WO2013187168A1 - 熱式流量計 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a thermal flow meter.
- the thermal flow meter of the present invention performs heat transfer between a sub-passage for taking in and flowing the gas to be measured flowing through the main passage and the gas to be measured flowing through the sub-passage.
- a circuit package having a flow rate measurement circuit for measuring the flow rate and a temperature detection unit for detecting the temperature of the gas to be measured, and an external terminal for outputting an electric signal representing the flow rate and an electric signal representing the temperature of the gas to be measured
- a case that supports the circuit package and the case includes a resin-made housing that supports the circuit package, and the circuit package includes the flow rate measurement circuit and the temperature detection unit with resin.
- the temperature detecting portion has a protruding portion protruding from the circuit package body, and at least a tip portion of the protruding portion protrudes outward from the housing.
- the sub passage groove is formed so that the measured gas 30 guided from the back side sub passage groove 334 to the flow path 386 through the hole 342 is bent more than the flow path guided to the flow path 387. Therefore, a substance having a large mass, such as dust, contained in the measurement target gas 30 gathers in the flow path 387 with less bending. For this reason, almost no foreign substance flows into the flow path 386.
- the sub-passage having an aperture portion, divided into a portion of the lid to complete a flow path having a diaphragm closes the groove portion and the groove, the portion of the groove, for forming the housing 302
- the sub-passage is formed by forming the front cover 303 having the projections 356 by the second resin molding process, and then forming the front cover 303 by another resin molding process, and covering the groove with the front cover 303 as a groove lid.
- the circuit package 400 having the measurement flow path surface 430 is also fixed to the housing 302. In this way, by forming a complicated groove in the resin molding process and providing the projection 356 for drawing on the front cover 303, the flow path 386 shown in FIG.
- the second resin molding process for forming the housing 302 By forming a recess respectively on the front and back surfaces of the fixing portion 372 that covers the entire periphery of the outer wall of the circuit package 400 in a band shape, the second resin molding process for forming the housing 302, the periphery of the circuit package 400
- the excessive stress concentration due to the volume shrinkage in the process of hardening the fixing portion 372 is reduced. Excessive stress concentration may also adversely affect the circuit package 400.
- a thermal flow meter was produced by manufacturing a secondary passage and then adhering a measuring section to the secondary passage with an adhesive.
- the method of using the adhesive has a large variation in the thickness of the adhesive, and the bonding position and the bonding angle vary from product to product. For this reason, there was a limit to increasing the measurement accuracy. Furthermore, when performing these operations in a mass production process, it is very difficult to improve measurement accuracy.
- the hatched portion is the second resin molding process in order to fix circuit package 400 to housing 302 in the second resin molding process.
- a fixing surface 432 and a fixing surface 434 for covering the circuit package 400 with the thermoplastic resin to be used are shown.
- the relationship between the measurement channel surface 430 and the heat transfer surface exposed portion 436 provided on the measurement channel surface 430 and the shape of the sub-passage is related to the regulation. In addition, it is important to maintain high accuracy.
- the communication hole 676 can be formed by closing the groove and the hole 520 and the hole 521 with the second plate 536.
- the lead frame can be used as the second plate 536.
- an LSI that operates as a diaphragm 672 and a processing unit 604 is provided on the plate 532.
- a lead frame for supporting a plate 532 on which the diaphragm 672 and the processing unit 604 are mounted is provided below these. Therefore, the structure becomes simpler by using this lead frame.
- the lead frame can be used as a ground electrode.
- connection terminal 414 By extending the terminal 414 in a direction different from that of the connection terminal 412, it is possible to reduce the concentration of the leads in the frame 512 to a part, and the arrangement of the leads in the frame 512 is facilitated.
- a chip capacitor which is a circuit component 516, is connected to a lead portion corresponding to the connection terminal 412.
- a slightly large space is required. In the embodiment of FIG. 15, there is an effect that it is easy to secure a lead space corresponding to the connection terminal 412.
- the flow rate detection bridge 650 includes four resistance temperature detectors, a resistor 652, a resistor 654, a resistor 656, and a resistor 658. These four resistance temperature detectors are arranged along the flow of the gas to be measured 30, and the resistor 652 and the resistor 654 are arranged upstream of the heating element 608 in the flow path of the gas to be measured 30, and the resistor 656. And the resistor 658 are arranged on the downstream side in the flow path of the measurement target gas 30 with respect to the heating element 608. In order to increase the measurement accuracy, the resistor 652 and the resistor 654 are arranged so that the distance to the heating element 608 is substantially the same, and the resistor 656 and the resistor 658 are substantially the same distance to the heating element 608. Has been placed.
- the diaphragm 672 thin region 603 has a low thermal conductivity by reducing the thickness, and heat is applied to the resistor 652, the resistor 654, the resistor 658, and the resistor 656 provided in the thin region 603 through the diaphragm 672. Transmission is suppressed, and the temperature of these resistors is substantially determined by heat transfer with the measurement target gas 30.
- the upstream outer wall has a shape that is recessed toward the downstream side, that is, toward the inside of the housing 302, the upstream outer wall 335 of the housing 302 can be fixed, and the circuit package 400 can be easily fixed. Become.
- the protrusion 424 (see FIG. 11) having the temperature detector 452 is also reinforced.
- the protrusion 424 that supports the temperature detection unit 452 has a tip that is narrower than the base, and the temperature detection unit 452 is provided at the tip. With such a shape, the influence of heat from the base portion of the protruding portion 424 on the temperature detecting portion 452 is reduced.
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Abstract
Description
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。
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や吸入弁116や排気弁118の位置や状態、さらに内燃機関の回転速度を計測するために、回転角度センサ146の出力が、制御装置200に入力される。排気ガス24の状態から燃料量と空気量との混合比の状態を計測するために、酸素センサ148の出力が制御装置200に入力される。
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。また必要に応じて吸入空気の温度に基づいて制御パラメータの補正などが行われる。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。
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はケース301を有し、ケース301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19参照)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。
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。
熱式流量計300を構成する計測部310の上流側側面と下流側側面にそれぞれ上流側突起317と下流側突起318とが設けられている。上流側突起317と下流側突起318は根元に対して先端に行くに従い細くなる形状を成しており、主通路124内を流れる吸入空気である被計測気体30の流体抵抗を低減できる。熱絶縁部315と入口343との間に上流側突起317が設けられている。上流側突起317は断面積が大きく、フランジ312あるいは熱絶縁部315からの熱伝導が大きいが、入口343の手前で上流側突起317が途切れており、さらに上流側突起317の温度検出部452側から温度検出部452への距離が、後述するようにハウジング302の上流側外壁の窪みにより、長くなる形状を成している。このため温度検出部452の支え部分への熱絶縁部315からの熱伝導が抑制される。
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との間の熱伝達面を低減し、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。
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。
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。
図7は、回路パッケージ400の流路面430が副通路溝の内部に配置されている状態を示す部分拡大図であり、図6のA-A断面図である。なお、この図は概念図であり、図5や図6に示す詳細形状に対して、図7では細部の省略および単純化を行っており、細部に関して少し変形している。図7の左部分が裏側副通路溝334の終端部であり、右側部分が表側副通路溝332の始端部分である。図7では明確に記載していないが、計測用流路面430を有する回路パッケージ400の左右両側には、孔342と孔341とが設けられていて、計測用流路面430を有する回路パッケージ400の左右両側で裏側副通路溝334と表側副通路溝332とが繋がっている。
図8は表カバー303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は裏カバー304の外観を示す図であり、図9(A)は左側面図、図9(B)は正面図、図9(C)は平面図である。図8および図9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が備え絞りを作るのに使用される。このため成形精度が高いことが望ましい。表カバー303や裏カバー304は金型に熱可塑性樹脂を注入する樹脂モールド工程により、作られるので、高い成形精度で作ることができる。
図10は図5および図6に示すハウジング302の端子接続部320の拡大図である。しかし次の点が少し異なっている。図5および図6の記載と異なる点は、図5および図6では各外部端子内端361がそれぞれ切り離されているのに対し、図10では各外部端子内端361が切り離される前の状態を示しており、各外部端子内端361はそれぞれ繋ぎ部365で繋がっている。外部端子306の回路パッケージ400側に突出する外部端子内端361が、それぞれ対応する接続端子412と重なり合うように、あるいは対応する接続端子412の近傍に来るようにして、第2モールド工程で、各外部端子306が樹脂モールドによりハウジング302に固定されている。各外部端子306の変形や配置のずれを防ぐために、一実施例として、外部端子内端361が互いに繋ぎ部365でつながった状態で、ハウジング302を成形するための樹脂モールド工程(第2樹脂モールド工程)により外部端子306をハウジング302に固定する。ただし、先に接続端子412と外部端子内端361とを固定して、その後第2モールド工程により外部端子306をハウジング302に固定しても良い。
図10に示す実施例では、外部端子内端361の数より回路パッケージ400が有する端子の数が多い。回路パッケージ400が有する端子の内、接続端子412が外部端子内端361にそれぞれ接続されており、端子414は外部端子内端361に接続されない。すなわち端子414は、回路パッケージ400に設けられているが、外部端子内端361に接続されない端子である。
図10の部分拡大図に示す如く、ハウジング302には孔364が設けられている。孔364は図4(A)に示す外部接続部305の内部に設けられた開口309につながっている。実施例では、ハウジング302の両面が表カバー303と裏カバー304で密閉されている。もし孔364が設けられていないと、端子接続部320を含む空隙内の空気の温度変化により、前記空隙内の気圧と外気圧との間に差が生じる。このような圧力差はできるだけ小さいことが望ましい。このため外部接続部305内に設けられた開口309につながる孔364がハウジング302の空隙内に設けられている。外部接続部305は電気的接続の信頼性向上のため、水などによる悪影響を受けない構造としており、開口309を外部接続部305内に設けることで、開口309からの水の浸入を防止でき、さらにごみや埃などの異物の侵入も防止できる。
4.1 ハウジング302の固定部などによる回路パッケージ400の固定構造
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。
また回路パッケージ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を少なくして、少ない面積で、より強固に回路パッケージ400を固定するには、固定部372における回路パッケージ400の外壁との密着性を高めることが望ましい。ハウジング302を成形する趣旨として熱可塑性樹脂を使用する場合には、熱可塑性樹脂の粘性が低い状態で回路パッケージ400の外壁の細かい凹凸に入り込み、前記外壁の細かい凹凸に入り込んだ状態で、熱可塑性樹脂が硬化することが望ましい。ハウジング302を成形する樹脂モールド工程において、熱可塑性樹脂の入口を固定部372にあるいはその近傍に設けることが望ましい。熱可塑性樹脂は温度の低下に基づいて粘性が増大し、硬化する。従って高温状態の熱可塑性樹脂を固定部372にあるいはその近傍から流し込むことで、粘性の低い状態の熱可塑性樹脂を回路パッケージ400の外壁に密着させ、硬化させることができる。また、固定部372に窪み376や窪み378、窪み373を成形することで、これら窪みを作るための金型により、熱可塑性樹脂の流れを制限する障害部が作られ、固定部372での熱可塑性樹脂の移動速度が低下する。このことにより熱可塑性樹脂の温度低下が抑えられ、低粘性状態を長引かせ、回路パッケージ400と固定部372との密着性が向上する。
上述した図5および図6に示すハウジング302において、流量検出部602や処理部604を備える回路パッケージ400を第1樹脂モールド工程により製造し、次に、被計測気体30を流す副通路を成形する例えば表側副通路溝332や裏側副通路溝334を有するハウジング302を、第2樹脂モールド工程にて製造する。この第2樹脂モールド工程で、前記回路パッケージ400をハウジング302の樹脂内に内蔵して、ハウジング302内に樹脂モールドにより固定する。このようにすることで、流量検出部602が被計測気体30との間で熱伝達を行って流量を計測するための熱伝達面露出部436と副通路、例えば表側副通路溝332や裏側副通路溝334の形状との関係、例えば位置関係や方向の関係を、極めて高い精度で維持することが可能となる。回路パッケージ400毎に生じる誤差やばらつきを非常に小さい値に抑え込むことが可能となる。結果として回路パッケージ400の計測精度を大きく改善できる。例えば従来の接着剤を使用して固定する方式に比べ、2倍以上、計測精度を向上できる。熱式流量計300は量産により生産されることが多く、ここに厳密に計測しながら接着剤で接着する方法には、計測精度の向上に関して限界がある。しかし、本実施例のように第1樹脂モールド工程により回路パッケージ400を製造し、その後被計測気体30を流す副通路を成形する第2樹脂モールド工程にて副通路を成形すると同時に回路パッケージ400と前記副通路とを固定することで、計測精度のばらつきを大幅に低減でき、各熱式流量計300の計測精度を大幅に向上することが可能となる。このことは、図5や図6に示す実施例だけでなく、図7に示す実施例においても同様である。
図11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および固定面434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、規定に関係となるように、高い精度で維持されることが重要である。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。
5.1 回路パッケージのフレーム枠と回路部品の搭載
図12に回路パッケージ400のフレーム枠512およびフレーム枠512に搭載された回路部品516のチップの搭載状態を示す。なお、破線部508は、回路パッケージ400のモールド成形時に用いられる金型により覆われる部分を示す。フレーム枠512にリード514が機械的に接続されており、フレーム枠512の中央に、プレート532が搭載され、プレート532にチップ状の流量検出部602およびLSIとして作られている処理部604が搭載されている。流量検出部602にはダイヤフラム672が設けられており、以下に説明する流量検出部602の各端子と処理部604とがワイヤ542で電気的に接続されている。さらに処理部604の各端子と対応するリード514とがワイヤ543で接続されている。また回路パッケージ400の接続端子となる部分とプレート532との間に位置するリード514は、それらの間にチップ状の回路部品516が接続されている。
図13は、図12のC-C断面の一部を示す図であり、ダイヤフラム672およびダイヤフラム672の内部に設けられた空隙674と孔520とを繋ぐ連通孔676を説明する、説明図である。
図15は回路パッケージ400の他の実施例である。他の図に示されている符号と同じ符号は同じ作用をする構成である。先に説明した図11に示す実施例では、回路パッケージ400は、接続端子412と端子414とが回路パッケージ400の同じ辺に設けられている。これに対して図15に示す実施例では、接続端子412と端子414は異なる辺に設けられている。端子414は、熱式流量計300が有する外部との接続端子に接続されない端子である。このように、熱式流量計300が有する外部に接続する接続端子412と外部に接続しない端子414とを異なる方向に設けることにより、接続端子412の端子間を広くでき、その後の作業性が向上する。また端子414を接続端子412と異なる方向に延びるようにすることで、枠512内のリードが一部に集中するのを低減でき、枠512内でのリードの配置が容易となる。とくに接続端子412に対応するリードの部分には、回路部品516であるチップコンデンサなどが接続される。これら回路部品516を設けるにはやや広いスペースが必要となる。図15の実施例では、接続端子412に対応するリードのスペースを確保し易い効果がある。
6.1 回路パッケージ400の生産工程
図16は熱式流量計300の生産工程の内の回路パッケージ400の生産工程を示す。図17は熱式流量計の生産工程を示し、図18は熱式流量計の生産工程の他の実施例を示す。図16において、ステップ1は図12に示すフレーム枠を生産する工程を示す。このフレーム枠は例えばプレス加工によって作られる。ステップ2では、ステップ1で作られたフレーム枠に、まずプレート532を搭載し、さらにプレート532に流量検出部602や処理部604を搭載し、さらに温度検出素子518、チップコンデンサなどの回路部品を搭載する。またステップ2では、回路部品間や回路部品とリード間、リード同士の電気的な配線を行う。このステップ2において、リード544とリード548の間を、熱抵抗を大きくするための接続線546で接続する。ステップ2では、図12に示す、回路部品がフレーム枠512に搭載され、さらに電気的な接続がなされた電気回路が作られる。
図17では、図16により既に生産されている回路パッケージ400と既に図示しない方法で生産されている外部端子306とが使用される。ステップ5では、第2樹脂モールド工程によりハウジング302がつくられる。このハウジング302は樹脂製の副通路溝やフランジ312や外部接続部305が作られると共に、図11に示す回路パッケージ400の斜線部分が第2樹脂モールド工程の樹脂で覆われ、回路パッケージ400がハウジング302に固定される。前記第1樹脂モールド工程による回路パッケージ400の生産(ステップ3)と第2樹脂モールド工程による熱式流量計300のハウジング302の成形との組み合わせにより、流量検出精度が大幅に改善される。ステップ6で図10に示す各外部端子内端361の切り離しが行われ、接続端子412と外部端子内端361との接続がステップ7で行われる。
図18で、図16により既に生産された回路パッケージ400と図示しない方法で既に生産された外部端子306とが使用され、第2樹脂モールド工程の前にステップ12で、回路パッケージ400の接続端子412と外部端子内端361との接続が行われる。この際、若しくはステップ12よりも前の工程で図10に示す各外部端子内端361の切り離しが行われる。ステップ13で第2樹脂モールド工程によりハウジング302がつくられる。このハウジング302は樹脂製の副通路溝やフランジ312や外部接続部305が作られると共に、図11に示す回路パッケージ400の斜線部分が第2樹脂モールド工程の樹脂で覆われ、回路パッケージ400がハウジング302に固定される。前記第1樹脂モールド工程による回路パッケージ400の生産(ステップ3)と第2樹脂モールド工程による熱式流量計300のハウジング302の成形との組み合わせにより、流量検出精度が大幅に改善される。
7.1 熱式流量計300の回路構成の全体
図19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19では省略している。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と入力回路614、出力回路616、補正値や計測値と流量との関係を表すデータを保持するメモリ618、一定電圧をそれぞれ必要な回路に供給する電源回路622を備えている。電源回路622には車載バッテリなどの外部電源から、端子664と図示していないグランド端子を介して直流電力が供給される。
図20は、上述した図19の流量検出回路601の回路配置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として作られており、図20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。
8.1 熱式流量計300における温度検出部452の構造
図2および図3において、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側の位置に、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が成形されている。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の上流側外壁が下流側に向かって、すなわちハウジング302の内側に向かって、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ハウジング302から外に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。
図2や図3に示す如く、温度検出部452がハウジング302から外に突出して、直接被計測気体30に触れる構造となっているので、検出精度が向上する。また被計測気体30の流れに沿う方向の上流側から入口343に流入する気体の温度が温度検出部452により計測され、さらにその気体が温度検出部452を支える部分である温度検出部452の根元部分に向かって流れることにより、温度検出部452を支える部分の温度を被計測気体30の温度に近づく方向に冷却する作用を為す。主通路124である吸気管の温度が通常高くなり、フランジ312あるいは熱絶縁部315から計測部310内の上流側外壁を通って、温度検出部452を支える部分に熱が伝わり、温度の計測精度に影響を与える恐れがある。上述のように、被計測気体30が温度検出部452により計測された後、温度検出部452の支える部分に沿って流れることにより、前記支える部分が冷却される。従ってフランジ312あるいは熱絶縁部315から計測部310内の上流側外壁を通って温度検出部452を支える部分に熱が伝わるのを抑制できる。
回路パッケージ400は、流量を計測するための後述する流量検出部602や処理部604を内蔵している回路パッケージ本体422と突出部424とを有している。図に示すように回路パッケージ本体422の側面から突出部424が被計測気体30の上流方向に延びている形状で突出している。突出部424の先端部に温度検出部452が設けられ、温度検出部452の内部に温度検出素子518が埋設されている。突出部424と回路パッケージ本体422とのつながり部には、傾斜部462および464が設けられている。この傾斜部462あるいは傾斜部464により突出部424の根元を太くし、先端方向に進むにつれて徐々に細くなる形状が突出部424の根元部に作られる。
熱式流量計300を構成するハウジング302の他の実施形態を図21に示す。同じ参照符号は同じ構成を示し、同じ作用効果を有する。従って説明を省略する。ハウジング302は副通路溝を有する第1ハウジング338とフランジ312の側に位置する第2ハウジング337とを有している。第1ハウジング338と第2ハウジング337との間に空気通路327が形成されている。ハウジング302の表面には図2に示す表カバー303が設けられ、ハウジング302の裏面には図3に示す裏カバー304が設けられる。表カバー303と裏カバー304とで図2に示す入口343が形成される。
図22は、熱式流量計300のさらに他の実施例である。同じ参照符号は同じ構成を示し、同じ作用効果を有する。このためこれらについての具体的な説明の繰り返しは省略する。計測部310は本来、図22の形状より長い形状を有しているが、フランジ312の近傍は、構造が図5や図6と近似であり、図示および説明を省略する。本実施例が既に説明の実施例と異なっている点は、図5や図6では、回路パッケージ本体422の突出部424が被計測気体30の流れの上流側に向かって突出しているのに対して、図22では主通路124の中心の方に突出している点である。なお、副通路の形状は一例であり、他の形状であっても良い。本実施例では、突出部424が副通路を形成するハウジング302の表側副通路溝332の部分を超えて、突出しており、少なくとも424の先端部に設けられた温度検出部452がハウジング302から外に突出している。
図23は突出部424の温度検出部452に関する他の実施例を示す。図11や図15、図21、図22に記載の実施例では、突出部424が第1樹脂モールド工程で製造されるときに、温度検出部452が第1樹脂モールド工程で使用される樹脂により覆われてしまう。計測用流路面430に設けられた熱伝達面露出部436では、流量の計測感度を向上するために、第1樹脂モールド工程での工程で、熱伝達面露出部436が樹脂で覆われないようにしている。同様に第1樹脂モールド工程で、突出部424の先端部の温度検出部452の部分が樹脂で覆われないようにしてモールドすることにより、温度検出部452の計測精度を向上することができる。温度検出部452が樹脂で覆われないので、温度検出部452の部分の樹脂に窪み454が成形される。前記窪み454の部分では図12に記載の温度検出素子518がほとんど直接に近い状態で被計測気体30に接することができ、計測感度が向上し、計測精度が向上する。なお他の図面と同じ参照符号は同じ構成を示し、同じ作用効果であるので、説明の重複を避けるため記載を省略する。
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
327 空気通路
332 表側副通路溝
334 裏側副通路溝
337 第1ハウジング
338 第2ハウジング
356、358 突起部
359 樹脂部
361 外部端子内端
365 繋ぎ部
372、374 固定部
400 回路パッケージ
412 接続端子
414 端子
422 回路パッケージ本体
424 突出部
430 計測用流路面
432、434 固定面
436 熱伝達面露出部
438 開口
452 温度検出部
590 圧入孔
594、596 傾斜部
601 流量検出回路
602 流量検出部
604 処理部
608 発熱体
640 発熱制御ブリッジ
650 流量検知ブリッジ
672 ダイヤフラム
Claims (13)
- 主通路を流れる被計測気体を取り込んで流すための副通路と、前記副通路を流れる被計測気体との間で熱伝達を行うことにより流量を計測する流量計測回路と前記被計測気体の温度を検出する温度検出部とを有する回路パッケージと、前記流量を表す電気信号や前記被計測気体の温度を表す電気信号を出力する外部端子を備えると共に前記回路パッケージを支持するケースと、を備え、
前記ケースは前記回路パッケージを支持する樹脂製のハウジングを有し、
前記回路パッケージは、前記流量計測回路や前記温度検出部を樹脂で包含された構成からなり、前記温度検出部が回路パッケージ本体から突出した突出部を有し、
前記突出部の少なくともその先端部が主通路中に露出している、ことを特徴とする熱式流量計。 - 請求項1に記載の熱式流量計において、
前記ハウジングは外壁を有し、前記外壁は前記ハウジングの内側に向かって窪む形状の窪み部を有し、前記外壁の前記窪み部から、前記突出部の少なくとも前記先端部が、前記ハウジングの外に突出している、ことを特徴とする熱式流量計。 - 請求項1に記載の熱式流量計において、
前記ハウジングは、前記副通路を備える第1ハウジングと、前記第1ハウジングより前記フランジ側に位置する第2ハウジングと、を有し、
前記第1ハウジングと前記第2ハウジングとの間に前記主通路を流れる前記被計測気体を流すための気体通路が設けられ、
前記回路パッケージは、前記流量計測回路や前記温度検出部を樹脂で包含された構成からなり、前記温度検出部が回路パッケージ本体から突出した突出部を有し、
前記突出部の少なくともその先端部が、前記前記ハウジングの外に設けられており、
前記第1ハウジングと前記第2ハウジングとの間に設けられた前記気体通路の開口が前記突出部の位置に設けられている、ことを特徴とする熱式流量計。 - 請求項1乃至請求項3の内の一に記載の熱式流量計において、
前記突出部の前記先端部は、主通路を流れる被計測気体の流れの上流方向に向かって前記ハウジングから突出している、ことを特徴とする熱式流量計。 - 請求項1に記載の熱式流量計において、
前記熱式流量計における前記主通路の中心側に前記熱式流量計は前記副通路を有しており、前記回路パッケージ本体から突出する前記突出部の前記先端部が、前記熱式流量計における前記副通路の側から前記ハウジングの外に突出している、ことを特徴とする熱式流量計。 - 請求項1乃至請求項5の内の一に記載の熱式流量計において、
第1樹脂モールド工程において、回路パッケージ本体と突出部とを有する前記回路パッケージを成形し、
前記ハウジングは、前記副通路と、フランジと、外壁と、前記回路パッケージを固定する固定部と、を有し、
第2樹脂モールド工程において、前記ハウジングを成形することにより、前記副通路と前記フランジと前記外壁と前記固定部が一体に成形され、前記固定部によって前記第1樹脂モールド工程で成形された回路パッケージが前記ハウジングに固定される、ことを特徴とする熱式流量計。 - 請求項1乃至請求項4の内の一に記載の熱式流量計において、
第1樹脂モールド工程において、回路パッケージ本体と突出部とを有する前記回路パッケージを成形し、
前記ハウジングは、前記副通路とフランジと外壁とを有し、
第2樹脂モールド工程において、前記ハウジングを成形することにより、前記副通路と前記フランジと前記外壁とが一体に成形され、
前記外壁の一部で、前記第1樹脂モールド工程で成形された回路パッケージが覆われて固定される、ことを特徴とする熱式流量計。 - 請求項1乃至請求項5の内の一に記載の熱式流量計において、
前記突出部の外側にカバーが設けられている、ことを特徴とする熱式流量計。 - 請求項8に記載の熱式流量計において、
前記突出部の前記先端部の両側にカバーがそれぞれ設けられ、前記各カバーに前記被計測気体を流す開口がそれぞれ形成されている、ことを特徴とする熱式流量計。 - 請求項1乃至請求項9の内の一に記載の熱式流量計において、
前記回路パッケージ本体から突出している前記突出部は、その内部にリードを備えており、前記突出部の前記先端部において前記リードに温度検出素子が電気的に接続されている、ことを特徴とする熱式流量計。 - 請求項10に記載の熱式流量計において、
前記突出部は、その内部に、前記温度検出素子が接続された第1のリードと、前記回路パッケージ本体の内部の電気回路と電気的に接続するための第2のリードと、前記第1リードと前記第2のリードとの間に設けられて前記第1のリードと前記第2のリードとを電気的に接続するための接続線と、を有する、ことを特徴とする熱式流量計。 - 請求項5に記載の熱式流量計において、
前記ハウジングは、前記副通路を形成している前記主通路の中心側において、前記主通路の上流側あるいは下流側の外壁に対して、前記主通路の前記上流側と前記下流側との間に、前記主通路の壁面方向に外壁が窪む形状を有していて、前記外壁の前記窪む形状の部分から前記突出部の少なくとも前記先端部が前記ハウジングの外に突出している、ことを特徴とする熱式流量計。 - 請求項1に記載の熱式流量計において、
前記温度検出部を包含する樹脂に窪みを設けたことを特徴とする熱式流量計。
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