JP5842754B2 - 空気流量測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、ダクト内の空気の温度を測定する温度センサを備える空気流量測定装置に関する。

従来より、図１２に示すように、流量測定装置１００として、ダクトの内部を流れる空気（主流）の一部を取り込むバイパス流路１０１を形成するハウジング１０２と、ハウジング１０２の外側でダクト内を流れる空気の温度を測定するための温度センサ１０３と、温度センサ１０３を保護する保護カバー１０４を備えるものがある（特許文献１参照）。

温度センサ１０３は、ハウジング１０２の主流方向に沿う壁面（ハウジング側面１０２ａと呼ぶ）の外側に配される。
そして、保護カバー１０４は、温度センサ１０３の外側で温度センサ１０３を保護すると共にハウジング側面１０２ａとの間に沿って空気が通り抜ける空気路１０６を形成する。すなわち、温度センサ１０３は空気路内に空気が上流側の空気路１０６内に流れ込むことによって、空気路１０６内に配置される温度センサ１０３により空気の温度が測定される。

特開２００７−３０９９０９号公報

図１２に示すように、ハウジング側面１０２ａの外側に温度センサ１０３が配置されている構成では、空気の流速が小さい場合に、ダクトを流れる空気がハウジング側面１０２ａから剥離し、温度センサ１０３に十分に空気が当たりにくいという問題を生じる。

温度センサ１０３に十分に空気が当たらないと、温度センサ１０３が受けるエンジンからの伝熱の影響が大きくなる。また、温度センサ１０３に当たる空気の流速が小さいほど、温度センサ１０３が受けるエンジンからの伝熱の影響が大きくなる。
そして、エンジンからの伝熱の影響が大きいと、ダクト内を流れる空気の温度を正確に測定できなくなってしまう。

そこで、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、温度センサを備える流量測定装置において、温度センサによる温度の測定精度を高く保つことにある。

本発明の空気流量測定装置は、ダクトの壁面に開口する取付け穴に嵌合してダクトに取付けられるベース部と、このベース部よりダクトの内側に延びて配設され、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形成するハウジングと、バイパス流路の空気流量を検出する流量センサとを備える。

ここで、ダクトの内部を流れる空気の流れ方向を主流方向と呼び、且つ、主流方向に沿って配置されるハウジングの壁面をハウジング側面と呼び、主流方向に対向して配置されるハウジングの壁面をハウジング前端面と呼ぶ。

ハウジング前端面は、主流方向の上流に向かって凸となる所定の曲率の円弧状に設けられている。もしくは、主流方向に対するハウジング側面の上流端と交わるハウジング前端面の角部がＲ形状またはテーパ形状に設けられている。

そして、空気流量測定装置は、ダクトの内部でハウジング側面の外側に配設され、ダクトの内部を流れる空気の温度を検出する温度センサと、この温度センサを保護すると共に、ハウジング側面との間に主流方向に沿って空気が通り抜ける空気路を形成する保護カバーとを備える。
保護カバーは、空気路の入口開口部を形成するカバー上流端を有し、このカバー上流端がハウジング側面の上流端よりも主流方向の上流に位置している。

これによれば、ダクトを流れる空気の流速が小さい場合でも、空気路に空気が入りやすくなる。このため、温度センサに十分に空気を当てることができるので、エンジンからの伝熱の影響が抑えられ、ダクト内を流れる空気の温度を正確に測定できる。

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）。 空気流量測定装置の正面図である（実施例１）。 空気流量測定装置の下面図である（実施例１）。 図３のＶ−Ｖ断面図である（実施例１）。 空気流量測定装置の正面図である（実施例２）。 空気流量測定装置の下面図である（実施例２）。 図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面図である（実施例２）。 空気流量測定装置の側面図である（実施例３）。 空気流量測定装置の正面図である（実施例３）。 図１０のＸＩ−ＸＩ断面図である（実施例３）。 空気流量測定装置の断面図である（従来例）。

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の構成〕
実施例１の空気流量測定装置１の構成を、図１〜５を用いて説明する。
空気流量測定装置１は、例えば、自動車用エンジンへの吸入空気量を計測するエアフローメータであって、自動車用エンジンへの吸気路を形成するダクトＤに取り付けられて使用されるものである。
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、温度センサ５、保護カバー６、回路モジュール７などにより一体的に構成されている。

ベース部２は、取付け穴Ｄａに嵌合するものであって、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（図２参照）、周溝に配されるＯリング２ａによって、取付け穴Ｄａの内周面とベース部２の外周面との間が密封される（図１参照）。

ハウジング３は、ベース部２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。
ハウジング３は、測定空気がバイパス流路１１に流入するバイパス入口１２と、測定空気がバイパス流路１１から流出するバイパス出口１３と、ダクトＤの内部を流れる空気の流れ方向（主流方向と呼ぶ）に対して垂直に設けられた仕切壁１４とを有し、バイパス入口１２から入った測定空気が、仕切壁１４を介してＵターンし、バイパス出口１３から流出するようになっている（図１参照）。

主流方向に沿って配置されるハウジング３の壁面をハウジング側面３ａ、主流方向に対向して配置されるハウジング３の壁面をハウジング前端面３ｂ、ハウジング前端面３ｂに対向して配置されるハウジング３の壁面をハウジング後端面３ｃと呼ぶと、バイパス入口１２はハウジング前端面３ｂに開口して設けられる。また、バイパス出口１３はハウジング後端面３ｃ側に開口して設けられる。

また、図２および４に示すように、ハウジング前端面３ｂは、主流方向に対するハウジング側面の上流端と交わる角部３ｇがＲ形状に設けられている。

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。流量を測定するための発熱素子４ａと感温素子４ｂとを有し、発熱素子４ａおよび感温素子４ｂは、ハウジング３内においてベース部２からダクトＤ内部に突き出したターミナル１６にそれぞれ支持されている。そして、発熱素子４ａおよび感温素子４ｂは、バイパス流路１１のＵターン部よりも上流側に配され、感温素子４ｂが発熱素子４ａよりもバイパス流路１１の上流側に配置される。

なお、ターミナル１６は、回路モジュール７に収容された回路基板（図示せず）に接続しており、発熱素子４ａおよび感温素子４ｂはターミナル１６を介して回路基板に電気的に接続されている。

温度センサ５は、ダクトＤの内部を流れる空気の温度を検出する温度検出素子であり、抵抗体５ａとリード線５ｂとからなっている。ベース部２からダクトＤの内側に伸びるターミナル１８によって、ハウジング側面３ａの外側で支持されている。
ターミナル１８は、回路モジュール７に収容された回路基板に接続しており、温度センサ５はターミナル１８を介して、回路基板に電気的に接続する。

保護カバー６は、温度センサ５を保護するとともに、ハウジング側面３ａとの間に沿って空気が通り抜ける空気路２０を形成する。
具体的には、保護カバー６は、断面は略Ｌ字状を呈し、温度センサ５の反ハウジング側面側と反ベース部側を連続して囲っており、温度センサ５が空気路２０に配される構造となっている。なお、保護カバー６のハウジング側面３ａに対向する部分を側壁部６ａと呼び、保護カバー６のベース部２に対向する部分（すなわち、温度センサ５の反ベース側を覆う部分）を下壁部６ｂと呼ぶ。

また、保護カバー６は、空気路２０の入口開口部を形成するカバー上流端６ｃが、図４及び図５に示すように、ハウジング側面３ａの上流端３ｈよりも主流方向の上流に位置している。
なお、ハウジング側面３ａの上流端３ｈとは、ハウジング前端面のＲ形状の下流側の終端位置である。また、空気路２０の出口開口部を形成するカバー下流端６ｃの位置は、少なくとも抵抗体５ａを保護するのに必要な位置にあればよい。

回路モジュール７は、ベース部２のダクトＤ外側に設けられ、空気流量測定装置１をダクトＤに取り付けられた状態ではダクトＤの外側に配置される。
回路モジュール７の内部には、感温素子４ｂ、発熱素子４ａ、温度センサ６への通電を制御するための回路基板が収容され、回路モジュール７の側部にはワイヤーハーネス（図示せず）と接続するためのコネクタ２４が設けられている。

〔実施例１の効果〕
本実施例の空気流量測定装置１によれば、保護カバー６は、空気路２０の入口開口部を形成するカバー上流端６ｃが、ハウジング側面３ａの上流端３ｈよりも主流方向の上流に位置している。
図５に示すように、ダクト内を流れる空気の流速が小さい場合、ハウジング前端面３ｂに衝突した空気は、角部３ｇに沿って流れた後、ハウジング側面３ａから剥離して、ハウジング側面３ａから外側に離れた位置を流れようとする。

しかし、本実施例では、主流方向において、ハウジング側面３ａの上流端よりも上流側に空気路２０の入口開口部が設けられる構造となるため、空気路２０に空気が入りやすく、温度センサ５に空気を十分に当てることができる。
この結果、エンジンからの伝熱の影響が抑えられ、ダクトＤ内を流れる空気の温度を正確に測定できる。

〔実施例２の構成〕
実施例２を、実施例１とは異なる点を中心に、図６〜８を用いて説明する。
なお、実施例１と同じ符号は、同一の構成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、保護カバー６のハウジング側面３ａに対向する部分を側壁部６ａと呼ぶときに、側壁部６ａの上流側端部がダクトＤの上流側に進むにしたがって、ハウジング側面３ａに近づくように形成されている。

例えば、ベース部２が取付け穴Ｄａの形状に対応して円形である場合、ベース部２から突出しないようにカバー上流端６ｃを上流側に真っ直ぐに延ばそうとすると、上流側に長くできる寸法がわずかになってしまう。

そこで、本実施例では、側壁部６ａの上流側端部を内側に曲げることによって、ベース部２から突出させず、且つ、保護カバー６を上流側に長くすることを可能としている。

〔実施例３の構成〕
実施例３を、実施例１とは異なる点を中心に、図９〜１１を用いて説明する。
なお、実施例１と同じ符号は、同一の構成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、保護カバー６は、空気路２０の空気の流れ方向と直交する空気路２０の断面積が、上流に向かうにしたがって大きくなるように形成されている。
なお、カバー上流端６ｃは、実施例１及び２と同様に、ハウジング側面３ａの上流端３ｈよりも主流方向の上流に位置していてもよいし、ハウジング側面３ａの上流端３ｈよりも主流方向の下流に位置していてもよい。

保護カバー６のベース部２に対向する部分、すなわち、温度センサ５の反ベース側を覆う部分を下壁部６ｂと呼ぶと、本実施例では、下壁部６ｂが上流に向かうにしたがって、ダクト内側に向かって曲がっている。これにより、空気路２０の空気の流れ方向と直交する断面の断面積は、上流側の方が大きくなり、下流側に小さくなる。
これによれば、空気路２０内での流速が大きくなるため、エンジンからの伝熱の影響が抑えられ、ダクトＤ内を流れる空気の温度を正確に測定できる。

〔変形例〕
実施例１では、ハウジング前端面３ｂは、角部３ｇがＲ形状であったがテーパ形状であってもよい。また、ハウジング前端面３ｂが主流方向の上流に向かって凸となる所定の曲率の円弧状に設けられていてもよい。

実施例３では、保護カバー６の下壁部６ｂを曲げることによって、空気路２０の空気の流れ方向と直交する空気路２０の断面積が、上流に向かうにしたがって大きくされていたが、側壁部６ａを上流に向かうにしたがってハウジング側面３ａとの距離が離れるように設けることによって、空気路２０の空気の流れ方向と直交する空気路２０の断面積を上流に向かうにしたがって大きくしてもよい。

１ 空気流量測定装置、２ ベース部、３ ハウジング、３ａ ハウジング側面、３ｂ ハウジング前端面、３ｈ ハウジング側面の上流端、４ 流量センサ、５ 温度センサ、６ 保護カバー、６ａ 側壁部、６ｃ カバー上流端、１１ バイパス流路、２０ 空気路、Ｄ ダクト、Ｄａ 取付け穴

Claims (4)

1. 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）と、
   このベース部（２）より前記ダクト（Ｄ）の内側に延びて配設され、前記ダクト（Ｄ）の内部を流れる空気の一部を取り込むバイパス流路（１１）を形成するハウジング（３）と、
   前記バイパス流路（１１）の空気流量を検出する流量センサ（４）とを備え、
   前記ダクト（Ｄ）の内部を流れる空気の流れ方向を主流方向と呼び、且つ、前記主流方向に沿って配置される前記ハウジング（３）の壁面をハウジング側面（３ａ）と呼び、前記主流方向に対向して配置される前記ハウジング（３）の壁面をハウジング前端面（３ｂ）と呼ぶときに、
   前記ハウジング前端面（３ｂ）が前記主流方向の上流に向かって凸となる所定の曲率の円弧状に設けられている、もしくは、前記主流方向に対する前記ハウジング側面（３ａ）の上流端と交わる前記ハウジング前端面（３ｂ）の角部（３ｇ）がＲ形状またはテーパ形状に設けられている空気流量測定装置であって、
   前記ダクト（Ｄ）の内部で前記ハウジング側面（３ａ）の外側に配設され、前記ダクト（Ｄ）の内部を流れる空気の温度を検出する温度センサ（５）と、
   この温度センサ（５）を保護すると共に、前記ハウジング側面（３ａ）との間に前記主流方向に沿って空気が通り抜ける空気路（２０）を形成する保護カバー（６）とを備え、
   前記保護カバー（６）は、前記空気路（２０）の入口開口部を形成するカバー上流端（６ｃ）を有し、このカバー上流端（６ｃ）が前記ハウジング側面（３ａ）の上流端（３ｈ）よりも前記主流方向の上流に位置していることを特徴とする空気流量測定装置。
2. 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）と、
   このベース部（２）より前記ダクト（Ｄ）の内側に延びて配設され、前記ダクト（Ｄ）の内部を流れる空気の一部を取り込むバイパス流路（１１）を形成するハウジング（３）と、
   前記バイパス流路（１１）の空気流量を検出する流量センサ（４）とを備え、
   前記ダクト（Ｄ）の内部を流れる空気の流れ方向を主流方向と呼び、且つ、前記主流方向に沿って配置される前記ハウジング（３）の壁面をハウジング側面（３ａ）と呼び、前記主流方向に対向して配置される前記ハウジング（３）の壁面をハウジング前端面（３ｂ）と呼ぶときに、
   前記ハウジング前端面（３ｂ）が前記主流方向の上流に向かって凸となる所定の曲率の円弧状に設けられている、もしくは、前記主流方向に対する前記ハウジング側面（３ａ）の上流端と交わる前記ハウジング前端面（３ｂ）の角部（３ｇ）がＲ形状またはテーパ形状に設けられている空気流量測定装置であって、
   前記ダクト（Ｄ）の内部で前記ハウジング側面（３ａ）の外側に配設され、前記ダクト（Ｄ）の内部を流れる空気の温度を検出する温度センサ（５）と、
   この温度センサ（５）を保護すると共に、前記ハウジング側面（３ａ）との間に前記主流方向に沿って空気が通り抜ける空気路（２０）を形成する保護カバー（６）とを備え、
   前記保護カバー（６）は、前記空気路（２０）の空気の流れ方向と直交する前記空気路（２０）の断面積が、上流に向かうにしたがって大きくなるように形成されていることを特徴とする空気流量測定装置。
3. 請求項１に記載の空気流量測定装置において、
   前記保護カバー（６）の前記ハウジング側面（３ａ）に対向する部分を側壁部６ａと呼ぶときに、前記側壁部６ａの上流側端部が前記ダクト（Ｄ）の上流側に進むにしたがって、前記ハウジング側面（３ａ）に近づくように形成されていることを特徴とする空気流量測定装置。
4. 請求項１に記載の空気流量測定装置において、
   前記保護カバー（６）は、前記空気路（２０）の空気の流れ方向と直交する前記空気路（２０）の断面積が、上流に向かうにしたがって大きくなるように形成されていることを特徴とする空気流量測定装置。

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