JP2003240614A

JP2003240614A - 流量測定装置

Info

Publication number: JP2003240614A
Application number: JP2002045173A
Authority: JP
Inventors: Toshimasa Yamamoto; 山本　　敏雅; Yukihiro Takeuchi; 竹内　　幸裕; Takahisa Ban; 隆央伴
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-02-21
Filing date: 2002-02-21
Publication date: 2003-08-27

Abstract

(57)【要約】【課題】流量測定装置において、被測定気体中に含ま
れるダストのセンシング部への衝突を抑制する。【解決手段】被測定気体が流れる流路から被測定気体
を導入してバイパスさせるバイパス流路２１と、バイパ
ス流路２１内に設けられ被測定気体の流量測定を行うセ
ンシング部としてのフローセンサ３０とを備える流量測
定装置Ｓ１において、バイパス流路２１の入口２１ａに
おける被測定気体が最初に当たる曲がり部２１ｃの表面
には、被測定気体中に含まれるダストＫを捕集する捕集
部材としての粘着性部材４０が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被測定気体が流れ
る流路から被測定気体を導入してバイパスさせるバイパ
ス流路内に、流量測定用のセンシング部を設けてなる流
量測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の流量測定装置は、被測定気体が
流れる流路として例えば、内燃機関のエアダクトに取り
付けられ、該エアダクト内の空気をバイパスさせ、バイ
パスさせた空気流量をセンシング部にて測定する。

【０００３】ここで、センシング部としては、例えば、
基板上にメンブレンを設け、このメンブレンに主に金属
のヒータと温度計とを配置してなるメンブレン構造のエ
アフローセンサ等が用いられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、流量測定装
置によって測定される空気は、予め上流にてエアクリー
ナエレメント等により空気中のダストを除去するように
している。しかし、エアクリーナエレメントを通過させ
ても空気内には砂等の微小なダストが含まれる。例えば
粒径が数百μｍ程度のダストがセンシング部に衝突した
場合、センシング部の破損を招く可能性がある。

【０００５】特に、上記したメンブレン構造のエアフロ
ーセンサをセンシング部とする流量測定装置では、セン
サのメンブレン厚さが約１μｍ程度であり、上記のよう
なダストが衝突すると破損しやすい。

【０００６】そこで、本発明は上記問題に鑑み、流量測
定装置において、被測定気体中に含まれるダストのセン
シング部への衝突を抑制することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、センシング部
を破損させるようなダストは慣性力が大きいため、被測
定気体の流れが曲げられて変向された場合、流路壁面に
当たらずに流れに追随する可能性は極めて低いことに着
目し、そこで、当該ダストが流路壁面に当たったとき、
その当たった部分にダストを捕集する手段を設ければ良
いのではないかとの考えに基づいて、なされたものであ
る。

【０００８】すなわち、請求項１に記載の発明では、被
測定気体が流れる流路から被測定気体を導入してバイパ
スさせるバイパス流路（２１）と、バイパス流路内に設
けられ被測定気体の流量測定を行うセンシング部（３
０）とを備える流量測定装置において、バイパス流路の
入口（２１ａ）における被測定気体が最初に当たる部位
には、被測定気体中に含まれるダストを捕集する捕集部
材（４０、６０）が設けられていることを特徴とする。

【０００９】それによれば、被測定気体の導入部である
バイパス流路の入口において、被測定気体が最初に当た
る部位に、捕集部材が設けられているため、被測定気体
中に含まれるダストは捕集部材に捕集される。

【００１０】そのため、ダストがセンシング部まで到達
しないようにすることができ、結果として、被測定気体
中に含まれるダストのセンシング部への衝突を抑制する
ことができる。

【００１１】ここで、バイパス流路の入口における被測
定気体が最初に当たる部位は、請求項２や請求項３に記
載の発明のようにすることができる。

【００１２】すなわち、請求項２に記載の発明では、バ
イパス流路（２１）の入口（２１ａ）に、流路が曲げら
れた形状となっている曲がり部（２１ｃ）が形成されて
おり、被測定気体が最初に当たる部位は、この曲がり部
の内壁面であることを特徴とする。この場合、曲がり部
にて被測定気体の流れは変向されるため、曲がり部の内
壁面に被測定気体が当たる。

【００１３】また、請求項３に記載の発明では、バイパ
ス流路（２１）の入口（２１ａ）に、被測定気体の流れ
を邪魔しつつ被測定気体をバイパス流路内へ導く邪魔部
材（５０）が設けられており、被測定気体が最初に当た
る部位は、この邪魔部材の表面であることを特徴とす
る。この邪魔部材としては、具体的にはルーバのような
ものを用いることができる。

【００１４】また、請求項４に記載の発明では、捕集部
材は、バイパス流路（２１）の入口（２１ａ）における
被測定気体が最初に当たる部位に塗布されることにより
設けられた粘着性部材（４０）であることを特徴とす
る。

【００１５】それによれば、被測定気体中に含まれるダ
ストは、粘着性部材に付着して捕集される。具体的に
は、液状態で塗布し硬化させ、膜となった状態で粘着性
を有する接着剤、ゲル、乳化剤、樹脂等を用いることが
できる。

【００１６】また、請求項５に記載の発明のように、こ
のような粘着性部材（４０）を、バイパス流路（２１）
の入口（２１ａ）における被測定気体が最初に当たる部
位からセンシング部（３０）の近傍にまで設ければ、セ
ンシング部の上流側にて、より確実にダストの捕集が行
える。

【００１７】また、請求項６に記載の発明のように、捕
集部材（６０）としては、バイパス流路（２１）の入口
（２１ａ）における被測定気体が最初に当たる部位に対
して、動作時には静電気を印加し、非動作時には静電気
の印加を停止することができるようにしたものを採用す
ることができる。

【００１８】それによれば、動作時には静電気を印加し
てダストを捕集し、非動作時には静電気の印加を停止す
ることで捕集したダストを離脱させることができるた
め、捕集部材の詰まりを防止することができる。

【００１９】また、請求項７に記載の発明では、被測定
気体が流れる流路から被測定気体を導入してバイパスさ
せるバイパス流路（２１）と、バイパス流路内に設けら
れ被測定気体の流量測定を行うセンシング部（３０）と
を備える流量測定装置において、バイパス流路の入口
（２１ａ）における被測定気体が最初に当たる部位に
は、バイパス流路を構成する部材よりも反発係数の小さ
い低反発係数部材（７０）が設けられていることを特徴
とする。

【００２０】それによれば、流れてくるダストを低反発
係数部材に衝突させて、ダストの運動エネルギーを低減
し、その結果として、ダストはバイパス流路の通常の流
れに沿って流れやすくなり、センシング部に衝突するダ
ストの確率が低減する。よって、被測定気体中に含まれ
るダストのセンシング部への衝突を抑制することができ
る。

【００２１】この低反発係数部材の場合も、請求項８に
記載の発明のように、バイパス流路（２１）の入口（２
１ａ）に形成された曲がり部（２１ｃ）の内壁面を、被
測定気体が最初に当たる部位とすることができる。

【００２２】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一
例である。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
について説明する。用途を限定するものではないが、以
下の各実施形態では、本発明の流量測定装置を、例え
ば、エンジンの吸気系統において被測定気体としての空
気が流れる流路としてのエアダクトに取り付けられて、
エアダクト内を流れる空気の流量測定を行うものとして
説明する。なお、以下の各実施形態相互において、同一
部分には、図中、同一符号を付してある。

【００２４】（第１実施形態）図１は、本発明の第１実
施形態に係る流量測定装置Ｓ１の構成図であり、（ａ）
は概略断面図、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ線に沿った概
略断面を拡大した図である。また、図１では、流量測定
装置Ｓ１をエアダクト１００に取り付けた状態を示して
おり、エアダクト１００はその一部を示してある。

【００２５】この流量測定装置Ｓ１は、樹脂等により成
形されたケース部材をその本体とするものであり、図１
（ａ）に示すように、流路部材２０およびセンシング部
としてのフローセンサ３０を備える。

【００２６】図１（ａ）に示すように、流量測定装置Ｓ
１は、エアダクト１００に形成された取付穴１０１に流
路部材２０が挿入されることにより、流路部材２０がエ
アダクト１００内に位置した形で取り付けられる。な
お、上記取付穴１０１は、Ｏリング等よりなる図示しな
いシール部材によりシールされる。

【００２７】また、流量測定装置Ｓ１は、流路部材２０
と一体に設けられた図示しない回路モジュールを備えて
いる。この回路モジュールは、信号処理用の回路や外部
と電気的な接続を行うためのコネクタ等を備えたもので
ある。なお、当該コネクタには、ワイヤハーネス等の配
線部材が接続され、この接続部材を介して図示しないエ
ンジン制御装置に電気的に接続されるようになってい
る。

【００２８】流路部材２０には、上記エアダクト１００
からの空気を導入してバイパスさせる逆Ｕ字形状のバイ
パス流路２１が形成されている。図１（ａ）中の矢印Ｙ
に示すように、エアダクト１００からの空気はバイパス
流路２１の入口２１ａから導入されてバイパス流路２１
内を流れ、バイパス流路２１の出口２１ｂから再び、エ
アダクト１００へ流れ出すようになっている。

【００２９】また、流路部材２０には、バイパス流路２
１を流れる空気の流量測定を行うフローセンサ３０が、
バイパス流路２１内へ突き出した形で設置されている。
このフローセンサ３０は、例えば、メンブレン上に形成
された発熱抵抗体や感温抵抗体の温度−抵抗特性を利用
して空気流量測定を行うメンブレン構造のフローセンサ
を採用できる。

【００３０】そして、フローセンサ３０は図示しない台
座等に固定されるとともに、フローセンサ３０の検出領
域を露出させた形で、これらフローセンサ３０および台
座が樹脂２３により包み込まれている。そして、この樹
脂モールド体は接着等にて流路部材２０に固定されてい
る。また、フローセンサ３０は、上記回路モジュールに
おける信号処理用の回路とボンディングワイヤ等を介し
て電気的に接続されている。

【００３１】また、バイパス流路２１内においてフロー
センサ３０の周囲には、フローセンサ３０の周囲におい
て空気の流れを速くし且つ安定化させるための整流部材
２４が形成されている。図１（ｂ）に示す例では、整流
部材２４は、バイパス流路２１の内壁面から凸曲面形状
に突出した絞り部である。

【００３２】そして、この流量測定装置Ｓ１において
は、被測定気体である空気の流れにさらされたフローセ
ンサ３０において、発熱抵抗体や感温抵抗体の信号を、
上記信号処理用の回路等によって空気流量に応じた信号
に変換する。そして、変換された信号が、上記コネクタ
等を介して上記エンジン制御装置へ送信されるようにな
っている。

【００３３】このような流量測定装置Ｓ１において、本
実施形態では図１（ｂ）に示すように、バイパス流路２
１の入口２１ａにおける空気が最初に当たる部位に、空
気中に含まれるダストＫを捕集する捕集部材４０が設け
られている。

【００３４】本実施形態では、バイパス流路２１の入口
２１ａに、流路が曲げられた形状となっている曲がり部
（湾曲部）２１ｃが形成されており、エアダクト１００
から導入される空気が最初に当たる部位は、この曲がり
部２１ｃの内壁面である。この場合、曲がり部２１ｃに
て空気の流れは変向されるため、曲がり部２１ｃの内壁
面に空気が当たることとなる。

【００３５】本実施形態では、捕集部材４０は、曲がり
部２１ｃの内壁面に塗布されることにより設けられた粘
着性部材４０である。具体的には、液状態で塗布し熱硬
化または自然乾燥させ、膜となった状態で粘着性を有す
る接着剤、ゲル、乳化剤、樹脂等を用いることができ
る。

【００３６】それによれば、エアダクト１００の空気の
導入部であるバイパス流路２１の入口２１ａにおいて、
当該空気が最初に当たる部位である曲がり部２１ｃの内
壁面に、捕集部材としての粘着性部材４０が設けられて
いるため、当該空気中に含まれるダストＫは、曲がり部
２１ｃのない壁面に当たったとき、粘着性部材４０に付
着して捕集される。

【００３７】そのため、本実施形態によれば、ダストＫ
がセンシング部であるフローセンサ３０まで到達しない
ようにすることができ、結果として、空気中に含まれる
ダストＫのフローセンサ３０への衝突を抑制することが
できる。そして、フローセンサ３０の破損を防止するこ
とができる。

【００３８】なお、本実施形態において、上記粘着性部
材４０を、バイパス流路２１の入口２１ａにおける曲が
り部２１ｃの内壁面だけでなく、当該内壁面からフロー
センサ３０の近傍にまで連続的にまたは不連続的にバイ
パス流路２１の内壁面に設けても良い。それによれば、
フローセンサ３０の上流側にて、より確実にダストの捕
集が行える。

【００３９】（第２実施形態）図２は、本発明の第２実
施形態に係る流量測定装置Ｓ２の概略断面構成図であ
る。バイパス流路２１の入口２１ａに、エアダクト１０
０の空気の流れを邪魔しつつ当該空気をバイパス流路２
１内へ導く邪魔部材５０が設けられている。この邪魔部
材５０は、本例ではルーバを用いている。

【００４０】この邪魔部材５０により、空気中の大きな
ダストがバイパス流路２１内に入り込むことを防止でき
る。そして、この邪魔部材５０の表面が、バイパス流路
２１の入口２１ａにおける空気が最初に当たる部位であ
り、本実施形態では、上記第１実施形態と同様の粘着性
部材が、この邪魔部材５０の表面に塗布されることによ
り設けられている。なお、図２では粘着性部材は図示し
ていない。

【００４１】このような本実施形態の流量測定装置Ｓ２
においても、上記第１実施形態と同様、エアダクト１０
０からの空気導入部であるバイパス流路２１の入口２１
ａにおいて、当該空気が最初に当たる部位である邪魔部
材５０の表面に、捕集部材としての粘着性部材が設けら
れているため、当該空気中に含まれるダストは、粘着性
部材に付着して捕集される。

【００４２】そのため、本実施形態によれば、ダストが
センシング部であるフローセンサ３０まで到達しないよ
うにすることができ、結果として、空気中に含まれるダ
ストのフローセンサ３０への衝突を抑制することができ
る。そして、フローセンサ３０の破損を防止することが
できる。

【００４３】なお、本実施形態においても、上記第１実
施形態と同様、曲がり部２１ｃの内壁面に粘着性部材を
設けて良い。

【００４４】（第３実施形態）図３は、本発明の第３実
施形態に係る流量測定装置Ｓ３の構成図であり、（ａ）
は概略断面図、（ｂ）は（ａ）中の金網６０を矢印Ｂ方
向から見た拡大図である。

【００４５】本実施形態では、バイパス流路２１の入口
２１ａに金網６０が設けられ、エアダクト１００からの
空気は、この金網６０を通過してバイパス流路２１内に
入り込む。金網６０は、流路部材２０に接着等により取
付固定されている。よって、この金網６０が、バイパス
流路２１の入口２１ａにおける空気が最初に当たる部位
となっている。

【００４６】この金網６０には、図３（ｂ）に示すよう
に、適所に設けられた電源回路６１から通電されること
により、静電気が発生する。金網６０への通電のタイミ
ングは、流量測定装置Ｓ３の動作時に通電し、非動作時
には通電しないようにする。そのため、この金網６０
が、動作時には静電気を印加し、非動作時には静電気の
印加を停止することができる捕集部材として構成されて
いる。

【００４７】このような金網６０を捕集部材とする本実
施形態によれば、流量測定装置Ｓ３の動作時には、金網
６０に対して静電気を印加してダストを捕集する。特
に、酸化シリコン（ＳｉＯ₂）やオイルミスト等を主成
分とするダストは静電気により金網６０に付着しやす
い。

【００４８】そのため、本実施形態においては、バイパ
ス流路２１の入口２１ａにおいて空気が最初に当たる部
位である金網６０が、捕集部材として構成され、流量測
定装置Ｓ３の動作時には、空気中に含まれるダストは金
網６０に付着し捕集される。その結果、上記実施形態と
同様、ダストがフローセンサ３０まで到達しないように
することができ、空気中に含まれるダストのフローセン
サ３０への衝突を抑制することができる。

【００４９】また、本実施形態では、流量測定装置Ｓ３
の非動作時には、金網６０に対する静電気の印加を停止
することで捕集したダストを金網６０から離脱させるこ
とができるため、金網６０の詰まりを防止することがで
きる。

【００５０】なお、この捕集部材としての金網６０は、
バイパス流路２１の曲がり部２１ｃの内壁面に接着等に
より設けても良い。また、金網６０は、上記邪魔部材５
０の前表面（上流側の表面）に接着等により設けても良
い。

【００５１】さらに、金網６０の表面に上記第１実施形
態に示したような粘着性部材を設けても良い。また、本
実施形態においても、上記第１実施形態と同様、曲がり
部２１ｃの内壁面に粘着性部材を設けて良い。

【００５２】（第４実施形態）本第４実施形態では、上
記図１（ｂ）に示す流量測定装置Ｓ１において、バイパ
ス流路２１の入口２１ａにおける空気が最初に当たる部
位すなわち曲がり部２１ｃの内壁面に、上記捕集部材４
０に代えて、バイパス流路２１を構成する部材よりも反
発係数の小さい低反発係数部材７０を設けたものであ
る。

【００５３】この低反発係数部材７０は、バイパス流路
２１を構成する部材すなわち流路部材２０を構成する樹
脂等の部材に対して、反発係数を８０％以下、望ましく
は５０％以下としたものである。

【００５４】流路部材２０の構成部材は、例えばＰＢＴ
（ポリブチレンテレフタレート）にガラスを３０％混入
したものであるが、低反発係数部材７０は、ガラス混入
量を変えることで実現可能である。このような低反発係
数部材７０は、例えば二色成形あるいは貼り付け等の方
法により形成することができる。

【００５５】ここで、二色成形とは、二色または二種類
の樹脂からなる一体の製品を作る成形法をいう。その成
形には、二組の射出装置を備えた専用機を使用する。二
色成形品の主な用途として、電卓やコンピュータのキ
ー、スイッチ類の押しボタン、機械装置のツマミなど
に、文字や数字、記号などを入れる場合に適用されてい
る。

【００５６】二色成形のプロセスで代表的な例として、
第一シリンダより一色（一材）めを成形し、一度型開き
をして、一次成形品をコア側に付着させたまま、金型回
転盤を１８０°回転させて型を閉じ、第二シリンダより
二色（二材）めを成形し、再び型開きを行い、成形品を
金型から取り出して、二色成形品ができあがる。このプ
ロセスでは、一次成形用金型と二次成形用金型の二組の
金型を使用し、実際の操作では、二組の射出装置がほぼ
同時に作動し、半回転ごとに１ショットの成形品が得ら
れる。

【００５７】この他の方法としては、二組の金型を垂直
軸のまわりに背中合わせに取り付けて、垂直軸を中心に
して半回転させる方法や一組の金型内に一次成形用と二
次成形用のキャビティ、コアのセットを設ける方法など
がある。二色成形の方法をさらに展開して、シリンダを
増やせば数色の成形（多色成形）を行うこともできる。

【００５８】このように、二色成形や貼り付け等により
曲がり部２１ｃの内壁面に、低反発係数部材７０を設け
ることにより、流れてくるダストを低反発係数部材７０
に衝突させて、ダストの運動エネルギーを低減すること
ができる。その結果、ダストは、バイパス流路２１の内
壁への衝突を繰り返すことなく、空気の流れに乗ってバ
イパス流路２１の壁面に沿って流れやすくなる。

【００５９】そのため、本実施形態によれば、ダストが
フローセンサ３０に衝突する確率を低減することができ
る。つまり、空気中に含まれるダストのフローセンサ３
０への衝突を抑制することができる。そして、フローセ
ンサ３０の破損を防止することができる。

【００６０】なお、本実施形態においても、上記低反発
係数部材７０を、バイパス流路２１の入口２１ａにおけ
る曲がり部２１ｃの内壁面だけでなく、当該内壁面から
フローセンサ３０の近傍にまで連続的にまたは不連続的
にバイパス流路２１の内壁面に設けても良い。

【００６１】（他の実施形態）なお、センシング部とし
ては、メンブレン構造のフローセンサ３０に限定される
ものではない。また、本発明の用途も、吸気流量測定に
限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る流量測定装置の構
成図である。

【図２】本発明の第２実施形態に係る流量測定装置の構
成図である。

【図３】本発明の第３実施形態に係る流量測定装置の構
成図である。

【符号の説明】

２１…バイパス流路、２１ａ…バイパス流路の入口、２
１ｃ…バイパス流路の曲がり部、３０…フローセンサ、
４０…粘着性部材、５０…邪魔部材、６０…金網、７０
…低反発係数部材。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者伴隆央愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内Ｆターム(参考） 2F030 CC14 CF02 CF09 2F035 AA02 EA03 EA08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被測定気体が流れる流路から前記被測定
気体を導入してバイパスさせるバイパス流路（２１）
と、前記バイパス流路内に設けられ前記被測定気体の流量測
定を行うセンシング部（３０）とを備える流量測定装置
において、前記バイパス流路の入口（２１ａ）における前記被測定
気体が最初に当たる部位には、前記被測定気体中に含ま
れるダストを捕集する捕集部材（４０、６０）が設けら
れていることを特徴とする流量測定装置。
【請求項２】前記バイパス流路（２１）の入口（２１
ａ）には、流路が曲げられた形状となっている曲がり部
（２１ｃ）が形成されており、前記被測定気体が最初に
当たる部位は、この曲がり部の内壁面であることを特徴
とする請求項１に記載の流量測定装置。
【請求項３】前記バイパス流路（２１）の入口（２１
ａ）には、前記被測定気体の流れを邪魔しつつ前記被測
定気体を前記バイパス流路内へ導く邪魔部材（５０）が
設けられており、前記被測定気体が最初に当たる部位
は、この邪魔部材の表面であることを特徴とする請求項
１に記載の流量測定装置。
【請求項４】前記捕集部材は、前記バイパス流路（２
１）の入口（２１ａ）における前記被測定気体が最初に
当たる部位に塗布されることにより設けられた粘着性部
材（４０）であることを特徴とする請求項１ないし３の
いずれか一つに記載の流量測定装置。
【請求項５】前記粘着性部材（４０）は、前記バイパ
ス流路（２１）の入口（２１ａ）における前記被測定気
体が最初に当たる部位から前記センシング部（３０）の
近傍にまで設けられていることを特徴とする請求項４に
記載の流量測定装置。
【請求項６】前記捕集部材（６０）は、前記バイパス
流路（２１）の入口（２１ａ）における前記被測定気体
が最初に当たる部位に対して、動作時には静電気を印加
し、非動作時には静電気の印加を停止するようにしたも
のであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか
一つに記載の流量測定装置。
【請求項７】被測定気体が流れる流路から前記被測定
気体を導入してバイパスさせるバイパス流路（２１）
と、前記バイパス流路内に設けられ前記被測定気体の流量測
定を行うセンシング部（３０）とを備える流量測定装置
において、前記バイパス流路の入口（２１ａ）における前記被測定
気体が最初に当たる部位には、前記バイパス流路を構成
する部材よりも反発係数の小さい低反発係数部材（７
０）が設けられていることを特徴とする流量測定装置。
【請求項８】前記バイパス流路（２１）の入口（２１
ａ）には、流路が曲げられた形状となっている曲がり部
（２１ｃ）が形成されており、前記被測定気体が最初に
当たる部位は、この曲がり部の内壁面であることを特徴
とする請求項７に記載の流量測定装置。