JP2827796B2 - 感熱式流量センサ - Google Patents
感熱式流量センサInfo
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- JP2827796B2 JP2827796B2 JP5053745A JP5374593A JP2827796B2 JP 2827796 B2 JP2827796 B2 JP 2827796B2 JP 5053745 A JP5053745 A JP 5053745A JP 5374593 A JP5374593 A JP 5374593A JP 2827796 B2 JP2827796 B2 JP 2827796B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、流体の流量を計測す
るための感熱式流量センサに関するものである。
るための感熱式流量センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図７〜図９は、例えば特開平３−８４４
２５号公報や実公平３−１０９１２６号公報に示された
従来の感熱式流量センサを示す図であり、流体の流路と
なる主導管１内の計測用管路２に発熱体３と測温体４が
配設されると共にこの計測用管路２は支持体５によって
主導管１の略中央に支持されている。発熱体３と測温体
４は温度依存性抵抗であり、抵抗Ｒ１，Ｒ２と共にブリ
ッジが構成され、ブリッジの接続点ｂ，ｃは差動増幅器
６に入力され、差動増幅器６の出力はトランジスタ７を
介しブリッジの一端ａに接続されている。これらの制御
回路は制御回路ケース８に内蔵されている。
２５号公報や実公平３−１０９１２６号公報に示された
従来の感熱式流量センサを示す図であり、流体の流路と
なる主導管１内の計測用管路２に発熱体３と測温体４が
配設されると共にこの計測用管路２は支持体５によって
主導管１の略中央に支持されている。発熱体３と測温体
４は温度依存性抵抗であり、抵抗Ｒ１，Ｒ２と共にブリ
ッジが構成され、ブリッジの接続点ｂ，ｃは差動増幅器
６に入力され、差動増幅器６の出力はトランジスタ７を
介しブリッジの一端ａに接続されている。これらの制御
回路は制御回路ケース８に内蔵されている。
【０００３】次に動作について説明する。主導管１内に
一定流量の流体が流れている場合には、作動増幅器６に
より発熱体３の温度が流体より一定温度だけ高くなるよ
うにブリッジ回路への供給電圧が制御され、平衡状態に
なっている。この状態において流体の流量が増加する
と、発熱体３が冷却されてその抵抗値が変化しブリッジ
回路が非平衡になり、作動増幅器６によりブリッジ回路
への供給電圧が高められる。これにより発熱体３は加熱
されて抵抗値が元に戻ることにより、ブリッジ回路の平
衡状態が回復される。抵抗Ｒ１，Ｒ２は固定の抵抗であ
り、測温体４で計測される流体の温度より高い温度にお
ける発熱体の抵抗値でブリッジ回路の平衡が保たれるよ
う定める。次に流体の温度が変化すると、測温体４の抵
抗値が変化し、ブリッジの平衡を保つため発熱体３は異
なる抵抗値となる温度に制御されることとなる。
一定流量の流体が流れている場合には、作動増幅器６に
より発熱体３の温度が流体より一定温度だけ高くなるよ
うにブリッジ回路への供給電圧が制御され、平衡状態に
なっている。この状態において流体の流量が増加する
と、発熱体３が冷却されてその抵抗値が変化しブリッジ
回路が非平衡になり、作動増幅器６によりブリッジ回路
への供給電圧が高められる。これにより発熱体３は加熱
されて抵抗値が元に戻ることにより、ブリッジ回路の平
衡状態が回復される。抵抗Ｒ１，Ｒ２は固定の抵抗であ
り、測温体４で計測される流体の温度より高い温度にお
ける発熱体の抵抗値でブリッジ回路の平衡が保たれるよ
う定める。次に流体の温度が変化すると、測温体４の抵
抗値が変化し、ブリッジの平衡を保つため発熱体３は異
なる抵抗値となる温度に制御されることとなる。
【０００４】発熱体３は主導管１内の計測用管路２の中
に配設され、発熱体３が検出した流速を主導管１内の代
表的流速として扱い、所定の通路断面積の主導管１を通
過する流体の全流量情報として用いている。これは、計
測用管路２を用いず、主導管１の所定の位置に発熱体３
が配設されている場合でも同様である。
に配設され、発熱体３が検出した流速を主導管１内の代
表的流速として扱い、所定の通路断面積の主導管１を通
過する流体の全流量情報として用いている。これは、計
測用管路２を用いず、主導管１の所定の位置に発熱体３
が配設されている場合でも同様である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の感熱式流量セン
サは以上のように流量を検出する発熱体３が主導管１の
断面中の所定の部位に配設されているので、主導管１を
通過する全流速を検出できるものではない。従って、主
導管１を通過する全流量を検出するためには、主導管１
を通過する流体の平均流速に対して発熱体３が配設され
た部位の流速の割合が、主導管１を通過する流体の平均
流速に応じて一定に保たれている必要がある。しかしな
がら、主導管１に流入する流体に偏流が生じた場合、主
導管１を通過する流体の平均流速に対して発熱体３が配
設された部位の流速の割合が、異なったものとなる。
サは以上のように流量を検出する発熱体３が主導管１の
断面中の所定の部位に配設されているので、主導管１を
通過する全流速を検出できるものではない。従って、主
導管１を通過する全流量を検出するためには、主導管１
を通過する流体の平均流速に対して発熱体３が配設され
た部位の流速の割合が、主導管１を通過する流体の平均
流速に応じて一定に保たれている必要がある。しかしな
がら、主導管１に流入する流体に偏流が生じた場合、主
導管１を通過する流体の平均流速に対して発熱体３が配
設された部位の流速の割合が、異なったものとなる。
【０００６】例えば自動車用エンジンの吸入空気量を測
定するために用いられる場合、主導管１の上流にはエア
クリーナが存在する。エアクリーナは不織布や濾紙より
なるエアクリーナエレメントにより吸入空気中のダスト
等の異物を除去するのであるが、このエアクリーナエレ
メントが汚損した場合、主導管１に流入する流体の流速
分布は初期の状態から変化する。また、主導管１の下流
側にはスロットル弁が存在し、運転状況に応じて変化す
るスロットル弁の開度によって主導管１の平均流速と発
熱体３とが配設された部位の流速の割合が変動する。
定するために用いられる場合、主導管１の上流にはエア
クリーナが存在する。エアクリーナは不織布や濾紙より
なるエアクリーナエレメントにより吸入空気中のダスト
等の異物を除去するのであるが、このエアクリーナエレ
メントが汚損した場合、主導管１に流入する流体の流速
分布は初期の状態から変化する。また、主導管１の下流
側にはスロットル弁が存在し、運転状況に応じて変化す
るスロットル弁の開度によって主導管１の平均流速と発
熱体３とが配設された部位の流速の割合が変動する。
【０００７】このような条件下において、従来の感熱式
流量センサでは、発熱体３の配設された位置の流速は検
出できても、主導管１を通過する流体の全流量を正確に
計測することができなかった。また、発熱体３は主導管
１に流入する流体に混入したダストが流速に応じた慣性
力をもって衝突するため、発熱体３にはダストが堆積
し、発熱体３から流体への熱伝達率が変化し、長期にわ
たって計測精度を維持できないという問題点があった。
尚、発熱体３に付着したダストをいわゆるバーンオフに
よって焼却するタイプの流量計も存在するが、バーンオ
フによっても完全に焼却しきれないダストが発熱体３に
付着したままとなる。
流量センサでは、発熱体３の配設された位置の流速は検
出できても、主導管１を通過する流体の全流量を正確に
計測することができなかった。また、発熱体３は主導管
１に流入する流体に混入したダストが流速に応じた慣性
力をもって衝突するため、発熱体３にはダストが堆積
し、発熱体３から流体への熱伝達率が変化し、長期にわ
たって計測精度を維持できないという問題点があった。
尚、発熱体３に付着したダストをいわゆるバーンオフに
よって焼却するタイプの流量計も存在するが、バーンオ
フによっても完全に焼却しきれないダストが発熱体３に
付着したままとなる。
【０００８】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、偏流が生じた場合でも正確に流
量を検出でき、また汚損しにくい感熱式流量センサを得
ることを目的とする。
ためになされたもので、偏流が生じた場合でも正確に流
量を検出でき、また汚損しにくい感熱式流量センサを得
ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明に係る感熱式流
量センサは、流体の通路である主導管と、この主導管内
にあって内部に発熱体が配設される計測用管路とにより
構成され、前記計測用管路の流入口が計測用管路の流出
口よりも下流側に位置し、かつこの計測用管路の流出口
がある部分の主導管の通路断面積を計測用管路の流入口
がある部分の主導管の通路断面積よりも小さくして圧力
が低くなるように構成したものである。また、かかる構
成において、計測用管路の流入口が、主導管に流入する
流体の流入方向に対向しないものである。
量センサは、流体の通路である主導管と、この主導管内
にあって内部に発熱体が配設される計測用管路とにより
構成され、前記計測用管路の流入口が計測用管路の流出
口よりも下流側に位置し、かつこの計測用管路の流出口
がある部分の主導管の通路断面積を計測用管路の流入口
がある部分の主導管の通路断面積よりも小さくして圧力
が低くなるように構成したものである。また、かかる構
成において、計測用管路の流入口が、主導管に流入する
流体の流入方向に対向しないものである。
【００１０】
【作用】この発明においては、計測用管路の流出口が位
置する圧力低下部が計測用管路の流入口の上流で一旦流
路が絞られているので主導管に流入する流体の流速分布
を均一化し、計測用管路の入口近辺の流れを安定化す
る。一方、計測用管路に流入する流体の流量は計測用管
路の流出口の圧力に依存したものとなるが、計測用管路
の流出口が主導管または計測用管路の円周方向に複数個
所設けたり，円周に広く開口すれば主導管に流入する流
体の圧力分布を平均化し、主導管に流入する流体の流速
分布の影響が少ない流量を計測用管路に流入させること
ができる。従って、主導管に流入する流体に偏流が生じ
ても、正確な計測が可能となる。
置する圧力低下部が計測用管路の流入口の上流で一旦流
路が絞られているので主導管に流入する流体の流速分布
を均一化し、計測用管路の入口近辺の流れを安定化す
る。一方、計測用管路に流入する流体の流量は計測用管
路の流出口の圧力に依存したものとなるが、計測用管路
の流出口が主導管または計測用管路の円周方向に複数個
所設けたり，円周に広く開口すれば主導管に流入する流
体の圧力分布を平均化し、主導管に流入する流体の流速
分布の影響が少ない流量を計測用管路に流入させること
ができる。従って、主導管に流入する流体に偏流が生じ
ても、正確な計測が可能となる。
【００１１】また、請求項２の発明においては、計測用
管路に流入する流体の方向が主導管に流入する流体の方
向と異なっているので、流体内に混入した慣性力をもっ
たダストは大部分が主導管の流れの方向に進み、計測用
管路に侵入しにくくなり、発熱体にダストが付着しにく
く、汚損に強くなる。
管路に流入する流体の方向が主導管に流入する流体の方
向と異なっているので、流体内に混入した慣性力をもっ
たダストは大部分が主導管の流れの方向に進み、計測用
管路に侵入しにくくなり、発熱体にダストが付着しにく
く、汚損に強くなる。
【００１２】さらに、請求項３の発明においては、計測
用管路の流出口が計測用管路の周方向に複数個設けられ
ているので、主導管に流入する流れが不均一な場合、流
出口の近傍に生じる圧力分布を平均化できる。また、請
求項４の発明においては、計測用管路を支持する支持体
を主導管の周囲に複数設けているので、計測用管路の流
出口のある圧力低下部を形成することができ、支持強度
の向上，主導管に流入する流体の流速分布の均一化，計
測用管路を流れる流体の流速増加による流量センサとし
ての感度向上が図れる。
用管路の流出口が計測用管路の周方向に複数個設けられ
ているので、主導管に流入する流れが不均一な場合、流
出口の近傍に生じる圧力分布を平均化できる。また、請
求項４の発明においては、計測用管路を支持する支持体
を主導管の周囲に複数設けているので、計測用管路の流
出口のある圧力低下部を形成することができ、支持強度
の向上，主導管に流入する流体の流速分布の均一化，計
測用管路を流れる流体の流速増加による流量センサとし
ての感度向上が図れる。
【００１３】
実施例１．以下、この発明の一実施例を図１〜図３につ
いて説明する。図１は縦断側面図、図２は図１を右から
みた図、図３は図１の線III −III の断面図であり、前
記従来のものと同一または相当部分には同一符号を付し
て説明を省略する。図において、９は計測用管路２を通
過した流体が主導管１に合流する計測用管路２の流出
口、１０は計測用管路２の流入口、１１は主導管１に流
入する流体の流れ、１２は計測用管路２の流入口１０に
流入する流体の流れ、１３は計測用管路２の流出口９か
ら流出する流れ、１４は計測用管路２を主導管１の略中
央に支持するための支持体、１５は主導管１の流路を滑
らかに絞るためのコーン部である。
いて説明する。図１は縦断側面図、図２は図１を右から
みた図、図３は図１の線III −III の断面図であり、前
記従来のものと同一または相当部分には同一符号を付し
て説明を省略する。図において、９は計測用管路２を通
過した流体が主導管１に合流する計測用管路２の流出
口、１０は計測用管路２の流入口、１１は主導管１に流
入する流体の流れ、１２は計測用管路２の流入口１０に
流入する流体の流れ、１３は計測用管路２の流出口９か
ら流出する流れ、１４は計測用管路２を主導管１の略中
央に支持するための支持体、１５は主導管１の流路を滑
らかに絞るためのコーン部である。
【００１４】基本的な動作は従来技術と同様であるが、
この発明においては主導管１に流入した流体は、主導管
１の計測用管路２の流出口９の近傍の部分１６では通路
断面積が絞られているので、この部分１６では流体の流
速は速くなり圧力は低下する。一方、主導管１における
計測用管路２の流出口９の下流に位置する計測用管路２
の流入口１０の近傍の部分１７では、通路断面積が再び
拡大されて圧力が回復しているため、計測用管路２には
主導管１に流入する流量に応じた流体の移動が生じ、発
熱体３によりその流量が計測される。つまり、前記圧力
が低下する部分１６は圧力が低いのに対し、計測用管路
２内は前記部分１７と同様、圧力が回復して高くなって
いるので、計測用管路２内の流体は前記部分１６の流体
より圧力が高い状態にあり、流体は圧力の高い方から低
い方へ流れるから流出口９において流体が吸引されると
いう原理で、流入口１０から計測用管路２へ流体が流れ
る。
この発明においては主導管１に流入した流体は、主導管
１の計測用管路２の流出口９の近傍の部分１６では通路
断面積が絞られているので、この部分１６では流体の流
速は速くなり圧力は低下する。一方、主導管１における
計測用管路２の流出口９の下流に位置する計測用管路２
の流入口１０の近傍の部分１７では、通路断面積が再び
拡大されて圧力が回復しているため、計測用管路２には
主導管１に流入する流量に応じた流体の移動が生じ、発
熱体３によりその流量が計測される。つまり、前記圧力
が低下する部分１６は圧力が低いのに対し、計測用管路
２内は前記部分１７と同様、圧力が回復して高くなって
いるので、計測用管路２内の流体は前記部分１６の流体
より圧力が高い状態にあり、流体は圧力の高い方から低
い方へ流れるから流出口９において流体が吸引されると
いう原理で、流入口１０から計測用管路２へ流体が流れ
る。
【００１５】主導管１に流入する流体の流速ベクトルが
均一でない（エアクリーナの状態やスロットルバルブの
動きによって流体が直進したり渦を巻いたりすることに
よって流速や方向が均一でなくなる）場合でも、主導管
１の通路断面積が絞られた部分１６の圧力損失により流
速分布が均一化される。計測用管路２に流入する流量
は、圧力低下部近傍（１６）にある計測用管路２の流出
口９の圧力に依存したものとなるが、この実施例では圧
力低下部近傍に複数の流出口９を設けているため、主導
管１に流入する流体の流速分布の影響で生じる圧力の分
布を均一化し、計測用管路２に流入する流量は主導管１
に流入する流体の流速分布の影響を受けにくい。
均一でない（エアクリーナの状態やスロットルバルブの
動きによって流体が直進したり渦を巻いたりすることに
よって流速や方向が均一でなくなる）場合でも、主導管
１の通路断面積が絞られた部分１６の圧力損失により流
速分布が均一化される。計測用管路２に流入する流量
は、圧力低下部近傍（１６）にある計測用管路２の流出
口９の圧力に依存したものとなるが、この実施例では圧
力低下部近傍に複数の流出口９を設けているため、主導
管１に流入する流体の流速分布の影響で生じる圧力の分
布を均一化し、計測用管路２に流入する流量は主導管１
に流入する流体の流速分布の影響を受けにくい。
【００１６】また、この実施例では計測用管路２の流入
口１０を主導管１に流入する流体の方向に対向しないよ
うに設けているので、主導管１に流入する流体の中に混
入したダストの大部分は方向１１の慣性力をもっている
ため、主導管１の流れの方向に進み、計測用管路２に侵
入しにくくなるので、発熱体３にダストが付着しにくく
なる。
口１０を主導管１に流入する流体の方向に対向しないよ
うに設けているので、主導管１に流入する流体の中に混
入したダストの大部分は方向１１の慣性力をもっている
ため、主導管１の流れの方向に進み、計測用管路２に侵
入しにくくなるので、発熱体３にダストが付着しにくく
なる。
【００１７】実施例２．この発明の他の実施例を図４〜
図６について説明する。基本的な動作及び各符号は前記
実施例１と同一のため説明を省略する。この実施例で
は、計測用管路２の流出口９は円周方向に広く設けられ
ているため、主導管１に流入する流れが不均一な場合、
流出口９の近傍に生じる圧力分布を平均化するという効
果を高めることが可能となる。
図６について説明する。基本的な動作及び各符号は前記
実施例１と同一のため説明を省略する。この実施例で
は、計測用管路２の流出口９は円周方向に広く設けられ
ているため、主導管１に流入する流れが不均一な場合、
流出口９の近傍に生じる圧力分布を平均化するという効
果を高めることが可能となる。
【００１８】また、この実施例では計測用管路２を支持
する支持体１４を主導管１の円周に略等分割に複数設け
ており、これによって計測用管路２の流出口９のある圧
力低下部を形成することができるため、その支持強度の
向上，主導管１に流入する流体の流速分布の均一化，さ
らに計測用管路２を流れる流体の流速増加による流量セ
ンサとしての感度向上等の効果がある。なお、この実施
例では三つの支持体１４をもっているが、この数を増や
すことにより流速分布の均一化の効果を上げられる。一
方、支持体１４を複数設けることにより流量センサの圧
力損失は増大するが、この実施例では支持体１４の断面
形状を図６に示すように流線型とし圧力損失の増大を極
力小さなものとしている。
する支持体１４を主導管１の円周に略等分割に複数設け
ており、これによって計測用管路２の流出口９のある圧
力低下部を形成することができるため、その支持強度の
向上，主導管１に流入する流体の流速分布の均一化，さ
らに計測用管路２を流れる流体の流速増加による流量セ
ンサとしての感度向上等の効果がある。なお、この実施
例では三つの支持体１４をもっているが、この数を増や
すことにより流速分布の均一化の効果を上げられる。一
方、支持体１４を複数設けることにより流量センサの圧
力損失は増大するが、この実施例では支持体１４の断面
形状を図６に示すように流線型とし圧力損失の増大を極
力小さなものとしている。
【００１９】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば計測用
管路の流入口が計測用管路の流出口よりも下流側に位置
し、かつこの計測用管路の流出口は計測用管路の流入口
より圧力が低くなるように構成したので、偏流によって
生じる計測流量誤差が小さくなるという効果が得られ
る。
管路の流入口が計測用管路の流出口よりも下流側に位置
し、かつこの計測用管路の流出口は計測用管路の流入口
より圧力が低くなるように構成したので、偏流によって
生じる計測流量誤差が小さくなるという効果が得られ
る。
【００２０】また、請求項２の発明によれば計測流体中
のダストによる汚損の少ない感熱式流量センサが得られ
るという効果を奏する。さらに、請求項３の発明によれ
ば主導管に流入する流れが不均一であっても流出口の近
傍に生じる圧力分布が平均化されるという効果が得られ
る。また、請求項４の発明によれば支持強度の向上，計
測用管路を流れる流体の流速増加による流量センサとし
ての感度向上が図れるという効果が得られる。
のダストによる汚損の少ない感熱式流量センサが得られ
るという効果を奏する。さらに、請求項３の発明によれ
ば主導管に流入する流れが不均一であっても流出口の近
傍に生じる圧力分布が平均化されるという効果が得られ
る。また、請求項４の発明によれば支持強度の向上，計
測用管路を流れる流体の流速増加による流量センサとし
ての感度向上が図れるという効果が得られる。
【図１】この発明の実施例１を示す縦断側面図である。
【図２】図１を右からみた図である。
【図３】図１の線III −III の断面図である。
【図４】この発明の実施例３を示す縦断側面図である。
【図５】図４を右からみた図である。
【図６】図４の線VI−VIの断面図である。
【図７】従来装置を示す縦断側面図である。
【図８】図７を右からみた図である。
【図９】従来装置のブリッジ抵抗配置の構成を示す図で
ある。
ある。
１ 主導管 ２ 計測用管路 ３ 発熱体 ４ 測温体 ９ 計測用管路流出口 １０ 計測用管路流入口 １４ 支持体
フロントページの続き (72)発明者 河合 正浩 姫路市千代田町840番地 三菱電機株式 会社 姫路製作所内 (56)参考文献 特開 平４−184222（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−185116（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01F 1/68
Claims (4)
- 【請求項１】 流体の通過によって発熱体から奪われる
熱量に基づいて流体の流量を測定する感熱式流量センサ
において、流体の通路である主導管と、この主導管内に
あって内部に発熱体が配設される計測用管路とにより構
成され、前記計測用管路の流入口が計測用管路の流出口
よりも下流側に位置し、かつこの計測用管路の流出口が
ある部分の主導管の通路断面積を計測用管路の流入口が
ある部分の主導管の通路断面積よりも小さくして圧力が
低くなるように構成したことを特徴とする感熱式流量セ
ンサ。 - 【請求項２】 計測用管路の流入口が、主導管に流入す
る流体の流入方向に対向していないことを特徴とする請
求項１の感熱式流量センサ。 - 【請求項３】 計測用管路の流出口が、計測用管路の周
方向に複数個所設けられたことを特徴とする請求項１の
感熱式流量センサ。 - 【請求項４】 主導管の内径部と計測用管路の外径部と
の間に少なくともその一部分が存在する流線型断面をも
つ複数の支持体を設けることにより、計測用管路を主導
管内に保持したことを特徴とする請求項１の感熱式流量
センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5053745A JP2827796B2 (ja) | 1993-03-15 | 1993-03-15 | 感熱式流量センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5053745A JP2827796B2 (ja) | 1993-03-15 | 1993-03-15 | 感熱式流量センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06265386A JPH06265386A (ja) | 1994-09-20 |
| JP2827796B2 true JP2827796B2 (ja) | 1998-11-25 |
Family
ID=12951353
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5053745A Expired - Fee Related JP2827796B2 (ja) | 1993-03-15 | 1993-03-15 | 感熱式流量センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2827796B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016176906A (ja) * | 2015-03-23 | 2016-10-06 | 株式会社デンソー | 流量測定装置 |
-
1993
- 1993-03-15 JP JP5053745A patent/JP2827796B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016176906A (ja) * | 2015-03-23 | 2016-10-06 | 株式会社デンソー | 流量測定装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06265386A (ja) | 1994-09-20 |
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