JPH06294672A - 流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 主通路内に形成される分岐通路への流体の分
流比の低下を低減し、分岐通路内の流体の整流効果を増
大するとともに流体の温度分布を均一化し、正確な流量
計測を行える流量計を提供する。 【構成】 分岐通路の入口開口部４１０から熱交換部材
１５に流入する空気に乱流があると、熱交換部材１５の
貫通孔１５ｃを通過するとき、乱流が整流される。ま
た、熱交換部材１５と流入空気との間で良好な熱交換が
行われ、流入空気の温度分布が均一化される。熱交換部
材１５を通過した整流され温度分布が均一化された空気
は、分岐管４２０よりも流路断面積が小さい計測管４３
０に流入するときに分流比の低下が減少される。これに
より、計測管４３０内のヒータ５７０、温度計５８０お
よび中央円筒部１００の外側に形成される回路容器１１
０内の制御回路１１４でこの流入空気の正確な流量が計
測される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は流体の流量を検出する流
量計に関し、特に流体が流れる主通路内に分岐通路を形
成し、この分岐通路内を流れる流体の流量を計測する流
量計に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の流量計として、例えば特
開昭５６−１０８９１０号公報、特開昭５７−１０３０
１６号公報に開示されているものが知られている。特開
昭５６−１０８９１０号公報に開示される流量計は、主
通路入口または分岐通路入口だけに空気緩衝部材を設置
することにより吸入空気流の乱流、脈流を防止してい
る。

【０００３】また、特開昭５７−１０３０１６号公報に
開示される流量計は、主通路入口に整流部材を設置する
ことにより吸入空気流を流路の軸方向の層流に矯正して
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
５６−１０８９１０号公報のものでは、主通路入口に空
気緩衝部材を設置する場合、吸気抵抗が増大してエンジ
ン馬力の低下を招き、分岐通路入口だけに空気緩衝部材
を設置する場合、分岐通路への分流比の低下を招くとい
う問題がある。

【０００５】特開昭５７−１０３０１６号公報のもので
は、主通路入口に整流部材を設置するため、特開昭５６
−１０８９１０号公報のものと同様に、吸気抵抗が増大
してエンジン馬力の低下を招くという問題がある。本発
明は、このような問題点を解決するためになされたもの
で、流体の分岐通路への分流比の低下を低減し、分岐通
路内の流体の整流効果を増大するとともに流体の温度分
布を均一化し、正確な流量計測を行える流量計を提供す
ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに本発明の流量計は、流体が流通する主通路を有する
樹脂製の筒体と、前記主通路のほぼ中央部に設けられる
中央部材と、前記主通路の壁面と前記中央部材とを連結
し、前記中央部材を前記主通路のほぼ中央に支持する支
持部材と、前記中央部材に開口し前記主通路を流れる流
体の一部を導入する導入口と、前記中央部材に形成さ
れ、前記導入口から導入された流体を流す分岐通路と、
この分岐通路の前記導入口の近傍下流に形成され、この
分岐通路を流れる流体の方向にこの分岐通路を複数の通
路に仕切る仕切り壁を有する熱交換部材と、この熱交換
部材の下流の分岐通路内に設けられるとともに、前記熱
交換部材の設けられる分岐通路の流路断面積よりも小さ
い流路断面積を有する分岐通路内に設けられ、この分岐
通路内の流量を計測する流速測定用抵抗体と、前記中央
部材の所定部位に開口し、前記分岐通路を流れた流体を
再び前記主通路に戻す出口とを備えたことを特徴とす
る。

【０００７】

【作用】本発明の前記構成をもつ流量計によると、導入
口の近傍下流に熱交換部材を設けるとともに熱交換部材
が設けられる分岐通路の流路断面積よりも小さい流路断
面積を有する分岐通路にセンサを設けることにより、分
岐通路内の流体の乱流が整流され、温度分布が均一化さ
れかつ分流比の低下が低減されるため、分岐通路内に設
けられたセンサにより正確な流量計測が可能になる。

【０００８】

【実施例】以下、自動車のエンジンに吸入される吸入空
気量を計測する熱式の空気流量計に本発明を適用した一
実施例を図１および図２に基づいて説明する。空気流量
計１０の上流側開口部２１３は図示しないエアクリーナ
に挿入され、取り付けられる。一方、下流側開口部３１
３は、空気流量計１０より大径の図示しない吸気ダクト
に挿入され、図示しないベルトにより外周から締めつけ
られる。

【０００９】流量計１０は、吸気通路を形成する中央円
筒部１００と上流側円筒部２００と下流側円筒部３００
とを備えている。分岐通路を形成する繭状の中央部材１
４は、吸気通路の長手方向ほぼ中央に設けられる。中央
部材１４は、中央ハウジング１６０と下流ハウジング３
６０と上流ハウジング４００とを備えている。樹脂製の
中央円筒部１００の外側には、後述する熱式センサ部５
００の制御回路１１４を収容する回路容器１１０が一体
に形成され、蓋が被せられる。中央円筒部１００の内側
は円筒状に成形され、内側へ向けてリブ１２０、１３
０、１４０および１５０が一体に成形されている。ただ
し、リブ１２０、１３０は図示しない。さらに、リブ１
２０、１３０、１４０および１５０の先端には円筒状の
中央ハウジング１６０が一体に成形されている。中央ハ
ウジング１６０はその中央に仕切り壁１６３を有し、仕
切り壁１６３の中央には穴１６５が開口されている。

【００１０】樹脂製の上流側円筒部２００は絞り部２０
０ａから下流側へ向けて徐々に内側断面積が公がる形状
に形成され、上流側端部にはベルマウス部２１０が形成
され、外壁にはエアクリーナへの取付用の段差が形成さ
れ、この段差部にエアクリーナ気密用の弾性体７０３が
取付けられている。そして、上流側円筒部２００は中央
円筒部１００に固定される。

【００１１】ベルマウス部２１０は、エアクリーナとの
接続部においてベルマウス形状となっており、上流側円
筒部２００と樹脂により一体に形成されている。このた
め、ベルマウス部２１０の内壁には段差、突起、隙間等
のない滑らかな形状となっている。これにより、エアク
リーナからの空気の流れは、ベルマウス形状により段差
等の抵抗がなく滑らかに導かれ、下流側にいくに従い絞
られることにより整流される。この整流された流れによ
り発生した負圧により分岐管４２０、計測管４３０を経
由して出口開口部４４０から分岐流れが吸い出されるた
め、分岐通路内の後述する流速測定用抵抗体であるヒー
タ５７０および温度補償用抵抗体である温度計５８０の
出力変動を低減することができ、かつ圧力損失を低減さ
せることができる。

【００１２】樹脂製の下流側円筒部３００は、図示しな
い吸気ダクトに挿入される直管部３１０が形成され、中
央円筒部１００の下流側端部に固定される。下流側円筒
部３００の内側は円筒状に成形され、その内側には、椀
状の下流ハウジング３６０が一体に成形されている。下
流ハウジング３６０は、中央円筒部１００に支持される
中央ハウジング１６０の下流側を閉塞し、下流に向かっ
て径が次第に小さくなるように滑らかな砲弾型の形状に
組立てられる。

【００１３】中央円筒部１００に支持される中央ハウジ
ング１６０の上流側には、砲弾型の樹脂製の上流ハウジ
ング４００が挿入され固定される。上流ハウジング４０
０の上流側中央には入口開口部４１０が開口され、入口
開口部４１０の直後に熱交換部材１５が上流ハウジング
４００と一体に形成される。熱交換部材１５は、例えば
図２に示す熱交換部材１５の横断面図のように、熱交換
部材１５の外壁１５ａと互いに直行する仕切り壁１５ｂ
とで囲まれる貫通孔１５ｃを有する構造体で形成され
る。この構造体の貫通孔１５ｃを流れる空気流と平行な
面の延長が、ヒータ５７０および温度計５８０に向かう
ように形成される。熱交換部材１５に続いて下流へ向け
て直線的に延びる分岐管４２０が一体に成形されてい
る。

【００１４】分岐管４２０の下流側には、計測管４３０
が挿入されている。計測管４３０はステンレス製の内側
管４３３と樹脂製の外側管４３５とからなり、内側管４
３３の上流部４３８にはベルマウスが形成され、内側管
４３３の内径は分岐管４２０より小径に形成されてい
る。計測管４３０の下流端は、中央ハウジング１６０の
内側に放射状に形成された４枚の板状のリブ１６７、１
６８、１６９、１７０の上流側端面に当接する。ただ
し、リブ１６８、１７０は図示しない。これにより、計
測管４３０の下流端と中央ハウジング１６０の仕切り壁
１６３との間に所定の隙間が形成され、しかも、計測管
４３０の下流端から出口開口部４４０への空気通路が形
成される。

【００１５】さらに、仕切り壁１６３の穴１６５には、
下流側から熱式センサ部５００が挿入され、熱式センサ
部５００は仕切り壁１６３に固定される。熱式センサ部
５００は、円筒状の樹脂部５１０に４本の支持ピン５２
０、５３０、５４０、５５０を樹脂部５１０の上流側、
下流側とに突出するようにインサート成形して形成され
る。上流側に突出した支持ピンは長短２種類からなり、
長い２本５２０、５３０の間にヒータ５７０が支持さ
れ、短い２本５４０、５５０の間に温度計５８０が支持
される。ヒータ５７０および温度計５８０は、セラミッ
ク製ボビンの外周に白金線を巻き、ボビン両端のリード
線と接続したもので、同一特性の感温抵抗体が用いられ
る。

【００１６】さらに、中央ハウジング１６０と下流ハウ
ジング３６０との間に形成される空間と、回路容器１１
０との間には、リブ１４０内を通して導電部材が配設さ
れており、この導電部材は、熱式センサ部５００の下流
側に突出した支持ピンに図示せぬフレキシブル配線板を
介して接続される。従って、回路容器１１０内に収容さ
れた制御回路１１４は、導電部材とフレキシブル配線板
と支持ピンとを介して熱式センサ部５００に接続され
る。

【００１７】図１の矢印Ａ方向から上記構成の流量計１
０に流入する空気は、上流側円筒部２００と中央円筒部
１００と下流側円筒部３００との内側に形成される吸気
通路を通過する。また、この吸気通路を流れる空気の一
部は、中央部材１４の内側に形成される分岐通路へ流入
する。この分岐通路へ流入する空気は、入口開口部４１
０から熱交換部材１５を通過する。このとき、流入する
空気に乱流があると、熱交換部材１５の貫通孔１５ｃを
通過するとき、乱流が整流される。また、エンジンの発
熱、エアクリーナからの熱伝導あるいはエアクリーナイ
ンレットにおける温度分布の影響により、例えば、流入
する空気が入口開口部４１０の内壁４１０ａから入口開
口部４１０の中心部に向かって温度が低下しているよう
な温度分布を有することがある。このような場合、ヒー
タ５７０と温度計５８０との間に温度差が生じ、この温
度差によって誤差が発生してしまう恐れがある。

【００１８】しかしながら、上記のように熱交換部材１
５は、内部に直行する仕切り壁１５ｂで囲まれる複数の
貫通孔１５ｃを有するため、熱交換部材１５内を流れる
空気と熱交換部材１５の内壁面との接触面積が大きい。
さらに、熱交換部材１５は、上流ハウジング４００と一
体成形され一様な温度分布を保持しているため、熱交換
部材１５と熱交換部材１５内を流れる空気との間で良好
な熱交換が行われ、熱交換部材１５内を流れる空気の温
度分布がほぼ均一化される。空気流に平行な熱交換部材
１５の貫通孔１５ｃの内壁面は、空気流に沿って空気流
の下流側に平行に延長にするとヒータ５７０および温度
計５８０の近傍に来るように形成されているので、熱交
換部材１５を通過した整流され温度分布が均一化された
空気は、ヒータ５７０および温度計５８０に向かって分
岐管４２０から計測管４３０に流入する。

【００１９】計測管４３０は分岐管４２０よりも流路断
面積が小さいため、空気流がさらに整流され、分流比の
低下も少ない。計測管４３０に流入する空気は、ヒータ
５７０と温度計５８０でほぼ同等の温度になっており、
温度分布不均一はほとんどない。従って、低空気量にお
いても流速が確保でき、上流からの温度分布の影響を受
けにくくなる。

【００２０】ヒータ５７０は制御回路１１４によって吸
気温度に対して一定温度に加熱される。計測管４３０に
導入された空気は、このヒータ５７０、温度計５８０お
よび制御回路１１４により空気流量が計測される。そし
て、制御回路１１４から出力された出力信号は燃料噴射
量制御装置等へ供給され、燃料噴射量の演算に使用され
る。

【００２１】計測管４３０に導入された空気は、仕切り
壁１６３に衝突して径方向に流れの方向を変え、さら
に、出口開口部４４０へ向けて流れる。そして出口開口
部４４０から再び吸気通路内へ流出する。本発明の第２
実施例を図３に示す。第２実施例では、熱交換部材２５
の貫通孔２５ｃは、熱交換部材２５の外壁２５ａと互い
に平行な仕切り壁２５ｂとで囲まれて形成される。これ
以外の構成、作動は第１実施例と同様である。

【００２２】以上述べた各実施例では、ベルマウス部２
１０は樹脂製で上流側円筒部２００と一体成形される構
成であるから、ベルマウス部２１０の内壁に段差、突起
等の抵抗となる部分がなく、空気流がベルマウス形状に
より滑らかに整流されるため、分岐通路内のセンサ出力
変動を低減でき、また圧力損失を大幅に低減できる。ま
た、熱交換部材は上流ハウジング４００と一体に成形さ
れているため、安価に製造可能である。

【００２３】さらに、出口開口部４４０より上流側に絞
り部２００ａが形成されているため、出口開口部４４０
において作用する負圧が、周方向の全周に渡って均等に
作用する。このため、上流側開口部２１３から流入する
空気流に偏りがあっても、その偏りを整流して出口開口
部４４０に作用させることができる。さらに、出口開口
部４４０は上流ハウジング４００の外周にほぼ全周にわ
たって開口しているため、吸気通路全体の流れによる作
用を受ける。このため、一部の乱流により分岐通路内の
流量が変動することが防止される。

【００２４】従って、本発明の実施例では、出口開口部
４４０における空気流を乱れの少ない状態に維持でき、
吸気通路を流れる全流量と分岐通路を流れる流量との比
率を正確に所定の比率に維持することができる。さら
に、分岐通路内の空気の乱流と温度差を低減しかつ分岐
通路の分流比の低下を低減して流量を計測することで正
確に吸気通路全体の流量を検出することができる。

【００２５】

【発明の効果】本発明の流量計によると、分岐通路内に
流入する流体の乱流を整流し、温度分布を均一化すると
ともに分流比の低下を低減することにより、正確な流量
を計測できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例による流量計を示す断面図
である。

【図２】図１に示すII−II線断面図である。

【図３】本発明の第２実施例による流量計の熱交換部材
を示す横断面図である。

【符号の説明】

１０ 流量計 １４ 中央部材 １５ 熱交換部材 １５ｂ 仕切り壁 １００ 中央円筒部（筒体） １４０ リブ（支持部材） １５０ リブ（支持部材） １６０ 中央ハウジング（中央部材） ２００ 上流円筒部（筒体） ３００ 下流円筒部（筒体） ３６０ 下流ハウジング（中央部材） ４００ 上流ハウジング（中央部材） ４１０ 入口開口部（導入口） ４２０ 分岐管（分岐通路） ４３０ 計測管（分岐通路） ４４０ 出口開口部（出口） ５７０ ヒータ（流速測定用抵抗体） ５８０ 温度計（温度補償用抵抗体）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永坂 玲 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体が流通する主通路を有する樹脂製の
   筒体と、 前記主通路のほぼ中央部に設けられる中央部材と、 前記主通路の壁面と前記中央部材とを連結し、前記中央
   部材を前記主通路のほぼ中央に支持する支持部材と、 前記中央部材に開口し前記主通路を流れる流体の一部を
   導入する導入口と、 前記中央部材に形成され、前記導入口から導入された流
   体を流す分岐通路と、 この分岐通路の前記導入口の近傍下流に形成され、この
   分岐通路を流れる流体の方向にこの分岐通路を複数の通
   路に仕切る仕切り壁を有する熱交換部材と、 この熱交換部材の下流の分岐通路内に設けられるととも
   に、前記熱交換部材の設けられる分岐通路の流路断面積
   よりも小さい流路断面積を有する分岐通路内に設けら
   れ、この分岐通路内の流量を計測する流速測定用抵抗体
   と、 前記中央部材の所定部位に開口し、前記分岐通路を流れ
   た流体を再び前記主通路に戻す出口とを備えたことを特
   徴とする流量計。