JP2002257608A - 熱式流量測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】流量検出用センサ素子に水滴等の液状体が付着
することが防止され、信頼性の高い熱式流量測定装置を
実現する。 【解決手段】副通路６の内壁に複数の溝２を形成し、複
数の溝２は流体の流れ１０に対して約４５度の角度をつ
けて副通路６内の大きな遠心力を発生する方向に向か
う。水滴２１が副通路６の内壁に付着すると、水滴２１
は複数の溝２に接触し、表面張力により複数の溝２に捕
獲され、溝２に沿って副通路６内の流体の流れ１０によ
り生じる遠心力が大きい側の側壁に移動する。側壁に到
達した水滴２１は流体の流れによる遠心力を受けながら
出口部８に向かい側壁から剥離することはない。このた
め、水滴２１が流量計測用センサ素子４に付着すること
が無くなり、信頼性の高い熱式流量計測装置を実現する
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流体の流量を検出
する流量計測装置に係わり、特に流体が流れる主通路内
に副通路を形成し、この副通路内を流れる流体の流量を
計測する熱式流量計測装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】熱式流量計測装置の従来の技術として
は、特開平９−３０４１４０号公報に記載された熱式流
量計がある。この公報記載の熱式流量計は、流路内にＬ
字状の副通路が形成され、その中に流量検出用センサ素
子が配された構造となっている。

【０００３】また、特開平９−２８７９９１号公報に記
載された空気流量計は、空気通路内に逆Ｕ字状の副通路
が形成され、その出口部近傍に流量検出用センサ素子が
配置されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、自動車の吸
入空気を計測する空気流量計測装置では、例えぱ、雨天
走行時にタイヤから大量の水滴を巻き上げながら走行す
る車両の後方を走行した場合や、大雨の中を走行した場
合には、容易にエアクリーナーを経由して、細かい水滴
が浸入してくる。

【０００５】熱式の空気流量計測装置は、流量検出用セ
ンサ素子に水滴が付着すると、水滴が蒸発するまでの間
は出力異常となることが当業者の間では周知である。自
動車用の空気流量検出用センサの出力が異常となると、
適正な空燃比を得ることが困難となり、正常なエンジン
の回転が維持できなくなるという問題がある。

【０００６】従来技術である上記特開平９−３０４１４
０号公報に記載された技術では、水滴が浸入すると、直
接、流量検出用センサ素子に衝突し、付着するために正
常な出力を得ることが困難となってしまう。

【０００７】一方、上記特開平９−２８７９９１号公報
に記載された技術では、流量検出用センサ素子はＵ宇状
の通路内に配置されており、水滴が直接流量検出用セン
サ素子に衝突する可能性は低い。

【０００８】しかし、このようなＵ宇状の構造であって
も、完全には、センサ素子への水滴付着を防止すること
はできない。すなわち、水滴が副通路内に浸入すると、
その一部は副通路壁に付着し、やがて付着した水滴同志
が結びついて大きな水滴に成長する。

【０００９】すると、大きな水滴は空気流によって吹き
飛ばされやすくなり、吹き飛んだ水滴が流量検出用セン
サ素子に付着することが実験により判明した。

【００１０】本発明の目的は、流量検出用センサ素子に
水滴等の液状体が付着することが防止され、信頼性の高
い熱式流量測定装置を実現することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は次のように構成される。 （１）流体が流れる主通路と、この主通路を流れる流体
の一部を導入する副通路と、この副通路内に配置され、
流体の流量を検出するセンサとを備える熱式流量計測装
置において、上記副通路の内面に形成され、上記流体に
含まれる液状体を捕獲し、移動させる捕獲手段を備え
る。

【００１２】（２）好ましくは、上記（１）において、
上記捕獲手段により、捕獲され移動された液状体を上記
副通路外に排出する排出手段を備える。

【００１３】（３）また、好ましくは、上記（１）にお
いて、上記液状体の捕獲手段、または捕獲手段と排出手
段は、副通路内に形成された複数の溝、または複数のは
り状の突部、あるいは複数の溝とはり状の突部の組み合
せであり、捕獲された液状体が上記複数の溝、または複
数のはり状の突部を伝って移動する。

【００１４】（４）また、好ましくは、上記（３）にお
いて、上記の複数の溝、または複数のはり状の突部、あ
るいは複数の溝とはり状の突部の組み合せは、副通路内
の流体の上流側から下流側にかけて形成されており、上
記副通路内を通過する液状体が集まり難い副通路内面か
ら、より集まりやすい副通路内面に向かうように形成さ
れている。

【００１５】（５）また、好ましくは、上記（３）にお
いて、上記複数の溝、または複数のはり状の突部、ある
いは複数の溝とはり状の突部の組み合せは、副通路内の
上流側から下流側にかけて形成されており、上記副通路
内を通過する流体による遠心力が小である上記副通路内
面部位から、遠心力が大である上記副通路内面部位に向
かうように形成される。

【００１６】（６）また、好ましくは、上記（３）にお
いて、上記複数の溝、または複数のはり状の突部、ある
いは複数の溝とはり状の突部の組み合せは、副通路内の
上流側から下流側にかけて形成されており、上記副通路
内を通過する流体の流れ方向に対して傾斜して形成され
ている。

【００１７】（７）また、好ましくは、上記（２）にお
いて、上記液状体の捕獲手段、または捕獲手段と排出手
段は、副通路内面に親水性を有し、液状体が上記副通路
内面に付着したときに、その接触角が約３０度以下にな
るように構成される。

【００１８】（８）また、好ましくは、上記（２）にお
いて、上記捕獲手段と排出手段は、副通路内面に形成さ
れた複数の溝、あるいは、はり状の突部であり、これら
溝、あるいは、はり状の突部と結合した別の溝が入口部
近傍から出口部近傍にわたりほぼ連続して形成されてい
る。

【００１９】（９）また、好ましくは、上記（２）にお
いて、上記捕獲手段は、副通路内面に形成された複数の
溝であり、さらに上記溝部以外の副通路内面に撥水性を
持たせることで、液状体が上記副通路内面に付着したと
きに、その接触角が約９０度以上になるように構成され
る。

【００２０】（１０）また、好ましくは、上記（２）に
おいて、上記捕獲手段は副通路内面に形成された複数の
溝であり、上記排出手段は、複数の溝の下流側に溝と接
続された貫通穴である。

【００２１】（１１）流体が流れる主通路と、この主通
路中に配置され、流体の流量を検出するセンとを備える
熱式流量計測装置において、上記主通路は、上記センサ
が配置される上流側近傍で屈曲するとともに、屈曲した
主通路の内面に、液状体の捕獲手段が形成されている。

【００２２】（１２）熱式流量計測装置と、この熱式流
量計測装置によって検出された車両の状態に基づいて、
車両を制御するコントロールユニットとを有し、上記熱
式流量検出装置は、主通路を流れる流体の一部を導入す
る副通路と、この副通路内に流量を検出するセンサとを
備え、上記流体の流量を検出する熱式流量計測装置を用
いた車両制御システムにおいて、上記副通路の内面に、
液状体の捕獲手段、または捕獲手段と排出手段とを備え
る。

【００２３】このようにして形成された溝、あるいはは
り状の突部は、副通路内面に付着した水滴等の液状体を
捕獲して、液状体同志が結びついて成長し、流体の流れ
に吹き飛ぱされて飛散するのを防止することが可能であ
る。

【００２４】また、液状体の飛散を防止しながら、浸入
した液状体を効率よく副通路外部に排出することができ
るようになる。これにより、流量検出用センサへの液状
体付着防止を図ることが可能となる。

【００２５】また、副通路内面に親水性を持たせること
で、液状体が副通路内面に付着しても副通路内面に一様
に濡れるため、流体の流れで吹き飛ばされることが無く
なる。これにより、流量検出用センサへの液状体付着防
止を図ることが可能となる。

【００２６】副通路内面に複数の溝、あるいははり状の
突部を形成するとともに、この溝、あるいははり状の突
部と結合した別の溝を、入口部近傍から出口部近傍にわ
たりほぼ連続して形成する。複数の溝、またははり状の
突部によって捕獲された液状体は、入口部から出口部に
わたって連続して形成された別の溝を経由して副通路外
部へ排出することができる。これにより、流量検出用セ
ンサへの液状体の付着防止を図ることが可能となる。

【００２７】副通路内面に複数の溝を形成するととも
に、溝部以外の副通路内面に撥水膜を形成する。これに
より、副通路内面に付着した液状体は移動しやすくな
り、液状態同志が結びついて成長する前に、溝に捕獲さ
れやすくなる。

【００２８】これにより、液状態の飛散を防止し、流量
検出用センサへの液状体の付着防止を図ることが可能と
なる。

【００２９】副通路内面に複数の溝を形成するととも
に、溝の下流側に溝と接続された貫通穴を設けた構造と
して、捕獲した液状体を貫通穴から排出させる。これに
より、液状態の飛散を防止するとともに、液状態が副通
路内に溜まるのを防止する。

【００３０】主通路は副通路が取り付けられる近傍の上
流側で屈曲するとともに、屈曲した主通路の内面に、液
状体の捕獲手段が形成された構造とする。例えば、屈曲
した主通路の内面に複数の溝、または複数のはり状の突
部等を設けた構造とし、主通路内面からの液状体の飛散
を防止する。

【００３１】これにより、主通路に付着した液状体の飛
散が無くなるため、副通路内に浸入する液状体が減少
し、流量検出用センサへの液状態の付着の確立を下げる
ことが可能となる。

【００３２】以上に述べた構成によれば、液状体が流量
検出用センサに付着することが無くなるために、安定し
た出力が得られるようになり、これにより信頼性の高い
流量計を実現することが可能となる。

【００３３】また、本発明により、ブローバイガス中に
含まれるエンジンオイルのような油滴を含んだ液状の汚
損物質が副通路内に浸入しても、油滴の流量検出用セン
サ素子への付着防止ができるため、オイル汚損による特
性変化も防止できる。

【００３４】

【発明の実施形態】以下、本発明の実施形態について、
添付図面に基づいて説明する。図１は、本発明の第１の
実施形態である熱式流量計測装置の部分断面図である。

【００３５】図１において、熱式流量計測装置１は、主
通路３１中の流体の一部が流入する副通路６を有してお
り、その中に流量を検知するための流量計測用センサ素
子４が配置されている。また、熱式流量計測装置１は、
流量計測用センサ素子４を駆動すると共に、流量信号を
外部に出力するための制御回路３２と、この制御回路３
２を収納するハウジング３４とを備えている。

【００３６】そして、副通路６の、流体が流入する入口
部７近傍の内壁には流体の流れ方向１０に対して傾斜し
た、つまり、流れ方向１０に対して、図上、時計方向に
０より大で９０度より小の角度傾斜した（副通路６の内
回り面６ｂから外回り面６ａに向かって傾斜した）複数
の溝２、あるいは、はり状の突部３が形成されている。
なお、５は測温抵抗体であり、３３は、カバーである。

【００３７】図２は図１の副通路６を、Ａ−Ａ線に沿っ
て切断した時の断面図であり、溝２の形状の一例を示す
図である。副通路６はガラス繊維３０％を含有するＰＢ
Ｔ樹脂のような部材で構成し、副通路６の厚さは約２ｍ
ｍ、溝２の幅は０．３ｍｍ〜２ｍｍ程度、溝２の深さは
０．２〜１ｍｍ程度である。

【００３８】なお、溝２の深さは特に制限があるもので
は無く、副通路６の厚さが厚い場合は更に深い溝２であ
っても良い。

【００３９】また、図３は、図２と同様に、図１の副通
路６を、Ａ−Ａ線に沿って切断した時の断面図であり、
はり状の突部３の形状の一例を示す図である。副通路６
の厚さは約２ｍｍ、はり状の突部３の幅は０．３ｍｍ〜
２ｍｍ程度、はり状の突部３高さは０．２〜１ｍｍ程度
である。

【００４０】なお、はり状の突部３の高さは、高すぎる
と流体の流れを阻害するため、無制限に高くすることは
できない。通常、設計される副通路６の幅Ｌは１０ｍｍ
程度であり、その場合の、はり状の突部３の高さは、１
ｍｍ程度が限界である。

【００４１】従って、副通路６の幅が広くなれば、はり
状の突部３の高さを１ｍｍ以上にすることも可能であ
る。

【００４２】このように、流量計測用センサ素子４が配
置される副通路６内に、溝２、あるいは、はり状の突部
３を形成することにより、流量計測用センサ素子４に水
滴２１が付着するのを防止することが可能となる。

【００４３】この水滴付着防止のメカニズムを図４、図
５、図６により説明する。図４は、副通路６内に溝２、
あるいは、はり状の突部３が無い場合の主な水滴２１移
動の様子を示した図であり、図５は図４の構造の副通路
６内壁に付着した水滴２１の移動の様子を示した図であ
る。一方、図６は、図４の構造に対して、副通路６内に
複数個の溝２、あるいは、はり状の突部３が形成されて
いる場合の副通路６内壁に付着した水滴２１の移動の様
子を示した図である。

【００４４】図４〜図６のいずれの図も、副通路６内に
配置される流量計測用センサ素子４や測温抵抗体５は省
略してあり、その配置は図１と同じである。

【００４５】さて、水滴２１が副通路６内に浸入する
と、図４の（ａ）に示すように、水滴２１の殆どは、内
壁の外回り面６ａにおけるＵ字状に曲がった付近に衝突
し、副通路６内壁の外回り面６ａに付着する。そして、
図４の（ｂ）に示すように、付着した水滴２１は副通路
６内の流れに沿って、副通路６の外回り面６ａを伝って
出口部８へ移動する。この際、流体の流れ１０で発生す
る遠心力が水滴２１に作用するために、水滴２１は側壁
から剥離することはない。

【００４６】そして、図４の（ｃ）に示すように、水滴
２１は出口部８から副通路６外へ排出される。そのた
め、水滴２１が流量計測用センサ素子４に付着すること
はない。当初は、図４に示すようなＵ字形状の構造を採
用すれば、流量計測用センサ素子４への水滴２１の付着
を防止することが可能と考えられていた。

【００４７】しかし、実際に霧状の水滴を、主通路３１
上流から浸入させて、流量計測用センサ素子４の出力を
モニターすると、出力が頻繁に変動しており、Ｕ字形状
の構造では、対策として不十分であることが判った。

【００４８】そこで、透明な樹脂製副通路６を製作し、
水滴２１を噴霧したときの副通路６内の水滴２１の動き
を観察した結果、図５に示す現象により、水滴２１が流
量計測用センサ素子４に付着することが判明した。

【００４９】すなわち、図５の（ａ）に示すように、副
通路６内を通過する水滴２１の一部は、外回り面６ａと
内回り面６ｂとの間の、副通路６の入口部７付近の内壁
面（側面）にも付着し、流体の流れ１０に押されながら
側面を伝って移動する。この時の水滴２１の大きさは直
径で１ｍｍ以下である。

【００５０】次に、図５の（ｂ）に示すように、水滴２
１は副通路６の側面を移動する過程で、多数の水滴２１
同志が結びついて成長し、大きな水滴２１となる。水滴
２１は大きいものでは直径３ｍｍ程度にまで成長する。

【００５１】そして、図５の（ｃ）に示すように、成長
した水滴２１は流体の流れ１０に押されて吹き飛ぶよう
になり、吹き飛んだ水滴２１の一部が流量計測用センサ
秦子４に付着することになる。

【００５２】一方、図６に示した例の場合は、副通路６
の側面に複数の溝２、あるいは複数の、はり状の突部３
を形成したものである。複数の溝２、あるいは複数の、
はり状の突部３は、流体の流れ１０に対して、約４５度
の角度をつけて副通路６内の大きな遠心力を発生する方
向に向かう構造である。

【００５３】図６の（ａ）に示すように、水滴２１が副
通路６の側面に付着するのは、図５の（ａ）に示した場
合と同じである。しかし、図６の（ｂ）に示すように、
付着した水滴２１は、複数の溝２、あるいは複数の、は
り状の突部３に接触すると表面張力により、複数の溝２
あるいは突部３に捕獲され、溝２、あるいは、はり状の
突部３に沿って副通路６内の流体の流れ１０により生じ
る遠心力が大きい側の側壁、つまり、外回り面６ａに移
動する。

【００５４】そして、図６の（ｃ）に示すように、外回
り面６ａに到達した水滴２１は、流体の流れによる遠心
力を受けながら、外回り面６ａに沿いながら、出口部８
に向かうために、水滴２１は外回り面６ａから離脱する
ことはない。

【００５５】このように、副通路６内に複数の溝２、あ
るいは、はり状の突部６（捕獲手段、排出手段）を形成
することで水滴２１を捕獲し、遠心力の大きい側の側壁
である外回り面６ａに沿って水滴２１を移動させて、出
口部８（排出手段）から外部に排出することで、水滴２
１が流量計測用センサ素子４に付着することが無くな
り、信頼性の高い熱式流量計測装置を実現することがで
きる。

【００５６】なお、複数の溝２、あるいは複数のはり状
の突部３は、実際に水滴を流した時に、副通路内で水滴
の集まりやすい内壁面に向かうように形成しても効果は
同じである。

【００５７】また、本構造を適用すれば、水滴２１に限
らずブローバイガス中に含まれるエンジンオイルのよう
な油滴を含んだ液状の汚損物質が副通路６内に浸入して
も、油滴が流量検出用センサ素子４に付着することが防
止できるため、オイル汚損による特性変化も防止でき
る。なお、本明細書においては、水滴、油滴等を液状体
と定義することとする。

【００５８】なお、上述した複数の溝２、あるいは複数
のはり状の突部３は、図７に示すような複数の溝２と、
はり状の突部３を組み合わせたものでも効果は同じであ
り、同様の構造を有するものは本発明の複数の溝２、あ
るいは複数のはり状の突部３の概念に含まれるものであ
る。

【００５９】また、図示した例では、溝２及び突部３
は、直線状となっているが、直線状に限らず、曲線状で
あってもよい。

【００６０】また、図示した例では、溝２及び突部３は
連続した一直線となっているが、点線のように、分離し
た形状となっていてもよい。

【００６１】さらに、溝２及び突部３は、製造上の制限
さえ無ければ、副通路の内壁面全面に形成されていても
よい。

【００６２】次に、本発明の第２の実施形態を図８を参
照して説明する。図１、図４、図５、図６に示した副通
路６構造は、全てＵ字状のものであったが、本発明の第
２の実施形態においては、図８に示すように、副通路６
を渦巻き状にして、その中に流量計測用センサ素子４を
配置する。

【００６３】そして、流量計測用センサ素子４の位置よ
りも上流側に、流体の流れ１０に対して緩やかな傾斜を
有する複数の溝２、または複数のはり状の突部３が形成
されている。そして、これらの溝２、または、はり状の
突部３は、流体の流れ１０によって強く遠心力を生じる
外周部にまで延在するように形成される。

【００６４】副通路壁に付着した水滴２１は、溝２、あ
るいは、はり状の突部３にトラップされ、外周部、出口
部８を経由して副通路６外に排出される。副通路６の形
状を渦巻き状にすることの有利な点は副通路６内に急激
な屈曲部が無いため、溝２、あるいは、はり状の突部３
にトラップされた水滴２１を外周部に移動させ易く、ま
た、水滴２１を、外周部を経由して出口部８へ移動させ
易いことである。

【００６５】これにより、排水性もよくなり、水滴２１
の付着防止効果が高くなる。

【００６６】以上のように、本発明の第２の実施形態に
よれば、第１の実施形態と同様な効果を得ることができ
る他、副通路６の形状が渦巻き状となっているため、溝
２、あるいは、はり状の突部３にトラップされた水滴２
１を外周部を経由して出口部８へ移動させ易く、排水性
もよくなり、水滴２１の付着防止効果が高くなるという
効果を有する。

【００６７】次に、本発明の第３の実施形態を図９を参
照して説明する。図９に示した例においては、Ｕ字状の
副通路６内に複数の枝状の溝２ａが形成され、それが中
央の溝２に結合している。この中央の溝２は、流れ１０
の方向と同様な方向に延び、副通路６の入口部７近傍か
ら出口部８近傍にまで繋がった形状である。

【００６８】なお、図９においては、副通路６内に配置
される流量計測用センサ秦子４は省略してあり、その配
置は図１と同じである。

【００６９】本発明の第３の実施形態による構造では、
溝２、２ａに捕獲された水滴２１は出口部８近傍まで溝
２を経由して副通路６の外部に排出される。このような
構造にすれば、水滴２１の捕獲手段と排出手段は全て溝
２、２ａにより達成できる。

【００７０】この第３の実施形態によっても、第１の実
施形態と同様な効果を得ることができる。

【００７１】なお、図示はしないが、枝状の溝２ａの代
わりに、はり状の突部３として中央の溝２に結合した構
造であっても、同様の効果が得られる。また、図示した
例においては、溝２、２ａは一本の繋がったものである
が、枝状の溝２ａは、図１を用いて説明した「複数の溝
２」と同じ効果を有しており、「複数の溝２」という基
本的な概念に変わりはない。

【００７２】次に、本発明の第４の実施形態を図１０を
参照して説明する。図１０に示した例は、Ｕ宇状の副通
路６内に屈曲した一本の溝２が形成されるとともに、溝
２以外の副通路６内壁には撥水性を有する環状シリコー
ンポリマー、あるいはフッ素系の化合物等の撥水膜２２
が形成されたものである。

【００７３】なお、ここで述べる「撥水性を有する」と
は通常の樹脂材料では、水との接触角が７０度から９０
度以下であるのに対し、約９０度以上の接触角を有する
ものを指している。

【００７４】副通路６内壁に撥水膜２２を形成すること
で、副通路６内壁に付着した水滴２１は移動しやすくな
り、水滴２１同志が結びついて大きく成長する前に溝２
に捕獲されやすくなる。

【００７５】このような構成にすると、特に流速の低い
状態で優れた水滴２１捕獲性が得られる。以上のよう
に、本発明の第４の実施形態においても、第１の実施形
態と同様な効果を得ることができる。

【００７６】なお、ここに示した溝２は、一本の屈曲部
を有する溝であるが、構造的には図１に示した「複数の
溝２」と同じ役割を果たしており、「複数の溝２」とい
う基本的な概念に変わりはない。

【００７７】次に、本発明の第５の実施形態を、図１１
を参照して説明する。図１１に示した例は、Ｕ字状の副
通路６の内壁に、流体の流れ方向に対して傾斜して形成
された複数の溝２が形成されるとともに、溝２の下流側
には水滴排出用の貫通穴９が形成された構造である。

【００７８】なお、図１１においては、副通路６内に配
置される流量計測用センサ素子４は省略してあり、その
配置は図１に示した例と同じである。

【００７９】本発明の第５の実施形態における構造で
は、水滴２１の捕獲手段は溝２であり、排出手段は溝２
の下流側に形成された貫通穴９である。このように、水
滴排出用の貫通穴９を複数形成した構造であれば、大量
の水滴２１が、副通路６内に浸入した場合であっても、
効率よく水滴２１の排出を行うことができる。

【００８０】また、副通路６の内壁に貫通穴９を形成す
ることにより、副通路６内の流体の流速を向上すること
ができる。

【００８１】つまり、副通路６の内壁に貫通穴が形成さ
れていない場合、副通路６の中心部付近においては、流
体の流速は速いが、内壁近辺は、流体が滞留する。この
ため、副通路６全体としては、流体の流速が、主通路に
おける流速より遅くなってしまうこととなる。

【００８２】これに対して、副通路６の内壁に貫通穴が
形成されている場合には、この貫通穴は主通路と通じて
いるので、上記滞留部分を減少することができ、副通路
６内の流体の流速を向上することができる。

【００８３】なお、副通路６の内壁に溝や突起が形成さ
れている場合も、上記滞留部分を減少することができ、
副通路６内の流速を向上することができる。

【００８４】次に、本発明の第６の実施形態を、図１
２、図１３を参照して説明する。図１２は熱式流量計測
装置１の部分断面図であり、図１３は図１２のＡ−Ａ線
に沿った断面図である。

【００８５】図１２に示すように、流量計測用センサ素
子４は直管状の副通路６内に納められ、副通路６の内壁
には空気の流れに対して傾斜した複数の溝２が形成され
た構造である。そして、図１３に示すように、直管状の
副通路６は空気の流れ方向に対して傾斜した構造を有し
ており、水滴２１等が流量計測用センサ素子４に直接衝
突しない構造となっている。

【００８６】しかし、このような構成であっても副通路
６内壁に溝２が形成されていないと、図５を用いて説明
したメカニズムにより水滴２１が流量計測用センサ素子
４に付着してしまう。

【００８７】本発明の有利な点は、ここで示すような単
純な直管状の副通路６であっても水滴２１の付着防止が
可能なことである。なお、溝２１の代わりに、はり状の
突部３、あるいは溝２とはり状の突部３の組み合せる構
造であっても効果は同じである。

【００８８】次に、本発明の第７の実施形態を、図１４
を参照して説明する。図１４に示すように、主通路３１
の上流側には曲がった上流側ダクト４１が接続されてお
り、その下流側の主通路３１内に直管状の副通路６が配
置されている。また、副通路６の内壁には溝２が形成さ
れており、この溝２は図示しないが図１２に示したよう
に、流体の流れ方向に対して傾斜を有している。

【００８９】この曲がった上流側ダクト４１により、主
通路３１及び副通路６内を通過する水滴の流れ１１が慣
性効果により曲がるため、直管状の副通路６であって
も、水滴２１の殆どは、直接流量計測用センサ素子４に
衝突することがなくなる。

【００９０】しかし、副通路６内の側壁に付着する水滴
２１の量は増加するため、副通路６内壁に溝２を形成し
た本発明を適用しないと、流量計測用センサ素子４への
水滴２１付着を防止することはできない。

【００９１】なお、溝２の代わりに、はり状の突部３、
あるいは溝２と、はり状の突部３とを組み合せた構造で
あっても効果は同じである。また、その他の実施形態と
しては、図示はしないが、水滴２１が激しく副通路６内
壁に衝突し、その衝突の反動で水滴２１が飛散する場合
は、副通路６内壁に親水性を有する親水膜を形成してお
くと有利である。

【００９２】なお、ここで述べる「親水性を有する」と
は親水膜と水との接触角が約３０度以下の接触角を有す
るものを指している。

【００９３】界面活性剤などを用いて実験を行った結
果、親水性が高いほど、水滴２１は副通路６内壁に一様
に濡れ広がるため、飛散しなくなる。この場合は、溝２
や、はり状の突部３が無くても十分な水滴２１の付着防
止効果が得られる。

【００９４】次に、本発明の第８の実施形態を、図１５
を参照して説明する。図１５に示すように、主通路３
１、３１ａは、副通路６が取り付けられる近傍で屈曲す
るとともに、屈曲した主通路３１ａの内壁面には複数の
溝２、又は複数の、はり状の突部３が形成された構造と
なっている。主通路３１ａに浸入した水滴は、慣性効果
により主通路３１ａの屈曲部付近で内壁面に付着する。

【００９５】そして、付着した水滴は、複数の溝、又は
複数の、はり状の突部で捕獲されるため、水滴の成長を
抑えることができ、副通路６内に飛散して浸入する水滴
を減少させることができる。

【００９６】なお、本発明の第８の実施形態では、副通
路６を設けた構成の熱式流量計を用いて説明したが、主
通路での水滴飛散防止策をとることにより、副通路を設
けない構造の熱式流量計測装置１であっても、水滴付着
防止を図ることが可能となる。このため、副通路を形成
する必要がなくなり、熱式流量計測装置の価格を低下す
ることができるという効果もある。

【００９７】また、水滴の浸入しやすい車両等では、さ
らに副通路内壁にも水滴飛散防止策を施すことにより、
より一層の改善を図ることが可能となる。

【００９８】なお、複数の溝、又は複数の、はり状の突
部を設ける代わりに、屈曲部の内壁面に親水膜を形成し
ても同様の効果がえられる。

【００９９】図１６は、内燃機関、特にガソリンエンジ
ンにおいて、空気流量を測定する場合に、本発明の熱式
流量測定装置を適用した場合の例を示す断面図である。
図１６において、エアクリーナ１０２、ボディ１０５、
ダクト１０６、スロットル角度センサ１０７、アイドル
エアーコントロールバルブ１０８、スロットルボディ１
０９は、吸気マニホールド１１０と一体となり、吸気通
路を形成している。

【０１００】エンジンヘの吸入空気１０１は、上記吸気
通路を流れる途中の通路あるいはバイパス通路中で、本
発明による熱式流量センサ１に流量を検知される。そし
て、検知された流量の信号が電圧、周波数等の信号形態
で、コントロールユニット１１１に取り込まれ、インジ
ェクタ１１２、回転速度計１１３、エンジンシリンダ１
１４、排気マニホールド１１５、ガス１１６、酸素濃度
計１１７から構成される燃焼部構造及びサブシステムの
制御に用いられる。

【０１０１】この燃焼部構造及びサブシステムの制御
に、本発明による熱式流量計測装置１を適用することに
より、水滴や油滴がセンサ素子に付着することが防止さ
れるため、正確な空気流量を測定でき、エンジンコント
ロール精度が向上されるなお、図示しないが、ディーゼ
ルエンジンの場合も、基本構成はほぼ同じであり、本発
明を適用することができる。

【０１０２】また、本発明は、空気のみならず、他の流
体の流量も測定可能である。例えば、燃料電池の水素ガ
スの流量を測定する場合にも、適用可能である。この水
素ガスの測定に用いる場合、湿度１００％のガスを使用
するため、水滴が発生し易く、本発明を適用すれば、測
定精度を向上することができる。また、プロパンガスの
流量を測定する場合にも、本発明は適用可能である。

【０１０３】

【発明の効果】本発明によれぱ、副通路若しくは主通路
に水滴又は油滴等の液状体の捕獲手段を形成し、捕獲手
段により、捕獲された液状体を、流量検出用センサ素子
とは、離隔した経路を介して、副通路外部に排出するよ
うに構成したので、流量検出用センサ素子に水滴等の液
状体が付着することが防止され、信頼性の高い熱式流量
測定装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による第１の実施形態である熱式流量計
測装置の部分断面図である。

【図２】図１に示す熱式流量計測装置の一例のＡ−Ａ線
に沿った断面図である。

【図３】図１に示す熱式流量計測装置の他の例のＡ−Ａ
線に沿った断面図である。

【図４】本発明を説明するための副通路内に浸入した水
滴の挙動を示す模式図である。

【図５】本発明を説明するための副通路内に浸入した水
滴の挙動を示す模式図である。

【図６】本発明を説明するための副通路内に浸入した水
滴の挙動を示す楳式図である。

【図７】本発明の第１の実施形態の変形例を示す副通路
の断面図である。

【図８】本発明の第２の実施形態である熱式流量計測装
置の部分断面図である。

【図９】本発明の第３の実施形態である熱式流量計測装
置の部分断面図である。

【図１０】本発明の第４の実施形態である熱式流量計測
装置の部分断面図である。

【図１１】本発明の第５の実施形態である熱式流量計測
装置の部分断面図である。

【図１２】本発明の第６の実施形態である熱式流量計測
装置の部分断面図である。

【図１３】図１２に示す熱式流量計測装置のＡ−Ａ線に
沿った断面図である。

【図１４】本発明の第７の実施形態である熱式流量計測
装置の部分断面図である。

【図１５】本発明の第８の実施形態である熱式流量計測
装置の部分断面図である。

【図１６】内燃機関、特にガソリンエンジンにおいて、
空気流量を測定する場合に、本発明の熱式流量測定装置
を適用した場合の例を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 熱式流量計測装置 ２、２ａ 溝 ３ はり状の突部 ４ 流量計測用センサ素子 ５ 測温抵抗体 ６ 副通路 ７ 入口部 ８ 出口部 ９ 貫通穴 １０ 流体の流れ １１ 水滴の流れ ２０ 吸気温センサ ２１ 水滴 ２２ 撥水膜 ３１、３１ａ 主通路 ３２ 制御回路 ３３ カバー ３４ ハウジング ３５ 支持体 ４１ 上流側ダクト ４２ 下流側ダクト １０１ 吸入空気 １０２ エアクリーナー １０５ ボディ １０６ ダクト １０７ アイドルエアーコントロールバルブ １０８ スロットル角度センサ １０９ スロットルボディ １１０ 吸気マニホールド １１１ コントロールユニヅト １１２ インジェクタ １１３ 回転速度計 １１４ エンジンシリンダ １１５ 排気マニホールド １１６ ガス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｆ 1/68 １０１Ａ (72)発明者 堀江 潤一 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器グループ内 (72)発明者 中田 圭一 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器グループ内 (72)発明者 上山 圭 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器グループ内 Ｆターム(参考） 2F035 AA02 EA03

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】流体が流れる主通路と、この主通路を流れ
   る流体の一部を導入する副通路と、この副通路内に配置
   され、流体の流量を検出するセンサとを備える熱式流量
   計測装置において、 上記副通路の内面に形成され、上記流体に含まれる液状
   体を捕獲し、移動させる捕獲手段を備えることを特徴と
   する熱式流量測定装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の熱式流量測定装置におい
   て、上記捕獲手段により、捕獲され移動された液状体を
   上記副通路外に排出する排出手段を備えることを特徴と
   する熱式流量計測装置。
3. 【請求項３】請求項１記載の熱式流量計測装置におい
   て、上記液状体の捕獲手段、または捕獲手段と排出手段
   は、副通路内に形成された複数の溝、または複数のはり
   状の突部、あるいは複数の溝とはり状の突部の組み合せ
   であり、捕獲された液状体が上記複数の溝、または複数
   のはり状の突部を伝って移動することを特徴とする熱式
   流量計測装置。
4. 【請求項４】請求項３記載の熱式流量計測装置におい
   て、上記の複数の溝、または複数のはり状の突部、ある
   いは複数の溝とはり状の突部の組み合せは、副通路内の
   流体の上流側から下流側にかけて形成されており、上記
   副通路内を通過する液状体が集まり難い副通路内面か
   ら、より集まりやすい副通路内面に向かうように形成さ
   れていることを特徴とする熱式流量計測装置。
5. 【請求項５】請求項３記載の熱式流量計測装置におい
   て、上記複数の溝、または複数のはり状の突部、あるい
   は複数の溝とはり状の突部の組み合せは、副通路内の上
   流側から下流側にかけて形成されており、上記副通路内
   を通過する流体による遠心力が小である上記副通路内面
   部位から、遠心力が大である上記副通路内面部位に向か
   うように形成されることを特徴とする熱式流量計測装
   置。
6. 【請求項６】請求項３記載の熱式流量計測装置におい
   て、上記複数の溝、または複数のはり状の突部、あるい
   は複数の溝とはり状の突部の組み合せは、副通路内の上
   流側から下流側にかけて形成されており、上記副通路内
   を通過する流体の流れ方向に対して傾斜して形成されて
   いることを特徴とする熱式流量計測装置。
7. 【請求項７】請求項２記載の熱式流量計測装置におい
   て、上記液状体の捕獲手段、または捕獲手段と排出手段
   は、副通路内面に親水性を有し、液状体が上記副通路内
   面に付着したときに、その接触角が約３０度以下になる
   ようにしたことを特徴とする熱式流量計測装置。
8. 【請求項８】請求項２記載の熱式流量計測装置におい
   て、上記捕獲手段と排出手段は、副通路内面に形成され
   た複数の溝、あるいは、はり状の突部であり、これら
   溝、あるいは、はり状の突部と結合した別の溝が入口部
   近傍から出口部近傍にわたりほぼ連続して形成されてい
   ることを特徴とする熱式流量計測装置。
9. 【請求項９】請求項２記載の熱式流量計測装置におい
   て、上記捕獲手段は、副通路内面に形成された複数の溝
   であり、さらに上記溝部以外の副通路内面に撥水性を持
   たせることで、液状体が上記副通路内面に付着したとき
   に、その接触角が約９０度以上になるようにしたことを
   特徴とする熱式流量計測装置。
10. 【請求項１０】請求項２記載の熱式流量計測装置におい
    て、上記捕獲手段は副通路内面に形成された複数の溝で
    あり、上記排出手段は、複数の溝の下流側に溝と接続さ
    れた貫通穴であることを特徴とする熱式流量計測装置。
11. 【請求項１１】流体が流れる主通路と、この主通路中に
    配置され、流体の流量を検出するセンとを備える熱式流
    量計測装置において、 上記主通路は、上記センサが配置される上流側近傍で屈
    曲するとともに、屈曲した主通路の内面に、液状体の捕
    獲手段が形成されていることを特徴とする熱式流量計測
    装置。
12. 【請求項１２】熱式流量計測装置と、この熱式流量計測
    装置によって検出された車両の状態に基づいて、車両を
    制御するコントロールユニットとを有し、上記熱式流量
    検出装置は、主通路を流れる流体の一部を導入する副通
    路と、この副通路内に流量を検出するセンサとを備え、
    上記流体の流量を検出する熱式流量計測装置を用いた車
    両制御システムにおいて、 上記副通路の内面に、液状体の捕獲手段、または捕獲手
    段と排出手段とを備えることを特徴とする熱式流量計測
    装置。