JP3404251B2 - 流量検出装置 - Google Patents
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- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば内燃機関
の吸入空気量を計測する場合等に用いられ、発熱体又は
発熱体により加熱された部分から流体への熱伝達現象に
基づいて流体の流速又は流量を計測するための流量検出
装置に関するものである。
の吸入空気量を計測する場合等に用いられ、発熱体又は
発熱体により加熱された部分から流体への熱伝達現象に
基づいて流体の流速又は流量を計測するための流量検出
装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図１８は例えば特公平５−７６５９号公
報に示された従来のブリッジタイプの感熱式の流量セン
サを示す断面図、図１９は図１８の保護膜を取り除いて
示す平面図である。図において、シリコン半導体からな
る平板状の基材１上には、窒化シリコンからなる絶縁性
の支持膜２が形成されている。支持膜２上には、それぞ
れ感熱抵抗体であるパーマロイからなる発熱抵抗３、測
温抵抗４，５及び比較抵抗６が形成されている。発熱抵
抗３は測温抵抗４，５の間に配置され、比較抵抗６は測
温抵抗４から所定の間隔をおいて配置されている。
報に示された従来のブリッジタイプの感熱式の流量セン
サを示す断面図、図１９は図１８の保護膜を取り除いて
示す平面図である。図において、シリコン半導体からな
る平板状の基材１上には、窒化シリコンからなる絶縁性
の支持膜２が形成されている。支持膜２上には、それぞ
れ感熱抵抗体であるパーマロイからなる発熱抵抗３、測
温抵抗４，５及び比較抵抗６が形成されている。発熱抵
抗３は測温抵抗４，５の間に配置され、比較抵抗６は測
温抵抗４から所定の間隔をおいて配置されている。
【０００３】支持膜２及び各抵抗４〜６上には、窒化シ
リコンからなる絶縁性の保護膜７が形成されている。ま
た、発熱抵抗３及び測温抵抗４，５が形成されている部
分の基材１には空気スペース８が設けられており、これ
によりブリッジ部９が形成されている。さらに、空気ス
ペース８は、窒化シリコンを傷めないエッチング液を用
いて、開口部１０から基材１の一部を除去することによ
り設けられている。
リコンからなる絶縁性の保護膜７が形成されている。ま
た、発熱抵抗３及び測温抵抗４，５が形成されている部
分の基材１には空気スペース８が設けられており、これ
によりブリッジ部９が形成されている。さらに、空気ス
ペース８は、窒化シリコンを傷めないエッチング液を用
いて、開口部１０から基材１の一部を除去することによ
り設けられている。
【０００４】このような従来の流量センサでは、比較抵
抗６で検出された基材１の温度よりも２００℃高い温度
になるように、発熱抵抗３に通電する加熱電流が、制御
回路（図示せず）により制御されている。このとき、発
熱抵抗３の下部には空気スペース８が設けられているた
め、発熱抵抗３で発生した熱は比較抵抗６まで殆ど伝導
されず、比較抵抗６の温度は空気温度とほぼ等しくな
る。
抗６で検出された基材１の温度よりも２００℃高い温度
になるように、発熱抵抗３に通電する加熱電流が、制御
回路（図示せず）により制御されている。このとき、発
熱抵抗３の下部には空気スペース８が設けられているた
め、発熱抵抗３で発生した熱は比較抵抗６まで殆ど伝導
されず、比較抵抗６の温度は空気温度とほぼ等しくな
る。
【０００５】発熱抵抗３で発生した熱は、支持膜２及び
保護膜３等を介して測温抵抗４，５に伝導される。この
とき、発熱抵抗３及び測温抵抗４，５は対称の形状を有
しているため、空気の流れがない場合には、測温抵抗
４，５の抵抗値に差は生じない。これに対し、空気の流
れがある場合には、上流側の測温抵抗は空気により冷却
されるが、下流側の測温抵抗は、発熱抵抗３から空気を
介して熱が伝達されるため、上流側の測温抵抗ほどは冷
却されない。
保護膜３等を介して測温抵抗４，５に伝導される。この
とき、発熱抵抗３及び測温抵抗４，５は対称の形状を有
しているため、空気の流れがない場合には、測温抵抗
４，５の抵抗値に差は生じない。これに対し、空気の流
れがある場合には、上流側の測温抵抗は空気により冷却
されるが、下流側の測温抵抗は、発熱抵抗３から空気を
介して熱が伝達されるため、上流側の測温抵抗ほどは冷
却されない。
【０００６】例えば、図１９の矢印Ａ方向への気流が生
じた場合、測温抵抗４の温度は測温抵抗５の温度よりも
低くなり、両者の抵抗値の差は流速が大きいほど拡大さ
れる。従って、測温抵抗４，５の抵抗値の差を検出する
ことにより、流速が測定される。また、測定抵抗４，５
のどちらの温度が低いかによって、流体の流れの方向も
検出される。
じた場合、測温抵抗４の温度は測温抵抗５の温度よりも
低くなり、両者の抵抗値の差は流速が大きいほど拡大さ
れる。従って、測温抵抗４，５の抵抗値の差を検出する
ことにより、流速が測定される。また、測定抵抗４，５
のどちらの温度が低いかによって、流体の流れの方向も
検出される。
【０００７】また、図２０は従来のダイヤフラムタイプ
の感熱式流量センサを示す断面図、図２１は図２０の保
護膜を取り除いて示す平面図である。発熱抵抗３及び測
温抵抗４，５が形成されている部分の基材１は、エッチ
ング等の手段により裏面から除去されており、これによ
りダイヤフラム部１１が形成されている。なお、流量検
出の原理はブリッジタイプと同様である。
の感熱式流量センサを示す断面図、図２１は図２０の保
護膜を取り除いて示す平面図である。発熱抵抗３及び測
温抵抗４，５が形成されている部分の基材１は、エッチ
ング等の手段により裏面から除去されており、これによ
りダイヤフラム部１１が形成されている。なお、流量検
出の原理はブリッジタイプと同様である。
【０００８】さらに、図２２は従来の感熱式流量センサ
の配置状態の一例を示す断面図であり、ここでは感熱式
流量センサを自動車用エンジンの吸入空気量センサとし
て使用した例を示している。図において、感熱式の流量
センサ１２及びこの流量センサ１２に接続された回路部
１３を有する流量検出装置１４は、エアクリーナエレメ
ント１５の下流に接続されている。また、流量検出装置
１４の下流には、スロットル弁１６が設けられている。
の配置状態の一例を示す断面図であり、ここでは感熱式
流量センサを自動車用エンジンの吸入空気量センサとし
て使用した例を示している。図において、感熱式の流量
センサ１２及びこの流量センサ１２に接続された回路部
１３を有する流量検出装置１４は、エアクリーナエレメ
ント１５の下流に接続されている。また、流量検出装置
１４の下流には、スロットル弁１６が設けられている。
【０００９】このような構成では、エアクリーナエレメ
ント１５に吸入空気中のダスト１７が捕捉されるため、
走行するに従って目詰まりが生じ、エアクリーナエレメ
ント１５の下流側の気流に偏りが発生してくる。即ち、
気流は、始め主に矢印Ｂのように流れるが、エアクリー
ナエレメント１５にダスト１７が付着することによっ
て、矢印Ｃ又はＤのように流れる。また、流量センサ１
２の下流側にはスロットル弁１６が配置されているた
め、流量センサ１２の下流側にも流れの偏りが発生す
る。
ント１５に吸入空気中のダスト１７が捕捉されるため、
走行するに従って目詰まりが生じ、エアクリーナエレメ
ント１５の下流側の気流に偏りが発生してくる。即ち、
気流は、始め主に矢印Ｂのように流れるが、エアクリー
ナエレメント１５にダスト１７が付着することによっ
て、矢印Ｃ又はＤのように流れる。また、流量センサ１
２の下流側にはスロットル弁１６が配置されているた
め、流量センサ１２の下流側にも流れの偏りが発生す
る。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上記のように構成され
た従来の感熱式流量センサにおいては、これを流体通路
内に配置しただけでは、センサ前縁で流れが剥離されて
渦が不規則に発生し、また発生した渦がセンサに再付着
するため、センサ表面の流れの乱れが大きく、Ｓ／Ｎ比
が低下して、十分な感度が得られなかった。
た従来の感熱式流量センサにおいては、これを流体通路
内に配置しただけでは、センサ前縁で流れが剥離されて
渦が不規則に発生し、また発生した渦がセンサに再付着
するため、センサ表面の流れの乱れが大きく、Ｓ／Ｎ比
が低下して、十分な感度が得られなかった。
【００１１】これに対し、例えば特開平５−１４２００
８号公報又は特開平６−５０７８３号公報には、流体通
路の内壁面、又は流体通路内に配置されたケーシングの
内壁面にセンサを配置するものが示されているが、図２
２に示したように、流れに偏りが生じた場合には、十分
な検出性能が得られなかった。一般に、流体通路内の流
れに偏りを生じた場合、通路内壁部の流速変動は、通路
中央部の流速変動に比べて非常に大きくなる。従って、
流体通路の壁面にセンサを配置した場合には、流量検出
特性に大きなエラーが発生する。
８号公報又は特開平６−５０７８３号公報には、流体通
路の内壁面、又は流体通路内に配置されたケーシングの
内壁面にセンサを配置するものが示されているが、図２
２に示したように、流れに偏りが生じた場合には、十分
な検出性能が得られなかった。一般に、流体通路内の流
れに偏りを生じた場合、通路内壁部の流速変動は、通路
中央部の流速変動に比べて非常に大きくなる。従って、
流体通路の壁面にセンサを配置した場合には、流量検出
特性に大きなエラーが発生する。
【００１２】さらに、特開平６−５０７８３号公報に
は、偏平した矩形状のケーシング内にセンサを配置する
ものが示されているが、計測流体の流れの方向を軸とし
た軸対称構造となっておらず、非対称であるため、流体
通路内を通過する流量が同一でも、流れに偏りが生じた
場合は、偏りの方向によってケーシング内を流れる流量
が変動し、流量検出特性にエラーが発生する。
は、偏平した矩形状のケーシング内にセンサを配置する
ものが示されているが、計測流体の流れの方向を軸とし
た軸対称構造となっておらず、非対称であるため、流体
通路内を通過する流量が同一でも、流れに偏りが生じた
場合は、偏りの方向によってケーシング内を流れる流量
が変動し、流量検出特性にエラーが発生する。
【００１３】この発明は、上記のような問題点を解決す
ることを課題としてなされたものであり、計測感度及び
Ｓ／Ｎ比を向上させることができ、かつ流体通路内に流
れの偏りが発生しても流量検出特性の変化を小さく抑え
ることができる流量検出装置を得ることを目的とする。
ることを課題としてなされたものであり、計測感度及び
Ｓ／Ｎ比を向上させることができ、かつ流体通路内に流
れの偏りが発生しても流量検出特性の変化を小さく抑え
ることができる流量検出装置を得ることを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る流
量検出装置は、流体通路内に設けられている検出管、こ
の検出管内に設けられ、一定の幅を有する組込部と、こ
の組込部の一端部に隣接し先端から組込部へ向けて幅が
徐々に広くなっている拡幅部とを有し、検出管の軸線に
垂直な断面を均等に２分割するように配置されている支
持部材、及び検出管内に露出するように組込部の側面に
組み込まれている感熱式の流量センサを備え、検出管の
支持部材よりも上流側には、検出管の内径の１／２以上
の長さを有し内径が一定の直管部が設けられているもの
である。
量検出装置は、流体通路内に設けられている検出管、こ
の検出管内に設けられ、一定の幅を有する組込部と、こ
の組込部の一端部に隣接し先端から組込部へ向けて幅が
徐々に広くなっている拡幅部とを有し、検出管の軸線に
垂直な断面を均等に２分割するように配置されている支
持部材、及び検出管内に露出するように組込部の側面に
組み込まれている感熱式の流量センサを備え、検出管の
支持部材よりも上流側には、検出管の内径の１／２以上
の長さを有し内径が一定の直管部が設けられているもの
である。
【００１５】請求項２の発明に係る流量検出装置は、組
込部の両端部に拡幅部が隣接しているものである。
込部の両端部に拡幅部が隣接しているものである。
【００１６】
【００１７】請求項３の発明に係る流量検出装置は、主
通路管内に流体通路が形成されており、検出管は主通路
管に対して同軸上に配置されているものである。
通路管内に流体通路が形成されており、検出管は主通路
管に対して同軸上に配置されているものである。
【００１８】
【００１９】請求項４の発明に係る流量検出装置は、検
出管の支持部材よりも下流側に、検出管の内径の１／２
以上の長さを有し内径が一定の直管部が設けられている
ものである。
出管の支持部材よりも下流側に、検出管の内径の１／２
以上の長さを有し内径が一定の直管部が設けられている
ものである。
【００２０】請求項５の発明に係る流量検出装置は、検
出管がベルマウス状の流体流入口を有しているものであ
る。
出管がベルマウス状の流体流入口を有しているものであ
る。
【００２１】請求項６の発明に係る流量検出装置は、検
出管の外径が、長さ方向の中央部から両端部へ向けて徐
々に小さくなっているものである。
出管の外径が、長さ方向の中央部から両端部へ向けて徐
々に小さくなっているものである。
【００２２】請求項７の発明に係る流量検出装置は、流
体通路内に設けられ、一定の幅を有し側面に凹部が設け
られている組込部と、この組込部の一端部に隣接し先端
から組込部へ向けて幅が徐々に広くなっている拡幅部と
を有する支持部材、及び組込部の側面よりも引っ込んだ
状態で凹部内に組み込まれている感熱式の流量センサを
備えたものである。
体通路内に設けられ、一定の幅を有し側面に凹部が設け
られている組込部と、この組込部の一端部に隣接し先端
から組込部へ向けて幅が徐々に広くなっている拡幅部と
を有する支持部材、及び組込部の側面よりも引っ込んだ
状態で凹部内に組み込まれている感熱式の流量センサを
備えたものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
について説明する。 実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１による流
量検出装置を示す正面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線断
面図、図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
について説明する。 実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１による流
量検出装置を示す正面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線断
面図、図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【００２４】図において、流体通路２１は、主通路管２
２内に形成されている。主通路管２２の壁部には、回路
部２３を収納したケース２４が固定されている。回路部
２３には、発熱量制御回路や出力回路等が設けられてい
る。ケース２４には、流体通路２１内に突出した支柱２
５が固定されている。この支柱２５の先端部には、円筒
状の検出管２６が主通路管２２と同軸になるように固定
されている。
２内に形成されている。主通路管２２の壁部には、回路
部２３を収納したケース２４が固定されている。回路部
２３には、発熱量制御回路や出力回路等が設けられてい
る。ケース２４には、流体通路２１内に突出した支柱２
５が固定されている。この支柱２５の先端部には、円筒
状の検出管２６が主通路管２２と同軸になるように固定
されている。
【００２５】検出管２６内には、その軸線に垂直な断面
を均等に２分割するように支持部材２７が固定されてい
る。支持部材２７は、一定の幅を有する組込部２７ａ
と、この組込部２７ａの両端部に隣接し先端から組込部
２７ａへ向けて幅が徐々に広くなっている拡幅部２７
ｂ，２７ｃとを有している。検出管２６の支持部材２７
よりも上流側及び下流側には、検出管２６の内径Ｄの１
／２（半径）以上の長さを有し（Ｌ１≧Ｄ／２，Ｌ２≧
Ｄ／２）、内径が一定の直管部２６ａ，２６ｂが設けら
れている。
を均等に２分割するように支持部材２７が固定されてい
る。支持部材２７は、一定の幅を有する組込部２７ａ
と、この組込部２７ａの両端部に隣接し先端から組込部
２７ａへ向けて幅が徐々に広くなっている拡幅部２７
ｂ，２７ｃとを有している。検出管２６の支持部材２７
よりも上流側及び下流側には、検出管２６の内径Ｄの１
／２（半径）以上の長さを有し（Ｌ１≧Ｄ／２，Ｌ２≧
Ｄ／２）、内径が一定の直管部２６ａ，２６ｂが設けら
れている。
【００２６】支持部材２７の組込部２７ａの側面には、
感熱式の流量センサ（流量検出素子）２８が検出管２６
内に露出するように組み込まれている。流量センサ２８
の構成及び動作原理は、図１８又は図２０のものと同様
である。検出構造体２９は、支持部材２７及び流量セン
サ２８により構成されている。流量センサ２８と回路部
２３とは、支柱２５に沿って設けられている複数の導体
リード３０を介して電気的に接続されている。ケース２
４には、電源供給及び外部出力用のコネクタ３１が設け
られている。
感熱式の流量センサ（流量検出素子）２８が検出管２６
内に露出するように組み込まれている。流量センサ２８
の構成及び動作原理は、図１８又は図２０のものと同様
である。検出構造体２９は、支持部材２７及び流量セン
サ２８により構成されている。流量センサ２８と回路部
２３とは、支柱２５に沿って設けられている複数の導体
リード３０を介して電気的に接続されている。ケース２
４には、電源供給及び外部出力用のコネクタ３１が設け
られている。
【００２７】上記のように構成された流量検出装置にお
いては、流体通路２１を流れる計測流体の流速分布に偏
りが生じても、またその偏りの方向が変動しても、同一
の流量であれば、主通路管２２の軸上での流速変動は小
さく、検出管２６に流入する流量の変化は小さい。
いては、流体通路２１を流れる計測流体の流速分布に偏
りが生じても、またその偏りの方向が変動しても、同一
の流量であれば、主通路管２２の軸上での流速変動は小
さく、検出管２６に流入する流量の変化は小さい。
【００２８】また、流体の流れの方向を図２の矢印Ａ方
向とすると、支持部材２７は、流量センサ２８の上流側
で徐々に幅広になっているため、検出管２６内の流路断
面が絞られて流速が加速され、支持部材２７の表面での
剥離が抑制される。また、流量センサ２８の表面が検出
管２６の内壁面と対向しているため、流れが平行に規制
され、剥離のない安定化された流れとなり、良好なＳ／
Ｎ比が得られる。さらに、流れが流量センサ２８の表面
で平行であるため、流体中のダストが流量センサ２８に
衝突し付着するのが防止される。従って、長期に渡る使
用によっても、流量検出特性の変化が生じにくくなる。
向とすると、支持部材２７は、流量センサ２８の上流側
で徐々に幅広になっているため、検出管２６内の流路断
面が絞られて流速が加速され、支持部材２７の表面での
剥離が抑制される。また、流量センサ２８の表面が検出
管２６の内壁面と対向しているため、流れが平行に規制
され、剥離のない安定化された流れとなり、良好なＳ／
Ｎ比が得られる。さらに、流れが流量センサ２８の表面
で平行であるため、流体中のダストが流量センサ２８に
衝突し付着するのが防止される。従って、長期に渡る使
用によっても、流量検出特性の変化が生じにくくなる。
【００２９】さらに、組込部２７ａの下流側にも拡幅部
２７ｃが設けられているため、この部分における流れの
剥離が抑制され、検出管２６内の流体抵抗が小さくな
る。これにより、流量センサ２８の表面を流れる流体の
流速を増加させることができ、良好な検出感度を得るこ
とができるとともに、流量センサ２８の表面に流れの乱
れが発生しにくくなり、良好なＳ／Ｎ比を得ることがで
きる。
２７ｃが設けられているため、この部分における流れの
剥離が抑制され、検出管２６内の流体抵抗が小さくな
る。これにより、流量センサ２８の表面を流れる流体の
流速を増加させることができ、良好な検出感度を得るこ
とができるとともに、流量センサ２８の表面に流れの乱
れが発生しにくくなり、良好なＳ／Ｎ比を得ることがで
きる。
【００３０】さらにまた、支持部材２７は検出管２６内
の流路断面を２分割するように配置され、流量センサ２
８は検出管２６内の中央部に配置されているため、検出
管２６内に流れの偏りが残っていても、その影響を最小
限にすることができ、計測エラーを小さくすることがで
きる。
の流路断面を２分割するように配置され、流量センサ２
８は検出管２６内の中央部に配置されているため、検出
管２６内に流れの偏りが残っていても、その影響を最小
限にすることができ、計測エラーを小さくすることがで
きる。
【００３１】また、検出管２６に流入した流体は、直管
部２６ａで流れの方向が整えられ、さらに支持部材２７
の拡幅部２７ｂが整流フィンの役割を果たして流れの方
向が整えられるため、流体通路２１における流体の流れ
の偏りが修正され、流量検出特性の変化がより小さくな
る。
部２６ａで流れの方向が整えられ、さらに支持部材２７
の拡幅部２７ｂが整流フィンの役割を果たして流れの方
向が整えられるため、流体通路２１における流体の流れ
の偏りが修正され、流量検出特性の変化がより小さくな
る。
【００３２】ここで、直管部２６ａによる整流効果は、
その長さが長いほど大きくなるが、支持部材２７の拡幅
部２７ｂによる整流効果と組み合わせた場合、発明者ら
の実験結果によれば流路半径Ｄ／２以上の長さがあれば
十分に発揮されることが確認された。これにより、検出
管２６を不必要に長くせずに、十分な整流効果を得るこ
とができる。
その長さが長いほど大きくなるが、支持部材２７の拡幅
部２７ｂによる整流効果と組み合わせた場合、発明者ら
の実験結果によれば流路半径Ｄ／２以上の長さがあれば
十分に発揮されることが確認された。これにより、検出
管２６を不必要に長くせずに、十分な整流効果を得るこ
とができる。
【００３３】さらに、上記の例では、組込部２７ａの両
端に拡幅部２７ｂ，２７ｃが設けられ、支持部材２７の
上流側及び下流側に直管部２６ａ，２６ｂが設けられて
いるため、計測流体の方向が逆方向になった場合でも、
計測感度及びＳ／Ｎ比に優れ、かつ流体通路内に流れの
偏りに対して流量検出特性の変化を小さくすることがで
きる。
端に拡幅部２７ｂ，２７ｃが設けられ、支持部材２７の
上流側及び下流側に直管部２６ａ，２６ｂが設けられて
いるため、計測流体の方向が逆方向になった場合でも、
計測感度及びＳ／Ｎ比に優れ、かつ流体通路内に流れの
偏りに対して流量検出特性の変化を小さくすることがで
きる。
【００３４】実施の形態２．次に、図４はこの発明の実
施の形態２による流量検出装置を示す正面図、図５は図
４のＶ−Ｖ線断面図、図６は図５のＶＩ−ＶＩ線断面図
である。この例では、ベルマウス状の流体流入口３２ａ
を有する検出管３２が用いられている。他の構成は、上
記実施の形態１と同様である。
施の形態２による流量検出装置を示す正面図、図５は図
４のＶ−Ｖ線断面図、図６は図５のＶＩ−ＶＩ線断面図
である。この例では、ベルマウス状の流体流入口３２ａ
を有する検出管３２が用いられている。他の構成は、上
記実施の形態１と同様である。
【００３５】このような流量検出装置では、上流側の流
れの偏りが特に大きい場合でも、ベルマウス状の流体流
入口３２ａでの縮流効果により、検出管３２内の流速分
布が均一化され、流量検出特性の変化を小さくすること
ができる。
れの偏りが特に大きい場合でも、ベルマウス状の流体流
入口３２ａでの縮流効果により、検出管３２内の流速分
布が均一化され、流量検出特性の変化を小さくすること
ができる。
【００３６】なお、上記の例では検出管３２の一端部の
みをベルマウス構造としたが、他端部も同様の構造にす
ることができ、これにより計測流体が逆流した場合にも
同様の効果が得られる。
みをベルマウス構造としたが、他端部も同様の構造にす
ることができ、これにより計測流体が逆流した場合にも
同様の効果が得られる。
【００３７】実施の形態３．次に、図７はこの発明の実
施の形態３による流量検出装置を示す正面図、図８は図
７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図、図９は図８のＩＸ−
ＩＸ線断面図である。この例では、検出管３３の外径
が、長さ方向の中央部から両端部へ向けて徐々に小さく
なっているものである。即ち、検出管３３の上流側外径
は下流へ向けてなだらかに大きくなり、下流側外径は下
流へ向けてなだらかに小さくなっている。他の構成は、
上記実施の形態１と同様である。
施の形態３による流量検出装置を示す正面図、図８は図
７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図、図９は図８のＩＸ−
ＩＸ線断面図である。この例では、検出管３３の外径
が、長さ方向の中央部から両端部へ向けて徐々に小さく
なっているものである。即ち、検出管３３の上流側外径
は下流へ向けてなだらかに大きくなり、下流側外径は下
流へ向けてなだらかに小さくなっている。他の構成は、
上記実施の形態１と同様である。
【００３８】このような流量検出装置では、検出管３３
の外周面で流れの剥離が発生するのが防止されるととも
に、検出管３３の前縁部からの渦の発生が抑制され、圧
力損失を低減することができる。このような効果は、計
測流体の流れに偏りがある場合に特に顕著である。
の外周面で流れの剥離が発生するのが防止されるととも
に、検出管３３の前縁部からの渦の発生が抑制され、圧
力損失を低減することができる。このような効果は、計
測流体の流れに偏りがある場合に特に顕著である。
【００３９】実施の形態４．次に、図１０はこの発明の
実施の形態４による流量検出装置を示す正面図、図１１
は図１０のＸＩ−ＸＩ線断面図である。図において、流
体通路２１内に突出した支柱２５の先端部には、支持部
材４１が固定されている。この支持部材４１には、感熱
式の流量センサ４２が組み込まれている。検出構造体４
３は、支持部材４１及び流量センサ４２により構成され
ている。
実施の形態４による流量検出装置を示す正面図、図１１
は図１０のＸＩ−ＸＩ線断面図である。図において、流
体通路２１内に突出した支柱２５の先端部には、支持部
材４１が固定されている。この支持部材４１には、感熱
式の流量センサ４２が組み込まれている。検出構造体４
３は、支持部材４１及び流量センサ４２により構成され
ている。
【００４０】図１２は図１１の検出構造体４３を拡大し
て示す側面図、図１３は図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線
断面図である。支持部材４１は、一定の幅を有し側面に
凹部４１ａが設けられている組込部４１ｂと、この組込
部４１ｂの一端部に隣接し先端から組込部４１ｂへ向け
て幅が徐々に広くなっている拡幅部４１ｃとを有してい
る。流量センサ４２は、組込部４１ｂの側面よりも引っ
込んだ状態で凹部４１ａ内に組み込まれている。
て示す側面図、図１３は図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線
断面図である。支持部材４１は、一定の幅を有し側面に
凹部４１ａが設けられている組込部４１ｂと、この組込
部４１ｂの一端部に隣接し先端から組込部４１ｂへ向け
て幅が徐々に広くなっている拡幅部４１ｃとを有してい
る。流量センサ４２は、組込部４１ｂの側面よりも引っ
込んだ状態で凹部４１ａ内に組み込まれている。
【００４１】即ち、流量センサ４２の表面は、支持部材
４１の側面と面一になっておらず、側面からＬ３だけ凹
となった位置に配置されている。また、寸法Ｌ３は、支
持部材４１に流量センサ４２を組み込む際に、製造誤差
を考慮しても０とならないように設計されている。従っ
て、支持部材４１及び流量センサ４２に製造の誤差があ
っても、流量センサ４２は組込部４１ｂの側面から突出
することはない。
４１の側面と面一になっておらず、側面からＬ３だけ凹
となった位置に配置されている。また、寸法Ｌ３は、支
持部材４１に流量センサ４２を組み込む際に、製造誤差
を考慮しても０とならないように設計されている。従っ
て、支持部材４１及び流量センサ４２に製造の誤差があ
っても、流量センサ４２は組込部４１ｂの側面から突出
することはない。
【００４２】このような流量検出装置では、流量センサ
４２が支持部材４１の側面よりも常に引っ込んだ状態で
組み込まれるため、装置毎の検出特性のばらつきが小さ
くなる。また、計測流体中のダストが流量センサ４２の
前縁部に付着するのが防止され、長期に渡って流量検出
特性の変化を防止することができる。
４２が支持部材４１の側面よりも常に引っ込んだ状態で
組み込まれるため、装置毎の検出特性のばらつきが小さ
くなる。また、計測流体中のダストが流量センサ４２の
前縁部に付着するのが防止され、長期に渡って流量検出
特性の変化を防止することができる。
【００４３】ここで、図１４は流量センサが支持部材の
側面から突出した場合の計測流体の流れを示す説明図、
図１５は流量センサの表面が支持部材の側面と面一にな
っている場合の計測流体の流れを示す説明図、図１６は
流量センサが支持部材の側面から引っ込んだ場合の計測
流体の流れを示す説明図、図１７は図１４の流量センサ
の前縁部にダストが付着した場合の計測流体の流れを示
す説明図である。各図において、矢印Ｅ〜Ｈは計測流体
の流線を示している。
側面から突出した場合の計測流体の流れを示す説明図、
図１５は流量センサの表面が支持部材の側面と面一にな
っている場合の計測流体の流れを示す説明図、図１６は
流量センサが支持部材の側面から引っ込んだ場合の計測
流体の流れを示す説明図、図１７は図１４の流量センサ
の前縁部にダストが付着した場合の計測流体の流れを示
す説明図である。各図において、矢印Ｅ〜Ｈは計測流体
の流線を示している。
【００４４】まず、図１４に示すように、流量センサ４
２が支持部材４１の側面から突出する場合、流量センサ
４２の前縁部において流れの剥離が生じ、さらにその下
流で流れの再付着が生じる。また、図１５のように、流
量センサ４２の表面が支持部材４１の側面と面一の場
合、計測流体は流量センサ４２の表面に沿って流れる。
さらに、図１６の状態では、段差の部分に流れのよどみ
４４が生じる。
２が支持部材４１の側面から突出する場合、流量センサ
４２の前縁部において流れの剥離が生じ、さらにその下
流で流れの再付着が生じる。また、図１５のように、流
量センサ４２の表面が支持部材４１の側面と面一の場
合、計測流体は流量センサ４２の表面に沿って流れる。
さらに、図１６の状態では、段差の部分に流れのよどみ
４４が生じる。
【００４５】このように、流量センサ４２の組込状態が
変化すると、計測流体の流れの様相も大きく変化し、流
量センサ４２の表面における熱伝達率にばらつきが発生
し、流量検出特性にばらつきが生じることになる。
変化すると、計測流体の流れの様相も大きく変化し、流
量センサ４２の表面における熱伝達率にばらつきが発生
し、流量検出特性にばらつきが生じることになる。
【００４６】これに対し、実施の形態４では、流量セン
サ４２の組込状態が常に凹になっているので、流量検出
装置毎の計測流体の流れの変化が小さくなる。また、流
量センサ４２の流量検出部４２ａは、よどみ４４よりも
十分に下流側にあるため、流量検出特性の変化は小さく
なる。
サ４２の組込状態が常に凹になっているので、流量検出
装置毎の計測流体の流れの変化が小さくなる。また、流
量センサ４２の流量検出部４２ａは、よどみ４４よりも
十分に下流側にあるため、流量検出特性の変化は小さく
なる。
【００４７】さらに、図１４のような流量検出装置が長
期に渡って使用されると、図１７に示すように、流量セ
ンサ４２の前縁部にダスト４５が付着し堆積する。この
ような場合、流れの様相が変化し、流量検出特性がドリ
フトする。しかし、図１６のように、流量センサ４２が
支持部材４１の側面から引っ込んでいれば、ダスト４５
の付着は防止される。
期に渡って使用されると、図１７に示すように、流量セ
ンサ４２の前縁部にダスト４５が付着し堆積する。この
ような場合、流れの様相が変化し、流量検出特性がドリ
フトする。しかし、図１６のように、流量センサ４２が
支持部材４１の側面から引っ込んでいれば、ダスト４５
の付着は防止される。
【００４８】なお、上記実施の形態４では検出管が設け
られていないが、検出管を設けてもよい。また、上記の
各例では発熱抵抗と測温抵抗とを用いる流量センサを示
したが、流量センサはこれに限定されるものではなく、
例えば１個又は複数の発熱抵抗のみを有し、発熱抵抗の
加熱電流の電流値により流量を検出するタイプのもので
あってもよい。
られていないが、検出管を設けてもよい。また、上記の
各例では発熱抵抗と測温抵抗とを用いる流量センサを示
したが、流量センサはこれに限定されるものではなく、
例えば１個又は複数の発熱抵抗のみを有し、発熱抵抗の
加熱電流の電流値により流量を検出するタイプのもので
あってもよい。
【００４９】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明の
流量検出装置は、流体通路内に検出管を設け、この検出
管内に拡幅部を有し、検出管の軸線に垂直な断面を均等
に２分割するように配置されている支持部材を設け、こ
の支持部材の側面に流量センサを組み込み、かつ検出管
の支持部材よりも上流側には、検出管の内径の１／２以
上の長さを有し内径が一定の直管部が設けられているの
で、計測感度及びＳ／Ｎ比を向上させることができ、か
つ流体通路内に流れの偏りが発生しても流量検出特性の
変化を小さく抑えることができる。検出管内に流れの偏
りが残っていても、その影響を最小限にすることがで
き、計測エラーを小さくすることができる。直管部で流
れの方向が整えられ、流体通路における流体の流れの偏
りが修正され、流量検出特性の変化がより小さくでき
る。
流量検出装置は、流体通路内に検出管を設け、この検出
管内に拡幅部を有し、検出管の軸線に垂直な断面を均等
に２分割するように配置されている支持部材を設け、こ
の支持部材の側面に流量センサを組み込み、かつ検出管
の支持部材よりも上流側には、検出管の内径の１／２以
上の長さを有し内径が一定の直管部が設けられているの
で、計測感度及びＳ／Ｎ比を向上させることができ、か
つ流体通路内に流れの偏りが発生しても流量検出特性の
変化を小さく抑えることができる。検出管内に流れの偏
りが残っていても、その影響を最小限にすることがで
き、計測エラーを小さくすることができる。直管部で流
れの方向が整えられ、流体通路における流体の流れの偏
りが修正され、流量検出特性の変化がより小さくでき
る。
【００５０】請求項２の発明の流量検出装置は、組込部
の両端部に拡幅部が隣接しているので、組込部の下流側
における流れの剥離が抑制され、検出管内の流体抵抗が
小さくなる。これにより、流量センサの表面を流れる流
体の流速を増加させることができ、良好な検出感度を得
ることができるとともに、流量センサの表面に流れの乱
れが発生しにくくなり、良好なＳ／Ｎ比を得ることがで
きる。
の両端部に拡幅部が隣接しているので、組込部の下流側
における流れの剥離が抑制され、検出管内の流体抵抗が
小さくなる。これにより、流量センサの表面を流れる流
体の流速を増加させることができ、良好な検出感度を得
ることができるとともに、流量センサの表面に流れの乱
れが発生しにくくなり、良好なＳ／Ｎ比を得ることがで
きる。
【００５１】
【００５２】請求項３の発明の流量検出装置は、主通路
管内に流体通路が形成されており、検出管は主通路管に
対して同軸上に配置されているので、流れの偏りによる
影響をさらに小さくすることができる。
管内に流体通路が形成されており、検出管は主通路管に
対して同軸上に配置されているので、流れの偏りによる
影響をさらに小さくすることができる。
【００５３】
【００５４】請求項４の発明の流量検出装置は、検出管
の支持部材よりも下流側に、検出管の内径の１／２以上
の長さを有し内径が一定の直管部が設けたので、計測流
体の方向が逆になった場合でも、計測感度及びＳ／Ｎ比
に優れ、かつ流体通路内の流れの偏りに対して流量検出
特性の変化を小さくすることができる。
の支持部材よりも下流側に、検出管の内径の１／２以上
の長さを有し内径が一定の直管部が設けたので、計測流
体の方向が逆になった場合でも、計測感度及びＳ／Ｎ比
に優れ、かつ流体通路内の流れの偏りに対して流量検出
特性の変化を小さくすることができる。
【００５５】請求項５の発明の流量検出装置は、検出管
がベルマウス状の流体流入口を有しているので、検出管
内の流速分布が均一化され、流量検出特性の変化を小さ
くすることができる。
がベルマウス状の流体流入口を有しているので、検出管
内の流速分布が均一化され、流量検出特性の変化を小さ
くすることができる。
【００５６】請求項６の発明の流量検出装置は、検出管
の外径が、長さ方向の中央部から両端部へ向けて徐々に
小さくなっているので、検出管の外周面で流れの剥離が
発生するのが防止されるとともに、検出管の前縁部から
の渦の発生が抑制され、圧力損失を低減することができ
る。
の外径が、長さ方向の中央部から両端部へ向けて徐々に
小さくなっているので、検出管の外周面で流れの剥離が
発生するのが防止されるとともに、検出管の前縁部から
の渦の発生が抑制され、圧力損失を低減することができ
る。
【００５７】請求項７の発明の流量検出装置は、支持部
材の側面に凹部を設け、流量センサを支持部材の側面よ
りも引っ込んだ状態で凹部内に組み込んだので、装置毎
の検出特性のばらつきが小さくなり、また計測流体中の
ダストが流量センサの前縁部に付着するのが防止され、
長期に渡って流量検出特性の変化を防止することができ
る。
材の側面に凹部を設け、流量センサを支持部材の側面よ
りも引っ込んだ状態で凹部内に組み込んだので、装置毎
の検出特性のばらつきが小さくなり、また計測流体中の
ダストが流量センサの前縁部に付着するのが防止され、
長期に渡って流量検出特性の変化を防止することができ
る。
【図１】 この発明の実施の形態１による流量検出装置
を示す正面図である。
を示す正面図である。
【図２】 図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】 この発明の実施の形態２による流量検出装置
を示す正面図である。
を示す正面図である。
【図５】 図４のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】 図５のＶＩ−ＶＩ線断面図である。
【図７】 この発明の実施の形態３による流量検出装置
を示す正面図である。
を示す正面図である。
【図８】 図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。
【図９】 図８のＩＸ−ＩＸ線断面図である。
【図１０】 この発明の実施の形態４による流量検出装
置を示す正面図である。
置を示す正面図である。
【図１１】 図１０のＸＩ−ＸＩ線断面図である。
【図１２】 図１１の検出構造体を拡大して示す側面図
である。
である。
【図１３】 図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線断面図であ
る。
る。
【図１４】 感熱式流量センサが支持部材の側面から突
出した場合の計測流体の流れを示す説明図である。
出した場合の計測流体の流れを示す説明図である。
【図１５】 感熱式流量センサの表面が支持部材の側面
と面一になっている場合の計測流体の流れを示す説明図
である。
と面一になっている場合の計測流体の流れを示す説明図
である。
【図１６】 感熱式流量センサが支持部材の側面から引
っ込んだ場合の計測流体の流れを示す説明図である。
っ込んだ場合の計測流体の流れを示す説明図である。
【図１７】 図１４の感熱式流量センサの前縁部にダス
トが付着した場合の計測流体の流れを示す説明図であ
る。
トが付着した場合の計測流体の流れを示す説明図であ
る。
【図１８】 従来の感熱式流量センサの一例を示す断面
図である。
図である。
【図１９】 図１８の保護膜を取り除いて示す平面図で
ある。
ある。
【図２０】 従来の感熱式流量センサの他の例を示す断
面図である。
面図である。
【図２１】 図２０の保護膜を取り除いて示す平面図で
ある。
ある。
【図２２】 従来の感熱式流量センサの配置状態の一例
を示す断面図である。
を示す断面図である。
２１ 流体通路、２２ 主通路管、２６，３２，３３
検出管、２６ａ，２６ｂ 直管部、２７，４１ 支持部
材、２７ａ，４１ｂ 組込部、２７ｂ，２７ｃ，４１ｃ
拡幅部、２８，４２ 流量センサ、３２ａ 流体流入
口、４１ａ 凹部。
検出管、２６ａ，２６ｂ 直管部、２７，４１ 支持部
材、２７ａ，４１ｂ 組込部、２７ｂ，２７ｃ，４１ｃ
拡幅部、２８，４２ 流量センサ、３２ａ 流体流入
口、４１ａ 凹部。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 大橋 豊
東京都千代田区丸の内二丁目２番３号
三菱電機株式会社内
(56)参考文献 特開 昭58−58417（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−249691（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−50783（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−166270（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01F 1/00 - 9/02
Claims (7)
- 【請求項１】 流体通路内に設けられている検出管、こ
の検出管内に設けられ、一定の幅を有する組込部と、こ
の組込部の一端部に隣接し先端から上記組込部へ向けて
幅が徐々に広くなっている拡幅部とを有し、上記検出管
の軸線に垂直な断面を均等に２分割するように配置され
ている支持部材、及び上記検出管内に露出するように上
記組込部の側面に組み込まれている感熱式の流量センサ
を備え、上記検出管の上記支持部材よりも上流側には、
上記検出管の内径の１／２以上の長さを有し内径が一定
の直管部が設けられていることを特徴とする流量検出装
置。 - 【請求項２】 拡幅部は、組込部の両端部に設けられて
いることを特徴とする請求項１記載の流量検出装置。 - 【請求項３】 流体通路は主通路管内に形成されてお
り、検出管は上記主通路管に対して同軸上に配置されて
いることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の
流量検出装置。 - 【請求項４】 検出管の支持部材よりも下流側には、上
記検出管の内径の１／２以上の長さを有し内径が一定の
直管部が設けられていることを特徴とする請求項１ない
し請求項３のいずれかに記載の流量検出装置。 - 【請求項５】 検出管は、ベルマウス状の流体流入口を
有していることを特徴とする請求項１ないし請求項４の
いずれかに記載の流量検出装置。 - 【請求項６】 検出管の外径は、長さ方向の中央部から
両端部へ向けて徐々に小さくなっていることを特徴とす
る請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の流量検出
装置。 - 【請求項７】 流体通路内に設けられ、一定の幅を有し
側面に凹部が設けられている組込部と、この組込部の一
端部に隣接し先端から上記組込部へ向けて幅が徐々に広
くなっている拡幅部とを有する支持部材、及び上記組込
部の側面よりも引っ込んだ状態で上記凹部内に組み込ま
れている感熱式の流量センサを備えていることを特徴と
する流量検出装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10058497A JP3404251B2 (ja) | 1997-04-17 | 1997-04-17 | 流量検出装置 |
| DE19739949A DE19739949B4 (de) | 1997-04-17 | 1997-09-11 | Durchflußdetektor |
| US08/935,056 US6079264A (en) | 1997-04-17 | 1997-09-22 | Thermal flow sensor supporting element having a gradually increased portion between its distal ends |
| KR1019970052676A KR100251025B1 (ko) | 1997-04-17 | 1997-10-15 | 유량검출장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10058497A JP3404251B2 (ja) | 1997-04-17 | 1997-04-17 | 流量検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10293052A JPH10293052A (ja) | 1998-11-04 |
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Family
ID=14277944
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10058497A Expired - Fee Related JP3404251B2 (ja) | 1997-04-17 | 1997-04-17 | 流量検出装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
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| KR (1) | KR100251025B1 (ja) |
| DE (1) | DE19739949B4 (ja) |
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| US6911894B2 (en) * | 1998-12-07 | 2005-06-28 | Honeywell International Inc. | Sensor package for harsh environments |
| JP3475853B2 (ja) | 1998-12-21 | 2003-12-10 | 三菱電機株式会社 | 流量測定装置 |
| DE19960822B4 (de) * | 1999-06-08 | 2005-11-03 | Mitsubishi Denki K.K. | Flussratensensor |
| JP3484372B2 (ja) | 1999-06-10 | 2004-01-06 | 三菱電機株式会社 | 感熱式流量センサ |
| JP3555017B2 (ja) * | 1999-09-22 | 2004-08-18 | 三菱電機株式会社 | 感熱式流量センサ |
| EP1291621B1 (en) * | 2000-05-19 | 2017-09-27 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Heat-sensitive type flow rate detecting element and holder therefor |
| JP4811695B2 (ja) * | 2000-05-30 | 2011-11-09 | 株式会社デンソー | 流量測定装置 |
| JP3706300B2 (ja) * | 2000-10-13 | 2005-10-12 | 三菱電機株式会社 | 流量測定装置 |
| JP3764860B2 (ja) * | 2001-09-11 | 2006-04-12 | 株式会社日立製作所 | 流量計測装置 |
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