JPH08105778A - 熱式流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 リード部材に対する塵埃の付着を防止できる
熱式流量計の提供。 【構成】 流路に立設した端子板１２と，感温抵抗体１
１と，端子板１２と感温抵抗体１１とを接続する一対の
リード部材２１とを有する熱式流量計１である。リード
部材２１の上流には，リード部材２１と平行で，感温抵
抗体１１に対する被測定流体の流れ８０を乱さないよう
配置された塵埃除去部材３１を設ける。被測定流体がエ
ンジンの吸気である場合は，塵埃除去部材３１とリード
部材２１とを略同径とし，塵埃除去部材３１の横幅Ｌを
リード部材２１の横幅Ｌｏ０．４〜１．１倍とし，塵埃
除去部材３１とリード部材２１の間隔Ｈをリード部材２
１の縦幅ｄの２〜６．７倍とすることが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，エンジンの吸気流量な
どを測定する熱式流量計に関する。

【０００２】

【従来技術】自動車のエンジンの吸気流量を測定するも
のに熱式流量計がある。抵抗温度係数の大きな金属抵抗
体を円筒形の枠に巻きつけた感温抵抗体を被測定流体の
流れの中におくと感温抵抗体から放散される熱量は，感
温抵抗体の表面と被測定流体との間の温度差と，流速の
平方根にほぼ比例する。そして，感温抵抗体は熱を奪わ
れると抵抗値が変化するから，感温抵抗体を一辺に挿入
した抵抗ブリッジを用いて被測定流体の流速（流量）を
測定することができる。熱式流量計はこの原理を用いた
流量計である。

【０００３】そして，被測定流体の温度変化によって生
ずるブリッジの平衡条件の変化は，ブリッジの他の辺に
挿入した温度補償抵抗によって補償される。ところが，
エンジンの吸気中には塵埃が含まれており，この塵埃は
感温抵抗体の表面では燃焼等によってほぼ一定に抑制さ
れるが，感温抵抗体のリード部材に付着すると堆積する
場合があり，これによって感温抵抗体の熱特性を変化さ
せ，特性変化や応答特性の悪化をもたらす一因となって
いる。

【０００４】

【解決しようとする課題】本発明は，上記のような問題
点に鑑みてなされたものであり，被測定流体に含まれる
塵埃等の付着を抑制し，測定精度と応答特性とに優れた
安価な熱式流量計を提供しようとするものである。

【０００５】

【課題の解決手段】本発明は，大きめの抵抗温度係数を
有する感温抵抗体を被測定流体の流路に配置し，該感温
抵抗体をブリッジ回路の一辺に接続してなる熱式流量計
であって，該熱式流量計は，上記被測定流体の流路に立
設した一対の端子板と，流れと直角方向の中心軸を有す
る円筒形の枠に形成した感温抵抗体と，上記感温抵抗体
の両端末と上記端子板との間を接続する一対のリード部
材とを有しており，上記リード部材は，上記円筒形の枠
の中心軸と平行方向に上記円筒形の枠の両端面に突設さ
れており，該リード部材のまわりを囲む被測定流体の流
線の上流位置には，上記リード部材と平行で且つ上記感
温抵抗体に対する被測定流体の流れを乱さないよう配置
された塵埃除去部材を設けてあることを特徴とする熱式
流量計にある。

【０００６】本発明において最も注目すべきことは，リ
ード部材は円筒形の枠の中心軸と平行方向に円筒形の枠
の両端面に突設されており，該リード部材の上流位置に
はリード部材と平行で感温抵抗体に対する被測定流体の
流れを乱さないよう配置された塵埃除去部材を設けたこ
とである。また，上記において，端子板及びリード部材
は前記ブリッジ回路を構成する導通部材の一部を形成す
るものである。上記感温抵抗体には，金属の細線からな
るものや，薄膜若しくは厚膜の抵抗体からなるものがあ
る。

【０００７】なお，被測定流体がエンジンの吸気である
熱式流量計においては，塵埃除去部材の縦幅Ｄをリード
部材の縦幅ｄの０．９〜１．１倍とし，塵埃除去部材の
横幅Ｌをリード部材の端子板側の端部を始点としてリー
ド部材の横幅Ｌ₀ の０．４〜１．１倍の間とし，塵埃除
去部材とリード部材との間隔Ｈはリード部材の縦幅ｄの
２．０〜６．７倍の間とすることが好ましい。

【０００８】こうすることにより，後述する実験データ
（図２，図３）が示すように，エンジンの吸気の流量を
測定する熱式流量計においては，塵埃除去部材の縦幅Ｄ
をリード部材の縦幅ｄと略同寸（０．９〜１．１倍）と
し，塵埃除去部材の横幅Ｌとリード部材との間隔Ｈを上
記の範囲にすることにより，応答特性（含起動特性，以
下同じ）を殆ど悪化させることなく，測定精度を良好に
維持することができるからである。

【０００９】なお上記において，塵埃除去部材の縦幅Ｄ
とは，感温抵抗体の円筒形の枠の中心軸と被測定流体の
流れ方向の両方に対して垂直な塵埃除去部材の寸法であ
る（図１）。また，塵埃除去部材の横幅Ｌとは，リード
部材の端子板との接続部を始点として感温抵抗体側に向
かうリード部材との平行方向の長さである（図１）。

【００１０】

【作用及び効果】本発明にかかる熱式流量計において
は，リード部材の上流位置にリード部材と平行に塵埃除
去部材が配設されている。そして，塵埃除去部材の縦幅
Ｄと横幅Ｌとリード部材との間隔Ｈとを適切な値とする
ことにより，リード部材に塵埃が付着せず，且つ被測定
流体の流れが塵埃除去部材のない場合と殆ど変化がない
ようにすることができる。

【００１１】即ち，塵埃の比重は通常被測定流体より大
きいので，上記Ｄ，Ｌ，Ｈを適正な値とすることによ
り，図８に示すように，リード部材２に向かって直進す
る塵埃の多くは，破線８１３，８１４に示すように塵埃
除去部材３に衝突して捕捉され，塵埃除去部材３に衝突
せずに被測定流体の流れに乗ってリード部材２の位置に
到達する塵埃は，破線８１１，８１２で示すように，リ
ード部材２に衝突することなく通過する。

【００１２】一方，比重の軽い被測定流体の流れは，障
害物である塵埃除去部材３を通過した後に，実線８０
１，８０２で示すように，塵埃除去部材３がない場合と
同様にリード部材２に到達する。また，塵埃除去部材を
感温抵抗体側に向かって大きく突出しないようにするこ
とにより，感温抵抗体に対する被測定流体の流れの変化
を軽微なものとすることができる（図１参照）。

【００１３】即ち，リード部と感温抵抗体の熱的な特性
を殆ど変化させることなく，塵埃を塵埃除去部材に捕捉
し，塵埃除去部材が捕捉できない塵埃はリード部材に殆
ど付着しないようにすることができる。そして，リード
部材に対する塵埃の堆積が抑制されるから，熱式流量計
の経年的な検出精度の低下及び応答特性の変化を極めて
小さくすることができる。

【００１４】また，上記のような塵埃除去部材をリード
部材の上流に設けることは製作が極めて容易であり，コ
ストは殆ど上昇しない。上記のように，本発明によれ
ば，被測定流体に含まれる塵埃等の付着を抑制し，測定
精度と応答特性とに優れた安価な熱式流量計を提供する
ことができる。

【００１５】

【実施例】

実施例１ 本発明の実施例にかかる熱式流量計について，図１〜図
３を用いて説明する。本例は，図１に示すように，大き
めの抵抗温度係数を有する感温抵抗体１１を被測定流体
の流路に配置し，感温抵抗体１１を図示しないブリッジ
回路の一辺に接続してなる熱式流量計１である。熱式流
量計１は，被測定流体の流路に立設した一対の端子板１
２と，矢印で示す被測定流体の流れ８０と直角方向の中
心軸を有する円筒形の枠１１１に熱線を巻つけた感温抵
抗体１１と，熱線の両端末と端子板１２との間を接続す
る一対のリード部材２１とを有する。

【００１６】リード部材２１は枠１１１の中心軸と平行
方向に枠１１１の両端面に突設されており，リード部材
２１のまわりを囲む流線（図８参照）の上流位置には，
リード部材２１と平行で且つ感温抵抗体１１に対する被
測定流体の流れを乱さないよう配置された塵埃除去部材
３１が設けられている。

【００１７】被測定流体は自動車のエンジンの吸気であ
る。そして塵埃除去部材３１における枠１１１の中心軸
及び流れ８０に垂直な方向の縦幅Ｄは，リード部材２１
において同じように定義された縦幅ｄの０．９〜１．１
倍の間にある。また，塵埃除去部材３１のリード部材２
１の端子板１２との接続部２１１を始点とするリード部
材２１と平行方向の横幅Ｌは，リード部材２１の同じよ
うに定義された横幅Ｌ₀ の０．４〜１．１倍の間にあ
る。また塵埃除去部材３１とリード部材２１との間の平
行間隔Ｈは，リード部材２１の縦幅ｄの２．０〜６．７
倍の間にある。

【００１８】上記について説明を補足する。端子板１２
は，吸気管路に吸気の流れに平行して設置された導電部
材であり，ブリッジ回路の一辺に接続されている。端子
板１２には，感温抵抗体１１とリード部材２１とが吸気
の流れ８０に直交する方向に接合されている。また，端
子板１２の先端側（吸気の流れの上流側）には，リード
部材２１に達する吸気の流線上に塵埃除去部材３１がリ
ード部材２１と平行方向に配置されている。リード部材
２１及び塵埃除去部材３１は，共に円形断面の線材であ
るが，方形断面（角柱）であってもよい。そして塵埃除
去部材３１とリード部材２１とはほぼ同径（Ｄ＝０．９
〜１．１ｄ）である。

【００１９】次に本例の熱式流量計の作用効果について
述べる。塵埃除去部材３１は，リード部材２１の上流に
配置されているが，両者はほぼ同径であり，且つ両者の
間隔Ｈはリード部材２１の縦幅ｄの２．０倍以上ある。
そのため，塵埃除去部材３１とリード部材２１とが平行
する部分（リード部材２１が塵埃除去部材３１の陰にな
る部分）においても，リード部材２１に達する吸気の流
れが大きく変化することはない。

【００２０】一方，吸気中の塵埃等は，気体ではないか
ら吸気よりも比重が著しく大きい。そのため，塵埃除去
部材３１とリード部材２１が平行する部分では，塵埃除
去部材３１に衝突した塵埃等は塵埃除去部材３１に捕捉
され，塵埃除去部材３１の上下を通過した塵埃等は，そ
の慣性力によってほぼ直進しリード部材２１には殆ど衝
突しない。

【００２１】そして，塵埃除去部材３１とリード部材２
１の平行部分の長さＬは，少なくともリード部材２１の
横幅Ｌ₀ の０．４倍以上あるから，リード部材２１に衝
突する塵埃等は大幅に減少する。そのため，リード部材
２１に付着する塵埃等の量は大幅に減少する。

【００２２】また，塵埃除去部材３１の横幅Ｌは，リー
ド部材２１の横幅Ｌ₀ の最大１．１倍以下であり感温抵
抗体１１に達する吸気の流れは殆ど変化しない。即ち，
径年的にリード部材２１に付着する塵埃等の量は大幅に
減少し，一方感温抵抗体１１等に対する吸気の流れは殆
ど変化しない。それ故，熱式流量計１の測定値や応答時
間及び起動時間は余り変化せず，一方リード部材２１に
付着する塵埃の量が大幅に減少し，熱式流量計１の経年
的な測定値の変化は大幅に低減する。

【００２３】なお，上記において起動時間とは，熱式流
量計に電源を投入した後に測定値（出力）が安定するま
での時間変化の時定数であり，応答時間とは，入力（吸
気流量）をステップ状に急変させた場合における測定値
の変化カーブの時定数である。次に，上記作用を実測デ
ータに基づいてより具体的に説明する。

【００２４】即ち，図２に示すように，塵埃除去部材３
１の横幅Ｌがリード部材２１の横幅Ｌ₀ の０．４〜１．
１の範囲においては，同図（ａ）に示すように，測定精
度の初期値に対する変化（実線）は従来品（破線）に比
べて大幅に減少（約３０％以下）し，また同図（ｂ），
（ｃ）に示すように起動時間と応答時間の変化は低目に
抑制される。そして，上記領域を外れると急激に特性が
悪化する。なお，同図において鎖線８３１，８３２は許
容限界値である。

【００２５】また，図３に示すように，塵埃除去部材３
１とリード部材２１との間隔Ｈがリード部材２１の縦幅
ｄの２．０〜６．７の範囲においては，（ａ）に示すよ
うに本例の測定精度（実線）が従来品（破線）に比べて
大幅に改善され，同図（ｂ），（ｃ）に示すように応答
特性は殆ど変化しない。なお，同図において細線８３
３，８３４は許容限界値である。

【００２６】また，線状の塵埃除去部材３１を端子板１
２に設けることは製作が極めて容易であり，かつ安価で
ある。上記のように，本例によれば，吸気に含まれる塵
埃等の付着を抑制し，測定精度と応答特性とに優れた安
価な熱式流量計を提供することができる。

【００２７】実施例２ 本例は，図４に示すように，端子板１３を吸気の流れ８
０と垂直に立設し，塵埃除去部材３２をリード部材２２
の延長部に形成したもう１つの実施例である。即ち，実
施例１においては端子板１２が流れ８０に平行に配置さ
れていたのに対して，本例の端子板１３は流れ８０に垂
直に配置されている。

【００２８】また，塵埃除去部材３２は，リード部材２
２の延長部をリード部材２２と平行に屈曲させ，リード
部材２２の上流に配置したものである。本例において
は，塵埃除去部材３２とリード部材２２とは別部材でな
いから，構成が簡素であり，塵埃除去部材３２を端子板
１３に接合する工数も不要である。その他については，
実施例１と同様である。

【００２９】実施例３ 本例は，図５に示すように，実施例１において，端子板
１４の先端部を屈曲させて塵埃除去部材３３を形成した
もう１つの実施例である。塵埃除去部材３３と端子板１
４とは一体化されており，別部材でないから塵埃除去部
材３３を端子板１４に接合するなどの工数が不要とな
り，構成が簡素である。

【００３０】なお，塵埃除去部材３３の径は端子板１４
の他の部分と同一である必要はなく，実施例１と同様に
リード部材２１とほぼ同径とし，実施例１と同様に配置
することもできる。また，図５に示すように塵埃除去部
材３３がリード部材２１よりも大径である場合には，リ
ード部材２１との間隔Ｈを実施例１の場合より大きめに
し，吸気がリード部材２１に適切に当たるようにする。
その他については実施例１と同様である。

【００３１】実施例４ 本例は，図６に示すように，実施例３において塵埃除去
部材３４を別部材として端子板１２の端部に装着したも
う１つの実施例である。塵埃除去部材３４は合成樹脂を
成形した別部材であり，端子板１２の先端に装着されて
いる。その他については，実施例３と同様である。

【００３２】実施例５ 本例は，図７に示すように，実施例３において塵埃除去
部材３５を板状体としたもう１つの実施例である。即
ち，塵埃除去部材３５は，円柱形状の端子板１５の先端
部の内側をプレス等により成形し，板状にしたものであ
る。その他については，実施例３と同様である。

【００３３】なお，上記実施例１〜実施例５では，感温
抵抗体１１の構成として枠１１１に細線を巻つけたもの
を用いたが，これに限られるものではなく，例えば薄膜
式の感温抵抗体や厚膜式の感温抵抗体等の他の構成の感
温抵抗体でもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の熱式流量計の要部斜視図。

【図２】実施例１の熱式流量計において塵埃除去部材の
横幅Ｌを変えたときの特性図。

【図３】実施例１の熱式流量計において塵埃除去部材と
リード部材の間隔Ｈを変えたときの特性図。

【図４】実施例２の熱式流量計の要部斜視図。

【図５】実施例３の熱式流量計の要部斜視図。

【図６】実施例４の熱式流量計の要部斜視図。

【図７】実施例５の熱式流量計の要部斜視図。

【図８】本発明の熱式流量計における塵埃除去部材とリ
ード部材との間の被測定流体及び塵埃等の流れの模式
図。

【符号の説明】 １．．．熱式流量計， １１．．．感温抵抗体， １２〜１５．．．端子板， ２１，２２．．．リード部材， ３１〜３５．．．塵埃除去部材， ８０．．．流れ，

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 大きめの抵抗温度係数を有する感温抵抗
   体を被測定流体の流路に配置し，該感温抵抗体をブリッ
   ジ回路の一辺に接続してなる熱式流量計であって，該熱
   式流量計は，上記被測定流体の流路に立設した一対の端
   子板と，流れと直角方向の中心軸を有する円筒形の枠に
   形成した感温抵抗体と，上記感温抵抗体の両端末と上記
   端子板との間を接続する一対のリード部材とを有してお
   り，上記リード部材は，上記円筒形の枠の中心軸と平行
   方向に上記円筒形の枠の両端面に突設されており，該リ
   ード部材のまわりを囲む被測定流体の流線の上流位置に
   は，上記リード部材と平行で且つ上記感温抵抗体に対す
   る被測定流体の流れを乱さないよう配置された塵埃除去
   部材を設けてあることを特徴とする熱式流量計。
2. 【請求項２】 請求項１において，上記感温抵抗体は，
   上記円筒形の枠に細線を巻付けたものであることを特徴
   とする熱式流量計。
3. 【請求項３】 請求項１において，上記感温抵抗体は，
   上記円筒形の枠に薄膜又は厚膜の抵抗体を形成したもの
   であることを特徴とする熱式流量計。
4. 【請求項４】 請求項１，請求項２又は請求項３におい
   て，上記塵埃除去部材における円筒形の枠の中心軸及び
   流れに垂直な方向の縦幅は，上記リード部材の同縦幅ｄ
   の０．９〜１．１倍の間にあり，該塵埃除去部材の上記
   リード部材の端子板との接続部を始点とするリード部材
   と平行方向の横幅Ｌは，上記リード部材の同横幅Ｌ₀ の
   ０．４〜１．１倍の間にあり，上記塵埃除去部材とリー
   ド部材との間の平行間隔Ｈは，上記リード部材の上記縦
   幅ｄの２．０〜６．７倍の間にあり，被測定流体は自動
   車のエンジンの吸気であることを特徴とする熱式流量
   計。