(57)【要約】【課題】エンジン停止後の無風状態で発生するオイルミストの回避を始め、汚損物質や水滴の飛来などからセンサ素子を保護可能な流量測定装置を提供する。【解決手段】主通路を流れる流体の一部を取り込む副通路と、前記副通路内に設置され、流体の流量を検出するセンサ素子とを備えた熱式流量測定装置において、前記副通路が、前記主通路内の第１仮想平面Ａ上にあって交差することなく渦巻状に旋回した第１副通路と、前記第１仮想平面Ａと所定のオフセット量をもって平行な位置関係にある第２仮想平面Ｂ上に設けられた第２副通路と、前記第１仮想平面Ａと第２仮想平面Ｂとの間に延在して前記第１副通路と第２副通路とを連通接続する第３の副通路とにより構成されてなる。【選択図】  図９
2004226315.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主通路を流れる流体の一部を取り込む副通路と、前記副通路内に設置され、流体の流量を検出するセンサ素子とを備えた熱式流量測定装置において、
前記副通路が、前記主通路内の第１仮想平面Ａ上にあって交差することなく渦巻状に旋回した第１副通路と、前記第１仮想平面Ａと所定のオフセット量をもって平行な位置関係にある第２仮想平面Ｂ上に設けられた第２副通路と、前記第１仮想平面Ａと第２仮想平面Ｂとの間に延在して前記第１副通路と第２副通路とを連通接続する第３の副通路とにより構成されていることを特徴とする熱式流量測定装置。
【請求項２】
前記第１副通路の渦巻外端が流体流の入口をなし、前記第１副通路の渦巻内端が前記第３の副通路を介して前記第２副通路の一端に連通接続され、前記第２副通路の他端が流体流の出口をなしていることを特徴とする請求項１に記載の熱式流量測定装置。
【請求項３】
前記第１仮想平面Ａと前記第２仮想平面Ｂは、ともに前記主通路の流体流と平行な面であることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱式流量測定装置。
【請求項４】
前記第１仮想平面Ａと前記第２仮想平面Ｂは、ともに前記主通路の流体流と平行な面であり、前記入口と前記出口は各々前記主通路の流体流と直交する第３仮想平面Ｃ、第４仮想平面Ｄに開口していることを特徴とする請求項２に記載の熱式流量測定装置。
【請求項５】
第１副通路は３６０度以上旋回した渦巻状の通路であり、前記第２副通路及び前記第３の副通路は直線状の通路であり、前記第１副通路に前記センサ素子が配置されていることを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の熱式流量測定装置。
【請求項６】
前記第２副通路は、当該第２副通路の横断面で見た代表長（矩形断面の場合は１辺の長さ、円形断面の場合は直径）よりも長い通路長を有していることを特徴とする請求項５記載の熱式流量測定装置。
【請求項７】
前記第１副通路および前記第２副通路がともに３６０度以上旋回した渦巻状の通路であり、前記第３の副通路は直線状の通路であり、前記第１副通路あるいは前記第２副通路にセンサ素子が配置されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の熱式流量測定装置。
【請求項８】
板状に成形された樹脂成形品によるハウジングを有し、そのハウジングの表面部に前記第１副通路が、裏面部に前記第２副通路が形成され、前記ハウジングの表面部と裏面部とを貫通するように前記第３の副通路が貫通形成されていることを特徴とする請求項１から７の何れか一項に記載の熱式流量測定装置。
【請求項９】
前記第２副通路の通路長を延長するための管状部が前記ハウジングに突出形成されていることを特徴とする請求項８に記載の熱式流量測定装置。
【請求項１０】
前記センサ素子の配置部の通路断面積が他の部分より小さいことを特徴とする請求項１から９の何れか一項に記載の熱式流量測定装置。
【請求項１１】
流体の入口から前記センサ素子の配置部に向けて前記副通路の通路断面積が小さくなる縮流構造であることを特徴とする請求項１から１０の何れか一項に記載の熱式流量測定装置。
【請求項１２】
前記副通路の内部壁面に放射状の凹溝が形成されていることを特徴とする請求項１から１１の何れか一項に記載の熱式流量測定装置。
【請求項１３】
前記凹溝の底部と外部とを連通する小孔が形成されていることを特徴とする請求項１２に記載の熱式流量測定装置。
【請求項１４】
請求項１から１４の何れか一項に記載の熱式流量測定装置を吸気空気量センサとして有することを特徴とする内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体の流量を検出する熱式流量測定装置に係わり、特に、主通路を流れる流体の一部を取り込む副通路を流れる流体の流量を計測する分流式の熱式流量測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
分流式の熱式流量測定装置は、主通路を流れる流体の一部を取り込む副通路を有し、副通路内にセンサ素子に設置され、副通路を流れる流体の流量を計測する。
【０００３】
分流式の熱式流量測定装置として、副通路が湾曲した通路に形成され、その湾曲通路が湾曲内側と外側とで測定通路と迂回通路とに区分され、湾曲内側の測定通路にセンサ素子が配置され、湾曲通路を流れる流体流に作用する慣性力（遠心力）によってセンサ素子を汚損させる汚損物質（液滴、油滴）やセンサ素子を壊す危険性の高いダスト類（固形粒子）を湾曲外側の迂回通路に追いやり、測定通路には汚損物質やダスト類が流れないように、センサ素子の保護を図ったものがある（例えば、特許文献１の図１〜図４）。
【０００４】
また、副通路の出口側にＳ字形の変向通路を設け、主通路の脈動等による逆流成分が測定通路に入り難くし、逆流成分に起因する測定誤差を低減するものがある（例えば、特許文献１の図２〜図４）。
【特許文献１】
特表２００２−５０６５２８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記熱式流量測定装置を内燃機関システムの吸入空気流量測定装置として適用する場合は、近年では吸気管内に発生する逆流も精度よく計測する必要があり、副通路は効率よく逆流を取り込む形状が必須となる。この結果、副通路は、流入開口面（入口）と同様に、流出開口面（出口）も主通路の流れ（逆流）に対して垂直な面（直交する面）で開口させるのがよくなる。
【０００６】
しかし、この場合、問題となるのが、エンジン停止後のセンサ汚損である。特にディーゼルエンジンなどではスロットルバルブを持たないものが大半であるため、エンジン停止後にオイルミストが対流によって吸気系上流まで逆流してくる。この時、前述したような流出開口面が逆流に対して垂直に開口している分流式の熱式流量測定装置では、副通路内部にオイルミストが入り易く、副通路内に配置されているセンサ素子を汚損させる可能性が高い。
【０００７】
また、熱式流量測定装置の通常の使用は順流の計測がほとんどであり、この条件下での水滴や汚損物質の飛来に対してセンサ素子を保護する必要がある。また、副通路内部に入った水滴や液滴を極力センサ素子に到達させない構造が必要である。
【０００８】
本発明は、上述の如き問題点を解消するためになされたもので、その目的とするところは、脈動流や逆流を含む流れを精度よく計測することができ、逆流によるオイルミスト等によるセンサ素子汚損の回避、順流状態での水滴や液滴によるセンサ素子汚損を回避し、メンテナンスフリーで、長期間に亘って安定した精度のよい流量計測を行う分流型の熱式流量測定装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明による熱式流量測定装置は、主通路を流れる流体の一部を取り込む副通路と、前記副通路内に設置され、流体の流量を検出するセンサ素子とを備えた熱式流量測定装置において、前記副通路が、前記主通路内の第１仮想平面Ａ上にあって交差することなく渦巻状に旋回した第１副通路と、前記第１仮想平面Ａと所定のオフセット量をもって平行な位置関係にある第２仮想平面Ｂ上に設けられた第２副通路と、前記第１仮想平面Ａと第２仮想平面Ｂとの間に延在して前記第１副通路と第２副通路とを連通接続する第３の副通路とにより構成されている。
【００１０】
この発明による熱式流量測定装置では、前記第１副通路の渦巻外端が流体流の入口（流入開口部）をなし、前記第１副通路の渦巻内端が前記第３の副通路を介して前記第２副通路の一端に連通接続され、前記第２副通路の他端が流体流の出口（流出開口部）をなす。
【００１１】
この発明による熱式流量測定装置によれば、順流側から見た流入開口部からセンサ素子までの副通路は、第１副通路の中でも渦巻外端側の比較的大きな半径のカーブで構成されているため、形状損失が小さく、安定した順流の取り込みに効果がある。逆流側から見た流出開口部からセンサ素子までの副通路は、第１副通路と第２副通路と第３副通路の接続形状が、第１仮想平面Ａと第２仮想平面Ｂのオフセット量に応じたクランク状を成しており、更に、この接続部分を通過した後には第１副通路の中で、渦巻内端側の最も半径の小さいカーブの通路が出現する。この結果、内燃機関の吸気管での使用で、エンジン停止後にオイルミストを含んだ空気が逆流してきても、副通路の壁面にオイルミストを付着させる機会が増え、センサ素子の配置部にオイルミストが到達する可能性が低減し、センサ素子の延命を図ることができる。
【００１２】
本発明による熱式流量測定装置では、前記第１仮想平面Ａと前記第２仮想平面Ｂは、ともに前記主通路の流体流と平行な面であり、更には、前記入口と前記出口は各々前記主通路の流体流と直交する第３仮想平面Ｃ、第４仮想平面Ｄに開口している。これにより、副通路は、順流、逆流の何れもを効率よく取り込む形状になり、分流式の熱式流量測定装置において、順流、逆流の何れもを精度よく計測することができるようになる。
【００１３】
本発明による熱式流量測定装置は、第１副通路は３６０度以上旋回した渦巻状の通路であり、前記第２副通路及び前記第３の副通路は直線状の通路であり、前記第１副通路に前記センサ素子が配置されている。
【００１４】
この発明による熱式流量測定装置によれば、順流、逆流の何れもを効率よく取り込むこと、安定した順流の取り込みを行うことと、出口側（流出開口部）から副通路内部に侵入するセンサ汚損物を壁面付着で良好に捕捉することとが両立する。
【００１５】
本発明による熱式流量測定装置は、前記第２副通路の通路長が、当該第２副通路の横断面で見た代表長（矩形断面の場合は１辺の長さ、円形断面の場合は直径）よりも長い。第２副通路の長さを調整することで、主通路の圧力変動に対する副通路内部での圧力変動の遅れ、即ち、脈動流時の計測誤差の調整ができ、第２副通路の通路長が、第２副通路の横断面で見た代表長よりも長いと、センサ素子の汚損対策や脈動時の計測精度向上などを両立できる。
【００１６】
また、本発明による熱式流量測定装置は、前記第１副通路および前記第２副通路が共に３６０度以上旋回した渦巻状の通路であり、前記第３の副通路は直線状の通路であり、前記第１副通路あるいは前記第２副通路にセンサ素子が配置されている。
【００１７】
この発明による熱式流量測定装置によれば、第１副通路と第２副通路とで、合計７２０度のターン通路が構成され、センサ素子が第１副通路の内部に設置されていると、センサ素子の下流側で副通路が長くなり、エンジン停止後にオイルミストを含んだ空気が逆流してきても副通路壁面にオイルミストを付着させる機会が増え、センサ素子の延命を図ることができる。また、副通路の総長さが長く構成できるため、副通路を流れる空気流の慣性を高めることができ、脈動流が発生した場合など、計測精度が向上する。
【００１８】
本発明による熱式流量測定装置は、板状に成形された樹脂成形品によるハウジングを有し、そのハウジングの表面部に前記第１副通路が、裏面部に前記第２副通路が形成され、前記ハウジングの表面部と裏面部とを貫通するように前記第３の副通路が貫通形成されている。
【００１９】
この発明による熱式流量測定装置によれば、樹脂成形品によるハウジングによって第１副通路、第２副通路、第３の副通路を構成でき、薄形センサ（測定装置）とすることができると共に、コスト低減が図られる。
【００２０】
本発明による熱式流量測定装置は、前記第２副通路の通路長を延長するための管状部が前記ハウジングに突出形成されている。これにより、ハウジング全体を大きくすることなく第２副通路の通路長を長くすることができる。
【００２１】
本発明による熱式流量測定装置は、前記センサ素子の配置部の通路断面積が他の部分より小さい。これにより、副通路の中で最も縮流される部分にセンサ素子が配置され、センサ素子に安定した流れを供給することができる。
【００２２】
本発明による熱式流量測定装置は、流体の入口から前記センサ素子の配置部に向けて前記副通路の通路断面積が小さくなる縮流構造になっている。これにより、流入開口部の開口面積が大きく構成され、様々な上流側の流速分布に対して広範囲に空気を取り込むことができ、上流の偏流影響を受け難くなる効果がある。また、副通路内部での空気の乱れを抑制する効果も得られる。
【００２３】
本発明による熱式流量測定装置は、更に、前記副通路の内部壁面に放射状の凹溝が形成されている。凹溝を構成することで、空気と共に飛来してきた水滴が副通路の内部を通過する際、壁面を伝う水滴については、溝の前後でその動きを止める効果がある。しかし、水滴が成長し大きな液滴になると、再び壁面を流れ始めてしまうので、この場合は溝を伝わらせて副通路の外周側に集める。この結果、水滴がセンサ素子に到達する可能性が低くなり、センサ出力の安定化に効果がある。
【００２４】
更に、前記凹溝の底部と外部とを連通する小孔が形成されてもよい。この場合には、凹溝を流れた水滴等は、小孔から外部、すなわち主通路側に排出される。この結果、水滴等がセンサ素子に到達する可能性が低くなり、センサ出力の安定化が図られる。
本発明による熱式流量測定装置は、吸気空気量センサとして内燃機関に使用されて好適である。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図を参照してこの発明の実施形態を詳細に説明する。
図１〜図１０はこの発明による熱式流量測定装置の一つの実施形態を示している。
【００２６】
熱式流量測定装置１は、樹脂成形品によるハウジング部材１０及びカバー部材１１と、金属ベース部材８の組立体であり、主管３に形成された挿入穴３Ａに挿入され、下側部分（薄板状部分）が主管３による主通路２内に位置している。
【００２７】
熱式流量測定装置１が主通路２内に位置する下側部分には副通路５が形成されている。副通路５には、主通路２を流れる順流流体Ｆａや逆流流体Ｆｂの一部が流入する。副通路５の内部には流量計測を行うセンサ素子６が配置されている。
ハウジング部材１０は、センサ素子６を駆動させる制御回路７を内蔵する電気室１０Ａと、電源、信号出力用の端子９を備えたコネクタ部１０Ｂを有する。
【００２８】
副通路５は、主通路２内の第１仮想平面Ａ上にあって交差することなく渦巻状に３６０度以上旋回した第１副通路５Ａと、第１仮想平面Ａと所定のオフセット量ｓ（図１０参照）をもって平行な位置関係にある第２仮想平面Ｂ上に設けられた直線状の第２副通路５Ｂと、第１仮想平面Ａと第２仮想平面Ｂとの間に延在して第１副通路５Ａと第２副通路５Ｂとを連通接続する直線状の第３の副通路５Ｃとにより構成されている。
【００２９】
この実施形態では、第１副通路５Ａは板状に成形された樹脂成形品によるハウジング１０の表面部に金属ベース部材８と共働して構成され、第２副通路５Ｂはハウジング１０の裏面部に全体を成形され、ハウジング１０の表面部と裏面部とを貫通するように第３の副通路５Ｃが貫通形成されている。
【００３０】
第１副通路５Ａの渦巻外端が流体流の入口１５をなし、第１副通路５Ａの渦巻内端が第３の副通路５Ｃを介して第２副通路５Ｂの一端に連通接続され、第２副通路５Ｂの他端が流体流の出口１６をなしている。
【００３１】
第１仮想平面Ａと第２仮想平面Ｂは、ともに主通路２の流体流と平行な面であり、入口１５と出口１６は各々主通路２の流体流と直交する第３仮想平面Ｃ、第４仮想平面Ｄに開口している（図１０参照）。
【００３２】
センサ素子６は第１副通路５Ａに配置されている。このセンサ素子配置部には通路絞り部１３が形成されており、センサ素子６の配置部の通路断面積が最も小さくなっている。また、第１副通路５Ａは、入口１５からセンサ素子６の配置部に向けて通路断面積が小さくなる縮流構造になっている。
【００３３】
以上のような副通路構成により、順流側から見た入口（流入開口部）１５からセンサ素子６までの副通路は、第１副通路５Ａの中でも渦巻外側の比較的大きな半径のカーブで構成されているため、形状損失が小さく、安定した順流流体Ｆａの取り込みに好適な形状と云える。
【００３４】
これに対し、逆流側から見た出口（流出開口部）１６からセンサ素子６までの副通路は、第１副通路５Ａと第２副通路５Ｂと第３副通路５Ｃの接続形状が、第１仮想平面Ａと第２仮想平面Ｂとのオフセット量ｓに応じたクランク状をなしており、更に、このクランク通路を通過した後には第１副通路５Ａの中で、渦巻内側の最も半径の小さいカーブの通路が出現する構成としている。
【００３５】
即ち、順流側から見たセンサ素子６までの副通路形状と、逆流側からみたセンサ素子６までの副通路形状とに形状損失の差を与えている。
この構成によって、例えば、本発明品を内燃機関システムの吸入空気流量測定装置として適用すると、エンジン停止後のセンサ素子汚損防止に効果がある。
【００３６】
近年では、吸気管内に脈流によって発生する逆流も精度よく計測する必要があり、副通路５は逆流も効率よく取り込む形状が必須となる。この結果、前述したように、入口（流入開口部）１５と同様に、出口（流出開口部）１６も、主通路２の流体流の方向に対して垂直な面で開口させるのがよい。
【００３７】
この場合、問題となるのが、エンジン停止後のセンサ素子６の汚損であり、特にディーゼルエンジンなどではスロットルバルブを持たないケースが大半であるため、エンジン停止後にオイルミストが対流によって吸気系上流まで逆流してくる。この時、出口１６が逆流に対して垂直に開口しているため、出口１６から副通路５内にオイルミストが入り易い。
【００３８】
しかし、逆流側から見たセンサ素子６までの副通路５に、クランク状通路や半径の小さいカーブ通路が形成されているから、オイルミストを含んだ空気が流れる場合に、副通路５の壁面にオイルミストを付着させる機会が増える。この結果、センサ素子６の配置部まで到達するオイルミスト量が低減し、オイルミストに対してセンサ素子６の延命を図ることができる。
【００３９】
オイルミスト等の汚損物質に対するセンサ素子６の延命策として、（入口面積／副通路の入口１５からセンサ素子配置部までの副通路内部壁面面積）より（出口面積／副通路の出口１６からセンサ素子配置部までの副通路内部壁面面積）を大きくすることが効果的である。これらは、副通路５内部への汚損物質の取り込み量とセンサ素子６までの副通路内部壁面面積の関係を表わしている。当然、汚損物質の取り込み量に対してセンサ素子６までの副通路内部壁面面積は大きいほうがよい。
【００４０】
副通路５中のセンサ素子６の配置部に通路絞り部１３が形成され、センサ素子６の配置部の通路断面積が最も小さくなっているから、センサ素子配置部で最も縮流される。また、第１副通路５Ａは、入口１５からセンサ素子６の配置部に向けて通路断面積が小さくなる縮流構造になっているから、センサ素子６に安定した流れを供給することができ、センサ素子６による流量計測精度がよくなる。
【００４１】
図７によく示されているように、入口１５の開口面積を大きく構成しておくと、様々な上流側の流速分布に対して広範囲に空気を取り込むことができ、上流の偏流影響を受け難くなる。更に、副通路５内部での空気の乱れを抑制する効果も得られる。
【００４２】
センサ素子６は制御回路（回路基板）７に実装されており、制御回路７は金属ベース部材８に実装される。実装後の形態は、金属ベース部材８が形成する副通路５の壁面と、センサ素子６の表面高さがほぼ一致する。
【００４３】
従来の熱式流量測定装置のサイズで立体交差を有する副通路を構成する場合、副通路幅を５ｍｍ〜１０ｍｍ程度の薄形とすると、センサ素子６の実装方法が一つの課題となる。例えば、副通路に立体交差部を設け、副通路の幅が２．５ｍｍ〜５ｍｍと従来の半分程度になってしまった状態において、センサ素子６を支持する制御回路７を金属ベース部材８から浮かせて副通路の幅方向中心付近に実装した場合、センサ素子６を支持する制御回路７によって振り分けられた副通路の幅は、｛（副通路幅−制御回路厚み）／２｝となり、空気の流通するスペースの確保が困難になる。
【００４４】
この場合、通路が狭くなりすぎて部品寸法許容差の影響度合いが、大きくなったり、水滴が侵入した場合には、センサ素子６に水滴が触れやすくなったり、更には、局所的に流速が増加してダストの衝突エネルギーが増加してしまったりと、様々な悪影響が懸念される。
【００４５】
当然、センサ素子６周囲の流れにメリットをもたらす通路絞り構造を付加することができないため、乱れた流れを作る可能性も高い。しかし、センサ素子６から向かい合う副通路５の壁面までの距離が２．５ｍｍ以上確保できる場合には、センサ素子６を支持する部材を金属ベース部材８から浮かせて副通路中に実装することも考えられる。
【００４６】
第２副通路５Ｂの通路長Ｌｔは熱式流量測定装置１の性能に大きく寄与するポイントであり、例えば、脈動流や逆流を含む脈動流を計測する場合、計測精度に大きく影響する。
【００４７】
ここで、内燃機関にて発生する脈動流や逆流について説明する。エンジン吸気管を流れる空気は、吸気バルブの開閉、即ち吸気サイクルに伴い脈動流となる。この脈動流の大小は熱式流量測定装置１とエンジンの間に設置されているスロットルバルブの開度に大きく影響し、スロットルバルブの開度が小さい場合には、スロットルバルブの上流まで圧力脈動の伝播が及ばない為に熱式流量測定装置１の置かれている箇所では振幅の小さな脈動流が起きる。逆にスロットルの開度が大きい場合には、熱式流量測定装置１の置かれる箇所まで圧力脈動の伝播が及び、比較的大きな脈動流が発生する。
【００４８】
よって、脈動流の振幅は、スロットルバルブの開度に応じて変化する。更に吸気管内部では、吸気バルブと吸気取込口の間で音速による衝撃波の伝播が起きており、この衝撃波の伝播サイクルと、前述した吸気サイクルの周波数が一致したとき、吸気管内部では気柱共振によって脈動振幅が増幅され、逆流を伴うような脈動流が発生する。
【００４９】
従来、脈動振幅の大きい領域や逆流を伴うような流れが発生した場合、熱式流量測定装置１はセンサ素子６の応答性の悪さや、流れの方向検知が不可能であるために、大きな計測誤差を生じていた。近年では、高速応答・方向検知が可能となり、従来の性能を凌駕しつつあるが、依然、脈動流や逆流を完全に測定するには至っていない。
【００５０】
このため、副通路５の形状効果による計測誤差の調整が必要であり、特に、副通路５の長さが脈動計測誤差に大きく影響することが知られている。第２副通路５Ｂの通路長Ｌｔを調整することにより、吸気管内の圧力変動に対する副通路５内部での圧力変動の遅れを調整でき、この調整感度は、第１副通路５Ａの３６０°ターン通路と直管状の第２副通路５Ｂとを組合わることで高められている。
【００５１】
副通路５の長さ、即ち、流入開口部７１と流出開口部７２の距離は、長く構成すると逆流の取り込み量が増加し、短く構成すると逆流の取り込み量が減少する。第２副通路５Ｂの通路長Ｌｔは、センサ素子６の汚損までを考慮すると、その断面で見た代表長さ、即ち、図８（ａ）に示されているように、矩形断面であれば、ある１辺の長さＬｓ、図８（ｂ）に示されているように、円断面であれば、その直径Ｌｄよりも長く構成するとよく、Ｌｔ＞Ｌｓ、Ｌｔ＞Ｌｄとすることで、前述した脈動計測誤差との両立が図れる。
【００５２】
第２副通路５Ｂは、図１１、図１２に示されているように、ハウジング１０より突出形成された管状部１４によって通路長Ｌｔを延長することができる。
この構造によると、ハウジング１０の全体サイズを大きくすることなく、（入口面積／副通路の入口１５からセンサ素子配置部までの副通路内部壁面面積）より（出口面積／副通路の出口１６からセンサ素子配置部までの副通路内部壁面面積）をより一層大きくすることができ、オイルミスト等の汚損物質に対するセンサ素子６の延命に効果的である。
また、図１３に示されているように、副通路５の内部壁面（両側壁）に、放射状に伸びる凹溝１７を形成してもよい。
【００５３】
センサ素子６は、金属ベース部材８が形成する副通路５の壁面と、センサ素子６の表面高さがほぼ一致するように実装されているため、例えば、空気と共に飛来してきた水滴が副通路５の内部を通過する際、副通路５の壁面に付着した水滴がセンサ素子６まで到達すると、センサ出力が乱れる。
【００５４】
これに対し、凹溝１７を構成することで、空気と共に飛来してきた水滴が副通路５の内部を通過する際、壁面を伝う水滴については、凹溝１７の前後でその動きを止めることができる。水滴が成長し、大きな液滴になると、再び壁面を流れ始めてしまうので、この場合には、凹溝１７を伝わらせて副通路５の外周側に集める。この結果、水滴がセンサ素子６に到達する可能性が低くなり、安定したセンサ出力を得ることができる。
【００５５】
更に、図１４に示されているように、凹溝１７の終端側（外側）の底部と外部とを連通する小孔１８が貫通形成されていもよい。凹溝１７は、その前後で水滴の動きを止め、更に水滴が成長した場合は凹溝１７を伝わらせて副通路の外周側に集めることがその役目である。
【００５６】
しかし、副通路５内部に侵入した水滴の量が多い場合には、副通路５の外周側に集めた水滴がセンサ素子６まで到達する可能性が高くなる。このことに対し、小孔１８が設けられていることにより、凹溝１７を流れた水滴は、凹溝の終端部で小孔１８から主通路２側に排出される。この結果、水滴がセンサ素子６に到達する可能性が低くなり、安定したセンサ出力を得ることができる。
【００５７】
図１５〜図１８はこの発明による熱式流量測定装置の他の実施形態を示している。なお、図１５〜図１８において、図１〜図１０に対応する部分は、図１〜図１０に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。
【００５８】
副通路５は、主通路２内の第１仮想平面Ａ上にあって交差することなく渦巻状に３６０度以上旋回した第１副通路５Ａと、第１仮想平面Ａと所定のオフセット量をもって平行な位置関係にある第２仮想平面Ｂ上にあて交差することなく渦巻状に３６０度以上旋回した第２副通路５Ｄと、第１仮想平面Ａと第２仮想平面Ｂとの間に延在して第１副通路５Ａと第２副通路５Ｄとを連通接続する直線状の第３の副通路５Ｃとにより構成されている。これにより、副通路５は、合計で、７２０度の旋回（ターン）となる。
【００５９】
この実施形態でｍ、第１副通路５Ａは板状に成形された樹脂成形品によるハウジング１０の表面部に金属ベース部材８と共働して構成され、第２副通路５Ｄはハウジング１０の裏面部にカバー部材にと共働して構成され、ハウジング１０の表面部と裏面部とを貫通するように第３の副通路５Ｃが貫通形成されている。
【００６０】
第１副通路５Ａの渦巻外端が流体流の入口１５をなし、第１副通路５Ａの渦巻内端が第３の副通路５Ｃを介して第２副通路５Ｄの渦巻内端に連通接続され、第２副通路５Ｄの渦巻外端が流体流の出口１６をなしている。
【００６１】
第１仮想平面Ａと第２仮想平面Ｂは、前述の実施形態と同様に、主通路２の流体流と平行な面であり、入口１５と出口１６は各々主通路２の流体流と直交する第３仮想平面Ｃ、第４仮想平面Ｄに開口している。
【００６２】
センサ素子６は第１副通路５Ａに配置されている。このセンサ素子配置部には通路絞り部１３が形成されており、センサ素子６の配置部の通路断面積が最も小さくなっている。また、第１副通路５Ａは、入口１５からセンサ素子６の配置部に向けて通路断面積が小さくなる縮流構造になっている。
【００６３】
以上のような副通路構成により、センサ素子６の下流側で副通路が長くなり、エンジン停止後にオイルミストを含んだ空気が逆流してきても副通路壁面にオイルミストを付着させる機会が増え、センサ素子６の延命を図ることができる。また、副通路５の総長さが長く構成できるため、副通路５を流れる空気流の慣性を高めることができ、脈動流が発生した場合など、計測精度が向上するメリットもある。
【００６４】
また、副通路５中のセンサ素子６の配置部に通路絞り部１３が設けられているから、センサ素子６の配置部副通路５の中で最も縮流され、センサ素子６に安定した流れを供給することができるようになる。
【００６５】
この実施形態でも、図１９に示されているように、副通路５の内部壁面（両側壁）に、放射状に伸びる凹溝１７を形成してもよく、前述の実施形態と同様に、水滴がセンサ素子６に到達する可能性が低くなり、安定したセンサ出力を得ることができる。
【００６６】
更に、図２０に示されているように、この実施形態でも、凹溝１７の終端側（外側）の底部と外部とを連通する小孔１８が貫通形成されていもよく、凹溝１７を流れた水滴は、凹溝の終端部で小孔１８から主通路２側に排出される。この結果、水滴がセンサ素子６に到達する可能性が低くなり、安定したセンサ出力を得ることができる。
【００６７】
最後に、図２１を参照して本発明による熱式流量測定装置１を吸入空気量センサとして組み込まれた電子燃料噴射方式の内燃機関について説明する。
エアクリーナ１０１から吸入された吸入空気は、吸入ダクト１０３、スロットルボディ１０４及び燃料供給を行うインジェクタ１０５を備えた吸気マニホールド１０６を経て、エンジンシリンダ１０７に吸入される。一方、エンジンシリンダで発生した既燃焼ガスは排気マニホールド１０９を経て排出される。
【００６８】
熱式流量測定装置１はエアクリーナ１０１とスロットルボディ１０４との間にある。熱式流量測定装置１が出力する空気流量信号、吸気温度センサ１１１からの吸入空気温度信号、スロットル角度センサ１１２から出力されるスロットルバルブ角度信号、排気マニホールド１０９に設けられた酸素濃度計１１３が出力する酸素濃度信号、エンジン回転速度計１１４が出力するエンジン回転速度信号等、コントロールユニット１１５に入力される。
【００６９】
コントロールユニット１１５は、これらの信号を逐次演算して最適な燃料噴射量とアイドルエアコントロールバルブ開度を求め、その値を使ってインジェクタ１０５及びアイドルコントロールバルブ１１６を制御する。
【００７０】
上述した実施形態の熱式流量測定装置の特徴を要約する。
（１）順流側から見た入口１５からセンサ素子６までの副通路は、第１副通路５Ａの中でも比較的大きな半径のカーブで構成されているため、形状損失が小さく、安定した順流吸入空気の供給に効果がある。
（２）逆流側から見た出口１６からセンサ素子６までの副通路は、第１副通路５Ａと第２副通路５Ｂあるいは５Ｄと第３副通路５Ｃの接続形状がクランク状を成しており、更に、このクランク通路を通過した後には第１副通路５Ａの中で、最も半径の小さいカーブの通路が出現する。この結果、エンジン停止後にオイルミストを含んだ空気が逆流してきても、副通路５の壁面にオイルミストを付着させる機会が増える。よってセンサ素子６の延命に効果がある。
（３）副通路５中のセンサ素子６に通路絞り部１３が設けられており、副通路の中で最も縮流されている。この構成により、センサ素子に安定した流れを供給することができる。
【００７１】
（４）制御回路７にセンサ素子６が実装されており、更に、制御回路７は金属ベース部材８に実装される。実装後の形態は、金属ベース部材８が形成する副通路５の壁面と、センサ素子６の表面高さがほぼ一致する。この結果、副通路５が立体交差していても薄形のセンサとすることができ、圧力損失の低減に効果がある。更にセンサ部の流速抑制にも効果がある。
（５）副通路５の入口１５付近において、入口１５からセンサ素子６の配置部に向けて縮流構造としている。この結果、入口１５の開口面積を大きく構成しているため、様々な上流側の流速分布に対して広範囲に空気を取り込むことができ、上流の偏流影響を受け難くなる効果がある。また、副通路内部での空気の乱れを抑制する効果もある。
（６）第２副通路５Ｂの長さを調整することで、吸気管内の圧力変動に対する副通路内部での圧力変動の遅れ、即ち、脈動流時の計測誤差の調整ができる。
【００７２】
（７）第２副通路５Ｂの長さを、その断面で見た代表長さ、即ち、矩形断面であればある１辺の長さ、円断面であればその直径よりも長く構成すると、センサ素子６の汚損対策や脈動時の計測精度向上などが両立できる。
（８）第２副通路５Ｂが管部１４によってハウジング部材１０の下流側端面より突出しており、出口１６が最も下流側に設置されている。この構成であると、オイルミスト等の汚損物質に対するセンサ素子の延命に効果がある。
（９）副通路５の内部壁面に、放射状に伸びる凹溝１７が設置されている。この凹溝１７を構成することで、空気と共に飛来してきた水滴が副通路５の内部を通過する際、壁面を伝う水滴については、凹溝１７の前後でその動きを止める効果がある。水滴が成長し大きな液滴になると、再び壁面を流れ始めてしまうので、この場合には、凹溝１７を伝わらせて副通路５の外周側に集める。この結果、水滴がセンサ素子６に到達する可能性が低くなり、センサ出力の安定化に効果がある。
【００７３】
（１０）副通路内部に侵入した水滴の量が多い場合には、副通路５の外周側に集めた水滴がセンサ素子６まで到達する可能性が高くなる。これに対し、副通路５の内部壁面に放射状に伸びる凹溝１７と、この凹溝１７の底部と主通路２を連通する小孔１８を設けておくことで、凹溝１７を流れた水滴は、凹溝１７の終端部で小孔１８から主通路２側に排出される。この結果、水滴がセンサ素子６に到達する可能性が低くなり、センサ出力の安定化に効果がある。
（１１）第１副通路５Ａと第２副通路５Ｂとで、７２０度のターン通路を構成し、更に、センサ素子６が第１副通路５Ａの内部に設置されている場合、センサ素子６の下流側で副通路が長くなり、エンジン停止後にオイルミストを含んだ空気が逆流してきても副通路壁面にオイルミストを付着させる機会が増え、センサ素子６の延命を図ることができる。
（１２）７２０度のターン通路を構成すると、副通路５の総長さを長く構成できるため、副通路５を流れる空気流の慣性を高めることができ、脈動流が発生した場合など、計測精度が向上する効果がある。
【００７４】
【発明の効果】
以上の説明から理解される如く、本発明による熱式流量測定装置によれば、脈動流や逆流を含む流れを精度よく計測することができ、逆流によるオイルミスト等によるセンサ素子汚損の回避、順流状態での水滴や液滴によるセンサ素子汚損を回避し、メンテナンスフリーで、長期間に亘って安定した精度のよい流量計測を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による熱式流量測定装置の一実施形態を示す正面図。
【図２】図１のＰ−Ｐ断面図。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図。
【図４】本発明による熱式流量測定装置の一実施形態の要部を示す拡大断面図。
【図５】図４のＢ−Ｂ断面図。
【図６】図４のＣ−Ｃ断面図。
【図７】図４のＤ−Ｄ断面図。
【図８】（ａ）、（ｂ）は各々副通路の断面形状例を示す図。
【図９】本発明による熱式流量測定装置の一実施形態の副通路を示す斜視図。
【図１０】本発明による熱式流量測定装置の一実施形態の副通路を解図的に示す斜視図。
【図１１】本発明による熱式流量測定装置の他の実施形態を示す断面図。
【図１２】図１１のＥ−Ｅ断面図。
【図１３】本発明による熱式流量測定装置の他の実施形態の要部を示す拡大断面図。
【図１４】本発明による熱式流量測定装置の他の実施形態の要部を示す拡大断面図。
【図１５】本発明による熱式流量測定装置の他の実施形態を示す断面図。
【図１６】図１５のＦ−Ｆ断面図。
【図１７】本発明による熱式流量測定装置の他の実施形態の要部を示す拡大断面図。
【図１８】図１７のＧ−Ｇ断面図。
【図１９】本発明による熱式流量測定装置の他の実施形態の要部を示す拡大断面図。
【図２０】本発明による熱式流量測定装置の他の実施形態の要部を示す拡大断面図。
【図２１】本発明品を電子燃料噴射方式の内燃機関に適用した一実施形態を示す断面図。
【符号の説明】
１  ‥熱式流量測定装置
２  ‥主通路
３  ‥主管
５  ‥副通路
５Ａ‥第１副通路
５Ｂ、５Ｄ‥第２副通路
５Ｃ‥第３副通路
６  ‥センサ素子
７  ‥制御回路
８  ‥ベース部材
９  ‥端子
１０‥ハウジング部材
１１‥カバー部材
１３‥通路絞り部
１４‥管部
１５‥入口
１６‥出口
１７‥凹溝
１８‥小孔
１０１‥エアクリーナ
１０３‥吸入ダクト
１０４‥スロットルボディ
１０５‥インジェクタ
１０６‥吸気マニホールド
１０７‥エンジンシリンダ
１０９‥排気マニホールド
１１１‥吸気温センサ
１１２‥スロットル角度センサ
１１３‥酸素濃度計
１１４‥回転速度計
１１５‥コントロールユニット
１１６‥アイドルエアコントロールバルブ
【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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