JP2020046292A - 流量測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被計測流体の逆流による計測誤差の発生を抑制できる技術を提供する。【解決手段】流量測定装置１０Ａは、被計測流体の主流方向Ｙの上流側に向かって開口する第１開口５５と、前記主流方向において前記第１開口と対向する位置に設けられる第２開口５６と、前記第２開口とは異なる位置に設けられる第３開口５７と、を有するハウジング５０と、前記第１開口と前記第２開口とを接続する第１流路６１と、前記第１流路から分岐し、前記第１流路と前記第３開口とを接続する第２流路７０と、前記第２流路に配置され、前記第２流路を流れる前記被計測流体の流量を検出する検出部７５と、前記主流方向において前記第１流路の一部に配置され、少なくとも一部が前記第１流路において前記第１開口よりも前記第２開口に近い位置に配置される板状部材８１と、を備える。【選択図】図４

Description

本開示は、流量測定装置に関する。

従来から、管路を流れる被計測流体の流量を計測する種々の流量測定装置が提案されている。例えば、下記の特許文献１には、被計測流体をハウジング内に取り込み、ハウジング内の流路の分岐構造によって被計測流体から異物が分離させ、異物が分離された被計測流体の流量を検出部において測定する流量測定装置が開示されている。そうした流量計測装置では、通常、ハウジングに、被計測流体から分離させた異物を排出させるための開口と、検出部を通過した被計測流体をハウジングの外部へと排出させるための開口と、が設けられる。

特開２０１７−１９０９４８号公報

ここで、例えば、内燃機関に接続された吸気配管などの管路では、被計測流体が、一時的に、通常の主流方向とは反対の逆流方向に流れる場合がある。そうした管路に取り付けられる流量計測装置は、主流方向に流れる被計測流体の流量のみならず、逆流方向に流れる被計測流体の流量も精度よく計測できることが望ましい。

しかしながら、上記の特許文献１のように、ハウジング内の流路に異物を分離させるための分岐構造を設けている場合、被計測流体が逆流したときに、異物を排出するための開口から検出部の方へと逆流の動圧が伝達される可能性がある。こうした逆流の動圧は、検出部付近で予期せぬ渦を生じさせ、検出部に計測誤差を生じさせる原因となる。また、被計測流体が逆流すると、被計測流体が主流方向に流れているときにハウジング外部に排出された異物が、被計測流体の逆流によって、その異物を排出した開口の方へと押し返されて、検出部まで進入し、計測誤差を生じさせる可能性もある。管路において被計測流体が逆流するときの流量測定装置における計測誤差の発生を抑制することについては依然として改良の余地がある。

本開示の技術は、以下の形態として実現することが可能である。

本開示の一形態は、管路（１１１）において被計測流体が、主流方向（Ｙ）に流れるときの流量と、前記主流方向とは反対の逆流方向に流れるときの流量と、をそれぞれ測定する流量測定装置（１０Ａ，１０Ｂ．１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｇ，１０Ｈ，１０Ｉ，１０Ｊ，１０Ｋ，１０Ｌ）として提供される。この形態の流量測定装置は、前記管路内に配置されるハウジング（５０）であって、前記主流方向の上流側に向かって開口する第１開口（５５）と、前記主流方向において前記第１開口と対向する位置に設けられ、前記被計測流体が流通する第２開口（５６）と、前記第２開口とは異なる位置に設けられ、前記被計測流体が流通する第３開口（５７）と、を有するハウジングと、前記ハウジングの内部に設けられ、前記第１開口と前記第２開口とを接続する第１流路（６１）と、前記第１流路から分岐し、前記第１流路と前記第３開口とを接続する第２流路（７０）と、前記第２流路に配置され、前記第２流路を流れる前記被計測流体の流量を検出する検出部（７５）と、前記主流方向において前記第１流路の一部に配置され、少なくとも一部が前記第１流路において前記第１開口よりも前記第２開口に近い位置に配置される板状部材（８１，８２，８３，８５，８６，８７，８８，８９，９０）と、を備える。

この形態の流量測定装置によれば、管路において被計測流体が逆流したときに、その逆流の動圧が、第２開口を通じて第２流路の検出部の方へと伝達されることが、板状部材によって抑制される。また、ハウジング外部の異物が、被計測流体の逆流によって第２開口を通じて検出部の方へと入り込むことが、板状部材によって抑制される。よって、管路において被計測流体が逆流したときの計測誤差の発生を抑制することができる。

燃焼システムの構成を示す概略図。 流量測定装置の取り付け位置における管路の概略断面図。 管路に固定された流量測定装置の固定部の概略平面図。 図２に示す４−４切断における第１実施形態の流量測定装置の概略断面図。 図４に示す５−５切断における第１実施形態のハウジングの概略断面図。 第２実施形態における流量測定装置の構成を示す概略断面図。 第３実施形態における流量測定装置の構成を示す概略断面図。 図７に示す８−８切断における第３実施形態のハウジングの概略断面図。 第４実施形態における流量測定装置の構成を示す概略断面図。 第５実施形態における流量測定装置の構成を示す概略断面図。 第６実施形態における流量測定装置の構成を示す概略断面図。 第７実施形態における流量測定装置の構成を示す概略断面図。 第８実施形態における流量測定装置の構成を示す概略断面図。 第９実施形態における流量測定装置の構成を示す概略断面図。 第１０実施形態における流量測定装置の構成を示す概略断面図。 第１１実施形態における流量測定装置の構成を示す概略断面図。

１．第１実施形態：
図１を参照する。第１実施形態における流量測定装置１０Ａは、例えば、燃焼システム１００において用いられる。燃焼システム１００は、車両等に搭載されて当該車両の駆動力を発生する。燃焼システム１００は、吸気部１１０と、内燃機関１２０と、排気部１３０と、ＥＣＵ１４０と、を備える。流量測定装置１０Ａは吸気部１１０に含まれる。

吸気部１１０は、流量測定装置１０Ａの他に、管路１１１と、エアクリーナ１１２と、スロットルバルブ１１３と、を備える。管路１１１は、内燃機関１２０に接続されている。管路１１１には、内燃機関１２０に供給される吸入空気が流れる。吸入空気には、後述するように排気ガスが混合されていてもよい。以下では、管路１１１において管路１１１の中心軸に沿った燃焼室１２１に向かう吸入空気の流れ方向を「主流方向」と呼ぶ。また、主流方向とは逆の吸入空気の流れ方向を「逆流方向」と呼ぶ。

エアクリーナ１１２と、流量測定装置１０Ａと、スロットルバルブ１１３とは、主流方向の上流側から、この順で、管路１１１に取り付けられている。エアクリーナ１１２は、吸入空気に含まれる塵や埃を除去する。流量測定装置１０Ａは、吸入空気の流量を計測する。流量測定装置１０Ａは、被計測流体が管路１１１において主流方向に流れるときの流量と、逆流方向に流れるときの流量と、をそれぞれ区別して計測する。燃焼システム１００では、吸入空気が流量測定装置１０Ａの被計測流体であり、流量測定装置１０Ａの測定結果は吸気量を表す。スロットルバルブ１１３は、内燃機関１２０に供給される吸気量を調整する。

内燃機関１２０は、燃焼室１２１と、吸気通路１２２と、インジェクタ１２３と、吸気弁１２４と、点火プラグ１２５と、ピストン１２６と、排気通路１２７と、排気弁１２８と、を備える。燃焼室１２１は、吸気通路１２２を介して、吸気部１１０の管路１１１に接続されている。

吸気通路１２２には、インジェクタ１２３と吸気弁１２４とが設けられている。インジェクタ１２３は、管路１１１から吸気通路１２２に流入した吸入空気に、燃料を噴射して混合する。燃焼室１２１には、吸入空気に燃料が混合された混合ガスが流入する。吸気弁１２４は、吸気通路１２２の出口に設けられている。燃焼室１２１への混合ガスの流入は吸気弁１２４の開閉によって制御される。

点火プラグ１２５は、燃焼室１２１に流入した混合ガスに着火する。内燃機関１２０では、燃焼室１２１における混合ガスの燃焼圧によってピストン１２６が押されて運動する。燃焼室１２１は、排気通路１２７を通じて排気部１３０に接続されている。排気通路１２７の入口には排気弁１２８が設けられている。燃焼室１２１から排気通路１２７への排気ガスの排出は、排気弁１２８の開閉によって制御される。

排気部１３０は、排ガス管路１３１と、空燃比センサ１３２と、を備える。排ガス管路１３１は、排気通路１２７に接続されており、燃焼室１２１から排出された排気ガスを車両の外部へと導く。なお、排ガスの一部は、図示しない循環路を通じて、管路１１１の吸入空気に混合されてもよい。空燃比センサ１３２は、排ガス管路１３１に取り付けられており、排ガスに含まれる酸素量を検出する。

ＥＣＵ１４０は、燃焼システム１００の動作を制御する。ＥＣＵ１４０は、マイクロコンピュータと電源回路等によって構成される演算処理回路である。マイクロコンピュータは、例えば、プロセッサ（ＣＰＵ）と、ＲＡＭ、ＲＯＭ、および、フラッシュメモリ等の記憶媒体と、入出力部と、を含む。ＥＣＵ１４０は、ＣＰＵがＲＡＭ上に読み込んだプログラムや命令を実行することによって、燃焼システム１００を制御するための種々の機能を発揮する。ＥＣＵ１４０の機能の少なくとも一部は、ＥＣＵ１４０を構成するアナログ回路によって実現されていてもよい。

ＥＣＵ１４０は、例えば、流量測定装置１０Ａや、空燃比センサ１３２、図示されていない燃焼圧センサ等から取得される計測結果を用いて、スロットルバルブ１１３の開度や、インジェクタ１２３から噴射される燃料噴射量を制御する。また、ＥＣＵ１４０は、吸気弁１２４および排気弁１２８の開閉や、点火プラグ１２５による混合ガスの点火を制御する。その他に、ＥＣＵ１４０は、ＥＧＲ量の制御をおこなってもよい。なお、流量測定装置１０Ａは、上述したように、被計測流体が主流方向に流れるときの流量と逆流方向に流れるときの流量とを区別して計測できるため、管路１１１での被計測流体の流れ方向の変化を上述の制御に適切に反映させることができる。

図２および図３を参照する。図２および図３には、互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚ軸が図示されている。以下では、Ｘ軸、Ｙ軸、および、Ｚ軸のそれぞれの正方向を、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、および、Ｚ軸方向と呼び、それぞれの負の方向を、−Ｘ軸方向、−Ｙ軸方向、および、−Ｚ軸方向と呼ぶ。Ｘ軸方向は、流量測定装置１０Ａの取り付け位置における管路１１１の中心軸に直交する。Ｘ軸方向は、Ｚ軸方向を下としてＹ軸方向に見たときに右方向を向いている。Ｙ軸方向は、流量測定装置１０Ａの取り付け位置における管路１１１の中心軸に平行であり、流量測定装置１０Ａの取り付け位置における被計測流体の主流方向に一致する。Ｚ軸方向は、管路１１１に対する流量測定装置１０Ａの本体部２０の挿入方向に一致する。Ｘ軸、Ｙ軸、および、Ｚ軸は、他の参照図においても、適宜、図示されている。

図２を参照する。流量測定装置１０Ａは、管路１１１内に配置されて被計測流体に曝される本体部２０と、管路１１１に固定される固定部３０と、管路１１１の外部に配置されるコネクタ部４０と、を備える。本体部２０は、管路１１１に設けられた開口部１１１ｏを通じて、管路１１１内に、Ｚ軸方向に挿入される。本体部２０の構成の詳細については後述する。

図２に示すように、固定部３０は、本体部２０における管路１１１の開口部１１１ｏ側の基端部２１に連結されている。固定部３０が、管路１１１の開口部１１１ｏに固定されることによって、本体部２０の挿入方向における先端部２２は、管路１１１の内壁面から離間した位置に保持される。第１実施形態では、流量測定装置１０Ａは、本体部２０の基端部２１が重力方向上側となり、先端部２２が重力方向下側となるように管路１１１に取り付けられる。第１実施形態では、Ｚ軸方向として示される本体部２０の挿入方向は、重力方向上側から下側に向かう方向である。なお、本体部２０の挿入方向は、重力方向に平行な方向には限定されず、重力方向に対して斜めに、重力方向上側から下側に向かう方向であってもよい。

固定部３０は、封止部３２と、フランジ３３と、を備える。封止部３２は、管路１１１の開口部１１１ｏを気密に封止する。Ｚ軸方向に平行な方向に見たときに封止部３２の外周形状は、開口部１１１ｏの開口形状とほぼ一致する。封止部３２の外周には、開口部１１１ｏの内周面に気密に接触するＯリング３２ｒが嵌められている。なお、図４では、便宜上、Ｏリング３２ｒの図示は省略されている。封止部３２の−Ｚ軸方向側にはフランジ３３が設けられている。

図３に示すように、フランジ３３は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に沿って張り出した平板状の部位である。フランジ３３は、ボルト３４によって管路１１１に締結される。フランジ３３には、ボルト３４が挿入されるボルト孔が設けられている。また、管路１１１のボルト孔に対応する位置にはボルト３４を受け入れる図２に示すボス１１１ｂが設けられている。図３では、便宜上、ボス１１１ｂの位置を破線で図示してある。フランジ３３がボルト３４によって管路１１１に固定されることによって、本体部２０のハウジング５０が管路１１１内の予め決められた位置に固定される。

図２および図３に示すように、コネクタ部４０は、フランジ３３からＸ軸方向に延び出た位置に設けられている。図２に示すように、コネクタ部４０は、フランジ３３によって管路１１１の外周面から離間した位置に保持されている。コネクタ部４０は、図示しない信号線を介して本体部２０内に配置されている図４に示す検出部７５に電気的に接続されている。コネクタ部４０は、図示しないケーブルを介して、ＥＣＵ１４０に電気的に接続されており、測定結果を表す信号をＥＣＵ１４０に出力する。

図２を参照する。第１実施形態では、流量測定装置１０Ａは、さらに、温度センサ４１を備えている。温度センサ４１は、封止部３２に固定されており、本体部２０からＸ軸方向に離間した位置において、本体部２０と平行に封止部３２からＺ軸方向に延び出ている。温度センサ４１は、管路１１１を流れる被計測流体の温度を計測し、その計測結果を、コネクタ部４０を通じてＥＣＵ１４０に出力する。他の実施形態では、温度センサ４１は、省略されてもよい。

図２、図４、および、図５を参照して流量測定装置１０Ａの本体部２０の構成を説明する。本体部２０は、内部空間を有する中空のハウジング５０を備える。図２および図４に示すように、第１実施形態では、ハウジング５０は、平板な直方体形状を有している。図２に示すように、ハウジング５０は、管路１１１での被計測流体の主流方向であるＹ軸方向に交差する方向に互いに対向する第１側壁部５１と第２側壁部５２とを有している。第１実施形態では、第１側壁部５１と第２側壁部５２とはＸ軸方向および−Ｘ軸方向に互いに対向している。第１実施形態では、固定部３０によって本体部２０が管路１１１に固定されているときに、第１側壁部５１は−Ｘ軸方向側に位置し、第２側壁部５２はＸ軸方向側に位置している。また、第１側壁部５１と第２側壁部５２とは、図５に示すように、全体として管路１１１での被計測流体の主流方向であるＹ軸方向に沿って配置される。

なお、本明細書において、ある主体がある方向に「沿って」いる、と言うときは、その主体の姿勢は、その対象とする方向に平行な姿勢には限定されない。その主体は、その対象とする方向に対してある程度の傾斜角を有する姿勢を有していてもよい。例えば、その主体は、対象とする方向に対して、概ね１０°以下の角度で傾斜する姿勢を有していてもよい。また、その主体の全体が対象とする方向に直線的に沿っていなくともよい。従って、例えば、その主体の一部または全体が湾曲していても、凹凸していても、その主体を全体として見たときに概ね、その対象とする方向に沿っていればよい。

図４に示すように、ハウジング５０は、正面壁部５３と背面壁部５４とを有する。図２および図３に示すように、正面壁部５３と背面壁部５４とは、第１側壁部５１と第２側壁部５２との間に位置し、第１側壁部５１と第２側壁部５２のそれぞれに交差する。図４に示すように、ハウジング５０のＺ軸方向の長さは、Ｙ軸方向の長さより大きい。また、図５に示すように、ハウジング５０のＸ軸方向の長さはＹ軸方向の長さよりも小さい。

図２を参照する。ハウジング５０は、正面壁部５３と第２側壁部５２との間の角部からＸ軸方向に突起している軸状の保護突起部４２を有している。保護突起部４２は省略されてもよい。

図２、図４、および、図５を参照する。ハウジング５０には、主流方向に流れる被計測流体をハウジング５０の内部に取り込むための第１開口５５が設けられている。第１開口５５は、固定部３０によって本体部２０が管路１１１に固定されているときに、−Ｙ軸方向、つまり、管路１１１での被計測流体の主流方向の上流側に向かって開口する。第１実施形態では、第１開口５５は、正面壁部５３において開口している。第１開口５５は、図２に示すように、正面壁部５３のＺ軸方向における端部に設けられている。第１開口５５は、管路１１１の中心軸に近い位置に配置されるように設けられていることが望ましい。

図４および図５を参照する。ハウジング５０には、被計測流体の主流方向において第１開口５５に対向する位置に第２開口５６が設けられている。第２開口５６は、背面壁部５４に設けられている。第２開口５６は、後述するように、第１開口５５から取り込まれた被計測流体に含まれる異物をハウジング５０の外部に排出するための排出口として機能する。

第１実施形態では、第２開口５６の開口面積は、第１開口５５の開口面積とほぼ等しい。ここでの第２開口５６の開口面積は、後述の板状部材８１が配置されていない状態での第２開口５６の外周によって規定される開口領域の面積を意味する。また、「ほぼ等しい」とは、ある程度の差が許容されることを意味する。「ある程度の差」とは、例えば、製造誤差や公差としてもよいし、±５％程度の差としてもよい。

図２および図５を参照する。ハウジング５０には、第２開口５６とは異なる位置に、被計測流体が流通する第３開口５７が設けられている。第３開口５７は、後述する第２流路７０に接続されている。第１実施形態では、第３開口５７は、第１側壁部５１において、−Ｘ軸方向に開口している。

ハウジング５０の内部には、第１開口５５と第２開口５６とを接続する第１流路６１が設けられている。第１実施形態では、第１流路６１は、第１開口５５からＹ軸方向に沿って概ね直線状に延びている。

図４を参照する。ハウジング５０の内部には、第１流路６１から分岐する第２流路７０が設けられている。第１実施形態では、第２流路７０は、第１流路６１から−Ｚ軸方向側に分岐している。

第２流路７０は、第１流路６１から背面壁部５４側に向かって斜めに分岐して、本体部２０の基端部２１側に向かって−Ｚ軸方向に直線状に延びている入口側流路７０ａを有している。また、第２流路７０は、入口側流路７０ａに接続され、入口側流路７０ａから正面壁部５３側に向かって−Ｙ軸方向に延びている中間流路７０ｂを有している。さらに、第２流路７０は、中間流路７０ｂの−Ｙ方向側の端部から本体部２０の先端部２２側に向かって、第１流路６１の手前まで、Ｚ軸方向に直線状に延びている出口側流路７０ｃを有している。出口側流路７０ｃは、第１側壁部５１において開口している第３開口５７に接続されている。

第２流路７０の途中には、被計測流体の流量を検出する検出部７５が設けられている。第１実施形態では、検出部７５は中間流路７０ｂに設けられている。第１実施形態では、検出部７５は、温度差方式によって被計測流体の流量を検出する。検出部７５は、被計測流体を加熱する図示しない加熱ヒータと、被計測流体の流れ方向に沿って配置された図示しない複数の温度センサと、を有している。温度センサは、例えば、感温抵抗体によって構成され、加熱ヒータは、例えば、発熱抵抗体によって構成される。温度センサは、加熱ヒータの上流側と下流側の両方に配置されている。検出部７５は、加熱ヒータの上流側と下流側との温度差から被計測流体の流量を検出する。

検出部７５は、第２流路７０において被計測流体が第１流路６１から第３開口５７に向かう方向に流れる被計測流体の流量を順流での流量として出力する。また、検出部７５は、第２流路７０において被計測流体が第３開口５７から第１流路６１に向かう方向に流れているときの被計測流体の流量を逆流での流量として出力する。上述した温度差方式を採用している第１実施形態の検出部７５は、温度勾配の向きによって、第２流路７０での被計測流体の流れ方向が、順流の方向であるのか逆流の方向であるのかを判別することができる。

図４および図５を参照する。第１流路６１の一部には、板状部材８１が配置されている。第１実施形態では、板状部材８１は、第１流路６１の第２開口５６側の端部に配置されている。板状部材８１は、第１流路６１の下流側流路部位６３に配置されている。下流側流路部位６３は、第１流路６１において開口している第２流路７０の開口端部７１よりも被計測流体の主流方向における下流側に位置する第１流路の一部位である。板状部材８１は、Ｙ軸方向において下流側流路部位６３全体にわたって配置されており、そのＹ軸方向側の端部が第２開口５６に位置している。第１実施形態では、板状部材８１は、平板状であり、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に沿って配置されている。図５に示すように、板状部材８１は、下流側流路部位６３においてＸ軸方向にわたって配置されており、第１側壁部５１と第２側壁部５２とを連結している。板状部材８１の機能については後述する。

図４を参照して、流量測定装置１０Ａのハウジング５０内での被計測流体の流れを説明する。まず、被計測流体が管路１１１を主流方向に流れている場合を説明する。この場合には、被計測流体は、第１開口５５を通じてハウジング５０内の第１流路６１に導入される。流量測定装置１０Ａでは、第１開口５５が−Ｙ軸方向に向かって開口しているため、管路１１１を主流方向に流れる被計測流体をハウジング５０内へと円滑に導入することができる。

第１開口５５から導入された被計測流体は、第１流路６１に沿ってＹ軸方向に流れ、一部が、検出部７５が配置されている第２流路７０へと分流する。被計測流体に含まれる塵や水分など、被計測流体の分子よりも重い質量を有する異物は、第１流路６１に沿って流れる被計測流体とともに、第２開口５６へと導かれ、そのままハウジング５０の外部へと排出される。

異物が分離され、第２流路７０の方へと流入した被計測流体は、第２流路７０の端部に設けられている第３開口５７からハウジング５０の外部へと流出する。検出部７５は、第２流路７０を通過する被計測流体の流量を計測する。

流量測定装置１０Ａでは、被計測流体が主流方向に流れているときには、第１流路６１と第２流路７０の分岐構造によって被計測流体中の異物が第２流路７０に進入することが抑制される。そのため、検出部７５は、異物が分離された被計測流体の流量を精度よく計測することができる。

第１実施形態では、第２流路７０が第１流路６１より重力方向上側に位置しているため、重力の作用により、異物が第２流路７０へと進入することが抑制される。また、第１実施形態では、上述したように、第１開口５５と第２開口５６の開口面積がほぼ等しいため、第２開口５６から異物がより一層、排出されやすい。

次に、管路１１１において被計測流体が逆流する場合について説明する。この場合には、管路１１１の被計測流体は、第３開口５７を通じて第２流路７０の出口側流路７０ｃに流入し、中間流路７０ｂおよび出口側流路７０ｃを経て、第１流路６１へと流れる。検出部７５は、第３開口５７から流入した第２流路７０を流れる被計測流体の流量を計測する。第１実施形態では、第３開口５７が第１側壁部５１に設けられており、管路１１１での被計測流体の流れ方向に交差する方向に開口している。そのため、気体分子よりも質量が高く大きい慣性力が働く異物が、逆流の被計測流体とともに第３開口５７に流入することが抑制される。

ここで、流量測定装置１０Ａでは、第１流路６１の第２開口５６近傍に板状部材８１が配置されている。管路１１１において被計測流体が逆流したときには、板状部材８１が、その逆流に対する邪魔板として機能するため、第２開口５６を通じてハウジング５０内部の第１流路６１へと流入する被計測流体の逆流の動圧が、第２流路７０へと伝達されることが抑制される。よって、そうした逆流の動圧が、第３開口５７から第１流路６１に向かう第２流路７０での被計測流体の流れに作用して、検出部７５の近傍で、予期せぬ渦が生じることが抑制される。そのため、検出部７５の計測誤差の発生が抑制される。

また、被計測流体の流れ方向が主流方向から逆流方向に切り替わった直後には、第２開口５６から排出されたばかりの異物が、被計測流体の逆流によってハウジング５０内に戻ってしまう場合がある。そうした場合でも、板状部材８１が邪魔板として機能するため、第２開口５６を通じてハウジング５０内へと戻った異物が、第１流路６１で開口している開口端部７１を通じて第２流路７０へと入り込むことが抑制される。よって、そうした異物による計測誤差の発生が抑制される。

第１実施形態では、板状部材８１はＸ軸方向およびＹ軸方向に沿って配置されており、Ｚ軸方向に向く面を有している。そのため、−Ｚ軸方向側からの逆流の動圧の伝達や異物を、より効果的に遮ることができる。

第１実施形態では、第２開口５６を通じて第１流路６１に流入した被計測流体の逆流は、板状部材８１によって−Ｙ軸方向に沿って流れるように誘導される。そのため、第１流路６１へと流入した被計測流体および異物が、第１流路６１の−Ｚ軸方向側にある第２流路７０へと流入してしまうことが抑制される。また、板状部材８１が主流方向に沿って配置されていれば、被計測流体が主流方向に流れているときの第１流路６１での被計測流体の流れが円滑化されるため、第２開口５６を通じた異物の排出性が向上する。

第１実施形態では、第１流路６１の下流側流路部位６３にのみ配置されているため、第１流路６１の流路抵抗の増加が抑制されている。加えて、第１実施形態では、板状部材８１のＹ軸方向側の端部が第２開口５６に位置しており、ハウジング５０の外部へと延び出ておらず、流量測定装置１０Ａの本体部２０が小型に構成されている。

以上のように、第１実施形態の流量測定装置１０Ａによれば、第１流路６１に配置された板状部材８１によって、被計測流体に逆流が生じたときの計測誤差の発生が抑制されている。その他に、第１実施形態の流量測定装置１０Ａによれば、第１実施形態中で説明した種々の作用効果を奏することができる。

２．種々の実施形態：
以下では、第１実施形態の流量測定装置１０Ａの構成を一部改変した構成を第２実施形態〜第１２実施形態として説明する。以下の各実施形態の構成は、特段の説明を設けていない構成については、第１実施形態で説明した構成と共通する。また、第１実施形態と共通する構成部には、第１実施形態と共通する符号を付して説明する。以下の各実施形態の構成においても、第１実施形態と共通する構成を有していることによって、第１実施形態で説明した種々の作用効果を奏することができる。

２−１．第２実施形態：
図６を参照する。第２実施形態の流量測定装置１０Ｂでは、第１流路６１の下流側流路部位６３に、複数の板状部材８１がＺ軸方向に配列されている。各板状部材８１は並列に並んでいる。第２実施形態の流量測定装置１０Ｂによれば、邪魔板として機能する板状部材８１が多い分だけ、開口端部７１を通じた第２流路７０への逆流の動圧の伝達や異物の進入がより一層抑制される。また、各板状部材８１が並列に配列されているため、複数の板状部材８１が設けられていることによる第１流路６１の流路抵抗の増大が抑制されている。

２−２．第３実施形態：
図７および図８を参照する。第３実施形態の流量測定装置１０Ｃは、第１実施形態の板状部材８１とは異なる配置角度で設置された１枚の板状部材８２を有している。第３実施形態の板状部材８２は、下流側流路部位６３においてＹ軸方向およびＺ軸方向に沿って配置されている点以外は、第１実施形態の板状部材８１とほぼ同じである。板状部材８２は、下流側流路部位６３においてＺ軸方向にわたって架設されている。第３実施形態の流量測定装置１０Ｃによれば、板状部材８２がＸ軸方向および−Ｘ軸方向に向く面を有しているため、板状部材８２のＸ軸方向側や−Ｘ軸方向側から第２流路７０の開口端部７１に向かう方向への逆流の動圧の伝達や異物の進入を効果的に遮ることができる。

２−３．第４実施形態：
図９を参照する。第４実施形態の流量測定装置１０Ｄは、第３実施形態で説明した板状部材８２が複数、第１流路６１の下流側流路部位６３に配置されている。第４実施形態では、複数の板状部材８２は、Ｘ軸方向に並列に配列されている。第４実施形態の流量測定装置１０Ｄによれば、邪魔板として機能する板状部材８２が多い分だけ、開口端部７１を通じた第２流路７０への逆流の動圧の伝達や異物の進入がより一層抑制される。また、各板状部材８２が並列に配列されているため、複数の板状部材８２が設けられていることによる第１流路６１の流路抵抗の増大が抑制されている。

２−４．第５実施形態：
図１０を参照する。第５実施形態の流量測定装置１０Ｅは、第１実施形態の板状部材８１とは異なる配置角度で設置された１枚の板状部材８３を有している。第５実施形態の板状部材８３は、第１の面８３ａが−Ｚ軸方向側かつ−Ｙ軸方向側に向き、第２の面８３ｂがＺ軸側かつＹ軸方向側に向くように、被計測流体の主流方向に対して傾斜した状態で下流側流路部位６３に配置されている。流量測定装置１０Ｅによれば、板状部材８３の第２開口５６側に向く傾斜面８３ｂによって、逆流方向に流れる被計測流体の動圧や異物を受け止めることができる。そのため、その動圧が第２流路７０の開口端部７１へと伝達されることや異物が開口端部７１を通じて第２流路７０に入り込むことが抑制される。また、流量測定装置１０Ｅでは、第２開口５６から第１流路６１に流入した逆流の被計測流体および異物が、板状部材８３の傾斜面８３ｂに沿って、第２流路７０の開口端部７１から離れる方向へと誘導される。よって、管路１１１において被計測流体が逆流するときに、第２流路７０内に渦が発生することや異物が入り込むことが抑制され、計測誤差の発生が抑制される。なお、他の実施形態では、第１流路６１の下流側流路部位６３において複数の板状部材８３が、第２実施形態の板状部材８１のように、Ｚ軸方向に並列に配列されていてもよい。

２−５．第６実施形態：
図１１を参照する。第６実施形態の流量測定装置１０Ｇは、第１実施形態の板状部材８１の代わりに、第６実施形態の板状部材８５を備えている。第６実施形態の板状部材８５の構成は、Ｙ軸方向側の端部に、−Ｚ軸方向側に斜めに折れ曲がった傾斜部位８５ｔを有している点以外は、第１実施形態の板状部材８１とほぼ同じである。傾斜部位８５ｔは、−Ｚ方向側かつ−Ｙ軸方向側に向く傾斜面８５ａと、Ｚ方向側かつＹ軸方向側に向く傾斜面８５ｂと、を有している。流量測定装置１０Ｇによれば、傾斜部位８５ｔの第２開口５６側に向く傾斜面８５ｂが、逆流方向に流れる被計測流体の動圧や異物を受け止めることができる。そのため、第２流路７０の開口端部７１への動圧の伝達や異物の進入が抑制される。また、傾斜部位８５ｔの傾斜面８５ｂによって、第２開口５６から第１流路６１に流入した逆流の被計測流体および異物が、板状部材８５よりＺ軸方向側の領域へと、第２流路７０の開口端部７１から離れる方向に誘導される。よって、管路１１１において被計測流体が逆流するときに、第２流路７０内に乱流が発生することや異物が入り込むことが抑制され、計測誤差の発生が抑制される。なお、他の実施形態では、第１流路６１の下流側流路部位６３において複数の板状部材８５が、第２実施形態の板状部材８１のように、Ｚ軸方向に並列に配列されていてもよい。

２−６．第７実施形態：
図１２を参照する。第７実施形態の流量測定装置１０Ｈは、第１実施形態の板状部材８１の代わりに、第７実施形態の板状部材８６を備えている。第７実施形態の板状部材８６の構成は、Ｙ軸方向側の部位ほど−Ｚ軸方向側に位置するように湾曲している点以外は、第１実施形態の板状部材８１とほぼ同じである。板状部材８６は、−Ｙ軸方向側に向く内周側湾曲面８６ａと、Ｙ軸方向側に向く外周側湾曲面８６ｂと、を有している。これらの湾曲面８６ａ，８６ｂは、被計測流体の主流方向に対して斜めに配置される傾斜面であると解釈できる。第７実施形態の流量測定装置１０Ｈによれば、第２開口５６側に外周側湾曲面８６ｂによって、逆流する被計測流体の動圧および異物を受け止めることができる。また、逆流する被計測流体およびそれに含まれる異物を外周側湾曲面８６ｂに沿って、第２流路７０の開口端部７１から離れる方向に誘導することができる。よって、管路１１１において被計測流体が逆流するときに、第２流路７０内に乱流が発生することや異物が入り込むことが抑制され、計測誤差の発生が抑制される。他の実施形態では、複数の板状部材８６が、下流側流路部位６３において、第２実施形態の板状部材８１のように、Ｚ軸方向に並列に配列されていてもよい。

２−７．第８実施形態：
図１３を参照する。第８実施形態の流量測定装置１０Ｉが備える板状部材８７の構成は、第１流路６１の下流側流路部位６３より−Ｙ軸方向側の領域に延長された延長部位８７ｅが追加されている点以外は、第５実施形態の板状部材８３とほぼ同じである。延長部位８７ｅは、第２流路７０の開口端部７１とＺ軸方向および−Ｚ軸方向に対向する位置に配置されている。板状部材８７は、第１開口５５よりもＹ軸方向側の領域から第２開口５６まで配置されている。つまり、板状部材８７は、被計測流体の主流方向において第１流路６１の全体にわたっては配置されておらず、被計測流体の主流方向において第１流路６１の一部に配置されている。

第８実施形態の流量測定装置１０Ｉでは、板状部材８７は、第５実施形態の板状部材８３と同様に、板状部材８７の−Ｙ軸方向側に向く傾斜面８７ａと、Ｙ軸方向側に向く傾斜面８７ｂと、を有している。傾斜面８７ｂは、第２開口５６側に向いており、第５実施形態で説明した板状部材８３の傾斜面８３ｂと同様の作用効果を奏することができる。また、板状部材８７の延長部位８７ｅは、第２流路７０の開口端部７１の下方にまで延び出ており、開口端部７１とＺ軸方向および−Ｚ軸方向に対向している。流量測定装置１０Ｉによれば、その延長部位８７ｅによって、板状部材８７よりＺ方向側の領域を流れる被計測流体や異物が、第２流路７０へと進入することを遮ることができる。その他に、流量測定装置１０Ｉによれば、第２流路７０の開口端部７１に対向する延長部位８７ｅの傾斜面８７ａによって、主流方向に流れる被計測流体に含まれる異物を第２開口５６へと誘導することができる。なお、他の実施形態では、複数の板状部材８７がＺ軸方向に並列に配列されていてもよい。この場合に、板状部材８７のそれぞれのＹ軸方向における長さは、一部または全部が異なっていてもよい。

２−８．第９実施形態：
図１４を参照する。第９実施形態の流量測定装置１０Ｊが備える板状部材８８の構成は、Ｙ軸方向側の端部に第２開口５６から延び出る延出部位８８ｅｘを有している点以外は、第８実施形態の板状部材８７とほぼ同じである。板状部材８８は、板状部材８７の−Ｙ軸方向側に向く傾斜面８８ａと、Ｙ軸方向側に向く傾斜面８８ｂと、を有している。また、第１流路６１の下流側流路部位６３から−Ｙ軸方向側の領域に延び出ている延長部位８８ｅを有している。第２開口５６側に向く傾斜面８８ｂや延長部位８８ｅは、第８実施形態で説明した板状部材８７の傾斜面８７ｂや延長部位８７ｅと同様な作用効果を奏することができる。流量測定装置１０Ｊでは、板状部材８８が延出部位８８ｅｘを有している分だけ、逆流する被計測流体の動圧や異物が第２流路７０の開口端部７１へと進入することが、さらに抑制される。なお、他の実施形態では、複数の板状部材８８がＺ軸方向に並列に配列されていてもよい。この場合に、板状部材８７のそれぞれのＹ軸方向における長さは、一部または全部が異なっていてもよい。

２−９．第１０実施形態：
図１５を参照する。第１０実施形態の流量測定装置１０Ｋが備える板状部材８９の構成は、Ｙ軸方向側の端部が第２開口５６より−Ｙ軸方向側に位置するように、Ｙ軸方向の長さが短縮されている点以外は、第８実施形態の板状部材８７とほぼ同じである。板状部材８９は、−Ｙ軸方向側に向く傾斜面８９ａと、Ｙ軸方向側に向く傾斜面８９ｂと、を有している。また、第１流路６１の下流側流路部位６３から−Ｙ軸方向側の領域に延び出ている延長部位８９ｅを有している。第２開口５６側に向く傾斜面８９ｂや延長部位８９ｅは、第８実施形態で説明した板状部材８７の傾斜面８７ｂや延長部位８７ｅと同様な作用効果を奏することができる。なお、他の実施形態では、複数の板状部材８９がＺ軸方向に並列に配列されていてもよい。この場合に、板状部材８９のそれぞれのＹ軸方向における長さは、一部または全部が異なっていてもよい。

２−１０．第１１実施形態：
図１６を参照する。第１１実施形態の流量測定装置１０Ｌが備える板状部材９０の構成は、−Ｙ軸方向側の端部が第１開口５５からハウジング５０の外部に延出するように、−Ｙ軸方向側に延長されている点以外は、第１０実施形態の板状部材８９とほぼ同じである。板状部材９０は、−Ｙ軸方向側に向く傾斜面９０ａと、Ｙ軸方向側に向く傾斜面９０ｂと、を有している。また、板状部材９０は、第２流路７０の開口端部７１と、Ｚ軸方向および−Ｚ軸方向に対向する部位を有している。第１１実施形態の流量測定装置１０Ｌによれば、被計測流体が主流方向に流れているときに、被計測流体に含まれる異物を、−Ｚ軸方向側の傾斜面９０ａに沿って下流側流路部位６３まで誘導することができる。そのため、第２流路７０への異物の進入が抑制される。また、被計測流体が逆流方向に流れるときに、Ｚ軸方向側の傾斜面９０ｂに沿って被計測流体を第１開口５５の方へと誘導することができる。そのため、逆流する被計測流体が第２流路７０の開口端部７１に流入することが抑制される。また、被計測流体が逆流方向に流れるときに、板状部材９０よりＺ軸方向側の領域にある異物が、第２流路７０の開口端部７１へと進入することが抑制される。なお、他の実施形態では、複数の板状部材９０がＺ軸方向に並列に配列されていてもよい。この場合に、板状部材９０のそれぞれのＹ軸方向における長さは、一部または全部が異なっていてもよい。

３．他の実施形態：
上記の各実施形態で説明した種々の構成は、例えば、以下のように改変することも可能である。以下に説明する他の実施形態はいずれも、上記の各実施形態と同様に、本開示の技術を実施するための形態の一例として位置づけられる。

（１）他の実施形態１：
流量計測装置において、主流方向において第１流路６１の一部に配置され、少なくとも一部が第１流路６１において第１開口５５よりも第２開口５６に近い位置に配置される板状部材は、上記の各実施形態の板状部材８１〜９０には限定されない。板状部材は、例えば、Ｘ軸方向に対して斜めに配置されていてもよいし、凹部や凸部、スリットなどを有していてもよい。また、上記の各実施形態の板状部材８１〜９０の構成は適宜組み合わせることが可能である。例えば、第１実施形態の板状部材８１と第２実施形態の板状部材８２とが互いに交差する状態で第１流路６１に配置されてもよい。また、第１実施形態の板状部材８１と第６実施形態の板状部材８５の両方が第１流路６１の下流側流路部位６３に配置されてもよい。第６実施形態の板状部材８５の−Ｙ軸方向側の端部に、第８実施形態の板状部材８７が有する延長部位８７ｅのように、第２流路７０の開口端部７１とＺ軸方向において対向する延長部位が設けられてもよい。

（２）他の実施形態２：
上記の各実施形態において、ハウジング５０は直方体形状以外の形状を有していてもよい。例えば、ハウジング５０は、Ｙ軸方向を長手方向とする楕円断面を有する楕円柱状の形状を有していてもよい。上記の各実施形態において、第１側壁部５１がＸ軸方向側となり、第２側壁部５２が−Ｘ軸方向側となるように入れ替えられてもよい。

（３）他の実施形態３：
上記の各実施形態において、検出部７５は、温度差方式の代わりに、他の方式の流量センサが用いられてもよい。検出部７５は、例えば、コリオリ式やカルマン渦式のセンサが採用されてもよい。検出部７５は、順流方向の流量と逆流方向の流量とを区別して検出しなくてもよい。

（４）他の実施形態４：
上記の各実施形態の流量測定装置１０Ａ〜１０Ｅ，１０Ｇ〜１０Ｌは、車両に搭載される燃焼システム１００の管路１１１以外に取り付けられてもよい。各実施形態の流量測定装置１０Ａ〜１０Ｅ，１０Ｇ〜１０Ｌは、例えば、燃料電池システムにおいて燃料電池に発電に用いられる反応ガスを供給する配管に取り付けられてもよい。

本開示の技術は、流量測定装置以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、流量測定装置に用いられるハウジングや、流量測定装置における流路構造、流量測定システム等の形態で実現することができる。

本開示の技術は、上述の実施形態や他の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須ではないと説明されているものに限らず、その技術的特徴が本明細書中に必須であると説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

１０Ａ 流量測定装置、１０Ｂ 流量測定装置、１０Ｃ 流量測定装置、１０Ｄ 流量測定装置、１０Ｅ 流量測定装置、１０Ｇ 流量測定装置、１０Ｈ 流量測定装置、１０Ｉ 流量測定装置、１０Ｊ 流量測定装置、１０Ｋ 流量測定装置、１０Ｌ 流量測定装置、５０ ハウジング、５５ 第１開口、５６ 第２開口、５７ 第３開口、６１ 第１流路、７０ 第２流路、７５ 検出部、８１ 板状部材、８２ 板状部材、８３ 板状部材、８５ 板状部材、８６ 板状部材、８７ 板状部材、８８ 板状部材、８９ 板状部材、９０ 板状部材、１１１ 管路

Claims (7)

1. 管路（１１１）において被計測流体が、主流方向（Ｙ）に流れるときの流量と、前記主流方向とは反対の逆流方向に流れるときの流量と、をそれぞれ測定する流量測定装置（１０Ａ，１０Ｂ．１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｇ，１０Ｈ，１０Ｉ，１０Ｊ，１０Ｋ，１０Ｌ）であって、
   前記管路内に配置されるハウジング（５０）であって、前記主流方向の上流側に向かって開口する第１開口（５５）と、前記主流方向において前記第１開口と対向する位置に設けられ、前記被計測流体が流通する第２開口（５６）と、前記第２開口とは異なる位置に設けられ、前記被計測流体が流通する第３開口（５７）と、を有するハウジングと、
   前記ハウジングの内部に設けられ、前記第１開口と前記第２開口とを接続する第１流路（６１）と、
   前記第１流路から分岐し、前記第１流路と前記第３開口とを接続する第２流路（７０）と、
   前記第２流路に配置され、前記第２流路を流れる前記被計測流体の流量を検出する検出部（７５）と、
   前記主流方向において前記第１流路の一部に配置され、少なくとも一部が前記第１流路において前記第１開口よりも前記第２開口に近い位置に配置される板状部材（８１，８２，８３，８５，８６，８７，８８，８９，９０）と、
   を備える、流量測定装置。
2. 請求項１記載の流量測定装置であって、
   前記第１流路には、複数の前記板状部材（８１，８２）が配置されている、流量測定装置。
3. 請求項１または請求項２記載の流量測定装置であって、
   前記板状部材は、前記主流方向に対して斜めに配置される傾斜面（８３ａ，８３ｂ，８５ａ，８５ｂ，８６ａ，８６ｂ，８７ａ，８７ｂ，８８ａ，８８ｂ，８９ａ，８９ｂ）を有する、流量測定装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の流量測定装置であって、
   前記板状部材は、前記第１流路において開口している前記第２流路の開口端部と対向する部位（８７ｅ，８８ｅ，８９ｅ，９０ｅ）を有する、流量測定装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の流量測定装置であって、
   前記板状部材は、前記第２開口から前記ハウジングの外部へと延び出ている部位（８８ｅｘ）を有する、流量測定装置。
6. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の流量測定装置であって、
   前記板状部材は、前記第１流路において開口している前記第２流路の開口端部より前記主流方向における下流側に設けられ、
   前記板状部材の前記主流方向における下流側の端部は、前記第２開口に位置している、流量測定装置。
7. 請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の流量測定装置であって、
   前記第２開口の開口面積は、前記第１開口の開口面積以上である、流量測定装置。

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