JP5435059B2 - 空気流量測定装置 - Google Patents
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Description
そして、底流の乱れは、測定精度低下の要因となるので、底流を安定させる構成や、底流の薄膜裏側の通過を抑制する構成等が、種々、提案されて公知となっている。
すなわち、特許文献4の空気流量測定装置によれば、凹部の底面に、薄膜とオーバーラップして上流側に広がる溝を設け(例えば、特許文献1の図10〜図19参照。)、溝と薄膜とのオーバーラップにより、底流の乱れを抑制してセンシング部からの出力を安定させている。
請求項1の手段によれば、空気流量測定装置は、所定の通路に配置され、通路を流れる空気の流量に応じて電気的な入出力状態を変化させる素子と、X軸方向に平行な2辺およびX軸方向に垂直なY軸方向に平行な2辺からなる矩形の平板として設けられ、裏面から表側に向かって窪む空洞、および空洞の表側を区画する薄膜が形成され、薄膜の表面に素子が搭載された基板と、所定の凹部を有し、基板の表側が通路に露出するように、かつ、基板の表側の空気の流れ方向がX軸方向と非平行となるように、基板を凹部に収容して支持する支持部材とを備える。
請求項2の手段によれば、空洞は、基板の厚さ方向に垂直な断面積が表側ほど小さくなるようにテーパ状の洞壁面により形成されている。そして、溝の下流端は、テーパ状の洞壁面と対向する位置まで突出するとともに、薄膜と対向する位置まで突出していない。
これにより、底流に対する整流作用を顕著に高めることができる。
そこで、溝の下流端を、テーパ状の洞壁面と対向する位置まで突出させるとともに、薄膜と対向する位置まで突出させないようにすることで、底流に対する整流作用を顕著に高めることができる。
請求項3の手段によれば、溝の下流端は、薄膜と対向する位置まで突出している。
これにより、請求項2の手段と同様に底流に対する整流作用を顕著に高めることができる。
請求項4の手段によれば、通路は曲がりを有し、基板は、曲がり、または曲がりの下流側に配置されている。
曲がり、および曲がりの下流側では、曲がりの外周側ほど高圧になりやすいので、X軸方向の一方側が曲がりの外周側となり、他方側が曲がりの内周側となるように基板を配する場合、底流の曲がり方はより顕著になる。
なお、熱式の空気流量測定装置では、例えば、脈動を伴う空気の流量を測定する場合、測定方法が熱式であることに起因してマイナス側に測定誤差が発生するので、脈動流測定時のマイナス側の測定誤差を解消するために、曲がりを有するように通路を設ける必要がある。このため、脈動を伴う空気の流量を測定する熱式の空気流量測定装置では、溝による底流に対する整流作用を極めて効果的に発揮することができる。
請求項5の手段によれば、空洞は、基板の厚さ方向に垂直な断面積が表側ほど小さくなるようにテーパ状の洞壁面により形成され、溝の側壁は、少なくとも下流端においてテーパ状の洞壁面と略平行となるように傾斜している。
この手段は、溝による底流に対する整流作用をさらに高めるための追加的な構成を開示するものである。
請求項6の手段によれば、空洞は、基板の厚さ方向に垂直な断面積が表側ほど小さくなるようにテーパ状の洞壁面により形成され、溝は、溝内における空気の流れ方向に垂直な断面がV字状を呈する。
この手段は、溝による底流に対する整流作用をさらに高めるための追加的な構成を開示するものである。
請求項7の手段によれば、凹部の底面には、薄膜と対向する位置よりもX軸方向の他方側、かつ薄膜と対向する位置よりもY軸方向の他方側の範囲に第2の溝が設けられている。そして、第2の溝は、第2の溝内における空気の流れ方向がX軸方向およびY軸方向に対して傾斜するように、かつ、第2の溝内に導入された空気がX軸方向の他方側、かつY軸方向の他方側に向かうように設けられている。
この手段は、溝による底流に対する整流作用をさらに高めるための追加的な構成を開示するものである。
請求項8の手段によれば、溝の底面には、溝内における空気の流れ方向に沿うスリットが設けられている。
この手段は、溝による底流に対する整流作用をさらに高めるための追加的な構成を開示するものである。
請求項9の手段によれば、溝の深さは薄膜に近いほど深い。
この手段は、溝による底流に対する整流作用をさらに高めるための追加的な構成を開示するものである。
請求項10の手段によれば、溝の幅は薄膜に近いほど広い。
この手段は、溝による底流に対する整流作用をさらに高めるための追加的な構成を開示するものである。
請求項11の手段によれば、基板の側面と凹部の側面との間には、基板のY軸方向の一方側でX軸方向に伸びる第1隙間、および、基板のX軸方向の他方側でY軸方向に伸びる第2隙間が形成されている。そして、第2隙間のX軸方向の幅は、Y軸方向の全範囲において第1隙間のY軸方向の幅と同等以上であり、さらに、Y軸方向の全範囲の内、溝の下流端よりもY軸方向の他方側の範囲において最大である。
この手段は、溝による底流に対する整流作用をさらに高めるための追加的な構成を開示するものである。
請求項12の手段によれば、基板の側面と凹部の側面との間には、基板のY軸方向の他方側でX軸方向に伸びる第3隙間が形成されている。そして、第3隙間のY軸方向の幅は、X軸方向の全範囲において第1隙間のY軸方向の幅と同等以上であり、さらに、X軸方向の全範囲の内、溝の下流端よりもX軸方向の他方側の範囲において最大である。
この手段は、溝による底流に対する整流作用をさらに高めるための追加的な構成を開示するものである。
さらに、通路は曲がりを有し、基板は、曲がり、または曲がりの下流側に配置されている。
実施形態3の空気流量測定装置によれば、溝は、溝内における空気の流れ方向に垂直な断面がV字状を呈する。
実施形態6の空気流量測定装置によれば、溝の深さは薄膜に近いほど深い。
実施形態7の空気流量測定装置によれば、溝の幅は薄膜に近いほど広い。
実施例1の空気流量測定装置1の構成を、図1〜図4を用いて説明する。
空気流量測定装置1は、発熱体(図示せず)から空気流への伝熱を利用して空気流量を測定する熱式の測定方法を採用するものであり、内燃機関(図示せず)への吸気路2に配置され、吸気路2を流れる吸入空気の一部を取り込んで吸入空気の流量(以下、吸気量と呼ぶことがある。)に応じた電気信号を発生する。
基板6は、矩形の平板として設けられ、裏面から表側に向かって窪む空洞9、空洞9の表側を区画する薄膜11が形成され、素子群は、薄膜11の表面に搭載されている。
なお、実施例1の基板6に関するX軸方向は、基板6の長手方向に一致しており、Y軸方向は、基板6の表側の空気の流れ方向に一致している。また、Y軸方向に関し、Y軸方向の一方側は表側の空気の流れ方向の上流側に相当し、Y軸方向の他方側は表側の空気の流れ方向の下流側に相当する。
実施例1の空気流量測定装置1の特徴を、図1〜図4を用いて説明する。
空気流量測定装置1によれば、凹部20の底面20aには、薄膜11と対向する位置よりもX軸方向の一方側、かつ薄膜11と対向する位置よりもY軸方向の一方側の範囲に溝25が設けられている。
そして、溝25の下流端25aは、テーパ状の洞壁面9aと対向する位置まで突出するように、かつ、薄膜11と対向する位置まで突出しないように設けられている。
実施例1の空気流量測定装置1によれば、支持部材7の凹部20の底面20aには、薄膜11と対向する位置よりもX軸方向の一方側、かつ薄膜11と対向する位置よりもY軸方向の一方側の範囲に溝25が設けられている。そして、溝25は、溝25内における空気の流れ方向がX軸方向およびY軸方向に対して傾斜するように、かつ、溝25内に導入された空気が薄膜11の裏側に向かうように設けられている。
これにより、底流に対する整流作用を顕著に高めることができる。
そこで、溝25の下流端25aを、テーパ状の洞壁面9aと対向する位置まで突出させることで、底流に対する整流作用を顕著に高めることができる。
曲がり、および曲がりの下流側では、曲がりの外周側ほど高圧になりやすい。そして、空気流量測定装置1では、X軸方向の一方側が曲がりの外周側となり、他方側が曲がりの内周側となるように基板6が配置されているので、底流の曲がり方はより顕著になる。
なお、熱式の空気流量測定装置1では、脈動を伴う空気の流量を測定するので、測定方法が熱式であることに起因してマイナス側に測定誤差が発生する。このため、脈動に伴うマイナス側の測定誤差を解消するために、曲がりを有するようにバイパス流路4を設ける必要がある。したがって、空気流量測定装置1では、溝25による底流に対する整流作用を極めて効果的に発揮することができる。
実施例2の空気流量測定装置1によれば、図5に示すように、溝25の側壁25cは、少なくとも下流端25aにおいてテーパ状の洞壁面9aと略平行となるように傾斜している。
これにより、溝25による底流に対する整流作用をさらに高めることができる。
実施例3の空気流量測定装置1によれば、図6に示すように、溝25は、溝25内における空気の流れ方向に垂直な断面がV字状を呈する。
これにより、溝25による底流に対する整流作用をさらに高めることができる。
実施例4の空気流量測定装置1によれば、図7に示すように、凹部20の底面20aには、薄膜11と対向する位置よりもX軸方向他方側、かつ薄膜11と対向する位置よりもY軸方向他方側の範囲に第2の溝28が設けられている。
以上により、溝25による底流に対する整流作用をさらに高めることができる。
実施例5の空気流量測定装置1によれば、図8に示すように、溝25の底面25bには、溝25内における空気の流れ方向に沿うスリット30が設けられている。
これにより、溝25による底流に対する整流作用をさらに高めることができる。
実施例6の空気流量測定装置1によれば、図9に示すように、溝25は、薄膜11に近いほど深くなるように設けられている。
これにより、溝25による底流に対する整流作用をさらに高めることができる。
実施例7の空気流量測定装置1によれば、図10に示すように、溝25は、薄膜11に近いほど幅広くなるように設けられている。
これにより、溝25による底流に対する整流作用をさらに高めることができる。
実施例8の空気流量測定装置1を、図11を用いて説明する。
まず、基板6のY軸方向一方側で、側面6bと側面20bとの間に形成されてX軸方向に伸びる隙間を第1隙間32と定義し、基板6のX軸方向他方側で、側面6dと側面20dとの間に形成されてY軸方向に伸びる隙間を第2隙間33と定義する。また、基板6のY軸方向他方側で、側面6cと側面20cとの間に形成されてX軸方向に伸びる隙間を第3隙間34と定義する。
なお、薄膜11のY軸方向他端よりもY軸方向他方側の範囲における幅33wは、第3隙間34のY軸方向の幅34wよりも大きく、この点も、溝25による底流に対する整流作用にとって有利である。
実施例11の空気流量測定装置1によれば、図12に示すように、第3隙間34のY軸方向の幅34wは、X軸方向の全範囲において第1隙間32のY軸方向の幅32wと同等以上である。また、幅34wは、X軸方向の全範囲の内、溝25の下流端よりもX軸方向他方側の範囲において最大となっている。より具体的に、幅34wは、薄膜11のX軸方向他端よりもX軸方向一方側の範囲、および、薄膜11のX軸方向他端よりもX軸方向他方側の範囲のそれぞれの範囲で略一定である。そして、幅34wは、薄膜11のX軸方向他端よりもX軸方向他方側の範囲の方が、薄膜11のX軸方向他端よりもX軸方向一方側の範囲に比べて大きい。
なお、薄膜11のX軸方向他端よりもX軸方向他方側の範囲における幅34wは、幅33wよりも大きく、この点も、溝25による底流に対する整流作用にとって有利である。
空気流量測定装置1の態様は、実施例1〜7に限定されず種々の変形例を考えることができる。
例えば、実施例2〜7の空気流量測定装置1によれば、溝25の整流作用を高めるためにそれぞれが備える追加的構成は実施例1に対して1つであったが、実施例2〜7の追加的構成を、複数、備えるように空気流量測定装置1を構成してもよい。
また、実施例1〜7の空気流量測定装置1によれば、素子群、基板6および支持部材7は、筐体5内のバイパス流路4に配置されていたが、例えば、素子群、基板6および支持部材7を吸気路2内に、直接、配置するようにしてもよい。
また、実施例1〜7の空気流量測定装置1によれば、X軸方向が基板6の長手方向に一致していたが、基板6の長手方向とは垂直な短手方向にX軸方向を一致させて短手方向の一方側における裏面6aのみに接着剤21を塗布してもよい。
4 バイパス流路(通路)
6 基板
6a 裏面(基板の裏面)
7 支持部材
9 空洞
9a 洞壁面(テーパ状の洞壁面)
11 薄膜
20 凹部
20a 底面(凹部の底面)
25 溝
25a 下流端(溝の下流端)
25b 底面(溝の底面)
25c 側壁(溝の側壁)
28 第2の溝
30 スリット
32 第1隙間
32w 幅(第1隙間のY軸方向の幅)
33 第2隙間
33w 幅(第2隙間のX軸方向の幅)
34 第3隙間
34w 幅(第3隙間のY軸方向の幅)
Claims (12)
- 所定の通路に配置され、この通路を流れる空気の流量に応じて電気的な入出力状態を変化させる素子と、
X軸方向に平行な2辺およびこのX軸方向に垂直なY軸方向に平行な2辺からなる矩形の平板として設けられ、裏面から表側に向かって窪む空洞、およびこの空洞の表側を区画する薄膜が形成され、この薄膜の表面に前記素子が搭載された基板と、
所定の凹部を有し、前記基板の表側が前記通路に露出するように、かつ、前記基板の表側の空気の流れ方向が前記X軸方向と非平行となるように、前記基板を前記凹部に収容して支持する支持部材とを備え、
前記基板は、前記薄膜よりも前記X軸方向の一方側における裏面において前記凹部の底面に固着しており、
前記基板の表側を通る空気は、前記X軸方向に平行な2辺の内、前記Y軸方向に関して前記薄膜よりも一方側の辺を通過した後、前記基板の表側を通って前記表側の空気の流れ方向に関して下流側に向かい、
前記凹部の底面には、前記薄膜と対向する位置よりも前記X軸方向の一方側、かつ前記薄膜と対向する位置よりも前記Y軸方向の一方側の範囲に溝が設けられ、
この溝は、前記溝内における空気の流れ方向が前記X軸方向および前記Y軸方向に対して傾斜するように、かつ、前記溝内に導入された空気が前記薄膜の裏側に向かうように設けられてい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、
前記空洞は、前記基板の厚さ方向に垂直な断面積が表側ほど小さくなるようにテーパ状の洞壁面により形成され、
前記溝の下流端は、前記テーパ状の洞壁面と対向する位置まで突出するとともに、前記薄膜と対向する位置まで突出していない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、
前記溝の下流端は、前記薄膜と対向する位置まで突出していることを特徴とする空気流量測定装置。 - 請求項1ないし請求項3の内のいずれか1つに記載の空気流量測定装置において、
前記通路は曲がりを有し、
前記基板は、前記曲がり、または前記曲がりの下流側に配置されていることを特徴とする空気流量測定装置。 - 請求項1ないし請求項4の内のいずれか1つに記載の空気流量測定装置において、
前記空洞は、前記基板の厚さ方向に垂直な断面積が表側ほど小さくなるようにテーパ状の洞壁面により形成され、
前記溝の側壁は、少なくとも下流端において前記テーパ状の洞壁面と略平行となるように傾斜していることを特徴とする空気流量測定装置。 - 請求項1ないし請求項5の内のいずれか1つに記載の空気流量測定装置において、
前記空洞は、前記基板の厚さ方向に垂直な断面積が表側ほど小さくなるようにテーパ状の洞壁面により形成され、
前記溝は、前記溝内における空気の流れ方向に垂直な断面がV字状を呈することを特徴とする空気流量測定装置。 - 請求項1ないし請求項6の内のいずれか1つに記載の空気流量測定装置において、
前記凹部の底面には、前記薄膜と対向する位置よりも前記X軸方向の他方側、かつ前記薄膜と対向する位置よりも前記Y軸方向の他方側の範囲に第2の溝が設けられ、
この第2の溝は、前記第2の溝内における空気の流れ方向が前記X軸方向および前記Y軸方向に対して傾斜するように、かつ、前記第2の溝内に導入された空気が前記X軸方向の他方側、かつ前記Y軸方向の他方側に向かうように設けられていることを特徴とする空気流量測定装置。 - 請求項1ないし請求項7の内のいずれか1つに記載の空気流量測定装置において、
前記溝の底面には、前記溝内における空気の流れ方向に沿うスリットが設けられていることを特徴とする空気流量測定装置。 - 請求項1ないし請求項8の内のいずれか1つに記載の空気流量測定装置において、
前記溝の深さは前記薄膜に近いほど深いことを特徴とする空気流量測定装置。 - 請求項1ないし請求項9の内のいずれか1つに記載の空気流量測定装置において、
前記溝の幅は前記薄膜に近いほど広いことを特徴とする空気流量測定装置。 - 請求項1ないし請求項10の内のいずれか1つに記載の空気流量測定装置において、
前記基板の側面と前記凹部の側面との間には、前記基板の前記Y軸方向の一方側で前記X軸方向に伸びる第1隙間、および、前記基板の前記X軸方向の他方側で前記Y軸方向に伸びる第2隙間が形成され、
前記第2隙間の前記X軸方向の幅は、前記Y軸方向の全範囲において前記第1隙間の前記Y軸方向の幅と同等以上であり、さらに、前記Y軸方向の全範囲の内、前記溝の下流端よりも前記Y軸方向の他方側の範囲において最大であることを特徴とする空気流量測定装置。 - 請求項1ないし請求項11の内のいずれか1つに記載の空気流量測定装置において、
前記基板の側面と前記凹部の側面との間には、前記基板の前記Y軸方向の一方側で前記X軸方向に伸びる第1隙間、および、前記基板の前記Y軸方向の他方側で前記X軸方向に伸びる第3隙間が形成され、
前記第3隙間の前記Y軸方向の幅は、前記X軸方向の全範囲において前記第1隙間の前記Y軸方向の幅と同等以上であり、さらに、前記Y軸方向の全範囲の内、前記溝の下流端よりも前記X軸方向の他方側の範囲において最大であることを特徴とする空気流量測定装置。
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