(57)【要約】ダイアフラムエリアに水滴を付着するのを防止し、高信頼性の物理量検出装置を提供すること。本発明の物理量検出装置３００は、主通路１２４を通過する被計測気体３０の物理量を検出する少なくとも一つの検出部６０２と、検出部６０２により検出された物理量を演算処理する回路部とが設けられた回路基板４００と、回路基板４００を収容するハウジング３０２とを有し、回路基板４００の物理量検出部６０２は、主通路１２４に露出する構造である。前記回路基板４００に実装された物理量検出部６０２と直通する貫通孔４６２の周囲に凸状突起４６０を配置した構造である。
2017073272.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主通路を通過する被計測気体の物理量を検出する検出部と、該検出部により検出された物理量を演算処理する回路部とが設けられた回路基板と、該回路基板を収容するハウジングとを有する物理量検出装置であって、
前記回路基板は、該回路基板の一部に実装された物理量検出部と前記回路基板の一部が、物理量の検出空間に露出され、
前記回路基板の一部に、電気的に回路配線より個々に独立した複数の突起を有することを特徴とする物理量検出装置。
【請求項２】
前記回路基板は、プリント基板であり、
前記複数の突起は、銅箔とめっきのエッチング加工による前記プリント基板のパターン形成で形成された突起であることを特徴とする請求項１に記載の物理量検出装置。
【請求項３】
前記回路基板は、前記物理量検出部と外気との通気用に設けた貫通孔を有することを特徴とする請求項１に記載の物理量検出装置。
【請求項４】
前記突起は、前記回路基板のうち前記貫通孔が開口する面のみに設けられたことを特徴とする請求項３に記載の物理量検出装置。
【請求項５】
前記回路基板に設けられた突起の平面形状は、円形または楕円形であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の物理量検出装置。
【請求項６】
前記突起の上底をL1、下底をL2とし、隣接する突起との間隔をL3とし、更に前記回路基板に設けた貫通孔の内径をφｄとした場合に、
前記突起は、L1  ＜  L２、φｄ  ≧  L2  ≧  L3となる関係が成立することを特徴とする請求項３に記載の物理量検出装置。
【請求項７】
前記突起は、前記回路基板に設けた貫通孔を中心としたグリッド状に配置して設けたことを特徴とする請求項３に記載の物理量検出装置。
【請求項８】
前記突起は、前記回路基板に設けた貫通孔を中心に千鳥状に配置して設けたことを特徴とする請求項３に記載の物理量検出装置。
【請求項９】
前記突起は、前記回路基板に設けた貫通孔を中心に放射状に配置して設けたことを特徴とする請求項３に記載の物理量検出装置。
【請求項１０】
前記貫通孔より大きい形状の突起を前記貫通孔よりも前記被計測気体の流入方向上流側に配置して前方障害物としたことを特徴とする請求項３に記載の物理量検出装置。
【請求項１１】
細長いスリット状の突起を前記被計測気体の流入方向に沿って配置して設けたことを特徴とする請求項１０に記載の物理量検出装置。
【請求項１２】
前記スリット状の突起は、前記被計測気体の流入方向に対して斜めに傾斜させた配置としたことを特徴する請求項１１に記載の物理量検出装置。
【請求項１３】
前記被計測気体の流入方向に沿って二股に分岐する平面形状が音叉状の突起を設け、
該突起の分岐した内側に前記貫通孔が配置されることを特徴とする請求項１０に記載の物理量検出装置。
【請求項１４】
前記突起は、前記貫通孔の開口の周囲を囲むように周状に連続したリング形状を有することを特徴とした請求項１０に記載の物理量検出装置。
【請求項１５】
前記突起は、前記被計測気体の流入方向の下流側に前記リング形状の一部が部分的に切り欠かれた切り欠きを有することを特徴とする請求項１４に記載の物理量検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の吸入空気の物理量検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は熱式流量計のセンシング素子となる薄膜ダイアフラムに水滴が付着した場合の沸騰によるダイアフラムがダメージを受けることを防止するために、薄膜ダイアフラムの外周に撥水材料からなる凸状を形成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１７４０６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に示す熱式流量計の構造は、薄膜ダイアフラム上に付着した水滴内での沸騰によるダイアフラムがダメージを受けることを防止するために、薄膜ダイアフラムの表面に、薄膜ダイアフラムの外周との間に間隔を設けて配置された撥水材料からなる凸状構造とする発明であるが、水をはじく撥水材料により凸上構造を形成することは現実的に非常に難しい。【０００５】
数ｍｍのダイアフラム表面に凸状形状を形成する方法としては樹脂ペーストの印刷により硬化させるプロセス、予め凸状形状に形成した凸部材（たとえばフィルム状シート）をダイアフラム表面に接着するような工程を経ることで達成できるが、高価な撥水材料を採用すること自体で製品コストが増加する。また加工プロセスも特殊な工程と特殊な設備により成立するものであり製品価格が更に増加してしまう欠点がある。【０００６】
また、回路基板に設けた貫通孔を介してシリコン半導体のセンシング部となるダイアフラムと直通している貫通孔を通じて水が浸入した場合、ダイアフラム内に浸入した水の沸騰でダイアフラムがダメージを受け特性に影響を与えるおそれが懸念される。【０００７】
そこで、本発明の目的は、ダイアフラムエリアに水滴を付着するのを防止し、高信頼性の物理量検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の物理量検出装置は、主通路を通過する被計測気体の物理量を検出する検出部と、該検出部により検出された物理量を演算処理する回路部とが設けられた回路基板と、該回路基板を収容するハウジングとを有する物理量検出装置であって、前記回路基板は、該回路基板の一部に実装された物理量検出部と前記回路基板の一部が、物理量の検出空間に露出され、前記回路基板の一部に、電気的に回路配線より個々に独立した複数の突起を有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、水滴をはじきダイアフラムエリアに水滴を付着するのを防止し、高信頼性の物理量検出装置を提供することが可能となる。尚、上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】内燃機関制御システムに本発明に係る物理量検出装置を使用した一実施例を示すシステム図。
【図２−１】物理量検出装置の正面図。
【図２−２】物理量検出装置の背面図。
【図２−３】物理量検出装置の左側面図。
【図２−４】物理量検出装置の右側面図。
【図２−５】物理量検出装置の平面図。
【図２−６】物理量検出装置の下面図。
【図３−１】物理量検出装置から表カバーを取り外した状態を示す正面図。
【図３−２】物理量検出装置から裏カバーを取り外した状態を示す背面図。
【図３−３】物理量検出装置から表カバーと裏カバーを取り外した状態を示す左側面図。
【図３−４】物理量検出装置から表カバーと裏カバーを取り外した状態を示す右側面図。
【図３−５】図３−１のＡ−Ａ線断面矢視図。
【図４−１】ハウジングの他の実施例を説明する背面図。
【図４−２】図４−１に示すハウジングの右側面図。
【図５】正面カバーの構成を説明する図。
【図６】背面カバーの構成を説明する図。
【図７−１】回路基板の正面図。
【図７−２】回路基板の右側面図。
【図７−３】回路基板の背面図。
【図７−４】回路基板の左側面図。
【図７−５】図７−１のＢ−Ｂ線断面図。
【図７−６】図７−１のＢ−Ｂ線断面に相当する他の実施例を示す図。
【図７−７】図７−１のＣ−Ｃ線断面図。
【図８−１】センサ室の構造を説明する図であり、（ａ）はセンサ室の拡大図、（ｂ）は（ａ）のＥ１−Ｅ１線断面図。
【図８−２】センサ室の他の実施例の構造を説明する図であり、（ａ）はセンサ室の拡大図、（ｂ）は（ａ）のＥ２−Ｅ２線断面図。
【図８−３】センサ室のさらに他の実施例の構造を説明する図であり、（ａ）はセンサ室の拡大図、（ｂ）は（ａ）のＥ３−Ｅ３線断面図。
【図９−１】回路基板の他の実施例を示す正面図。
【図９−２】回路基板の他の実施例を示す正面図。
【図９−３】回路基板の他の実施例を示す正面図。
【図９−４】回路基板の他の実施例を示す正面図。
【図９−５】回路基板の他の実施例を示す正面図。
【図９−６】回路基板の他の実施例を示す正面図。
【図９−７】回路基板の他の実施例を示す正面図。
【図９−８】回路基板の他の実施例を示す正面図。
【図１０−１】端子接続部の構造を説明する図。
【図１０−２】端子接続部の構造を説明する図。
【図１０−３】図１０−１のＦ−Ｆ線断面図。
【図１０−４】図１０−２のＧ−Ｇ線断面図。
【図１１−１】物理量検出装置の回路構成の一例を説明する図。
【図１１−２】物理量検出装置の回路構成の他の実施例を説明する図。
【図１２−１（ａ）】回路基板の正面の全体を示す図。
【図１２−１（ｂ）】図１２−１（ａ）のＡ部拡大図。
【図１２−１（ｃ）】図１２−１（ｂ）のＢ−Ｂ断面図。
【図１２−２（ａ）】回路基板の背面の全体を示す図。
【図１２−２（ｂ）】図１２−２（ａ）のＣ部拡大図。
【図１２−２（ｃ）】図１２−２（ｂ）のＤ−Ｄ断面図。
【図１２−３（ａ）】回路基板の背面の突出部の全体を示した図。
【図１２−３（ｂ）】図１２−３（ａ）のＥ部拡大図。
【図１２−４（ａ）】回路基板の背面の凸状突起の配置の一例を示す図。
【図１２−４（ｂ）】回路基板の背面の凸状突起の配置の一例を示す図。
【図１２−４（ｃ）】回路基板の背面の凸状突起の配置の一例を示す図。
【図１２−５（ａ）】回路基板の背面の凸状突起の形状の一例を示す図。
【図１２−５（ｂ）】回路基板の背面の凸状突起の形状の一例を示す図。
【図１２−６】回路基板の寸法関係図。
【図１３−１（ａ）】回路基板の背面突出部の全体を示した図。
【図１３−１（ｂ）】図１３−１（ａ）のＦ部拡大図。
【図１３−２（ａ）】図１３−１（ｂ）の他の実施の形態を示す図。
【図１３−２（ｂ）】図１３−１（ｂ）の他の実施の形態を示す図。
【図１４−１（ａ）】図１３−１（ｂ）の他の実施の形態を示す図。
【図１４−１（ｂ）】図１３−１（ｂ）の他の実施の形態を示す図。
【図１４−２（ａ）】図１３−１（ｂ）の他の実施の形態を示す図。
【図１４−２（ｂ）】図１３−１（ｂ）の他の実施の形態を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に説明する、発明を実施するための形態（以下、実施例）は、実際の製品として要望されている種々の課題を解決しており、特に車両の吸入空気の物理量を検出する検出装置として使用するために望ましい色々な課題を解決し、種々の効果を奏している。下記実施例が解決している色々な課題の内の一つが、上述した発明が解決しようとする課題の欄に記載した内容であり、また下記実施例が奏する種々の効果のうちの１つが、発明の効果の欄に記載された効果である。下記実施例が解決している色々な課題について、さらに下記実施例により奏される種々の効果について、下記実施例の説明の中で述べる。従って、下記実施例の中で述べる、実施例が解決している課題や効果は、発明が解決しようとする課題の欄や発明の効果の欄の内容以外の内容についても記載されている。
【００１２】
以下の実施例で、同一の参照符号は、図番が異なっていても同一の構成を示しており、同じ作用効果を成す。既に説明済みの構成について、図に参照符号のみを付し、説明を省略する場合がある。
【００１３】
１.  内燃機関制御システムに本発明に係る物理量検出装置を使用した一実施例
図１は、電子燃料噴射方式の内燃機関制御システムに、本発明に係る物理量検出装置を使用した一実施例を示す、システム図である。エンジンシリンダ１１２とエンジンピストン１１４を備える内燃機関１１０の動作に基づき、吸入空気が被計測気体３０としてエアクリーナ１２２から吸入され、主通路１２４である例えば吸気ボディ、スロットルボディ１２６、吸気マニホールド１２８を介してエンジンシリンダ１１２の燃焼室に導かれる。燃焼室に導かれる吸入空気である被計測気体３０の物理量は、本発明に係る物理量検出装置３００で検出され、その検出された物理量に基づいて燃料噴射弁１５２より燃料が供給され、吸入空気２０と共に混合気の状態で燃焼室に導かれる。なお、本実施例では、燃料噴射弁１５２は内燃機関の吸気ポートに設けられ、吸気ポートに噴射された燃料が吸入空気である被計測気体３０と共に混合気を成形し、吸気弁１１６を介して燃焼室に導かれ、燃焼して機械エネルギを発生する。
【００１４】
燃焼室に導かれた燃料および空気は、燃料と空気の混合状態を成しており、点火プラグ１５４の火花着火により、爆発的に燃焼し、機械エネルギを発生する。燃焼後の気体は排気弁１１８から排気管に導かれ、排気ガス２４として排気管から車外に排出される。前記燃焼室に導かれる吸入空気である被計測気体３０の流量は、アクセルペダルの操作に基づいてその開度が変化するスロットルバルブ１３２により制御される。前記燃焼室に導かれる吸入空気の流量に基づいて燃料供給量が制御され、運転者はスロットルバルブ１３２の開度を制御して前記燃焼室に導かれる吸入空気の流量を制御することにより、内燃機関が発生する機械エネルギを制御することができる。
【００１５】
１.１  内燃機関制御システムの制御の概要
エアクリーナ１２２から取り込まれ主通路１２４を流れる吸入空気である被計測気体３０の流量、温度、湿度、圧力などの物理量が物理量検出装置３００により検出され、物理量検出装置３００から吸入空気の物理量を表す電気信号が制御装置２００に入力される。また、スロットルバルブ１３２の開度を計測するスロットル角度センサ１４４の出力が制御装置２００に入力され、さらに内燃機関のエンジンピストン１１４や吸気弁１１６や排気弁１１８の位置や状態、さらに内燃機関の回転速度を計測するために、回転角度センサ１４６の出力が、制御装置２００に入力される。排気ガス２４の状態から燃料量と空気量との混合比の状態を計測するために、酸素センサ１４８の出力が制御装置２００に入力される。
【００１６】
制御装置２００は、物理量検出装置３００の出力である吸入空気の物理量と、回転角度センサ１４６の出力に基づき計測された内燃機関の回転速度とに基づいて、燃料噴射量や点火時期を演算する。これら演算結果に基づいて、燃料噴射弁１５２から供給される燃料量、また点火プラグ１５４により点火される点火時期が制御される。燃料供給量や点火時期は、実際にはさらに物理量検出装置３００で検出される温度やスロットル角度の変化状態、エンジン回転速度の変化状態、酸素センサ１４８で計測された空燃比の状態に基づいて、きめ細かく制御されている。制御装置２００は、さらに内燃機関のアイドル運転状態において、スロットルバルブ１３２をバイパスする空気量をアイドルエアコントロールバルブ１５６により制御し、アイドル運転状態での内燃機関の回転速度を制御する。
【００１７】
１.２  物理量検出装置の検出精度向上の重要性と物理量検出装置の搭載環境
内燃機関の主要な制御量である燃料供給量や点火時期はいずれも物理量検出装置３００の出力を主パラメータとして演算される。従って、物理量検出装置３００の検出精度の向上や、経時変化の抑制、信頼性の向上が、車両の制御精度の向上や信頼性の確保に関して重要である。
【００１８】
特に近年、車両の省燃費に関する要望が非常に高く、また排気ガス浄化に関する要望が非常に高い。これらの要望に応えるには、物理量検出装置３００により検出される吸入空気２０の物理量の検出精度の向上が極めて重要である。また、物理量検出装置３００が高い信頼性を維持していることも大切である。
【００１９】
物理量検出装置３００が搭載される車両は、温度や湿度の変化が大きい環境で使用される。物理量検出装置３００は、その使用環境における温度や湿度の変化への対応や、塵埃や汚染物質などへの対応も、考慮されていることが望ましい。
【００２０】
また、物理量検出装置３００は、内燃機関からの発熱の影響を受ける吸気管に装着される。このため、内燃機関の発熱が主通路１２４である吸気管を介して物理量検出装置３００に伝わる。物理量検出装置３００は、被計測気体と熱伝達を行うことにより被計測気体の流量を検出するので、外部からの熱の影響をできるだけ抑制することが重要である。
【００２１】
車に搭載される物理量検出装置３００は、以下で説明するように、単に発明が解決しようとする課題の欄に記載された課題を解決し、発明の効果の欄に記載された効果を奏するのみでなく、以下で説明するように、上述した色々な課題を十分に考慮し、製品として求められている色々な課題を解決し、色々な効果を奏している。物理量検出装置３００が解決する具体的な課題や奏する具体的な効果は、以下の実施例の記載の中で説明する。
【００２２】
２.  物理量検出装置３００の構成
２.１  物理量検出装置３００の外観構造
図２−１〜図２−６は、物理量検出装置３００の外観を示す図であり、図２−１は物理量検出装置３００の正面図、図２−２は背面図、図２−３は左側面図、図２−４は右側面図、図２−５は平面図、図２−６は下面図である。
【００２３】
物理量検出装置３００は、ハウジング３０２と、表カバー３０３と、裏カバー３０４とを備えている。ハウジング３０２は、合成樹脂製材料をモールド成形することによって構成されており、物理量検出装置３００を主通路１２４である吸気ボディに固定するためのフランジ３１１と、フランジ３１１から突出して外部機器との電気的な接続を行うためのコネクタを有する外部接続部３２１と、フランジ３１１から主通路１２４の中心に向かって突出するように延びる計測部３３１を有している。
【００２４】
計測部３３１には、ハウジング３０２をモールド成形する際にインサート成形により回路基板４００が一体に設けられている（図３−１、図３−２を参照）。回路基板４００には、主通路１２４を流れる被計測気体３０の物理量を検出するための少なくとも一つの検出部と、検出部で検出した信号を処理するための回路部が設けられている。検出部は、被計測気体３０に晒される位置に配置され、回路部は、表カバー３０３によって密閉された回路室に配置される。
【００２５】
計測部３３１の表面と裏面には副通路溝が設けられており、表カバー３０３及び裏カバー３０４との協働により第１副通路３０５が形成される。計測部３３１の先端部には、吸入空気などの被計測気体３０の一部を第１副通路３０５に取り込むための第１副通路入口３０５ａと、第１副通路３０５から被計測気体３０を主通路１２４に戻すための第１副通路出口３０５ｂが設けられている。第１副通路３０５の通路途中には、回路基板４００の一部が突出しており、その突出部分には検出部である流量検出部６０２（図３−１を参照）が配置されて、被計測気体３０の流量を検出するようになっている。
【００２６】
第１副通路３０５よりもフランジ３１１寄りの計測部３３１の中間部には、吸入空気などの被計測気体３０の一部をセンサ室Ｒｓに取り入れるための第２副通路３０６が設けられている。第２副通路３０６は、計測部３３１と裏カバー３０４との協働により形成される。第２副通路３０６は、被計測気体３０を取り込むために上流側外壁３３６に開口する第２副通路入口３０６ａと、第２副通路３０６から被計測気体３０を主通路１２４に戻すために下流側外壁３３８に開口する第２副通路出口３０６ｂを有している。第２副通路３０６は、計測部３３１の背面側に形成されたセンサ室Ｒｓに連通している。センサ室Ｒｓには、回路基板４００の裏面に設けられた検出部である圧力センサと湿度センサが配置されている。
【００２７】
２.２  物理量検出装置３００の外観構造に基づく効果
物理量検出装置３００は、フランジ３１１から主通路１２４の中心方向に向かって延びる計測部３３１の中間部に第２副通路入口３０６ａが設けられ、計測部３３１の先端部に第１副通路入口３０５ａが設けられている。したがって、主通路１２４の内壁面近傍ではなく、内壁面から離れた中央部に近い部分の気体を第１副通路３０５及び第２副通路３０６にそれぞれ取り込むことができる。従って、物理量検出装置３００は、主通路１２４の内壁面から離れた部分の気体の物理量を測定することができ、熱や内壁面近傍の流速低下に関係する物理量の計測誤差を低減できる。
【００２８】
計測部３３１は、主通路１２４の外壁から中央に向かう軸に沿って長く伸びる形状を成しているが、厚さ幅は、図２−３及び図２−４に記載の如く、狭い形状を成している。即ち、物理量検出装置３００の計測部３３１は、側面の幅が薄く正面が略長方形の形状を成している。これにより、物理量検出装置３００は、十分な長さの第１副通路３０５を備えることができ、被計測気体３０に対しては流体抵抗を小さい値に抑えることができる。このため、物理量検出装置３００は、流体抵抗を小さい値に抑えられると共に高い精度で被計測気体３０の流量を計測することが可能である。
【００２９】
２.３  フランジ３１１の構造と効果
フランジ３１１には、主通路１２４と対向する下面３１２に、窪み３１３が複数個設けられており、主通路１２４との間の熱伝達面を低減し、物理量検出装置３００が熱の影響を受け難くしている。物理量検出装置３００は、主通路１２４に設けられた取り付け孔から内部に計測部３３１が挿入され、主通路１２４にフランジ３１１の下面３１２が対向する。主通路１２４は例えば吸気ボディであり、主通路１２４が高温に維持されていることが多い。逆に寒冷地での始動時には、主通路１２４が極めて低い温度であることが考えられる。このような主通路１２４の高温あるいは低温の状態が種々の物理量の計測に影響を及ぼすと、計測精度が低下する。フランジ３１１は、下面３１２に窪み３１３を有しており、主通路１２４に対向する下面３１２と主通路１２４との間に空間が成形されている。したがって、物理量検出装置３００に対する主通路１２４からの熱伝達を低減し、熱による測定精度の低下を防止できる。
【００３０】
フランジ３１１のねじ孔３１４は、物理量検出装置３００を主通路１２４に固定するためのもので、これらのねじ孔３１４の周囲の主通路１２４に対向する面が主通路１２４から遠ざけられるように、各ねじ孔３１４の周囲の主通路１２４に対向する面と主通路１２４との間に空間が成形されている。このようにすることで、物理量検出装置３００に対する主通路１２４からの熱伝達を低減し、熱による測定精度の低下を防止できる構造をしている。
【００３１】
２.４  外部接続部３２１の構造
外部接続部３２１は、フランジ３１１の上面に設けられてフランジ３１１から被計測気体３０の流れ方向下流側に向かって突出するコネクタ３２２を有している。コネクタ３２２には、制御装置２００との間を接続する通信ケーブルを差し込むための差し込み穴３２２ａが設けられている。差し込み穴３２２ａ内には、図２−４に示すように、内部に４本の外部端子３２３が設けられている。外部端子３２３は、物理量検出装置３００の計測結果である物理量の情報を出力するための端子および物理量検出装置３００が動作するための直流電力を供給するための電源端子となる。
【００３２】
コネクタ３２２は、フランジ３１１から被計測気体３０の流れ方向下流側に向かって突出し、流れ方向下流側から上流側に向かって差し込む形状を有しているが、この形状に限定されるものではなく、例えばフランジ３１１の上面から垂直に突出して、計測部３３１の延出方向に沿って差し込む形状を有していてもよく、種々の変更が可能である。
【００３３】
３.  ハウジング３０２の全体構造とその効果
３．１  ハウジング３０２の全体構造
次に、ハウジング３０２の全体構造について図３−１〜図３−５を用いて説明する。図３−１〜図３−５は、物理量検出装置３００から表カバー３０３および裏カバー３０４を取り外したハウジング３０２の状態を示す図であり、図３−１はハウジング３０２の正面図、図３−２はハウジング３０２の背面図、図３−３はハウジング３０２の右側面図、図３−４はハウジング３０２の左側面図、図３−５は図３−１のＡ−Ａ線断面図である。
【００３４】
ハウジング３０２は、フランジ３１１から計測部３３１が主通路１２４の中心に向かって延びる構造を成している。計測部３３１の基端側には回路基板４００がインサート成形されている。回路基板４００は、計測部３３１の表面と裏面との中間位置で計測部３３１の面に沿って平行に配置されて、ハウジング３０２に一体にモールドされており、計測部３３１の基端側を厚さ方向一方側と他方側とに区画している。
【００３５】
計測部３３１の表面側には、回路基板４００の回路部を収容する回路室Ｒｃが形成され
、裏面側には、圧力センサ４２１と湿度センサ４２２を収容するセンサ室Ｒｓが形成されている。回路室Ｒｃは、表カバー３０３をハウジング３０２に取り付けることにより密閉され、外部から完全に隔離される。一方、裏カバー３０４をハウジング３０２に取り付けることにより、第２副通路３０６と、第２副通路３０６を介して計測部３３１の外部に連通する室内空間であるセンサ室Ｒｓを形成する。回路基板４００の一部は、計測部３３１の回路室Ｒｃと第１副通路３０５との間を仕切る仕切壁３３５から第１副通路３０５内に突出しており（突出部４０３）、その突出した部分の計測用流路面４３０に流量検出部６０２が設けられている。
【００３６】
３．２  副通路溝の構造
計測部３３１の長さ方向先端側には、第１副通路３０５を成形するための副通路溝が設けられている。第１副通路３０５を形成するための副通路溝は、図３−１に示される表側副通路溝３３２と、図３−２に示される裏側副通路溝３３４を有している。表側副通路溝３３２は、図３−１に示すように、計測部３３１の下流側外壁３３８に開口する第１副通路出口３０５ｂから上流側外壁３３６に向かって移行するに従って漸次計測部３３１の基端側であるフランジ３１１側に湾曲し、上流側外壁３３６の近傍位置で、計測部３３１を厚さ方向に貫通する開口部３３３に連通している。開口部３３３は、上流側外壁３３６と下流側外壁３３８との間に亘って延びるように、主通路１２４の被計測気体３０の流れ方向に沿って形成されている。
【００３７】
裏側副通路溝３３４は、図３−２に示すように、上流側外壁３３６から下流側外壁３３８に向かって移行し、上流側外壁３３６と下流側外壁３３８との中間位置で二股に分かれて、一方は、排出通路としてそのまま一直線状に延在して下流側外壁３３８の排出口３０５ｃに開口し、他方は、下流側外壁３３８に移行するに従って漸次計測部３３１の基端側であるフランジ３１１側に湾曲し、下流側外壁３３８の近傍位置で、開口部３３３に連通している。
【００３８】
裏側副通路溝３３４は、主通路１２４から被計測気体３０が流入する入口溝を形成し、表側副通路溝３３２は、裏側副通路溝３３４から取り込んだ被計測気体３０を主通路１２４に戻す出口溝を形成する。表側副通路溝３３２と裏側副通路溝３３４はハウジング３０２の先端部に設けられているので、主通路１２４の内壁面から離れた部分の気体を、言い換えると主通路１２４の中央部分に近い部分を流れている気体を被計測気体３０として取り込むことができる。主通路１２４の内壁面近傍を流れる気体は、主通路１２４の壁面温度の影響を受け、吸入空気２０などの主通路１２４を流れる気体の平均温度と異なる温度を有することが多い。また主通路１２４の内壁面近傍を流れる気体は、主通路１２４を流れる気体の平均流速より遅い流速を示すことが多い。実施例の物理量検出装置３００ではこのような影響を受けに難いので、計測精度の低下を抑制できる。
【００３９】
図３−２に示すように、主通路１２４を流れる被計測気体３０の一部が第１副通路入口３０５ａから裏側副通路溝３３４内に取り込まれ、裏側副通路溝３３４内を流れる。そして、被計測気体３０に含まれている質量の大きな異物は一部の被計測気体と共に分岐からそのまま一直線状に延在する排出通路に流れ込み、下流側外壁３３８の排出口３０５ｃから主通路１２４に排出される。
【００４０】
裏側副通路溝３３４は、進むにつれて深くなる形状をしており、被計測気体３０は裏側副通路溝３３４に沿って流れるにつれ計測部３３１の表側に徐々に移動する。特に裏側副通路溝３３４は開口部３３３の手前で急激に深くなる急傾斜部３３４ａが設けられていて、質量の小さい空気の一部は急傾斜部３３４ａに沿って移動し、開口部３３３内で回路基板４００の計測用流路面４３０側を流れる。一方、質量の大きい異物は、急激な進路変更が困難なため、計測用流路面裏面４３１側を流れる。
【００４１】
図３−１に示すように、開口部３３３で表側に移動した被計測気体３０は、回路基板の計測用流路面４３０に沿って流れ、計測用流路面４３０に設けられた流量検出部６０２との間で熱伝達が行われ、流量の計測が行われる。開口部３３３から表側副通路溝３３２に流れてきた空気は共に表側副通路溝３３２に沿って流れ、下流側外壁３３８に開口する第１副通路出口３０５ｂから主通路１２４に排出される。
【００４２】
被計測気体３０に混入しているごみなどの質量の大きい物質は慣性力が大きいので、溝の深さが急激に深まる急傾斜部３３４ａの部分の表面に沿って溝の深い方向に急激に進路を変えることは困難である。このため質量の大きい異物は計測用流路面裏面４３１の方を移動し、異物が流量検出部６０２の近くを通るのを抑制できる。この実施例では気体以外の質量の大きい異物の多くが、計測用流路面４３０の背面である計測用流路面裏面４３１を通過するように構成しているので、油分やカーボン、ごみなどの異物による汚れの影響を低減でき、計測精度の低下を抑制できる。すなわち主通路１２４の流れの軸を横切る軸に沿って被計測気体３０の進路を急に変化させる形状を有しているので、被計測気体３０に混入する異物の影響を低減できる。
【００４３】
３．３  第２副通路とセンサ室の構造と効果
第２副通路３０６は、被計測気体３０の流れ方向に沿うように、フランジ３１１と平行に第２副通路入口３０６ａと第２副通路出口３０６ｂとの間に亘って一直線状に形成されている。第２副通路入口３０６ａは、上流側外壁３３６の一部を切り欠いて形成され、第２副通路出口３０６ｂは、下流側外壁３３８の一部を切り欠いて形成されている。具体的には、図３−３に示すように、仕切壁３３５の上面に連続して沿う位置において、計測部３３１の裏面側から上流側外壁３３６の一部と下流側外壁３３８の一部を切り欠いて形成されている。第２副通路入口３０６ａと第２副通路出口３０６ｂは、回路基板４００の裏面と面一になる深さ位置まで切り欠かれている。第２副通路３０６は、回路基板４００の基板本体４０１の裏面に沿って被計測気体３０が通過するので、基板本体４０１を冷却するクーリングチャンネルとして機能する。回路基板４００は、ＬＳＩやマイコンなどの熱を持つものが多く、これらの熱を基板本体４０１の裏面に伝達し、第２副通路３０６を通過する被計測気体３０によって放熱することができる。
【００４４】
第２副通路３０６よりも計測部３３１の基端側にセンサ室Ｒｓが設けられている。第２副通路入口３０６ａから第２副通路３０６に流れ込んだ被計測気体３０の一部は、センサ室Ｒｓに流れ込み、センサ室Ｒｓ内の圧力センサ４２１と、湿度センサ４２２によってそれぞれ圧力と相対湿度が検出される。センサ室Ｒｓは、第２副通路３０６よりも計測部３３１の基端側に配置されているので、第２副通路３０６を通過する被計測気体３０の動圧の影響を小さくすることができる。したがって、センサ室Ｒｓ内における圧力センサ４２１の検出精度を向上させることができる。
【００４５】
そして、センサ室Ｒｓが第２副通路３０６よりも計測部３３１の基端側に配置されているので、例えば計測部３３１の先端側が下方に向かう姿勢状態で吸気通路に取り付けられている場合に、第２副通路３０６に被計測気体３０と共に流れ込んだ汚損物や水滴が圧力センサ４２１やその下流に配置されている湿度センサ４２２に付着するのを抑制できる。
【００４６】
特に、本実施例では、センサ室Ｒｓ内において、比較的外形の大きい圧力センサ４２１が上流側に配置され、比較的外形の小さい湿度センサ４２２が圧力センサ４２１の下流側に配置されているので、被計測気体３０と共に流れ込んだ汚損物や水滴は、圧力センサ４２１に付着し、湿度センサ４２２への付着が抑制される。従って、汚損物や水滴に対して耐性が低い湿度センサ４２２を保護することができる。
【００４７】
圧力センサ４２１と湿度センサ４２２は、流量検出部６０２と比較して被計測気体３０の流れに影響を受けにくく、特に湿度センサ４２２は、被計測気体３０における水分の拡散レベルさえ確保できればよいので、一直線状の第２副通路３０６に隣接したセンサ室Ｒｓに設けることができる。これに対して、流量検出部６０２は、ある一定以上の流速を要し、また、塵埃や汚損物を遠ざける必要や、脈動に対する影響も考慮する必要がある。したがって、流量検出部６０２は、ループ状に周回する形状を有する第１副通路３０５に設けられている。
【００４８】
図４−１、図４−２は、第２副通路の他の形態を示す図である。
この形態では、上流側外壁３３６と下流側外壁３３８を切り欠くかわりに、上流側外壁３３６と下流側外壁３３８に貫通孔３３７を設けることにより、第２副通路入口３０６ａと第２副通路出口３０６ｂを形成している。上述の図３−２〜図３−５に示す第２副通路のように、上流側外壁３３６と下流側外壁３３８をそれぞれ切り欠いて第２副通路入口３０６ａと第２副通路出口３０６ｂを形成すると、かかる位置において上流側外壁３３６の幅と下流側外壁３３８の幅が局所的に狭くなっているので、モールド成形時の熱ひけ等により、切り欠きを起点として、計測部３３１が略くの字状に歪むおそれがある。本形態によれば、切り欠きのかわりに貫通孔を設けているので、計測部３３１が略くの字状に折れ曲がるのを防ぐことができる。したがって、ハウジング３０２に歪みにより被計測気体３０に対する検出部の位置や向きが変わって検出精度に影響を与えるのを防ぐことができ、個体差がなく常に一定の検出精度を確保できる。
【００４９】
図８−１、図８−２、図８−３は、第２副通路の他の形態を示す図である。
裏カバー３０４に、第２副通路３０６とセンサ室Ｒｓとの間を区画する区画壁を設けてもよい。かかる構成によれば、第２副通路３０６からセンサ室Ｒｓに間接的に被計測気体３０を流れ込ませることができ、圧力センサに対する動圧の影響を小さくし、湿度センサへの汚損物や水滴の付着を抑制できる。
【００５０】
図８−１に示す例では、センサ室Ｒｓに２つの圧力センサ４２１Ａ、４２１Ｂが第２副通路３０６に沿って一列に並んで設けられており、その下流に１つの湿度センサ４２２が設けられている。区画壁３５２Ａ、３５２Ｂは、裏カバー３０４に設けられており、ハウジング３０２に裏カバー３０４を取り付けることによって、第２副通路３０６とセンサ室Ｒｓとの間に延在するように配置される。具体的には、上流側の圧力センサとセンサ室Ｒｓの上流壁との間に区画壁３５２Ａが配置され、下流側の圧力センサとセンサ室Ｒｓの下流壁との間に亘って湿度センサに沿って区画壁３５２Ｂが配置される。
【００５１】
図８−２に示す例では、下流側の圧力センサ４２１Ｂのみであり、上流側の圧力センサ４２１Ａが省略された仕様であるので、その分だけ区画壁３５２Ｃが長くなっている。下流側の区画壁３５２Ｄは、図８−１の区画壁３５２Ｂと同様に、下流側の圧力センサとセンサ室Ｒｓの下流壁との間に亘って湿度センサに沿って配置されている。したがって、区画壁３５２Ａ、３５２Ｃは、圧力センサに対して被計測気体３０が直接当たらないようにすることができ、動圧の影響を小さくすることができる。また、区画壁３５２Ｂ、３５２Ｄは、湿度センサに汚損物や水滴が付着するのを抑制できる。
【００５２】
図８−３に示す例では、２つの圧力センサ４２１Ａ、４２１Ｂの両方が省略された仕様であり、１つの湿度センサ４２２のみがセンサ室Ｒｓに設けられている。上流側の区画壁３５２Ｅは、第２副通路３０６とセンサ室Ｒｓとの間に沿ってセンサ室Ｒｓの上流壁から湿度センサの上流位置まで延在し、下流端で折曲されて湿度センサの上流側に対向する略Ｌ字形状を有している。区画壁３５２Ｆは、区画壁３５２Ｂ、３５２Ｄと同様に下流側の圧力センサとセンサ室Ｒｓの下流壁との間に亘って湿度センサに沿って配置されている。したがって、区画壁３５２Ｅは、第２副通路３０６を通過する被計測気体３０に含まれている汚損物や水滴が、湿度センサに向かって移動するのを防ぐことができ、これらの汚損物等から湿度センサを保護することができる。
【００５３】
３.４  表カバー３０３と裏カバー３０４の形状と効果
図５は表カバー３０３の外観を示す図であり、図５（ａ）は正面図、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。図６は裏カバー３０４の外観を示す図であり、図６（ａ）は正面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【００５４】
図５および図６において、表カバー３０３や裏カバー３０４は、ハウジング３０２の表側副通路溝３３２と裏側副通路溝３３４を塞ぐことにより、第１副通路３０５を作る。また、表カバー３０３は、密閉された回路室Ｒｃを作り、裏カバー３０４は、計測部３３１の裏面側の凹部を塞いで第２副通路３０６と、第２副通路３０６に連通するセンサ室Ｒｓを作る。
【００５５】
表カバー３０３は、流量検出部６０２に対向する位置に突起部３５６を備えており、計測用流路面４３０との間に絞りを作るのに使用される。このため、成形精度が高いことが望ましい。表カバー３０３や裏カバー３０４は、金型に熱可塑性樹脂を注入する樹脂モールド工程により作られるので、高い成形精度で作ることができる。
【００５６】
表カバー３０３と裏カバー３０４には、計測部３３１から突出する複数の固定ピン３５０がそれぞれ挿入される複数の固定穴３５１が設けられている。表カバー３０３と裏カバー３０４は、計測部３３１の表面と裏面にそれぞれ取り付けられ、その際に、固定穴３５１に固定ピン３５０が挿入されて位置決めがなされる。そして、表側副通路溝３３２と裏側副通路溝３３４の縁に沿ってレーザ溶接等により接合され、同様に、回路室Ｒｃ及びセンサ室Ｒｓの縁に沿ってレーザ溶接等により接合される。
【００５７】
３.５  回路基板４００のハウジング３０２による固定構造と効果
次に、回路基板４００のハウジング３０２への樹脂モールド工程による固定について説明する。副通路を成形する副通路溝の所定の場所、例えば本実施例では、表側副通路溝３３２と裏側副通路溝３３４のつながりの部分である開口部３３３に、回路基板４００の流量検出部６０２が配置されるように、回路基板４００がハウジング３０２に一体にモールドされている。
【００５８】
ハウジング３０２の計測部３３１には、回路基板４００のベース部４０２の外周縁部をハウジング３０２に樹脂モールドにより埋設して固定する部分が、固定部３７２、３７３として設けられている。固定部３７２、３７３は、回路基板４００のベース部４０２の外周縁部を表側と裏側から挟み込んで固定している。
【００５９】
ハウジング３０２は、樹脂モールド工程にて製造する。この樹脂モールド工程で、回路基板４００をハウジング３０２の樹脂内に内蔵して、ハウジング３０２内に樹脂モールドにより固定する。このようにすることで、流量検出部６０２が被計測気体３０との間で熱伝達を行って流量を計測するための副通路、例えば表側副通路溝３３２や裏側副通路溝３３４の形状との関係である位置関係や方向の関係などを、極めて高い精度で維持することができ、回路基板４００毎に生じる誤差やばらつきを非常に小さい値に抑え込むことが可能となる。結果として回路基板４００の計測精度を大きく改善できる。例えば従来の接着剤を使用して固定する方式に比べて、飛躍的に計測精度を向上できる。
【００６０】
物理量検出装置３００は量産により生産されることが多く、ここに厳密に計測しながら接着剤で接着する方法には、計測精度の向上に関して限界がある。しかし、本実施例のように被計測気体３０を流す副通路を成形する樹脂モールド工程にて副通路を成形すると同時に回路基板４００を固定することで、計測精度のばらつきを大幅に低減でき、各物理量検出装置３００の計測精度を大幅に向上することが可能となる。
【００６１】
例えば図３−１〜図３−５に示す実施例でさらに説明すると、表側副通路溝３３２と裏側副通路溝３３４と流量検出部６０２との間に関係を、規定の関係となるように高い精度で回路基板４００をハウジング３０２に固定できる。このことにより量産される物理量検出装置３００においてそれぞれ、各回路基板４００の流量検出部６０２と第１副通路３０５との位置関係や形状などの関係を、非常に高い精度で、定常的に得ることが可能となる。
【００６２】
回路基板４００の流量検出部６０２が固定配置された第１副通路３０５は、例えば表側副通路溝３３２と裏側副通路溝３３４とが非常に高い精度で成形できるので、これらの副通路溝３３２、３３４から第１副通路３０５を成形する作業は、表カバー３０３や裏カバー３０４でハウジング３０２の両面を覆う作業である。この作業は大変シンプルで、計測精度を低下させる要因が少ない作業工程である。また表カバー３０３や裏カバー３０４成形精度の高い樹脂モールで工程により生産される。従って回路基板４００の流量検出部６０２と規定の関係で設けられる副通路を高い精度で完成することが可能である。このような方法により、計測精度の向上に加え、高い生産性が得られる。
【００６３】
これに対して従来は、副通路を製造し、次に副通路に計測部を接着剤で接着することにより、熱式流量計を生産していた。このように接着剤を使用する方法は、接着剤の厚みのばらつきが大きく、また接着位置や接着角度が製品毎にばらつく。このため計測精度を上げることには限界があった。さらにこれらの作業を量産工程で行う場合に、計測精度の向上がたいへん難しくなる。
【００６４】
本発明に係る実施例では、回路基板４００を樹脂モールドにより固定すると共に同時に樹脂モールドで第１副通路３０５を成形するための副通路溝を成形する。このようにすることにより、副通路溝の形状、および副通路溝に極めて高い精度で流量検出部６０２を固定できる。
【００６５】
流量の計測に関係する部分、例えば流量検出部６０２や流量検出部６０２が取り付けられる計測用流路面４３０は、回路基板４００の表面に設けられる。流量検出部６０２と計測用流路面４３０は、ハウジング３０２を成形する樹脂から露出させる。すなわち、流量検出部６０２と計測用流路面４３０を、ハウジング３０２を成形する樹脂で覆わないようにする。回路基板４００の流量検出部６０２や計測用流路面４３０を、そのままハウジング３０２の樹脂モールド後も利用し、物理量検出装置３００の流量計測に使用する。このようにすることで計測精度が向上する。
【００６６】
本発明に係る実施例では、回路基板４００をハウジング３０２に一体成形することにより、第１副通路３０５を有するハウジング３０２に回路基板４００を固定しているので、回路基板４００をハウジング３０２に確実に固定できる。特に、回路基板４００の突出部４０３が仕切壁３３５を貫通して第１副通路３０５に突出する構成を有しているので、第１副通路３０５と回路室Ｒｃとの間のシール性が高く、第１副通路３０５から回路室Ｒｃに被計測気体３０が漏れ入るのを防ぎ、回路基板４００の回路部品や配線等が被計測気体３０と接触して腐蝕するのを防ぐことができる。
【００６７】
３.６  端子接続部３２０の構造と効果
次に、端子接続部の構造について図１０−１から図１０−４を用いて以下に説明する。図１０−１は、端子接続部の構造を説明する図、図１０−２は、端子接続部の構造を説明する図、図１０−３は、図１０−１のＦ−Ｆ線断面図、図１０−４は、図１０−２のＧ−Ｇ線断面図である。
【００６８】
端子接続部３２０は、外部端子３２３の内端部３６１と、回路基板４００の接続端子４１２との間を金線ワイヤ４１３で接続する構成を有している。図１０−１に示すように、各外部端子３２３の内端部３６１は、フランジ３１１側から回路室Ｒｃ内に突出して、回路基板４００の接続端子４１２の位置に合わせて互いに所定間隔を空けて並べて配置されている。
【００６９】
内端部３６１は、図１０−３に示すように、回路基板４００の表面と略面一になる位置に配置されている。そして、その先端は、計測部３３１の表面から裏面側に向かって略Ｌ字状に折り曲げられて計測部３３１の裏面に突出している。各内端部３６１は、図１０−４（ａ）に示すように、先端がそれぞれ繋ぎ部３６５で繋がっており、図１０−４（ｂ）に示すように、モールド成形後に繋ぎ部３６５が切り離されて、個々に分断される。
【００７０】
内端部３６１と回路基板４００は、同一平面上に配置されるようにモールド工程で、各内端部３６１が樹脂モールドによりハウジング３０２に固定されている。各内端部３６１は、変形や配置のずれを防ぐために、互いに繋ぎ部３６５でつながって一体化された状態で、樹脂モールド工程によりハウジング３０２に固定する。そして、ハウジング３０２に固定された後、繋ぎ部３６５が切り離される。
【００７１】
内端部３６１は、計測部３３１の表面側と裏面側から挟み込んだ状態で樹脂モールドされ、その際に、内端部３６１の表面には、全面に亘って金型が当接され、内端部３６１の裏面には、固定ピンが当接される。従って、金線ワイヤが溶接される内端部３６１の表面は、樹脂漏れによりモールド樹脂で覆われることなく、完全に露出させることができ、金線ワイヤの溶接を容易に行うことができる。なお、内端部３６１を固定ピンで押さえた跡のピン穴３４０が、計測部３３１に形成されている。
【００７２】
内端部３６１の先端は、計測部３３１の裏面に形成された凹部３４１内に突出している。凹部３４１は、裏カバー３０４によって覆われ、レーザ溶接等によって凹部３４１の周囲が裏カバー３０４に連続して接合されて、密閉された室内空間を形成する。従って、内端部３６１が被計測気体３０に接触して腐蝕するのを防ぐことができる。
【００７３】
４.  回路基板４００の外観
４.１  流量検出部６０２を備える計測用流路面４３０の成形
図７−１〜図７−６に回路基板４００の外観を示す。なお、回路基板４００の外観上に記載した斜線部分は、樹脂モールド工程でハウジング３０２を成形する際に樹脂により回路基板４００が覆われて固定される固定面４３２および固定面４３４を示す。
【００７４】
図７−１は、回路基板の正面図、図７−２は、回路基板の右側面図、図７−３は、回路基板の背面図、図７−４は、回路基板の左側面図、図７−５は、図７−１のＬＳＩ部分の断面を示すＢ−Ｂ線断面図、図７−６は、図７−１の検出部のＣ−Ｃ線断面図である。
【００７５】
回路基板４００は、基板本体４０１を有しており、基板本体４０１の表面に回路部とセンシング素子である流量検出部６０２が設けられ、基板本体４０１の裏面にセンシング素子である圧力センサ４２１と湿度センサ４２２が設けられている。基板本体４０１は、ガラスエポキシ樹脂製の材料により構成されており、ハウジング３０２を成形している熱可塑性樹脂の熱膨張係数と同一もしくは近似した値を有している。したがって、ハウジング３０２にインサート成形した際に熱膨張係数の差による応力を低減でき、回路基板４００の歪みを小さくすることができる。
【００７６】
基板本体４０１は、一定厚さを有する平板形状を有しており、略四角形状のベース部４０２と、ベース部４０２の一辺から突出してベース部４０２よりも一回り小さな略四角形状の突出部４０３とを有する、平面視略Ｔ字形状をなしている。ベース部４０２の表面には、回路部が設けられている。回路部は、図示していない回路配線の上に、ＬＳＩ４１４、マイコン４１５、電源レギュレータ４１６、抵抗やコンデンサなどのチップ部品４１７などの電子部品が実装されて構成されている。電源レギュレータ４１６は、マイコン４１５やＬＳＩ４１４などの他の電子部品と比較して発熱量が多いので、回路室Ｒｃにおいて比較的上流側に配置されている。ＬＳＩ４１４は、金線ワイヤ４１１を含むように全体が合成樹脂材４１９で封止されており、インサート成形する際の回路基板４００の取り扱い性を向上させている。
【００７７】
図７−５に示すように、基板本体４０１の表面には、ＬＳＩ４１４が嵌入される凹部４０２ａが凹設されている。この凹部４０２ａは、基板本体４０１にレーザ加工を施すことによって形成できる。ガラスエポキシ樹脂製の基板本体４０１は、セラミック製の基板本体と比較して加工が容易であり、凹部４０２ａを容易に設けることができる。凹部４０２ａは、ＬＳＩ４１４の表面が基板本体４０１の表面と面一になる深さを有している。このようにＬＳＩ４１４の表面と基板本体４０１の表面の高さを一致させることによって、ＬＳＩ４１４と基板本体４０１との間を金線ワイヤ４１１で結ぶワイヤボンディングが容易になり、回路基板４００の製造が容易になる。ＬＳＩ４１４は、例えば図７−６に示すように、基板本体４０１の表面に直接設けることもできる。かかる構造の場合、ＬＳＩ４１４を被覆する合成樹脂材４１９がより大きく突出することになるが、基板本体４０１に凹部４０２ａを形成する加工が不要になり、製造を簡単化できる。
【００７８】
突出部４０３は、回路基板４００をハウジング３０２にインサート成形した際に、第１副通路３０５内に配置され、突出部４０３の表面である計測用流路面４３０が被計測気体３０の流れ方向に沿って延びる。突出部４０３の計測用流路面４３０には、流量検出部６０２が設けられている。流量検出部６０２は、被計測気体３０と熱伝達を行い、被計測気体３０の状態、例えば被計測気体３０の流速を計測し、主通路１２４を流れる流量を表す電気信号を出力する。流量検出部６０２が高精度で被計測気体３０の状態を計測するには、計測用流路面４３０の近傍を流れる気体が層流であり乱れが少ないことが望ましい。このため流量検出部６０２の表面と計測用流路面４３０の面とが面一、もしくは差が所定値以下であることが望ましい。
【００７９】
計測用流路面４３０の表面には凹部４０３ａが凹設されており、流量検出部６０２が嵌入されている。この凹部４０３ａもレーザ加工を施すことによって形成できる。凹部４０３ａは、流量検出部６０２の表面が計測用流路面４３０の表面と面一になる深さを有している。流量検出部６０２とその配線部分は、合成樹脂材４１８で被覆されており、塩水の付着により電食が生ずるのを防いでいる。
【００８０】
基板本体４０１の裏面には、２つの圧力センサ４２１Ａ、４２１Ｂと、１つの湿度センサ４２２が設けられている。２つの圧力センサ４２１Ａ、４２１Ｂは、上流側と下流側に分かれて一列に配置されている。そして、圧力センサ４２１Ｂの下流側に湿度センサ４２２が配置されている。これら２つの圧力センサ４２１Ａ、４２１Ｂと、１つの湿度センサ４２２は、センサ室Ｒｓ内に配置されている。図７−３に示す例では、２つの圧力センサ４２１Ａ、４２１Ｂと、一つの湿度センサ４２２を有する場合について説明したが、図８−２（ａ）に示すように、圧力センサ４２１Ｂと湿度センサ４２２だけでもよく、また、図８−３（ａ）に示すように、湿度センサ４２２のみを設けてもよい。
【００８１】
回路基板４００は、基板本体４０１の裏面側に第２副通路３０６が配置されている。したがって、第２副通路３０６を通過する被計測気体３０によって、基板本体４０１全体を冷却することができる。
【００８２】
４.２  温度検出部４５１の構造
ベース部４０２の上流側の端辺で且つ突出部４０３側の角部には、温度検出部４５１が設けられている。温度検出部４５１は、主通路１２４を流れる被計測気体３０の物理量を検出するための検出部の一つを構成するものであり、回路基板４００に設けられている。回路基板４００は、第２副通路３０６の第２副通路入口３０６ａから被計測気体３０の上流に向かって突出する突出部４５０を有しており、温度検出部４５１は、突出部４５０でかつ回路基板４００の裏面に設けられたチップ型の温度センサ４５３を有している。温度センサ４５３とその配線部分は、合成樹脂材で被覆されており、塩水の付着により電食が生ずるのを防いでいる。
【００８３】
例えば図３−２に示すように、第２副通路入口３０６ａが設けられている計測部３３１の中央部では、ハウジング３０２を構成する計測部３３１内の上流側外壁３３６が下流側に向かって窪んでおり、前記窪み形状の上流側外壁３３６から回路基板４００の突出部４５０が上流側に向かって突出している。突出部４５０の先端は、上流側外壁３３６の最も上流側の面よりも凹んだ位置に配置されている。温度検出部４５１は、回路基板４００の背面、すなわち、第２副通路３０６側に面するように突出部４５０に設けられている。
【００８４】
温度検出部４５１の下流側に、第２副通路入口３０６ａが形成されているので、第２副通路入口３０６ａから第２副通路３０６に流れ込む被計測気体３０は、温度検出部４５１に接触してから第２副通路入口３０６ａに流れ込み、温度検出部４５１に接触した際に温度が検出される。温度検出部４５１に接触した被計測気体３０は、そのまま第２副通路入口３０６ａから第２副通路３０６に流れ込み、第２副通路３０６を通過して第２副通路出口３０６ｂから主通路１２３に排出される。
【００８５】
４.３  樹脂モールド工程による回路基板４００の固定とその効果
図９−１で斜線の部分は、樹脂モールド工程において、ハウジング３０２に回路基板４００を固定するために、樹脂モールド工程で使用する熱可塑性樹脂で回路基板４００を覆うための、固定面４３２および固定面４３４を示している。計測用流路面４３０および計測用流路面４３０に設けられている流量検出部６０２と副通路の形状との関係が、規定に関係となるように、高い精度で維持されることが重要である。
【００８６】
樹脂モールド工程において、副通路を成形すると共に同時に副通路を成形するハウジング３０２に回路基板４００を固定するので、前記副通路と計測用流路面４３０および流量検出部６０２との関係を極めて高い精度で維持できる。すなわち、樹脂モールド工程において回路基板４００をハウジング３０２に固定するので、副通路を備えたハウジング３０２を成形するための金型内に、回路基板４００を高い精度で位置決めして固定することが可能となる。この金型内に高温の熱可塑性樹脂を注入することで、副通路が高い精度で成形されると共に、回路基板４００が高い精度で固定される。したがって、回路基板４００毎に生じる誤差やばらつきを非常に小さい値に抑え込むことが可能となる。結果として回路基板４００の計測精度を大きく改善できる。
【００８７】
この実施例では、基板本体４０１のベース部４０２の外周を、ハウジング３０２を成形するモールド樹脂の固定部３７２、３７３で覆って固定面４３２、４３４としている。図９−１に示す実施例では、さらに強固に固定する固定手段として、回路基板４００の基板本体４０１に貫通孔４０４を設けて、かかる貫通孔４０４をモールド樹脂で埋めることによって基板本体４０１の固定力を増加させている。貫通孔４０４は、仕切壁３３５によって固定される箇所に設けられており、仕切壁３３５は、貫通孔４０４を介して表側と裏側が連結されている。
【００８８】
貫通孔４０４は、仕切壁３３５に対応する箇所に設けることが好ましい。モールド樹脂は、熱可塑性樹脂であり、基板本体４０１はガラスエポキシ製であるので、互いにケミカルボンド作用は低く、密着しにくい。そして、仕切壁３３５は、幅に対して長さが長く、基板本体４０１から離間する方向にはらみやすい構造となっている。したがって、貫通孔４０４を仕切壁３３５に対応する箇所に設けることによって、基板本体４０１を間に挟み込む仕切壁３３５同士を、貫通孔４０４を介して物理的に互いに結合することができる。したがって、回路基板４００をハウジング３０２に対してより強固に固定でき、突出部４０３との間に隙間が形成されるのを防ぐことができる。したがって、被計測気体３０が仕切壁３３５と突出部４０３との間の隙間を通過して回路室Ｒｃに侵入するのを防ぐことができ、回路室Ｒｃ内を完全に密閉することができる。
【００８９】
図９−２に示す実施例では、貫通孔４０４に加えて、ベース部４０２の上流側の端辺と下流側の端辺に、それぞれ丸穴形状の貫通孔４０５を設けており、かかる貫通孔４０５をモールド樹脂で埋めて基板本体４０１の固定力をさらに増加させている。ベース部４０２の上流側の端辺と下流側の端辺は、固定部３７２、３７３によって厚さ方向両側から挟み込まれており、さらに貫通孔４０５を介して表側と裏側とが連結されている。したがって、回路基板４００をハウジング３０２に対してより強固に固定できる。
【００９０】
なお、仕切壁３３５に貫通孔４０４を設けることが好ましいが、仕切壁３３５が基板本体４０１に所定の固定力で固定されている場合には、貫通孔４０４を省略することができる。図９−３に示す実施例では、貫通孔４０４を省略し、ベース部４０２の上流側の端辺と下流側の端辺に貫通孔４０５を設けている。かかる構成によっても、回路基板４００の基板本体４０１をハウジング３０２に対して強固に固定することができる。
【００９１】
なお、貫通孔は、丸穴形状に限定されるものではなく、例えば図９−４に示すように、長穴形状の貫通孔４０６であってもよい。本実施例では、長穴形状の貫通孔４０６は、ベース部４０２の上流側の端辺と下流側の端辺に沿って延在するように設けられている。貫通孔４０６は、丸穴形状のものと比較して、計測部３３１の表側と裏側とを連結する樹脂の量が多くなり、より高い固定力を得ることができる。
【００９２】
また、上述の各実施例では、固定手段の例として貫通孔４０４、４０５、４０６の場合について説明したが、貫通孔に限定されるものではない。例えば、図９−５に示す実施例では、ベース部４０２の上流側の端辺と下流側の端辺に、その長さ方向に亘って延在する大きな切り欠き部４０７を設けている。そして、図９−６に示す実施例では、ベース部４０２と突出部４０３との間に沿って切り欠き部４０８を設けている。また、図９−７に示す実施例では、ベース部４０２の上流側の端辺と下流側の端辺に複数の切り欠き部４０９を所定間隔をおいて並ぶように設けている。そして、図９−８に示す実施例では、突出部４０３の両側からベース部４０２に向かって切り欠いた一対の切り欠き部４１０を設けている。これらの構成によっても、回路基板４００の基板本体４０１をハウジング３０２に対して強固に固定することができる。
【００９３】
４．４  回路基板に設けた凸状突起とその効果
図１２−１（ａ）は、回路基板の正面図（表面）、図１２−１（ｂ）は、図１２−１（ａ）のＡ部拡大図、図１２−１（ｃ）は図１２−１（ｂ）のＢ−Ｂ線断面である。図１２−２（ａ）は、回路基板の背面図（裏面）であり、図１２−２（ｂ）は、図１２−２（ａ）のＣ部拡大図であり、図１２−２（ｃ）は図１２−２（ｂ）のＤ−Ｄ線断面である。
【００９４】
本発明において回路基板４００の基板本体４０１の説明は前述しているので、以下では、本発明の対象となる部分についてのみ説明する。回路基板４００は、基板本体４０１のうち、検出空間である副通路内に突出する突出部４０３の計測用流路面４３０の一部に、凹み４０３ａが形成されている。そして、その凹み４０３ａに物理量である流体（被計測気体）の流量を検出するための流量検出部（物理量検出部）６０２が実装されている。そして、回路基板４００には、計測用流路面４３０側に形成された凹み４０３ａから計測用流路面裏面４３１までに達する貫通孔４６２が配置される。貫通孔４６２は、凹み４０３ａに格納される流量検出部６０２によって形成されているダイアフラム空間と外気との通気用に設けられたものであり、回路基板４００を貫通している。流量検出部６０２のダイアフラムと凹み４０３ａの底面との間には、密閉されたダイアフラム空間が形成されており、このダイアフラム空間に貫通孔４６２が連通している。
【００９５】
そして、突出部４０３の計測用流路面４３０と計測用流路面裏面４３１の少なくとも一方の面には、凸状突起４６０が形成されている。そして、図１２−１（ｃ）に示すように、回路基板４００の表面及び裏面の全面がレジストコート４６１で被覆されている。
【００９６】
図１２−１（ｃ）には、回路基板４００の計測用流路面４３０と計測用流路面裏面４３１の両面に、凸状突起４６０として複数の凸部４６０ａを設けた構造を示し、図１２−２（ｃ）には、計測用流路面裏面４３１側にのみ複数の凸部４６０ａを設けた構造を示す。複数の凸部４６０ａは、計測用流路面４３０では流量検出部６０２の周囲に設けられ、計測用流路面裏面４３１では貫通孔４６２の周囲に設けられている。
【００９７】
尚、本発明では、以下より回路基板における実施の説明として、プリント基板をモデルに実施の形態を説明するが、回路基板はセラミックでも、ガラス・セラミックを積層した多層基板（ＬＴＣＣ、ＨＴＣＣ）でも効果は同様であり、本発明は回路基板として包括しているものである。
【００９８】
回路基板４００がプリント基板の場合、パターン形成技術を用いることによって、本発明で提示する凸状突起４６０を容易に形成できる。プリント基板は、コア材とプリプレグを積層し、層間と表裏面にも回路配線パターンを形成している。そして、各層間での配線は、めっきしたスルーホールで電気的接続を行い、回路網を形成している。各層間及び、表裏面の銅によるパターンは、銅箔をエッチングし、回路パターンを形成し、配線パターンとなった銅箔を各層間に積層、表面、裏面に配置して、ホットプレスして樹脂の硬化と安定化を図る。その後、表裏面に、レジストコートを形成し硬化させることでプリント基板を形成できる。
【００９９】
プリント基板では、前述したように、プリプレグ表面に形成する銅箔によるパターンはエッチング加工（化学処理）により形成され、回路基板をエッチングする際の保護マスクの形状に制限がないために、細線や幾何学的なランド形状等ほとんどの形状がエッチングにより実現することが可能であり、多くの電子回路の基板として用いられている。本発明では、回路基板４００の突出部４０３の計測用流路面４３０と計測用流路面裏面４３１に凸状突起４６０が配置されているが、回路基板４００がプリント基板により構成されている場合には、プリント基板を形成する際のエッチングプロセスにより凸状突起４６０を形成することができ、しかも製品回路の回路配線パターンを形成するエッチング加工を行うと同時に凸状突起４６０を形成できる。したがって、従来の汎用技術を流用でき、工数増加もなくコストアップなしに凸状突起４６０を形成できる。
【０１００】
本発明が期待する効果は、主通路１２４から副通路に流入した水滴が回路基板４００の突出部４０３に付着して、計測用流路面４３０の凹み４０３ａに実装される流量検出部６０２に付着すると、その付着した水滴が沸騰するまでにダイアフラムが加熱されてダイアフラムにダメージが発生させる懸念があるので、計測用流路面４３０に付着した水滴を、回路基板４００から早期に離脱させることであり、物理量検出装置３００の信頼性向上には不可欠である。
【０１０１】
また、回路基板４００の計測用流路面裏面４３１には、貫通孔４６２の一端が開口している。貫通孔４６２は、回路基板４００の凹み４０３ａに実装された流量検出部６０２のダイアフラムと凹み４０３ａとの間のダイアフラム空間に連通しており、凹み４０３ａから回路基板４００の計測用流路面裏面４３１まで貫通している。
【０１０２】
このように貫通孔４６２を通じて流量検出部６０２内部のダイアフラム空間と直接、通気する構造のために、水滴が貫通孔４６２に入り込み、流量検出部６０２内部のダイアフラム空間まで達するおそれがある。そして、ダイアフラム空間が水滴で充満することになると、付着した水滴が沸騰するまでにダイアフラムが加熱されるために、ダイアフラムにダメージが発生する懸念があり、また、ダイアフラム空間が水滴で充満した状態で氷結した場合の体積膨張により、ダイアフラムと流量検出部６０２に応力が加わり、これらにダメージを与える可能性がある。従って、回路基板４００の突出部４０３に付着した水滴は早く弾き切ることと、貫通孔４６２に水滴が入らないようにする構造の実現が重要な品質課題となる。
【０１０３】
本発明の回路基板４００となるプリント基板は、その表面と裏面に、はんだレジストコート４６１が形成されている。レジストコート４６１は、一般的にエポキシ系の樹脂により形成されており、材料自体は有機化合物のため弱い撥水性は有しており、水との接触角はおおよそ８０度前後である。しかし、撥水として水滴を弾き切るには水との接触角が１００度を超える超撥水の表面状態が必要となる。この超撥水は、フッ素系樹脂やシリコーン系樹脂でなければ実現が困難な物理的物性値である。回路基板の表面に前記した超撥水材料によるコートを施すことにより、本発明の目的は達成される可能性はあるが、非常に高価な材料と、面倒な塗布、乾燥工程が必要でコストアップとなり汎用製品には不向きな対応となる。
【０１０４】
本発明によるとプリント基板のパターン形成技術により回路基板４００に形成される凸状突起４６０は、水滴が有する特徴である表面張力の特性を生かすべく対応するものである。水滴は定常にあるとき、その表面張力より状態として最も安定したエネルギ状態となる球状になろうとする力が作用するが、この際に水滴が付着する回路基板４００表面は平滑な状態よりも、表面が凹凸であった方が水滴は一定の場所に留まることができない。したがって、水滴は移動（運動）することになり、この運動エネルギにより回路基板４００より水滴が弾けることになる。従って、回路基板４００の表面は水滴を弾くためには微細な表面状態とすればよい。
【０１０５】
プリント基板の表面に形成する凸状突起４６０は、銅箔のエッチングにより形成することができる。形成できる形状は、プリント基板の表面から凸状突起４６０となる。凸状突起４６０の断面形状は、エッチングプロセスのために、上底の寸法より下底の寸法が大きい台形の断面形状となる。平面形状は円形が良い。これは、前述した水の表面張力により球体とするため、表面面積が最小とできるのは円形であり、より水滴を球体としやすくする効果が高いからである。
【０１０６】
凸状突起４６０は、図１２−１(ｃ)に示すように、回路基板４００の突出部４０３の計測用流路面４３０と、計測用流路面裏面４３１の両面に形成してもよく、また、図１２−２（ｃ）に示すように、貫通孔４６２の一端が開口して露出する計測用流路面裏面４３１にのみ形成しても良い。実施例では、凸状突起４６０を構成する複数の凸部４６０ａは、計測用流路面４３０と計測用流路面裏面４３１の全面に亘って広がるように設けられている。そして、凸部４６０ａは、平面視で略円形形状であり、上底の寸法より下底の寸法が大きい台形の断面形状を有している。これら複数の凸部４６０ａは、回路基板４００の一部に、電気的に回路配線より個々に独立して形成されている。
【０１０７】
図１２−３（ａ）は突出部４０３の計測用流路面裏面４３１を示す図、図１２−３（ｂ）は図１２−３（ａ）のＥ部拡大図である。計測用流路面裏面４３１に凸状突起４６０を設けた状態であり、凸状突起４６０の複数の凸部４６０ａは、貫通孔４６２の周囲を囲むように、貫通孔４６２を中心とした方眼状（グリット状）に配置されている。
【０１０８】
図１２−４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は計測用流路面裏面４３１に形成する凸状突起４６０の配置を規定した図である。図１２−４（ａ）に示す構成例では凸状突起４６０は、貫通孔４６２を中心に千鳥状に配置されている。そして、図１２−４（ｂ）に示す構成例では、凸状突起４６０は、貫通孔４６２を中心にして複数の凸部４６０ａが直列に交差しながら、マス目状に配置されている。図１２−４（ｃ）に示す構成例では、凸状突起４６０は、貫通孔４６２を中心にして複数の凸部４６０ａが放射状に配置されている。
【０１０９】
図１２−５（ａ）、（ｂ）は計測用流路面裏面４３１に形成する凸状突起４６０の形状を規定した正面図である。
図１２−５（ａ）に示す構成例では、凸状突起４６０は、平面形状が楕円形の複数の凸部４６０ｂを有している。複数の凸部４６０ｂは、楕円形の長軸が流体の流れ方向（ＦＬＯＷ）に沿う向きとなるように配置されている。そして、互い違いに位置するように貫通孔４６２を中心として千鳥状に配置されている。
【０１１０】
凸部４６０ｂの楕円形は、水滴が凸部４６０ｂに対して流れ方向に沿って水平に飛散してきた場合に有効である。かかる場合に水滴は、凸部４３０ｂの長辺（大円弧部分）に接触し、ここを起点に上下に水滴を細分化しながら後方に弾き飛ばすことが可能となるためである。
【０１１１】
図１２−５（ｂ）に示す構成例では、凸状突起４６０は平面形状が矩形となる角型の凸部４６０ｃを有している。複数の凸部４６０ｃは、流れ方向上流側の一辺が流体の流れ方向に直交する向きとなるように配置されている。そして、互い違いに位置するように貫通孔４６２を中心として千鳥状に配置されている。流体に含まれる水滴は、凸部４６０ｃの一辺に衝突し、ここを起点に水滴が細分化しながら後方に弾き飛ばされる。したがって、回路基板４００に付着した水滴を早く回路基板４００から弾き切ることができ、貫通孔４６２に水滴がはいらないようにすることができる。
【０１１２】
上記した回路基板４００に形成する凸状突起４６０の具体的な検証による推奨寸法を提示する。例えば図１２−６に示すように、
・貫通孔４６２の内径：φｄ
・凸状突起の上底：Ｌ１
・凸状突起の下底：Ｌ２
・凸状突起の下底と隣接する下底とのスペース：Ｌ３
とした場合、
φｄ  ≧  Ｌ２  ≧  Ｌ３
ここで（Ｌ１  ＜  Ｌ２）
の関係を成立する寸法とすることで、計測用流路面裏面４３１に開口している貫通孔４６２に水滴が入りにくい組み合わせとなる。
【０１１３】
例えば、貫通孔４６２の内径φｄをφ０．１〜φ０．５として、凸状突起４６０の下底Ｌ２を７５μｍ〜２００μｍ、凸状突起４６０の下底と隣接する下底とのスペースＬ３を８０〜１５０μｍとした場合には貫通孔４６２に水滴が入らない組み合わせとなる。
【０１１４】
実際の検証結果は、φｄ＝φ０．３、Ｌ２＝１００μｍ、Ｌ３＝７５μｍが最も水滴を弾き飛ばす効果のある関係であった。尚、上記した寸法関係は検証による一例であり、全ての寸法と位置関係をこの関係式で規定するものではない。
【０１１５】
図１３−１（ａ）は、突出部４０３の計測用流路面裏面４３１の正面図であり、図１３−１（ｂ）は図１３−１（ａ）のＦ部拡大図である。
本実施例において特徴的なことは、貫通孔４６２の前方障害物として、流体の流れ方向上流側である前方に凸状突起４６０を配置して、貫通孔４６２に水滴が入らないようにしたことである。主通路１２４の配置される回路基板４００の突出部４０３に実装された流量検出部６０２に対し、測定すべき物理量である流体が主通路１２４から回路基板４００への流れが一定となる場合の構造系においては、回路基板４００の計測用流路面裏面４３１に設けた貫通孔４６２の流量の流入方向に対し、貫通孔４６２の前方に凸状突起４６０を設けて前方障害物として配置する。すなわち、貫通孔４６２の前方に前方障害物となる凸状突起４６０を配置する。主通路１２４から流入してきた水滴は、貫通孔４６２の前方に配置された凸状突起４３０に衝突し、水滴が細分化されて貫通孔４６２に直接水滴が接触しないようにすることが可能となる。
【０１１６】
凸状突起４６０は、上記回路基板４００はプリント基板とした場合、図１２−１〜図１２−６で提示したプリント基板に形成する回路配線パターンを形成する、銅のエッチングプロセスで容易に形成できる。例えば凸状突起４３０を構成する凸部の大きさを、貫通孔４６２の内径より大きいサイズとすることにより、前方障害物としての水滴飛散効果を促すことができる。凸状突起４６０は、平面形状が円形の凸部４６０ａによって構成されており、例えば図１３−１（ｂ）に示すように、貫通孔４６２よりも大径に形成されている。
【０１１７】
図１３−２（ａ）、（ｂ）は図１３−１に提示した前方障害物として用いられる凸状突
起４６０の別の実施の形態である。
図１３−２（ａ）に示す構成では、凸状突起４６０は、貫通孔４６２の前方に配置された凸部４６０ｃを有する。凸部４６０ｃは、流れ方向に沿う基本的に長方形からなる形状となり、長辺が流体の流入方向に沿い、短辺が流体の流入方向に直交する方向に沿うように配置される。凸部４６０ｃは、短辺の長さが貫通孔４６２よりも大きい寸法形状を有しており、貫通孔４６２が後方に隠れるように配置されている。凸部４６０ｃは、貫通孔４６２の前方障害物となり、流体とともに流れてきた水滴が貫通孔４６２に直接触れるのを防ぐことができる。凸部４６０ｃは、流体の流入方向上流側に配置される衝突面を面取り、Ｒ形状にしても効果に違いはない。
【０１１８】
図１３−２（ｂ）に示す構造では、凸状突起４６０として、貫通孔４６２の前方に、平面形状が音叉状の凸部４６０ｄを設けている。凸部４６０ｄは、流体の流れ方向に沿って延在し、途中位置で二股に分岐する形状を有している。そして、貫通孔４６２を凸部４６０ｄの分岐した内側に配置している。凸部４６０ｄは、流体の流入方向に対して、一対から二又に分岐するような音叉形状を有しており、水滴が流入しても貫通孔４６２に直接、水滴が付着することないように、貫通孔４６２を避けて下流に流すことができる。
【０１１９】
図１４−１（ａ）、（ｂ）は図１２、図１３で提示した凸状突起４６０とは別の実施の形態である。
図１４―１（ａ）において回路基板４００の突出部４０３に実装された流量検出部６０２に対し、測定すべき物理量である流体が主通路１２４から回路基板４００への流れが一定で流入する構造系においては、回路基板４００の計測用流路面裏面４３１に設けた貫通孔４６２の流量の流入方向に対し、凸状突起４６０として、凸部４６０ａとスリット４６０ｅを有する。凸部４６０ａは、貫通孔４６２よりも大きく、貫通孔４６２の前方に前方障害物となるように配置されている。そして、スリット４６０ｅは、貫通孔４６２に対して突出部４０３の先端側と基端側に離れた位置で、流体の流入方向に沿う状態で、細長いスリット状の凸状突起となるように配置されている。
【０１２０】
凸部４６０ａは、貫通孔４６２よりも大きな形状を有しており、貫通孔４６２の前方に配置されている。そして、スリット４６０ｅは、貫通孔４６２に対して突出部４０３の先端側と基端側にそれぞれ複数配置されて流体の流れ方向に沿って配置されている。したがって、水滴が流入方向より飛散してきても、その多くは前方障害物となる凸部４６０ａで細分化され、スリット４６０ｅに乗った水滴は、そのまま貫通孔４６２よりも下流の位置まで滑りながら運ばれる。したがって、貫通孔４６２に直接水滴が接触しないようにすることができる。
【０１２１】
図１４−１（ｂ）は、図１４−１（ａ）に提示した発明の実施例の別の実施例である。回路基板４００の計測用流路面裏面４３１に開口する貫通孔４６２に対して、前方障害物となる凸部４６０ａの中心の軸がずれた位置に配置されている。凸部４６０ａの中心軸に対して貫通孔４６２の中心線が下がった位置にあり、更に貫通孔４６２の上下に、流体の流入方向に対して、斜め下方に傾斜した状態で、細長いスリット状の突起となるスリット４６０ｅを配置される構造である。かかる構造によれば、貫通孔４６２に直接、水滴が接触するのを阻止できる。
【０１２２】
図１４−２（ａ）、（ｂ）は図１２、図１３で提示した凸状突起４６２、前方障害物４６３の別の実施の形態である。
図１４−２（ａ）に示す構造では、凸状突起４６０は、貫通孔４６２の外周全体に配置する構造を有している。すなわち、凸状突起４６０は、計測用流路面裏面４３１に開口する貫通孔４６２の開口の周囲を囲むように周状に連続したリング形状の凸部４６０ｆを有している。したがって、測定すべき物理量である流体が主通路１２４から副通路に流入して、副通路内を回路基板４００に沿って流れる構造系においては、水滴が流入しても、貫通孔４６２よりも先に凸部４６０ｆに接触させることができる。したがって、貫通孔４６２に水滴が直接接触するのを防ぐことができる。
【０１２３】
図１４―２（ｂ）に示す構造では、凸状突起４６０は、貫通孔４６２の外周全体に配置する構造を有しており、更に、物理量の流入方向に対して、貫通孔４６２の下流側で一部に切り欠き４６０ｇが設けられている。
【０１２４】
すなわち、凸状突起４６０の凸部４６０ｆは、計測用流路面裏面４３１に開口する貫通孔４６２の開口の周囲を囲むように周状に連続したリング形状を有しており、下流側に部分的に切り欠かれた切り欠き４６０ｇが設けられた構成を有している。この切欠き４６０ｇは水滴が飛散し、障害物となる凸部４６０ｇを乗り越えて貫通孔４６２に水滴が達した場合に、水滴を貫通孔４６２の下方である下流側に排出するためのものである。この切欠き４６０ｇは、物理量の流入方向の流線に沿う配置として、貫通孔４６２に下流側に配置することが好適である。
【０１２５】
５.  物理量検出装置３００の回路構成
５.１  物理量検出装置３００の回路構成の全体
図１１−１は物理量検出装置３００の回路図である。物理量検出装置３００は、流量検出回路６０１と、温湿度検出回路７０１を有している。
【０１２６】
流量検出回路６０１は、発熱体６０８を有する流量検出部６０２と処理部６０４とを備えている。処理部６０４は、流量検出部６０２の発熱体６０８の発熱量を制御すると共に、流量検出部６０２の出力に基づいて流量を表す信号を、端子６６２を介してマイコン４１５に出力する。前記処理を行うために、処理部６０４は、Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ(以下ＣＰＵと記す)６１２と入力回路６１４、出力回路６１６、補正値や計測値と流量との関係を表すデータを保持するメモリ６１８、一定電圧をそれぞれ必要な回路に供給する電源回路６２２を備えている。電源回路６２２には車載バッテリなどの外部電源から、端子６６４と図示していないグランド端子を介して直流電力が供給される。
【０１２７】
流量検出部６０２には被計測気体３０を熱するための発熱体６０８が設けられている。電源回路６２２から、発熱体６０８の電流供給回路を構成するトランジスタ６０６のコレクタに電圧Ｖ１が供給され、ＣＰＵ６１２から出力回路６１６を介して前記トランジスタ６０６のベースに制御信号が加えられ、この制御信号に基づいて前記トランジスタ６０６から端子６２４を介して発熱体６０８に電流が供給される。発熱体６０８に供給される電流量は前記ＣＰＵ６１２から出力回路６１６を介して発熱体６０８の電流供給回路を構成するトランジスタ６０６に加えられる制御信号により制御される。処理部６０４は、発熱体６０８で熱せられることにより被計測気体３０の温度が当初の温度より所定温度、例えば１００℃、だけ高くなるように発熱体６０８の発熱量を制御する。
【０１２８】
流量検出部６０２は、発熱体６０８の発熱量を制御するための発熱制御ブリッジ６４０と、流量を計測するための流量検知ブリッジ６５０と、を有している。発熱制御ブリッジ６４０の一端には、電源回路６２２から一定電圧Ｖ３が端子６２６を介して供給され、発熱制御ブリッジ６４０の他端はグランド端子６３０に接続されている。また流量検知ブリッジ６５０の一端には、電源回路６２２から一定電圧Ｖ２が端子６２５を介して供給され、流量検知ブリッジ６５０の他端はグランド端子６３０に接続されている。
【０１２９】
発熱制御ブリッジ６４０は、熱せられた被計測気体３０の温度に基づいて抵抗値が変化する測温抵抗体である抵抗６４２を有しており、抵抗６４２と抵抗６４４、抵抗６４６、抵抗６４８はブリッジ回路を構成している。抵抗６４２と抵抗６４６の交点Ａおよび抵抗６４４と抵抗６４８との交点Ｂの電位差が端子６２７および端子６２８を介して入力回路６１４に入力され、ＣＰＵ６１２は交点Ａと交点Ｂ間の電位差が所定値、この実施例ではゼロボルト、になるようにトランジスタ６０６から供給される電流を制御して発熱体６０８の発熱量を制御する。図１１−１に記載の流量検出回路６０１は、被計測気体３０のもとの温度に対して一定温度、例えば常に１００℃、高くなるように発熱体６０８で被計測気体３０を加熱する。この加熱制御を高精度に行えるように、発熱体６０８で温められた被計測気体３０の温度が当初の温度に対して一定温度、例えば常に１００℃、高くなったときに、前記交点Ａと交点Ｂ間の電位差がゼロボルトとなるように発熱制御ブリッジ６４０を構成する各抵抗の抵抗値が設定されている。従って、流量検出回路６０１では、ＣＰＵ６１２は交点Ａと交点Ｂ間の電位差がゼロボルトとなるよう発熱体６０８への供給電流を制御する。
【０１３０】
流量検知ブリッジ６５０は、抵抗６５２と抵抗６５４、抵抗６５６、抵抗６５８の４つの測温抵抗体で構成されている。これら４つの測温抵抗体は被計測気体３０の流れに沿って配置されており、抵抗６５２と抵抗６５４は発熱体６０８に対して被計測気体３０の流路における上流側に配置され、抵抗６５６と抵抗６５８は発熱体６０８に対して被計測気体３０の流路における下流側に配置されている。また計測精度を上げるために抵抗６５２と抵抗６５４は発熱体６０８までの距離が互いに略同じくなるように配置されており、抵抗６５６と抵抗６５８は発熱体６０８までの距離が互いに略同じくなるように配置されている。
【０１３１】
抵抗６５２と抵抗６５６との交点Ｃと、抵抗６５４と抵抗６５８との交点Ｄとの間の電位差が端子６３１と端子６３２を介して入力回路６１４に入力される。計測精度を高めるために、例えば被計測気体３０の流れがゼロの状態で、前記交点Ｃと交点Ｄとの間の電位差がゼロとなるように流量検知ブリッジ６５０の各抵抗が設定されている。従って前記交点Ｃと交点Ｄとの間の電位差が、例えばゼロボルトの状態では、ＣＰＵ６１２は被計測気体３０の流量がゼロとの計測結果に基づき、主通路１２４の流量がゼロを意味する電気信号を端子６６２から出力する。
【０１３２】
被計測気体３０が図１１−１の矢印方向に流れている場合、上流側に配置されている抵抗６５２や抵抗６５４は、被計測気体３０によって冷却され、被計測気体３０の下流側に配置されている抵抗６５６と抵抗６５８は、発熱体６０８により暖められた被計測気体３０により温められ、これら抵抗６５６と抵抗６５８の温度が上昇する。このため、流量検知ブリッジ６５０の交点Ｃと交点Ｄとの間に電位差が発生し、この電位差が端子６３１と端子６３２を介して、入力回路６１４に入力される。ＣＰＵ６１２は流量検知ブリッジ６５０の交点Ｃと交点Ｄとの間の電位差に基づいて、メモリ６１８に記憶されている前記電位差と主通路１２４の流量との関係を表すデータを検索し、主通路１２４の流量を求める。このようにして求められた主通路１２４の流量を表す電気信号が端子６６２を介して出力される。なお、図１１−１に示す端子６６４および端子６６２は新たに参照番号を記載しているが、先に説明した図９−１に示す接続端子４１２に含まれている。
【０１３３】
上記メモリ６１８には、上記交点Ｃと交点Ｄとの電位差と主通路１２４の流量との関係を表すデータが記憶されており、さらに回路基板４００の生産後に、気体の実測値に基づいて求められた、ばらつきなどの測定誤差の低減のための補正データが記憶されている。
【０１３４】
温湿度検出回路７０１は、温度センサ４５３と湿度センサ４２２から検出信号を入力するアンプ・Ａ／Ｄ等の入力回路と、出力回路と、補正値や温度と絶対湿度との関係を表すデータを保持するメモリと、一定電圧をそれぞれ必要な回路に供給する電源回路６２２を備えている。流量検出回路６０１と温湿度検出回路７０１から出力された信号は、マイコン４１５に入力される。マイコン４１５は、流量計算部、温度計算部、及び絶対湿度計算部を有しており、信号に基づいて被計測気体３０の物理量である、流量、温度、絶対湿度を算出し、ＥＣＵ２００に出力する。
【０１３５】
物理量検出装置３００とＥＣＵ２００との間は通信ケーブルで接続されており、ＳＥＮＴ、ＬＩＮ、ＣＡＮなどの通信規格によりディジタル信号を用いた通信が行われている。本実施例では、マイコン４１５からＬＩＮドライバ４２０に信号が入力され、ＬＩＮドライバ４２０からＬＩＮ通信が行われる。物理量検出装置３００のＬＩＮドライバからＥＣＵ２００に出力される情報は、単一または２線の通信ケーブルを用いてディジタル通信で重畳して出力される。
【０１３６】
マイコン４１５の絶対湿度計算部は、湿度センサ４２２から出力された相対湿度の情報と温度情報に基づいて絶対湿度を計算し、その絶対湿度を誤差に基づいて補正する処理を行う。絶対湿度計算部により計算された補正後の絶対湿度は、ＥＣＵ１８の制御部６２で種々のエンジン運転制御に用いられる。また、ＥＣＵ１８は、総合誤差の情報を直接種々のエンジン運転制御に用いることもできる。
【０１３７】
なお、上述の図１１に示す実施例では、物理量検出装置３００がＬＩＮドライバ４２０を有しており、ＬＩＮ通信を行う場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図１１−２に示すように、ＬＩＮ通信を用いずに、マイコン４１５と直接通信を行ってもよい。
【０１３８】
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、前記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。さらに、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【０１３９】
３０  被計測気体
１２４  主通路
３００  物理量検出装置
３０２  ハウジング
４００  回路基板
４０１  基板本体
４０３  突出部
４３０  計測用流路面
４３１  計測用流路面裏面
６０２  流量検出部
４０３a  凹部
４１８  合成樹脂
４５０  突出部
４５１  温度検出部
４５３  温度センサ
４６０  凸状突起
４６０ａ  凸部
４６０ｅ  スリット
４６０ｇ  切り欠き
４６１  レジストコート
４６２  貫通孔
【図１】
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【図２−１】
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【図２−２】
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【図２−３】
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【図２−４】
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【図２−５】
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【図２−６】
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【図３−１】
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【図３−２】
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【図３−３】
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【図３−４】
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【図３−５】
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【図４−１】
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【図４−２】
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【図５】
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【図６】
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【図７−１】
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【図７−２】
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【図７−３】
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【図７−４】
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【図７−５】
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【図７−６】
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【図７−７】
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【図８−１】
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【図８−２】
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【図８−３】
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【図９−１】
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【図９−２】
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【図９−３】
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【図９−４】
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【図９−５】
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【図９−６】
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【図９−７】
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【図９−８】
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【図１０−１】
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【図１０−２】
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【図１０−３】
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【図１０−４】
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【図１１−１】
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【図１１−２】
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【図１２−１（ａ）】
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【図１２−１（ｂ）】
2017073272.tif 000044
【図１２−１（ｃ）】
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【図１２−２（ａ）】
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【図１２−２（ｂ）】
2017073272.tif 000047
【図１２−２（ｃ）】
2017073272.tif 000048
【図１２−３（ａ）】
2017073272.tif 000049
【図１２−３（ｂ）】
2017073272.tif 000050
【図１２−４（ａ）】
2017073272.tif 000051
【図１２−４（ｂ）】
2017073272.tif 000052
【図１２−４（ｃ）】
2017073272.tif 000053
【図１２−５（ａ）】
2017073272.tif 000054
【図１２−５（ｂ）】
2017073272.tif 000055
【図１２−６】
2017073272.tif 000056
【図１３−１（ａ）】
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【図１３−１（ｂ）】
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【図１３−２（ａ）】
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【図１３−２（ｂ）】
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【図１４−１（ａ）】
2017073272.tif 000061
【図１４−１（ｂ）】
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【図１４−２（ａ）】
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【図１４−２（ｂ）】
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【国際調査報告】
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