JPS5942807B2 - 流体測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は流体の流量又は流速を測定する装置に関し、特
に流体の流れを安定させる整流器の寸法に関するもので
ある。

流体の流量又は流速を測定する流体測定装置において、
正確な計測を行なうためには、流体の流れを十分に安定
させた上で計測用の検出器に導く必要がある。

流れを安定化させるには、流体を導く導管の直線部を十
分長くすれば良いが、適用する装置によつてはスペース
上の制約からそれが不可能な場合がある。

例えば自動車用エンジンの燃料噴射装置の場合には、限
られたスペースの内に種々の装置を配置しなければなら
ないので、吸入空気流量計を装着するダクトの長さは２
０ｃｍ程度と極めて限定されている。

このような限られた長さのダクト内で流れを安定化させ
るためには、検出器の上流及び下流に整流器を設ける方
法が考えられる。

整流器としては、例えばハニカム状、格子状等の多数の
整流素子（セル）をもつたものが用いられるが、一般に
整流素子の流れ方向の長さ（厚さ）をかなり長くしない
と十分な整流効果が得られない。

しかし整流素子の流体流れ方向における厚さが大きくな
ることは、スペースの有効利用の点から好ましくなく、
かつ圧力損失が増大するという欠点もある。

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、整流
素子のセルサイズ（詳細後述）と厚さとの関係が整流効
果に大きな影響を及ぼすという実験結果に基づき、厚さ
とセルサイズとの比の下限値を限定することにより、小
さなスペースで有効な整流を行なうことによつて正確な
計測を可能にした流体測定装置を提供することを目的と
する。

以下図面に基づいて本発明を詳細に説明する。第１図は
本発明を適用するエンジンの吸入空気流量計の一例図で
あり、イはエンジンの吸気系の断面図、口はイのＡ−Ａ
’断面図である。第１図において、１はエンジン本体、
２はエアクリーナ、３は吸気管、４はスロットル弁、５
はカルマン渦流量計の渦発生体、６及び□は渦発生体５
の上流及び下流に設けた整流器である。

なお口においては整流器７として格子状のセルをもつた
ものを例示している。吸入空気は、矢印で示すごとく、
エアクリーナ２、整流器６、渦発生体５、整流器７、ス
ロツトル弁４、エンジン本体１の順序で流れる。

また渦発生体５は、吸入空気の流速（したがつて流量）
に比例した周期でカルマン渦を発生する。

このカルマン渦の発生周期又は周波数を、熱線等の渦検
出器で検出することによつて吸入空気流量を計測するこ
とが出来る。上記のごとき吸入空気流量計において、本
発明者の実験によれば、整流素子の厚さ（流れ方向の長
さ）とセルサイズ（セルの幅）との比が整流効果に大き
な影響をもつことが判明した。

例えば、第２図は各種整流器の正面図及び一部拡大斜視
図であり、イはセルの形がハニカム状のもの、口は格子
状のもの、ハは長円状のもの、二は同心の波形状のもの
であるが、第２図のいずれの整流器においても、整流素
子の厚さＤとセルサイズＷとの比Ｋがある値より小さく
なると整流効Ｄ果が急激に低下し、また一をある程度以
上大きくゝ Ｗしても整流効果はそれほど向上せず
、圧力損失のＤみが増加する。

したがつてｗをある範囲に選定すれば、圧力損失の小さ
な範囲で整流効果を向上させることができる。なおセル
サイズＷとは、第２図に示すごとく、セルの狭い方の幅
（長方形の場合は短い方の一辺の長さ、長円状の場合は
短軸の長さ）である。

第３図は上記の実１験に用いた装置の一例図であり、イ
は断面図、口はイのＢ−Ｂ′断面図である。第３図にお
いて、８はダクト、９は整流効果の差異を明確に示すた
め、故意に流れを乱すために用いた乱流格子、１０は渦
発生体、１１及び１２は整流器である。まず第３図の装
置において、上流側の整流器１１として第２図イに示す
ごときハニカム状のセル（セルサイズＷ＝３．２０］０
１）をもつたものを用い、下流側の整流器１２を取除い
た場合の特性を第４図に示す。

第４図において、横軸は厚さＤ及び上詔、縦軸は渦発生
に同期して検出されるパルスの周期変動率（大きい方が
流れの乱れの程度が大きい）であり、また破線は流量８
０ｔ／Ｓの場合、実線は３ｔ／ｓの場合を示す。

第４図から判るように、上？が３程度以下になると整流
効果が急激に低下するので、実用上２．５程度以上にす
ることが望ましい。

また３程度以上にいくら大きくしても整流効果はあまり
向上しない。したがつて圧力損失やスペースの有効利用
のＤ面を考慮すれば、一を２．５以上で出来るだけ小さ
）Ｗ ・な値に選定するど好結果が得られる。

次に第５図は、下流側の整流器１２として厚さＤ２Ｏｌ
ｌｌｌｎ（Ｗ−６．３）のものを用いた場合における上
流側の整流器１１のサイズと周期変動率との関係を示す
。

第５図においても第４図と全く同様の傾向がある。

したがつて渦発生体の上流と下流の両方に整流器を設け
る場合においても、上流側の整流器はＤを２．５以上に
選定すれば良い Ｗ ゛ ０ 次に第６図は、上流側の整流器１１を取除き、下流側の
整流器１２のみを用いた場合の特性を示す。

第６図から判るように、下流側の整流器１２はＤが５程
度以上であれば十分な整流効果を示すこＷとが判る。

次に第７図及び第８図は厚さＤと圧力損失との関係図で
あり、第７図は上流側の整流器１１のみの場合、第８図
は下流側の整流器１２のみの場合Ｄを示す。

また実線はＤ−３０ｎ］ｎｌ（ｗ＝９，４）の場Ｄ合一
点鎖線はＤ−２００１０１（ｗ−６．３）の場合、破Ｄ
線はＤ−１０ｍ１ｎ１（ｗ＝３．２）の場合を示す。

第７図及び第８図から判るように、Ｄ−１０［ｍｌ（Ｄ
−一３．２）程度では、空気流量力伏きくなつてＷ
゛ ゝも圧力損失は極めて小さい。

そしてＤが大きくなるに連れて圧力損失は急激に上昇し
、特に大流量域において著しい増加を示す。したがつて
整流素Ｄ子の厚さＤの値は、Ｗが前記の条件を満たす範
囲で出来るだけ小さくすることが望ましい。

実験によると、上流側の整流器の形状を賛＝３、下流側
の整流器の形状補−６近傍に選ぶことにより、本発明の
効果が向上した。なお上記の実験結果は、第２図イに示
すハニカム状の整流器の場合のみを表示したが、第２図
口〜二に示す他の形状の整流器についても略同様の結果
が得られた。

臥上説明したごとく本発明によれば、整流素子の厚さＤ
とセルサイズＷとの上？について、良好な整流効果を得
るための下限値を定めたので、整流器を設置する場所の
広さと許容される圧力損失Ｄとに応じてｗを上記の下限
値以上の値に設定すれば、常に良好な整流効果を得るこ
とが出来る。

したがつて圧力損失を可及的に小さくし、かつスペース
の有効利用を図りながら整流効果を向上させることが出
来、流量又は流速の測定精度を向上させることが出来る
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用する吸入空気流量計の一例図、第
２図は整流器のセル形状を示す図、第３Ｄ図は実験装置
の一例図、第４〜第６図はｗと周期変動率との関係図、
第７図及び第８図はＤと圧力損失との関係図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 流体の通過する導管中に流量又は流速を検出する検
   出器を設置し、かつ上記検出器の少なくとも上流側に整
   流器を配設した流体測定装置において、上記の上流側の
   整流器の整流素子の流体流れ方向における厚さＤとセル
   サイズＷとの比Ｄ／Ｗを２．５以上にしたことを特徴と
   する流体測定装置。 ２ 流体の通過する導管中に流量又は流速を検出する検
   出器を設置し、かつ上記検出器の上流側及び下流側に整
   流器を配設した流体測定装置において、上流側の整流器
   の整流素子の流体流れ方向における厚さＤとセルサイズ
   Ｗとの比Ｄ／Ｗを２．５以上にし、かつ下流側の整流器
   の整流素子の厚さＤとセルサイズＷとの比Ｄ／Ｗを５以
   上にしたことを特徴とする流体測定装置。 ３ 上記検出器として、カルマン渦流量計の渦発生体及
   び渦検出器を用いたことを特徴とする特許請求の範囲第
   ２項記載の流体測定装置。