JP5464294B2

JP5464294B2 - 空気流量測定装置

Info

Publication number: JP5464294B2
Application number: JP2013140326A
Authority: JP
Inventors: 隆央伴; 昇北原
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2013-07-04
Filing date: 2013-07-04
Publication date: 2014-04-09
Anticipated expiration: 2031-07-19
Also published as: JP2013190447A

Description

本発明は、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と、バイパス流路より分岐して設けられてバイパス流路を流れる空気の一部を取り込むサブバイパス流路とを有し、サブバイパス流路に配置される流量センサによって空気流量を測定する空気流量測定装置に関する。

図５に示すように、空気流量測定装置１００は、ダクト１０１の内部を流れる空気の一部を取り込むバイパス流路１０２と、バイパス流路１０２より分岐して設けられてバイパス流路１０２を流れる空気の一部を取り込むサブバイパス流路１０３とが形成されたハウジング１０５とサブバイパス流路１０３に配設されサブバイパス流路１０３を流れる空気の流量を検出する流量センサ１０６とを備える。
そして、バイパス流路１０２とサブバイパス流路１０３との分岐により、ダクト１０１内部を流れる空気に含まれるダストを分離して、バイパス流路１０２にダストを流すように構成されている。

すなわち、バイパス流路１０２がダクト内の流れ（以下、主流と呼ぶ）に沿って直進しており、バイパス流路１０２を通過する空気内のダストは慣性力によって直進することで、サブバイパス流路１０３とバイパス流路１０２との分岐でダスト分離することができる。

しかし、従来の空気流量測定装置１００では、バイパス流路１０２の出口付近の流路壁面の一部が、サブバイパス流路１０３とバイパス流路１０２との分岐１０８側を向いているため、図５において二点鎖線の矢印で示すように、稀ではあるが、ダストが流路壁面への衝突を繰り返すことで、ダストが分岐１０８に至り、分岐１０８からサブバイパス流路１０３へダストが浸入する虞がある。

特開２０１１−１１２５６９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、空気流量測定装置において、ダストの流量センサへの到達を防ぐことにある。

〔請求項１の手段〕
請求項１に記載の空気流量測定装置は、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と、バイパス流路の途中から分岐して設けられてバイパス流路を流れる空気の一部を取り込むサブバイパス流路とが形成されたハウジングと、サブバイパス流路に配設され、サブバイパス流路を流れる空気の流量を検出する流量センサとを備え、バイパス流路とサブバイパス流路との分岐で、ダクト内部を流れる空気に含まれるダストを分離して、ダストをバイパス流路側に流す。

そして、ハウジングに形成されるバイパス流路の出口は、当該出口を形成する開口面が、主流下流方向に対して高さ方向下側に傾いた方向を向くように形成されており、開口面に垂直な線が、分岐から遠ざかる方向へ向かうように設けられている。
ここで、分岐より上流側のバイパス流路を形成する流路壁面の内、サブバイパス流路が分岐する方向側に位置する流路壁面を第１壁面、第１壁面に対向する流路壁面を第２壁面、バイパス流路の下流付近の第２壁面に対向する流路壁面を第３壁面とする。
第３壁面が流れの方向に対して第２壁面を向くように傾斜している場合には、第３壁面に衝突したダストが第２壁面に衝突し、その跳ね返りでダストが分岐に向かう虞がある。

しかし、本発明のように、バイパス流路出口において、当該出口を形成する開口面が、主流下流方向に対して高さ方向下側に傾いた方向を向くように形成されており、開口面に垂直な線が、分岐から遠ざかる方向へ向いているのであれば、第３壁面の下流端よりも第２壁面の下流端がバイパス流の上流側に位置することになるため、第３壁面に衝突したダストが第２壁面に衝突する可能性が低くなり、第３壁面に衝突したダストも出口から排出されやすくなる。

（ａ）は空気流量測定装置の断面図であり、（ｂ）は空気流量測定装置を下流側からみた部分平面図である（実施例１）。ダストの排出経路を説明する図である（実施例１）。本発明と従来技術とのダスト浸入率を比較する図である（実施例１）。空気流量測定装置の断面図である（実施例２）。空気流量測定装置の断面図である（従来例）。

本発明の空気流量測定装置は、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と、バイパス流路の途中から分岐して設けられてバイパス流路を流れる空気の一部を取り込むサブバイパス流路とが形成されたハウジングと、サブバイパス流路に配設され、サブバイパス流路を流れる空気の流量を検出する流量センサとを備え、バイパス流路とサブバイパス流路との分岐で、ダクト内部を流れる空気に含まれるダストを分離して、ダストをバイパス流路側に流す。

そして、分岐より上流側のバイパス流路を形成する流路壁面の内、サブバイパス流路が分岐する方向側に位置する第１壁面は、第１壁面に沿って下流側に向かう流れが分岐から遠ざかるような形状に湾曲している。また、第１壁面に対向する第２壁面は、少なくとも分岐に対向する部分で分岐から遠ざかるように湾曲している。

〔実施例１〕
〔実施例１の構成〕
実施例１の空気流量測定装置１の構成を、図１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２に取り付けられている。
空気流量測定装置１は、以下に説明するハウジング３、流量センサ４、回路モジュールなどにより一体的に構成されている。

ハウジング３は、内部に、ダクト２内に形成される主流路を流れる吸入空気の一部を取り込むバイパス流路６と、バイパス流路６の途中から分岐して、バイパス流路６を流れる空気の一部を取り込むサブバイパス流路７とが形成されている。

バイパス流路６は、ハウジング３の主流上流側面に開口するバイパス入口９と、ハウジング３の主流下流側面に開口するバイパス出口１０とを有している。

サブバイパス流路７は、バイパス流路６の途中から分岐するサブバイパス入口１１と、取り込まれた吸入空気を主流路に戻すサブバイパス出口１２とを有しサブバイパス入口１１とサブバイパス出口１２との間で空気の流れをＵターンさせる流路形状に形成されている。

具体的には、図１（ａ）に示すように、サブバイパス流路７はサブバイパス入口１１から流入した空気を主流の径方向外側（高さ方向上側、図示上方）へ向かわせる第１流路７ａ、その後、主流上流側に向かわせる第２流路７ｂ、その後、主流の径方向内側（高さ方向下側、図示下方）へ向かわせる第３流路７ｃ、その後、主流下流側に向かわせてサブバイパス出口１２から空気を流出させる第４流路７ｄを有している。

第４流路７ｄは、バイパス流路６の幅方向の両側にそれぞれ設けられ、サブバイパス出口１２は、ハウジング３の幅方向の両側部においてバイパス出口１０の幅方向両側（図示左右）に主流下流に向かって開口している（図１（ｂ）参照）。すなわち、第３流路７ｃがサブバイパス流下流で幅方向に２つに分岐して、それぞれ左右の第４流路７ｄに空気を流し、それぞれ左右のサブバイパス出口１２から空気が流出する構成となっている。

流量センサ４はサブバイパス流路７の第２流路７ｂ（Ｕターンの頂点部分）に配置されておりサブバイパス流路７を流れる空気の流量を計測して電気的な信号（例えば電圧信号）として出力するものである。例えば、半導体基板の表面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、これらの素子が回路モジュールに内蔵される回路基板（図示せず）に接続されている。

〔実施例１の特徴〕
空気流量測定装置１では、サブバイパス入口１１(以下、分岐１１と呼ぶ)より上流側を形成する流路壁面の内、サブバイパス流路７が分岐する方向側に位置する第１壁面１５が、第１壁面１５に沿って下流側に向かう流れが分岐１１から遠ざかるような形状に湾曲している。また、第１壁面１５に対向する第２壁面１６は、少なくとも分岐１１に対向する部分で分岐１１から遠ざかるように湾曲している。

図１に示すようにサブバイパス流路７はバイパス流路６の高さ方向上側に向かって分岐して延びており、第１壁面１５は、分岐１１より上流側を形成する流路壁面の内、高さ方向上側に位置する壁面となる。そして、第２壁面１６は、第１壁面１５に対向する壁面、つまり、高さ方向下側に位置する壁面となる。

そして、本実施例では、サブバイパス流路７が分岐する方向（高さ方向上側）に凸となるように湾曲している。例えば、第１壁面１５は、高さ方向下側に中心を有する円弧状に湾曲している。
また、第２壁面１６は分岐１１に対向する部分を含む全体が高さ方向下側に向かって湾曲している。
なお、バイパス流路６の下流付近の第２壁面１６に対向する流路壁面（すなわち、分岐１１の下流側で高さ方向上側に位置する流路壁面）である第３壁面１７は、第２壁面１６を向くように傾斜している。

また、バイパス出口１０は、第１壁面１５の湾曲の曲線をバイパス出口位置まで同じ曲率で延長した仮想線Ｘが通過するように開口している。つまり、バイパス出口１０は、仮想線Ｘの高さ方向下側に延びて開口している。

また、バイパス出口１０は、開口面が分岐１１から遠ざかる方向へ向かうように設けられている。
すなわち、バイパス出口１０の開口面に垂直な線Ｙが、分岐１１から遠ざかる方向へ向かうように設けられている。つまり、開口面は主流下流方向を真っ直ぐに向くのではなく、主流下流方向に対して高さ方向下側に傾いた方向を向くように形成されている。

〔実施例１の作用効果〕
主流路を流れる空気にはダストが含まれるが、バイパス流路６に取り込まれた空気は、バイパス流路６を通過し、ダストは慣性力によってバイパス流路６の流れに沿って進む。これにより、バイパス流路６とサブバイパス流路７との分岐１１でダストは分離されてサブバイパス流路７へはダストではなく空気のみが流入する。
本実施例では、第１壁面１５と第２壁面１６の湾曲によって、バイパス流路６には分岐１１から遠ざかる方向へ進む流れが形成されるため、ダストはその流れに乗って進む。このため、ダストは分岐１１からサブバイパス流路７へ浸入しにくくなる。従って、ダストの流量センサ４への到達を防ぐことができる。

なお、本実施例では、第１壁面１５と第２壁面１６の湾曲によって、サブバイパス流路７へ流れ込む空気の流れが乱れる可能性があるため、流れを整える整流板２０をサブバイパス流路７の入口付近に設けている。

また、本実施例では、バイパス出口１０は、第１壁面１５の湾曲の曲線をバイパス出口位置まで延長した仮想線Ｘが通過するように開口している。
これによれば、バイパス出口１０は、仮想線Ｘの高さ方向下側に延びて開口しているため、例えば、図２の実線矢印に示すように、気流にのりにくいダストが第１壁面１５に衝突して跳ね返っても、ダストはバイパス出口１０へ向かい、ダストが排出されやすくなる。つまり、ダストが流路壁面への衝突を繰り返す可能性を低くすることができ、ダストが跳ね返って分岐１１へ向かう虞がなくなる。

また、バイパス出口１０は、仮想線Ｘの高さ方向下側に延びて開口している。
これによれば、図２の二点鎖線矢印に示すように、気流にのりにくいダストが第３壁面１７に衝突した場合でも、第２壁面１６に当たることなく、バイパス出口１０から排出される。すなわち、第３壁面１７の下流端よりも第２壁面１６の下流端がバイパス流の上流側に位置することになるため、第３壁面１７に衝突したダストが第２壁面１６に衝突する可能性が低くなり、第３壁面１７に衝突したダストもバイパス出口１０から排出されやすくなるのである。

図３には、本実施例の空気流量測定装置１（本発明）、及び従来例の空気流量測定装置１００（従来技術）におけるサブバイパス流路７へのダスト浸入率を示す図である。図３に示すように、本発明では、従来技術に比べてダスト浸入率が８〜９割程度減少し、ほとんどダストが浸入していない。これは、分岐１１から遠ざかる方向へ進む流れにのせてダストを排出可能な流路形状となっている点、気流にのりにくいダストも流路壁面への衝突を繰り返すことなくバイパス出口１０に到達しやすい流路形状となっている点による効果といえる。

〔実施例２〕
〔実施例２の構成〕
実施例２の空気流量測定装置１の構成を、図４を用いて実施例１とは異なる点を中心に説明する。
本実施例では、第１壁面１５及び第２壁面１６は湾曲しておらず、主流方向に平行な面となっている。そして、バイパス出口１０に関しては、実施例１と同様に、当該出口を形成する開口面が、主流下流方向に対して高さ方向下側に傾いた方向を向くように形成されており、開口面が、分岐１１から遠ざかる方向を向くように設けられている。

これによれば、図４の二点鎖線矢印に示すように、バイパス流路６の流れに沿って直進するダストが第３壁面１７に衝突した場合でも、第２壁面１６に当たることなく、バイパス出口１０から排出される。すなわち、第３壁面１７の下流端よりも第２壁面１６の下流端がバイパス流の上流側に位置することになるため、第３壁面１７に衝突して跳ね返ったダストが第２壁面１６に衝突する可能性が低くなり、第３壁面１７に衝突したダストもバイパス出口１０から排出されやすくなる。

１空気流量測定装置
２ダクト
３ハウジング
４流量センサ
６バイパス流路
７サブバイパス流路
９バイパス入口（バイパス流路の入口）
１０バイパス出口（バイパス流路の出口）
１１サブバイパス入口（バイパス流路とサブバイパス流路の分岐）
１２サブバイパス出口（サブバイパス流路の出口）
１５第１壁面
１６第２壁面
Ｘ第１壁面の湾曲の曲線をバイパス出口位置まで延長した仮想線

Claims

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と、前記バイパス流路の途中から分岐して設けられて前記バイパス流路を流れる空気の一部を取り込むサブバイパス流路とが形成されたハウジングと、
前記サブバイパス流路に配設され、前記サブバイパス流路を流れる空気の流量を検出する流量センサとを備え、
前記バイパス流路とサブバイパス流路との分岐で、ダクト内部を流れる空気に含まれるダストを分離して、ダストをバイパス流路側に流す空気流量測定装置であって、
前記ハウジングに形成される前記バイパス流路の出口は、当該出口を形成する開口面が、主流下流方向に対して高さ方向下側に傾いた方向を向くように形成されており、前記開口面に垂直な線が、前記分岐から遠ざかる方向へ向かうように設けられていることを特徴とする空気流量測定装置。