JP2007093422A - 流量測定装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】計測用通路5は、上流側に向いた本体部の主流の流れ方向Aと直交する面の端部近傍に開口する流入口21と、本体部の延出方向の端面に開口する流出口31と、有する。そして、第1通路部22が流入口21から主流の流れ方向Aに沿って第1屈曲部23まで延び、第2通路部24が第1屈曲部23から主流の流れ方向Aと直交して回路収納部12に向かって第2屈曲部25まで延び、第3通路部26が第2屈曲部25から主流の流れ方向Aに沿って第3屈曲部27まで延び、第4通路部28が第3屈曲部27から主流の流れ方向Aと直交して回路収納部12から離反する方向に第4屈曲部29まで延び、第5通路部30が第4屈曲部29から主流の流れ方向Aと逆方向に延びて流出口31に接続されている。
【選択図】図2
Description
また、計測用通路の流入口と流出口が主通路の径方向において近接した位置にあるので、吸入空気量が同じにも関わらず、回転数が変化して主通路内の流速分布が変化しても、計測用通路の流入口と流出口の近傍の流速に差異が生じ難い。そこで、計測用通路内に誘起される被計測流体の流れの流速に差異が生じ難く、流量測定誤差を低減することができる。
さらに、計測用通路の流入口と流出口が主通路の径方向において近接した位置にあるので、主通路の径方向における流量測定装置の延出長さを短くでき、主通路内にプラグインすることにより生じる圧力損失をより小さくできる。
図1はこの発明の実施の形態1に係る流量測定装置を主通路に取り付けた状態を示す横断面図、図2はこの発明の実施の形態1に係る流量測定装置を主通路に取り付けた状態の要部を示す一部破断側面図、図3は図1の流量検出素子周りを示す要部拡大図、図4は図2の流量検出素子周りを示す要部拡大図、図5は図2のV−V矢視断面図である。
なお、横断面とは主通路の軸心と直交する断面の表面を示す。また、図2において、被計測流体の主流は図中に矢印Aで示す方向に流れている。
そして、金属プレート8が、回路基板7および流量検出素子6が取り付けられた状態で、回路基板7および流量検出素子6の入出力端子6d側を回路収納部12内に露出するようにベース9に接着固定されている。そして、金属プレート8の裏面が、ベース9から露出している。
また、流量検出素子6の流量検出抵抗6bおよび温度補償用抵抗6cの形成領域が、計測用通路5の第3通路26内に露出している。そして、流量検出素子6は、流量検出部である流量検出抵抗6bが主流の流れ方向Aと直交する方向で、かつ、回路基板7と接離する方向における第3通路26の中心に対して、回路基板7側にシフトするように配設されている。
さらに、樹脂製のカバー15が、回路収納部12の外周溝18に塗布された接着剤19により接着されて回路収納部12を塞口している。ここで、図示していないが、封止用ゲルが回路収納部12に充填されている。
そして、この流量検出抵抗6bへの通電電流値を検出して、被計測流体の流量信号として出力され、所定の通路断面積を有する計測用通路5内を流れる被計測流体の流量が測定される。同様にして、被計測流体の流速も測定することもできる。
この流量測定装置4では、計測用通路5が、主流の流れ方向Aと本体部の延出方向とを含む平面内で屈曲して流入口21から流出口31に至るように構成されているので、本体部の延出方向の先端側の計測用通路構成部13の限られたスペースの中で、流入口21から流出口31までの通路長さをできる限り長くできる。これにより、より大きな慣性効果を効果的に得ることができ、上述のマイナスの誤差をより一層低減できる。つまり、流量検出抵抗6bによる流量計測がもつ非線形特性および流量検出抵抗6b自身がもつ応答遅れ特性に起因してリーン化された流量検出素子6の出力値は、計測用通路5の通路形状によりリッチ側に補正され、流量測定誤差が低減される。
さらに、主通路1内にこの流量測定装置4を配置する場合、少なくとも流入口21と流出口31が配設されている流量測定装置4の端部近傍を主通路1内に突出するだけで流量測定が可能である。これにより、主通路1の径方向において、流量測定装置4の突出長さを最小限にすることができる。そこで、流量測定装置4を主通路1内に突出することにより生じる圧力損失を最小限に小さくすることができる。
ここで、流量検出素子6に構成された流量検出抵抗6bは第3通路26の中心より回路基板側にシフトして配置されているので、流量測定は第2屈曲部25の内周側の流速の遅い、すなわち不安定な淀んだ流れの影響を受け難い。つまり、流量検出抵抗6bは比較的流速の速い個所に配置されているので、流量検出素子6の流量に対する感度が向上する。そこで、流量測定装置4の出力のいわゆるS/N比を上げることができる。
しかし、ここでは、流出口31が、主流の流れ方向Aと略平行な面である流量測定装置4の反コネクタ部側の端面に開口しているので、流出口31は主流の逆流方向とほぼ直交する方向に開口している。そこで、逆流を含む脈動が発生しても、被計測流体が流出口31から計測用通路5内に流入することが阻止される。また、第5通路30が、第4屈曲部29から主流の流れ方向Aとは逆方向に延びて流出口31に至るように延設されているので、仮に、被計測流体が流出口31から僅かに流入しても、流出口31から第5通路30内を逆流方向と反対方向に流れて減衰する。そこで、逆流を順流として検出して、リッチ誤差を招くこともない。
図6はこの発明の実施の形態2に係る流量測定装置を主通路に取り付けた状態の要部を示す一部破断側面図である。なお、各実施の形態において、横断面図は上記実施の形態1の図1と同様であるため割愛する。
そして、第2屈曲部25A、第3屈曲部27Aおよび第4屈曲部29Aの外周壁面の曲率半径を大きくし、第2屈曲部25A、第3通路26A、第3屈曲部27A、第4通路28Aおよび第4屈曲部29Aの外周壁面を連続した円弧面に形成している。
なお、他の構成は上記実施の形態1と同様に構成されている。
図7はこの発明の実施の形態3に係る流量測定装置を主通路に取り付けた状態の要部を示す一部破断側面図である。
図7において、計測用通路5Bは、流入口21、第1通路22、第1屈曲部23B、第2通路24、第2屈曲部25B、第3通路26、第3屈曲部27B、第4通路28、第4屈曲部29、第5通路30および流出口31を備えている。
そして、第1屈曲部23B、第2屈曲部25Bおよび第3屈曲部27Bの外周壁面が、平坦面を、被計測流体をほぼ90°曲げるように傾斜させた斜面に形成されている。
なお、他の構成は上記実施の形態1と同様に構成されている。
なお、計測用通路5Bの幅方向とは、流量検出素子6の厚さ方向、即ち、図7中紙面と直交する方向である。
図8はこの発明の実施の形態4に係る流量測定装置を主通路に取り付けた状態の要部を示す一部破断側面図である。
図8において、計測用通路5Cは、流入口21、第1通路22、第1屈曲部23B、第2通路24C、第2屈曲部25C、第3通路26C、第3屈曲部27C、第4通路28C、第4屈曲部29、第5通路30および流出口31を備えている。
なお、他の構成は上記実施の形態3と同様に構成されている。
また、流量検出素子6上を通過した流れは、拡大部37を通過する際に縮流部35,36で得られた動圧を徐々に静圧に変換されるので、静圧を均一化しながら回復する。これにより、壁面上の流体剥離が抑制され、計測用通路5C内の圧力損失を低減することができ、計測用通路5C内の流速が上がる。そこで、流量測定装置4Cの出力のS/N比が向上する。
図9はこの発明の実施の形態5に係る流量測定装置を主通路に取り付けた状態の要部を示す一部破断側面図である。
図9において、計測用通路5Dは、流入口21、第1通路22、第1屈曲部23、第2通路24、第2屈曲部25、第3通路26、第3屈曲部27、第4通路28D、拡大部38および流出口31を備えている。そして、計測用通路5Dは、第4通路28Dが主流の流れ方向Aと略直交する方向に回路基板7から離れるように延設され、流出口31に直に接続されている。そして、通路断面積拡大部38は、主流の流れ方向Aおよび流量測定装置4Dの主通路1への延出方向を含め平面における断面形状を円形とし、第4通路28Dの上流側で、第4通路28Dおよび流出口31に接続するように設けられている。
なお、他の構成は上記実施の形態1と同様に構成されている。
そこで、逆流を含む脈動が発生し、被計測流体が流出口31から僅かに流入すると、まず通路断面積拡大部38に侵入する。そして、通路断面積拡大部38に侵入した被計測流体は、通路断面積拡大部38の円形断面形状により、図9中矢印Cで示される方向に旋回する。この通路断面積拡大部38内で旋回する被計測流体の流れは、第4通路28D内の被計測流体を流出口31から排出させる方向に加速するように作用する。これにより、被計測流体が、流出口31から逆流しにくくなる。そこで、逆流を順流として検出して、リッチ誤差を招くこともない。
図10はこの発明の実施の形態6に係る流量測定装置を主通路に取り付けた状態の要部を示す一部破断側面図である。
図10において、計測用通路5Eは、流入口21、第1通路22、第1屈曲部23、第2通路24、第2屈曲部25、第3通路26、第3屈曲部27、第4通路28、第4屈曲部29、第5通路30、第2連通穴39および流出口31を備えている。そして、第2連通穴39は、穴方向を上流側に向かって回路収納部12から漸次離反するように主流の流れ方向Aに対して傾斜させて、第4屈曲部29と主通路1の計測用通路構成部13の下流側とを連通するように計測用通路構成部13に穿設されている。
なお、他の構成は上記実施の形態1と同様に構成されている。
図11はこの発明の実施の形態7に係る流量測定装置を主通路に取り付けた状態の要部を示す一部破断側面図である。
図11において、計測用通路5Fは、穴方向を主流の流れ方向Aに一致させて、第4屈曲部29と主通路1の計測用通路構成部13の下流側とを連通するように計測用通路構成部13に穿設された第2連通穴39aを備えている。
なお、第2連通穴39に代えて第2連通穴39aを用いている点を除く他の構成は、上記実施の形態6と同様に構成されている。
図12はこの発明の実施の形態8に係る流量測定装置を主通路に取り付けた状態の要部を示す一部破断側面図である。
図12において、隔壁40が、計測用通路構成部13の主流の流れ方向Aの全域に渡って、かつ、計測用通路構成部13の延出側端面に対して所定の間隙を持って、計測用通路構成部13に一体に形成されている。つまり、この隔壁40は、所定の隙間を持って計測用通路5の流出口31に対向するように配設されている。
なお、他の構成は上記実施の形態1と同様に構成されている。
図13はこの発明の実施の形態9に係る流量測定装置を主通路に取り付けた状態の要部を示す一部破断側面図である。
図13において、隔壁40aは、計測用通路構成部13の流出口31に対向する領域に位置し、計測用通路構成部13の延出側端面に対して所定の間隙を持って、計測用通路構成部13に一体に形成されている。
なお、隔壁40に代えて隔壁40aを用いている点を除く他の構成は、上記実施の形態8と同様に構成されている。
図14はこの発明の実施の形態10に係る流量測定装置を主通路に取り付けた状態の要部を示す一部破断側面図である。
図14において、傾斜面41が、回路基板7側から流出口31の直ぐ下流に至るように計測用通路構成部13の下流側端部に形成されている。
なお、他の構成は上記実施の形態1と同様に構成されている。
図15はこの発明の実施の形態11に係る流量測定装置を主通路に取り付けた状態の要部を示す一部破断側面図である。
図15において、突出部42が、計測用通路構成部13の流出口31の上流側近傍端部に突設されている。
なお、他の構成は上記実施の形態1と同様に構成されている。
従って、被計測流体の主流が乱れている場合でも、流出口31の出口近傍の静圧は安定しているので、動圧も安定化し、ひいては計測用通路5内の流れの乱れが小さくなり、安定化する。これにより、流量測定装置4Jの出力のS/N比が向上する。
また、逆流を含む脈動が発生すると、被計測流体(逆流)が、突出部42に衝突し、逆流の流速が減衰し、被計測流体が流出口31から計測用通路5内に流入しにくくなる。そこで、逆流を順流として検出して、リッチ誤差を招くこともない。
Claims (14)
- 主通路内に延出され、内部に回路収納部を備えた本体部と、
上記本体部の上記回路収納部の延出側に形成されて上記主通路を流通する被計測流体の一部を流通させる計測用通路と、
上記計測用通路内に配設された流量検出素子と、
上記回路収納部内に収納されて上記流量検出素子を駆動してその信号を処理する制御回路と、を有する流量測定装置において、
上記計測用通路は、
上記本体部の延出方向の端部近傍に位置し、かつ、上記被計測流体の主流の流れ方向の上流側に向いて該本体部の該主流の流れ方向と直交する面に開口する流入口と、
上記本体部の延出方向の端部近傍に位置し、かつ、該本体部の該主流の流れ方向と平行な面に開口する流出口と、
上記流入口から上記主流の流れ方向に沿って第1屈曲部まで延びる第1通路部と、
上記第1屈曲部から上記主流の流れ方向と直交する方向に沿って上記回路収納部に向かって第2屈曲部まで延びる第2通路部と、
上記第2屈曲部から上記主流の流れ方向に沿って第3屈曲部まで延びる第3通路部と、
上記第3屈曲部から上記主流の流れ方向と直交する方向に沿って上記回路収納部から離反する方向に延びる第4通路部と、を備え、
上記第4通路部が直接又は他の通路を介して上記流出口に接続され、上記流量検出素子が上記第3通路に配設されていることを特徴とする流量測定装置。 - 上記第4通路部と第4屈曲部を介して接続され、該第4屈曲部から上記主流の流れ方向と反対方向に沿って延びて上記流出口に接続されている第5通路部をさらに備えていることを特徴とする請求項1記載の流量測定装置。
- 上記第2屈曲部、上記第3通路部、上記第3屈曲部、上記第4通路部および上記第4屈曲部の外周壁面が、連続した円弧面に形成されていることを特徴とする請求項2記載の流量測定装置。
- 上記第4通路部が、上記第3屈曲部から上記主流の流れ方向と直交する方向に沿って上記回路収納部から離反する方向に延びて上記本体部の延出方向の端面に開口して上記流出口を構成し、
上記主流の流れ方向および上記本体部の延出方向を含む平面における断面形状を円形とする通路断面積拡大部が上記第4通路部の上流側に該第4通路部および上記流出口に接続するように形成されていることを特徴とする請求項1記載の流量測定装置。 - 上記計測用通路は矩形の通路断面に形成されており、
上記流量検出素子は平板状の形状を有しており、
該流量検出素子は計測用通路を構成する一壁面と同一面位置になるように設置されていることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の流量測定装置。 - 上記流量検出素子の流量検出部が、上記第3通路の中心よりも上記回路収納部に近い側にシフトして配設されていることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の流量測定装置。
- 上記第2通路部から上記第2屈曲部を経て上記第3通路部の上流側入口まで、上記流量検出素子の厚さ方向の上記計測用通路の高さを漸次変えて通路断面積を連続的に絞る縮流部をさらに備えていることを特徴とする請求項5又は請求項6に記載の流量測定装置。
- 上記第4通路部の上流側入口から下流側に、上記流量検出素子の厚さ方向の上記計測用通路の高さを漸次変えて通路断面積を連続的に拡大する拡大部をさらに備えていることを特徴とする請求項5乃至請求項7のいずれか1項に記載の流量測定装置。
- 上記流量検出素子の下流近傍に、上記第3通路部と上記主通路とを連通する第1連通穴を設けたことを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の流量測定装置。
- 上記第2屈曲部に2次流れを抑制する抑制板を設けたことを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の流量測定装置。
- 上記第3通路部の上記回路収納部と対向する壁面に沿って上記第2屈曲部から上記第3屈曲部に至るように排水用溝を設けたことを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の流量測定装置。
- 隔壁が、上記本体部の上記流出口の開口面に対して所定に隙間を持って、かつ、少なくとも上記流出口に対向する領域に位置するように該本体部に一体に形成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の流量測定装置。
- 第2連通穴が、穴方向を上流側に向かって上記回路収納部から徐々に離反するように上記主流の流れ方向に対して傾斜させて、あるいは、穴方向を上記主流の流れ方向に一致させて、上記第4屈曲部と上記本体部の下流側とを連通するように形成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の流量測定装置。
- 上記本体部の下流側端部に上記回路収納部側から上記流出口近傍に至る傾斜面を形成していることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の流量測定装置。
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