JP6065734B2 - 流量測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、空気、吸気やガス等の流体流量に対応した信号を出力するセンサの流量測定素子をハウジングのバイパス流路に設置した流量測定装置に関するもので、特に自動車等の車両に搭載される内燃機関の吸気装置に適用される流量測定装置に係わる。

［従来の技術］
従来より、内燃機関（エンジン）の吸気流量を測定する手段として熱式空気流量計（エアフロメータ）を備えた熱式空気流量測定装置が知られている（例えば、特許文献１等）。このエアフロメータは、エンジンの吸気通路に突出するように設置されるハウジングと、このハウジング内に組み込まれた熱式流量センサとを備えている。

ハウジングの内部には、吸気通路の上流側で開口する流路入口から吸気の一部を取り込み、この取り込んだ吸気を吸気通路の下流側へ排出する流路出口を有するバイパス流路が形成されている。
バイパス流路の途中には、流量測定素子をバイパス流路内に露出するように配置するセンサ配置部が設けられている。このセンサ配置部よりも吸気の流れ方向の上流側には、所定の曲率半径で湾曲する第１曲がり部（屈曲部）が設けられている。また、センサ配置部よりも吸気の流れ方向の下流側には、所定の曲率半径で湾曲する第２曲がり部（屈曲部）が設けられている。

ところで、第１曲がり部からセンサ配置部に流入した吸気は、センサチップの第１曲がり部側端縁にぶつかって分岐し、センサチップの表面側と裏側とに分流し、センサチップの第２曲がり部側端縁を通り過ぎたところで分岐が終わり再度合流した後に、第２曲がり部に流入して第２曲がり部の曲がり内側の内壁面および第２曲がり部の曲がり外側の内壁面に沿って円弧状に曲げられる。
そして、第２曲がり部の後に、絞り方向の幅（バイパス流路の流路高さ）を複数の段差で拡大することにより、吸気脈動等を要因として吸気の流れ方向が逆流した場合のオイルや固体粒子を複数の段差で渦を作ることにより、トラップしてセンサチップ上の抵抗体を保護している。

［従来の技術の不具合］
ところが、従来の熱式空気流量測定装置においては、エアフロメータのハウジング内のセンサ配置部よりも下流側の第２曲がり部の曲がり内側の内壁面に沿って流れる吸気の境界層が第２曲がり部の曲がり内側の内壁面から剥離したり、剥離しなかったりして、熱式流量センサの流量測定素子周りを流れる吸気の流れが安定しない。
これにより、熱式流量センサの流量測定素子周りのセンサ配置部を流れる吸気の流速が安定せず、熱式流量センサの流量測定素子における計測結果が不安定になるという問題があった。

特許第４８３３５５１号公報

本発明の目的は、センサの流量測定素子よりも流体の流れ方向の下流側の曲がり部に沿って流れる流体の境界層の剥離を促進することで、センサの流量測定素子周辺の流体の流れを安定させて、センサの流量測定素子における流量測定値の変化を低減することのできる流量測定装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明（流量測定装置）によれば、センサ配置部よりも流体の流れ方向の下流側に、バイパス流路を所定の曲率半径で、且つ略直角に湾曲させる曲がり部を有しており、この曲がり部には曲がり内側の内壁面をなす凸曲面から、曲がり外側の内壁面をなす凹曲面へ向かって突出する突起を設けている。
そして、曲がり部において、流体の流れる方向を流れ方向、上記の両曲面の法線方向を流路高さ方向、これらの流れ方向および流路高さ方向の両方向に直交する方向を流路幅方向と定義した場合、突起は、流れ方向の上流から下流へ向かって流路高さが狭まる方向の傾斜部分および頂き部分を有している。
上記構成によれば、センサよりも流体の流れ方向の下流側の曲がり部において境界層剥離の発生を積極的に促進することができる。これによって、センサの流量測定素子周辺の流体の流れを安定させることができるので、センサの流量測定素子における流量測定値の変化を低減することができる。

熱式のエアフロメータを示した断面図である（実施例１）。 センサチップの流量検出部を示した平面図である（実施例１）。 熱式のエアフロメータの主要部を示した断面図である（実施例１）。 熱式のエアフロメータの主要部を示した断面図である（実施例２）。 熱式のエアフロメータの主要部を示した断面図である（実施例３）。 （ａ）は熱式のエアフロメータの主要部を示した断面図で、（ｂ）は（ａ）のＶＩ−ＶＩ断面図である（実施例４）。

以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。

［実施例１の構成］
図１ないし図３は、本発明の流量測定装置を適用した熱式のエアフロメータ（実施例１）を示したものである。

本実施例の流量測定装置は、例えば自動車等の車両走行用の内燃機関の吸気装置に適用されるもので、自動車等の車両に搭載される内燃機関（エンジン）の吸気ポートおよび燃焼室に吸入される吸入空気流量を測定する熱式の空気流量測定装置として使用される。
流量測定装置は、吸気管の吸気通路（内燃機関の吸気通路：流体通路）を流れる吸入空気（吸気）の流量（吸気流量）に対応したセンサ出力信号を、外部回路であるエンジン制御ユニット（電子制御装置：ＥＣＵ）に対して出力する熱式の空気流量計（以下エアフロメータ１）を備えている。

ＥＣＵは、制御処理、演算処理を行うＣＰＵ、制御プログラムや各種データ（マップ等）を保存する記憶装置（ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリ）、入力回路（入力部）、出力回路（出力部）、電源回路、タイマー回路等の機能を含んで構成される周知のマイクロコンピュータが設けられている。
ＥＣＵは、エアフロメータ１より出力されるセンサ出力信号に基づいて吸気流量や流速を計測（算出）し、この算出した流量測定値をエンジン制御（例えば空燃比制御、燃料噴射制御等）に使用する。

また、ＥＣＵは、エアフロメータ１より出力されるセンサ出力信号に基づいて吸気流量だけでなく、吸気の流れ方向も検出する。
ここで、エンジン制御では、例えば検出した流量測定値に基づいて、インジェクタの噴孔からエンジンに噴射供給する燃料噴射量を演算する。そして、この演算された燃料噴射量に応じてインジェクタの通電時間（開弁期間）を可変制御する。

エアフロメータ１は、プラグイン方式によって吸気管に着脱自在に取り付けられている。このエアフロメータ１は、熱式空気流量センサ（以下流量センサ２）と、この流量センサ２を収容保持する合成樹脂製のハウジング（センサケース）とを備えている。
エアフロメータ１のセンサケースは、中空角筒状のバイパスハウジング３と、このバイパスハウジング３の上部にモールド成形されたコネクタハウジング４とを備えている。
バイパスハウジング３の内部には、吸気管の吸気通路を流れる吸気の一部が流入するバイパス流路５、６が形成されている。このバイパスハウジング３は、吸気管の外部から、吸気管の所定の位置に形成された取付孔を貫通して吸気管の内部に、しかも吸気通路内に突き出すように挿し込まれている。

バイパス流路５、６の上流端には、吸気管の吸気通路の上流側に臨むようにバイパスハウジング３の上流側端面（先端面）で開口し、吸気通路を流れる吸気の一部を取り込むためのバイパス入口部（バイパス入口：以下流路入口）７が設けられている。
また、バイパス流路５の下流端には、吸気管の吸気通路の下流側に臨むようにバイパスハウジング３の下流側端面（後端面）で開口し、バイパス流路５を通り抜けて吸気通路の下流側へ向けて吸気を排出する第１バイパス出口部（第１バイパス出口：以下第１流路出口）８が設けられている。

また、バイパス流路６の下流側は、２つに分岐して分岐流路となっており、これらの分岐流路の出口端には、バイパス流路６を通り抜けて吸気通路の下流側へ向けて吸気を排出する一対の第２バイパス出口部（第２バイパス出口：以下第２流路出口）が設けられている。
また、バイパス流路５の第１流路出口側には、吸気主流方向の下流側に向かう程、流路断面積が減少するテーパ状の流路絞り部１０が設けられている。
なお、バイパスハウジング３の詳細は、後述する。

コネクタハウジング４は、バイパスハウジング３の上部開口部を閉塞するヘッドキャップである。このコネクタハウジング４には、取付ネジ等のスクリューによって吸気管の取付孔（開口部）の開口周縁に螺子締結されるフランジが一体的に形成されている。
コネクタハウジング４には、流量センサ２のセンサターミナル１１と外部回路（ＥＣＵ）との電気接続を行う外部接続用コネクタが設けられている。

コネクタハウジング４の外面（図示上端部）には、複数のセンサターミナル１１の先端（外部接続部）を露出して収容する外部接続用コネクタのコネクタケース１２が設けられている。
複数のターミナルは、コネクタハウジング４の内部に埋設固定（インサート成形）され、複数の電線（ワイヤハーネス）を介して、ＥＣＵにそれぞれ電気接続（導通接合）されている。

流量センサ２は、第１半導体チップであるセンサチップ２１と、第２半導体チップである回路チップと、センサチップ２１と回路チップを搭載支持するリードフレームと、センサチップ２１の基端側、回路チップおよびリードフレーム等を被覆して樹脂封止（保護）するモールド樹脂と、周囲の温度（吸気温度）を検出する吸気温センサ（吸気温度検出抵抗体）とを備えている。
なお、モールド樹脂、回路チップ、この回路チップ上に搭載される回路部、および吸気温センサは、いずれも図示を省略している。

モールド樹脂は、例えばエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂によって一体的に形成されている。このモールド樹脂は、センサチップ２１を搭載するセンサ搭載部を有し、センサチップ２１の基端側を片持ち支持すると共に、回路チップやボンディングワイヤ等を被覆して封止するセンサ支持体を備えている。
センサ支持体は、センサチップ２１の流量検出部がバイパス流路６内に露出するように、センサチップ２１を収容する収容凹部を有している。このセンサ支持体は、センサチップ２１を搭載するだけでなく、回路チップも搭載している。また、センサ支持体は、センサチップ２１および回路チップを搭載した状態で、バイパスハウジング３の所定の取付箇所に取り付けられている。

センサチップ２１は、バイパス流路６を流れる吸気の流れ方向（バイパス流れ方向）と平行な平板状のシリコン半導体基板を含んで構成されている。このシリコン半導体基板の先端側の表面上には、絶縁膜を介して、流量検出部が所定のパターンで形成されている。なお、センサチップ２１には、シリコン半導体基板を裏面からエッチングすることによってメンブレン（薄肉部）２２が形成されている。
センサチップ２１の基端側（流量検出部以外の部位）には、ボンディングワイヤ（図示せず）を介して、回路チップの電極部（電極パッド群）と電気接続するための電極部（電極パッド群）が形成されている。

流量検出部は、コネクタハウジング４の内部に形成されるバイパス流路６を流れる吸気流量に対応したアナログ電圧信号を回路部に対して出力する薄膜状の流量測定素子（センサ素子）を構成するものである。この流量検出部は、バイパス流路６内に露出（突出）するように配置されている。
流量検出部は、センサチップ２１のメンブレン２２の中央部に、自身を流れる加熱電流により高温に発熱する発熱抵抗体（以下ヒータ抵抗体）２３を配置し、且つヒータ抵抗体２３を中心にして吸気の流れ方向（吸気順流方向）に沿った上下流側に、温度検出抵抗体３１〜３４を配置している。

流量検出部は、ヒータ抵抗体２３の発熱によりバイパス流路６における吸気の流れ方向に温度分布を形成し、この温度分布に基づいて吸気流量に対応したセンサ出力信号（温度検出抵抗体３１〜３４の抵抗値変化）を電圧変換してＥＣＵに対して出力する。
流量検出部は、温度検出抵抗体３１と温度検出抵抗体３２とが直列接続され、温度検出抵抗体３３と温度検出抵抗体３４とが直列接続された空気流量検出用のブリッジ回路を備えている。

ヒータ抵抗体２３は、温度により抵抗値（ＲＨ）が変化する感温抵抗体である。このヒータ抵抗体２３は、例えば白金（Ｐｔ）、ポリシリコン（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ）や単結晶シリコン等を真空蒸着やスパッタリング等によってセンサチップ２１のメンブレン２２上に薄膜形成されている。つまりヒータ抵抗体２３は、センサチップ２１のメンブレン２２上に所定のパターンで形成される薄膜抵抗体である。また、ヒータ抵抗体２３は、自身の配線部、自身の電極部（以下電極パッド２４）およびボンディングワイヤ（図示せず）を介して、回路チップの電極パッド（図示せず）に電気接続されている。

また、センサチップ２１のメンブレン２２上には、ヒータ抵抗体２３を中心にしてバイパス流れ方向に沿った上下流側に温度検出抵抗体（空気温度検出抵抗体）３１〜３４が配置されている。
温度検出抵抗体３１〜３４は、センサチップ２１のメンブレン２２上においてヒータ抵抗体２３の発熱の影響を受け易い場所に設置されている。また、センサチップ２１上において、ヒータ抵抗体２３の発熱の影響を受けない場所（メンブレン２２以外の場所）には、吸気温センサが配置されている。この吸気温センサは、周囲の温度（吸気温度）により抵抗値（ＲＫ）が変化する薄膜抵抗体である。

温度検出抵抗体３１は、その抵抗値（ＲＤ１）が周囲の温度により変化する空気温度センサ抵抗体である。この温度検出抵抗体３１は、センサチップ２１のメンブレン２２上において、ヒータ抵抗体２３よりも吸気の流れ方向（吸気順流方向）の下流側に配置されている。また、温度検出抵抗体３１は、ヒータ抵抗体２３近傍の下流温度を検出する下流側第１温度センサを構成する。

温度検出抵抗体３２は、その抵抗値（ＲＵ１）が周囲の温度により変化する空気温度センサ抵抗体である。この温度検出抵抗体３２は、センサチップ２１のメンブレン２２上において、ヒータ抵抗体２３よりも吸気の流れ方向（吸気順流方向）の上流側に配置されている。また、温度検出抵抗体３２は、ヒータ抵抗体２３近傍の上流温度を検出する上流側第１温度センサを構成する。

温度検出抵抗体３３は、その抵抗値（ＲＵ２）が周囲の温度により変化する空気温度センサ抵抗体である。この温度検出抵抗体３３は、センサチップ２１のメンブレン２２上において、ヒータ抵抗体２３よりも吸気の流れ方向（吸気順流方向）の上流側に配置されている。また、温度検出抵抗体３３は、ヒータ抵抗体２３近傍の上流温度を検出する上流側第２温度センサを構成する。

温度検出抵抗体３４は、その抵抗値（ＲＤ２）が周囲の温度により変化する空気温度センサ抵抗体である。この温度検出抵抗体３４は、センサチップ２１のメンブレン２２上において、ヒータ抵抗体２３よりも吸気の流れ方向（吸気順流方向）の下流側に配置されている。また、温度検出抵抗体３４は、ヒータ抵抗体２３近傍の下流温度を検出する下流側第２温度センサを構成する。

温度検出抵抗体３１〜３４は、ヒータ抵抗体２３と同様に、真空蒸着やスパッタリング等によって形成された白金膜（Ｐｔ）、ポリシリコン膜（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ）や単結晶シリコン膜等の薄膜抵抗体である。
温度検出抵抗体３１〜３４は、自身の配線部、自身の電極部（以下電極パッド３５〜３８）およびボンディングワイヤ（図示せず）を介して、回路チップの電極パッド（図示せず）に電気接続されている。

回路チップは、平板状のシリコン半導体基板を含んで構成されている。このシリコン半導体基板の表面上には、回路部が搭載されている。
回路部は、ヒータ抵抗体２３の駆動を制御するヒータ駆動回路部、およびセンサチップ２１から出力される信号（例えばアナログ電圧信号）に各種の処理を施して出力する信号処理回路部（集積回路部）等を備えている。
ヒータ駆動回路部は、ヒータ抵抗体２３の加熱温度と吸気温センサで検出される吸気温度との温度偏差が一定値になるように、ヒータ抵抗体２３に供給する電力（加熱電流）を制御している。つまりヒータ駆動回路部は、ヒータ抵抗体２３を通電（電流）制御するヒータ制御回路である。

ここで、ヒータ抵抗体２３の加熱温度は、吸気温センサの抵抗値（ＲＫ）に基づいて決定され、ヒータ駆動回路部により周囲の温度（吸気温センサによって検出される吸気温度）に対してほぼ一定の温度差（ΔＴ）となるように通電制御される。具体的には、例えば温度差ΔＴが１５０度に制御されている場合、周囲の温度（吸気温度）が２０℃のとき、ヒータ抵抗体２３の温度が約１７０℃となるように通電制御され、また、周囲の温度（吸気温度）が４０℃のとき、ヒータ抵抗体２３の温度が約１９０℃となるように通電制御される。

信号処理回路部は、センサチップ２１から出力される信号（例えばアナログ電圧信号）をデジタル値に変換するＡＤＣ（アナログ・デジタル・コンバータ）、デジタル化された電圧に各種の演算処理を施すＤＳＰ（デジタル・シグナル・プロセッサ）、このＤＳＰから出力されるデジタル値をアナログ値に変換してＥＣＵへ出力するＤＡＣ（デジタル・アナログ・コンバータ）、ＤＳＰによる演算処理に必要な各種の数値等を記憶するメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）等を有している。ＥＥＰＲＯＭには、流量センサ２の感度やオフセットの調整値、工場出荷時のセンサ出力特性値等が記憶されている。
なお、本実施例では、ＤＳＰから出力されるデジタル値をアナログ値に変換してＥＣＵへ出力する例を示しているが、ＤＡＣに代えて、デジタル値をパルス信号の周波数に変換して出力するＤＦＣ（デジタル・フリークエンシー・コンバータ）を採用することもできる。また、デジタル値をそのままＥＣＵへ出力するようにしても構わない。

リードフレームは、センサチップ２１や回路チップが実装されるもので、例えば銅合金等の金属導体板がプレス加工やエッチング加工されて所定の形状に形成されたものである。このリードフレームは、センサチップ２１を搭載するセンサ搭載部、および回路チップを搭載する回路搭載部を備えている。
リードフレームの一部は、ボンディングワイヤを介して、回路チップの電極パッドと電気接続する外部接続用コネクタのセンサターミナル１１を構成している。

ここで、吸気の流量や吸気の流れ方向が検出される仕組みを図２に基づいて説明する。 無風状態では、ヒータ抵抗体２３を中心とする対称な温度分布が形成される。このような無風状態においては、ヒータ抵抗体２３に対して対称な位置に形成されている温度検出抵抗体３１、３２に伝達される熱量はほぼ等しく、また、温度検出抵抗体３３、３４に伝達される熱量はほぼ等しくなる。
これにより、温度検出抵抗体３１、３２の抵抗値ＲＤ１、ＲＵ１は互いにほぼ等しく、また、温度検出抵抗体３３、３４の抵抗値ＲＵ２、ＲＤ２は互いにほぼ等しくなる。
したがって、無風状態では、温度検出抵抗体３１、３２間の接続点の電位（ＶＳＮＳ１）と温度検出抵抗体３３、３３間の接続点の電位（ＶＳＮＳ２）とは互いに等しく、電位差（ＶＳＮＳ２−ＶＳＮＳ１）はゼロとなる。

また、吸気が上流側（エアクリーナ側）から下流側（エンジン側）へ流れると、つまり吸気が順方向に流れると、それに伴い、温度分布の中心位置がヒータ抵抗体２３の中心位置から下流側に移動するので、ヒータ抵抗体２３よりも上流側に配置されている温度検出抵抗体３２、３３の温度が低下し、また、ヒータ抵抗体２３よりも下流側に配置されている温度検出抵抗体３１、３４の温度が上昇する。これにより、上流側の温度検出抵抗体３２、３３の抵抗値（ＲＵ１、ＲＵ２）が下降し、また、下流側の温度検出抵抗体３１、３４の抵抗値（ＲＤ１、ＲＤ２）が上昇することとなる。
したがって、電位差（ＶＳＮＳ２−ＶＳＮＳ１）は、もはやゼロとなならず、この場合、電位差（ＶＳＮＳ２−ＶＳＮＳ１）は、符号が＋（正）の流量測定値をとる。そして、この流量測定値に対応したアナログ電圧信号（空気流量信号）をＥＣＵに対して出力する。

反対に、吸気が下流側から上流側へ流れると、つまり吸気が逆方向に流れると、それに伴い、温度分布の中心位置がヒータ抵抗体２３の中心位置から上流側に移動するので、上流側の温度検出抵抗体３２、３３の抵抗値（ＲＵ１、ＲＵ２）が上昇し、また、下流側の温度検出抵抗体３１、３４の抵抗値（ＲＤ１、ＲＤ２）が下降する。
したがって、この場合、電位差（ＶＳＮＳ２−ＶＳＮＳ１）は、符号が−（負）の流量測定値をとる。そして、この流量測定値に対応したアナログ電圧信号（空気流量信号）をＥＣＵに対して出力する。

以上のように、吸気の流れ方向に対して、電位差（ＶＳＮＳ２−ＶＳＮＳ１）が正負の流量測定値（アナログ電圧信号）をとるので、この正負の流量測定値を判定することにより、吸気の流れ方向が、吸気順流方向（順方向の流れ）なのか、吸気逆流方向（逆方向の流れ）なのかを判別（検出）することができる。
また、吸気の流量が多い場合、温度分布は大きく移動するので、温度検出抵抗体３１〜３４の抵抗値（ＲＤ１、ＲＵ１、ＲＵ２、ＲＤ２）も大きく変動し、電位差（ＶＳＮＳ２−ＶＳＮＳ１）も大きく変動する。
このように、吸気の流量と電位差には、相関関係があり、電位差（ＶＳＮＳ２−ＶＳＮＳ１）の絶対値を測定することにより、吸気の流量が検出される。

［実施例１の特徴］
次に、本実施例のバイパスハウジング３の詳細を図１ないし図３に基づいて簡単に説明する。

バイパスハウジング３は、合成樹脂によって一体的に形成されている。このバイパスハウジング３の幅方向（吸気主流方向に対して垂直な幅方向）の両側面、つまりバイパスハウジング３の両側の外壁を構成するサイドボディには、凸曲面（流線）形状の膨出部が設けられている。
バイパスハウジング３の内部には、吸気管の吸気通路を流れる吸気流の一部が取り込まれるバイパス流路５、６が形成されている。

バイパス流路５は、吸気管の吸気通路を流通する吸気主流方向（図１の矢印方向）に平行となるように形成され、吸気管の吸気通路を迂回する空気流路（直線流路）である。
バイパス流路６は、バイパス流路５を流れる吸気（バイパス流れ）の一部が流入し、且つ吸気管の吸気通路を迂回する空気流路（旋回流路）である。
バイパス流路５、６の流路入口７は、楕円形状に形成されて、バイパスハウジング３の上流端面（先端面）で開口している。この流路入口７は、円筒状の吸気管の中心付近で開口している。

バイパス流路５の第１流路出口８は、流路入口７の開口面積よりも小さい円形状に形成されて、バイパスハウジング３の下流端面（後端面）で開口している。この第１流路出口８は、円筒状の吸気管の中心付近で開口している。そして、第１流路出口８から吸気通路の下流側へ排出される吸気流れ方向（第１バイパス出口流れ方向）は、バイパス流路５の外側を通過する吸気主流の流れ方向に対して略平行な方向に設定されている。

バイパス流路６の各第２流路出口は、半楕円形状に形成されて、バイパスハウジング３の下流端で開口している。これらの第２流路出口は、第１流路出口８よりも図示上方側で開口している。そして、第２流路出口から吸気通路の下流側へ排出される吸気流れ方向（第２バイパス出口流れ方向）は、バイパス流路６の外側を通過する吸気主流の流れ方向に対して略平行な方向に設定されている。

バイパス流路６には、バイパス流路５の流路絞り部１０よりもバイパス流れ方向の上流側でバイパス流路５から分岐する第１分岐部４１、およびこの第１分岐部４１よりもバイパス流れ方向の下流側で、且つ第２流路出口よりもバイパス流れ方向の上流側で２つのバイパス分岐流路に分岐する第２分岐部４２が設けられている。
バイパス分岐流路は、バイパス流路６において最も出口側に設けられる出口側流路であって、バイパスハウジング３の両側面と各膨出部（図示せず）の内面との間に形成されている。なお、第２流路出口は、バイパス分岐流路の下流端（バイパスハウジング３の下流端）で開口している。

また、バイパス流路６の第１分岐部４１と第２分岐部４２との間には、吸気の流れ方向が１８０度以上変化（Ｕターン）する曲がり流路４３が設けられている。この曲がり流路４３は、第１分岐部４１でバイパス流路５から分岐して斜め方向に延びる入口側流路４４、図１において図示左右方向（水平方向）に延びるセンサ配置部４５、および図１において図示上下方向（垂直方向）に延びる中間流路４６等を備えている。
また、センサ配置部４５は、センサチップ２１の流量検出部をバイパス流路６内に露出するように配置するセンサ収容流路である。また、中間流路４６は、第２分岐部４２に略直角に接続する中継流路である。

センサ配置部４５よりも吸気の流れ方向（順方向の流れ方向、吸気順流方向）の上流側には、入口側流路４４の下流端からセンサ配置部４５の上流端に至るまで、所定の曲率半径で、且つ直角よりも大きく湾曲（屈曲）させる第１曲がり部（屈曲部）５１が設けられている。この第１曲がり部５１の曲がり内側の内壁面には、所定の曲率半径の凸曲面５２が設けられている。また、第１曲がり部５１の曲がり外側の内壁面には、所定の曲率半径の凹曲面５３が設けられている。

センサ配置部４５よりも吸気順流方向の下流側には、センサ配置部４５の下流端から中間流路４６の上流端に至るまで、所定の曲率半径で、且つ略直角に湾曲（屈曲）する第２曲がり部（屈曲部）５４が設けられている。この第２曲がり部５４の曲がり内側の内壁面には、所定の曲率半径の凸曲面５５が設けられている。また、第１曲がり部５１の曲がり外側の内壁面には、所定の曲率半径の凹曲面５６が設けられている。

また、バイパスハウジング３には、第２曲がり部５４の曲がり内側の凸曲面５５から、第２曲がり部５４の曲がり外側の凹曲面５６へ向かって突出する突起６１が一体的に形成されている。この突起６１は、第２曲がり部５４の流路高さを狭めるように形成されている。また、突起６１は、第２曲がり部５４の流路幅方向全体に行き渡るように三角突条形状（または多角形状または楕円形状または長円形状）に形成されている。また、突起６１には、上流側から下流側へ向かって傾斜部分、頂き部分および段差部分が設けられている。

突起６１の傾斜部分には、第２曲がり部５４の曲がり始め端（上流端）から第２曲がり部５４の曲がり終わり端（下流端）へ向けて徐々に第２曲がり部５４の流路高さを狭める側への突き出し量が大きくなる（上り勾配となる）ように傾斜したテーパ面が形成されている。この突起６１の傾斜部分は、その表面に沿う吸気の流れの境界層を形成する境界層形成部を構成している。
突起６１の段差部分は、中間流路４６の内壁面と同一面となるように、センサ配置部４５の内壁面に対して直交する垂直面（段差面）を有している。この突起６１の段差部分は、大きい渦を形成して吸気の流れを安定させる渦流発生部である。

突起６１の頂き部分は、突起６１の最頂部（最も高さが高い部分）で、傾斜部分の下流端と段差部分の上流端との交差稜線にＲ形状（またはテーパ形状）の面取りを施した部分である。この突起６１の頂き部分は、吸気の流れの境界層を剥離させる境界層剥離部を構成している。
なお、突起６１の頂き部分に、第２曲がり部５４の表面に沿って流れる吸気を凹曲面５６側へ跳ね上げることで、突起６１の頂部で吸気を第２曲がり部５４の表面から剥離させる跳ね上げ部を設けても良い。

［実施例１の効果］
以上のように、本実施例のエアフロメータ１においては、バイパスハウジング３内のバイパス流路６のセンサ配置部４５よりも下流側の第２曲がり部５４の曲がり内側の凸曲面５５から、第２曲がり部５４の曲がり外側の凹曲面５６へ向かって突出する突起６１を設け、且つこの突起６１を、第２曲がり部５４の流路高さを狭めるように形成したことにより、センサ配置部４５よりも吸気の流れ方向の下流側の第２曲がり部５４において境界層剥離の発生を積極的に促進することができる。

これによって、エアフロメータ１のバイパスハウジング３内に形成されるバイパス流路６のセンサ配置部４５よりも下流側の第２曲がり部５４において、境界層剥離が生じたり、生じなかったりすることはなく、センサ配置部４５を流れる吸気が安定する。これにより、流量センサ２の流量検出部周辺（周り）の吸気の流れを安定させることができるので、流量センサ２の流量検出部における流量測定値の変化を低減できる。つまりエアフロメータ１の出力変動を低減することができる。

［実施例２の構成］
図４は、本発明の流量測定装置を適用した熱式のエアフロメータ（実施例２）を示したものである。ここで、実施例１と同じ符号は、同一の構成または機能を示すものであって、説明を省略する。

本実施例の突起６１は、図４において図示上下に２分割された第１、第２分割部６２、６３を備えている。これらの第１、第２分割部６２、６３は、センサ配置部４５よりも下流側の第２曲がり部５４に設置されている。
第１、第２分割部６２、６３の傾斜部分には、その表面に沿う吸気の流れの境界層を形成する曲面形状（またはテーパ形状）の境界層形成部がそれぞれ設けられている。

第１、第２分割部６２、６３の頂き部分には、吸気の流れの境界層を剥離させる境界層剥離部がそれぞれ設けられている。
また、第１分割部６２の段差部分には、実施例１の突起６１と同様に、大きい渦を形成して吸気の流れを安定させる渦流発生部が設けられている。

以上のように、本実施例のエアフロメータ１においては、バイパスハウジング３内に形成されるバイパス流路６のセンサ配置部４５よりも下流側の第２曲がり部５４の流路高さを狭めるように、上下に２分割された分割部６２、６３を設置したことにより、吸気の流れの境界層剥離の発生を実施例１よりも促進させることができる。
これによって、本実施例のエアフロメータ１においては、実施例１と同様な効果を達成することができる。

［実施例３の構成］
図５は、本発明の流量測定装置を適用した熱式のエアフロメータ（実施例３）を示したものである。ここで、実施例１及び２と同じ符号は、同一の構成または機能を示すものであって、説明を省略する。

本実施例のエアフロメータ１のバイパスハウジング３は、突起６４の傾斜部分の表面が、階段状に荒らされている。
突起６４の傾斜部分の表面には、高さが低い小さな段差と、長さが短い小さな棚とが多数交互に設けられている。
なお、突起６４の傾斜部分の表面に球面状の微小凹部を流路幅方向や流路長さ方向に多数設けても良い。

以上のように、本実施例のエアフロメータ１においては、バイパスハウジング３内に形成されるバイパス流路６のセンサ配置部４５よりも下流側の第２曲がり部５４の流路高さを狭めるように、傾斜部分の表面が荒れた突起６５を設置したことにより、突起６５の傾斜部分の表面において、小さな渦を多数生じさせることができるので、吸気の流れの境界層剥離の発生を実施例１よりも促進させることができる。
これによって、本実施例のエアフロメータ１においては、実施例１及び２と同様な効果を達成することができる。

［実施例４の構成］
図６は、本発明の流量測定装置を適用した熱式のエアフロメータ（実施例４）を示したものである。ここで、実施例１〜３と同じ符号は、同一の構成または機能を示すものであって、説明を省略する。

本実施例の突起６１は、エアフロメータ１のバイパスハウジング３内に形成されるバイパス流路６のセンサ配置部４５よりも下流側の第２曲がり部５４の流路幅方向に微小突起６５を多数設置している。これらの微小突起６５は、流路幅方向部分が頂き部分に近づく程、小さくなる平面視三角形状に形成されている。多数の微小突起６５の高さは、実施例１〜３の突起６１〜６４と同じ高さとされている。
なお、微小突起６５の形状を、平面視多角形状または平面視半円形状または平面視半楕円形状としても構わない。

以上のように、本実施例のエアフロメータ１においては、バイパスハウジング３内に形成されるバイパス流路６のセンサ配置部４５よりも下流側の第２曲がり部５４の流路高さを狭めるように、多数の微小突起６５を設置したことにより、バイパス流路６を流れる吸気の流速が低い流速であっても、多数の微小突起６５に対応して小さい渦が多数形成されるので、バイパス流路６のセンサ配置部４５を流れる吸気が安定する。
これによって、本実施例のエアフロメータ１においては、実施例１〜３と同様な効果を達成することができる。

［変形例］
本実施例では、本発明の流量測定装置を、内燃機関（エンジン）の燃焼室に供給される空気の流量や空気の流れ方向を検出する流量測定装置に適用しているが、本発明の流量測定装置を、ガス器具に供給されるガスや内燃機関（エンジン）の燃焼室に供給される気体燃料または液体燃料等の吸気の流量を検出する流量測定装置に適用しても良い。
なお、温度検出抵抗体をヒータ抵抗体２３の熱の影響を受けず、周囲の空気の温度を検出する場所に配置しているが、温度センサ抵抗体をヒータ抵抗体２３の熱により発生する温度分布を検出できるようにヒータ抵抗体２３の下流側または上下流両側に位置するようにセンサチップ２１のメンブレン２２上に形成しても良い。

本実施例では、突起６１の頂き部分よりも上流側の傾斜部分の表面がテーパ面（平面状の傾斜面）で形成されているが、突起６１の頂き部分よりも上流側の傾斜部分の表面が、第２曲がり部の曲がり始め端から第２曲がり部の曲がり終わり端へ向けて徐々に前記曲がり部の流路高さを狭める側への突き出し量が大きくなるように湾曲した曲面（凸曲面または凹曲面）で形成されていても良い。
また、突起６１の頂き部分よりも上流側の傾斜部分の表面に曲面（凸曲面または凹曲面）を有するテーパ面を形成しても良い。
また、曲面を、凹形状の凹曲面のみ、あるいは凹形状の凹曲面と凸形状の凸曲面とを滑らかに接続した連続曲面で形成しても良い。

本実施例では、流量検出部（流量センサ２の流量測定素子）として、シリコン基板の表面上に所定のパターンで形成されるヒータ抵抗体２３および温度検出抵抗体３１〜３４を用いたが、流量センサ２の流量測定素子として、円筒状のボビン、このボビンの両端に挿入される一対のリードワイヤ、ボビンの外周に巻き付けられてリードワイヤに接続される抵抗線、この抵抗線およびリードワイヤを保護する保護膜等によって構成されるヒータ抵抗体２３および空気温度抵抗体を用いても良い。

なお、温度検出抵抗体３１〜３４をヒータ抵抗体２３の熱により発生する温度分布を検出できるようにヒータ抵抗体２３の上下流にそれぞれ２つずつ位置するように配置しているが、温度検出抵抗体３１〜３４をヒータ抵抗体２３の熱により発生する温度分布を検出できるようにヒータ抵抗体２３の上流または下流にそれぞれ１つずつ位置するように配置しても良い。また、空気温度抵抗体をヒータ抵抗体２３の熱の影響を受けず、周囲の空気の温度を検出する場所に配置しても良い。

１ エアフロメータ
２ 流量センサ
３ バイパスハウジング
５ バイパス流路
６ バイパス流路
２１ センサチップ
４５ センサ配置部
５１ 第１曲がり部
５４ 第２曲がり部
６１ 突起

Claims (4)

1. （ａ）流体通路を流れる流体の一部を取り込んで通過させるためのバイパス流路（５、６）を有するハウジング（３）と、
   （ｂ）前記バイパス流路（６）を流れる流体流量に対応した信号を出力する流量測定素子（２１）を有するセンサ（２）と
   を備え、
   前記バイパス流路（６）内に前記流量測定素子（２１）が露出するように配置される流量測定装置において、
   前記バイパス流路（６）は、前記流量測定素子（２１）よりも流体の流れ方向の下流側に、前記バイパス流路（６）を所定の曲率半径で、且つ略直角に湾曲させる曲がり部（５４）を有し、
   前記ハウジング（３）は、前記曲がり部（５４）の曲がり内側の内壁面をなす凸曲面（５５）から、前記曲がり部（５４）の曲がり外側の内壁面をなす凹曲面（５６）へ向かって突出する突起（６１）を有しており、
   前記曲がり部（５４）において、流体の流れる方向を流れ方向、前記両曲面（５５、５６）の法線方向を流路高さ方向、前記流れ方向および流路高さ方向の両方向に直交する方向を流路幅方向と定義した場合、
   前記突起（６１）は、前記流れ方向の上流から下流へ向かって前記流路高さが狭まる方向の傾斜部分および頂き部分を有していることを特徴とする流量測定装置。
2. 請求項１に記載の流量測定装置において、
   前記突起（６１）は、前記流れ方向を前記流路高さ方向で複数に分岐する分割部（６２、６３）を有していることを特徴とする流量測定装置。
3. 請求項１に記載の流量測定装置において、
   前記突起（６１）は、前記流路幅方向に多数設置される突起（６５）を有していることを特徴とする流量測定装置。
4. 請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１つに記載の流量測定装置において、
   前記突起（６１）の傾斜部分は、その表面が階段状に形成されていることを特徴とする流量測定装置。