JP2015090338A - 流量測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来のエアフロメータは、流量測定素子を実装する副流路と湿度測定素子を実装する空間部とが連通路を介して連通しているので、主流路である吸気通路から空間部までの距離が長くなり、湿度センサの湿度応答性が悪化するという課題があった。【解決手段】 エアフロメータのセンサハウジング（フランジ）の外部に付属する形で、且つダクトの吸気通路内に露出するように搭載された、湿度センサ７の湿度測定素子３３は、湿度センサ７のセンサケース３５のバイパス流路３２内に露出するように実装されている。そして、センサケース３５の下端面には、吸気通路とバイパス流路３２とを連通する長方形状の連通口３７が形成されている。この連通口３７は、吸気通路を流れる主流空気（吸気）の動圧を受けない向きに向かって開口している。あるいは、センサケース３５の略鉛直方向下向きに配置されている。【選択図】 図３

Description

本発明は、内燃機関の吸入空気の流量を計測する流量センサと、内燃機関の吸入空気の湿度を計測する湿度センサとを一体化したセンサ構造を備える流量測定装置（エアフロメータ）に関するものである。

近年、内燃機関（エンジン）では、低燃費化を図るという目的で、周囲の環境（天候等）に対応した高度なエンジン制御が求められている。このため、エアクリーナを通って内燃機関の気筒に供給される吸入空気（吸気）の流量だけでなく、吸気の流量以外の物理量である湿度等も高応答で高精度に計測することが求められている。
そして、吸気の流量を計測する流量センサ、および吸気の湿度を計測する湿度センサからのセンサ出力信号は、エンジン制御用の電子制御装置に送られて、燃料噴射制御、点火時期制御等の各種エンジン制御の演算に使用される。

ここで、精度良く湿度の計測ができ、更に、汚損物質や水滴等の侵入を防ぐという目的で、内燃機関の吸気ダクト内に形成される主流路（吸気通路）を流れる吸気の一部を取り込んで通過させるための副流路を形成するハウジングと、吸気の流量に対応した流量信号を出力する流量測定素子を有する流量センサと、吸気の湿度に対応した湿度信号を出力する湿度測定素子を有する湿度センサとを備え、流量測定素子が副流路の内部に実装されたセンサ構造において、ハウジングの副流路の近傍に空間部を設け、この空間部の内部に湿度測定素子を実装し、その空間部が接着剤やシール部材等による密閉構造を持たないセンサ構造を備える流量測定装置（従来例１）が公知である（例えば、特許文献１等）。

この従来例１の流量測定装置は、流量センサの発熱抵抗体等を支持固定するターミナル部材が、ハウジングの内部で空間部を避けるように配線され、更に、空間部が発熱抵抗体よりも空気の流れ方向の上流側に設置されている。
ここで、湿度センサによる湿度計測と空気温度との間には、密接な関係があり、相対湿度は空気温度に従って変化する物理量であるため、湿度測定素子の周囲の温度環境は非常に重要である。従来例１の流量測定装置では、湿度測定素子を実装する空間部を発熱抵抗体よりも空気の流れ方向の上流側に設置することで、発熱抵抗体からの熱影響を回避している。

ところが、従来例１の流量測定装置においては、流量測定素子を実装する副流路と湿度測定素子を実装する空間部とが連通路を介して連通しているので、主流路である吸気通路から空間部までの距離が長くなる。これにより、湿度センサの湿度応答性が悪く、湿度センサや流量センサの電子回路部品の自己発熱による熱影響や、流量センサの流量測定素子を構成する発熱抵抗体からの熱影響を完全に遮断することはできず、湿度センサの計測精度が悪化するという問題が生じている。

特開２０１２−１６３５０５号公報

本発明の目的は、流量センサからの熱影響を受け難くして、湿度センサの計測精度をより向上することのできる流量測定装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明（流量測定装置）によれば、ハウジングの外部に付属する形で、且つ主流路内に露出するようにハウジングに搭載された、湿度センサのセンサケースは、主流路と第２副流路とを連通する連通口を有し、この連通口は、主流路を流れる空気の動圧を受けない向きに開口することにより、湿度測定素子の湿度応答性を低下させず、飛来する水、汚損物質から保護することができる。
また、湿度測定素子を保護するための保護部材を無くすこともできるので、湿度センサ構造を簡略化することができる。

請求項２に記載の発明（流量測定装置）によれば、ハウジングの外部に付属する形で、且つ主流路内に露出するようにハウジングに搭載された、湿度センサのセンサケースは、主流路と第２副流路とを連通する連通口を有し、この連通口は、センサケースの略鉛直方向下向きに配置されることにより、湿度測定素子の湿度応答性を低下させず、飛来する水、汚損物質から保護することができる。
また、湿度測定素子を保護するための保護部材を無くすこともできるので、湿度センサ構造を簡略化することができる。

流量センサと湿度センサを実装したエアフロメータの内部構造およびダクトへの取付状態を示した断面図である（実施例１）。 （ａ）は流量センサと湿度センサを実装したエアフロメータを示した斜視図で、（ｂ）は（ａ）のＩＩ（ｂ）矢視図である（実施例１）。 （ａ）は湿度センサを示した正面図で、（ｂ）は（ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である（実施例１）。 （ａ）は湿度センサを示した正面図で、（ｂ）は（ａ）のＩＶ−ＩＶ断面図である（実施例２）。 （ａ）は湿度センサを示した正面図で、（ｂ）は（ａ）のＶ−Ｖ断面図である（実施例３）。 （ａ）は湿度センサを示した正面図で、（ｂ）は（ａ）のＶＩ−ＶＩ断面図である（実施例４）。 流量センサと湿度センサを実装したエアフロメータを示した斜視図である（実施例５）。

以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。

［実施例１の構成］
図１ないし図３は、本発明を適用した湿度センサを実装したエアフロメータ（実施例１）を示したものである。

本実施例の流量測定装置は、例えば自動車等の車両走行用の内燃機関の吸気装置（以下吸気システム）に適用されるもので、内燃機関（エンジン）の気筒に吸入される吸入空気流量を測定する熱式の空気流量測定装置として使用される。
流量測定装置は、吸気管の吸気通路（内燃機関の吸気通路：主流路）を流れる吸入空気（主流空気、吸気）の流量（吸気流量）および吸気の湿度（吸気湿度）に対応したセンサ出力信号を、外部回路であるエンジン制御ユニット（電子制御装置：ＥＣＵ）に対して出力する熱式の空気流量計（以下エアフロメータ１）を備えている。

ＥＣＵには、ＣＰＵ、メモリ（ＲＯＭおよびＲＡＭ）、入力回路（入力部）、出力回路（出力部）、電源回路、タイマー回路等の機能を含んで構成される周知の構造のマイクロコンピュータが設けられている。
また、ＥＣＵは、エアフロメータ１より出力されるセンサ出力信号に基づいて吸気流量や流速を計測（算出）し、この算出した流量測定値をエンジン制御（例えば空燃比制御、燃料噴射制御等）に使用する。
また、ＥＣＵは、エアフロメータ１より出力されるセンサ出力信号に基づいて吸気流量だけでなく、主流空気（吸気）の流れ方向や吸気湿度も検出する。
ここで、エンジン制御では、例えば検出した流量測定値や湿度測定値に基づいて、インジェクタの噴孔からエンジンに噴射供給する燃料噴射量を演算する。そして、この演算された燃料噴射量に応じてインジェクタの通電時間（開弁期間）を可変制御する。

エアフロメータ１は、プラグイン方式によって吸気管（吸気ダクト）またはエアクリーナのアウトレットダクト等のダクト２に着脱自在に取り付けられている。このエアフロメータ１は、ダクト２の図示上方側の外部からダクト２の取付壁体３に形成されたセンサ挿入孔４を貫通してダクト２の内部（吸気通路５）に突き出すように挿し込まれている。
また、エアフロメータ１は、エアクリーナを通過した吸入空気、つまりダクト２の吸気通路５内を流れる主流空気の流量を計測（検出）する吸気流量検出装置（熱式空気流量センサ：以下流量センサ）６と、ダクト２の吸気通路５内を流れる主流空気の湿度を計測（検出）する吸気湿度検出装置（吸気湿度センサ：以下湿度センサ）７と、流量センサ６を収容保持すると共に、湿度センサ７の一部（突出部分）を吊り下げた状態で保持固定する合成樹脂製のセンサハウジングとを備えている。
なお、ダクト２の吸気通路５は、エンジンの気筒の吸気ポートおよび燃焼室に吸気を送り込むための主流路を構成している。

エアフロメータ１のセンサハウジングは、中空角筒状のバイパスハウジング８、このバイパスハウジング８の一端側（図示上方側）にモールド成形されたコネクタハウジング９、およびバイパスハウジング８とコネクタハウジング９との間に一体的に設けられたフランジ１０を備えている。
バイパスハウジング８は、ダクト２内に設置されている。このバイパスハウジング８の内部には、ダクト２内に形成された吸気通路５を流れる吸気（主流空気）の一部を取り込むバイパス流路１１、１２が形成されている。これらのバイパス流路１１、１２は、エアクリーナを通過した吸気の一部を取り込んで通過させるための第３、第１副流路を構成している。
なお、流量センサ６の流量測定素子（後述する）は、第１副流路を成すバイパス流路１２の内部に実装されている。

バイパス流路１１、１２の上流端には、ダクト２の吸気通路５の上流側に臨むようにバイパスハウジング８の上流側端面（先端面）で開口し、吸気通路５を流れる吸気の一部を取り込むための流路入口１３が設けられている。
また、バイパス流路１１の下流端には、ダクト２の吸気通路５の下流側に臨むようにバイパスハウジング８の下流側端面（後端面）で開口し、バイパス流路１１を通り抜けて吸気通路５の下流側へ向けて吸気を排出する第１流路出口１４が設けられている。
また、バイパス流路１２の下流側は、２つに分岐して分岐流路となっており、これらの分岐流路の出口端には、バイパス流路１２を通り抜けて吸気通路５の下流側へ向けて吸気を排出する一対の第２流路出口（図示せず）が設けられている。これらの第２流路出口は、バイパスハウジング８の両側面で開口している。

バイパス流路１１は、ダクト２の吸気通路５を流通する主流空気の流れ方向に平行となるように形成され、ダクト２の吸気通路５を迂回する空気流路（直線流路）である。このバイパス流路１１の第１流路出口側には、バイパス流路１１の吸気の流れ方向の下流側に向かう程、流路断面積が減少するテーパ状の流路絞り部１６が設けられている。
バイパス流路１２は、バイパス流路１１を流れる吸気（バイパス流れ）の一部が流入し、且つダクト２の吸気通路５を迂回する空気流路（旋回流路）である。

バイパス流路１２の流路分岐部１７と分岐流路との間には、吸気の流れ方向が１８０度以上変化（Ｕターン）する曲がり流路が設けられている。つまりバイパス流路１２には、曲がり流路が設けられている。
この曲がり流路の途中には、流量センサ６の流量測定素子をバイパス流路１２内に露出するように配置する流量センサ配置部１８が設けられている。この流量センサ配置部１８よりも吸気の流れ方向の上流側には、所定の曲率半径で湾曲する、あるいは略直角に屈曲する上流側曲がり部（屈曲部）が設けられている。また、流量センサ配置部１８よりも吸気の流れ方向の下流側には、所定の曲率半径で湾曲する、あるいは略直角に屈曲する下流側曲がり部（屈曲部）が設けられている。

コネクタハウジング９は、バイパスハウジング８の上部開口部を閉塞するヘッドキャップである。このコネクタハウジング９には、外部へ突出した複数の取付ステー２１が一体的に形成されている。
エアフロメータ１のセンサハウジングは、取付ネジ等のスクリューによってダクト２の取付壁体３に形成されたセンサ挿入孔（開口部）４の開口周縁（締結部）に取付ステー２１が螺子締結されることにより、ダクト２の取付壁体３に固定される。

コネクタハウジング９には、流量センサ６および湿度センサ７のセンサターミナル（複数のセンサターミナル）と外部回路（ＥＣＵやバッテリ）との電気接続を行う外部接続用コネクタが設けられている。
コネクタハウジング９の外側面には、複数のセンサターミナルの先端（外部接続部）を露出して収容する外部接続用コネクタのコネクタケース２４が一体的に設けられている。また、コネクタハウジング９の上面からは、流量センサ６または湿度センサ７のセンサターミナル（後述する）を内蔵（収容）する有天筒状のターミナル収納部２５が一体的に設けられている。

フランジ１０は、バイパスハウジング８とコネクタハウジング９との間に設けられて、ダクト２の取付壁体３のセンサ挿入孔４に嵌合してセンサ挿入孔４を気密的に閉鎖する円筒状の閉鎖部材である。
フランジ１０の外周面には、円環状のリング溝が円周方向に延びるように形成されている。このリング溝には、センサ挿入孔４の孔壁面とフランジ１０のリング溝の溝底面との間の環状隙間を気密シールするシール部材としてのＯリング２６が嵌め込まれている。

フランジ１０は、センサ挿入孔４に嵌まることで、Ｏリング２６によってダクト２の内外の連通状態が遮断される。これにより、センサ挿入孔４からダクト２の内部（吸気通路５）への水や埃等の異物の侵入を防止することができる。
また、フランジ１０の下端面には、湿度センサ７を吸気通路５内に突出（露出）するように湿度センサ７を吊り下げた状態で保持する凹状の湿度センサ配置部２８が設けられている。この湿度センサ配置部２８は、湿度センサ７の一部を収容するセンサ収容凹部を有し、このセンサ収容凹部は、フランジ１０の下端面でフランジ１０の略鉛直方向下向きに開口している。

流量センサ６は、バイパスハウジング８のバイパス流路１２に実装される流量測定素子３１を有している。この流量測定素子３１は、バイパスハウジング８のバイパス流路１２に設けられる流量センサ配置部１８に配置されている。
流量センサ６の流量測定素子３１は、バイパス流路１２を流れる吸気の流量（吸気流量）に対応したセンサ出力信号（吸気流量信号）を、外部回路（ＥＣＵ等）に対して出力する流量検出部（センシング部）である。

この流量検出部は、バイパス流路１２を流れる吸気の流れ方向（バイパス流れ方向）と平行な平板状のシリコン半導体基板（センサ回路基板）上にメンブレン（薄膜部）が形成された半導体チップ（以下センサチップ）と、このセンサチップのメンブレンの中央に配置されて、加熱電流を供給すると高温に発熱する発熱抵抗体（以下ヒータ抵抗体：図示せず）と、このヒータ抵抗体を中心にして吸気流れ方向（バイパス流方向）に沿った上下流側に配置されて、センサチップのメンブレンの上下流の空気温度を検出する複数の空気温度検出抵抗体と、周囲の温度（吸気温度）を検出する吸気温度検出抵抗体とを備えている。

流量センサ６は、流量測定素子３１の他に、流量測定素子３１を含むセンサチップに対する入出力信号を制御する電子回路部（品）が形成された処理回路チップ（図示せず）を備えている。
流量センサ６の処理回路チップに搭載されるヒータ駆動回路部で、ヒータ抵抗体を周囲の温度（吸気温度）に対してある一定温度だけ高くするように設定し、センサチップのメンブレン上の温度分布を空気温度検出抵抗体で検出し、ヒータ抵抗体よりも吸気流れ方向の上流側に配置された上流側の空気温度検出抵抗体とヒータ抵抗体よりも吸気流れ方向の下流側に配置された下流側の空気温度検出抵抗体との温度差を算出して吸気流量を測定する。

なお、吸気脈動等を要因として主流空気（吸気）の流れ方向が、エアクリーナ側からエンジンの気筒側へ吸気が流れる順流方向から、エンジンの気筒側からエアクリーナ側へ吸気が流れる逆流方向に逆転した場合は、センサチップのメンブレン上の温度分布が逆になり、算出される上流側の空気温度検出抵抗体と下流側の空気温度検出抵抗体との温度差の符号も逆転するため、吸気の流れ方向の判別も行うことができる。

複数のセンサターミナルは、コネクタハウジング９の内部に埋設固定（インサート成形）され、複数の電線（ワイヤハーネス）を介して、外部回路（ＥＣＵやバッテリ）にそれぞれ電気接続（導通接合）されている。
複数のセンサターミナルは、少なくとも第１〜第３センサターミナルを備えている。
第１センサターミナルは、ＥＣＵの電源側に電気接続されて、ＥＣＵから電力（例えばＤＣ５Ｖ）の供給を受ける電源端子（中継配線）であって、処理回路チップの電極パッドと電気接続（導通接合）されている。また、第１センサターミナル１は、外部接続用コネクタの第１コネクタターミナル（電源端子）に電気接続されている。

第２センサターミナルは、ＥＣＵの流量センサ入力部に電気接続されて、流量センサ６から出力される流量信号をＥＣＵに出力する流量センサ出力端子（中継配線）であって、処理回路チップの電極パッドと電気接続（導通接合）されている。また、第２センサターミナルは、外部接続用コネクタの第２コネクタターミナル（流量センサ出力端子、第１出力端子）に電気接続されている。
第３センサターミナルは、ＥＣＵのグランド（ＧＮＤ）側に電気接続されるＧＮＤ端子（中継配線）であって、処理回路チップの電極パッドと電気接続（導通接合）されている。また、第３センサターミナルは、外部接続用コネクタの第３コネクタターミナル（ＧＮＤ端子、接地端子）に電気接続されている。

湿度センサ７は、バイパスハウジング８の外側面から吸気通路５内に突出するようにバイパスハウジング８の外側面で露出している。
湿度センサ７は、例えば静電容量式のものが使用され、平板状のシリコン半導体基板上に絶縁膜が形成されている。この絶縁膜上には、同一面上に離間して対向するように一対の櫛歯状電極が形成されている。これらの一対の櫛歯状電極の上には、保護膜が形成されている。そして、保護膜上には、両櫛歯状電極を覆うように、湿度に応じて容量値が変化する感湿膜が形成されている。

ここで、感湿膜が形成されている領域は、湿度を感知する部分（感湿部：以下湿度測定素子３３）として構成されており、感湿膜中に水分が浸入すると、水分子は誘電率が大きいために、浸入した水分量に応じて感湿膜の誘電率も大きく変化し、その結果、両電極間の容量値も変化するようになる。このように上記感湿部においては、センサ周囲の湿度変化に応じて一対の電極間の容量値が変化するため、この容量値変化に基づいて湿度検出が可能となっている。

湿度センサ７は、バイパス流路（第２副流路）３２内に実装される湿度測定素子３３およびこの湿度測定素子３３に対する入出力信号を制御する電子回路部（品）が形成された半導体チップ（センサチップと処理回路チップとを兼ねる半導体チップ）３４と、この半導体チップ３４を搭載支持するリードフレームと、半導体チップ３４の基端側（湿度測定素子３３が形成されるセンサチップ側とは逆側の回路チップ側）およびリードフレーム等を被覆して樹脂封止（保護）するモールド樹脂ケース（以下センサケース）３５とを備えている。

湿度センサ７のバイパス流路３２は、エアフロメータ１のセンサハウジングのバイパス流路１１、１２とは異なり、ダクト２の吸気通路５を流れる主流空気が出入り可能な空間部を構成している。このバイパス流路３２は、センサケース３５の先端側の内部に形成されて、バイパス流路１１、１２との間に吸気通路５を介する状態、つまりバイパス流路１１、１２とは互いに直接非連通状態とされている。
湿度センサ７の湿度測定素子３３は、バイパス流路３２を流れる（または出入りする）吸気の湿度（吸気湿度）に対応したセンサ出力信号（吸気湿度信号）を、外部回路（ＥＣＵ等）に対して出力する湿度検出部（センシング部）である。

湿度センサ７のセンサケース３５は、半導体チップ３４を搭載するセンサ搭載部を有し、このセンサ搭載部の端面から半導体チップ３４の先端側が突出した状態で、半導体チップ３４の基端側を支持固定すると共に、半導体チップの基端側やボンディングワイヤ等を被覆して封止している。なお、センサケース３５は、エアフロメータのセンサハウジングとは別体（別部品）で構成されている。

センサケース３５は、湿度測定素子３３がセンサケース３５のバイパス流路３２内に露出するように、半導体チップの基端側を片持ち支持している。このセンサケース３５は、そのセンサ搭載部に半導体チップ３４を搭載した状態で、フランジ１０の湿度センサ配置部２８を含む所定の取付箇所に取り付けられている。
なお、湿度センサ７のセンサケース３５の詳細は、後述する。

半導体チップ３４の基端側（半導体チップ３４の先端側（湿度測定素子３３）以外の部位）には、ボンディングワイヤ（図示せず）を介して、半導体チップ３４の電極部（電極パッド群）と電気接続するための電極部（電極パッド群）、およびボンディングワイヤ（図示せず）を介して、複数のセンサターミナル３６と電気接続するための電極部（電極パッド群）が形成されている。

複数のセンサターミナル３６は、少なくとも第４〜第６センサターミナル３６を備えている。
第４センサターミナル３６は、ＥＣＵの電源側に電気接続されて、ＥＣＵから電力（例えばＤＣ５Ｖ）の供給を受ける電源端子（中継配線）であって、半導体チップ３４の基端側に設けられる電極パッドと電気接続（導通接合）されている。また、第４センサターミナル３６は、外部接続用コネクタの第１コネクタターミナル（電源端子）に電気接続されている。

第５センサターミナル３６は、ＥＣＵのグランド（ＧＮＤ）側に電気接続されるＧＮＤ端子（中継配線）であって、半導体チップ３４の基端側に設けられる電極パッドと電気接続（導通接合）されている。また、第３センサターミナルは、外部接続用コネクタの第３コネクタターミナル（ＧＮＤ端子、接地端子）に電気接続されている。
第６センサターミナル３６は、ＥＣＵの湿度センサ入力部に電気接続されて、湿度センサ７から出力される湿度信号をＥＣＵに出力する湿度センサ出力端子（中継配線）であって、半導体チップ３４の基端側に設けられる電極パッドと電気接続（導通接合）されている。また、第６センサターミナル３６は、外部接続用コネクタの第４コネクタターミナル（湿度センサ出力端子、第２出力端子）に電気接続されている。

次に、湿度センサ７のセンサケース３５の詳細を図１ないし図３に基づいて簡単に説明する。
センサケース３５は、例えばエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂によって直方体形状となるように一体的に形成されている。このセンサケース３５は、エアフロメータ１のセンサハウジング（フランジ１０）の外部に付属する形で、且つ一部（先端側、図示下端側の部位）がダクト２の吸気通路５内に露出（突出）するようにフランジ１０の湿度センサ配置部２８に搭載されている。

センサケース３５は、その上部（センサターミナル側端部、センサケース３５の基端側）が、エアフロメータ１のフランジ１０の下端面で開口したセンサ収容凹部を有する湿度センサ配置部２８に嵌合保持されている。この湿度センサ配置部２８は、センサケース３５の基端側を片持ち支持している。
センサケース３５は、その湿度測定素子３３が、バイパス流路３２内に露出するように実装（配置）されている。また、センサケース３５は、吸気通路５とバイパス流路３２とを連通する長方形状の連通口３７を有している。

連通口３７は、ダクト２の吸気通路５を流れる主流空気（吸気）の動圧を受けない向き、つまり主流空気の流れ方向（空気主流方向）に対して直交する垂直方向下向きに開口している。あるいは、エアフロメータ１のフランジ１０の下端面の面方向に対して直交する垂直方向に延びるように吊り下げられた湿度センサ７のセンサケース３５の略鉛直方向下向きに配置されている。
ここで、センサケース３５の内部に形成されるバイパス流路３２は、連通口３７を介して、ダクト２の吸気通路５を流れる主流空気が出入り可能な直方体形状の内容積を有する空間部のことである。

［実施例１の効果］
以上のように、本実施例のエアフロメータ１においては、バイパス流路１２を流れる吸気の流量（吸気流量）に対応した吸気流量信号をＥＣＵに対して出力する流量測定素子３１が、バイパスハウジング８のバイパス流路１２の内部に実装された流量センサ６と、エアフロメータ１のセンサハウジング（フランジ１０）の外部に付属する形で、且つダクト２の吸気通路５内に露出するようにフランジ１０の湿度センサ配置部２８に搭載された合成樹脂製のセンサケース３５を有する湿度センサ７とを備えている。この湿度センサ７は、湿度測定素子３３を有し、この湿度測定素子３３は、センサケース３５の内部のバイパス流路３２内に露出（突出）するように配置（実装）されている。

そして、湿度センサ７のセンサケース３５の下端面には、吸気通路５とバイパス流路３２とを連通する長方形状の連通口３７が形成されている。この連通口３７は、吸気通路５を流れる主流空気（吸気）の動圧を受けない向きに向かって開口している。あるいは、センサケース３５の略鉛直方向下向きに配置されているので、湿度測定素子３３の湿度応答性を低下させず、飛来する水、汚損物質から保護することができる。
また、湿度センサ７、特に湿度測定素子３３を保護するための保護部材を無くすことができるので、エアフロメータ１における湿度センサ７の周辺構造を簡略化することができる。

また、エアフロメータ１においては、流量センサ６の流量測定素子３１を実装するバイパス流路１２と、湿度センサ７の湿度測定素子３３を実装する空間部（バイパス流路３２）とが連通しておらず、しかもバイパス流路３２の連通口３７が吸気通路５とバイパス流路３２とを直接連通しているので、主流路である吸気通路５からバイパス流路３２までの距離が短くなる。これにより、湿度センサ７の湿度応答性を向上することがきる。また、湿度センサ７や流量センサ６の電子回路部品の自己発熱による熱影響や、流量センサ６の流量測定素子３１を構成する発熱抵抗体（ヒータ抵抗体）からの熱影響を完全に遮断することができるので、湿度センサ７の計測精度を向上することができる。

［実施例２の構成］
図４は、本発明を適用した湿度センサ（実施例２）を示したものである。
ここで、実施例１と同じ符号は、同一の構成または機能を示すものであって、説明を省略する。

本実施例のエアフロメータ１は、エアフロメータ１のフランジ１０の湿度センサ配置部２８に搭載された合成樹脂製のセンサケース３５を有する湿度センサ７を備えている。この湿度センサ７の湿度測定素子３３は、センサケース３５の内部のバイパス流路３２内に露出（突出）するように配置（実装）されている。
バイパス流路３２の上流端には、センサケース３５の下端面で開口したバイパス入口（以下流路入口）４１が設けられている。また、バイパス流路３２の下流端には、センサケース３５の下端面で開口したバイパス出口（以下流路出口）４２が設けられている。

これらの流路入口４１および流路出口４２は、センサケース３５の一部である壁体（ブロック）４３によって区画されている。また、流路入口４１および流路出口４２は、吸気通路５とバイパス流路３２とを連通する長方形状の連通口を構成する部位で、吸気通路５を流れる主流空気（吸気）の動圧を受けない向きに向かって開口している。あるいは、センサケース３５の略鉛直方向下向きに配置されている。
以上のように、本実施例のエアフロメータ１においては、実施例１と同様な効果を奏する。

［実施例３の構成］
図５は、本発明を適用した湿度センサ（実施例３）を示したものである。
ここで、実施例１及び２と同じ符号は、同一の構成または機能を示すものであって、説明を省略する。

本実施例のエアフロメータ１は、湿度センサ７の湿度測定素子３３を、湿度測定素子３３の配置されたバイパス流路３２の連通口３７に向かって投影したとき、流量センサ６と一緒にセンサハウジングに搭載される湿度センサ７の構造が、湿度測定素子３３を保持するセンサケース３５の一部（別体でも良い。またはフィルタでも良い）によって隠される形状を備えている。すなわち、湿度センサ７のセンサケース３５は、バイパス流路３２内に露出（突出）するように配置（実装）される湿度測定素子３３を隠す隠蔽部材４４を有している。

隠蔽部材４４は、湿度センサ７の湿度測定素子３３をバイパス流路３２の連通口３７に向かって投影したとき、センサケース３５の一部によって覆い隠すことが可能な略千鳥格子形状によって構成されている。この隠蔽部材４４は、複数の第１、第２板部材４４ａ、４４ｂにより構成されている。
複数の第１板部材４４ａは、連通口３７を部分的に塞ぐように設置されて、連通口３７を２つの連通口３７ａ、３７ｂに区画形成している。

複数の第２板部材４４ｂは、連通口３７よりも湿度測定素子３３側に設置され、且つ２つの連通口３７ａ、３７ｂを覆い隠すように設置されている。このため、バイパス流路３２の入口側は、迷路構造となっている。
これにより、湿度センサ７の湿度測定素子３３の湿度応答性を低下させず、飛来する水、汚損物質から保護することができる。
以上のように、本実施例のエアフロメータ１においては、実施例１及び２と同様な効果を奏する。

［実施例４の構成］
図６は、本発明を適用した湿度センサ（実施例４）を示したものである。
ここで、実施例１〜３と同じ符号は、同一の構成または機能を示すものであって、説明を省略する。

本実施例のエアフロメータ１は、湿度センサ７の湿度測定素子３３を、湿度測定素子３３の配置されたバイパス流路３２の連通口３７に向かって投影したとき、流量センサ６と一緒にセンサハウジングに搭載される湿度センサ７の構造が、湿度測定素子３３を保持するセンサケース３５の一部（別体でも良い。またはフィルタでも良い）によって隠される形状を備えている。すなわち、湿度センサ７のセンサケース３５は、バイパス流路３２内に露出（突出）するように配置（実装）される湿度測定素子３３を隠す隠蔽部材４５を有している。

隠蔽部材４５は、ダクト２の吸気通路５を流れる主流空気の流れ方向（空気主流方向）に対して所定の傾斜角度の傾き（どちらに傾いても良い。）を持った形状によって構成されている。あるいはダクト２の吸気通路５を流れる主流空気の動圧を受ける方向に対して所定の傾斜角度の傾き（どちらに傾いても良い。）を持った形状によって構成されている。この隠蔽部材４５は、複数の第１〜第３板部材４５ａ〜４５ｃにより構成されている。 複数の第１、第２板部材４５ａ、４５ｂは、連通口３７を部分的に塞ぐように設置されて、連通口３７を２つの連通口３７ａ、３７ｂに区画形成している。なお、第１板部材４５ａは、ダクト２の吸気通路５を流れる主流空気の流れ方向（空気主流方向）に対して０度の傾きである。つまり空気主流方向に対して平行となるように設置されている。

複数の第３板部材４５ｃは、連通口３７よりも湿度測定素子３３側に設置され、且つ２つの連通口３７ａ、３７ｂを覆い隠すように設置されている。このため、バイパス流路３２の入口側は、迷路構造となっている。
これにより、湿度センサ７の湿度測定素子３３の湿度応答性を低下させず、飛来する水、汚損物質から保護することができる。
以上のように、本実施例のエアフロメータ１においては、実施例１〜３と同様な効果を奏する。

［実施例５の構成］
図７は、本発明を適用した湿度センサ（実施例５）を示したものである。
ここで、実施例１〜４と同じ符号は、同一の構成または機能を示すものであって、説明を省略する。

本実施例のエアフロメータ１においては、湿度センサ７、特に湿度測定素子３３を保護するための保護部材４６を備えている。この保護部材４６は、バイパスハウジング８の側面とフランジ１０の下端面とを繋ぐようにセンサハウジングの外側に一体的に形成されている。
以上のように、本実施例のエアフロメータ１においては、実施例１〜４と同様な効果を奏する。

［変形例］
本実施例では、流量センサ６の流量測定素子３１として、シリコン基板の表面上に所定のパターンで形成される薄膜抵抗体（発熱抵抗体および第１〜第４空気温度抵抗体）を用いたが、流量センサ６の流量測定素子３１として、円筒状のボビン、このボビンの両端に挿入される一対のリードワイヤ、ボビンの外周に巻き付けられてリードワイヤに接続される抵抗線、この抵抗線およびリードワイヤを保護する保護膜等によって構成される発熱抵抗体および少なくとも１つまたは複数の空気温度抵抗体を用いても良い。

本実施例では、湿度センサ７の湿度測定素子３３として、静電容量式の湿度センサ７の湿度測定素子を採用しているが、湿度センサ７の湿度測定素子３３として、感湿材の水分吸収による電気特性の変化を応用した電気抵抗式の湿度センサの湿度測定素子や、吸気中の水蒸気の有無による吸気の熱伝導変化を検出する熱伝導式の湿度センサの湿度測定素子等の他の湿度測定素子を採用しても良い。
なお、本実施例では、請求項１及び２に記載の発明を実施例１〜７に適用しているが、請求項１又は２に記載の発明を実施例１〜７に適用しても良い。
また、センサケース３５の先端面（図示下端面）で開口した連通口３７全面を覆うように、例えば１００μｍ以下の水蒸気のみを通すフィルタを装着しても良い。

１ エアフロメータ（流量測定装置）
５ ダクトの吸気通路（主流路）
８ バイパスハウジング（センサハウジング）
１０ フランジ（センサハウジング）
１２ バイパス流路（第１副流路）
３１ 流量センサの流量測定素子
３２ バイパス流路（第２副流路、空間部）
３３ 湿度センサの湿度測定素子
３５ 湿度センサのセンサケース
３７ センサケースの連通口

Claims (10)

1. 内燃機関に空気を供給するダクト（２）内を流れる空気の流量および湿度を計測する流量測定装置（１）において、
   前記ダクト（２）内に形成された主流路（５）を流れる空気の一部を取り込んで通過させるための第１副流路（１２）が形成されたハウジング（８〜１０）と、
   このハウジング（８〜１０）の第１副流路（１２）の内部に実装されて、前記第１副流路（１２）を流れる空気の流量に対応した信号を出力する流量測定素子（３１）を有する流量センサ（６）と、
   前記主流路（５）を流れる空気の一部を取り込むための第２副流路（３２）が形成されたセンサケース（３５）、およびこのセンサケース（３５）の第２副流路（３２）の内部に実装されて、前記第２副流路（３２）を流れる空気の湿度に対応した信号を出力する湿度測定素子（３３）を有する湿度センサ（７）と
   を備え、
   前記センサケース（３５）は、前記ハウジング（８〜１０）の外部に付属する形で、且つ前記主流路（５）内に露出するように前記ハウジング（８〜１０）に搭載されて、前記主流路（５）と前記第２副流路（３２）とを連通する連通口（３７、４１、４２）を有し、
   前記連通口（３７、４１、４２）は、前記主流路（５）を流れる空気の動圧を受けない向きに開口していることを特徴とする流量測定装置。
2. 内燃機関に空気を供給するダクト（２）内を流れる空気の流量および湿度を計測する流量測定装置（１）において、
   前記ダクト（２）内に形成された主流路（５）を流れる空気の一部を取り込んで通過させるための第１副流路（１２）が形成されたハウジング（８〜１０）と、
   このハウジング（８〜１０）の第１副流路（１２）の内部に実装されて、前記第１副流路（１２）を流れる空気の流量に対応した信号を出力する流量測定素子（３１）を有する流量センサ（６）と、
   前記主流路（５）を流れる空気の一部を取り込むための第２副流路（３２）が形成されたセンサケース（３５）、およびこのセンサケース（３５）の第２副流路（３２）の内部に実装されて、前記第２副流路（３２）を流れる空気の湿度に対応した信号を出力する湿度測定素子（３３）を有する湿度センサ（７）と
   を備え、
   前記センサケース（３５）は、前記ハウジング（８〜１０）の外部に付属する形で、且つ前記主流路（５）内に露出するように前記ハウジング（８〜１０）に搭載されて、前記主流路（５）と前記第２副流路（３２）とを連通する連通口（３７、４１、４２）を有し、
   前記連通口（３７、４１、４２）は、前記センサケース（３５）の略鉛直方向下向きに配置されていることを特徴とする流量測定装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の流量測定装置（１）において、
   前記センサケース（３５）は、前記ハウジング（８〜１０）とは別体で構成されていることを特徴とする流量測定装置。
4. 請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１つに記載の流量測定装置（１）において、 前記湿度センサ（７）は、前記湿度測定素子（３３）を、前記連通口（３７、４１、４２）に向かって投影したとき、前記センサケース（３５）の一部（４４、４５）によって隠される形状を備えたことを特徴とする流量測定装置。
5. 請求項４に記載の流量測定装置（１）において、
   前記湿度センサ（７）は、前記湿度測定素子（３３）を隠す部材（４４、４５）が略千鳥格子形状によって構成されていることを特徴とする流量測定装置。
6. 請求項５に記載の流量測定装置（１）において、
   前記湿度センサ（７）は、前記湿度測定素子（３３）を隠す部材（４５）が、前記主流路（５）を流れる空気の流れ方向に対して所定の傾斜角度の傾きを持った形状によって構成されていることを特徴とする流量測定装置。
7. 請求項５または請求項６に記載の流量測定装置（１）において、
   前記湿度センサ（７）は、前記湿度測定素子（３３）を隠す部材（４５）が、前記主流路（５）を流れる空気の動圧を受ける方向に対して所定の傾斜角度の傾きを持った形状によって構成されていることを特徴とする流量測定装置。
8. 請求項１ないし請求項７のうちのいずれか１つに記載の流量測定装置（１）において、 前記連通口とは、前記第２副流路（３２）を流れる空気の流れ方向の上流端で開口した流路入口（４１）のことであることを特徴とする流量測定装置。
9. 請求項１ないし請求項８のうちのいずれか１つに記載の流量測定装置（１）において、 前記連通口とは、前記第２副流路（３２）を流れる空気の流れ方向の下流端で開口した流路出口（４２）のことであることを特徴とする流量測定装置。
10. 請求項１ないし請求項９のうちのいずれか１つに記載の流量測定装置（１）において、 前記第２副流路とは、前記連通口（３７）を介して、前記主流路（５）を流れる空気が出入り可能な空間部（３２）のことであることを特徴とする流量測定装置。

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