JPWO2020202791A1 - 物理量検出装置 - Google Patents

Abstract

異物を伴う空気の取込量を減らすことができる物理量検出装置を得ること。本発明の物理量検出装置（２０）は、被計測気体（２）が流れる主通路に配置される筐体を備え、筐体には、主通路を流れる被計測気体（２）の一部を取り込む第２副通路（Ｂ）と、被計測気体（２）の圧力を検出する圧力センサ（３２０）が収容された回路室（１３５）と、第２副通路（Ｂ）の通路途中に一端が開口し他端が回路室（１３５）に開口して第２副通路（Ｂ）から回路室（１３５）に被計測気体（２）の圧力を導入可能な圧力導入通路（１７０）とが設けられており、圧力導入通路（１７０）は、第２副通路（Ｂ）の側壁面（１５２ｂ）から外側にオフセットした位置に導入口（１７１）が配置されていることを特徴とする。

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する。

特許文献１には、ダクト内に形成される主流路を流れる空気の一部を取り込むバイパス流路と、バイパス流路から分岐してバイパス流路を流れる空気の一部を取り込むサブバイパス流路とが内部に形成され、サブバイパス流路にセンサが設置された空気流量測定装置の構造が示されている。

特開２０１５−８７２５４号公報

特許文献１の構成によれば、バイパス流路からサブバイパス流路に、異物を伴う空気が取り込まれた場合に、センサに異物が付着してセンサを汚損させるおそれがある。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、異物を伴う空気の取込量を減らすことができる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本発明の物理量検出装置は、被計測気体が流れる主通路に配置される筐体を備え、該筐体には、前記主通路を流れる前記被計測気体の一部を取り込む副通路と、前記被計測気体の圧力を検出する圧力センサが収容されたセンサ室と、前記副通路の通路途中に一端が開口し他端が前記センサ室に開口して前記副通路から前記センサ室に前記被計測気体の圧力を導入可能な圧力導入通路とが設けられており、該圧力導入通路は、前記副通路の側壁面から外側にオフセットした位置に導入口が配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、圧力導入通路は、副通路の側壁面から外側にオフセットした位置に導入口が配置されているので、側壁面と導入口との間に剥離流を形成することができる。この剥離流によって、導入口の周辺環境を負圧状態にすることができ、副通路を通過する流体の動圧の影響を受けにくくすることができる。したがって、例えば被計測気体に含まれている水が導入口に流入して導入通路が塞がれてしまうのを防ぐことができ、センサ室の圧力センサにより安定したセンシングを行うことができる。

本発明に関連する更なる特徴は、本明細書の記述、添付図面から明らかになるものである。また、上記した以外の、課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

内燃機関制御システムに本発明に係る物理量検出装置を使用した一実施例を示すシステム図。 物理量検出装置の正面図。 物理量検出装置の背面図。 図２ＡのＩＩＣ方向矢視図。 図２ＡのＩＩＤ方向矢視図。 物理量検出装置の平面図。 物理量検出装置の下面図。 図２ＡのＩＩＧ−ＩＩＧ線断面図。 図２ＡのＩＩＨ−ＩＩＨ線断面図。 ハウジングの正面図。 カバーの背面図。 図３に示す構成の要部ＶＡを拡大して示す図。 図５ＡのＶＢ−ＶＢ線断面図。 図５ＡのＶＣ−ＶＣ線断面図。 図５Ａの要部拡大図。 導入口の作用を説明する図。 第１実施形態の変形例１を説明する図。 図６Ａに示す構成の要部ＶＢを拡大して示す図。 図６ＢのＶＩＣ−ＶＩＣ線断面図。 第１実施形態の変形例２を説明する図。 図７Ａに示す構成の要部ＶＣを拡大して示す図。 図７ＢのＶＩＩＣ−ＶＩＩＣ線断面図。 第２実施形態における物理量検出装置のハウジングの正面図。 図８Ａに示す構成の要部ＶＤを拡大して示す図。 圧力導入口の作用を説明する図。 図８ＢのＶＩＩＩＤ−ＶＩＩＩＤ線断面図。 図８ＢのＶＩＩＩＥ−ＶＩＩＩＥ線断面図。

以下に説明する、発明を実施するための形態（以下、実施例）は、実際の製品として要望されている種々の課題を解決しており、特に車両の吸入空気の物理量を検出する検出装置として使用するために望ましい色々な課題を解決し、種々の効果を奏している。下記実施例が解決している色々な課題の内の一つが、上述した発明が解決しようとする課題の欄に記載した内容であり、また下記実施例が奏する種々の効果のうちの１つが、発明の効果の欄に記載された効果である。下記実施例が解決している色々な課題について、さらに下記実施例により奏される種々の効果について、下記実施例の説明の中で述べる。従って、下記実施例の中で述べる、実施例が解決している課題や効果は、発明が解決しようとする課題の欄や発明の効果の欄の内容以外の内容についても記載されている。

以下の実施例で、同一の参照符号は、図番が異なっていても同一の構成を示しており、同じ作用効果を成す。既に説明済みの構成について、図に参照符号のみを付し、説明を省略する場合がある。

図１は、電子燃料噴射方式の内燃機関制御システム１に、本発明に係る物理量検出装置を使用した一実施例を示す、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、主通路２２である例えば吸気ボディと、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、本発明に係る物理量検出装置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、本実施例では、燃料噴射弁１４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被計測気体２と共に混合気を成形し、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から取り込まれ主通路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。従って、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、以下の実施例の記載の中で説明する。

＜第１実施形態＞
図２Ａから図２Ｆは、物理量検出装置の外観を示す図である。なお、以下の説明では、主通路の中心軸に沿って被計測気体が流れるものとする。

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の内部に挿入して主通路２２に固定された状態で使用される。物理量検出装置２０は、被計測気体が流れる主通路２２に配置される筐体を備えている。物理量検出装置２０の筐体は、ハウジング１００と、ハウジング１００に取り付けられるカバー２００を有している。
ハウジング１００は、例えば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いる。そして、カバー２００は、例えば金属材料や合成樹脂材料からなる板状部材によって構成されており、本実施例では、アルミニウム合金であったり、合成樹脂材料の射出成形品によって構成されている。

ハウジング１００は、物理量検出装置２０を主通路２２である吸気ボディに固定するためのフランジ１１１と、フランジ１１１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１１２と、フランジ１１１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１１３を有している。

計測部１１３は、フランジ１１１から真っ直ぐ延びる薄くて長い形状を成し、幅広な正面１２１と背面１２２、及び幅狭な一対の側面１２３、１２４を有している。計測部１１３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の通路中心に向かって突出する。そして、正面１２１と背面１２２が主通路２２の中心軸に沿って平行に配置され、計測部１１３の幅狭な側面１２３、１２４のうち計測部１１３の長手方向一方側の側面１２３が主通路２２の上流側に対向配置され、計測部１１３の短手方向他方側の側面１２４が主通路２２の下流側に対向配置される。物理量検出装置２０を主通路２２に取り付けた状態で、計測部１１３の先端部を下面１２５とする。

計測部１１３は、側面１２３に副通路入口１３１が設けられ、側面１２４に第１出口１３２及び第２出口１３３が設けられている。副通路入口１３１と第１出口１３２及び第２出口１３３は、フランジ１１１から主通路２２の中心方向に向かって延びる計測部１１３の先端部に設けられている。したがって、主通路２２の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。

物理量検出装置２０は、計測部１１３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、側面１２３、１２４の幅は、図２Ｂおよび図２Ｄに示すように、狭い形状を成している。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。

物理量検出装置２０は、図２Ｂに示すように、計測部１１３に、温度検出部である吸気温度センサ３２１と湿度センサ３２２が設けられている。吸気温度センサ３２１は、側面１２３の副通路入口１３１近傍に一端が開口し、他端が計測部１１３の正面１２１と背面１２２の両方に開口する温度検出通路Ｃの通路途中に配置されている。

本実施形態の物理量検出装置２０によれば、吸気温度センサ３２１は、計測部１１３の上流側に配置されるので、吸気温度センサ３２１に対して、上流から真っ直ぐ流れてくる被計測気体２を直接当てることができる。したがって、吸気温度センサ３２１の放熱性を向上させることができる。

物理量検出装置２０の計測部１１３は、主通路２２に設けられた取り付け孔から内部に挿入され、物理量検出装置２０のフランジ１１１が主通路２２に当接され、ねじで主通路２２に固定される。フランジ１１１は、所定の板厚からなる平面視略矩形状を有しており、図２Ｅ及び図２Ｆに示すように、対角線上の角部には固定穴部１４１が対をなして設けられている。固定穴部１４１は、フランジ１１１を貫通する貫通孔１４２を有している。
フランジ１１１は、固定穴部１４１の貫通孔１４２に、不図示の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１１２は、図２Ｅに示すように、その内部に４本の外部端子１４７と補正用端子１４８が設けられている。外部端子１４７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１４８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り、その後の物理量検出装置２０の計測動作では上述のメモリに記憶された補正値を表す補正データが使用され、この補正用端子１４８は使用されない。

従って、外部端子１４７と他の外部機器との接続において、補正用端子１４８が邪魔にならないように、補正用端子１４８は、外部端子１４７とは異なる形状をしている。この実施例では外部端子１４７より補正用端子１４８が短い形状をしており、外部端子１４７に接続される外部機器の接続端子がコネクタ１１２に挿入されても、接続の障害にならないようになっている。

図２Ｇは、図２ＡのＩＩＧ−ＩＩＧ線断面図、図２Ｈは、図２ＡのＩＩＨ−ＩＩＨ線断面図、図３は、ハウジングの正面図、図４は、カバーの背面図である。なお、以下の説明では、フランジ１１１から計測部１１３が延びる方向である計測部１１３の長手方向をＺ軸、計測部１１３の副通路入口１３１から第１出口１３２に向かって延びる方向である計測部１１３の短手方向をＸ軸、計測部１１３の正面１２１から背面１２２に向かう方向である計測部１１３の厚さ方向をＹ軸と称する場合がある。

ハウジング１００には、副通路１３４を形成するための副通路溝１５０と、回路基板３００を収容するための回路室１３５が設けられている。回路室１３５と副通路溝１５０は、計測部１１３の正面に凹設されている。回路室１３５は、主通路２２において被計測気体２の流れ方向上流側の位置となるＸ軸方向一方側（側面１２３側）の領域に設けられている。そして、副通路溝１５０は、回路室１３５よりも計測部１１３のＺ軸方向先端側（下面１２５側）の領域と、回路室１３５よりも主通路２２における被計測気体２の流れ方向下流側の位置となるＸ軸方向他方側（側面１２４側）の領域に亘って設けられている。

副通路溝１５０は、カバー２００によって覆われることにより副通路１３４を形成する。副通路溝１５０は、第１副通路溝１５１と、第１副通路溝１５１の途中で分岐する第２副通路溝１５２とを有している。第１副通路溝１５１は、計測部１１３の一方側の側面１２３に開口する副通路入口１３１と、計測部１１３の他方側の側面１２４に開口する第１出口１３２との間に亘って、計測部１１３のＸ軸方向に沿って延在するように形成されている。第１副通路溝１５１は、主通路２２内を流れる被計測気体２を副通路入口１３１から取り込み、その取り込んだ被計測気体２を第１出口１３２から主通路２２に戻す第１副通路Ａをカバー２００との協働により形成する。第１副通路Ａは、副通路入口１３１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１３２までつながる流路を有する。

第２副通路溝１５２は、第１副通路溝１５１の途中位置で分岐して計測部１１３の基端部側（フランジ側）に向かって屈曲され、計測部１１３のＺ軸方向に沿って延在する。そして、計測部１１３の基端部で計測部１１３のＸ軸方向他方側（側面１２４側）に向かって折れ曲がり、計測部１１３の先端部に向かってＵターンし、再び計測部１１３のＺ軸方向に沿って延在する。そして、第１出口１３２の手前で計測部１１３のＸ軸方向他方側（側面１２４側）に向かって屈曲され、計測部１１３の側面１２４に開口する第２出口１３３に連続するように設けられている。第２出口１３３は、主通路２２における被計測気体２の流れ方向下流側に向かって対向配置される。第２出口１３３は、第１出口１３２とほぼ同等若しくは若干大きい開口面積を有しており、第１出口１３２よりも計測部１１３の長手方向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１５２は、第１副通路Ａ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１３３から主通路２２に戻す第２副通路Ｂをカバー２００との協働により形成する。第２副通路Ｂは、計測部１１３のＺ軸方向に沿って往復する流路を有する。つまり、第２副通路Ｂは、第１副通路Ａの途中で分岐して、計測部１１３の基端部側（第１副通路Ａから離れる方向）に向かって延在する往通路部Ｂ１と、計測部１１３の基端部側（離反通路部の端部）で折り返されてＵターンし、計測部１１３の先端部側（第１副通路Ａに接近する方向）に向かって延在する復通路部Ｂ２を有している。復通路部Ｂ２は、副通路入口１３１よりも主通路２２内における被計測気体２の流れ方向下流側の位置において被計測気体２の流れ方向下流側に向かって開口する第２出口１３３につながる。

第２副通路Ｂは、往通路部Ｂ１の途中位置に流量センサ（流量検出部）３１１が配置されている。第２副通路Ｂは、計測部１１３の長手方向に沿って延在して往復するように通路が形成されているので、通路長さをより長く確保することができ、主通路内に脈動が生じた場合に、流量センサ３１１への影響を小さくすることができる。

流量センサ３１１は、チップパッケージ３１０内に設けられている。チップパッケージは、流量センサ３１１とＬＳＩを樹脂でモールドした構成を有している。チップパッケージ３１０は、パッケージ本体の基端部が回路室１３５内の回路基板３００に固定され、先端部が第２副通路溝１５２に突出して配置されており、先端部に流量センサ３１１が設けられている。流量センサ３１１は、第２副通路Ｂの往通路部Ｂ１に露出するようにチップパッケージ３１０に支持されている。流量センサ３１１は、第２副通路溝１５２の溝底面１５２ａとの間に所定の間隔を有して対向して配置されており、第２副通路Ｂを通過する被計測気体の流量を測定する。

回路基板３００には、チップパッケージ３１０、圧力センサ３２０、吸気温度センサ３２１、湿度センサ３２２等の回路部品が実装されている。回路室１３５には、外部端子１４７の端部が突出して設けられており、回路基板３００のボンディングパッド３００との間がボンディングワイヤ３３１を介して接続されている。

ハウジング１００には、第２副通路Ｂを通過する被計測気体の除電を行うための除電プレート３４０が設けられている。除電プレート３４０は、第２副通路溝１５２の溝底面１５２ａの一部を構成するように、第２副通路溝１５２に露出して設けられている。除電プレート３４０は、本実施形態では、第２副通路Ｂの往通路部Ｂ１においてチップパッケージ３１０よりも被計測気体の流れ方向上流側である第１副通路Ａ側の位置から、チップパッケージ３１０の流量センサ３１１に対向する位置を通過して、チップパッケージ３１０よりも被計測気体の流れ方向下流側である第２出口１３３側の位置までの間に亘って延びるように設けられている。

除電プレート３４０は、接続端部３４１（図５Ａを参照）を有しており、ボンディングワイヤ３３１によって回路基板３００のグランドに電気的に接続されており、第２副通路Ｂを通過する被計測気体の除電を行う。従って、被計測気体に含まれている異物が帯電によってチップパッケージ３１０や流量センサ３１１に付着するのを防ぐことができる。

カバー２００は、ハウジング１００の正面１２１に取り付けられ、計測部１１３の回路室１３５と副通路溝１５０を覆う平板形状を有している。カバー２００は、図４に示すように、背面２０１にリブ２１１〜２１７が設けられている。リブ２１１〜２１７は、計測部１１３との接着部分に沿って形成されている。図３に示すように、計測部１１３には、正面１２１に凹溝２６１〜２６８が設けられており、リブ２７１〜２７８が挿入されるようになっている。カバー２００は、計測部１１３の凹溝２６１〜２６８にリブ２７１〜２７８を挿入した状態で接着剤により接着される。

次に、本発明の特徴の一つである被計測気体の圧力を検出する構造について説明する。
図５Ａは、図３に示す構成の要部ＶＡを拡大して示す図、図５Ｂは、図５ＡのＶＢ−ＶＢ線断面図、図５Ｃは、図５ＡのＶＣ−ＶＣ線断面図、図５Ｄは、図５Ａの要部拡大図である。

物理量検出装置２０は、被計測気体の圧力を検出する圧力センサ３２０を有している。
圧力センサ３２０は、回路室１３５に収容されている。圧力センサ３２０は、回路基板３００に実装された状態で回路室１３５に配置されており、本実施形態では、２つの圧力センサ３２０が並んで配置されている。回路室１３５は、圧力導入通路１７０を介して第２副通路Ｂと接続されており、第２副通路Ｂ内の被計測気体の圧力を導入して、圧力センサ３２０によって被計測気体の圧力を検出するセンサ室として機能する。回路室１３５は、カバー２００を取り付けることによって覆われ、圧力導入通路１７０以外に外部と連通する箇所がないように密閉される。

圧力導入通路１７０は、図５Ａに示すように、第２副通路Ｂの通路途中に一端が開口し他端が回路室１３５に開口して第２副通路Ｂから回路室１３５に被計測気体の圧力を導入可能な構成を有する。圧力導入通路１７０は、計測部１１３に溝状に凹設されており、カバー２００との協働により構成される。圧力導入通路１７０は、第２副通路Ｂの通路壁面からオフセットした位置に開口する導入口１７１と、導入口１７１から直線状に延びるスリッド状の直線部１７２と、直線部１７２に連続して複数回折れ曲がりながら回路室１３５につながるラビリンス状の屈曲部１７３とを有している。

導入口１７１は、第２副通路Ｂの被計測気体流れ方向においてチップパッケージ３１０よりも下流側の位置に設けられており、本実施形態では、第２副通路Ｂの往通路部Ｂ１から復通路部Ｂ２に折り返す折返し部に設けられている。折返し部では、第２副通路溝１５２の外周側の側壁面１５２ｂは、半円弧状にカーブしており、導入口１７１は、側壁面１５２ｂの半円弧状にカーブする部分でかつ復通路部Ｂ２の折返し部の頂部よりも復通路部Ｂ２側に位置する部分である曲がり部分に配置されている。導入口１７１は、図５Ｄに示すように、側壁面１５２ｂの曲がり部分から所定距離ｋだけカーブ外側にオフセットした位置に設けられている。所定距離ｋは、復通路部Ｂ２を通過する被計測気体が側壁面１５２ｂから剥離する剥離流Ｒを、側壁面１５２ｂと導入口１７１との間に発生させることができる距離が予め実験或いはシミュレーションによって求められて設定されている。

導入口１７１は、第２副通路Ｂの被計測気体流れ方向に所定間隔をおいて複数設けられており、本実施形態では、第１導入口１７１１と、第２導入口１７１２と、第３導入口１７１３の３つが設けられている。圧力導入通路１７０の直線部１７２は、第１導入口１７１１と、第２導入口１７１２と、第３導入口１７１３から互いに平行に延びる第１通路部１７２１、第２通路部１７２２、第３通路部１７２３を有している。

第１導入口１７１１と、第２導入口１７１２と、第３導入口１７１３と、第１通路部１７２１、第２通路部１７２２、第３通路部１７２３は、カバー２００に当接される計測部１１３の面に凹設された浅底の溝形状（スリッド形状）を有しており、それぞれ溝深さｈを有している。溝深さｈは、図５Ｂ及び図５Ｃに示すように、第２副通路溝１５２の溝深さと比較して極端に浅く形成されている。第１通路部１７２１、第２通路部１７２２、第３通路部１７２３は、本実施形態では、幅Ｗが１．０ｍｍ、深さｈが０．１ｍｍの寸法形状を有している。

第１導入口１７１１は、図５Ｄに示すように、側壁面１５２ｂとの間に所定距離ｋを有する段差を介して、側壁面１５２ｂからカーブ外側に凹んだ位置に設けられている。そして、第１導入口１７１１に連続する第１通路部１７２１は、第２副通路Ｂを流れる被計測気体２の流れ方向との間の角度が９０度以下となる向きに沿って延在するように設けられている。従って、側壁面１５２ｂに沿って流れてきた被計測気体２が第１導入口１７１１から第１通路部１７２１に一直線状に真っ直ぐ流れ込むのを防ぎ、側壁面１５２ｂと第１導入口１７１１との間の段差部分によって強い剥離流Ｒを発生させることができる。

圧力導入通路１７０の屈曲部１７３は、図５Ａに示すように、第１通路部１７２１、第２通路部１７２２、第３通路部１７２３がそれぞれつながる略Ｕ字状のチャンバー部１７３１と、チャンバー部１７３１から回路室１３５まで円弧状に湾曲して延びる湾曲部１７３２とを有している。チャンバー部１７３１は、図５Ａに示すように、第１通路部１７２１、第２通路部１７２２、第３通路部１７２３、または湾曲部１７３２を通過する被計測気体がその流れる向きを１８０度変換されるように逆さＵ字状を有しており、回路室１３５の開口と圧力導入通路１７０の導入口１７１とが直線的につながらないラビリンス状の構造となっている。また、チャンバー部１７３１は、図５Ｂに示すように、第２副通路溝１５２の溝底面１５２ａとほぼ同じ深さを有しており、所定の室内空間を形成し、第２副通路Ｂから水が浸入してきた場合に、一時的に貯留できるようになっている。

湾曲部１７３２は、カバー２００に当接される計測部１１３の面に凹設された溝形状を有しており、その溝深さは、第１通路部１７２１、第２通路部１７２２、第３通路部１７２３と同じ深さｈに設定されている。湾曲部１７３２は、第２副通路Ｂの折返し部の外側に沿って延びる円弧形状を有している。

上記した圧力導入通路１７０は、第２副通路溝１５２の側壁面１５２ｂよりも所定距離ｋだけカーブ外側にオフセットした位置に第１導入口１７１１が設けられているので、第２副通路Ｂを通過する被計測気体２が側壁面１５２ｂから剥離する剥離流Ｒを、側壁面１５２ｂと第１導入口１７１１との間である第１導入口１７１１の手前に発生させることができる。したがって、第１導入口１７１１の手前に剥離流Ｒによる負圧環境を形成することができ、第１導入口１７１１に対する被計測気体の動圧の影響を低減でき、第２副通路Ｂから第１導入口１７１１に異物を伴う空気が流れ込むのを減少させることができる。したがって、圧力導入通路１７０及び回路室１３５への異物の侵入を防ぐとともに、通気確保による圧力の安定的な計測が可能になる。

特に、本実施形態では、第１導入口１７１１が第２副通路溝１５２の半円弧状にカーブする外側の側壁面１５２ｂでかつ復通路部Ｂ２側に折り返された曲がり部に配置されているので、より強力な剥離流Ｒを発生させることができる。したがって、剥離流Ｒによる影響をより顕在化させることができ、第１導入口１７１１が動圧の影響をより受けにくくすることができる。

また、上記した圧力導入通路１７０の構成によれば、導入口１７１が第２副通路Ｂの被計測気体流れ方向においてチップパッケージ３１０よりも下流側の位置に設けられているので、流量センサ３１１の静特性に影響を与えるのを防ぐことができる。したがって、流量センサ３１１の検出精度をより高くすることができる。

そして、圧力導入通路１７０は、導入口１７１から直線状に延びるスリッド状の直線部１７２と、直線部１７２に連続して複数回折れ曲がりながら回路室１３５につながるラビリンス状の屈曲部１８３とを有しており、回路室１３５の開口と圧力導入通路１７０の導入口１７１とが直線的につながらない構造となっている。したがって、被計測気体に含まれている異物が圧力導入通路１７０内に侵入して通過するのを困難にして、回路室１３５に異物が侵入するのを効果的に防ぐことができる。

図５Ｅは、導入口の作用を説明する図であり、第２副通路Ｂ内に水が浸入してきた状態を模式的に示す図である。

例えば、図５Ｅに示すように、第２副通路Ｂに水が浸入してきた場合に、第１導入口１７１１は、第１導入口１７１１の手前に剥離流Ｒによる負圧環境が形成され、第１導入口１７１１に向かう動圧影響が低減されているので、第１導入口１７１１から第１通路部１７２１に水が侵入するのを防ぐことができ、常に通気を確保することができる。したがって、圧力を安定的に計測できる。

第２導入口１７１２と第３導入口１７１３は、第１導入口１７１１と比較して、剥離流Ｒによる影響が小さく、被計測気体の動圧を受けるので、第２導入口１７１２と第３導入口１７１３から第２通路部１７２２と第３通路部１７２３にそれぞれ水が浸入する可能性がある。しかしながら、第２通路部１７２２と第３通路部１７２３には、チャンバー部１７３１と湾曲部１７３２とを有する屈曲部１７３が連続して設けられているので、回路室１３５まで水が浸入するのを防ぐことができる。

次に、第１実施形態の変形例について説明する。図６Ａ〜図６Ｃは、第１実施形態の変形例１を説明する図、図７Ａ〜図７Ｃは、第１実施形態の変形例２を説明する図である。
なお、上述の実施例と同様の構成要素には同一の符号を付することでその詳細な説明は省略する。

図６Ａは、変形例１における物理量検出装置のハウジングの正面図、図６Ｂは、図６Ａに示す構成の要部を拡大して示す図、図６Ｃは、図６ＢのＶＩＣ−ＶＩＣ線断面図である。

上述の図５Ａに示した実施例では、３つの導入口、すなわち、第１導入口１７１１、第２導入口１７１２及び第３導入口１７１３を備えている場合を例に説明したが、この構成に限定されるものではない。導入口１７１の手前に剥離流による負圧環境を形成することができ、導入口１７１に対する被計測気体の動圧の影響を低減でき、第２副通路Ｂから導入口１７１に異物を伴う空気が流れ込むのを減少させることができる構成であればよく、導入口の数は１つ以上であればよい。

変形例１は、図６Ａ〜図６Ｂに示すように、第１導入口１７１４と第２導入口１７１５という２つの導入口を備えている。第１導入口１７１４と第２導入口１７１５は、曲がり部分の曲がり始め側と曲がり終わり側の位置に互いに離れて配置されている。第１導入口１７１４と第２導入口１７１５は、第２副通路溝１５２の側壁面１５２ｂよりも所定距離ｋだけカーブ外側にオフセットした位置に配置されている。そして、第１導入口１７１４と第２導入口１７１５には、それぞれ直線状の第１通路部１７２４と第２通路部１７２５が連続して設けられている。

変形例１の圧力導入通路１７０は、上述の実施例と同様に、第２副通路溝１５２の側壁面１５２ｂよりも所定距離ｋだけカーブ外側にオフセットした位置に第１導入口１７１４が設けられているので、第２副通路Ｂを通過する被計測気体が側壁面１５２ｂから剥離する剥離流を、側壁面１５２ｂと第１導入口１７１４との間である第１導入口１７１４の手前に発生させることができる。第１導入口１７１４の手前に剥離流による負圧環境を形成することができ、第１導入口１７１４に対する被計測気体の動圧の影響を低減でき、第２副通路Ｂから第１導入口１７１４に異物を伴う空気が流れ込むのを減少させることができる。したがって、圧力導入通路１７０及び回路室１３５への異物の侵入を防ぐとともに、通気確保による圧力の安定的な計測が可能になる。

変形例２は、図７Ａ〜図７Ｂに示すように、第１導入口１７１６という１つの導入口１７１を備えている。第１導入口１７１６は、曲がり部分の曲がり始め側の位置に配置されている。第１導入口１７１６は、第２副通路溝１５２の側壁面１５２ｂよりも所定距離ｋだけカーブ外側にオフセットした位置に配置されている。そして、第１導入口１７１６には、直線状の第１通路部１７２６が連続して設けられている。

変形例２の圧力導入通路１７０は、上述の実施例と同様に、第２副通路溝１５２の側壁面１５２ｂよりも所定距離ｋだけカーブ外側にオフセットした位置に第１導入口１７１６が設けられているので、第２副通路Ｂを通過する被計測気体が側壁面１５２ｂから剥離する剥離流を、側壁面１５２ｂと第１導入口１７１６との間である第１導入口１７１６の手前に発生させることができる。したがって、第１導入口１７１６の手前に剥離流による負圧環境を形成することができ、第１導入口１７１６に対する被計測気体の動圧の影響を低減でき、第２副通路Ｂから第１導入口１７１６に異物を伴う空気が流れ込むのを減少させることができる。したがって、圧力導入通路１７０及び回路室１３５への異物の侵入を防ぐとともに、通気確保による圧力の安定的な計測が可能になる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の物理量検出装置２０の第２実施形態について説明する。
図８Ａは、第２実施形態における物理量検出装置のハウジングの正面図、図８Ｂは、図８Ａに示す構成の要部ＶＤを拡大して示す図、図８Ｃは、圧力導入口の作用を説明する図、図８Ｄは、図８ＢのＶＩＩＩＤ−ＶＩＩＩＤ線断面図、図８Ｅは、図８ＢのＶＩＩＩＥ−ＶＩＩＩＥ線断面図である。なお、上述の第１実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付することでその詳細な説明は省略する。

本実施形態において特徴的なことは、圧力導入通路１８０をチップパッケージ３１０よりも第２副通路Ｂの上流側の位置でかつ第２副通路Ｂの直線部分に設けたことである。

圧力導入通路１８０は、図８Ａ〜図８Ｄに示すように、第２副通路Ｂの通路途中に一端が開口し他端が回路室１３５に開口して第２副通路Ｂから回路室１３５に被計測気体の圧力を導入可能な構成を有する。圧力導入通路１８０は、計測部１１３に溝状に凹設されており、カバー２００との協働により構成される。圧力導入通路１８０は、第２副通路Ｂの通路壁面からオフセットした位置に開口する導入口１８１と、導入口１８１から直線状に延びる直線部１８２と、直線部１８２に連続して複数回折れ曲がりながら回路室１３５にラビリンス状のつながる屈曲部１８３とを有している。

導入口１８１は、図８Ａに示すように、第２副通路Ｂの被計測気体流れ方向においてチップパッケージ３１０よりも上流側の位置でかつ第２副通路Ｂの往通路部Ｂ１が有する直線部分に設けられている。第２副通路溝１５２の側壁面１５２ｂは、チップパッケージ３１０から第１副通路溝１５１側に向かって直線状に延びる直線部分を有しており、かかる直線部分に導入口１８１が配置されている。導入口１８１は、図８Ｂ及び図８Ｃに示すように、側壁面１５２ｂの直線部分から所定距離ｋだけ第２副通路溝１５２の溝幅方向外側にオフセットした位置に設けられている。所定距離ｋは、往通路部Ｂ１を通過する被計測気体２が側壁面１５２ｂから剥離する剥離流Ｒを、側壁面１５２ｂと導入口１８１との間に発生させることができる距離が予め実験或いはシミュレーションによって求められて設定されている。

圧力導入通路１８０の直線部１８２は、導入口１８１から第２副通路溝１５２の溝幅方向外側に向かって延びる形状を有している。導入口１８１と直線部１８２は、カバー２００に当接される計測部１１３の面に凹設された浅底の溝形状（スリッド形状）を有しており、それぞれ溝深さｈを有している。溝深さｈは、図８Ｄ及び図８Ｅに示すように、第２副通路溝１５２の溝深さと比較して極端に浅く形成されている。直線部１８２は、本実施形態では、幅Ｗが１．０ｍｍ、深さｈが０．１ｍｍの寸法形状を有している。

導入口１８１は、図８Ｃに示すように、側壁面１５２ｂとの間に所定距離ｋを有する段差を介して、側壁面１５２ｂから第２副通路溝１５２の溝幅方向外側に凹んだ位置に設けられている。そして、導入口１８１に連続する直線部１８２は、第２副通路Ｂを流れる被計測気体２の流れ方向との間の角度が略９０度となる向きに沿って延在するように設けられている。従って、側壁面１５２ｂに沿って流れてきた被計測気体２が導入口１８１から直線部１８２に向かって一直線状に真っ直ぐ流れ込むのを防ぎ、側壁面１５２ｂと導入口１８１との間の段差部分によって強い剥離流Ｒを発生させることができる。

圧力導入通路１８０の屈曲部１８３は、図８Ｅに示すように、直線部１８２から階段状に深くなるように形成されたハウジング１００の段差面と、その段差面との間に所定の間隙を有して対向するカバー２００の突起部との間に形成される。屈曲部１８３は、直線部１８２の端部で背面１２２側に向かって屈曲されてＹ軸方向に移行し、所定の深さ位置で側面１２３側に向かって屈曲されてＸ軸方向に移行するクランク形状を有しており、回路室１３５の開口と圧力導入通路１８０の導入口１８１とが直線的につながらない構造となっている。

圧力導入通路１８０は、第２副通路溝１５２の側壁面１５２ｂよりも所定距離ｋだけ溝幅方向外側にオフセットした位置に導入口１８１が設けられているので、図８Ｃに示すように、第２副通路Ｂを通過する被計測気体２が側壁面１５２ｂから剥離する剥離流Ｒを、側壁面１５２ｂと導入口１８１との間である導入口１８１の手前に発生させることができる。したがって、導入口１８１の手前に剥離流Ｒによる負圧環境を形成することができ、導入口１８１に対する被計測気体の動圧の影響を低減でき、第２副通路Ｂから導入口１８１に異物を伴う空気が流れ込むのを減少させることができる。したがって、圧力導入通路１８０及び回路室１３５への異物の侵入を防ぐとともに、通気確保による圧力の安定的な計測が可能になる。

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。

２ 被計測気体
２０ 物理量検出装置
１３５ 回路室（センサ室）
１７０，１８０ 圧力導入通路
１７１，１８１ 導入口
１７２，１８２ 直線部
１７３，１８３ 屈曲部
３１０ チップパッケージ
３１１ 流量センサ
３２０ 圧力センサ
Ｂ 第２副通路
Ｂ１ 往通路部
Ｂ２ 復通路部

Claims (7)

1. 被計測気体が流れる主通路に配置される筐体を備え、
   該筐体には、前記主通路を流れる前記被計測気体の一部を取り込む副通路と、前記被計測気体の圧力を検出する圧力センサが収容されたセンサ室と、前記副通路の通路途中に一端が開口し他端が前記センサ室に開口して前記副通路から前記センサ室に前記被計測気体の圧力を導入可能な圧力導入通路とが設けられており、
   該圧力導入通路は、前記副通路の側壁面から外側にオフセットした位置に導入口が配置されていることを特徴とする物理量検出装置。
2. 前記副通路は、所定の軸方向に沿って軸方向一方側に向かって延在する往通路部と、該往通路部の端部でＵターンして軸方向他方側に向かって延在する復通路部とを有しており、
   前記導入口は、前記副通路の前記往通路部から前記復通路部に折り返す折返し部において、半円弧状にカーブする外周側の側壁面でかつ前記折返し部の頂部よりも前記復通路部側に位置する曲がり部分に配置され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. 前記副通路には、前記被計測気体の流量を検出する流量センサが配置されており、
   前記導入口は、前記副通路の被計測気体流れ方向において前記流量センサよりも下流側の位置に設けら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。
4. 前記流量センサは、前記副通路の前記往通路部に設けられ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. 前記導入口は、前記副通路の被計測気体流れ方向に所定間隔をおいて複数設けられ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。
6. 前記圧力導入通路は、ラビリンス状の屈曲部を有することを特徴とする請求項１に記載の物理量検出装置。
7. 前記副通路は、所定の軸方向に沿って延在する直線上の通路部を有しており、
   前記通路部には、前記被計測気体の流量を検出する流量センサが配置されており、
   前記導入口は、前記副通路の被計測気体流れ方向において前記流量センサよりも上流側の位置に設けられ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。

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