JP6876018B2 - 物理量検出装置 - Google Patents

Description

本開示は、物理量検出装置に関する。

従来から、ハウジングに取り付けられる支持体の表面上に、ヒータ抵抗体やセンサ抵抗体等の流量測定素子を配置した流量測定装置に関する発明が知られている（下記特許文献１を参照）。特許文献１に記載された流量測定装置は、（ａ）内部に流路が形成されたハウジングと、（ｂ）流路を流れる流体の流れ方向に沿うように配置される板状の支持体と、（ｃ）この支持体の表面に配置されて、流路を流れる流体の流量を検出する流量測定素子とを備えている。

この従来の流量測定装置において、ハウジングは、流路のうちの所定の区間に、流路の断面積を減少させる流路絞り部を有している。また、流量測定素子は、流路絞り部の内部に配置されている。また、流路絞り部は、流路の高さ方向の中央側から両側に向かって流路の幅を徐々に減少させる内壁面を有している（同文献、請求項１等を参照）。この構成により、流量測定素子の出力変動や計測誤差の発生を抑制する効果と低流量側への計測範囲を拡大する効果とを両立させることができる（同文献、第００１２段落等を参照）。

特開２０１２−９３２６９号公報

前記従来の流量測定装置は、旋回流路に流路絞り部を備え、その流路絞り部の内部に、センシング素子が配置されている。センシング素子は、センサ支持体に搭載され、センサ支持体は、旋回流路の外周側の壁面から旋回流路の内周側に向けて突出している。また、流路絞り部は、旋回流路の内周側の２つの突出壁の間に形成されている（同文献、第００２９段落、第００３８段落から第００３９段落、および図１から図３等を参照）。

このような構成の流量測定装置において、旋回流路を流れる空気は、遠心力によって旋回流路の外周側に偏るだけでなく、旋回流路の内周側の突出壁によってさらに旋回流路の外周側に偏る。そのため、センシング素子が配置された流路絞り部を流れる空気の旋回流路の外周側への偏りが過大になり、センシング素子の計測誤差が増大するおそれがある。

本開示は、第１副通路から分岐した第２副通路を流れる流体の偏りを従来よりも低減し、第２副通路に配置されたセンサによる流体の物理量の検出誤差を低減することが可能な物理量検出装置を提供する。

本開示の一態様は、主通路を流れる気体の物理量を検出する物理量検出装置であって、前記主通路の中心軸に沿って延び前記気体の一部を取り込む第１副通路と、該第１副通路の分岐部から分岐された第２副通路と、該第２副通路に配置された流量センサとを備え、前記第２副通路は、湾曲部と抵抗部とを有し、前記分岐部から前記中心軸に交差する方向に延びて前記湾曲部において前記中心軸へ向けて折り返す湾曲形状を有し、前記抵抗部は、前記第２副通路の内周側かつ前記流量センサの背面側を流れる気体の圧力損失が、前記第２副通路の外周側かつ前記流量センサの検出面に臨む表面側を流れる気体の圧力損失よりも高くなるように構成されていることを特徴とする物理量検出装置である。

上記一態様によれば、第１副通路から分岐した第２副通路を流れる流体の偏りを従来よりも低減し、第２副通路に配置されたセンサによる流体の物理量の検出誤差を低減することが可能な物理量検出装置を提供することができる。

物理量検出装置を使用した内燃機関制御システムのシステム図。 図１に示す物理量検出装置の正面図。 図２に示す物理量検出装置のカバーを取り外した状態を示す正面図。 図２に示す物理量検出装置のIV−IV線に沿う模式的な拡大断面図。 図４に示す第２副通路における被計測気体の流速の分布を示すグラフ。 変形例１に係る物理量検出装置の拡大図。 変形例１に係る物理量検出装置の図４に相当する断面図。 図７に示す第２副通路における被計測気体の流速の分布を示すグラフ。 変形例２に係る物理量検出装置の拡大図。 変形例３に係る物理量検出装置の拡大図。 変形例４に係る物理量検出装置の図４に相当する断面図。 図１１に示す第２副通路における被計測気体の流速の分布を示すグラフ。 変形例５に係る物理量検出装置の図４に相当する断面図。

以下、図面を参照して本開示に係る物理量検出装置の実施形態を説明する。

図１は、本開示の一実施形態に係る物理量検出装置２０を使用した電子燃料噴射方式の内燃機関制御システム１のシステム図である。エンジンシリンダ１１とエンジンピストン１２を備える内燃機関１０の動作に基づき、吸入空気が被計測気体２としてエアクリーナ２１から吸入され、たとえば主通路２２である吸気ボディと、スロットルボディ２３と、吸気マニホールド２４を介してエンジンシリンダ１１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２の物理量は、物理量検出装置２０で検出され、その検出された物理量に基づいて燃料噴射弁１４より燃料が供給され、被計測気体２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１４は内燃機関１０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被計測気体２とともに混合気を成形し、吸気弁１５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。

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１３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１６から排気管に導かれ、排気ガス３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２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２５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２５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２１を介して取り込まれて主通路２２を流れる吸入空気である被計測気体２の流量、温度、湿度、圧力などの物理量が物理量検出装置２０により検出され、物理量検出装置２０から吸入空気の物理量を表す電気信号が制御装置４に入力される。また、スロットルバルブ２５の開度を計測するスロットル角度センサ２６の出力が制御装置４に入力され、さらに内燃機関のエンジンピストン１２や吸気弁１５や排気弁１６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１７の出力が、制御装置４に入力される。排気ガス３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２８の出力が制御装置４に入力される。

制御装置４は、物理量検出装置２０の出力である吸入空気の物理量と、回転角度センサ１７の出力に基づき計測された内燃機関の回転速度とに基づいて、燃料噴射量や点火時期を演算する。これらの演算結果に基づいて、燃料噴射弁１４から供給される燃料量、また点火プラグ１３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、実際にはさらに物理量検出装置２０で検出される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２８で計測された空燃比の状態に基づいて、きめ細かく制御されている。制御装置４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２５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２７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物理量検出装置２０の出力を主パラメータとして演算される。したがって、物理量検出装置２０の検出精度の向上や、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、物理量検出装置２０により検出される被計測気体２である吸入空気の物理量の検出精度の向上が極めて重要である。また、物理量検出装置２０が高い信頼性を維持していることも大切である。

物理量検出装置２０が搭載される車両は、温度や湿度の変化が大きい環境で使用される。物理量検出装置２０は、その使用環境における温度や湿度の変化への対応や、塵埃や汚染物質などへの対応も、考慮されていることが望ましい。また、物理量検出装置２０は、内燃機関からの発熱の影響を受ける吸気管に装着される。このため、内燃機関の発熱が主通路２２である吸気管を介して物理量検出装置２０に伝わる。物理量検出装置２０は、被計測気体と熱伝達を行うことにより被計測気体の流量を検出するので、外部からの熱の影響をできるだけ抑制することが重要である。

車両に搭載される物理量検出装置２０は、以下で説明するように、単に発明が解決しようとする課題の欄に記載された課題を解決し、発明の効果の欄に記載された効果を奏するのみでなく、以下で説明するように、上述した色々な課題を十分に考慮し、製品として求められている色々な課題を解決し、色々な効果を奏している。物理量検出装置２０が解決する具体的な課題や奏する具体的な効果は、以下の実施形態に関する記載の中で説明する。

図２は、図１に示す物理量検出装置２０の正面図である。物理量検出装置２０は、主通路２２の通路壁に設けられた取り付け孔から主通路２２の内部に挿入されて利用される。物理量検出装置２０は、ハウジング２０１と、ハウジング２０１に取り付けられるカバー２０２とを備えている。ハウジング２０１は、合成樹脂製材料を射出成形することによって構成されており、カバー２０２は、たとえばアルミニウム合金などの導電性材料からなる板状部材によって構成されている。カバー２０２は、薄い板状に形成されて、広い平坦な冷却面を有している。

ハウジング２０１は、主通路２２である吸気ボディに固定されるフランジ２１１と、フランジ２１１から突出して外部機器との電気的な接続を行うために吸気ボディから外部に露出するコネクタ２１２と、フランジ２１１から主通路２２の中心に向かって突出するように延びる計測部２１３を有している。

フランジ２１１は、たとえば、所定の板厚からなる平面視略矩形状を有しており、角部に貫通孔を有している。フランジ２１１は、たとえば、角部の貫通孔に固定ネジが挿通されて主通路２２のネジ穴に螺入されることにより、主通路２２に固定される。

コネクタ２１２は、たとえば、その内部に４本の外部端子と、補正用端子とが設けられている。外部端子は、物理量検出装置２０の計測結果である流量や温度などの物理量を出力するための端子および物理量検出装置２０が動作するための直流電力を供給するための電源端子である。補正用端子は、生産された物理量検出装置２０の計測を行い、それぞれの物理量検出装置２０に関する補正値を求めて、物理量検出装置２０内部のメモリに補正値を記憶するのに使用する端子である。

計測部２１３は、フランジ２１１から主通路２２の中心方向に向かって延びる薄くて長い形状を成し、幅広な正面２２１と背面、および幅狭な一対の側面である上流端面２２３と下流端面２２４を有している。計測部２１３は、たとえば、主通路２２に設けられた取り付け孔から内部に挿入され、フランジ２１１を主通路２２に当接させてねじで主通路２２に固定することで、フランジ２１１を介して主通路２２に固定される。

計測部２１３は、物理量検出装置２０を主通路２２に取り付けた状態で、主通路２２の内壁から主通路２２の中心軸２２ａに向かって突出している。そして、正面２２１と背面が主通路２２の中心軸２２ａに沿って平行に配置され、計測部２１３の幅狭な上流端面２２３と下流端面２２４のうち計測部２１３の短手方向一方側の上流端面２２３が主通路２２の上流側を向くように配置され、計測部２１３の短手方向他方側の下流端面２２４が主通路２２の下流側を向くように配置される。

計測部２１３の正面２２１は、短手方向に沿って上流端面２２３から下流端面２２４まで平坦である。一方、計測部２１３の背面は、下流端面２２４側の角部が面取りされており、かつ、短手方向中間位置から下流端面２２４まで移行するにしたがって正面に漸次接近する方向に傾斜している。これにより、計測部２１３の断面形状は、いわゆる流線型になっている。したがって、主通路２２の上流から流れてきた被計測気体２を計測部２１３の正面２２１および背面に沿って円滑に下流に導くことができ、被計測気体２に対する計測部２１３の流体抵抗を小さくすることができる。

計測部２１３は、突出方向の端部が段差状に形成されており、物理量検出装置２０を主通路２２に取り付けた状態で、主通路２２の上流側の下面２２６と、主通路２２の下流側の下面２２７とを有している。計測部２１３は、上流側の下面２２６よりも下流側の下面２２７の方が突出方向に突出し、上流側の下面２２６と下流側の下面２２７との間を結ぶ段差面２２８が主通路２２の上流側を向くように配置される。

また、計測部２１３は、フランジ２１１と反対側で上流側の下面２２６よりも突出した先端部２１３ａの段差面２２８に、吸入空気などの被計測気体２の一部を計測部２１３内の副通路に取り込むための入口２３１が開口して設けられている。そして、計測部２１３の先端部２１３ａの下流端面２２４には、計測部２１３内の副通路に取り込んだ被計測気体２を主通路２２に戻すための第１出口２３２および第２出口２３３が開口して設けられている。

つまり、計測部２１３は、主通路２２における被計測気体２の流れ方向の上流側に向けて配置される第１壁部としての上流端面２２３を有する。また、計測部２１３は、第１壁部としての上流端面２２３よりも主通路２２における被計測気体２の流れ方向の下流側の位置において被計測気体２の流れ方向の上流側に向けて配置される第２壁部として先端部２１３ａの段差面２２８を有する。この先端部２１３ａの段差面２２８に、副通路の入口２３１が開口している。

物理量検出装置２０は、副通路の入口２３１が、フランジ２１１から主通路２２の中心方向に向かって延びる計測部２１３の先端部２１３ａに設けられているので、主通路２２の内壁面近傍ではなく、内壁面から離れた中央部に近い部分の気体を副通路に取り込むことができる。このため、物理量検出装置２０は、主通路２２の内壁面から離れた部分の気体の流量を測定することができ、熱などの影響による計測精度の低下を抑制できる。

主通路２２の内壁面近傍では、主通路２２の温度の影響を受け易く、気体の本来の温度に対して被計測気体２の温度が異なる状態となり、主通路２２内の主気体の平均的な状態と異なることになる。特に主通路２２がエンジンの吸気ボディである場合は、エンジンからの熱の影響を受け、高温に維持されていることが多い。このため主通路２２の内壁面近傍の気体は、主通路２２の本来の気温に対して高いことが多く、計測精度を低下させる要因となる。また、主通路２２の内壁面近傍では流体抵抗が大きく、主通路２２の平均的な流速に比べ、流速が低くなる。このため、主通路２２の内壁面近傍の気体を被計測気体２として副通路に取り込むと、主通路２２の平均的な流速に対する流速の低下が計測誤差につながるおそれがある。

物理量検出装置２０は、フランジ２１１から主通路２２の中央に向かって延びる薄くて長い計測部２１３の先端部２１３ａに入口２３１が設けられているので、主通路２２の内壁面近傍の流速低下に関係する計測誤差を低減できる。また、物理量検出装置２０は、フランジ２１１から主通路２２の中央に向かって延びる計測部２１３の先端部２１３ａに入口２３１が設けられているだけでなく、副通路の第１出口２３２および第２出口２３３も計測部２１３の先端部２１３ａに設けられているので、さらに計測誤差を低減することができる。

物理量検出装置２０は、計測部２１３が主通路２２の外壁から中央に向かう軸に沿って長く伸びる形状を成しているが、上流端面２２３および下流端面２２４の幅は、正面２２１の幅よりも狭く、計測部２１３が板状の形状を成している。これにより、物理量検出装置２０は、被計測気体２に対しては流体抵抗を小さい値に抑えることができる。

図３は、図２に示す物理量検出装置２０のカバー２０２を取り外した状態を示す正面図である。なお、図３では、回路基板２０７を封止する封止材の図示を省略している。

計測部２１３には、副通路２３４を形成するための副通路溝２５０と、回路基板２０７を収容するための回路室２３５が設けられている。回路室２３５と副通路溝２５０は、計測部２１３の正面に凹設されており、計測部２１３の短手方向一方側と他方側に分かれて配置されている。回路室２３５は、主通路２２における被計測気体２の流れ方向の上流側の位置に配置され、副通路２３４は、回路室２３５よりも主通路２２における被計測気体２の流れ方向の下流側の位置に配置される。なお、主通路２２における被計測気体２の流れ方向において、回路室２３５の上流側の壁部の上流側の面を、計測部２１３の上流端面２２３とすることで省スペース化が可能となる。

副通路溝２５０は、カバー２０２との協働により副通路２３４を形成する。副通路２３４は、計測部２１３の突出方向である計測部２１３の長手方向に沿って延在して設けられている。副通路２３４を形成する副通路溝２５０は、第１副通路溝２５１と、第１副通路溝２５１の途中で分岐する第２副通路溝２５２とを有している。

第１副通路溝２５１は、計測部２１３の先端部２１３ａの段差面２２８に開口する入口２３１と、計測部２１３の先端部２１３ａの下流端面２２４に開口する第１出口２３２との間に亘って、計測部２１３の短手方向に沿って延在するように形成されている。入口２３１は、主通路２２における被計測気体２の流れ方向の上流側を向くように開口されている。第１副通路溝２５１は、カバー２０２との間に、入口２３１から主通路２２の中心軸２２ａに沿って延びて第１出口２３２に至る第１副通路２３４ａを形成する。

第１副通路２３４ａは、主通路２２内を流れる被計測気体２を入口２３１から取り込み、その取り込んだ被計測気体２を第１出口２３２から主通路２２に戻す。第１副通路２３４ａは、入口２３１から主通路２２内における被計測気体２の流れ方向に沿って延在し、第１出口２３２に接続されている。第１副通路２３４ａは、入口２３１と第１出口２３２との間に分岐部２３６を有している。

分岐部２３６は、主通路２２の中心軸２２ａに沿って延びる第１副通路２３４ａにおいて、順流時の被計測気体２の上流側で入口２３１の近傍に設けられている。ここで、被計測気体２は、順流時に、図１に示すように、エアクリーナ２１から内燃機関１０へ向けて主通路２２の中心軸２２ａに沿って流れる。主通路２２を流れる被計測気体２は、順流時に、入口２３１から第１副通路２３４ａに取り込まれ、第１副通路２３４ａ内を第１出口２３２へ向けて流れるととともに、分岐部２３６から第２副通路２３４ｂへ流入する。

第２副通路溝２５２は、第１副通路溝２５１の途中位置で計測部２１３の基端部すなわちフランジ２１１へ向けて分岐して、計測部２１３の長手方向すなわち主通路２２の中心軸２２ａに交差する方向、たとえば中心軸２２ａにおおむね直交する方向に延びている。さらに、第２副通路溝２５２は、計測部２１３のフランジ２１１の近傍で先端部２１３ａへ向けて、たとえばＵ字状または円弧状に湾曲して折り返し、計測部２１３の長手方向すなわち主通路２２の中心軸２２ａに交差する方向、たとえば中心軸２２ａにおおむね直交する方向に延びている。

第２副通路溝２５２は、最終的に、計測部２１３の下流端面２２４へ向けて、たとえば円弧状に湾曲するように曲折し、第２出口２３３に接続されている。第２出口２３３は、主通路２２における被計測気体２の流れ方向の下流側を向くように開口されている。第２出口２３３は、第１出口２３２とほぼ同等または若干大きい開口面積を有しており、第１出口２３２よりも計測部２１３の長手方向の基端部側に隣接した位置に形成されている。第２副通路溝２５２は、カバー２０２との間に、第１副通路２３４ａからフランジ２１１へ向けて分岐して第２出口２３３に至る第２副通路２３４ｂを形成する。

第２副通路２３４ｂは、第１副通路２３４ａから分岐されて流れ込んだ被計測気体２を通過させて第２出口２３３から主通路２２に戻す。第２副通路２３４ｂは、計測部２１３の長手方向に沿って往復する経路を有する。より詳細には、第２副通路２３４ｂは、たとえば、直線状の上流部２３７と、円弧状またはＵ字状の湾曲部２３８と、直線状の下流部２３９とを有している。

上流部２３７は、たとえば、第１副通路２３４ａの分岐部２３６から分岐され、主通路２２の中心軸２２ａに交差する方向におおむね直線状にまっすぐ延びている。上流部２３７は、たとえば、主通路２２の中心軸２２ａにおおむね直交する方向、すなわち第１副通路２３４ａの分岐部２３６からフランジ２１１へ向かう方向へ延びている。

湾曲部２３８は、たとえば、フランジ２１１の近傍で上流部２３７の下流側の端部に接続され、主通路２２の中心軸２２ａに向けて折り返すように湾曲している。湾曲部２３８は、たとえば、円弧状またはＵ字状の形状を有し、第２副通路２３４ｂを１８０度、逆方向に折り返すように湾曲している。

下流部２３９は、たとえば、フランジ２１１の近傍で湾曲部２３８の下流側の端部に接続され、主通路２２の中心軸２２ａに向けておおむね直線状にまっすぐに延びている。下流部２３９は、たとえば、上流部２３７とおおむね平行に計測部２１３の先端部２１３ａへ向けて延び、第１副通路２３４ａにおける分岐部２３６よりも下流側へ向けて延びている。下流部２３９は、先端部２１３ａの第２出口２３３の近傍で主通路２２の中心軸２２ａに沿う方向に湾曲して、第２出口２３３に接続されている。

第２副通路２３４ｂは、湾曲形状を有している。より具体的には、第２副通路２３４ｂの上流部２３７は、第１副通路２３４ａの分岐部２３６から分岐され、主通路２２の中心軸２２ａに交差する方向に延びている。第２副通路２３４ｂの湾曲部２３８は、上流部２３７から主通路２２の中心軸２２ａに向けて折り返すように湾曲している。第２副通路２３４ｂの下流部２３９は、湾曲部２３８から主通路２２の中心軸２２ａに向けて延びている。これら上流部２３７と湾曲部２３８と下流部２３９とによって、第２副通路２３４ｂの湾曲形状が形成されている。

なお、図示は省略するが、たとえば、第２出口２３３を省略し、第１副通路２３４ａの分岐部２３６よりも下流側に第２副通路２３４ｂの下流部２３９を接続させ、第２副通路２３４ｂを第１副通路２３４ａに合流させてもよい。

第２副通路２３４ｂは、たとえば上流部２３７に流量センサ２０５が配置されている。より詳細には、第２副通路２３４ｂの上流部２３７において、流量センサ２０５は、第１副通路２３４ａと湾曲部２３８の中間部に配置されている。第２副通路２３４ｂは、上記のような湾曲形状を有することで、通路長さをより長く確保することができ、主通路２２内の被計測気体２に脈動が生じた場合に、流量センサ２０５への影響を小さくすることができる。

上記構成によれば、計測部２１３の突出方向である長手方向に沿って副通路２３４を形成することができ、副通路２３４の長さを十分に長く確保できる。これにより、物理量検出装置２０は、十分な長さの副通路２３４を備えることができる。したがって、物理量検出装置２０は、流体抵抗を小さい値に抑えられるとともに高い精度で被計測気体２の物理量を計測することが可能である。

第１副通路２３４ａは、入口２３１から計測部２１３の短手方向すなわち主通路２２の中心軸２２ａに沿って延びて第１出口２３２に至るので、入口２３１から第１副通路２３４ａ内に侵入した塵埃などの異物をそのまま第１出口２３２から排出させることができる。これにより、異物が第２副通路２３４ｂに侵入するのを抑制し、第２副通路内２３４ｂに配置された流量センサ２０５に影響を与えるのを抑制することができる。

第１副通路２３４ａの入口２３１と第１出口２３２は、入口２３１の方が第１出口２３２よりも大きな開口面積を有している。入口２３１の開口面積を第１出口２３２よりも大きくすることによって、第１副通路２３４ａに流入した被計測気体２を、第１副通路２３４ａの途中で分岐している第２副通路２３４ｂにも確実に導くことができる。

第１副通路溝２５１の入口２３１の近傍には、計測部２１３の長手方向における入口２３１の中央位置に突起部２５３が設けられている。突起部２５３は、入口２３１の大きさを計測部２１３の長手方向に二等分し、二等分された入口２３１のそれぞれの開口面積を第１出口２３２および第２出口２３３の開口面積よりも小さくしている。突起部２５３は、入口２３１から第１副通路２３４ａに侵入可能な異物の大きさを第１出口２３２および第２出口２３３よりも小さいものだけに規制し、異物によって第１出口２３２や第２出口２３３が塞がれるのを防ぐことができる。

回路基板２０７は、計測部２１３の短手方向一方側に設けられた回路室２３５に収容されている。回路基板２０７は、計測部２１３の長手方向に沿って延在する長方形の形状を有しており、その表面には、チップパッケージ２０８と、圧力センサ２０４と、温湿度センサ２０６と、吸気温度センサ２０３とが実装されている。回路基板２０７は、すべてのセンサに共通する搭載部を有しており、様々なセンサの実装パターンに対して共通して利用可能である。回路基板２０７の表面は、たとえば、主通路２２を流れる被計測気体２にほぼ平行に配置される。これにより、計測部２１３の薄型化が可能になり、主通路２２を流れる被計測気体２の圧力損失を低減することができる。

チップパッケージ２０８は、回路基板２０７に実装されている。チップパッケージ２０８には、流量センサ２０５と、流量センサ２０５を駆動する電子部品であるＬＳＩとが実装され、トランスファーモールドにより封止されている。チップパッケージ２０８は、第２副通路２３４ｂ内に流量センサ２０５が配置されるように、回路基板２０７の長手方向の中央位置で回路基板２０７から第２副通路２３４ｂ内にチップパッケージ２０８の一部が突出した状態で実装されている。

チップパッケージ２０８は、副通路２３４と回路室２３５との間に亘って配置されている。これにより、回路室２３５と副通路２３４が分離され、チップパッケージ２０８に配置された流量センサ２０５への流れが副通路２３４の形状によって律速される。そのため、副通路２３４内に被計測気体２の流れを阻害する障壁物がない構成となり、被計測気体２の安定的な流れを流量センサ２０５へ供給することができる。したがって、流量センサの流速感度、ノイズ性能や脈動特性を維持しつつ、計測部２１３を小型化することが可能である。

なお、流量センサ２０５は、必ずしもチップパッケージ２０８に設けられている必要はない。たとえば、回路基板２０７の一部を突出させて流量センサ２０５を副通路２３４に配置してもよく、回路基板２０７に実装された流量センサ２０５を板状の支持体によって副通路２３４に配置してもよい。

流量センサ２０５とＬＳＩは同一半導体素子に一体に形成されていても、別の半導体素子として形成されていてもよい。流量センサ２０５は、表面の流量計測部が少なくとも露出するように樹脂によって封止されている。チップパッケージ２０８にＬＳＩを設ける構造について説明したが、回路基板２０７にＬＳＩを搭載する構造としてもよい。チップパッケージ２０８にＬＳＩを設ける利点としては、回路基板２０７にＬＳＩを搭載しなくてもよいことから、回路基板２０７の小型化に寄与する点である。

チップパッケージ２０８は、第２副通路２３４ｂの上流部２３７における被計測気体２の流れ方向に沿って延びる凹溝を有し、この凹溝の底部に流量センサ２０５を備えている。チップパッケージ２０８の凹溝は、第２副通路２３４ｂの上流部２３７を流れる被計測気体２の流れ方向における両端部から中央部へ向けて徐々に幅が狭まる絞り形状を有し、最も幅が狭い中央部に流量センサ２０５が配置されている。この絞り形状により、副通路２３４を流れる被計測気体２が整流され、ノイズの影響を低減することができる。

圧力センサ２０４は、チップパッケージ２０８よりも回路基板２０７の長手方向基端部側に実装されており、温湿度センサ２０６は、チップパッケージ２０８よりも回路基板２０７の長手方向先端側に実装されている。そして、回路基板２０７の表面には、吸気温度センサ２０３のリードが接続されている。吸気温度センサ２０３は、温湿度センサ２０６よりも回路基板２０７の長手方向先端側の位置にリードが接続され、センサ本体２０３ｂが回路基板２０７から長手方向にはみ出して計測部２１３の外部に露出した位置に配置されるように実装されている。

吸気温度センサ２０３は、計測部２１３のフランジ２１１側の上流端面２２３と、先端部２１３ａの段差面２２８との間に配置されている。吸気温度センサ２０３は、回路基板２０７に実装され、計測部２１３の外に露出して設けられている。吸気温度センサ２０３は、円柱状のセンサ本体と、センサ本体の軸方向両端部から互いに離間する方向に向かって突出する一対のリードとを有するアキシャルリード部品によって構成されている。計測部２１３には、吸気温度センサ２０３を保護するためのプロテクタ２０２ａが設けられている。

計測部２１３には、その長手方向に沿って基端部側から先端部側に向かって（計測部２１３の突出方向に向かって）、（１）圧力センサ２０４、（２）流量センサ２０５、（３）温湿度センサ２０６、（４）吸気温度センサ２０３が順番に配置されている。圧力センサ２０４は、被計測気体２の圧力を検出し、流量センサ２０５は、被計測気体２の流量を検出する。温湿度センサ２０６は、被計測気体２の湿度を検出し、吸気温度センサは、被計測気体２の温度を検出する。

図４は、図２に示す物理量検出装置２０のIV−IV線に沿う模式的な拡大断面図である。詳細については後述するが、本実施形態の物理量検出装置２０は、次の構成に最大の特徴を有している。

物理量検出装置２０において、第１副通路２３４ａは、主通路２２の中心軸２２ａに沿って延び、被計測気体２の一部を取り込む。第２副通路２３４ｂは、第１副通路２３４ａの分岐部２３６から分岐され、第１副通路２３４ａから被計測気体２の一部を取り込む。流量センサ２０５は、第２副通路２３４ｂに配置されている。第２副通路２３４ｂは、湾曲部２３８と抵抗部２４０とを有し、分岐部２３６から主通路２２の中心軸２２ａに交差する方向に延び、湾曲部２３８において中心軸２２ａへ向けて折り返す湾曲形状を有している。抵抗部２４０は、第２副通路２３４ｂの内周側ＩＳかつ流量センサ２０５の背面側ＢＳを流れる気体の圧力損失が、第２副通路２３４ｂの外周側ＯＳかつ流量センサ２０５の検出面２０５ａに臨む表面側ＦＳを流れる気体の圧力損失よりも高くなるように構成されている。以下、この特徴部分についてより詳細に説明する。

本実施形態の物理量検出装置２０において、流量センサ２０５は、第１副通路２３４ａの分岐部２３６と第２副通路２３４ｂの湾曲部２３８との間に配置されている。また、流量センサ２０５は、第２副通路２３４ｂの幅方向Ｄｗに対向する内周壁２３４ｂｉと外周壁２３４ｂｏとの中間かつ第２副通路２３４ｂの高さ方向Ｄｈに対向する底壁２３４ｂｂと上壁２３４ｂｔとの中間に配置され、上壁２３４ｂｔに検出面２０５ａが対向している。

また、本実施形態の物理量検出装置２０において、抵抗部２４０は、第２副通路２３４ｂの幅方向Ｄｗにせり出した内周壁２３４ｂｉと第２副通路２３４ｂの高さ方向２３４Ｄｈにせり出した底壁２３４ｂｂとによって構成されている。抵抗部２４０は、第２副通路２３４ｂの横断面において、内周側ＩＳかつ流量センサ２０５の背面側ＢＳの流路面積を第２副通路２３４ｂの外周側ＯＳかつ流量センサ２０５の表面側ＦＳの流路面積よりも減少させている。

また、本実施形態の物理量検出装置２０において、抵抗部２４０は、たとえば、第２副通路２３４ｂの横断面において凹曲線状の表面形状を有している。より具体的には、抵抗部２４０は、たとえば、第２副通路２３４ｂの横断面において凹型の円弧状の表面形状を有している。これにより、第２副通路２３４ｂの外周側ＯＳから内周側ＩＳに向けて底壁２３４ｂｂと流量センサ２０５の検出面２０５ａとの間の高さ方向Ｄｈの間隔が漸次狭くなっている。また、第２副通路２３４ｂの表面側ＦＳから背面側ＢＳに向けて内周壁２３４ｂｉと外周壁２３４ｂｏとの間の幅方向Ｄｗの間隔が漸次狭くなっている。

また、本実施形態の物理量検出装置２０の第２副通路２３４ｂにおいて、抵抗部２４０は、流量センサ２０５の上流側と下流側に設けられている。より具体的には、抵抗部２４０は、たとえば、第２副通路２３４ｂの分岐部２３６から第２出口２３３まで、すなわち、上流部２３７、湾曲部２３８および下流部２３９において、連続的に設けられている。

以下、本実施形態の物理量検出装置２０の動作について説明する。

図１に示すように、物理量検出装置２０は、たとえば、主通路２２の通路壁に設けられた取り付け孔から主通路２２の内部に挿入され、図２および図３に示すフランジ２１１が主通路２２の通路壁に固定される。内燃機関１０の動作に基づき、吸入空気が被計測気体２としてエアクリーナ２１から吸入され、被計測気体２が主通路２２を流れる。主通路２２を流れる被計測気体２は、おおむね中心軸２２ａに沿って流れ、物理量検出装置２０の計測部２１３に設けられた入口２３１から、第１副通路２３４ａに取り込まれる。

物理量検出装置２０の入口２３１から計測部２１３内に取り込まれた被計測気体２の一部は、主通路２２の中心軸２２ａに沿って延びる第１副通路２３４ａを流れ、第１出口２３２から排出されて主通路２２に戻る。また、第１副通路２３４ａを流れる被計測気体２の一部は、第１副通路２３４ａの分岐部２３６からフランジ２１１へ向けて分岐する第２副通路２３４ｂに流入する。

第２副通路２３４ｂに流入した被計測気体２は、図４に示すチップパッケージ２０８に設けられた流量センサ２０５の検出面２０５ａに臨む表面側ＦＳとその反対の背面側ＢＳを流れる。このとき、流量センサ２０５の検出面２０５ａによって、チップパッケージ２０８の表面側の凹溝を流れる被計測気体２の流量が検出される。また、図３に示す吸気温度センサ２０３によって、計測部２１３の入口２３１に取り込まれる前の被計測気体２の温度が検出され、圧力センサ２０４と温湿度センサ２０６によって、計測部２１３の回路室２３５内の被計測気体２の圧力と湿度が検出される。

第２副通路２３４ｂの上流部２３７に流入し、チップパッケージ２０８を通過した被計測気体２は、円弧状またはＵ字状の湾曲部２３８で計測部２１３の先端部２１３ａへ向けて折り返され、第２副通路２３４ｂの下流部２３９を通過して第２出口２３３から排出されて主通路２２へ戻る。このような構成の物理量検出装置２０において、仮に第２副通路２３４ｂが抵抗部２４０を有しない場合、次のような問題が生じるおそれがある。

主通路２２の中心軸２２ａに沿って流れる被計測気体２は、物理量検出装置２０の入口２３１から計測部２１３内に取り込まれ、主通路２２の中心軸２２ａに沿って延びる第１副通路２３４ａを流れる。第１副通路２３４ａを流れる被計測気体２は、分岐部２３６において、主通路２２の中心軸２２ａにおおむね直交する方向に延びる第２副通路２３４ｂに流入する。このとき、被計測気体２に対して方向転換による遠心力が作用し、被計測気体２が湾曲形状を有する第２副通路２３４ｂの内周側ＩＳに偏る。そのため、流量センサ２０５が配置された第２副通路２３４ｂの上流部２３７を通過する被計測気体２が、第２副通路２３４ｂの内周側ＩＳに偏り、流量センサ２０５による被計測気体２の流量の検出誤差が増加するおそれがある。

これに対し、本実施形態の物理量検出装置２０は、前述のように、主通路２２を流れる被計測気体２の物理量を検出する装置であって、以下の構成を特徴としている。物理量検出装置２０は、主通路２２の中心軸２２ａに沿って延び、被計測気体２の一部を取り込む第１副通路２３４ａと、この第１副通路２３４ａの分岐部２３６から分岐された第２副通路２３４ｂと、この第２副通路２３４ｂに配置された流量センサ２０５とを備える。第２副通路２３４ｂは、湾曲部２３８と抵抗部２４０とを有し、分岐部２３６から主通路２２の中心軸２２ａに交差する方向に延びて湾曲部２３８において中心軸２２ａへ向けて折り返す湾曲形状を有している。抵抗部２４０は、第２副通路２３４ｂの内周側ＩＳかつ流量センサ２０５の背面側ＢＳを流れる気体の圧力損失が、第２副通路２３４ｂの外周側ＯＳかつ流量センサ２０５の検出面２０５ａに臨む表面側ＦＳを流れる気体の圧力損失よりも高くなるように構成されている。

この構成により、第１副通路２３４ａの分岐部２３６から第２副通路２３４ｂへ流入する被計測気体２に遠心力が作用しても、第２副通路２３４ｂを流れる被計測気体２が第２副通路２３４ｂの内周側ＩＳに偏るのを抑制することができる。すなわち、被計測気体２は、第１副通路２３４ａの分岐部２３６において遠心力で第２副通路２３４ｂの内周側ＩＳに偏っても、第２副通路２３４ｂへ流入して第２副通路２３４ｂを流れる過程で、抵抗部２４０によって偏りが緩和される。

図５は、図４に示す第２副通路２３４ｂの横断面において、高さ方向Ｄｈの中央を通り幅方向Ｄｗに延びる中心線Ｃ１上の被計測気体２の流速Ｖの分布を示すグラフである。図５の左側のグラフは、図４に示す第２副通路２３４ｂの上流部２３７の外周壁２３４ｂｏと内周壁２３４ｂｉとの間の幅方向Ｄｗにおける被計測気体２の流速Ｖの分布を示している。図５の右側のグラフは、図４に示す第２副通路２３４ｂの下流部２３９の内周壁２３４ｂｉと外周壁２３４ｂｏとの間の幅方向Ｄｗにおける被計測気体２の流速Ｖの分布を示している。なお、図５において、実線は、本実施形態の物理量検出装置２０における被計測気体２の流速Ｖの分布を示し、二点鎖線は、抵抗部２４０を有しない比較形態の物理量検出装置における被計測気体２の流速Ｖの分布を示している。

前述のように、図４に示す抵抗部２４０は、第２副通路２３４ｂの内周側ＩＳかつ流量センサ２０５の背面側ＢＳを流れる気体の圧力損失が、第２副通路２３４ｂの外周側ＯＳかつ流量センサ２０５の検出面２０５ａに臨む表面側ＦＳを流れる気体の圧力損失よりも高くなるように構成されている。そのため、第２副通路２３４ｂの内周側ＩＳかつ流量センサ２０５の背面側ＢＳを流れる被計測気体２の圧力損失が、第２副通路２３４ｂの外周側ＯＳかつ流量センサ２０５の検出面２０５ａに臨む表面側ＦＳを流れる被計測気体２の圧力損失よりも高くなる。

その結果、第２副通路２３４ｂの内周側ＩＳかつ流量センサ２０５の背面側ＢＳを流れる被計測気体２の流動抵抗が、第２副通路２３４ｂの外周側ＯＳかつ流量センサ２０５の検出面２０５ａに臨む表面側ＦＳを流れる被計測気体２の流動抵抗よりも高くなる。これにより、図５に示すように、抵抗部２４０を有しない場合に第２副通路２３４ｂの内周側ＩＳに大きく偏っていた被計測気体２の流れが、第２副通路２３４ｂの外周側ＯＳにシフトし、被計測気体２の偏りが緩和される。同様に、第２副通路２３４ｂの高さ方向Ｄｈにおいても、抵抗部２４０によって、被計測気体２の流れが、第２副通路２３４ｂの背面側ＢＳから表面側ＦＳにシフトする。

したがって、本実施形態によれば、第１副通路２３４ａから分岐した第２副通路２３４ｂを流れる被計測気体２の偏りを従来よりも低減し、第２副通路２３４ｂに配置された流量センサ２０５による被計測気体２の流量の検出誤差を低減することが可能な物理量検出装置２０を提供することができる。

さらに、本実施形態の物理量検出装置２０において、流量センサ２０５は、第１副通路２３４ａの分岐部２３６と第２副通路２３４ｂの湾曲部２３８との間に配置されている。また、流量センサ２０５は、第２副通路２３４ｂの幅方向Ｄｗに対向する内周壁２３４ｂｉと外周壁２３４ｂｏとの中間かつ第２副通路２３４ｂの高さ方向Ｄｈに対向する底壁２３４ｂｂと上壁２３４ｂｔとの中間に配置され、上壁２３４ｂｔに検出面２０５ａが対向している。

この構成により、抵抗部２４０によって、第１副通路２３４ａから分岐した湾曲形状を有する第２副通路２３４ｂにおける被計測気体２の偏りを緩和し、流量センサ２０５の検出面２０５ａに従来よりも偏りの少ない被計測気体２の流れを生じさせることができる。したがって、流量センサ２０５による被計測気体２の流量の検出誤差をより効果的に低減することができる。

また、本実施形態の物理量検出装置２０において、抵抗部２４０は、第２副通路２３４ｂの幅方向Ｄｗにせり出した内周壁２３４ｂｉと第２副通路２３４ｂの高さ方向２３４Ｄｈにせり出した底壁２３４ｂｂとによって構成されている。抵抗部２４０は、第２副通路２３４ｂの横断面において、内周側ＩＳかつ流量センサ２０５の背面側ＢＳの流路面積を第２副通路２３４ｂの外周側ＯＳかつ流量センサ２０５の表面側ＦＳの流路面積よりも減少させている。

この構成により、第２副通路２３４ｂの横断面において、抵抗部２４０によって、第２副通路２３４ｂの内周側ＩＳかつ背面側ＢＳの流路面積が、第２副通路２３４ｂの外周側ＯＳかつ表面側ＦＳの流路面積よりも狭くなる。そのため、第２副通路２３４ｂの内周側ＩＳかつ流量センサ２０５の背面側ＢＳを流れる被計測気体２が、第２副通路２３４ｂの外周側ＯＳかつ表面側ＦＳを流れる被計測気体２よりも、壁面摩擦を受けやすくなる。これにより、第２副通路２３４ｂの内周側ＩＳかつ流量センサ２０５の背面側ＢＳを流れる被計測気体２の圧力損失を、第２副通路２３４ｂの外周側ＯＳかつ流量センサ２０５の検出面２０５ａに臨む表面側ＦＳを流れる被計測気体２の圧力損失よりも高くすることができる。

また、本実施形態の物理量検出装置２０において、抵抗部２４０は、たとえば、第２副通路２３４ｂの横断面において凹曲線状の表面形状を有している。そして、第２副通路２３４ｂの外周側ＯＳから内周側ＩＳに向けて底壁２３４ｂｂと流量センサ２０５の検出面２０５ａとの間の高さ方向Ｄｈの間隔が漸次狭くなっている。また、第２副通路２３４ｂの表面側ＦＳから背面側ＢＳに向けて内周壁２３４ｂｉと外周壁２３４ｂｏとの間の幅方向Ｄｗの間隔が漸次狭くなっている。

この構成により、抵抗部２４０における流路断面積を確保するとともに、乱流の発生を抑制することができる。また、第２副通路２３４ｂの横断面において、抵抗部２４０によって、第２副通路２３４ｂの内周側ＩＳかつ背面側ＢＳの流路面積を、第２副通路２３４ｂの外周側ＯＳかつ表面側ＦＳの流路面積よりも狭くすることができる。これにより、第２副通路２３４ｂの内周側ＩＳかつ流量センサ２０５の背面側ＢＳを流れる被計測気体２の圧力損失を、第２副通路２３４ｂの外周側ＯＳかつ流量センサ２０５の検出面２０５ａに臨む表面側ＦＳを流れる被計測気体２の圧力損失よりも高くすることができる。

また、主通路２２を流れる被計測気体２が、たとえば内燃機関１０の吸気の脈動によって順流時と逆方向に流れる逆流が発生する場合がある。この逆流時には、物理量検出装置２０の第２出口２３３から第２副通路２３４ｂの下流部２３９へ被計測気体２が流入する。このとき、被計測気体２の流れは、主通路２２の中心軸２２ａに沿う方向から中心軸２２ａに交差する方向へ、流れの方向が変化して遠心力が作用し、第２副通路２３４ｂの下流部２３９の内周側ＩＳへ偏る。

しかし、本実施形態の物理量検出装置２０の第２副通路２３４ｂにおいて、抵抗部２４０は、流量センサ２０５の上流側と下流側に設けられている。これにより、被計測気体２の逆流時にも、順流時と同様に、被計測気体２の流れを第２副通路２３４ｂの外周側ＯＳにシフトさせ、流量センサ２０５において被計測気体２の流れの偏りが緩和される。同様に、第２副通路２３４ｂの高さ方向Ｄｈにおいても、逆流時の被計測気体２の流れが、第２副通路２３４ｂの背面側ＢＳから表面側ＦＳにシフトする。

したがって、本実施形態によれば、順流または逆流を問わず、第１副通路２３４ａから分岐した第２副通路２３４ｂを流れる被計測気体２の偏りを従来よりも低減し、第２副通路２３４ｂに配置された流量センサ２０５による被計測気体２の流量の検出誤差を低減することが可能な物理量検出装置２０を提供することができる。

なお、本開示の物理量検出装置は、本実施形態の物理量検出装置２０の構成に限定されない。以下、本実施形態の物理量検出装置２０のいくつかの変形例について説明する。

図６は、前述の実施形態に係る物理量検出装置２０の変形例１に係る物理量検出装置の拡大図である。なお、図６は、前述の実施形態に係る物理量検出装置２０の図３に相当するカバー２０２を取り外した物理量検出装置の正面図の拡大図である。図７は、変形例１に係る物理量検出装置の図４に相当する模式的な断面図である。図８は、図７に示す第２副通路２３４ｂにおける被計測気体２の流速の分布を示すグラフである。本変形例において、前述の実施形態に係る物理量検出装置２０と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

本変形例に係る物理量検出装置において、抵抗部２４０は、第２副通路２３４ｂの内周側ＩＳに配置され、第２副通路２３４ｂの底壁２３４ｂｂから高さ方向Ｄｈに突出し、内周壁２３４ｂｉに沿って第２副通路２３４ｂの上流側から下流側へ延びる隔壁２４１によって構成されている。

この構成により、第２副通路２３４ｂの内周側ＩＳかつ流量センサ２０５の背面側ＢＳを流れる被計測気体２は、隔壁２４１よりも内周壁２３４ｂｉ側の流れと、隔壁２４１よりも外周壁２３４ｂｏ側の流れに分流される。ここで、隔壁２４１は、第２副通路２３４ｂの内周側ＩＳに配置されているので、隔壁２４１と内周壁２３４ｂｉとの間の内周側ＩＳの流路の幅ＷＩは、隔壁２４１と外周壁２３４ｂｏとの間の外周側ＯＳの流路の幅ＷＯよりも狭くなる。

そのため、内周側ＩＳの流路を流れる被計測気体２は、隔壁２４１によって区画された背面側ＢＳにおいて、外周側ＯＳの流路を流れる被計測気体２よりも、隔壁２４１および内周壁２３４ｂｉから壁面摩擦を受けやすくなる。その結果、第２副通路２３４ｂの内周側ＩＳかつ流量センサ２０５の背面側ＢＳを流れる被計測気体２の圧力損失が、第２副通路２３４ｂの外周側ＯＳかつ表面側ＦＳを流れる被計測気体２の圧力損失よりも高くなる。

これにより、図８に示すように、抵抗部２４０を有しない場合に第２副通路２３４ｂの内周側ＩＳに大きく偏っていた被計測気体２の流れが、第２副通路２３４ｂの外周側ＯＳにシフトし、被計測気体２の偏りが緩和される。同様に、第２副通路２３４ｂの高さ方向Ｄｈにおいても、抵抗部２４０によって、被計測気体２の流れが、第２副通路２３４ｂの背面側ＢＳから表面側ＦＳにシフトする。

したがって、本変形例によれば、前述の実施形態と同様に、第１副通路２３４ａから分岐した第２副通路２３４ｂを流れる被計測気体２の偏りを従来よりも低減し、第２副通路２３４ｂに配置された流量センサ２０５による被計測気体２の流量の検出誤差を低減することが可能な物理量検出装置を提供することができる。

図９および図１０は、それぞれ、前述の実施形態に係る物理量検出装置２０の変形例２および変形例３に係る物理量検出装置の拡大図である。図９および図１０は、前述の実施形態に係る物理量検出装置２０の図３に相当するカバー２０２を取り外した物理量検出装置の正面図の拡大図である。

図９に示す変形例２に係る物理量検出装置において、抵抗部２４０は、第２副通路２３４ｂの内周壁２３４ｂｉと背面側ＢＳの底壁２３４ｂｂとの間の角部に設けられ、内周壁２３４ｂｉおよび底壁２３４ｂｂからそれぞれ幅方向および高さ方向に突出した突起２４２によって構成されている。

この構成により、第２副通路２３４ｂの内周側ＩＳかつ流量センサ２０５の背面側ＢＳを流れる被計測気体２は、第２副通路２３４ｂの内周壁２３４ｂｉと底壁２３４ｂｂとの間の角部に設けられた突起２４２にぶつかって衝突損失を生じ、流動抵抗が増加する。これにより、被計測気体２の流れは、第２副通路２３４ｂの外周側ＯＳかつ流量センサ２０５の検出面２０５ａに臨む表面側ＦＳに向けて方向を変化させる。その結果、抵抗部２４０を有しない場合に第２副通路２３４ｂの内周側ＩＳに大きく偏っていた被計測気体２の流れが、第２副通路２３４ｂの外周側ＯＳかつ表面側ＦＳへシフトし、被計測気体２の偏りが緩和される。

図１０に示す変形例３に係る物理量検出装置において、抵抗部２４０は、第２副通路２３４ｂの内周壁２３４ｂｉと背面側ＢＳの底壁２３４ｂｂとの間の角部に設けられ、第２副通路２３４ｂの高さ方向Ｄｈおよび幅方向Ｄｗに延びる溝部２４３によって構成されている。

この構成により、第２副通路２３４ｂの内周側ＩＳかつ流量センサ２０５の背面側ＢＳを流れる被計測気体２は、第２副通路２３４ｂの内周壁２３４ｂｉと底壁２３４ｂｂとの間の角部に設けられた溝部２４３へ流入して流動抵抗が増加する。これにより、被計測気体２の流れは、第２副通路２３４ｂの外周側ＯＳかつ流量センサ２０５の検出面２０５ａに臨む表面側ＦＳに向けて方向を変化させる。その結果、抵抗部２４０を有しない場合に第２副通路２３４ｂの内周側ＩＳに大きく偏っていた被計測気体２の流れが、第２副通路２３４ｂの外周側ＯＳかつ表面側ＦＳへシフトし、被計測気体２の偏りが緩和される。

また、抵抗部２４０を構成する突起２４２および溝部２４３を流量センサ２０５の上流側と下流側に設けることで、被計測気体２の逆流時に、順流時と同様に、被計測気体２の流れを、第２副通路２３４ｂの外周側ＯＳかつ表面側ＦＳにシフトし、被計測気体２の偏りが緩和される。

したがって、変形例２および変形例３によれば、前述の実施形態と同様に、第１副通路２３４ａから分岐した第２副通路２３４ｂを流れる被計測気体２の偏りを従来よりも低減し、第２副通路２３４ｂに配置された流量センサ２０５による被計測気体２の流量の検出誤差を低減することが可能な物理量検出装置を提供することができる。

図１１は、前述の実施形態に係る物理量検出装置２０の変形例４に係る物理量検出装置の図４に相当する断面図である。図１２は、図１１に示す第２副通路２３４ｂにおける被計測気体２の流速の分布を示すグラフである。

本変形例に係る物理量検出装置において、第２副通路２３４ｂは、流量センサ２０５の上流側の抵抗部２４０における横断面の流路面積よりも、流量センサ２０５の下流側の抵抗部２４０における横断面の流路面積が小さくなっている。この構成により、前述の実施形態に係る物理量検出装置と同様の効果を奏することができるだけでなく、被計測気体２の順流時における流量センサ２０５の上流側よりも下流側において、被計測気体２の流速が高くなる。被計測気体２が第２副通路２３４ｂから受ける壁面抵抗は、被計測気体２の流速の２乗に比例して増加する。

そのため、被計測気体２の逆流時において、第２出口２３３から第２副通路２３４ｂへ流入した被計測気体２の流れを、第２副通路２３４ｂの外周側ＯＳかつ表面側ＦＳにシフトさせる効果が高くなる。したがって、本変形例によれば、被計測気体２の順流時または逆流時に関わらず、流量センサ２０５による被計測気体２の流量の検出誤差を低減することが可能な物理量検出装置を提供することができる。

図１３は、前述の実施形態に係る物理量検出装置２０の変形例５に係る物理量検出装置の図４に相当する断面図である。

本変形例に係る物理量検出装置において、第２副通路２３４ｂは、流量センサ２０５の上流側の抵抗部２４０よりも、流量センサ２０５の下流側の抵抗部２４０において、横断面における内周側ＩＳかつ流量センサ２０５の背面側ＢＳの流路面積が小さくなっている。より具体的には、被計測気体２の順流時の上流側および下流側の抵抗部２４０は、前述のように、第２副通路２３０ｂの横断面において、凹曲線状の表面形状を有している。そして、上流側の抵抗部２４０の円弧状の表面形状の曲率は、下流側の抵抗部２４０の円弧状の表面形状の曲率よりも、大きくなっている。

この構成により、前述の実施形態に係る物理量検出装置と同様の効果を奏することができるだけでなく、被計測気体２の順流時における流量センサ２０５の上流側よりも下流側において、被計測気体２が抵抗部２４０から受ける壁面抵抗が増加する。そのため、被計測気体２の逆流時において、第２出口２３３から第２副通路２３４ｂへ流入した被計測気体２の流れを、第２副通路２３４ｂの外周側ＯＳかつ表面側ＦＳにシフトさせる効果が高くなる。したがって、本変形例によれば、被計測気体２の逆流時の流速が順流時の流速と異なる場合でも、流量センサ２０５による被計測気体２の流量の検出誤差を低減することが可能な物理量検出装置を提供することができる。

以上、図面を用いて本開示に係る物理量検出装置の実施形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本開示に含まれるものである。

２ 被計測気体（気体）
２０ 物理量検出装置
２２ 主通路
２２ａ 中心軸
２０５ 流量センサ
２０５ａ 検出面
２３４ａ 第１副通路
２３６ 分岐部
２３４ｂ 第２副通路
２３４ｂｂ 底壁
２３４ｂｉ 内周壁
２３４ｂｏ 外周壁
２３４ｂｔ 上壁
２３８ 湾曲部
２４０ 抵抗部
２４１ 隔壁
２４２ 突起
２４３ 溝部
ＢＳ 背面側
Ｄｗ 幅方向
Ｄｈ 高さ方向
ＦＳ 表面側
ＩＳ 内周側
ＯＳ 外周側

Claims (10)

1. 主通路を流れる気体の物理量を検出する物理量検出装置であって、
   前記主通路の中心軸に沿って延び前記気体の一部を取り込む第１副通路と、該第１副通路の分岐部から分岐された第２副通路と、該第２副通路に配置された流量センサとを備え、
   前記第２副通路は、湾曲部と抵抗部とを有し、前記分岐部から前記中心軸に交差する方向に延びて前記湾曲部において前記中心軸へ向けて折り返す湾曲形状を有し、
   前記抵抗部は、前記第２副通路の内周側かつ前記流量センサの背面側を流れる気体の圧力損失が、前記第２副通路の外周側かつ前記流量センサの検出面に臨む表面側を流れる気体の圧力損失よりも高くなるように構成されていることを特徴とする物理量検出装置。
2. 前記流量センサは、前記分岐部と前記湾曲部との間に配置され、前記第２副通路の幅方向に対向する内周壁と外周壁との中間かつ前記第２副通路の高さ方向に対向する底壁と上壁との中間に配置され、前記上壁に前記検出面が対向していることを特徴とする請求項１に記載の物理量検出装置。
3. 前記抵抗部は、前記第２副通路の前記幅方向にせり出した前記内周壁と前記第２副通路の前記高さ方向にせり出した前記底壁とによって構成され、前記第２副通路の横断面において内周側かつ前記流量センサの背面側の流路面積を前記第２副通路の外周側かつ前記流量センサの表面側の流路面積よりも減少させていることを特徴とする請求項２に記載の物理量検出装置。
4. 前記抵抗部は、前記第２副通路の横断面において凹曲線状の表面形状を有し、前記第２副通路の外周側から内周側に向けて前記底壁と前記検出面との間の前記高さ方向の間隔が漸次狭くなり、前記第２副通路の表面側から背面側に向けて前記内周壁と前記外周壁との間の前記幅方向の間隔が漸次狭くなっていることを特徴とする請求項３に記載の物理量検出装置。
5. 前記抵抗部は、前記第２副通路の内周側に配置され、前記第２副通路の前記底壁から前記高さ方向に突出し、前記内周壁に沿って前記第２副通路の上流側から下流側へ延びる隔壁によって構成されていることを特徴とする請求項２に記載の物理量検出装置。
6. 前記抵抗部は、前記第２副通路の前記内周壁と前記背面側の底壁との間の角部に設けられ、前記内周壁および前記底壁からそれぞれ前記幅方向および前記高さ方向に突出した突起によって構成されていることを特徴とする請求項２に記載の物理量検出装置。
7. 前記抵抗部は、前記第２副通路の前記内周壁と前記背面側の底壁との間の角部に設けられ、前記高さ方向および前記幅方向に延びる溝部によって構成されていることを特徴とする請求項２に記載の物理量検出装置。
8. 前記第２副通路において、前記抵抗部は、前記流量センサの上流側と下流側に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の物理量検出装置。
9. 前記第２副通路は、前記流量センサの上流側の前記抵抗部における横断面の流路面積よりも、前記流量センサの下流側の前記抵抗部における横断面の流路面積が小さくなっていることを特徴とする請求項８に記載の物理量検出装置。
10. 前記第２副通路は、前記流量センサの上流側の前記抵抗部よりも、前記流量センサの下流側の前記抵抗部において、横断面における内周側かつ前記流量センサの背面側の流路面積が小さくなっていることを特徴とする請求項９に記載の物理量検出装置。

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