WO2017212801A1 - 熱式流量計 - Google Patents

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暁 上ノ段
斉藤　友明
直生 斎藤
征史 深谷
忍 田代
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Hitachi Automotive Systems Ltd
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    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
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    • G01F1/6842—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow with means for influencing the fluid flow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/10—Air intakes; Induction systems
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    • G01F1/684—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow

Definitions

  • the present invention relates to a thermal flow meter.
  • the conventional flow rate measuring device includes a first fluid passage portion and a second fluid passage portion.
  • the first fluid passage portion includes a surface on which the flow rate measuring element is mounted and a passage forming surface of the sub passage.
  • the second fluid passage portion includes a surface opposite to a surface on which the flow rate measuring element is mounted and a passage forming surface of the sub passage.
  • the passage forming surface of the first fluid passage portion facing the upstream side of the fluid flow with respect to the flow measuring element directs the fluid flow to the flow measuring element. It has such an inclined surface.
  • This inclined surface is composed of two or more surfaces in different directions.
  • the pattern of the heating resistor rides on the fluid flow. It can suppress flowing toward. For this reason, it is possible to suppress damage or contamination of the flow rate measuring element composed of the heating resistor pattern, and it is excellent in dust resistance even in an unsteady flow field such as pulsating flow, and it is difficult to cause characteristic errors and is reliable.
  • a high flow rate measuring device can be provided (see the same document, paragraph 0009, etc.).
  • the conventional thermal flow meter is measured by a flow rate measuring element when a fluid pulsation causes a flow velocity of the fluid flowing through the first fluid passage portion to be lower than a flow velocity of the fluid flowing through the second fluid passage portion. There is a possibility that the measured flow rate is lower than the actual flow rate, and the measurement error increases.
  • This invention is made in view of the said subject, and it aims at providing the thermal type flow meter which can reduce the measurement error at the time of the pulsation of a fluid compared with the past.
  • a thermal flow meter includes a sub-passage that takes in a part of a fluid flowing through the main passage, and a flow rate measurement unit disposed in the sub-passage.
  • the sub-passage includes a first passage provided on the measurement surface side of the flow rate measurement unit, a second passage provided on the back side of the flow rate measurement unit, and an inlet of the first passage.
  • An inclined passage provided on the upstream side in the forward flow direction of the fluid in the first passage, and the inclined passage is closer to the second passage side than the flow rate measuring unit with respect to the forward flow direction. It has the 1st inclined surface which inclines toward the 1st channel
  • the thermal flow meter of the present invention when the fluid pulsates, the fluid flowing in the sub passage is caused to flow by the first inclined surface of the inclined passage provided upstream in the forward flow direction from the inlet of the first passage. Deflection can be performed from the passage side toward the first passage side. As a result, the flow rate of the fluid flowing in the forward flow direction through the first passage can be increased more than before, and the measured flow velocity can be suppressed from lowering than the actual flow velocity, and the measurement error can be reduced more than before.
  • FIG. 2B is a left side view of the thermal flow meter shown in FIG. 2A.
  • FIG. 2B is a rear view of the thermal flow meter shown in FIG. 2A.
  • FIG. 2B is a right side view of the thermal flow meter shown in FIG. 2A.
  • FIG. 2C is a cross-sectional view of the thermal flow meter shown in FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the thermal flow meter shown in FIG. 2C taken along line IVA-IVA.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the thermal flow meter shown in FIG. 2C taken along line IVB-IVB. The typical expanded view of the subchannel
  • FIG. 2B is a front view of the front cover of the thermal flow meter shown in FIG. 2A.
  • FIG. 6B is a rear view of the front cover of the thermal flow meter shown in FIG. 6A.
  • the front view of the back cover of the thermal type flow meter shown in FIG. 2C The rear view of the back cover of the thermal type flow meter shown to FIG. 7A.
  • path of the thermal type flow meter shown in FIG. The figure which shows the flow velocity of the fluid which flows through the subchannel
  • path of the thermal type flow meter which concerns on Embodiment 2 of this invention.
  • path of the thermal type flow meter which concerns on Embodiment 3 of this invention.
  • path of the thermal type flow meter which concerns on Embodiment 4 of this invention.
  • path of the thermal type flow meter which concerns on Embodiment 5 of this invention.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of an electronic fuel injection type internal combustion engine control system including a thermal type flow meter 300 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the intake air is sucked from the air cleaner 122 as the measurement target gas 30, and is a main passage 124 such as an intake pipe, a throttle body 126, and an intake manifold. It is guided to the combustion chamber of the engine cylinder 112 through 128.
  • the flow rate of the gas 30 to be measured which is the intake air led to the combustion chamber, is measured by the thermal flow meter 300, and fuel is supplied from the fuel injection valve 152 based on the measured flow rate, and the gas to be measured is the intake air.
  • the gas 30 is introduced into the combustion chamber in the state of an air-fuel mixture.
  • the fuel injection valve 152 is provided in the intake port of the internal combustion engine, and the fuel injected into the intake port is mixed with the measured gas 30 as intake air to become an air-fuel mixture. It is led to the combustion chamber through and burns to generate mechanical energy.
  • the thermal flow meter 300 can be used not only for the method of injecting fuel into the intake port of the internal combustion engine shown in FIG. 1 but also for the method of directly injecting fuel into each combustion chamber.
  • the basic concept of the control parameter measurement method including the method of using the thermal flow meter 300 and the control method of the internal combustion engine including the fuel supply amount and the ignition timing are substantially the same.
  • a system for injecting fuel into an intake port is shown.
  • the fuel and air led to the combustion chamber are in a mixed state of fuel and air, and are explosively burned by spark ignition of the spark plug 154 to generate mechanical energy.
  • the burned gas is guided from the exhaust valve 118 to the exhaust pipe, and is exhausted from the exhaust pipe to the outside as exhaust 24.
  • the flow rate of the gas 30 to be measured which is the intake air led to the combustion chamber, is controlled by the throttle valve 132 whose opening degree changes based on the operation of the accelerator pedal.
  • the fuel supply amount is controlled based on the flow rate of the intake air guided to the combustion chamber, and the driver controls the flow rate of the intake air guided to the combustion chamber by controlling the opening degree of the throttle valve 132, thereby
  • the mechanical energy generated by the engine can be controlled.
  • the flow rate and temperature of the gas 30 to be measured which is taken in from the air cleaner 122 and flows through the main passage 124, are measured by the thermal flow meter 300, and an electrical signal representing the measured flow rate and temperature of the intake air is a thermal type.
  • the output of the throttle angle sensor 144 that measures the opening degree of the throttle valve 132 is input to the control device 200, and the positions and states of the engine piston 114, the intake valve 116, and the exhaust valve 118 of the internal combustion engine, and the rotation of the internal combustion engine.
  • the output of the rotation angle sensor 146 is input to the control device 200.
  • the output of the oxygen sensor 148 is input to the control device 200 in order to measure the state of the mixture ratio between the fuel amount and the air amount from the state of the exhaust 24.
  • the control device 200 outputs the fuel injection amount and the ignition timing based on the output of the thermal flow meter 300, for example, the flow rate, humidity, and temperature of the intake air and the rotational speed of the internal combustion engine from the rotation angle sensor 146. Is calculated. Based on these calculation results, the amount of fuel supplied from the fuel injection valve 152 and the ignition timing ignited by the spark plug 154 are controlled. In actuality, the fuel supply amount and the ignition timing are the intake air temperature measured by the thermal flow meter 300, the change state of the throttle angle, the change state of the engine speed, and the state of the air-fuel ratio measured by the oxygen sensor 148. Is controlled based on.
  • the control device 200 further controls the amount of air that bypasses the throttle valve 132 by the idle air control valve 156 in the idle operation state of the internal combustion engine, and controls the rotational speed of the internal combustion engine in the idle operation state.
  • the fuel supply amount and ignition timing which are the main control amounts of the internal combustion engine, are all calculated using the output of the thermal flow meter 300 as a main parameter. Therefore, improvement in measurement accuracy of the thermal flow meter 300, suppression of changes over time, and improvement in reliability are important for improving vehicle control accuracy and ensuring reliability.
  • improvement in measurement accuracy of the thermal flow meter 300, suppression of changes over time, and improvement in reliability are important for improving vehicle control accuracy and ensuring reliability.
  • FIG. 2A is a front view of the thermal flow meter 300 according to the present embodiment.
  • 2B, 2C, and 2D are a left side view, a rear view, and a right side view of the thermal type flow meter shown in FIG. 2A, respectively.
  • the thermal flow meter 300 includes a housing 310 including a housing 302, a front cover 303, and a back cover 304.
  • the front cover 303 and the back cover 304 are formed in a thin plate shape and have a wide flat cooling surface. For this reason, the thermal flow meter 300 has a configuration in which the air resistance is reduced and the casing 310 is easily cooled by the gas to be measured flowing through the main passage 124.
  • the housing 310 has, for example, a substantially rectangular parallelepiped flat shape, and is inserted into the intake pipe and disposed in the main passage 124 as shown in FIG. Although details will be described later, the casing 310 defines a sub-passage that takes in a part of the measurement target gas 30 that is a fluid flowing through the main passage 124.
  • the length direction of the casing 310 that is substantially parallel to the flow of the gas 30 to be measured in the main passage 124 is the X-axis direction, the casing perpendicular to the length direction and substantially parallel to the radial direction of the main passage 124.
  • Each part of the thermal flow meter 300 using an XYZ orthogonal coordinate system in which the height direction of 310 is the Y-axis direction and the thickness direction of the casing 310 perpendicular to the length direction and the height direction is the Z-axis direction. May be explained.
  • the casing 310 has a shape that extends long along the axis from the outer wall of the main passage 124 toward the center, but has a flat shape with a small thickness as shown in FIGS. 2B and 2D. . That is, the casing 310 of the thermal flow meter 300 has a thin shape along the side surface and a substantially rectangular shape on the front surface. As a result, the thermal flow meter 300 can be provided with a sufficiently long sub-passage with a reduced fluid resistance with respect to the gas to be measured 30.
  • a flange 305 for fixing the thermal flow meter 300 to the intake pipe, and a connector which is an external connection part exposed to the outside of the intake pipe for electrical connection with an external device 306 is provided.
  • the housing 302 is supported in a cantilever manner by fixing the flange 305 to the intake pipe.
  • FIG. 3A is a front view of the thermal flow meter 300 shown in FIG. 2A with the front cover 303 removed.
  • 3B is a rear view of the thermal flow meter 300 shown in FIG. 2C with the back cover 304 removed.
  • An inlet 311 for taking a part of the measured gas 30 such as intake air that is a fluid flowing through the main passage 124 into the sub-passage 307 is provided at a position on the distal end side of the housing 302 and upstream in the main flow direction. Yes. As described above, the inlet 311 for taking the measured gas 30 flowing through the main passage 124 into the sub-passage 307 is provided on the front end side of the housing 310 extending from the flange 305 toward the center in the radial direction of the main passage 124.
  • the inlet 311 is provided at the distal end portion of the thin and long casing 310 extending from the flange 305 toward the center of the main passage 124, so that the flow velocity at the center portion of the main passage 124 is provided. Can be taken into the sub-passage 307.
  • a first outlet 312 and a second outlet 313 for returning the measurement target gas 30 from the auxiliary passage 307 to the main passage 124 are provided at a position on the distal end side of the housing 302 and on the downstream side in the main flow direction.
  • the first outlet 312 and the second outlet 313 are arranged side by side in the thickness direction (Z-axis direction) of the housing 302.
  • the first outlet 312 and the second outlet 313, which are the discharge ports of the auxiliary passage 307 are provided at the distal ends of the casing 310, so that the gas that has flowed through the auxiliary passage 307 is allowed to flow through the main passage 124 having a high flow velocity. It is possible to return to the vicinity of the central part.
  • the circuit package 400 provided is molded integrally.
  • the housing 302 is formed with auxiliary passage grooves 330 and 331 for defining the auxiliary passage 307.
  • the sub-passage grooves 330 and 331 are recessed in the front and back surfaces of the housing 302, respectively.
  • the front cover 303 and the back cover 304 are attached to the front and back surfaces of the housing 302, and the auxiliary passage grooves 330 and 331 of the housing 302 are covered with the front cover 303 and the rear cover 304, thereby defining the housing 310 that defines the auxiliary passage 307.
  • the housing 302 having such a structure is formed by molding the housing 302 and the auxiliary passage grooves 330 and 331 on the front and back sides using, for example, molds disposed on both surfaces of the housing 302 in a resin molding process for molding the housing 302. Can be collectively performed.
  • the auxiliary passage groove 331 provided on the back side of the housing 302 includes a linear groove portion 332 for defining the linear passage 307 ⁇ / b> A in a part of the auxiliary passage 307 and a branch passage in a part of the auxiliary passage 307. And a branch groove portion 333 for defining 307B.
  • the straight groove portion 332 extends in a straight line along the main flow direction (X-axis positive direction) of the measurement target gas 30 at the distal end portion of the housing 302, and one end communicates with the inlet 311 of the housing 302. Communicates with the first outlet 312 of the housing 302.
  • the straight groove portion 332 includes a straight portion 332A extending from the inlet 311 with a substantially constant cross-sectional shape, and a throttle portion 332B in which the groove width gradually decreases as it moves from the straight portion 332A toward the first outlet 312. Yes.
  • the first outlet 312 serves as a discharge port for discharging a fluid flowing through the straight passage 307 ⁇ / b> A of the sub passage 307, that is, a part of the measurement target gas 30.
  • the branch groove portion 333 branches from the straight portion 332A of the straight groove portion 332 and proceeds toward the base end side of the housing 302 while being curved, and is provided at the center portion in the height direction (Y-axis direction) which is the longitudinal direction of the housing 302. It communicates with the measurement channel 341.
  • the branch groove portion 333 has an upstream end communicating with the side wall surface 332 a positioned on the proximal end side of the housing 302, and the bottom wall surface 333 a is a straight portion 332 A of the straight groove portion 332. It is flush with the bottom wall of the floor.
  • the accommodation groove part 333A is provided in the side wall surface inside the curve of the branch groove part 333.
  • the accommodation groove 333A has a recess 333B.
  • the recess 333B takes in water that has entered the accommodation groove 333A, and discharges it to the outside of the housing 310 through a drain hole 376 formed at a position facing the recess 333B of the back cover 304, as shown in FIG. 2C.
  • the measurement channel 341 is formed so as to penetrate the housing 302 from the front side to the back side in the thickness direction.
  • a flow path exposed portion 430 of the circuit package 400 is disposed so as to protrude.
  • the branch groove 333 communicates with the measurement flow path 341 on the upstream side of the sub-passage 307 with respect to the flow path exposure part 430 of the circuit package 400.
  • the auxiliary passage groove 331 that defines the auxiliary passage 307 is a steeply inclined portion that defines an inclined passage, which will be described later, on the upstream side of the flow of the measurement target gas 30 in the measurement channel 341.
  • the branch groove portion 333 of the sub passage groove 331 that defines the branch passage 307B of the sub passage 307 is directed from the linear groove portion 332 toward the measurement flow path 341 in the height direction of the housing 302 (Y-axis direction).
  • the main passage 124 extends while curving in a direction opposite to the main flow direction of the gas 30 to be measured (X-axis negative direction).
  • the branch passage 307B of the sub-passage 307 defined by the branch groove 333 is directed from the distal end side of the housing 302 toward the base end side, which is the flange 305 side, while drawing a curve, and the measurement channel 341 is located closest to the flange 305. Is provided.
  • the gas to be measured 30 flowing through the sub-passage 307 flows in the direction opposite to the main flow direction of the main passage 124 (X-axis negative direction).
  • the branch groove portion 333 has a three-dimensional shape in which the groove depth in the thickness direction (Z-axis direction) of the housing 302 gradually increases toward the measurement channel 341. (See FIG. 4A).
  • the branch groove portion 333 has a steeply inclined portion 333 d that becomes deeper and deeper in front of the measurement channel 341.
  • the steeply inclined portion 333d is covered on the surface 431 side of the measurement flow channel 341 on which the measurement surface 451a of the flow rate measurement unit 451 is provided, of the front surface 431 and the rear surface 432 of the flow channel exposure unit 430 of the circuit package 400. It has the effect
  • the sub passage groove 330 provided on the front side of the housing 302 shown in FIG. 3A defines a downstream portion of the branch passage 307B of the sub passage 307.
  • One end of the downstream portion of the branch passage 307B defined by the sub passage groove 330 communicates with the upstream portion of the branch passage 307B on the back side of the housing 302 via the measurement flow path 341, and the other end of the housing 302. It communicates with the second outlet 313 formed on the tip side of the.
  • the sub-passage groove 330 provided on the front side of the housing 302 gradually curves toward the downstream side in the main flow direction as it moves to the front end side of the housing 302, and the gas to be measured at the front end portion of the housing 302. 30 extends linearly toward the downstream side in the main flow direction, and has a shape in which the groove width gradually decreases toward the second outlet 313.
  • the measurement target gas 30 and the foreign matter that have passed through the measurement flow path 341 flow through the downstream portion of the branch passage 307 ⁇ / b> B of the sub passage 307 defined by the sub passage groove 330 provided on the front side of the housing 302. It is discharged from the outlet 313 and returned to the main passage 124.
  • the channel exposed portion 430 of the circuit package 400 is directed from the wall surface of the branch groove portion 333 of the sub-passage groove 331 that defines the measurement channel 341 toward the front end side of the housing 302 in the height direction of the housing 302 (Y-axis direction). And protrudes into the measurement channel 341.
  • the channel exposure part 430 has a thickness in the thickness direction (Z-axis direction) of the housing 302 and is formed in a rectangular plate shape along the flow direction of the measurement target gas 30 flowing through the measurement channel 341.
  • the channel exposure unit 430 supports the flow rate measurement unit 451 and functions as a support unit that arranges the flow rate measurement unit 451 in the sub-passage 307.
  • FIG. 4A is a cross-sectional view taken along line IVA-IVA of the thermal flow meter 300 shown in FIG. 2C.
  • 4B is a cross-sectional view taken along line IVB-IVB of the thermal flow meter 300 shown in FIG. 2C.
  • the sub-passage 307 includes a first passage 351 provided on the measurement surface 451a side of the flow measurement unit 451 and a second passage 352 provided on the back surface 451b side of the flow measurement unit 451 in the measurement flow channel 341. . Further, the sub-passage 307 is an inclination provided upstream of the forward flow direction F of the fluid in the first passage 351 relative to the inlet 351a of the first passage 351, that is, in the forward flow direction F of the measured gas 30 in the first passage 351. A passage 361 is provided.
  • the air that is the measurement target gas 30 flows along the forward direction F of the measurement target gas 30 in the first passage 351 of the measurement channel 341.
  • heat transfer is performed with the measurement target gas 30 via the measurement surface 451a which is a heat transfer surface provided in the flow rate measurement unit 451, and the flow rate is measured.
  • the measurement principle of this flow rate can use a general measurement principle as a thermal type flow meter. If the flow rate of the gas 30 to be measured flowing through the main passage 124 can be measured based on the measurement value measured by the flow rate measurement unit 451 as in the thermal flow meter 300 of the present embodiment, the flow rate measurement unit
  • the configuration of 451 is not particularly limited.
  • the thermal flow meter 300 of the present embodiment is configured so that the measurement flow path 341 of the sub-passage 307 has a higher flow rate in the first passage 351 than the inlet 351a of the first passage 351 provided on the measurement surface 451a side of the flow measurement unit 451. It has the characteristic in the inclination channel
  • FIG. The inclined passage 361 is closer to the second passage 352 than the flow rate measuring unit 451, and the first inclined surface 371 is inclined from the second passage 352 toward the first passage 351 with respect to the forward flow direction F of the measurement target gas 30. have.
  • the thermal flow meter 300 of the present embodiment includes the flat casing 310 that is disposed in the main passage 124 and defines the sub-passage 307, but is disposed in the sub-passage 307.
  • the measurement surface 451a of the flow rate measurement unit 451 is substantially perpendicular to the thickness direction (Z-axis direction) of the housing 310.
  • the sub-passage 307 has a straight passage 307A that takes in a part of the gas 30 to be measured, which is a fluid flowing through the main passage 124 (see FIG. 3B). ).
  • the sub-passage 307 includes a first outlet 312 that is a discharge port that discharges a part of the measurement target gas 30 that is a fluid that flows through the straight passage 307A, and a forward flow direction of the fluid that flows through the straight passage 307A from the first outlet 312.
  • a branch passage 307B that branches off from the straight passage 307A on the upstream side.
  • the first passage 351, the second passage 352, and the inclined passage 361 are all provided in the branch passage 307B.
  • FIG. 5 is a schematic development view of the auxiliary passage 307 of the thermal flow meter 300 shown in FIGS. 4A and 4B.
  • a cross section along the thickness direction (Z-axis direction) of the casing 310 in the portion before and after the measurement flow path 341 of the sub-passage 307 is shown in the thickness direction (Z-axis direction) and length of the casing 310. It expands and represents to the cross section parallel to a direction (X-axis direction).
  • the thermal flow meter 300 of the present embodiment includes a sub-passage 307 that takes in a part of the measurement target gas 30 that is a fluid flowing through the main passage 124, and a flow rate measurement unit disposed in the sub-passage 307. 451.
  • the sub-passage 307 includes a first passage 351 provided on the measurement surface 451a side of the flow measurement unit 451, a second passage 352 provided on the back surface 451b side of the flow measurement unit 451, and an inlet of the first passage 351.
  • an inclined passage 361 provided on the upstream side in the forward flow direction F of the measurement target gas 30 in the first passage 351 with respect to the first passage 351a.
  • the inclined passage 361 is closer to the second passage 352 than the flow rate measuring unit 451, and the first inclined surface is inclined from the second passage 352 side toward the first passage 351 side with respect to the forward flow direction F of the measurement target gas 30. 371.
  • the inclined passage 361 includes a second inclined surface 372 that faces the first inclined surface 371 in a direction (Z-axis direction) perpendicular to the measurement surface 451 a of the flow rate measuring unit 451. . Similar to the first inclined surface 371, the second inclined surface 372 is inclined from the second passage 352 side toward the first passage 351 side with respect to the forward flow direction F of the measurement target gas 30. As shown in FIG. 3B, the second inclined surface 372 is provided at the bottom of the branch groove portion 333 of the housing 302, and forms a steeply inclined portion 333 d in the branch groove portion 333 of the housing 302.
  • the inclination angle ⁇ 2 of the second inclined surface 372 with respect to the forward flow direction F of the measurement target gas 30 is larger than the inclination angle ⁇ 1 of the first inclined surface 371 with respect to the forward flow direction F of the measurement target gas 30. It has become. More specifically, the angle difference between the inclination angle ⁇ 1 of the first inclined surface 371 and the inclination angle ⁇ 2 of the second inclined surface 372 can be, for example, 3 ° or more and 15 ° or less.
  • the sub-passage 307 is such that the upstream side of the forward flow direction F of the gas to be measured 30 with respect to the inclined passage 361 is perpendicular to the measurement surface 451 a of the flow rate measurement unit 451 (Z-axis direction). ) Is provided closer to the second passage 352 than the first passage 351.
  • the sub-passage 307 is measured with the extension line L1 of the first inclined surface 371 in a cross section that is parallel to the forward flow direction F of the measurement target gas 30 and perpendicular to the measurement surface 451a of the flow rate measurement unit 451.
  • the extended line L2 of the surface 451a intersects the upstream side in the forward flow direction F of the measurement target gas 30 with respect to the measurement surface 451a.
  • the extension line of the first inclined surface 371 is upstream of the upstream end of the flow path exposure part 430 of the circuit package 400 as the support part of the flow rate measurement part 451. You may make it L1 and the extended line L2 of the measurement surface 451a cross.
  • 6A and 6B are a front view and a rear view of the front cover 303 of the thermal flow meter shown in FIG. 2A, respectively.
  • 7A and 7B are a front view and a rear view, respectively, of the back cover 304 of the thermal flow meter shown in FIG. 2C.
  • the front cover 303 and the back cover 304 are components of the housing 310 that defines the sub-passage 307, and each of the sub-passages for defining the sub-passage 307 on the back side facing the housing 302. Grooves 335 and 336 are provided.
  • the sub-passage groove 335 of the front cover 303 defines the measurement channel 341 of the sub-passage 307 and the downstream portion thereof together with the sub-passage groove 330 of the housing 302 shown in FIG. 3A.
  • the sub-passage groove 336 of the back cover 304 includes a linear groove part 337 for defining a straight passage 307A in a part of the sub-passage 307, A branch groove 338 for defining a branch passage 307B is provided in a part of the sub-passage 307.
  • the first inclined surface 371 of the inclined passage 361 shown in FIGS. 4A and 5 is provided at the bottom of the branch groove 338 of the back cover 304 shown in FIG. 7B.
  • the first inclined surface 371 is continuously connected to a wall surface 304 a provided at the bottom of the branch groove 338 of the back cover 304.
  • the wall surface 304 a defines a measurement channel 341 of the sub-passage 307 and is provided so as to face the second passage 352 on the back surface 451 b side of the flow rate measurement unit 451.
  • the wall surface 304a that defines the width of the second passage 352 in the thickness direction (Z-axis direction) of the casing 310, the flow velocity of the measurement target gas 30 flowing through the measurement channel 341 is improved. Can do.
  • FIG. 8A is a diagram showing the flow velocity of the fluid flowing through the auxiliary passage 307 of the thermal type flow meter 300 shown in FIG.
  • the flow velocity of the gas to be measured 30 flowing through the sub passage 307 is shown in black and white, and the flow velocity of the gas to be measured 30 is higher as the color is darker.
  • the gas to be measured 30 is measured by the first inclined surface 371 of the inclined passage 361 provided upstream of the inlet 351a of the first passage 351 of the sub passage 307 in the forward flow direction F.
  • the forward flow direction F can be deflected from the second passage 352 side toward the first passage 351 side. Thereby, even at the time of the pulsation of the gas 30 to be measured, the flow velocity of the fluid flowing through the first passage 351 in the forward flow direction F can be increased as compared with the related art.
  • FIG. 8B is a diagram showing the flow velocity of the fluid flowing through the sub passage 307 of the thermal flow meter of the comparative example that does not have the first inclined surface 371 shown in FIG. Also in FIG. 8B, similarly to FIG. 8A, the flow velocity of the measurement target gas 30 is indicated by black and white shading.
  • the effect of deflecting the flow in the forward flow direction F of the measurement target gas 30 from the second passage 352 side toward the first passage 351 side is small. Therefore, the flow velocity of the gas to be measured 30 flowing through the first passage 351 is smaller than the flow velocity of the gas to be measured 30 flowing through the second passage 352, and the first passage 351 flows in the forward flow direction even when the gas to be measured 30 pulsates. The flow rate of the fluid flowing through F decreases.
  • FIG. 9 is a graph showing the flow velocity measurement result by the thermal flow meter 300 of the present embodiment shown in FIG. 8A and the flow velocity measurement result by the thermal flow meter of the comparative example shown in FIG. 8B.
  • the horizontal axis is the input flow rate, that is, the actual flow rate of the gas 30 to be measured
  • the vertical axis is the output flow rate, that is, the thermal flow meter 300 of the present embodiment and the thermal flow meter of the comparative example.
  • the output flow velocity is the input flow rate, that is, the actual flow rate of the gas 30 to be measured.
  • the output flow velocity is significantly lower than the input flow velocity in the thermal flow meter of the comparative example, but the output flow velocity is lower in the thermal flow meter 300 of the present embodiment. Is suppressed.
  • FIG. 10 is a graph showing an example of the actual fluid flow velocity during pulsation and the fluid flow velocity measured by the thermal flow meter 300 of the present embodiment and the thermal flow meter of the comparative example.
  • the horizontal axis represents time
  • the vertical axis represents the flow velocity
  • the solid line represents the actual flow velocity of the measurement target gas 30, that is, the input flow velocity
  • the broken line is measured by the thermal flow meter 300 of the present embodiment.
  • the one-dot chain line is the flow rate measured by the thermal flow meter of the comparative example.
  • the input flow velocity is changed from 3 [m / s] to a reverse flow state of 0 [m / s] or less with 1 [m / s] as a reference, and the thermal flow meter 300 of the present embodiment.
  • the flow velocity of the gas 30 to be measured is measured by the thermal flow meter of the comparative example.
  • the thermal type flow meter 300 of the present embodiment as shown in FIG. 8A, the flow rate of the first passage 351 in the forward flow direction F of the gas to be measured 30 increases, and as shown by the broken line in FIG. As a result, the average value V1 of the measured flow velocity becomes substantially equal to the average value V0 of the input flow velocity.
  • the flow velocity of the first passage 351 in the forward flow direction F of the gas to be measured 30 decreases and is measured as shown by the one-dot chain line in FIG.
  • the maximum value of the flow velocity does not increase sufficiently, and as a result, the measured average value V2 of the flow velocity is lower than the average value V0 of the input flow velocity.
  • the average value V1 of the flow velocity is used as the measurement value of the flow velocity, and therefore the average velocity value V1 is smaller than the average velocity value V0 of the actual measurement target gas 30. It is important to suppress this.
  • the average value V1 of the flow velocity is shifted to the plus side with respect to the average value V2 of the flow velocity by the thermal flow meter of the comparative example, and the actual measurement target It can approach the average value V0 of the flow velocity of the gas 30.
  • FIG. 11A and FIG. 11B are graphs showing examples of measurement errors of the thermal flow meter of Embodiment 1 shown in FIG. 8A and the thermal flow meter of the comparative example shown in FIG. 8B, respectively.
  • the thermal type flow meter 300 of the present embodiment as shown in FIG. 8A, the flow velocity of the first passage 351 in the forward flow direction F of the measurement target gas 30 increases, so that the measurement target gas 30 Even if the pulsation amplitude of the flow velocity increases, errors in the measured flow velocity can be suppressed.
  • the thermal flow meter of the comparative example as shown in FIG.
  • the flow velocity of the first passage 351 in the forward flow direction F of the gas to be measured 30 is reduced, so that the pulsation amplitude of the flow velocity of the gas to be measured 30 is reduced.
  • the error in the measured flow rate increases.
  • the thermal flow meter 300 has the measurement flow path 341 of the sub-passage 307 more than the inlet 351a of the first passage 351 provided on the measurement surface 451a side of the flow measurement unit 451.
  • An inclined passage 361 provided on the upstream side in the forward flow direction F of the measurement target gas 30 in the first passage 351 is provided.
  • the inclined passage 361 is inclined closer to the second passage 352 than the flow rate measuring unit 451 with respect to the forward flow direction F of the gas 30 to be measured from the second passage 352 toward the first passage 351.
  • a surface 371 is provided.
  • the thermal flow meter 300 of the present embodiment allows the flow in the forward flow direction F of the measurement target gas 30 from the second passage 352 side to the first passage 351 side by the first inclined surface 371 of the inclined passage 361. Can be deflected towards. Thereby, even at the time of pulsation of the gas to be measured 30, the flow rate of the gas to be measured 30 flowing in the forward flow direction F through the first passage 351 can be increased as compared with the conventional case. Therefore, according to the thermal flow meter 300 of the present embodiment, even when the measurement target gas 30 is pulsating, the flow rate measured by the flow rate measurement unit 451 is suppressed from being lower than the actual flow rate, and the measurement error is reduced. It can be reduced as compared with the prior art.
  • the inclined passage 361 faces the first inclined surface 371 in the direction (Z-axis direction) perpendicular to the measurement surface 451a of the flow rate measurement unit 451, as shown in FIG.
  • the second inclined surface 372 is provided.
  • the second inclined surface 372 is inclined from the second passage 352 side toward the first passage 351 side with respect to the forward flow direction F of the measurement target gas 30, similarly to the first inclined surface 371. This suppresses the generation of vortices in the flow of the measurement target gas 30 deflected by the first inclined surface 371 of the inclination passage 361 and increases the flow rate of the measurement target gas 30 flowing in the forward flow direction F through the first passage 351. Can be made.
  • the inclination angle ⁇ 2 of the second inclined surface 372 with respect to the forward flow direction F of the measurement target gas 30 is the inclination angle of the first inclined surface 371 with respect to the forward flow direction F of the measurement target gas 30. It is larger than ⁇ 1. Thereby, it is possible to more effectively suppress vortex generation in the flow of the measurement target gas 30 deflected by the first inclined surface 371 of the inclination passage 361, and the measurement target gas 30 flowing in the forward flow direction F through the first passage 351.
  • the flow rate can be increased.
  • the angle difference between the inclination angle ⁇ 1 of the first inclined surface 371 and the inclination angle ⁇ 2 of the second inclined surface 372 is, for example, 3 ° or more and 15 ° or less, it is likely to occur in an expanded diameter pipe. Vortices can be suppressed. That is, the angle at which the inclined passage 361 expands is moderated to rectify the flow of the measurement gas 30 in the measurement channel 341 and stabilize the flow of the measurement gas 30 in the first passage 351 and the second passage 352. Can be made.
  • the sub-passage 307 has a direction in which the upstream portion in the forward flow direction F of the gas 30 to be measured is perpendicular to the measurement surface 451a of the flow rate measurement unit 451 with respect to the inclined passage 361. It is provided closer to the second passage 352 than the first passage 351 in the (Z-axis direction).
  • the flow velocity of the measured gas 30 flowing through the second passage 352 is the flow velocity of the measured gas 30 flowing through the first passage 351.
  • the flow velocity of the measurement target gas 30 flowing through the first passage 351 decreases.
  • the flow in the forward flow direction F of the gas 30 to be measured is deflected from the second passage 352 side toward the first passage 351 side, and the first passage 351 is forward flowed.
  • the flow velocity of the fluid flowing in the direction F can be increased.
  • the extension line L1 of the 1st inclined surface 371 and the extension line L2 of the measurement surface 451a are more of the measurement target gas 30 than the measurement surface 451a. It intersects on the upstream side in the forward flow direction F.
  • the measurement target gas 30 deflected from the second passage 352 side toward the first passage 351 side by flowing along the first inclined surface 371 can be easily introduced into the first passage 351.
  • the extension line L1 of the first inclined surface 371 and the extension line L2 of the measurement surface 451a intersect on the upstream side of the upstream end of the flow path exposed portion 430 of the circuit package 400, the first package is deflected. The measured gas 30 is easily introduced by the first passage 351.
  • the thermal flow meter 300 of the present embodiment even when the measurement target gas 30 is pulsating, the flow rate measured by the flow rate measurement unit 451 is suppressed from being lower than the actual flow rate. Measurement errors can be reduced as compared with the prior art.
  • FIG. 12 is a schematic development view of the auxiliary passage 307 of the thermal flow meter of the present embodiment corresponding to FIG. 5 of the thermal flow meter 300 of the first embodiment.
  • the thermal flow meter of the present embodiment will be described focusing on differences from the thermal flow meter 300 of the first embodiment shown in FIG. Except for the configuration described below, the thermal flow meter of the present embodiment has the same configuration as the thermal flow meter of the first embodiment. Therefore, the same parts as those of the thermal flow meter 300 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted as appropriate.
  • the thermal flow meter of the present embodiment has a housing on the wall surface on the second passage 352 side among the wall surfaces of the auxiliary passage 307 facing each other in the thickness direction (Z-axis direction) of the housing 310.
  • a convex portion 381 that protrudes in the thickness direction (Z-axis direction) of the body 310 is provided.
  • the convex portion 381 has a first inclined surface 371.
  • the range in which the first inclined surface 371 is provided is the inclined passage 361 in the sub passage 307 of the thermal type flow meter of the present embodiment.
  • the first inclined surface 371 shown in FIG. 12 is provided on the second passage 352 side with respect to the flow rate measurement unit 451, and is similar to the first inclined surface shown in FIG. It inclines toward the 1st channel
  • the thermal flow meter of the present embodiment does not have the second inclined surface 372 in the inclined passage 361 of the sub-passage 307, and the upstream portion in the forward flow direction F from the inclined passage 361 of the sub-passage 307 is measured. It is not provided closer to the second passage 352 than the first passage 351 in the direction perpendicular to the surface 451a.
  • the thermal flow meter of the present embodiment has the first passage 351, the second passage 352, and the inclined passage 361 in the sub passage 307, and the inclined passage 361.
  • the flow in the forward flow direction F of the measurement target gas 30 is directed from the second passage 352 side to the first passage 351 side by the first inclined surface 371 of the inclined passage 361.
  • the same effect as that of the thermal flow meter 300 of the first embodiment can be obtained.
  • FIG. 13 is a schematic development view of the sub-passage 307 of the thermal flow meter of the present embodiment corresponding to FIG. 5 of the thermal flow meter 300 of the first embodiment.
  • the thermal flow meter of the present embodiment will be described focusing on differences from the thermal flow meter 300 of the second embodiment shown in FIG. Except for the configuration described below, the thermal flow meter of the present embodiment has the same configuration as the thermal flow meter of the second embodiment described above. Therefore, the same parts as those of the thermal flow meter of the second embodiment and the thermal flow meter 300 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted as appropriate.
  • the thermal flow meter of the present embodiment has a wall surface 304 a on the second passage 352 side among the wall surfaces of the auxiliary passage 307 facing each other in the thickness direction (Z-axis direction) of the housing 310.
  • the casing 310 protrudes in the thickness direction (Z-axis direction).
  • the wall surface 304a is provided, for example, by projecting the back surface of the back cover 304.
  • a first inclined surface 371 is provided at the end of the upstream wall surface 304 a in the forward flow direction F of the gas to be measured 30 in the sub passage 307.
  • the range in which the first inclined surface 371 is provided is the inclined passage 361 in the sub passage 307 of the thermal type flow meter of the present embodiment.
  • the thermal flow meter of the present embodiment is similar to the thermal flow meter 300 of the first embodiment shown in FIG. 5 and the thermal flow meter of the second embodiment shown in FIG.
  • the inclined passage 361 has a second passage 352 and an inclined passage 361.
  • the inclined passage 361 is closer to the second passage 352 than the flow rate measuring unit 451, and from the second passage 352 side to the first passage 351 side with respect to the forward flow direction F. It has the 1st inclined surface 371 which inclines.
  • the flow in the forward flow direction F of the measurement target gas 30 is directed from the second passage 352 side to the first passage 351 side by the first inclined surface 371 of the inclined passage 361.
  • the same effect as that of the thermal flow meter 300 of the first embodiment and the thermal flow meter of the second embodiment can be obtained.
  • FIG. 14 is a schematic development view of the sub-passage 307 of the thermal flow meter of the present embodiment corresponding to FIG. 5 of the thermal flow meter 300 of the first embodiment.
  • the thermal flow meter of the present embodiment will be described focusing on differences from the thermal flow meter of the second embodiment shown in FIG. Except for the configuration described below, the thermal flow meter of the present embodiment has the same configuration as the thermal flow meter of the second embodiment described above. Therefore, the same parts as those of the thermal flow meter of the second embodiment and the thermal flow meter 300 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted as appropriate.
  • the flow path exposed portion 430 of the circuit package 400 as the support portion of the flow rate measuring portion 451 is in the forward flow direction F of the measured gas 30 in the first passage 351. Inclined with respect to (X-axis negative direction). More specifically, the surface 431 on the first passage 351 side of the flow path exposed portion 430 is inclined with respect to the forward flow direction F from the second passage 352 side toward the first passage 351 side.
  • the first passage 351 is a passage provided on the measurement surface 451a side of the flow measurement unit 451 by the flow passage exposing portion 430 of the circuit package 400 in the sub passage 307. This is a portion overlapping the measurement surface 451a in the thickness direction (Z-axis direction) of the housing 310.
  • a portion of the surface 431 of the flow path exposure portion 430 that is inclined with respect to the forward flow direction F is a first inclined surface in a portion upstream of the inlet of the first passage 351 in the forward flow direction F. 371.
  • a portion on the upstream side in the forward flow direction F from the inlet 351a of the first passage 351 is an inclined passage 361. .
  • the thermal flow meter of the present embodiment has the first passage 351, the second passage 352, and the inclined passage 361 in the sub passage 307, like the thermal flow meters of the second and third embodiments.
  • the inclined passage 361 has a first inclined surface 371 inclined toward the first passage 351 side from the second passage 352 side with respect to the forward flow direction F on the second passage 352 side with respect to the flow rate measuring unit 451. .
  • the flow in the forward flow direction F of the measurement target gas 30 is directed from the second passage 352 side to the first passage 351 side by the first inclined surface 371 of the inclined passage 361. It can be deflected, and the same effect as the thermal flow meter of the second and third embodiments can be obtained.
  • FIG. 15 is a schematic development view of the sub-passage 307 of the thermal flow meter of the present embodiment corresponding to FIG. 5 of the thermal flow meter 300 of the first embodiment.
  • the thermal flow meter of the present embodiment will be described focusing on the differences from the thermal flow meter of the first embodiment shown in FIG. Except for the configuration described below, the thermal flow meter of the present embodiment has the same configuration as the thermal flow meter 300 of the first embodiment described above. For this reason, the same parts as those of the thermal flow meter 300 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted as appropriate.
  • the sub passage 307 has a second inclined passage 362 on the downstream side in the forward flow direction F from the outlet 351b of the first passage 351.
  • the second inclined passage 362 has a third inclined surface 373 inclined toward the second passage 352 side from the first passage 351 side with respect to the forward flow direction F on the first passage 351 side of the flow rate measuring unit 451. ing.
  • the second inclined passage 362 has a fourth inclined surface 374 that faces the third inclined surface 373 in the direction perpendicular to the measurement surface 451a (Z-axis direction). .
  • the fourth inclined surface 374 is inclined with respect to the forward flow direction F from the second passage 352 side toward the first passage 351 side.
  • the sub-passage 307 has a second passage in a direction (Z-axis direction) in which the downstream side portion of the forward flow direction F from the second inclined passage 362 is perpendicular to the measurement surface 451a. It is provided closer to the first passage 351 than 352.
  • the sub-passage 307 has an inclined passage 361 and a second inclined passage 362 having a point-symmetrical configuration with respect to a point on the flow rate measuring unit 451 on the upstream side and the downstream side in the forward flow direction F of the measurement channel 341. And have.
  • the thermal flow meter of the present embodiment has the same configuration as the thermal flow meter 300 of the first embodiment, so that the same effect as the thermal flow meter 300 of the first embodiment can be obtained.
  • the thermal flow meter of the present embodiment includes the second inclined passage 362, so that the reverse flow direction opposite to the forward flow direction F from the downstream side of the forward flow direction F of the measurement target gas 30 in the measurement channel 341 is provided.
  • the measurement target gas 30 flowing in R can be deflected from the first passage 351 side toward the second passage 352 side by the third inclined surface 373.
  • the flow rate of the gas to be measured 30 flowing in the second passage 352 in the reverse flow direction R (X-axis positive direction) is increased as compared with the conventional case, and the first passage 351 in the reverse flow direction R.
  • the flow velocity of the measurement target gas 30 flowing can be reduced as compared with the conventional method.
  • the negative peak of the flow velocity waveform indicated by the broken line in FIG. 10 is shifted to the plus side, and the average velocity V1 measured by the thermal flow meter is changed to the average velocity V0 of the actual measured gas 30. Can be closer.
  • the second inclined passage 362 faces the third inclined surface 373 and is inclined with respect to the forward flow direction F from the second passage 352 side toward the first passage 351 side.
  • a fourth inclined surface 374 is provided.
  • the thermal flow meter of the present embodiment even when the measurement target gas 30 is pulsating, the flow rate measured by the flow rate measurement unit 451 is more effectively suppressed from being reduced than the actual flow rate, The measurement error can be reduced as compared with the conventional case.

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Abstract

流体の脈動時の計測誤差を従来よりも減少させることができる熱式流量計を提供する。 主通路を流れる被計測気体３０の一部を取りこむ副通路３０７と、該副通路３０７内に配置された流量計測部４５１と、を備えた熱式流量計である。副通路３０７は、流量計測部４５１の計測面４５１ａ側に設けられた第１通路３５１と、流量計測部４５１の背面４５１ｂ側に設けられた第２通路３５２と、第１通路３５１の入口３５１ａよりも第１通路３５１における被計測気体３０の順流方向Ｆの上流側に設けられた傾斜通路３６１とを有する。傾斜通路３６１は、流量計測部４５１よりも第２通路３５２側に、順流方向Ｆに対して第２通路３５２側から第１通路３５１側へ向けて傾斜する第１傾斜面３７１を有する。

Description

熱式流量計
　本発明は、熱式流量計に関する。
　従来の熱式流量計として、流体が流れる主通路内に配置され前記流体の一部を取り込む副通路と、前記副通路内に配置され発熱抵抗体パターンが形成された流量計測素子と、前記流量計測素子が搭載される支持体と、を有する流量測定装置が知られている（下記特許文献１、請求項１等を参照）。
　前記従来の流量測定装置は、第一の流体通路部と第二の流体通路部とを備えている。第一の流体通路部は、前記流量計測素子が搭載される面と前記副通路の通路形成面とで構成される。第二の流体通路部は、前記流量計測素子が搭載される面とは反対側の面と前記副通路の通路形成面とで構成される。
　前記従来の流量測定装置では、前記流量計測素子に対して前記流体の流れの上流側に対向する前記第一の流体通路部の前記通路形成面は、前記流体の流れを前記流量計測素子へ向けるような傾斜面を有している。この傾斜面は、異なる向きの二面以上の面から構成されている。
　前記構成により、ダストが発熱抵抗体パターン側流体通路部の発熱抵抗体のパターンよりも上流側の対向する面に設けた傾斜面で跳ね返されたのち、流体の流れに乗って発熱抵抗体のパターンに向かって流れるのを抑制することができる。そのため、発熱抵抗体パターンで構成される流量計測素子の破損あるいは汚損を抑制することができ、脈動流のような非定常な流れ場においても耐ダスト性に優れ、特性誤差が生じにくく信頼性の高い流量測定装置を提供できる（同文献、段落０００９等を参照）。
特開２０１２－９３２０３号公報
　前記従来の熱式流量計は、流体の脈動時に、前記第一の流体通路部を流れる流体の流速が、前記第二の流体通路部を流れる流体の流速よりも低下すると、流量計測素子によって計測される流速が実際の流速よりも低下し、計測誤差が増大するおそれがある。
　本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、流体の脈動時の計測誤差を従来よりも減少させることができる熱式流量計を提供することを目的とする。
　前記目的を達成すべく、本発明の熱式流量計は、主通路を流れる流体の一部を取りこむ副通路と、該副通路内に配置された流量計測部と、を備えた熱式流量計であって、前記副通路は、前記流量計測部の計測面側に設けられた第１通路と、前記流量計測部の背面側に設けられた第２通路と、前記第１通路の入口よりも前記第１通路における前記流体の順流方向の上流側に設けられた傾斜通路と、を有し、前記傾斜通路は、前記流量計測部よりも第２通路側に、前記順流方向に対して前記第２通路側から第１通路側へ向けて傾斜する第１傾斜面を有することを特徴とする。
　本発明の熱式流量計によれば、流体の脈動時に、副通路を流れる流体を、第１通路の入口よりも順流方向の上流側に設けられた傾斜通路の第１傾斜面によって、第２通路側から第１通路側へ向けて偏向させることができる。これにより、第１通路を順流方向に流れる流体の流量を従来よりも増加させ、計測される流速が実際の流速よりも低下するのを抑制し、計測誤差を従来よりも減少させることができる。
本発明の実施形態１に係る熱式流量計を備えたシステムの一例を示す概略図。 本発明の実施形態１に係る熱式流量計の正面図。 図２Ａに示す熱式流量計の左側面図。 図２Ａに示す熱式流量計の背面図。 図２Ａに示す熱式流量計の右側面図。 図２Ａに示す熱式流量計の表カバーを取り外した状態の正面図。 図２Ｃに示す熱式流量計の裏カバーを取り外した状態の背面図。 図２Ｃに示す熱式流量計のIVA－IVA線に沿う断面図。 図２Ｃに示す熱式流量計のIVB－IVB線に沿う断面図。 図４Ａおよび図４Ｂに示す熱式流量計の副通路の模式的な展開図。 図２Ａに示す熱式流量計の表カバーの正面図。 図６Ａに示す熱式流量計の表カバーの背面図。 図２Ｃに示す熱式流量計の裏カバーの正面図。 図７Ａに示す熱式流量計の裏カバーの背面図。 図５に示す熱式流量計の副通路を流れる流体の流速を示す図。 図５に示す第１傾斜面を有しない副通路を流れる流体の流速を示す図。 図８Ａおよび図８Ｂに示す熱式流量計の流速計測結果を示すグラフ。 脈動時の実際の流体の流速と計測される流速の一例を示すグラフ。 図８Ａに示す実施形態１の熱式流量計の計測誤差の一例を示すグラフ。 図８Ｂに示す比較例の熱式流量計の計測誤差の一例を示すグラフ。 本発明の実施形態２に係る熱式流量計の副通路の模式的な展開図。 本発明の実施形態３に係る熱式流量計の副通路の模式的な展開図。 本発明の実施形態４に係る熱式流量計の副通路の模式的な展開図。 本発明の実施形態５に係る熱式流量計の副通路の模式的な展開図。
　以下、図面を参照して本発明の熱式流量計の実施形態を説明する。
（実施形態１）
　図１は、本発明の実施形態１に係る熱式流量計３００を備えた電子燃料噴射方式の内燃機関制御システムの一例を示す概略図である。このシステムでは、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３０としてエアクリーナ１２２から吸入され、主通路１２４であるたとえば吸気管、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。
　前記燃焼室に導かれる吸入空気である被計測気体３０の流量は、熱式流量計３００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３０ととも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３０と混合されて混合気となり、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３００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３００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、図１では、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示す。
　燃焼室に導かれた燃料および空気は、燃料と空気との混合状態であり、点火プラグ１５４の火花着火によって爆発的に燃焼して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２４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３０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３０の流量および温度は、熱式流量計３００により計測され、計測された吸入空気の流量および温度を表す電気信号が熱式流量計３００から制御装置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２４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３００の出力である、たとえば、吸入空気の流量、湿度、および温度、ならびに回転角度センサ１４６からの内燃機関の回転速度等に基づいて、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や点火プラグ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３００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３００の出力を主パラメータとして演算される。したがって、熱式流量計３００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３００により計測される吸入空気である被計測気体３０の流量の計測精度の向上が極めて重要である。
　図２Ａは、本実施形態に係る熱式流量計３００の正面図である。図２Ｂ、図２Ｃ、および図２Ｄは、それぞれ、図２Ａに示す熱式流量計の左側面図、背面図、および右側面図である。
　熱式流量計３００は、ハウジング３０２と表カバー３０３と裏カバー３０４とによって構成される筐体３１０を備えている。表カバー３０３および裏カバー３０４は、薄い板状に形成されて、広い平坦な冷却面を有している。このため熱式流量計３００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筐体３１０が冷却されやすい構成を有している。
　筐体３１０は、たとえば、概ね直方体の扁平な形状を有し、図１に示すように吸気管に挿入されて主通路１２４内に配置される。詳細については後述するが、筐体３１０は、主通路１２４を流れる流体である被計測気体３０の一部を取りこむ副通路を画定している。
　なお、以下では、主通路１２４内の被計測気体３０の流れに概ね平行な筐体３１０の長さ方向をＸ軸方向、長さ方向に垂直で主通路１２４の径方向に概ね平行な筐体３１０の高さ方向をＹ軸方向、これら長さ方向および高さ方向に垂直な筐体３１０の厚さ方向をＺ軸方向とする、ＸＹＺ直交座標系を用いて、熱式流量計３００の各部を説明する場合がある。
　筐体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有しているが、図２Ｂおよび図２Ｄに示すように、厚さが薄い扁平な形状を成している。すなわち、熱式流量計３００の筐体３１０は、側面に沿う厚さが薄く正面が略長方形の形状を有している。これにより、熱式流量計３００は、被計測気体３０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。
　ハウジング３０２の基端部には、熱式流量計３００を吸気管に固定するためのフランジ３０５と、外部機器との電気的な接続を行うために吸気管外部に露出した外部接続部であるコネクタ３０６が設けられている。ハウジング３０２は、フランジ３０５を吸気管に固定することにより片持ち状に支持される。
　図３Ａは、図２Ａに示す熱式流量計３００の表カバー３０３を取り外した状態の正面図である。図３Ｂは、図２Ｃに示す熱式流量計３００の裏カバー３０４を取り外した状態の背面図である。
　ハウジング３０２の先端側でかつ主流れ方向上流側の位置には、主通路１２４を流れる流体である吸入空気などの被計測気体３０の一部を副通路３０７に取り込むための入口３１１が設けられている。このように、主通路１２４を流れる被計測気体３０を副通路３０７取りこむための入口３１１は、フランジ３０５から主通路１２４の径方向の中心方向に向かって延びる筐体３１０の先端側に設けられる。
　これにより、主通路１２４の内壁面から離れた部分の気体を副通路３０７に取り込むことができ、主通路１２４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１２４の平均的な流速に比べ、流速が低くなる。本実施形態の熱式流量計３００では、フランジ３０５から主通路１２４の中央に向かって延びる薄くて長い筐体３１０の先端部に入口３１１が設けられているので、主通路１２４の中央部の流速の速い気体を副通路３０７に取り込むことができる。
　ハウジング３０２の先端側でかつ主流れ方向下流側の位置には、副通路３０７から被計測気体３０を主通路１２４に戻すための第１出口３１２と第２出口３１３が設けられている。第１出口３１２と第２出口３１３は、図２Ｄに示すように、ハウジング３０２の厚さ方向（Ｚ軸方向）に横並びに配置されている。このように、副通路３０７の排出口である第１出口３１２および第２出口３１３が、筐体３１０の先端部に設けられることで、副通路３０７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。
　ハウジング３０２の内部には、主通路１２４を流れる被計測気体３０の流量を計測するための流量計測部４５１や主通路１２４を流れる被計測気体３０の温度を計測するための温度計測部４５２等を備える回路パッケージ４００が一体にモールド成形されている。また、ハウジング３０２には、副通路３０７を画定するための副通路溝３３０，３３１が形成されている。本実施形態では、ハウジング３０２の表面および裏面にそれぞれ副通路溝３３０，３３１が凹設されている。
　そのため、ハウジング３０２の表面および裏面に表カバー３０３および裏カバー３０４を取り付け、ハウジング３０２の副通路溝３３０，３３１を表カバー３０３および裏カバー３０４で覆うことで、副通路３０７を画定する筐体３１０を構成することができる。このような構成を有するハウジング３０２は、たとえば、ハウジング３０２を成形する樹脂モールド工程において、ハウジング３０２の両面に配置される金型を使用して、ハウジング３０２の成形と表裏の副通路溝３３０，３３１の成形とを一括して行うことができる。
　ハウジング３０２の裏側に設けられた副通路溝３３１は、図３Ｂに示すように、副通路３０７の一部に直線通路３０７Ａを画定するための直線溝部３３２と、副通路３０７の一部に分岐通路３０７Ｂを画定するための分岐溝部３３３とを有している。
　直線溝部３３２は、ハウジング３０２の先端部で被計測気体３０の主流れ方向（Ｘ軸正方向）に沿うように一直線状に延在して、一端がハウジング３０２の入口３１１に連通し、他端がハウジング３０２の第１出口３１２に連通している。直線溝部３３２は、入口３１１から略一定の断面形状で延在する直線部３３２Ａと、直線部３３２Ａから第１出口３１２に向かって移行するに従って溝幅が漸次狭くなる絞り部３３２Ｂとを有している。第１出口３１２は、副通路３０７の直線通路３０７Ａを流れる流体、すなわち被計測気体３０の一部を排出する排出口となる。第１出口３１２を設置することで、副通路３０７から塵埃などの異物を外部に排出させ、副通路３０７の分岐通路３０７Ｂへ取りこまれる異物の総量を低減でき、流量計測部４５１の計測性能の劣化を防止できる。
　分岐溝部３３３は、直線溝部３３２の直線部３３２Ａから分岐してカーブしながらハウジング３０２の基端側に向かって進み、ハウジング３０２の長手方向である高さ方向（Ｙ軸方向）の中央部に設けられている計測用流路３４１に連通する。分岐溝部３３３は、直線溝部３３２を構成する一対の側壁面のうち、ハウジング３０２の基端側に位置する側壁面３３２ａに上流端が連通しており、底壁面３３３ａが直線溝部３３２の直線部３３２Ａの底壁面と段差なく面一に連続している。
　分岐溝部３３３のカーブ内側の側壁面には、収容溝部３３３Ａが設けられている。収容溝部３３３Ａは凹部３３３Ｂを有している。凹部３３３Ｂは、収容溝部３３３Ａに侵入した水を取りこみ、図２Ｃに示すように、裏カバー３０４の凹部３３３Ｂに対向する位置に穿設された排水孔３７６から筐体３１０の外部に排出させる。
　計測用流路３４１は、ハウジング３０２を表側から裏側まで厚さ方向に貫通して形成されている。計測用流路３４１内には、回路パッケージ４００の流路露出部４３０が突出して配置されている。分岐溝部３３３は、回路パッケージ４００の流路露出部４３０よりも副通路３０７の上流側で計測用流路３４１に連通している。
　本実施形態の熱式流量計３００において、副通路３０７を画定する副通路溝３３１は、計測用流路３４１における被計測気体３０の流れの上流側に、後述する傾斜通路を画定する急傾斜部３３３ｄを有している。より詳細には、副通路３０７の分岐通路３０７Ｂを画定する副通路溝３３１の分岐溝部３３３は、直線溝部３３２からハウジング３０２の高さ方向（Ｙ軸方向）に計測用流路３４１へ向けて、主通路１２４の被計測気体３０の主流れ方向と逆方向（Ｘ軸負方向）にカーブしながら延びている。
　分岐溝部３３３によって画定される副通路３０７の分岐通路３０７Ｂは、曲線を描きながらハウジング３０２の先端側からフランジ３０５側である基端側に向かい、最もフランジ３０５に接近した位置に計測用流路３４１が設けられている。計測用流路３４１では、副通路３０７を流れる被計測気体３０が主通路１２４の主流れ方向に対して逆方向（Ｘ軸負方向）の流れとなる。
　本実施形態の熱式流量計３００において、分岐溝部３３３は、ハウジング３０２の厚さ方向（Ｚ軸方向）の溝深さが計測用流路３４１へ向けて漸次深くなる立体的な形状を有している（図４Ａ参照）。そして、本実施形態の熱式流量計３００において、分岐溝部３３３は、計測用流路３４１の手前で急激に深くなる急傾斜部３３３ｄを有している。
　急傾斜部３３３ｄは、計測用流路３４１において、回路パッケージ４００の流路露出部４３０が有する表面４３１と背面４３２のうち、流量計測部４５１の計測面４５１ａが設けられている表面４３１側に被計測気体３０の気体を通過させる作用を有する。そして、流量計測部４５１の背面側である回路パッケージ４００の流路露出部４３０の背面４３２側には、被計測気体３０に含まれる塵埃などの異物を通過させて流量計測部４５１の計測面４５１ａの耐汚損性を向上させている。
　より詳細には、質量の小さい空気の一部は、急傾斜部３３３ｄに沿って移動し、計測用流路３４１において、回路パッケージ４００の流路露出部４３０の表面４３１側、すなわち、流量計測部４５１の計測面４５１ａ側の第１通路３５１（図４Ｂ参照）を流れる。一方、質量の大きい異物は、副通路３０７の分岐通路３０７Ｂのカーブに沿う遠心力によって急激な進路変更が困難である。そのため、質量の大きい異物は、急傾斜部３３３ｄに沿って流れることができず、回路パッケージ４００の流路露出部４３０の背面４３２側、すなわち、流量計測部４５１の背面４５１ｂ側の第２通路３５２（図４Ｂ参照）を流れる。
　図３Ａに示すハウジング３０２の表側に設けられた副通路溝３３０は、副通路３０７の分岐通路３０７Ｂの下流側の部分を画定する。副通路溝３３０によって画定される分岐通路３０７Ｂの下流側の部分は、一端が計測用流路３４１を介してハウジング３０２の裏側の分岐通路３０７Ｂの上流側の部分に連通し、他端がハウジング３０２の先端側に形成された第２出口３１３に連通する。
　ハウジング３０２の表側に設けられた副通路溝３３０は、ハウジング３０２の先端側に移行するにしたがって、漸次、主流れ方向下流側に向かって進むようにカーブし、ハウジング３０２の先端部で被計測気体３０の主流れ方向下流側に向かって直線状に延びて、第２出口３１３に向かって溝幅が漸次狭くなる形状を有している。計測用流路３４１を通過した被計測気体３０および異物は、ハウジング３０２の表側に設けられた副通路溝３３０によって画定される副通路３０７の分岐通路３０７Ｂの下流側の部分を流れて、第２出口３１３から排出されて主通路１２４に戻される。
　回路パッケージ４００の流路露出部４３０は、計測用流路３４１を画定する副通路溝３３１の分岐溝部３３３の壁面から、ハウジング３０２の高さ方向（Ｙ軸方向）においてハウジング３０２の先端側へ向けて、計測用流路３４１内に突出している。流路露出部４３０は、ハウジング３０２の厚さ方向（Ｚ軸方向）に厚さを有し、計測用流路３４１を流れる被計測気体３０の流れ方向に沿う長方形板状に形成されている。流路露出部４３０は、流量計測部４５１を支持して、流量計測部４５１を副通路３０７内に配置する支持部としての役割を有する。
　図４Ａは、図２Ｃに示す熱式流量計３００のIVA－IVA線に沿う断面図である。図４Ｂは、図２Ｃに示す熱式流量計３００のIVB－IVB線に沿う断面図である。
　副通路３０７は、計測用流路３４１において、流量計測部４５１の計測面４５１ａ側に設けられた第１通路３５１と、流量計測部４５１の背面４５１ｂ側に設けられた第２通路３５２とを有する。また、副通路３０７は、第１通路３５１の入口３５１ａよりも第１通路３５１における流体の順流方向Ｆ、すなわち、第１通路３５１における被計測気体３０の順流方向Ｆの上流側に設けられた傾斜通路３６１を有している。
　被計測気体３０である空気は、計測用流路３４１の第１通路３５１における被計測気体３０の順流方向Ｆに沿って流れる。このとき、流量計測部４５１に設けられた熱伝達面である計測面４５１ａを介して被計測気体３０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計測原理を用いることができる。本実施形態の熱式流量計３００のように、流量計測部４５１が計測した計測値に基づいて主通路１２４を流れる被計測気体３０の流量を計測することができるものであれば、流量計測部４５１の構成は、特に限定されない。
　本実施形態の熱式流量計３００は、副通路３０７の計測用流路３４１において、流量計測部４５１の計測面４５１ａ側に設けられた第１通路３５１の入口３５１ａよりも、第１通路３５１における被計測気体３０の順流方向Ｆの上流側に設けられた傾斜通路３６１に特徴を有している。傾斜通路３６１は、流量計測部４５１よりも第２通路３５２側に、被計測気体３０の順流方向Ｆに対して第２通路３５２側から第１通路３５１側へ向けて傾斜する第１傾斜面３７１を有している。
　なお、本実施形態の熱式流量計３００は、前述のように、主通路１２４内に配置され副通路３０７を画定する扁平な筐体３１０を備えているが、副通路３０７内に配置される流量計測部４５１の計測面４５１ａは、筐体３１０の厚さ方向（Ｚ軸方向）に概ね垂直になっている。
　本実施形態の熱式流量計３００において、副通路３０７は、前述のように、主通路１２４を流れる流体である被計測気体３０の一部を取りこむ直線通路３０７Ａを有している（図３Ｂ参照）。また、副通路３０７は、直線通路３０７Ａを流れる流体である被計測気体３０の一部を排出する排出口である第１出口３１２と、第１出口３１２よりも直線通路３０７Ａを流れる流体の順流方向の上流側で直線通路３０７Ａから分岐する分岐通路３０７Ｂと、を有している。前述の第１通路３５１、第２通路３５２、および傾斜通路３６１は、すべて分岐通路３０７Ｂに設けられている。
　図５は、図４Ａおよび図４Ｂに示す熱式流量計３００の副通路３０７の模式的な展開図である。図５では、副通路３０７の計測用流路３４１の前後の部分における筐体３１０の厚さ方向（Ｚ軸方向）に沿う断面を、筐体３１０の厚さ方向（Ｚ軸方向）および長さ方向（Ｘ軸方向）に平行な断面に展開して表している。
　本実施形態の熱式流量計３００は、前述のように、主通路１２４を流れる流体である被計測気体３０の一部を取りこむ副通路３０７と、該副通路３０７内に配置された流量計測部４５１と、を備えている。また、副通路３０７は、流量計測部４５１の計測面４５１ａ側に設けられた第１通路３５１と、流量計測部４５１の背面４５１ｂ側に設けられた第２通路３５２と、第１通路３５１の入口３５１ａよりも第１通路３５１における被計測気体３０の順流方向Ｆの上流側に設けられた傾斜通路３６１と、を有している。この傾斜通路３６１は、流量計測部４５１よりも第２通路３５２側に、被計測気体３０の順流方向Ｆに対して第２通路３５２側から第１通路３５１側へ向けて傾斜する第１傾斜面３７１を有している。
　さらに、図５に示す例では、傾斜通路３６１は、流量計測部４５１の計測面４５１ａに垂直な方向（Ｚ軸方向）において第１傾斜面３７１に対向する第２傾斜面３７２を有している。第２傾斜面３７２は、第１傾斜面３７１と同様に、被計測気体３０の順流方向Ｆに対して第２通路３５２側から第１通路３５１側へ向けて傾斜している。第２傾斜面３７２は、図３Ｂに示すようにハウジング３０２の分岐溝部３３３の底部に設けられ、ハウジング３０２の分岐溝部３３３に急傾斜部３３３ｄを形成している。
　また、図５に示す例では、被計測気体３０の順流方向Ｆに対する第２傾斜面３７２の傾斜角度θ２は、被計測気体３０の順流方向Ｆに対する第１傾斜面３７１の傾斜角度θ１よりも大きくなっている。より具体的には、第１傾斜面３７１の傾斜角度θ１と第２傾斜面３７２の傾斜角度θ２との角度差は、たとえば、３°以上かつ１５°以下とすることができる。
　また、図５に示す例では、副通路３０７は、傾斜通路３６１よりも被計測気体３０の順流方向Ｆの上流側の部分が、流量計測部４５１の計測面４５１ａに垂直な方向（Ｚ軸方向）において第１通路３５１よりも第２通路３５２側に設けられている。
　また、図５に示す例では、副通路３０７は、被計測気体３０の順流方向Ｆに平行で流量計測部４５１の計測面４５１ａに垂直な断面において、第１傾斜面３７１の延長線Ｌ１と計測面４５１ａの延長線Ｌ２とが、計測面４５１ａよりも被計測気体３０の順流方向Ｆの上流側で交差している。また、被計測気体３０の順流方向Ｆにおいて、流量計測部４５１の支持部としての回路パッケージ４００の流路露出部４３０の上流側の端部よりも上流側で、第１傾斜面３７１の延長線Ｌ１と計測面４５１ａの延長線Ｌ２とが交差するようにしてもよい。
　図６Ａおよび図６Ｂは、それぞれ、図２Ａに示す熱式流量計の表カバー３０３の正面図および背面図である。図７Ａおよび図７Ｂは、それぞれ、図２Ｃに示す熱式流量計の裏カバー３０４の正面図および背面図である。
　前述のように、表カバー３０３および裏カバー３０４は、副通路３０７を画定する筐体３１０の構成部材であり、それぞれ、ハウジング３０２に対向する背面側に、副通路３０７を画定するための副通路溝３３５，３３６を有している。表カバー３０３の副通路溝３３５は、図３Ａに示すハウジング３０２の副通路溝３３０とともに、副通路３０７の計測用流路３４１およびその下流側の部分を画定する。
　裏カバー３０４の副通路溝３３６は、図３Ｂに示すハウジング３０２の裏側に設けられた副通路溝３３１と同様に、副通路３０７の一部に直線通路３０７Ａを画定するための直線溝部３３７と、副通路３０７の一部に分岐通路３０７Ｂを画定するための分岐溝部３３８とを有している。図４Ａおよび図５に示す傾斜通路３６１の第１傾斜面３７１は、図７Ｂに示す裏カバー３０４の分岐溝部３３８の底部に設けられている。第１傾斜面３７１は、裏カバー３０４の分岐溝部３３８の底部に設けられた壁面３０４ａに連続的に接続されている。
　壁面３０４ａは、図４Ａおよび図５に示すように、副通路３０７の計測用流路３４１を画定し、流量計測部４５１の背面４５１ｂ側の第２通路３５２に臨むように設けられている。このように、筐体３１０の厚さ方向（Ｚ軸方向）における第２通路３５２の幅を規定する壁面３０４ａを設けることで、計測用流路３４１を流れる被計測気体３０の流速を向上させることができる。
　以下、本実施形態の熱式流量計３００の作用について説明する。
　図８Ａは、図５に示す熱式流量計３００の副通路３０７を流れる流体の流速を示す図である。図８Ａでは、副通路３０７を流れる被計測気体３０の流速を白黒の濃淡で示しており、濃色であるほど被計測気体３０の流速が高くなっている。
　本実施形態の熱式流量計３００では、副通路３０７の第１通路３５１の入口３５１ａよりも、順流方向Ｆの上流側に設けられた傾斜通路３６１の第１傾斜面３７１によって、被計測気体３０の順流方向Ｆの流れを第２通路３５２側から第１通路３５１側へ向けて偏向させることができる。これにより、被計測気体３０の脈動時においても、第１通路３５１を順流方向Ｆに流れる流体の流速を従来よりも増加させることができる。
　図８Ｂは、図５に示す第１傾斜面３７１を有しない比較例の熱式流量計の副通路３０７を流れる流体の流速を示す図である。図８Ｂにおいても、図８Ａと同様に、被計測気体３０の流速を白黒の濃淡で示している。
　第１傾斜面３７１を有しない比較例の熱式流量計では、被計測気体３０の順流方向Ｆの流れを第２通路３５２側から第１通路３５１側へ向けて偏向させる効果が小さい。そのため、第１通路３５１を流れる被計測気体３０の流速が、第２通路３５２を流れる被計測気体３０の流速よりも小さくなり、被計測気体３０の脈動時においても、第１通路３５１を順流方向Ｆに流れる流体の流量が減少する。このような傾向は、流量計測部４５１の計測面４５１ａに垂直な方向において、副通路３０７の傾斜通路３６１よりも上流側の部分が第１通路３５１よりも第２通路３５２側に設けられている場合に顕著になる。
　図９は、図８Ａに示す本実施形態の熱式流量計３００による流速計測結果と、図８Ｂに示す比較例の熱式流量計による流速計測結果を示すグラフである。図９に示すグラフにおいて、横軸は入力流速、すなわち実際の被計測気体３０の流速であり、縦軸は出力流速、すなわち本実施形態の熱式流量計３００と比較例の熱式流量計から出力された流速である。被計測気体３０の脈動を仮定して入力流速を変化させると、比較例の熱式流量計では出力流速が入力流速よりも大幅に低下するが、本実施形態の熱式流量計３００では出力流速の低下が抑制される。
　図１０は、脈動時の実際の流体の流速と本実施形態の熱式流量計３００および比較例の熱式流量計によって計測される流体の流速の一例を示すグラフである。図１０に示すグラフにおいて、横軸は時間、縦軸は流速であり、実線は被計測気体３０の実際の流速、すなわち入力流速であり、破線は、本実施形態の熱式流量計３００によって計測された流速であり、一点鎖線は、比較例の熱式流量計によって計測された流速である。
　図１０に示す例では、１［ｍ／ｓ］を基準として３［ｍ／ｓ］から０［ｍ／ｓ］以下の逆流状態まで入力流速を変化させて、本実施形態の熱式流量計３００と比較例の熱式流量計によって被計測気体３０の流速を測定している。本実施形態の熱式流量計３００では、図８Ａに示すように、被計測気体３０の順流方向Ｆにおける第１通路３５１の流速が増加することで、図１０の破線に示すように、計測される流速の最高値が上昇し、その結果、計測された流速の平均値Ｖ１が、入力流速の平均値Ｖ０と概ね等しくなる。
　一方、比較例の熱式流量計では、図８Ｂに示すように、被計測気体３０の順流方向Ｆにおける第１通路３５１の流速が低下し、図１０の一点鎖線に示すように、計測される流速の最高値が十分に増加せず、その結果、計測された流速の平均値Ｖ２が、入力流速の平均値Ｖ０よりも低下する。
　本実施形態の熱式流量計３００では、流速の計測値として、たとえば、流速の平均値Ｖ１を用いるため、流速の平均値Ｖ１が、実際の被計測気体３０の流速の平均値Ｖ０よりも減少するのを抑制することが重要になる。図１０に示すように、本実施形態の熱式流量計３００では、流速の平均値Ｖ１を、比較例の熱式流量計による流速の平均値Ｖ２よりもプラス側にシフトさせ、実際の被計測気体３０の流速の平均値Ｖ０に近づけることができる。
　図１１Ａおよび図１１Ｂは、それぞれ、図８Ａに示す実施形態１の熱式流量計および図８Ｂに示す比較例の熱式流量計の計測誤差の一例を示すグラフである。図１１Ａに示すように、本実施形態の熱式流量計３００では、図８Ａに示すように、被計測気体３０の順流方向Ｆにおける第１通路３５１の流速が増加することで、被計測気体３０の流速の脈動振幅が大きくなっても、計測される流速の誤差を抑制することができる。これに対し、比較例の熱式流量計では、図８Ｂに示すように、被計測気体３０の順流方向Ｆにおける第１通路３５１の流速が低下することで、被計測気体３０の流速の脈動振幅が大きくなると、計測される流速の誤差が増大する。
　以上のように、本実施形態の熱式流量計３００は、副通路３０７の計測用流路３４１において、流量計測部４５１の計測面４５１ａ側に設けられた第１通路３５１の入口３５１ａよりも、第１通路３５１における被計測気体３０の順流方向Ｆの上流側に設けられた傾斜通路３６１が設けられている。そして、傾斜通路３６１は、流量計測部４５１よりも第２通路３５２側に、被計測気体３０の順流方向Ｆに対して第２通路３５２側から第１通路３５１側へ向けて傾斜する第１傾斜面３７１を有している。
　このような構成により、本実施形態の熱式流量計３００は、傾斜通路３６１の第１傾斜面３７１によって、被計測気体３０の順流方向Ｆの流れを第２通路３５２側から第１通路３５１側へ向けて偏向させることができる。これにより、被計測気体３０の脈動時においても、第１通路３５１を順流方向Ｆに流れる被計測気体３０の流量を従来よりも増加させることができる。したがって、本実施形態の熱式流量計３００によれば、被計測気体３０の脈動時においても、流量計測部４５１によって計測される流速が実際の流速よりも低下するのを抑制し、計測誤差を従来よりも減少させることができる。
　また、本実施形態の熱式流量計３００において、傾斜通路３６１は、図５に示すように、流量計測部４５１の計測面４５１ａに垂直な方向（Ｚ軸方向）において第１傾斜面３７１に対向する第２傾斜面３７２を有している。そして、第２傾斜面３７２は、第１傾斜面３７１と同様に、被計測気体３０の順流方向Ｆに対して第２通路３５２側から第１通路３５１側へ向けて傾斜している。これにより、傾斜通路３６１の第１傾斜面３７１によって偏向させた被計測気体３０の流れに渦が発生するのを抑制し、第１通路３５１を順流方向Ｆに流れる被計測気体３０の流量を増加させることができる。
　また、本実施形態の熱式流量計３００において、被計測気体３０の順流方向Ｆに対する第２傾斜面３７２の傾斜角度θ２は、被計測気体３０の順流方向Ｆに対する第１傾斜面３７１の傾斜角度θ１よりも大きくなっている。これにより、傾斜通路３６１の第１傾斜面３７１によって偏向させた被計測気体３０の流れに渦が発生するのをより効果的に抑制し、第１通路３５１を順流方向Ｆに流れる被計測気体３０の流量を増加させることができる。また、流量計測部４５１の耐汚損性と、被計測気体３０の真の流速に対する熱式流量計３００の計測流速の低下を両立させることが可能になる。
　また、第１傾斜面３７１の傾斜角度θ１と第２傾斜面３７２の傾斜角度θ２との角度差を、たとえば、３°以上かつ１５°以下とすることで、拡径された管で発生しやすい渦を抑制することができる。すなわち、傾斜通路３６１が拡径する角度を緩やかにして、計測用流路３４１における被計測気体３０の流れを整流し、第１通路３５１および第２通路３５２における被計測気体３０の流れを安定化させることができる。
　また、本実施形態の熱式流量計３００において、副通路３０７は、傾斜通路３６１よりも被計測気体３０の順流方向Ｆの上流側の部分が、流量計測部４５１の計測面４５１ａに垂直な方向（Ｚ軸方向）において第１通路３５１よりも第２通路３５２側に設けられている。
　そのため、図８Ｂに示すように、傾斜通路３６１に第１傾斜面３７１を有しない場合には、第２通路３５２を流れる被計測気体３０の流速が第１通路３５１を流れる被計測気体３０の流速よりも大きくなり、第１通路３５１を流れる被計測気体３０の流速が低下する。しかし、傾斜通路３６１に第１傾斜面３７１を有することで、被計測気体３０の順流方向Ｆの流れを第２通路３５２側から第１通路３５１側へ向けて偏向させ、第１通路３５１を順流方向Ｆに流れる流体の流速を増加させることができる。
　また、本実施形態の熱式流量計３００では、図５に示すように、第１傾斜面３７１の延長線Ｌ１と計測面４５１ａの延長線Ｌ２とが、計測面４５１ａよりも被計測気体３０の順流方向Ｆの上流側で交差している。これにより、第１傾斜面３７１に沿って流れることで第２通路３５２側から第１通路３５１側へ向けて偏向された被計測気体３０が第１通路３５１に導入されやすくなる。また、第１傾斜面３７１の延長線Ｌ１と計測面４５１ａの延長線Ｌ２とが、回路パッケージ４００の流路露出部４３０の上流側の端部よりも上流側で交差する場合には、偏向された被計測気体３０が第１通路３５１により導入されやすくなる。
　以上説明したように、本実施形態の熱式流量計３００によれば、被計測気体３０の脈動時においても、流量計測部４５１によって計測される流速が実際の流速よりも低下するのを抑制し、計測誤差を従来よりも減少させることができる。
（実施形態２）
　次に、本発明の熱式流量計の実施形態２について、図１から図４Ｂおよび図６Ａから図７Ｂを援用し、図１２を用いて説明する。図１２は、前述の実施形態１の熱式流量計３００の図５に相当する本実施形態の熱式流量計の副通路３０７の模式的な展開図である。
　以下、本実施形態の熱式流量計について、図５に示す前述の実施形態１の熱式流量計３００との相違点を中心に説明する。以下に説明する構成以外については、本実施形態の熱式流量計は、前述の実施形態１の熱式流量計と同様の構成を有している。そのため、実施形態１の熱式流量計３００と同様の部分には同一の符号を付して、説明を適宜省略する。
　図１２に示すように、本実施形態の熱式流量計は、筐体３１０の厚さ方向（Ｚ軸方向）において対向する副通路３０７の壁面のうち、第２通路３５２側の壁面に、筐体３１０の厚さ方向（Ｚ軸方向）に突出する凸部３８１が設けられている。凸部３８１は、第１傾斜面３７１を有している。この第１傾斜面３７１が設けられた範囲が、本実施形態の熱式流量計の副通路３０７における傾斜通路３６１である。
　図１２に示す第１傾斜面３７１は、図５に示す第１傾斜面と同様に、流量計測部４５１よりも第２通路３５２側に設けられ、順流方向Ｆに対して第２通路３５２側から第１通路３５１側へ向けて傾斜している。また、図１２に示す第１傾斜面３７１は、第１傾斜面３７１の延長線Ｌ１と計測面４５１ａの延長線Ｌ２とが、計測面４５１ａよりも順流方向Ｆの上流側で、かつ、流量計測部４５１の支持部としての回路パッケージ４００の流路露出部４３０よりも順流方向Ｆの上流側で交差している。
　また、本実施形態の熱式流量計は、副通路３０７の傾斜通路３６１に第２傾斜面３７２を有さず、副通路３０７の傾斜通路３６１よりも順流方向Ｆの上流側の部分が、計測面４５１ａに垂直な方向において第１通路３５１よりも第２通路３５２側に設けられていない。
　しかし、本実施形態の熱式流量計は、実施形態１の熱式流量計３００と同様に、副通路３０７に第１通路３５１と第２通路３５２と傾斜通路３６１とを有し、傾斜通路３６１は、流量計測部４５１よりも第２通路３５２側に、順流方向Ｆに対して第２通路３５２側から第１通路３５１側へ向けて傾斜する第１傾斜面３７１を有している。
　したがって、本実施形態の熱式流量計によれば、傾斜通路３６１の第１傾斜面３７１によって、被計測気体３０の順流方向Ｆの流れを第２通路３５２側から第１通路３５１側へ向けて偏向させることができ、前述の実施形態１の熱式流量計３００と同様の効果を得ることができる。
（実施形態３）
　次に、本発明の熱式流量計の実施形態３について、図１から図４Ｂおよび図６Ａから図７Ｂを援用し、図１３を用いて説明する。図１３は、前述の実施形態１の熱式流量計３００の図５に相当する本実施形態の熱式流量計の副通路３０７の模式的な展開図である。
　以下、本実施形態の熱式流量計について、図１２に示す前述の実施形態２の熱式流量計３００との相違点を中心に説明する。以下に説明する構成以外については、本実施形態の熱式流量計は、前述の実施形態２の熱式流量計と同様の構成を有している。そのため、実施形態２の熱式流量計および実施形態１の熱式流量計３００と同様の部分には、同一の符号を付して説明を適宜省略する。
　図１３に示すように、本実施形態の熱式流量計は、筐体３１０の厚さ方向（Ｚ軸方向）において対向する副通路３０７の壁面のうち、第２通路３５２側の壁面３０４ａが、筐体３１０の厚さ方向（Ｚ軸方向）に突出している。この壁面３０４ａは、たとえば裏カバー３０４の背面を突出させることで設けられている。副通路３０７における被計測気体３０の順流方向Ｆの上流側の壁面３０４ａの端部には、第１傾斜面３７１が設けられている。この第１傾斜面３７１が設けられた範囲が、本実施形態の熱式流量計の副通路３０７における傾斜通路３６１である。
　本実施形態の熱式流量計は、図５に示す実施形態１の熱式流量計３００および図１２に示す実施形態２の熱式流量計と同様に、副通路３０７に第１通路３５１と第２通路３５２と傾斜通路３６１とを有し、傾斜通路３６１は、流量計測部４５１よりも第２通路３５２側に、順流方向Ｆに対して第２通路３５２側から第１通路３５１側へ向けて傾斜する第１傾斜面３７１を有している。
　したがって、本実施形態の熱式流量計によれば、傾斜通路３６１の第１傾斜面３７１によって、被計測気体３０の順流方向Ｆの流れを第２通路３５２側から第１通路３５１側へ向けて偏向させることができ、前述の実施形態１の熱式流量計３００および実施形態２の熱式流量計と同様の効果を得ることができる。
（実施形態４）
　次に、本発明の熱式流量計の実施形態４について、図１から図４Ｂおよび図６Ａから図７Ｂを援用し、図１４を用いて説明する。図１４は、前述の実施形態１の熱式流量計３００の図５に相当する本実施形態の熱式流量計の副通路３０７の模式的な展開図である。
　以下、本実施形態の熱式流量計について、図１２に示す前述の実施形態２の熱式流量計との相違点を中心に説明する。以下に説明する構成以外については、本実施形態の熱式流量計は、前述の実施形態２の熱式流量計と同様の構成を有している。そのため、実施形態２の熱式流量計および実施形態１の熱式流量計３００と同様の部分には、同一の符号を付して説明を適宜省略する。
　図１４に示すように、本実施形態の熱式流量計は、流量計測部４５１の支持部としての回路パッケージ４００の流路露出部４３０が、第１通路３５１における被計測気体３０の順流方向Ｆ（Ｘ軸負方向）に対して傾斜して設けられている。より具体的には、流路露出部４３０の第１通路３５１側の表面４３１が、順流方向Ｆに対して第２通路３５２側から第１通路３５１側へ向けて傾斜している。
　なお、本実施形態の熱式流量計において、第１通路３５１は、副通路３０７内の回路パッケージ４００の流路露出部４３０によって流量計測部４５１の計測面４５１ａ側に設けられた通路のうち、筐体３１０の厚さ方向（Ｚ軸方向）において計測面４５１ａに重なる部分である。
　本実施形態の熱式流量計では、順流方向Ｆに対して傾斜する流路露出部４３０の表面４３１のうち、第１通路３５１の入口よりも順流方向Ｆの上流側の部分が第１傾斜面３７１となっている。そして、流路露出部４３０によって流量計測部４５１の計測面４５１ａ側に設けられた通路のうち、第１通路３５１の入口３５１ａよりも順流方向Ｆの上流側の部分が傾斜通路３６１となっている。
　すなわち、本実施形態の熱式流量計は、実施形態２および実施形態３の熱式流量計と同様に、副通路３０７に第１通路３５１と第２通路３５２と傾斜通路３６１とを有し、傾斜通路３６１は、流量計測部４５１よりも第２通路３５２側に、順流方向Ｆに対して第２通路３５２側から第１通路３５１側へ向けて傾斜する第１傾斜面３７１を有している。
　したがって、本実施形態の熱式流量計によれば、傾斜通路３６１の第１傾斜面３７１によって、被計測気体３０の順流方向Ｆの流れを第２通路３５２側から第１通路３５１側へ向けて偏向させることができ、実施形態２および実施形態３の熱式流量計と同様の効果を得ることができる。
（実施形態５）
　次に、本発明の熱式流量計の実施形態５について、図１から図４Ｂおよび図６Ａから図７Ｂを援用し、図１５を用いて説明する。図１５は、前述の実施形態１の熱式流量計３００の図５に相当する本実施形態の熱式流量計の副通路３０７の模式的な展開図である。
　以下、本実施形態の熱式流量計について、図５に示す前述の実施形態１の熱式流量計との相違点を中心に説明する。以下に説明する構成以外については、本実施形態の熱式流量計は、前述の実施形態１の熱式流量計３００と同様の構成を有している。そのため、実施形態１の熱式流量計３００と同様の部分には、同一の符号を付して説明を適宜省略する。
　本実施形態の熱式流量計において、副通路３０７は、第１通路３５１の出口３５１ｂよりも順流方向Ｆの下流側に第２傾斜通路３６２を有している。第２傾斜通路３６２は、流量計測部４５１よりも第１通路３５１側に、順流方向Ｆに対して第１通路３５１側から第２通路３５２側へ向けて傾斜する第３傾斜面３７３を有している。
　また、本実施形態の熱式流量計において、第２傾斜通路３６２は、計測面４５１ａに垂直な方向（Ｚ軸方向）において第３傾斜面３７３に対向する第４傾斜面３７４を有している。第４傾斜面３７４は、順流方向Ｆに対して第２通路３５２側から第１通路３５１側へ向けて傾斜している。
　さらに、本実施形態の熱式流量計において、副通路３０７は、第２傾斜通路３６２よりも順流方向Ｆの下流側の部分が、計測面４５１ａに垂直な方向（Ｚ軸方向）において第２通路３５２よりも第１通路３５１側に設けられている。換言すると、副通路３０７は、計測用流路３４１の順流方向Ｆの上流側と下流側に、流量計測部４５１上の点に対して点対称の構成を有する傾斜通路３６１と第２傾斜通路３６２とを有している。
　本実施形態の熱式流量計は、前述の実施形態１の熱式流量計３００と同様の構成を有することで、前述の実施形態１の熱式流量計３００と同様の効果を得られる。加えて、本実施形態の熱式流量計は、第２傾斜通路３６２を有することで、計測用流路３４１の被計測気体３０の順流方向Ｆの下流側から、順流方向Ｆと逆の逆流方向Ｒに流れる被計測気体３０を、第３傾斜面３７３によって第１通路３５１側から第２通路３５２側へ向けて偏向させることができる。
　これにより、被計測気体３０の脈動時において、第２通路３５２を逆流方向Ｒ（Ｘ軸正方向）に流れる被計測気体３０の流量を従来よりも増加させ、第１通路３５１を逆流方向Ｒに流れる被計測気体３０の流速を従来よりも減少させることができる。これにより、図１０に破線で示す流速の波形の負のピークをプラス側にシフトさせ、熱式流量計によって計測される流速の平均値Ｖ１を、実際の被計測気体３０の流速の平均値Ｖ０により近付けることができる。
　さらに、本実施形態の熱式流量計において、第２傾斜通路３６２は、第３傾斜面３７３に対向し、順流方向Ｆに対して第２通路３５２側から第１通路３５１側へ向けて傾斜する第４傾斜面３７４を有している。これにより、第２傾斜通路３６２の第３傾斜面３７３によって偏向させた被計測気体３０の逆流方向Ｒの流れに渦が発生するのを抑制し、第２通路３５２を逆流方向Ｒに流れる被計測気体３０の流量を増加させることができる。
　したがって、本実施形態の熱式流量計によれば、被計測気体３０の脈動時においても、流量計測部４５１によって計測される流速が実際の流速よりも低下するのをより効果的に抑制し、計測誤差を従来よりも減少させることができる。
　以上、図面を用いて本発明の実施の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、本発明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、それらは本発明に含まれるものである。
３０　　　被計測気体（流体）
１２４　　主通路
３００　　熱式流量計
３０７　　副通路
３０７Ａ　直線通路
３０７Ｂ　分岐通路
３１０　　筐体
３１２　　第１出口（排出口）
３５１　　第１通路
３５１ａ　入口
３５１ｂ　第１通路の出口
３５２　　第２通路
３６１　　傾斜通路
３６２　　第２傾斜通路
３７１　　第１傾斜面
３７２　　第２傾斜面
３７３　　第３傾斜面
３７４　　第４傾斜面
４５１　　流量計測部
４５１ａ　計測面
４５１ｂ　背面
Ｆ　　　　順流方向
Ｌ１　　　第１傾斜面の延長線
Ｌ２　　　計測面の延長線
θ１　　　第１傾斜面の傾斜角度
θ２　　　第２傾斜面の傾斜角度

Claims (9)

  1. 　主通路を流れる流体の一部を取りこむ副通路と、該副通路内に配置された流量計測部と、を備えた熱式流量計であって、
    　前記副通路は、前記流量計測部の計測面側に設けられた第１通路と、前記流量計測部の背面側に設けられた第２通路と、前記第１通路の入口よりも前記第１通路における前記流体の順流方向の上流側に設けられた傾斜通路と、を有し、
    　前記傾斜通路は、前記流量計測部よりも第２通路側に、前記順流方向に対して前記第２通路側から第１通路側へ向けて傾斜する第１傾斜面を有することを特徴とする熱式流量計。
  2. 　前記傾斜通路は、前記流量計測部の計測面に垂直な方向において前記第１傾斜面に対向する第２傾斜面を有し、
    　前記第２傾斜面は、前記順流方向に対して前記第２通路側から前記第１通路側へ向けて傾斜することを特徴とする請求項１に記載の熱式流量計。
  3. 　前記順流方向に対する前記第２傾斜面の傾斜角度は、前記順流方向に対する前記第１傾斜面の傾斜角度よりも大きいことを特徴とする請求項２に記載の熱式流量計。
  4. 　前記副通路は、前記傾斜通路よりも前記順流方向の上流側の部分が、前記流量計測部の計測面に垂直な方向において前記第１通路よりも前記第２通路側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の熱式流量計。
  5. 　前記副通路は、前記順流方向に平行で前記流量計測部の計測面に垂直な断面において、前記第１傾斜面の延長線と前記計測面の延長線とが、前記流計測面よりも前記順流方向の上流側で交差することを特徴とする請求項１に記載の熱式流量計。
  6. 　前記副通路は、前記主通路を流れる前記流体の一部を取りこむ直線通路と、該直線通路を流れる前記流体の一部を排出する排出口と、該排出口よりも前記直線通路を流れる前記流体の順流方向の上流側で前記直線通路から分岐する分岐通路と、を有し、
    　前記第１通路、前記第２通路、および前記傾斜通路は、前記分岐通路に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の熱式流量計。
  7. 　前記主通路内に配置され前記副通路を画定する扁平な筐体を備え、
    　前記流量計測部の計測面は、前記筐体の厚さ方向に垂直であることを特徴とする請求項１に記載の熱式流量計。
  8. 　前記副通路は、前記第１通路の出口よりも前記順流方向の下流側に第２傾斜通路を有し、
    　前記第２傾斜通路は、前記流量計測部よりも前記第１通路側に、前記順流方向に対して前記第１通路側から前記第２通路側へ向けて傾斜する第３傾斜面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。
  9. 　前記第２傾斜通路は、前記流量計測部の計測面に垂直な方向において前記第３傾斜面に対向する第４傾斜面を有し、
    　前記第４傾斜面は、前記順流方向に対して前記第２通路側から前記第１通路側へ向けて傾斜することを特徴とする請求項８に記載の熱式流量計。
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