(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被計測気体が流れる通路内で、該通路を流れる被計測気体との間で熱伝達面を介して熱伝達を行うことにより、前記被計測気体の流量を計測する熱式流量計であって、
前記熱伝達面を形成する薄膜領域が設けられた半導体部材と、
前記薄膜領域に設けられて前記被計測気体を加熱する発熱体と、
前記薄膜領域でかつ前記発熱体よりも上流側の領域である上流領域における前記被計測気体の流れ方向の温度差と、前記薄膜領域でかつ前記発熱体よりも下流側の領域である下流領域における前記被計測気体の流れ方向の温度差の少なくとも一方を検出する温度差検出手段と、
該温度差検出手段により検出した温度差に基づいて前記薄膜領域の熱容量を算出する熱容量算出手段と、
該熱容量算出手段により算出した熱容量に基づいて前記薄膜領域の熱伝導率の変化量を推測する熱伝導率変化量推測手段と、
を有することを特徴とする熱式流量計。
【請求項２】
前記上流領域に配置された上流温度検出手段と、
前記下流領域に配置された下流温度検出手段と、
前記上流温度検出手段により検出した上流温度と前記下流温度検出手段により検出した下流温度に基づいて前記被計測気体の流量を算出する流量算出手段と、
該流量算出部により算出した前記被計測気体の流量を、前記熱伝導率変化量推測手段により推測した前記熱伝導率変化量に基づいて補正する補正手段と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の熱式流量計。
【請求項３】
前記上流温度検出手段は、前記被計測気体の流れ方向上流側と下流側に分かれて配置される第１上流測温抵抗体と第２上流測温抵抗体を有し、
前記下流温度検出手段は、前記被計測気体の流れ方向上流側と下流側に分かれて配置される第１下流測温抵抗体と第２下流測温抵抗体を有し、
前記第１上流測温抵抗体と前記第１下流測温抵抗体により第１流量検知ブリッジ回路が形成され、
前記第２上流測温抵抗体と前記第２下流測温抵抗体により第２流量検知ブリッジ回路が形成され、
前記流量算出手段は、前記第１上流測温抵抗体と前記第１下流測温抵抗体との第１電位差、及び、前記第２上流測温抵抗体と前記第２下流測温抵抗体との第２電位差の少なくとも一方に基づいて前記上流温度と前記下流温度との温度差を算出し、該算出した温度差に基づいて前記被計測気体の流量を算出し、
前記温度差検出手段は、前記第１電位差及び前記第２電位差に基づいて、前記上流領域における前記被計測気体の流れ方向の温度差と、前記下流領域における前記被計測気体の流れ方向の温度差の少なくとも一方を検出することを特徴とする請求項２に記載の熱式流量計。
【請求項４】
前記第１上流測温抵抗体と前記第２上流測温抵抗体は、前記第１上流測温抵抗体よりも前記第２上流測温抵抗体の方が上流に配置され、
前記第１下流測温抵抗体と前記第２下流測温抵抗体は、前記第１下流測温抵抗体よりも前記第２下流測温抵抗体の方が下流に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の熱式流量計。
【請求項５】
前記第１上流測温抵抗体と前記第２上流測温抵抗体は、前記第１上流測温抵抗体よりも前記第２上流測温抵抗体の方が上流に配置され、
前記第１下流測温抵抗体と前記第２下流測温抵抗体は、前記第２下流測温抵抗体よりも前記第１下流測温抵抗体の方が下流に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の熱式流量計。
【請求項６】
前記第１上流測温抵抗体と前記第２上流測温抵抗体は、前記第１上流測温抵抗体よりも前記第２上流測温抵抗体の方が上流に配置され、
前記第２下流測温抵抗体の一部が前記発熱体の近傍位置に配置され、
該第２下流測温抵抗体の一部の下流側に前記第１下流測温抵抗体の一部が配置され、
該第１下流測温抵抗体の一部の下流側に前記第２下流測温抵抗体の残りの一部が配置され、
該第２下流測温抵抗体の残りの一部の下流側に前記第１下流測温抵抗体の残りの一部が配置されていることを特徴とする請求項３に記載の熱式流量計。
【請求項７】
前記上流温度検出手段は、前記薄膜領域内でかつ前記発熱体よりも上流に測温接点が配置された上流感知用熱電対を有し、
前記下流温度検出手段は、前記薄膜領域内でかつ前記発熱体よりも下流に測温接点が配置された下流感知用熱電対を有し、
前記上流感知用熱電対の測温接点は、前記被計測気体の流れ方向上流側と下流側に分かれて配置される第１上流測温接点と第２上流測温接点を有し、
前記流量算出手段は、前記上流感知用熱電対により検出した上流温度と前記下流感知用熱電対により検出した下流温度との温度差を算出し、該算出した温度差に基づいて前記被計測気体の流量を算出し、
前記温度差検出手段は、前記第１上流測温接点の温度と前記第２上流測温接点の温度を用いて、前記上流領域における前記被計測気体の流れ方向の温度差を検出することを特徴とする請求項２に記載の熱式流量計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱式流量計に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ヒータの上流側と下流側に配置された熱電対により検出した互いの検出温度の温度差から被計測気体の流量を検出する流量センサの技術が開示されている。例えば被計測気体に含まれるカーボンやオイルミストなどの汚損物が、ヒータ及び熱電対が設けられている熱伝達面に付着して堆積すると熱容量が増加し、出力特性が出荷時と比較して変化し、検出精度に誤差が生じる。
【０００３】
特許文献２には、半導体基板のダイヤフラムよりも上流側に配置された監視用熱電対と、ダイヤフラムに配置された感知用熱電対との温度差からヒータ上流側の温度を検出し、その温度の変化量に基づいて熱伝達面への汚損物の堆積量を推定する旨の技術が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２７９０３６号公報
【特許文献２】ＥＰ１０６５４７５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、汚損物は、熱伝達面に均一に堆積するのではなく、濃淡を形成するように堆積する。これは、被計測気体に含まれる汚損物が、ヒータによって形成される温度勾配によって高温側から低温側に向かう熱泳動力を受け、結果として熱伝達面のヒータ近傍位置に集中的に付着することによる。したがって、特許文献２の技術のように、温度勾配の形成範囲であるダイヤフラムよりも上流側で測定した温度とダイヤフラム上の温度との差から汚損物の堆積量を推定した場合に、十分な推定精度を得ることは難しい。また、汚損物の種類に応じて温度の変化量も異なるので、汚損物の堆積量を正確に推定することはできない。
【０００６】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、汚損物が堆積した場合であっても、流量の高い検出精度を維持できる熱式流量計を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する本発明の熱式流量計は、被計測気体が流れる通路内で、該通路を流れる被計測気体との間で熱伝達面を介して熱伝達を行うことにより、前記被計測気体の流量を計測する熱式流量計であって、前記熱伝達面を形成する薄膜領域が設けられた半導体部材と、前記薄膜領域に設けられて前記被計測気体を加熱する発熱体と、前記薄膜領域でかつ前記発熱体よりも上流側の領域である上流領域における前記被計測気体の流れ方向の温度差と、前記薄膜領域でかつ前記発熱体よりも下流側の領域である下流領域における前記被計測気体の流れ方向の温度差の少なくとも一方を検出する温度差検出手段と、該温度差検出手段により検出した温度差に基づいて前記薄膜領域の熱容量を算出する熱容量算出手段と、該熱容量算出手段により算出した熱容量に基づいて前記薄膜領域の熱伝導率の変化量を推測する熱伝導率変化量推測手段とを有することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、例えば薄膜領域の熱伝達面に汚損物が堆積した場合に、熱伝導率の変化量に基づいて流量検出量を補正することができ、流量の高い検出精度を維持できる。なお、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】
【０００９】
【図１】内燃機関制御システムに本発明に係る熱式流量計を使用した一実施例を示すシステム図である。
【図２】熱式流量計の外観を示す図であり、図２（Ａ）は左側面図、図２（Ｂ）は正面図である。
【図３】熱式流量計の外観を示す図であり、図３（Ａ）は右側面図、図３（Ｂ）は背面図である。
【図４】熱式流量計の外観を示す図であり、図４（Ａ）は平面図、図４（Ｂ）は下面図である。
【図５】熱式流量計のハウジングを示す図であり、図５（Ａ）はハウジングの左側面図であり、図５（Ｂ）はハウジングの正面図である。
【図６】熱式流量計のハウジングを示す図であり、図６（Ａ）はハウジングの右側面図であり、図６（Ｂ）はハウジングの背面図である。
【図７】表カバーの外観を示す図であり、図７（Ａ）は左側面図、図７（Ｂ）は正面図、図７（Ｃ）は平面図である。
【図８】裏カバー３０４の外観を示す図であり、図８（Ａ）は左側面図、図８（Ｂ）は正面図、図８（Ｃ）は平面図である。
【図９】回路パッケージの外観図であり、図９（Ａ）は左側面図、図９（Ｂ）は正面図、図９（Ｃ）は背面図である。
【図１０】熱式流量計の流量検出回路の一実施例を示す回路図である。
【図１１】流量検出回路の回路パターンの一実施例を示す図である。
【図１２】流量検出回路の回路パターンの一実施例を示す図である。
【図１３】流量検出回路の回路パターンの一実施例を示す図である。
【図１４】熱式流量計の流量検出回路の一実施例を示す回路構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に説明する、発明を実施するための形態（以下実施例と記す）は、実際の製品として要望されている色々な課題を解決しており、特に車両の吸入空気量を計測する計測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、色々な効果を奏している。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色々な効果の内の一つが、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色々な効果について、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。
【００１１】
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。
【００１２】
１.  内燃機関制御システムに本発明に係る熱式流量計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、本発明に係る熱式流量計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。前記燃焼室に導かれる吸入空気である被計測気体３０の流量は本発明に係る熱式流量計３００で計測され、計測された流量に基づいて燃料噴射弁１５２より燃料が供給され、吸入空気である被計測気体３０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、吸入弁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。
【００１３】
近年、多くの車では排気浄化や燃費向上に優れた方式として、内燃機関のシリンダヘッドに燃料噴射弁１５２を取り付け、燃料噴射弁１５２から各燃焼室に燃料を直接噴射する方式が採用されている。熱式流量計３００は、図１に示す内燃機関の吸気ポートに燃料を噴射する方式だけでなく、各燃焼室に燃料を直接噴射する方式にも同様に使用できる。両方式とも熱式流量計３００の使用方法を含めた制御パラメータの計測方法および燃料供給量や点火時期を含めた内燃機関の制御方法の基本概念は略同じであり、両方式の代表例として吸気ポートに燃料を噴射する方式を図１に示す。
【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の流量および温度が、熱式流量計３００により計測され、熱式流量計３００から吸入空気の流量および温度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、熱式流量計３００の出力である吸入空気の流量、および回転角度センサ１４６の出力に基づき計測された内燃機関の回転速度、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、実際にはさらに熱式流量計３００で計測される吸気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  熱式流量計の計測精度向上の重要性と熱式流量計の搭載環境
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熱式流量計３００の出力を主パラメータとして演算される。従って熱式流量計３００の計測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。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熱式流量計３００により計測される吸入空気である被計測気体３０の流量の計測精度の向上が極めて重要である。また熱式流量計３００が高い信頼性を維持していることも大切である。
【００１８】
熱式流量計３００が搭載される車両は温度変化の大きい環境で使用され、また風雨や雪の中で使用される。雪道を車が走行する場合には、凍結防止剤が散布された道路を走行することとなる。熱式流量計３００は、その使用環境における温度変化への対応や、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。さらに熱式流量計３００は内燃機関の振動を受ける環境に設置される。振動に対しても高い信頼性の維持が求められる。
【００１９】
また熱式流量計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、熱式流量計３００に伝わる。熱式流量計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計測するので、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。
【００２０】
車に搭載される熱式流量計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。熱式流量計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。
【００２１】
２.  熱式流量計３００の構成
２.１  熱式流量計３００の外観構造
図２および図３、図４は、熱式流量計３００の外観を示す図であり、図２（Ａ）は熱式流量計３００の左側面図、図２（Ｂ）は正面図、図３（Ａ）は右側面図、図３（Ｂ）は背面図、図４（Ａ）は平面図、図４（Ｂ）は下面図である。熱式流量計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、熱式流量計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３１２と、外部機器との電気的な接続を行うための外部端子３０６を有する外部接続部３０５と、流量等を計測するための計測部３１０を備えている。計測部３１０の内部には、副通路を作るための副通路溝が設けられており、さらに計測部３１０の内部には、主通路１２４を流れる被計測気体３０の流量を計測するための流量検出部６０２（図１１参照）や主通路１２４を流れる被計測気体３０の温度を計測するための温度検出部４５２を備える回路パッケージ４００が設けられている。
【００２２】
２.２  熱式流量計３００の外観構造に基づく効果
熱式流量計３００の入口３５０が、フランジ３１２から主通路１２４の中心方向に向かって延びる計測部３１０の先端側に設けられているので、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副通路に取り込むことができる。このため熱式流量計３００は主通路１２４の内壁面から離れた部分の気体の流量や温度を測定することができ、熱などの影響による計測精度の低下を抑制できる。主通路１２４の内壁面近傍では、主通路１２４の温度の影響を受け易く、気体の本来の温度に対して被計測気体３０の温度が異なる状態となり、主通路１２４内の主気体の平均的な状態と異なることになる。特に主通路１２４がエンジンの吸気ボディである場合は、エンジンからの熱の影響を受け、高温に維持されていることが多い。このため主通路１２４の内壁面近傍の気体は、主通路１２４の本来の気温に対して高いことが多く、計測精度を低下させる要因となる。
【００２３】
主通路１２４の内壁面近傍では流体抵抗が大きく、主通路１２４の平均的な流速に比べ、流速が低くなる。このため主通路１２４の内壁面近傍の気体を被計測気体３０として副通路に取り込むと、主通路１２４の平均的な流速に対する流速の低下が計測誤差につながる恐れがある。図２乃至図４に示す熱式流量計３００では、フランジ３１２から主通路１２４の中央に向かって延びる薄くて長い計測部３１０の先端部に入口３５０が設けられているので、内壁面近傍の流速低下に関係する計測誤差を低減できる。また、図２乃至図４に示す熱式流量計３００では、フランジ３１２から主通路１２４の中央に向かって延びる計測部３１０の先端部に入口３５０が設けられているだけでなく、副通路の出口も計測部３１０の先端部に設けられているので、さらに計測誤差を低減することができる。
【００２４】
熱式流量計３００の計測部３１０はフランジ３１２から主通路１２４の中心方向に向かって長く延びる形状を成し、その先端部には吸入空気などの被計測気体３０の一部を副通路に取り込むための入口３５０と副通路から被計測気体３０を主通路１２４に戻すための出口３５２が設けられている。計測部３１０は主通路１２４の外壁から中央に向かう軸に沿って長く延びる形状を成しているが、幅は、図２（Ａ）および図３（Ａ）に記載の如く、狭い形状を成している。即ち熱式流量計３００の計測部３１０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、熱式流量計３００は十分な長さの副通路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、熱式流量計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。
【００２５】
２.３  温度検出部４５２の構造
計測部３１０の先端側に設けられた副通路よりもフランジ３１２側の方に位置して、図２および図３に示すように、被計測気体３０の流れの上流側に向かって開口する入口３４３が成形されており、入口３４３の内部には被計測気体３０の温度を計測するための温度検出部４５２が配置されている。入口３４３が設けられている計測部３１０の中央部では、ハウジング３０２を構成する計測部３１０内の上流側外壁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から温度検出部４５２が上流側に向かって突出する形状を成している。また前記窪み形状の外壁の両側部には表カバー３０３と裏カバー３０４が設けられており、前記表カバー３０３と裏カバー３０４の上流側端部が、前記窪み形状の外壁より上流側に向かって突出した形状を成している。このため前記窪み形状の外壁とその両側の表カバー３０３と裏カバー３０４とにより、被計測気体３０を取り込むための入口３４３が成形される。入口３４３から取り込まれた被計測気体３０は入口３４３の内部に設けられた温度検出部４５２に接触することで、温度検出部４５２によって温度が計測される。さらに窪み形状を成すハウジング３０２の外壁から上流側に突出した温度検出部４５２を支える部分に沿って被計測気体３０が流れ、表カバー３０３と裏カバー３０４に設けられた表側出口３４４および裏側出口３４５が主通路１２４に排出される。
【００２６】
２.４  フランジ３１２の構造と効果
フランジ３１２には、その下面である主通路１２４と対向する部分に、窪み３１４が複数個設けられており、主通路１２４との間の熱伝達を低減し、熱式流量計３００が熱の影響を受け難くしている。フランジ３１２のねじ孔３１３は熱式流量計３００を主通路１２４に固定するためのもので、これらのねじ孔３１３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３１３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、熱式流量計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。さらにまた前記窪み３１４は、熱伝導の低減効果だけでなく、ハウジング３０２の成形時にフランジ３１２を構成する樹脂の収縮の影響を低減する作用をしている。
【００２７】
フランジ３１２の計測部３１０側に熱絶縁部３１５が設けられている。熱式流量計３００の計測部３１０は、主通路１２４に設けられた取り付け孔から内部に挿入され、熱絶縁部３１５は主通路１２４の前記取り付け孔の内面に対向する。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温度検出部４５２や後述する流量計測に影響を及ぼすと、計測精度が低下する。このため主通路１２４の孔内面と近接する熱絶縁部３１５には、窪み３１６が複数個並べて設けられており、隣接する窪み３１６間の前記孔内面と近接する熱絶縁部３１５の幅は極めて薄く、窪み３１６の流体の流れ方向の幅の３分の１以下である。これにより温度の影響を低減できる。また熱絶縁部３１５の部分は樹脂が厚くなる。ハウジング３０２の樹脂モールド時に、樹脂が高温状態から低温に冷えて硬化する際に体積収縮が生じ、応力の発生による歪が生じる。熱絶縁部３１５に窪み３１６を成形することで体積収縮をより均一化でき、応力集中を低減できる。
【００２８】
熱式流量計３００の計測部３１０は、主通路１２４に設けられた取り付け孔から内部に挿入され、熱式流量計３００のフランジ３１２によりねじで主通路１２４に固定される。主通路１２４に設けられた取り付け孔に対して所定の位置関係で熱式流量計３００が固定されることが望ましい。フランジ３１２に設けた窪み３１４を、主通路１２４と熱式流量計３００との位置決めに使用できる。主通路１２４に凸部を成形することで、前記凸部と窪み３１４とが嵌め込みの関係を有する形状とすることが可能となり、熱式流量計３００を正確な位置で主通路１２４に固定できる。
【００２９】
２.５  外部接続部３０５およびフランジ３１２の構造と効果
図４（Ａ）は熱式流量計３００の平面図である。外部接続部３０５の内部に４本の外部端子３０６と補正用端子３０７が設けられている。外部端子３０６は熱式流量計３００の計測結果である流量と温度を出力するための端子および熱式流量計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である。補正用端子３０７は生産された熱式流量計３００の計測を行い、それぞれの熱式流量計３００に関する補正値を求めて、熱式流量計３００内部のメモリに補正値を記憶するのに使用する端子であり、その後の熱式流量計３００の計測動作では上述のメモリに記憶された補正値を表す補正データが使用され、この補正用端子３０７は使用されない。従って外部端子３０６が他の外部機器との接続において、補正用端子３０７が邪魔にならないように、補正用端子３０７は外部端子３０６とは異なる形状をしている。この実施例では外部端子３０６より補正用端子３０７が短い形状をしており、外部端子３０６に接続される外部機器への接続端子が外部接続部３０５に挿入されても、接続の障害にならないようになっている。また外部接続部３０５の内部には外部端子３０６に沿って複数個の窪み３０８が設けられており、これら窪み３０８は、フランジ３１２の材料である樹脂が冷えて固まる時の樹脂の収縮による応力集中を低減するためのものである。
【００３０】
熱式流量計３００の計測動作中に使用する外部端子３０６に加えて、補正用端子３０７を設けることで、熱式流量計３００の出荷前にそれぞれについて特性を計測し、製品のばらつきを計測し、ばらつきを低減するための補正値を熱式流量計３００内部のメモリに記憶することが可能となる。上記補正値の設定工程の後、補正用端子３０７が外部端子３０６と外部機器との接続の邪魔にならないように、補正用端子３０７は外部端子３０６とは異なる形状に作られている。このようにして熱式流量計３００はその出荷前にそれぞれについてのばらつきを低減でき、計測精度の向上を図ることができる。
【００３１】
３.  ハウジング３０２の全体構造とその効果
３.１  副通路と流量検出部の構造と効果
熱式流量計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の状態を図５および図６に示す。図５（Ａ）はハウジング３０２の左側面図であり、図５（Ｂ）はハウジング３０２の正面図であり、図６（Ａ）はハウジング３０２の右側面図であり、図６（Ｂ）はハウジング３０２の背面図である。ハウジング３０２はフランジ３１２から計測部３１０が主通路１２４の中心方向に延びる構造を成しており、その先端側に副通路を成形するための副通路溝が設けられている。この実施例ではハウジング３０２の表裏両面に副通路溝が設けられており、図５（Ｂ）に表側副通路溝３３２を示し、図６（Ｂ）に裏側副通路溝３３４を示す。副通路の入口３５０を成形するための入口溝３５１と出口３５２を成形するための出口溝３５３が、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として入口３５０から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。実施例の熱式流量計３００ではこのような影響を受け難いので、計測精度の低下を抑制できる。
【００３２】
上述した表側副通路溝３３２や裏側副通路溝３３４で作られる副通路は外壁窪み部３６６や上流側外壁３３５や下流側外壁３３６により熱絶縁部３１５に繋がっている。また上流側外壁３３５には上流側突起３１７が設けられ、下流側外壁３３６には下流側突起３１８が設けられている。このような構造により、フランジ３１２で熱式流量計３００が主通路１２４に固定されることにより、回路パッケージ４００を有する計測部３１０が高い信頼性を持って主通路１２４に固定される。
【００３３】
この実施例ではハウジング３０２に副通路を成形するための副通路溝を設けており、カバーをハウジング３０２の表面及び裏面にかぶせることにより、副通路溝とカバーとにより副通路が完成する構成としている。このような構造とすることで、ハウジング３０２の樹脂モールド工程でハウジング３０２の一部としてすべての副通路溝を成形することができる。またハウジング３０２の成形時にハウジング３０２の両面に金型が設けられるので、この両方の金型を使用することにより、表側副通路溝３３２と裏側副通路溝３３４の両方をハウジング３０２の一部として全て成形することが可能となる。ハウジング３０２の両面に表カバー３０３と裏カバー３０４を設けることでハウジング３０２の両面の副通路を完成させることができる。金型を利用してハウジング３０２の両面に表側副通路溝３３２と裏側副通路溝３３４を成形することで高い精度で副通路を成形できる。また高い生産性が得られる。
【００３４】
図６（Ｂ）において主通路１２４を流れる被計測気体３０の一部が入口３５０を成形する入口溝３５１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。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、溝に沿って流れるにつれ表側の方向に被計測気体３０は徐々に移動する。特に裏側副通路溝３３４は回路パッケージ４００の上流部３４２で急激に深くなる急傾斜部３４７が設けられていて、質量の小さい空気の一部は急傾斜部３４７に沿って移動し、回路パッケージ４００の上流部３４２で図５（Ｂ）に記載の計測用流路面４３０の方を流れる。一方質量の大きい異物は慣性力によって急激な進路変更が困難なため、図６（Ｂ）に示す計測用流路面裏面４０３の方を移動する。その後回路パッケージ４００の下流部３４１を通り、図５（Ｂ）に記載の計測用流路面４３０の方を流れる。
【００３５】
この実施例では、裏側副通路溝３３４で構成される流路は曲線を描きながらハウジング３０２の先端部からフランジ方向に向かい、最もフランジ側の位置では副通路を流れる気体は主通路１２４の流れに対して逆方向の流れとなり、この逆方向の流れの部分で一方側である裏面側の副通路が、他方側である表面側に成形された副通路につながる。このようにすることで、回路パッケージ４００の熱伝達面露出部４３６の副通路への固定が容易となり、さらに被計測気体３０を主通路１２４の中央部に近い位置で取り込むことが容易となる。
【００３６】
この実施例では、流量を計測するための計測用流路面４３０の流れ方向における前後に裏側副通路溝３３４と表側副通路溝３３２とに貫通する構成から成り、かつ回路パッケージ４００の先端側はハウジング３０２で支持した構成ではなく空洞部３８２を有し、回路パッケージ４００の上流部３４２の空間と回路パッケージ４００の下流部３４１の空間が繋がった構成である。この回路パッケージ４００の上流部３４２と回路パッケージ４００の下流部３４１を貫通する構成として、ハウジング３０２の一方面に成形した裏側副通路溝３３４からハウジング３０２の他方の面に成形した表側副通路溝３３２へ被計測気体３０が移動する形状で副通路を成形している。このような構成とすることで、１回の樹脂モールド工程でハウジング３０２の両面に副通路溝を成形でき、また両面の副通路溝を繋ぐ構造を合わせて成形することが可能となる。
【００３７】
ハウジング３０２の成形時には、回路パッケージ４００に形成された計測用流路面４３０の両側を成型金型でクランプすることで回路パッケージ４００の上流部３４２と回路パッケージ４００の下流部３４１を貫通する構成を形成することができると共に、ハウジング３０２の樹脂モールド成形と同時に、回路パッケージ４００をハウジング３０２に実装することができる。このようにハウジング３０２の成形金型に回路パッケージ４００をインサートして成形することにより、副通路に対して回路パッケージ４００及び熱伝達面露出部４３６を高精度に実装することが可能となる。
【００３８】
この実施例では、この回路パッケージ４００の上流部３４２と回路パッケージ４００の下流部３４１を貫通する構成としている。しかし、回路パッケージ４００の上流部３４２と下流部３４１どちらか一方を貫通した構成とすることで、裏側副通路溝３３４と表側副通路溝３３２とをつなぐ副通路形状を１回の樹脂モールド工程で成形することも可能である。
【００３９】
なお、裏側副通路溝３３４の両側には裏側副通路内周壁３９１と裏側副通路外周壁３９２が設けられ、これら裏側副通路内周壁３９１と裏側副通路外周壁３９２のそれぞれの高さ方向の先端部と裏カバー３０４の内側面とが密着することで、ハウジング３０２の裏側副通路が成形される。また表側副通路溝３３２の両側には表側副通路内周壁３９３と表側副通路外周壁３９４が設けられ、これら表側副通路内周壁３９３と表側副通路外周壁３９４の高さ方向の先端部と表カバー３０３の内側面とが密着することで、ハウジング３０２の表側副通路が成形される。
【００４０】
この実施例では、計測用流路面４３０とその背面の両方に分かれて被計測気体３０が流れ、一方側に流量を計測する熱伝達面露出部４３６を設けているが、被計測気体３０を２つの通路に分けるのではなく、計測用流路面４３０の表面側のみを通過するようにしても良い。主通路１２４の流れ方向の第１軸に対してこれを横切る方向の第２軸に沿うように副通路を曲げることにより、被計測気体３０に混入する異物を、第２軸の曲りの小さい片側に寄せることができ、第２軸の曲りの大きい方に計測用流路面４３０および熱伝達面露出部４３６を設けることにより、異物の影響を低減できる。
【００４１】
またこの実施例では表側副通路溝３３２と裏側副通路溝３３４の繋ぎの部分に計測用流路面４３０および熱伝達面露出部４３６を設けている。しかし表側副通路溝３３２と裏側副通路溝３３４の繋ぎの部分ではなく、表側副通路溝３３２にあるいは、裏側副通路溝３３４に設けても良い。
【００４２】
図５および図６で、上流側外壁３３５が温度検出部４５２の根元部で下流側に窪む形状を成す、外壁窪み部３６６を備えている。この外壁窪み部３６６により、温度検出部４５２と外壁窪み部３６６との間の距離が長くなり、上流側外壁３３５を介して伝わってくる熱の影響を低減できる。
【００４３】
３.２  表カバー３０３と裏カバー３０４の形状と効果
図７は表カバー３０３の外観を示す図であり、図７（Ａ）は左側面図、図７（Ｂ）は正面図、図７（Ｃ）は平面図である。図８は裏カバー３０４の外観を示す図であり、図８（Ａ）は左側面図、図８（Ｂ）は正面図、図８（Ｃ）は平面図である。図７および図８において、表カバー３０３や裏カバー３０４はハウジング３０２の副通路溝を塞ぐことにより、副通路を作るのに使用される。また突起部３５６を備え、流路に絞りを設けるために使用される。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。また、表カバー３０３と裏カバー３０４には、突起部３８０と突起部３８１が形成されており、ハウジング３０２の嵌合した際に、図５（Ｂ）及び図６（Ｂ）に表記した回路パッケージ４００の先端側の空洞部３８２の隙間を埋めると同時に回路パッケージ４００の先端部を覆う構成となる。
【００４４】
図７や図８に示す表カバー３０３や裏カバー３０４には、表保護部３２２や裏保護部３２５が成形されている。図２や図３に示すように入口３４３の表側側面に表カバー３０３に設けられた表保護部３２２が配置され、また入口３４３の裏側側面に、裏カバー３０４に設けられた裏保護部３２５が配置されている。入口３４３内部に配置されている温度検出部４５２が表保護部３２２と裏保護部３２５で保護され、生産中および車への搭載時に温度検出部４５２が何かとぶつかることなどによる温度検出部４５２の機械的な損傷を防止できる。
【００４５】
表カバー３０３の内側面には突起部３５６が設けられ、突起部３５６は計測用流路面４３０に対向して配置され、副通路の流路の軸に沿う方向に長く延びた形状をしている。突起部３５６の断面形状は、突起部の頂点を境に下流側に向かって傾斜になっていてもよい。計測用流路面４３０と突起部３５６とにより上述した流路３８６に絞りが成形され、被計測気体３０に生じている渦を減少させ、層流に生じさせる作用をする。この実施例では、絞り部分を有する副通路を、溝の部分と溝を塞いで絞りを備えた流路を完成する蓋の部分とにわけ、溝の部分を、ハウジング３０２を成形するための第２樹脂モールド工程で作り、次に突起部３５６を有する表カバー３０３を他の樹脂モールド工程で成形し、表カバー３０３を溝の蓋として溝を覆うことにより、副通路を作っている。ハウジング３０２を成形する第２樹脂モールド工程で、計測用流路面４３０を有する回路パッケージ４００のハウジング３０２への固定も行っている。このように形状の複雑な溝の成形を樹脂モールド工程で行い、絞りのための突起部３５６を表カバー３０３に設けることで、高い精度で流路３８６を成形することができる。また溝と計測用流路面４３０や熱伝達面露出部４３６の配置関係を高い精度で維持できるので、量産品においてのばらつきを小さくでき、結果として高い計測結果が得られる。また生産性も向上する。
【００４６】
裏カバー３０４と計測用流路面裏面４３１による流路３８７の成形も同様である。流路３８７の溝部分と蓋部分とに分け、溝部分をハウジング３０２を成形する第２樹脂モールド工程で作り、裏カバー３０４で溝を覆うことにより、流路３８７を成形している。流路３８７をこのようにして作ることにより、流路３８７を高精度で作ることができ、生産性も向上する。
【００４７】
３.３  回路パッケージ４００のハウジング３０２による固定構造と効果
次に再び図５および図６を参照して、回路パッケージ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、例えば図５および図６に示す実施例では、表側副通路溝３３２と裏側副通路溝３３４のつながりの部分に、回路パッケージ４００の表面に成形された計測用流路面４３０が配置されるように、回路パッケージ４００がハウジング３０２に配置され固定されている。回路パッケージ４００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、副通路溝より少しフランジ３１２側に、回路パッケージ４００をハウジング３０２に埋設固定するための固定部３７２として設けられている。固定部３７２は第１樹脂モールド工程により成形された回路パッケージ４００の外周を覆うようにして埋設している。
【００４８】
図５（Ｂ）に示す如く、回路パッケージ４００は固定部３７２により固定されている。固定部３７２は表カバー３０３に接する高さの面と薄肉部３７６により回路パッケージ４００を包含している。３７６の箇所を覆う樹脂の厚みを薄肉にすることで、固定部３７２の成形時に樹脂の温度が冷える時の収縮を緩和することができると共に、回路パッケージ４００に加わる応力の集中を低減できる効果がある。図６（Ｂ）に示すとおり、回路パッケージ４００の裏側も上述のような形状とすると、より効果が得られる。
【００４９】
また、回路パッケージ４００の全面を、ハウジング３０２を成形する樹脂で覆うのではなく、固定部３７２のフランジ３１２側に、回路パッケージ４００の外壁が露出する部分を設けている。この図５および図６の実施例では、回路パッケージ４００の外周面の内のハウジング３０２の樹脂に包含される部分の面積より、ハウジング３０２の樹脂に包含されないでハウジング３０２の樹脂から露出している面積の方が広くなっている。また回路パッケージ４００の計測用流路面４３０の部分も、ハウジング３０２を形成している樹脂から露出している。
【００５０】
回路パッケージ４００の外壁を帯状に全周にわたって覆っている固定部３７２の一部を薄肉とすることで、ハウジング３０２を成形するための第２樹脂モールド工程において、回路パッケージ４００の周囲を包含するようにして固定部３７２を硬化させる過程での体積収縮による過度な応力の集中を低減している。過度な応力の集中は回路パッケージ４００に対しても悪影響を及ぼす可能性がある。
【００５１】
回路パッケージ４００とフランジ３１２との間に空隙が成形され、この空隙部分が端子接続部３２０として作用している。この端子接続部３２０で回路パッケージ４００の接続端子４１２と外部端子３０６のハウジング３０２側に位置する外部端子内端３６１とがそれぞれスポット溶接あるいはレーザ溶接などにより電気的に接続される。端子接続部３２０の空隙は上述したようにハウジング３０２から回路パッケージ４００への熱伝達を抑制する効果を奏すると共に、回路パッケージ４００の接続端子４１２と外部端子３０６の外部端子内端３６１との接続作業のために使用可能なスペースとして確保されている。
【００５２】
４.  回路パッケージ４００の外観
４.１  熱伝達面露出部４３６を備える計測用流路面４３０の成形
図９に第１樹脂モールド工程で作られる回路パッケージ４００の外観を示す。なお、回路パッケージ４００の外観上に記載した斜線部分は、第１樹脂モールド工程で回路パッケージ４００を製造した後に、第２樹脂モールド工程でハウジング３０２を成形する際に、第２樹脂モールド工程で使用される樹脂により回路パッケージ４００が覆われる固定面４３２を示す。図９（Ａ）は回路パッケージ４００の左側面図、図９（Ｂ）は回路パッケージ４００の正面図、図９（Ｃ）は回路パッケージ４００の背面図である。回路パッケージ４００は、後述する流量検出部６０２や処理部６０４を内蔵し、熱硬化性樹脂でこれらがモールドされ、一体成形される。
【００５３】
図９（Ｂ）に示す回路パッケージ４００の表面には、被計測気体３０を流すための面として作用する計測用流路面４３０が被計測気体３０の流れ方向に長く伸びる形状で成形されている。この実施例では計測用流路面４３０は、被計測気体３０の流れ方向に長く延びる長方形を成している。この計測用流路面４３０は、図９（Ａ）に示す如く、他の部分より薄く作られていて、その一部に熱伝達面露出部４３６が設けられている。内蔵されている流量検出部６０２は、熱伝達面露出部４３６を介して被計測気体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。
【００５４】
内蔵されている流量検出部６０２（図１１参照）が高精度で被計測気体３０の状態を計測するには、熱伝達面露出部４３６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。このため熱伝達面露出部４３６の流路側面と気体を導く計測用流路面４３０の面との段差はない方が好ましい。このような構成により、流量計測精度を高精度に保ちつつ、流量検出部６０２に不均等な応力および歪が作用するのを抑制することが可能となる。なお、上記段差は流量計測精度に影響を与えない程度の段差であれば設けてもよい。
【００５５】
熱伝達面露出部４３６を有する計測用流路面４３０の裏面には、図９（Ｃ）に示す如く、回路パッケージ４００の樹脂モールド成形時に内部基板あるいはプレートを支持する金型の押さえの押さえ跡４４２が残っている。熱伝達面露出部４３６は被計測気体３０との間で熱のやり取りを行うために使用される場所であり、被計測気体３０の状態を正確に計測するためには、流量検出部６０２と被計測気体３０との間の熱伝達が良好に行われることが望ましい。このため、熱伝達面露出部４３６の部分が第１樹脂モールド工程での樹脂で覆われるのを避けなければならない。熱伝達面露出部４３６とその裏面である計測用流路面裏面４３１の両面に金型を当て、この金型により熱伝達面露出部４３６への樹脂の流入を防止する。熱伝達面露出部４３６の裏面に凹部形状の押さえ跡４４２が成形されている。この部分は、流量検出部６０２等を構成する素子が近くに配置されており、これら素子の発熱をできるだけ外部に放熱することが望ましい。成形された凹部は、樹脂の影響が少なく、放熱し易い効果を奏している。
【００５６】
半導体素子で構成される流量検出部（流量検出素子）６０２には、熱伝達面露出部４３６に相当する半導体ダイヤフラムが形成されており、半導体ダイヤフラムは、流量検出素子６０２の裏面に空隙を成形することによりえることができる。前記空隙を密閉すると温度変化による前記空隙内の圧力の変化により、半導体ダイヤフラムが変形し、計測精度が低下する。このためこの実施例では、半導体ダイヤフラム裏面の空隙と連通する開口４３８を回路パッケージ４００の表面に設け、半導体ダイヤフラム裏面の空隙と開口４３８とを繋ぐ連通路を回路パッケージ４００内部に設けている。なお、前記開口４３８は、第２樹脂モールド工程で、樹脂により塞がれることがないように、図９に示す斜線が記載されていない部分に設けられている。
【００５７】
第１樹脂モールド工程で前記開口４３８を成形することが必要であり、開口４３８の部分とその裏面とに金型を当て、表裏両面を金型で押すことにより、開口４３８の部分への樹脂の流入を阻止し、開口４３８を成形する。
【００５８】
４.２  温度検出部４５２および突出部４２４の成形と効果
回路パッケージ４００に設けられた温度検出部４５２は、温度検出部４５２を支持するために被計測気体３０の上流方向に延びている突出部４２４の先端も設けられて、被計測気体３０の温度を検出する機能を備えている。高精度に被計測気体３０の温度を検出するには、被計測気体３０以外部分との熱の伝達をできるだけ少なくすることが望ましい。温度検出部４５２を支持する突出部４２４は、その根元より、先端部分が細い形状を成し、その先端部分に温度検出部４５２を設けている。このような形状により、温度検出部４５２への突出部４２４の根元部からの熱の影響が低減される。
【００５９】
また、温度検出部４５２で被計測気体３０の温度が検出された後、被計測気体３０は突出部４２４に沿って流れ、突出部４２４の温度を被計測気体３０の温度に近づける作用を為す。このことにより、突出部４２４の根元部の温度が温度検出部４５２に及ぼす影響が抑制されている。特にこの実施例では、温度検出部４５２を備える突出部４２４の近傍が細く、突出部４２４の根元に行くに従って太くなっている。このため、被計測気体３０がこの突出部４２４の形状に沿って流れ、突出部４２４を効率的に冷却する。
【００６０】
突出部４２４の根元部で斜線部は第２樹脂モールド工程でハウジング３０２を成形する樹脂により覆われる固定面４３２である。突出部４２４の根元部の斜線部に窪みが設けられている。これは、ハウジング３０２の樹脂に覆われない窪み形状の部分が設けられていることを示している。このように突出部４２４の根元部のハウジング３０２の樹脂に覆われない窪み形状の部分を作ることにより、被計測気体３０により突出部４２４がさらに冷却し易くしている。
【００６１】
４.３  回路パッケージ４００の端子
回路パッケージ４００には、内蔵する流量検出部６０２や処理部６０４を動作させるための電力の供給、および流量の計測値や温度の計測値を出力するために、接続端子４１２が設けられている。さらに、回路パッケージ４００が正しく動作するかどうか、回路部品やその接続に異常が生じていないかの検査を行うために、端子４１４が設けられている。この実施例では、第１樹脂モールド工程で流量検出部６０２や処理部６０４を、熱硬化性樹脂を用いてトランスファモールドすることにより回路パッケージ４００が作られる。トランスファモールド成形を行うことにより、回路パッケージ４００の寸法精度を向上することができるが、トランスファモールド工程では、流量検出部６０２や処理部６０４を内蔵する密閉した金型の内部に加圧した高温の樹脂が圧入されるので、出来上がった回路パッケージ４００について、流量検出部６０２や処理部６０４およびこれらの配線関係に損傷が無いかを検査することが望ましい。この実施例では、検査のための端子４１４を設け、生産された各回路パッケージ４００についてそれぞれ検査を実施する。検査用の端子４１４は計測用には使用されないので、上述したように、端子４１４は外部端子内端３６１には接続されない。なお各接続端子４１２には、機械的弾性力を増すために、湾曲部４１６が設けられている。各接続端子４１２に機械的弾性力を持たせることで、第１樹脂モールド工程による樹脂と第２樹脂モールド工程による樹脂の熱膨張係数の相違に起因して発生する応力を吸収することができる。すなわち、各接続端子４１２は第１樹脂モールド工程による熱膨張の影響を受け、さらに各接続端子４１２に接続される外部端子内端３６１は第２樹脂モールド工程による樹脂の影響を受ける。これら樹脂の違いに起因する応力の発生を吸収することができる。
【００６２】
４.４  第２樹脂モールド工程による回路パッケージ４００の固定とその効果
図９で斜線の部分は、第２樹脂モールド工程において、ハウジング３０２に回路パッケージ４００を固定するために、第２樹脂モールド工程で使用する熱可塑性樹脂で回路パッケージ４００を覆うための、固定面４３２を示している。図５や図６を用いて説明したとおり、計測用流路面４３０および計測用流路面４３０に設けられている熱伝達面露出部４３６と副通路の形状との関係が、規定された関係となるように、高い精度で維持されることが重要である。第２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に回路パッケージ４００を固定するので、前記副通路と計測用流路面４３０および熱伝達面露出部４３６との関係を極めて高い精度で維持できる。すなわち、第２樹脂モールド工程において回路パッケージ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、回路パッケージ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、回路パッケージ４００が高い精度で固定される。
【００６３】
この実施例では、回路パッケージ４００の全面を、ハウジング３０２を成形する樹脂で覆う固定面４３２とするのではなく、回路パッケージ４００の接続端子４１２側に表面が露出する、すなわちハウジング３０２用樹脂で覆われない部分を設けている。図９に示す実施例では、回路パッケージ４００の表面の内、ハウジング３０２用樹脂に包含される固定面４３２の面積より、ハウジング３０２の樹脂に包含されないでハウジング３０２用樹脂から露出している面積の方が広くなっている。
【００６４】
回路パッケージ４００を成形する熱硬化性樹脂と固定部３７２を備えるハウジング３０２を成形する熱可塑性樹脂とでは熱膨張係数に差があり、この熱膨張係数差に基づく応力が回路パッケージ４００にできるだけ加わらないようにすることが望ましい。回路パッケージ４００の表面の固定面４３２を少なくすることで、熱膨張係数の差に基づく影響を低減できる。例えば幅Ｌの帯状とすることにより、回路パッケージ４００の表面の固定面４３２を少なくすることができる。
【００６５】
また突出部４２４の根元に固定面４３２を設けることで、突出部４２４の機械的強度を増すことができる。回路パッケージ４００の表面において、被計測気体３０が流れる軸に沿う方向に帯状の固定面を設け、さらに被計測気体３０が流れる軸と交差する方向の固定面を設けることで、より強固に回路パッケージ４００とハウジング３０２とを互いに固定することができる。固定面４３２において、計測用流路面４３０に沿って幅Ｌで帯状に回路パッケージ４００を取り巻いている部分が上述した被計測気体３０の流れ軸に沿う方向の固定面であり、突出部４２４の根元を覆う部分が、被計測気体３０の流れ軸を横切る方向の固定面である。
【００６６】
５.  熱式流量計３００の回路構成
５.１  熱式流量計３００の回路構成の全体
図１０は熱式流量計３００の流量検出回路６０１を示す回路図である。なお、先に実施例で説明した温度検出部４５２に関する計測回路も熱式流量計３００に設けられているが、図１０では省略している。
【００６７】
熱式流量計３００の流量検出回路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、第１〜第３入力回路６１４ａ〜６１４ｃ、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Ｖ１〜Ｖ４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。
【００６８】
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。
【００６９】
流量検出部６０２は、発熱制御ブリッジ６４０と、２つの流量検知ブリッジ６５０、６５１（第１流量検知ブリッジ、第２流量検知ブリッジ）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Ｖ４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。そして、第１流量検知ブリッジ回路６５０の一端には、電源回路６２２から一定電圧Ｖ３が端子６２５を介して供給され、第１流量検知ブリッジ回路６５０の他端はグランド端子６３０に接続されている。また、第２流量検知ブリッジ回路６５１第２流量検知ブリッジ回路６５１の一端には、電源回路６２２から一定電圧Ｖ２が端子７１８を介して供給され、第２流量検知ブリッジ回路６５１の他端はグランド端子６３０に接続されている。
【００７０】
発熱制御ブリッジ６４０は、発熱体６０８の発熱量を制御するためのものであり、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の各電位が端子６２７および端子６２８を介して第３入力回路６１４ｃに入力される。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。
【００７１】
図１０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で暖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。従って図１０に記載の流量検出回路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。
【００７２】
第１流量検知ブリッジ回路６５０は、抵抗６５２、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（第１上流測温抵抗体）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（第１下流測温抵抗体）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上流側の抵抗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被計測気体３０の流れ方向に交差する方向に並んで配置されており、下流側の抵抗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被計測気体３０の流れ方向に交差する方向に並んで配置されている（図１１を参照）。
【００７３】
第２流量検知ブリッジ回路６５１は、抵抗７１２、抵抗７１６、抵抗７１０、抵抗７１４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７１２と抵抗７１４（第２上流測温抵抗体）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７１６と抵抗７１４（第２下流測温抵抗体）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。
【００７４】
そして、抵抗７１２、抵抗７１６、抵抗７１０、抵抗７１４は、第１流量検知ブリッジ回路６５０の抵抗６５２、６５４、６５６、６５８に対して被計測気体３０の流路における上流側または下流側に配置されている。また計測精度を上げるために上流側の抵抗７１２と抵抗７１０は発熱体６０８までの距離が互いに略同じくなるように被計測気体３０の流れ方向に交差する方向に並んで配置されており、下流側の抵抗７１６と抵抗７１４は発熱体６０８までの距離が互いに略同じくなるように被計測気体３０の流れ方向に交差する方向に並んで配置されている（図１１を参照）。
【００７５】
第１流量検知ブリッジ回路６５０は、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第１流量検知ブリッジ回路６５０の各抵抗が設定されている。第２流量検知ブリッジ回路６５１は、被計測気体３０の流れがゼロの状態で、前記交点Ｅと交点Ｆとの間の電位差がゼロとなるように第２流量検知ブリッジ回路６５１の各抵抗が設定されている。
【００７６】
そして、第１流量検知ブリッジ回路６５０の抵抗６５２と抵抗６５６との交点Ｃの電位が端子６３２を介して第１入力回路６１４ａに入力される。また、第１流量検知ブリッジ回路６５０の抵抗６５４と抵抗６５８との交点Ｄの電位が、端子６３１を介して第１入力回路６１４ａに入力される。
【００７７】
同様に、第２流量検知ブリッジ回路６５１の抵抗７１２と抵抗７１４との交点Ｅの電位が、端子７０２を介して第２入力回路６１４ｂに入力され、第２流量検知ブリッジ回路６５１の抵抗７１０と抵抗７１６との交点Ｆの電位が、端子７０１を介して第２入力回路６１４ｂに入力される。
【００７８】
ＣＰＵ６１２は、第１入力回路６１４ａに入力された交点Ｃの電位と交点Ｄの電位を用いて、交点Ｃと交点Ｄとの間の電位差を算出し、第２入力回路６１４ｂに入力された交点Ｅと交点Ｆの電位を用いて、交点Ｅと交点Ｆとの間の電位差を算出する。ＣＰＵ６１２は、例えば交点Ｃと交点Ｄとの間の電位差がゼロボルトの状態、もしくは、交点Ｅと交点Ｆとの間の電位差がゼロボルトの状態の場合、被計測気体３０の流量がゼロであると判断し、その計測結果に基づき、主通路１２４の被計測気体３０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。
【００７９】
そして、被計測気体３０が図１０の矢印方向に流れている場合には、発熱体６０８の上流側に配置されている第１流量検知ブリッジ回路６５０の抵抗６５２と抵抗６５４、及び、第２流量検知ブリッジ回路６５１の抵抗７１０と抵抗７１２は（上流温度検出手段）、被計測気体３０によって冷却され、これらの抵抗６５２、６５４、７１０、７１２の温度は低下する。一方、発熱体６０８の下流側に配置されている第１流量検知ブリッジ回路６５０の抵抗６５６と抵抗６５８、及び第２流量検知ブリッジ回路６５１の抵抗７１４と抵抗７１６は（下流温度検出手段）、発熱体６０８により暖められた被計測気体３０により暖められ、これら抵抗６５６、６５８、７１４、７１６の温度は上昇する。
【００８０】
このため、第１流量検知ブリッジ回路６５０の交点Ｃの電位と交点Ｄの電位との間、及び、第２流量検知ブリッジ回路６５１の交点Ｅの電位と交点Ｆの電位との間には、それぞれ電位差が発生する。交点Ｃ〜Ｆの各電位は、端子６３１と端子６３２、及び、端子７０１と端子７０２を介して第１入力回路６１４ａと第２入力回路６１４ｂにそれぞれ入力される。
【００８１】
ＣＰＵ６１２は、第１入力回路６１４ａに入力された交点Ｃ、Ｄの各電位を用いて、交点Ｃと交点Ｄとの間の電位差である第１電位差を算出する。そして、第１電位差に基づいて、メモリ６１８に記憶されている電位差と被計測気体３０の流量との関係を表すデータを検索し、被計測気体３０の流量検出量Ｑを求める（流量算出手段）。なお、ＣＰＵ６１２は、第２入力回路６１４ｂに入力された交点Ｅ、Ｆの各電位を用いて、交点Ｅと交点Ｆとの間の電位差である第２電位差を算出し、その第２電位差に基づいて流量検出量Ｑを算出してもよく、また、第１電位差と第２電位差の平均値を算出し、その平均値に基づいて流量検出量Ｑを算出してもよい。
【００８２】
上記メモリ６１８には、第１電位差もしくは第２電位差と主通路１２４の被計測気体３０の流量との関係を表すデータが記憶されており、さらに回路パッケージ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。なお、回路パッケージ４００の生産後の気体の実測およびそれに基づく補正値のメモリ６１８への書き込みは、図４に示す外部端子３０６や補正用端子３０７を使用して行われる。本実施例では、被計測気体３０を流す副通路と計測用流路面４３０との配置関係や、被計測気体３０を流す副通路と熱伝達面露出部４３６との配置関係が、高精度に非常にばらつきが少ない状態で、回路パッケージ４００が生産されているので、前記補正値による補正で、極めて高い精度の計測結果が得られる。
【００８３】
なお、ＣＰＵ６１２は、第１電位差、もしくは、第２電位差の代わりに、第１入力回路に入力された交点Ｃ、Ｄの各電位、もしくは、第２入力回路６１４ｂに入力された交点Ｅ、Ｆの各電位に基づいて、メモリ６１８に記憶されている電位と被計測気体３０の流量との関係を表すデータを検索することによって、被計測気体３０の流量Ｑを求めることができる。例えば、第１入力回路６１４ａに入力された交点Ｃの電位、もしくは、交点Ｄの電位、もしくは、交点Ｃの電位と交点Ｄの電位の平均から、流量検出量Ｑを求めることができ、また、第２入力回路６１４ｂに入力された交点Ｅの電位、もしくは、交点Ｆの電位、もしくは、交点Ｅの電位と交点Ｆの電位の平均から、流量検出量Ｑを求めることができる。
【００８４】
ＣＰＵ６１２は、第１電位差と第２電位差との差から流量検出部６０２の薄膜領域の熱容量を算出し（熱容量算出手段）、出荷時の熱容量と比較して、薄膜領域の熱伝導率の変化量を推測する（熱伝導率変化量推測手段）。そして、その推測した熱伝導率変化量に基づいて被計測気体３０の流量検出量Ｑを補正する処理を行う（補正手段）。
【００８５】
以下に、被計測気体３０の流量検出量Ｑの補正方法について説明する。
下記の式（１）は、被計測気体３０の流量を補正するための補正式である。
【００８６】
Ｑｏｕｔ＝Ｑ＋Ｋ×ｑ  ・・・（１）
【００８７】
ここで、Ｑｏｕｔは補正後の流量、Ｑは流量検出量、Ｋは補正係数、ｑは熱伝導率変化量である。
【００８８】
流量検出量Ｑは、第１電位差に基づいてメモリ６１８に記憶されている電位差と被計測気体３０の流量との関係を表すデータを検索することによって求められる。補正係数Ｋは、予め実験等により求めた定数もしくは、流量検出量Ｑと熱伝導率変化量ｑに基づいてマップを参照することによって求めることができる。熱伝導率変化量ｑは、第１電位差と第２電位差との差分と、出荷時における第１電位差と第２電位差との差分との差から求めることができる。
【００８９】
被計測気体３０の真の流量Ｑｏｕｔは、補正係数Ｋに熱伝導率変化量ｑを掛けたものに、流量検出量Ｑを加えることによって求められる。被計測気体３０の真の流量Ｑｏｕｔは、端子６６２を介して出力される。なお、図１０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５や図６に示す接続端子４１２に含まれている。
【００９０】
ＣＰＵ６１２は、流量検出量Ｑに対して、熱伝導率の出荷時からの変化に基づく補正を行うことによって、真の流量Ｑｏｕｔを出力する。したがって、例えば流量検出部６０８に汚損物が付着して汚損した場合であっても、流量の高い検出精度を維持することができる。
【００９１】
なお、ＣＰＵ６１２は、流量検出量Ｑを補正して真の流量Ｑｏｕｔを出力する代わりに、流量検出部６０２の薄膜領域の熱容量（第１電位差と第２電位差との差分）と予め設定されている閾値とを比較して、熱容量が閾値を超えた場合に熱式流量計の交換を推奨する警報信号を出力する構成としてもよい。かかる構成によれば、熱式流量計が汚損物によって汚損して正確な流量を計測できない状況となっていることを、外部に報知することができ、熱式流量計の交換を促すことができる。
【００９２】
５.２  流量検出回路６０１の構成
図１１は、上述した図１０の流量検出回路６０１の回路配置の一例を示す回路構成図である。流量検出回路６０１は矩形形状の半導体チップ（半導体部材）として作られており、図１１に示す流量検出回路６０１の左側から右側に向って、矢印の方向に、被計測気体３０が流れる。
【００９３】
半導体チップで構成される流量検出部（流量検出素子）６０２には、半導体チップの厚さを薄くした矩形形状のダイヤフラム６７２が成形されており、このダイヤフラム６７２には、破線で示す薄膜領域（すなわち上述した熱伝達面）６０３が設けられている。この薄膜領域６０３の裏面側には、上述した空隙が成形されており、前記空隙が図９や図５に示す開口４３８に連通し、前記空隙内の気圧は開口４３８から導かれる気圧に依存する。
【００９４】
ダイヤフラム６７２の厚さを薄くすることで、熱伝導率が低くなっており、ダイヤフラム６７２の薄膜領域（熱伝達面）６０３に設けられた抵抗６５２や抵抗６５４、抵抗６５８、抵抗６５６へのダイヤフラム６７２を介しての熱伝達が抑えられ、被計測気体３０との熱伝達により、これらの抵抗の温度が略定まる。
【００９５】
ダイヤフラム６７２の薄膜領域６０３の中央部には、発熱体６０８が設けられており、この発熱体６０８の周囲に発熱制御ブリッジ６４０を構成する抵抗６４２が設けられている。そして、薄膜領域６０３の外側に発熱制御ブリッジ６４０を構成する抵抗６４４、６４６、６４８が設けられている。このように成形された抵抗６４２、６４４、６４６、６４８によって発熱制御ブリッジ６４０が構成される。
【００９６】
そして、発熱体６０８を挟むように、第１流量検知ブリッジ回路６５０の上流測温抵抗体である抵抗６５２、抵抗６５４と下流測温抵抗体である抵抗６５６、抵抗６５８が配置されており、発熱体６０８に対して被計測気体３０が流れる矢印方向の上流側に、上流測温抵抗体である抵抗６５２、抵抗６５４が配置され、発熱体６０８に対して被計測気体３０が流れる矢印方向の下流側に下流測温抵抗体である抵抗６５６、抵抗６５８が配置されている。このようにして、薄膜領域６０３に配置されている抵抗６５２、抵抗６５４と抵抗６５６、抵抗６５８とにより第１流量検知ブリッジ回路６５０が成形される。
【００９７】
そして、第１流量検知ブリッジ回路６５０の上流測温抵抗体である抵抗６５２、抵抗６５４よりも被計測気体３０が流れる矢印方向の上流側に、第２流量検知ブリッジ回路６５１の上流測温抵抗体である抵抗７１２、７１０が配置され、第１流量検知ブリッジ回路６５０の下流測温抵抗体である抵抗６５６、６５８よりも被計測気体３０が流れる矢印方向の下流側に、第２流量検知ブリッジ回路６５１の下流測温抵抗体である抵抗７１６、７１４が配置されている。このようにして、薄膜領域６０３に配置されている抵抗７１２、抵抗７１０と抵抗７１６、抵抗７１４とにより第２流量検知ブリッジ回路６５１が成形される。
【００９８】
また、上記発熱体６０８の双方の端部は、図１１の下側に記載した端子６２４および６２９にそれぞれ接続されている。ここで、図１０に示すように、端子６２４にはトランジスタ６０６から発熱体６０８に供給される電流が加えられ、端子６２９はグランドとして接地される。
【００９９】
発熱制御ブリッジ６４０を構成する抵抗６４２、抵抗６４４、抵抗６４６、抵抗６４８は、それぞれ接続されて、端子６２６と６３０に接続される。図１０に示すように、端子６２６には電源回路６２２から一定電圧Ｖ４が供給され、端子６３０はグランドとして接地される。また、上記抵抗６４２と抵抗６４６との間、抵抗６４６と抵抗６４８との間の接続点は、端子６２７と端子６２８に接続される。図１１に記載の如く、端子６２７は抵抗６４２と抵抗６４６との交点Ａの電位を出力し、端子６２７は抵抗６４４と抵抗６４８との交点Ｂの電位を出力する。
【０１００】
図１０に示すように、端子６２５には、電源回路６２２から一定電圧Ｖ３が供給され、端子６３０はグランドとして接地される。また、上記抵抗６５４と抵抗６５８との接続点は端子６３１に接続され、端子６３１は図１０の点Ｄの電位を出力する。抵抗６５２と抵抗６５６との接続点は端子６３２に接続され、端子６３２は図１０に示す交点Ｃの電位を出力する。
【０１０１】
端子７１８には、電源回路６２２から一定電圧Ｖ２が供給され、端子６３０はグランドとして接地される。また、上記抵抗７１０と抵抗７１６との接続点は端子７０１に接続され、端子７０１は図１０の点Ｆの電位を出力する。抵抗７１２と抵抗７１４との接続点は端子７０２に接続され、端子７０２は図１０に示す交点Ｅの電位を出力する。
【０１０２】
図１１に示すように、発熱制御ブリッジ６４０を構成する抵抗６４２は、発熱体６０８の近傍に成形されているので、発熱体６０８からの発熱で暖められた気体の温度を精度良く計測することができる。一方、発熱制御ブリッジ６４０を構成する抵抗６４４、６４６、６４８は、発熱体６０８から離れて配置されているので、発熱体６０８からの発熱の影響を受け難い構成に成っている。抵抗６４２は発熱体６０８で暖められた気体の温度に敏感に反応するように構成されており、抵抗６４４や抵抗６４６、抵抗６４８は発熱体６０８の影響を受けにくい構成となっている。このため、発熱制御ブリッジ６４０による被計測気体３０の検出精度が高く、被計測気体３０をその初期温度に対して所定温度だけ高める制御を高精度で行うことができる。
【０１０３】
第１流量検知ブリッジ回路６５０の各抵抗６５２〜６５８と、第２流量検知ブリッジ回路６５１の各抵抗７１０〜７１６は、いずれもダイヤフラム６７２の薄膜領域（熱伝達面）６０３に設けられており、第２流量検知ブリッジ回路６５１の抵抗７１２、７１０は、第１流量検知ブリッジ回路６５０の抵抗６５２、６５４よりも被計測気体３０の流れ方向上流側の位置に配置されている。そして、第２流量検知ブリッジ回路６５１の抵抗７１６、７１４は、第１流量検知ブリッジ回路６５０の抵抗６５６、６５８よりも被計測気体３０の流れ方向下流側の位置に配置されている。したがって、これら２つの流量検知ブリッジ６５０、６５１によってダイヤフラム６７２の薄膜領域６０３でかつ発熱体６０８よりも上流側の領域である上流領域における被計測気体３０の流れ方向の温度分布（温度差）と、下流側の領域である下流領域における被計測気体３０の流れ方向の温度分布（温度差）を計測することができる（温度差検出手段）。
【０１０４】
ＣＰＵ６１２では、第１電位差と第２電位差との差から流量検出部６０２の薄膜領域の熱容量を検出し、出荷時の熱容量と比較して、熱伝導率の変化量を推測する処理が行われる。そして、その推測した熱伝導率変化量に基づいて被計測気体３０の流量検出量Ｑを補正する処理が行われ、補正後の流量Ｑｏｕｔを表す電気信号が端子６６２を介して出力される。
【０１０５】
汚損物は、薄膜領域の熱伝達面に濃淡を形成するように堆積することが多く、特に、発熱体６０８によって形成される温度勾配によって高温側から低温側に向かう熱泳動力を受けることで、熱伝達面の発熱体６０８の近傍位置に集中的に付着する。
【０１０６】
本実施の形態の流量検出部６０２は、発熱体６０８によって加熱されるダイヤフラム６７２の薄膜領域（熱伝達面）６０３に、被計測気体３０の流れ方向に沿って第１流量検知ブリッジ回路６５０の抵抗６５２、６５４と第２流量検知ブリッジ回路６５１の抵抗７１２、７１０とを互いに所定間隔だけ離して並べて配置して、薄膜領域６０３でかつ発熱体６０８よりも上流側の領域である上流領域における被計測気体３０の流れ方向の温度分布と、薄膜領域６０３でかつ発熱体６０８よりも下流側の領域である下流領域における被計測気体３０の流れ方向の温度分布を検出している。
【０１０７】
したがって、熱伝達面６０３の汚損物が集中的に付着する発熱体６０８の周辺部分の熱容量を検出して、かかる箇所の熱伝導率変化量を推定することができる。そして、その推定した熱伝導率変化量に基づいて被計測気体３０の流量検出量Ｑを補正することによって、主通路１２４を通過する被計測気体３０の流量を高い精度で計測することができる。
【０１０８】
図１２と図１３は、上述した図１０の流量検出回路６０１の回路配置の他の一例を示す回路構成図である。
【０１０９】
図１２に示す例は、発熱体６０８の下流側に配置される第１流量検知ブリッジ回路６５０の抵抗６５６、６５８と、第２流量検知ブリッジ回路６５１の抵抗７１６、７１４の位置を入れ替えた構成を有する。すなわち、第２流量検知ブリッジ回路６５１の抵抗７１６、７１４は、発熱体６０８の下流側で且つ近傍位置に配置されており、第１流量検知ブリッジ回路６５０の抵抗６５６、６５８を、第２流量検知ブリッジ回路６５１の抵抗７１６、７１４よりも下流側に配置されている。このように、第１流量検知ブリッジ回路６５０の下流側の抵抗６５６、６５８の位置を、第２流量検知ブリッジ回路６５１の下流側の抵抗７１６、７１４よりも下流側に配置しても、薄膜領域６０３でかつ発熱体６０８よりも上流側及び下流側における被計測気体３０の流れ方向の温度分布を計測することができる。
【０１１０】
図１３に示す例は、発熱体６０８の下流に配置される第１流量検知ブリッジ回路６５０の抵抗６５６、６５８と第２流量検知ブリッジ回路６５１の抵抗７１６、７１４とが被計測気体３０の流れ方向に沿って交互に配置された構成を有する。すなわち、第２流量検知ブリッジ回路６５１の抵抗７１６、７１４の一部が、発熱体６０８の下流側で且つ近傍位置に配置されており、その下流側に、第１流量検知ブリッジ回路６５０の抵抗６５６、６５８の一部が配置されている。そして、さらにその下流側に第２流量検知ブリッジ回路６５１の抵抗７１６、７１４の残りの一部が配置され、その下流側に第１流量検知ブリッジ回路６５０の抵抗６５６、６５８の残りの一部が配置されている。
【０１１１】
このように、第１流量検知ブリッジ回路６５０の下流側の抵抗６５６、６５８と、第２流量検知ブリッジ回路６５１の下流側の抵抗７１６、７１４の位置を発熱体６０８の下流側において、被計測気体３０の流れ方向に交互に配置することによって、いずれか一方が他方よりも発熱体６０８から大きく離れるのを防ぎ、これらを発熱体６０８の下流側のほぼ等しい位置に配置することができる。
【０１１２】
したがって、発熱体６０８よりも下流側における温度を正確に計測することができ、下流側の温度を基準とした上流側の温度分布も正確に計測でき、熱容量を高い精度で計測することができる。
【０１１３】
なお、上記した実施例では、第１流量検知ブリッジ回路６５０と第２流量検知ブリッジ回路６５１の２つのブリッジ回路を設ける場合を例に説明したが、３つ以上のブリッジ回路を設けてもよく、ブリッジ回路の数を増やすことによって、ダイヤフラム６７２の薄膜領域６０３における被計測気体３０の流れ方向の温度分布をより詳細に計測することができ、汚損物の薄膜領域６０３への堆積状態をより高い精度で推定することができる。
【０１１４】
また、第１流量検知ブリッジ回路６５０の交点Ｃ、Ｄの電位を第１入力回路６１４ａに入力し、第２流量検知ブリッジ回路６５１の交点Ｅ、Ｆの電位を第２入力回路６１４ｂに入力し、発熱制御６４０の交点Ａ、Ｂの電位を第３入力回路６１４ｃに入力する場合について説明したが、交点Ａ〜Ｆの各電位に対応して６個の入力回路を設けてそれぞれに入力する構成としてもよい。
【０１１５】
上述したようにダイヤフラム６７２は薄膜領域６０３を成形し、薄膜領域６０３を含む部分の厚さを非常に薄くしており、ダイヤフラム６７２を介しての熱伝導を極力抑制している。従って流量検知ブリッジ回路６５０や発熱制御ブリッジ回路６４０は、ダイヤフラム６７２を介しての熱伝導の影響が抑制され、被計測気体３０の温度に依存して動作する傾向がより強まり、計測動作が改善される。このため高い計測精度が得られる。
【０１１６】
図１４は、熱式流量計の流量検出回路の一実施例を示す回路構成図である。
本実施例において特徴的なことは、発熱抵抗体の代わりに熱電対を用いて、流量と熱容量を検出する構成としたことである。流量検出部８００は、図１４に示すように、基板（半導体部材）８０１の上に、発熱体８０２と、発熱体８０２の上流位置の温度と下流位置の温度を測定する感知用熱電対８０４、８０５と、発熱体８０２の温度を測定するための監視用熱電対８０６、８０７を有している。
【０１１７】
基板８０１は、その中央部分を薄膜化して形成したダイヤフラム８０３を有している。ダイヤフラム８０３の薄膜領域（熱伝達面）８０３ａは、発熱体８０２の加熱により温度勾配が形成される領域の境界部分に上流端と下流端が配置されるように、その大きさが設定されており、基板８０１を薄膜領域８０３ａの内側の測定領域と薄膜領域８０３ａの外側の調整領域に区画している。発熱体８０２は、被計測気体３０の流れ方向に対して直交する方向に延在して、ダイヤフラム８０３の薄膜領域８０３ａを上流側と下流側に二分している。
【０１１８】
感知用熱電対８０４、８０５は、ダイヤフラム８０３の薄膜領域８０３ａ内に測温接点８１１、８２１が配置され、薄膜領域８０３ａよりも外側の調整領域に基準温度接点８１２、８２２が配置されている。
【０１１９】
感知用熱電対（上流感知用熱電対）８０４は、測温接点８１１がダイヤフラム８０３の薄膜領域８０３ａ内で且つ発熱体８０２よりも上流に配置され、基準温度接点８１２がダイヤフラム８０３の薄膜領域８０３ａよりも外側の上流に配置されている。感知用熱電対（下流感知用熱電対）８０５は、測温接点８２１がダイヤフラム８０３の薄膜領域８０３ａ内で且つ発熱体８０２よりも下流に配置され、基準温度接点８２２がダイヤフラム８０３の薄膜領域８０３ａよりも外側の下流に配置されている。測温接点８１１、８２１及び基準温度接点８１２、８２２は、それぞれが被計測気体３０の流れ方向に対して直交する方向に所定間隔をおいて複数設けられている。
【０１２０】
感知用熱電対８０４の複数の測温接点８１１は、被計測気体３０の流れ方向に所定間隔をおいて分かれて配置されており、本実施例では上流側と下流側の二組に分かれて配置されている。測温接点（第１上流測温接点）８１１Ａは、発熱体８０２よりも上流側の薄膜領域８０３ａ内において上流側に配置され、測温接点（第２上流測温接点）８１１Ｂは、発熱体８０２よりも上流側の薄膜領域８０３ａ内において下流位置に配置されている。したがって、感知用熱電対８０４は、ダイヤフラム８０３の薄膜領域８０３ａでかつ発熱体８０２よりも上流側における被計測気体３０の流れ方向の温度分布（温度差）を測定することができる。
【０１２１】
ＣＰＵ６１２では、ダイヤフラム８０３の薄膜領域８０３ａでかつ発熱体８０２よりも上流側における被計測気体３０の流れ方向の温度分布に基づいて流量検出部８００の熱伝達面である薄膜領域８０３ａの熱容量を検出する。ＣＰＵ６１２は、測温接点８１１Ａで測定した測定値と、測温接点８１１Ｂで測定した測定値との差から薄膜領域８０３ａの熱容量を算出する（熱容量算出手段）。そして、出荷時の熱容量と比較して、薄膜領域の熱伝導率の変化量を推測する（熱伝導率変化量推測手段）。そして、その推測した熱伝導率変化量に基づいて被計測気体３０の流量検出量Ｑを補正し、真の流量Ｑｏｕｔを算出する処理を行う（補正手段）。そして、真の流量Ｑｏｕｔを表す電気信号を端子６６２を介して出力する。
【０１２２】
上述のように、流量検出部８００は、発熱体８０２によって加熱されるダイヤフラム８０３の薄膜領域（熱伝達面）８０３ａに、被計測気体３０の流れ方向に沿って感知用熱電対８０４の測温接点８１１Ａと測温接点８１１Ｂを離して配置しているので、ダイヤフラム８０３の薄膜領域８０３ａでかつ発熱体８０２よりも上流側における被計測気体３０の流れ方向の温度分布を測定することができ、薄膜領域８０３ａの熱容量を検出することができる。
【０１２３】
したがって、出荷時における薄膜領域８０３ａの熱容量と比較することによって、薄膜領域８０３ａへの汚損物の堆積量を高い精度で推定することができ、その高い精度で推定した汚損物の推定量に基づいて主通路１２４の流量を補正することによって、主通路１２４の流量を高い精度で計測することができる。
【０１２４】
特に、本実施例では、発熱体８０２の上流側に配置される複数の測温接点８１１を被計測気体３０の流れ方向に分けて配置している。汚損物は、発熱体８０２に対して被計測気体３０の流れ方向上流側に堆積しやすいので、本実施例の構成により、薄膜領域８０３ａへの汚損物の堆積量を高い精度で推定することができる。
【０１２５】
なお、図１４に示す実施例では、測温接点８１１を被計測気体３０の流れ方向に二組に分けて配置する場合を例に説明したが、三組以上に分けてもよく、組数を増やすことによって発熱体８０２の加熱による温度分布をより細かく測定することができる。したがって、薄膜領域８０３ａの熱容量を詳細に検出することができ、汚損物の薄膜領域８０３ａへの堆積状態をより高い精度で推定することができる。
【０１２６】
また、図１４に示す実施例では、発熱体８０２の上流側に配置される複数の測温接点８１１を被計測気体３０の流れ方向に分けて配置する場合を例に説明したが、発熱体８０２の下流側に配置される複数の測温接点８２１を被計測気体３０の流れ方向に分けて配置してもよい。発熱体８０２の下流側の温度分布もより細かく測定することによって、薄膜領域８０３ａの熱容量をさらに詳細に検出して、汚損物の薄膜領域８０３ａへの堆積状態をより高い精度で推定することができる。
【０１２７】
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。
【産業上の利用可能性】
【０１２８】
本発明は、上述した気体の流量を計測するための計測装置に適用できる。
【符号の説明】
【０１２９】
３００…熱式流量計
３０２…ハウジング
３０３…表カバー
３０４…裏カバー
３０５…外部接続部
３０６…外部端子
３０７…補正用端子
３１０…計測部
３２０…端子接続部
３３２…表側副通路溝
３３４…裏側副通路溝
３５６…突起部
３６１…外部端子内端
３７２…固定部
４００…回路パッケージ
４１２…接続端子
４１４…端子
４２４…突出部
４３０…計測用流路面
４３２…固定面
４３６…熱伝達面露出部
４３８…開口
４４０…連通通路
４５２…温度検出部
６０１…流量検出回路（半導体部材）
６０２…流量検出部(流量検出素子）
６０３…薄膜領域（熱伝達面）
６０４…処理部
６０８…発熱体
６４０…発熱制御ブリッジ
６５０…第１流量検知ブリッジ
６５１…第２流量検知ブリッジ
６５２、６５４、７１０、７１２…上流測温抵抗体
６７２…ダイヤフラム
６５６、６５８、７１４、７１６…下流測温抵抗体
８０１…基板（半導体部材）
８０２…発熱体
８０３…ダイヤフラム
８０３ａ…薄膜領域
８０４、８０５…感知用熱電対
８１１、８２１…測温接点
８１１Ａ…測温接点（第１上流測温接点）
８１１Ｂ…測温接点（第２上流測温接点）
８１２、８２２…基準温度接点
【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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