JP2015068794A - Thermal type flowmeter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は熱式流量計に関する。 The present invention relates to a thermal flow meter.
気体の流量を計測する熱式流量計は流量を計測するための流量検出部を備え、前記流量検出部と計測対象である前記気体との間で熱伝達を行うことにより、前記気体の流量を計測するように構成されている。熱式流量計が計測する流量は色々な装置の重要な制御パラメータとして広く使用されている。熱式流量計の特徴は、他の方式の流量計に比べ相対的に高い精度で気体の流量、例えば質量流量を計測できることである。 A thermal flow meter that measures the flow rate of gas includes a flow rate detection unit for measuring the flow rate, and performs heat transfer between the flow rate detection unit and the gas to be measured, thereby reducing the flow rate of the gas. It is configured to measure. The flow rate measured by the thermal flow meter is widely used as an important control parameter for various devices. A feature of the thermal flow meter is that it can measure a gas flow rate, for example, a mass flow rate, with relatively high accuracy compared to other types of flow meters.
しかしさらに気体流量の計測精度の向上が望まれている。例えば、内燃機関を搭載した車両では、省燃費の要望や排気ガス浄化の要望が非常に高い。これら要望に応えるには、内燃機関の主要パラメータである吸入空気量を高い精度で計測することが求められている。 However, further improvement in gas flow rate measurement accuracy is desired. For example, a vehicle equipped with an internal combustion engine has a very high demand for fuel saving and exhaust gas purification. In order to meet these demands, it is required to measure the intake air amount, which is a main parameter of the internal combustion engine, with high accuracy.
内燃機関に導かれる吸入空気量を計測する熱式流量計は、吸入空気量の一部を取り込む副通路と前記副通路に配置された流量検出部とを備え、前記流量検出部が被計測気体との間で熱伝達を行うことにより、前記副通路を流れる被計測気体の状態を計測して、前記内燃機関に導かれる吸入空気量を表す電気信号を出力する。 A thermal flow meter for measuring the amount of intake air led to an internal combustion engine includes a sub-passage that takes in a part of the intake air amount and a flow rate detector disposed in the sub-passage, and the flow rate detector is a gas to be measured. The state of the gas to be measured flowing through the sub-passage is measured by performing heat transfer between and the electric signal, and an electric signal representing the amount of intake air guided to the internal combustion engine is output.
特許文献1には、測定エレメントの上流側の測定ケーシングの流入通路に、粒子及び液体を変向させるための***部が形成された測定装置が記載されおり、流入開口から流入通路が、主要流れ方向に対して所定の角度で傾斜するように***部が形成されていた測定装置が開示されている。 Patent Document 1 describes a measuring device in which a bulge for turning particles and liquid is formed in an inflow passage of a measurement casing on the upstream side of a measurement element, and the inflow passage extends from the inflow opening to the main flow. A measuring device in which a raised portion is formed so as to be inclined at a predetermined angle with respect to a direction is disclosed.
しかしながら、特許文献1のような測定装置では、測定エレメントの上流側の測定ケーシングの入口開口部を、管路内の主要流れ方向に投影した面内に測定エレメントが位置している。このため、測定エレメントの上流側に液体粒子又はダスト粒子を変向させるための部材を配置しても、該部材を迂回する流れが存在し、その流れに運ばれた粒子は測定エレメントに到達しうる。従って、汚損物質により測定エレメントの損傷を防止する効果は十分ではない。 However, in a measuring apparatus like patent document 1, the measuring element is located in the surface which projected the inlet opening part of the measurement casing of the upstream of a measuring element in the main flow direction in a pipe line. For this reason, even if a member for turning liquid particles or dust particles is arranged upstream of the measurement element, there is a flow that bypasses the member, and the particles carried in the flow reach the measurement element. sell. Therefore, the effect of preventing the measuring element from being damaged by the fouling substance is not sufficient.
本発明は、このような点を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、流量検出部に安定した流量の被計測流体を供給することができるばかりでなく、測定対象である流体に含まれる汚損物質が流量検出部に到達する量を低減することができる熱式流量計を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and the object of the present invention is not only to supply a fluid to be measured with a stable flow rate to a flow rate detection unit, but also to a fluid to be measured. An object of the present invention is to provide a thermal flow meter that can reduce the amount of fouling substances contained in the flow rate detection unit.
前記課題を鑑みて、本発明に係る熱式流量計は、主通路を流れる被計測気体の一部を取り込む副通路と、前記副通路を流れる被計測気体の流量を検出する流量検出部とを備えている。副通路は、前記主通路を流れる前記被計測気体を取り込むように、前記主通路の上流に面した主取込口から、取り込んだ被計測気体の一部を排出する排出口まで形成された第1の通路と、第1の通路に流れる被計測気体を取り込む副取込口から、前記流量検出部に向かって形成された第2の通路と、を備えている。このような構成を前提に、以下の第1〜第3の要件を満たす。第1に、前記第1の通路のうち主取込口から副取込口までの上流側通路は、前記主通路を流れる被計測気体の流れ方向に対して、前記流量検出部から離れるように傾斜している。第2に、前記流量検出部および前記排出口は、前記主通路の被計測気体の流れ方向に、前記主取込口を投影した投影範囲から外れている。第3に、前記排出口の面積は、前記主取込口の面積よりも小さくなっている。 In view of the above problems, the thermal flow meter according to the present invention includes a sub-passage that takes in part of the gas to be measured flowing through the main passage, and a flow rate detection unit that detects the flow rate of the gas to be measured flowing through the sub-passage. I have. The sub-passage is formed from a main intake port facing upstream of the main passage to an exhaust port for discharging part of the taken measurement gas so as to take in the measured gas flowing through the main passage. 1 passage, and a second passage formed from the sub intake port for taking in the gas to be measured flowing in the first passage toward the flow rate detection unit. Based on such a configuration, the following first to third requirements are satisfied. First, the upstream passage from the main intake port to the sub intake port in the first passage is separated from the flow rate detection unit with respect to the flow direction of the gas to be measured flowing through the main passage. Inclined. Second, the flow rate detection unit and the discharge port are out of the projection range in which the main intake port is projected in the flow direction of the gas to be measured in the main passage. Third, the area of the discharge port is smaller than the area of the main intake port.
本発明によれば、流量検出部に安定した流量の被計測流体を供給することができるばかりでなく、測定対象である流体に含まれる汚損物質が流量検出部に到達する量を低減することができる。 According to the present invention, not only can the fluid to be measured having a stable flow rate be supplied to the flow rate detection unit, but also the amount of fouling substances contained in the fluid to be measured reaches the flow rate detection unit can be reduced. it can.
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図1は、電子燃料噴射方式の内燃機関制御システムに、本実施形態に係る熱式流量計を使用した一実施形態を示すシステム図である。図1に示すように、エンジンシリンダ112とエンジンピストン114を備える内燃機関110の動作に基づき、吸入空気が被計測気体IAとしてエアクリーナ122から吸入され、主通路124が形成された吸気管71を含む例えば吸気ボディ、スロットルボディ126、吸気マニホールド128を介してエンジンシリンダ112の燃焼室に導かれる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a system diagram showing an embodiment in which a thermal flow meter according to the present embodiment is used in an electronic fuel injection type internal combustion engine control system. As shown in FIG. 1, based on the operation of an
燃焼室に導かれる吸入空気である被計測気体IAの流量は、本実施形態に係る熱式流量計30で計測され、計測された流量に基づいて燃料噴射弁152より燃料が供給され、吸入空気である被計測気体IAと共に混合気の状態で燃焼室に導かれる。なお、本実施形態では、燃料噴射弁152は内燃機関の吸気ポートに設けられ、吸気ポートに噴射された燃料が吸入空気である被計測気体IAと共に混合気を成形し、吸気弁116を介して燃焼室に導かれ、燃焼して機械エネルギを発生する。
The flow rate of the gas to be measured IA that is the intake air led to the combustion chamber is measured by the
熱式流量計30は、図1に示す内燃機関の吸気ポートに燃料を噴射する方式だけでなく、各燃焼室に燃料を直接噴射する方式にも同様に使用できる。両方式とも熱式流量計30の使用方法を含めた制御パラメータの計測方法および燃料供給量や点火時期を含めた内燃機関の制御方法の基本概念は略同じであり、両方式の代表例として吸気ポートに燃料を噴射する方式を図1に示す。
The
燃焼室に導かれた燃料および空気は、燃料と空気の混合状態を成しており、点火プラグ154の火花着火により、爆発的に燃焼し、機械エネルギを発生する。燃焼後の気体は排気弁118から排気管に導かれ、排気EAとして排気管から車外に排出される。前記燃焼室に導かれる吸入空気である被計測気体IAの流量は、アクセルペダルの操作に基づいてその開度が変化するスロットルバルブ132により制御される。前記燃焼室に導かれる吸入空気の流量に基づいて燃料供給量が制御され、運転者はスロットルバルブ132の開度を制御して前記燃焼室に導かれる吸入空気の流量を制御することにより、内燃機関が発生する機械エネルギを制御することができる。
The fuel and air guided to the combustion chamber are in a mixed state of fuel and air, and are burned explosively by spark ignition of the
エアクリーナ122から取り込まれ主通路124を流れる吸入空気である被計測気体IAの流量、湿度および温度が、熱式流量計30により計測され、熱式流量計30から吸入空気の流量、湿度および温度を表す電気信号が制御装置200に入力される。また、スロットルバルブ132の開度を計測するスロットル角度センサ144の出力が制御装置200に入力され、さらに内燃機関のエンジンピストン114や吸気弁116や排気弁118の位置や状態、さらに内燃機関の回転速度を計測するために、回転角度センサ146の出力が、制御装置200に入力される。排気EAの状態から燃料量と空気量との混合比の状態を計測するために、酸素センサ148の出力が制御装置200に入力される。
The flow rate, humidity, and temperature of the measurement target gas IA that is the intake air that is taken in from the
制御装置200は、熱式流量計30の出力である吸入空気の流量、湿度、および温度、および回転角度センサ146からの内燃機関の回転速度、に基づいて燃料噴射量や点火時期を演算する。これら演算結果に基づいて、燃料噴射弁152から供給される燃料量、また点火プラグ154により点火される点火時期が制御される。燃料供給量や点火時期は、実際にはさらに熱式流量計30で計測される吸気温度やスロットル角度の変化状態、エンジン回転速度の変化状態、酸素センサ148で計測された空燃比の状態に基づいて制御されている。制御装置200はさらに内燃機関のアイドル運転状態において、スロットルバルブ132をバイパスする空気量をアイドルエアコントロールバルブ156により制御し、アイドル運転状態での内燃機関の回転速度を制御する。
The
内燃機関の主要な制御量である燃料供給量や点火時期はいずれも熱式流量計30の出力を主パラメータとして演算される。従って熱式流量計30の計測精度の向上や経時変化の抑制、信頼性の向上が、車両の制御精度の向上や信頼性の確保に関して重要である。特に近年、車両の省燃費に関する要望が非常に高く、また排気ガス浄化に関する要望が非常に高い。これらの要望に応えるには熱式流量計30により計測される吸入空気である被計測気体IAの流量の計測精度の向上が極めて重要である。
Both the fuel supply amount and the ignition timing, which are the main control amounts of the internal combustion engine, are calculated using the output of the
[実施例1]
図2は、熱式流量計30の外観を示している。図2Aは熱式流量計30の正面図、図2Bは左側面図、図2Cは背面図、図2Dは右側面図である。
[Example 1]
FIG. 2 shows the appearance of the
熱式流量計30はハウジング302と表カバー303と裏カバー304とを備えている。ハウジング302は、熱式流量計30を、主通路を構成する吸気ボディに固定するためのフランジ312と、外部機器との電気的な接続を行うための外部端子を有する外部接続部(コネクタ部)305と、流量等を計測するための計測部310を備えている。計測部310の内部には、副通路を作るための副通路溝が設けられている。
The
上述した表カバー303と裏カバー304を覆うことにより、副通路が形成されたケーシングとなる。計測部310の内部には、主通路を流れる被計測気体IAの流量を計測するための流量検出部602や主通路を流れる被計測気体IAの温度を計測するための温度検出部452を備える回路パッケージ400が設けられている(図3A、3B参照)。
By covering the
熱式流量計30は、フランジ312を吸気ボディ(吸気管)71に固定することにより、計測部310が主通路内に片持ち状に支持される。図2Aでは、熱式流量計30と吸気管71との位置関係を明確にするため、仮想線で吸気管71を示している。
In the
熱式流量計30の計測部310は、フランジ312から主通路124の径方向の中心方向に向かって長く延びる形状を成し、その先端部には吸入空気などの被計測気体IAの一部を副通路に取り込むための主取込口350(図2C参照)と副通路から被計測気体IAを主通路124に戻すための排出口355(図2D参照)が設けられている。
The
熱式流量計30の主取込口350が、フランジ312から主通路の径方向の中心方向に向かって延びる計測部310の先端側に設けられることにより、主通路の内壁面から離れた部分の気体を副通路に取り込むことができる。これにより、主通路の内壁面の温度の影響を受け難くなり、気体の流量や温度の計測精度の低下を抑制できる。なお、後述するように本実施形態では、主取込口350の中心は、主通路124の被計測気体IAが流れる方向Dに沿った中心線CLに対してオフセットしている。
The
また、主通路124の内壁面近傍では流体抵抗が大きく、主通路の平均的な流速に比べ、流速が低くなる。本実施例の熱式流量計30では、フランジ312から主通路の中央に向かって延びる薄くて長い計測部310の先端部に主取込口350が設けられているので、主通路中央部の流速の速い気体を副通路(計測用通路)に取り込むことができる。また、副通路の排出口355も計測部310の先端部に設けられているので、副通路内を流れた気体を流速の速い主通路124の中央部近傍に戻すことができる。
Further, the fluid resistance is large near the inner wall surface of the
計測部310は主通路124の外壁から中央に向かう軸に沿って長く延びる形状を成しているが、幅は、図2B及び図2Dに記載の如く、狭い形状を成している。すなわち、熱式流量計30の計測部310は、側面の幅が薄く正面が略長方形の形状を成している。これにより、熱式流量計30は、被計測気体IAに対しては流体抵抗を小さくして、十分な長さの副通路を備えることができる。
The measuring
被計測気体IAの温度を計測するための温度検出部452が、計測部310の中央部で、計測部310内の上流側外壁が下流側に向かって窪んだ位置に、上流側外壁から上流側に向かって突出する形状を成して設けられている。
The
表カバー303および裏カバー304は、薄い板状に形成されて、広い冷却面を備える形状を成している。このため熱式流量計30は、空気抵抗が低減され、さらに主通路124を流れる被計測気体により冷却されやすい効果を有している。
The
外部接続部305の内部には、図示しない外部端子と補正用端子とが設けられている。外部端子は、計測結果である流量と温度を出力するための端子と、直流電力を供給するための電源端子とで構成される。補正用端子は熱式流量計30に関する補正値を、熱式流量計30内部のメモリに記憶するのに使用する端子である。
An external terminal and a correction terminal (not shown) are provided inside the
次に、図3Aおよび図3Bを用いて、ハウジング302内に構成される副通路及び回路パッケージの構成について説明する。図3A,3Bは熱式流量計30から表カバー303または裏カバー304を取り外したハウジング302の状態を示している。図3Aは、本発明に係る熱式流量計から表カバーを取り外したハウジングの状態を示す正面図であり、図3Bは、本発明に係る熱式流量計から裏カバーを取り外したハウジングの状態を示す背面図である。
Next, with reference to FIG. 3A and FIG. 3B, the configuration of the sub-path and the circuit package configured in the
ハウジング302には、計測部310の先端側に副通路を成形するための副通路溝が設けられている。副通路330は、主通路124を流れる被計測気体の一部を取り込むために熱式流量計30内に形成さされた通路である。本実施例ではハウジング302の表裏両面に副通路溝332,334が設けられている。表カバー303及び裏カバー304をハウジング302の表面及び裏面にかぶせることにより、ハウジング302の両面に連続した副通路330が形成される。このような構造とすることで、ハウジング302の成形時(樹脂モールド工程)にハウジング302の両面に設けられる金型を使用して、表側副通路溝332と裏側副通路溝334の両方をハウジング302の一部に形成し、これらを繋ぐようにハウジング302を貫通した貫通部382を形成し、この貫通部382に回路パッケージ400の流量検出素子(流量検出部)602を配置することができる。
The
図3Bに示すように、主通路を流れる被計測気体IAの一部は、主取込口350から入口溝531を介して裏側副通路溝334内に取り込まれ、裏側副通路溝334内を流れる。裏側副通路溝334に裏カバー304を覆うことにより、熱式流量計30には、副通路330のうち、第1の通路31と第2の通路32の上流側の一部が形成される。
As shown in FIG. 3B, a part of the measurement target gas IA flowing through the main passage is taken into the back side
第1の通路31は、主通路124を流れる被計測気体IAを取り込む主取込口350から、取り込んだ被計測気体IAの一部を排出する排出口355まで形成された汚損物質の排出用通路である。第2の通路32は、第1の通路31に流れる被計測気体IAを取り込む副取込口34から、流量検出部602に向かって形成された流量計測用通路である。主取込口350は、主通路124の上流側に面して開口しており、排出口355は、主通路124の下流側に面して開口しており、排出口355の開口面積は、主取込口350の開口面積よりも小さい。これにより、主取込口350からの被計測気体IAを第2の通路32にも流れ易くすることができる。
The
裏面副通路溝334のうち、第2の通路32(流量検出部602までの通路)の通路溝は、流れ方向に進むにつれて深くなる形状をしており、溝に沿って流れるにつれ表側の方向に被計測気体IAは徐々に移動する。裏側副通路溝334には回路パッケージ400の上流部342で急激に深くなる急傾斜部347が設けられている。質量の小さい空気の一部は急傾斜部347に沿って移動し、回路パッケージ400の貫通部382のうち上流部342で図4に示す計測用流路面430の方を流れる。一方質量の大きい異物は遠心力によって急激な進路変更が困難なため、急傾斜部347に沿って流れることができず、図4に示す計測用流路裏面431の方を流れる。その後、貫通部382のうち下流部341を通り、図3Aに示す表側副通路溝332を流れる。
Of the back side
上述した如く、回路パッケージ400の計測用流路面430を含む部分は、貫通部382の空洞内に配置され、この貫通部382は計測用流路面430を有する回路パッケージ400の左右両側で裏側副通路溝334と表側副通路溝332とが繋がっている。
As described above, the portion of the
図3Aに示すように、貫通部382において、上流部342から被計測気体IAである空気は計測用流路面430に沿って流れる。このとき、流量検出部602に設けられた熱伝達面を介して流量を計測するための流量検出部602との間で熱伝達が行われ、流量の計測が行われる。なお、この流量の計測原理は、熱式流量計として一般的な検出原理であってよく、本実施例の如く、回路パッケージ400の流量検出部602が計測した計測値に基づいて主通路を流れる被計測気体の流量を検出することができるものであれば、検出するための構成は特に限定されるものではない。
As shown in FIG. 3A, in the penetrating
計測用流路面430を通過した被計測気体IAや回路パッケージ400の下流部341から表側副通路溝332に流れてきた空気は共に表側副通路溝332に沿って流れ、第2の通路32の出口352を形成する出口溝353から主通路124に排出される。
Both the gas IA to be measured that has passed through the measurement flow path surface 430 and the air that has flowed from the
この実施例では、裏側副通路溝334で構成される第2の通路は曲線を描きながらハウジング302の先端部からフランジ方向に向かい、フランジ側に最も近い位置では副通路を流れる被計測気体IAは主通路124の流れに対して逆方向の流れとなる。この逆方向の流れの部分となる貫通部382で、ハウジング302の一方側に設けられた第2の通路32のうち裏面側に設けられたセンサ上流側通路32aが、他方側に設けられた第2の通路32の表面側に設けられたセンサ下流側通路32bに繋がる。
In this embodiment, the second passage formed by the back side
この実施例では、回路パッケージ400の先端側は貫通部382の空洞内に配置される。回路パッケージ400の上流側に位置する上流部342の空間と回路パッケージ400の下流側に位置する下流部341の空間は、この貫通部382に含まれることになり、貫通部382は、上述した如く、ハウジング302の表面側と裏面側とを貫通するように刳り貫かれている。これにより、上述した如く、貫通部382で、ハウジング302の表面側の表側副通路溝332により形成されたセンサ上流側通路32aと、裏面側の裏側副通路溝334により形成されたセンサ下流側副通路32bとが連通する。
In this embodiment, the front end side of the
なお、図4に示すように、計測用流路面430側の空間と計測用流路裏面431側の空間とは、ハウジング302にインサートされた回路パッケージ400によって区分されており、ハウジング302によっては区分されていない。上流部342の空間と、下流部341の空間と、計測用流路面430側の空間と、計測用流路裏面431側の空間とによって形成される一つの空間が、ハウジング302の表面と裏面とに連続して形成されており、この一つの空間にハウジング302にインサートされた回路パッケージ400が片持ち状で突出している。このような構成とすることで、1回の樹脂モールド工程でハウジング302の両面に副通路溝を成形でき、また両面の副通路溝を繋ぐ構造を合わせて成形することが可能となる。
As shown in FIG. 4, the space on the measurement flow path surface 430 side and the space on the measurement flow path back
尚、回路パッケージ400はハウジング302の固定部372,373,376に樹脂モールドにより埋設して固定されている。このような固定構造は、ハウジング302の樹脂モールド成形と同時に、回路パッケージ400をハウジング302にインサート成形することにより、熱式流量計30に実装することができる。
The
なお、図3Bに示すように、裏側副通路溝334は、対向して形成された第1通路用壁395と、裏側副通路内周壁(第2通路用壁)392と裏側副通路外周壁(第2通路用壁)391とにより形成されている。これら裏側副通路内周壁392と裏側副通路外周壁391とのそれぞれの高さ方向の先端部と裏カバー304の内側面とが密着することで、ハウジング302の第1の通路31と第2の通路32のセンサ上流側通路32aが成形される。
As shown in FIG. 3B, the back side
一方、表側副通路溝332の両側には、表側副通路内周壁(第2通路用壁)393と表側副通路外周壁(第2通路用壁)394が設けられ、これら表側副通路内周壁393と表側副通路外周壁394の高さ方向の先端部と表カバー303の内側面とが密着することで、ハウジング302の下流側副通路が形成される。
On the other hand, a front side sub-passage inner peripheral wall (second passage wall) 393 and a front side sub-passage outer peripheral wall (second passage wall) 394 are provided on both sides of the front side
主取込口350から取り込まれ、裏側副通路溝334により構成される第1の通路31を流れた被計測気体IAは、図3Bの右側から左側に向かって流れる。ここで第1の通路31から分岐するように形成された第2の通路32の副取込口34に、取込んだ被計測気体IAの一部が、分流して流れる。流れた被計測気体IAは、貫通部382の上流部342を介して、回路パッケージ400の計測用流路面430の表面と表カバー303に設けられた突起部356で作られる流路386の方を流れる(図4参照)。
The measured gas IA that has been taken in from the
他の被計測気体IAは計測用流路裏面431と裏カバー304で作られる流路387の方を流れる。その後、流路387を流れた被計測気体IAは、貫通部382の下流部341を介して表側副通路溝332の方に移り、流路386を流れている被計測気体IAと合流する。合流した被計測気体IAは、表側副通路溝332を流れ、出口352から主通路に排出される。
The other measurement target gas IA flows through the
裏側副通路溝334から貫通部382の上流部342を介して流路386に導かれる被計測気体IAの方が、流路387に導かれる流路よりも曲りが大きくなるように、副通路溝が形成されている。これにより、被計測気体IAに含まれるごみなどの質量の大きい物質は、曲りの少ない流路387の方に集まる。
The sub-passage groove is such that the measured gas IA guided from the back side
流路386では、突起部356は絞りを形成しており、被計測気体IAを渦の少ない層流にする。また突起部356は被計測気体IAの流速を高める。これにより、計測精度が向上する。突起部356は、計測用流路面430に設けた流量検出部602の熱伝達面露出部436に対向する方のカバーである表カバー303に形成されている。
In the
図3Aおよび図3Bに示すように、ハウジング302には、フランジ312と副通路溝が形成された部分との間に空洞部336が形成されている。この空洞部336の中に、回路パッケージ400の接続端子412と外部接続部305の外部端子の内端361とを接続する端子接続部320が設けられている。接続端子412と内端361とは、スポット溶接あるいはレーザ溶接などにより、電気的に接続される。
As shown in FIGS. 3A and 3B, the
本実施例では、主通路124の被計測気体IAが流れる方向Dである順方向に流れているものとして、説明する副通路の入口すなわち、第1の通路31の主取込口350から被計測流体IAが汚損物質Pとともに流れ込む。
In the present embodiment, it is assumed that the gas to be measured IA in the
汚損物は流量検出部602を汚損する可能性のある物質であり、固体(固形物)と液体(液状物)の両方を含む。汚損物は粒状である場合が多く、固体からなる粒状体としては例えばダスト等があり、液体からなる粒状体としては例えば水滴やオイルミスト等がある。
The fouling substance is a substance that may foul the flow
主通路124の被計測気体IAにダストやオイルミスト等を含む場合、ダストが流量検出部(流量検出素子)602に衝突して破損したり、オイルミストが流量検出部602に付着して計測誤差を生じる場合がある。
When the measurement target gas IA in the
また、主通路124の被計測気体IAが水滴を含む場合、水滴が流量検出部602に付着すると質量流量の計測値に異常を生じる。これらの問題を解決するため、上述した第1の通路31が設けられており、第1の通路31から分岐するように、流量検出部602が配置される第2の通路32が形成されている。
In addition, when the measurement target gas IA in the
第1の通路31は、図5および図6に示すように、主通路124を流れる被計測気体IAを取り込むように、主通路124の上流に面した主取込口350から、取り込んだ被計測気体IAの一部を排出する排出口355まで形成された通路であり、主取込口350から副通路330の内部に流れ込む被計測気体IAの一部は、汚損物質Pと共に排出口355から排出される。第2の通路32は、第1の通路31に流れる被計測気体IAを取り込む副取込口34から、流量検出部602に向かって形成されている。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
本実施例では、主取込口350から第1の通路31の上流側通路は、主取込口350から副取込口34の上流側開口縁部34aまで直線状となっており、第1の通路31のうち主取込口350から副取込口34の上流側開口縁部34aまでの上流側通路31Aは、主通路を流れる被計測気体の流れ方向Dに対して、流量検出部602から離れるように傾斜している。本実施例では、第1の通路31の主取込口350の中心は、主通路124の被計測気体IAが流れる方向Dに沿った中心線CLに対してオフセットし(具体的には、主取込口350が中心線CLから外れた位置に形成され)、第1の通路31のうち主取込口350から副取込口34(具体的には上流側開口縁部34a)までの上流側通路31Aは、主取込口350から副取込口34に進むにしたがって中心線CLから離れるように、中心線CLに対して傾斜している。
In the present embodiment, the upstream passage from the
本実施例では、図6に示すように、上流側通路31Aは、主通路124の被計測気体IAが流れる方向Dに対してある所定の角度θをなして設けられている。このように、上流側通路31Aが、主取込口350から第1の通路31内部に流れ込んだ流れの方向を上流側通路31Aに沿うように拘束し、第1の通路31と第2の通路32の分岐部において、流れを第1の通路31側から遠ざけることで排出口355側に向き易くする。
In the present embodiment, as shown in FIG. 6, the upstream-
それにより、主取込口350から流入した汚損物質Pの多くが排出口355から排出される。特に粒径の大きい汚損物質は慣性力が大きく直進性が大きいため、主取込口350から流入した汚損物質が、直線性をもって上流側通路31Aに流れるため、排出口355に向かって汚損物質を排出しやすくなる。特に、本実施例では、排出口355は、主取込口350から上流側通路31Aが延在する方向に形成されているので、上流側通路31Aを流れる汚損物質を、排出口355に効率的に流すことができる。
As a result, most of the pollutant P flowing from the
また、流量検出部602が、主通路124の被計測気体IAの流れ方向Dに、取込口350を投影した投影範囲Rから外れているので、主取込口350から流入した汚損物質が直進して接触することはない。さらに、第1の通路31から排出されなかった残りの汚損物質は分岐部(副取込口34)から第2の通路32へ向う流れに運ばれるが、第2の通路32は曲がりを有しているため、曲がりの部分で遠心力の作用を受け外周側に偏向される。このため、汚損物質は通路内で流量検出部602から離れた位置を通過する。これらにより、汚損物質が流量検出部602に到達する量が削減される。特に、本実施形態では、排出口355は、主取込口350から上流側通路31Aが延在する方向に形成されているので、上流側通路31Aを流れる汚損物質を、排出口355に効率的に流すことができる。
Further, since the flow
さらに、本実施例では、本発明のより好ましい態様として、図6に示すように、第1の通路31の主取込口350の中心は、主通路124の被計測気体IAが流れる方向Dに沿った中心線CLに対してオフセットしている。本実施例では、主通路124の中心線CL近傍には、汚損物質が他の箇所に比べて含まれ易いので、この位置からオフセットした位置に主取込口350の中心を配置することにより、副通路330に流れ込む汚損物質の量を低減することができる。
Furthermore, in this embodiment, as a more preferable aspect of the present invention, as shown in FIG. 6, the center of the
特に、本実施例では、さらに、このようなオフセットした状態で、第1の通路31のうち主取込口350から副取込口34(具体的には上流側開口縁部34a)までの上流側通路31Aは、主取込口350から副取込口34に進むにしたがって中心線CLから離れるように、中心線CLに対して傾斜している。これにより、たとえ中心線CL近傍に、主取込口を配置しなくても、このようなオフセットした位置では、熱式流量計30が配置されることにより、中心線CLに対してこのように傾斜した方向に沿って被計測気体IA(図の矢印ia)が流れるため、被計測気体IAの流れを阻害することなく、この流れ(図の矢印ia)に沿って、主取込口350から副通路330に取り込むことができる。
In particular, in the present embodiment, the upstream from the
また、本実施例では、図6に示すように、排出口355は、主通路124の被計測気体IAの流れ方向Dに、主取込口350を投影した投影範囲Rから外れている。これにより、主取込口350から流入した流れは、排出口355に向って直進しにくくなっている。さらに、排出口355の面積は、主取込口350の面積よりも小さくなっている。これにより、主取込口350から流入した流れは排出口355で絞られ、流体抵抗が大きい。これらより、第1の通路31から流出する流量が抑制され、流量検出部602が、主通路124の被計測気体IAの流れ方向Dに、取込口350を投影した投影範囲Rから外れていても、曲り通路となる第2の通路32を介して流量検出部602に供給される流量が不足することが回避される。
In this embodiment, as shown in FIG. 6, the
さらに、本実施例では、図5、図6に示すように、副取込口34を形成する第1の通路31の下流側に位置する下流側開口縁部34bと第1の通路31の上流側に位置する上流側開口縁部34aが、副取込口34と対向する壁面31bと同じ距離にある。なお、下流側開口縁部34bが上流側開口縁部34aよりも、第1の通路31を形成する壁面のうち副取込口34と対向する壁面31bに対して離間して形成されていてもよい。
Furthermore, in the present embodiment, as shown in FIGS. 5 and 6, the downstream opening
このような位置関係とすることにより、副取込口34を形成する第1の通路31の下流側に位置する下流側開口縁部34bにおいて、第1の通路31の流路が絞られることはないので、下流側開口縁部34bに汚損物質が衝突し難くなるとともに、主取込口350からの汚損物質が、第1の通路31の排出口355に向かって流れ易くなる。
By having such a positional relationship, the flow path of the
[実施例2]
図7を用いて、本発明に係る実施例2を説明する。図7は、図6の変形例を示した模式図である。本実施例では、上流側通路31Aの形状のみが図6と異なっており、副取込口34と連続する上流側通路31Aの壁面が、被計測気体IAの流れ方向に沿って凸形状となっており、これに対向する壁面は、流路断面積を維持するように凹形状の壁面に対応した凹形状となっている。
[Example 2]
Embodiment 2 according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a schematic diagram showing a modification of FIG. In the present embodiment, only the shape of the
この上流側通路31Aは、主取込口350から上流側通路31A内部に流れ込んだ被計測気体の流れの方向を上流側通路31Aに沿うように拘束し、第1の通路31と第2の通路32の分岐部において、排出口355側に被計測気体IAを向き易くなる。従って、実施例1と同様の作用により、流量検出部602に到達する汚損物質を低減することができ、質量流量の計測誤差や異常値の検出頻度を低減することができる。かつ、流量検出部に供給される流量が不足することを回避でき、流量検出部602の感度を維持できる。
The
[実施例3]
図8を用いて、本発明に係る実施例3を説明する。図8は、図6の変形例を示した模式図である。実施例では、上流側通路31Aの形状のみが図6と異なっており、副取込口34と連続する上流側通路31Aの壁面が、被計測気体IAの流れ方向に沿って凹形状となっており、これに対向する壁面は、流路断面積を維持するように凸形状の壁面に対応した凸形状となっている。
[Example 3]
A third embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a schematic diagram showing a modification of FIG. In the embodiment, only the shape of the
この上流側通路31Aは、主取込口350から上流側通路31A内部に流れ込んだ被計測気体の流れの方向を上流側通路31Aに沿うように拘束し、第1の通路31と第2の通路32の分岐部において、流れを第2の通路32側から遠ざけることで排出通路3側に向い易くする。従って、実施例1と同様の作用により、流量検出部に到達する汚損物質を低減することができ、質量流量の計測誤差や異常値の検出頻度を低減することができる。かつ、流量検出部に供給される流量が不足することを回避でき、流量センサの感度を維持できる。
The
[実施例4]
図9を用いて、本発明に係る実施例4を説明する。図9は、図6の別の変形例を示した模式図である。なお、これまでの実施例1〜3に対応する同じ機能を有る部位は、同じ符号を付している。
[Example 4]
Embodiment 4 according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a schematic diagram showing another modification of FIG. In addition, the site | part which has the same function corresponding to the Examples 1-3 so far is attaching | subjected the same code | symbol.
上述の実施例1〜3では、第2の通路32は、流路がほぼ360度旋回して、主取込口350が主通路124を流れる被計測気体30の流れ方向Dに対向するように上流側を向いて開口し、出口355が流体の流れ方向の下流側に向かって開口していた。それに対し、図9は、第2の通路32の構成が上述の実施例とは異なる一例を示す断面図である。図9では、ボディ1(ハウジング302)の副通路の部分だけを示しており、図6乃至8とほぼ同様な断面を示している。
In the above-described first to third embodiments, the
本実施例の第1の通路31は、主取込口350に連通する上流側通路31Aを有しており、上流側通路31Aは直線状となっている。上流側通路31Aは、主通路124を流れる被計測気体30の流れ方向Dに対してある所定の角度θをなして設けられている。より具体的には、本実施例でも、主取込口350から第1の通路31の上流側通路は、主取込口350から副取込口34まで直線状となっており、第1の通路31のうち主取込口350から副取込口34までの上流側通路31Aは、主通路を流れる被計測気体の流れ方向Dに対して、流量検出部602から離れるように傾斜している。本実施例では、第1の通路31の主取込口350の中心は、主通路124の被計測気体IAが流れる方向Dに沿った中心線CLに対してオフセットし(具体的には、主取込口350が中心線CLから外れた位置に形成され)、第1の通路31のうち主取込口350から副取込口34(具体的には上流端部)までの上流側通路31Aは、主取込口350から副取込口34に進むにしたがって中心線CLから離れるように、中心線CLに対して傾斜している。
The
第2の通路32は、第1の通路31から分岐しており、第1の通路31の排出口355は、熱式流量計の厚み方向の一端にある側面に開口している。第2の通路32には、その途中に回路パッケージ400に搭載された流量検出部602が設けられている。副通路2は部分的に曲がりを有しており、回路パッケージ400および流量検出部602は曲がり部の下流側に配置されている。
The
第2の通路32の出口352は、熱式流量計の先端側において主通路124に開口している。流量検出部602が、主通路124の被計測気体IAの流れ方向Dに、取込口350を投影した投影範囲Rから外れているので、主取込口350から流入した汚損物質が直進して接触することはない。さらに、排出口355は、主通路124の被計測気体IAの流れ方向Dに、主取込口350を投影した投影範囲Rから外れている。これにより、主取込口350から流入した流れは、排出口355に向って直進しにくくなっている。さらに、排出口355の面積は、主取込口350の面積よりも小さくなっている。
The
主取込口350から上流側通路31Aに流入した被計測気体IAの一部は、汚損物質と共に排出口355に向かって流れ、排出口355から主通路124に流出する。上流側通路31Aは直線状をなし、主通路124を流れる被計測気体IAの(主要)流れ方向Dに対してある所定の角度θをなして設けられている。このため、上流側通路31Aが、主取込口350からその内部に流れ込んだ流れの方向を変え、第1の通路31と第2の通路32の分岐部において、流れを2の通路32側から遠ざけることで排出口355側に向い易くする。それにより、主取込口350から流入した汚損物質の多くが排出口355から排出される。排出口355から排出されなかった残りの汚損物質は分岐部から第2の通路32へ向う流れに運ばれるが、第2の通路32は曲がりを有しているため、曲がりの部分で遠心力の作用を受け外周側に偏向される。このため、汚損物質が第2の通路32内で流量検出部602から離れた位置を通過する。これらにより、汚損物質が流量検出部602に到達する量が削減される。
A part of the measurement target gas IA flowing into the
排出口355は、主通路124の被計測気体IAの流れ方向Dに、主取込口350を投影した投影範囲Rから外れている。これにより、主取込口350から流入した流れは、排出口355に向って直進しにくくなっている。さらに、排出口355の面積は、主取込口350の面積よりも小さくなっている。これにより、主取込口350から流入した流れは排出口355で絞られ、流体抵抗が大きい。これらより、第1の通路31から流出する流量が抑制され、流量検出部602が、主通路124の被計測気体IAの流れ方向Dに、取込口350を投影した投影範囲Rから外れていても、曲り通路となる第2の通路32を介して流量検出部602に供給される流量が不足することが回避される。
The
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、前記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。さらに、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various designs can be made without departing from the spirit of the present invention described in the claims. It can be changed. For example, the above-described embodiment has been described in detail for easy understanding of the present invention, and is not necessarily limited to one having all the configurations described. Further, a part of the configuration of an embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of an embodiment. Furthermore, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.
30…熱式流量計
31…第1の通路
31A…上流側通路
32…第2の通路
34…副取込口
34a…上流側開口縁部
34b…下流側開口縁部
34c…下流端部
302…ハウジング
303…表カバー
304…裏カバー
350…主取込口
355…排出口
602…流量検出部
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記副通路は、前記主通路を流れる前記被計測気体を取り込むように、前記主通路の上流に面した主取込口から、取り込んだ被計測気体の一部を排出する排出口まで形成された第1の通路と、
該第1の通路に流れる被計測気体を取り込む副取込口から、前記流量検出部に向かって形成された第2の通路と、を備えており、
前記第1の通路のうち主取込口から副取込口までの上流側通路は、前記主通路を流れる被計測気体の流れ方向に対して、前記流量検出部から離れるように傾斜しており、
前記流量検出部および前記排出口は、前記主通路の被計測気体の流れ方向に、前記主取込口を投影した投影範囲から外れており、
前記排出口の面積は、前記主取込口の面積よりも小さくなっていることを特徴とする熱式流量計。 A sub-passage that takes in a part of the gas to be measured flowing through the main passage; and a flow rate detection unit that detects a flow rate of the gas to be measured that flows through the sub-passage, and the main flow is measured based on a measurement value measured by the flow rate detection unit. In a thermal flow meter that detects the flow rate of the gas to be measured flowing through the passage,
The sub passage is formed from a main intake port facing upstream of the main passage to an exhaust port for discharging a part of the taken measurement gas so as to take in the measurement gas flowing through the main passage. A first passage;
A second passage formed from the sub-inlet for taking in the gas to be measured flowing into the first passage toward the flow rate detection unit,
Of the first passage, the upstream passage from the main intake port to the sub intake port is inclined so as to be away from the flow rate detection unit with respect to the flow direction of the gas to be measured flowing through the main passage. ,
The flow rate detection unit and the discharge port are out of the projection range in which the main intake port is projected in the flow direction of the gas to be measured in the main passage,
The area of the said discharge port is smaller than the area of the said main intake port, The thermal type flow meter characterized by the above-mentioned.
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