JP5273024B2

JP5273024B2 - 空気流量測定装置

Info

Publication number: JP5273024B2
Application number: JP2009270685A
Authority: JP
Inventors: 昇北原
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2009-11-27
Filing date: 2009-11-27
Publication date: 2013-08-28
Anticipated expiration: 2029-11-27
Also published as: DE102010043572A1; JP2011112569A; DE102010043572B4; DE102010064714B4

Description

本発明は、ダクトの内部を流れる空気の一部を取り込むバイパス流路と、バイパス流路より分岐して設けられてバイパス流路を流れる空気の一部を取り込むサブバイパス流路とを有し、サブバイパス流路に配置される流量センサによって空気流量を測定する空気流量測定装置に関する。

空気流量測定装置は、ダクトの内部を流れる空気の一部を取り込むバイパス流路と、バイパス流路より分岐して設けられてバイパス流路を流れる空気の一部を取り込むサブバイパス流路とが形成されたハウジングと、サブバイパス流路に配設され、サブバイパス流路を流れる空気の流量を測定する流量センサとを備える。
そして、バイパス流路とサブバイパス流路との分岐により、ダクト内部を流れる空気に含まれるダストを分離して、バイパス流路にダストを流すように構成されている。

しかし、従来の空気流量測定装置１００では、図６に示すようにサブバイパス流路１０１の出口１０２がバイパス流路１０３の出口１０４の近傍にあるため、ダクト内の主流に逆流を含む脈動が生じた際に、バイパス流路１０３の出口１０４から流出したダストがサブバイパス流路１０１の出口１０２からサブバイパス流路１０１内に流れ込む虞がある（特許文献１、２参照）。
そして、サブバイパス流路１０１にダストが流れ込んだ場合にはサブバイパス流路１０１内に設置された流量センサ１０５が破壊される虞がある。

特許第４１６９８０２号公報特開２００８−３０９６１４号公報

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、空気流量測定装置において、ダクト内の主流に逆流を含む脈動が生じた際のダストの流量センサへの到達を防ぐことにある。

〔請求項１の手段〕
請求項１に記載の空気流量測定装置は、ダクトの内部を流れる空気の一部を取り込むバイパス流路と、バイパス流路より分岐して設けられてバイパス流路を流れる空気の一部を取り込むサブバイパス流路とが形成されたハウジングと、サブバイパス流路に配設され、サブバイパス流路を流れる空気の流量を測定する流量センサとを備える。
そして、バイパス流路とサブバイパス流路との分岐で、ダクト内部を流れる空気に含まれるダストを分離して、ダストをバイパス流路側に流す。

また、ダクトの主流方向において、バイパス流路の出口は、サブバイパス流路の出口よりも下流に開口しており、サブバイパス流路の出口は、バイパス出口の周囲に形成されて、ダクトの主流方向の下流に向かって開口している。そして、空気流量測定装置は、主流方向におけるバイパス流路の出口とサブバイパス流路の出口との間に設けられるとともに、ダクト内の主流に逆流が生じた場合にバイパス流路の出口から流出したダストの進路をサブバイパス流路の出口を避ける方向に向かわせるダスト跳ね手段を備える。

ダクト内の主流に逆流を含む脈動が生じると、バイパス流路の出口から流出したダストが、逆流に乗って、サブバイパス流路の出口に向かって進もうとする。
しかし、ダスト跳ね手段を設けてダストの進路を変えることで、ダストがサブバイパス流路の出口からサブバイパス流路内に侵入するのを防ぐことができる。このため、バイパス流路内に配置された流量センサにダストが到達して破壊する虞はない。

〔請求項２の手段〕
請求項２に記載の空気流量測定装置は、ダスト跳ね手段が、ダクトの主流方向におけるバイパス流路の出口とサブバイパス流路の出口との間で、ハウジングの外周面上に形成された段差である。

これによれば、ハウジングの外周面に段差を形成するという簡易な方法で、ダストがサブバイパス流路の出口からサブバイパス流路内に侵入するのを防ぐことができる。

〔請求項３の手段〕
請求項３に記載の空気流量測定装置では、バイパス流路が、バイパス流路の入口から主流方向に直線状に形成されており、バイパス流路の入口、バイパス流路の出口、サブバイパス流路の出口、およびダスト跳ね手段は、ダクトの主流方向から見て、ダクトの中央近傍に位置する。

また、バイパス流路の入口とサブバイパス流路の出口とが、ダクトの主流方向から見て、ダクトの中央近傍に位置するならば、偏流の影響を受けにくく、流量センサによる測定結果が安定する。

空気流量測定装置の断面図である（実施例１）。空気流量測定装置の主流の上流側からみた図である（実施例１）。空気流量測定装置の主流の下流側からみた図である（実施例１）。（ａ）は、空気流量測定装置の側面図であり、（ｂ）は、空気流量測定装置の部分斜視図である（実施例１）。空気流量測定装置の底面図である（実施例１）。空気流量測定装置の断面図である（従来例）。

本発明の空気流量測定装置は、ダクトの内部を流れる空気の一部を取り込むバイパス流路と、バイパス流路より分岐して設けられてバイパス流路を流れる空気の一部を取り込むサブバイパス流路とが形成されたハウジングと、サブバイパス流路に配設され、サブバイパス流路を流れる空気の流量を測定する流量センサとを備える。
そして、バイパス流路とサブバイパス流路との分岐で、ダクト内部を流れる空気に含まれるダストを分離して、ダストをバイパス流路側に流す。

また、ダクトの主流方向において、バイパス流路の出口は、サブバイパス流路の出口よりも下流に開口しており、サブバイパス流路の出口は、バイパス流路の出口の周囲に形成されて、ダクトの主流方向の下流に向かって開口している。
また、空気流量測定装置は、主流方向におけるバイパス流路の出口とサブバイパス流路の出口との間に設けられるとともに、ダクト内の主流に逆流が生じた場合にバイパス流路の出口から流出したダストの進路をサブバイパス流路の出口を避ける方向に向かわせるダスト跳ね手段を備える。

また、ダスト跳ね手段が、ダクトの主流方向におけるバイパス流路の出口とサブバイパス流路の出口との間で、ハウジングの外周面上に形成された段差である。

また、バイパス流路が、バイパス流路の入口から主流方向に直線状に形成されており、バイパス流路の入口、バイパス流路の出口、サブバイパス流路の出口、およびダスト跳ね手段は、ダクトの主流方向から見て、ダクトの中央近傍に位置する。

〔実施例１の構成〕
実施例１の空気流量測定装置１の構成を、図１〜５を用いて説明する。
空気流量測定装置１は、例えば、自動車用エンジンの吸入空気量を計測するエアフローメータであり、エアクリーナの下流側に接続するダクト２に取り付けられている。
空気流量測定装置１は、以下に説明するハウジング３、流量センサ４、温度センサ５、回路モジュール６などにより一体的に構成されている。

ハウジング３は、内部に、ダクト２内に形成される主流路９を流れる吸入空気の一部を取り込むバイパス流路１０と、バイパス流路１０から分岐して、バイパス流路１０を流れる空気の一部を取り込むサブバイパス流路１１とが形成されている。

バイパス流路１０は、ハウジング３の主流上流側面に開口するバイパス入口１３と、ハウジング３の主流下流側面に開口するバイパス出口１４とを有し、バイパス入口１３からバイパス出口１４に向かって主流方向に直線状に流路が形成されている（図１参照）。
また、図２に示すように、バイパス入口１３とバイパス出口１４とは、ダクト２の主流方向から見て略同じ位置でかつダクト２の中央近傍に設けられる。

すなわち、主流の任意の径方向（図示上下）を高さ方向とし、高さ方向に直交する主流の径方向を幅方向（図示左右）としたときに、バイパス入口１３とバイパス出口１４とは、ダクト２内における高さ方向と幅方向の位置がほぼ同じであり、ダクト２の高さ方向と幅方向の中心位置近傍に位置している。

サブバイパス流路１１は、バイパス流路１０から分岐するサブバイパス入口１６と、バイパス出口１４の周囲に形成されて主流下方に向かって開口するサブバイパス出口１７とを有し、サブバイパス入口１６とサブバイパス出口１７との間で空気の流れをＵターンさせる流路形状に形成されている。

具体的には、図１に示すように、サブバイパス流路１１は、サブバイパス入口１６から流入した空気を主流の径方向外側（高さ方向上側、図示上方）へ向かわせる第１流路２０、その後、主流上流側に向かわせる第２流路２１、その後、主流の径方向内側（高さ方向下側、図示下方）へ向かわせる第３流路２２、その後、主流下流側に向かわせてバイパス出口１４から空気を流出させる第４流路２３を有している。

第４流路２３は、バイパス流路１０の幅方向の両側にそれぞれ設けられ、サブバイパス出口１７は、ハウジング３の幅方向の両側部においてバイパス出口１４の幅方向両側（図示左右）に主流下流に向かって開口している（図３、４参照）。すなわち、第３流路２２がサブバイパス流下流で幅方向に２つに分岐して、それぞれ左右の第４流路２３に空気を流し、それぞれ左右のバイパス出口１４から空気が流出する構成となっている。

また、サブバイパス出口１７は、バイパス出口１４に幅方向に近接して設けられるとともに、バイパス出口１４の高さ方向の位置と略同じになるように設けられる（図３参照）。すなわち、バイパス出口１４とサブバイパス出口１７とはダクト２内における高さ方向および幅方向の位置がほぼ同じになるように設けられる。

上述のように、バイパス入口１３とバイパス出口１４とは、ダクト２内における高さ方向と幅方向の位置がほぼ同じであり、ダクト２の高さ方向と幅方向の中心位置近傍に位置している。このため、バイパス入口１３とバイパス出口１４とサブバイパス出口１７は、ダクト２の主流方向から見て略同じ位置でかつダクト２の中央近傍に設けられることになる（図２参照）。

流量センサ４はサブバイパス流路１１の第２流路２１（Ｕターンの頂点部分）に配置されており、サブバイパス流路１１を流れる空気の流量を計測して電気的な信号（例えば電圧信号）として出力するものである（図１参照）。例えば、半導体基板の表面に薄膜抵抗体で形成された発熱素子と感温素子とを有し、これらの素子が回路モジュール６に内蔵される回路基板（図示せず）に接続されている。
温度センサ５は、主流路９を流れる吸入空気の温度を検出するためのものであり、回路モジュール６に内蔵される回路基板に接続されている。

回路モジュール６は、ハウジング３の上部に一体的に設けられ、ダクト２に取り付けられた状態ではダクト２の外側に配置される（図１、２参照）。
回路モジュール６の内部には、流量センサ４、温度センサ５への通電を制御するための回路基板が収容されている。

〔ダスト分離について〕
主流路９を流れる空気にはダストが含まれるが、バイパス流路１０に取り込まれた空気は、バイパス流路１０を直線状に通過するため、ダストは慣性力によってバイパス流路１０を直進する。従って、バイパス流路１０とサブバイパス流路１１との分岐でダストは分離されて、サブバイパス入口１６からはダストではなく空気のみが流入する。

〔実施例１の特徴〕
空気流量測定装置１では、主流方向において、バイパス出口１４は、サブバイパス出口１７よりも下流に開口している（図４、５参照）。
そして、ダクト２内の主流に逆流が生じた場合に、バイパス出口１４から流出したダストの進路をサブバイパス出口１７を避ける方向に向かわせるダスト跳ね手段（後に詳述する）を備える。

すなわち、逆流が生じた際に、サブバイパス出口１７を回避するような流線を生じさせるために、ダクト２の主流方向におけるバイパス出口１４とサブバイパス出口１７との間でハウジング３の外周面上に形成された段差２５をダスト跳ね手段として備える（図４、５参照）。
なお、段差２５は、ハウジング３の幅方向の両側面に形成され、例えば、主流方向に垂直で、主流下流を向いた平面を有する。

具体的には、図５に示すように、バイパス流路１０の下流部分の外郭をなすハウジング部分は、主流上流に向かうにつれて幅広になるテーパ２７を有している。そして、バイパス流路１０の中流部分の外郭をなすハウジング部分は、テーパ２７の主流上流側に段差２５を介して幅が拡大する幅広部２８を有する。そして、幅広部２８の幅方向左右にサブバイパス出口１７が設けられている。

図３、図４に示すように、段差２５の位置は、ダクト２の主流方向から見て、バイパス入口１３、バイパス出口１４、およびサブバイパス出口１７と略同じ位置でかつダクト２の中央近傍に設けられている。
また、段差２５の高さ方向（図示上下方向）の長さは、バイパス出口１４の高さ方向の長さよりも大きく、サブバイパス出口１７の高さ方向の長さとほぼ同じ程度に設けられている。

〔実施例１の作用効果〕
実施例１の空気流量測定装置１は、ダクト２内の主流に逆流が生じた場合に、バイパス出口１４から流出したダストの進路をサブバイパス出口１７を避ける方向に向かわせるダスト跳ね手段としての段差２５を備える。

ダクト２内の主流に逆流を含む脈動が生じると、バイパス出口１４から流出したダストが、逆流に乗って、サブバイパス出口１７に向かって進もうとする（図５参照）。
しかし、段差２５にダストが衝突して跳ね上がることで、ダストは進路を変えられ、幅方向においてサブバイパス出口１７より外側に散らされる。

これにより、ダストがサブバイパス出口１７からサブバイパス流路１１に侵入するのを防ぐことができるため、サブバイパス流路１１内に配置された流量センサ４にダストが到達して破壊する虞がなくなる。その上、ハウジング３の外周面に段差２５を形成するという簡易な方法でダストの侵入を防ぐことができる。

また、段差２５は、逆流が生じた際に、サブバイパス出口１７を回避するような流線を生じさせるために、サブバイパス出口１７に逆流による動圧を受けにくくすることができる。このため、流量センサ４の計測に脈動の影響を生じにくくなる。

また、実施例１の空気流量測定装置１では、バイパス流路１０が、バイパス入口１３から主流方向に直線状に形成されており、バイパス入口１３、バイパス出口１４、サブバイパス出口１７、および段差２５が、ダクト２の主流方向から見て、略同じ位置で且つダクト２の中央近傍にある。
バイパス流路１０がバイパス入口１３から主流方向に直線状に形成され、バイパス入口１３とバイパス出口１４とがダクト２の主流方向から見て略同じ位置にあるならば、ダストは慣性力によって直進するためサブバイパス流路１１とバイパス流路１０との分岐（サブバイパス入口１６）でダスト分離することができる。

また、バイパス入口１３とサブバイパス出口１７が、ダクト２の主流方向から見て、略同じ位置で且つダクト２の中央近傍に位置するので、偏流の影響を受けにくく、流量センサ４による測定結果が安定する。
また、バイパス出口１４、サブバイパス出口１７、および段差２５がダクト２の主流方向から見て略同じ位置にあるので、逆流により、サブバイパス出口１７からダストが侵入するのを確実に防止することができる。

すなわち、バイパス入口１３、バイパス出口１４、サブバイパス出口１７、および段差２５が、ダクト２の主流方向から見て、略同じ位置で且つダクト２の中央近傍にあることにより、流速測定に偏流の影響を与えないようにするとともに、ダストの効果的な分離、ダストのサブバイパス流路内への侵入防止を同時に達成することができる。

〔変形例〕
実施例１では、段差２５は、主流方向に垂直で主流下流を向いた平面を有していたが、平面に限らず、曲面でもよい。また、主流方向に垂直に限らず傾斜したテーパ面でもよい。
その際、曲面の曲率やテーパの傾斜角度や寸法などは、逆流が生じた場合にバイパス出口１４から流出したダストの進路をサブバイパス出口１７を避ける方向に向かわせることができるように適宜設定される。また、段差２５をハウジング３外周面に突出する突起として設けてもよい。

１空気流量測定装置
２ダクト
３ハウジング
４流量センサ
１０バイパス流路
１１サブバイパス流路
１３バイパス入口（バイパス流路の入口）
１４バイパス出口（バイパス流路の出口）
１６サブバイパス入口（バイパス流路とサブバイパス流路の分岐）
１７サブバイパス出口（サブバイパス流路の出口）
２５段差（ダスト跳ね手段）

Claims

ダクトの内部を流れる空気の一部を取り込むバイパス流路と、前記バイパス流路より分岐して設けられて前記バイパス流路を流れる空気の一部を取り込むサブバイパス流路とが形成されたハウジングと、
前記サブバイパス流路に配設され、前記サブバイパス流路を流れる空気の流量を測定する流量センサとを備え、
前記バイパス流路と前記サブバイパス流路との分岐で、ダクト内部を流れる空気に含まれるダストを分離して、ダストを前記バイパス流路側に流す空気流量測定装置であって、
前記ダクトの主流方向において、前記バイパス流路の出口は、前記サブバイパス流路の出口よりも下流に開口しており、前記サブバイパス流路の出口は、前記バイパス流路の出口の周囲に形成されて、前記ダクトの主流方向の下流に向かって開口しており、
前記主流方向における前記バイパス流路の出口と前記サブバイパス流路の出口との間に設けられるとともに、前記ダクト内の主流に逆流が生じた場合に前記バイパス流路の出口から流出したダストの進路を前記サブバイパス流路の出口を避ける方向に向かわせるダスト跳ね手段を備えることを特徴とする空気流量測定装置。
請求項１に記載の空気流量測定装置において、
前記ダスト跳ね手段は、前記主流方向における前記バイパス流路の出口と前記サブバイパス流路の出口との間で、前記ハウジングの外周面上に形成された段差であることを特徴とする空気流量測定装置。
請求項１または請求項２に記載の空気流量測定装置において、
前記バイパス流路は、前記バイパス流路の入口から前記主流方向に直線状に形成されており、
前記バイパス流路の入口、前記バイパス流路の出口、前記サブバイパス流路の出口、および前記ダスト跳ね手段は、前記ダクトの主流方向から見て、前記ダクトの中央近傍に位置することを特徴とする空気流量測定装置。