CN104380054B - 热式流量计 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种在树脂制的壳体和罩利用激光熔接的情况下,也能够高精度地检测被测量气体的热式流量计。本发明的热式流量计(300)包括:用于使从主通路(124)取入的被测量气体(30)流动的副通路;和在与副通路中流动的被测量气体(30)之间进行热传递来测量被测量气体(30)的流量的流量检测部(602)。凹槽(741)以包括熔接部(792)的副通路形成壁(390)的端面与罩(303)的背面的界面(792)的一部分位于凹槽(741)的壁面的方式形成。

Description

热式流量计
技术领域
本发明涉及热式流量计。
背景技术
测量气体流量的热式流量计具有用于测量流量的流量检测部,通过在上述流量检测部与作为测量对象的上述气体之间进行热传递,来测量上述气体的流量。热式流量计所测量的流量作为各种装置的重要控制参数被广泛使用。热式流量计的特征是,与其它方式的流量计相比,能够以相对高的精度测量气体的流量例如质量流量。
不过,人们期望进一步提高气体流量的测量精度。例如,对于搭载了内燃机的车辆而言,节省燃料的需求、尾气净化的需求非常高。为了实现这样的需求,需要以高精度测量作为内燃机的主要参数的空气进气量。测量被导入内燃机的空气进气量的热式流量计,具有获取空气进气量的一部分的副通路和配置于上述副通路的流量检测部,上述流量检测部在其与被测量气体之间进行热传递,由此测量流过上述副通路的被测量气体的状态,输出表示导入到上述内燃机的空气进气量的电信号。这样的技术例如公开在日本特开2011-252796号公报(专利文献1)中。
此外,例如在日本特开平11-258019号公报中(专利文献2),公开了在这样的热式流量计等测量设备中,将收纳测量元件的壳体和覆盖它们的罩熔接而不是使用粘接剂将它们粘接的内容,并且日本特开2007-210165号公报中公开了利用激光将壳体和罩熔接的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2011-252796号公报
专利文献2:特开平11-258019号公报
专利文献3:特开2007-210165号公报
发明内容
发明要解决的问题
在热式流量计的构成部件为树脂制部件的情况下,与利用粘接剂粘接相比,利用激光进行熔接不会发生粘接剂的老化等,因此可靠性高。于是,在采用了例如在树脂制的壳体上设置构成副通路的一部分的副通路槽,并通过使用树脂制的罩覆盖该槽而形成副通路的构造的情况下,可考虑使用激光将它们熔接。但是,在进行激光熔接时,构成这些部件的树脂的一部分会熔化(熔融),因此作为不需要的熔融物将生成毛边。若副通路内生成了毛边,则副通路内流通的被测量气体的流动会产生紊乱,可能无法利用配置在副通路内的流量检测部来高精度地测量被测量气体的流速。
本发明鉴于这一点而提出,其目的在于提供一种热式流量计,即使在树脂制的壳体和罩利用激光熔接的情况下也能够高精度地检测被测量气体。
解决问题的技术手段
鉴于上述问题而提出的本发明的热式流量计包括用于使从主通路取入的被测量气体流动的副通路,和在与该副通路中流动的被测量气体之间进行热传递来测量所述被测量气体的流量的流量检测部,该热式流量计的特征为,包括:包括所述流量检测部,并且由第一树脂成形的电路封装体;形成构成所述副通路的一部分的副通路槽,以固定所述电路封装体的方式由第二树脂成形的树脂制的壳体;和通过覆盖所述副通路槽而成形所述副通路的树脂制的罩,所述壳体的形成副通路的副通路形成壁的端面与所述罩的背面通过激光熔接,在比与所述罩熔接的所述壳体的熔接部靠所述副通路一侧的位置,沿着所述熔接部形成有凹槽,以包括所述熔接部的副通路形成壁与所述罩的界面的一部分位于所述凹槽的壁面的方式,形成所述凹槽。
发明效果
根据本发明的热式流量计,即使在树脂制的壳体和罩利用激光熔接的情况下,也能够高精度地检测被测量气体。
附图说明
图1是表示在内燃机控制系统中使用本发明的热式流量计的一实施例的系统图。
图2是表示热式流量计的外观的图,图2(A)是左视图,图2(B)是正视图。
图3是表示热式流量计的外观的图,图3(A)是右视图,图3(B)是后视图。
图4是表示热式流量计的外观的图,图4(A)是俯视图,图4(B)是仰视图。
图5是表示热式流量计的壳体的图,图5(A)是壳体的左视图,图5(B)是壳体的正视图。
图6是表示热式流量计的壳体的图,图6(A)是壳体的右视图,图6(B)是壳体的后视图。
图7是表示配置于副通路中的流路面的状态的局部放大图。
图8是表示正面罩的外观的图,图8(A)是左视图,图8(B)是正视图,图8(C)是俯视图。
图9是表示背面罩304的外观的图,图9(A)是左视图,图9(B)是正视图,图9(C)是俯视图。
图10是表示沿图2(B)的X-X线截断后的上部分的示意立体图。
图11是表示为了成为图10的状态而将罩熔接于壳体之前的罩和壳体的状态的示意立体图。
图12(A)~(C)是用于说明在壳体上熔接正面罩时的激光的照射路径的图,是省略了正面罩的状态的图。
图13(A)~(C)是用于说明在壳体上熔接背面罩时的激光的照射路径的图,是省略了背面罩的状态的图。
图14(A)是用于说明热式流量计的正面侧的熔接部的图,图14(B)是用于说明热式流量计的背面侧的熔接部的图。
图15(A)是图10的Z部的局部放大图,图15(B)~(D)是变形例。
图16是沿图2(B)的Y-Y线的向视截面图。
图17是用于说明在图16中表示的销与熔接部的关系的截面图。
图18是端子连接部的局部放大图。
图19是电路封装的外观图,图19(A)是左视图,图19(B)是正视图,图19(C)是后视图。
图20是说明膜片和将膜片内部的空隙与开口连接的连通路的说明图。
图21是表示第一树脂模塑工序后的电路封装的状态的图。
图22是表示热式流量计的制造工序的概要的图,是表示电路封装的生产工序的图。
图23是表示热式流量计的制造工序的概要的图,是表示热式流量计的生产工序的图。
图24是表示热式流量计的流量检测电路的电路图。
图25是说明流量检测电路的流量检测部的说明图。
具体实施方式
以下说明的用于实施发明的方式(以下称为实施例),解决了作为实际产品所期望解决的各种问题,特别是解决了作为测量车辆的空气进气量的测量装置使用时期望解决的各种问题,实现了各种效果。下述实施例所解决的各种问题中,其之一记载在上述发明要解决的问题部分,下述实施例实现的各种效果中,其之一记载在发明效果部分。关于下述实施例所解决的各种问题,以及通过下述实施例实现的各种效果,在下述实施例的说明中叙述。下述实施例中叙述的实施例所解决的问题和效果,也记载了发明要解决的问题、发明效果部分的内容以外的内容。
在以下的实施例中,相同附图标记在不同的附图中表示相同的结构,实现相同的作用效果。对于已经说明的结构,有时仅在图中标注附图标记,省略其说明。
1.在内燃机控制系统中使用本发明的热式流量计的一实施例
图1是表示在电子燃料喷射方式的内燃机控制系统中应用本发明的热式流量计的一实施例的系统图。基于包括发动机汽缸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被吸入,经由作为主通路124的例如进气主体、节流主体126、进气岐管128被引导至发动机汽缸112的燃烧室。上述被引导至燃烧室的吸入空气即被测量气体30的流量由本发明的热式流量计300测量,基于测量出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30一同以混合气体的状态被引导至燃烧室。在本实施例中,燃料喷射阀152设置于内燃机的进气口,喷射至进气口的燃料与作为吸入空气的被测量气体30一同形成混合气体,经由进气阀116导入燃烧室,燃烧而产生机械能。
近年来,作为净化尾气和提高燃油效率的方式,众多车辆采用了将燃料喷射阀152安装在内燃机的汽缸头上,从燃料喷射阀152向各燃烧室直接喷射燃料的方式。除了图1所示的在内燃机的进气口喷射燃料的方式之外,向各燃烧室直接喷射燃料的方式也能够同样使用热式流量计300。在两种方式中,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、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,图1中表示了向进气口喷射燃料的方式。
导入到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的火花点火而爆发性地燃烧,产生机械能。燃烧后的气体从排气阀118被引导至排气管,作为排气(exhaust gas)24从排气管向车外排出。被导入上述燃烧室的吸入空气即被测量气体30的流量,通过基于加速踏板的操作而改变开度的节流阀132进行控制。燃料供给量基于导入上述燃烧室的吸入空气的流量而被控制,驾驶员控制节流阀132的开度而控制导入上述燃烧室的吸入空气的流量,由此能够控制内燃机产生的机械能。
1.1内燃机控制系统的控制的概要
从空气滤清器122吸入并在主通路124中流动的吸入空气即被测量气体30的流量和温度由热式流量计300测量,表示吸入空气的流量和温度的电信号从热式流量计300被输入控制装置200。此外,测量节流阀132的开度的节流角度传感器144的输出被输入控制装置200,进一步,为了测量内燃机的发动机活塞114、进气阀116、排气阀118的位置、状态以及内燃机的旋转速度,旋转角度传感器146的输出也被输入控制装置200。为了根据排气24的状态测量燃料量与空气量的混合比的状态,氧传感器148的输出被输入控制装置200。
控制装置200根据热式流量计300输出的吸入空气的流量和基于旋转角度传感器146的输出而测量出的内燃机的旋转速度,来运算燃料喷射量和点火时间。基于这些运算结果,控制从燃料喷射阀152供给的燃料量和利用火花塞154点火的点火时间。燃料供给量、点火时间实际上还进一步基于由热式流量计300测量的吸气温度、节流角度的变化状态、发动机旋转速度的变化状态、由氧传感器148测量的空燃比的状态而精细地控制。控制装置200还在内燃机的空转状态下利用空转空气控制阀156控制旁通节流阀132的空气量,控制空转状态下的内燃机的旋转速度。
1.2提高热式流量计测量精度的重要性和热式流量计的搭载环境
作为内燃机的主要控制量的燃料供给量和点火时间均是以热式流量计300的输出为主参数而运算得出的。因此,热式流量计300的测量精度的提高、经时变化的抑制、可靠性的提高,对于车辆提高控制精度和确保可靠性来说是很重要的。特别是,近年来,节省车辆燃料消耗的需求非常高,并且净化尾气的需求也非常高。为了满足这些需求,提高由热式流量计300测量的吸入空气即被测量气体30的流量的测量精度是极为重要的。此外,维持热式流量计300的高可靠性也非常重要。
搭载热式流量计300的车辆在温度变化较大的环境中使用,并且也会在风雨、雪中使用。在车辆要行驶于雪道的情况下,将会行驶在撒放了防冻剂的道路上。热式流量计300优选也考虑了应对其使用环境中的温度变化、尘埃、污染物质等。另外,热式流量计300设置在会受到内燃机振动的环境中。也要求对于振动维持高可靠性。
此外,热式流量计300安装于会受到来自内燃机的发热的影响的进气管中。因此,内燃机的发热经由作为主通路124的进气管传递至热式流量计300。由于热式流量计300是通过与被测量气体进行热传递而测量被测量气体的流量的,因此尽可能地抑制来自外部的热的影响是很重要的。
搭载于车辆的热式流量计300,如下文所说明的那样,不仅能够解决发明要解决的技术问题部分记载的问题,实现发明效果部分记载的效果,如以下所说明的那样,其充分考虑到上述各种问题,能够解决作为产品而需要解决的各种问题,实现各种效果。热式流量计300所解决的具体问题和实现的具体效果将在以下实施例的记载中进行说明。
2.热式流量计300的结构
2.1热式流量计300的外观构造
图2和图3、图4是表示热式流量计300的外观的图,图2(A)是热式流量计300的左视图,图2(B)是正视图,图3(A)是右视图,图3(B)是后视图,图4(A)是俯视图,图4(B)是仰视图。热式流量计300具有壳体302、正面罩303和背面罩304。壳体302包括用于将热式流量计300固定在作为主通路124的进气主体上的凸缘312,具有用于与外部设备进行电连接的外部端子306的外部连接部305,和用于测量流量等的测量部310。在测量部310的内部设置有用于形成副通路的副通路槽,并且在测量部310的内部还设置有电路封装体400,包括用于测量主通路124中流动的被测量气体30的流量的流量检测部602(参照图21)和用于测量主通路124中流动的被测量气体30的温度的温度检测部452。
2.2热式流量计300的外观构造带来的效果
热式流量计300的入口350设置在从凸缘312向主通路124的中心方向延伸的测量部310的前端侧,所以能够将远离内壁面的接近中央部的部分的气体获取到副通路中,而不是主通路124的内壁面附近的气体。因此,热式流量计300能够测量远离主通路124的内壁面的部分的气体的流量和温度,能够抑制由于热等的影响而导致测量精度降低。在主通路124的内壁面附近,容易受到主通路124的温度的影响,被测量气体30的温度成为与气体本来温度不同的状态,变得与主通路124内的主要气体的平均状态不同。特别是,在主通路124是发动机的进气主体的情况下,受到来自发动机的热的影响,多会维持为高温。因此主通路124的内壁面附近的气体的温度与主通路124的本来的气温相比高出很多,成为导致测量精度下降的主要原因。
在主通路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,流速会变低。因此当将主通路124的内壁面附近的气体作为被测量气体30获取到副通路中时,流速相对于主通路124的平均流速的降低可能会导致测量误差。在图2到图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的中央延伸的薄且长的测量部310的前端部,因此,能够减少与内壁面附近的流速下降有关的测量误差。此外,图2到图4所示的热式流量计300中,不仅是入口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于测量部310的前端部,因此能够进一步减少测量误差。
热式流量计300的测量部310形成为从凸缘312向主通路124的中心方向较长地延伸的形状,在其前端部设置用于将吸入空气等被测量气体30的一部获取到副通路中的入口350和用于使被测量气体30从副通路返回主通路124的出口352。测量部310形成为从主通路124的外壁沿着向中央去的轴而较长地延伸的形状,宽度方向上如图2(A)和图3(A)所记载的那样,形成为狭窄的形状。即热式流量计300的测量部310形成为侧面的宽度很薄而正面为大致长方形的形状。由此,热式流量计300能够具有充分长的副通路,对于被测量气体30能够将流体阻力抑制为较小的值。因此,热式流量计300能够在将流体阻力抑制为较小的值的同时,以高精度测量被测量气体30的流量。
2.3温度检测部452的构造
如图2和图3所示,相比于设置在测量部310前端侧的副通路,在更靠凸缘312一侧的位置形成有朝向被测量气体30的流动的上游侧开口的入口343,在入口343的内部配置有用于测量被测量气体30的温度的温度检测部452。在设置有入口343的测量部310的中央部,构成壳体302(即,作为壳体的一部分)的测量部310内的上游侧外壁向着下游侧凹陷,温度检测部452形成为从上述凹陷形状的上游侧外壁向上游侧凸出的形状。此外,在上述凹陷形状的外壁的两侧部设置有正面罩303和背面罩304,上述正面罩303和背面罩304的上游侧端部形成为比上述凹陷形状的外壁更向上游侧凸出的形状。因此,利用上述凹陷形状的外壁及其两侧的正面罩303和背面罩304,形成用于获取被测量气体30的入口343。从入口343取入的被测量气体30与设置于入口343内部的温度检测部452接触,由此利用温度检测部452测量温度。进而,被测量气体30沿着支承从形成为凹陷形状的壳体302的外壁向上游侧凸出的温度检测部452的部分流动,从设置于正面罩303和背面罩304的正面侧出口344和背面侧出口345排出至主通路124。
2.4与温度检测部452相关的效果
从被测量气体30的流动方向的上游侧流入到入口343的气体的温度由温度检测部452测量,进而,该气体向支承温度检测部452的部分也就是温度检测部452的根部流动,由此实现将支承温度检测部452的部分的温度在接近被测量气体30的温度的方向上冷却的作用。作为主通路124的进气管的温度通常较高,热量会从凸缘312或热绝缘部315通过测量部310内的上游侧外壁传递到支承温度检测部452的部分,可能对温度的测量精度产生影响。如上所述,被测量气体30在由温度检测部452测量之后,沿着温度检测部452的支承部分流动,由此冷却上述支承部分。从而能够抑制热量从凸缘312或热绝缘部315通过测量部310内的上游侧外壁传递到支承温度检测部452的部分。
特别是,温度检测部452的支承部分中,测量部310内的上游侧外壁形成为向下游侧凹陷的形状(以下使用图5和图6进行说明),因此能够使测量部310内的上游侧外壁与温度检测部452之间的距离较长。在热传导距离变长的同时,由被测量气体30冷却的部分的距离变长。由此能够减少由凸缘312或热绝缘部315带来的热的影响。这些都会带来测量精度的提高。上述上游侧外壁形成为向下游侧凹陷的形状(以下使用图5和图6进行说明),因此以下说明的电路封装体400(仅参照图5和图6)的固定变得容易。
2.5测量部310的上游侧侧面和下游侧侧面的构造和效果
在热式流量计300的测量部310的上游侧侧面和下游侧侧面分别设置有上游侧凸起317和下游侧凸起318。上游侧凸起317和下游侧凸起318形成为随着相对于根部向前端去而变细的形状,能够减少在主通路124内流动的吸入空气即被测量气体30的流体阻力。上游侧凸起317设置在热绝缘部315与入口343之间。上游侧凸起317的截面积较大,来自凸缘312或热绝缘部315的热传导较大,但上游侧凸起317中断在入口343的跟前,而且,从上游侧凸起317的温度检测部452一侧到温度检测部452的距离,由于如后所述的壳体302的上游侧外壁的凹陷,形成为较长。因此,从热绝缘部315向温度检测部452的支承部分的热传导被抑制。
此外,在凸缘312或热绝缘部315与温度检测部452之间,形成有后述的端子连接部320和包含端子连接部320的空隙。因此,凸缘312或热绝缘部315与温度检测部452之间变得较长,在该较长的部分设置正面罩303、背面罩304,该部分作为冷却面起作用。由此,能够减少主通路124的壁面的温度对温度检测部452造成影响。此外,通过使凸缘312或热绝缘部315与温度检测部452之间较长,能够使导入副通路的被测量气体30的取入部分接近主通路124的中央。能够抑制来自主通路124壁面的传热引起测量精度下降。
如图2(B)、图3(B)所示,插入主通路124内的测量部310其两侧面非常窄,而且下游侧凸起318、上游侧凸起317形成为减少空气阻力的前端相对于根部变窄的形状。因此,能够抑制由于将热式流量计300插入主通路124而导致流体阻力增大。此外,在设置有下游侧凸起318和上游侧凸起317的部分,形成为上游侧凸起317和下游侧凸起318从正面罩303和背面罩304的两侧部向两侧凸出的形状。上游侧凸起317和下游侧凸起318由树脂模塑制作,因此容易形成为空气阻力小的形状,另一方面,正面罩303和背面罩304形成为具有大冷却面的形状。因此,热式流量计300具有能够降低空气阻力,而且容易被主通路124中流动的被测量气体30冷却的效果。
2.6凸缘312的构造和效果
在凸缘312的下表面的与主通路124相对的部分,设置有多个凹陷314,从而减少与主通路124之间的热传递面,热式流量计300不易受到热的影响。凸缘312的螺纹孔313用于将热式流量计300固定于主通路124,在各螺纹孔313周围的与主通路124相对的面与主通路124之间形成有空间,使得这些螺纹孔313周围的与主通路124相对的面离开主通路124。通过形成这样的结构,能够降低从主通路124到热式流量计300的热传递,防止由热量引起的测量精度的下降。进一步,上述凹陷314不仅能够起到降低热传导的效果,也起到在壳体302成形时降低构成凸缘312的树脂的收缩的影响的作用。
在凸缘312的测量部310一侧设置有热绝缘部315。热式流量计300的测量部310从设置在主通路124上的安装孔被插入内部,热绝缘部315与主通路124的上述安装孔的内表面相对。主通路124例如是进气主体,主通路124多维持在高温。但反过来,还能够考虑到在寒冷地点起动时主通路124处于极低温度的情况。若主通路124的这种高温或低温的状态对温度检测部452和后述的流量测量产生影响,则测量精度将会下降。因此,在接近主通路124的相对内表面的热绝缘部315上,排列设置有多个凹陷316,邻接的凹陷316间的接近上述相对内表面的热绝缘部315的宽度极薄,为凹陷316的流体流动方向上的宽度的3分之1以下。由此能够减少温度的影响。此外,热绝缘部315部分的树脂较厚。在壳体302的树脂模塑时,树脂从高温状态冷却到低温而固化时发生体积收缩,产生应力而导致发生变形。通过在热绝缘部315形成凹陷316,能够使体积收缩更加均匀,减少应力集中。
热式流量计300的测量部310从安装在主通路124上的孔被插入到内部,利用热式流量计300的凸缘312由螺纹件固定于主通路124。热式流量计300优选以规定的位置关系固定在设置于主通路124的安装孔上。能够将设置于凸缘312的凹陷314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,能够形成为上述凸部和凹陷314具有嵌合关系的形状,能够将热式流量计300在正确的位置固定于主通路124。
2.7外部连接部305和凸缘312的构造和效果
图4(A)是热式流量计300的俯视图。在外部连接部305的内部设置有4个外部端子306和校正用端子307。外部端子306是用于将热式流量计300的测量结果即流量和温度输出的端子,和供给用于使热式流量计300动作的直流电力的电源端子。校正用端子307是用于进行制造出的热式流量计300的测量,求取关于各个热式流量计300的校正値,并将校正值存储在热式流量计300内部的存储器中的端子,在之后的热式流量计300的测量动作中使用存储在上述存储器中的表示校正値的校正数据,但不使用该校正用端子307。因此,校正用端子307形成为与外部端子306不同的形状,使得在外部端子306与其它外部设备连接时校正用端子307不会造成妨碍。在该实施例中,校正用端子307形成为比外部端子306短的形状,即使与外部端子306连接的外部设备的连接端子插入到外部连接部305中,也不会对连接造成阻碍。此外,在外部连接部305的内部沿着外部端子306设置有多个凹陷308,这些凹陷308用于在凸缘312的材料即树脂冷却而固化时减少由树脂收缩导致的应力集中。
除了在热式流量计300的测量动作中使用的外部端子306之外,通过还设置校正用端子307,能够在热式流量计300出厂前进行各种特性的测量,测量产品的偏差,将用于减少偏差的校正值存储在热式流量计300内部的存储器中。校正用端子307被形成为与外部端子306不同的形状,使得上述校正值的设定工序之后,校正用端子307不会对外部端子306与外部设备的连接造成妨碍。于是,热式流量计300能够在出厂前减少个体偏差,达到测量精度的提高。
3.壳体302的整体构造及其效果
3.1副通路和流量检测部的构造和效果
图5和图6表示从热式流量计300取下正面罩303和背面罩304后的壳体302的状态。图5(A)是壳体302的左视图,图5(B)是壳体302的正视图,图6(A)是壳体302的右视图,图6(B)是壳体302的后视图。壳体302形成为测量部310从凸缘312向主通路124的中心方向延伸的构造,在其前端侧设置有用于形成副通路的副通路槽。在该实施例中副通路槽设置在壳体302的正背两面,图5(B)中表示了正面侧副通路槽332,图6(B)中表示了背面侧副通路槽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的内壁面之部分的气体,换言之,能够将在接近主通路124的中央部分的部分流动的气体,作为被测量气体30从入口350获取。在主通路124的内壁面附近流动的气体,受到主通路124的壁面温度的影响,多会具有与吸入空气等在主通路124中流动的气体的平均温度不同的温度。此外,在主通路124的内壁面附近流动的气体,多会表现出比在主通路124中流动的气体的平均流速慢的流速。实施例的热式流量计300不容易受到这样的影响,因此能够抑制测量精度的下降。
由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366、上游侧外壁335、下游侧外壁336与热绝缘部315相连。此外,在上游侧外壁335设置有上游侧凸起317,在下游侧外壁336设置有下游侧凸起318。根据这样的构造,热式流量计300利用凸缘312固定于主通路124,由此具有电路封装体400的测量部310被维持高可靠性地固定于主通路124。
在该实施例中,在壳体302上设置有用于形成副通路的副通路槽,通过将罩覆盖在壳体302的正面和背面,来利用副通路槽和罩实现副通路。通过采用这样的构造,能够在壳体302的树脂模塑工序中作为壳体302的一部分来成形所有的副通路槽。此外,壳体302成形时在壳体302的两面设置有模具,因此通过使用该两个模具,能够将正面侧副通路槽332和背面侧副通路槽334这两者全都作为壳体302的一部分来成形。通过在壳体302的两面设置正面罩303和背面罩304,能够形成壳体302的两面的副通路。通过利用模具在壳体302的两面形成正面侧副通路槽332和背面侧副通路槽334,能够以高精度形成副通路。而且能够提高生产效率。
在图6(B)中,主通路124中流动的被测量气体30的一部分从构成入口350的入口槽351被取入到背面侧副通路槽334内,并在背面侧副通路槽334内流动。背面侧副通路槽334形成为随着前进而变深的形状,随着沿槽流动,被测量气体30向正面侧的方向缓缓移動。特别是背面侧副通路槽334在电路封装体400的上游部342设置有急剧变深的陡倾斜部347,质量小的空气的一部分沿着陡急倾斜部347移动,在电路封装体400的上游部342处,在图5(B)中记载的测量用流路面430流动。另一方面,质量大的异物由于惯性力很难实现急剧的路线(前进路线)变更,因此在图6(B)所示的测量用流路面背面431移动。之后通过电路封装体400的下游部341,在图5(B)中记载的测量用流路面430流动。
使用图7说明热传递面露出部436附近的被测量气体30的流动。在图5(B)中记载的正面侧副通路槽332中,从上述的电路封装体400的上游部342向正面侧副通路槽332一侧移动的作为被测量气体30的空气,沿测量用流路面430流动,经由设置于测量用流路面430的热传递面露出部436在与用于测量流量的流量检测部602之间进行热传递,以进行流量的测量。通过测量用流路面430后的被测量气体30、从电路封装体400的下游部341流动到正面侧副通路槽332的空气,一起沿正面侧副通路槽332流动,从用于形成出口352的出口槽353向主通路124排出。
混入被测量气体30中的杂质等质量大的物质的惯性力大,很难沿槽的深度急剧变深的图6(B)所示的陡倾斜部347的部分的表面向槽的深处方向急剧地改变路线。因此,质量大的异物在测量用流路面背面431移动,能够抑制异物通过热传递面露出部436的附近。在该实施例中采用了使得气体以外的质量大的异物大部分通过测量用流路面430的背面即测量用流路面背面431的结构,因此,能够减少由油、碳、杂质等异物造成的污染影响,能够抑制测量精度的下降。即,具有使被测量气体30的路线沿着横穿主通路124的流动轴的轴而急剧变化的形状,因此能够减少混入被测量气体30中的异物的影响。
在该实施例中,由背面侧副通路槽334构成的流路沿着曲线从壳体302的前端部向着凸缘方向去,在最靠凸缘一侧的位置,副通路中流动的气体相对于主通路124的流动成为反方向的流动,在该反方向流动的部分,一侧即背面侧的副通路与形成在另一侧即正面侧的副通路连接。通过采用这样的结构,电路封装体400的热传递面露出部436变得容易固定在副通路中,而且容易在接近主通路124的中央部的位置上获取被测量气体30。
在该实施例中,采用了在用于测量流量的测量用流路面430的流动方向的前后贯通背面侧副通路槽334和正面侧副通路槽332的结构,而且,电路封装体400的前端侧不采用被壳体302支承的结构,而采用具有空洞部382,且电路封装体400的上游部342的空间与电路封装体400的下游部341的空间相连的结构。作为使该电路封装体400的上游部342和电路封装体400的下游部341都贯通的结构,以被测量气体30从形成于壳体302的一面的背面侧副通路槽334向形成于壳体302的另一面的正面侧副通路槽332移动的形状形成副通路。通过采用这样的结构,能够由一次树脂模塑工序在壳体302的两面形成副通路槽,而且能够一并形成使两面的副通路槽相连的构造。
在壳体302成形时,通过使用成形模具来夹持形成在电路封装体400上的测量用流路面430的两侧,能够形成使电路封装体400的上游部342与电路封装体400的下游部341都贯通的结构,而且,能够在壳体302的树脂模塑成形的同时,将电路封装体400安装在壳体302上。通过像这样通过将电路封装体400插入壳体302的成形模具中进行成形,能够高精度地在副通路中安装电路封装体400和热传递面露出部436。
在该实施例中,采用使该电路封装体400的上游部342和电路封装体400的下游部341都贯通的结构。但是,通过采用使电路封装体400的上游部342和下游部341中任一方贯通的结构,也能够以一次树脂模塑工序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。
另外,在背面侧副通路槽334的两侧设置有背面侧副通路外周壁391和背面侧副通路内周壁392,这些背面侧副通路外周壁391和背面侧副通路内周壁392各自的高度方向的前端部紧贴背面罩304的内侧面,从而形成壳体302的背面侧副通路。另外,在正面侧副通路槽332的两侧设置有正面侧副通路内周壁393和正面侧副通路外周壁394,这些正面侧副通路内周壁393和正面侧副通路外周壁394的高度方向的前端部紧贴正面罩303的内侧面,从而形成壳体302的正面侧副通路。
在该实施例中,被测量气体30被分成测量用流路面430及其背面这两路而流动,并在一侧设置测量流量的热传递面露出部436,但也可以不将被测量气体30分至两个通路,而是使之仅通过测量用流路面430的正面一侧。令主通路124的流动方向为第一轴,通过使副通路以沿着横穿该第一轴方向的第二轴的方式弯曲,能够使混入被测量气体30的异物偏向第二轴的弯曲程度较小的一侧,通过在第二轴的弯曲程度较大的一方设置测量用流路面430和热传递面露出部436,能够减少异物的影响。
此外,在该实施例中,在正面侧副通路槽332和背面侧副通路槽334的相连部分设置测量用流路面430和热传递面露出部436。但是,也可以不设置在正面侧副通路槽332和背面侧副通路槽334的相连部分,而是设置在正面侧副通路槽332或背面侧副通路槽334。
在设置于测量用流路面430上的用于测量流量的热传递面露出部436的部分形成有节流形状(节流部,以下使用图7进行说明),由于该节流效果,流速变快,测量精度提高。此外,即使假设在热传递面露出部436的上游侧在气体的流动中产生涡流,也能够利用上述节流部去除或减少涡流,提高测量精度。
在图5和图6中,上游侧外壁335具有在温度检测部452的根部形成为向下游侧凹陷的形状的外壁凹陷部366。利用该外壁凹陷部366,使得温度检测部452与外壁凹陷部366之间的距离变长,能够减少经由上游侧外壁335传递来的热的影响。
并且,此处通过由固定部372包围(即包覆、包裹)电路封装体400来固定电路封装体400,但通过利用外壁凹陷部366进一步固定电路封装体400,能够增大固定电路封装体400的力。固定部372在沿着被测量气体30的流动轴的方向上包围电路封装体400。而外壁凹陷部366在横穿被测量气体30的流动轴的方向上包围电路封装体400。即,以包围的方向与固定部372不同的方式包围电路封装体400。由于在两个不同的方向上包围电路封装体400,因此固定力增大。外壁凹陷部366是上游侧外壁335的一部分,但若是为了增大固定力,也可以代替上游侧外壁335而由下游侧外壁336在与固定部372不同的方向上包围电路封装体400。例如,可以由下游侧外壁336包围电路封装体400的板部,或者,在下游侧外壁336设置向上游方向凹陷的凹陷部或者向上游方向凸出的凸出部来包围电路封装体400。之所以在上游侧外壁335设置外壁凹陷部366来包围电路封装体400是因为,除了进行电路封装体400的固定之外,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。
在温度检测部452的根部设置外壁凹陷部366,能够减少从凸缘312或者热绝缘部315经由上游侧外壁335传递来的热的影响。进而,在上游侧凸起317与温度检测部452之间设置有通过切口而形成的测温用凹陷368。利用该测温用凹陷368能够减少热量经由上游侧凸起317传递到温度检测部452。由此能够提高温度检测部452的检测精度。特别是上游侧凸起317的截面积较大,热传递容易发生,阻止热传递的测温用凹陷368的作用很重要。
3.2副通路的流量检测部的构造和效果
图7是表示电路封装体400的测量用流路面430配置在副通路槽的内部的状态的局部放大图,是图6的A-A截面图。另外,该图是概念图,与图5和图6所示的详细形状相比,图7中省略并简化了细节,细节部分存在少许变形。图7的左侧部分是背面侧副通路槽334的末端部,右侧部分是正面侧副通路槽332的始端部分。图7中,在具有测量用流路面430的电路封装体400的左右两侧设置有贯通部,即,在具有测量用流路面430的电路封装体400的左右两侧,背面侧副通路槽334和正面侧副通路槽332相连,不过关于这一点在图中并未明确记载。
从入口350被获取、并在由背面侧副通路槽334构成的背面侧副通路流动的被测量气体30,从图7的左侧被引导,被测量气体30的一部分经由电路封装体400的上游部342的贯通部,在由电路封装体400的测量用流路面430的正面和设置于正面罩303的凸起部356形成的流路386中流动,其它的被测量气体30在由测量用流路面背面431和背面罩304形成的流路387中流动。之后,流路387中流动的被测量气体30经由电路封装体400的下游部341的贯通部移动至正面侧副通路槽332,与流路386中流动的被测量气体30合流,在正面侧副通路槽332中流动,从出口352向主通路124排出。
由于副通路槽形成为使得从背面侧副通路槽334经由电路封装体400的上游部342的贯通部引导至流路386的被测量气体30,比引导至流路387的流路弯曲程度更大,因此包含于被测量气体30中的杂质等质量大的物质聚集于弯曲程度较小的流路387。因此,几乎不会有异物流入流路386。
在流路386中,与正面侧副通路槽332的最前端部相连地,设置于正面罩303的凸起部356向测量用流路面430一侧缓缓凸出,由此成为形成节流部的构造。测量用流路面430被配置在流路386的节流部的一侧,在测量用流路面430上设置有流量检测部602用于在其与被测量气体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,优选热传递面露出部436的部分的被测量气体30为涡流较少的层流。此外,流速越快测量精度越高。因此,使与测量用流路面430相对地设置在正面罩303上的凸起部356向着测量用流路面430平滑凸出而形成节流部。该节流部起到使被测量气体30的涡流减少而接近层流的作用。而且,节流部的流速变快,而用于测量流量的热传递面露出部436配置在该节流部,因此流量的测量精度提高。
以与设置于测量用流路面430上的热传递面露出部436相对的方式使凸起部356向副通路槽内凸出而形成节流部,从而能够提高测量精度。用于形成节流部的凸起部356被设置在与设置于测量用流路面430上的热传递面露出部436相对的罩上。图7中与设置于测量用流路面430上的热传递面露出部436相对的罩为正面罩303,因此凸起部356设置在正面罩303上,但只要是设置在正面罩303和背面罩304中的与设置于测量用流路面430上的热传递面露出部436相对的罩上即可。根据电路封装体400上设置测量用流路面430和热传递面露出部436的面是哪一个面,与热传递面露出部436相对的罩是哪一个罩会相应改变。
在图5和图6中,在设置于测量用流路面430上的热传递面露出部436的背面也就是测量用流路面背面431,会残留有电路封装体400的树脂模塑工序中使用的模具的按压印迹442。按压印迹442并不会对流量的测量造成特别的阻碍,就算原样保留按压印迹442也没有问题。此外,如后文所述,在通过树脂模塑来成形电路封装体400时,流量检测部602所具有的半导体膜片(semiconductor diaphram)的保护是重要的。因此,热传递面露出部436的背面的按压是重要的。此外,使得包覆电路封装体400的树脂不会流入到热传递面露出部436是很关键的。从这样的观点出发,需要用模具将包含热传递面露出部436在内的测量用流路面430包围,并使用其它模具按压热传递面露出部436的背面,阻止树脂的流入。电路封装体400通过传递模塑而制成,因此树脂的压力高,从热传递面露出部436的背面进行按压是很重要的。此外,优选在流量检测部602使用半导体膜片,形成由半导体膜片产生的空隙式的通气用通路。为了保持并固定用于形成通气用通路的板(plate)等,从热传递面露出部436的背面进行按压是重要的。
3.3正面罩303和背面罩304的形状和效果
图8是表示正面罩303的外观的图,图8(A)是左视图,图8(B)是正视图,图8(C)是俯视图。图9是表示背面罩304的外观的图,图9(A)是左视图,图9(B)是正视图,图9(C)是俯视图。图8和图9中,正面罩303、背面罩304用于覆盖壳体302的副通路槽而形成副通路。此外,具有凸起部356用于在流路中设置节流部。因此成形精度最好较高。正面罩303和背面罩304通过在模具中注入热塑性树脂的树脂模塑工序制成,因此能够以高成形精度制作。此外,在正面罩303和背面罩304形成有凸起部380和凸起部381,在嵌合到壳体302上时,填充图5(B)和图6(B)中表示的电路封装体400的前端侧的空洞部382的间隙并同时覆盖电路封装体400的前端部。
图8和图9中所示的正面罩303、背面罩304上形成有正面保护保护部322和背面保护部325。如图2和图3所示,设置在正面罩303上的正面保护部322被配置在入口343的正面侧侧面,设置在背面罩304上的背面保护部325被配置在入口343的背面侧侧面。配置于入口343内部的温度检测部452由正面保护部322和背面保护部325保护,能够防止在制造过程中和向车辆搭载时由于温度检测部452碰撞到其它部件等而导致温度检测部452发生机械损伤。
在正面罩303的内侧面设置凸起部356,如图7的例子所示,凸起部356与测量用流路面430相对配置,形成为在沿副通路的流路的轴的方向较长地延伸的形状。凸起部356的截面形状可以如图8(C)所示以凸起部的顶点为界向下游侧去而变得倾斜。利用测量用流路面430和凸起部356在上述流路386形成节流部,起到减少在被测量气体30中产生的涡流以使其产生层流的作用。在该实施例中,将具有节流部分的副通路分为槽的部分和覆盖槽而形成具有节流部的流路的盖的部分,由用于形成壳体302的第二树脂模塑工序制作槽的部分,接着由其它树脂模塑工序形成具有凸起部356的正面罩303,将正面罩303作为槽的盖而覆盖槽,由此形成副通路。在形成壳体302的第二树脂模塑工序中,也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。像这样,通过由树脂模塑工序进行形状复杂的槽的成形,并将用于形成节流部的凸起部356设置在正面罩303上,能够以高精度形成图7所示的流路386。此外,能够以高精度维持槽与测量用流路面430、热传递面露出部436的配置关系,因此能够减少量产品个体偏差,其结果能够得到高精度测量结果。而且生产效率也得到提高。
背面罩304与测量用流路面背面431形成的流路387的成形也是同样的。分为流路387的槽部分和盖部分,由形成壳体302的第二树脂模塑工序制作槽部分,用背面罩304覆盖槽而形成流路387。通过像这样形成流路387,能够以高精度形成流路387,也能够提高生产效率。
3.4电路封装体400在壳体302上的固定构造和效果
接着再次参照图5和图6,说明电路封装体400怎样通过树脂模塑工序固定于壳体302。以使形成在电路封装体400的正面的测量用流路面430被配置在形成副通路的副通路槽的规定位置——例如在图5和图6所示的实施例中被配置在正面侧副通路槽332和背面侧副通路槽334的相连的部分——的方式,将电路封装体400配置并固定在壳体302上。通过树脂模塑而将电路封装体400埋设固定于壳体302中的部分,在比副通路槽稍靠凸缘312一侧的位置,作为用于将电路封装体400埋设固定于壳体302中的固定部372设置。固定部372以覆盖通过第一树脂模塑工序成形的电路封装体400的外周的方式埋设。
如图5(B)所示,电路封装体400由固定部372固定。固定部372利用与正面罩303相接触的高度的面和薄壁部376包围电路封装体400。通过使覆盖376的部位的树脂的厚度较薄,具有能够缓和固定部372成形时树脂在温度冷却时的收缩,并且能够减少施加在电路封装体400上的应力的集中的效果。若如图6(B)所示,电路封装体400的背面侧也采用上述形状,则能够得到更好的效果。
此外,并不将电路封装体400的整个面利用成形壳体302的树脂覆盖,而是在固定部372的凸缘312一侧设置有电路封装体400的外壁露出的部分。在该图5和图6的实施例中,相比于电路封装体400的外周面中的被壳体302的树脂包围的部分的面积,没有被壳体302的树脂包围而从壳体302的树脂露出的面积更大。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的树脂中露出。
通过使带状地绕整个一周覆盖电路封装体400的外壁的固定部372的一部分为薄壁,在用于形成壳体302的第二树脂模塑工序中,能够减少以包围电路封装体400的周围的方式形成的固定部372在固化过程中因体积收缩引起应力过度集中。过度的应力集中可能对电路封装体400造成不良影响。
此外,为了减小电路封装体400的外周面中的被壳体302的树脂包围的部分的面积,以较小的面积更牢固地固定电路封装体400,最好提高固定部372与电路封装体400的外壁的粘附强度。在为了形成壳体302而使用热塑性树脂的情况下,热塑性树脂在粘性低的状态下会进入到电路封装体400的外壁的细小凹凸中,优选在进入了上述外壁的细小凹凸中的状态下固化热塑性树脂。在形成壳体302的树脂模塑工序中,优选将热塑性树脂的入口设置在固定部372或其附近。热塑性树脂随温度下降而粘性增大进而固化。由此,通过使高温状态的热塑性树脂从固定部372或其附近流入,能够使粘性低的状态的热塑性树脂与电路封装体400的外壁密接进而使其固化。由此,能够抑制热塑性树脂的温度下降,延长低粘性状态,提高电路封装体400与固定部372的粘附强度。
通过使电路封装体400的外壁面粗糙,能够提高电路封装体400与固定部372的粘附强度。作为使电路封装体400的外壁面粗糙的方法,包括利用第一树脂模塑工序成形电路封装体400之后,例如以暗光处理(pear-skin process)等处理方法,在电路封装体400的表面形成细小的凹凸的粗化方法。作为对电路封装体400的表面施以细小的凹凸加工的粗化方法,例如能够通过喷砂进行粗化。并且也能够利用激光加工进行粗化。
此外,作为其它的粗化方法,在第一树脂模塑工序所使用模具的内表面粘贴带有凹凸的片材,将树脂压入表面设有片材的模具中。像这样,也能够在电路封装体400的表面形成细小的凹凸而实现粗化。另外,能够在用于成形电路封装体400的模具的内部形成凹凸而使电路封装体400的表面粗化。进行这样的粗化的电路封装体400的表面部分,至少是设置固定部372的部分。进而,通过使设置外壁凹陷部366的电路封装体400的表面部分也粗化,能够进一步增强粘附强度。
此外,槽的深度在利用上述片材对电路封装体400的表面进行凹凸加工的情况下依赖于上述片材的厚度。当上述片材的厚度较厚时,第一树脂模塑工序中的模塑将变得困难,因此上述片材的厚度存在极限,而当上述片材的厚度较薄时,预先设置于上述片材的凹凸的深度存在极限。因此,在使用上述片材的情况下,优选凹凸的底与顶点之间即凹凸深度为10μm以上20μm以下。若深度小于10μm则粘附的效果小。大于20μm的深度从上述片材的厚度来考虑是难以实现的。
在上述片材以外的粗化方法的情况下,考虑到成形电路封装体400的第一树脂模塑工序中的树脂的厚度优选为2mm以下,凹凸的底与顶点之间的凹凸深度不易为1mm以上。从概念上来讲,当电路封装体400的表面的凹凸的底与顶点之间的凹凸深度增大时,覆盖电路封装体400的树脂与形成壳体302的树脂之间的粘度强度会增加,但根据上述理由,凹凸的底与顶点之间即凹凸深度优选为1mm以下。即,优选通过在电路封装体400的表面设置10μm以上1mm以下范围的凹凸,来增加覆盖电路封装体400的树脂与形成壳体302的树脂之间的粘附强度。
成形电路封装体400的热固性树脂和成形包括固定部372的壳体302的热塑性树脂存在热膨胀系数的差异,需要使得基于该热膨胀系数差而产生的过度的应力不会施加于电路封装体400。
进一步,通过使包围电路封装体400的外周的固定部372的形状为带状,并使带的宽度较窄,能够减少施加于电路封装体400的由热膨胀系数差引起的应力。最好使固定部372的带状的宽度为10mm以下,优选为8mm以下。在本实施例中,不仅由固定部372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而固定该电路封装体400,因此能够使固定部372的带状的宽度更小。例如只要宽度为3mm以上就能够固定电路封装体400。
在电路封装体400的表面,出于减少由热膨胀系数差引起的应力等的目的,设置了由形成壳体302的树脂所覆盖的部分和没有覆盖而露出的部分。电路封装体400的表面从壳体302的树脂露出的部分设置多个,其中之一是前文已说明的具有热传递面露出部436的测量用流路面430,此外,在比固定部372更靠凸缘312一侧的部分还设置有露出的部分。进而,形成外壁凹陷部366,使比该外壁凹陷部366靠上游侧的部分露出,使该露出部作为支承温度检测部452的支承部。电路封装体400的外表面的比固定部372更靠凸缘312一侧的部分,在其外周,特别是从电路封装体400的下游侧到与凸缘312相对的一侧,进而到接近电路封装体400的端子的部分的上游侧,以围绕电路封装体400的方式形成了空隙。像这样,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经由凸缘312向电路封装体400传递的热量,抑制由热的影响导致测量精度下降。
在电路封装体400与凸缘312之间形成了空隙,该空隙部分作为端子连接部320起作用。在该端子连接部320,电路封装体400的连接端子412与外部端子306的位于壳体302一侧的外部端子内端361分别通过点焊或激光焊等电连接。端子连接部320的空隙如上所述起到抑制从壳体302到电路封装体400的热传递的效果,并且确保了可用于电路封装体400的连接端子412与外部端子306的外部端子内端361的连接作业的空间。
3.5壳体与罩的接合构造及其效果
图10是表示沿图2(B)的X-X线截断的状态的示意性立体图,图11是表示为了成为图10的状态而将罩熔接于壳体之前的罩和壳体的状态的示意立体图。另外,为了说明背面侧的凹槽,图11所示的罩为相比壳体缩小的立体图。
如上所述,本实施方式的热式流量计300包括用于使从主通路124获取的被测量气体30流动的副通路,和通过与副通路中流动的被测量气体30之间进行热传递来测量被测量气体30的流量的流量检测元件。
热式流量计300的电路封装体400具有流量检测部602,由第一树脂(热固性树脂)成形。如上所述,壳体302形成构成副通路340的一部分的副通路槽,以固定电路封装体400的方式,由第二树脂(热塑性树脂)成形。
在副通路槽中,如上所述,形成于壳体302的正背两面的正面侧副通路槽332和背面侧副通路槽334形成为弯曲的槽形状。正面侧副通路槽332和背面侧副通路槽334被引导至配置了电路封装体400的流量检测元件602的贯通部370。该贯通部370是贯通壳体302的两面的部分。隔着贯通部370将壳体302的两面用正面罩303和背面罩304覆盖,由此在壳体的302的正面侧形成的副通路和在背面侧形成的副通路相接,能够形成一个副通路340。
另外,如图5(B)和图6(B)所示,在壳体302上形成有用于收纳包含端子连接部320的电路封装体400的一部分的电路收纳部321a,电路收纳部321a在壳体302的正面侧和背面侧开口,由电路室形成壁324区划出来。电路室形成壁324是包括上述上游侧外壁335、下游侧外壁336和固定电路封装体400的固定部(固定壁)372的一部分的壁部。这样,通过从壳体302的两侧用正面罩303和背面罩304覆盖壳体302,如上所述地形成副通路340,并且形成将由包含上游侧外壁335、下游侧外壁336和固定部372的电路室形成壁324所包围的空间密闭的电路室321。
如上所述,正面侧副通路槽332和背面侧副通路槽334沿被测量气体30的流动方向具有弯曲部分。在正面侧副通路槽332形成有相当于正面侧副通路形成壁的位于弯曲部分的内侧的正面侧副通路内周壁393和位于弯曲部分的外侧的正面侧副通路外周壁394。另一方面,在背面侧副通路槽334形成有相当于背面侧副通路形成壁的背面侧副通路外周壁391和背面侧副通路内周壁392。
正面侧副通路外周壁394与向着壳体302的正面侧和背面侧延伸的固定部(固定壁)372连续地形成。正面侧副通路内周壁393与固定部(固定壁)372经由构成副通路形成壁的一部分的连结壁377而形成。另外,固定部372构成形成上述贯通部370的壁部的一部分。像这样,形成为正面侧副通路内周壁393、连结壁377、固定部(固定壁)372和正面侧副通路外周壁394连续形成的壁构造。通过采用这样的壁构造,如后所述,能够沿着这些连续的壁的端面,隔着正面罩303从正面罩303一侧照射激光。由此,能够在正面侧的副通路340形成连续地不间断的可靠性高的熔接部。
同样,背面侧副通路外周壁391与向着壳体302的正面侧和背面侧延伸的固定部(固定壁)372连续地形成。背面侧副通路内周壁392与固定部(固定壁)372经由构成副通路形成壁的一部分的连结壁378连续地形成。这样,形成为背面侧副通路内周壁392、连结壁378、固定部(固定壁)372和背面侧副通路外周壁391连续形成的壁构造。通过采用这样的壁构造,如后所述,能够沿着这些连续的壁的端面,隔着背面罩304从背面罩304一侧照射激光。由此,能够在背面侧的副通路340形成连续地不间断的可靠性高的熔接部。
进一步,该固定部372利用第二树脂以连续地环绕电路封装体400的正面和背面的区域的方式成形(具体参照图19(A)~(C)的阴影部及其说明)。固定部372与电路封装体400的关系,可以是在固定部372上设置与电路封装体400的截面相当的大小的孔,并将电路封装体400插入该孔中的关系,但在本实施例的情况下,电路封装体400与固定部372一同由第二树脂一体成形。
固定部(固定壁)372包括划分开副通路340和电路室321的分隔壁372a。即,该分隔壁372a是兼用作形成副通路340的副通路形成壁和形成电路室的电路室形成壁324的壁部,而且是承担一部分电路封装体400的固定功能的壁部。
这样,对形成有副通路形成壁和电路室形成壁324的壳体302如图11所示安装正面罩303和背面罩304。如上所述,在正面罩303上形成有向副通路槽的内部凸出的凸起部356,以在副通路槽中的构成流量检测部一侧的流路上形成节流部。该凸起部356以顶部356a配置在与流量检测部602的下游侧的电路封装体400相对的位置上的方式,形成于正面罩303。
壳体302与正面罩303(背面罩304)的接合通过利用激光将它们熔接而进行。具体的说,如上所述,在副通路形成壁和与其相连的电路室形成壁324的一部分的端面上,形成有连续形成的凸条720。在正面罩303和背面罩304上,形成有用于收纳连续形成的凸条部720或这些壁的端部本身的、连续形状的槽部760(参照图10和图11)。槽部本身形成在与后述的图14(A)、(B)所示的熔接部(粗线部)对应的罩的背面。接着,使形成于副通路形成壁和电路室形成壁324上的凸条部720或这些壁的端部本身,收纳在形成于正面罩303和背面罩304的槽部760中,在槽部760的底面与凸条部720的端面抵接的状态下,从罩一侧照射激光,将壳体302与正面罩303(背面罩304)熔接。
图12(A)~(C)是用于说明在壳体302上熔接正面罩303时的激光的照射路线的图。图13(A)~(C)是用于说明在壳体302上熔接背面罩304时的激光的照射路线的图。
在熔接正面罩303与壳体302时,在将它们抵接的状态下,从正面罩303照射激光。首先,如图12(A)的箭头所示,从正面侧副通路内周壁393与连结壁377的边界部393a,沿正面侧副通路内周壁393的端部(或凸条部720)在逆时针方向上照射激光。接着,从边界部393a沿连结壁377,进而沿着固定部372的分隔壁372a照射激光。然后,如图12(B)所示,从分隔壁372a沿电路室形成壁324在顺时针方向上照射激光。由此,分隔壁372a的端面被激光反复照射(具体来说是2次)。接着,如图12(C)所示,从除了分隔壁372a的固定部372沿正面侧副通路外周壁394照射激光。
这样,能够将正面侧副通路内周壁393、连结壁377、分隔壁372a、电路室形成壁324、固定部(固定壁)372和正面侧副通路外周壁394的壁端面,与形成有收纳这些连续的壁端面(包含凸条部720)的槽部(收纳槽部)760的正面罩303不间断地熔接。
同样地,在熔接背面罩304与壳体302时,在使它们抵接的状态下从背面罩304照射激光。首先,如图13(A)的箭头所示,从背面侧副通路内周壁392与连结壁378的边界部392a,沿背面侧副通路内周壁392的端部(或凸条部)在逆时针方向上照射激光。接着,从边界部392a沿连结壁378,进而沿着固定部372(包含分隔壁372a)照射激光。然后,如图13(B)所示,从分隔壁372a沿电路室形成壁324在顺时针方向上从背面罩304的表面照射激光。由此,分隔壁372a的端部被反复照射激光(具体来说是2次)。接着,如图13(C)所示,沿着背面侧副通路外周壁391,沿它们的端部照射激光。
像这样,能够将背面侧副通路内周壁392、连结壁378、分隔壁372a、电路室形成壁324、固定部(固定壁)372和背面侧副通路外周壁391的壁端面,与形成有收纳这些连续的壁端面的槽部760的正面罩303不间断地熔接。
以上,如图12(A)~(C)所示,能够由一系列的激光照射进行正面罩303与壳体302的熔接,并且,如图13(A)~(C)所示,能够由一系列的激光照射进行罩与壳体302的熔接。由此,如图14所示,在构成副通路槽的一部分并分隔电路室324和副通路的分隔壁372a与该分隔壁372a两侧的正面和背面罩303、304之间,形成不间断地连续地由激光熔接而成的分隔壁熔接部372b。进一步,在与分隔壁372a邻接的形成副通路的副通路形成壁(具体来说是固定壁的一部分、副通路内周壁、连结壁和副通路外周壁)与正面和背面罩303、304之间,形成副通路壁熔接部391b、393b,分隔壁熔接部372b和副通路壁熔接部391b、393b不间断地连续形成。
这样,分隔壁熔接部372b和副通路壁熔接部391b、393b不间断地连续形成,由此分隔壁熔接部372b和副通路壁熔接部391b、392b成为连续的熔接部,因此,不存在会在使用热式流量计测量的热环境下,成为熔接剥离的起点的非熔接部。
进一步,在本实施方式中,包括分隔壁372a且固定电路封装体400的固定部372,以连续地环绕电路封装体400的包括正面和背面的区域的方式由第二树脂形成。然后,使与该壳体302的本体一体成形的固定部372的端部与正面罩303或背面罩304接触而由激光熔接。其结果是,即使为了与正面罩303或背面罩304接触而将它们向壳体302按压,与壳体302的本体一体成形的固定部372也会承受该按压力。由此,电路封装体400几乎不会因按压而变形或移动,因此搭载在电路封装体400上的流量检测部602与凸起部356的位置关系几乎不会发生个体偏差,能够形成组装精度高的构造。这样,能够得到检测精度高的热式流量计。
特别是,在本实施例中,由于固定部372与电路封装体400一体成形,因此与例如在形成固定部372的孔之后,将电路封装体400插入该孔中的组装方式相比,能够在更准确的位置上将电路封装体400的流量检测部602配置在形成于壳体302的副通路340中。
此外,凸起部356以顶部356a位于流量检测部602的下游侧的方式形成在罩上,因此即使凸起部356的顶部356a与电路封装体400的正面的间隔稍微产生偏差,也能够减少通过流量检测部602的被测量气体30的流路截面的偏差的影响。这样,能够得到特性个体偏差小的热式流量计。进一步,如后所述,电路封装体400在流量检测部602配置于基板(板532)的状态下由第一树脂一体成形,因此能够提高流量检测部602在电路封装体400中的配置精度。
此外,如图14所示,以密闭电路室321的方式,由划分出电路室321的电路室形成壁324与罩通过激光熔接而得的电路室壁熔接部324b不间断地连续形成,因此不存在会在使用热式流量计测量的热环境下成为熔接剥离的起点的非熔接部。由此,能够保持电路室321的密闭性。
进一步,由电路室形成壁324与罩熔接而得的电路室壁熔接部324b,经由兼作为形成副通路340和电路室321的一部分壁的分隔壁372a的分隔壁熔接部372b,与副通路壁熔接部391b、393b不间断地连续形成。该结果是,能够进一步提高副通路的熔接的可靠性。能够进一步提高罩和壳体302的熔接的可靠性。
此外,由于对分隔壁372a照射2次激光,因此能够提高兼用作副通路和电路室的壁部的分隔壁372a与罩的熔接的可靠性。进一步,通过激光照射,分隔壁熔接部372b的壁厚度方向的宽度与副通路壁熔接部393b的壁厚度方向的宽度相比可以更宽。由此,能够更可靠地分隔副通路340与电路室321。
进一步,通过采用在壳体302的两面经贯通部370相连的副通路槽的构造,能够在该两面将副通路外周壁和副通路内周壁经由构成副通路形成壁的连结壁和固定壁连续成形。其结果是,在壳体302的各面中,能够使副通路形成壁的副通路外周壁和副通路内周壁不间断地连续地与罩熔接。
在本实施例中,在将正面罩303和背面罩304安装到壳体302上时,优选使用激光将它们熔接。在这样的情况下,正面罩303和背面罩304的材质使用与壳体302的材料相比更容易使激光透射的热塑性树脂(例如透明或白色的树脂),壳体302使用与罩的材料相比更容易吸收激光的热塑性树脂(例如将罩的树脂着色为黑色的树脂),由此能够进一步提高正面罩303或背面罩304与壳体302的界面的熔接性。
此处,在使用聚丙烯(PP)、聚酰胺(PA)、聚乙烯(PE)、聚碳酸酯(PC)、ABS树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚苯硫醚树脂(PPS)等热塑性树脂的情况下,这些树脂在本来的状态下就是透明或白色的,因此能够使激光从这些树脂透射。由此,使用这些树脂形成罩即可。另一方面,为了吸收激光,吸收激光的树脂(构成壳体的树脂)使用在这些树脂中添加了具有激光吸收性的着色剂而得的树脂。作为该着色剂,例如能够举出碳黑等碳类材料、复合氧化物类颜料等无机类的着色料等。其结果是,通过从罩一侧照射激光,激光从罩透射,与罩接触的(或大致接触的)壳体的树脂熔化,能够将壳体与罩的相对部分熔接。进一步,为了提高罩和壳体的熔接性,优选两者的树脂为相同树脂。
3.6形成于副通路的凹槽及其效果
在使用激光进行罩和壳体的接合的情况下,与使用粘接剂进行结合的情况相比,不会发生粘接剂固化时的收缩、固化后的老化等,罩与壳体直接熔接,因此尺寸精度高而且熔接的可靠性高。但是,在利用激光进行熔接时,构成这些部件的树脂的一部分会发生熔化,因此作为不需要的熔融物会生成飞边。若该飞边在副通路内生成,则副通路中流动的被测量气体流会产生紊乱,可能无法利用配置在副通路内的流量检测部高精度地测量被测量气体的流速。
于是,在本实施方式中采用以下构造。图15(A)是图10的Z部的局部放大图,图15(B)~(E)是变形例。另外,后述的罩是正面罩303,在该章节3.6中以下称为罩303,阐述由罩303与壳体302形成的构造。背面罩304与壳体302的关系也是同样的,故省略其详细叙述。
如图15(A)~(E)所示,形成壳体302的副通路340的副通路形成壁390的端部与罩303的背面如上所述由激光熔接。在相比罩303与壳体302(副通路形成壁390)的熔接部790更靠副通路340一侧的位置,沿熔接部790(副通路形成壁390)形成有用于收纳激光熔接时生成的飞边的空间。具体来说,该空间是在凹槽741、742、743内形成的空间。图15(A)~(E)所示的凹槽741、742、743,以包括熔接部792的副通路形成壁390的端面与罩303的背面的界面792的一部分位于凹槽741、742、743的壁面的方式形成。
图15(A)~(C)、(E)所示的凹槽741、742、743中,熔接部790是副通路形成壁390的端部与罩303的背面的界面792。这样,凹槽741、742、743形成为,作为熔接部790的界面792位于凹槽741、742、743的壁面。
另一方面,在图16所示的图15(D)所示的槽部743的情况下,在副通路形成壁390的端部与罩303的背面的界面上,除了熔接部790之外,还具有非熔接部的界面792。在该实施例中,以该界面792的一部分位于凹槽743的壁面的方式形成凹槽743。
在利用激光形成熔接部790的情况下,构成壳体302和罩303的第二树脂熔化,即使是图15(D)所示的构造,从该熔接部790产生飞边时,通过形成这样的凹槽,能够将飞边收纳于其内部空间,能够避免或减少在副通路340内生成飞边。
例如,如图15(A)所示,在凹槽741的情况下,在壳体302的副通路形成壁390的端面形成有凸条部720,在罩303的背面形成有收纳凸条部720的收纳槽部760。在将凸条部720收纳于收纳槽部760,使收纳槽部760的底面与凸条部720的端面抵接的状态下,利用激光进行熔接,由此形成凹槽741。更具体地说,凹槽741被形成为,使得由副通路形成壁390的端面与罩303的背面熔接而得的熔接部790的一部分位于凹槽741的壁面。
进一步,凹槽741至少包括从副通路340的壁面起在沿副通路形成壁390的厚度方向的第一方向延伸的第一槽部745,和与第一槽部745连通,在与第一方向不同的第二方向(朝向罩303的方向)延伸的第二槽部746。
换言之,在凹槽741中包括这样的第一和第二槽部745、746,由此以使得形成于凹槽741中的空间的一部分与副通路340隔离的方式形成隔离壁791。通过设置这样的隔离壁791,即使在凹槽742的内部空间收纳了飞边也能够避免或减少该飞边剥落而流入副通路340内,进而,能够形成熔接部790不易与副通路内流动的被测量流体直接接触的环境。另一方面,在隔着凸条部720与凹槽741相对的位置,沿着熔接部形成有空间748,因此在激光熔接时,在该空间748也能够收纳被激光熔化的树脂飞边。
此外,如图15(A)所示,沿着壳体302的外侧边缘,形成有比熔接部790更向罩303一侧凸出的外侧壁部302a。由于外侧壁部302a沿着副通路形成壁390的外侧边缘形成,因此外侧壁部302a不仅能够起到罩303的定位功能,而且在热式流量计受到来自外部的冲击时,能够利用外侧壁部302a保护罩303。由此,能够防止罩303脱落。进而,也可以使外侧壁部302a的侧面与罩303的侧面303a抵接。
进一步,通过使形成在壳体302的副通路形成壁390的端面上的凸条部720的高度大于形成在罩303的背面的槽部760的深度,能够在形成这样的凹槽741的同时提高罩303的强度。
此外,如图15(B)所示,也可以在罩303的背面设置凸条部720,在壳体302的副通路形成壁390的端面设置收纳凸条部720的收纳槽部760,由此形成凹槽742。在该凹槽742中,以至少使形成于凹槽742的空间与副通路340完全隔离的方式,在壳体302的副通路形成壁390上形成隔离壁791。在该实施例中,与图15(A)的隔离壁791不同,隔离壁791的端面与罩303的背面相接触。通过采用这样的构造,凹槽742的内部空间成为大致封闭的空间,因此即使飞边收纳在该空间中,也能够可靠地避免或减少该飞边剥落而流入副通路340内。进一步,利用隔离壁791,熔接部790不易与副通路内流动的被测量流体直接接触,因此成为能够持续保持熔接部790的熔接状态的环境。此外,在该实施例中,也是在隔着凸条部720(熔接部790)与凹槽741相对的位置形成有沿着熔接部的空间748,因此也能够在该空间748收纳被激光熔化的飞边。
如图15(C)所示,在该实施例中,在形成于罩303的背面的槽部760中收纳壳体302的副通路形成壁390的端面,通过使槽部721的底部与副通路形成壁390的端面熔接,以熔接部790的一部分位于凹槽743的壁面的方式形成凹槽743。进一步,在隔着熔接部790与凹槽741相对的位置,形成有沿着熔接部790的空间748,因此在该空间748中也能够收纳被激光熔化的飞边。
另外,如图15(D)所示,在壳体302的副通路形成壁390的端面形成凸条部720,使罩303的背面为平坦面,将平坦面与凸条部720的端面熔接。由此,以使得包含由副通路形成壁390的端面与罩303的背面熔接而得的熔接部790的界面792的一部分位于凹槽743的壁面的方式设置凹槽743。另一方面,在隔着熔接部790与凹槽743相对的位置,形成用于收纳由于激光而生成的飞边的空间748。
此外,与图15(A)所示的情况同样地,沿着壳体302的副通路形成壁390的外侧边缘,形成有与熔接部790相比从副通路形成壁390的端面更向罩一侧凸出的外侧壁部302a。外侧壁部302a的侧面与罩303的侧面303a抵接。这样,使空间748为封闭的空间,能够抑制飞边向外部飞出。进一步,由于外侧壁部302a沿着副通路形成壁390的外侧边缘形成,因此外侧壁部302a不仅能够起到罩303的定位功能,而且在热式流量计受到来自外部的冲击时,能够由外侧壁部302a保护罩303。由此,能够防止罩303脱落。
另外,如图15(E)所示,也可以在壳体302的副通路形成壁390的端面形成槽部760,并且在罩303的背面形成平坦面,使副通路形成壁390的端面与罩303的背面激光熔接。由此,凹槽742被设置成,使得由副通路形成壁390的端面与罩303的背面熔接而得的熔接部790的一部分位于凹槽742的壁面。
进一步,与图15(B)所示的情况同样地,在凹槽742中,以至少使形成于凹槽742的空间与副通路340隔离的方式形成隔离壁791,隔离壁791的端面与罩303的背面相接触。通过采用这样的构造,凹槽742的内部空间成为大致封闭的空间,因此即使飞边收纳在该空间中,也能够可靠地避免或减少该飞边剥落而流入副通路340内。与图15(B)和(D)同样地,使空间748也为封闭的空间,能够抑制飞边向外部飞出。
图16是沿图2(B)的Y-Y线的向视截面图。图17是用于说明图16所示的销与熔接部的关系的截面图。如图5(B)、图6(B)和图16所示,在壳体302上,对于正面罩303和背面罩304分别形成有用于将这些罩定位的销701、702,在正面罩303和背面罩304形成有供插入销701的插入孔331、333。
如图17所示,由插入到插入孔331中的销701的侧面与插入孔的侧面331a形成的间隙,小于由收纳在罩303的收纳槽部760中的壳体302的副通路形成壁390的凸条部720的侧面与收纳槽部760的侧面769a形成的间隙。通过满足这样的关系,在激光熔接时,能够容易地形成上述凹槽。
3.7端子连接部320的构造和效果
图18是图5和图6所示的壳体302的端子连接部320的放大图。不过在下述方面稍有不同。与图5和图6的记载有所不同的是,在图5和图6中各外部端子内端361被分别切割开,而图18表示了各外部端子内端361被切割开之前的状态,各外部端子内端361分别由连接部365连接。使外部端子306的向电路封装体400一侧凸出的外部端子内端361与各自对应的连接端子412重合,或者位于对应的连接端子412的附近,在第二模塑工序中,各外部端子306通过树脂模塑而固定于壳体302。为了防止各外部端子306的变形和配置上的错位,作为一个实施例,在外部端子内端361彼此由连接部365连接的状态下,通过用于成形壳体302的树脂模塑工序(第二树脂模塑工序)将外部端子306固定于壳体302。不过,也可以先将连接端子412与外部端子内端361固定,之后通过第二模塑工序将外部端子306固定于壳体302。
3.8第一树脂模塑工序的完成品的检查
在图18所示的实施例中,与外部端子内端361的数量相比,电路封装体400所具有的端子的数量较多。在电路封装体400所具有的端子内,连接端子412与外部端子内端361分别连接,端子414不与外部端子内端361连接。即端子414是设置于电路封装体400但不与外部端子内端361连接的端子。
在图18中,除了与外部端子内端361连接的连接端子412之外,还设置有与外部端子内端361不连接的端子414。在由第一树脂模塑工序制造出电路封装体400后,检查电路封装体400是否正常动作,在第一树脂模塑工序进行的电连接中是否发生异常情况。通过这样做,能够维持各电路封装体400的高可靠性。与外部端子内端361不连接的端子414用于这样的电路封装体400的检查。在检查作业后,端子414不再被使用,因此这些不使用的端子414可以在检查后从电路封装体400的根部切断,也可以如图18所示埋设于作为端子侧固定部362的树脂的内部。通过像这样设置不与外部端子内端361连接的端子414,能够检查第一树脂模塑工序制造出的电路封装体400是否发生异常情况,能够维持高可靠性。
3.9壳体302内部的空隙与热式流量计300外部的连通构造和效果
如图18的局部放大图所示,在形成于壳体302内的电路室321中,形成有与外部连通的连通孔364。连通孔364与图4(A)所示的设置于外部连接部305的内部的开口309相接。在实施例中,壳体302的两面由正面罩303和背面罩304密闭。如果不设置通气孔364,则由于包含端子连接部320的空隙内的空气的温度变化,在上述空隙内的气压与外气压之间产生差异。这样的压力差最好尽可能小。因此,在壳体302的空隙内设置了与设置于外部连接部305内的开口309相连的通气孔364。外部连接部305为了提高电连接的可靠性,采用了不会受到水等的不良影响的构造,通过将开口309设置在外部连接部305内,能够防止水从开口309浸入,而且能够防止杂质、灰尘等异物侵入。
3.10第二树脂模塑工序的壳体302成形和效果
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、处理部604的电路封装体400,接着,由第二树脂模塑工序制造形成供被测量气体30流动的副通路的例如具有正面侧副通路槽332和背面侧副通路槽334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,利用树脂模塑法固定于壳体302内。通过这样做,能够以极高的精度维持用于流量检测部602在其与被测量气体30之间进行热传递而测量流量的热传递面露出部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的关系。能够将在每个电路封装体400产生的误差或个体偏差抑制为非常小的值。结果能够大幅改善电路封装体400的测量精度。例如与现有的使用粘接剂进行固定的方式相比,能够使测量精度提高2倍以上。热式流量计300多是通过量产而制成的,在进行严格的测量的同时由粘接剂进行粘接的方法,对于测量精度的提高存在极限。但是,通过像本实施例这样由第一树脂模塑工序制造电路封装体400,之后由用于成形供被测量气体30流通的副通路的第二树脂模塑工序形成副通路,并同时固定电路封装体400与上述副通路,能够大幅减少测量精度的偏差,能够大幅提高各热式流量计300的测量精度。关于这一点,不仅在图5和图6所示的实施例中是这样,在图7所示的实施例中也是同样的。
例如进一步以图5和图6所示的实施例进行说明,能够以使得正面侧副通路槽332与背面侧副通路槽334以及热传递面露出部436之间的关系成为规定的关系的方式,以高精度将电路封装体400固定于壳体302。通过这样做,在量产的各热式流量计300中,能够稳定地以非常高的精度得到各电路封装体400的热传递面露出部436与副通路的位置关系和形状等的关系。能够以非常高的精度成形固定了电路封装体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,因此由该副通路槽形成副通路的操作是使用正面罩303和背面罩304覆盖壳体302的两面的操作。该操作非常简单,是导致测量精度下降的因素较少的操作工序。此外,正面罩303和背面罩304由成形精度高的树脂模塑工序制造。由此,能够高精度地完成与电路封装体400的热传递面露出部436以规定关系设置的副通路。通过采用这样的方法,除了提高测量精度之外,还能够得到高生产效率。
与此不同的是,在现有技术中首先制造副通路,接着在副通路上使用粘接剂粘接测量部来生产热式流量计。这样的使用粘接剂的方法中,粘接剂的厚度的偏差大,而且粘接位置和粘接角度对于每个产品都不同。因此在提高测量精度方面存在极限。并且,在由量产工序进行这些操作时,测量精度的提高变得非常难。
在本发明的实施例中,首先,通过第一树脂模塑工序生产具有流量检测部602的电路封装体400,接着通过第二树脂模塑工序利用树脂模塑来固定电路封装体400,并且同时利用树脂模塑来成形用于形成副通路的副通路槽。通过这样做,能够形成副通路槽的形状,并且在上述副通路槽中以极高的精度固定流量检测部602。
将与流量测量有关的部分——例如流量检测部602的热传递面露出部436和安装有热传递面露出部436的测量用流路面430——形成在电路封装体400的正面。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的树脂中露出。即,使得热传递面露出部436和热传递面露出部436周边的测量用流路面430不被形成壳体302的树脂所覆盖。使由电路封装体400的树脂模塑成形的测量用流路面430和热传递面露出部436或者温度检测部452,保持原样地在壳体302的树脂模塑之后也使用,用于热式流量计300的流量测量和温度测量。通过这样做能够提高测量精度。
在本发明的实施例中,通过使电路封装体400与壳体302一体成形,来将电路封装体400固定在具有副通路的壳体302中,因此能够以较少的固定面积将电路封装体400固定于壳体302。即,能够使电路封装体400的不与壳体302接触的表面积较大。上述电路封装体400的不与壳体302接触的表面,例如从空隙露出。进气管的热传递至壳体302,从壳体302传递至电路封装体400。即使不用壳体302包围电路封装体400的整个面或大部分,而是使壳体302与电路封装体400的接触面积较小,也能够维持高精度和高可靠性地将电路封装体400固定于壳体302。因此,能够将从壳体302到电路封装体400的热传递抑制得较低,能够抑制测量精度的下降。
在图5和图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与被壳体302的成形用模塑材料覆盖的面积B同等,或者使面积A比面积B大。在实施例中,面积A大于面积B。通过这样做,能够抑制从壳体302到电路封装体400的热传递。此外,能够减少由形成电路封装体400的热固性树脂的热膨胀系数与形成壳体302的热塑性树脂的膨胀系数的差引起的应力。
4.电路封装体400的外观
4.1具有热传递面露出部436的测量用流路面430的成形
在图19中表示由第一树脂模塑工序形成的电路封装体400的外观。另外,在电路封装体400的外观上记载的斜线部分表示的是,在由第一树脂模塑工序制造了电路封装体400之后,由第二树脂模塑工序形成壳体302时,利用第二树脂模塑工序中使用的树脂覆盖电路封装体400的固定面432。图19(A)是电路封装体400的左视图,图19(B)是电路封装体400的正视图,图19(C)是电路封装体400的后视图。电路封装体400内置有后述的流量检测部602、处理部604,由热固性树脂将它们模塑而一体成形。
在图19所示的电路封装体400的正面,作为用于流动被测量气体30的面起作用的测量用流路面430形成为在被测量气体30的流动方向较长地延伸的形状。在该实施例中,测量用流路面430形成为在被测量气体30的流动方向上较长地延伸的长方形。该测量用流路面430如图19(A)所示,形成得比其它部分薄,在其一部分设置有热传递面露出部436。内置的流量检测部602经由热传递面露出部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,输出表示主通路124中流动的流量的电信号。
为了使内置的流量检测部602(参照图24)以高精度测量被测量气体30的状态,优选流经热传递面露出部436附近的气体为层流,乱流较少。因此,优选热传递面露出部436的流路侧面与引导气体的测量用流路面430的面的差为规定値以下。例如优选热传递面露出部436的流路侧面与测量用流路面430的面不存在阶差。通过采用这样的结构,能够在高精度地保持流量测量精度的同时,抑制对流量检测部602作用不平均的应力和变形。另外,如果上述阶差是不会影响流量测量精度的程度的阶差,则也可以设置有该阶差。
在具有热传递面露出部436的测量用流路面430的背面,如图19(C)所示,残留有在电路封装体400的树脂模塑成形时支承内部基板或板(plate)的模具所按压形成的按压印迹442。热传递面露出部436是用于在与被测量气体30之间进行热交换的部位,为了正确地测量被测量气体30的状态,希望流量检测部602与被测量气体30之间的热传递良好地进行。因此,必须避免热传递面露出部436的部分被第一树脂模塑工序中的树脂覆盖。将模具抵接在热传递面露出部436和作为其背面的测量用流路面背面431这两个面,利用该模具防止树脂向热传递面露出部436流入。在热传递面露出部436的背面形成了凹部形状的按压印迹442。该部分优选被配置于接近构成流量检测部602等元件之处,将这些元件的热尽可能地向外部散热。所形成的凹部由于树脂的影响小,能够达到易于散热的效果。
在由半导体元件构成的流量检测部(流量检测元件)602中,形成有相当于热传递面露出部436的半导体膜片,半导体膜片能够通过在流量检测元件602的背面形成空隙而得到。如果将上述空隙密闭,则由于因温度变化引起的上述空隙内的压力的变化,半导体膜片会发生变形,测量精度将下降。因此,在该实施例中,在电路封装体400的正面设置与半导体膜片背面的空隙连通的开口438,在电路封装体400内部设置将半导体膜片背面的空隙与开口438连接的连通路。另外,上述开口438设置于图19所示的没有画斜线的部分,以在第二树脂模塑工序中不会被树脂堵塞。
在第一树脂模塑工序中形成上述开口438是必需的,通过在开口438的部分及其背面抵接模具,并利用模具按压正面和背面这两面,阻止树脂流入开口438的部分,形成开口438。关于开口438和将半导体膜片的背面的空隙与开口438连接的连通路的形成,在后面叙述。
4.2温度检测部452和凸出部424的成形与效果
设置于电路封装体400的温度检测部452,也设置于为了支承温度检测部452而向被测量气体30的上游方向延伸的凸出部424的前端,具有检测被测量气体30的温度的功能。为了高精度地检测被测量气体30的温度,希望尽可能地减少与被测量气体30以外部分的热传递。支承温度检测部452的凸出部424形成为其前端部分相比其根部较细的形状,温度检测部452设置在其前端部分。通过采用这样的形状,能够减少来自凸出部424的根部的热对温度检测部452的影响。
此外,在由温度检测部452检测了被测量气体30的温度之后,被测量气体30沿凸出部424流动,起到了使凸出部424的温度接近被测量气体30的温度的作用。由此,能够抑制凸出部424的根部的温度对温度检测部452造成的影响。特别是在该实施例中,设置有温度检测部452的凸出部424的附近较细,随着向凸出部424的根部去而逐渐变粗。因此,被测量气体30沿着该凸出部424的形状流动,高效地冷却凸出部424。
在凸出部424的根部,斜线部是在第二树脂模塑工序中由成形壳体302的树脂所覆盖的固定面432。在凸出部424的根部的斜线部设置有凹陷。这表示设置有没有被壳体302的树脂覆盖的凹陷形状的部分。通过像这样形成凸出部424的根部的不被壳体302的树脂覆盖的凹陷形状的部分,凸出部424更容易由被测量气体30冷却。
4.3电路封装体400的端子
在电路封装体400中,为了供给用于使内置的流量检测部602和处理部604动作的电力,和输出流量的测量値、温度的测量値,设置有连接端子412。并且,为了检查电路封装体400是否正确动作、电路部件及其连接是否产生异常,设置有端子414。在该实施例中,在第一树脂模塑工序中使用热固性树脂对流量检测部602和处理部604进行传递模塑成形而制成电路封装体400。通过进行传递模塑成形,能够提高电路封装体400的尺寸精度,在传递模塑工序中,由于是在内置了流量检测部602和处理部604的密闭的模具的内部压入加压了的高温的树脂,因此最好要对制成的电路封装体400检查流量检测部602和处理部604以及它们的配线关系是否存在损伤。在该实施例中,设置用于进行检查的端子414,对制成的各电路封装体400分别实施检查。检查用的端子414在测量时不使用,因此如上所述,端子414不与外部端子内端361连接。另外,在各连接端子412,为了增加机械弹力,设置有弯曲部416。通过使各连接端子412具有机械弹力,能够吸收因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的差异而产生的应力。即,各连接端子412受到第一树脂模塑工序的热膨胀的影响,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。能够吸收因这些树脂的不同所引起的应力。
4.4第二树脂模塑工序进行的电路封装体400的固定及其效果
图19中斜线部分表示的是,在第二树脂模塑工序中,为了将电路封装体400固定在壳体302中,由第二树脂模塑工序中使用的热塑性树脂覆盖电路封装体400的固定面432。如使用图5和图6说明的那样,以高精度维持测量用流路面430和设置于测量用流路面430的热传递面露出部436与副通路的形状的关系使它们满足规定的关系是很重要的。在第二树脂模塑工序中,在成形副通路的同时,以使得成形副通路的壳体302环绕电路封装体400的正面和背面的区域的方式固定该电路封装体400,因此能够以极高的精度维持上述副通路与测量用流路面430以及热传递面露出部436的关系。即,由于在第二树脂模塑工序中将电路封装体400固定于壳体302,所以能够在用于成形具有副通路的壳体302的模具内,以高精度定位并固定电路封装体400。通过在该模具内注入高温的热塑性树脂,在以高精度成形副通路的同时,以高精度固定电路封装体400。
在该实施例中,并不是将电路封装体400的整个面作为由形成壳体302的树脂覆盖的固定面432,而是设置有表面从电路封装体400的连接端子412一侧露出的、即不由壳体302用树脂覆盖的部分。在图19所示的实施例中,在电路封装体400的表面中,与被壳体302用树脂包围的固定面432的面积相比,不被壳体302的树脂包围而从壳体302用树脂露出的面积更大。
形成电路封装体400的热固性树脂与形成具有固定部372的壳体302的热塑性树脂的热膨胀系数存在差异,希望因该热膨胀系数差而产生的应力尽可能地不施加在电路封装体400上。通过使电路封装体400的表面的固定面432较小,能够减少由热膨胀系数的差带来的影响。例如,通过采用宽度L的带状,能够使电路封装体400的表面的固定面432较小。
此外,通过在凸出部424的根部设置固定面432,能够增大凸出部424的机械强度。在电路封装体400的表面中,通过在沿被测量气体30所流动的轴的方向设置带状的固定面,并设置与被测量气体30所流动的轴交叉的方向的固定面,能够更牢固地将电路封装体400与壳体302彼此固定。在固定面432中,沿测量用流路面430以宽度L带状地围绕电路封装体400的部分是上述的沿被测量气体30的流动轴的方向的固定面,覆盖凸出部424的根部的部分是横穿被测量气体30的流动轴的方向的固定面。
5.电路封装体上电路部件的搭载
5.1连接膜片背面的空隙和开口的构造
图20是表示图19的C-C截面的一部分的图,是说明将设置于膜片672和流量检测部(流量检测元件)602的内部的空隙674与孔520连接的连通孔676的说明图。
如后所述,在测量被测量气体30的流量的流量检测部602设置有膜片672,膜片672的背面设置有空隙674。在膜片672上设置有未图示的与被测量气体30进行热交换来测量流量的元件。若在形成于膜片672上的元件间,除了与被测量气体30的热交换之外,还经由膜片672在元件间发生热传递,则很难准确地测量流量。因此,必须使膜片672的热阻较大,将膜片672尽可能地形成得较薄。电路封装体400中,在相当于引线的第二板536上配置有用于形成连通通路的第一板532。在第一板532上搭载芯片状的流量检测部602和作为LSI制成的处理部604。流量检测部602的各端子经铝焊盘通过导线542与处理部604电连接。进一步,处理部604经铝焊盘通过导线543与第二板536连接。
流量检测部(流量检测元件)602以使膜片672的热传递面437露出的方式,埋设并固定在由第一树脂模塑工序成形的电路封装体400的第一树脂中。膜片672的正面设置有未图示的上述元件(图25所示的发热体608,作为上游测温电阻体的电阻652、电阻654,和作为下游测温电阻体的电阻656、电阻658等)。上述元件在相当于膜片672的热传递面露出部436隔着元件表面的热传递面437与未图示的被测量气体30相互进行热传递。热传递面437可以由各元件的正面构成,也可以在其上设置薄的保护膜。期望元件与被测量气体30的热传递顺利地进行,并且元件间的直接热传递尽可能地少。
流量检测部(流量检测元件)602的设置有上述元件的部分,配置在测量用流路面430的热传递面露出部436,热传递面437从成形测量用流路面430的树脂中露出。流量检测元件602的外周部由成形测量用流路面430的第一树脂模塑工序中使用的热固性树脂覆盖。假设仅流量检测元件602的侧面被上述热固性树脂覆盖,而流量检测元件602的外周部的正面侧(即膜片672的周围的区域)不被热固性树脂覆盖,则形成测量用流路面430的树脂所产生的应力仅由流量检测元件602的侧面承受,膜片672可能会发生变形,导致特性劣化。通过如图20所示采用使流量检测元件602的正面侧外周部也由上述热固性树脂覆盖的状态,能够减少膜片672的变形。另一方面,当热传递面437与流通着被测量气体30的测量用流路面430的阶差较大时,被测量气体30的流动紊乱,测量精度下降。因此,优选热传递面437与流动被测量气体30的测量用流路面430的阶差W较小。
为了抑制各元件间的热传递,膜片672形成得非常薄,通过在流量检测元件602的背面形成空隙674而使其厚度变薄。若该空隙674密封,则由于温度变化,形成在膜片672的背面的空隙674的压力会随温度而变化。当空隙674与膜片672的正面的压力差变大时,膜片672会因受到压力而发生变形,难以进行高精度的测量。因此,在板532上设置与向外部开口的开口438相连的孔520,并设置连接该孔520与空隙674的连通孔676。该连通孔676例如由第一板532和第二板536这2个板形成。在第一板532设置孔520和孔521,进而设置用于形成连通孔676的槽。通过使用第二板536盖住槽和孔520、孔521来制成连通孔676。利用该连通孔676和孔520,使得对膜片672的正面和背面作用的气压大致相等,提高测量精度。
如上所述,能够通过使用第二板536盖住槽和孔520、孔521来形成连通孔676,但作为其它方法,也能够将引线(引线框架)用作第二板536。在第一板532之上设置膜片672和作为处理部604动作的LSI。在它们的下侧,设置用于对搭载了膜片672和处理部604的第一板532进行支承的引线框架。由此,利用该引线框架,构造变得更为简单。此外,能够将上述引线框架用作接地电极。像这样,使上述引线框架具有第二板536的功能,在使用该引线框架盖住形成在第一板532上的孔520和孔521的同时,以由上述引线框架覆盖形成在第一板532上的槽的方式封闭该槽,由此形成连通孔676,从而使得整体构造简单,而且利用引线框架作为接地电极的功能,能够减少来自外部的噪声对膜片672和处理部604的影响。
在电路封装体400中,在形成有热传递面露出部436的电路封装体400的背面残留有按压印迹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的部分抵接模具,例如模具镶块,并且在其相反面的按压印迹442的部分抵接模具,利用两个模具阻止树脂流入热传递面露出部436。通过采用这样的方式成形热传递面露出部436的部分,能够以极高的精度测量被测量气体30的流量。
图21表示由第一树脂模塑工序将包含金属制的引线的框架使用热固性树脂进行模塑,被热固性树脂覆盖的状态。通过该模塑成形,在电路封装体400的正面形成测量用流路面430,热传递面露出部436设置于测量用流路面430。此外,相当于热传递面露出部436的膜片672的背面的空隙674成为与开口438相连的结构。在凸出部424的前端部设置有用于测量被测量气体30的温度的温度检测部452,其内部内置温度检测元件。在凸出部424的内部,为了抑制热传递,用于取出温度检测元件的电信号的引线被截断,配置了热阻大的连接线546。由此,能够抑制从凸出部424的根部向温度检测部452的热传递,能够抑制热带来的影响。
进一步,在凸出部424的根部形成倾斜部594、倾斜部596。使得第一树脂模塑工序中的树脂的流动变得顺利,并且在安装于车辆中进行工作的状态下,利用倾斜部594、倾斜部596,由温度检测部452测量后的被测量气体30从凸出部424向其根部顺畅地流动,冷却凸出部424的根部,具有能够减少对温度检测部452的热影响的效果。在该图21的状态之后,引线514按每个端子被切割开,成为连接端子412和端子414。
在第一树脂模塑工序中,必须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,抵接用于阻止树脂流入的例如比膜片672大的模具镶块,并在其背面抵接按压件,从两面夹持。在图19(C)中,在与图21的热传递面露出部436和开口438或图19(B)的热传递面露出部436和开口438对应的背面,残留有按压印迹442和按压印迹441。
在图21中,从框512切断的引线的切断面从树脂面露出,因此在使用时水分等可能会从引线的切断面侵入内部。从耐久性提高的观点和可靠性提高的观点出发,避免出现这样的状况是很重要的。例如,倾斜部594、倾斜部596的引线切断部在第二树脂模塑工序中由树脂覆盖,引线和框架的切断面由上述树脂覆盖。由此,能够防止引线的切断面的腐蚀和水分自切断部侵入。引线的切断面接近传递温度检测部452的电信号的重要的引线部分。由此优选在第二树脂模塑工序中覆盖切断面。
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22、图23表示热式流量计300的生产工序,图22表示电路封装体400的生产工序,图23表示热式流量计的生产工序。图22中,在步骤1中生产图21所示的框架。该框架例如由冲压加工形成。
步骤2在由步骤1形成的框架上,首先搭载板532,进而在板532上搭载流量检测部602和处理部604,接着搭载温度检测元件、芯片式电容器等电路部件。并且,在步骤2中还进行电路部件间、电路部件与引线间、引线彼此间的电气配线。在该步骤2中,引线与引线之间使用用于增大热阻的连接线连接。在步骤2中,电路部件搭载于框架512上,进而形成实施了电连接的电路。
接着,在步骤3中通过第一树脂模塑工序使用热固性树脂进行模塑。其状态如图21所示。并且,在步骤3中,将连接着的引线分别从框架512切断,进而将引线之间也切割开,得到图19所示的电路封装体400。在该电路封装体400上,如图19所示,形成有测量用流路面430和热传递面露出部436。
在步骤4中,对制成的电路封装体400进行外观检查和动作检查。由于步骤3的第一树脂模塑工序中,将由步骤2制成的电路固定于模具内,并在模具内以高压力注入了高温的树脂,因此最好检查电气部件和电气配线是否产生异常。为了进行该检查,除了图19所示的连接端子412之外还使用端子414。另外,端子414在此后不再使用,因此可以在该检查后从根部切断。
6.2热式流量计300的生产工序和特性的校正
在图23所示的工序中,使用由图22制成的电路封装体400和外部端子306,在步骤5中通过第二树脂模塑工序形成壳体302。该壳体302中,形成树脂制的副通路槽、凸缘312、外部连接部305,并且使图19所示的电路封装体400的斜线部分被第二树脂模塑工序的树脂覆盖,将电路封装体400固定在壳体302中。利用上述第一树脂模塑工序制造电路封装体400(步骤3),利用第二树脂模塑工序成形热式流量计300的壳体302,通过它们的组合,大幅改善了流量检测精度。在步骤6中进行图18所示的各外部端子内端361的切断,连接端子412与外部端子内端361的连接由步骤7进行。
通过步骤7形成壳体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上,壳体302的内部被正面罩303和背面罩304密闭,同时形成用于流动被测量气体30的副通路。进一步,图7中说明的节流部构造利用设置于正面罩303或背面罩304的凸起部356制成。另外,该正面罩303在步骤10中通过模塑成形而制成,背面罩304在步骤11中通过模塑成形而制成。此外,该正面罩303和背面罩304分别通过不同的工序制作,分别由不同的模具形成。
在步骤9中,实际地将气体导入副通路,进行特性的试验。如上所述,副通路和流量检测部的关系以高精度维持,因此通过特性试验进行特性校正,能够得到非常高的测量精度。并且,决定副通路与流量检测部的关系的定位和形状关系的成形是通过第一树脂模塑工序和第二树脂模塑工序进行的,因此即使长期间使用,特性的变化也较少,能够确保高精度和高可靠性。
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24是表示热式流量计300的流量检测电路601的电路图。另外,之前在实施例中说明的关于温度检测部452的测量电路虽然也设置在热式流量计300中,但在图24将其省略。热式流量计300的流量检测电路601包括具有发热体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,将表示流量的信号经端子662输出。为了进行上述处理,处理部604包括Central ProcessingUnit(中央处理器,以下简称为CPU)612,输入电路614,输出电路616,保持表示校正値、测量値与流量的关系的数据的存储器618,和将一定的电压分别供给至必要的电路的电源电路622。从车载电池等外部电源经端子664和未图示的接地端子对电源电路622供给直流电力。
在流量检测部602设置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的电流供给电路的晶体管606的集电极供给电压V1,从CPU612经输出电路616对上述晶体管606的基极施加控制信号,基于该控制信号从上述晶体管606经端子624向发热体608供给电流。供给到发热体608的电流量由从上述CPU612经输出电路616施加到构成发热体608的电流供给电路的晶体管606上的控制信号所控制。处理部604控制发热体608的发热量,使得通过由发热体608加热,被测量气体30的温度比初始的温度高规定温度例如100℃。
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。一定的电压V3从电源电路622经端子626被供给到发热控制电桥640的一端,发热控制电桥640的另一端与接地端子630连接。此外,一定的电压V2从电源电路622经端子625被供给到流量检测电桥650的一端,流量检测电桥650的另一端与接地端子630连接。
发热控制电桥640具有电阻值随被加热的被测量气体30的温度而发生变化的测温电阻体即电阻642,电阻642和电阻644、电阻646、电阻648构成电桥电路。电阻642和电阻646的交点A与电阻644和电阻648的交点B的电位差经端子627和端子628被输入到输入电路614,CPU612以使得交点A与交点B间的电位差成为规定値——在该实施例中为零伏特——的方式控制从晶体管606供给的电流,从而控制发热体608的发热量。图24中记载的流量检测电路601,以与被测量气体30的原来的温度相比高出一定温度——例如始终高出100℃——的方式由发热体608加热被测量气体30。为了高精度地进行该加热控制,构成发热控制电桥640的各电阻的电阻値被设定为,使得在由发热体608加热的被测量气体30的温度与初始的温度相比高出一定温度——例如总是高出100℃——时,上述交点A与交点B间的电位差成为零伏特。由此,在图24记载的流量检测电路601中,CPU612以使交点A与交点B间的电位差成为零伏特的方式控制向发热体608供给的电流。
流量检测电桥650由电阻652、电阻654、电阻656、电阻658这4个测温电阻体构成。这4个测温电阻体沿被测量气体30的流动的方向配置,电阻652和电阻654相对于发热体608被配置在被测量气体30的流路的上游一侧,电阻656和电阻658相对于发热体608被配置在被测量气体30的流路的下游侧。此外,为了提高测量精度,电阻652和电阻654以与发热体608的距离彼此大致相同的方式配置,电阻656和电阻658以与发热体608的距离彼此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之间的电位差经端子631和端子632被输入到输入电路614。为了提高测量精度,流量检测电桥650的各电阻被设定为,例如在被测量气体30的流动为零的状态下,使得上述交点C与交点D之间的电位差为0。由此,在上述交点C与交点D之间的电位差例如为零伏特的状态下,CPU612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24的箭头方向流动的情况下,配置于上游侧的电阻652和电阻654由被测量气体30冷却,配置于被测量气体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,这些电阻656和电阻658的温度上升。因此,在流量检测电桥650的交点C与交点D之间产生电位差,该电位差经端子631和端子632被输入到输入电路614。CPU612基于流量检测电桥650的交点C与交点D之间的电位差,检索存储于存储器618中的表示上述电位差与主通路124的流量的关系的数据,求取主通路124的流量。将像这样求出的表示主通路124的流量的电信号经端子662输出。另外,图24所示的端子664和端子662是新的附图标记,但包含于先前说明的图5、图6或图18所示的连接端子412中。
在上述存储器618中,存储有表示上述交点C与交点D的电位差与主通路124的流量的关系的数据,还存储有在电路封装体400制造后基于气体的实测値求取的、用于减少偏差等测定误差的校正数据。另外,电路封装体400制造后的气体的实测和基于此的校正値向存储器618的写入,使用图4所示的外部端子306和校正用端子307进行。在本实施例中,电路封装体400是在流通被测量气体30的副通路与测量用流路面430的配置关系、流通被测量气体30的副通路与热传递面露出部436的配置关系高精度且偏差非常小的状态下制造的,因此通过基于上述校正値校正后,能够得到极高精度的测量结果。
7.2流量检测电路601的结构
图25是表示上述图24的流量检测电路601的电路配置的电路结构图。流量检测电路601作为矩形形状的半导体芯片制成,被测量气体30从图25所示的流量检测电路601的左侧向右侧按箭头方向流动。
在由半导体芯片构成的流量检测部(流量检测元件)602中,形成有使半导体芯片的厚度变薄而得的矩形形状的膜片672,在该膜片672,设置有虚线所示的薄厚度区域(即上述的热传递面)603。在该薄厚度区域603的背面侧形成上述空隙,上述空隙与图19、图5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。
通过使膜片672的厚度较薄,热传导率降低,能够抑制经由膜片672向设置在膜片672的薄厚度区域(热传递面)603上的电阻652、电阻654、电阻658、电阻656的热传递,通过与被测量气体30进行热传递,这些电阻的温度大致一定。
在膜片672的薄厚度区域603的中央部设置有发热体608,在该发热体608的周围设置有构成发热控制电桥640的电阻642。而且,在薄厚度区域603的外侧设置有构成发热控制电桥640的电阻644、646、648。利用这样形成的电阻642、644、646、648构成发热控制电桥640。
此外,以隔着发热体608的方式,配置有作为上游测温电阻体的电阻652、电阻654和作为下游测温电阻体的电阻656、电阻658,作为上游测温电阻体的电阻652、电阻654被配置在相对于发热体608位于被测量气体30所流动的箭头方向的上游侧的位置,作为下游测温电阻体的电阻656、电阻658被配置在相对于发热体608位于被测量气体30所流动的箭头方向的下游侧的位置。这样,利用薄厚度区域603中配置的电阻652、电阻654和电阻656、电阻658形成流量检测电桥650。
此外,上述发热体608的两个端部与图25的下侧记载的端子624和629分别连接。此处,如图24所示,对端子624施加从晶体管606供给到发热体608的电流,端子629作为接地端子被接地。
构成发热控制电桥640的电阻642、电阻644、电阻646、电阻648分别连接,进而与端子626和630连接。如图24所示,对端子626从电源电路622供给一定的电压V3,端子630作为接地端子被接地。此外,上述电阻642与电阻646之间、电阻646与电阻648之间的连接点与端子627和端子628连接。如图25所记载的那样,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24所示,对端子625从电源电路622供给一定的电压V2,端子630作为接地端子被接地。此外,上述电阻654与电阻658的连接点被连接到端子631,端子631输出图24的点B的电位。电阻652与电阻656的连接点被连接到端子632,端子632输出图24所示的交点C的电位。
如图28所示,构成发热控制电桥640的电阻642在发热体608的附近形成,因此能够高精度地测量被来自发热体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从发热体608离开配置,因此,形成不易受到来自发热体608的热的影响的结构。电阻642构成为对由发热体608加热的气体的温度敏感地响应,电阻644、电阻646、电阻648构成为不易受到发热体608的影响。因此,发热控制电桥640对被测量气体30的检测精度高,能够高精度地进行使被测量气体30与其初始温度相比高出规定温度的控制。
在该实施例中,在膜片672的背面侧形成有空隙,该空隙与图19、图5记载的开口438连通,使得膜片672的背面侧空隙的压力与膜片672的正面侧的压力的差不会变大。这样能够抑制由该压力差引起的膜片672的变形。这会带来流量测量精度的提高。
如上所述膜片672形成薄厚度区域603,使包含薄厚度区域603的部分的厚度非常薄,极力抑制经由膜片672的热传导。由此,流量检测电桥650、发热控制电桥640中,经由膜片672的热传导的影响得到抑制,依赖于被测量气体30的温度而动作的倾向性更强,测量动作得到改善。因此能够得到高的测量精度。
工业利用性
本发明能够适用于上述用于测量气体的流量的测量装置。
附图标记说明
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……校正用端子
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
356……凸起部
361……外部端子内端
372……固定部
372b……分隔壁熔接部
390……副通路形成壁
391b、393b……副通路壁熔接部
400……电路封装体
412……连接端子
414……端子
424……凸出部
430……测量用流路面
432……固定面
436……热传递面露出部
438……开口
452……温度检测部
594……倾斜部
596……倾斜部
601……流量检测电路
602……流量检测部(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……膜片
720……凸条部
741、742、743……凹槽
760……收纳槽部
790……熔接部

Claims (6)

1.一种热式流量计,包括用于使从主通路取入的被测量气体流动的副通路,和在与该副通路中流动的被测量气体之间进行热传递来测量所述被测量气体的流量的流量检测部,其特征在于,包括:
包括所述流量检测部,并且由第一树脂成形的电路封装体;
形成构成所述副通路的一部分的副通路槽,以固定所述电路封装体的方式由第二树脂成形的树脂制的壳体;和
通过覆盖所述副通路槽而成形所述副通路的树脂制的罩,
所述壳体的形成副通路的副通路形成壁的端面与所述罩的背面通过激光熔接,
在所述罩的背面形成有收纳槽部,所述收纳槽部用于收纳形成于所述壳体的所述副通路形成壁的端面上的凸条部,
通过将所述凸条部收纳于所述收纳槽部,而在通过所述激光熔接的熔接部的副通路一侧的位置,形成沿着所述熔接部且与所述副通路连通的凹槽,
所述凹槽至少包括从所述副通路的壁面起在沿所述副通路形成壁的厚度方向的第一方向上延伸的第一槽部,和与所述第一槽部连通,在与所述第一方向不同的、朝向所述罩的第二方向上延伸的第二槽部。
2.如权利要求1所述的热式流量计,其特征在于:
在隔着所述熔接部与所述凹槽相对的位置,沿着所述熔接部形成有空间。
3.如权利要求1或2所述的热式流量计,其特征在于:
在所述壳体的外周缘部,形成有比该熔接部更向罩一侧凸出的外侧壁部。
4.如权利要求3所述的热式流量计,其特征在于:
所述罩的周缘部与所述外侧壁部的侧壁面抵接。
5.如权利要求1或2所述的热式流量计,其特征在于:
在所述壳体形成有用于定位所述罩的销,在所述罩形成有供所述销插入的插入孔。
6.如权利要求1或2所述的热式流量计,其特征在于:
所述壳体的第二树脂由吸收所述激光的树脂构成,所述罩由使激光透射的树脂构成。
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