JP6438707B2 - 熱式流量計 - Google Patents

Description

本発明は熱式流量計に関する。

気体の流量を計測する熱式流量計は流量を計測するための流量検出部を備え、流量検出部と計測対象である気体との間で熱伝達を行うことにより、気体の流量を計測するように構成されている。熱式流量計が計測する流量は色々な装置の重要な制御パラメータとして広く使用されている。熱式流量計の特徴は、他の方式の流量計に比べ相対的に高い精度で気体の流量、例えば質量流量を計測できることである。

この熱式流量計の計測精度のさらなる向上が望まれている。例えば、内燃機関を搭載した車両では、省燃費の要望や排気ガス浄化の要望が非常に高い。これら要望に応えるには、内燃機関の主要パラメータである吸入空気量を高い精度で計測することが求められている。

内燃機関に導かれる吸入空気量を計測する熱式流量計は、吸入空気量の一部を取り込む副通路と前記副通路に配置された流量検出部とを備え、前記流量検出部が被計測気体との間で熱伝達を行うことにより、前記副通路を流れる被計測気体の状態を計測して、前記内燃機関に導かれる吸入空気量を表す電気信号を出力する。

この熱式流量計では、前記流量検出部付近における空気の流速分布に偏りが生じ、速度勾配の増加によって不安定な流れの乱れが生じ易いため、計測誤差の増加を招く。

この対策として特許文献１では、前記副通路に前記熱式センサよりも上流側に少なくとも９０°以上の迂回部を設けた熱式ガス流量測定装置において、前記副通路の出口部に少なくとも１つの副通路内の流れに対して障害となる形状を設け、前記形状は、前記出口部の前記迂回部の外周側の壁面に、前記外周側の壁面から１mmよりも高い高さを持つ形状であり、前記形状により圧力損失を増加させた熱式ガス流量測定装置が開示されている。

前記迂回部においては、遠心力によって前記副通路外周側の流速が増加し、前記流量検出部付近における空気の流速分布に偏りが生じる。しかし、前記形状により、副通路外周側の通路抵抗が増加するため、前記副通路外周側の増速が抑制され、前記流量検出部付近における空気の流速分布の偏りが改善される。その結果、計測誤差の低減を図ることが出来る。

また、特許文献２には、前記副通路の断面積を絞る複数の絞り部を有し、前記複数の絞り部は、前記検出素子が配置される部位に設けられるメイン絞り部と、前記検出素子が配置される部位より上流側に設けられる上流側絞り部と、前記検出素子が配置される部位より下流側に設けられる下流側絞り部とを有し、前記上流側絞り部および前記下流側絞り部は、それぞれ前記メイン絞り部との間に所定の間隔をあけて独立して設けられ、且つ、前記バイパス通路の断面積を所定の長さに渡って一定の割合で絞った通路状に形成されていることを特徴とする空気流量測定装置が開示されている。

前記複数の絞り部は、順流の時は、前記副通路の入口より流入した空気の流速分布の偏りが上流側絞り部を通過することにより改善され、且つ、メイン絞り部によって空気の拡散を防止できる。一方、逆流の時は、前記副通路の出口より流入した空気の流速分布の偏りが下流側絞り部を通過することにより改善され、且つ、メイン絞り部によって空気の拡散を防止できる。その結果、計測誤差の低減を図ることが出来る。

特許第５０１０８７７号 特許第５３７０１１４号

しかしながら、特許文献１のような測定装置では、前記副通路内周側の増速は図られておらず、前記流量検出部付近における空気の流速分布の偏りの改善は十分ではない。また、特許文献２のような測定装置では、上・下流側絞り部を通過する際の壁面近傍の流速は、壁面摩擦の影響で０に近くなる。一方、流路面積の減少により絞り部中央付近では増速するため、流速分布の速度勾配が大きくなる。従って、前記流量検出部付近における空気の流速分布の偏りの改善は十分ではない。

本発明は、このような点を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、前記流量検出部付近における空気の流速分布を一様化して速度勾配を小さくし、不安定な流れの乱れの発生を抑制することで、計測精度の高い熱式流量計を提供することにある。

前記課題を鑑みて、本発明に係る熱式流量計は、主通路を流れる被計測気体の一部を取り込む副通路と、前記副通路を流れる被計測気体の流量を検出する流量検出部とを備えており、前記副通路は、前記流量検出部の下流側に位置する曲がり部あるいはその曲がり部の下流側において通路内周側に空間部を有している。

副通路の曲がり部では遠心力によって流れが外周側に偏り、外周側の流速が高く内周側の流速が低い速度分布となる。しかし、本発明によれば、副通路内周側の従来壁面であった部分が空間部となり、壁面摩擦の影響が弱まるため、この部分の流速が増加する。その結果、流量保存則によって外周側の流速が減少し、前記流量検出部付近における空気の流速分布を一様化して速度勾配を小さくし、不安定な流れの乱れの発生を抑制することができる。

内燃機関制御システムに本発明に係る熱式流量計を使用した一実施例を示すシステム図である。 本発明に係る熱式流量計の外観を示す正面図。 本発明に係る熱式流量計の外観を示す左側面図。 本発明に係る熱式流量計の外観を示す背面図。 本発明に係る熱式流量計の外観を示す右側面図。 本発明に係る熱式流量計から表カバーを取り外したハウジングの状態を示す正面図。 本発明に係る熱式流量計から裏カバーを取り外したハウジングの状態を示す背面図。 図２ＣのＡ−Ａ断面図。 図３Ａに示す副通路（実施例１）の模式的概念図。 図５の変形例（実施例２）を示した模式図 図６の変形例（実施例３）を示した模式図。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。

図１は、電子燃料噴射方式の内燃機関制御システムに、本実施形態に係る熱式流量計を使用した一実施形態を示すシステム図である。図１に示すように、エンジンシリンダ１１２とエンジンピストン１１４を備える内燃機関１１０の動作に基づき、吸入空気が被計測気体ＩＡとしてエアクリーナ１２２から吸入され、主通路１２４が形成された吸気管７１を含む例えば吸気ボディ、スロットルボディ１２６、吸気マニホールド１２８を介してエンジンシリンダ１１２の燃焼室に導かれる。

燃焼室に導かれる吸入空気である被計測気体ＩＡの流量は、本実施形態に係る熱式流量計３０で計測され、計測された流量に基づいて燃料噴射弁１５２より燃料が供給され、吸入空気である被計測気体ＩＡと共に混合気の状態で燃焼室に導かれる。なお、本実施形態では、燃料噴射弁１５２は内燃機関の吸気ポートに設けられ、吸気ポートに噴射された燃料が吸入空気である被計測気体ＩＡと共に混合気を成形し、吸気弁１１６を介して燃焼室に導かれ、燃焼して機械エネルギを発生する。

熱式流量計３０は、図１に示す内燃機関の吸気ポートに燃料を噴射する方式だけでなく、各燃焼室に燃料を直接噴射する方式にも同様に使用できる。両方式とも熱式流量計３０の使用方法を含めた制御パラメータの計測方法および燃料供給量や点火時期を含めた内燃機関の制御方法の基本概念は略同じであり、両方式の代表例として吸気ポートに燃料を噴射する方式を図１に示す。

燃焼室に導かれた燃料および空気は、燃料と空気の混合状態を成しており、点火プラグ１５４の火花着火により、爆発的に燃焼し、機械エネルギを発生する。燃焼後の気体は排気弁１１８から排気管に導かれ、排気ＥＡとして排気管から車外に排出される。前記燃焼室に導かれる吸入空気である被計測気体ＩＡの流量は、アクセルペダルの操作に基づいてその開度が変化するスロットルバルブ１３２により制御される。前記燃焼室に導かれる吸入空気の流量に基づいて燃料供給量が制御され、運転者はスロットルバルブ１３２の開度を制御して前記燃焼室に導かれる吸入空気の流量を制御することにより、内燃機関が発生する機械エネルギを制御することができる。

エアクリーナ１２２から取り込まれ主通路１２４を流れる吸入空気である被計測気体ＩＡの流量、湿度および温度が、熱式流量計３０により計測され、熱式流量計３０から吸入空気の流量、湿度および温度を表す電気信号が制御装置２００に入力される。また、スロットルバルブ１３２の開度を計測するスロットル角度センサ１４４の出力が制御装置２００に入力され、さらに内燃機関のエンジンピストン１１４や吸気弁１１６や排気弁１１８の位置や状態、さらに内燃機関の回転速度を計測するために、回転角度センサ１４６の出力が、制御装置２００に入力される。排気ＥＡの状態から燃料量と空気量との混合比の状態を計測するために、酸素センサ１４８の出力が制御装置２００に入力される。

制御装置２００は、熱式流量計３０の出力である吸入空気の流量、湿度、および温度、および回転角度センサ１４６からの内燃機関の回転速度、に基づいて燃料噴射量や点火時期を演算する。これら演算結果に基づいて、燃料噴射弁１５２から供給される燃料量、また点火プラグ１５４により点火される点火時期が制御される。燃料供給量や点火時期は、実際にはさらに熱式流量計３０で計測される吸気温度やスロットル角度の変化状態、エンジン回転速度の変化状態、酸素センサ１４８で計測された空燃比の状態に基づいて制御されている。制御装置２００はさらに内燃機関のアイドル運転状態において、スロットルバルブ１３２をバイパスする空気量をアイドルエアコントロールバルブ１５６により制御し、アイドル運転状態での内燃機関の回転速度を制御する。

内燃機関の主要な制御量である燃料供給量や点火時期はいずれも熱式流量計３０の出力を主パラメータとして演算される。従って熱式流量計３０の計測精度の向上や経時変化の抑制、信頼性の向上が、車両の制御精度の向上や信頼性の確保に関して重要である。特に近年、車両の省燃費に関する要望が非常に高く、また排気ガス浄化に関する要望が非常に高い。これらの要望に応えるには熱式流量計３０により計測される吸入空気である被計測気体ＩＡの流量の計測精度の向上が極めて重要である。

図２は、熱式流量計３０の外観を示している。図２Ａは熱式流量計３０の正面図、図２Ｂは左側面図、図２Ｃは背面図、図２Ｄは右側面図である。

熱式流量計３０はハウジング３０２と表カバー３０３と裏カバー３０４とを備えている。ハウジング３０２は、熱式流量計３０を、主通路を構成する吸気ボディに固定するためのフランジ３１２と、外部機器との電気的な接続を行うための外部端子を有する外部接続部（コネクタ部）３０５と、流量等を計測するための計測部３１０を備えている。計測部３１０の内部には、副通路を作るための副通路溝が設けられている。

上述した表カバー３０３と裏カバー３０４を覆うことにより、副通路が形成されたケーシングとなる。計測部３１０の内部には、主通路を流れる被計測気体ＩＡの流量を計測するための流量検出部６０２や主通路を流れる被計測気体ＩＡの温度を計測するための温度検出部４５２を備える回路パッケージ４００が設けられている（図３Ａ、３Ｂ参照）。

熱式流量計３０は、フランジ３１２を吸気ボディ（吸気管）７１に固定することにより、計測部３１０が主通路内に片持ち状に支持される。図２Ａでは、熱式流量計３０と吸気管７１との位置関係を明確にするため、仮想線で吸気管７１を示している。

熱式流量計３０の計測部３１０は、フランジ３１２から主通路１２４の径方向の中心方向に向かって長く延びる形状を成し、その先端部には吸入空気などの被計測気体ＩＡの一部を副通路に取り込むための主取込口３５０（図２Ｃ参照）と副通路から被計測気体ＩＡを主通路１２４に戻すための排出口３５５（図２Ｄ参照）が設けられている。

熱式流量計３０の主取込口３５０が、フランジ３１２から主通路の径方向の中心方向に向かって延びる計測部３１０の先端側に設けられることにより、主通路の内壁面から離れた部分の気体を副通路に取り込むことができる。これにより、主通路の内壁面の温度の影響を受け難くなり、気体の流量や温度の計測精度の低下を抑制できる。

また、主通路１２４の内壁面近傍では流体抵抗が大きく、主通路の平均的な流速に比べ、流速が低くなる。本実施例の熱式流量計３０では、フランジ３１２から主通路の中央に向かって延びる薄くて長い計測部３１０の先端部に主取込口３５０が設けられているので、主通路中央部の流速の速い気体を副通路（計測用通路）に取り込むことができる。また、副通路の排出口３５５も計測部３１０の先端部に設けられているので、副通路内を流れた気体を流速の速い主通路１２４の中央部近傍に戻すことができる。

計測部３１０は主通路１２４の外壁から中央に向かう軸に沿って長く延びる形状を成しているが、幅は、図２Ｂ及び図２Ｄに記載の如く、狭い形状を成している。すなわち、熱式流量計３０の計測部３１０は、側面の幅が薄く正面が略長方形の形状を成している。これにより、熱式流量計３０は、被計測気体ＩＡに対しては流体抵抗を小さくして、十分な長さの副通路を備えることができる。

被計測気体ＩＡの温度を計測するための温度検出部４５２が、計測部３１０の中央部で、計測部３１０内の上流側外壁が下流側に向かって窪んだ位置に、上流側外壁から上流側に向かって突出する形状を成して設けられている。

表カバー３０３および裏カバー３０４は、薄い板状に形成されて、広い冷却面を備える形状を成している。このため熱式流量計３０は、空気抵抗が低減され、さらに主通路１２４を流れる被計測気体により冷却されやすい効果を有している。

外部接続部３０５の内部には、図示しない外部端子と補正用端子とが設けられている。外部端子は、計測結果である流量と温度を出力するための端子と、直流電力を供給するための電源端子とで構成される。補正用端子は熱式流量計３０に関する補正値を、熱式流量計３０内部のメモリに記憶するのに使用する端子である。

次に、図３Ａおよび図３Ｂを用いて、ハウジング３０２内に構成される副通路及び回路パッケージの構成について説明する。図３Ａ，３Ｂは熱式流量計３０から表カバー３０３または裏カバー３０４を取り外したハウジング３０２の状態を示している。図３Ａは、本発明に係る熱式流量計から表カバーを取り外したハウジングの状態を示す正面図であり、図３Ｂは、本発明に係る熱式流量計から裏カバーを取り外したハウジングの状態を示す背面図である。

ハウジング３０２には、計測部３１０の先端側に副通路を成形するための副通路溝が設けられている。副通路は、主通路１２４を流れる被計測気体の一部を取り込むために熱式流量計３０内に形成さされた通路である。本実施例ではハウジング３０２の表裏両面に副通路溝３３１，３３２が設けられている。表カバー３０３及び裏カバー３０４をハウジング３０２の表面及び裏面にかぶせることにより、ハウジング３０２の両面に連続した副通路が形成される。このような構造とすることで、ハウジング３０２の成形時（樹脂モールド工程）にハウジング３０２の両面に設けられる金型を使用して、裏側副通路溝３３１と表側副通路溝３３２の両方をハウジング３０２の一部に形成し、これらを繋ぐようにハウジング３０２を貫通した貫通部３８２を形成し、この貫通部３８２に回路パッケージ４００の流量検出素子（流量検出部）６０２を配置する。

図３Ｂに示すように、主通路を流れる被計測気体ＩＡの一部は、主取込口３５０から入口溝３５１を介して裏側副通路溝３３１内に取り込まれ、裏側副通路溝３３１内を流れる。裏側副通路溝３３１に裏カバー３０４を覆うことにより、熱式流量計３０には、副通路３３０のうち、第１の通路３１と第２の通路３２の上流側の一部が形成される。

第１の通路３１は、主通路１２４を流れる被計測気体ＩＡを取り込む主取込口３５０から、取り込んだ被計測気体ＩＡの一部を排出する排出口３５５まで形成された汚損物質の排出用通路である。第２の通路３２は、第１の通路３１に流れる被計測気体ＩＡを取り込む副取込口３４から、流量検出部６０２に向かって形成された流量計測用通路である。主取込口３５０は、主通路１２４の上流側に面して開口しており、排出口３５５は、主通路１２４の下流側に面して開口しており、排出口３５５の開口面積は、主取込口３５０の開口面積よりも小さい。これにより、主取込口３５０からの被計測気体ＩＡを第２の通路３２にも流れ易くすることができる。

裏面副通路溝３３１のうち、第２の通路３２（流量検出部６０２までの通路）の通路溝は、流れ方向に進むにつれて深くなる形状をしており、溝に沿って流れるにつれ表側の方向に被計測気体ＩＡは徐々に移動する。裏側副通路溝３３１には回路パッケージ４００の上流部３４２で急激に深くなる急傾斜部３４７が設けられている。質量の小さい空気の一部は急傾斜部３４７に沿って移動し、回路パッケージ４００の貫通部３８２のうち上流部３４２で図４に示す計測用流路面４３０の方を流れる。一方質量の大きい異物は遠心力によって急激な進路変更が困難なため、急傾斜部３４７に沿って流れることができず、図４に示す計測用流路裏面４３１の方を流れる。その後、貫通部３８２のうち下流部３４１を通り、図３Ａに示す表側副通路溝３３２を流れる。

上述した如く、回路パッケージ４００の計測用流路面４３０を含む部分は、貫通部３８２の空洞内に配置され、この貫通部３８２は計測用流路面４３０を有する回路パッケージ４００の左右両側で裏側副通路溝３３１と表側副通路溝３３２とが繋がっている。

図３Ａに示すように、貫通部３８２において、上流部３４２から被計測気体ＩＡである空気は計測用流路面４３０に沿って流れる。このとき、流量検出部６０２に設けられた熱伝達面４３７を介して流量を計測するための流量検出部６０２との間で熱伝達が行われ、流量の計測が行われる。なお、この流量の計測原理は、熱式流量計として一般的な検出原理であってよく、本実施例の如く、回路パッケージ４００の流量検出部６０２が計測した計測値に基づいて主通路を流れる被計測気体の流量を検出することができるものであれば、検出するための構成は特に限定されるものではない。

第２の通路３２は、上流側通路３２ａと下流側通路３２ｂと貫通部３８２と出口部３５２を有する。上流側通路３２ａは、裏側副通路溝３３４と裏カバー３０４で構成され、曲線を描きながらハウジング３０２の先端部からフランジ方向に向かうように形成されている。そして、貫通部３８２は、第二の通路３２のフランジ側に最も近い部分であり、貫通部３８２を流れる被計測気体ＩＡは主通路１２４の流れに対して逆方向の流れとなる。そして、下流側通路３２ｂは、表側副通路溝３３２と表カバー３０３で構成され、曲線を描きながらフランジからハウジング先端部方向に向かうように形成される。ここで、上流側通路３２ａと下流側通路３２ｂとは、貫通部３８２を介して繋がれる。そして、出口部３５２は、出口溝３５３と表カバーにより形成され、第２の通路３２内に流れてきた被計測媒体ＩＡは、出口部３５２から主通路１２４に排出される。

なお、図３Ｂに示すように、裏側副通路溝３３１は、第１通路用壁３９５と、裏側副通路内周壁３９２と裏側副通路外周壁３９１とを有している。裏側副通路内周壁３９２と裏側副通路外周壁３９１とのそれぞれの高さ方向の先端部と裏カバー３０４の内側面とが密着することで、ハウジング３０２の第１の通路３１と第２の通路３２のセンサ上流側通路３２ａが成形される。

一方、表側副通路溝３３２は、表側副通路内周壁３９３と表側副通路外周壁３９４を有し、副通路内周壁３９３と副通路外周壁３９４の高さ方向の先端部と表カバー３０３の内側面とが密着することで、ハウジング３０２の下流側通路３２ｂが形成される。

回路パッケージ４００は、流量検出部６０２が貫通部３８２により構成される空間に配置されるように、ハウジング３０２の固定部３７２，３７３，３７６に樹脂モールドにより埋設して固定されている。このような固定構造は、ハウジング３０２の樹脂モールド成形と同時に、回路パッケージ４００をハウジング３０２にインサート成形することにより、熱式流量計３０に実装することができる。そして、貫通部３８２は、回路パッケージ４００の上流側に位置する上流部３４２の空間と回路パッケージ４００の下流側に位置する下流部３４１の空間を有している。このような構成とすることで、１回の樹脂モールド工程でハウジング３０２の両面に副通路溝を成形でき、また両面の副通路溝を繋ぐ構造を合わせて成形することが可能となる。

図３Ａおよび図３Ｂに示すように、ハウジング３０２には、フランジ３１２と副通路溝が形成された部分との間に空洞部３３６が形成されている。この空洞部３３６の中に、回路パッケージ４００の接続端子４１２と外部接続部３０５の外部端子の内端３６１とを接続する端子接続部３２０が設けられている。接続端子４１２と内端３６１とは、スポット溶接あるいはレーザ溶接などにより、電気的に接続される。

次に被測定媒体ＩＡの副通路内の流れについて図３Ａ、図３Ｂ、図４を用いて説明する。

主取込口３５０から取り込まれ、裏側副通路溝３３１により構成される第１の通路３１を流れた被計測気体ＩＡは、図３Ｂの右側から左側に向かって流れる。ここで第１の通路３１から分岐するように形成された第２の通路３２の副取込口３４に、取込んだ被計測気体ＩＡの一部が、分流して流れる。流れた被計測気体ＩＡは、貫通部３８２の上流部３４２を介して、回路パッケージ４００の計測用流路面４３０の表面と表カバー３０３に設けられた突起部３５６で作られる流路３８６の方を流れる。

他の被計測気体ＩＡは計測用流路裏面４３１と裏カバー３０４で作られる流路３８７の方を流れる。その後、流路３８７を流れた被計測気体ＩＡは、貫通部３８２の下流部３４１を介して表側副通路溝３３２の方に移り、流路３８６を流れている被計測気体ＩＡと合流する。合流した被計測気体ＩＡは、表側副通路溝３３２を流れ、出口３５２から主通路に排出される。

裏側副通路溝３３１から貫通部３８２の上流部３４２を介して流路３８６に導かれる被計測気体ＩＡの方が、流路３８７に導かれる流路よりも曲りが大きくなるように、副通路溝が形成されている。これにより、被計測気体ＩＡに含まれるごみなどの質量の大きい物質は、曲りの少ない流路３８７の方に集まる。

流路３８６では、突起部３５６は絞りを形成しており、被計測気体ＩＡを渦の少ない層流にする。また突起部３５６は流量検出部６０２近傍の被計測気体ＩＡの流速を高める。これにより、計測精度が向上する。突起部３５６は、計測用流路面４３０に設けた流量検出部６０２の熱伝達面露出部４３６に対向する方のカバーである表カバー３０３に形成されている。

本実施例の特徴部分について図５を用いて説明する。図５に示すように、出口溝３５３は、副通路内周壁３９３に対して凹むような空間部３３が副通路内周壁側に設けられるように形成されている。すなわち、流量検出部の下流側における副通路の形状は、内周側の壁面が一部凹むように形成されている。このような空間部３３が無い場合、出口溝３５３内の流れは、遠心力によって外周側に偏ると共に、内周壁Ｗの近傍では壁面摩擦の影響で流速が０に近くなる。このため、点線で示した流速分布Ｐのようになる。この影響は上流側にも及ぶため、流量検出部６０２付近における空気の流速分布に偏りが生じ、速度勾配の増加が増加する。その結果、不安定な流れの乱れが生じ易くなることにより、計測誤差の増加を招く。

しかし、空間部３３を設けることにより、元来内周壁Ｗがあった位置に壁面が存在しなくなり、この位置でもある程度の流速が得られるようになる。その結果、流量保存則によって外周側の流速が減少し、点線で示した流速分布Ｐから実線で示した流速分布Ｑのように変化する。即ち、最大流速となる位置が内周側に移動し、速度勾配が緩やかになる。

空間部３３を設けたことによるこの速度分布変化の影響は上流側にも及ぶため、流量検出部６０２付近における空気の流速分布も一様化されて速度勾配が小さくなり、不安定な流れの乱れの発生が抑制される。その結果、計測誤差の低減を図ることが出来る。

図６を用いて、本発明に係る実施例２を説明する。本実施例は、出口溝３５３の表側副通路外周壁側の形状を実施例１に対して改良した構成である。なお、実施例１と重複する説明は省略する。

出口溝３５３は、表側副通路外周壁側の壁面であって空間部３３と対抗する領域に流動抵抗部３５が設けられように形成されている。すなわち、本実施例の副通路の形状は、内周側の壁面が一部凹んでいる領域と対抗する外周壁面に突起を設ける形状をしている。

この流動抵抗部３５により、副通路外周側の通路抵抗が増加するため、遠心分離による副通路外周側の増速が抑制される。これにより、点線で示した流動抵抗部３５を設けない場合の流速分布Ｑから実線で示した流速分布Ｒのように変化する。即ち、最大流速となる位置がさらに内周側に移動し、速度勾配が緩やかになる。

流動抵抗部３５を設けたことによるこの速度分布変化の影響は上流側にも及ぶため、流量検出部６０２付近における空気の流速分布も一様化されて速度勾配が小さくなり、不安定な流れの乱れの発生が抑制される。その結果、計測誤差の低減を図ることが出来る。

図７を用いて、本発明に係る実施例３を説明する。本実施例は、出口溝３５３の形状を実施例１に対して改良した構成である。なお、実施例１と重複する説明は省略する。

出口溝３５３は、空間部３３の下流側端部において突出した突出部３６が設けられ、流動抵抗部３５がこの突出部３６と対向する位置に配置されるように形成されている。これにより、突出部３６と流動抵抗部３５とで絞り部３７が構成される。すなわち、本実施例の副通路の形状は、内周側の壁面が一部凹んでいる領域よりも下流側であって、内周側の壁面および外周側の壁面に通路断面積を絞る絞り部を有する形状をしている。

このような絞り部３７が構成されると、流路面積の減少により絞り部中央付近で流速が増加する効果がある。ここで、本実施例では空間部３３が存在するため、絞り部上流側の流路面積に対する絞り部の流路面積の割合（流路面積の縮小率）が、空間部３３が無い場合に比べて大きい。このため、絞り部の圧力損失の増加によって絞り部中央付近で流速が減速する効果が、流路面積の減少により絞り部中央付近で流速が増加する効果を上回るようにできる。その結果、点線で示した実施例２の流速分布Ｒから実線で示した流速分布Ｓのように変化する。即ち、最大流速が減少し、速度勾配が緩やかになる。

空間部３３と絞り部３７を設けたことによるこの速度分布変化の影響は上流側にも及ぶため、流量検出部６０２付近における空気の流速分布も一様化されて速度勾配が小さくなり、不安定な流れの乱れの発生が抑制される。その結果、計測誤差の低減を図ることが出来る。

なお、主通路１２４を流れる被計測気体ＩＡの方向が、各図において矢印で示した方向と逆になる場合もある。各図において矢印で示した方向の場合を順流、逆になる場合を逆流とすると、逆流時に流量検出部の下流側となる裏側副通路溝３３１（第１の通路３１や第２の通路３２等）において、実施例１〜３で説明した構造を適用することも可能である。

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、前記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。さらに、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

３０…熱式流量計
３１…第１の通路
３２…第２の通路
３２ａ…上流側通路
３２ｂ…下流側通路
３４…副取込口
３５…流動抵抗部
３６…突出部
３７…絞り部
３０２…ハウジング
３０３…表カバー
３０４…裏カバー
３３１…裏側副通路溝
３３２…表側副通路溝
３５０…主取込口
３５２…出口部
３５３…出口溝
３５５…排出口
３８２…貫通部
３９１…裏側副通路外周壁
３９２…裏側副通路内周壁
３９３…表側副通路外周壁
３９４…表側副通路内周壁
３９５…第１通路用壁
６０２…流量検出部

Claims (5)

1. 副通路と、
   前記副通路内に設けられた流量検出部と、を有し、
   前記副通路は、前記流量検出素子の下流側に曲がり部を有する熱式流量計において、
   前記副通路は、前記流量検出素子の下流であって、前記曲がり部での空気流の流速が低くなる側に位置する壁面が断面が略台形状に凹んでいる領域を有し、
   前記略台形状の下底は上底より大であって、前記下底で前記副通路と前記領域とが連通することを特徴とする熱式流量計。
2. 前記副通路は、前記凹んでいる領域と対向する外周側の壁面に流動抵抗部を有することを特徴とする請求項１に記載の熱式流量計。
3. 前記副通路は、前記凹んでいる領域と対向する外周側の壁面に突起部を有することを特徴とする請求項１に記載の熱式流量計。
4. 前記副通路は、前記凹んでいる領域の下流側に絞り部を有することを特徴とする請求項１に記載の熱式流量計。
5. 前記絞り部は、内周側の壁面と外周側の壁面に対向するように設けられたそれぞれの突起部により形成されることを特徴とする請求項４に記載の熱式流量計。