JP6179449B2 - 空気流量測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、ダクト内の空気の温度を測定する温度センサを備える空気流量測定装置に関する。

従来より、流量測定装置として、ダクトの内部を流れる空気（主流）の一部を取り込むバイパス流路を形成するハウジングと、ハウジングの外側でダクト内を流れる空気の温度を測定するための温度センサと、ハウジングと一体に設けられて温度センサを保護する保護カバーを備えるものがある（特許文献１参照）。

空気流量測定装置は、ダクトに形成された取付け穴からダクト内に挿入されて設置されるが、挿入時に取付け穴の開口縁と面する側を温度センサの前方、挿入の方向側を温度センサの下方とした場合に、保護部材は、前記温度センサの前方及び下方を囲う断面Ｌ字状を呈している。
このような形状の保護カバーは、取付け穴への挿入時に温度センサのダクトへの接触を防ぐとともに、手指や他部材等、温度センサに接近しようとする物体から温度センサを保護する保護部材ともなる。

しかしながら、断面Ｌ字状の保護カバーでは、樹脂成型時の型構造が複雑となってしまう。
なお、特許文献２には、取付け穴への挿入時に温度センサのダクトへの接触を防ぐ目的で、温度センサの下方にハウジング側面から突出する保護壁が設けられた技術が開示されている。しかしながら、この保護壁はその先端が温度センサよりも内側にあるため、保護機能が不十分である。

特開２０１０−１８５７９３号公報 特許第３２４２２８６号公報

そこで、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、温度センサを備える流量測定装置において、温度センサの保護部材を、簡素な型構造での樹脂成型が可能な構造にすることにある。

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
路を形成するハウジングと、バイパス流路に設置されて、バイパス流路の空気流量を測定
するためのセンシング部と、ハウジングの外側でダクト内を流れる空気の温度を検出する
温度センサと、温度センサを所定の計測箇所に支持するための支持部材とを備える。
また、空気流量測定装置は、以下に説明する保護突起を備える。
保護突起は、ハウジングの側面から外側に突出するとともに一方向の型抜きによって形
成される突起である。そして、保護突起の先端は温度センサよりも外側に位置しており、
保護突起は、ハウジングの外部から温度センサに接近する物体に当接して、物体が温度セ
ンサに接触することを妨げる。
そして、保護突起は、ハウジングの側面に垂直な方向に突出する棒状の突起である。

これによれば、「一方向の型抜きによって形成される突起」という簡素な型構造での樹脂成型が可能な構造によって、温度センサを保護することができる。

空気流量測定装置の概略断面図である（実施例）。 空気流量測定装置の側面図である（実施例）。 空気流量測定装置を主流方向上流側から見た平面図である（実施例）。 （ａ）は空気流量測定装置の作用を説明する説明図であり、（ｂ）は（ａ）を主流方向上流側からみた図である（実施例）。 空気流量測定装置の側面図の部分拡大図である（変形例）。

本発明を実施するための形態を以下の実施例により詳細に説明する。

〔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１〜４を用いて説明する。
空気流量測定装置１は、例えば、自動車用エンジンへの吸入空気量を計測するエアフローメータであって、自動車用エンジンへの吸気路を形成するダクトＤに取り付けられて使用されるものである。
なお、ダクトＤの管壁には、円形状をした取付け穴Ｄａが開口しており、空気流量測定装置１は取付け穴ＤａからダクトＤ内に挿入することにより設置される。

空気流量測定装置１は、以下に説明するベース部２、ハウジング３、流量センサ４、温度センサ５、支持部材６、保護突起７、などにより一体的に構成されている。

ベース部２は、取付け穴Ｄａに嵌合するものであって、取付け穴Ｄａの内周面に面する外周面を有している。この外周面には周溝が形成されており、周溝に配されるＯリング２ａによって、取付け穴Ｄａの内周面とベース部２の外周面との間が密封される（図１参照）。

ハウジング３は、ベース部２からダクトＤの内側に伸びて配設され、ダクトＤの内部を流れる吸入空気の一部（測定空気）を取り込むバイパス流路１１を形成する。
以下、ダクトＤを流れる空気の流れ（主流）の方向を主流方向と呼び、ベース部２からハウジング３が延びる方向を高さ方向下方と呼び、その反対側を高さ方向上方と呼ぶ。また、主流方向に沿うとともに高さ方向に延びるハウジング３の壁面をハウジング側面３ａと呼ぶ。本実施例では、高さ方向と主流方向とは垂直である。
ハウジング３は、射出成形により成形されている。

バイパス流路１１について説明する。
バイパス流路１１は、ダクトＤを流れる空気の流れ（主流）の上流側に向かって開口する取込口１２と、主流下流側に向かって開口する吸入空気の放出口１３とを有し、例えば、取込口１２から取り込んだ吸入空気を周回させて放出口１３に向かわせる（図１参照）。
バイパス流路１１は、主流方向の順方向と逆向きに流体が流れる領域１４を有しており、この領域１４に流量センサ４が配される。

また、バイパス流路１１には、ダストを排出するためのダスト排出路１５が流量センサ４の上流側で接続しており、バイパス流路１１に進入したダストは、流量センサ４に向かうことなくダスト排出路１５を通じてダスト排出口１６からダクトＤ内に戻る。

放出口１３はハウジング側面上において主流下流側に開口するように形成されており、放出口１３から放出される流体はハウジング側面３ａに沿って流れる（図２参照）。なお、バイパス流路１１は流量センサ４の下流側で２つに分岐しており、放出口１３はハウジング３の両側面にそれぞれ設けられている。

そして、ハウジング側面３ａには放出口１３から放出される流体及び放出口１３周辺を流れる流体を整流するための整流板１７が設けられている。

流量センサ４は、バイパス流路１１を流れる空気の流量に応じて電気的な信号（例えば電圧信号）を出力するものである。具体的には、半導体基板に設けられたメンブレン上に、薄膜抵抗体で形成された発熱素子と感温素子とを有し、これらの素子がベース部２に収容される回路基板（図示せず）に接続されている。

温度センサ５は、ダクトＤの内部を流れる空気の温度を検出する温度検出素子（ボビン式抵抗体）である。
温度センサ５の両端からはリード線２０が延びており、リード線２０はベース部２に収容される回路基板（図示せず）に接続されている。
温度センサ５は、ハウジング側面３ａの外側でハウジング側面３ａに垂直な方向に離間した所定の計測箇所に支持部材６によって支持されている。

支持部材６は、ベース部２の回路基板と電気的に接続され、ベース部２からハウジング３の延びる方向（下方）に向かって延びており、その先端部に温度センサ５を保持している。
本実施例では、リード線２０が支持部材６をなし、温度センサ５を所定の計測箇所に支持する。すなわち、リード線２０が温度センサ５の両端から突出した途中で上方に折曲げられ、端部が回路基板に接続されることで、結果的に、リード線２０はベース部２から下方に延びて先端部（下端部）に温度センサ５を保持する支持部材６を成す。
なお、支持部材６を、ベース部２から下方に延びるターミナルと、ターミナルに接続するリード線２０とから構成してもよい（特許文献１参照）。

リード線２０のベース部２から下方に延びている部分の途中部位には、ハウジング側面３ａから突出する支持突起２２とかしめ固定される固定部２０ａが設けられている。

〔実施例の特徴〕
空気流量測定装置１は、以下に説明する保護突起７を備える。
保護突起７は、ハウジング側面３ａから外側に向かって突出する突起であって、ハウジング３成形時の射出成形によって成形される。
保護突起７の形状は一方向の型抜きによって形成可能な形状である。すなわち、フランジや鉤形状等が存在しない形状である。
そして、保護突起７は、その先端が温度センサ５よりも外側に位置し、ハウジング３の外部から温度センサ５に接近する物体に当接して、物体が温度センサ５に接触することを防止する。

本実施例では、保護突起７はハウジング側面３ａに垂直な方向に突出する突起であって、その先端位置は、温度センサ５よりも外側（ハウジング側面３ａから離れる側）に位置している（図３参照）。

また、保護突起７は複数個設けられており、温度センサ５を取り囲むように配置されている。また、保護突起７は、リード線２０（支持部材６）に干渉しない位置に配されている。

本実施例では、温度センサ５の主流方向上流側と主流方向下流側とに各１つの棒状の保護突起７が設けられている。ここで、温度センサ５の主流方向上流側に設けられた保護突起７を上流側保護突起７Ａとし、下流側に設けられた保護突起７を下流側保護突起７Ｂと呼ぶ。上流側保護突起７Ａと下流側保護突起７Ｂとの突出長（ハウジング側面３ａに垂直な方向の寸法）は同一である。
また、温度センサ５に近い側に位置する整流板１７が保護突起７を兼ねている。

すなわち、本実施例では、上流側保護突起７Ａ、下流側保護突起７Ｂ、整流板１７の３つの保護突起７が設けられており、ハウジング側面３ａに垂直な方向から見て、それらの保護突起７に囲われた領域内に温度センサ５が位置している（図２参照）。

また、主流方向から見て、上流側保護突起７と温度センサ５とは互いに重ならない位置に設けられている。すなわち、上流側保護突起７と温度センサ５とは高さ方向の位置が異なっており、主流方向に垂直な投影面に上流側保護突起７を投影することで形成される投影領域と、温度センサ５を投影することで形成される投影領域とが互いに重ならない。
なお、上流側保護突起７Ａと下流側保護突起７Ｂとは同じ高さ位置に設けられている。

また、支持部材６は、温度センサ５をハウジング側面３ａに近づけるように屈曲させられた屈曲部６ａを有する。
すなわち、支持部材６は、ベース部２から突出して屈曲部６ａに至るまでの範囲がハウジング側面３ａに平行に延びており、屈曲部６ａよりも下方では下方に向かうほどハウジング側面３ａに近づくようにハウジング側面に対して傾いて延びている。固定部２０ａは屈曲部６ａよりも上方に設けられている。

〔実施例１の効果〕
本実施例の空気流量測定装置１は、ハウジング側面３ａから外側に突出するとともに一方向の型抜きによって形成される突起であって、その先端が温度センサ５よりも外側に位置し、ハウジング３の外部から温度センサ５に接近する物体に当接して、物体が温度センサ５に接触することを妨げる保護突起７を備える。
これによれば、「一方向の型抜きによって形成される突起」という簡素な型構造での樹脂成型が可能な構造によって、温度センサ５を保護することができる。
ハウジング３をＤＳＩ（Ｄｉｅ Ｓｌｉｄｅ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｍｏｌｄｉｎｇの略である）法を用いて形成する場合にも適用でき、保護突起７を形成するために複雑な型構造を追加する必要がない。

温度センサ５はハウジング３の外側に配されているため、ハウジング３の外部から温度センサ５に接近する物体（例えば手指やダクトや他部材等）から保護する必要がある。
この保護突起７は、その先端が温度センサ５よりも外側に位置しているため、例えば、ハウジング側面３ａに垂直な方向から手指Ｆ等が接近した場合に、手指Ｆは保護突起７に当接してそれ以上ハウジング側面３ａに近づくことができなくなる（図４参照）。すなわち、保護突起７が手指Ｆの温度センサ５への接触を妨げる。このため、温度センサ５に手指Ｆが接触するのを防止することができる。

特に、実施例のように複数の保護突起７で温度センサ５を取り囲むならば、温度センサ５の保護機能を向上させることができる。また、複数の保護突起７同士の間隔を小さくすれば、より小さい物体の温度センサ５への接触を妨げることが可能となる。

また、主流方向から見て、上流側保護突起７と温度センサ５とが互いに重ならない位置に設けられている。これによれば、温度センサ５に主流が直接ぶつかるため、ダクトＤ内を流れる空気の温度を精度よく測定できる。

また、支持部材６は、温度センサ５をハウジング３の側面に近づけるように屈曲させられた屈曲部６ａを有する。これによれば、保護突起７の先端を温度センサ５よりも外側に位置させる構成を実現しやすくなる。

〔変形例〕
実施例では、整流板１７が保護突起７を兼ねていたが、整流板１７が保護突起７を兼ねていなくてもよい。
また、実施例では、主流方向において温度センサ５を挟むように２つの保護突起７（上流側保護突起７Ａ、下流側保護突起７Ｂ）を設けたが、温度センサ５を取り囲むような保護突起７の配置は実施例の態様に限らない。例えば、３つ以上の棒状の保護突起７で温度センサ５を取り囲んでもよい。

また、温度センサ５の近くに１つの保護突起７を設けるだけでもよい。例えば、図５に示すように、温度センサ５の位置よりも上方のハウジング側面３ａに棒状の保護突起７を１つ設ける態様であってもよい。この場合でも、温度センサ５の保護機能を発揮することができる。ただし、実施例のように複数の保護突起７で温度センサ５を取り囲む場合の方が保護機能が高くなる。

また、実施例のバイパス流路１１は、取込口１２から取り込んだ吸入空気を周回させて放出口１３に向かう流路であって、主流方向の順方向と逆向きに流体が流れる領域１４を有していた。しかし、バイパス流路１１の態様はこれに限らず、主流の一部を取り込んで周回させることなく、取込口１２から主流方向の順流に沿って形成され、取込口１２から入った吸気を主流方向の順流に沿って流して放出するような態様であってもよい。

１ 空気流量測定装置
３ ハウジング
３ａ 側面
４ 流量センサ（センシング部）
５ 温度センサ
６ 支持部材
７ 保護突起
１１ バイパス流路
Ｄ ダクト

Claims (6)

1. ダクト（Ｄ）の内部を流れる空気の一部を取り込むバイパス流路（１１）を形成するハウジング（３）と、
   前記バイパス流路（１１）に設置されて、前記バイパス流路（１１）の空気流量を測定するためのセンシング部（４）と、
   前記ハウジング（３）の外側で前記ダクト（Ｄ）内を流れる空気の温度を検出する温度センサ（５）と、
   前記温度センサ（５）を所定の計測箇所に支持するための支持部材（６）と、
   前記ハウジング（３）の側面から外側に突出するとともに一方向の型抜きによって形成される突起であって、その先端が前記温度センサ（５）よりも外側に位置し、前記ハウジング（３）の外部から前記温度センサ（５）に接近する物体に当接して、前記物体が前記温度センサ（５）に接触することを妨げる保護突起（７）とを備え、
   この保護突起（７）は、前記ハウジング（３）の側面（３ａ）に垂直な方向に突出する棒状の突起であることを特徴とする空気流量測定装置。
2. 請求項１に記載の空気流量測定装置において、
   前記保護突起（７）は複数個設けられており、
   前記複数個の保護突起（７）は前記温度センサ（５）を取り囲むように配されていることを特徴とする空気流量測定装置。
3. 請求項２に記載の空気流量測定装置において、
   前記ダクト（Ｄ）の内部を流れる空気の流れ方向を主流方向とすると、
   前記保護突起（７）は、前記温度センサ（５）の主流方向上流側と主流方向下流側とに設けられていることを特徴とする空気流量測定装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１つに記載の空気流量測定装置において、
   前記ダクト（Ｄ）の内部を流れる空気の流れ方向を主流方向とし、
   前記温度センサ（５）の主流方向上流側に設けられた前記保護突起（７）を上流側保護突起（７Ａ）とすると、
   主流方向から見て、前記上流側保護突起（７Ａ）と前記温度センサ（５）とが互いに重ならない位置に設けられていることを特徴とする空気流量測定装置。
5. 請求項２〜４のいずれか１つに記載の空気流量測定装置において、
   前記バイパス流路（１１）は、取り込んだ空気を前記ダクト（Ｄ）に放出する放出口（１３）を有し、
   前記ハウジング（３）の側面（３ａ）には前記放出口（１３）から放出される空気及び前記放出口（１３）周辺を流れる空気を整流するための整流板（１７）が設けられ、
   この整流板（１７）が前記保護突起（７）を兼ねていることを特徴とする空気流量測定装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１つに記載の空気流量測定装置において、
   前記ダクト（Ｄ）の壁面に開口する取付け穴（Ｄａ）に嵌合して前記ダクト（Ｄ）に取付けられるベース部（２）を備え、
   前記ハウジング（３）は、前記ベース部（２）から前記ダクト（Ｄ）の内側に延びて配設され、
   前記支持部材（６）は、前記ベース部（２）から前記ハウジング（３）の延びる方向に向かって延びて配される部材であって、その先端部に前記温度センサ（５）を保持しており、前記温度センサ（５）を前記ハウジング（３）の側面に近づけるように屈曲させられた屈曲部（６ａ）を有することを特徴とする空気流量測定装置。

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