(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体主通路の途中に、該流体主通路と略平行な方向に流量検出管路を設け、該流量検出管路内に流量検出体を配置して上記流体主通路内の流体の流量を測定する流量測定装置において、上記流量検出管路の下流側端部の管壁に切り欠きを形成したこと特徴とする流量測定装置。
【請求項２】
上記切り欠きが流量検出管路の中心軸に対して周方向に複数配置されていることを特徴とする請求項１記載の流量測定装置。
【請求項３】
上記複数配置された各々の切り欠きが周方向に等間隔に配置されていることを特徴とする請求項２記載の流量測定装置。
【請求項４】
上記等間隔に配置された切り欠きが周方向に奇数個配置されていることを特徴とする請求項３記載の流量測定装置。
【請求項５】
上記複数配置された各々の切り欠きが互いに幾何学的に合同であることを特徴とする請求項２ないし４の何れかに記載の流量測定装置。
【請求項６】
上記切り欠きの幅は下流に向かって徐々に広がっていることを特徴とする請求項１記載の流量測定装置。
【請求項７】
上記切り欠きを有する部分の流量検出管路の肉厚が下流に向かって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。
【請求項８】
上記切り欠きを有する部分の流量検出管路の外径が下流に向かって縮小していることを特徴とする請求項７記載の流量測定装置。
【請求項９】
上記切り欠きを有する部分の流量検出管路の内径が下流に向かって拡大していることを特徴とする請求項７記載の流量測定装置。
【請求項１０】
上記切り欠きより上流側の流量検出管路の外壁に、その中心軸に対して周方向に配置された凸状段差を有することを特徴とする請求項１記載の流量測定装置。
【請求項１１】
流体主通路の途中に、該流体主通路と略平行な方向に流量検出管路を設け、該流量検出管路内に流量検出体を配置して上記流体主通路内の流体の流量を測定する流量測定装置において、上記流量検出管路の下流側に該流量検出管路の内外を貫通する貫通孔を、上記流量検出管路の中心軸に対して周方向に等間隔に奇数個形成したことを特徴とする流量測定装置。
【請求項１２】
流体主通路の途中に、該流体主通路と略平行な方向に流量検出管路を設け、該流量検出管路内に流量検出体を配置して上記流体主通路内の流体の流量を測定する流量測定装置において、上記流量検出管路の下流側に該流量検出管路の内外を貫通する貫通孔を、上記流量検出管路の中心軸に対して周方向に複数、かつ流れ方向に複数列形成し、上記複数列ある貫通孔は、下流側の貫通孔ほど面積が増大していることを特徴とする流量測定装置。
【請求項１３】
上記複数列ある貫通孔の中心が流れ方向に沿って略直線上に並んでいることを特徴とする請求項１２記載の流量測定装置。
【請求項１４】
上記貫通孔を有する部分の流量検出管路の肉厚が下流に向かって減少していることを特徴とする請求項１１または１２記載の流量測定装置。
【請求項１５】
上記貫通孔を有する部分の流量検出管路の外径が下流に向かって縮小していることを特徴とする請求項１４記載の流量測定装置。
【請求項１６】
上記貫通孔を有する部分の流量検出管路の内径が下流に向かって拡大していることを特徴とする請求項１４記載の流量測定装置。
【請求項１７】
流体主通路の途中に、該流体主通路と略平行な方向に流量検出管路を設け、該流量検出管路内に流量検出体を配置して上記流体主通路内の流体の流量を測定する流量測定装置において、上記流量検出管路の下流側に該流量検出管路の内外を貫通する貫通孔を形成し、かつ上記貫通孔より上流側の流量検出管路の外壁に、その中心軸に対して周方向に配置された凸状段差を有することを特徴とする流量測定装置。
【請求項１８】
流体主通路の途中に、該流体主通路と略平行な方向に流量検出管路を設け、該流量検出管路内に流量検出体を配置して上記流体主通路内の流体の流量を測定する流量測定装置において、上記流量検出管路の下流側端部の管壁を通気性を有するメッシュまたは格子で形成したことを特徴とする流量測定装置。
【請求項１９】
上記メッシュまたは格子は下流に向かって通気抵抗が減少するように構成したことを特徴とする請求項１８記載の流量測定装置。
【請求項２０】
流体主通路の途中に、該流体主通路と略平行な方向に流量検出管路を設け、該流量検出管路内に流量検出体を配置して上記流体主通路内の流体の流量を測定する流量測定装置において、上記流量検出管路の下流側端部の管壁を通気性を有する部材で形成し、かつ上記通気性を有する部材より上流側の流量検出管路の外壁に、その中心軸に対して周方向に配置された凸状段差を有することを特徴とする流量測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は定常流、脈動流、あるいは逆流を含む脈動流からなる流体の流量を測定する装置に係わり、特に内燃機関の吸入空気量の測定に適した装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３１は自動車用エンジンの吸気システムの構成を示す断面図である。図において、１は吸入する空気の流量を測定するための吸入空気量測定装置、２はサージタンク、３は吸入空気を示す矢印、４はエアクリーナ、５はエアクリーナ４内部に設置されている濾過用のフィルタ、６は吸入空気３の量を制御するスロットルバルブ、７は吸入空気通路、８はエンジン燃焼室、９ａはエンジン燃焼室８へ吸入空気を導入する吸気マニホールド、９ｂは燃焼後の排気ガスを導出するための排気マニホールド、１１は流量検出管路、１２は流量検出体、８５は空気取り込み口、８６は吸気バルブ、８７は排気バルブである。
【０００３】
空気取り込み口８５から流入した吸入空気３は、エアクリーナ４内に設置されているフィルタ５を通して浄化され、吸入空気通路７を通過して吸入空気量測定装置１、スロットルバルブ６、サージタンク２、吸気マニホールド９ａを順に通過してエンジン燃焼室８に燃料と混合されて導入され、燃焼の後、排気マニホールド９ｂを通して大気中に放出される。
この一連の吸排気行程において、吸入空気量測定装置１を通過する吸入空気３の流れ様式は、エンジンの回転数やスロットルバルブ６の開度等の使用状況によって変化し、一定の流速で安定に流れる定常流或いはその流速が時間的に変動する脈動流となることが知られている。
また、エンジンの吸排気行程では、吸気効率を上昇させるために、排気行程中にすでに吸気バルブ８６を開き始めるため、シリンダ内に残っている排気ガスが排気バルブ８７だけでなく吸気バルブ８６にも一部侵入し、吸気管７には空気取り込み口８５から燃焼室８に向かう順方向の流ればかりでなく、逆方向の流れが起こる場合もある。
このような脈動流、特に逆流を含む脈動流の流量を測定することは、従来の流量測定装置では不可能であり、大きな誤差を生じていた。この場合、流量を補正する専用のソフトウェアによって誤差を低減してきたが、流量の測定精度に限界があるばかりでなく、コスト上昇の原因にもなっていた。よって、吸入空気量測定装置１が逆流を検知する機能を基本的に有していることは流量の精度を向上させる点と、コスト削減の上で非常に望ましい。
【０００４】
ここで、吸入空気量測定装置１に関する説明を行う。内燃機関の吸入空気量を測定する際、吸入空気通路７の曲がり部やエアクリーナ４による偏流や乱れの影響を低減するために、従来より吸入管路内に一回り直径の小さな流量検出管路を中心軸が流れとほぼ平行になるように設け、その管内に流速センサ等の流量検出体１２をさらに設置し、素子近傍の流れを整流して安定した出力を得る方法がある。
しかし、流量検出管路１１を設置することで流量検出管路１１の内壁面近傍に不安定な渦流や剥離が生じて流量検出管路１１内部を通過する流れが乱され、流量検出管路１１内部に設置した流量検出体１２が安定して流量を検出できなくなるという問題がある。流量検出管路１１の入り口で流れが剥離するとその剥離領域の厚さは、下流になるほど厚くなる。剥離領域と主流部分では流速が異なるため、剥離領域と主流部分の境界近傍では気体は剪断力により不規則に乱れ渦流を生じることがわかっている。この不規則な乱れが流量測定における誤差の要因となっていた。
【０００５】
これを解決する例として、特開昭６０−４８１３号公報に記載された従来の流量測定管においては、上記の整流機能を有した上で、流量測定管入口に発生する剥離流、渦流を低減する小孔を設け、前記流速測定管内の流速分布を均一化している。その詳細を図３２（ａ）及び（ｂ）を用いて説明する。（ａ）は側断面図、（ｂ）は正面図である。図において、１００は吸入導管、１０１は流量測定管路、１０２は流量を測定するための電熱ヒータ素子、１０３、１０４は温度依存素子、１０５は第１の支持体、１０６は第２の支持体、１０７は小孔、１０８は支柱である。
【０００６】
ヒータ用抵抗線１０２に電力を供給して発熱させ、その表面に順方向の空気の流れが生じると温度依存抵抗線１０３は上流からの流れによって冷やされ、また温度依存抵抗線１０４は上流側の温度依存抵抗線１０３によって温度上昇した空気が表面を通過するため、温度依存抵抗線１０３と温度依存抵抗線１０４の間には、吸入空気の加熱に伴う温度差が生じる。この温度差はヒータ用抵抗線１０２の発熱量と吸入空気の質量流量とに依存して変化する。流量測定管路１０１では管壁との間に摩擦損失が発生するため流量測定管路１０１外の流速は流量測定管路１０１内の流速よりも速いため流量測定管路１０１内壁の静圧は流量測定管路１０１外の静圧よりも小さくなる。この静圧差のため小孔１０７を通して流量測定管路１０１の外部から流量測定管路１０１内部に向かう流れが生じる。その結果、小孔１０７より流量検出管１０１内部に流入した気体は剥離領域に流入することになり主流部分と剥離領域の速度差は小さくなるため、速度境界層は流量測定管路１０１内壁面に近付き、流速の乱れは減少する。従って、ヒータ１０２の熱は安定して温度依存素子１０４に伝達されて流量測定精度の向上が達成されると記載されている。
【０００７】
しかしながら、このような従来の流量測定管路１０１を流れが時間的に変動する脈動流中に設置した場合、後流に発生する渦の影響で流量測定管路１０１内部を通過する流速が低下し、流量検出誤差が生じるという問題については十分考慮されていない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
脈動流中に置かれた物体回りの流動現象は定常流中の現象と全く異なり、また流れが加速している場合と流れが減速している場合でも現象が大きく異なる。特に、脈動流中に従来の流量検出管路１１を設置した場合には、減速時に大きな流量検出誤差を生じるため、以下説明を行う。
【０００９】
まず、流量検出管路１１を脈動流中に設置した場合の問題を説明する前に、定常流中および脈動流中に流れに沿って平板を設置した場合について説明する。
図３３は、定常流において流れに平行な平板２１を介して合流する剪断流を示したものであり、流れの境界面が不安定な剪断層になり二次元的で周期的な渦９８が発生した後、離散的な渦５５へと変化して崩壊する様子を示したものである。流れはある一定の広がり角度９９の領域の内部で混合することが知られている。この時の平均流速分布は図３４に示すように、流下するにつれて混合領域内では速度分布が平坦になり、剪断は徐々に緩和される。
次に、脈動流中において流れが加速した場合は、図３５に示すように加速する直前の流れにポテンシャル流れを加えた流れとなるため、混合領域の広がり角９９は定常流の場合と比較して小さくなる。
また、流れが減速した場合は、図３６に示すように混合領域の広がり角９９が大きくなり、また離散的な渦５５は定常流中と比較して規模が拡大される。
【００１０】
流量検出管路１１は平板２１を円筒形状に丸めたものであるため、平板２１の後流に生じる現象が流量検出管路１１の中心軸１８に対して周方向に発生する。定常流においては、図３７に示すとおり、流量検出管路１１内外の空気流２３、２４の速度差による剪断力のため流量検出管路１１の下流端から環状の渦９０を発生する。環状の渦９０はある一定の広がり角度９９を持つ混合領域によって離散的な渦５５に変化しながら拡散していく。図において、５２は渦が崩壊するまでの距離を示し、その距離が短いほど渦の崩壊が進んでいることを示す。
脈動流において加速時には図３８に示すように、混合領域が収縮されるため、流量検出管路１１内部を通過する流れ２３は流量検出管路１１外部を通過する流れ２４とほぼ同じになる。
脈動流において減速時には図３９に示すように、規模を拡大した離散的な渦５５が流量検出管路１１出口近傍を占領し内部を通過してきた流れ２３の通路を妨げるため、流量検出管路１１内部を通過する流速は、定常流中の場合と比較して大幅に低下する。つまり、流量検出管路１１内部を通過する流れ２３の流量が減少した分、流量検出管路１１外部を通過する流れ２４の流量が増加し、流量検出管路１１内外を通過する分流比が変動する。ここで分流比とは、流量検出管路１１の内外を通過する流量の比である。よって、流量測定装置１が流入する総流量と流量検出体１２の出力との関数を定常流において検定している場合において、流れが定常流から脈動流に変化すると、流量検出管路１１内部を通過する流速が大幅に低下するため、流量検出体１２は正確な流量を検出することができなくなり、流量測定装置１には流量誤差が生じるという問題がある。
また、流れが逆流した場合は、図４０に示すように、減速中にスケールを拡大した離散的な渦５５が流れに乗って流量検出管路１１の内外に分離して遡り、一部は流量検出管路１１内部に入り込んで流量検出体１２に衝突して表面付近の流れを乱し、流量検出体１２は主流とは無関係な離散的な渦５５による乱れた流速変動を検出するため、流量検出誤差が生じるという問題がある。
【００１１】
図３２で示した上述の流量測定管路１０１の上流側に小孔を設けたものでは、定常流の場合は流量測定管路１０１内でのある程度の整流効果が期待できるものの、脈動流の場合は後流に発生する渦の影響で流量測定管路１０１内外の分流比が変動して流量検出誤差が生じるという問題については全く考慮されていない。
【００１２】
本発明は、上記のような従来のものの問題点を解消するためになされたものであり、定常流、脈動流、及び逆流を含む脈動流においても流量検出管路による整流効果を得つつ、流量検出管路内外の分流比の変動を低減して流量検出誤差を低減することを目的とする。
【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、流体主通路の途中に、該流体主通路と略平行な方向に流量検出管路を設け、該流量検出管路内に流量検出体を配置して上記流体主通路内の流体の流量を測定する流量測定装置において、上記流量検出管路の下流側端部の管壁に切り欠きを形成したものである。
【００１４】
さらに、上記切り欠きが流量検出管路の中心軸に対して周方向に複数配置されているものである。
【００１５】
さらに、上記複数配置された各々の切り欠きが周方向に等間隔に配置されているものである。
【００１６】
さらに、上記等間隔に配置された切り欠きが周方向に奇数個配置されているものである。
【００１７】
さらに、上記複数配置された各々の切り欠きが互いに幾何学的に合同であるものである。
【００１８】
さらに、上記切り欠きの幅は下流に向かって徐々に広がっているものである。
【００１９】
さらに、上記切り欠きを有する部分の流量検出管路の肉厚が下流に向かって減少しているものである。
【００２０】
さらに、上記切り欠きを有する部分の流量検出管路の外径が下流に向かって縮小しているものである。
【００２１】
さらに、上記切り欠きを有する部分の流量検出管路の内径が下流に向かって拡大しているものである。
【００２２】
さらに、上記切り欠きより上流側の流量検出管路の外壁に、その中心軸に対して周方向に配置された凸状段差を有するものである。
【００２６】
また、本発明による流量測定装置は、流体主通路の途中に、該流体主通路と略平行な方向に流量検出管路を設け、該流量検出管路内に流量検出体を配置して上記流体主通路内の流体の流量を測定する流量測定装置において、上記流量検出管路の下流側に該流量検出管路の内外を貫通する貫通孔を、上記流量検出管路の中心軸に対して周方向に等間隔に奇数個形成したものである。
【００２７】
また、本発明による流量測定装置は、流体主通路の途中に、該流体主通路と略平行な方向に流量検出管路を設け、該流量検出管路内に流量検出体を配置して上記流体主通路内の流体の流量を測定する流量測定装置において、上記流量検出管路の下流側に該流量検出管路の内外を貫通する貫通孔を、上記流量検出管路の中心軸に対して周方向に複数、かつ流れ方向に複数列形成し、上記複数列ある貫通孔は、下流側の貫通孔ほど面積が増大しているものである。
【００２８】
さらに、上記複数列ある貫通孔の中心が流れ方向に沿って略直線上に並んでいるものである。
【００３０】
さらに、上記貫通孔を有する部分の流量検出管路の肉厚が下流に向かって減少しているものである。
【００３１】
さらに、上記貫通孔を有する部分の流量検出管路の外径が下流に向かって縮小しているものである。
【００３２】
さらに、上記貫通孔を有する部分の流量検出管路の内径が下流に向かって拡大しているものである。
【００３３】
また、本発明による流量測定装置は、流体主通路の途中に、該流体主通路と略平行な方向に流量検出管路を設け、該流量検出管路内に流量検出体を配置して上記流体主通路内の流体の流量を測定する流量測定装置において、上記流量検出管路の下流側に該流量検出管路の内外を貫通する貫通孔を形成し、かつ上記貫通孔より上流側の流量検出管路の外壁に、その中心軸に対して周方向に配置された凸状段差を有するものである。
【００３４】
また、本発明による流量測定装置は、流体主通路の途中に、該流体主通路と略平行な方向に流量検出管路を設け、該流量検出管路内に流量検出体を配置して上記流体主通路内の流体の流量を測定する流量測定装置において、上記流量検出管路の下流側端部の管壁を通気性を有するメッシュまたは格子で形成したものである。
【００３５】
さらに、上記メッシュまたは格子は下流に向かって通気抵抗が減少するように構成したものである。
【００３６】
また、本発明による流量測定装置は、流体主通路の途中に、該流体主通路と略平行な方向に流量検出管路を設け、該流量検出管路内に流量検出体を配置して上記流体主通路内の流体の流量を測定する流量測定装置において、上記流量検出管路の下流側端部の管壁を通気性を有する部材で形成し、かつ上記通気性を有する部材より上流側の流量検出管路の外壁に、その中心軸に対して周方向に配置された凸状段差を有するものである。
【００３７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１による流量測定装置の構成を示す斜視図である。この流量測定装置は、例えば図３１で示した自動車エンジンの吸気システムにおいて、図３１と同じ位置に配置されて吸入空気流量の測定に用いられる。図２は図１を中心軸１８に沿って切った側断面図、図３は図２のＡ−Ａ線断面図である。
図において、１０はその内壁面が図３１で示した内燃機関の吸入空気通路７の内壁に滑らかに接続するように構成された円筒状の導管であり、流体主通路である。１１は流体主通路１０の内部に、その中心軸が流体主通路１０の中心軸と平行であるように設けられた円筒状の流量検出管路であり、流量検出管路１１の長さは流体主通路１０の長さよりも長くても短くてもよい。１２は流量検出管路１１の内部に設けられた流量検出体であり、例えば本実施の形態ではその検出部が流量検出管路１１内部の略中心軸上に配置されている。１８は流量検出管路１１の中心軸、１９は流体主通路１０と流量検出管路１１を接続し、流量検出体１２の配線を収納すると共に流量検出管路１１を支持するための支柱、２０は流量検出管路１１への流入端部でできるだけ剥離流を生じさせないように形成した丸み、１４は流体主通路１０或いは流量検出管路１１内部を流れる吸入空気３の通常の流れ方向すなわち順流方向を示す矢印、１５は逆流方向を示す矢印である。１３は切り欠きであり、各々流量検出管路１１の順流時の流れ方向１４の下流端に周方向に等間隔で幾何学的に合同で５個設置され、且つ、それぞれ下流側に向かって開口幅が拡がるように流量検出管路１１の下流側端部の一部を取り除いて三角形状に形成されている。１６は流量検出管路１１の下流側の切り欠き１３を有する部分の肉厚が下流側に向かって減少するように形成したナイフ状のエッジ、１７は切り欠き１３の広がり角、１８は流量検出管路１１の中心軸、２３は流量検出管路１１内部を通過する流れを示す矢印、２４は流量検出管路１１の外壁と流体主通路１０の内壁の間を通過する流れを示す矢印である。
【００３８】
ここで、本実施の形態においては流体主通路１０の中心軸と流量検出管路１１の中心軸が一致している場合を示したが、これらは必ずしも一致させる必要はない。ただし、流量の測定精度を向上させるためには、一致させることが望ましい。
【００３９】
次に、流量検出体１２の構成及び動作の一例を示す。図４は本発明の実施の形態１に係わる流量検出体の構成を示す平面図である。これは、例えば特開平１−１８５４１６号公報に記載された内燃機関用流量計であり、吸気通路内に吸入空気の流れに対して平行になるように配置した平板状基板上に形成された、吸入空気の上流側と下流側に感熱抵抗膜から成る発熱抵抗体と、この上流側および下流側の各々の発熱抵抗体からの放熱量の差を電気的に判別し、吸入空気の流れ方向を検出する比較器を備えて成るものである。
図において、２００は通常の空気の流れすなわち空気の順流方向を示す矢印、２０１は合成樹脂箔からなる薄い基板、２０２は発熱抵抗体２０３、２０４と温度補償用発熱抵抗体２０５、２０６の間の熱干渉の影響を回避するための断熱孔、２０３は吸気上流側に対応する発熱抵抗体、２０４は吸気下流側に対応する発熱抵抗体、２０５は吸気上流側に対応する温度補償用発熱抵抗体、２０６は吸気下流側に対応する温度補償用発熱抵抗体である。温度補償用発熱抵抗体２０５、２０６は吸入する空気の温度を検出して流量を補正するものである。
このように構成することで、吸気上流側に対応する発熱抵抗体２０３と吸気下流側に対応する発熱抵抗体２０４は空気が流れることによって放熱量に差異が生じ、流れの方向と速度が検出できる。
【００４０】
次に、流量測定装置１内の基本的な流れについて説明する。ここでは、検出する流れを順方向１４に流れる定常流とする。
吸入空気通路７より流体主通路１０に侵入した吸入空気３は、一部が矢印２３のように円筒状の流量検出管路１１の内部を、残りは矢印２４のように流体主通路１０の内壁と流量検出管路１１の外壁によって構成される二重円筒状の流路を分離して流れる。ここで、流量検出管路１１の上流端からの流量検出管路１１内部或いは流量検出管路１１外部の剥離の発生を極力防止するため、流量検出管路１１の上流端には丸み２０を形成している。
流量検出管路１１の上流端から流量検出管路１１内部に侵入した流れ２３は、流量検出管路１１の内壁の存在により流量検出管路１１壁と垂直な方向の流速変動が減衰され、中心軸１８と平行な方向に整流される。つまり、流量検出体１２は流量検出管路１１がない場合と比較して乱れの少ない安定した流れを検出することができる。
続いて流れ２３は、流量検出管路１１内部に設けられた流量検出体１２に衝突する。流量検出体１２は、例えば図４に示すような構成を有するものであり、空気の流れの上流側と下流側に一定温度に制御された発熱抵抗体を形成し、上流側の熱が空気に伝達されて下流側のヒータを覆うため上・下流側の発熱抵抗体には放熱量の差が生じ、発熱抵抗体への投下電流の差によって発熱抵抗体の放熱量を推定し、流速を検出できる。そして逆流時には、下流側のヒータから熱が空気に伝達されて上流側のヒータを覆うため上・下流側の発熱抵抗体には同様に放熱量の差が生じる。つまり、流量検出体１２は、放熱量の差から流れの方向と速度を検出することができる熱式センサである。
【００４１】
このような逆流検出可能な流量検出体１２によって流量検出管路１１の中心軸１８近傍の流速が時々刻々と検出される。流量検出体１２の表面上を通過した流れ２３は、大部分が流量検出管路１１下流端から管外へ流出するが、一部は切り欠き１３を介して流量検出管路１１外部の流れ２４と接触して合流する。合流した流れは流体主通路１０の下流端から図３１で示した吸入空気通路７へ侵入する。
【００４２】
通常、流量測定装置１は定常流において流量測定装置１に流入する総流量と流量検出管路１１内部に設置されている流量検出体１２の出力を予め検定してその関係を関数として持っておき、流れが脈動流に変化した場合は、流量検出体１２の出力から流量測定装置１に流入する総流量を換算している。つまり、流量測定装置１に流入する総流量と流量検出管路１１内部に設置されている流量検出体１２の出力が常にほぼ同じ関数になる、すなわち流量測定装置１に流入する総流量が定常流においても脈動流においても常に略一定の割合で流量検出管路１１内部と外部に分流することが望ましい。
【００４３】
ここで、流量検出管路１１の下流端に設けられた切り欠き１３の効果を論じるために、流量検出管路１１下流端に切り欠き１３を設けない場合と、流量検出管路１１下流端に切り欠き１３を設けた場合の流れの動作の違いを比較する。前述したとおり、図３７は切り欠き１３を設置していない流量検出管路１１の定常流における動作を記述したものである。図３８は加速時、図３９は減速時、図４０は逆流時における流量検出管路１１の動作を示したものである。また、図５は定常流における切り欠き１３を設置した流量検出管路１１の動作を記述したものであり、図６は減速時、図７は逆流時における切り欠き１３を設置した流量検出管路１１の動作を示したものである。
【００４４】
まず、切り欠き１３がない流量検出管路１１の定常流における動作について図３７を用いて説明する。流量検出管路１１下流端面は流量検出管路１１の中心軸１８に対して垂直な平面上にあるため、流量検出管路１１内部を通過した流れ２３と流量検出管路１１外部を通過した流れ２４は流れ方向の座標において周方向に同位置で合流し、流れの境界面に働く剪断力のため安定で周期的な環状の渦９０を形成した後、離散的な渦５５へと変化して崩壊する。環状の渦９０は上記中心軸１８に対して垂直な平面上にあり円形を保っているため安定であるが、次第に流下するにつれて流れの中に含まれている乱れ成分により複数の離散的な渦５５に分裂して崩壊する。
加速時には環状の渦９０が発生するものの、後流の混合領域が収縮し、流量測定誤差が生じる原因とはならないので説明は省略する。
脈動流において減速時には図３９に示すように、後流の混合領域が拡大し、離散的な渦５５が規模を拡大して流量検出管路１１の出口近傍を占領するので、流量検出管路１１内部を通過してきた流れ２３は通路を妨げられ流速が低下し、流量測定装置１には流量検出誤差が発生する。
また、逆流時においては図４０に示すように、減速時に規模を拡大ていた離散的な渦５５が流れに乗って逆流し、流量検出管路１１内部と外部に別れて遡る。つまり、流量検出管路１１内部に設置している流量検出体１２は主流とは無関係な渦による不規則な乱れ成分を検出し、流量測定装置１には流量検出誤差が発生する。
【００４５】
次に、切り欠き１３を有する場合の定常流における動作について図５を用いて説明する。流量検出管路１１内部を通過した流れ２３と流量検出管路１１外部を通過した流れ２４は、切り欠き１３を設けた部分と設けない部分で流れ方向に異なった位置で合流するため、環状の渦９０は中心軸１８に対して円形とならず、流れ方向に位置がずれた形状となる。このような非円形の環状の渦９０は不安定であり、直ちに分断されて離散的な渦５５へと崩壊する。
また、図６に示す減速時においても定常流と同様に環状の渦は崩壊しやすく、早期に分断されて離散的な渦５５が発生する。図３９の切り欠き無しの場合と比較して環状の渦が成長する前に安定性を失って直ちに崩壊することで離散的な渦５５の規模は小さくなる。よって、切り欠き１３を設置した場合、離散的な渦５５が流量検出管路１１の出口近傍を占領する割合が低下するので、流量検出管路１１内部を通過してきた流れ２３は切り欠き１３を設けない場合と比較して流速が低下しにくい。つまり、定常流と脈動流において、流量検出管路１１内外を通過する流量の分流比の変動が低減されるので、流量測定装置１は流量検出管路１１による整流効果を得つつ、流量を正確に測定することができる。
また、図７に示す逆流時においては、図４０の切り欠き無しの場合と比較して切り欠き１３を設置した場合は逆流する離散的な渦５５の規模が小さいため、離散的な渦５５が流量検出体１２に衝突した場合の不規則な乱れは低減され、流量測定装置１は流量を正確に測定することができる。
【００４６】
以上説明したように、定常流で流量測定装置１に流入する総流量と流量検出管路１１内部に設置されている流量検出体１２の出力を予め検定してその関係を関数として持っておき、流れが定常流から脈動流に変化した場合は、流量検出体１２の出力から流量測定装置１に流入する総流量を換算する流量測定装置１において、切り欠き１３を設置した場合には、流れが脈動流に変化しても、流量検出管路１１の出口近傍を離散的な渦５５が占領する割合が低減されて流量検出管路１１内部を通過してくる流れ２３の速度が低下しにくくなり、流量検出管路１１内部を通過する流れ２３と外部を通過する流れ２４の分流比の変動を定常流と脈動流において低減することができ、また逆流が発生した場合においては、遡ってくる離散的な渦５５の規模を小さくすることができるため、総じて定常流、脈動流及び逆流を含む脈動流において流量測定装置１は流量検出管路１１による整流効果を得つつ、流量を正確に測定することができる。これは、脈動流において逆流を少なからず含む場合、特に自動車エンジンの内燃機関の吸気系において適していることを意味する。
【００４７】
次に、切り欠き１３の幾何学的形状と配置について説明する。
まず、切り欠き１３は流量検出管路１１の中心軸１８に対して周方向に複数設置することで、流量検出管路１１の後流から発生する環状の渦９０を強制的に確実かつ短時間で複数に分断することができ、より小さな離散的な渦５５として早期に崩壊させることができるため、定常流及び脈動流においても流量検出管路１１による整流効果を得つつ、流量検出管路１１内外の分流比の変動を低減することが可能で、また逆流が発生した場合においても遡ってくる離散的な渦５５の規模を小さくすることが可能であるため、総じて流量測定装置１は定常流、脈動流及び逆流を含む脈動流において流量検出管路１１による整流効果を得つつ、流量検出誤差を低減することができる。
【００４８】
次に、切り欠き１３は流量検出管路１１の中心軸１８に対して周方向に等間隔に設置することで、流量検出管路１１の後流から発生する環状の渦９０を流量検出管路１１の中心軸１８に対して等間隔に分断し、分断された環状の渦９０の大きさの最大値を最小にすることができ、より小さな離散的な渦５５として早期に崩壊させることができるため、定常流及び脈動流においても流量検出管路１１による整流効果を得つつ、流量検出管路１１内外の分流比の変動を低減することが可能で、また逆流が発生した場合においても遡ってくる離散的な渦５５の規模を小さくすることが可能であるため、総じて流量測定装置１は定常流、脈動流及び逆流を含む脈動流において流量検出管路１１による整流効果を得つつ、流量検出誤差を低減することができる。
【００４９】
また、切り欠き１３は流量検出管路１１の中心軸１８に対して周方向に等間隔に奇数個設置することで、流量検出管路１１の後流から発生する環状の渦９０の対称性をなくして不安定性を誘発し、より小さな離散的な渦５５として早期に崩壊させることができるため、定常流及び脈動流においても流量検出管路１１による整流効果を得つつ、流量検出管路１１内外の分流比の変動を低減することが可能で、また逆流が発生した場合においても遡ってくる離散的な渦５５の規模を小さくすることが可能であるため、流量測定装置１は定常流、脈動流及び逆流を含む脈動流において流量検出管路１１による整流効果を得つつ、流量検出誤差を低減することができる。
【００５０】
また、合同な形状を有する切り欠き１３を流量検出管路１１の中心軸１８に対して周方向に複数個設置することで、流量検出管路１１の後流から発生する環状の渦９０の分断の幅を切り欠き１３ごとに均等にすることができ、離散的な渦５５として早期に崩壊させることができるため、定常流及び脈動流においても流量検出管路１１による整流効果を得つつ、流量検出管路１１内外の分流比の変動を低減することが可能で、また逆流が発生した場合においても遡ってくる離散的な渦５５の規模を小さくすることが可能であるため、流量測定装置１は定常流、脈動流及び逆流を含む脈動流において流量検出管路１１による整流効果を得つつ、流量検出誤差を低減することができる。
さらに、切り欠き１３の形状を例えば二等辺三角形のように主流に平行な軸に対して対称とすることにより、軸に対して環状の渦９０が線対称に折れ曲がり相互干渉を強めることができるので離散的な渦５５に早期に崩壊させることができるため、定常流及び脈動流においても流量検出管路１１による整流効果を得つつ、流量検出管路１１内外の分流比の変動を低減することが可能で、また逆流が発生した場合においても遡ってくる離散的な渦５５の規模を小さくすることが可能であるため、流量測定装置１は定常流、脈動流及び逆流を含む脈動流において流量検出誤差を低減することができる。
【００５１】
また、切り欠き１３は流量検出管路１１の下流側に向かって幅が広がるようにすることで、流量検出管路１１の後流から発生する環状の渦９０の分断を流れ方向に滑らかに行うことにより環状の渦９０の分断を確実に行うことができて、より小さな離散的な渦５５として早期に崩壊させることができるため、定常流及び脈動流においても流量検出管路１１による整流効果を得つつ、流量検出管路１１内外の分流比の変動を低減することが可能で、また逆流が発生した場合においても遡ってくる離散的な渦５５の規模を小さくすることが可能であるため、総じて流量測定装置１は定常流、脈動流及び逆流を含む脈動流において流量検出管路１１による整流効果を得つつ、流量検出誤差を低減することができる。
【００５２】
また、流量検出管路１１の下流端を上流端と同様に丸みを持たせて形成した場合は、逆流時において流量検出管路１１の下流端近傍から極力剥離が生じないようにすることができ、また加工が例えば樹脂などの成形で行われる場合は安価であるという効果も得られる。
【００５３】
また、切り欠き１３を有する部分の流量検出管路１１の肉厚が下流に向かって減少するように設置することで、流量検出管路１１の後流では流量検出管路外部を通過してきた流れ２４と流量検出管路内部を通過してきた流れ２３が滑らかに合流し混合を活発に行うことで環状の渦９０をより小さな離散的な渦５５として早期に崩壊させることができるため、定常流及び脈動流においても流量検出管路１１による整流効果を得つつ、流量検出管路１１内外の分流比の変動を低減することが可能で、また逆流が発生した場合においても遡ってくる離散的な渦５５の規模を小さくすることが可能であるため、流量測定装置１は定常流、脈動流及び逆流を含む脈動流において流量検出管路１１による整流効果を得つつ、流量検出誤差を低減することができる。
【００５４】
さらに、滑らかに合流させながら出来るだけ外側に剥離領域５６を発生させて離散的な渦５５を流量検出管路１１の内側から外側へ吸い出すために、図８にその要部を拡大して示すように、流量検出管路１１の切り欠き１３を有する部分の外径を下流に向かって縮小させ、所定の傾斜角度３５を有するように構成してもよい。この傾斜角度は自由に選択できるが、定常流や脈動流において剥離を生じさせやすい角度が望ましく、またその角度は定常流の場合、一般的に略１０度以上９０度未満であるとされている。
このように構成したものにおいて、定常流及び脈動流において、流量検出管路１１外壁と流体主通路１０内壁の間を流れる分流２４は、図８に示すように流量検出管路１１の外径が減少し始める部分から剥がれて剥離領域５６を形成する。この剥離領域５６は切り欠き１３近辺に形成され負圧となっているため、切り欠き１３部分で流量検出管路１１の内部に発生した離散的な渦は下流方向へ流下する際に、流量検出管路１１内部の流れ２３と流量検出管路１１外部の流れ２４は、切り欠き１３を有する部分が下流側に向かって肉厚が減少していることで滑らかに合流して混合を活発に行いながら切り欠き１３を通して内側から外側へと流れに乗って吸い出されて、離散的な渦５５へと崩壊する。
このように、切り欠き１３を有する部分の流量検出管路１１の外径が下流に向かって縮小するように構成することで、流量検出管路外部を通過してきた流れ２４と流量検出管路内部を通過してきた流れ２３は滑らかに合流しつつ、流量検出管路１１の後流から発生する環状の渦９０を内側から外側に吸い出すため、分断された離散的な渦５５は流量検出管路１１の外部に移動し流量検出管路１１出口近傍を占領する割合が低減されるので、定常流及び脈動流においても流量検出管路１１による整流効果を得つつ、流量検出管路１１内外の分流比の変動を低減することが可能で、また逆流が発生した場合においても遡ってくる離散的な渦５５の規模を小さくすることが可能であるため、流量測定装置１は定常流、脈動流及び逆流を含む脈動流において流量検出管路１１による整流効果を得つつ、流量検出誤差を低減することができる。
【００５５】
なお、本実施の形態では、流量検出管路１１を円筒形状としたが、管路の中心軸１８に垂直な断面形状が楕円形、三角形、四角形、台形などの任意の筒形状でも同等の効果を奏する。これは以下の各実施の形態においても同様である。
また、切り欠き１３を５個としたが、渦の細分化効果を高めるには切り欠き１３は多くした方がよい。
なお、本実施の形態は自動車の吸気流量測定に限らず、一般の流体機器で特に脈動流を含有する流れの流量を測定する際に有効であるのは言うまでもなく、これは以下の各実施の形態においても同様である。
【００５６】
実施の形態２．
図９は本発明の実施の形態２による流量検出管路１１の要部を示しその動作を説明する図である。切り欠き１３を有する部分の流量検出管路１１の肉厚を下流に向かって減少させる場合、図９に示すように、流量検出管路１１の内径が下流に向かって拡大するように構成することで、順流時においては流量検出管路１１外部を通過してきた流れと流量検出管路１１内部を通過してきた流れは滑らかに合流しつつ、流量検出管路１１の後流から発生する環状の渦９０を離散的な渦５５に分断することができ、また逆流時においては流量検出管路１１が縮流しているので乱れを低減することができる。ただし、角度３６については定常流及び脈動流において剥離が生じる環状の渦９０が流量検出管路１１の外側から内側へ向かって吸引され離散的な渦５５が流量検出管路出口近傍を占領する割合が増加するため、剥離を生じさせない角度が望ましい。一般的に定常流の場合、剥離を生じさせにくい角度は略０度より大きく１０度以下であることが知られている。
よって、定常流及び脈動流においても流量検出管路１１による整流効果を得つつ、流量検出管路１１内外の分流比の変動を低減し、また逆流時においては縮流の効果により流量検出誤差を低減することができる。
なお、図２では切り欠き１３を有する部分の流量検出管路１１の肉厚を下流に向かって減少させるのに、外径の縮小と内径の拡大の両方を実施している。
【００５７】
実施の形態３．
図１０〜図１２は本発明の実施の形態３に係わる流量検出管路の構成及び動作を説明する図である。本実施の形態は切り欠き１３の効果をさらに高める構成に関するものである。図において、４３は切り欠き１３より上流側の流量検出管路１１の外壁に、流量検出管路１１の中心軸１８に対して周方向に取り巻くように設置されたリング状の凸状段差である。なお、凸状段差４３の流量検出管路１１外壁からの高さは全周にわたり略一様となっている。
【００５８】
次に、動作について説明する。まずは、脈動流における動作を説明する前に定常流における動作から説明する。図１０において、凸状段差４３後流には剥離領域５６が形成される。剥離領域５６は負圧を形成しているため、流量検出管路１１内部を通過する流れ２３は切り欠きを通して内部から吸い出されつつ流量検出管路１１外部の流れ２４と合流するため、切り欠き１３がない場合や切り欠き１３を設けても凸状段差４３がない場合と比較して環状の渦９０を経ないで直接離散的な渦５５へと崩壊し、離散的な渦５５は外周方向へと偏向されつつ流下する。
よって、凸状段差４３を設けた場合、流量検出管路１１内部を通過してきた流れは切り欠き１３を設けない場合や切り欠き１３は設けても凸状段差４３は設けない場合と比較して離散的な渦５５が流量検出管路１１の出口近傍を占領する割合が低下するので、流量検出管路１１内部を通過してきた流れは流速が低下しにくい。
【００５９】
次に、脈動流において減速している場合の動作について図１１を用いて説明する。流れが減速すると凸状段差４３後流の剥離領域５６が拡大する。規模を拡大した剥離領域は定常流の時と比較して流れを内側から外側に吸い出す力が強くなるので、離散的な渦は外周方向へと偏向されつつ流下する。
したがって、切り欠き１３を設けた場合は、切り欠き１３を設けない場合や切り欠き１３は設けても凸状段差４３は設けない場合と比較して、流量検出管路１１の出口近傍を占領する割合が低下するので、流量検出管路１１内部を通過してきた流れは流速が低下しにくくなる。つまり、定常流と脈動流において流量検出管路１１内外を通過する流量の分流比の変動が低減されるので、流量測定装置１は流量検出管路１１による整流効果を得つつ、流量を正確に測定することができる。
【００６０】
次に、逆流した場合の動作について図１２を用いて説明する。上述のように、流れが減速している間に大規模な剥離領域５６によって離散的な渦５５は流量検出管路１１の内側から外側へ吸い出されているため、逆流が始まった時は離散的な渦５５のほとんどは流量検出管路１１の外部を逆流する。つまり、流量検出管路１１の内部に離散的な渦５５が入り込まないため、流量検出体１２には渦が衝突せず、渦の衝突に起因した流量の検出誤差が生じない。
よって、流量検出管路１１内部に設置している流量検出体１２は誤差が低減され、流量測定装置１は流量を正確に測定することができる。
【００６１】
ここで、実際の４気筒２０００ＣＣのエンジンで２０００ｒｐｍにおいて実測した吸入空気量のデータを図１３に示す。図において、６４はエンジンに吸入する空気量が吸入する負圧と直線的な関係があるとしたときの理想流量であり、６１は従来の切り欠き１３がない流量検出管路１１において実測された流量、６２は実施の形態１の切り欠き１３を有する流量検出管路１１において実測された流量、６３は実施の形態３の切り欠き１３及び凸状段差４３を有する流量検出管路において実測された流量である。切り欠き１３がないものと比較して、切り欠き１３を有するものが、さらに切り欠き１３と凸状段差４３を有するものがより理想流量６４に近いことがわかる。
【００６２】
以上説明したように、本実施の形態３のように、定常流中で流量測定装置１に流入する総流量と流量検出管路１１内部に設置されている流量検出体１２の出力を予め検定してその関係を関数として持っておき、流れが脈動流に変化した場合は、流量検出体１２の出力から流量測定装置１に流入する総流量を換算する流量測定装置１において、切り欠き１３及び凸状段差４３を設置した場合には、流れが定常流から脈動流に変化しても、流量検出管路１１の出口近傍を離散的な渦５５が占領する割合が低減されて流量検出管路１１内部を通過してくる流れ２３の速度が低下しにくくなり、流量検出管路１１内部を通過する流れ２３と外部を通過する流れ２４の分流比の変動を定常流と脈動流において低減することができ、また逆流が発生した場合においては遡ってくる離散的な渦５５の規模を小さくかつ外側を通過させることができるため、総じて定常流、脈動流及び逆流を含む脈動流において流量測定装置１は流量検出管路１１による整流効果を得つつ、流量を正確に測定することができる。これは、脈動流において逆流を少なからず含む場合、特に自動車エンジンの内燃機関の吸気系において適していることを意味する。
【００６３】
また、切り欠き１３を５個としたが、渦の細分化効果を高めるには切り欠き１３は多くした方がよい。
また、切り欠き１３が設置されている部分の肉厚が下流に向かって減少するエッジ１６として構成されていることは流量検出管路１１の外側の流れと内側の流れを滑らかに合流させる際に効果的である。
【００６４】
実施の形態４．
図１４は本発明の実施の形態４に係わる流量検出管路の構成を示す斜視図である。図において、４４は突起であり、切り欠き１３より上流側の流量検出管路１１の外壁に流量検出管路１１の中心軸１８に対して周方向に設置されている。実施の形態３で示したリング状の凸状段差４３の代わりに、本実施の形態のように、流量検出管路１１の中心軸１８に対して周方向に複数に分断して配置された凸状段差である突起４４を設けた場合にも、上記実施の形態３と同様の効果が得られる。
なお、突起４４の形状は後部に剥離領域５６を生じさせることができる形状であればよく、三角錐、円錐、直方体など自由に選択でき、その組み合わせ、個数、大きさは自由に選択できる。
【００６５】
実施の形態５．
図１５は本発明の実施の形態５に係わる流量検出管路の構成を示す斜視図である。上記各実施の形態では流量検出管路１１の下流側端面における円周方向長さに対する切り欠き１３によって取り除かれた割合、すなわち切り欠き率が１００％である場合について示したが、本実施の形態のように切り欠き率が５０％である場合にも環状の渦９０の分断や離散的な渦５５への細分化は同様に行われることから上記各実施の形態と同様の効果が得られる。
なお、切り欠き率はこれらの実施の形態に限られるものではなく、自由に選択できる。
【００６６】
実施の形態６．
次に、流量検出管路１１に関して切り欠き１３と同様の効果が得られる構成について説明する。
図１６〜図１８は本発明の実施の形態６に係わる流量検出管路の構成及び動作を説明する図である。図において、４５は流量検出管路１１の通常の流れ方向１４の下流端近傍に設けられた流量検出管１１の内外を貫通する貫通孔４５である。本実施の形態では、貫通孔４５は流量検出管路１１の中心軸１８に対して周方向に５個等間隔に設けられ、かつ流れ方向１４に３列設けられている。また、同じ列にある貫通孔４５は周方向に合同、すなわち同一の形状かつ同一の大きさに形成されている。また、流れ方向１４の貫通孔４５の大きさは下流の列ほど開口面積が徐々に大きくなるように構成されており、貫通孔４５の中心は流れ方向１４に沿って直線上に並んで設置されている。
【００６７】
次に、脈動流における動作を説明する前に、定常流における動作について図１６を用いて説明する。実施の形態１で説明した切り欠き１３の場合と同様に、流量検出管路１１の外部を通過してきた流れ２４と流量検出管路１１の内部を通過してきた流れ２３は徐々に面積が増大する複数の貫通孔４５の表面を通過する際に混合されて不安定性を生じ、環状の渦９０は中心軸１８に対して円形とならず、切り欠き１３を有する場合と同様に流れ方向に位置がずれた形状となる。このような非円形の環状の渦９０は不安定であり、直ちに分断されて離散的な渦５５へと崩壊する。
よって、貫通孔４５を設置した場合、離散的な渦５５が流量検出管路１１の出口近傍を占領する割合が低下するので、流量検出管路１１内部を通過してきた流れ２３は貫通孔４５を設けない場合と比較して流速が低下しにくい。つまり、定常流と脈動流において、流量検出管路１１内外を通過する流量の分流比の変動が低減されるので、流量測定装置１は流量検出管路１１による整流効果を得つつ、流量を正確に測定することができる。
【００６８】
次に、脈動流において減速している場合の動作について図１７を用いて説明する。減速時においても定常流の場合と同様に環状の渦は崩壊しやすく、早期に分断されて離散的な渦５５が発生する。図３９の貫通孔無しの場合と比較して環状の渦が成長する前に安定性を失って直ちに崩壊することで離散的な渦５５の規模は小さくなる。
よって、貫通孔４５を設置した場合、離散的な渦５５が流量検出管路１１の出口近傍を占領する割合が低下するので、流量検出管路１１内部を通過してきた流れ２３は貫通孔４５を設けない場合と比較して流速が低下しにくい。つまり、定常流と脈動流において流量検出管路内外を通過する流量の分流比の変動が低減されるので、流量測定装置１は流量検出管路１１による整流効果を得つつ、流量を正確に測定することができる。
【００６９】
また、図１８に示す逆流時においては、図４０の切り欠き無しの場合と比較して貫通孔４５を設置した場合は逆流する離散的な渦５５の規模が小さいため、離散的な渦５５が流量検出体１２に衝突した場合の不規則な乱れは低減され、流量測定装置１は流量を正確に測定することができる。
【００７０】
以上説明したように、定常流中で流量測定装置１に流入する総流量と流量検出管路１１内部に設置されている流量検出体１２の出力を予め検定してその関係を関数として持っておき、流れが定常流から脈動流に変化した場合は、流量検出体１２の出力から流量測定装置１に流入する総流量を換算する流量測定装置１において、貫通孔４５を設置した場合には、流れが脈動流に変化しても、流量検出管路１１の出口近傍を離散的な渦５５が占領する割合が低減されて流量検出管路１１内部を通過してくる流れ２３の速度が低下しにくくなり、流量検出管路１１内部を通過する流れ２３と外部を通過する流れ２４の分流比の変動を定常流と脈動流において低減することができ、また逆流が発生した場合においては遡ってくる離散的な渦５５の規模を小さくすることができるため、総じて定常流、脈動流及び逆流を含む脈動流において流量測定装置１は流量検出管路１１による整流効果を得つつ、流量を正確に測定することができる。これは、脈動流において逆流を少なからず含む場合、特に自動車エンジンの内燃機関の吸気系において適していることを意味する。
【００７１】
次に、貫通孔４５の幾何学的形状と配置について説明する。
まず、貫通孔４５は流量検出管路１１の中心軸１８に対して周方向に複数設置することで、流量検出管路１１の後流から発生する環状の渦９０を強制的に確実かつ短時間で複数に分断することができ、より小さな離散的な渦５５として早期に崩壊させることができるため、定常流及び脈動流においても流量検出管路１１による整流効果を得つつ、流量検出管路１１内外の分流比の変動を低減することが可能で、また逆流が発生した場合においても遡ってくる離散的な渦５５の規模を小さくすることが可能であるため、総じて流量測定装置１は定常流、脈動流及び逆流を含む脈動流において流量検出管路１１による整流効果を得つつ、流量検出誤差を低減することができる。
【００７２】
また、貫通孔４５は流量検出管路１１の中心軸１８に対して周方向に等間隔に設置することで、流量検出管路１１の後流から発生する環状の渦９０を流量検出管路の中心軸１８に対して等間隔に分断し、分断された環状の渦９０の大きさの最大値を最小にすることができ、より小さな離散的な渦５５として早期に崩壊させることができるため、定常流及び脈動流においても流量検出管路１１による整流効果を得つつ、流量検出管路１１内外の分流比の変動を低減することが可能で、また逆流が発生した場合においても遡ってくる離散的な渦５５の規模を小さくすることが可能であるため、総じて流量測定装置１は定常流、脈動流及び逆流を含む脈動流において流量検出管路１１による整流効果を得つつ、流量検出誤差を低減することができる。
【００７３】
また、貫通孔４５は流量検出管路１１の中心軸１８に対して周方向に等間隔に奇数個設置することで、流量検出管路１１の後流から発生する環状の渦９０の対称性をなくして不安定性を誘発し、より小さな離散的な渦５５として早期に崩壊させることができるため、定常流及び脈動流においても流量検出管路１１による整流効果を得つつ、流量検出管路１１内外の分流比の変動を低減することが可能で、また逆流が発生した場合においても遡ってくる離散的な渦５５の規模を小さくすることが可能であるため、流量測定装置１は定常流、脈動流及び逆流を含む脈動流において流量検出管路１１による整流効果を得つつ、流量検出誤差を低減することができる。
【００７４】
さらに、貫通孔４５は流量検出管路１１の流れ方向に複数列設置することで、流量検出管路１１の後流から発生する環状の渦９０の分断を流れ方向に滑らかに行うことにより環状の渦９０の分断を確実に行うことができて、より小さな離散的な渦５５として早期に崩壊させることができるため、定常流及び脈動流においても流量検出管路１１による整流効果を得つつ、流量検出管路１１内外の分流比の変動を低減することが可能で、また逆流が発生した場合においても遡ってくる離散的な渦５５の規模を小さくすることが可能であるため、総じて流量測定装置１は定常流、脈動流及び逆流を含む脈動流において流量検出管路１１による整流効果を得つつ、流量検出誤差を低減することができる。
【００７５】
また、複数列ある貫通孔４５は流量検出管路１１の流れ方向に沿ってそれらの中心がほぼ直線上に並んでいることで、流量検出管路内部と流量検出管路外部の流れを連続的に合流させて流量検出管路１１の後流から発生する環状の渦９０の分断を流れ方向に滑らかに行うことにより環状の渦９０の分断を確実に行うことができて、より小さな離散的な渦５５として早期に崩壊させることができるため、定常流及び脈動流においても流量検出管路１１による整流効果を得つつ、流量検出管路１１内外の分流比の変動を低減することが可能で、また逆流が発生した場合においても遡ってくる離散的な渦５５の規模を小さくすることが可能であるため、総じて流量測定装置１は定常流、脈動流及び逆流を含む脈動流において流量検出管路１１による整流効果を得つつ、流量検出誤差を低減することができる。
【００７６】
また、貫通孔４５は流量検出管路１１の下流側にある貫通孔４５ほど面積が増大するように設置することで、流量検出管路１１の後流から発生する環状の渦９０の分断を流れ方向に滑らかに行うことにより環状の渦９０の分断を確実に行うことができ、より小さな離散的な渦５５として早期に崩壊させることができるため、定常流及び脈動流においても流量検出管路１１による整流効果を得つつ、流量検出管路１１内外の分流比の変動を低減することが可能で、また逆流が発生した場合においても遡ってくる離散的な渦５５の規模を小さくすることが可能であるため、総じて流量測定装置１は定常流、脈動流及び逆流を含む脈動流において流量検出管路１１による整流効果を得つつ、流量検出誤差を低減することができる。
【００７７】
また、貫通孔４５は流量検出管路１１の貫通孔４５を設置した部分の肉厚が下流に向かって減少するように構成することで、流量検出管路１１の後流では流量検出管路外部を通過してきた流れ２４と流量検出管路内部を通過してきた流れ２３が滑らかに合流し混合を活発に行うことで環状の渦９０をより小さな離散的な渦５５として早期に崩壊させることができるため、定常流及び脈動流においても流量検出管路１１による整流効果を得つつ、流量検出管路１１内外の分流比の変動を低減することが可能で、また逆流が発生した場合においても遡ってくる離散的な渦５５の規模を小さくすることが可能であるため、流量測定装置１は定常流、脈動流及び逆流を含む脈動流において流量検出管路１１による整流効果を得つつ、流量検出誤差を低減することができる。
【００７８】
さらに、貫通孔４５を有する部分の流量検出管路１１の肉厚を下流に向かって減少させる場合、実施の形態１で図８を用いて説明したのと同様に、貫通孔４５は流量検出管路１１の貫通孔４５を設置した部分の外径が下流に向かって縮小するように設置することで、流量検出管路外部を通過してきた流れ２４と流量検出管路内部を通過してきた流れ２３は滑らかに合流しつつ、流量検出管路１１の後流から発生する環状の渦９０を内側から外側に吸い出すため、分断された離散的な渦５５は流量検出管路１１の外部に移動し流量検出管路１１出口近傍を占領する割合が低減されるので、定常流及び脈動流においても流量検出管路１１による整流効果を得つつ、流量検出管路１１内外の分流比の変動を低減することが可能で、また逆流が発生した場合においても遡ってくる離散的な渦５５の規模を小さくすることが可能であるため、流量測定装置１は定常流、脈動流及び逆流を含む脈動流において流量検出管路１１による整流効果を得つつ、流量検出誤差を低減することができる。
【００７９】
また、貫通孔４５を有する部分の流量検出管路１１の肉厚を下流に向かって減少させる場合、実施の形態２で図９を用いて説明したのと同様に、流量検出管路１１の内径が下流に向かって拡大するように構成することで、順流時においては流量検出管路１１外部を通過してきた流れと流量検出管路１１内部を通過してきた流れは滑らかに合流しつつ、流量検出管路１１の後流から発生する環状の渦９０を離散的な渦５５に分断することができ、また逆流時においては流量検出管路１１が縮流しているので乱れを低減することができる。
よって、定常流及び脈動流においても流量検出管路１１による整流効果を得つつ、流量検出管路１１内外の分流比の変動を低減し、また逆流時においては縮流の効果により流量検出誤差を低減することができる。
ただし、角度３６については定常流及び脈動流において剥離が生じる環状の渦９０が流量検出管路１１の外側から内側へ向かって吸引され離散的な渦５５が流量検出管路出口近傍を占領する割合が増加するため、剥離を生じさせない角度が望ましい。一般的に定常流の場合、剥離を生じさせにくい角度は略０度より大きく１０度以下であることが知られている。
【００８０】
なお、貫通孔４５を流量検出管路１１の中心軸１８に対して周方向に５個としたがこれに限るものではなく、渦の細分化効果を高めるには貫通孔４５の数は多くした方がよい。
また、貫通孔４５は流れ方向に３列として記述したが、これに限るものではなく、流量検出管路１１内部を通過する流れ２３と外部を通過する流れ２４が徐々に合流するように列数を多くした方がよい。
さらに、貫通孔４５の形状は円形に限るものではなく、自由に選択できる。
【００８１】
実施の形態７．
図１９は本発明の実施の形態７に係わる流量検出管路の構成を示す斜視図である。本実施の形態は貫通孔４５の効果をさらに高めるための構成に関するものである。貫通孔４５より上流側の流量検出管路１１外壁に管路１１肉厚を急激に変化させた凸状段差４３を設置することで、実施の形態３で切り欠き１３及び凸状段差４３を設置した場合について説明したのと同様に、流れが定常流から脈動流に変化しても、流量検出管路１１の出口近傍を離散的な渦５５が占領する割合が低減されて流量検出管路１１内部を通過してくる流れ２３の速度が低下しにくくなり、流量検出管路１１内部を通過する流れ２３と外部を通過する流れ２４の分流比の変動を定常流と脈動流において低減することができ、また逆流が発生した場合においては遡ってくる離散的な渦５５の規模を小さくかつ外側を通過させることができるため、総じて定常流、脈動流及び逆流を含む脈動流において流量測定装置１は流量検出管路１１による整流効果を得つつ、流量を正確に測定することができる。
なお、凸状段差４３の作用の詳細な説明は実施の形態３で述べたのと同様であるので省略する。
【００８２】
なお、リング状の凸状段差４３の代わりに、流量検出管路１１の中心軸１８に対して周方向に複数に分断して配置された凸状段差である突起を設けた場合にも同様の効果が得られるのは、実施の形態４の場合と同様である。
【００８３】
実施の形態８．
次に、流量検出管路１１に関して切り欠き１３や貫通孔４５と同様の効果が得られる構成について説明する。
図２０〜図２２は本発明の実施の形態８に係わる流量検出管路の構成及び動作を説明する図である。図において、４６は円筒形状に形成した通気性を有する部材すなわち金網状のメッシュ４６であり、流量検出管路１１の下流側に内径と外径がなめらかに接続するように配置されている。また、メッシュ４６は下流方向に向かって３段階にわたって目が徐々に粗くなっている。
【００８４】
次に、脈動流における動作を説明する前に、定常流における動作について図２０を用いて説明する。流量検出管路１１の外部を通過してきた流れ２４と流量検出管路１１の内部を通過してきた流れ２３は徐々に下流に向かって開口率が大きくなるメッシュ４６の表面上を通過する際に合流して不安定性を生じ、環状の渦９０を経ないで直接離散的な渦５５を生じ下流へ次々と流れ去る。
【００８５】
次に、脈動流において減速している場合の動作について図２１を用いて説明する。流れが減速している場合も定常流と同様に離散的な渦５５がより早期に発生するため、離散的な渦５５の規模は小さくなる。よって、メッシュ４６を設置した場合、離散的な渦５５が流量検出管路１１の出口近傍を占領する割合が低下するので、流量検出管路１１内部を通過してきた流れ２３はメッシュ４６を設けない場合と比較して流速が低下しにくい。つまり、定常流と脈動流において流量検出管路１１内外を通過する流量の分流比の変動が低減されるので、流量測定装置１は流量検出管路１１による整流効果を得つつ、流量を正確に測定することができる。
【００８６】
次に、逆流を生じた場合の動作について図２２を用いて説明する。メッシュがない流量検出管路１１の場合、減速時に規模を拡大した離散的な渦５５は流れに乗って流量検出管路１１外部と内部に別れて遡り、一部は流量検出管路１１内部に入り込んで流量検出体１２に衝突して表面付近の流れを乱し、流量検出体１２は主流とは無関係な離散的な渦５５による乱れた流速変動を検出するため、流量検出誤差が生じるという問題がある。これに対して、メッシュ４６を設置した流量検出管路１１では、流れが減速した時に発生し流れを遡る離散的な渦５５のスケールが小さいため、離散的な渦５５が流量検出体１２に衝突した場合の不規則な乱れは低減され、流量測定装置１は流量を正確に測定することができる。
【００８７】
以上説明したように、定常流中で流量測定装置１に流入する総流量と流量検出管路１１内部に設置されている流量検出体１２の出力を予め検定してその関係を関数として持っておき、流れが定常流から脈動流に変化した場合は、流量検出体１２の出力から流量測定装置１に流入する総流量を換算する流量測定装置１において、メッシュ４６を設置した場合には、流れが脈動流に変化しても、流量検出管路１１の出口近傍を離散的な渦５５が占領する割合が低減されて流量検出管路１１内部を通過してくる流れ２３の速度が低下しにくくなり、流量検出管路１１内部を通過する流れ２３と外部を通過する流れ２４の分流比の変動を定常流と脈動流において低減することができ、また逆流が発生した場合においては遡ってくる離散的な渦５５の規模を小さくすることができるため、総じて定常流、脈動流及び逆流を含む脈動流において流量測定装置１は流量検出管路１１による整流効果を得つつ、流量を正確に測定することができる。これは、脈動流において逆流を少なからず含む場合、特に自動車エンジンの内燃機関の吸気系において適していることを意味する。
【００８８】
なお、、メッシュ４６の目の粗さの種類は流れ方向に３段階として記述したがこれに限るものではなく、流量検出管路１１内部を通過する流れ２３と外部を通過する流れ２４が徐々に合流して渦の細分化効果を高めるように、目の粗さの種類はできるだけ多い方がよい。
【００８９】
実施の形態９．
図２３は本発明の実施の形態９に係わる流量検出管路の構成を示す斜視図である。本実施の形態はメッシュ４６の効果をさらに高めるための構成に関するものである。メッシュ４６より上流側の流量検出管路１１外壁に管路１１肉厚を急激に変化させた凸状段差４３を設置することで、実施の形態３で切り欠き１３及び凸状段差４３を設置した場合について説明したのと同様に、流れが定常流から脈動流に変化しても、流量検出管路１１の出口近傍を離散的な渦５５が占領する割合が低減されて流量検出管路１１内部を通過してくる流れ２３の速度が低下しにくくなり、流量検出管路１１内部を通過する流れ２３と外部を通過する流れ２４の分流比の変動を定常流と脈動流において低減することができ、また逆流が発生した場合においては遡ってくる離散的な渦５５の規模を小さくかつ外側を通過させることができるため、総じて定常流、脈動流及び逆流を含む脈動流において流量測定装置１は流量検出管路１１による整流効果を得つつ、流量を正確に測定することができる。
なお、凸状段差４３の作用の詳細な説明は実施の形態３で述べたのと同様であるので省略する。
【００９０】
なお、図２３で示したようなリング状の凸状段差４３の代わりに、流量検出管路１１の中心軸１８に対して周方向に複数に分断して配置された凸状段差である突起を設けた場合にも同様の効果が得られるのは、実施の形態４の場合と同様である。
【００９１】
実施の形態１０．
図２４は本発明の実施の形態１０に係わる流量検出管路の構成を示す斜視図である。図において、４７は通気性を有する格子であり、流量検出管路１１と一体的に形成されている。また、格子４７は下流方向に向かって３段階にわたって開口面積がが徐々に大きくなっている。
実施の形態８で説明したメッシュ４６の代わりに本実施の形態のように格子４７としても同様の効果が得られる。
また、格子４７とすることによって加工上同一の素材例えば樹脂等で形成する場合に、安価であるという効果も得られる。
【００９２】
実施の形態１１．
図２５は本発明の実施の形態１１に係わる流量検出管路の下流側先端部分を拡大して示す斜視図である。本実施の形態では、流量検出管路１１の切り欠き１３や貫通孔４５を設けたりメッシュ４６や格子４７で構成した下流側後端部の外壁に段差を設けてその肉厚をそれより上流側の肉厚よりも薄く形成したものである。
このように構成することにより、流量検出管路１１外壁と流体主通路１０内壁の間を流れる分流２４は、流量検出管路１１の段差部から剥がれて剥離領域５６を形成する。この剥離領域５６により流量検出管路１１下流側端部で発生した離散的な渦は外側へ吸い出されて流量検出管路１１の出口近傍を占領する割合が低減されるので、定常流及び脈動流においても流量検出管路１１による整流効果を得つつ、流量検出管路１１内外の分流比の変動を低減することが可能で、また、逆流が発生した場合においては遡ってくる離散的な渦の規模を小さくかつ流量検出管路１１の外側を通過させることができるため、総じて定常流、脈動流及び逆流を含む脈動流において流量測定装置１は流量検出管路１１による整流効果を得つつ、流量を正確に測定することができる。
【００９３】
なお、段差は１段に限らず複数段であってもよく、例えば図２０のメッシュ４６や図２４の格子４７の目の荒さを変化させるのに合わせて３段としてもよい。このように複数段とすることにより、下流側の切り欠き１３等を形成した流量検出管路１１の肉厚が下流に向かって減少することになり、実施の形態１で説明したのと同様に、流量検出管路１１内外の流れを滑らかに合流させることができる効果も得られる。この場合、段数はできるだけ多い方がよいのは言うまでもない。
【００９４】
実施の形態１２．
図２６は本発明の実施の形態１２に係わる流量検出管路の構成及び動作を説明する図である。実施の形態１では図５で示したように切り欠き１３の数が５であった場合について説明したが、本実施の形態は切り欠きの数が１である、すなわち、流量検出管路１１の下流端を斜めに切り落としたものである。
この場合の動作について説明する。定常流においては、流量検出管路１１後流から発生する環状の渦９０は切り欠き数が５である実施の形態１と同様に流れ方向に位置がずれて楕円形状になる。このような非円形の環状の渦９０は不安定であり、直ちに分断されて離散的な渦５５へと崩壊する。
脈動流、逆流を含む脈動流においても、環状の渦が崩壊して離散的な渦５５へ変化する動作は効果の度合いが異なるものの基本的に実施の形態１の場合と同一原理であり、ここでは説明を省略する。
【００９５】
以上説明したように、本実施の形態におけるように、定常流中で流量測定装置１に流入する総流量と流量検出管路１１内部に設置されている流量検出体１２の出力を予め検定してその関係を関数として持っておき、流れが定常流から脈動流に変化した場合は、流量検出体１２の出力から流量測定装置１に流入する総流量を換算する流量測定装置１において、流量検出管路１１の下流端を斜めに切り落とした場合には、流れが脈動流に変化しても、流量検出管路１１の出口近傍を離散的な渦５５が占領する割合が低減されて流量検出管路１１内部を通過してくる流れ２３の速度が低下しにくくなり、流量検出管路１１内部を通過する流れ２３と外部を通過する流れ２４の分流比の変動を定常流と脈動流において低減することができ、また逆流が発生した場合においては、遡ってくる離散的な渦５５の規模を小さくすることができるため、総じて定常流、脈動流及び逆流を含む脈動流において流量検出管路１１における整流効果を得つつ、流量測定装置１は流量を正確に測定することができる。
なお、本実施の形態では、流量検出管路１１の下流端部を斜めに切り落とすだけでよいので、その製造が容易かつ安価に行えるという効果も得られる。
【００９６】
実施の形態１３．
なお、上記実施の形態１２の構成に加えて、図２７に斜視図で示すように実施の形態３の場合と同様のリング状の凸状段差４３を設けてもよく、実施の形態３の場合と同様の効果が得られる。
さらに、凸状段差は実施の形態４で図１４に示したような突起４４であってもよいのは言うまでもない。
【００９７】
実施の形態１４．
なお、上記各実施の形態では流量検出管路１１の下流側に切り欠き１３や貫通孔４５を設けたりメッシュ４６や格子４７で構成したりした場合について説明したが、逆流が強い場合には、例えば図２８〜図３０で示したように、上流側にも切り欠き１３や貫通孔４５等を設けてもよい。
このように構成することにより、定常流や減速時は下流側の切り欠き１３等の作用により、また、強い逆流が発生した場合には上流側（逆流から見れば下流側となる）の切り欠き１３等の作用により、流量検出管路１１内部を通過する流れと外部を通過する流れの分流比の変動の低減を双方向の流れにおいて実現することができる。
【００９８】
なお、逆流は順方向の流れに比べてその大きさも発生頻度も小さいため、図２８のように切り欠き１３を設ける場合は、上流側の切り欠き１３の深さを下流側のそれよりも浅くするとよい。また、図２９のように貫通孔４５を設ける場合は、上流側の貫通孔４５の大きさ及び流量検出管路１１の流れ方向の列数を下流側のそれらより少なくするとよい。また、図３０のように流量検出管路１１の上下流端を斜めに切り落とす場合は、上流側の切り落とし角度を下流側のそれより緩やかにするとよい。なお、切り落とす平面は上流側と下流側で平行であっても平行でなくてもよい。
【００９９】
なお、流量検出体１２は実施の形態１で説明した図４の構成に限らず、他の構成であってもよく、さらに、ベーン式、圧力検出式、カルマン渦式、コロナ放電式など、熱式でない任意の流量センサであっても同等の効果が得られる。
また、逆流検出を可能としていない流量検出体１２を用いた場合にも、定常流及び脈動流において分流比の変動を低減しているため同一の効果が得られ、逆流時においては遡ってくる渦のスケールを低減していることから流量検出誤差を低減できる。
【０１００】
【発明の効果】
以上のように、本発明による流量測定装置は、流体主通路の途中に、該流体主通路と略平行な方向に流量検出管路を設け、該流量検出管路内に流量検出体を配置して上記流体主通路内の流体の流量を測定する流量測定装置において、上記流量検出管路の下流側端部の管壁に切り欠きを形成したので、流量検出管路の後流から発生する環状の渦を強制的に分断することができ、より小さな離散的な渦として早期に崩壊させることができるため、定常流及び脈動流においても流量検出管路による整流効果を得つつ、流量検出管路内外の分流比の変動を低減することが可能で、また逆流が発生した場合においても遡ってくる離散的な渦の規模を小さくすることが可能であるため、流量測定装置は定常流、脈動流及び逆流を含む脈動流において流量検出管路による整流効果を得つつ、流量検出誤差を低減することができる。
【０１０１】
さらに、上記切り欠きが流量検出管路の中心軸に対して周方向に複数配置されているので、流量検出管路の後流から発生する環状の渦を強制的に確実かつ短時間で複数に分断することができ、より小さな離散的な渦として早期に崩壊させることができるため、定常流及び脈動流においても流量検出管路による整流効果を得つつ、流量検出管路内外の分流比の変動を低減することが可能で、また逆流が発生した場合においても遡ってくる離散的な渦の規模を小さくすることが可能であるため、総じて流量測定装置は定常流、脈動流及び逆流を含む脈動流において流量検出管路による整流効果を得つつ、流量検出誤差を低減することができる。
【０１０２】
さらに、上記複数配置された各々の切り欠きが周方向に等間隔に配置されているので、流量検出管路の後流から発生する環状の渦を流量検出管路の中心軸に対して等間隔に分断し、分断された環状の渦の大きさの最大値を最小にすることができ、より小さな離散的な渦として早期に崩壊させることができるため、定常流及び脈動流においても流量検出管路による整流効果を得つつ、流量検出管路内外の分流比の変動を低減することが可能で、また逆流が発生した場合においても遡ってくる離散的な渦の規模を小さくすることが可能であるため、総じて流量測定装置１は定常流、脈動流及び逆流を含む脈動流において流量検出管路による整流効果を得つつ、流量検出誤差を低減することができる。
【０１０３】
さらに、上記等間隔に配置された切り欠きが周方向に奇数個配置されているので、流量検出管路の後流から発生する環状の渦の対称性をなくして不安定性を誘発し、より小さな離散的な渦として早期に崩壊させることができるため、定常流及び脈動流においても流量検出管路による整流効果を得つつ、流量検出管路内外の分流比の変動を低減することが可能で、また逆流が発生した場合においても遡ってくる離散的な渦の規模を小さくすることが可能であるため、流量測定装置１は定常流、脈動流及び逆流を含む脈動流において流量検出管路による整流効果を得つつ、流量検出誤差を低減することができる。
【０１０４】
さらに、上記複数配置された各々の切り欠きが互いに幾何学的に合同であるので、流量検出管路の後流から発生する環状の渦の分断の幅を切り欠きごとに均等にすることができ、離散的な渦として早期に崩壊させることができるため、定常流及び脈動流においても流量検出管路による整流効果を得つつ、流量検出管路内外の分流比の変動を低減することが可能で、また逆流が発生した場合においても遡ってくる離散的な渦の規模を小さくすることが可能であるため、流量測定装置は定常流、脈動流及び逆流を含む脈動流において流量検出管路による整流効果を得つつ、流量検出誤差を低減することができる。
【０１０５】
さらに、上記切り欠きの幅は下流に向かって徐々に広がっているので、流量検出管路の後流から発生する環状の渦の分断を流れ方向に滑らかに行うことにより環状の渦の分断を確実に行うことができて、より小さな離散的な渦として早期に崩壊させることができるため、定常流及び脈動流においても流量検出管路による整流効果を得つつ、流量検出管路内外の分流比の変動を低減することが可能で、また逆流が発生した場合においても遡ってくる離散的な渦の規模を小さくすることが可能であるため、総じて流量測定装置は定常流、脈動流及び逆流を含む脈動流において流量検出管路による整流効果を得つつ、流量検出誤差を低減することができる。
【０１０６】
さらに、上記切り欠きを有する部分の流量検出管路の肉厚が下流に向かって減少しているので、流量検出管路の後流では流量検出管路外部を通過してきた流れと流量検出管路内部を通過してきた流れが滑らかに合流し混合を活発に行うことで環状の渦をより小さな離散的な渦として早期に崩壊させることができるため、定常流及び脈動流においても流量検出管路による整流効果を得つつ、流量検出管路内外の分流比の変動を低減することが可能で、また逆流が発生した場合においても遡ってくる離散的な渦の規模を小さくすることが可能であるため、流量測定装置は定常流、脈動流及び逆流を含む脈動流において流量検出管路による整流効果を得つつ、流量検出誤差を低減することができる。
【０１０７】
さらに、上記切り欠きを有する部分の流量検出管路の外径が下流に向かって縮小しているので、流量検出管路外部を通過してきた流れと流量検出管路内部を通過してきた流れは滑らかに合流しつつ、流量検出管路の後流から発生する環状の渦を内側から外側に吸い出すため、分断された離散的な渦は流量検出管路の外部に移動し流量検出管路出口近傍を占領する割合が低減されるので、定常流及び脈動流においても流量検出管路による整流効果を得つつ、流量検出管路内外の分流比の変動を低減することが可能で、また逆流が発生した場合においても遡ってくる離散的な渦の規模を小さくすることが可能であるため、流量測定装置は定常流、脈動流及び逆流を含む脈動流において流量検出管路による整流効果を得つつ、流量検出誤差を低減することができる。
【０１０８】
さらに、上記切り欠きを有する部分の流量検出管路の内径が下流に向かって拡大しているので、定常流及び脈動流においても流量検出管路による整流効果を得つつ、流量検出管路内外の分流比の変動を低減し、また逆流時においては縮流の効果により流量検出誤差を低減することができる。
【０１０９】
さらに、上記切り欠きより上流側の流量検出管路の外壁に、その中心軸に対して周方向に配置された凸状段差を有するので、凸状段差の後流には剥離領域が発生し、流れを内側から外側に吸い出し、離散的な渦は外周方向へと偏向されつつ流下し、流量検出管路１１内部を通過してきた流れは流速が低下しにくくなるので、定常流及び脈動流においても流量検出管路による整流効果を得つつ、流量検出管路内外の分流比の変動を低減することが可能で、また逆流が発生した場合においては遡ってくる離散的な渦の規模を小さくかつ外側を通過させることができるため、流量測定装置は定常流、脈動流及び逆流を含む脈動流において流量検出管路による整流効果を得つつ、流量検出誤差を低減することができる。
【０１１３】
また、本発明による流量測定装置は、流体主通路の途中に、該流体主通路と略平行な方向に流量検出管路を設け、該流量検出管路内に流量検出体を配置して上記流体主通路内の流体の流量を測定する流量測定装置において、上記流量検出管路の下流側に該流量検出管路の内外を貫通する貫通孔を、上記流量検出管路の中心軸に対して周方向に等間隔に奇数個形成したので、流量検出管路の後流から発生する環状の渦の対称性をなくして不安定性を誘発し、より小さな離散的な渦として早期に崩壊させることができるため、定常流及び脈動流においても流量検出管路による整流効果を得つつ、流量検出管路内外の分流比の変動を低減することが可能で、また逆流が発生した場合においても遡ってくる離散的な渦の規模を小さくすることが可能であるため、流量測定装置は定常流、脈動流及び逆流を含む脈動流において流量検出管路による整流効果を得つつ、流量検出誤差を低減することができる。
【０１１４】
また、本発明による流量測定装置は、流体主通路の途中に、該流体主通路と略平行な方向に流量検出管路を設け、該流量検出管路内に流量検出体を配置して上記流体主通路内の流体の流量を測定する流量測定装置において、上記流量検出管路の下流側に該流量検出管路の内外を貫通する貫通孔を、上記流量検出管路の中心軸に対して周方向に複数、かつ流れ方向に複数列形成し、上記複数列ある貫通孔は、下流側の貫通孔ほど面積が増大しているので、流量検出管路の後流から発生する環状の渦の分断を流れ方向に滑らかに行うことにより環状の渦の分断を確実に行うことができて、より小さな離散的な渦として早期に崩壊させることができるため、定常流及び脈動流においても流量検出管路による整流効果を得つつ、流量検出管路内外の分流比の変動を低減することが可能で、また逆流が発生した場合においても遡ってくる離散的な渦の規模を小さくすることが可能であるため、総じて流量測定装置は定常流、脈動流及び逆流を含む脈動流において流量検出管路による整流効果を得つつ、流量検出誤差を低減することができる。
【０１１５】
さらに、上記複数列ある貫通孔の中心が流れ方向に沿って略直線上に並んでいるので、流量検出管路内部と流量検出管路外部の流れを連続的に合流させて流量検出管路の後流から発生する環状の渦の分断を流れ方向に滑らかに行うことにより環状の渦の分断を確実に行うことができて、より小さな離散的な渦として早期に崩壊させることができるため、定常流及び脈動流においても流量検出管路による整流効果を得つつ、流量検出管路内外の分流比の変動を低減することが可能で、また逆流が発生した場合においても遡ってくる離散的な渦の規模を小さくすることが可能であるため、総じて流量測定装置は定常流、脈動流及び逆流を含む脈動流において流量検出管路による整流効果を得つつ、流量検出誤差を低減することができる。
【０１１７】
さらに、上記貫通孔を有する部分の流量検出管路の肉厚が下流に向かって減少しているので、流量検出管路の後流では流量検出管路外部を通過してきた流れと流量検出管路内部を通過してきた流れが滑らかに合流し混合を活発に行うことで環状の渦をより小さな離散的な渦として早期に崩壊させることができるため、定常流及び脈動流においても流量検出管路による整流効果を得つつ、流量検出管路内外の分流比の変動を低減することが可能で、また逆流が発生した場合においても遡ってくる離散的な渦の規模を小さくすることが可能であるため、流量測定装置は定常流、脈動流及び逆流を含む脈動流において流量検出管路による整流効果を得つつ、流量検出誤差を低減することができる。
【０１１８】
さらに、上記貫通孔を有する部分の流量検出管路の外径が下流に向かって縮小しているので、流量検出管路外部を通過してきた流れと流量検出管路内部を通過してきた流れは滑らかに合流しつつ、流量検出管路の後流から発生する環状の渦を内側から外側に吸い出すため、分断された離散的な渦は流量検出管路の外部に移動し流量検出管路出口近傍を占領する割合が低減されるので、定常流及び脈動流においても流量検出管路による整流効果を得つつ、流量検出管路内外の分流比の変動を低減することが可能で、また逆流が発生した場合においても遡ってくる離散的な渦の規模を小さくすることが可能であるため、流量測定装置は定常流、脈動流及び逆流を含む脈動流において流量検出管路による整流効果を得つつ、流量検出誤差を低減することができる。
【０１１９】
さらに、上記貫通孔を有する部分の流量検出管路の内径が下流に向かって拡大しているので、定常流及び脈動流においても流量検出管路による整流効果を得つつ、流量検出管路内外の分流比の変動を低減し、また逆流時においては縮流の効果により流量検出誤差を低減することができる。
【０１２０】
また、本発明による流量測定装置は、流体主通路の途中に、該流体主通路と略平行な方向に流量検出管路を設け、該流量検出管路内に流量検出体を配置して上記流体主通路内の流体の流量を測定する流量測定装置において、上記流量検出管路の下流側に該流量検出管路の内外を貫通する貫通孔を形成し、かつ上記貫通孔より上流側の流量検出管路の外壁に、その中心軸に対して周方向に配置された凸状段差を有するので、剥離領域の吸引効果により流れを内側から外側に吸い出し、離散的な渦は外周方向へと偏向されつつ流下し、流量検出管路内部を通過してきた流れは流速が低下しにくくなるので、定常流及び脈動流においても流量検出管路による整流効果を得つつ、流量検出管路内外の分流比の変動を低減することが可能で、また逆流が発生した場合においては遡ってくる離散的な渦の規模を小さくかつ外側を通過させることができるため、流量測定装置は定常流、脈動流及び逆流を含む脈動流において流量検出管路による整流効果を得つつ、流量検出誤差を低減することができる。
【０１２１】
また、本発明による流量測定装置は、流体主通路の途中に、該流体主通路と略平行な方向に流量検出管路を設け、該流量検出管路内に流量検出体を配置して上記流体主通路内の流体の流量を測定する流量測定装置において、上記流量検出管路の下流側端部の管壁を通気性を有するメッシュまたは格子で形成したので、流量検出管路の後流から発生する環状の渦を強制的に無数に分断することができ、より小さな離散的な渦として早期に崩壊させることができるため、定常流及び脈動流においても流量検出管路による整流効果を得つつ、流量検出管路内外の分流比の変動を低減することが可能で、また逆流が発生した場合においても遡ってくる離散的な渦の規模を小さくすることが可能であるため、流量測定装置は定常流、脈動流及び逆流を含む脈動流において流量検出管路による整流効果を得つつ、流量検出誤差を低減することができる。
【０１２２】
さらに、上記メッシュまたは格子は下流に向かって通気抵抗が減少するように構成したので、流量検出管路の後流から発生する環状の渦の分断を流れ方向に滑らかに行うことにより環状の渦の分断を確実に行うことができて、より小さな離散的な渦として早期に崩壊させることができるため、定常流及び脈動流においても流量検出管路による整流効果を得つつ、流量検出管路内外の分流比の変動を低減することが可能で、また逆流が発生した場合においても遡ってくる離散的な渦の規模を小さくすることが可能であるため、総じて流量測定装置は定常流、脈動流及び逆流を含む脈動流において流量検出管路による整流効果を得つつ、流量検出誤差を低減することができる。
【０１２３】
また、本発明による流量測定装置は、流体主通路の途中に、該流体主通路と略平行な方向に流量検出管路を設け、該流量検出管路内に流量検出体を配置して上記流体主通路内の流体の流量を測定する流量測定装置において、上記流量検出管路の下流側端部の管壁を通気性を有する部材で形成し、かつ上記通気性を有する部材より上流側の流量検出管路の外壁に、その中心軸に対して周方向に配置された凸状段差を有するので、凸状段差の後流には剥離領域が発生し、流れを内側から外側に吸い出し、離散的な渦は外周方向へと偏向されつつ流下し、流量検出管路内部を通過してきた流れは流速が低下しにくくなるので、定常流及び脈動流においても流量検出管路による整流効果を得つつ、流量検出管路内外の分流比の変動を低減することが可能で、また逆流が発生した場合においては遡ってくる離散的な渦の規模を小さくかつ外側を通過させることができるため、流量測定装置は定常流、脈動流及び逆流を含む脈動流において流量検出管路による整流効果を得つつ、流量検出誤差を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１による流量測定装置の構成を示す斜視図である。
【図２】図１を中心軸を通る平面で切断した断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係わる流量検出体の構成を示す正面図である。
【図５】本発明の実施の形態１の定常流における動作について説明する図である。
【図６】本発明の実施の形態１の減速時における動作について説明する図である。
【図７】本発明の実施の形態１の逆流時における動作について説明する図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係わる流量検出管路の要部を拡大してその構成及び動作を説明する断面図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係わる流量検出管路の要部を拡大してその構成及び動作を説明する断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態３に係わる流量検出管路の構成及び定常流における動作を説明する図である。
【図１１】本発明の実施の形態３に係わる流量検出管路の構成及び減速時における動作を説明する図である。
【図１２】本発明の実施の形態３に係わる流量検出管路の構成及び逆流時における動作を説明する図である。
【図１３】本発明の実施の形態１〜３による流量測定装置による測定結果を示すグラフである。
【図１４】本発明の実施の形態４に係わる流量検出管路の構成を示す斜視図である。
【図１５】本発明の実施の形態５に係わる流量検出管路の構成を示す斜視図である。
【図１６】本発明の実施の形態６に係わる流量検出管路の構成及び定常流における動作を説明する図である。
【図１７】本発明の実施の形態６に係わる流量検出管路の構成及び減速時における動作を説明する図である。
【図１８】本発明の実施の形態６に係わる流量検出管路の構成及び逆流時における動作を説明する図である。
【図１９】本発明の実施の形態７に係わる流量検出管路の構成を示す斜視図である。
【図２０】本発明の実施の形態８に係わる流量検出管路の構成及び定常流における動作を説明する図である。
【図２１】本発明の実施の形態８に係わる流量検出管路の構成及び減速時における動作を説明する図である。
【図２２】本発明の実施の形態８に係わる流量検出管路の構成及び逆流時における動作を説明する図である。
【図２３】本発明の実施の形態９に係わる流量検出管路の構成を示す斜視図である。
【図２４】本発明の実施の形態１０に係わる流量検出管路の構成を示す斜視図である。
【図２５】本発明の実施の形態１１に係わる流量検出管路の要部を拡大してその構成及び動作を説明する断面図である。
【図２６】本発明の実施の形態１２に係わる流量検出管路の構成及び定常流における動作を説明する図である。
【図２７】本発明の実施の形態１３に係わる流量検出管路の構成を示す斜視図である。
【図２８】本発明の実施の形態１４に係わる流量検出管路の構成の１例を示す斜視図である。
【図２９】本発明の実施の形態１４に係わる流量検出管路の構成の別の例を示す斜視図である。
【図３０】本発明の実施の形態１４に係わる流量検出管路の構成のさらに別の例を示す斜視図である。
【図３１】一般的な自動車用エンジンの吸気システムの構成を示す側断面図である。
【図３２】従来の流量測定装置を示し、（ａ）は側断面図、（ｂ）は正面図である。
【図３３】定常流において流れに平行な平板で合流する剪断流を説明する図である。
【図３４】定常流において流れに平行な平板で合流する剪断流の速度分布を示す説明図である。
【図３５】加速時において流れに平行な平板で合流する剪断流を説明する図である。
【図３６】減速時において流れに平行な平板で合流する剪断流を説明する図である。
【図３７】定常流において円筒状の流量検出管路の後流を説明する図である。
【図３８】加速時において円筒状の流量検出管路の後流を説明する図である。
【図３９】減速時において円筒状の流量検出管路の後流を説明する図である。
【図４０】逆流時において円筒状の流量検出管路の後流を説明する図である。
【符号の説明】
１  流量測定装置、２  サージタンク、３  吸入空気を示す矢印、４  エアクリーナ、５  フィルタ、６  スロットルバルブ、７  吸入空気通路、８  エンジン燃焼室、９ａ  吸気マニホールド、９ｂ  排気マニホールド、１０  流体主通路、１１  流量検出管路、１２  流量検出体、１３  切り欠き、１４  通常の流れ方向を示す矢印、１５  逆流方向を示す矢印、１６  エッジ、１７  切り欠き１３の広がり角、１８  流量検出管路の中心軸、１９  支柱、２０  丸み、２１流れと平行な平板、２３  流量検出管路内部を通過する流れを示す矢印、２４流量検出管路の外壁と流体主通路の内壁の間を通過する流れを示す矢印、３５広がり角、４３  凸状段差、４４  突起、４５  貫通孔、４６  メッシュ、４７  格子、５２  渦が崩壊するまでの距離、５５  離散的な渦、５６  剥離領域、８５  空気取り込み口、８６  吸気バルブ、８７  排気バルブ、９０  環状の渦、９８  周期的な渦、９９  広がり角、１００  吸入導管、１０１  流量測定管路、１０２  電熱ヒータ素子、１０３、１０４  温度依存素子、１０５  第１の支持体、１０６  第２の支持体、１０７小孔、１０８  支柱、２００  通常の空気の流れ方向を示す矢印、２０１  基板、２０２  断熱孔、２０３、２０４  発熱抵抗体、２０５、２０６  温度補償用発熱抵抗体。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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