮力に
よって、他の場所の既に冷却固化されている樹脂が変形
することが原因で発生する。前記した図12に示すフラ
ンジ4はリブ18以外に回路保持用フレーム24および
コネクタ5などが接続されている形状であり、フランジ
4とフレーム24およびコネクタ5の肉厚比によって
は、フランジ4に凹形状のひけが発生する可能性があ
る。フランジ4にひけが発生すると、フランジ4シール
面の表面粗さが大きくなるので、シール性が悪くなると
考えられる。
れは、A-A断面に示すように、フランジ4とフレーム2
4の接続部分において、フレーム24の両側に薄肉形状
部25を形成し、薄肉形状部25をリブ16で補強した
形状である。
形成していない場合の樹脂冷却性の比較を図16に示
す。なお、これは解析(ソフト;MOLDFLOW)により、充填
終了10秒後のA-A断面およびB-B断面について、薄肉形
状部分25有無の場合についての樹脂温度分布の比較を
したものである。解析条件は、樹脂材料PBT+GF(ガラス
繊維)10%、樹脂温度255℃、金型温度100℃、射出率25cm
3/sとした。なお、一定の樹脂温度は等しい色で表され
ており、樹脂温度が高く冷却速度が遅い部分9は、赤色
の領域部分である。薄肉形状25が無い場合は、フラン
ジ4とフレーム24の接続部分において、樹脂温度が高
く冷却速度が遅い部分9がある。これは、フランジ4と
フレーム24の接続部分の肉厚が他の部分に比較して大
きいので、肉厚中央部分が冷却されにくいことが原因で
ある。このとき、フレーム24と比較して肉厚が薄いフ
ランジ4が先に固化し、時間が遅れて冷却速度が遅い部
分9が冷却、固化されるときに、既に固化しているフラ
ンジ4の表面が遅れて冷却される部分9の収縮力によっ
てひけが発生すると考えられる。
の樹脂冷却性を均一にすることが必要である。よって、
図16の薄肉形状部25がある場合に示すように、冷却
速度が遅い部分9の肉厚を薄肉化し、樹脂温度分布の冷
却速度をほぼ均一化できる形状が有効である。尚、本実
施の形態では、薄肉形状部25を設ける箇所として、フ
レーム24の両側としたが、いずれか一方でも、樹脂温
度分布の冷却速度をほぼ均一化できる形状となるもので
あれば、本発明の範囲内である。
の肉厚(t3)が他のフランジ4部分の肉厚(t3+t4)よりも
小さい場合の形状を示す。ここで、金型内に射出成形さ
れた溶融樹脂は、金型と接する場所から冷却される。よ
ってリブを設置する場合に、最も冷却速度が遅いのは、
図17の断面拡大図における2つのリブ接続部29とフ
ランジシール面23とに接する円の中心部である。ここ
で、冷却半径30を小さくすることにより、冷却の均一
化を実現できるので、ひけを防止できる。従って、A−
A断面において冷却半径30を小さくすることによっ
て、ひけを防ぐために、リブ18で囲まれた部分の肉厚
(t3)を薄肉化した形状を示している。
続部分の冷却性を向上させるために、コネクタ5の側か
ら肉厚を薄肉化20した形状を示す。ここでは、A-A断
面におけるコネクタ5内部のフランジ4肉厚(t5)が他場
所(t5+t6)よりも小さい例を示しているが、本発明はこ
れだけに限定されるものではなく、コネクタ5内部のフ
ランジ4肉厚(t5)が他場所(t5+t6)以下であれば良いも
のとする。
ジ4の対角線上に2個のネジ穴を有する例を示したが、
本発明はこれだけに限定されるものではなく、2個以上
の任意個数のネジ穴を有する形状に用いることができ
る。また、本発明の流量測定装置は、フランジ4の表面
粗さによって発生するシールの隙間が設計仕様値以下で
あれば、パッキンを用いないで使用することができ、設
計仕様値以上であれば、任意にパッキンを用いることが
できる。
の構成によれば、フランジのシール面変形の防止によ
り、パッキンレス構造、またはパッキンを用いる場合で
も流体がシール面から漏れることがない構造を実現でき
る。
の構造
測定装置の構造
流量測定装置の構造(1)
流量測定装置の構造(2)
た流量測定装置の構造(3)
置の構造の応用例
量測定装置の構造の応用例
肉形状部分を形成した流量測定装置の構造
脂温度分布の比較
した流量測定装置の構造
ネクタ方向から薄肉化した流量測定装置の構造
ブ 19…外部接続用金属配線の端部 20…回路保持用フレームとフランジの接続部をコネク
タ側から薄肉化した形状 21…平板 22…平板に設置したリブ 23…フランジのシール面 24…回路保持用フレーム 25…回路保持用フレームとフランジの接続部に形成す
る薄肉形状部分 26…外部接続用金属配線 27…副通路 28…格子状リブ 29…リブ接続部分 30…冷却半径 31…コーナ部形状
Claims (10)
- 【請求項1】内側に流体が流れる密閉空間を構成する構
造物の穴部に、前記構造物の外側から流量測定用センサ
を挿入して、流体の流量を測定する装置であって、 前記構造物の外側面に取り付け可能なプラスチック構造
体のフランジを有し、 前記フランジの前記流量測定用センサの位置する側のフ
ランジ面に段差を有し、 前記段差を形成する内側の面が外側の面に対して、前記
流量測定用センサの位置する側に凸形状に形成してなる
ことを特徴とする流量測定装置。 - 【請求項2】流体が流れる密閉された空間を構成する構
造物の穴部に、流量測定用センサを挿入して、流体の流
量を測定する装置であって、 前記構造物の外側面に取り付け可能なプラスチック構造
体のフランジを有し、前記フランジの前記流量測定用セ
ンサの位置する側のフランジ面に凸形状のリブを有して
いることを特徴とする流量測定装置。 - 【請求項3】内側に流体が流れる密閉空間を構成する構
造物の穴部に、前記構造物の外側から流量測定用センサ
を挿入して、流体の流量を測定する装置であって、 前記構造物の外側面にネジを介して取り付け可能なプラ
スチック構造体のフランジを有し、 前記フランジを介して、前記流量測定用センサと反対側
に流量を電気信号として外部に接続可能なコネクタを有
し、 前記フランジの前記流量測定用センサの位置する側のフ
ランジ面と反対するフランジ面において、各ネジ穴を内
周とするリブを形成し、前記各ネジ穴を内周とするリブ
とコネクタとを接続する少なくとも1本のリブを形成し
てなることを特徴とする流量測定装置。 - 【請求項4】内側に流体が流れる密閉空間を構成する構
造物の穴部に、前記構造物の外側から流量測定用センサ
を挿入して、流体の流量を測定する装置であって、 前記構造物の外側面にネジを介して取り付け可能なプラ
スチック構造体のフランジを有し、 前記フランジを介して、前記流量測定用センサと反対側
に流量を電気信号として外部に接続可能なコネクタを有
し、 前記フランジの前記流量測定用センサの位置する側のフ
ランジ面と反対するフランジ面において、各ネジ穴を内
周とするリブと、前記各ネジ穴を内周とするリブとコネ
クタとを接続する少なくとも2本以上のリブを有し、前
記2本以上のリブで囲まれた部分のフランジの肉厚が同
一平面上の他フランジの肉厚よりも小さいことを特徴と
する流量測定装置。 - 【請求項5】内側に流体が流れる密閉空間を構成する構
造物の穴部に、前記構造物の外側から流量測定用センサ
を挿入して、流体の流量を測定する装置であって、 前記構造物の外側面に取り付け可能なプラスチック構造
体のフランジを有し、 前記フランジと、前記流量測定用センサを含む制御基板
のフレームを構成するプラスチック部品とがの接続され
る部分において、前記プラスチック部品の一部分の肉厚
が薄肉化されていることを特徴とする流量測定装置。 - 【請求項6】請求項5記載の流量制御装置であって、前
記プラスチック部品に複数個のリブを備え、前記複数個
のリブにより前記薄肉部分を複数個に分割していること
を特徴とする流量測定装置。 - 【請求項7】内側に流体が流れる密閉空間を構成する構
造物の穴部に、前記構造物の外側から流量測定用センサ
を挿入して、流体の流量を測定する装置であり、 前記フランジを介して、流量測定部と反対側に流量を電
気信号として外部に接続するコネクタを有し、 前記流量測定装置のネジ取り付け部分の前記気密空間を
有する構造物に接触する面の反対側の前記コネクタ部筒
形状で囲まれる部分のフランジ肉厚が同一平面上の他フ
ランジ肉厚よりも小さいか、あるいは等しいことを特徴
とする流量測定装置。 - 【請求項8】請求項1〜7のいずれかに記載の流量測定
装置の取り付け方法であって、流量測定装置が前記気密
空間を有する構造物に取り付けられるフランジ面におい
てパッキンを用いないで気密構造を構成することを特徴
とする流量測定装置の取り付け方法。 - 【請求項9】請求項1〜8のいずれかに記載の流量測定
装置の取り付け方法であって、流量測定装置が前記気密
空間を有する構造物に取り付けられるフランジ面におい
てパッキンを用いて気密構造を構成することを特徴とす
る流量測定装置の取り付け方法。 - 【請求項10】請求項1〜9のいずれかに記載の流量制
御装置であり、流量測定装置にネジ取り付け穴が無く、
接着剤を用いて前記気密空間を有する構造物に取り付け
られることを特徴とする流量測定装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2000302825A JP3689630B2 (ja) | 2000-09-29 | 2000-09-29 | 流量測定装置 |
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JP2002107201A true JP2002107201A (ja) | 2002-04-10 |
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Cited By (3)
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JP2014185866A (ja) * | 2013-03-21 | 2014-10-02 | Hitachi Automotive Systems Ltd | 熱式流量計 |
-
2000
- 2000-09-29 JP JP2000302825A patent/JP3689630B2/ja not_active Expired - Lifetime
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EP2857804A1 (en) | 2010-09-09 | 2015-04-08 | Hitachi Automotive Systems, Ltd. | Thermal type air flow meter |
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