JP2003149024A - 流量測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 流体が流れるセンサ流路内に流量測定用のフ
ローセンサを設けてなる流量測定装置において、低流量
域でのセンサ近傍の流速は極力落とさず、高流量域での
センサ近傍の流速のみを落とすことができるようにす
る。 【解決手段】 流体が流れるメイン流路１０内には、フ
ローセンサ３０を収納しフローセンサ３０へ流体を導く
バイパス流路２０が設けられており、バイパス流路２０
の入口２１には、メイン流路１０の流体の流量変化に応
じて開口面積が変化する開口面積変化手段４０が設けら
れている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流体の流量測定用
のフローセンサとこのフローセンサを収納しフローセン
サへ流体を導くセンサ流路とを備える流量測定装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の流量測定装置の一般的な
構成を図８（ａ）に示す。例えば、半導体基板にメンブ
レンが形成された半導体式フローセンサ等のフローセン
サ３０を、エンジンの吸気管等からなるセンサ流路１０
内に配設し、センサ流路１０内を流れる空気等の流体の
流量を検出するようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような流量測定装置においては、流体中のダストがフロ
ーセンサ３０に衝突すると、センサが破壊するという問
題がある。特に、半導体式フローセンサでは、センシン
グ部として薄い板状のメンブレンを有するため、このメ
ンブレンにて破壊が発生しやすい。

【０００４】メンブレンは、薄い板状に構成することで
熱の逃げを抑制するとともに、メンブレンには、流量検
出用の温度計やヒータ等が設けられる。単純に、メンブ
レンの厚さを厚くしたり、面積を縮小させるなどによ
り、メンブレンの静耐圧や衝撃耐性を向上させた場合、
熱逃げの増大による応答性の悪化やヒータの加熱効率悪
化による消費電力の増大等の弊害を招く。

【０００５】また、ダストの衝突によってフローセンサ
３０が破壊するのは、流体の流速が大きい場合であるか
ら、図８（ｂ）に示すように、センサ流路１０の開口面
積を大きくすることによって流量を保ちながら流速を落
とすことは効果がある。しかし、限られた設置スペース
でセンサ流路を大きくするには制限がある。

【０００６】そこで、フローセンサ３０付近を流れる流
体の流速のみを落とす方法として、例えば、図８（ｃ）
に示すように、センサ流路１０をメイン流路としてこの
メイン流路１０内にバイパス流路２０を設け、そのバイ
パス流路２０の内部にフローセンサ３０を設置する。例
えば、バイパス流路２０の入口に絞りを設ければ、バイ
パス流路２０内を流れる流体の流量は減少し、センサ周
囲を流れる流体の流速（センサ回りの流速）は低下す
る。

【０００７】しかし、上記図８（ｂ）、（ｃ）に示す方
法では、図８（ｄ）に示すように、ダスト衝突の問題が
顕在化する高流量域での流速は低下するが、この低下に
伴い、低流量域での流速低下も必至であり、これは、低
流量域での測定精度の悪化につながる。

【０００８】そこで、本発明は上記問題に鑑み、流体が
流れるセンサ流路内に流量測定用のフローセンサを設け
てなる流量測定装置において、低流量域での流速は極力
落とさず、高流量域での流速のみを落とすことができる
ようにすることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明では、流体の流量測定用のフ
ローセンサ（３０）と、このフローセンサを収納しフロ
ーセンサへ流体を導くセンサ流路（１０、２０）とを備
え、フローセンサの上流側もしくは下流側には、流体の
流量変化に応じて開口面積が変化する開口面積変化手段
（４０）が設けられていることを特徴とする。

【００１０】それによれば、開口面積変化手段は流量が
比較的少ないときには、その開口面積を広くし、流量が
比較的多いときには、その開口面積を狭くすることがで
きる。そのため、低流量域での流速は極力落とさず、高
流量域の場合のみ、フローセンサ周囲の流速を減少させ
ることができ、結果的にダスト衝突によるフローセンサ
の破損を防止することができる。

【００１１】ここで、請求項２に記載の発明のように、
開口面積変化手段（４０）は、流体の動圧により開口面
積が変化するものにできる。

【００１２】また、請求項３に記載の発明のように、流
体が流れるメイン流路（１０）を有し、センサ流路は、
メイン流路の内部に設けられたバイパス流路（２０）と
して構成されている場合、開口面積変化手段（４０）
は、このバイパス流路に設けることができる。

【００１３】また、請求項４に記載の発明のように、開
口面積変化手段（４０）としては、開口面積変化手段を
構成する素材の弾性変形を利用したものから形成するこ
とができる。

【００１４】また、請求項５に記載の発明では、流体の
流量測定用のフローセンサ（３０）と、このフローセン
サを収納しフローセンサへ流体を導くセンサ流路（１
０、２０）とを備え、センサ流路は、使用流量域内で層
流から乱流に変化する流路形状となっており、フローセ
ンサは、センサ流路の中心部付近に設置されていること
を特徴とする。

【００１５】それによれば、流量が比較的少ないときに
はセンサ流路内の流体の流れは層流であり、センサ流路
の全体の中で、比較的流速が速い部分はセンサ流路の中
心部付近となる。そして、フローセンサは、センサ流路
の中心部付近に設けられていることから、センサ流路の
全体の流量に対するフローセンサ周囲の流速の割合が大
きくなるため、センサ周囲の流速の減少を極力抑えるこ
とができる。

【００１６】一方、流量が比較的多いときにはセンサ流
路内の流体の流れは乱流であり、センサ流路内にて流速
は均一であるため、センサ流路の全体の流量に対するフ
ローセンサ周囲の流速の割合が小さくなる。そのため、
高流量域の場合では、フローセンサ周囲の流速を減少さ
せることができる。

【００１７】したがって、本発明によれば、流量測定装
置において、低流量域での流速は極力落とさず、高流量
域での流速のみを落とすことができる。

【００１８】また、請求項６に記載の発明では、流体が
流れるメイン流路（１０）と、メイン流路の内部に設け
られメイン流路から流体を導入するバイパス流路（２
０）と、バイパス流路の内部に収納された流体の流量測
定用のフローセンサ（３０）とを備え、バイパス流路
は、使用流量域内で層流から乱流に変化する流路形状と
なっており、フローセンサは、バイパス流路の中心部付
近に設置されていることを特徴とする。

【００１９】本発明は、流体が流れるメイン流路の内部
にメイン流路から流体を導入するバイパス流路を設けた
場合に、バイパス流路を使用流量域内で層流から乱流に
変化する流路形状とするとともに、フローセンサをセン
サ流路の中心部付近に設置したものである。

【００２０】そのため、請求項５の発明におけるセンサ
流路と同様、流量が比較的少ないときにはバイパス流路
内の流体の流れが層流にでなり、流量が比較的多いとき
にはバイパス流路内の流体の流れが乱流に切り替わる。

【００２１】そして、フローセンサは、バイパス流路の
中心部付近に設けられていることから、低流量域では、
フローセンサ周囲の流速の減少を極力抑えることがで
き、高流量域では、フローセンサ周囲の流速を減少させ
ることができる。つまり、本発明によれば、流量測定装
置において、低流量域での流速は極力落とさず、高流量
域での流速のみを落とすことができる。

【００２２】ここで、請求項６の流量測定装置における
バイパス流路（２０）は、請求項７に記載の発明のよう
に、その入口が内部に向かって狭くなった絞り形状にな
っているものや、請求項８に記載の発明のように、その
入口が内部に向かって広くなった広がり形状となってい
るものにできる。

【００２３】また、請求項９に記載の発明では、請求項
５に記載の流量測定装置において、フローセンサ（３
０）の上流側もしくは下流側に、流体の流量変化に応じ
てセンサ流路（１０、２０）の開口面積を変化させる開
口面積変化手段（４０）を設けたことを特徴とする。

【００２４】本発明は、請求項１の発明と請求項５の発
明とを組み合わせたものであり、それによれば、請求項
５の発明において、流量に応じてセンサ流路の開口面積
を変えることができるから、センサ流路における層流と
乱流との切替え点を変更することができる。

【００２５】また、請求項１０に記載の発明では、請求
項６に記載の流量測定装置において、フローセンサ（３
０）の上流側もしくは下流側に、流体の流量変化に応じ
てバイパス流路（２０）の開口面積を変化させる開口面
積変化手段（４０）を設けたことを特徴とする。

【００２６】本発明は、請求項１の発明と請求項６の発
明とを組み合わせたものであり、それによれば、請求項
６の発明において、流量に応じてバイパス流路の開口面
積を変えることができるから、バイパス流路における層
流と乱流との切替え点を変更することができる。

【００２７】また、請求項１１に記載の発明のように、
フローセンサ（３０）としては、半導体基板にメンブレ
ンが形成されたものを採用することができる。

【００２８】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一
例である。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
について説明する。なお、以下の各実施形態相互におい
て、同一部分には、図中、同一符号を付して説明の簡略
化を図ることとする。

【００３０】（第１実施形態）図１（ａ）は、本発明の
第１実施形態に係る流量測定装置Ｓ１の概略断面図であ
る。メイン流路１０は、例えば、エンジンの吸気管等か
らなるものであり、このメイン流路１０の内部には、メ
イン流路１０よりも開口面積の小さい、すなわち流路径
の小さいバイパス流路２０が設けられている。

【００３１】バイパス流路２０には、メイン流路１０を
流れる空気等の流体を導入するための入口２１と当該流
体を導出するための出口２２とが形成されている。バイ
パス流路２０の内部には、導入された流体の流量や流速
等を検出するためのフローセンサ３０が収納されてい
る。

【００３２】フローセンサ３０は、例えば、半導体基板
に周知の半導体製造技術を用いて薄膜部としてのメンブ
レンを形成してなる半導体式フローセンサ等から構成す
ることができる。この半導体式フローセンサは、例え
ば、メンブレンに金属配線等からなる温度計やヒータ等
を形成し、流量変化を温度変化に基づく配線抵抗変化と
して検出するものにできる。なお、フローセンサ３０
は、半導体式に限定されるものではない。

【００３３】このように、図１（ａ）に示す例では、バ
イパス流路２０が、フローセンサ３０を収納しフローセ
ンサ３０へ検出されるべき流体を導くセンサ流路として
構成されている。

【００３４】ここにおいて、バイパス流路２０の入口２
１すなわちフローセンサ３０の上流側には、メイン流路
１０の流体の流量変化に応じて開口面積が変化する開口
面積変化手段４０が設けられている。

【００３５】この開口面積変化手段４０は、限定するも
のではないが、バイパス流路２０の入口２１の壁部の一
部として構成され、この壁部を構成する素材を樹脂等に
て構成し、この壁部の弾性変形を利用してメイン流路１
０を流れる流体の動圧により弾性的に変形するものであ
る。

【００３６】図１（ｂ）は、開口面積変化手段４０の作
動を示す説明図であるが、メイン流路１０の流体の流量
が比較的小さい場合すなわち低流量域では、流体の動
圧、例えば風圧によって、開口面積変化手段４０は弾性
変形を起こさず、図中、実線にて示す初期の位置Ａを維
持する。

【００３７】一方、メイン流路１０の流体の流量が大き
い場合すなわち高流量域では、流体の動圧、例えば風圧
によって、開口面積変化手段４０の曲がり部４１が弾性
変形を起こし、図中の破線に示すように、開口面積変化
手段４０は、曲がり部４１を軸にして、バイパス流路２
０の入口２１の開口面積が絞られる位置Ｂへ移動する。

【００３８】この弾性変形による開口面積変化手段４０
の移動は、流体の動圧すなわち流量の大きさと開口面積
変化手段４０の弾性力とのバランス関係から実現可能で
あり、開口面積変化手段４０は、流量変化に応じて位置
Ａから位置Ｂまで連続的に移動することができる。

【００３９】それによって、メイン流路１０の流量が比
較的少ないときには、バイパス流路２０の入口２１の開
口面積が広くなるため、バイパス流路２０内へ導入され
る流体の流量を十分に確保できる。一方、メイン流路１
０の流量がだんだん多くなるほど、バイパス流路２０の
入口２１の開口面積が狭くなり、バイパス流路２０内へ
導入される流量を少なくすることができる。

【００４０】このような開口面積変化手段４０の作動に
よれば、例えば、メイン流路１０内を流れる空気のトー
タル流量とバイパス流路２０内のフローセンサ３０周囲
の流速（センサ回りの流速）との関係は、図２に示すグ
ラフのようになる。

【００４１】この図２に示すように、上記図８（ａ）に
示した従来構成を比較例として、本第１実施形態では、
低流量域では、フローセンサ３０周囲の流速は極力落と
さず、ダスト衝突の問題が顕在化する高流量域の場合の
み、フローセンサ３０周囲の流速を減少させることがで
きる。そのため、結果的にダスト衝突によるフローセン
サ３０の破損を防止することができる。

【００４２】なお、本第１実施形態においては、センサ
流路としてのバイパス流路２０の出口２２に開口面積変
化手段４０を設けても良い。その場合も、メイン流路１
０の流量変化に応じてバイパス流路２０の出口２２の開
口面積が変化するため、バイパス流路２０へ導入される
流体の流量を変えることができ、同様の効果が得られ
る。

【００４３】（第２実施形態）図３は、本発明の第２実
施形態に係る流量測定装置Ｓ２の概略断面図である。こ
の流量測定装置Ｓ２は、流体が流れるメイン流路１０
と、メイン流路１０の内部に設けられメイン流路１０か
ら流体を導入するバイパス流路２０と、バイパス流路２
０の内部に収納された流体の流量測定用のフローセンサ
３０とを備えている。

【００４４】ここで、バイパス流路２０の入口２１は、
使用流量域内で層流から乱流に変化する開口形状となっ
ており、フローセンサ３０は、バイパス流路２０の中心
部付近に設置されている。

【００４５】具体的に限定するものではないが、使用流
量域は、数ｍ／ｓ〜最大５０ｍ／ｓ程度である。そし
て、この使用流量域内のある流量を境にして、バイパス
流路２０内を流れる流体の流れが層流から乱流に変わる
ように、バイパス流路２０の流路径Ｄ’が設定されてい
る。

【００４６】図４において、（ａ）は低流量域に発生す
る層流の流速分布を示し、（ｂ）は高流量域に発生する
乱流の流速分布を示す。図４（ａ）に示すように、メイ
ン流路１０の流量が比較的少ないときにはバイパス流路
２０内の流体の流れは層流であり、バイパス流路２０の
全体の中で、比較的流速が速い部分はセンサ流路の中心
部付近となる。

【００４７】そして、フローセンサ３０は、層流の場合
に比較的流速の大きいバイパス流路２０の中心部付近に
設けられていることから、バイパス流路２０の全体の流
量に対するフローセンサ３０囲の流速の割合が大きくな
る。つまり、使用流量域の中でも低流量域の場合には、
バイパス流路２０内を層流とすることで、センサ３０周
囲の流速の減少を極力抑えることができる。

【００４８】一方、図４（ｂ）に示すように、流量が比
較的多いときにはバイパス流路２０内の流体の流れは乱
流であり、バイパス流路２０内にて流速は均一である。
そのため、バイパス流路２０の全体の流量に対するフロ
ーセンサ３０周囲の流速の割合が小さくなる。

【００４９】つまり、使用流量域の中でも高流量域の場
合には、バイパス流路２０内を乱流とすることで、全体
として高流量である割には、フローセンサ周囲の流速を
減少させることができる。このような層流と乱流との切
り替えにより、例えば、バイパス流路２０内を流れる空
気のトータル流量とバイパス流路２０内のフローセンサ
３０周囲の流速（センサ回りの流速）との関係は、図５
に示すグラフのようになる。

【００５０】この図５に示すように、従来に比べて、本
第２実施形態によれば、流量測定装置Ｓ２において、低
流量域での流速は極力落とさず、ダスト衝突の問題が顕
在化する高流量域での流速のみを落とすことができる。
そのため、結果的にダスト衝突によるフローセンサ３０
の破損を防止することができる。

【００５１】本第２実施形態における層流と乱流との切
り替えの具体的な一例を示しておく。層流と乱流の切り
替えは、流体力学におけるレイノルズ数Ｒｅが尺度とな
る。レイノルズ数Ｒｅは、流体としての空気が流れる配
管の管径をＤ、常温・常圧での空気の粘度をμ、その密
度をρ、空気の流速をｖとすると、Ｒｅ＝Ｄｖρ／μで
表される。

【００５２】ここで、上記配管の管径Ｄを６０ｍｍとし
た場合、常温・常圧での空気の粘度μを１８×１０^-6Ｐ
ａ・ｓ、その密度ρを１．２ｋｇ／ｍ³として、Ｒｅが
３０００となる空気の流速ｖは０．７５ｍ／ｓである。
このＲｅは３０００程度以下なら層流、３０００程度以
上なら乱流である。つまり、上記配管内は、通常の使用
流量域（最大５０ｍ／ｓ）内では、ほとんど乱流状態で
ある。

【００５３】ここにおいて、例えば、上記配管の管径Ｄ
を上記した６０ｍｍの１／３０、つまり２ｍｍ程度にす
ると、レイノルズ数Ｒｅの式から、上記配管内の流速が
２０ｍ／ｓまでは、上記配管内の流れが層流となる。つ
まり、上記図３における層流と乱流との切り替わり点を
２０ｍ／ｓとすることになる。

【００５４】したがって、上記配管の例から言えること
は、メイン流路１０からの流れを導入するバイパス流路
２０において、例えば、バイパス流路２０の流路径Ｄ’
を２ｍｍとすることで、バイパス流路２０内の流速が２
０ｍ／ｓ以下では、バイパス流路２０内の流れを層流に
することができ、バイパス流路２０内の流速が２０ｍ／
ｓ以上では、バイパス流路２０内の流れを乱流にするこ
とができる。

【００５５】なお、上記図３に示す例では、メイン流路
１０内にバイパス流路２０を設けたものとしたが、メイ
ン流路１０自体を、フローセンサ３０を収納しフローセ
ンサへ流体を導くセンサ流路として構成しても良い。

【００５６】つまり、この場合、バイパス流路２０を設
けずに、メイン流路１０内に直接フローセンサ３０を設
けることになるが、この場合には、メイン流路１０その
ものを、使用流量域内で層流から乱流に変化する流路形
状とし、フローセンサ３０は、メイン流路１０の中心部
付近に設置すれば良い。

【００５７】例えば、メイン流路１０としての吸気管の
管径Ｄを、上記したバイパス流路２０の具体例と同様、
２ｍｍ程度にすれば良い。この場合も、上記した本第２
実施形態の作用効果が発揮され、流量が比較的少ないと
きにはメイン流路１０内の流体の流れが層流になり、流
量が比較的多いときにはメイン流路１０内の流体の流れ
が乱流に切り替わる。

【００５８】そして、フローセンサ３０は、メイン流路
１０の中心部付近に設けられていることから、低流量域
では、フローセンサ３０周囲の流速の減少を極力抑える
ことができ、高流量域では、フローセンサ３０周囲の流
速を減少させることができる。つまり、流量測定装置に
おいて、低流量域での流速は極力落とさず、高流量域で
の流速のみを落とすことができる。

【００５９】なお、上記図３に示す例では、バイパス流
路２０は、その入口２１が内部に向かって狭くなった絞
り形状になっているものであったが、図３とは逆に、そ
の入口２１が内部に向かって広くなった広がり形状とな
っているものでも良い。さらには、バイパス流路２０は
ストレートな管形状であっても良い。

【００６０】（第３実施形態）図６は、本発明の第３実
施形態に係る流量測定装置Ｓ３の概略断面図である。本
第３実施形態は、上記第１実施形態を変形したものであ
り、バイパス流路２０を設けずに、メイン流路１０内に
直接フローセンサ３０を設けた場合である。

【００６１】この場合、メイン流路１０がセンサ流路と
して構成され、フローセンサ３０の上流もしくは下流に
おいて、メイン流路１０の内壁に、樹脂板等からなる開
口面積変化手段４０を設ける。そして、この開口面積変
化手段４０が、風圧すなわち流体の動圧によって図６中
の両矢印に示すように、可動し、フローセンサ３０の上
流側の開口面積が変化する。

【００６２】それによって、メイン流路１０の流量が比
較的少ないときには開口面積変化手段４０の開口面積が
広くなる一方、メイン流路１０の流量がだんだん多くな
るほど開口面積変化手段４０の開口面積が狭くなる。

【００６３】そのため、本第３実施形態においても、上
記第１実施形態と同様、低流量域では、フローセンサ３
０周囲の流速は極力落とさず、ダスト衝突の問題が顕在
化する高流量域の場合のみ、フローセンサ３０周囲の流
速を減少させることができる。そして、結果的にダスト
衝突によるフローセンサ３０の破損を防止することがで
きる。

【００６４】（第４実施形態）図７は、本発明の第４実
施形態に係る流量測定装置Ｓ４の概略断面図である。本
第４実施形態は、上記第１実施形態を変形したものであ
る。

【００６５】上記第１実施形態では、開口面積変化手段
４０は、樹脂等の構成素材の風圧（流体の動圧）による
弾性変形を利用したものであったが、本第４実施形態で
は、静圧差に起因する揚力を利用したものである。

【００６６】図７に示す例では、開口面積変化手段４０
は、センサ流路としてのバイパス流路２０の入口２１に
絞り部４２を設け、この絞り部４２がバネ４３によって
可動となっている。ここで、絞り部４２は翼形状を有
し、流速が大きくなると揚力によって図７中の白抜き矢
印に示す方向へ破線で示す位置まで動く。

【００６７】それによって、絞り部４２の間の距離が変
化し、開口面積も変化するため、流量が比較的少ないと
きには開口面積変化手段４０の開口面積が広くなる一
方、流量がだんだん多くなるほど開口面積変化手段４０
の開口面積が狭くなる。

【００６８】そのため、本第４実施形態においても、上
記第１実施形態と同様、低流量域では、フローセンサ３
０周囲の流速は極力落とさず、ダスト衝突の問題が顕在
化する高流量域の場合のみ、フローセンサ３０周囲の流
速を減少させることができる。そして、結果的にダスト
衝突によるフローセンサ３０の破損を防止することがで
きる。

【００６９】なお、本第４実施形態においても、開口面
積変化手段４０はフローセンサ３０の下流に設置して良
い。また、本実施形態において、フローセンサ３０が直
接収納されているのはバイパス流路２０でなくても、メ
イン流路１０でも良い。その場合には、メイン流路１０
に図７に示すような開口面積変化手段４０を設ければよ
い。

【００７０】（第５実施形態）上記第１実施形態は、流
体の動圧によって壁部構成部材が弾性変形することを利
用して開口面積変化手段を実現するものであった。ま
た、上記第４実施形態は、流体の静圧差に起因する揚力
によって絞り部が上下することを利用して開口面積変化
手段を実現するものであった。いずれの実施形態も、流
量の変化に従い自動的に開口面積が変化する手段を提供
している。

【００７１】これに対して、本第５実施形態のように、
モータ等のアクチュエータを用いて強制的に、上記メイ
ン流路やバイパス流路の開口面積を変化させる方法であ
っても良い。

【００７２】この場合、当該流路に設置される開口面積
変化手段としては、一般の流体制御に用いられる可変バ
ルブやカメラの絞り機構などに類する構造のものが利用
できる。この構造におけるアクチュエータとしては各種
モータ等が利用できる。

【００７３】その作動においては、フローセンサの出力
信号をコンピュータに入力し、これをもとにアクチュエ
ータに制御信号を発し開口面積を制御するようにすれば
よい。例えば、コンピュータに、フローセンサの出力信
号に対する最適開口面積の関係式を記憶させ、この関係
式を満たすフローセンサ出力になるまで開口面積を変化
させる。なお、コンピュータは、フローセンサのセンサ
制御回路内に内蔵させることも可能である。

【００７４】（他の実施形態）なお、上記第１実施形態
と第２実施形態とを組み合わせても良い。つまり、上記
図３に示すような使用流量域内で層流から乱流に変化す
る流路径を有するバイパス流路２０において、その入口
２１または出口２２に、上記図１に示したような開口面
積変化手段４０を設けることで、流体の流量変化に応じ
てバイパス流路２０の開口面積を変化させるようにして
も良い。

【００７５】それによれば、上記第２実施形態におい
て、流量に応じてバイパス流路２０の開口面積を変える
ことができるから、上記図５に示したようなバイパス流
路２０における層流と乱流との切り替わり点を変更する
ことができる。つまり、より幅の広い流速制御が可能と
なる。

【００７６】また、このことは、バイパス流路２０だけ
でなく、使用流量域内で層流から乱流に変化する流路径
を有するメイン流路１０に対しても同様であり、メイン
流路１０内に例えば、上記図６に示したような開口面積
変化手段４０を設けることで、流体の流量変化に応じて
フローセンサ３０周囲のメイン流路１０の開口面積を変
化させるようにしても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は、本発明の第１実施形態に係る流量測
定装置の概略断面図、（ｂ）は、第１実施形態における
開口面積変化手段の作動説明図である。

【図２】上記第１実施形態におけるメイン流路内を流れ
る空気のトータル流量とフローセンサ３０周囲の流速
（センサ回りの流速）との関係の一例を示す図である。

【図３】本発明の第２実施形態に係る流量測定装置の概
略断面図である。

【図４】（ａ）は層流の流速分布を示す説明図、（ｂ）
は乱流の流速分布を示す説明図である。

【図５】上記第２実施形態におけるバイパス流路内を流
れる空気のトータル流量とフローセンサ３０周囲の流速
（センサ回りの流速）との関係の一例を示す図である。

【図６】本発明の第３実施形態に係る流量測定装置の概
略断面図である。

【図７】本発明の第４実施形態に係る流量測定装置の概
略断面図である。

【図８】（ａ）は従来の流量測定装置の一般的な構成を
示す断面図、（ｂ）はセンサ流路の開口面積を大きくし
た構成を示す断面図、（ｃ）はセンサ流路内にバイパス
流路を設けた構成を示す断面図、（ｄ）は（ａ）〜
（ｃ）に示す構成における流量とセンサ回りの流速との
関係を示す図である。

【符号の説明】

１０…メイン流路、２０…バイパス流路、３０…フロー
センサ、４０…開口面積変化手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伴 隆央 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） 2F030 CA10 CC11 CC14 CF01 CF09 2F035 AA02 EA08

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体の流量測定用のフローセンサ（３
   ０）と、 このフローセンサを収納し前記フローセンサへ流体を導
   くセンサ流路（１０、２０）とを備え、 前記フローセンサの上流側もしくは下流側には、前記流
   体の流量変化に応じて開口面積が変化する開口面積変化
   手段（４０）が設けられていることを特徴とする流量測
   定装置。
2. 【請求項２】 前記開口面積変化手段（４０）は、前記
   流体の動圧により開口面積が変化するものであることを
   特徴とする請求項１に記載の流量測定装置。
3. 【請求項３】 前記流体が流れるメイン流路（１０）を
   有し、 前記センサ流路は、前記メイン流路の内部に設けられた
   バイパス流路（２０）として構成されており、 このバイパス流路に前記開口面積変化手段（４０）が設
   けられていることを特徴とする請求項１または２に記載
   の流量測定装置。
4. 【請求項４】 前記開口面積変化手段（４０）は、前記
   開口面積変化手段を構成する素材の弾性変形を利用した
   ものであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれ
   か一つに記載の流量測定装置。
5. 【請求項５】 流体の流量測定用のフローセンサ（３
   ０）と、 このフローセンサを収納し前記フローセンサへ流体を導
   くセンサ流路（１０、２０）とを備え、 前記センサ流路は、使用流量域内で層流から乱流に変化
   する流路形状となっており、 前記フローセンサは、前記センサ流路の中心部付近に設
   置されていることを特徴とする流量測定装置。
6. 【請求項６】 流体が流れるメイン流路（１０）と、 前記メイン流路の内部に設けられ前記メイン流路から前
   記流体を導入するバイパス流路（２０）と、 前記バイパス流路の内部に収納された前記流体の流量測
   定用のフローセンサ（３０）とを備え、 前記バイパス流路は、使用流量域内で層流から乱流に変
   化する流路形状となっており、 前記フローセンサは、前記バイパス流路の中心部付近に
   設置されていることを特徴とする流量測定装置。
7. 【請求項７】 前記バイパス流路（２０）は、その入口
   が内部に向かって狭くなった絞り形状になっていること
   を特徴とする請求項６に記載の流量測定装置。
8. 【請求項８】 前記バイパス流路（２０）は、その入口
   が内部に向かって広くなった広がり形状となっているこ
   とを特徴とする請求項６に記載の流量測定装置。
9. 【請求項９】 前記フローセンサ（３０）の上流側もし
   くは下流側には、流体の流量変化に応じて前記センサ流
   路（１０、２０）の開口面積を変化させる開口面積変化
   手段（４０）が設けられていることを特徴とする請求項
   ５に記載の流量測定装置。
10. 【請求項１０】 前記フローセンサ（３０）の上流側も
    しくは下流側には、流体の流量変化に応じて前記バイパ
    ス流路（２０）の開口面積を変化させる開口面積変化手
    段（４０）が設けられていることを特徴とする請求項６
    に記載の流量測定装置。
11. 【請求項１１】 前記フローセンサ（３０）は、半導体
    基板にメンブレンが形成されたものであることを特徴と
    する請求項１ないし１０のいずれか一つに記載の流量測
    定装置。