(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主通路の通路壁に設けられた取り付け孔から前記主通路の内部に挿入されて利用される熱式流量計であって、
前記主通路の取付部に固定されるためのフランジと、
前記主通路を流れる被計測気体を一部取り込む副通路と、
前記副通路で前記被計測気体の流量を計測する流量計測部と、
前記流量計測部を制御する回路部品と、
前記流量計測部及び前記回路部品を実装する回路基板と、を有し、
前記回路基板の基板上に前記副通路が形成されることを特徴とする熱式流量計。
【請求項２】
前記熱式流量計は、前記流量計測部が設けられている側である前記回路基板の表面側の副通路と、前記回路基板の裏面側の前記副通路とは異なる第二の空間とが前記回路基板を境に隔てられており、前記第二の空間には、前記流量計測部以外の少なくとも一つの物理センサと回路部品が配置されてい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】
前記熱式流量計の挿入方向に対して、前記フランジ、前記流量計測部、前記回路部品の順に設置されてい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４】
前記回路基板は、一部モールドされている樹脂を備え、前記副通路の内壁は、前記回路基板の前記流量計測部が設けられている側である表面と前記樹脂の面とを備え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５】
前記樹脂は、接着もしくは溶着されることで前記副通路の内壁の一部を構成するカバーを有することを特徴とする請求項４に記載の熱式流量計。
【請求項６】
凹部を有する樹脂体を有し、前記樹脂体は前記回路基板の前記流量計測部が設けられている側である表面に接着もしくは圧着されることで前記副通路の内壁の一部を構成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７】
前記副通路は、入口と出口を繋ぐメイン通路と、前記メイン通路をバイパスするバイパス通路とを備え、前記バイパス通路に前記流量計測部を備えることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の熱式流量計。
【請求項８】
前記回路基板は、前記バイパス通路の４つの側壁面のうちの１つの側壁面の全てを構成していることを特徴とする請求項７に記載の熱式流量計。
【請求項９】
前記メイン通路と前記バイパス通路との間に第三の空間を有し、前記第三の空間に、前記流量計測部以外の少なくとも一つの物理センサが設置されていることを特徴とする請求項７または８に記載の熱式流量計。
【請求項１０】
前記流量計測部は、一端側が前記流量計測部に接続されるボンディングワイヤーを介して、前記回路部品に電気的に接続されており、前記ボンディングワイヤーを覆うシール材を備え、前記シール材は、前記流量計測部の前記回路部品側に設けられることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の熱式流量計。
【請求項１１】
前記回路部品は、LSIまたはマイコン、もしくはその双方であることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の熱式流量計。
【請求項１２】
前記流量計測部及び前記回路部品は、一体化させたワンチップ部品であることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の熱式流量計。
【請求項１３】
前記回路基板は、プリント基板であることを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の熱式流量計。
【請求項１４】
前記バイパス通路を一部構成する前記回路基板の表面には、親水性、撥水性のレジスト膜または表面処理膜を備えることを特徴とする請求項７から請求項９のいずれか一項に記載の熱式流量計。
【請求項１５】
前記バイパス通路を一部構成する前記回路基板の表面は、パターン露出または表面処理で接地されていることを特徴とする請求項７から請求項９のいずれか一項に記載の熱式流量計。
【請求項１６】
前記主通路を流れる被計測気体の温度を計測する温度計測部を有し、
前記温度計測部は、前記フランジから前記主通路の中心に向かって延びる筐体の先端側に突出して設けられていることを特徴とする請求項１から請求項１５のいずれか一項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】
従来の吸気温度センサ及びその他検出機能を搭載する熱式流量計としては、ダクトの内部を流れる空気の一部を取り込むバイパス流路と、前記バイパス流路より分岐して設けられて前記バイパス流路を流れる空気の一部を取り込むサブバイパス流路とが形成されたハウジング、前記サブバイパス流路内に、流量センサ、吸気温度センサ、湿度センサ、圧力センサを、前記サブバイパス流路の流れ方向に並んで設置されている流量測定装置が知られている (特許文献１、請求項１、段落００２９〜００３５等を参照）。【０００３】
前記構成により、各種センサが同じ流路内に並んで配置されることになるため、回路モジュールへの接続及び回路モジュールを介した外部機器への接続態様も統一化することが可能となり、配線の取り回しや組付け工程を簡易化可能な流量測定装置を提供できる。【０００４】
また、ダストの侵入及び、脈動等の外乱の影響を低減させるサブバイパス流路に各種センサを配置することで、各種センサの測定精度の向上、及び耐久性の向上が可能な流量測定装置を提供できる。【０００５】
また、従来の吸気温度センサ及びその他検出機能を搭載する熱式流量計としては、吸気温度センサ、湿度センサ及び流量センサが、上流側から吸気温度センサ、湿度センサ、流量センサの順に配置され構成される。流量センサは発熱素子によって発熱するが、吸気温度センサを流量センサよりも上流側に配置することにより、吸気温度センサが流量センサの発熱の影響を受けない測定精度の高い流量測定装置を提供できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１５−８７２５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記従来の熱式流量計は、空気が流れるサブバイパス内に各種センサを設置する構成のため、従来の各種センサ無しの状態よりサブバイパス内部圧損を増加させ、流量センサの流速感度を低下させるおそれが生じる。【０００８】
また、流量センサの上下流に各種センサが設置される場合、前記各種センサが流れる空気の障壁となり、流体の乱れが生じ、流量センサのノイズ性能や脈動特性を悪化させるおそれが生じる。【０００９】
本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、流量センサの流速感度を低下、ノイズ性能や脈動特性の悪化を従来よりも減少させることができる熱式流量計を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成すべく、本発明の熱式流量計は、主通路の通路壁に設けられた取り付け孔から前記主通路の内部に挿入されて利用される熱式流量計であって、前記主通路の取付部に固定されるためのフランジと、前記主通路を流れる被計測気体を一部取り込む副通路と、前記副通路で前記被計測気体の流量を計測する流量計測部と、前記流量計測部を制御する回路部品と、前記流量計測部及び前記回路部品を実装する回路基板と、を有し、前記回路基板には、基板上に前記副通路が形成されていることを特徴とする。また、前記熱式流量計は、前記流量計測部が設けられている側である前記回路基板の表面側の副通路と、裏面側の前記副通路とは異なる第二の空間とが前記回路基板を境に隔てられており、前記第二の空間には、前記流量計測部以外の少なくとも一つの物理センサと回路部品が配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の熱式流量計によれば、検出素子が設置される回路基板面に副通路を構成し、前記回路基板の裏面側に流量計測部以外の少なくとも一つの物理センサと回路部品を設置する空間を分離して構成することで、副通路内部の圧損を増加させることなく、流量センサの流速感度を向上させることができる。また、副通路に流体の障壁となる各種センサを設置しない構成であるため、流れる空気を安定化させ、流量センサのノイズ性能や脈動特性を向上させることができる。
本発明に関連する更なる特徴は、本明細書の記述、添付図面から明らかになるものである。また、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】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態１に係る熱式流量計を備えたシステムの一例を示す概略図。
【図２Ａ】本発明の実施形態１に係る熱式流量計の正面図。
【図２Ｂ】図２Ａに示す熱式流量計の左側面図。
【図２Ｃ】図２Ａに示す熱式流量計の背面図。
【図２Ｄ】図２Ａに示す熱式流量計の右側面図。
【図３Ａ】図２Ａに示す熱式流量計の表カバーを取り外した状態の正面図。
【図３Ｂ】図２Ｃに示す熱式流量計の裏カバーを取り外した状態の背面図。
【図３Ｃ】図３Ａに示す熱式流量計のハウジングを取り外した状態の正面図。
【図３Ｄ】図３Ｂに示す熱式流量計のハウジング取り外した状態の背面図。
【図４Ａ】図２Ａに示す熱式流量計のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図４Ｂ】図４Ａに示す熱式流量計のハウジングの模式的な断面図。
【図５Ａ】本発明の実施形態２に係る熱式流量計のハウジングの模式的な正面図。
【図５Ｂ】本発明の実施形態２に係る熱式流量計のハウジングの模式的な正面図。
【図６Ａ】本発明の実施形態３に係る熱式流量計のハウジングの模式的な正面図。
【図６Ｂ】本発明の実施形態３に係る熱式流量計のハウジングの模式的な背面図。
【図７Ａ】本発明の実施形態３に係る熱式流量計のハウジングの模式的な正面図。
【図７Ｂ】本発明の実施形態３に係る熱式流量計のハウジングの模式的な背面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の熱式流量計の実施形態を説明する。
【００１４】
（実施例１）
図１は、本発明の実施形態１に係る熱式流量計３００を備えた電子燃料噴射方式の内燃機関制御システムの一例を示す概略図である。このシステムでは、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であるたとえば吸気管、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。
【００１５】
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、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とともに混合気の状態で燃焼室に導かれる。なお、本実施形態では、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と混合されて混合気となり、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。
【００１６】
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、図１では、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示す。
【００１７】
燃焼室に導かれた燃料および空気は、燃料と空気との混合状態であり、点火プラグ１５４の火花着火によって爆発的に燃焼して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。
【００１８】
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の流量および温度は、熱式流量計３００により計測され、計測された吸入空気の流量および温度を表す電気信号が熱式流量計３００から制御装置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。
【００１９】
制御装置２００は、熱式流量計３００の出力である、たとえば、吸入空気の流量、湿度、および温度、ならびに回転角度センサ１４６からの内燃機関の回転速度等に基づいて、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や点火プラグ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。
【００２０】
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。したがって、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。
【００２１】
図２Ａは、本実施形態に係る熱式流量計３００の正面図である。図２Ｂ、図２Ｃ、および図２Ｄは、それぞれ、図２Ａに示す熱式流量計の左側面図、背面図、および右側面図である。図４Ａは、図２Ａに示す熱式流量計のA−A線に沿う断面図である。
【００２２】
熱式流量計３００は、主通路の通路壁に設けられた取り付け孔から主通路の内部に挿入されて利用される。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を備えている。表カバー３０３および裏カバー３０４は、薄い板状に形成されて、広い平坦な冷却面を有している。このため熱式流量計３００の筐体３１０は、空気抵抗が低減され、さらに主通路１２４を流れる被計測気体により冷却されやすい構成を有している。
【００２３】
熱式流量計３００の筐体３１０は、たとえば、概ね直方体の扁平な形状を有し、図１に示すように吸気管に挿入されて主通路１２４内に配置される。詳細については後述するが、筐体３１０は、主通路１２４を流れる流体である被計測気体３０の一部を取りこむ副通路（第１の空間）を画定している。
【００２４】
なお、以下では、主通路１２４内の被計測気体３０の流れに概ね平行な筐体３１０の長さ方向をＸ軸方向、長さ方向に垂直で主通路１２４の径方向に概ね平行な筐体３１０の高さ方向をＹ軸方向、これら長さ方向および高さ方向に垂直な筐体３１０の厚さ方向をＺ軸方向とする、ＸＹＺ直交座標系を用いて、熱式流量計３００の各部を説明する場合がある。
【００２５】
筐体３１０は、主通路１２４の外壁から中心に向かうＹ軸方向に沿って延びる形状を有しているが、図２Ｂおよび図２Ｄに示すように、Ｚ軸方向の厚さが薄い扁平な形状を成している。すなわち、熱式流量計３００の筐体３１０は、側面に沿う厚さが薄く正面が略長方形の形状を有している。これにより、熱式流量計３００は、被計測気体３０に対しては流体抵抗を小さくして、十分な長さの副通路を備えることができる。
【００２６】
筐体３１０の基端部には、熱式流量計３００を吸気管に固定するためのフランジ３０５と、外部機器との電気的な接続を行うために吸気管外部に露出した外部接続部であるコネクタ３０６が設けられている。筐体３１０は、フランジ３０５を吸気管の取付部に固定することにより片持ち状に支持される。
【００２７】
図３Ａは、図２Ａに示す熱式流量計３００の表カバー３０３を取り外した状態の正面図である。図３Ｂは、図２Ｃに示す熱式流量計３００の裏カバー３０４を取り外した状態の背面図である。図３Ｃは、図３Ａに示す熱式流量計３００のハウジング３０２を取り外した状態の回路基板６０２の正面図である。図３Ｄは、図３Ｂに示す熱式流量計３００のハウジング３０２を取り外した状態の回路基板６０２の背面図である。
【００２８】
ハウジング３０２の先端側でかつ主流れ方向上流側の位置に配置される一方端部には、主通路１２４を流れる流体である吸入空気などの被計測気体３０の一部を副通路３０７に取り込むための入口３１１が設けられている。また、同様にハウジング３０２の先端側でかつ主流れ方向下流側の位置に配置される他方端部には、副通路３０７から被計測気体３０を主通路１２４に戻すための出口３１３が設けられている。このように、主通路１２４を流れる被計測気体３０を副通路３０７に取り込むための入口３１１や出口３１３は、フランジ３０５から主通路１２４の径方向の中心方向に向かって延びる筐体３１０の先端側に設けられる。
【００２９】
ハウジング３０２の先端側に位置する入口３１１よりも更に先端側かつ一方端部側の位置には、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計測部４５２が設けられている。このように、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計測部４５２が、フランジ３０５から主通路１２４の径方向の中心方向に向かって延びる筐体３１０の先端側に突出したように設けられる。温度計測部４５２を筐体（モジュール）３１０から突き出し、且つ、主通路（吸気通路）１２４の中心付近の流速の速い部分に露出させ、吸入空気に晒すことにより、筐体（モジュール）３１０からの熱伝導を低減でき、また、吸入空気への熱伝達を効率よく行うことができ、その結果、吸入空気の温度を精度良く検出することが可能となる。
【００３０】
本実施例では、温度計測部４５２が筐体３１０の先端側に突出しているので、外部から保護するようにガード部３０３ａを温度計測部４５２の近傍に設けている。ガード部３０３ａは表カバー３０３に設けられているが、必要に応じては、裏カバー３０４にもガード部を追加して構成しても可とする。
【００３１】
本実施形態のような構成を有した熱式流量計３００では、主通路１２４の内壁面から離れた部分の気体を副通路３０７に取り込むことができ、主通路１２４の内壁面の温度の影響を受け難くなり、気体の流量や温度の計測精度の低下を抑制できる。また、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。本実施形態の熱式流量計３００では、フランジ３０５から主通路１２４の中心に向かって延びる薄くて長い筐体３１０の先端部に入口３１１が設けられているので、主通路１２４の中心付近の流速の速い気体を副通路３０７に取り込むことができる。
【００３２】
筐体３１０の表面側と裏面側には、主通路１２４を流れる被計測気体３０の一部を筐体３１０内に取り込むための換気口３７０、３７１が複数個設けられている。これにより、主通路１２４の気体を換気空間３７３、３７４に一部取り込むことができ、主通路１２４の内壁面の温度の影響を受け難くなり、気体の湿度や圧力の計測精度の低下を抑制できる。換気口３７０、３７１は、それぞれ少なくとも１個以上設けられていればよく、本実施例では、それぞれ２個ずつ設けられている。
【００３３】
ハウジング３０２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計測部４５１と、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計測部４５２と、主通路１２４を流れる被計測気体３０の圧力を計測する圧力計測部６００と、主通路１２４を流れる被計測気体３０の湿度を計測する湿度計測部６０１と、これら複数の計測部を制御する回路部品６０３と、コンデンサ等の電子部品６０８と、を備える回路基板６０２が配置されている。流量計測部４５１と、温度計測部４５２と、圧力計測部６００と、湿度計測部６０１は、物理センサを構成する。
【００３４】
ハウジング３０２の先端側の位置に、複数の計測部を制御する回路部品６０３が設けられている。回路部品６０３は、LSIまたはマイコンもしくはその双方であり、駆動時に発熱が発生する。本実施形態では、熱式流量計３００の挿入方向であるハウジング３０２の長手方向（Ｙ軸方向）に対して、フランジ３０５、流量計測部４５１、回路部品６０３の順に設置することで、主通路１２４の内壁面から離れた主通路１２４の中心側の位置に回路部品６０３を設けることができる。
【００３５】
主通路１２４の平均的な流速に比べ、流速の高い、中心側に回路部品６０３を位置させることでき、各計測部の駆動時に発生する発熱を効率良く冷却することができ、複数の計測部を精度良く制御することができる。
【００３６】
副通路３０７は、回路基板６０２の基板上に形成される。ハウジング３０２の正面側には、副通路３０７を画定するための副通路溝３３０、３３１、３９２が形成されている。また、ハウジング３０２の正面側には、換気空間３７３を画定するための凹部３８１が形成されている。本実施形態では、ハウジング３０２の流量計測部４５１が配置される位置に副通路溝３３０、３３１、３９２が凹設され、ハウジング３０２の湿度計測部６０１が配置される位置に凹部３８１が凹設されている。副通路溝３３０、３３１、３９２、凹部３８１の凹設の底壁面は、回路基板６０２、もしくは、モールド成型されたハウジング３０２で形成される。本実施例では、回路基板６０２の表面が副通路溝３３０、３３１、３９２の一部を構成し、回路基板６０２の裏面が凹部３８１の一部を構成している。
【００３７】
一方、ハウジング３０２の背面側には、換気空間（第二の空間）３７４を画定するための凹部３８２が形成されている。また、ハウジング３０２の背面側には、回路室３８０を画定するための凹部３８３が形成されている。本実施形態では、ハウジング３０２の圧力計測部６００が配置される位置に凹部３８２が凹設され、ハウジング３０２の複数の計測部を制御する回路部品６０３、コンデンサ等の電子部品６０８が配置される位置に凹部３８３が凹設されている。凹部３８２、３８３の凹設の底壁面は、回路基板６０２もしくは、モールド成型されたハウジング３０２で形成される。
【００３８】
ハウジング３０２の正面に表カバー３０３を取り付けて、ハウジング３０２の副通路溝３３０、３３１、３９２と、凹部３８１の開放部分とを表カバー３０３で覆うことで、副通路３０７と換気空間３７３とを画定する筐体３１０を構成することができる。また、ハウジング３０２の背面に裏カバー３０４を取り付けて、ハウジング３０２の凹部３８２、３８３の開放部分を裏カバー３０４で覆うことで、換気空間３７４と回路室３８０とを画定する筐体３１０を構成することができる。
【００３９】
副通路３０７は、ハウジング３０２の一方端部から他方端部まで長さ方向（Ｘ軸方向）に亘って直線状に延在するメイン通路３０７Ａと、メイン通路３０７Ａの途中位置で分岐してハウジング３０２の基端側に一旦離れてから再びメイン通路３０７Ａに合流するバイパス通路３０７Ｂとを有している。換気空間３７３は、メイン通路３０７Ａとバイパス通路３０７Ｂの間に囲まれる位置に形成される。
【００４０】
ハウジング３０２の正面と背面には、樹脂で形成された溶着凸部３６０が設けられており、表カバー３０３、裏カバー３０４を溶着することで接合される。本実施例では、溶着による工法で接合された構成としているが、接着による工法の接合も可とする。表カバー３０３と裏カバー３０４は、樹脂製であり、ハウジング３０２に接着もしくは溶着されることで副通路３０７の内壁の一部を構成する。
【００４１】
本実施形態のような構成を有するハウジング３０２は、たとえば、ハウジング３０２を成形する樹脂モールド工程において、両面に配置される金型を使用し、図３Ｃ、図３Ｄに示す回路基板６０２をインサート部品として成型することで、図３Ａ、図３Ｂに示すハウジング３０２を成形することができ、寸法精度の良いハウジング３０２を構成することができる。回路基板６０２は、一部モールドされている樹脂を備え、副通路３０７の内壁は、回路基板６０２の流量計測部４５１が設けられている面と樹脂の面とを備える。
【００４２】
また、ハウジング３０２は、ハウジング３０２の正面側の副通路溝３３０、３３１、３９２の成型と凹部３８１、及び、ハウジング３０２の背面側の凹部３８２、３８３の成形を、一括して行うことができることで工程簡素化することできる。これにより、実装ばらつきの少ない、簡素な構成の熱式流量計３００を実現することができる。
【００４３】
図４Ｂは、図４Ａに示す熱式流量計のハウジングの模式的な断面図である。
【００４４】
本実施例では、回路基板６０２の一部を部分的にモールドする一体モールド成型を採用しているが、かかる構成に限定されるものではない。例えば、図４Ｂに示すように、回路基板６０２に、ハウジング３０２を構成する樹脂体を接着剤３６２もしくは圧入ピン３６３で接合することで、副通路溝３３０、３３１、３９２と、凹部３８１、３８２、３８３を形成してもよい。樹脂体は、凹部を有しており、回路基板６０２の流量計測部４５１が設けられている側である表面に接着もしくは圧着されることで副通路の内壁の一部を構成する。図４Ｂに示す構造では、樹脂体に設けた圧入ピン３６３を、回路基板６０２に設けた貫通孔に圧入することによって接合し、かつ、樹脂体と回路基板６０２の間に接着剤３６２を塗布して接合している。
【００４５】
また、本実施形態のような構成を有した熱式流量計３００では、複数の計測部を有した状態でハウジング３０２の高さ方向（Ｙ軸方向）のサイズを短く構成することでき、主通路１２４の気体の流れを阻害しない低圧力損失の熱式流量計３００を実現することができる。また、共通のハウジング３０２で、複数の計測部を実装することができ、従来サイズよりも小型で多品種の計測機能を有した熱式流量計３００を実現することができる。
【００４６】
ハウジング３０２の正面には、表カバー３０３との協働により副通路３０７を形成する副通路溝３３０、３３１、３９２が凹設されている。副通路溝３３０、３３１、３９２は、副通路３０７の一部に直線状のメイン通路３０７Ａを画定するための直線溝部３３２、副通路溝３９２、直線溝部３９０と、副通路３０７の一部にバイパス通路３０７Ｂを画定するための分岐溝部３３３、３９１とを有している。
【００４７】
直線溝部３３２は、ハウジング３０２の先端部で被計測気体３０の主流れ方向（Ｘ軸方向）に沿うように一直線状に延在して、一端がハウジング３０２の入口３１１に連通し、更に副通路溝３９２に連通したのちに、他端がハウジング３０２の出口３１３に連通している。副通路溝３９２は、副通路３０７のメイン通路３０７Ａを流れる流体、すなわち被計測気体３０の一部を排出する排出口となる。副通路溝３９２を設置することで、副通路３０７から塵埃や水滴などの異物を外部に排出させ、副通路３０７のバイパス通路３０７Ｂへ取りこまれる異物の総量を低減でき、流量計測部４５１の計測性能の劣化を防止できる。
【００４８】
分岐溝部３３３は、直線溝部３３２から分岐してカーブしながらハウジング３０２の基端側に向かって進み、ハウジング３０２の長手方向である高さ方向（Ｙ軸方向）の中央部を連通する。流量計測部４５１と対向する面には、絞り４５３が設置されている。絞り４５３は、流量計測部４５１に向かって突出するように表カバー３０３に一体に設けられている。バイパス通路３０７Ｂは、絞り４５３によってハウジング３０２の厚み方向である高さ方向（Z軸方向）に一時的に縮小され、絞り４５３の部分を通過後に再び元の大きさに戻る。分岐溝部３３３は、更に、カーブしながらハウジング３０２の先端側に向かって進み、分岐溝部３９１に連通し、直線溝部３９０に合流する。
【００４９】
バイパス通路３０７Ｂは、異物の総量を低減した流体が流れ、更にカーブ形状による慣性効果で、塵埃や水滴などを、流量計測部４５１よりもハウジング３０２の基端側に偏向させることができ、流量計測部４５１の計測性能の劣化を防止できる。また、バイパス通路３０７Ｂ内の流量計測部４５１の部分において、絞り４５３により流体の流れを縮流させることで、流量計測部４５１の計測性能を向上させることができる。
【００５０】
本実施形態のような副通路３０７をメイン通路３０７Ａとバイパス通路３０７Ｂによって構成した熱式流量計３００では、メイン通路３０７Ａとバイパス通路３０７Ｂに囲まれた箇所に不要なスペースが生まれる。本実施例では、この不要なスペースに凹部３８１を成形することで、換気空間（第三の空間）３７３を形成し、この換気空間３７３に湿度計測部６０１等の少なくとも一つの物理センサを設置することができ、ハウジング３０２のサイズを低減することができる。
【００５１】
回路基板６０２は、直線溝部３３２、３９０の底壁面と段差なく面一に連続しており、副通路溝３３３、３９１、３９２の凹設の底壁面は、回路基板６０２で形成されているため、同様に段差なく面一に連続している。回路基板６０２は、バイパス通路３０７Ｂを構成する４つの側壁面のうちの１つの側壁面の全て、すなわち、副通路溝３３３、３９１の底壁面の全てを構成している。
【００５２】
本実施形態のような構成では、メイン通路３０７Ａを流れる流体や、バイパス通路３０７Ｂを流れる流体を阻害する凹凸がないため、剥離渦の低減により、副通路３０７内を流れる空気を安定化させ、副通路３０７の流れの圧力損失を低減させることができる。そのため、このような構成を有した熱式流量計３００では、流量計測部４５１の流速感度を向上、ノイズ性能や脈動特性を向上させることができる。
【００５３】
回路基板６０２には、回路基板６０２の表面から裏面まで連通した貫通穴６０４が形成されている。本実施形態では、貫通穴６０４は、凹部３８１の凹設の壁面が形成される位置に設けられており、成型の際に、かかる壁面を構成する樹脂の一部が貫通穴６０４に充填され、回路基板６０２の裏面側の壁面を形成する樹脂と連結されるようになっている。回路基板６０２は、プリント基板であり、プリント基板の表面と樹脂との界面の密着性が弱く、凹部３８１の凹設の壁面が剥がれるおそれがある。そのため、樹脂が連通する貫通穴６０４を設け、貫通穴６０４を介して回路基板６０２の表面側と裏面側をつなぐことによって、凹部３８１の凹設の壁面の抜け防止効果をもたせることができる。
【００５４】
また、バイパス通路３０７Ｂの一部を構成する回路基板６０２の表面、すなわち、副通路３０７に流れる流体に面する回路基板６０２の表面には、例えば、親水性、撥水性の高いレジスト膜または表面処理膜を備え、また、パターン露出または表面処理で接地された構成としてもよい。レジスト膜や表面処理膜は、回路基板６０２の表面全面に設けてもよく、また、バイパス通路３０７Ｂを構成する部分のみに設けてもよい。
【００５５】
本実施形態のような構成では、副通路３０７に汚損物(塵、カーボン、水滴等)が侵入した場合、通路内壁に汚損物が付着しにくくなり、流量計測部４５１の計測性能の劣化を低減することができる。このような構成を有した熱式流量計３００では、耐汚損性が向上可能な信頼性の高い流量測定装置を提供できる。
【００５６】
回路基板６０２の表面には、流量計測部４５１を設置するための凹部が設けられており、かかる凹部に流量計測部４５１が設置されている。流量計測部４５１は、薄膜のダイヤフラム形状を備えたＭＥＭＳ素子となっており、回路基板６０２の裏面には、ＭＥＭＳ素子に圧力が作用する防ぐための換気口６０６が設けられている。
【００５７】
流量計測部４５１は、一端側が流量計測部４５１に接続されるボンディングワイヤー６０９を介して、回路基板６０２に電気的に接続されており、ボンディングワイヤーを覆うシール材６０５を設けている。シール材６０５は、流量計測部４５１よりも回路部品側に設けられている。本実施形態では、ハウジング３０２の長手方向（Ｙ軸方向）に沿って、流量計測部４５１、シール材６０５、回路部品６０３の順に配置されている。したがって、流量計測部４５１から回路基板６０２、そして回路部品６０３へ接続する配線を効率的に配置させることができる。
【００５８】
回路室３８０は、ハウジング３０２及び凹部３８３、つまり回路基板６０２と、裏カバー３０４にて形成され、回路室３８０内には、複数の計測部を制御する回路部品６０３、コンデンサ等の電子部品６０８が設けられている。また、回路室３８０内には、浸透性の作用の強い汚損物（腐食ガス、液体等）を保護するゲル、接着剤等のシール材６１０にて充填されている。したがって、浸透性の作用の強い汚損物に対する信頼性を向上させることができ、耐久性の強い熱式流量計３００を実現することができる。
【００５９】
回路基板６０２の表面、裏面には、連通した貫通穴６０７が形成されている。本実施形態では、外部機器との電気的な接続を行うために吸気管外部に露出した外部接続部であるコネクタ３０６の端子を貫通穴６０７に圧入することで導通させる構成が設けられている。本実施例では、圧入により回路基板６０２とコネクタ３０６の端子を導通させる構成となっているが、ボンディングワイヤーやペーストを介した接続でもよい。
【００６０】
（実施例２）
図５Ａ、５Ｂは、実施例２に係る熱式流量計３００のハウジング３０２の模式的な正面図である。
【００６１】
本実施例では、ハウジング３０２の表面に、湿度計測部６０１を実装し、ハウジング３０２の裏面に、圧力計測部６００、回路部品６０３、コンデンサ等の電子部品６０８を実装した構成になっているが、構成位置の組み合わせは不問である。下記に、構成位置の組み合わせた例を説明する。
【００６２】
図５Ａは、換気空間３７３に回路部品６０３を設置した構成であり、図５Ｂは、換気空間３７３に圧力計測部６００とコンデンサ等の電子部品６０８を組み合わせて配置した構成となっている。換気空間３７３には、必要に応じて回路部品６０３やコンデンサ等の電子部品６０８を保護するゲル、接着剤等のシール材６１０を充填してもよい。
【００６３】
本実施形態のような構成では、要求仕様に応じて回路基板６０２の組み合わせが自由に対応でき、回路基板６０２の最適な配線パターンを配置させることができる。また、共通の回路基板６０２の構成で、必要な計測部、電子部品のみを追加及び削減することもでき、多品種の熱式流量計３００を実現することができる。また、ハウジング３０２を共通部品とするため、組み立てラインの変更無しに製造することができるため、工数が削減でき安価な熱式流量計３００を実現することができる。
【００６４】
（実施例３）
下記に、回路基板６０２の形状変更した場合のハウジング３０２の副通路３０７と回路基板６０２の設置位置との関係について記載する実施例を説明する。
【００６５】
図６Ａ、７Ａは、実施例３に係る熱式流量計３００のハウジング３０２の模式的な正面図である。図６Ｂ、７Ｂは、実施例３に係る熱式流量計３００のハウジング３０２の模式的な背面図である。
【００６６】
図３Ａの実施例では、副通路３０７のメイン通路３０７Ａを構成する直線溝部３３２近傍に同一平面上になるように、回路基板６０２の基板端部境界線３６１を配置しているが、要求仕様によっては、不要な機能や性能を削除するため、回路部品６０３、コンデンサ等の電子部品６０８を種々選択する場合がある。また、その他の仕様では、流量計測部４５１、回路部品６０３、コンデンサ等の電子部品６０８を一体化させたワンチップ部品で構成する場合がある。
【００６７】
図６Ａでは、メイン通路３０７Ａを構成する副通路溝３９２近傍に回路基板６０２端部の境界線３６１を設置した場合、また、副通路３０７のバイパス通路３０７Ｂを構成する副通路溝３３３近傍、副通路溝３９１近傍に回路基板６０２の基板端部境界線３６１を設置した場合を示している。
【００６８】
本実施形態のような構成では、回路基板６０２のサイズを小型化による製造上の取り数を増化、また、部品点数の削減により、コストを削減した安価な熱式流量計３００を実現することができる。
【００６９】
以上、図面を用いて本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【００７０】
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】
【００７１】
３０      被計測気体（流体）
１２４    主通路
３００    熱式流量計
３０２    ハウジング
３０５    フランジ
３０７    副通路
３０７Ａ  メイン通路
３０７Ｂ  バイパス通路
３３０    副通路溝
３３１    副通路溝
３９２    副通路溝
３１０    筐体
３１１    入口
３１３    出口
３６１    基板端部境界線
３７０    換気口
３７１    換気口
３７３    換気空間
３７４    換気空間
４５１    流量計測部
３８０    回路室
６００    圧力計測部
６０１    湿度計測部
６０２    回路基板
６０３    回路部品
６０８    コンデンサ等の電子部品
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
0006734939.tif 000004
【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
0006734939.tif 000006
【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
0006734939.tif 000008
【図３Ｃ】
0006734939.tif 000009
【図３Ｄ】
0006734939.tif 000010
【図４Ａ】
0006734939.tif 000011
【図４Ｂ】
0006734939.tif 000012
【図５Ａ】
0006734939.tif 000013
【図５Ｂ】
0006734939.tif 000014
【図６Ａ】
0006734939.tif 000015
【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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