JP7237155B2 - 物理量検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば内燃機関の吸入空気の物理量を検出する物理量検出装置に関し、特に流体の湿度を計測するセンサを備えるものに関する。

湿度を計測するセンサを備える物理量検出装置の例として、特許文献1に開示されている技術がある。

特開２０１６－０７５５０６号公報

被計測媒体に含まれる水分が物理量検出装置の壁面に付着し、環境センサが配置される空間へ連通する孔に留まると、孔が閉塞されてしまう虞がある。被計測媒体の流れ速い場合には、壁面に付着した水滴は流れに乗って壁面から離れるため、水滴が壁面に留まることを抑制できる。しかしながら、特許文献１に記載のように、ハウジングの厚みが厚い箇所に換気孔を形成すると、ハウジングが厚くなったことで圧力損失が高まることから、換気孔周囲における流速の低下し、水滴が換気孔周辺に留まってしまう虞がある。

本発明は、上記の点に顧みてなされたものであり、その目的とするところは、信頼性の高い物理量検出装置を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明の物理量検出装置は、第１部材と第２部材とで形成される空間に設けられる湿度センサを備え、前記第１部材に段差形状が形成され、前記空間と外部とを連通する為の孔は、段差下段部に形成されている。

本発明によれば、信頼性の高い物理量検出装置を提供することが可能となる。

第１実施例における物理量検出装置の平面図。 第１実施例における物理量検出装置の側面図。 第１実施例における物理量検出装置の背面図。 第１実施例における物理量検出装置の図１のＢ－Ｂ断面図 第１実施例における物理量検出装置の図１のＡ－Ａ断面拡大図 第１実施例における物理量検出装置のカバーを外した背面図 第２実施例における物理量検出装置の平面拡大図 第２実施例における物理量検出装置の図６のＣ－Ｃ断面図

以下、本発明の実施例について図を用いて説明する。

本発明の実施例１について、図１から図６を用いて説明する。

本実施例の物理量検出装置１は、ハウジング２と、カバー３と、ハウジング２とカバー３とを用いて形成される空間内に配置される湿度センサ４と、を備える。湿度センサ４は流体の湿度を計測するためのセンサであり、誘電式や熱式等のセンサである。物理量検出装置１は被計測媒体が流れる管（図示せず）に取り付けるためのフランジ５を有しており、管に形成された挿入孔から物理量検出装置１の一部を挿入することで、フランジ５から先端側（首下側）が管内に配置されて被計測媒体の物理量を計測する。

ハウジング２は、根本側（フランジ５側）の厚みが厚い段差上段部１３と先端側の厚みが薄くなるような段差下段部１４を有する段差形状を有している。段差下段部１４に、湿度センサ４が配置されている空間に連通する為の孔１１が形成されている。ハウジング２に段差形状を形成することで、厚い部分と薄い部分とで圧力損失差を発生させている。薄い部分の方が厚い部分よりも圧力損失が小さいため、薄い部分の流量が大きくなり、それに伴い流速が早くなる。段差下段部１４に孔１１を形成することで、孔１１を流速を早い部分に設けることにより、水等の異物が孔１１周辺に残留しにくくできるため、耐水性が向上し、信頼性が向上するという効果を奏する。また、物理量検出装置１はフランジ５により片持ち固定され、先端側は自由端となることから、耐震性を確保するためには段差下段部１４を先端側に有する形状とすることが望ましい。また、段差下段部１４は、上流端部から下流端部まで延伸して形成されると圧力損失が低減するためより良い。

孔１１は、段差下段部１４から突出している突出部１０に設けていると更に良い。突出部１０に孔１１を形成することで、ハウジング２の壁面を伝った水滴が水膜を形成して孔１１を閉塞することを抑制することが出来る。突出部１０の突出高さを、段差下段部１４から段差上段部１３までの距離である段差高さ以下にすることで、物理量検出装置１の最大厚みを従来よりも厚くすることなく突出部１０を形成することが可能となる。物理量検出装置１は管に設けられる挿入孔から挿入されて利用されるところ、突出部１０を単にハウジング２から突出させたとすると、突出部１０が物理量検出装置１の取り付け時に引っかかってしまう可能性があり、取り付け作業性が悪化してしまう。ハウジング２に段差形状を形成し、段差下段部１４に突出部１０を形成することで、突出部１０による取り付け時の引っかかりを抑制することが可能となるため、耐水性を向上させるために突出部１０を設けた場合であっても、取り付け作業性の悪化を抑制するという効果も奏する。

カバー３にも、湿度センサ４が配置される空間と外部とを接続するための孔１３が形成されていると良い。孔１２と孔１３とで入口、出口を形成することで、湿度センサ４へ被計測媒体を取り込みやすくなり、応答性が向上する。孔１２、孔１３を小さく形成することで水滴を取り込みにくくし、フィルタ等の追加部材を設けることなく耐水性を向上させる場合、孔径を小さくしたことにより応答性が悪化する場合があるが、孔１３をさらに形成することで応答性の悪化を抑制することが出来る。孔１２は、管を流れる主流れ方向において孔１１よりも下流側にオフセットして配置している。孔１２から孔１３へと流れる流れ方向を一様化することで、流れ方向が変化することによる流速低下を防止でき、より耐水性が向上する。

湿度センサ４は、先端側まで延伸する形状の回路基板６に実装されている。回路基板６には、流量センサや圧力センサや温度センサが実装されていてもよい。その場合、根本側（フランジ側）から圧力センサ、流量センサ、湿度センサ、温度センサの順で、各センサが回路基板６に実装されているのが望ましい。上記構成によれば、湿度センサ４をハウジング２の先端側に効率的に配置することが可能となるため、小型化が可能となり、物理量検出装置１の圧力損失を低減できる。湿度センサ４は、孔１１、孔１２から直接見えない位置にオフセットして配置されている。孔１１から侵入し、孔１２へ抜ける流れに直接曝されない構造とすることで、水が直接湿度センサ４に飛来することを抑制し、耐水性を向上できる。なお、ハウジング２に段差形状を形成する例を示したが、カバー３に段差形状を形成し、段差下段部に孔を形成してもよい。言い換えると、物理量検出装置１は、第１の部材と第２の部材とを有しており、第１の部材に段差形状を形成し、段差下段部に換気用の孔が形成されている。

本実施例の物理量検出装置１は、第１部材と第２部材とで形成される空間に設けられる湿度センサを備えており、第１部材に段差形状が形成され、段差下段部に前記空間と連通する孔が形成している。本実施例によれば、段差形状により圧力損失差を発生させ、圧力損失の小さい（流速が早い）段差下段部に孔を形成していることから、水等の異物が孔周辺に残留しにくくできるため、信頼性が向上するという効果を奏する。

また、段差下段部を先端側に形成することで、耐震性を確保しつつ耐水性を向上させることが出来るためより好ましい。さらに、段差下段部から突出させる突出部形成し、突出部に孔を形成すると、さらに耐水性が向上するためより好ましい。さらに、突出部の高さを段差以下とすることで、突出部を設けることによる作業性の低下を抑制できるため、より好ましい。さらに、第２部材にも空間と外部を連通する為の孔を形成することで、応答性が向上するため好ましい。さらに、第１部材の孔に対して第２部材の孔を主流れ方向に対して下流側にオフセットして配置することで、流方向を一様化できるため、より好ましい。湿度センサは、第１部材の孔と第２部材の孔から見えない位置にオフセットして配置されていると、水が直接湿度センサに飛来することを抑制できるため、より好ましい。

本発明の実施例２について図７と図８を用いて説明する。なお、実施例１と同様の構成については説明を省略する。図７は突起部１０周辺を拡大した拡大図であり、図８はＣ－Ｃ断面図である。

図７、図８に示すように、本実施例の物理量検出装置１は、突起部１０の周辺に形成された溝１５を備えている。壁面を伝ってきた水滴が溝１５にガイドされるため、突起部１０に到達する可能性が低減し、耐水性がより向上する。

１…物理量検出装置、２…ハウジング、３…カバー、４…湿度センサ、５…フランジ、６…回路基板１０…突出部、１１…孔、１２…孔、１３…段差上段部、１４…段差下段部、１５…溝、

Claims (8)

1. 第１部材と第２部材とで形成される空間に設けられる湿度センサを備える物理量検出装置であって、
   前記物理量検出装置の先端側が、被計測媒体が流れる管に挿入されて前記管に取り付けられ、
   前記第１部材は、前記被計測媒体の主流方向に沿った壁面を有し、
   前記第１部材に段差形状が形成され、
   前記段差形状は、前記壁面の交差方向における前記物理量検出装置の厚みが、前記物理量検出装置の根元側から前記先端側に向かう方向において変化する段差形状であり、
   前記空間と外部とを連通する為の孔は、前記壁面の段差下段部に形成されている物理量検出装置。
2. 前記段差下段部は、前記先端側に形成される請求項１に記載の物理量検出装置。
3. 前記段差下段部から突出する突出部が形成され、
   前記突出部に前記孔が形成される請求項２に記載の物理量検出装置。
4. 前記突出部の高さは、前記段差の高さ以下となるように形成される請求項３に記載の物理量検出装置。
5. 前記第２部材は、前記主流方向に沿った壁面を有し、
   前記第２部材の前記壁面に、前記空間と外部とを連通する為の第２の孔が形成される請求項４に記載の物理量検出装置。
6. 前記孔は、前記第２の孔よりも前記主流方向の上流側にオフセットして形成される請求項５に記載の物理量検出装置。
7. 前記湿度センサは、前記孔および前記第２の孔から見えない位置にオフセットして配置される請求項６に記載の物理量検出装置。
8. 前記突出部の周囲に溝が形成されている請求項７に記載の物理量検出装置。

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