JP2015230269A - 湿度検出機能付き空気流量測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】湿度検出機能付き空気流量測定装置において、湿度センサへのダストの付着を抑制する。【解決手段】空気流量測定装置１によれば、流量センサ４の測定対象空気が導入されるハウジングの外側で、ダクトＤ内に突出するように湿度センサ５が配設されている。湿度センサ５は湿度センサケース６内に収容されている。湿度センサケース６は、湿度センサ５を収容するとともにダクトＤの内部を流れる空気の一部を湿度センサ５の被検出空気として取り込む内部空間２０と、内部空間２０へ空気を取り込む際に、空気に含まれるダストを分離して、ダスト分離後の空気を内部空間２０へ流すダスト分離手段２１とを有する。これによれば、湿度センサケース６がダスト分離手段２１を有するため、湿度センサ５が収容される内部空間２０へのダストの侵入が抑制される。【選択図】図４

Description

本発明は、内燃機関の吸入空気の流量を計測する空気流量測定装置に、吸入空気の湿度を測定する機能を付加させた湿度検出機能付き空気流量測定装置に関する。

従来、湿度検出機能付き空気流量測定装置として、特許文献１及び２に記載のものがある。
特許文献１に記載の空気流量測定装置では、吸入空気の一部を取り込む副空気通路に流量センサが配置され、副通路空気の内部で開口する第二副空気通路に湿度センサが配置されている。つまり、副通路空気に取り込んだ空気を流量センサの上流で分流させ、一方の流れに湿度センサを配置している。
しかし、この配置方法では、空気乱れが発生して流量検出精度に悪影響を及ぼす虞がある。

これに対して、特許文献２では、吸入空気の一部を取り込むバイパス流路を有するハウジングと、バイパス流路内に配設される流量センサと、ハウジングの外側で吸入空気が流れるダクト内に突出するように配設される湿度センサとを備える空気流量測定装置が開示されている。これによれば、湿度センサの配置によって流量検出精度に悪影響が及ぶことはない。

しかしながら、この場合、吸入空気内に含まれるダストが湿度センサに付着しやすく、湿度検出精度に悪影響を及ぼす恐れがある。

また、出願人は、図１３及び図１４に示すように、流量センサが配設されるバイパス流路を有するハウジング１０３の外側で、吸入空気が流れるダクトＤ内に突出するように湿度センサ１０５を配設するタイプにおいて、湿度センサ１０５を収容する湿度センサケース１０６を設けた空気流量測定装置１００を考案した（公知技術ではない。特願２０１３−２３０９６８参照）。
この空気流量測定装置１００を参考例とする。

参考例によれば、湿度センサケース１０６は、ダクトＤの内部を流れる空気の一部を湿度センサ１０５の被検出空気として取り込む内部空間１０８を有している。そして、この内部空間１０８への空気の導入口１０９は主流方向（ダクトが形成する流れ方向。ダクトの延びる方向に沿う方向）に略垂直な方向に開口している。
このため、ダクト内の主流に対して動圧を受けにくい構造となっている。
また、この場合、特許文献２のものと比較して、湿度センサ１０５にダストが付着しにくい。

しかしながら、導入口１０９を上述のように設けても、ダクト内の流れに偏流が生じた場合、導入口１０９から内部空間１０８内にダストが侵入する虞がある（図１４参照）。
なお、偏流は、例えば、内燃機関の吸入空気通路において空気流量測定装置よりも上流に配されるエアクリーナ内でのエレメントの目詰まりや、エアクリーナの形状等によって生じる。

特許第５１７８３８８号公報 特開２０１３−３６８９２号公報

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、湿度検出機能付き空気流量測定装置において、湿度センサへのダストの付着を抑制することにある。

本発明の湿度検出機能付き空気流量測定装置は、ハウジング、流量センサ、湿度センサ、及び湿度センサケースを備える。
ハウジングは、ダクトの内部を流れる空気の一部を取り込むバイパス流路を有する。
流量センサは、バイパス流路内に配設されてバイパス流路を流れる空気の流量を検出する。
湿度センサは、ハウジングの外側でダクトの内部を流れる空気の湿度を検出する。

湿度センサケースは、湿度センサを収容するとともに、ダクトの内部を流れる空気の一部を湿度センサの被検出空気として取り込む内部空間と、内部空間へ空気を取り込む際に、空気に含まれるダストを分離して、ダスト分離後の空気を内部空間へ流すダスト分離手段とを有する。

これによれば、湿度センサケースがダスト分離手段を有するため、湿度センサが収容される内部空間へのダストの侵入が抑制される。

空気流量測定装置の断面図である（実施例１）。 空気流量測定装置の斜視図である（実施例１）。 主流上流側からみた空気流量測定装置の平面図である（実施例１）。 図３のＩＶ−ＩＶ断面図である（実施例１）。 空気流量測定装置の要部断面図である（実施例２）。 空気流量測定装置の要部断面図である（実施例３）。 空気流量測定装置の要部断面図である（実施例４）。 主流上流側からみた空気流量測定装置の平面図である（実施例５）。 主流上流側からみた空気流量測定装置の平面図である（実施例６）。 図９のＸ−Ｘ断面図である（実施例６）。 主流上流側からみた空気流量測定装置の平面図である（実施例７）。 空気流量測定装置の要部断面図である（変形例）。 主流上流側からみた空気流量測定装置の平面図である（参考例）。 図１３のＸＩＶ−ＸＩＶ断面図である（参考例）。

本発明を実施するための形態を以下の実施例により詳細に説明する。

〔実施例１〕
〔実施例１の構成〕
実施例１の湿度検出機能付き空気流量測定装置１（以下、単に空気流量測定装置１と呼ぶ）を、図１〜４を用いて説明する。
空気流量測定装置１は、例えば、自動車用エンジンの吸入空気量を計測するエアフローメータであり、エアクリーナの下流側に接続するダクトＤに取り付けられている。なお、ダクトＤの管壁には、円形状をした取付け穴Ｄａが開口しており、空気流量測定装置１は取付け穴ＤａからダクトＤ内に挿入することにより設置される。

空気流量測定装置１は、以下に説明するベース部２、ハウジング３、流量センサ４、湿度センサ５、及び湿度センサケース６などによりに構成されている。

ベース部２は、取付け穴Ｄａに嵌合する嵌合部２ａと、嵌合部２ａからダクトＤの外側に突出するコネクタハウジング２ｂとを有する。嵌合部２ａは、取付け穴Ｄａの内周面に面する外周面を有している。この外周面には周溝が形成されており、周溝に配されるＯリングによって、取付け穴Ｄａの内周面と嵌合部２ａの外周面との間が密封される（図１参照）。

ハウジング３は、嵌合部２ａからダクトＤの内側に伸びて配設され、ダクトＤの内部を流れる吸入空気の一部（測定空気）を取り込むバイパス流路１１を形成する。
以下、ダクトＤが形成する空気の流れ（主流）の方向（つまり、ダクトの延びる方向に沿う流れの方向）を主流方向と呼び、嵌合部２ａからハウジング３が延びる方向を高さ方向下方と呼び、その反対側を高さ方向上方と呼ぶ。また、主流方向に沿うとともに高さ方向に延びるハウジング３の側壁面をハウジング側面３ａと呼ぶ。

バイパス流路１１について説明する。
バイパス流路１１は、ダクトＤを流れる空気の流れ（主流）の上流側に向かって開口する取込口１２と、主流下流側に向かって開口する吸入空気の放出口１３とを有し、例えば、取込口１２から取り込んだ吸入空気を周回させて放出口１３に向かわせる（図１参照）。
バイパス流路１１は、主流方向の順方向と逆向きに流体が流れる領域１４を有しており、この領域１４に流量センサ４が配される。

また、バイパス流路１１には、ダストを排出するためのダスト排出路１５が流量センサ４の上流側で接続しており、バイパス流路１１に進入したダストは、流量センサ４に向かうことなくダスト排出路１５を通じてダスト排出口１６からダクトＤ内に戻る。

放出口１３は主流下流側に開口するように形成されており、放出口１３から放出される流体はハウジング側面３ａに沿って流れる。なお、バイパス流路１１は流量センサ４の下流側で２つに分岐しており、放出口１３はハウジング３の両側面にそれぞれ設けられている（図３参照）。

流量センサ４は、バイパス流路１１を流れる空気の流量に応じて電気的な信号（例えば電圧信号）を出力するものである。具体的には、半導体基板に設けられたメンブレン上に、薄膜抵抗体で形成された発熱素子と感温素子とを有し、これらの素子がベース部２に収容される回路基板（図示せず）に接続されている。

湿度センサ５は、ダクトＤの内部を流れる空気の湿度を検出するに応じて電気的な信号（例えば電圧信号）を出力するものである。
湿度センサ５は、例えば、相対湿度の変化に伴う高分子膜の誘電率変化を利用するものであり、高分子膜を備えるセンシング部５ａ、及びセンシング部５ａに接続する端子等を有する。

湿度センサケース６は、嵌合部２ａからダクトＤの内側に伸びて配設され、ダクトＤの内部を流れる吸入空気の一部を湿度センサ５の被検出空気として取り込む内部空間２０を有する。
湿度センサ５はセンシング部５ａが内部空間２０に露出するように配される。
湿度センサケース６は、ハウジング側面３ａの外側でハウジング側面３ａに垂直な方向に離間して設けられている（図２及び図３参照）。

〔実施例１の特徴〕
空気流量測定装置１の湿度センサケース６は、内部空間２０へ空気を取り込む際に、空気に含まれるダストを分離して、ダスト分離後の空気を内部空間へ流すダスト分離手段２１を有する。

湿度センサケース６は、ダクトＤの内部を流れる空気の一部を取り込む第１流路２３と、第１流路２３の途中に開口する分岐口２４から第１流路２３を流れる空気の一部を取り込む第２流路２５とを有している（図３及び図４参照）。
そして、第２流路２５が湿度センサ５の配置される内部空間２０として、第１流路２３がダスト分離手段２１として機能する。すなわち、第１流路２３と第２流路２５との分岐で、ダストを分離して、ダストを第１流路２３側に流す。

第１流路２３は主流方向に沿って設けられている。すなわち、第１流路２３は主流方向上流側に向かって開口する入口２６と、主流方向下流側に向かって開口する出口２７を有し、主流方向にほぼ直線状に延びて設けられている。

そして、第２流路２５は、第１流路２３の途中の流路内壁面に開口する分岐口２４から分岐して設けられている。また、第２流路２５は、分岐口２４から導入された空気を第１流路２３に戻すために第１流路２３の流路内壁面に開口する出口２８を有している。なお、出口２８は分岐口２４よりも下流側で第１流路２３の流路内壁面に開口している。

分岐口２４及び出口２８は、第１流路２３の流れ方向に対して垂直な方向に開口している。すなわち、分岐口２４及び出口２８の開口面は、第１流路２３の流れ方向に平行である。

〔実施例１の作用効果〕
第１流路２３に取り込まれた空気に含まれるダストは慣性力によって第１流路２３の流れに沿って進む。これにより、第１流路２３と第２流路２５との分岐でダストは分離されて第２流路２５へはダストが分離された後の空気が流入する。
例えば、偏流によって主流方向に対して傾きのある流れがダクト内に存在する場合でも、第１流路２３によりダストの進行方向が矯正されるため、第２流路２５（内部空間２０）へのダストの侵入を抑制できる。
従って、内部空間２０に配された湿度センサ５にダストが付着するのを抑制することができる。
この結果、湿度センサ５による湿度の測定精度を向上させることができる。

〔実施例２〕
実施例２の空気流量測定装置１を、図５を用いて説明する。実施例１とは異なる点を中心に説明する。
なお、実施例１と同じ符号は、同一の機能物を示すものであって、先行する説明を参照する。

本実施例の空気流量測定装置１では、第１流路２３の流路内壁面の内、分岐口２４が開口する側の流路内壁面を第１壁面３１とすると、分岐口２４の上流に位置する第１壁面３１に、突起３３が設けられている。

具体的には、図５に示すように、分岐口２４の開口縁の内、分岐口２４の上流側に位置する部分に、下方（第１流路２３の流路内壁面から流路内部に向かう方向）に突出する突起３３が設けられている。

これによれば、第１流路２３内の流れを分岐口２４から遠ざかる方向への流れに矯正しやすくなる。このため、分岐口２４から第２流路２５（内部空間２０）へのダストの侵入をより低減することができる。また、突起３３にダストが衝突することで分岐口２４からのダストの侵入が抑制される。

〔実施例３〕
実施例３の空気流量測定装置１を、図６を用いて説明する。実施例１とは異なる点を中心に説明する。
なお、実施例１及び２と同じ符号は、同一の機能物を示すものであって、先行する説明を参照する。

本実施例では、分岐口２４の上流に位置する第１壁面３１が、第１流路２３の流路面積を下流に向かって減少させる形状に形成されている。
具体的には、図６に示すように、第１壁面３１は第１流路２３の流路面積を下流に向かって減少させるような曲面に形成されている。
これによれば、実施例２と同様に、第１流路２３内の流れを分岐口２４から遠ざかる方向への流れに矯正しやすくなる。このため、分岐口２４から第２流路２５へのダストの侵入をより低減することができる。

〔実施例４〕
実施例４の空気流量測定装置１を、図７を用いて説明する。実施例１とは異なる点を中心に説明する。
なお、実施例１及び２と同じ符号は、同一の機能物を示すものであって、先行する説明を参照する。

本実施例では、分岐口２４より下流側で出口２８の上流側に位置する第１壁面３１に、突起３４が設けられている。
具体的には、図７に示すように、出口２８の開口縁の内、出口２８の上流側に位置する部分に、下方（第１流路２３の流路内壁面から流路内部に向かう方向）に突出する突起３４が設けられている。

これによれば、実施例１〜３と比較してダスト分離効果は低減するものの、第２流路２５への流量が増大するために湿度センサ５による湿度検出の応答性が向上する。

〔実施例５〕
実施例５の空気流量測定装置１を、図８を用いて説明する。実施例１とは異なる点を中心に説明する。
なお、実施例１と同じ符号は、同一の機能物を示すものであって、先行する説明を参照する。

本実施例では、ハウジング３及び湿度センサケース６が、ベース部２からダクトＤの内側に一体的に突出して設けられている。
実施例１では、ハウジング３と湿度センサケース６とがそれぞれダクトＤの内側に突出するように設けられており、ベース部２から湿度センサケース６はハウジング側面３ａの外側でハウジング側面３ａに垂直な方向に離間して設けられていた。

これに対して、本実施例ではハウジング側面３ａと湿度センサケース６とは離間しておらず、ハウジング側面３ａから湿度センサケース６が隆起するように形成されている。ハウジング３と湿度センサケース６は一体的に樹脂成形されている。

これによれば、実施例１の作用効果を奏するとともに、部品点数を削減することができる。

〔実施例６〕
実施例６の空気流量測定装置１を、図９及び図１０を用いて説明する。実施例５とは異なる点を中心に説明する。
なお、実施例１及び５と同じ符号は、同一の機能物を示すものであって、先行する説明を参照する。

本実施例の空気流量測定装置１は、第１流路２３の代わりに、第２流路２５の分岐口２４（内部空間２０への空気の導入口２０ａである）の開口面に対向する位置（開口面の下方）に整流板３７を配置している。

すなわち、本実施例では、内部空間２０への空気の導入口２０ａが、主流方向に対して略垂直な方向に開口している。そして、ダスト分離手段２１は、内部空間２０への空気の導入口２０ａの開口面２０ｂに対向する位置に設けられるとともに、ダクト内の空気の流れを開口面２０ｂに対して略平行な流れにガイドする整流板３７（ガイド手段）である。
整流板３７は、ハウジング側面３ａから隆起して設けられており、分岐口２４よりも上流側から出口２８の下流側に亘って主流方向に延びている。

湿度センサ５が配される内部空間２０への空気の導入口２０ａの開口周辺の流れを、整流板３７によって導入口２０ａの開口面２０ｂに対して略平行な流れにガイドするため、ダストは慣性によって開口面２０ｂに対して略平行に流れる。このため、導入口２０ａからの内部空間２０へのダストの侵入を抑制することができる。
また、第１流路２３を設ける場合と比較して、空気流量測定装置１がダクト内の流れに対して与える圧力損失を低減することができる。

〔実施例７〕
実施例７の空気流量測定装置１を、図１１を用いて説明する。実施例６とは異なる点を中心に説明する。
なお、実施例１及び６と同じ符号は、同一の機能物を示すものであって、先行する説明を参照する。

本実施例の気流量測定装置１では、ベース部２が湿度センサケース６の少なくとも一部をなし、内部空間２０の少なくとも一部が、ベース部２に形成されている。
例えば、図１１に示すように、内部空間２０はベース部２の内部に形成されている。そして、内部空間２０への空気の導入口２０ａは、ベース部２のダクトＤ内に曝される面２ｃに開口している。
なお、整流板３７は、実施例６と同様にハウジング側面３ａから隆起して設けられている。

本実施例によっても実施例６と同様の作用効果を奏する。また加えて、内部流路２０を形成するための外殻をベース部２が兼ねるため、部品点数を削減することができる。

〔変形例〕
実施例では、第２流路２５は、分岐口２４から導入された空気を第１流路２３に戻すために第１流路２３の流路内壁面に開口する出口２８を有していたが、第２流路２５の下流端が閉塞されていてもよい（図１２参照）。この場合でも、ダスト分離効果を得ることができる。
なお、実施例６の整流板３７は、内部空間２０への空気の導入口２０ａの開口周辺の流れを、導入口２０ａの開口面２０ｂに対して略平行な流れにガイドしていたが、導入口２０ａから遠ざかる流れにガイドするものであってもよい。

１ 空気流量測定装置
３ ハウジング
４ 流量センサ
５ 湿度センサ
６ 湿度センサケース
２０ 内部空間
２１ ダスト分離手段
Ｄ ダクト

Claims (9)

1. ダクト（Ｄ）の内部を流れる空気の一部を取り込むバイパス流路を有するハウジング（３）、前記バイパス流路内に配設される流量センサ（４）、および、前記ハウジング（３）の外側で前記ダクト（Ｄ）の内部を流れる空気の湿度を検出するための湿度センサ（５）を備える湿度検出機能付き空気流量測定装置において、
   前記湿度センサ（５）を収容するとともに、前記ダクト（Ｄ）の内部を流れる空気の一部を前記湿度センサ（５）の被検出空気として取り込む内部空間（２０）と、前記内部空間（２０）へ空気を取り込む際に、空気に含まれるダストを分離して、前記ダスト分離後の空気を前記内部空間（２０）へ流すダスト分離手段（２１）とを有する湿度センサケース（６）を備えることを特徴とする湿度検出機能付き空気流量測定装置。
2. 請求項１に記載の湿度検出機能付き空気流量測定装置において、
   前記湿度センサケース（６）は、
   前記ダクト（Ｄ）の内部を流れる空気の一部を取り込む第１流路（２３）と、前記第１流路（２３）の途中に開口する分岐口（２４）から前記第１流路（２３）を流れる空気の一部を取り込む第２流路（２５）とを有し、
   前記第２流路（２５）が前記内部空間（２０）として、前記第１流路（２３）がダスト分離手段（２１）として機能し、前記第１流路（２３）と前記第２流路（２５）との分岐で、前記ダストを分離して、前記ダストを前記第１流路（２３）側に流すことを特徴とする湿度検出機能付き空気流量測定装置。
3. 請求項２に記載の湿度検出機能付き空気流量測定装置において、
   前記第２流路（２５）は、前記分岐口（２４）から取り込んだ空気を前記第１流路（２３）に戻すための出口（２８）を有していることを特徴とする湿度検出機能付き空気流量測定装置。
4. 請求項２または３に記載の湿度検出機能付き空気流量測定装置において、
   前記第１流路（２３）の流路内壁面の内、前記分岐口（２４）が開口する側の流路内壁面を第１壁面（３１）とすると、
   前記分岐口（２４）の上流に位置する前記第１壁面（３１）に、突起（３３）が設けられていることを特徴とする湿度検出機能付き空気流量測定装置。
5. 請求項２または３に記載の湿度検出機能付き空気流量測定装置において、
   前記第１流路（２３）の流路内壁面の内、前記分岐口（２４）が開口する側の流路内壁面を第１壁面（３１）とすると、
   前記分岐口（２４）の上流に位置する前記第１壁面（３１）が、前記第１流路（２３）の流路面積を下流に向かって減少させる形状に形成されていることを特徴とする湿度検出機能付き空気流量測定装置。
6. 請求項３に記載の湿度検出機能付き空気流量測定装置において、
   前記出口（２８）は、前記第１流路（２３）の流路内壁面の内、前記分岐口（２４）が開口する位置よりも前記第１流路（２３）における下流側に開口しており、
   前記第１流路（２３）の流路内壁面の内、前記出口（２８）が開口する側の流路内壁面を第１壁面（３１）とすると、
   前記分岐口（２４）より下流側で前記出口（２８）の上流側に位置する前記第１壁面（３１）に、突起（３４）が設けられていることを特徴とする湿度検出機能付き空気流量測定装置。
7. 請求項１に記載の湿度検出機能付き空気流量測定装置において、
   前記ダクト（Ｄ）が形成する空気の流れ方向を主流方向とすると、
   前記内部空間（２０）への空気の導入口（２０ａ）は、主流方向に対して略垂直な方向に開口しており、
   前記ダスト分離手段（２１）は、前記導入口（２０ａ）の開口面（２０ｂ）に対向する位置に設けられるとともに、前記ダクト内の空気の流れを前記開口面（２０ｂ）に対して略平行な流れにガイドするガイド手段（３７）であることを特徴とする湿度検出機能付き空気流量測定装置。
8. 請求項１〜７のいずれか１つに記載の湿度検出機能付き空気流量測定装置において、
   前記ダクト（Ｄ）の壁面に開口する取付け穴（Ｄａ）に嵌合して前記ダクト（Ｄ）に取付けられるベース部（２）を備え、
   前記ハウジング（３）及び前記湿度センサケース（６）は、前記ベース部（２）から前記ダクト（Ｄ）の内側に一体的に突出して設けられていることを特徴とする湿度検出機能付き空気流量測定装置。
9. 請求項１〜７のいずれか１つに記載の湿度検出機能付き空気流量測定装置において、
   前記ダクト（Ｄ）の壁面に開口する取付け穴（Ｄａ）に嵌合して前記ダクト（Ｄ）に取付けられるベース部（２）を備え、
   前記ハウジング（３）は、前記ベース部（２）から前記ダクト（Ｄ）の内側に延びて配設され、
   前記ベース部（２）は、前記湿度センサケース（６）の少なくとも一部をなし、
   前記内部空間（２０）の少なくとも一部が、前記ベース部（２）に形成されていることを特徴とする湿度検出機能付き空気流量測定装置。

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