WO2018003496A1 - 熱式流量計 - Google Patents

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WO2018003496A1
WO2018003496A1 PCT/JP2017/021909 JP2017021909W WO2018003496A1 WO 2018003496 A1 WO2018003496 A1 WO 2018003496A1 JP 2017021909 W JP2017021909 W JP 2017021909W WO 2018003496 A1 WO2018003496 A1 WO 2018003496A1
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passage
passage portion
housing
outlet
inlet
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PCT/JP2017/021909
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斉藤　友明
忍 田代
直生 斎藤
征史 深谷
暁 上ノ段
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日立オートモティブシステムズ株式会社
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    • G01F5/00—Measuring a proportion of the volume flow

Definitions

  • the present invention relates to a thermal flow meter.
  • a thermal flow meter that measures the flow rate of gas has a flow rate detector for measuring the flow rate, and measures the gas flow rate by transferring heat between the flow rate detector and the gas to be measured. It is configured as follows.
  • a sub-passage structure such as centrifugal separation using a cyclone bypass or inertia separation using a branch passage is employed from the viewpoint of contamination prevention.
  • Patent Document 1 discloses the structure of a thermal flow measuring device having a drain hole.
  • Patent Document 1 a drainage hole is provided in a separation region that occurs at a second passage entrance that branches off from a first passage that goes straight from the entrance of the sub-passage to the exit.
  • the present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a thermal flow meter capable of efficiently discharging water droplets flowing into the sub-passage to the main passage. .
  • a thermal flow meter of the present invention that solves the above problems is provided with a housing disposed in a main passage, a sub-passage that is provided in the housing and takes in a gas to be measured flowing through the main passage, and is provided in the sub-passage. And a flow rate detector that measures the flow rate of the gas to be measured, wherein the sub-passage has a first inlet opening in the casing and a first outlet opening in the casing.
  • the pressure loss generating means is provided between the third inlet and the third outlet of the third passage portion, the water droplets flowing into the sub-passage are supplied to the third outlet of the third passage portion. It can guide smoothly and can be efficiently discharged into the main passage. Further features related to the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings. Further, problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of embodiments.
  • FIG. 2 is a front view showing the appearance of the thermal flow meter according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a left side view illustrating the appearance of the thermal flow meter according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a rear view showing the appearance of the thermal flow meter according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a right side view showing the appearance of the thermal flow meter according to the first embodiment.
  • the front view of a housing main body The rear view of a housing main body.
  • FIG. 4B is a sectional view taken along line IVB-IVB in FIG. 4A.
  • FIG. 5B is a cross-sectional view taken along line VB-VB in FIG. 5A.
  • FIG. 6B is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. 6A.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a specific example of a thermal flow meter according to the second embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a specific example of a thermal flow meter according to the second embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a specific example of a thermal flow meter according to the second embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a specific example of a thermal flow meter according to a third embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a specific example of a thermal flow meter according to a third embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a specific example of a thermal flow meter according to a fourth embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a specific example of a thermal flow meter according to a fourth embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a specific example of a thermal flow meter according to a fifth embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a specific example of a thermal flow meter according to a sixth embodiment.
  • FIG. 1 is a system diagram showing an embodiment in which a thermal flow meter according to the present invention is used in an electronic fuel injection type internal combustion engine control system.
  • the internal combustion engine control system in the present embodiment is an automobile engine control system and is mounted on a vehicle.
  • intake air is sucked from the air cleaner 122 as the gas to be measured 30, and is a main passage 124 such as an intake pipe, a throttle body 126, It is guided to the combustion chamber of the engine cylinder 112 via the intake manifold 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 according to the present invention, and fuel is supplied from the fuel injection valve 152 based on the measured flow rate.
  • the gas to be measured is introduced into the combustion chamber together with a certain gas 30 to be measured.
  • the fuel injection valve 152 is provided in the intake port of the internal combustion engine 110, and the fuel injected into the intake port forms an air-fuel mixture together with the measured gas 30 that is intake air, and passes through the intake valve 116. Then, it is guided to the combustion chamber and burns to generate mechanical energy.
  • the fuel and air guided to the combustion chamber are in a mixed state of fuel and air, and are ignited explosively by spark ignition of the spark plug 154 to generate mechanical energy.
  • the combusted gas is guided from the exhaust valve 118 to the exhaust pipe, and exhausted as exhaust 24 from the exhaust pipe to the outside of the vehicle.
  • the flow rate of the gas 30 to be measured which is the intake air led to the combustion chamber, is controlled by a 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, whereby the internal combustion engine 110 is controlled. Can be controlled.
  • the flow rate and temperature of the gas to be measured 30 that is the intake air that is taken in from the air cleaner 122 and flows through the main passage 124 are measured by the thermal flow meter 300, and the electrical signal representing the flow rate and temperature of the intake air from the thermal flow meter 300.
  • the output of the throttle angle sensor 144 that measures the opening 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 110, and further the internal combustion engine 110.
  • Output from 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 calculates the fuel injection amount and the ignition timing based on the flow rate of the intake air, which is the output of the thermal flow meter 300, and the rotational speed of the internal combustion engine 110 measured based on the output of the rotation angle sensor 146. 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. The fuel supply amount and ignition timing are actually based on the intake air temperature and throttle angle change state measured by the thermal flow meter 300, the engine rotational speed change state, and the air-fuel ratio state measured by the oxygen sensor 148. It is finely controlled.
  • the control device 200 further controls the amount of air that bypasses the throttle valve 132 by the idle air control valve 156 when the internal combustion engine 110 is in the idling operation state, thereby controlling the rotational speed of the internal combustion engine 110 in the idling operation state.
  • FIG. 2 shows the appearance of the thermal flow meter 300.
  • 2A is a front view of the thermal flow meter 300
  • FIG. 2B is a left side view
  • FIG. 2C is a rear view
  • FIG. 2D is a right side view.
  • the thermal flow meter 300 includes a housing (housing) 301.
  • the housing 301 is inserted into the intake pipe and disposed in the main passage 124 (see FIG. 1).
  • a flange 305 for fixing to the intake pipe and an external connection portion 306 exposed to the outside of the intake pipe are provided at the base end portion of the housing 301.
  • the housing 301 is supported in a cantilever manner by fixing the flange 305 to the intake pipe, and is disposed so as to extend along a direction perpendicular to the main flow direction of the gas to be measured flowing through the main passage 124.
  • the housing 301 is provided with a sub-passage for taking in the gas to be measured 30 flowing through the main passage 124, and a flow rate detector 602 for detecting the flow rate of the gas under measurement 30 is disposed in the sub-passage. Yes.
  • An inlet (first inlet) 311 for taking a part of the measurement target gas 30 such as intake air into the sub-passage is opened at one end portion arranged on the upstream side in the main flow direction of the housing 301.
  • a first outlet 312 and a second outlet 313 for returning the measurement target gas 30 from the auxiliary passage to the main passage 124 are opened at the other end disposed downstream of the housing 301 in the main flow direction.
  • the first outlet 312 and the second outlet 313 are arranged side by side in the thickness direction of the housing 301 as shown in FIG. 2D.
  • the inlet 311 is provided on the front end side of one end of the housing 301, and can take in a gas near the center away from the inner wall surface of the main passage into the sub-passage. Therefore, it becomes difficult to be influenced by the temperature of the inner wall surface of the main passage, and a decrease in measurement accuracy of the gas flow rate and temperature can be suppressed.
  • the thermal flow meter 300 of the present embodiment extends from the flange 305 toward the center of the main passage. Since the inlet 311 is provided on the distal end side of the thin and long housing 301, a gas having a high flow velocity at the center of the main passage can be taken into the sub-passage. In addition, since the first outlet 312 and the second outlet 313 of the auxiliary passage are also provided on the distal end side of the housing 301, the gas flowing in the auxiliary passage can be returned to the central portion of the main passage where the flow velocity is high.
  • the housing 301 has a substantially rectangular wide surface on the front side, but has a narrow side surface (thin thickness).
  • the front surface and the rear surface of the housing 301 are disposed along the main flow direction of the gas to be measured flowing through the main passage, and the side surfaces are disposed so as to face the main flow direction.
  • 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.
  • the shape of the housing 301 projected on the orthogonal plane orthogonal to the flow direction of the gas 30 to be measured flowing through the main passage 124 is the first direction on the orthogonal plane. 50 and a thickness dimension defined in a second direction 51 perpendicular to the first direction 50 (see FIG. 2B) on the orthogonal plane, and the thickness dimension is The shape is smaller than the length dimension.
  • the housing 301 is provided with a temperature detector 452 for measuring the temperature of the measurement target gas 30.
  • the temperature detection unit 452 is provided at a central portion in the longitudinal direction and at a position recessed at one end toward the other end, and has a shape protruding along the main flow direction.
  • FIG. 3 shows a state in which the front cover 303 and the back cover 304 are removed from the housing 301.
  • FIG. 3A is a front view
  • FIG. 3B is a rear view
  • FIG. 3C is an enlarged view of the main part of FIG. is there.
  • the housing 301 is configured by attaching a front cover 303 and a back cover 304 to the front and back surfaces of the housing main body 302.
  • a circuit package 400 including a flow rate detection unit 602 for measuring the flow rate of the measurement target gas 30 and a temperature detection unit 452 for measuring the temperature of the measurement target gas 30 is integrally molded in the housing main body 302. Yes.
  • a sub-passage groove for forming a sub-passage is formed in cooperation with the front cover 303 and the back cover 304.
  • the sub-passage grooves are recessed on both the front and back surfaces of the housing main body 302, and the front and rear covers 303 and 304 are placed on the front and back surfaces of the housing main body 302 to complete the sub-passage of the housing 301. It is configured. With this configuration, the molds provided on both surfaces of the housing main body 302 are used when the housing main body 302 is molded (resin molding process), and both the front side sub-passage groove 321 and the back side sub-passage groove 331 are formed in the housing main body. All can be molded as part of 302.
  • the sub-passage groove includes a back-side sub-passage groove 331 formed on the back surface of the housing main body 302 and a front-side sub-passage groove 321 formed on the surface of the housing main body 302.
  • the back side auxiliary passage groove 331 includes a first groove part 332, a second groove part 333 that branches in the middle of the first groove part 332, and a third groove part 334 that branches in the middle of the second groove part 333.
  • the first groove 332 extends from the one end 317 to the other end 318 so as to be along the main flow direction of the measurement target gas 30 on the distal end side of the housing main body 302.
  • the first groove portion 332 extends from the inlet 311 of the one end portion 317 toward the other end portion 318 with a substantially constant cross-sectional shape, and extends from the straight portion 332A to the first outlet 312 of the other end portion 318. And a narrowed portion 332B in which the groove width gradually narrows as it moves.
  • the first groove portion 332 forms a first passage portion 701 (see FIG. 6B) that takes the measurement gas into the sub-passage and discharges dust and the like contained in the measurement gas in cooperation with the back cover 304.
  • the inlet 311 of the housing 301 becomes the first inlet 701 a of the first passage portion 701
  • the first outlet 312 of the housing 301 becomes the first outlet 701 b of the first passage portion 701.
  • the second groove portion 333 branches from the straight portion 332A of the first groove portion 332 and advances toward the proximal end portion side of the housing main body 302 while curving, and the measurement flow provided at the central portion in the longitudinal direction of the housing main body 302. It is connected to the road 341.
  • the second groove portion 333 has a start end opening on a side wall surface 332 a located on the proximal end side of the housing body 302, and the bottom wall surface 333 a is the first groove portion. It is continuous with the bottom wall surface 332b of the straight portion 332A of the 332.
  • the second groove portion 333 has a terminal portion connected to the measurement flow path 341.
  • the second groove part 333 cooperates with the back cover 304 to guide the gas 30 to be measured to the flow rate detection part 602 of the measurement flow path 341 and to discharge the gas from the second outlet 313 to the outside of the housing 301. (See FIG. 6B).
  • the starting end portion of the second groove portion 333 serves as a second inlet 702a of the second passage portion 702.
  • the start end part 334a is opening to the inner periphery collar 333b of the 2nd groove part 333.
  • the third groove portion 334 is provided so as to extend from the start end portion 334 a opening in the second groove portion 333 toward the one end portion 317 side of the housing 301.
  • the end portion 334b of the third groove portion 334 is provided at a position closer to the one end portion 317 of the housing 301 than the start end portion 334a, and a drain hole 314 that opens to the back cover 304 is disposed to face the end portion 334b.
  • the bottom flange surface 334c of the third groove portion 334 is continuous with the bottom wall surface 333a of the second groove portion 333.
  • the third groove portion 334 is provided with an enlarged portion having a groove width W larger than that of the start end portion 334 a at a position between the start end portion 334 a and the end portion 334 b of the third groove portion 334, and is covered with the back cover 304.
  • a buffer chamber having a predetermined indoor space is formed.
  • the third groove portion 334 forms a third passage portion 703 that discharges water droplets that have entered the sub-passage in cooperation with the back cover 304 (see FIG. 6B).
  • the start end portion 334 a of the third groove portion 334 serves as the third inlet 703 a of the third passage portion 703, and the drain hole 314 of the back cover 304 serves as the third outlet 703 b of the third passage portion 703.
  • the third groove 334 has a protrusion 334d disposed at a position between the start end 334a and the end 334b.
  • the projecting portion 334d has a rapidly reducing structure portion 704a that reduces the cross-sectional area of the third passage portion 703 in a step shape.
  • the protrusion 334d is provided at a position closer to the end portion 334b than the center position between the start end portion 334a and the end portion 334b, and is provided in the vicinity of the end portion 334b in this embodiment.
  • the size of the protruding portion 334d is set so that the cross-sectional area of the reduced portion of the third passage portion 703 is larger than the opening area of the drain hole 314 of the back cover 304.
  • the measurement flow path 341 is formed so as to penetrate the housing main body 302 in the thickness direction, and the flow path exposed portion 430 of the circuit package 400 is disposed so as to protrude.
  • the other end of the second groove 333 is opened on the other end 318 side of the housing body 302 with respect to the channel exposure part 430 of the circuit package 400.
  • the second groove portion 333 has a shape in which the groove depth becomes deeper as the measurement channel 341 is approached, and in particular, has a steeply inclined portion 333 d that becomes deeper in front of the measurement channel 341.
  • the steeply inclined portion 333d is configured such that, in the measurement flow channel 341, of the surface 431 and the back surface 432 included in the flow channel exposed portion 430 of the circuit package 400, the measured gas 30 is measured on the surface 431 side where the flow rate detection unit 602 is provided.
  • the gas is allowed to pass therethrough, and the back surface 432 side has an effect of passing foreign matter such as dust contained in the measurement target gas 30.
  • the gas 30 to be measured gradually moves in the direction of the front side of the housing 301 (the back side in FIG. 3B) as it flows through the second groove 333. Then, a part of the air having a small mass moves along the steeply inclined portion 333 d and flows in the measurement flow channel 341 toward the surface 431 of the flow channel exposed portion 430. On the other hand, a foreign substance having a large mass cannot easily flow along the steeply inclined portion 333d because it is difficult to change a course due to centrifugal force, and flows toward the back surface 432 of the flow channel exposed portion 430 in the measurement flow channel 341. .
  • the flow rate detection unit 602 is provided on the surface 431 of the flow path exposure unit 430 of the circuit package 400. In the flow rate detection unit 602, heat transfer is performed with the measurement target gas 30 that has flowed toward the surface 431 of the flow path exposure unit 430, and the flow rate is measured.
  • the measurement target gas 30 passes through the front surface 431 side and the back surface 432 side of the flow path exposed portion 430 of the circuit package 400, the measurement target gas 30 flows from the measurement flow path 341 into the front side sub-passage groove 321 on the one end 317 side of the housing 301. It flows through the front side auxiliary passage groove 321 and is discharged from the second outlet 313 to the main passage 124.
  • one end of the front side sub passage groove 321 opens into the measurement flow path 341 on the one end 317 side of the housing 301. Then, the other end communicates with the second outlet 313 of the other end 318 of the housing 301.
  • the front side sub-passage groove 321 curves so as to gradually move toward the other end 318 as it moves from the measurement flow path 341 toward the front end of the housing 301, and the main flow of the measurement target gas 30 at the front end of the housing 301. It has a shape extending linearly toward the downstream side.
  • the flow path constituted by the back side sub-passage groove 331 draws a curve from the front end side to the base end side of the housing 301, and in the position closest to the flange 305, the flow to be measured flowing through the sub passage is measured.
  • the gas 30 flows in a direction opposite to the main flow direction of the main passage 124.
  • the back side subway provided in the back surface side of housing 301 in the part of this reverse flow leads to the front side subway provided in the surface side.
  • the measurement flow channel 341 is divided into a space on the front surface 431 side and a space on the back surface 432 side by the flow channel exposure part 430 of the circuit package 400, and is not divided by the housing body 302. That is, the measurement channel 341 is formed so as to penetrate the front and back surfaces of the housing main body 302, and the circuit package 400 projects in a cantilever manner in this one space.
  • the circuit package 400 is fixed by being embedded in the fixing portions 351, 352, and 353 of the housing main body 302 with a resin mold.
  • the circuit package 400 can be inserted into the housing body 302 and mounted simultaneously with the resin molding of the housing body 302.
  • the back side sub-passage groove 331 is configured such that one of the one end side and the other end side of the housing 301 is penetrated in the width direction of the housing 301 (second direction 51) from the circuit package 400. It is also possible to form a sub-passage shape connecting the front side sub-passage groove 321 with a single resin molding step.
  • the front side sub-passage of the housing 301 is formed by the upper end of the side wall in the groove height direction of the pair of side wall surfaces constituting the front side sub-passage groove 321 and the back surface of the front cover 303 being in close contact with each other.
  • the back side sub-passage of the housing 301 is formed by the close contact between the upper end of the side wall in the groove height direction of the pair of side wall surfaces constituting the back side sub-passage groove 331 and the back surface of the back cover 304.
  • the housing main body 302 has a hollow portion 342 formed between the flange 305 and the portion where the sub passage groove is formed.
  • the cavity 342 is formed by penetrating the housing body 302 in the thickness direction.
  • the terminal connection portion 320 that connects the connection terminal 412 of the circuit package 400 and the inner end 306a of the external terminal of the external connection portion 306 is disposed so as to be exposed.
  • the connection terminal 412 and the inner end 306a are electrically connected by spot welding or laser welding.
  • the cavity 342 is closed by attaching the front cover 303 and the back cover 304 to the housing main body 302, and the periphery of the cavity 342 is laser welded to the front cover 303 and the back cover 304 and sealed.
  • FIG. 4A is a rear view of the front cover
  • FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line IVB-IVB of FIG. 4A.
  • the front cover 303 and the back cover 304 are attached to the front surface and the back surface of the housing main body 302, respectively, and form a sub passage by cooperation with the front side sub passage groove 321 and the back side sub passage groove 331.
  • the front cover 303 and the back cover 304 are thin plates and have a shape with a wide cooling surface. For this reason, the thermal flow meter 300 has an effect that air resistance is reduced, and further, the thermal flow meter 300 is easily cooled by the measurement target gas 30 flowing through the main passage 124.
  • the front cover 303 has a size that covers the surface of the housing main body 302.
  • a fifth region 361 that closes the front side sub-passage groove 321 of the housing main body 302, a sixth region 362 that closes the front side of the measurement flow path 341 of the housing main body 302, and the hollow portion 342 A seventh region 363 that closes the front side is formed.
  • channel 321 of the housing main body 302 enters is provided in the width direction both sides of the 5th area
  • a recess 363 a into which the outer peripheral end of the cavity 342 enters is formed around the seventh region 363.
  • a convex portion 364 is provided which is inserted into a gap between the tip of the flow channel exposed portion 430 of the circuit package 400 and the measurement flow channel 341 of the housing main body 302. Further, a metal plate 501 is provided by insert molding at a position facing the surface 431 of the flow path exposed portion 430 of the circuit package 400.
  • FIG. 5A is a rear view of the back cover
  • FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the line VB-VB of FIG. 5A.
  • the back cover 304 has a size that covers the back surface of the housing body 302.
  • a second region 371B for closing the second groove portion 333, and a third groove portion 334 are closed.
  • the third region 371C, the fourth region 372 that closes the back side of the measurement flow path 341 of the housing main body 302, and the fifth region 373 that closes the back side of the cavity 342 are formed.
  • a concave portion 371a into which the upper end portion of the side wall of the back side sub-passage groove 331 of the housing body 302 enters is recessed at both sides in the width direction of the first region 371A, the second region 371B, and the fourth region 372 and around the third region 371C. It is installed. Further, around the fifth region 373, a recess 373a into which the rear outer peripheral end of the cavity 342 enters is provided.
  • a convex portion 374 is provided that is inserted into a gap between the tip of the channel exposure portion 430 of the circuit package 400 and the measurement channel 341 of the housing body 302.
  • the convex portion 374 fills a gap between the tip of the flow channel exposed portion 430 of the circuit package 400 and the measurement flow channel 341 of the housing body 302 in cooperation with the convex portion 364 of the front cover 303.
  • the back cover 304 has a drain hole 314 communicating with the sub passage.
  • the drain hole 314 is formed so as to penetrate through the third region that closes the third groove portion 334 of the housing body 302 in a state where the back cover 304 is attached to the housing body 302, and is formed in the third passage portion 703 in the sub passage.
  • the taken liquid can be discharged out of the housing 301.
  • FIG. 6A is an enlarged view showing a main part of the thermal type flow meter according to the present invention
  • FIG. 6B is a view showing the back cover 304 omitted in FIG. 6A
  • FIG. 6C is a cross-sectional view of FIG. It is line sectional drawing.
  • the sub-passage of the housing 301 includes a first passage portion 701 that communicates between the inlet 311 and the first outlet 312 of the housing 301, a second inlet 702 a that opens to the first passage portion 701, and a measurement passage 341.
  • a second passage portion 702 that communicates with the second outlet 313, and a third passage that communicates between the third inlet 703a that opens to the second passage portion 702 and the third outlet 703b that opens to the back cover 304. Part 703.
  • the first passage portion 701 is formed by covering the first groove portion 332 (see FIG. 3B) of the housing 301 with the first region 371A (see FIG. 5A) of the back cover 304, and the second passage portion 702 is The second groove 333 (see FIG. 3B) of the housing 301 is configured to be covered with the second region 371B (see FIG. 5A) of the back cover 304.
  • the third passage portion 703 is configured by covering the third groove portion 334 (see FIG. 3B) of the housing 301 with the third region 371C (see FIG. 5A) of the back cover 304.
  • the first passage portion 701 takes in a part of the measured gas 30 flowing through the main passage 124 from the inlet 311 and discharges the taken measured gas 30 to the main passage 124 from the first outlet 312.
  • the second passage portion 702 takes in a part of the measurement target gas 30 from the first passage portion 701 and guides the acquired measurement target gas 30 to the flow rate detection unit 602 provided in the measurement channel 341.
  • the gas 30 to be measured that has passed through the flow rate detection unit 602 flows from the measurement flow path 341 into the front side sub-passage, passes through the front side sub-passage, and is discharged from the second outlet 313 to the outside.
  • the third passage portion 703 takes in a part of the measured gas 30 from the second passage portion 702 and discharges the taken measured gas 30 to the outside from the drain hole 314.
  • the second passage portion 702 branches at a second inlet 702a with a predetermined angle with respect to the first passage portion 701. Accordingly, a separation flow is generated in the vicinity of the second inlet 702a of the second passage portion 702. Therefore, in the second passage portion 702, as shown in FIG. 6B, the flow velocity in the vicinity of the inner peripheral wall 333b of the second inlet 702a is reduced to form the low speed portion 900.
  • the third inlet 703 a of the third passage portion 703 is disposed in the low-speed portion 900 of the separated flow generated at the second inlet 702 a of the second passage portion 702. Accordingly, the amount of air flowing into the third passage portion 703 is small, and most of the air flows to the second passage portion 702. Thereby, the measurement precision deterioration of the flow volume detection part 602 accompanying a flow velocity fall can be suppressed.
  • the first passage portion 701 extending in a straight line can discharge water droplets and foreign matters contained in the measurement target gas using the inertia of the measurement target gas 30 when the flow velocity is relatively high. .
  • the inertial force is weak and the effect is reduced.
  • water droplets adhere to the wall surface and the liquid film forms It is easy to generate. As the liquid film grows, the height of the liquid film increases, and gradually moves in the air flow direction along the wall surface due to the inertia of the air.
  • the third inlet 703a of the third passage portion 703 is provided to be opened on the inner peripheral wall 333b of the second groove portion 333 constituting the second passage portion 702. Accordingly, the liquid film can be actively flowed from the second passage portion 702 into the third passage portion 703, and the liquid film is prevented from entering the flow passage detection portion 602 side of the second passage portion 702, thereby detecting the flow rate. A reduction in measurement accuracy at the unit 602 can be suppressed.
  • the third passage portion 703 is formed to be inclined obliquely so as to shift from the distal end side to the proximal end side as it moves from the other end 318 side of the housing 301 toward the one end 317 side. . Therefore, for example, when the base 301 and the distal end of the housing 301 are attached to the main passage 124 in a posture in which the housing 301 is disposed vertically, the third passage portion 703 is used when the air flow is stopped due to the engine operation stop.
  • the water droplets inside can be moved by their own weight and returned from the third inlet 703a to the second passage portion 702, and the water droplets can be prevented from staying in the third passage portion 703.
  • the drain hole 314 is formed through the back cover 304 as shown in FIG. 6C. And it arrange
  • FIG. 6C The drain hole 314 is formed through the back cover 304 as shown in FIG. 6C. And it arrange
  • the one end 317 of the housing 301 is orthogonal to the front and back surfaces of the housing 301, that is, the front cover 303 and the back cover 304. Therefore, the gas to be measured 30 flowing in the main flow direction through the main passage 124 collides with the one end 317, so that separation is performed on the front surface side and the back surface side of the housing 301 in a direction away from the front cover 303 and the back cover 304. A flow is generated.
  • the thickness of the flow velocity distribution of the separation flow gradually increases as it proceeds from the one end 317, which is the separation start point, in the main flow direction of the gas 30 to be measured.
  • the static pressure generated outside the housing 301 and at a position closer to the one end 317 of the housing 301 than the drain hole 314 is lower than the static pressure at the terminal end of the third groove 334, and the negative pressure
  • an air flow from the terminal end of the third groove 334 via the drain hole 314 can be generated due to the pressure difference. Therefore, the liquid (liquid film) that has flowed into the third passage portion 703 can be discharged to the main passage 124 that is outside the housing 301.
  • the position where the drain hole 314 is provided is preferably closer to the one end 317 of the housing 301.
  • the distance LH from the one end 317 of the housing 301 to the drain hole 314 is It is preferable to set the distance LB from one end 317 of 301 to the other end 318 to be half or less.
  • FIG. 7A is a diagram showing a pressure gradient inside the third passage portion 703 having the sudden reduction structure portion 704a
  • FIG. 7B is a diagram showing a pressure gradient inside the third passage portion 703 not having the sudden reduction structure portion 704a. It is. 7A and 7B, the thin line in the figure is a pressure contour line.
  • the third passage portion 703 is provided with a rapidly reducing structure portion 704a as a pressure loss generating means.
  • the sudden reduction structure portion 704a is provided between the third inlet 703a and the third outlet 703b of the third passage portion 703, and reduces the cross-sectional area of the third passage portion 703 in a step shape.
  • the sudden contraction structure portion 704a is provided at a position deviated to the third outlet 703b side from the central position between the third inlet 703a and the third outlet 703b of the third passage portion 703, In particular, it is provided at a position close to the third outlet 703b.
  • the sudden contraction structure 704a generates a pressure loss by generating a separation flow in a fluid such as air or water droplets flowing from the third inlet 703a of the third passage 703 toward the drain hole 314 which is the third outlet 703b. Can do.
  • the pressure gradient in the vicinity of the third outlet 703b can be reduced by the pressure loss generated in the vicinity of the sudden contraction structure portion 704a. Therefore, the amount of water droplets flowing out to the third outlet 703b can be limited.
  • the pressure difference from the third inlet 703a of the third passage portion 703 to just before the third outlet 703b is ⁇ P1
  • the inside and outside of the drain hole 314 That is, the pressure gradient when the pressure difference between the sub-passage and the main passage 124 is ⁇ P2 is large as shown in FIG. 7B.
  • ⁇ Pw is the minimum pressure difference for discharging water that does not allow water droplets to enter the second passage portion 702
  • ⁇ Px is the pressure difference that is the limit of the water discharge capacity of the third outlet 703b
  • the abrupt reduction structure portion 704a reduces the passage cross-sectional area in a step shape to generate a separation flow in the water droplet between the abrupt reduction structure portion 704a and the third outlet 703b. Therefore, the pressure difference ⁇ P1 ′ becomes larger than ⁇ P1, and water droplets are easily guided to the third outlet 703b. And the pressure difference ⁇ P2 ′ inside and outside the drain hole 314, which is the third outlet 703b, becomes smaller than ⁇ P2, and the pressure difference necessary to discharge water while maintaining the magnitude relationship of ⁇ P2 ′> ⁇ Pw is maintained. Since ⁇ P2 ′ ⁇ Px, the inflow of water droplets exceeding the discharge capacity limit of the drain hole 314 can be suppressed.
  • the sudden reduction structure portion 704a is formed in the vicinity of the third outlet 703b.
  • the sudden reduction structure portion 704a is provided in the third passage portion 703 except for the change in the cross-sectional area of the third outlet 703b itself. It only has to be. Therefore, for example, the sudden reduction structure portion 704a may be provided in the vicinity of the first inlet 703a of the third passage portion 703.
  • the configuration in which the sudden reduction structure portion 704a is provided only on one side in the groove width direction of the second groove portion 333 constituting the third passage portion 703 has been described.
  • the stepped shape is formed not only on one side but also on both sides. It may be reduced.
  • both sides of a groove width direction may communicate.
  • the rapid reduction structure portion 704a is not limited to the configuration provided in the housing main body 302, and may be configured to protrude from the back cover 304. Furthermore, the rapid reduction structure portion 704a is not limited to the one that is reduced in a step shape, but may be a gradual reduction, and the number is not limited to one and may be provided in a plural number.
  • the position where the sudden contraction structure portion 704a is provided changes the pressure gradient immediately before the third outlet 703b and secures the volume of the third passage portion 703 as close as possible to the vicinity of the third outlet 703b of the third passage portion 703.
  • it is effective to provide buffer performance for accumulating water, so it is desirable to provide it in the vicinity of the third outlet 703b.
  • the rapid contraction structure portion 704a is provided as the pressure loss generating means between the third inlet 703a and the third outlet 703b of the third passage portion 703, the third passage portion 703 is provided in the third passage portion 703.
  • Water droplets that are drawn into the third outlet 703b, which is the drainage hole 314, can be effectively guided to the third outlet 703b by the pressure gradient generated by the pressure loss occurring before and after the sudden contraction structure portion 704a.
  • FIGS. 8A and 8B are diagrams illustrating a specific example of the thermal flow meter according to the second embodiment.
  • the pressure loss generating means is constituted by a passage resistance structure.
  • the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • the passage resistance structure portion 705a is provided in the vicinity of the third outlet 703b of the third passage portion 703.
  • the passage resistance structure portion 705a has a cylindrical shape with a circular cross-section protruding from the bottom wall surface of the third groove portion 334.
  • the third passage portion 703 extends from the third inlet 703a toward the third outlet 703b with a constant cross-sectional area.
  • the third passage portion 703 is arranged in the groove width direction along the shape of the passage resistance structure portion 705a at the place where the passage resistance structure portion 705a is provided. It has a bulging shape.
  • the passage resistance structure 705a generates a pressure loss by generating a separation flow in a fluid such as air or water droplets flowing from the third inlet 703a of the third passage 703 toward the drain hole 314 which is the third outlet 703b. Can do.
  • the pressure gradient in the vicinity of the third outlet 703b can be reduced by the pressure loss generated in the vicinity of the passage resistance structure portion 705a. Accordingly, the water droplets drawn into the third passage portion 703 and directed to the third outlet 703b, which is the drain hole 314, are effectively third due to the pressure gradient generated by the pressure loss occurring before and after the passage resistance structure portion 705a. It can lead to the outlet 703b.
  • the passage resistance structure portion 705a is provided in the vicinity of the third outlet 703b, but if it is provided between the third inlet 703a and the third outlet 703b of the third passage portion 703.
  • the passage resistance structure portion 705b may be provided in the vicinity of the third inlet 703a of the third passage portion 703.
  • the passage resistance structure portions 705a and 705b may not have a circular cross-sectional shape, and the passage cross-sectional area of the third passage portion 703 may be changed by the passage resistance structure portions 705a and 705b.
  • passage resistance structure portions 705a and 705b may be provided on the back cover 304, or a plurality of passage resistance structure portions 705a and 705b may be provided. And, it is most effective to change the pressure gradient immediately before the third outlet 703b at the position where the passage resistance structure portions 705a and 705b are provided.
  • FIGS. 9A and 9B are diagrams illustrating a specific example of the thermal flow meter according to the third embodiment.
  • the pressure loss generating means is composed of an orifice structure.
  • the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • the orifice structure portion 706a is provided in the vicinity of the third outlet 703b of the third passage portion 703.
  • the orifice structure portion 706a has a convex shape protruding from one groove wall surface of the third groove portion 334.
  • the third passage portion 703 extends from the third inlet 703a toward the third outlet 703b with a constant cross-sectional area.
  • the orifice structure portion 706a causes flow separation around the orifice structure portion 706a and generates pressure loss. Accordingly, the pressure gradient from the third inlet 703a to the orifice structure 706a is increased, and water droplets are easily guided to the vicinity of the orifice structure 706a, while the pressure difference between the inside and outside of the drain hole 314 that is the third outlet 703b is weakened. The amount of water droplets flowing out from the drain hole 314 at a time is reduced, and the inflow of water droplets exceeding the discharge capacity of the drain hole 314 can be suppressed.
  • the orifice structure portion 706a is provided in the vicinity of the third outlet 703b. However, it may be provided between the third inlet 703a and the third outlet 703b of the third passage portion 703. That's fine. Further, the orifice structure portion 706a may not only protrude from the groove wall surface on one side of the second passage portion 703 but may protrude from the groove wall surface on both sides, and may protrude from the groove bottom surface of the third passage portion 703. Further, a structure protruding from the back cover 304 may be used.
  • the orifice structure part 706a may be provided in the vicinity of the 3rd entrance 703a of the 3rd channel
  • the position where the orifice structures 706a and 706b are provided is most effective when the pressure gradient immediately before the third outlet 703b is changed.
  • the bent structure portion 707a is provided in the vicinity of the third outlet 703b of the third passage portion 703.
  • the third passage portion 703 extends from the third inlet 703a toward the third outlet 703b with a constant cross-sectional area, and the bent structure portion 707a bends the third passage portion 703 in the vicinity of the third outlet 703b. It is formed by.
  • the bending angle ⁇ is set to 89 ° to 91 °.
  • the bent structure portion 707a causes flow separation around the bent structure portion 707a, thereby generating a pressure loss. Therefore, the pressure gradient from the third inlet 703a to the bent structure portion 707a is increased, and water droplets are easily guided to the vicinity of the bent structure portion 707a. The amount of water droplets flowing out from the drain hole 314 at a time is reduced, and the inflow of water droplets exceeding the discharge capacity of the drain hole 314 can be suppressed.
  • the third passage portion 703 is formed to be inclined obliquely so as to shift from the distal end side to the proximal end side as it moves from the other end 318 side of the housing 301 toward the one end 317 side.
  • the bent structure portion 707 a is bent toward the base end side of the housing 301 at the end portion on the one end side of the housing 301. Therefore, for example, when the base 301 and the distal end of the housing 301 are attached to the main passage 124 in a posture in which the housing 301 is disposed vertically, the third passage portion 703 is used when the air flow is stopped due to the engine operation stop.
  • the water droplets inside can be moved by their own weight and discharged from the third inlet 703a, and the water droplets can be prevented from staying in the third passage portion 703.
  • a bent structure portion 707a is provided in the vicinity of the third outlet 703b as shown in FIG. 10A, but it is provided between the third inlet 703a and the third outlet 703b of the third passage portion 703. That's fine.
  • the bending angle ⁇ is not limited to 89 ° to 91 °, and may be any angle that can generate a pressure loss by generating a separation flow when the fluid passes.
  • the bent structure portion 707b may be provided in the vicinity of the third inlet 703a of the third passage portion 703, or may be installed at a plurality of two or more locations. The position where the bent portions 707a and 707b are provided is most effective when the pressure gradient immediately before the third outlet 703b is changed. Therefore, the bent portions 707a and 707b are preferably provided in the vicinity of the third outlet 703b.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a specific example of the thermal flow meter according to the fifth embodiment.
  • the pressure loss generating means is constituted by a rapidly expanding structure.
  • the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • the rapid expansion structure portion 708a is provided in the vicinity of the third outlet 703b of the third passage portion 703.
  • the sudden expansion structure 708a widens the passage width of the third passage 703 extending from the third inlet 703a toward the third outlet 703b with a constant cross-sectional area in the vicinity of the third outlet 703b. Is formed by.
  • the rapid expansion structure portion 708a causes flow separation around the rapid expansion structure portion 708a and generates pressure loss. Accordingly, the pressure gradient from the third inlet 703a to the sudden expansion structure 708a is increased, and water droplets are easily guided to the vicinity of the sudden expansion structure 708a, while the pressure difference between the inside and outside of the drain hole 314 which is the third outlet 703b. Becomes weaker, the amount of water droplets flowing out from the drain hole 314 at a time is reduced, and the inflow of water drops exceeding the discharge capacity of the drain hole 314 can be suppressed.
  • a suddenly enlarged structure portion 708a is formed in the vicinity of the third outlet 703b, but it is provided in the third passage portion 703 excluding the change in the cross-sectional area of the third outlet 703b itself.
  • the rapid expansion structure portion 708a has a structure that expands in steps on both sides of the third passage 703 in the groove width direction. Other than the passage cross-sectional area before and after the structure portion 708a, it may or may not be constant.
  • path part 703 may be expanded, and both sides may be expanded.
  • the rapid expansion structure part 708a is not limited to what was expanded in the shape of a step, and may be moderate expansion, and the number is not limited to one and may be provided in plural. And, it is most effective to change the pressure gradient immediately before the third outlet 703b at the position where the rapidly expanding structure portion 708a is provided, so it is desirable to provide it near the third outlet 703b.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a specific example of the thermal flow meter according to the sixth embodiment. Note that the same components as those in the above-described embodiments are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • the sub passage is formed by cooperation of a sub passage groove formed in the housing body 302 and a cover (not shown).
  • the sub passage has a first passage portion 701, a second passage portion 702, and a third passage portion 703, similarly to the configuration of each embodiment described above.
  • the first passage portion 701 is provided from one end portion of the housing 301 to the other end portion, and communicates between the inlet 311 and the outlet 312.
  • the first passage portion 701 extends while gently curving along the flow direction of the measurement target gas 30 flowing through the main passage 124.
  • the second passage portion 702 has a detour shape that branches from the first passage portion 701 on one end side of the housing body 302 and merges with the downstream portion of the first passage portion 701 on the other end side of the housing body 302.
  • the flow rate detector 602 is provided in the middle of the position.
  • the second passage portion 702 branches from the first passage portion 701 and moves in a direction away from the first passage portion 701. And it has the curved shape which changes in the direction which approaches from the one end part side of the housing 301 toward the other end part side in the position away from the 1st channel
  • the third passage portion 703 has a third inlet 703a opened on the outer peripheral surface of the second passage portion 702, and extends from the third inlet 703a toward one end of the housing 301.
  • the cover (not shown) is provided with a drain hole 314 so as to be disposed at the terminal end of the third passage portion 703.
  • the drain hole 314 serves as a third outlet 703 b of the third passage portion 703.
  • the third passage portion 703 has a sudden reduction structure portion 704 a in the vicinity of the drain hole 314.
  • the rapid contraction structure portion 704a is provided as the pressure loss generating means between the third inlet 703a and the third outlet 703b of the third passage portion 703, the third passage portion 703 is provided in the third passage portion 703.
  • Water droplets that are drawn into the third outlet 703b, which is the drainage hole 314, can be effectively guided to the third outlet 703b by the pressure gradient generated by the pressure loss occurring before and after the sudden contraction structure portion 704a.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various designs can be made without departing from the spirit of the present invention described in the claims. It can be changed.
  • the above-described embodiment has been described in detail for easy understanding of the present invention, and is not necessarily limited to one having all the configurations described.
  • a part of the configuration of an embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of an embodiment.

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Abstract

第１通路の壁面に付着した水滴が第３通路部に引き込まれたときに、効果的に排出口へ向かう熱式流量計を得ること。 本発明の熱式流量計３００は、主通路１２４を流れる被計測気体３０を取り込む副通路と、副通路を流れる被計測気体３０との間で熱伝達を行うことにより被計測気体３０の流量を計測する流量検出部６０２を備えている。そして、副通路は、第１通路７０１と、第１通路部の途中で分岐して流量検出部６０２に向かう第２通路部７０２と、第２通路部の途中で分岐して第３出口７０３ｂに向かう第３通路部７０３を有しており、第３通路部７０３の第３入口７０３ａと第３出口７０３ｂとの間に圧力損失発生手段７０４ａが設けられている。

Description

熱式流量計
　本発明は熱式流量計に関する。
　気体の流量を計測する熱式流量計は、流量を計測するための流量検出部を備え、流量検出部と計測対象である気体との間で熱伝達を行うことにより、気体の流量を計測するように構成されている。熱式流量計では、汚損対策の観点から、サイクロンバイパスによる遠心分離や、分岐通路による慣性分離等の副通路構造が採用されている。例えば、特許文献１には、排水孔を有する熱式流量測定装置の構造が示されている。
DE 10 2008 049 843 A1
　空気流量検出装置など主通路の空気を迂回させて副通路内部に流量検出素子を配置して計測する場合、主通路を流れる空気に含まれる水滴や異物の影響を考慮した設計が必要となる。水滴が、流量検出素子表面に付着した場合、瞬時的な出力変動が発生し、計測誤差となる。特許文献１では、副通路の入口から真っ直ぐ出口に向かう第１通路から分岐した第２通路入口部で発生する剥離領域に排水孔が設けられている。
　しかし、主通路の流れが低流速から中流速の場合、水滴等は壁面に付着し測定通路の分岐部を経由して流量検出素子へ到達する。特に、特許文献１では、排水孔近傍に剥離流発生構造が無いため、排水孔近傍で圧力勾配が大きくなる。したがって、排水孔の持つ排水能力を超える量の水滴が一度に排水孔に到達した場合に、排水孔から排水しきれなかった水滴が壁面をつたって流量検出素子へ到達する懸念がある。
　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、副通路に流れ込んだ水滴を主通路に効率よく排出することができる熱式流量計を提供することである。
　上記課題を解決する本発明の熱式流量計は、主通路に配置される筐体と、該筐体に設けられて前記主通路を流れる被計測気体を取り込む副通路と、該副通路に設けられて前記被計測気体の流量を計測する流量検出部と、を備える熱式流量計であって、前記副通路は、前記筐体に開口する第１入口と前記筐体に開口する第１出口との間を連通する第１通路部と、該第１通路部に開口する第２入口と前記筐体若しくは前記第１通路部に開口する第２出口との間を連通する第２通路部と、該第２通路部に開口する第３入口と前記筐体に開口する第３出口との間を連通する第３通路部と、を有し、前記第３通路部の前記第３入口と前記第３出口との間に圧力損失発生手段が設けられていることを特徴とする。
　本発明によれば、第３通路部の第３入口と第３出口との間に、圧力損失発生手段が設けられているので、副通路に流れ込んだ水滴を第３通路部の第３出口に円滑に導くことができ、主通路に効率よく排出することができる。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熱式流量計を使用した一実施例を示すシステム図。 実施例１に係る熱式流量計の外観を示す正面図。 実施例１に係る熱式流量計の外観を示す左側面図。 実施例１に係る熱式流量計の外観を示す背面図。 実施例１に係る熱式流量計の外観を示す右側面図。 ハウジング本体の正面図。 ハウジング本体の背面図。 図３Ｂの要部を拡大して示す図。 表カバーの背面図。 図４ＡのＩＶＢ－ＩＶＢ線断面図。 裏カバーの背面図。 図５ＡのＶＢ－ＶＢ線断面図。 本発明に係わる熱式流量計の排水構造を説明する図。 本発明に係わる熱式流量計の排水構造を説明する図。 図６ＡのＣ－Ｃ線断面図。 圧力損失発生手段を有する第３通路部内部の圧力勾配を示す図。 圧力損失発生手段が無い第３通路部内部の圧力勾配を示す図。 実施例２に係る熱式流量計の具体例を示す図。 実施例２に係る熱式流量計の具体例を示す図。 実施例３に係る熱式流量計の具体例を示す図。 実施例３に係る熱式流量計の具体例を示す図。 実施例４に係る熱式流量計の具体例を示す図。 実施例４に係る熱式流量計の具体例を示す図。 実施例５に係る熱式流量計の具体例を示す図。 実施例６に係る熱式流量計の具体例を示す図。
　次に、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
［実施例１］
　図１は、電子燃料噴射方式の内燃機関制御システムに、本発明に係る熱式流量計を使用した一実施例を示すシステム図である。
　本実施例における内燃機関制御システムは、自動車用エンジンの制御システムであり、車両に搭載されている。内燃機関制御システムでは、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である例えば吸気管、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。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、本発明に係る熱式流量計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１５２は内燃機関１１０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と共に混合気を成形し、吸気弁１１６を介して燃焼室に導かれ、燃焼して機械エネルギを発生する。
　燃焼室に導かれた燃料および空気は、燃料と空気の混合状態を成しており、点火プラグ１５４の火花着火により、爆発的に燃焼し、機械エネルギを発生する。燃焼後の気体は排気弁１１８から排気管に導かれ、排気２４として排気管から車外に排出される。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。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１１０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から取り込まれて主通路１２４を流れる吸入空気である被計測気体３０の流量および温度が、熱式流量計３００により計測され、熱式流量計３００から吸入空気の流量および温度を表す電気信号が制御装置２００に入力される。また、スロットルバルブ１３２の開度を計測するスロットル角度センサ１４４の出力が制御装置２００に入力され、さらに内燃機関１１０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１１０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の出力である吸入空気の流量、および回転角度センサ１４６の出力に基づき計測された内燃機関１１０の回転速度に基づいて燃料噴射量や点火時期を演算する。これら演算結果に基づいて、燃料噴射弁１５２から供給される燃料量及び点火プラグ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、きめ細かく制御されている。制御装置２００はさらに内燃機関１１０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１１０の回転速度を制御する。
　図２は、熱式流量計３００の外観を示している。図２Ａは熱式流量計３００の正面図、図２Ｂは左側面図、図２Ｃは背面図、図２Ｄは右側面図である。熱式流量計３００は、ハウジング（筐体）３０１を備えている。ハウジング３０１は、吸気管に挿入されて主通路１２４（図１を参照）に配置される。ハウジング３０１の基端部には、吸気管に固定するためのフランジ３０５と、吸気管外部に露出する外部接続部３０６が設けられている。
　ハウジング３０１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、主通路１２４を流れる被計測気体の主流れ方向に垂直な方向に沿って延びるように配置される。ハウジング３０１には、主通路１２４を流れる被計測気体３０を取り込むための副通路が設けられており、その副通路内に被計測気体３０の流量を検出するための流量検出部６０２が配置されている。
　ハウジング３０１の主流れ方向上流側に配置される一方端部には、吸入空気などの被計測気体３０の一部を副通路に取り込むための入口（第１入口）３１１が開口している。そして、ハウジング３０１の主流れ方向下流側に配置される他方端部には、副通路から被計測気体３０を主通路１２４に戻すための第１出口３１２と第２出口３１３が開口している。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３０１の厚み方向に横並びに配置されている。
　入口３１１は、ハウジング３０１の一方端部の先端部側に設けられており、主通路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。したがって、主通路の内壁面の温度の影響を受け難くなり、気体の流量や温度の計測精度の低下を抑制できる。
　主通路の内壁面近傍では流体抵抗が大きく、主通路の平均的な流速に比べ、流速が低くなるが、本実施例の熱式流量計３００では、フランジ３０５から主通路の中央に向かって延びる薄くて長いハウジング３０１の先端部側に入口３１１が設けられているので、主通路中央部の流速の速い気体を副通路に取り込むことができる。また、副通路の第１出口３１２と第２出口３１３もハウジング３０１の先端部側に設けられているので、副通路内を流れた気体を流速の速い主通路中央部に戻すことができる。
　ハウジング３０１は、正面に略長方形の幅広面を有するのに対して、側面が狭い（厚さが薄い）形状を成している。ハウジング３０１は、主通路を流れる被計測気体の主流れ方向に沿って正面と背面が配置され、主流れ方向に対向するように側面が配置される。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。
　すなわち、本実施例の熱式流量計３００は、主通路１２４を流れる被計測気体３０の流れ方向と直交する直交面に投影されるハウジング３０１の形状が、前記の直交面上で第１の方向５０に定義される長さ寸法と、前記の直交面上で第１の方向５０（図２Ｂ参照）に対して垂直な第２の方向５１に定義される厚み寸法とを有し、厚み寸法が長さ寸法よりも小さい形状を成している。
　ハウジング３０１には、被計測気体３０の温度を計測するための温度検出部４５２が設けられている。温度検出部４５２は、長手方向中央部で且つ一方端部において他方端部側に向かって窪んだ位置に設けられており、主流れ方向に沿って突出する形状を成している。
　図３は、ハウジング３０１から表カバー３０３および裏カバー３０４を取り外した状態を示しており、図３Ａは正面図、図３Ｂは背面図、図３Ｃは図３Ｂの要部を拡大して示す図である。
　ハウジング３０１は、ハウジング本体３０２の表面と裏面に表カバー３０３及び裏カバー３０４を取り付けることによって構成される。ハウジング本体３０２には、被計測気体３０の流量を計測するための流量検出部６０２や、被計測気体３０の温度を計測するための温度検出部４５２を備える回路パッケージ４００が一体にモールド成形されている。
　そして、ハウジング本体３０２には、表カバー３０３及び裏カバー３０４との協働により副通路を成形する副通路溝が形成されている。本実施例では、ハウジング本体３０２の表裏両面に副通路溝が凹設されており、表カバー３０３及び裏カバー３０４をハウジング本体３０２の表面及び裏面にかぶせることにより、ハウジング３０１の副通路が完成する構成になっている。かかる構成とすることで、ハウジング本体３０２の成形時（樹脂モールド工程）にハウジング本体３０２の両面に設けられる金型を使用して、表側副通路溝３２１と裏側副通路溝３３１の両方をハウジング本体３０２の一部として全てを成形することが可能となる。
　副通路溝は、ハウジング本体３０２の裏面に形成された裏側副通路溝３３１と、ハウジング本体３０２の表面に形成された表側副通路溝３２１とからなる。裏側副通路溝３３１は、第１溝部３３２と、第１溝部３３２の途中で分岐する第２溝部３３３と、第２溝部３３３の途中で分岐する第３溝部３３４を有している。
　第１溝部３３２は、ハウジング本体３０２の先端部側で被計測気体３０の主流れ方向に沿うように一方端部３１７から他方端部３１８に亘って延在している。第１溝部３３２は、一方端部３１７の入口３１１から他方端部３１８に向かって略一定の断面形状で延在する直線部３３２Ａと、直線部３３２Ａから他方端部３１８の第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溝部３３２は、裏カバー３０４との協働により、副通路に被計測気体を取り込み、被計測気体に含まれる塵埃等を排出させる第１通路部７０１（図６Ｂを参照）を構成する。ハウジング３０１の入口３１１は第１通路部７０１の第１入口７０１ａとなり、ハウジング３０１の第１出口３１２は第１通路部７０１の第１出口７０１ｂとなる。
　第２溝部３３３は、第１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本体３０２の基端部側に向かって進み、ハウジング本体３０２の長手方向中央部に設けられている計測用流路３４１につながっている。第２溝部３３３は、第１溝部３３２を構成する一対の側壁面のうち、ハウジング本体３０２の基端部側に位置する側壁面３３２ａに始端部が開口しており、底壁面３３３ａが第１溝部３３２の直線部３３２Ａの底壁面３３２ｂと面一に連続している。第２溝部３３３は、計測用流路３４１に終端部がつながっている。第２溝部３３３は、裏カバー３０４との協働により、被計測気体３０を計測用流路３４１の流量検出部６０２に導き、第２出口３１３からハウジング３０１の外部に排出する第２通路部７０２（図６Ｂを参照）を形成する。第２溝部３３３の始端部は第２通路部７０２の第２入口７０２ａとなる。
　第３溝部３３４は、図３Ｃに示すように、第２溝部３３３の内周襞３３３ｂに始端部３３４ａが開口している。第３溝部３３４は、第２溝部３３３に開口する始端部３３４ａからハウジング３０１の一方端部３１７側に向かって延在するように設けられている。第３溝部３３４の終端部３３４ｂは、始端部３３４ａよりもハウジング３０１の一方端部３１７側の位置に設けられており、裏カバー３０４に開口する排水孔３１４が対向配置される。第３溝部３３４の底襞面３３４ｃは、第２溝部３３３の底壁面３３３ａと面一に連続している。
　第３溝部３３４は、第３溝部３３４の始端部３３４ａと終端部３３４ｂとの間の位置において始端部３３４ａよりも溝幅Ｗが拡大された拡大部が設けられており、裏カバー３０４で覆われることによって所定の室内空間を有するバッファ室が形成される。第３溝部３３４は、裏カバー３０４との協働により、副通路に浸入した水滴を排出する第３通路部７０３を形成する（図６Ｂを参照）。第３溝部３３４の始端部３３４ａは、第３通路部７０３の第３入口７０３ａとなり、裏カバー３０４の排水孔３１４は第３通路部７０３の第３出口７０３ｂとなる。
　第３溝部３３４は、始端部３３４ａと終端部３３４ｂとの間の位置に配置された突起部３３４ｄを有している。突起部３３４ｄは、第３通路部７０３の断面積を段差状に縮小させる急縮小構造部７０４ａを有する。突起部３３４ｄは、始端部３３４ａと終端部３３４ｂの間の中央位置よりも終端部３３４ｂに接近した位置に設けられており、本実施例では、終端部３３４ｂの近傍位置に設けられている。突起部３３４ｄは、第３通路部７０３の縮小部分の断面積が裏カバー３０４の排水孔３１４の開口面積よりも大きい値となるように、その大きさが設定されている。
　計測用流路３４１は、ハウジング本体３０２を厚さ方向に貫通して形成されており、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。計測用流路３４１は、回路パッケージ４００の流路露出部４３０よりもハウジング本体３０２の他方端部３１８側に第２溝部３３３の他端が開口している。第２溝部３３３は、計測用流路３４１に近づくにつれて溝深さが深くなる形状を有しており、特に計測用流路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と裏面４３２のうち、流量検出部６０２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、裏面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る作用を有する。
　被計測気体３０は、第２溝部３３３内を流れるにつれてハウジング３０１の表側（図３Ｂで図の奥側）の方向に徐々に移動する。そして、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において流路露出部４３０の表面４３１の方を流れる。一方、質量の大きい異物は遠心力によって急激な進路変更が困難なため、急傾斜部３３３ｄに沿って流れることができず、計測用流路３４１において流路露出部４３０の裏面４３２の方を流れる。
　流量検出部６０２は、回路パッケージ４００の流路露出部４３０の表面４３１に設けられている。流量検出部６０２では、流路露出部４３０の表面４３１の方に流れた被計測気体３０との間で熱伝達が行われ、流量が計測される。被計測気体３０は、回路パッケージ４００の流路露出部４３０の表面４３１側と裏面４３２側を通過すると、ハウジング３０１の一方端部３１７側で計測用流路３４１から表側副通路溝３２１に流れ込み、表側副通路溝３２１内を流れて第２出口３１３から主通路１２４に排出される。
　表側副通路溝３２１は、図３Ａに示すように、ハウジング３０１の一方端部３１７側で計測用流路３４１に一端が開口する。そして、ハウジング３０１の他方端部３１８の第２出口３１３に他端が連通する。表側副通路溝３２１は、計測用流路３４１からハウジング３０１の先端部側に移行するに従って漸次他方端部３１８に向かって進むようにカーブし、ハウジング３０１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る形状を有している。
　この実施例では、裏側副通路溝３３１で構成される流路は曲線を描きながらハウジング３０１の先端部側から基端部側に向かい、最もフランジ３０５に接近した位置では、副通路を流れる被計測気体３０は主通路１２４の主流れ方向に対して逆方向の流れとなる。そして、この逆方向の流れの部分でハウジング３０１の裏面側に設けられた裏側副通路が、表面側に設けられた表側副通路につながる。
　計測用流路３４１は、回路パッケージ４００の流路露出部４３０によって、表面４３１側の空間と裏面４３２側の空間に分けられており、ハウジング本体３０２によって分けられてはいない。即ち、計測用流路３４１は、ハウジング本体３０２の表面と裏面とを貫通して形成されており、この一つの空間に回路パッケージ４００が片持ち状に突出して配置されている。このような構成とすることで、１回の樹脂モールド工程でハウジング本体３０２の表裏両面に副通路溝を成形でき、また計測用流路３４１によって表裏両面の副通路溝を繋ぐ構造を合わせて成形することが可能となる。尚、回路パッケージ４００はハウジング本体３０２の固定部３５１、３５２、３５３に樹脂モールドにより埋設して固定されている。
　また、上記した構成によれば、ハウジング本体３０２の樹脂モールド成形と同時に、回路パッケージ４００をハウジング本体３０２にインサートして実装することができる。なお、回路パッケージ４００よりもハウジング３０１の一方端部側と他方端部側のどちらか一方をハウジング３０１の幅方向（第２の方向５１）に貫通した構成とすることで、裏側副通路溝３３１と表側副通路溝３２１とをつなぐ副通路形状を１回の樹脂モールド工程で成形することも可能である。
　ハウジング３０１の表側副通路は、表側副通路溝３２１を構成する一対の側壁面の溝高さ方向上側の側壁上端部と表カバー３０３の裏面とが密着することによって形成される。そして、ハウジング３０１の裏側副通路は、裏側副通路溝３３１を構成する一対の側壁面の溝高さ方向上側の側壁上端部と裏カバー３０４の裏面とが密着することによって形成される。
　図３Ａ及び図３Ｂに示すように、ハウジング本体３０２には、フランジ３０５と副通路溝が形成された部分との間に空洞部３４２が形成されている。空洞部３４２は、ハウジング本体３０２を厚さ方向に貫通することによって形成されている。この空洞部３４２の中に、回路パッケージ４００の接続端子４１２と外部接続部３０６の外部端子の内端３０６ａとを接続する端子接続部３２０が露出して配置されている。接続端子４１２と内端３０６ａとは、スポット溶接あるいはレーザ溶接などにより、電気的に接続される。空洞部３４２は、表カバー３０３と裏カバー３０４をハウジング本体３０２に取り付けることによって閉塞され、空洞部３４２の周囲が表カバー３０３と裏カバー３０４とレーザ溶接されて密封される。
　図４Ａは、表カバーの背面図、図４Ｂは、図４ＡのＩＶＢ－ＩＶＢ線断面図である。
　表カバー３０３と裏カバー３０４は、ハウジング本体３０２の表面と裏面にそれぞれ取り付けられて表側副通路溝３２１及び裏側副通路溝３３１との協働により副通路を形成する。表カバー３０３と裏カバー３０４は、薄い板状であり、広い冷却面を備える形状を成している。このため熱式流量計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３０により冷却されやすい効果を有している。
　表カバー３０３は、ハウジング本体３０２の表面を覆う大きさを有している。表カバー３０３の裏面には、ハウジング本体３０２の表側副通路溝３２１を閉塞する第５領域３６１と、ハウジング本体３０２の計測用流路３４１の表側を閉塞する第６領域３６２と、空洞部３４２の表側を閉塞する第７領域３６３が形成されている。そして、第５領域３６１と第６領域３６２の幅方向両側には、ハウジング本体３０２の表側副通路溝３２１の側壁上端部が入り込む凹部３６１ａが凹設されている。また、第７領域３６３の周囲には、空洞部３４２の表側外周端部が入り込む凹部３６３ａが凹設されている。
　そして、表カバー３０３の裏面には、回路パッケージ４００の流路露出部４３０の先端とハウジング本体３０２の計測用流路３４１との間の隙間に挿入される凸部３６４が設けられている。また、回路パッケージ４００の流路露出部４３０の表面４３１に対向する位置には、インサート成形により金属プレート５０１が設けられている。
　図５Ａは、裏カバーの背面図、図５Ｂは、図５ＡのＶＢ－ＶＢ線断面図である。
　裏カバー３０４は、ハウジング本体３０２の裏面を覆う大きさを有している。裏カバー３０４の裏面には、ハウジング本体３０２の裏側副通路溝３３１の第１溝部３３２を閉塞する第１領域３７１Ａと、第２溝部３３３を閉塞する第２領域３７１Ｂと、第３溝部３３４を閉塞する第３領域３７１Ｃと、ハウジング本体３０２の計測用流路３４１の裏側を閉塞する第４領域３７２と、空洞部３４２の裏側を閉塞する第５領域３７３が形成されている。そして、第１領域３７１Ａ、第２領域３７１Ｂ、第４領域３７２の幅方向両側と、第３領域３７１Ｃの周囲には、ハウジング本体３０２の裏側副通路溝３３１の側壁上端部が入り込む凹部３７１ａが凹設されている。また、第５領域３７３の周囲には、空洞部３４２の裏側外周端部が入り込む凹部３７３ａが凹設されている。
　裏カバー３０４の裏面には、回路パッケージ４００の流路露出部４３０の先端とハウジング本体３０２の計測用流路３４１との間の隙間に挿入される凸部３７４が設けられている。凸部３７４は、表カバー３０３の凸部３６４と協働して、回路パッケージ４００の流路露出部４３０の先端とハウジング本体３０２の計測用流路３４１との間の隙間を埋める。
　裏カバー３０４には、副通路に連通する排水孔３１４が穿設されている。排水孔３１４は、ハウジング本体３０２に裏カバー３０４を取り付けた状態でハウジング本体３０２の第３溝部３３４を閉塞する第３領域に貫通して形成されており、副通路内で第３通路部７０３に取り込まれた液体をハウジング３０１の外部に排出させることができる。
　図６Ａは、本発明に係わる熱式流量計の要部を拡大して示す図、図６Ｂは、図６Ａにおける裏カバー３０４を省略して示した図、図６Ｃは、図６ＡのＣ－Ｃ線断面図である。
　ハウジング３０１の副通路は、ハウジング３０１の入口３１１と第１出口３１２との間を連通する第１通路部７０１と、第１通路部７０１に開口する第２入口７０２ａと計測用流路３４１を介して第２出口３１３との間を連通する第２通路部７０２と、第２通路部７０２に開口する第３入口７０３ａと裏カバー３０４に開口する第３出口７０３ｂとの間を連通する第３通路部７０３を有する。
　第１通路部７０１は、ハウジング３０１の第１溝部３３２（図３Ｂを参照）が裏カバー３０４の第１領域３７１Ａ（図５Ａを参照）で覆われることにより形成され、第２通路部７０２は、ハウジング３０１の第２溝部３３３（図３Ｂを参照）が裏カバー３０４の第２領域３７１Ｂ（図５Ａを参照）で覆われることにより構成される。そして、第３通路部７０３は、ハウジング３０１の第３溝部３３４（図３Ｂを参照）が裏カバー３０４の第３領域３７１Ｃ（図５Ａを参照）で覆われることにより構成される。
　第１通路部７０１は、主通路１２４を流れる被計測気体３０の一部を入口３１１から取り込み、その取り込んだ被計測気体３０を第１出口３１２から主通路１２４に排出する。第２通路部７０２は、第１通路部７０１から被計測気体３０の一部を取り込み、その取り込んだ被計測気体３０を計測用流路３４１に設けられている流量検出部６０２に導く。流量検出部６０２を通過した被計測気体３０は、計測用流路３４１から表側副通路に流れ込み、表側副通路を通過して第２出口３１３から外部に排出される。第３通路部７０３は、第２通路部７０２から被計測気体３０の一部を取り込み、その取り込んだ被計測気体３０を排水孔３１４から外部に排出する。
　第２通路部７０２は、第２入口７０２ａにおいて第１通路部７０１に対して所定の角度を有して分岐している。したがって、第２通路部７０２の第２入口７０２ａ付近では、剥離流が発生する。したがって、第２通路部７０２では、図６Ｂに示すように、第２入口７０２ａの内周壁３３３ｂ付近の流速が低下して低速部９００が形成される。第３通路部７０３の第３入口７０３ａは、第２通路部７０２の第２入口７０２ａで発生する剥離流の低速部９００に配置されている。したがって、第３通路部７０３へ流入する空気量は少なく、大部分の空気が第２通路部７０２へ流れる。これにより、流速低下に伴う流量検出部６０２の計測精度悪化を抑制できる。
　また、一直線状に延在する第１通路部７０１は、比較的流速が早い場合、被計測気体３０の慣性を利用して被計測気体中に含まれる水滴や異物を排出することが可能となる。しかし、流速が低下した場合は慣性力が弱く、その効果は低減する。特に、副通路内の流速低下や副通路内の第１通路部７０１と第２通路部７０２との間の分岐部分で発生する剥離部における低速部９００では、水滴が壁面に付着し液膜が発生し易い。液膜が成長するにつれ、液膜高さが増加し空気の慣性により、壁面を伝わり空気流れ方向へ徐々に移動する。
　これに対して、本実施例では、第２通路部７０２を構成する第２溝部３３３の内周壁３３３ｂに、第３通路部７０３の第３入口７０３ａが開口して設けられている。したがって、液膜を第２通路部７０２から第３通路部７０３に積極的に流入させることができ、液膜が第２通路部７０２の流量検出部６０２側に進入するのを抑制し、流量検出部６０２での計測精度低下を抑制できる。
　第３通路部７０３は、ハウジング３０１の他方端部３１８側から一方端部３１７側に向かって移行するにしたがって先端部側から基端部側に移行するように斜めに傾斜して形成されている。したがって、例えばハウジング３０１の基端部と先端部が上下に配置される姿勢状態で主通路１２４に取り付けられている場合に、エンジン運転停止により空気の流れがなくなったときに、第３通路部７０３内の水滴を自重により移動させて第３入口７０３ａから第２通路部７０２にもどすことができ、第３通路部７０３内に水滴が滞留するのを防ぐことができる。
　排水孔３１４は、図６Ｃに示すように、裏カバー３０４を貫通して形成されている。そして、ハウジング本体３０２の第３溝部３３４に対向する位置に配置されて、第３溝部３３４とハウジング３０１の外部との間を連通している。
　ハウジング３０１の一方端部３１７は、ハウジング３０１の表面及び裏面、すなわち、表カバー３０３及び裏カバー３０４に対して直交している。したがって、主通路１２４を主流れ方向に流れる被計測気体３０が一方端部３１７に衝突することによって、ハウジング３０１の表面側と裏面側には、表カバー３０３及び裏カバー３０４から離れる方向に流れる剥離流が発生する。剥離流の流速分布の厚さは、剥離開始点である一方端部３１７から被計測気体３０の主流れ方向に進むにつれて徐々に厚くなる。
　したがって、第３溝部３３４の終端部の静圧に対して、ハウジング３０１の外部でかつ排水孔３１４よりもハウジング３０１の一方端部３１７側の位置で発生する静圧の方が低くなり、負圧となり、その圧力差により第３溝部３３４の終端部から排水孔３１４を経由する空気流れを発生させることができる。したがって、第３通路部７０３に流入した液体（液膜）を、ハウジング３０１の外部である主通路１２４に排出することが可能となる。
　剥離流の流速は、剥離開始点が最も早くなるため、ハウジング３０１の一方端部３１７と排水孔３１４との距離が近いほどその負圧効果は大きくなる。したがって、排水孔３１４を設ける位置は、ハウジング３０１の一方端部３１７に近い方が好ましく、例えば、図６Ａに示すように、ハウジング３０１の一方端部３１７から排水孔３１４までの距離ＬＨを、ハウジング３０１の一方端部３１７から他方端部３１８までの距離ＬＢの２分の１以下にすることが好ましい。
　図７Ａは、急縮小構造部７０４ａを有する第３通路部７０３の内部の圧力勾配を示す図、図７Ｂは、急縮小構造部７０４ａを有しない第３通路部７０３の内部の圧力勾配を示す図である。図７Ａ、図７Ｂにおいて、図中の細線は圧力等高線とする。
　図７Ｂに示すように、第３通路部７０３が急縮小構造部７０４ａを有していない場合、圧力勾配は、排水孔３１４である第３出口７０３ｂ付近で急峻となる。したがって、第３通路部７０３内に流入した水滴は、排水孔３１４である第３出口７０３ｂ付近まで水位が上昇することによって第３出口７０３ｂから排出される。
　したがって、第３出口７０３ｂ付近まで圧力差ΔＰ１が小さい場合、水滴が第３出口７０３ｂに到達しづらい。また、第３通路部７０３の第３出口７０３ｂ付近から第３出口７０３ｂの外までの圧力差ΔＰ２が大きい場合、すなわち、第３出口７０３ｂの内側と外側との間の圧力差が大きい場合、水滴が第３出口７０３ｂ付近に達したときに一度に大量の水滴が第３出口７０３ｂに流入し、流入量が第３出口７０３ｂの排出能力を超えるおそれがある。かかる場合には、第３通路部７０３内に引き込めなくなった水滴が第２通路部７０２内に溢れて、第２通路部７０２の流量検出部６０２に影響を与えることが懸念される。
　本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、第３通路部７０３に、圧力損失発生手段として急縮小構造部７０４ａを設けている。急縮小構造部７０４ａは、第３通路部７０３の第３入口７０３ａと第３出口７０３ｂとの間に設けられており、第３通路部７０３の断面積を段差状に縮小させている。本実施例では、急縮小構造部７０４ａは、第３通路部７０３の第３入口７０３ａと第３出口７０３ｂとの間の中央位置よりも第３出口７０３ｂ側に偏倚した位置に設けられており、特に第３出口７０３ｂに接近した近傍位置に設けられている。急縮小構造部７０４ａは、第３通路部７０３の第３入口７０３ａから第３出口７０３ｂである排水孔３１４に向かって流れる空気や水滴などの流体に剥離流を発生させて圧力損失を発生させることができる。そして、急縮小構造部７０４ａ近傍で発生した圧力損失により、第３出口７０３ｂ近傍の圧力勾配を小さくすることができる。したがって、第３出口７０３ｂへ流出する水滴の量を制限することが出来る。
　例えば、第３通路部７０３が急縮小構造部７０４ａを有していない場合、第３通路部７０３の第３入口７０３ａから第３出口７０３ｂの直前までの圧力差をΔＰ１、排水孔３１４の内外、すなわち副通路と主通路１２４との圧力差をΔＰ２とした場合の圧力勾配は、図７Ｂに示すように、ΔＰ２の圧力差が大きい。第２通路部７０２内に水滴が浸入しない必要最低限の水排出のための圧力差をΔＰｗ、第３出口７０３ｂの水排出能力限界となる圧力差をΔＰｘとしたとき、ΔＰ２＞ΔＰｗとなり、水を排出するために必要な圧力差を有する。しかしながら、ΔＰ２＞ΔＰｘとなることで、例えば排水孔３１４に水排出能力限界を超える水量の水が一度に流入した場合に、第３通路部７０３内に水を引き込むことが出来ずに、第２通路部７０２内に水滴が浸入し、流量検出部６０２に影響を与えることが懸念される。
　一方、本実施例では、急縮小構造部７０４ａにより、通路断面積を段差状に縮小させて急縮小構造部７０４ａと第３出口７０３ｂとの間の水滴に剥離流を発生させる。したがって、圧力差ΔＰ１’がΔＰ１より大きくなり、第３出口７０３ｂに水滴が誘導され易くなる。そして、第３出口７０３ｂである排水孔３１４の内外の圧力差ΔＰ２’は、ΔＰ２より小さくなり、ΔＰ２’＞ΔＰｗの大小関係は維持して水を排出するために必要な圧力差を有するものの、ΔＰ２’＜ΔＰｘとなり排水孔３１４の排出能力限界以上の水滴の流入を抑制することができる。したがって、排水孔３１４が詰まることによる第３通路部７０３内に水滴を引き込む力の低下を防ぎ、第３通路部７０３に引き込めなかった水滴の第２通路部７０２内への浸入を防ぎ、流量検出部への影響を低減することができる。
　本実施例では、第３出口７０３ｂの近傍に急縮小構造部７０４ａが形成されているが、第３出口７０３ｂ自体の断面積変化を除いて急縮小構造部７０４ａを第３通路部７０３内に設けていればよい。したがって、例えば、急縮小構造部７０４ａを、第３通路部７０３の第１入口７０３ａの近傍に設けてもよい。また、本実施例では、第３通路部７０３を構成する第２溝部３３３の溝幅方向片側にだけ、急縮小構造部７０４ａを設けた構成について説明したが、片側だけでなく両側から段差状に縮小してもよい。また、第３通路部７０３の高さ方向を連通しなければ、溝幅方向両側が連通してもよい。
　そして、急縮小構造部７０４ａの前後の通路断面積以外は一定でも一定でなくてもよい。また、急縮小構造部７０４ａは、ハウジング本体３０２に設ける構成に限定されるものではなく、裏カバー３０４から突出する構成としてもよい。さらに、急縮小構造部７０４ａは、段差状に縮小したものに限定されるものではなく、緩やかな縮小でもよく、また、その数は、一つに限定されるものではなく複数設けてもよい。
　そして、急縮小構造部７０４ａを設ける位置は、第３出口７０３ｂ直前の圧力勾配を変化させることと、第３通路部７０３の第３出口７０３ｂの近傍まで出来るだけ第３通路部７０３の容積を確保して水を溜めるバッファ性能を持たせることが効果的であるため、第３出口７０３ｂ近傍に設けるのが望ましい。
　本発明によれば、第３通路部７０３の第３入口７０３ａと第３出口７０３ｂとの間に、圧力損失発生手段として急縮小構造部７０４ａが設けられているので、第３通路部７０３内に引き込まれて排水孔３１４である第３出口７０３ｂに向かう水滴を、急縮小構造部７０４ａの前後で圧力損失が発生することにより生じる圧力勾配によって効果的に第３出口７０３ｂへ導くことができる。一方で、第３通路部７０３の第３出口７０３ｂ近傍の圧力勾配を小さくすることが出来るため、排水孔３１４の水排出能力限界を超えずに水を排出することができ、排出できない水滴が第２通路部７０２に浸入するのを防ぎ、第２通路部７０２の流量検出部６０２を水滴から保護することができる。
［実施例２］
　次に、本発明の実施例２について説明する。
　図８Ａ及び図８Ｂは、実施例２に係る熱式流量計の具体例を説明する図である。
　本実施例において特徴的なことは、圧力損失発生手段を通路抵抗構造部により構成したことである。なお、実施例１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を省略する。
　図８Ａに示す例では、通路抵抗構造部７０５ａは、第３通路部７０３の第３出口７０３ｂの近傍に設けられている。通路抵抗構造部７０５ａは、第３溝部３３４の底壁面から突出する断面形状が円形の円柱形状を有している。
　第３通路部７０３は、一定の断面積で第３入口７０３ａから第３出口７０３ｂに向かって延在している。第３通路部７０３は、通路抵抗構造部７０５ａによって断面積が変化するのを防ぐために、通路抵抗構造部７０５ａが設けられている場所においては通路抵抗構造部７０５ａの形状に沿って溝幅方向に膨らむ形状を有している。
　通路抵抗構造部７０５ａは、第３通路部７０３の第３入口７０３ａから第３出口７０３ｂである排水孔３１４に向かって流れる空気や水滴などの流体に剥離流を発生させて圧力損失を発生させることができる。そして、通路抵抗構造部７０５ａ近傍で発生した圧力損失により、第３出口７０３ｂ近傍の圧力勾配を小さくすることができる。したがって、第３通路部７０３内に引き込まれて排水孔３１４である第３出口７０３ｂに向かう水滴を、通路抵抗構造部７０５ａの前後で圧力損失が発生することにより生じる圧力勾配によって効果的に第３出口７０３ｂへ導くことができる。一方で、第３通路部７０３の第３出口７０３ｂ近傍の圧力勾配を小さくすることが出来るため、排水孔３１４の水排出能力限界を超えずに水を排出することができ、排出できない水滴が第２通路部７０２に浸入するのを防ぎ、第２通路部７０２の流量検出部６０２を水滴から保護することができる。
　図８Ａに示す例では、第３出口７０３ｂの近傍に通路抵抗構造部７０５ａが設けられているが、第３通路部７０３の第３入口７０３ａと第３出口７０３ｂとの間に設けられていればよく、図８Ｂに示すように、通路抵抗構造部７０５ｂを第３通路部７０３の第３入口７０３ａ近傍に設けてもよい。また、通路抵抗構造部７０５ａ、７０５ｂは、断面形状が円形でなくてもよく、通路抵抗構造部７０５ａ、７０５ｂにより第３通路部７０３の通路断面積が変化してもよい。さらに、通路抵抗構造部７０５ａ、７０５ｂは、裏カバー３０４に設けてもよく、複数設置しても良い。そして、通路抵抗構造部７０５ａ、７０５ｂを設ける位置は、第３出口７０３ｂ直前の圧力勾配を変化させることが最も効果的であるため、第３出口７０３ｂ近傍に設けるのが望ましい。
［実施例３］
　次に、本発明の実施例３について説明する。
　図９Ａ及び図９Ｂは、実施例３に係る熱式流量計の具体例を説明する図である。
　本実施例において特徴的なことは、圧力損失発生手段をオリフィス構造部により構成したことである。なお、実施例１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を省略する。
　図９Ａに示す例では、オリフィス構造部７０６ａは、第３通路部７０３の第３出口７０３ｂの近傍に設けられている。オリフィス構造部７０６ａは、第３溝部３３４の一方の溝壁面から突出する凸形状を有している。第３通路部７０３は、一定の断面積で第３入口７０３ａから第３出口７０３ｂに向かって延在している。
　オリフィス構造部７０６ａは、オリフィス構造部７０６ａ周りに流れの剥離を生じさせ、圧力損失を発生させる。したがって、第３入口７０３ａからオリフィス構造部７０６ａまでの圧力勾配が大きくなり、オリフィス構造部７０６ａ近傍へ水滴が誘導され易くなり、一方で第３出口７０３ｂである排水孔３１４の内外の圧力差は弱まり、排水孔３１４から一度に流出する水滴の量が減少し、排水孔３１４の排出能力以上の水滴の流入を抑制できる。
　本実施例では、図９Ａに示すように第３出口７０３ｂ近傍にオリフィス構造部７０６ａが設けられているが、第３通路部７０３の第３入口７０３ａと第３出口７０３ｂの間に設けられていればよい。また、オリフィス構造部７０６ａは、第２通路部７０３の片側の溝壁面から突出するだけでなく、両側の溝壁面から突出してもよく、また、第３通路部７０３の溝底面から突出してもよく、さらに、裏カバー３０４から突出した構造でもよい。そして、オリフィス構造部７０６ａは、図９Ｂに示すオリフィス構造部７０６ｂのように、第３通路部７０３の第３入口７０３ａの近傍に設けてもよく、複数設置しても良い。そして、オリフィス構造部７０６ａ、７０６ｂを設ける位置は、第３出口７０３ｂ直前の圧力勾配を変化させることが最も効果的であるため、第３出口７０３ｂ近傍に設けるのが望ましい。
［実施例４］
　次に、本発明の実施例４について説明する。
　本実施例において特徴的なことは、圧力損失発生手段を折れ曲がり構造部により構成したことである。なお、実施例１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を省略する。
　図１０Ａに示す例では、折れ曲がり構造部７０７ａは、第３通路部７０３の第３出口７０３ｂの近傍に設けられている。第３通路部７０３は、一定の断面積で第３入口７０３ａから第３出口７０３ｂに向かって延在しており、折れ曲がり構造部７０７ａは、第３出口７０３ｂの近傍で第３通路部７０３が折れ曲がることによって形成されている。本実施例では、曲がり角度θが８９°～９１°に設定されている。
　折れ曲がり構造部７０７ａは、折れ曲がり構造部７０７ａ周りに流れの剥離を生じさせ、圧力損失を発生させる。したがって、第３入口７０３ａから折れ曲がり構造部７０７ａまでの圧力勾配が大きくなり、折れ曲がり構造部７０７ａ近傍へ水滴が誘導され易くなり、一方で第３出口７０３ｂである排水孔３１４の内外の圧力差は弱まり、排水孔３１４から一度に流出する水滴の量が減少し、排水孔３１４の排出能力以上の水滴の流入を抑制できる。
　第３通路部７０３は、ハウジング３０１の他方端部３１８側から一方端部３１７側に向かって移行するにしたがって先端部側から基端部側に移行するように斜めに傾斜して形成されており、折れ曲がり構造部７０７ａによって、ハウジング３０１の一方端部側の端部でハウジング３０１の基端部側に向かって折曲されている。したがって、例えばハウジング３０１の基端部と先端部が上下に配置される姿勢状態で主通路１２４に取り付けられている場合に、エンジン運転停止により空気の流れがなくなったときに、第３通路部７０３内の水滴を自重により移動させて第３入口７０３ａから排出させることができ、第３通路部７０３内に水滴が滞留するのを防ぐことができる。
　本実施例では、図１０Ａに示すように第３出口７０３ｂ近傍に折れ曲がり構造部７０７ａが設けられているが、第３通路部７０３の第３入口７０３ａと第３出口７０３ｂの間に設けられていればよい。また、曲がり角度θは、８９°～９１°に限定されるものではなく、流体が通過する際に剥離流を生じさせて圧力損失を発生させることができる角度であればよい。また、図１０Ｂに示すように、折れ曲がり構造部７０７ｂを第３通路部７０３の第３入口７０３ａ近傍に設けてもよく、２箇所以上の複数箇所に設置しても良い。そして、折れ曲がり部７０７ａ、７０７ｂを設ける位置は、第３出口７０３ｂ直前の圧力勾配を変化させることが最も効果的であるため、第３出口７０３ｂ近傍に設けるのが望ましい。
［実施例５］
　次に、本発明の実施例５について説明する。
　図１１は、実施例５に係る熱式流量計の具体例を説明する図である。
　本実施例において特徴的なことは、圧力損失発生手段を急拡大構造部により構成したことである。なお、実施例１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を省略する。
　図１１に示す例では、急拡大構造部７０８ａは、第３通路部７０３の第３出口７０３ｂの近傍に設けられている。急拡大構造部７０８ａは、一定の断面積で第３入口７０３ａから第３出口７０３ｂに向かって延在している第３通路部７０３の通路幅を第３出口７０３ｂの近傍で段差状に広げることによって形成されている。
　急拡大構造部７０８ａは、急拡大構造部７０８ａ周りに流れの剥離を生じさせ、圧力損失を発生させる。したがって、第３入口７０３ａから急拡大構造部７０８ａまでの圧力勾配が大きくなり、急拡大構造部７０８ａ近傍へ水滴が誘導され易くなり、一方で第３出口７０３ｂである排水孔３１４の内外の圧力差は弱まり、排水孔３１４から一度に流出する水滴の量が減少し、排水孔３１４の排出能力以上の水滴の流入を抑制できる。
　本実施例では、図１１に示すように、第３出口７０３ｂの近傍に急拡大構造部７０８ａが形成されているが、第３出口７０３ｂ自体の断面積変化を除く第３通路部７０３内に設ければよい。また、本実施例では、急拡大構造部７０８ａは、第３通路７０３の溝幅方向両側に段差状に広がる構成を有しているが、両側でなく片側のみを拡大してもよく、急拡大構造部７０８ａ前後の通路断面積以外は一定でも一定でなくてもよい。また、第３通路部７０３の高さ方向の片側を拡大してもよく、両側を拡大しても良い。そして、急拡大構造部７０８ａは、段差状に拡大したものに限定されるものではなく、緩やかな拡大でもよく、また、その数は、一つに限定されるものではなく複数設けてもよい。そして、急拡大構造部７０８ａを設ける位置は、第３出口７０３ｂ直前の圧力勾配を変化させることが最も効果的であるため、第３出口７０３ｂ近傍に設けるのが望ましい。
［実施例６］
　次に、本発明の実施例６について説明する。
　図１２は、実施例６に係る熱式流量計の具体例を説明する図である。なお、上述の各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を省略する。
　本実施例は、上述の各実施例とは副通路の形状が異なっている。副通路は、ハウジング本体３０２に形成された副通路溝と、不図示のカバーとの協働により形成される。副通路は、上述の各実施例の構成と同様に、第１通路部７０１、第２通路部７０２、第３通路部７０３を有している。第１通路部７０１は、ハウジング３０１の一方端部から他方端部に亘って設けられており、入口３１１と出口３１２との間を連通している。第１通路部７０１は、主通路１２４を流れる被計測気体３０の流れ方向に沿って緩やかに湾曲しながら延在している。
　第２通路部７０２は、ハウジング本体３０２の一方端部側で第１通路部７０１から分岐して、ハウジング本体３０２の他方端部側で第１通路部７０１の下流部に合流する迂回形状を有しており、その途中位置に流量検出部６０２が設けられている。第２通路部７０２は、第１通路部７０１から分岐して第１通路部７０１から離れる方向に移行する。そして、第１通路部７０１から離れた位置でハウジング３０１の一方端部側から他方端部側に向かって移行し、次いで第１通路部７０１に向かって接近する方向に移行する湾曲形状を有する。
　第３通路部７０３は、第２通路部７０２の外周面に第３入口７０３ａが開口し、第３入口７０３ａからハウジング３０１の一方端部側に向かって延在する。不図示のカバーには、第３通路部７０３の終端部に配置されるように、排水孔３１４が設けられている。排水孔３１４は、第３通路部７０３の第３出口７０３ｂとなる。第３通路部７０３は、排水孔３１４の近傍に急縮小構造部７０４ａを有している。
　本発明によれば、第３通路部７０３の第３入口７０３ａと第３出口７０３ｂとの間に、圧力損失発生手段として急縮小構造部７０４ａが設けられているので、第３通路部７０３内に引き込まれて排水孔３１４である第３出口７０３ｂに向かう水滴を、急縮小構造部７０４ａの前後で圧力損失が発生することにより生じる圧力勾配によって効果的に第３出口７０３ｂへ導くことができる。一方で、第３通路部７０３の第３出口７０３ｂ近傍の圧力勾配を小さくすることが出来るため、排水孔３１４の水排出能力限界を超えずに水を排出することができ、排出できない水滴が第２通路部７０２に浸入するのを防ぎ、第２通路部７０２の流量検出部６０２を水滴から保護することができる。
　以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、前記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。さらに、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
３０　　被計測気体
１２４　主通路
３００　熱式流量計
３０１　ハウジング（筐体）
３０２　ハウジング本体
３０３　表カバー
３０４　裏カバー
３１１　入口（第１通路の第１入口）
３１２　第１出口（第１通路部の第１出口）
３１３　第２出口（第２通路部の第２出口）
３１４　排水孔
６０２　流量検出部
７０１　第１通路部
７０１ａ　第１入口
７０１ｂ　第１出口
７０２　第２通路部
７０２ａ　第２入口
７０２ｂ　第２出口
７０３　第３通路部
７０３ａ　第３入口
７０３ｂ　第３出口
７０４ａ　急縮小構造部（圧力損失発生手段）
７０５ａ　通路抵抗構造部（圧力損失発生手段）
７０６ａ　オリフィス構造部（圧力損失発生手段）
７０７ａ　折れ曲がり構造部（圧力損失発生手段）
７０８ａ　急拡大構造部（圧力損失発生手段）

Claims (10)

  1. 　主通路に配置される筐体と、該筐体に前記主通路を流れる被計測気体を取り込む副通路と、該副通路で前記被計測気体の流量を計測する流量検出部と、を備える熱式流量計であって、
    　前記副通路は、
    　前記筐体に開口する第１入口と前記筐体に開口する第１出口との間を連通する第１通路部と、
    　該第１通路部に開口する第２入口と前記筐体若しくは前記第１通路部に開口する第２出口との間を連通する第２通路部と、
    　該第２通路部に開口する第３入口と前記筐体に開口する第３出口との間を連通する第３通路部と、を有し、
    　前記第３通路部の前記第３入口と前記第３出口との間に圧力損失発生手段が設けられていることを特徴とする熱式流量計。
  2. 　前記圧力損失発生手段は、前記第３出口の近傍位置に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の熱式流量計。
  3. 　前記圧力損失発生手段は、前記第３通路部の通路断面積を段差状に縮小させた急縮小構造部を有することを特徴とする請求項１または２に記載の熱式流量計。
  4. 　前記圧力損失発生手段は、オリフィス構造部を有することを特徴とする請求項１または２に記載の熱式流量計。
  5. 　前記圧力損失発生手段は、前記第３入口から前記第３出口に向かって流れる流体の抵抗となる通路抵抗構造部を有することを特徴とする請求項１または２に記載の熱式流量計。
  6. 　前記圧力損失発生手段は、前記第３通路部の通路途中位置で折曲された折れ曲がり構造部を有することを特徴とする請求項１または２に記載の熱式流量計。
  7. 　前記圧力損失発生手段は、前記第３通路部の通路断面積を段差状に拡大させた急拡大構造部を有することを特徴とする請求項１または２に記載の熱式流量計。
  8. 　前記第３出口は、前記第３入口よりも前記第１入口が開口する前記筐体の一方端部側の位置に配置さ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。
  9. 　前記第１通路部は、前記主通路を流れる被計測気体の流れ方向に沿って延在し、
    　前記第２通路部は、前記第１通路部から離れる方向に移行し、該第１通路部から離れた位置で前記第１出口が開口する前記筐体の他方端部側から前記筐体の一方端部側に向かって移行し、次いで前記第１通路部に向かって接近する方向に移行する湾曲形状を有し、
    　前記第３通路部は、前記第２通路部の内周面に前記第３入口が開口し、前記第３入口から前記筐体の一方端部側に向かって延在することを特徴とする請求項８に記載の熱式流量計。
  10. 　前記第１通路部は、前記主通路を流れる被計測気体の流れ方向に沿って延在し、
    　前記第２通路部は、前記第１通路部から離れる方向に移行し、該第１通路部から離れた位置で前記第１入口が開口する前記筐体の一方端部側から前記筐体の他方端部側に向かって移行し、次いで前記第１通路部に向かって接近する方向に移行する湾曲形状を有し、
    　前記第３通路部は、前記第２通路部の外周面に前記第３入口が開口し、前記第３入口から前記筐体の一方端部側に向かって延在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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