CN104364619A - 热式流量计 - Google Patents

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Abstract

本发明提供在提高具有被测量气体(30)的温度测量功能的流量测量装置的可操作性的基础上提高温度测量的测量精度的热式流量计(300)。本发明的热式流量计为如下结构:利用树脂模塑形成具有用于测量气体温度的突出部(424)的流量测量用电路封装体(400),形成向被测量气体(30)的上游侧开口的入口(343),将突出部(424)配置在入口内部,在正面罩(303)和背面罩(304)上沿突出部(424)形成出口(344)和出口(345),从入口(343)导入的被测量气体(30)沿突出部(424)流动。由于测量后的被测量气体(30)沿突出部(424)流动,因此能降低来自其它热源的热量影响,能提高测量精度。

Description

热式流量计
技术领域
本发明涉及热式流量计。
背景技术
在将热式流量计测量的被测量气体的流量用于控制的情况中,在上述控制中配合上述被测量气体的温度来使用的情况较多。因此,上述热式流量计经常使用除被测量气体的流量之外还可测量被测量气体的温度的热式流量计。例如在日本特开2006-317296号公报(专利文献1)中记载了这种热式流量计的一个例子。
除被测量气体的流量之外还可测量被测量气体的温度的、例如专利文献1中记载的热式流量计由于测量元件暴露在外面,在包括安装热式流量计的作业的各种作业中存在损伤测量元件的可能,存在可操作性的问题。
已有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2006-317296号公报
发明内容
如上所述,期望防止热式流量计配备的测量元件的损伤的结构。作为这种结构,例如可以考虑将测量元件配置在盖的内部。这样提高了可操作性。但是,热式流量计的本来的目的为能够以适合控制的精度进行测量。对于热式流量计测量的被测量气体的流量或被测量气体的温度,期望以高精度进行测量。仅考虑可操作性无法获得期望的测量精度。
本发明的目的在于提供一种能够以测高量精度来测量被测量气体的温度并且可操作性良好的热式流量计。
为了解决上述问题,本发明的热式流量计配备:用于导入流过主通路的被测量气体的一部分并使其流过的副通路,通过与流过上述副通路的被测量气体之间进行热传递来测量流量并测量流过上述主通路的上述被测量气体的温度的电路封装体,支承上述电路封装体的壳体,和覆盖上述壳体的盖,其中,上述电路封装体具有突出部,该突出部具有用于检测上述被测量气体的温度的温度检测元件,通过在上述突出部的侧部配置覆盖上述壳体的上述盖,在上述突出部的前端侧形成导入上述被测量气体的入口,上述盖设有用于将从上述入口导入并沿着上述突出部流动的上述被测量气体排出到主通路的开口。
发明效果
通过本发明,能够提供一种能够以测高量精度来测量被测量气体的温度并且可操作性良好的热式流量计。
附图说明
图1是在内燃机控制***中使用本发明的热式流量计的一个实施例的***图。
图2是表示热式流量计的外观的图,图2(A)为左侧视图,图2(B)为主视图(正面图)。
图3是表示热式流量计的外观的图,图3(A)为右侧视图,图3(B)为后视图(背面图)。
图4是表示热式流量计的外观的图,图4(A)为俯视图(平面图),图4(B)为仰视图(底面图)。
图5是表示热式流量计的壳体的图,图5(A)为壳体的左侧视图,图5(B)为壳体的主视图。
图6是表示热式流量计的壳体的图,图6(A)为壳体的右侧视图,图6(B)为壳体的后视图。
图7是表示配置在副通路槽的内部的流路面的状态的部分放大图。
图8是表示正面罩的外观的图,图8(A)为左侧视图,图8(B)为主视图,图8(C)为俯视图。
图9是表示背面罩304的外观的图,图9(A)为左侧视图,图9(B)为主视图,图9(C)为俯视图。
图10是端子连接部的部分放大图。
图11是电路封装体的外观图,图11(A)为左侧视图,图11(B)为主视图,图11(C)为后视图。
图12是表示将电路部件安装在电路封装体的引线框后的状态的图。
图13是说明隔膜及连接隔膜内部的空隙与开口连接的连通路的说明图。
图14是表示第一树脂模塑工序后的电路封装体的状态的图。
图15是表示图11所示的电路封装体的其它实施例的图,图15(A)为电路封装体的主视图,图15(B)为电路封装体的后视图。
图16是表示电路封装体的生产工序的图。
图17是表示热式流量计的生产工序的图。
图18是表示热式流量计的生产工序的其它实施例的图。
图19是表示热式流量计的流量检测电路的电路图。
图20是说明流量检测电路的流量检测部的说明图。
图21是热式流量计的其它实施例,图21(A)为左侧视图,图21(B)为主视图。
图22是表示另一实施例的部分放大图。
图23是表示另一实施例的部分放大图。
图24是表示另一实施例的图,图24(A)为主视图,图24(B)为部分放大图。
图25是表示另一实施例的部分放大图。
具体实施方式
以下说明的用于实施发明的实施方式(以下记为实施例),能大幅度地提高流量的测量精度,并且解决伴随上述测量精度新产生的问题。针对该点在以下实施例进行详细说明,而下面针对其概要进行说明。
本发明的热式流量计将流量测量对象的被测量气体的一部分导入副通路中,流量检测电路通过与流过上述副通路的被测量气体之间进行热传递来测量流量。将上述副通路与上述流量检测电路的关系高精度地维持在规定的关系对于流量测量精度的提高非常重要。以下的实施例中,在形成用于形成上述副通路的副通路槽时在具有上述副通路槽的壳体中固定上述流量检测电路。具体地,通过利用具有上述副通路槽的上述壳体的一部分覆盖由包含上述流量检测电路的树脂所形成的电路封装体,将上述电路封装体以正确的位置关系固定在上述副通路内。通过这种方法能够提高流量的测量精度。
以下说明的用于实施发明的方式(以下记为实施例)解决了作为实际产品所需求的各种课题,特别地解决了作为测量车辆的进气量的测量装置使用所要求的各种课题,达到了各种效果。以下实施例解决的各种课题中的一个是上述的发明要解决的问题的栏中记载的内容,此外,以下实施例达到的各种效果中的一个是发明效果的栏中记载的效果。以下实施例的说明中针对以下实施例解决的各种问题以及以下实施例达到的各种效果进行说明。因此,以下实施例中说明的实施例解决的问题和效果也包含了发明要解决的问题的栏和发明效果的栏的内容之外的内容。
以下实施例中,相同的参考记号在不同图中也表示相同的结构,达到相同的作用效果。对于已经说明的结构,存在仅在图中附以参考记号而省略说明的情况。
1.内燃机控制***中使用本发明的热式流量计的一个实施例
1.1内燃机控制***的结构
图1是在电子燃料喷射方式的内燃机控制***中使用本发明的热式流量计的一个实施例的***图。基于配备发动机汽缸112和发动机活塞114的内燃机110的动作,吸入空气作为被测量气体30从空气滤清器122吸入,经过作为主通路124的吸气体(进气道主体)、节流阀体126、吸气歧管128导入发动机汽缸112的燃烧室。作为被导入上述燃烧室的吸入空气的被测量气体30的流量利用本发明的热式流量计测量,基于测得的流量从燃料喷射阀152供给燃料,与作为吸入空气的被测量气体30一起在混合气体的状态下导入燃烧室。此外,在本实施例中,燃料喷射阀152设在内燃机的进气口中,喷射到进气口的燃料与作为吸入空气的被测量气体30一起形成混合气体,通过进气阀116导入燃烧室,燃烧产生机械能。
近年来,作为净化排气和改善油耗的方法,较多的车辆采用在内燃机的汽缸头安装燃料喷射阀152并从燃料喷射阀152向各燃烧室直接喷射燃料的方式。不仅对图1所示的内燃机的进气口中喷射燃料的方式,热式流量计300对向各燃烧室直接喷射燃料的方式也同样适用。两种方式中,包括热式流量计300的使用方法在内的控制参数的测量方法以及包括燃料供给量和点火时间在内的内燃机的控制方法的基本概念大致相同,作为两种方式的代表例在图1中展示在进气口中喷射燃料的方式。
被导入燃烧室的燃料和空气成为燃料与空气的混合状态,通过火花塞154的火花点火而爆发地燃烧,产生机械能。燃烧后的气体从排气阀118导向排气管,作为排放气体24从排气管排出车外。作为导入上述燃烧室的吸入空气的被测量气体30的流量通过基于油门踏板的操作而改变其开度的节流阀132控制。基于被导入上述燃烧室的吸入空气的流量来控制燃料供给量,驾驶者通过控制节流阀132的开度,控制导入上述燃烧室的吸入空气的流量,能够控制内燃机产生的机械能。
1.2内燃机控制***的控制概要
从空气滤清器122吸入、流入主通路124的作为吸入空气的被测量气体30的流量和温度通过热式流量计300测量,从热式流量计300将表示吸入空气的流量和温度的电信号输入控制装置200。此外,测量节流阀132的开度的节流阀角度传感器144的输出被输入控制装置200,进一步地,内燃机的发动机汽缸114、进气阀116和排气阀118的位置和状态,以及为了测量内燃机的转速,旋转角度传感器146的输出被输入控制装置200。在上述内燃机的排气管中设置用于根据排放气体24的状态测量燃料量与空气量的混合比的状态的氧气传感器148,氧气传感器148的输出被输入到控制装置200。
控制装置200基于作为热式流量计300的输出的吸入空气的流量以及根据旋转角度传感器146的输出测得的内燃机的转速来计算燃料喷射量和点火时间。基于这些运算结果来控制从燃料喷射阀152供给的燃料量和火花塞154点火的点火时间。在实际中,燃料供给量和点火时间还进一步地基于热式流量计300测得的进气温度和节流阀角度的变化状态、发动机转速的变化状态、氧气传感器148测得的空燃比的状态来精细地加以控制。进一步地,在内燃机的空转(怠速运行)状态下,控制装置200通过空转空气控制阀(怠速空气控制阀)156来控制旁路绕过节流阀132的空气量,控制怠速运行状态下的内燃机的转速。
1.3热式流量计的测量精度的提高和安装环境
作为内燃机的主要控制量的燃料供给量和点火时间都将热式流量计300的输出作为主要参数进行计算。并且根据需要,进行基于吸入空气的温度的控制参数修正等,或者进行供给到上述内燃机的燃料供给量或点火时间的修正。热式流量计300的测量精度的提高、老化的抑制和可靠性的提高对于安装上述内燃机的车辆的控制精度的提高和可靠性的保证非常重要。特别地近年来对车辆低油耗的需求非常高,并且对排放气体净化的需求非常高。为了满足这些需求,由热式流量计300测得的作为吸入空气的被测量气体30的流量的测量精度的提高极为重要。此外,热式流量计300维持高可靠性也很重要。
安装热式流量计300的车辆在温度变化大的环境中使用,或者在风雨和雪中使用。在车辆在雪路上行驶的情况下,则会在撒布了防冻剂的道路上行驶。期望热式流量计300考虑到针对该使用环境中的温度变化的对应和针对尘埃、污染物质等的对应。进一步地,热式流量计300被设置在受到内燃机振动的环境中。针对振动也要求维持高可靠性。
此外,热式流量计300安装在作为受到来自内燃机的发热的影响的吸气管(进气管)的主通路124中。因此,内燃机的发热经过作为主通路124的吸气管传递到热式流量计300。热式流量计300由于为通过与被测量气体进行热传递来测量被测量气体的流量的方式,因此尽可能地抑制来自外部的热量的影响很重要。
如下所述,安装在车上的热式流量计300不仅解决记载在发明要解决的问题的栏中的问题和达到记载在发明的效果的栏中的效果,还充分地考虑到上述种种问题,解决作为产品所要求的各种问题,达到各种效果。热式流量计300所解决的具体问题和达到的具体效果在以下实施例的记载中加以说明。
2.热式流量计300的结构
2.1热式流量计300的外观结构
图2、图3和图4是表示热式流量计300的外观的图,图2(A)为热式流量计300的左侧视图,图2(B)为主视图,图3(A)为右侧视图,图3(B)为后视图,图4(A)为俯视图,图4(B)为仰视图。热式流量计300基于外壳301,外壳301配备壳体302、正面罩303和背面罩304。壳体302配备用于将热式流量计300固定在作为主通路124的吸气管上的凸缘312、具有用于进行与外部机器的电气连接的外部端子306的外部连接部305、和用于测量流量等的测量部310。测量部310的内部设有用于形成副通路的副通路槽,进一步地测量部310的内部设有电路封装体400,其配备用于测量被测量气体30的流量的流量检测部602(参考图19)和用于测量流过主通路124的被测量气体30的温度的温度检测部452。
2.2热式流量计300的外观结构及其效果
由于热式流量计300的入口350设在从凸缘312向主通路124的中心方向延伸的测量部310的前端侧,因此并非将主通路124的内壁面附近的而是将远离内壁面的中央部附近部分的被测量气体30导入副通路内。因此,热式流量计300能够测量远离主通路124的内壁面的部分的被测量气体30的流量和温度,能够抑制热量等影响导致的测量精度的降低。在主通路124的内壁面附近易于受主通路124的温度的影响,变成被测量气体30的温度与气体本来的温度不同的状态,与主通路124内的主气体的平均状态不同。特别是主通路124为发动机的吸气管的情况下,受到来自发动机的热量的影响,经常维持在高温。因此,主通路124的内壁面附近的气体相对于主通路124本来的气温变高的情况较多,成为使测量精度降低的原因。
主通路124的内壁面附近流体阻力较大,与主通路124的平均流速相比流速较低。因此,如果将主通路124的内壁面附近的气体作为被测量气体30导入副通路内,则有相对于主通路124的平均流速的流速的降低导致测量误差的可能。图2至图4所示的热式流量计300中,入口350设置在从凸缘312向主通路124的中央延迟的薄长的测量部310的前端部,因此能够降低与内表面附近的流速降低相关的测量误差。并且,图2至图4所示的热式流量计300中,不仅入口350设置在从凸缘312向主通路124的中央延伸的测量部310的前端部,副通路的出口也设置在测量部310的前端部,因此能够进一步地降低测量误差。
热式流量计300的测量部310形成从凸缘312向主通路124的中心方向纵长延伸的形状,其前端部设有用于将作为吸入空气的被测量气体30的一部分导入副通路内的入口350和用于将被测量气体30从副通路送回主通路124的出口352。测量部310形成为沿从主通路124的外壁向中央的轴纵长延伸的形状,宽度如图2(A)和图3(A)所示,形成狭窄的形状。即,热式流量计300的测量部310形成侧面宽度薄、正面为大致长方形的形状。由此,热式流量计300能够配备长度足够的副通路,并且能够将对被测量气体30的流体阻力抑制在小的值。因此,热式流量计300能够将流体阻力抑制在小的值并且以高精度测量被测量气体30的流量。
2.3测量部310的结构及其效果
在流过主通路124的被测量气体30的流动方向上,构成热式流量计300的测量部310的上游侧侧面和下游侧侧面分别设有上游侧突起317和下游侧突起318。上游侧突起317和下游侧突起318形成相对于根部随着往前端去而变细的形状,能够降低流过主通路124内的被测量气体30的流体阻力。在热绝缘部315与入口343之间设置上游侧突起317。虽然上游侧突起317截面积较大,来自凸缘312和热绝缘部315的热传递较大,但上游侧突起317在入口343前中断,并且如下所述,形成上游侧突起317的温度检测部452侧到温度检测部452的距离比壳体302的上游侧外壁的凹陷更长的形状。因此,抑制了热绝缘部315到支承温度检测部452的部分的热传递。
从入口434导入的被测量气体30由温度检测部452测量其温度,流过由后述的壳体302的外壁凹陷部366(参考图5)形成的测温用流路,从前侧出口344或后侧出口345排出到主通路124。由于通过上述冷却通路槽沿着温度检测部452所具有的突出部424(参考图11)引导从入口343导入的被测量气体30,因此产生了不仅温度检测部452、突出部424也接近被测量气体30的温度的作用。因此,能够降低从其它发热部分传递到突出部424的热量的影响,带来被测量气体30的温度测量精度的提高。
此外,在凸缘312或热绝缘部315与温度检测部452之间形成下述的端子连接部320和包含端子连接部320的空隙382。因此,凸缘312或热绝缘部315与温度检测部452之间变长,该长的部分上设置了正面罩303和背面罩304,该部分起到冷却面的作用。因此,能够降低主通路124的壁面的温度对温度检测部452产生的影响。此外,通过使凸缘312或热绝缘部315与温度检测部452之间变长,能够使导入副通路的被测量气体30的导入部分靠近主通路124的中央。能够抑制与主通路124的壁面相关的测量精度降低。
如图2(B)和图3(B)所示,***主通路124内的测量部310其两侧面非常窄,并且下游侧突起318和上游侧突起317形成降低空气阻力的前端比根部窄的形状。因此,能够抑制热式流量计300***主通路124导致的流体阻力的增大。此外,在设置下游侧突起318和上游侧突起317的部分形成上游侧突起317和下游侧突起318相对于正面罩303和背面罩304的两侧部向两方向突出的形状。由于上游侧突起317和下游侧突起318利用树脂模塑制作,易于形成空气阻力小的形状,另一方面,正面罩303和背面罩304形成具有大冷却面的形状。因此,热式流量计300降低了空气阻力,并且具有易于被流过主通路124的被测量气体冷却的效果。
2.4凸缘312的结构和效果
凸缘312上,在其下表面与主通路124相向的部分上设有多个凹陷314,减小与主通路124之间的热传递面,使热式流量计300不易受热量的影响。凸缘312的螺孔313用于将热式流量计300固定在主通路124中,在各螺孔313周围与主通路124相向的面与主通路124之间形成空间,使得这些螺孔313周围与主通路124相向的面远离主通路124。通过这样,降低了从主通路124到热式流量计300的热传递,形成可防止热量导致的测量精度的降低的结构。进一步地,上述凹陷314不仅有热传递的降低的效果,也有在壳体302成型时减少构成凸缘312的树脂的收缩的影响的作用。
在凸缘312的测量部310侧设有热绝缘部315。热式流量计300的测量部310从设于主通路124的安装孔***内部,热绝缘部315与主通路124的上述安装孔的内表面相向。主通路124例如为吸气管等,主通路124维持高温的情况较多。反之,在寒冷地区启动时,可预想到主通路124为极低的温度。若主通路124这种高温或低温的状态对温度检测部452和后述的流量测量造成影响,则测量精度降低。因此,靠近主通路124的孔的内表面的热绝缘部315上并排地设置多个凹陷316,邻接的凹陷316之间靠近上述孔内表面的热绝缘部315的幅度极薄,在凹陷316的流体流动方向的幅度的三分之一以下。由此能够减少温度的影响。此外,热绝缘部315的部分上加厚树脂。在壳体302的树脂模塑时,树脂从高温状态冷却到低温并硬化时产生体积收缩,产生应力发生而导致的变形。通过在热绝缘部315形成凹陷316,能够使体积收缩更加均匀,能够减少应力集中。
热式流量计300的测量部310从设于主通路124的安装孔***内部,利用螺丝通过热式流量计300的凸缘312固定在主通路124上。期望按照规定的位置关系相对于设于主通路124的安装孔来固定热式流量计300。凸缘312上设置的凹陷314能够用于主通路124与热式流量计300的定位。通过在主通路124上形成凸部,能够形成具有上述凸部嵌入凹陷314的关系的形状,能够在正确的位置将热式流量计300固定在主通路124。
2.5外部连接部305和凸缘312的结构和效果
图4(A)是热式流量计300的俯视图。外部连接部305的内部设有4个外部端子306和补正用端子(校正用端子)307。外部端子306为用于输出作为热式流量计300的测量结果的流量和温度的端子以及供应用于使热式流量计300工作的直流电力的电源端子。补正用端子307为如下端子,其用于进行生产的热式流量计300的测量,求得与各热式流量计300相关的修正值,并在热式流量计300内部的存储器中存储修正值,之后在热式流量计300的测量动作中使用表示存储在上述存储器中的修正值的修正数据,并不使用该补正用端子307。因此,在外部端子306与其它外部机器相连接时,为了使补正用端子307不造成妨碍,补正用端子307形成与外部端子306不同的形状。在本实施例中,补正用端子307为比外部端子306短的形状,使得与外部端子306连接的外部机器的连接端子***外部连接部305时不造成连接故障。此外,外部连接部305的内部沿外部端子360设有多个凹陷308,这些凹陷308用于降低在作为凸缘312的材料的树脂冷却硬化时的树脂收缩导致的应力集中。
通过在用于热式流量计300的测量动作中的外部端子306之外设置补正用端子307,能够在热式流量计300出厂前分别对其特性进行测量,测量产品的偏差,将用于减少偏差的修正值存储在热式流量计300内部的存储器中。在上述修正值的设定工序之后,为了使补正用端子307不妨碍外部端子306与外部机器的连接,将补正用端子307制造成与外部端子306不同的形状。这样,热式流量计300在其出厂前能够分别地减少偏差,能够实现测量精度的提高。
3.壳体302的整体结构及其效果
3.1副通路和流量检测部的结构及其效果
图5和图6表示从热式流量计300拆下正面罩303和背面罩304后的壳体302的状态,图5(A)为壳体302的左侧视图,图5(B)为壳体302的主视图,图6(A)为壳体302的右侧视图,图6(B)为壳体302的后视图。壳体302成测量部310从凸缘312向主通路124的中心方向延伸的结构,其前端侧设有用于形成副通路的副通路槽。在本实施例中,在壳体302的前后两面设置副通路槽,图5(B)表示正面侧副通路槽332,图6(B)表示背面侧副通路槽334。用于形成副通路的入口350的入口槽351和用于形成出口352的出口槽353设置在壳体302的前端部,因此能够将远离主通路124的内壁面的部分的气体,亦即主通路124的中央部分附近的部分流过的气体作为被测量气体30从入口350导入。流过主通路124的内壁面附近的气体受到主通路124的壁面温度的影响,经常具有与被测量气体30等流过主通路124的气体的平均温度不同的温度。此外,流过主通路124的内壁面附近的气体经常表现出比流过主通路124的气体的平均流速更低的流速。实施例的热式流量计300不易受这种影响,能够抑制测量精度的降低。
上述正面侧副通路槽332和背面侧副通路槽334形成的副通路通过外壁凹陷部336、上游侧外壁335和下游侧外壁336与凸缘312的热绝缘部315相连。此外,上游侧外壁335上设有上游侧突起317,下游侧外壁336上设有下游侧突起318。通过这种结构,通过利用凸缘312将热式流量计300固定在主通路124上,能够将具有电路封装体400的测量部310高可靠性地固定在主通路124。
本实施例为如下结构:在壳体302中设置了用于形成副通路的副通路槽,通过将盖覆盖在壳体302的正面和背面,由副通路槽和盖构成副通路。通过采用这种结构,能够在壳体302的树脂模塑工序中作为壳体302的一部分形成所有的副通路槽。此外,由于在壳体302成型时在壳体302的两面设置模具,能够通过使用这两边的模具将正面侧副通路槽332和背面侧副通路槽334两者作为壳体302的一部分全部成型。通过在壳体302的两面设置正面罩303和背面罩304即可形成壳体302的两面的副通路。通过利用模具在壳体302的两面成型正面侧副通路槽332和背面侧副通路槽334,能够以高精度成型副通路。并且获得高的生产效率。
从图2、图3以及图5、图6可知,从壳体302的前侧和后侧向前侧方向和后侧方向突出的上游侧外壁335和下游侧外壁336、沿着该上游侧外壁335和下游侧外壁336的热绝缘部315的连接部分、后侧副通路内周壁391和后侧副通路外周壁392、以及前侧副通路内周壁393和前侧副通路外周壁394的顶部与正面罩303或背面罩304紧密接触,形成被壳体302、正面罩303和背面罩304密闭的空间和副通路。
如下所述,在上述密闭空间中设置电路封装体400并且形成空隙382。上述壳体302与正面罩303或背面罩304的连接通过激光焊等进行。但如果被所示壳体302、正面罩303和背面罩304完全密封,则会造成温度变化导致的气体膨胀等问题,因此配备了虽然密闭但可呼吸的结构。通过上述可呼吸的结构,降低了密闭空间内的温度变化导致的与外部的压差的增大。
在图6(B)中流过主通路124的被测量气体30的一部分从形成入口350的入口槽351导入到背面侧副通路槽334内,流过背面侧副通路槽334内。背面侧副通路槽334为随着前进而变深的形状,被测量气体30随着沿槽流动而逐渐向前侧方向移动。特别地,背面侧副通路槽334在孔342前设置了迅速变深的陡倾斜部(急倾斜部)347,质量小的空气的一部分沿着陡倾斜部347移动,从孔342流向图5(B)记载的测量用流路面430。另一方面,质量较大的异物由于难以迅速改变前进路线,因此移动到图6(B)所示的测量用流路面背面431。之后,经过孔341,流向图5(B)记载的测量用流路面430。
在图5(B)记载的正面侧副通路槽332中,从孔342向正面侧副通路槽332侧移动的、作为被测量气体30的空气沿着测量用流路面430流动,通过测量用流路面430上设置的热传递面露出部436与用于测量流量的流量检测部602之间进行热传递,进行流量测量。经过测量用流路面430的被测量气体30与从孔341流向正面侧副通路槽332的空气一起沿着正面侧副通路槽332流动,从用于形成出口352的出口槽353排出到主通路124。
被测量气体30中混入的杂物等质量较大的物质其惯性力较大,难以沿着图6(B)所示的槽的深度迅速变大的陡倾斜部347的部分的表面迅速地向槽较深的方向改变前进路线。因此,质量较大的异物移动到测量用流路面背面431,能够抑制异物经过热传递面露出部436附近。在本实施例中空气以外的质量较大的异物较多,但由于为经过作为测量用流路面430的背面的测量用流路面背面431的结构,因此能够减少油份、碳黑、杂物等的异物的导致的污损的影响,能够抑制测量精度的降低。即,由于具有使被测量气体30的前进路线沿着与主通路124的流动轴正交的轴急剧地变化的形状,因此能够减少被测量气体30中混入的异物的影响。
在本实施例中,由背面侧副通路槽334构成的流路在形成曲线的同时从壳体302的前端部向凸缘方向前进,在最靠凸缘侧的位置上,流过副通路的气体成为与主通路124的流动相反方向的流动,在该相反方向的流动的部分,作为一侧的背面侧的副通路与作为另一侧的正面侧形成的副通路连通。通过这样,电路封装体400的热传递面露出部436在副通路的固定变得容易,进一步地易于将被测量气体30导入主通路124的中央部附近的位置。
在本实施例中,在测量流量的测量用流路面430的流动方向的前后设有贯通背面侧副通路槽334和正面侧副通路槽332的孔342和孔341。设置该贯通的孔342和孔341,并且使副通路形成为使被测量气体30从壳体302的一个面上形成的背面侧副通路槽334向壳体302的另一个面上形成的正面侧副通路槽332移动的形状。通过这样,能够在一次树脂模塑工序中在壳体302的两个表面形成副通路槽,并且能够同时形成连接两个表面的结构。
此外,通过在形成于电路封装体400上的测量用流路面430两侧设置孔342和341,能够利用在其上形成孔342和孔341的模具防止树脂流入到形成于测量用流路面430上的热传递面露出部436。此外,利用测量用流路面430的上游侧和下游侧的孔342和孔341,通过树脂模塑将电路封装体400固定在壳体302上时,能够利用这些孔配置模具,通过该模具定位和固定电路封装体400。
在本实施例中,作为贯通背面侧副通路槽334和正面侧副通路槽332的孔设置了孔342和孔341。但即使不设置由孔342和孔341组成的两个孔,仅通过其中一个孔就能够在一次树脂模塑工序中形成连接背面侧副通路槽334和正面侧副通路槽332的副通路形状。
此外,背面侧副通路槽334的两侧设有后侧副通路内周壁391和后侧副通路外周壁392,通过使该后侧副通路内周壁391和后侧副通路外周壁392各自的高度方向的前端部与背面罩304的内侧面紧密接触,来形成壳体302的后侧副通路。此外,正面侧副通路槽332的两侧设有前侧副通路内周壁393和前侧副通路外周壁394,通过使该前侧副通路内周壁393和前侧副通路外周壁394各自的高度方向的前端部与正面罩304的内侧面紧密接触,来形成壳体302的前侧副通路。
在本实施例中使被测量气体30分为测量用流路面430及其背面的两路流过,并在一侧设置测量流量的热传递面露出部436,但也可不使被测量气体30分为两个通路而仅经过测量用流路面430的表面侧。通过是副通路沿着与主通路124的流动方向的第一轴正交的方向的第二轴弯曲,能够使混入被测量气体30中的异物聚集到第二轴的弯曲较小的一侧,而通过在第二轴弯曲较大的一侧设置测量用流路面430和热传递面露出部436,能够减少异物的影响。
此外,本实施例在连接正面侧副通路槽332与背面侧副通路槽334的部分设置测量用流路面430和热传递面露出部436。但也可不设置在连接正面侧副通路槽332与背面侧副通路槽334的部分,而设置在正面侧副通路槽332或背面侧副通路槽334中。
测量用流路面430上设置的用于测量流量的热传递面露出部436的部分上形成节流形状。通过该节流效果,流速变快,测量精度提高。此外,假使热传递面露出部436的上游侧气体的流动产生涡流,通过上述节流能够消除或降低涡流,提高测量精度。
图5和图6中,上游侧外壁335在温度检测部452的根部形成向下游侧凹陷的形状,具有外壁凹陷部336。通过该外壁凹陷部366,温度检测部452与外壁凹陷部366之间的距离变长,能够减少通过上游侧外壁335传递来的热量的影响。
温度检测部452的根部设置外壁凹陷部366,由此降低从凸缘312或热绝缘部315通过上游侧外壁335传来的热量的影响。进一步地,设有由上游侧突起317与温度检测部452之间的切口形成的测温用外壁凹陷部366。通过该外壁凹陷部366能够减少通过上游侧突起317向温度检测部452的热量传递。由此提高温度检测部452的检测精度。特别是上游侧突起317其截面积较大,易于导热,阻止热传递的测温用凹陷366的作用很重要。
3.2副通路的流量检测部的结构及其效果
图7是表示电路封装体400的流路面430配置在副通路槽的内部的状态的部分放大图,为图6的A-A截面图。此外,该图为示意图,图5和图6所示的详细形状在图7中进行了细节部分的省略和简化,在细节部分有少许变形。图7的左侧部分为背面侧副通路槽334的终端部,右侧部分为正面侧副通路槽332的始端部。虽然图7中未明确记载,具有测量用流路面430的电路封装体400的左右两侧设有孔342和孔341,在具有测量用流路面430的电路封装体400的左右两侧连接背面侧副通路槽334与正面侧副通路槽332。
从入口350导入并流过由背面侧副通路槽334构成的后侧副通路的被测量气体30,从图7的左侧被引导,被测量气体30的一部分通过孔342,流到电路封装体400的测量用流路面430的表面与正面罩303上设置的突起部356形成的流路386,其它的被测量气体30流到测量用流路面背面431与背面罩304形成的流路387。之后,流过流路387的被测量气体30通过孔341移动到正面侧副通路槽332,与流过流路386的被测量气体30合流,流过正面侧副通路槽332,从出口352排出到主通路124。此外,流路387中设于背面罩304上的突起部358向测量用流路面背面431突出。
由于副通路以从背面侧副通路槽334通过孔342被导入流路386的被测量气体30的弯曲比导向流路387的流路更大的方式形成,因此,被测量气体30中所含的杂物等质量较大的物质集中到弯曲较小的流路387。因此,几乎没有流入到流路386的异物。
流路386形成在正面侧副通路槽332的最前端侧连续、通过设于正面罩303的突起部356逐渐向测量用流路面430突出来形成节流部的结构。流路386的节流部的一侧配置测量用流路面430,测量用流路面430上设有用于在流量检测部602与被测量气体30之间进行热传递的热传递面露出部436。为了高精度地进行流量检测部602的测量,在热传递面露出部436的部分期望被测量气体30为涡流较少的层流。此外,流速较快可提高测量精度。因此,通过朝向测量用流路面430设于正面罩303的突起部356向测量用流路面430平滑地突出来形成节流部。该节流部起到使被测量气体30减少涡流接近层流的作用。进一步地,在节流部分流速变快,由于用于测量的热传递面露出部436配置在该节流部分,因此提高了流量的测量精度。
通过突起部356与设于流路面430的热传递面露出部436相向地向副通路槽内突出而形成节流部,能够提高测量精度。用于形成节流部的突起部356设置在与设于流路面430的热传递面露出部436相向的盖上。图7中与设于流路面430的热传递面露出部436相向的盖为正面罩303,因此在正面罩303上设置热传递面露出部436,但只需在正面罩303或背面罩304中与设于流路面430的热传递面露出部436相向的一方的盖上设置即可。根据电路封装体400中在哪个面设置流路面430和热传递面露出部436,与热传递面露出部436相向的盖也随之改变。
被测量气体30在流路386和流路387中的分配等关系到高精度的测量,通过使设于背面罩304的突起部358向流路387突出,进行被测量气体30在流路386和流路387中的分配等的调整。此外,通过在流路387中设置节流部来提高流速,起到将杂物等异物导入流路387的作用。本实施例中,作为流路386和流路387的各种调整方法之一,利用了突起部358的节流,但也可通过测量用流路面背面431与背面罩304之间的宽度等的调整来进行上述流路386和流路387的流量分配等调整。这种情况下不需要设于背面罩304上的突起部358。
在图5和图6中,在设于测量用流路面430上的热传递面露出部436的背面的测量用流路面背面431上留有电路封装体400的树脂模塑工序中使用的模具的压痕(按压印迹)442。压痕442并不对流量测量构成障碍,可以保留压痕442而不会造成问题。此外,如下所述,在利用树脂模塑形成电路封装体400时,对流量检测部602所具有的半导体隔膜(semiconductor diaphram)的保护很重要。因此,对热传递面露出部436的背面的按压很重要。此外,不使覆盖电路封装体400的树脂流入热传递面露出部436很重要。根据这些考虑,利用模具围住包含热传递面露出部436的测量用流路面430,并且利用其它模具压住热传递面露出部436的背面,来阻止树脂流入。由于电路封装体400利用传递模塑制造,因此树脂压力高,从热传递面露出部436的背面的按压很重要。此外,流量检测部602使用半导体隔膜,期望形成半导体隔膜产生的空隙的通气用通路。为了支承和固定用于形成通气用通路的平板等,按压热传递面露出部436的背面很重要。
3.3热式流量计300的盖的形状及其效果
图8是表示正面罩303的外观的图,图8(A)为左侧视图,图8(B)为主视图,图8(C)为俯视图。图9是表示背面罩304的外观的图,图9(A)为左侧视图,图9(B)为主视图,图9(C)为俯视图。在图8和图9中,正面罩303和背面罩304设置在壳体302的正面和背面,与图5和图6所示的作为壳体302的外壁的上游侧外壁335、下游侧外壁336的顶边即前侧和后侧上高度方向上最靠外侧的前端部紧密接触,并且与固定部3721同样地在前侧和后侧上高度方向上最靠外侧的前端部紧密接触,进一步地在凸缘312侧也紧密接触,内部形成密闭的空隙382。进一步地,正面罩303和背面罩304用于通过盖住壳体302的副通路槽来形成副通路。并且具有突起部356,用于形成节流部。因此,期望成型精度高。正面罩303和背面罩304由于通过在模具中注入热可塑性树脂的树脂模塑工序制造,因此能够以高成型精度制造。
图8和图9所示的正面罩303和背面罩304上形成前保护部322和后保护部325。如图2和图3所示,设于正面罩303的前保护部322配置在入口343的前侧侧面,并且设于背面罩的后保护部325配置在入口343的后侧侧面。配置在入口343内部的温度检测部452被前保护部322和后保护部325保护,能够防止生产中或搬运到车辆上时温度检测部452与其它物体碰撞而导致的温度检测部452的机械损伤。
正面罩303的内侧面设有突起356,如图7所示,突起部356与测量用流路面430相向地配置,具有沿着副通路的流路的轴的方向纵长地延伸的形状。通过测量用流路面430和突起部356在上述流路386中形成节流部,起到减少被测量气体30中产生的涡流而产生层流的作用。在本实施例中,具有节流部分的副通路分为槽的部分和封住槽而完成具有节流部的流路的盖的部分,槽的部分在用于形成壳体302的第二树脂模塑工序中制作,接着在其它树脂模塑工序中形成具有突起部356的正面罩303,通过将正面罩303作为槽的盖来覆盖槽,形成副通路。形成壳体302的第二树脂模塑工序中还进行具有测量用流路面430的电路封装体400在壳体302上的固定。这样通过在树脂模塑工序中进行形状复杂的槽的成型,将用于节流的突起部356设置在正面罩303,能够高精度地形成图7所示的流路386。此外,能够高精度地维持槽与测量用流路面430及热传递面露出部436的配置关系,因此能够减少量产品中的偏差,结果是获得高精度的测量结果。并且提高了生产效率。
利用背面罩304和测量用流路面背面431的流路387的形成也相同。流路386分为槽部分和罩部分,在形成壳体302的第二树脂模塑工序中制作槽部分,接着利用具有突起部358的背面罩304覆盖槽来形成流路387。通过这样形成流路387,能够高精度地形成流路386,也提高了生产效率。此外,本实施例中在流路387中设置了节流部,但也可使用不采用突起部358、没有节流部的流路387。
在图8(B)中,正面罩303的前端侧设有用于形成出口352的切口323。如图2(B)所示,出口352不仅在壳体302的右侧面,通过该切口323,出口352扩展到壳体302的正面侧。由此,减小了副通路整体的流体阻力,增加了从入口350导入副通路内的被测量气体30。由此提高了流量的测量精度。
3.4端子连接部320的结构及其效果
图10是图5和图6所示的壳体302的端子连接部320的放大图。但在以下的点存在少许差异。图5和图6与图10的记载不同的点为,相对于图5和图6中各外部端子内端361各自切断,图10中表示各外部端子内端361切断前的状态,各外部端子内端361分别通过连接部365连接。在第二树脂模塑工序中,以外部端子306向电路封装体400侧突出的外部端子内端361分别与对应的连接端子412重合或者延伸到对应的连接端子412的附近的方式,利用树脂模塑将各外部端子306固定在壳体302中。为了防止各外部端子306的变形或配置的偏差,作为一个实施例,在外部端子内端361相互地通过连接部365连接的状态下,通过用于形成壳体302的树脂模塑工序(以下所述的第二树脂模塑工序)将外部端子306固定在壳体302。但也可先固定连接端子412与外部端子内端361,之后通过第二树脂模塑工序将外部端子306固定在壳体302。
3.5第一树脂模塑工序的成品的检查
如图10所示的实施例中,电路封装体400具有的端子的数目比外部端子内端316的数目多。电路封装体400具有的端子中,连接端子412分别连接到外部端子内端361,端子414不连接到外部端子内端361。即,端子414为虽然设置在电路封装体400但不连接到外部端子内端361的端子。
图10中,除了与外部端子内端361连接的连接端子412外,还设有不连接到外部端子内端361的端子414。在第一树脂模塑工序中生产电路封装体400后,检查电路封装体400是否正常工作,或者第一树脂模塑工序中是否发生电气连接异常。这样能够使各电路封装体400维持高可靠性。不连接到外部端子内端361的端子414用于这种的电路封装体400检查。由于端子414在检查作业后不再使用,对于这些不再使用的端子414,可在检查后从电路封装体400的根部切断,或者如图10所示,埋入作为端子侧固定部362的树脂内部。这样,通过设置不连接到外部端子内端361的端子414,能够检查第一树脂模塑工序生产的电路封装体400是否产生异常,能够维持高可靠性。
3.6壳体302内部的空隙382与热式流量计300的外部的连通结构(呼吸机构)及其效果
如图10的部分放大图所示,壳体302上设有孔364。孔364与图4(A)所示的外部连接部305内部设置的开口309连通。在实施例中,壳体302的两面被正面罩303和背面罩304密闭。如果不设置孔364,由于包含端子连接部320的空隙382内的空气的温度变化而在上述空隙382内的气压与外气压之间产生差异。期望尽可能地减小这种压力差。因此,在壳体302的空隙382内设置与设于外部连接部305内的开口309连通的孔364。外部连接部305为了提高电气连接的可靠性而成不受水等不良影响的结构,通过在外部连接部305内设置开口309,能够防止水从开口309浸入,并且能够防止杂物或尘埃等异物的侵入。
4.利用壳体302的电路封装体400的固定
4.1电路封装体400在壳体302的固定结构
利用图5和图6针对将电路封装体400固定在壳体302的固定结构进行说明。内置测量流过主流路377的被测量气体30的流量的流量检测电路601(参考图19)的电路封装体400被固定在具有副通路槽的壳体302中。在本实施例中,凸缘312与上述副通路槽332、334通过上游侧外壁335和下游侧外壁336相连,形成上述副通路槽332和上述副通路槽334的部分通过上游侧外壁335和下游侧外壁336被凸缘312所支承。此外,上游侧外壁335位于流过主流路377的被测量气体30的流向的上游侧,下游侧外壁336位于下游侧。固定部3721以连接上游侧外壁335和下游侧外壁336的方式设置,通过利用固定部3721沿整个周长包围电路封装体400,来将电路封装体400固定在壳体302中。进一步地,固定部3721的凸缘侧形成由上游侧外壁335、下游侧外壁336和凸缘312围成的空隙382。在固定部3721与凸缘侧相反的副通路侧形成了副通路槽332、334,构成被测量气体30从该副通路槽332、334流过的结构。固定部3721起到维持上述空隙的副通路侧的气密性的作用。
通过进一步地将设置在上游侧外壁335上的外壁凹陷部366作为固定部3723使用,能够更稳固地固定电路封装体400。在本实施例中,上述固定部3721以连接上游侧外壁335和下游侧外壁336的方式在沿被测量气体30的流动轴的方向即测量用流路面430的长轴的方向上包围电路封装体400。另一方面,上游侧外壁335的外壁凹陷部366在与被测量气体30的流动轴正交的方向上包围电路封装体400。即,相对于固定部3721,固定部3723以包围电路封装体400的方向不同的方式形成,来包围电路封装体400。由于它们在相互不同的方向上包围固定电路封装体400,因此,能够更稳固地将电路封装体400固定在壳体302中。
在本实施例中,外壁凹陷部366由上游侧外壁335的一部分构成,而为了增大固定的力,也可利用下游侧外壁336代替上游侧外壁335,在与固定部3721不同的方向上设置包围电路封装体400的固定部。例如,通过下游侧外壁336包围电路封装体400的端部,或者在下游侧外壁336设置向上游方向凹陷的凹陷部,或者从下游侧外壁336向上游方向突出的突出部,利用该突出部包围电路封装体400。在本实施例中,在上游侧外壁335设置外壁凹陷部366包围电路封装体400是因为除了电路封装体400的固定,还具有增大温度检测部452与上游侧外壁335之间的热阻的作用。此外,由于外壁凹陷部366包围并支承具有温度检测部452的电路封装体400的突出部424(参考图11)的根部,因此还起到保护具有温度检测部452的突出部424(参考图11)的作用。
为了降低施加到电路封装体400的应力,固定部3721和固定部3723具有厚壁部(较厚部)和薄壁部(较薄部)。如图5(A)和图5(B)所示,固定部3721具有厚壁部4714和薄壁部4710。薄壁部4710通过设置向电路封装体400方向的凹陷,形成得比包围电路封装体400的树脂厚度更薄而制作。薄壁部4710的凸缘侧进一步地形成薄壁部,设于薄壁部4710的凸缘侧的该薄壁部形成包围电路封装体400的树脂厚度比厚壁部4714更薄的形状,但也形成包围电路封装体400的树脂厚度比薄壁部4710稍厚的形状。这样,通过相对于厚壁部4714设置薄壁部4710以及在其凸缘侧设置薄壁部,确保了固定部3721用于包围电路封装体400的规定大小的面积,并且具有能够相对于上述面积大小降低由固定部3721施加到电路封装体400的应力的效果。
作为图5(B)的背面的图6(B)中,固定部3721具有厚壁部4714和由凹陷373形成的薄壁部。通过如上所述地设置薄壁部,确保了固定部3721用于包围电路封装体400的规定大小的面积,并且具有能够相对于上述面积大小降低施加到电路封装体400的应力的效果。这样,通过利用厚壁部和薄壁部构成固定部3721的结构,提高了电路封装体400的固定的可靠性。即,维持了电路封装体400与固定部3721之间的气密性。此外,在树脂模塑工序中,能够减少固定部3721冷却凝固时的体积收缩所伴随的从固定部3721施加到电路封装体400的应力。此外,通过设置薄壁部,在树脂模塑工序中树脂的移动受到抑制,树脂的温度降低变慢,树脂硬化所需的时间变长。具有固定部3721的树脂易于流入电路封装体400的表面的凹凸、提高电路封装体400与固定部3721之间的气密性的效果。
此外,由于被测量气体30流过固定部3721的副通路侧,如果电路封装体400与固定部3721之间的气密性被破坏,则存在水分等进入壳体302的内部的空隙382的可能。通过设置薄壁部,能够增加固定部3721与电路封装体400的树脂的接触面积,具有提高气密性、可进一步防止水分等浸入壳体302的内部的空隙382的效果。
在图5(B)和图6(B)中,上游侧外壁335具有外壁凹陷部366。外壁凹陷部366起到将电路封装体400固定在壳体302中的固定部3723的作用。固定部3723具有厚壁部4715和薄壁部4716。与固定部3721相同,固定部3723能够在与电路封装体400之间确保大接触面积。而且,薄壁部4716由于施加到电路封装体400的应力较小,能够见减小固定部3723施加到电路封装体400的应力的影响。由于被测量气体30流过固定部3723的上游侧,确保固定部3723与电路封装体400之间的气密性很重要,而通过薄壁部4716和厚壁部4715易于确保固定部3723与电路封装体400之间的气密性。
4.2通过树脂模塑形成的壳体302的结构
接着,再次参考图5和图6,针对利用树脂模塑工序在壳体302中的电路封装体400的固定进行说明。以在形成副通路的副通路槽的规定位置,例如在图5和图6所示的实施例中,在正面侧副通路槽332与背面侧副通路槽334连通的部分配置形成于电路封装体400的表面的测量用流路面430的方式,将电路封装体400配置和固定在壳体302中。在壳体302中通过树脂模塑埋设固定电路封装体400的部分设置在比副通路槽稍微靠凸缘312侧。以下将利用图16进行说明,电路封装体400在第一树脂模塑工序中制作。对于在第一树脂模塑工序中制作的电路封装体400,在第二树脂模塑工序中形成具有副通路的壳体302时,形成固定部3721,固定部3721以覆盖由第一树脂模塑工序形成的电路封装体400的外周的方式支承和固定电路封装体400。
如图5(B)所示,在固定部3721表面设有凹陷376和凹陷形状的薄壁部4710。此外如图6(B)所示,在固定部3721的背面侧形成了起到薄壁部的作用的凹陷373。通过这些凹陷,能够减小固定部3721成型时树脂温度冷却体积收缩的收缩量。由此能够减小施加到电路封装体400的应力。进一步地,通过利用用于形成上述凹陷的模具来限制树脂的流动,使树脂温度的下降速度平缓,能够使构成固定部3721的树脂易于进入设于电路封装体400表面的凹陷的内部。
此外,并非利用形成壳体302的树脂覆盖电路封装体400的整个表面,而是在固定部372的凸缘312侧设置露出电路封装体400的外壁的部分。在该图5和图6的实施例中,电路封装体400的外周面上未被壳体302的树脂包围并从壳体302的树脂露出的面积比被壳体302的树脂包围的部分的面积更大。此外,电路封装体400的测量用流路面430的部分也从形成壳体302的树脂露出。
通过使带状地在整个周长上包围电路封装体400的外壁的固定部3721的正面和背面上分别形成凹陷,在形成壳体302的第二树脂模塑工序中,降低了包围电路封装体400的周围时使固定部3721硬化的过程中的体积收缩带来的过度应力集中。过度应力集中有对电路封装体400造成不良影响的可能性。
4.3壳体302与电路封装体400的紧贴度(粘着度、紧密接合度、紧密贴合度)的提高
此外,减少了电路封装体400的外周面中被壳体302的树脂包围的部分的面积,为了通过小面积更牢固地固定电路封装体400,期望提高固定部3721与电路封装体400的外壁的密合性(粘合性、紧密接合性、紧密贴合性)。在使用热可塑性树脂作为形成壳体302的树脂的情况下,期望在热可塑性树脂的粘性较低的状态即高温状态下进入电路封装体400的外壁的细小凹凸,并在进入上述外壁的细小凹凸的状态下使热可塑性树脂硬化。在形成壳体302的树脂模塑工序中,期望将热可塑性树脂的入口设置在固定部3721或者其附近。热可塑性树脂随着温度降低而粘性增大并硬化。因此,通过使高温状态的热可塑性树脂从固定部3721或其附近流入,能够使粘性低的状态的热可塑性树脂紧密接触电路封装体400的外壁并硬化。并且,通过在固定部3721形成凹陷376和作为凹陷的薄壁部4710、凹陷373,可利用形成这些凹陷的模具来形成限制热可塑性树脂的流动的阻挡部,降低固定部3721中的热可塑性树脂的移动速度。由此,抑制了热可塑性树脂的温度降低,延长低粘性状态,提高了电路封装体400与固定部3721的密合性。
通过使电路封装体400的表面***糙,能够提高电路封装体400与固定部3721的密合性(粘接性)。作为使电路封装体400的表面***糙的方法,有例如所谓磨砂处理的处理方法,在通过第一树脂模塑工序形成电路封装体400后在电路封装体400的表面形成细小凹凸的粗糙化方法。进一步地,作为在电路封装体400的表面施以细小凹凸加工的粗糙化方法,例如可通过喷砂来粗糙化。进一步地可通过激光加工进行粗糙化。
此外,作为其它粗糙化方法,在第一树脂模塑工序中使用的模具内表面贴附带凹凸的薄片,在表面设置了薄片的模具中压入树脂。这样也能够在电路封装体400的表面形成细小凹凸,使其粗糙化。进一步地,可在成型电路封装体400的模具内部直接形成凹凸来使电路封装体400的表面粗糙化。进行这种粗糙化的电路封装体400的表面部分至少为设置固定部3721的部分。在此基础上,进一步地对设置外壁凹陷部366的电路封装体400的表面部分粗糙化,能够进一步地提高紧贴度。
此外,在利用上述薄片对电路封装体400的表面进行凹凸加工的情况下,槽的深度依赖于上述薄片的厚度。如果增加上述薄片的厚度,则第一树脂模塑工序的模塑变难,上述薄片的厚度有极限,而如果减小上述薄片的厚度,则上述薄片上预先设置的凹凸的深度有极限。因此,使用上述薄片的情况下,期望凹凸的底与顶点之间的凹凸深度在10μm以上20μm以下。比10μm小的深度时紧密接触的效果较弱。大于20μm的深度按照上述薄片厚度难以实现。
由于期望形成电路封装体400的第一树脂模塑工序中树脂的厚度在2mm以下,因此,在上述薄片之外的粗糙化方法的情况下,难以使凹凸的底与顶点之间的凹凸深度在1mm以上。理论上可认为,如果增大电路封装体400的表面的凹凸的底与顶点之间的凹凸深度,则增大覆盖电路封装体400的树脂与形成壳体302的树脂之间的紧贴度,但由于上述理由,使凹凸的底与顶点之间的凹凸深度在1mm以下即可。即,期望通过在电路封装体400的表面设置10μm以上1mm以下的范围的凹凸来增大覆盖电路封装体400的树脂与形成壳体302的树脂之间的紧贴度。
形成电路封装体400的热硬化性树脂与形成具有固定部3721的壳体302的热可塑性树脂之间热膨胀系数存在差异,期望使因该热膨胀系数差而产生的过度的应力不施加到电路封装体400上。通过设置上述凹陷373、作为凹陷的薄壁部4710和凹陷376,能够减小施加到电路封装体400的应力。
进一步地,通过使包围电路封装体400的外周的固定部3721的形状为带状,并使带的宽度变窄,能够减少因热膨胀系数差而施加到电路封装体400的应力。期望使固定部3721的带的宽度在10mm以下,优选为8mm以下。本实施例中,不仅固定部3721固定电路封装体400,作为壳体302的上游侧外壁335的一部分的外壁凹陷部366也包围电路封装体400并固定电路封装体400,因此能够使固定部3721的带的宽度进一步减小。例如只需3mm以上的宽度即可固定电路封装体400。
为了减小热膨胀系数差导致的应力等目的,电路封装体400的表面上设置被形成壳体302的树脂覆盖的部分和不覆盖并露出的部分。电路封装体400的表面从壳体302的树脂露出的这些部分设置了多个,其中一个为如上所述的具有热传递面露出部436的测量用流路面430,除此之外还在比固定部3721更靠凸缘312侧的部分设有露出的部分。进一步地,形成外壁凹陷部366,使比该外壁凹陷部366更靠上游侧的部分露出,将该露出部作为支承温度检测部452的支承部。电路封装体400的外表面上比固定部3721更靠凸缘312侧的部分上,其外周,特别是从电路封装体400的下游侧到与凸缘312相向的一侧,进一步地到靠近电路封装体400端子的部分的上游侧,形成包围电路封装体400的空隙。这样,通过在电路封装体400的表面露出的部分的周围形成空隙,能够减少从主通路124通过凸缘312传递到电路封装体400的热量,抑制了热量的影响导致的测量精度的降低。
电路封装体400与凸缘312之间形成空隙,该空隙部分起到端子连接部320的作用。在该端子连接部320中,电路封装体400的连接端子412与外部端子306位于壳体302侧的外部端子内端361分别通过点焊或激光焊来电气地连接。端子连接部320的空隙除了如上所述地起到抑制从壳体302到电路封装体400的热传递的效果之外,还确保了电路封装体400的连接端子412与外部端子306的外部端子内端361连接作用所需的可使用的空间。
4.4基于第二树脂模塑工序的壳体302成型和测量精度的提高
在上述图5和图6所示的壳体302中,通过第一树脂模塑工序制造具有流量检测部602和处理部604的电路封装体400,接着,通过第二树脂模塑工序制造具有形成被测量气体30流过的副通路的正面侧副通路槽332和背面侧副通路槽334等的壳体302。在该第二树脂模塑工序中,将上述电路封装体400内置于壳体302的树脂内,通过树脂模塑固定在壳体302内。通过这样,能够以极高精度维持热传递面露出部436与副通路例如正面侧副通路槽332和背面侧副通路槽334的形状的关系,例如位置关系和方向关系,其中上述热传递面露出部436用于在流量检测部602与被测量气体30进行热传递来测量流量。能够将每批生产的电路封装体400产生的误差或偏差抑制在非常小的值。此外,如果在第二树脂模塑工序中固定电路封装体400与被测量气体30流过的副通路的关系,则之后其关系保持不变。而以往利用弹性粘合剂等固定时,生产后它们的关系发生微小的变化。在如本实施例的电路封装体400与被测量气体30流过的副通路的关系保持不变的情况下,如果在生产后修正偏差,则之后可维持非常高的精度。结果是,能够大幅度改善电路封装体400的测量精度。例如与以往使用粘合剂固定的方式相比,能够将测量精度提高两倍以上。热式流量计300通过量产生产的场合较多,难以在每个的生产过程中进行严密测量并利用粘合剂粘合,在提高测量精度上有极限。但通过如本实施例由第一树脂模塑工序制造电路封装体400,之后在形成被测量气体30流过的副通路的第二树脂模塑工序中形成副通路并同时将电路封装体400与上述副通路固定,能够大幅度减少测量精度的偏差,能够大幅度地提高各热式流量计300的测量精度。不仅对于图5和图6所示的实施例,这对于图7所示的实施例等以下的实施例也相同。
利用例如图5和图6所示的实施例进一步地进行说明,能够高精度地将电路封装体400固定在壳体302中,使得正面侧副通路槽332和背面侧副通路槽334与热传递面露出部436之间的关系成规定关系。由此,在量产的每个热式流量计300中能够以非常高的精度确保各电路封装体400的热传递面露出部436与副通路的位置关系和形状等关系。固定电路封装体400的热传递面露出部436的副通路槽,例如正面侧副通路槽332和背面侧副通路槽334能够以非常高的精度成型。为了从该副通路槽形成副通路,需要利用正面罩303和背面罩304覆盖壳体302的两面的作业。该作业为非常简单、降低测量精度的因素少的作业工序。此外,正面罩303和背面罩304通过成型精度高的树脂模塑工序生产。因此,能够以高精度完成与电路封装体400的热传递面露出部436以规定的关系设置的副通路。通过这种方法,不仅提高了测量精度,而且获得了高生产效率。
与此相对地,以往先制造副通路,然后通过利用粘合剂将用于测量流量的测量部粘合在副通路上,来生产热式流量计。这种使用粘合剂的方法中,粘合剂厚度偏差大,并且粘合位置和粘合角度在每个产品中有偏差。因此,在提高测量精度上有极限。进一步地,通过量产工序进行这些作业的情况下,测量精度的提高非常困难。
本发明的实施例中,首先通过第一树脂模塑生产配备流量检测部602的电路封装体400,接着通过第二树脂模塑来形成副通路槽,该副通路槽用于在通过树脂模塑固定电路封装体400的同时通过上述树脂模塑形成副通路。通过这样,能够高精度地固定副通路槽的形状以及在上述副通路槽中固定流量检测部602(参照图19)。
在电路封装体400表面形成与流量测量相关的部分,例如流量检测部602的热传递面露出部436或安装热传递面露出部436的测量用流路面430。之后,使测量用流路面430和热传递面露出部436从形成壳体302的树脂露出。即,不利用形成壳体302的树脂覆盖热传递面露出部436和热传递面露出部436周围的测量用流路面430。电路封装体400的由树脂模塑形成的测量用流路面430和热传递面露出部436在壳体302的树脂模塑后也原样加以利用,用于热式流量计300的流量测量和温度测量。通过这样提高测量精度。
本发明的实施例中,通过将电路封装体400与壳体302一体成型,在具有副通路的壳体302中固定电路封装体400,因此能够通过较少的固定面积将电路封装体400固定到壳体302中。即,能够获得较多的与壳体302不接触的电路封装体400的表面积。与壳体302不接触的电路封装体400的上述表面例如露出在空隙中。吸气管的热量传递到壳体302,并从壳体302传递到电路封装体400。壳体302并非包围电路封装体400的全表面或者大部分,即使减少壳体302与电路封装体400的接触面积,也能够在维持高精度和高可靠性下将电路封装体400固定在壳体302中。因此,能够抑制从壳体302到电路封装体400的热传递,能够抑制测量精度的降低。
在图5或图6所示的实施例中,能够使电路封装体400的露出面的面积A与由壳体302的成型用模塑材料覆盖的面积B相等,或者使面积A比面积B更大。在实施例中,面积A比面积B更大。通过这样,能够抑制从壳体302到电路封装体400的热传递。此外,能够减少因形成电路封装体400的热硬化性树脂的热膨胀系数与形成壳体302的热可塑性树脂的膨胀系数之差导致的应力。
4.5基于第二树脂模塑工序的电路封装体400的固定及其效果
图11中阴影部分表示为了在第二树脂模塑工序中将电路封装体400固定在壳体302中而利用第二树脂模塑工序中使用的热可塑性树脂覆盖电路封装体400的固定面432和固定面434。如利用图5和图6所说明的,维持高精度使得测量用流路面430及设于测量用流路面430上的热传递面露出部436与副通路的形状的关系为规定的关系是重要的。在第二树脂模塑工序中,由于在形成副通路的同时将电路封装体400固定在形成副通路的壳体302中,因此能够以极高精度维持上述副通路与测量用流路面430及热传递面露出部436的关系。即,由于在第二树脂模塑工序中将电路封装体400固定在壳体302中,因此能够在用于形成配备副通路的壳体302的模具内高精度地定位和固定电路封装体400。通过在该模具内注入高温的热可塑性树脂,在高精度地形成副通路的同时高精度地利用固定部3721和固定部3723固定电路封装体400。
在该实施例中,并非使电路封装体400的整个表面成为被形成壳体302的树脂覆盖的固定面432,而是在电路封装体400的连接端子412侧设置了表面露出的即不被壳体302用树脂覆盖的部分。图11所示的实施例中,电路封装体400的表面中未被壳体302的树脂包围并从壳体302用树脂露出的面积比被壳体302用树脂包围的固定面432和固定面434的面积更大。
形成电路封装体400的热硬化性树脂与形成具有固定部3721的壳体302的热可塑性树脂之间热膨胀系数存在差异,期望该热膨胀系数导致的应力尽可能不施加到电路封装体400上。通过减小电路封装体400的表面的固定面432,能够减轻热膨胀系数之差导致的影响。例如通过使其为宽度L的带状,能够减小电路封装体400的表面的固定面432。此外,通过如上所述地在覆盖固定面432的固定部3721和固定部3723上设置厚壁部和薄壁部,基于薄壁部能够抑制作用于电路封装体400的表面的应力,能够避免大的应力施加到电路封装体400。使固定面432的面积较大,即使提高固定部3723与电路封装体400的固定面432之间的气密性,通过基于薄壁部的应力抑制,也能够减少应力对电路封装体400的影响。由于电路封装体400中内置了流量检测电路601,如果对电路封装体400施加大的应力,存在对流量检测电路601造成不良影响、流量的测量精度降低的可能,以及根据情况而发生动作故障的可能。能够降低这种影响。
此外,通过在突出部424的根部设置固定面432,能够增加突出部424的机械强度。通过在电路封装体400的表面沿被测量气体30流动的轴的方向设置带状的固定面,进一步地通过设置与被测量气体30流动的轴相交的方向的固定面,能够更稳固地相互固定电路封装体400与壳体302。在固定面432上,沿着测量用流路面430以宽度L带状地围绕电路封装体400的部分为上述沿被测量气体30流动的轴的方向的固定面,覆盖突出部424的根部的部分为与被测量气体30流动的轴正交的方向的固定面。这两个固定面被具有厚壁部和薄壁部的固定部3721和固定部3723包围,固定在壳体302中。
在图11中,电路封装体400如上所述地通过第一树脂模塑工序制造。电路封装体400的外观上记载的阴影部分表示在通过第一树脂模塑工序制造电路封装体400后通过第二树脂模塑工序形成壳体302时电路封装体400被第二树脂模塑工序所使用的树脂覆盖的固定面432和固定面434。图11(A)为电路封装体400的左侧视图,图11(B)为电路封装体400的主视图,图11(C)为电路封装体400的后视图。电路封装体400内置了下述的流量检测部602和处理部604,利用热硬化性树脂对其模塑,一体成型。图11(B)所示的电路封装体400的表面上,起到流过被测量气体30的作用的测量用流路面430形成为沿被测量气体30的流动方向纵长延伸的形状。在本实施例中,测量用流路面430形成沿被测量气体30的流动方向纵长延伸的长方形。如图11(A)所示,该测量用流路面430制作得比其它部分更薄,其一部分上设有热传递面露出部436。内置的流量检测部602通过热传递面露出部436与被测量气体30进行热传递,测量被测量气体30的状态例如被测量气体30的流速,输出表示流过主通路124的流量的电信号。
为了使内置的流量检测部602(参考图19和图20)高精度地测量被测量气体30的状态,期望流过热传递面露出部436附近的气体为层流,乱流较少。因此,优选使热传递面露出部436的流路侧面与导入气体的测量用流路面430之间没有阶差。通过这种结构,能够将流量测量精度保持在高精度,并且抑制不均匀的应力和变形作用于流量检测部602。此外,如果上述阶差为对流量测量精度不造成影响的程度的阶差,则也可设置。
如图11(C)所示,具有热传递面露出部436的测量用流路面430的背面留有电路封装体400的树脂模塑时支承内部基板或平板的模具固定件的压痕442。热传递面露出部436为用于与被测量气体30之间进行热交换的位置,为了正确地测量被测量气体30的状态,期望流量检测部602与被测量气体30之间的热传递良好地进行。因此,热传递面露出部436的部分必须避免被第一树脂模塑工序的树脂覆盖。使模具抵住热传递面露出部436及作为其背面的测量用流路面背面431这两面,通过该模具防止树脂流入热传递面露出部436。热传递面露出部436的背面形成了凹部形状的按压痕迹442。该部分配置在构成流量检测部602等的元件附近,期望尽可能地将这些元件的发热散发到外部。形成的凹部受树脂的影响较少,达到易于散热的效果。
在热传递面露出部436的内部配置了构成流量检测部602的半导体隔膜,在半导体隔膜的背面形成有空隙。如果密闭上述空隙,则由于温度变化导致的上述空隙内的压力变化,半导体隔膜变形,测量精度降低。因此,在本实施例中,在电路封装体400的表面设置与半导体隔膜背面的空隙相连通的开口438,在电路封装体400内部设置连接半导体隔膜背面的空隙与开口438的连通通道。此外,上述开口438设置在图11所示的没有阴影的部分,使其在第二树脂模塑工序中不会被树脂塞住。
在第一树脂模塑工序中形成上述开口438,通过使模具抵住开口438的部分及其背面,利用模具按压正反两面,阻止树脂流入开口438部分,形成开口438。开口438以及连接半导体隔膜背面的空隙与开口438的连通通道的形成在后面说明。
在电路400中,在形成热传递面露出部436的电路封装体400的背面留有按压痕迹442。在第一树脂模塑工序中,为了防止树脂流入热传递面露出部436,在热传递面露出部436的部分用镶块等模具抵住,并在其相反面的按压痕迹442部分用模具抵住,通过两模具阻止树脂流入热传递面露出部436。通过这样形成热传递面露出部436的部分,能够以极高精度测量被测量气体30的流量。并且,由于按压痕迹442的部分完全或者基本没有第二树脂模塑工序的树脂,散热效果好。将引线用作第二平板536时,具有可通过引线散发邻接的电路中的发热的效果。
5.电路封装体上的电路部件的安装
5.1电路封装体的引线框和电路部件的安装
图12表示电路封装体400的引线框512和安装在引线框512上的电路部件516的芯片的安装状态。此外,虚线部分508表示在电路封装体400的模塑成形时利用模具覆盖的部分。引线514机械地连接在引线框512上,引线框512的中央安装了平板532,平板532上安装了芯片状的流量检测部602和作为LSI(大规模集成电路)制造的处理部604。流量检测部602上设有隔膜672,下述的流量检测部602的各端子与处理部604通过线542电气地连接。进一步地,处理部604的各端子与对应的引线514通过线543连接。此外,位于电路封装体400的端子连接部的连接端子部分与平板532之间的引线514在它们之间连接了芯片状的电路部件516。
这样,作为电路封装体400完成的情况下,在最前端侧配置具有隔膜672的流量检测部602,相对于上述流量检测部602,处理部604以LSI的状态配置在作为连接端子的部分,而且,连接用的线543配置在处理部604的端子侧。这样,通过在从电路封装体400的前端侧到连接端子的方向依次地配置流量检测部602,处理部604、线543、电路部件516、连接用引线514,整体变得简单,成为整体简洁的配置。
为了支承平板532而设置了较宽的引线(粗引线)。该引线通过引线556和引线558固定在引线框512上。此外,平板532的下表面设有与连接上述较宽的引线的平板532面积相同的未图示的引线面,平板532安装在该引线面上。这些引线面接地。由此,上述流量检测部602和处理部604的电路内的接地共通,并且由于通过上述引线面进行,能够抑制噪声,提高了被测量气体30的测量精度。此外,以向着平板532的流路上游侧的方向即沿着与上述流量检测部602、处理部604和电路部件516的轴正交的方向的轴突出的方式设置了引线544。该引线544上连接了温度检测元件518,例如芯片状的热敏电阻。进一步地,在靠近位于上述突出部根部的处理部604的位置设置了引线548,引线544与引线548通过细连接线546电气地连接。如果直接连接引线548与引线544,则热量通过引线548和引线544传递到温度检测元件518,无法正确地测量被测量气体30的温度。因此,通过利用截面积小、热阻大的线连接,能够增大引线548与引线544之间的热阻。由此,使热量的影响不传递到温度检测元件518,提高了被测量气体30的温度的测量精度。
此外,引线548通过引线552和引线554固定在引线框512上。这些引线552或引线554与引线框512的连接部分在相对于上述突出的温度检测元件518的突出方向倾斜的状态下固定在引线框512上,模具在该部分也为倾斜的配置。通过在第一树脂模塑工序中使成型用树脂沿着该倾斜的状态流动,第一树脂模塑工序的成型用树脂流畅地流到设置温度检测元件518的前端部分上,提高了可靠性。
图12表示标识了树脂的压入方向的箭头592。对安装了电路部件的引线框利用模具覆盖,将用于在模具中注入树脂的压入孔590设置在圆圈标记的位置,从上述箭头592的方向将热硬化性树脂注入到上述模具内。上述压入孔590的箭头592的方向上有电路部件516和温度检测元件518,并有用于支承温度检测元件518的引线544。进一步地,在与箭头592的方向邻近的方向上设有平板532、处理部604和流量检测部602。通过这样配置,在第一树脂模塑工序中树脂流畅地流动。在第一树脂模塑工序中使用热硬化性树脂,因此在硬化前使树脂到达所有部分很重要。因此,引线514的电路部件和布线的配置与压入孔590及压入方向的关系非常重要。
5.2连接隔膜背面的空隙与开口的结构及其效果
图13是图12的C-C截面的一部分的说明图,说明连通设于隔膜672和流量检测部(流量检测元件)602的内部的空隙674与孔520的连通孔676的说明图。如下所述,测量被测量气体30的流量的流量检测部602上设有隔膜672,隔膜672的背面设有空隙674。虽然未图示,隔膜672上设有与被测量气体30进行热交换并由此测量流量的元件。如果形成在隔膜672上的元件之间除了与被测量气体30的热交换还通过隔膜672在元件之间进行热传递,则难以正确地测量流量。因此,隔膜672需要增大热阻,隔膜672制作得尽可能的薄。
流量检测部(流量检测元件)602以露出隔膜672的热传递面437的方式埋设在通过第一树脂模塑工序形成的电路封装体400的热硬化性树脂中,隔膜672表面设有未图示的上述元件。上述元件在相当于隔膜672的热传递面露出部436上通过元件表面的热传递面437与未图示的被测量气体30相互地进行热传递。热传递面437可由各元件的表面构成,或者也可在其上设置薄保护膜。期望元件与被测量气体30的热传递顺利进行,另一方面期望元件之间的直接热传递尽可能地小。
流量检测部(流量检测元件)602设置上述元件的部分配置在测量用流路面430的热传递面露出部436,热传递面437从形成测量用流路面430的树脂露出。流量检测部(流量检测元件)602的外周部由形成测量用流路面430的第一树脂模塑工序中使用的热硬化性树脂覆盖。假如仅流量检测部(流量检测元件)602的侧面被上述热硬化性树脂覆盖而流量检测部(流量检测元件)602的外周部的表面侧没有热硬化性树脂覆盖,则形成测量用流路面430的树脂中产生的应力仅由流量检测部(流量检测元件)602的侧面承受,存在隔膜672发生变形、特性劣化的可能。如图13所示,通过形成流量检测部(流量检测元件)602的表面侧外周部也被上述热硬化性树脂覆盖的状态,降低隔膜672的变形。另一方面,如果热传递面437与流过被测量气体30的测量用流路面430的阶差过大,则被测量气体30发生乱流,测量精度降低。因此,期望热传递面437与流过被测量气体30的测量用流路面430的阶差W较小。
为了抑制各元件之间的热传递,隔膜672制作得非常薄,在流量检测部(流量检测元件)602的背面形成空隙674。如果密闭该空隙674,则形成在隔膜672的背面的空隙674的压力根据温度变化。如果空隙674与隔膜672的表面的压力差变大,则隔膜672受到压力,发生变形,难以进行高精度的测量。因此,在平板532上设置与向外部开口的开口438(参考图11和图15)连接的孔520,并设置连接该孔520与空隙674的连通孔676。该连通孔676例如由第一平板534与第二平板536两张平板形成。第一平板534上设有孔520和孔521,进一步地设有用于形成连通孔676的槽。通过利用第二平板536密封槽和孔520、孔521,形成连通孔676。通过该连通孔676和孔520,作用于隔膜672的表面和背面的气压大致相等,提高了测量精度。
如上所述,通过利用第二平板536密封槽和孔520、孔521可形成连通孔676,而作为其它方法,可将引线框架作为第二平板536使用。如图12所示,平板532上设有隔膜672和作为处理部604工作的LSI(大规模集成电路)。它们下侧设有用于支承安装了隔膜672和处理部604的平板532的引线框架。因此通过利用该引线框架,结构变得更简单。此外,上述引线框架可作为接地电极使用。这样,通过使上述引线框架具有第二平板536的功能,密封形成于第一平板534上的孔520和孔521,并且以利用上述引线框架覆盖形成于第一平板534上的槽的方式进行密封而形成连通孔676,整体结构变得简单,而且通过作为接地电极的功能,能够降低外部对隔膜672和处理部604的噪声影响。
在图11所示的电路400中,在形成热传递面露出部436的电路封装体400的背面留有按压痕迹442。在第一树脂模塑工序中,为了防止树脂流入热传递面露出部436,在热传递面露出部436的部分用模具嵌块等模具抵住,并在其相反面的按压痕迹442部分用模具抵住,通过两模具阻止树脂流入热传递面露出部436。通过这样形成热传递面露出部436的部分,能够以极高精度测量被测量气体30的流量。
图14表示通过第一树脂模塑工序利用热硬化性树脂对图11所示的框架进行成型并利用热硬化性树脂覆盖的状态。通过该模塑成形,在电路封装体400的表面形成测量用流路面430,在测量用流路面430上设置热传递面露出部436。并且,配置在热传递面露出部436的内部的隔膜672背面的空隙674形成与开口438连通的结构。在突出部424的前端部设置用于测量被测量气体30的温度的温度检测部452,内部内置了温度检测元件518(参考图12)。如图12所示,在突出部424内部为了抑制热传递,切断用于输出温度检测元件518的电信号的引线,配置热阻大的连接线546。由此,抑制了从突出部424的根部到温度检测部452的热传递,抑制了热量造成的影响。
进一步,在图14中,突出部424的根部形成倾斜部594和倾斜部596。其具有如下效果:使第一树脂模塑工序中的树脂流动更为流畅,并且,在安装到车辆并工作的状态下,通过倾斜部594和倾斜部596,温度检测部452测量的被测量气体30从突出部424平滑地向其根部流动,冷却突出部424的根部,能够降低热量对温度检测部452的影响。在该图14的状态之后,引线514在每个端子上切断,成为连接端子412和端子414。
在第一树脂模塑工序中,需要防止树脂流入热传递面露出部436和开口438。因此,在第一树脂模塑工序中,在热传递面露出部436和开口438的位置上用阻止树脂流入的、例如比隔膜672更大的镶块抵住,并在其背面用固定件抵住,从两面夹紧。在图11(C)中,图14的热传递面露出部436和开口438或图11(B)的热传递面露出部436和开口438对应的背面留有按压痕迹442或按压痕迹441。
图14中,由于从引线框512切断的引线的切断面从树脂表面露出,存在水分等在使用中从引线的切断面侵入内部的可能。从耐久性提高的角度和可靠性提高的角度,防止这种情况发生很重要。例如,图14的固定面434的部分在第二树脂模塑工序中被树脂覆盖,不露出切断面。此外,在第二树脂模塑工序中利用树脂覆盖倾斜部594和倾斜部596的引线切断部分,并利用树脂覆盖图12所示的引线552和引线554与引线框512的切断面。由此防止水从引线552或引线554的切断面的腐蚀或切断的部分侵入。引线552和引线554的切断面邻近传递温度检测部452的电信号的重要引线部分。因此期望在第二树脂模塑工序中覆盖切断面。
5.3电路封装体400的其它实施例及其效果
图15是电路封装体400的其它实施例,图15(A)为电路封装体400的主视图,图15(B)为电路封装体的后视图。与其它图中所示的记号相同的记号为起相同作用的结构,为了避免复杂,仅针对一部分进行说明。在上述图11所示的实施例中,电路封装体400中连接端子412与端子414设置在电路封装体400的同一边。相对地,图15所示的实施例中连接端子412与端子414设置在不同的边,端子414为不连接到热式流量计300所具有的外部连接端子的端子。这样,通过在不同方向设置连接到热式流量计300所具有的外部连接端子的连接端子412和不连接到外部的端子414,能够增大连接端子412的端子间距,提高之后的可操作性。此外,通过使端子414向与连接端子412不同的方向延伸,能够减少图12的引线框512内的引线在一部分的集中,引线框512内的引线配置变得容易。特别是对应连接端子412的引线部分上连接了作为电路部件516的贴片电容等。为了设置这些电路部件516,需要稍大的空间。在图15的实施例中具有易于确保对应连接端子412的引线的空间的效果。
与图11所示的端子414相同,图15所示的电路封装体400也在从封装体本体422突出的突出部424的根部形成粗细平缓变化的倾斜部462和倾斜部464。其得到的效果为与图11所示的相同的效果。即,在图15中突出部424从封装体本体422的侧面以向被测量气体30的上游方向延伸的形状突出。突出部424的前端设有温度检测部452,温度检测部452的内部埋设了温度检测元件518。突出部424与封装体本体422的连接部设有倾斜部462和464。通过该倾斜部462和464,在突出部424的根部形成突出部424的根部较粗、随着向前端方向去而逐渐变细的形状。即,突出部424的根部形成以突出方向为轴时与上述突出方向的轴正交的截面积随着向突出部424的前端去而逐渐减小的形状。
通过具有这种形状,在对电路封装体400树脂模塑成形时,为了元件的保护等目的,可以使用在模具内部贴附薄片并流入树脂的方法,薄片与模具内表面的密合性变好,提高了完成后的电路封装体400的可靠性。此外,突出部424的机械强度较弱,在根部易于折断。通过增粗突出部424的根部并随着往前端方向去而逐渐变细的形状,能够缓和在根部的应力集中,机械强度较好。此外,在利用树脂模塑制作突出部424的情况下,由于树脂凝固时的体积变化等影响,易于发生挠曲等。可减少这种影响。为了尽可能正确地测量被测量气体30的温度,期望增加突出的长度。通过增加突出部424的突出长度,易于降低从封装体本体422到设于温度检测部452上的温度检测元件518的热传递。
如图11(B)和图11(C)所示,在图15所示的其它实施例中,增粗突出部424的根部,并利用壳体302包围突出部424的上述根部,将电路封装体400固定在壳体302中。这样,通过利用壳体302的树脂覆盖突出部424的根部,能够防止机械冲击损坏突出部424。除此之外还起到图11中所述的各种效果。
针对图15中开口438、热传递面露出部436、测量用流路面430、按压痕迹441、按压痕迹442的说明与上述内容相同,起到相同的作用效果。具体说明由于为重复说明故省略。
6.热式流量计300的生产工序
6.1电路封装体400的生产工序
图16表示热式流量计300内的电路封装体400的生产工序。图17表示热式流量计300的生产工序。图18表示热式流量计300的生产工序的其它实施例。在图16中,步骤1表示生产图12所示的引线框的工序。该引线框例如通过冲压加工制造。步骤2中首先在步骤1制造的引线框上安装平板532,进一步地在平板532上安装流量检测部602和处理部604,进一步地安装温度检测元件518、贴片电容等电路部件。并且在步骤2中进行电路部件之间、电路部件与引线之间、及引线之间的电气布线。该步骤2中,引线544与引线548之间利用增大热阻的连接线546连接。在步骤2中,图12所示的电路部件被安装在引线框512上,并且形成电气连接的电路。
接着,在步骤3中通过第一树脂模塑工序利用热硬化性树脂对安装了电路部件但未进行电气连接的图12所示的电路进行成型,生产电路封装体400。图14表示成型后的状态的电路封装体400。此外,步骤3中将连接的引线分别从引线框512切断,并且引线之间也切断,完成图11或图15所示的电路封装体400。如图11或图15所示,该电路封装体400上形成了测量用流路面430和热传递面露出部436。对于图15所示的电路封装体400的其它实施例,基本的生产方法相同。
在步骤4中进行完成后的电路封装体400的外观检查和动作检查。步骤3的第一树脂模塑工序实施传递模塑。由于将步骤2制造的电路固定在模具内并通过高压将高温树脂注入模具,期望检查电气部件和电气布线是否发生异常。为了进行该检查,除了图11或图15所示的连接端子412,还使用端子414。此外,由于端子414在之后不再使用,可以在该检查后从根部切断。例如图15中,将使用后的端子414从根部切断。
6.2热式流量计300的生产工序和特性的修正
图17的工序中使用图16生产的电路封装体400以及通过未图示的方法生产的外部端子306。在步骤5中通过第二树脂模塑工序制造壳体302。该壳体302中,在形成树脂制的副通路槽、凸缘312和外部连接部305的同时,利用第二树脂模塑工序的树脂覆盖图11所示的电路封装体400的阴影部分来将电路封装体400固定在壳体302中。通过组合基于上述第一树脂模塑工序的电路封装体400的生产(步骤3)和基于第二树脂模塑工序的热式流量计300的壳体302的成型,大幅度地改善了流量检测精度。步骤6中进行图10所示的各外部端子内端361的切断,步骤7中进行连接端子412与外部端子内端361的连接。
如上面利用图5(B)和图6(B)所述,用于将电路封装体400固定在壳体302中的固定部3721和固定部3723除了厚壁部4714和厚壁部4715还具有薄壁部4710和薄壁部4716。如果包围电路封装体400的固定部3721或固定部3723全部由厚壁部构成,则在图17的步骤5的第二树脂模塑工序中,由于射出的树脂的温度降低而产生的树脂收缩,较大的力施加到电路封装体400的表面。如果由于构成该固定部3721或固定部3723的树脂的收缩而有较大的力施加到电路封装体400表面上,则有对内置在电路封装体400中的图12所示的电路造成损伤的可能。在本实施例中,使固定部3721或固定部3723不是仅由厚壁部构成,而是一部分形成薄壁形状,在薄壁部减小了第二树脂模塑工序中形成的覆盖电路封装体400的表面的树脂层的厚度。由此,作用于电路封装体400的表面的力变小。或者作用于电路封装体400的单位面积的力变小。由此,减小了对内置在电路封装体400中的图12所示的电路造成损伤的可能。
此外,在壳体302自身中,如果壳体302的固定部3721或固定部3723的部分收缩较大,存在壳体302产生挠曲或扭曲的可能。特别是固定部3721或固定部3723与连接副通路与凸缘312的上游侧外壁335或下游侧外壁336相连,固定部3721或固定部3723的收缩产生的力施加到上游侧外壁335或下游侧外壁336。由于上游侧外壁335和下游侧外壁336成细长形状,易于发生扭曲或挠曲。通过设置上述薄壁部,能够降低或分散施加到上游侧外壁335或下游侧外壁336的力,能够抑制上游侧外壁335或下游侧外壁336的挠曲或扭曲。
通过步骤7完成壳体302后,接着在步骤8中将正面罩303和背面罩304安装到壳体302,通过正面罩303和背面罩304密封壳体302内部并且完成用于流过被测量气体30的副通路,完成热式流量计300。进一步地,图7中说明的节流结构通过设于正面罩303或背面罩304的突起部356或突起部358形成。并且,该正面罩303在步骤10中通过模塑成形形成,该背面罩304在步骤11中通过模塑成形形成。此外,该正面罩303和背面罩304分别在不同工序中制造,分别利用不同的模具成型制造。
在步骤9中,实际地在完成后的热式流量计300的副通路中导入已知量的气体,进行对被测量气体30的流量测量特性的实验。如上所述,由于高精度地维持副通路与流量检测部的关系,因此通过进行基于上述流量测量特性实验,进行测量特性修正使其为正确的测量特性,可获得非常高的测量精度。此外,由于在第一树脂模塑工序和第二树脂模塑工序中进行了左右副通路与流量检测部的关系的定位和形状关系的成型,因此即使长时间使用,特性的变化也较少,在高精度的基础上可确保高可靠性。
6.3热式流量计300的生产工序的其它实施例
图18是用于生产热式流量计300的其它实施例。在图18中使用图16生产的电路封装体400以及通过未图示的方法生产完成的外部端子306,在第二树脂模塑工序前,在步骤12中进行电路封装体400的连接端子412与外部端子内端361的连接。在此时或者在步骤12前的工序中进行图10所示的各外部端子内端361的切断。在步骤13中通过第二树脂模塑工序制造壳体302。该壳体302中,在形成树脂制的副通路槽、凸缘312和外部连接部305的同时,利用第二树脂模塑工序的树脂覆盖图11所示的电路封装体400的阴影部分来将电路封装体400固定在壳体302中。如上所述地,通过组合基于上述第一树脂模塑工序的电路封装体400的生产(步骤3)和基于第二树脂模塑工序的热式流量计300的壳体302的成型,大幅度地改善了流量检测精度。
通过步骤13完成壳体302后,接着在步骤8中将正面罩303和背面罩304安装到壳体302,通过正面罩303和背面罩304密封壳体302内部并且完成用于流过被测量气体30的副通路。进一步地,图7中说明的节流结构通过设于正面罩303或背面罩304的突起部356或突起部358形成。此外,如上所述,该正面罩303在步骤10中通过模塑成形制造,该背面罩304在步骤11中通过模塑成形制造。并且,该正面罩303和背面罩304分别在不同工序中制造,分别利用不同的模具成型制造。
在步骤9中,实际地在副通路中导入规定量的气体,进行特性的实验。如上所述,由于高精度地维持副通路与流量检测部的关系,因此通过进行基于特性实验的特性修正,可获得非常高的测量精度。此外,由于在第一树脂模塑工序和第二树脂模塑工序中进行了左右副通路与流量检测部的关系的定位和形状关系的成型,因此即使长时间使用,特性的变化也较少,在高精度的基础上可确保高可靠性。进一步地可获得使用图17所述的上述各种效果。
7.热式流量计300的电路结构
7.1热式流量计300的电路结构的整体
图19是表示热式流量计300的流量检测电路601的电路图。此外,虽然以上实施例中说明的温度检测部452相关的测量电路也设在热式流量计300中,但在图19中省略。热式流量计300的流量检测电路601配备具有发热体608的流量检测部602和处理部604。处理部604控制流量检测部602的发热体608的发热量,并且基于流量检测部602的输出,将表示流量的信号通过端子662输出。为了进行上述处理,处理部604配备中央处理器(以下记为CPU)612、输入电路614、输出电路616、保存表示修正值、测量值与流量的关系的数据的存储器618、和将固定电压供应到需要的各电路的电源电路622。从车载电池等外部电源通过端子664和未图示的接地端子向电源电路622供应直流电力。
流量检测部602设有用于加热被测量气体30的发热体608。从电源电路622向构成发热体608的电流供应电路的晶体管606的集电极供应电压V1,从CPU 612通过输出电路616向上述晶体管606的基极施加控制信号,基于该控制信号从上述晶体管606通过端子624向发热体608供应电流。供应到发热体608的电流量通过从上述CPU 612通过输出电路616施加到构成发热体608的电流供应电路的晶体管606的控制信号所控制。处理部604通过加热发热体608以使得被测量气体30的温度比当初的温度高规定温度例如100℃的方式控制发热体608的发热量。
流量检测部602具有用于控制发热体608的发热量的发热控制电桥640和用于测量流量的流量检测电桥650。从电源电路622通过端子626向发热控制电桥640的一端供应固定电压V3,发热控制电桥640的另一端连接到接地端子630。此外,从电源电路622通过端子625向流量检测电桥650的一端供应固定电压V2,流量检测电桥650的另一端连接到接地端子630上。
发热控制电桥640具有电阻值基于被加热的被测量气体30的温度而变化的作为测温电阻的电阻642,电阻642、电阻644、电阻646和电阻648构成桥式电路。电阻642和电阻646的交点A与电阻644和电阻648的交点B的电位差通过端子627和端子628输入到输入电路614,CPU 612控制从晶体管606供应的电流来控制发热体608的发热量,使得交点A与交点B之间的电位差为规定值,在本实施例中为0伏特。图19中记载的流量检测电路601利用发热体608加热被测量气体30,使其始终比被测量气体30原来温度高出一定温度,例如100℃。为了使该加热控制高精度地进行,设定构成发热控制电桥640的各电阻的电阻值,使得当被发热体608加热的被测量气体30的温度始终比当初温度高出一定温度,例如100℃时,上述交点A与交点B之间的电位差为0伏特。因此,在图19记载的流量检测电路601中,CPU 612以使交点A与交点B之间的电位差为0伏特的方式控制向发热体608的供应电流。
流量检测电桥650由电阻652、电阻654、电阻656和电阻658四个测温电阻构成。这四个测温电阻沿着被测量气体30的流动方向配置,电阻652和电阻654相对于发热体608配置在被测量气体30的流路的上游侧,电阻656和电阻658相对于发热体608配置在被测量气体30的流路的下游侧。此外,为了提高测量精度,电阻652与电阻654以各自到发热体608的距离大致相同的方式配置,电阻656与电阻658以各自到发热体608的距离大致相同的方式配置。
电阻652和电阻656的交点C与电阻654和电阻658的交点D之间的电位差通过端子631和端子632输入到输入电路614。为了提高测量精度,设定流量检测电桥650的各电阻,使得例如在被测量气体30的流动为零的状态下上述交点C与交点D之间的电位差为0。因此,上述交点C与交点D之间的电位差在例如0伏特的状态下,CPU 612基于被测量气体30的流量为零的测量结果,将表示主通路124的流量为零的电信号从端子662输出。
在被测量气体30沿图19的箭头方向流动的情况下,配置在上游侧的电阻652和电阻654被被测量气体30冷却,配置在被测量气体30的下游侧的电阻656和电阻658被由发热体608加热的被测量气体30加热,该电阻656和电阻658的温度上升。因此,流量检测电桥650的交点C与交点D之间产生电位差,该电位差通过端子631和端子632输入到输入电路614。CPU 612基于流量检测电桥650的交点C与交点D之间的电位差,检索保存在存储器618中的表示上述电位差与主通路124流量的关系的数据,求得主通路124的流量。将表示如上求得的主通路124的流量的电信号通过端子662输出。此外,图19所示的端子664和端子662以新的参考记号记载,但包含在上述图5、图6或图10所示的连接端子412中。
如图1所示,热式流量计300安装在内燃机的吸气管内,用于测量内燃机的进气量。在内燃机的特定运行状态中,流过吸气管的吸入空气波动,并且不仅只向内燃机的进气阀流动,而是产生逆流的现象。在图19中,在该逆流的状态下,相对于被测量气体30的箭头所示的方向产生负的流动,即逆向的流动。该逆流中,电阻652和电阻654被由发热体608加热的被测量气体30加热,另一方面,电阻656和电阻658被逆流的被测量气体30冷却。这样,产生与被测量气体30的正向流动的动作相反的动作,在交点C与交点D之间相对于正向的流量产生极性相反的电位差。根据通过端子631和端子632检测出的电压极性,能够检测被测量气体30的流动方向,通过从检测出的正向流量减去检测出的逆向流量,能够计算实际进入内燃机的吸气流量。
上述存储器618中保存了表示上述交点C与交点D的电位差与主通路124的流量的关系的、包括逆流状态下的数据。进一步地在热式流量计300的生产后保存了基于气体的实测值求得的用于减少偏差等测量误差的修正数据。此外,在热式流量计300的生产后的气体的实测和基于其的修正值在存储器618中的写入使用图4所示的外部端子306和补正用端子307进行。在本实施例中,热式流量计300在被测量气体30流过的副通路与测量用流路面430的配置关系以及被测量气体30流过的副通路与热传递面露出部436的配置关系为高精度且偏差非常小的状态下生产,因此通过基于上述修正值的修正可获得极高精度的处理结果。
7.2流量检测电路601的结构
图20是表示上述图19的流量检测部602的电路配置的电路结构图。流量检测部602制造成矩形形状的半导体芯片,被测量气体30沿图20所示的流量检测部602的左侧到右侧的箭头方向上流动。但在发生逆流的状态下,上述箭头方向上产生负的流动,即逆向的流动。图20所示的流量检测部602通过与被测量气体30之间进行热传递,除了正向流动的流量,还能检测出逆向流动状态下的流量。流量检测部602中形成矩形形状的隔膜672,该隔膜672上设有虚线所示的、使半导体芯片的厚度变薄的薄区域603。该薄区域603的背面侧形成了空隙,上述空隙与图11和图5等所示的开口438连通,上述空隙内的气压依赖于从开口438导入的气压。
通过减小隔膜672的薄区域603的厚度,热传导率变低,经由隔膜672向设于薄区域603的电阻652、电阻654、电阻658和电阻656的热传递得到抑制,通过与被测量气体30的热传递,这些电阻的温度大致确定。
隔膜672的薄区域603的中央部设有发热体,在该发热体608周围设有构成发热控制电桥640的电阻642。并且,在薄区域603的外侧设有构成发热控制电桥640的电阻644、646、648。通过这样形成的电阻642、644、646、648构成了发热控制电桥640。
此外,以夹着发热体608的方式配置作为上游侧测温电阻的电阻652、电阻654和作为下游侧测温电阻的电阻656、电阻658,在相对于发热体608的被测量气体30流动的箭头方向的上游侧配置作为上游侧测温电阻的电阻652、电阻654,在相对于发热体608的被测量气体30流动的箭头方向下游侧配置作为下游侧测温电阻的电阻656、电阻658。这样,通过配置在薄区域603的电阻652、电阻654和电阻656、电阻658形成流量检测电桥650。此外,上述说明以被测量气体30正向地流动的状态为前提进行说明,在产生逆流的情况下,实际的被测量气体30的流动从下游向上游流动。
此外,上述发热体608的两端部分别连接到图20的下侧记载的端子624和629。在此,如图19所示,向端子624施加从晶体管606供应给发热体608的电流,而端子629作为地端接地。
构成发热控制电桥640的电阻642、电阻644、电阻646、电阻648分别地连接,并连接到端子626和630。如图19所示,从电源电路622供应固定电压V3到端子626,而端子630作为地端接地。并且,在上述电阻642与电阻646之间、电阻646与电阻648之间的连接点连接到端子627和端子628。如图20所示,端子627输出电阻642与电阻646的交点A的电位,端子627输出电阻644与电阻648的交点B的电位。如图19所示,从电源电路622供应固定电压V2到端子622,而端子630作为地端接地。此外,上述电阻654与电阻658的连接点连接到端子631,端子631输出图19的点B的电位。上述电阻652与电阻656的连接点连接到端子632,端子632输出图19的交点C的电位。
如图20所示,构成发热控制电桥640的电阻642由于形成在发热体608的附近,能够以良好精度测量被来自发热体608的热量加热的气体的温度。另一方面,构成发热控制电桥640的电阻644、646、648由于远离发热体608配置,因此成为不易受来自发热体608的热量影响的结构。电阻642为敏感地反映被发热体608加热的气体的温度的结构,而电阻644、电阻646、电阻648为不易受发热体608的影响的结构。因此,基于发热控制电桥640的被测量气体30的检测精度高,能够高精度地进行使被测量气体30相对于其初始温度提高规定温度的控制。
在本实施例中,在隔膜672的背面侧形成空隙,该空隙与图11和图5记载的开口438连通,使得隔膜672的背面侧空隙的压力与隔膜672的表面侧的压力之差不会过大。能够抑制该压力差导致的隔膜672的变形。这带来了流量测量精度的提高。
如上所述,隔膜672形成薄区域603,薄区域603的厚度非常薄,极大地抑制了通过隔膜672的热传递。因此,流量检测电桥650和发热控制电桥640抑制了通过隔膜672的热传递的影响,依赖被测量气体30的温度而动作的趋势变强,测量动作得到改善。因此可获得高测量精度。
8.被测量气体30的温度测量
8.1温度检测部452的结构及其效果
如图2至图6所示,被测量气体30的温度通过设于热式流量计300中的温度检测部452测量。温度检测部452形成从壳体302向上游侧等突出、与被测量气体30直接接触的结构。通过这种结构,提高了被测量气体30的温度测量的精度。并且,从沿被测量气体30的流动的方向的上游侧流入入口343的气体的温度由温度检测部452测量,并且通过使该气体向作为支承温度检测部452的部分的温度检测部452根部流动,具有起到将支承温度检测部452的部分的温度向接近被测量气体30的温度的方向冷却的作用的结构。通过这种结构提高测量精度。
作为主通路124的吸气管的温度相比被测量气体30,温度通常相当高,热量从凸缘312或热绝缘部315经过测量部310内的上游侧外壁传递到支承温度检测部452的部分,存在对温度的测量精度造成影响的可能。如上所述,通过使被测量气体30在由温度检测部452测量后沿着支承温度检测部452的部分流动,来冷却上述支承部分。因此,能够抑制热量从凸缘312或热绝缘部315经过测量部310内的上游侧外壁传递到支承温度检测部452的部分。
特别地,支承温度检测部452的部分上,测量部310内的上游侧外壁形成向下游侧凹陷的形状,因此能够增加测量部310内的上游侧外壁与温度检测部452之间的距离。随着热传递距离变长,被测量气体30的冷却部分的距离也变长。因此,能够减少从凸缘312或热绝缘部315带来的热量的影响。由此提高测量精度。
由于测量部310内的上游侧外壁形成向下游侧即向壳体302内部凹陷的形状,因此能够利用壳体302的上游侧外壁335固定,电路封装体400的固定变得容易。此外,也构成温度检测部452所具有的突出部424(参考图11)的补强。
如上利用图2和图3所述,在外壳301的被测量气体30的上游侧设置入口343,从入口343导入的被测量气体30经过温度检测部452周围,从前侧出口344或后侧出口345引导到主通路124。温度检测部452测量被测量气体30的温度,从外部连接部305所具有的外部端子306输出表示测得的温度的电信号。热式流量计300所具有的外壳301配备正面罩303、背面罩304和壳体302,壳体302具有用于形成入口343的凹陷,该凹陷通过外壁凹陷部366(参考图5和图6)形成。此外,前侧出口344和后侧出口345通过设置在正面罩303和背面罩304上的孔形成。如下所述,温度检测部452设置在突出部424的前端部,机械强度较低。正面罩303和背面罩304起到从机械冲击保护突出部424的作用。
图8和图9所示的正面罩303和背面罩304上形成前保护部322和后保护部325。如图2和图3所示,设于正面罩303的前保护部322配置在入口343的前侧侧面,并且设于背面罩304的后保护部325配置在入口343的后侧侧面。配置在入口343内部的温度检测部452被前保护部322和后保护部325保护,能够防止生产中或搬运到车辆上时温度检测部452与其它物体碰撞而导致的温度检测部452的机械损伤。
此外,如图11和图15所示,支承温度检测部452的突出部424的根部中,根部相对于前端逐渐***,从入口343进入的被测量气体30验证逐渐***的上述根部流动,因此冷却效果增大。突出部424的根部靠近流量检测电路,易于受流量检测电路的发热的影响。并且,用于连接设于温度检测部452的温度检测元件518的引线548埋设在突出部424的根部。因此存在热量通过引线548传递的可能性。通过增粗突出部424的根部,增加与被测量气体30的接触面积,能够提高冷却效果。
8.2温度检测部452和突出部424的成型及其效果
电路封装体400具有电路封装体本体422和突出部424,其中上述电路封装体本体422内置了用于测量流量的后述的流量检测部602和处理部604。如图2所示,突出部424从电路封装体本体422的侧面以向被测量气体30的上游方向延伸的形状突出。突出部424的前端设有温度检测部452,如图12所示,温度检测部452的内部埋设了温度检测元件518。如图11和图15所示,突出部424与封装体本体422的连接部设有倾斜部462和464。通过该倾斜部462和464,在突出部424的根部形成突出部424的根部较粗、随着向前端方向去而逐渐变细的形状。在突出部424的根部具有以突出方向为轴时与上述突出方向的轴正交的截面积随着向突出部424的前端去而逐渐减小的形状。
这样,电路封装体400的表面与突出部424的表面的连接部分以逐渐变化的结构连接,因此在对电路封装体400树脂模塑成形时,为了元件的保护等目的,可以使用在模具内部贴附薄片并流入树脂的方法,薄片与模具内表面的密合性变好,提高了可靠性。在表面急剧变化的情况下,存在对上述薄片施加不合理的力、模具内壁面与上述薄片的接触部分发生位移、树脂模塑无法顺利进行的问题。此外,突出部424的机械强度较弱,在根部易于折断。通过增粗突出部424的根部并随着往前端方向去而逐渐变细的形状,能够缓和在根部的应力集中,机械强度较好。此外,在利用树脂模塑制作突出部424的情况下,由于树脂凝固时的体积变化等影响,易于发生挠曲等。可减少这种影响。为了尽可能正确地测量被测量气体30的温度,期望增加突出的长度。通过增加突出部424的突出长度,易于降低从电路封装体本体422到设于温度检测部452上的温度检测元件518的热传递。
如图11(B)和图11(C)所示,增粗突出部424的根部,并利用壳体302的树脂包围突出部424的上述根部,将电路封装体400固定在壳体302中。这样,通过利用壳体302的树脂覆盖突出部424的根部,能够防止机械冲击损坏突出部424。
为了高精度地检测被测量气体30的温度,期望尽可能地减少与被测量气体30以外的部分的热传递。支承温度检测部452的突出部424中,前端部分形成比其根部细的形状,在该前端部分设置温度检测部452。通过这种形状,减少了从突出部424的根部到温度检测部452的热量的影响。
此外,在温度检测部452检测被测量气体30的温度后,被测量气体30沿着突出部424流动,起到使突出部424的温度接近被测量气体30的温度的作用。由此,抑制了突出部424的根部的温度对温度检测部452造成的影响。特别是本实施例中配备温度检测部452的突出部424附近较细,随着往突出部424的根部去而***。因此,被测量气体30沿着该突出部424的形状流动,有效地冷却突出部424。
在图11中,在突出部424的根部上,阴影部分为第二树脂模塑工序中利用形成壳体302的树脂覆盖的固定面432。突出部424的根部的阴影部分设有凹陷。这表示设置了不被壳体302的树脂覆盖的凹陷形状的部分。通过这样在突出部424的根部形成不被壳体302的树脂覆盖的凹陷形状的部分,更易于利用被测量气体30冷却突出部424。图15中省略了阴影部分的表示,但与图11相同。
电路封装体400中设有连接端子412,用于供应使内置的流量检测部602和处理部604工作的电力和输出流量测量值和温度测量值。进一步地,设有端子414,用于检查电路封装体400是否正确地工作,以及电路部件及其连接是否发生异常。在本实施例中,在第一树脂模塑工序中通过利用热硬化性树脂对流量检测部602和处理部604传递成型来制造电路封装体400。通过进行传递模塑,能够提高电路封装体400的尺寸精度,但由于在传递模塑工序中将加压后的高温树脂压入内置流量检测部602和处理部604的密闭的模具内部,因此期望对制成的电路封装体400进行流量检测部602和处理部604以及它们的布线关系是否有损伤的检查。在本实施例中,设置用于检查的端子414,对生产的各电路封装体400分别进行检查。由于检查用的端子414在检查后不再使用,因此如上所述,端子414不连接到外部端子内端361。此外,为了增加机械弹性力,各连接端子412设有弯曲部416。通过使各连接端子412具有机械弹性力,能够吸收第一树脂模塑工序的树脂与第二树脂模塑工序的树脂的热膨胀系数差异导致产生的应力。即,各连接端子412受到第一树脂模塑工序的热膨胀的影响,进一步地与各连接端子412连接的外部端子内端361受到第二树脂模塑工序的树脂的影响。能够吸收这些树脂的不同而导致产生的应力。
8.3突出部424的根部形成的倾斜部462、464的作用及其效果
如上基于图11、图14和图15所述,突出部424的根部设有倾斜部462和464。通过该倾斜部462和464,在突出部424的根部形成突出部424的根部较粗、随着向前端方向去而逐渐变细的形状。即,突出部424的根部形成以突出方向为轴时与上述突出方向的轴正交的截面积逐渐减小的形状。
在对电路封装体400树脂模塑成形时,在为了元件的保护等目的而在模具内部贴附薄片并流入树脂的情况下,薄片与模具内表面的密合性变好,提高了可靠性。此外,突出部424的机械强度较弱,在根部易于折断。通过增粗突出部424的根部并随着往前端方向去而逐渐变细的形状,能够缓和在根部的应力集中,机械强度较好。此外,在利用树脂模塑制作突出部424的情况下,由于树脂凝固时的体积变化等影响,易于发生挠曲等。可减少这种影响。为了尽可能正确地测量被测量气体30的温度,期望增加突出的长度。通过增加突出部424的突出长度,易于降低从封装体本体422到设于温度检测部452上的温度检测元件518的热传递。
如图11(B)和图11(C)所示,增粗突出部424的根部,并利用壳体302包围突出部424的上述根部,将电路封装体400固定在壳体302中。这样,通过利用壳体302的树脂覆盖突出部424的根部,能够防止机械冲击损坏突出部424。
通过在突出部424的根部设置倾斜部463,在突出部424的根部形成突出部424的根部可较粗、随着向前端方向去而逐渐变细的形状。通过具有这种形状,在对电路封装体400树脂模塑成形时,为了元件的保护等目的,可以使用在模具内部贴附薄片并流入树脂的方法,薄片与模具内表面的密合性变好,提高了可靠性。此外,突出部424的机械强度较弱,在根部易于折断。通过增粗突出部424的根部并随着往前端方向去而逐渐变细的形状,能够缓和在根部的应力集中,机械强度较好。此外,在利用树脂模塑制作突出部424的情况下,由于树脂凝固时的体积变化等影响,易于发生挠曲等。可减少这种影响。为了尽可能正确地测量被测量气体30的温度,期望增加突出的长度。通过增加突出部424的突出长度,易于降低从封装体本体422到设于温度检测部452上的温度检测元件518的热传递。
在图11和图21中,增粗突出部424的根部,并利用形成副通路的壳体302在壳体302的固定部3723包围突出部424的上述根部,对于机械的冲击更牢固,能够防止突出部424破损。此外,图11中在电路封装体400的外观上记载的阴影部分表示在通过第一树脂模塑工序制造电路封装体400后通过第二树脂模塑工序形成壳体302时电路封装体400被第二树脂模塑工序所使用的树脂覆盖的固定面432、固定部3723和固定面434。即,通过这些固定面,增强了电路封装体400的机械强度,特别是通过固定面432能够提高突出部424的根部的机械强度。除此之外还达到图11中说明的各种效果。
9.用于被测量气体30的温度测量的盖的形状
9.1被测量气体30的温度测量的概要和效果
如图2和图3所示,被测量气体30从向上游侧开口的入口343导入,利用设于突出部424的前端部的温度检测部452测量导入的被测量气体30的温度。用于测量流量的电路封装体400中设有温度检测部452,通过将热式流量计300固定在测量对象例如吸气管中,除了流量之外还能测量被测量气体30的温度,可操作性良好。此外,由于将具有温度检测部452的突出部424配置在周围被正面罩303、背面罩304及壳体302包围的入口343的内部,因此安全性良好。
为了高精度地测量被测量气体30的温度,期望尽可能多的被测量气体30与温度检测部452接触。此外,期望为热量不易从其它热源传递到温度检测部452的结构。如上利用图5和图6所述,温度检测部452设置在突出部424的前端侧。因此,从向上游侧开口的入口343导入的被测量气体30易于接触温度检测部452,并且由于突出部424较长,因此热量难以从根部传递到前端。此外,由于从入口343导入的被测量气体30沿着突出部424流动,因此形成从突出部424的根部向前端传递的热量被被测量气体30冷却的结构。通过该结构,不易受其它热源影响。由于该原因,能够高精度地测量被测量气体30的温度。
进一步地,如上基于图12所述,采用如下结构:将用于把温度检测元件518的电信号传输到作为用于测量温度的控制电路的处理部604的引线548与连接了温度检测元件518的引线544之间切断,并通过热阻大的连接线546将温度检测元件518的电信号传输到引线548,其中上述温度检测元件518设置在温度检测部452中并用于测量温度。通过该结构,能够减少通过引线548传递来的热量的影响。这带来了测量精度的提高。
另一方面,由于温度检测元件518连接到引线544,因此可通过引线544更可靠地支承温度检测元件518,确保了高可靠性。图12所示的电路在其后传递模塑,形成上述突出部424。由于温度检测元件518固定在引线544上,因此因上述传递模塑工序而受到损伤的可能性较低。因此在生产效率上也较好。
如图2和图3所示,正面罩303和背面罩304上设有保护上述突出部424的前端部的前保护部322和后保护部325。由此机械地保护了突出部424。进一步地,在突出部424的根部设置前侧出口344和后侧出口345。正面罩303和背面罩304的外侧的面是平的,流过前侧开口344和后侧开口345的外侧的被测量气体30的流速快,与前侧开口344和后侧开口345相比压力低。由此,从入口343导入的被测量气体30从前侧开口344和后侧开口345排出到外部。并且由于入口343向上游开口,因此入口343上施加了被测量气体30的动压。由此充足的被测量气体30从入口343导入,被测量温度并冷却突出部424,从前侧开口344和后侧开口345排出到主通路124内。这样高精度地测量了被测量气体30的温度。
9.2被测量气体30的温度测量结构的其它实施例
图21和图22是图2和图3的其它实施例,图21(A)为热式流量计300的左侧视图,图21(B)为热式流量计300的主视图。此外,图22为图21(B)的部分放大图。此外,热式流量计300的背面的设计也与主视图的形状相同,与主视图成对称形状。图8和图9中,前侧开口344或后侧开口345由一个比较大开口构成。从增加机械强度的角度,期望在正面罩303和背面罩304上沿从入口343导入的被测量气体30的流向形成多个开口。正面罩303和背面罩304由薄树脂制成,从机械强度的角度,相比大的开口,更期望设置多个小开口4670。此外,内部形成的流路4660以虚线表示。由于正面罩303和背面罩304为平的形状,因此流过开口4670外侧的被测量气体30的流动比内侧的流路4660的流动快,从入口343导入的被测量气体30沿着突出部424流过流路4660,冷却突出部424,并从开口4670排出到外部。
由于入口343向上游侧开口,被测量气体30被流畅地从入口343导入。此外,在壳体302的长边方向上,在温度检测部452的两侧设有凹陷368和节流部4164。如图5(B)和图6(B)所示,节流部4164由副通路的外壁形成,形成随着往流路4660的内部去而通路相对于入口343变窄的形状。此外,相对于凹陷368的部分,内侧的流路4660的通路变窄。因此,从入口343导入的被测量气体30在沿突出部424流过流路4660的同时流速变快,冷却效果好。
图23是图21和图22的另一实施例,作为流过流路4660的被测量气体30的出口的开口4680形成多个网孔状。通过部分放大图表示了设置在正面罩303的开口4680,而背面罩304也为相同形状。由于正面罩303和背面罩304使用较薄的树脂制成,因此在提高机械强度的方面良好。
9.3被测量气体30的温度测量结构的另一实施例
图24表示另一实施例,图24(A)为主视图,图24(B)为图24(A)的部分放大图。为了纵长地形成沿突出部424的测温用流路327,本实施例中,壳体302分离成凸缘312侧和副通路侧。虽然不一定需要分离,但通过延长测温用流路327或者使测温用流路327在热式流量计300的下游侧开口,能够使较多被测量气体30流入测温用流路327内部。
为了使流过温度检测部452的被测量气体30的流速加快,在入口343的部分设置突起部4170和4160。通过使被测量气体30的流速加快,能够提高被测量气体30的温度测量精度。
9.4被测量气体30的温度测量结构的另一实施例
图25是说明另一实施例的部分放大图,为从凸缘312观察的、在入口343位置上沿垂直于热式流量计300的长边方向的面剖开的截面图。配备温度检测部452的突出部424的前侧和后侧设有正面罩303和背面罩304,在正面罩303和背面罩304上分别设有前侧出口344和后侧出口345。通过设置用于在入口343两侧的正面罩303和背面罩304的内侧形成节流部的内侧突起4450,能够使导入的被测量气体30的流速加快。另一方面,通过分别在前侧出口344和后侧出口345的上游侧设置外侧突起4460,能够降低前侧出口344和后侧出口345外侧的压力,吸出前侧出口344和后侧出口345的内侧的被测量气体30。通过这种结构,能够在使突出部424周围的被测量气体30的流动变快的同时从入口343导入足够的流量。带来了被测量气体30的测量精度的提高。此外,省略了突出部424的截面的内部的记载。
本发明可适用于测量上述气体流量的测量装置。
附图记号说明
300……热式流量计
302……壳体
303……正面罩
304……背面罩
305……外部连接部
306……外部端子
307……补正用端子
310……测量部
320……端子连接部
332……正面侧副通路槽
334……背面侧副通路槽
358……突起部
359……树脂部
361……外部端子内端
365……连接部
400……电路封装体
412……连接端子
414……端子
422……封装体本体
424……突出部
430……测量用流路面
432、434……固定面
436……热传递面露出部
438……开口
452……温度检测部
590……压入孔
594、596……倾斜部
601……流量检测电路
602……流量检测部
604……处理部
608……发热体
640……发热控制电桥
650……流量检测电桥
672……隔膜。

Claims (13)

1.一种热式流量计,其特征在于,包括:
用于导入在主通路中流动的被测量气体的一部分并使其流过的副通路,通过与流过所述副通路的被测量气体之间进行热传递来测量流量并测量流过所述主通路的所述被测量气体的温度的电路封装体,支承所述电路封装体的壳体,和覆盖所述壳体的盖,其中,
所述电路封装体具有突出部,该突出部具有用于检测所述被测量气体的温度的温度检测元件,
通过在所述突出部的侧部配置覆盖所述壳体的所述盖,在所述突出部的前端侧形成导入所述被测量气体的入口,
所述盖设有用于将从所述入口导入并沿着所述突出部流动的所述被测量气体排出到所述主通路的开口。
2.如权利要求1所述的热式流量计,其特征在于:
所述电路封装体具有用于测量流量的电路封装体本体和从所述电路封装体突出的所述突出部,该突出部具有所述温度检测元件,
所述电路封装体本体被保持在所述壳体内部,所述突出部从所述壳体向所述主通路的上游方向突出。
3.如权利要求2所述的热式流量计,其特征在于:
通过在所述突出部的两侧配置所述盖,形成用于导入所述被测量气体的所述入口,从所述入口导入的被测量气体沿着所述突出部流动,
所述壳体的正面和背面分别被所述盖覆盖,所述各盖的形成所述入口的部分上分别设有保护部,
还在所述各盖上在沿着所述突出部流动的所述被测量气体的流动方向上相对于所述保护部的下游侧的位置上形成用于将所述被测量气体排出到所述主通路的所述开口。
4.如权利要求2所述的热式流量计,其特征在于:
通过在所述突出部的两侧配置所述盖,形成用于导入所述被测量气体的入口,从所述入口导入的被测量气体沿着所述突出部流动,
配置在所述突出部的两侧的所述盖沿着所述突出部形成有多个所述开口,从所述入口导入的所述被测量气体从所述多个开口排出到所述主通路。
5.如权利要求2~4中的任一项所述的热式流量计,其特征在于:
所述壳体具有向所述主通路的上游侧开口的凹陷,所述突出部设置在所述壳体的所述凹陷的内部,通过利用所述盖覆盖所述凹陷的侧面,形成流过所述被测量气体的流路,并形成所述入口,
所述壳体的所述凹陷具有隔着所述突出部的一侧内表面和另一侧内表面,所述一侧内表面或者所述另一侧内表面中的至少一个内表面具有随着往所述凹陷的内部去而接近相向的内表面的形状。
6.如权利要求5所述的热式流量计,其特征在于:
所述壳体在比所述突出部更靠所述主通路的中央侧具有所述副通路,所述凹陷所具有的接近所述相向的内部的形状形成为曲线形状,沿着所述曲线形状形成用于形成所述副通路的副通路槽,通过利用所述盖覆盖所述副通路槽,形成所述副通路。
7.如权利要求5或权利要求6所述的热式流量计,其特征在于:
所述壳体在所述主通路的壁面侧具有凸缘,并在所述主通路的中央侧具有所述副通路,位于所述突出部的所述凸缘侧的部分的所述壳体上设有切口部,所述切口部在所述突出部一侧的面构成所述凹陷所具有的所述内表面中的一个内表面。
8.如权利要求5~7中的任一项所述的热式流量计,其特征在于:
所述凹陷具有的所述一侧内表面或另一侧内表面中的至少一个内表面上设有从所述内表面向所述突出部突出的突起部,通过该突起部使用于测量温度的被测量气体的流路的截面积变小。
9.如权利要求5~8中的任一项所述的热式流量计,其特征在于:
所述突出部从所述壳体所具有的凹陷向所述主通路的上游突出,所述凹陷所具有的凸缘侧的所述内表面具有随着往所述凹陷的内部去而逐渐接近相向的副通路侧内表面的形状。
10.如权利要求1所述的热式流量计,其特征在于:
所述壳体具有用于连接外部设备的外部端子,并且具有所述外部端子侧的第一壳体部和所述副通路侧的第二壳体部,
在所述第一壳体部与所述第二壳体部之间配置用于流过进行温度检测的被测量气体的测温用流路,所述测温用流路在所述主通路的上游侧形成用于导入所述被测量气体的开口,
所述突出部配置在所述测温用流路中。
11.如权利要求10所述的热式流量计,其特征在于:
在所述测温用流路的所述入口的附近,用于形成所述测温用流路的所述外部端子侧的内表面和所述副通路侧的内表面中的至少一个具有向所述突出部突出的突起。
12.如权利要求1~11中的任一项所述的热式流量计,其特征在于:
在所述壳体的两面设置覆盖所述壳体的所述盖,
所述盖上设有用于将所述被测量气体排出到所述主通路的开口,所述盖在所述开口的上游侧且在所述突出部的相反侧的面上设有突起。
13.如权利要求1~12中的任一项所述的热式流量计,其特征在于:
在所述壳体的两面设置覆盖所述壳体的所述盖,
所述盖在所述入口附近的所述突出部侧的面上设置突起。
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