JP4881676B2 - 熱式流量測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、流体の流量を検出する流量測定装置に係り、特に流体が流れる副通路に流量検出部を形成し、この副通路内を流れる流体の流量を計測する熱式流量測定装置に関する。

熱式流量測定装置の技術として、流体が流れる主通路内（ボディ）に配置され、流体の一部が流れる副通路とを備えたものが広く知られている。副通路には、発熱抵抗体と感温抵抗体などの流量検出素子が配置されている。

そして従来の熱式流量測定装置においては、水等の液体の浸入対策として副通路内に溝，穴，リークホール等を備えたものがある。特許文献１では、流量検出素子に水滴等が付着及び堆積するのを防止するため、副通路入口部に複数の溝及び穴を設けている。また、特許文献２では、取付け角度によって水等が副通路内に堆積することを防止するためリークホールを設けている。

特開２００２−２５７６０８号公報 ＷＯ０３／００８９１３

解決しようとしている問題点は、熱式流量測定装置の取付け角度によっては、水が浸入した場合、副通路内に水が溜まってしまうことである。例えば、自動車における流量測定装置では、様々な角度で取付けられ、雨天時の走行においてタイヤからの水滴がエアクリーナーを経由して、副通路内に水が浸入する。そうした場合、副通路内に水が堆積し、流量検出素子及び感温抵抗体に到達してしまう。水が、到達するとセンサ部が電気的に短絡し、熱式流量測定装置としての機能を損なうことが懸念される。また、副通路内に水が堆積することによりセンサ出力に誤差が生じる。このため熱式流量測定装置としては取付け方向等の制限を行って本問題点の対策を行ってきた。

従来技術であるＷＯ０３／００８９１３に記載された技術では、副通路内にリークホールを設ける事で水等の液体が堆積することを防止しているが、副通路入口が天方向に取付けられた場合、構造的に排出性はあまり良くない。

一方、上記特開２００２−２５７６０８号公報に記載された技術では、曲率を持った副通路内に溝等を設け、水滴が流量検出素子に衝突することを抑えている。しかし、上記水等を排出する溝，貫通穴は小さく、熱式流量測定装置の取付け角度によっては、水等の堆積を防ぐのは困難となってしまう。

本発明の目的は、副通路内において水等の液体が溜まる事を防止するものとし、取付け角度に制限されない熱式流量測定装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は次のように構成される。

（１）曲率を持った副通路を備えた流量測定装置において、副通路の曲率頂点付近に貫通路を設け、液体等を排出する手段を備える。

（２）副通路内に浸入した液体の表面張力によって、上記（１）の貫通路が塞がれることを防止する構造とし、主通路に向かうに従い広がる形状とし、穴形状と広がり形状の組み合わせによって形成される。広がり形状とすることで、表面張力のバランスが崩れ易くなり穴を塞ぐ事がない。

（３）上記（１）の貫通路は、副通路入口と出口の間の側壁面に開口される。

本発明の効果は、副通路内のおける液体等の堆積を防止する事が可能となる。また、液体の表面張力により貫通路が塞がれることを防止する。これにより、取付け角度に制限されない熱式流量測定装置を実現するものである。

以下、本発明の実施形態について、添付図面にて説明する。

図１は、本発明を実施するための最良の形態である。また、図２，図３は図１における断面Ａ−Ａ，断面Ｂ−Ｂである。図１において、熱式流量測定装置１は、主通路６を形成するボディに挿入され、空気流れ１１に対して流体の一部を取り込む副通路５を有しており、その出口部５Ｂ付近に流量測定用センサ素子８が設置されている。また、副通路５中に配置された流量測定用センサ素子８，感温抵抗体９は、流量信号を外部に出力するため制御回路１３と電気的に接続されている。尚、上記副通路５は、熱式流量測定装置１の副通路モールド部材７とベース部材３によって形成されている。

図４に副通路モールド部材の外観図を示しており、本発明である貫通路１０は、副通路入口５Ａと出口５Ｂの間となる曲率の頂点付近に形成されている。曲率を持った副通路５の場合、熱式流量測定装置１の取付け角度によっては、曲率の頂点付近が最も水等の液体が堆積し易い。

図５，図７は、副通路モールド部材７の斜視図である。図に示されるように貫通路１０は、副通路５の外壁面７Ａと内壁面７Ｂを穴形状で貫通しており、側壁面７Ｃに広がり形状を形成している。

図８は、図４（ａ）の右側面図である。また、図９は、図８のＣ−Ｃ線に沿って切断した断面図である。これは、上記貫通路１０の断面図であり、副通路５の側壁面７Ｃにおいてテーパ角度Ｔを持っている事を示している。

上記のように、貫通路１０は、穴形状（径Ｒ）と広がり形状（広がり角度Ｓ，テーパ角度Ｔ）との組み合わせによる構造であり、主通路６に向うに従い、広がる形状となっている。

貫通路１０は、穴形状のみでも副通路５内に溜まった液体を排出することは可能である。しかし、副通路に水が浸入した場合、液体の表面張力により貫通路１０を水膜状に塞いでしまうため、センサ出力誤差の要因となる。つまり、広がり形状を有した構造とする事で、より効率のより水抜き性を実現できるものである。

実際の寸法については、穴径Ｒは流量測定誤差に影響しない程度である。広がり形状
（広がり角度Ｓ）は液体の表面張力の影響を受けない角度である。それぞれ、図１０の実験結果（穴径φ１.５，φ２.０、広がり角度９０°，１２０°，１５０°）を元に最良の水抜き性を得た穴径φ２.０，広がり角度１２０°としている。図１０の穴径φ１.５，広がり角度９０°，１５０°では水抜き性が悪く、液体の堆積、またセンサ出力誤差等の原因となりえることを実験より検証した。

穴径Ｒは、当然大きい方が水抜き性に対して有利ではあるが大きすぎると、穴からの空気流出が多くなり穴下流にあるセンサ素子部８への流速が遅くなり、流量計測精度の悪化に繋がってしまう。

つまり、本実施例である副通路５においては、φ２までの穴径であれば、センサ素子部８の流速低下を抑える事が可能である事が判った。しかし、穴径は副通路形状により、その影響度を変えるため、通路毎に最適な穴径Ｒを設定する必要がある。

本発明である貫通路１０を持たない熱式流量測定装置１が天方向１４に取付けられた場合の例を図１１に示す。天方向１４に取付けられた場合、曲率を持った副通路では、水等の液体１２が溜まりやすい状態となる。よって、感温抵抗体９が電食し易い。さらに、副通路５の有効断面積が減少し、通気抵抗が増大する事により、副通路５を流れる流量が減少し、熱式流量測定装置１のセンサ出力には大きなマイナス誤差を生じる。

このように、熱式流量測定装置１の副通路５内に、穴形状と広がり形状の組み合わせによる貫通路１０を設けることにより、液体１２が堆積せず、感温抵抗体９等の電食，センサ出力誤差を防止できる。よって、取付け角度によって制限されない熱式流量測定装置１を提供する事が可能となる。

本発明による熱式流量測定装置の一実施形態を示す正面図。 図１の断面Ａ−Ａである。 図１の断面Ｂ−Ｂである。 副通路モールド部材の外観図である。 副通路モールド部材（図４（ａ））の斜視図である。 図５中Ｘの拡大図である。 副通路モールド部材（図４（ｂ））の斜視図である。 図４（ａ）の右側面図である。 図８の断面Ｃ−Ｃである。 本発明の形状寸法別による実験結果である。 貫通路を有していない副通路の水溜り状態である。

符号の説明

２…モールド部材、３…ベース部材、４…ボディ、５…副通路、６…主通路、７…副通路モールド部材、７Ｃ…側壁面、９…感温抵抗体、１０…貫通路、１１…空気流れ、１２…液体（水等）、１３…制御回路、１４…天方向、１５…地方向。

Claims (4)

1. 流体が流れる主通路内に装着され前記流体の一部を取り込み曲率を有する副通路と、前記副通路内に設けられ流量を検出するセンサ素子と、前記副通路の内壁面と外壁面をつなぐ貫通路と、を備えた熱式流量測定装置であって、
   前記貫通路は、前記曲率の頂点近傍の側壁面に設けられていて、
   前記貫通路の形状は、前記内壁面の開口面積が前記外壁面の開口面積より小さい穴形状と、前記主通路を流れる流体の流れ方向に沿って広がっている広がり形状と、を組み合わせて形成されていることを特徴とする熱式流量測定装置。
2. 請求項１に記載の熱式流量計において、
   前記広がり形状を前記広がり方向に延長した際に接する面に、前記広がり形状の広がり方向の終端が開口していることを特徴とする熱式流量測定装置。
3. 請求項１に記載の熱式流量測定装置であって、
   前記広がり形状の広がり方向の終端が、前記内壁面の開口部に対して主通路の流れの下流側に位置していることを特徴とする熱式流量測定装置。
4. 請求項１に記載の熱式流量測定装置であって、
   前記広がり形状の広がり方向の始端が、前記内壁面の開口部あるいはその下流側に位置していることを特徴とする熱式流量測定装置。

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