JP3706300B2

JP3706300B2 - 流量測定装置

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Publication number: JP3706300B2
Application number: JP2000313044A
Authority: JP
Inventors: 裕之裏町; 史佳米澤; 成規末竹; 隆二遠山; 智也山川; 慎悟濱田; 丈治大島
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2000-10-13
Filing date: 2000-10-13
Publication date: 2005-10-12
Anticipated expiration: 2020-10-13
Also published as: DE10124997C2; DE10124997A1; US20020043103A1; US6561021B2; KR20020029595A; KR100435622B1; JP2002122453A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流量測定装置に関し、特に内燃機関などのエンジンの吸入空気流量の測定に好適な流量測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１３は、特開平８−３１３３１８号公報に開示された従来の流量測定装置の正面図であり、図１４は図１３のXIV − XIV線に沿った断面図である。図１３〜図１４において、１０は流量測定装置、１は流量測定装置本体、２は回路基板収容ケース、３は流量測定のための電気部材、５は流量測定の対象とする流体（以下、被測定流体）が流れる管路、６は整流格子である。矢印Ａは、被測定流体の流れ方向を示す（以下の諸図においても同じ）。回路基板収容ケース２は、流量測定装置本体１と連結されており、また管路５に取付けられて流量測定装置本体１を管路５内に保持している。流量測定装置本体１は、入口がベルマウス形状の円筒体からなる流量計測路１１とターミナル保持部材１３とから構成されている。電気部材３は、流量検出抵抗３１１からなる流量検出素子３１、温度補償抵抗３１２、回路基板収容ケース２内に収容された回路基板３４、ターミナル３５、およびコネクタ３６とから構成されている。流量検出素子３１と温度補償抵抗３１２は、ターミナル３５を介して回路基板３４に電気的に接続されており、また回路基板３４はコネクタ３６と電気的に接続されている。しかして流量検出素子３１などは、コネクタ３６を通じて供給される電力により稼働されており、また流量検出素子３１により検出された被測定流体の流量は電気信号に変換され、回路基板３４を経由して外部の受信装置（図示せず）に入力される。流量検出抵抗３１１は、セラミック基板上に白金を櫛歯状に着膜して形成されており、温度補償抵抗３２も白金で形成されている。
【０００３】
この様な従来の流量測定装置１０において、流量検出素子３１の流量検出抵抗３１１に流れる加熱電流は、流量検出抵抗３１１の平均温度が温度補償抵抗３１２で検出された被測定流体の温度よりも所定の温度だけ高くなるように、回路基板３４中に形成された回路（図示せず）によって制御されており、その状態において流量検出抵抗３１１の抵抗値の温度依存性と被測定流体の流れに基づく流量検出抵抗３１１の冷却効果とから流量検出抵抗３１１に供給される加熱電流が検出され、この加熱電流値は流量信号として外部の受信装置に入力される。
【０００４】
図１５は、上記の流量測定装置１０が自動車用内燃機関における空気吸入流量の測定に採用された場合の配管系の断面図例を示す。図１５において、６は整流格子、７はエアクリーナケース、７１はエアクリーナケース７内に設けられたエアクリーナエレメントである。エアクリーナエレメント７１は、不織布、濾紙などからなるフィルターであり、内燃機関（図示せず）が吸入する空気中のダストを捕捉して、ダストが上記内燃機関の内部に入らぬようにするためのものである。かかる配管系においては、流量測定装置１０はエアクリーナエレメント７１の下流に配設される。
【０００５】
エアクリーナエレメント７１は、上記内燃機関の運転に基づく空気吸入量の増加と共に増加する堆積ダストにより目詰まりを起こし、この目詰まりによりエアクリーナエレメント７１を通過した吸入空気の流れには、渦や流速分布上の大きな偏りなどが生じる。この結果、エアクリーナエレメント７１に目詰まりが生じる前と後とでは、流量測定装置１０の上流における吸入空気の流れに大きな変化が生じる。しかし吸入空気の流れに大きな変化が生じても、流量測定装置１０の手前に配設された整流格子６と流量測定装置１０における流量計測路１１のベルマウス形状とにより吸入空気の流れの変化が緩和されて、流量測定装置１０による流量の測定誤差は低い値に抑えられる。その際に整流格子６は、渦などの旋回流成分を除去する作用があり、ベルマウス形状は流量計測路１１に流入する空気をある程度縮流して流速分布上の偏りを軽減する作用をなす。なお円筒形状の流量計測路１１は、ベルマウス形状を有すると言えども渦を低減する作用はさほど大きくないので、かかる円筒形状の側流路１１を有する流量測定装置１０は、一般的に整流格子６と併用されることが多い。
【０００６】
近年においてはエンジンルームの小型化の要求に伴い、例えば特開平８−２１９８３８号公報に開示された流量測定装置のように、管路への取り付けが簡単な所謂プラグイン型のものが提案されている。ところが上記公報に開示された流量測定装置は、前記の図１４に見られる流量計測路１１のような被測定流体の流量を測定するための特別な流体通路を具備しないので、流量測定装置自体に前述の整流格子のような整流装置を付加することが困難となる。このために上記の流量測定装置は、エアクリーナエレメントに目詰まりが生じると流量の測定誤差が大きくなる問題がある。
【０００７】
なお、プラグイン型の流量測定装置による流量の測定誤差を低減するために、エアクリーナケースや吸気管に整流装置を装着する場合もある。しかしその場合には、十分な整流効果を得るために整流装置の目を細かくすると、圧力損失が増大して内燃機関が吸入できる空気量が制限されて内燃機関の出力が低下し、あるいはエアクリーナエレメントを通過した小さなダストにより整流装置が目詰まりする問題がある。一方、目詰まりの問題を解決するために整流装置の目を粗くすると、整流効果が低下するだけでなく、整流装置の下流に生じる渦により上記流量測定装置の流量検出部における境界層の厚さの増大、摩擦応力の不均一などの問題が生じて、検出流量の信号に乱れが生じて正確な流量の測定ができなくなる場合がある。またさらに、流量測定装置に整流格子などの整流装置を付加する必要性のために、流量測定装置の製造コストが高くなる問題もある。
【０００８】
特願平１１−１３１５７０（以下、先願技術）に開示された流量測定装置は、上記の諸問題を解決するために本発明者らの内の一部により開発されたものであって、図１６〜図１７によりその流量測定装置の構造を概略説明する。
【０００９】
図１６は上記流量測定装置の正面図であり、図１７は図１６のXVII−XVII線に沿った断面図である。図１６〜図１７において、流量測定装置１０は、被測定流体が流れる管路５に取付けられており、柱状を呈する流量測定装置本体１を有する。流量測定装置本体１は、被測定流体の一部を取り入れて流す流量計測路１１および流量計測路１１内に設置された流量検出素子３１を有する。流量計測路１１は、流量測定装置本体１の上記被測定流体の流れ（矢印Ａ）に対向する対流面において開口する入口１１１と上記対流面の裏側において開口する出口１１２とを有し、流量計測路１１の開口面積（流量計測路１１の中心軸に直交する方向の断面積、以下同様）は、入口１１１から出口１１２まで漸次減少している。
【００１０】
図１６〜図１７に示す流量計測路１１は、たとえこの流量計測路１１に流入する被測定流体が、例えば目詰まりした整流格子を通過した気体のように流速分布上に大きな偏りがある流れ（以下、偏流）や渦を含むものであっても、上記した特異な流路構造による縮流、並びにこの縮流に基づいて先願技術の明細書に詳述されている整流作用により被測定流体を整流して偏流や渦を効果的に低減する機能を有する。
【００１１】
ところで上記流量計測路１１の入口１１１における流入気体の流れを図１７に概念的に図示するように、矢印Ｂで示すような流量計測路１１の中心並びにその近傍に流入する被測定流体は出口１１２の方に流れて出口１１２から流量計測路１１の外に排出されるが、入口１１１の端に流入した被測定流体の一部は矢印Ｃで示すように逆流して入口１１１の外に出る問題がある。かかる一部の流体の逆流現象により、流量計測路１１の入口１１１で気流に乱れが生じて流量計測路１１による前記した縮流に基づく整流作用が低下することがある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記先願技術における上記の問題に鑑み、偏流や渦を含む被測定流体に対して従来よりも一層正確に流量測定することが可能な流量測定装置を提供することを課題とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明による流量測定装置は、（１）被測定流体の流量を測定するための流量計測路を有する流量測定装置本体、上記流量計測路内に設置された流量検出素子、および上記流量計測路の入口の一部を漏れ流路入口とすると共にこの漏れ流路入口から流入した被測定流体を上記漏れ流路入口より下流で且つ流量計測路の出口よりも上流において上記流量計測路の外に漏出させる漏れ流路を備えたものである。
（２）上記（１）において、流量計測路中の少なくとも上記流量計測路の入口に連なる上流領域における上記流量計測路の中心軸に直交する方向の開口面積は、上記流量計測路の上流から下流に向かって漸次減少しているものである。
本発明による流量測定装置は、また（３）被測定流体の流量を測定するための流量計測路を有する流量測定装置本体、上記流量計測路内に設置された流量検出素子、および上記流量計測路の入口から流入した流体の一部を上記漏れ流路入口より下流で且つ上記流量計測路の出口よりも上流において上記流量計測路の外に漏出させる漏れ流路を備え、且つ上記流量計測路中の少なくとも上記流量計測路の入口に連なる上流領域における上記流量計測路の中心軸に直交する方向の開口面積は、上記流量計測路の上流から下流に向かって漸次減少しているものである。
（４）上記（２）または（３）において、流量計測路の入口の開口面積は、上記流量計測路の出口の開口面積の１．３〜３倍である。
（５）上記（１）〜（３）のいずれか一項において、流量測定装置本体は、流量計測路の入口および出口が開口する上記流量測定装置本体の各面が長方形または長方形に近い形状を呈する柱状体である。
（６）上記（５）において、流量計測路の出口の、上記出口が開口する流量測定装置本体の面の長辺方向に延在する辺の長さは、上記面の短辺の長さより大きいものである。
（７）上記（１）または（３）において、流量測定装置本体は、上記流量測定装置本体の流量計測路の中心軸が被測定流体の管路の中心軸と略一致するように上記管路に設置されており、且つ上記流量測定装置本体の上記被測定流体の流れに対向する対流面の少なくとも一部は上記被測定流体の流動抵抗を小さくする尖頭状を呈するものである。
（８）上記（１）または（３）において、漏れ流路の入口は、流量計測路の入口の端部に位置し、上記漏れ流路の出口は、流量検出素子が設置された位置よりも上流に位置するものである。
（９）上記（１）または（３）において、漏れ流路の上記被測定流体の流れ方向に直交する方向の断面積は、上記入口から上記出口に向って漸次減少するものである。
（１０）上記（１）または（３）において、流量測定装置本体の被測定流体と接触する部位は、流量計測路の中心軸を通ると共に上記流量測定装置本体の側壁に直交する面の両側において互いに対称に形成されているものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１〜図６は、本発明の流量測定装置における実施の形態１を説明するものであって、図１は実施の形態１の流量測定装置を設置した管路の一部斜視図、図２は図１におけるII-II 線に沿った切断面から矢印Ａの方向から見た実施の形態１の正面図、図３は図１におけるIII-III 線に沿った断面図、図４は図１におけるIV-IV 線に沿った断面図、図５は実施の形態１の部分斜視図、図６は図２におけるVI-VI 線に沿った断面図である。
【００１５】
図１〜図２において流量測定装置１０は、被測定流体が流れる管路５に設けられた台座５１の挿入孔５２にその流量測定装置本体１が気密シール用のＯリング５３と共に挿入されて管路５に気密に取付けられている。図２〜図６において、流量測定装置１０は、大別して柱状を呈する流量測定装置本体１、回路基板収容ケース２、および流量測定のための電気部材３とから構成されている。回路基板収容ケース２は、コネクタ３６が装着されていると共に流量測定装置本体１と連結されており、またボルト（図示せず）により台座５１に固定されて流量測定装置本体１を管路５内に保持する機能をなす。
【００１６】
流量測定装置本体１は、被測定流体の一部を取り入れて流す流量計測路１１、電気素子保持部材１２、およびターミナル保持部材１３とから構成されている。電気素子保持部材１２は、ターミナル保持部材１３の先端部に固定され、図６にその断面図を示すように、被測定流体の流れ方向における両端よりもそれらの中間部が多少肉厚となった板状体であって、その一部が流量計測路１１の出口１１２の少し手前で流量計測路１１内に露出する状態で保持されている。電気素子保持部材１２の上記露出部分の表面には、流量検出素子３１が搭載されている。電気素子保持部材１２は、流量計測路１１を形成する流量測定装置本体１の側壁１６、１７に対して僅かに傾斜して、即ち図６上では左端から右下がりに、流量計測路１１内に設置されており、流量検出素子３１は電気素子保持部材１２の、図６上では下側の表面に搭載されている。電気素子保持部材１２と流量検出素子３１とがかく設置されることにより、矢印Ａの方向に流れる被測定流体は流量検出素子３１と良好に接触することができる。なお電気素子保持部材１２とターミナル保持部材１３とは、例えば樹脂などにより一体型に構成されていてもよい。
【００１７】
流量検出素子３１は、シリコンやセラミックなどの電気絶縁体を基板として、その表面に白金膜をパターニングして形成された流量検出抵抗３１１と温度補償抵抗３１２とで構成されている。なお、流量検出素子３１およびそれを構成する流量検出抵抗３１１や温度補償抵抗３１２などとしては、従来から斯界で知られ、あるいは実用されているものを用いることができる。例えば流量検出抵抗３１１の構成材料は、ニッケルやパーマロイなどであってもよい。なお温度補償抵抗３１２は、必ずしも流量検出素子３１の上に設けられる必要はなく、流量検出素子３１の近くに設置されてもよい。お温度補償抵抗３１２を流量検出素子３１の上に設ける場合には、温度補償抵抗３１２と流量検出抵抗３１１との間にエアギャップなどの熱絶縁手段を設けることが好ましい。
【００１８】
電気部材３は、回路基板収容ケース２内に収容された回路基板３４、上記の流量検出素子３１、ターミナル３５、およびコネクタ３６とから構成されている。流量検出素子３１は、ターミナル３５を介して回路基板３４に電気的に接続されており、また回路基板３４はコネクタ３６と電気的に接続されている。しかして流量検出素子３１は、コネクタ３６を通じて供給される電力により稼働されており、また流量検出素子３１により検出された被測定流体の流量は、電気信号に変換され、回路基板３４を経由して外部の受信装置（図示せず）に入力される。
【００１９】
流量測定装置本体１は、流量計測路１１の入口１１１および出口１１２が開口する各面が長方形または長方形に近い形状を呈する柱状体であって、流量測定装置本体１の被測定流体の流れ（矢印Ａ）に対向する上下の対流面１４、１５は、図５および図６に示すように、これら対流面の横幅方向の中央に尖頭部１４１、１５１とそれらに続いて横幅が漸次増大する、所謂、船首形状とされており、またこれら上下の対流面１４、１５の間に、流量測定装置本体１の側壁１６、１７と対流面１４、１５により流量計測路１１の入口１１１が形成されている。流量計測路１１は、その入口１１１と上記対流面の裏側において開口した出口１１２とを有し、流量計測路１１の開口面積は、入口１１１から流量検出素子３１が設置された辺りまでは単調に減少し、それより下流側は出口１１２に至るまで略一定となっている。入口１１１の開口形状は長方形であり、出口１１２は正方形を呈している。流量測定装置本体１は、流量計測路１１の中心軸が管路５の中心と略一致するように管路５に取付けられている。
【００２０】
流量計測路１１は、漏れ流路１８を有する。漏れ流路１８は、流量計測路１１の入口１１１の四隅のそれぞれに設けられた漏れ流路部分１８１、１８２、１８３、１８４からなり、それら漏れ流路部分１８１〜１８４は、それぞれ流入口１８１ａ〜１８４ａおよび各排出口１８１ｂ〜１８４ｂを有する。各流入口１８１ａ〜１８４ａは、いずれも入口１１１の一部分であり、各排出口１８１ｂ〜１８４ｂは、流量検出素子３１が設置された位置よりも上流に位置している。さらにそれら漏れ流路部分１８１〜１８４のそれぞれは、各被測定流体の流れ方向に直交する方向の断面積が上記流入口から上記排出口に向って漸次減少するように形成されている。なお図の繁雑性を避けるために、図５においては漏れ流路部分１８１〜１８４のうちの漏れ流路部分１８１についてのみ、その流入口１８１ａと排出口１８１ｂの位置を示す。一方、図６においては、漏れ流路部分１８３と１８４について流入口１８３ａ、１８４ａと排出口１８３ｂ、１８４ｂの各位置を示す。
【００２１】
しかして実施の形態１の流量測定装置本体１の被測定流体と接触する部位、特に流量計測路１１、入口１１１、出口１１２、漏れ流路１８、対流面１４、１５、側壁１６、１７などは、流量計測路１１の中心軸を通ると共に流量測定装置本体１の側壁１６、１７に平行な面に対して左右対称に形成されている。この左右の対称性は、流量計測路１１内を流れる被測定流体の流れを一層良好に整流する上で好ましい。さらに流量測定装置本体１の被測定流体と接触する上記の各部位は、流量計測路１１の中心軸を通ると共に上記流量測定装置本体１の側壁１６、１７に直交する面に対しても上下対称に形成されていることも好ましい。かかる上下の対称性は、少なくとも流量測定装置本体１を構成する前記柱状体の上記両側方向における流動抵抗に偏りがなくなって流速分布が均一となり、この結果、偏流に対してより小さな誤差で測定することができる。
【００２２】
以上の構造を備えた実施の形態１の流量測定装置１０は、つぎに説明する顕著な作用を有する。即ち、流量計測路１１の入口１１１から流入した被測定流体のうち、前記図１７に示す矢印Ｂのような流量計測路１１の中心あるいはその近傍に流入した流れは従来例の場合と同様に出口１１２の方に流れて出口１１２から流量計測路１１の外に排出される。一方、入口１１１の端に流入した被測定流体の多くは、前記図１７に示す矢印Ｃの流れのように逆流せずに、漏れ流路部分１８１〜１８４内を通って各排出口１８１ｂ〜１８４ｂから流量計測路１１の外に排出される。したがって実施の形態１の流量測定装置では、従来例に生じたような逆流現象が実質的に生じない、あるいは少なくとも逆流量が低減するので、流量計測路１１による前記した縮流に基づく整流作用が効果的に発揮され、この結果、流量を従来より少ない誤差で測定することができる。
【００２３】
本発明において、流量測定装置本体１の対流面１４、１５は、必ずしも船首形状とする必要はないが、つぎの理由により船首形状とすることが好ましい。即ち、図１６〜図１７に示す先願行技術におけるように、それら対流面１４、１５が平坦面であると、平坦面は管路５の上流から流れ来る被測定流体の一部をせき止めて淀み点を生ぜしめて流量計測路１１内への被測定流体の円滑な流入を阻害することがある。また被測定流体が脈動流状態である場合には、上記の淀み点が対流面１４、１５の面上で時々刻々移動して、流量計測路１１内へ流入する流れとそれに流入せずに流量測定装置本体１の外に流れる流れとの比率が不安定となって、定常時の比率と異なったものとなる。流量測定装置１０による流量の測定は、定常流において校正された流量と流量検出素子３１により検出された検出信号との相関関係からの流量換算に基づくものであるので、定常流が形成されない場合には流量測定に誤差が生じる。かかる問題に対して対流面１４、１５が船首形状であると、上記したせき止めやそれに起因する淀み点の発生がないので定常流が確保され、流量の測定誤差が低減する。
【００２４】
実施の形態２．
図７〜図１２は、本発明の流量測定装置における実施の形態２を説明するものであって、図７は実施の形態１における図２に対応する実施の形態２の正面図、図８、図１０および図１１はいずれも実施の形態１における図４に対応する実施の形態２の断面図、図９は実施の形態２の部分斜視図、図１２は実施の形態２の流量測定性能に関するグラフである。図１０〜図１１において、Ｅは渦を、ＤＲは死水域をそれぞれ示す。
【００２５】
実施の形態２は、実施の形態１とは、流量計測路１１の入口１１１の開口面積がその出口１１２の開口面積の１．３〜３倍に設定されている点において異なり、その他の構成は実施の形態１と同じであって、実施の形態１においては言及しなかったが、流量計測路１１の出口１１２の、出口１１２が開口する流量測定装置本体１の面の長辺方向に延在する辺の長さは、上記面の短辺の長さより大きくされている。上記のように構成された実施の形態２の流量測定装置は、実施の形態１が有する前記の効果に加えて以下に説明する効果もある。
【００２６】
被測定流体は、エンジンの加速や減速により脈動することが多く、図１０は加速時における、一方、図１１は減速時における、それぞれ流量計測路１１の出口１１２の後方での被測定流体の流れの様子を概念的に示す。加速時においては図１０に示すように、流量測定装置本体１の裏面から剥離した流れが、出口１１２の後方に生じた死水域ＤＲ内に流れ込んで渦Ｅが発生する場合がある。そしてかかる渦Ｅは、減速時には図１１に示すように、出口１１２の近くまで押し戻される。渦Ｅは、流量測定装置本体１の裏面に形成されるためにその大きさは、上記裏面の横幅より小さい。そこで実施の形態２における出口１１２は、その上下方向の長さは流量測定装置本体１の横幅よりも大きく形成されているので、渦Ｅにより塞がれることがない。この結果、実施の形態２の流量測定装置１０では、大きな脈動流に対しても流量検出素子３１近傍において被測定流体の流速低下の問題が生じず、したがって低誤差での流量の測定が可能となる。
【００２７】
図１２は、流量計測路１１の入口１１１と出口１１２の開口面積比（以下、縮流比）に対する被測定流体の脈動に基づく流量検出誤差、並びにエアクリーナエレメントが目詰まりした場合に生じる被測定流体の偏流に基づく流量検出誤差の測定結果を示す。なお図１２の横軸における実縮流比とは、入口１１１と出口１１２の各開口面積から流量検出素子３１を搭載せる電気素子保持部材１２の矢印Ａで示す被測定流体の流れ方向における投影面積を差し引いた入口１１１と出口１１２の各開口面積の比である。
【００２８】
図１２から明らかな通り、縮流比を小さくすれば脈動に基づく流量検出誤差を小さくすることができるが、逆に偏流に基づく流量検出誤差が大きくなる。しかし、縮流比を１．３〜３％（実縮流比では２〜４％）の範囲にすると、上記の両誤差を共に３％以下に抑えることができることが分かる。以上のように、実施の形態２では開口面積比あるいは縮流比が最適な比率に設定されているために、加速時に出口１１２の後方で発生する渦やエアクリーナエレメントの目詰まりに起因すに偏流による影響などを最低限度に抑えることができて、被測定流体の流量を一層小さな誤差で測定することができる。
【００２９】
本発明は、前記した実施の形態１、２に限定されるものでなく、以下に述べる種々の変形形態を包含する。まず流量計測路の入口の開口形状は、長方形の他にも、四隅の角が丸められた長方形、正方形、四隅の角が丸められた正方形、円形、楕円形などであってよく、出口の開口形状も、入口の開口形状と同様に種々であってよい。また入口と出口の各開口形状は、互いに相似形であってもよく、あるいは異なっていてもよい。
【００３０】
漏れ流路は、前記した通り、図１７に示す矢印Ｃのような逆流成分の量を低減する作用をなすものである。したがって漏れ流路としては、図５、図９に示すような流量計測路１１の入口１１１の四隅のそれぞれに漏れ流路部分を設ける代わりに、例えば入口１１１の上隅のみ、入口１１１の下隅のみに設けられたものなどであってもよい。
【００３１】
流量計測路の開口面積の変化に関しては、一般的には、流量計測路中の少なくとも流量計測路の入口に連なる上流領域、就中、流量計測路の入口から上記入口と出口の中央辺りまでの区間、においては開口面積が漸次減少しておればよい。また上記の区間における開口面積は単調に減少してもよく、あるいは先願技術に例示されたような変曲点を有していてもよい。さらに流量計測路の入口から出口に至るまで、単調にあるいは変曲点を有して漸次減少していてもよい。
【００３２】
【発明の効果】
本発明による流量測定装置は、以上説明した通り、（１）被測定流体の流量を測定するための流量計測路を有する流量測定装置本体、上記流量計測路内に設置された流量検出素子、および上記流量計測路の入口の一部を漏れ流路入口とすると共にこの漏れ流路入口から流入した被測定流体を上記漏れ流路入口より下流で且つ流量計測路の出口よりも上流において上記流量計測路の外に漏出させる漏れ流路を備えたものであるので、流量計測路の入口の端に流入した被測定流体は、前記図１７に示す矢印Ｃの流れのように逆流せずに、漏れ流路を通ってその排出口から流量計測路の外に排出される。したがって本発明の流量測定装置では、先願技術において生じたような逆流現象が実質的に生じない、あるいは少なくとも逆流量が低減するので、流量計測路内における逆流現象に起因する乱流増大の問題が解消する。
【００３３】
また（２）上記（１）において、流量計測路中の少なくとも上記流量計測路の入口に連なる上流領域における上記流量計測路の中心軸に直交する方向の開口面積は、上記流量計測路の上流から下流に向かって漸次減少していると、上記流量計測路に流入した被測定流体は、逆流現象の影響を実質的に受けない状態下でその大部分が流量計測路の出口に向かって流動し、その間に開口面積の逓減に基づいて円滑に縮流される。したがって本発明の流量測定装置は、先願技術において詳述された縮流による整流作用を効果的に発揮し、ために偏流や渦を含む被測定流体に対しても整流装置を併用することなく、その流量を一層小さな誤差で測定することができる。
【００３４】
本発明による流量測定装置は、以上説明した通り、また（３）被測定流体の流量を測定するための流量計測路を有する流量測定装置本体、上記流量計測路内に設置された流量検出素子、および上記流量計測路の入口から流入した流体の一部を上記漏れ流路入口より下流で且つ上記流量計測路の出口よりも上流において上記流量計測路の外に漏出させる漏れ流路を備え、且つ上記流量計測路中の少なくとも上記流量計測路の入口に連なる上流領域における上記流量計測路の中心軸に直交する方向の開口面積は、上記流量計測路の上流から下流に向かって漸次減少しているものであると、前記（１）および（２）において説明した効果と同様の効果が得られる。
【００３５】
また（４）上記（２）または（３）において、流量計測路の入口の開口面積は、上記流量計測路の出口の開口面積の１．３〜３倍であると、つぎに述べる効果がある。即ち被測定流体は、エンジンの加速や減速により脈動し、この脈動は流量計測路の出口の後方に渦を発生させる原因となる。一方、エアクリーナエレメントは、その使用により経時的に目詰まりの度合いを増し、目詰まりは被測定流体に偏流を生ぜしめる。ところで上記流量計測路の入口、出口の開口面積比が上記の範囲内であると、上記の渦や偏流の両方の問題に対しても一層小さな誤差で流量を測定することができる。
【００３６】
また（５）上記（１）〜（３）のいずれか一項において、流量測定装置本体は、流量計測路の入口および出口が開口する上記流量測定装置本体の各面が長方形または長方形に近い形状を呈する柱状体であると、流量計測路に流入する前の被測定流体に含まれる渦を細分して流量計測路による整流作用を助長する効果がある。
【００３７】
また（６）上記（５）において、流量計測路の出口の、上記出口が開口する流量測定装置本体の面の長辺方向に延在する辺の長さは、上記面の短辺の長さより大きいものであると、つぎに述べる効果がある。即ち被測定流体は、エンジンの加速や減速により脈動し、この脈動により流量計測路の出口の後方に渦を発生させること前記の通りであって、この渦は減速時には出口の方に押し戻されて出口を塞ぐことがあるが、上記出口が開口する流量測定装置本体の面の長辺方向に延在する辺の長さは上記面の短辺の長さより大きいものであると、出口は渦により塞がれることがない。この結果、大きな脈動流に対しても流量検出素子の近傍における被測定流体の流速低下の問題が生じず、したがって小さな誤差で流量を測定することができる。
【００３８】
また（７）上記（１）または（３）において、流量測定装置本体は、上記流量測定装置本体の流量計測路の中心軸が被測定流体の管路の中心軸と略一致するように上記管路に設置されており、且つ上記流量測定装置本体の上記被測定流体の流れに対向する対流面の少なくとも一部は上記被測定流体の流動抵抗を小さくする尖頭状を呈するものであると、つぎに述べる効果がある。即ち図１６〜図１７に示す先願技術におけるように上記の対流面が平坦面であると、その対流面に被測定流体のせき止めによる淀み点が生じて流量計測路内への被測定流体の円滑な流入が阻害されるところ、上記の対流面を船首形状のように尖頭状とすると、上記したせき止めやそれに起因する淀み点の発生がなく、しかして定常流が確保されて流量を低誤差で測定することができる。
【００３９】
また（８）上記（１）または（３）において、漏れ流路の入口は、流量計測路の入口の端部に位置し、上記漏れ流路の出口は、流量検出素子が設置された位置よりも上流に位置するものであり、特に（９）上記（１）または（３）において、漏れ流路の被測定流体の流れ方向に直交する方向の断面積は、上記入口から上記出口に向って漸次減少するものであると、前記した逆流防止作用が一層向上すると共に、流量計測路の縮流による整流作用が一層向上する。
【００４０】
またさらに（１０）上記（１）または（３）において、流量測定装置本体の被測定流体と接触する部位は、流量計測路の中心軸を通ると共に上記流量測定装置本体の側壁に直交する面の両側において互いに対称に形成されていると、少なくとも流量測定装置本体を構成する柱状体の上記両側方向における流動抵抗に偏りがなくなって流速分布が均一となり、この結果、偏流に対してより小さな誤差で測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１の流量測定装置を設置した管路の一部斜視図。
【図２】図１におけるII-II 線に沿った切断面から矢印Ａの方向から見た実施の形態１の正面図。
【図３】図１におけるIII-III 線に沿った断面図。
【図４】図１におけるIV-IV 線に沿った断面図。
【図５】実施の形態１の部分斜視図。
【図６】図２におけるVI-VI 線に沿った断面図。
【図７】実施の形態１の図２に対応する実施の形態２の正面図。
【図８】実施の形態１の図４に対応する実施の形態２の断面図。
【図９】実施の形態２の流量測定装置の部分斜視図。
【図１０】実施の形態１の図４に対応する実施の形態２の断面図。
【図１１】実施の形態１の図４に対応する実施の形態２の断面図。
【図１２】実施の形態２の流量測定性能に関するグラフ。
【図１３】従来の流量測定装置の正面図。
【図１４】図１３のXIV − XIV線に沿った断面図。
【図１５】従来の流量測定装置を組み込んだ配管系の断面図例。
【図１６】本発明の先願技術にあたる流量測定装置の正面図。
【図１７】図１６のXVII−XVII線に沿った断面図。
【符号の説明】
１０流量測定装置、１流量測定装置本体、１１流量計測路、
１１１流量計測路の入口、１１２流量計測路の出口、１８漏れ流路、
２回路基板収容ケース、３電気部材、３１流量検出素子、
３１１流量検出抵抗、３１２温度補償抵抗、３４回路基板、５管路。

Claims

被測定流体の流量を測定するための流量計測路を有する流量測定装置本体、上記流量計測路内に設置された流量検出素子、および上記流量計測路の入口の一部を漏れ流路入口とすると共にこの漏れ流路入口から流入した被測定流体を上記漏れ流路入口より下流で且つ流量計測路の出口よりも上流において上記流量計測路の外に漏出させる漏れ流路を備えたことを特徴とする流量測定装置。
流量計測路中の少なくとも上記流量計測路の入口に連なる上流領域における上記流量計測路の中心軸に直交する方向の開口面積は、上記流量計測路の上流から下流に向かって漸次減少していることを特徴とする請求項１記載の流量測定装置。
被測定流体の流量を測定するための流量計測路を有する流量測定装置本体、上記流量計測路内に設置された流量検出素子、および上記流量計測路の入口から流入した流体の一部を上記漏れ流路入口より下流で且つ上記流量計測路の出口よりも上流において上記流量計測路の外に漏出させる漏れ流路を備え、且つ上記流量計測路中の少なくとも上記流量計測路の入口に連なる上流領域における上記流量計測路の中心軸に直交する方向の開口面積は、上記流量計測路の上流から下流に向かって漸次減少していることを特徴とする流量測定装置。
流量計測路の入口の開口面積は、上記流量計測路の出口の開口面積の１．３〜３倍であることを特徴とする請求項２または請求項３記載の流量測定装置。
流量測定装置本体は、流量計測路の入口および出口が開口する上記流量測定装置本体の各面が長方形または長方形に近い形状を呈する柱状体であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項記載の流量測定装置。
流量計測路の出口の、上記出口が開口する流量測定装置本体の面の長辺方向に延在する辺の長さは、上記面の短辺の長さより大きいことを特徴とする請求項５記載の流量測定装置。
流量測定装置本体は、上記流量測定装置本体の流量計測路の中心軸が被測定流体の管路の中心軸と略一致するように上記管路に設置されており、且つ上記流量測定装置本体の上記被測定流体の流れに対向する対流面の少なくとも一部は上記被測定流体の流動抵抗を小さくする尖頭状を呈することを特徴とする請求項１または請求項３記載の流量測定装置。
漏れ流路の入口は、流量計測路の入口の端部に位置し、上記漏れ流路の出口は、流量検出素子が設置された位置よりも上流に位置することを特徴とする請求項１または３記載の流量測定装置。
漏れ流路の上記被測定流体の流れ方向に直交する方向の断面積は、上記入口から上記出口に向って漸次減少することを特徴とする請求項１また請求項３記載の流量測定装置。
流量測定装置本体の被測定流体と接触する部位は、流量計測路の中心軸を通ると共に上記流量測定装置本体の側壁に直交する面の両側において互いに対称に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項３記載の流量測定装置。