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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Durchflussmessgerät, das ein zu messendes Fluid misst, das durch eine Rohrleitung strömt, beispielsweise die Menge der Ansaugluft einer Brennkraftmaschine, und insbesondere ein Durchflussmessgerät, in das ein Umgebungssensor integriert ist.
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Stand der Technik
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Umgebungssensoren wie beispielsweise eine Temperaturmessvorrichtung, eine Feuchtigkeitsmessvorrichtung, eine Druckmessvorrichtung und eine Steuereinrichtung werden zusammen mit einem Durchflussmessgerät angeordnet, das die Menge an Ansaugluft in einem Motorraum eines Autos misst, das ein elektronisch gesteuertes Kraftstoffeinspritzsystem verwendet. In den letzten Jahren wurde die Reduzierung von Fahrzeugteilen, Montagemannstunden und die Kabelbaum-Vereinfachung durch die Integration dieser Umgebungssensoren in das Durchflussmessgerät vorgeschlagen.
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Beispielsweise sind in der US-Patentschrift Nr.
US 2013/0283895 A1 eine Leiterplatte eines Durchflussmessgerätes und mindestens eine separate Feuchtigkeitsmessvorrichtung oder eine separate Druckmessvorrichtung in einem Gehäuse des Durchflussmessgerätes zur Durchflussmessgerät-Umgebungssensorintegration montiert.
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In dem japanischen Patent Nr.
JP 5178388 B2 ist ein Durchfluss-Detektionselement in einem ersten Teilströmungsweg angeordnet, in das ein Teil der angesaugten Luft eines Hauptdurchgangs eintritt, und eine Feuchtigkeitsmessvorrichtung, die auf einer Leiterplatte eines Durchflussmessgerätes angebracht ist, ist in einem zweiten Teilströmungsweg angeordnet, der in dem ersten Teilströmungsweg angeordnet ist.
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In dem japanischen Patent Nr.
JP 5279667 B2 ist ein Umgebungssensorelement in einer Messkammer angeordnet, die in einem Endabschnitt eines Trägersubstrats vorgesehen ist, an dem ein Durchfluss-Detektionselement und eine Signalverarbeitungsschaltung befestigt sind. In diesem Beispiel ist die Messkammer auf der Seite angeordnet, die der Signalverarbeitungsschaltung an einem Teilströmungsweg gegenüberliegt, wo das Durchfluss-Detektionselement angeordnet ist, und weist zur Kommunikation mit dem Teilströmungsweg ein Verbindungsloch auf.
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Weitere verwandte Techniken sind in der
DE 10 2015 209 677 A1 , die auf eine Fließgeschwindigkeitsmesseinrichtung gerichtet ist, wobei eine Messkammer eine Verbindungsöffnung für eine Verbindung mit dem Hauptdurchgang aufweist, und in der US-Schrift
US 2008/0163683 A1 , die auf ein Verpackungsverfahren- und System zur Messung mehrerer Messgrößen umfassend eine bidirektionale Strömung gerichtet ist, zu finden.
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Jedoch die im Stand der Technik beschrieben Strukturen weisen bei der Integration des Durchflussmessgerätes und des Umgebungssensors die folgenden Probleme auf. In der US-Patentschrift Nr.
US 2013/0283895 A1 ist ein Umgebungssensor, der von der Leiterplatte des Durchflussmessgerätes separat ausgebildet ist, mit dem Durchflussmessgerät integriert, und somit ist die Anzahl der Umgebungssensor-Montageschritte erhöht im Vergleich zu einem Fall, in dem der Umgebungssensor auf der Leiterplatte des Durchflussmessgerätes montiert ist.
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In dem japanischen Patent Nr.
JP 5178388 B2 ist das Feuchtigkeitsmessgerät auf der Leiterplatte des Durchflussmessgerätes montiert und die Leiterplatte ist elektrisch mit einem Verbindungsanschluss durch Drahtbonden verbunden. In einem Fall, in dem die Feuchtigkeitsmessvorrichtung auf der gleichen Oberfläche der Leiterplatte angelötet ist, wie die Kabelanschlussflächen, wird ein Flussmittel auf die Anschlussfläche aufgebracht, und die Verbindungsfestigkeit zwischen einem Kabel und der Anschlussfläche reduziert wird.
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Die Leiterplatte muss mittels einer Chemikalie nach dem Verlöten der Feuchtigkeitsmessvorrichtung gereinigt werden, um das Flussmittel, das an den Kabelanschlussflächen anhaftet, zu entfernen. Jedoch kann der Umgebungssensor, wie zum Beispiel die Feuchtigkeitsmessvorrichtung, unter Anhaftung von Chemikalien eine Störung aufweisen, was dazu führt, das Maßnahmen, wie beispielsweise Schutz eines Elementeabschnitts mit einer Maske, erforderlich werden. Dies führt zu einer Erhöhung der Prozessschritte.
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Eine Methode zur Vermeidung eines Reinigungsprozesses der Leiterplatte zur Flussmittelentfernung ist es, die Kabelanschlussflächen mit einem ausreichenden Abstand zu der elektronischen Komponente, wie der Feuchtigkeitsmessvorrichtung, anzuordnen.
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In diesem Fall muss jedoch die Leiterplatte in ihren Ausmaßen größer sein, wenngleich Streuung von Flussmittel auf die Anschlussflächen verhindert werden kann.
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In der in dem japanischen Patent Nr.
JP 5178388 B2 beschriebenen Struktur können verschmutzende Substanzen, Wassertröpfchen oder dergleichen in den zweiten Teilströmungsweg eindringen und das Umgebungssensorelement kann verschmutzt werden, was eine Verringerung der Erfassungsgeschwindigkeit und der Detektionsgenauigkeit des Umgebungssensorelements verursachen kann. Zusätzlich kann der Luftstrom in dem ersten Teilströmungsweg gestört werden, da der zweite Teilströmungsweg in dem ersten Teilströmungsweges dort angeordnet ist, wo das Durchflussmessgerät angeordnet ist. Dies kann sich nachteilig auf die Detektionsgenauigkeit des Durchflussmessgerätes auswirken.
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In der in dem japanischen Patent Nr.
JP 5279667 B2 beschriebenen Struktur ist eine Stirnseite des Trägersubstrats, an der Stelle wo das Umgebungssensorelement angeordnet ist, in der Messkammer freigelegt, und Haltbarkeit und Zuverlässigkeit des Trägersubstrats sind erforderlich. Demgemäß ist es notwendig, ein Keramiksubstrat für das Trägersubstrat zu verwenden, womit eine Kostenreduzierung verhindert wird. Obwohl das Umgebungssensorelement, das Durchflussmessgerät und die Signalverarbeitungsschaltung auf der gleichen Fläche des Trägersubstrats angeordnet sind, können das Umgebungssensorelement, das Durchflussmessgerät und die Signalverarbeitungsschaltung nicht in unmittelbarer Nähe angeordnet werden, womit das Trägersubstrat große Ausmaße aufweisen muss.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung wurde durchgeführt, um die oben beschriebenen Probleme zu adressieren, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein kompaktes und kostengünstiges Durchflussmessgerät bereitzustellen, das mit einem Umgebungssensor im Interesse der Sicherheit und Produktivität des Durchflussmessgerätes integriert ist, und ein hohes Maß an Detektionsgenauigkeit und Zuverlässigkeit des Umgebungssensors sicherstellt.
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Die vorstehend genannte Aufgabe wird durch ein Durchflussmessgerät wie durch den beigefügten unabhängigen Anspruch 1 definiert gelöst. Die jeweiligen abhängigen Ansprüche beschreiben optionale Merkmale und bevorzugte Ausführungsformen.
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Ein Durchflussmessgerät gemäß der vorliegenden Erfindung, das ein Durchflussmessgerät ist, das in ein Durchgangsloch eingeführt ist, das in einer Rohrleitung angeordnet ist, und einen Durchfluss eines zu messenden Fluids misst, das einen Hauptdurchgang in der Rohrleitung aufweist, weist einen Verbinder, der einen Verbindungsanschluss aufweist, der ein Signal zu einem externen Gerät überträgt und von diesem empfängt, ein Durchfluss-Detektionselement, das in einem Bypass aufgenommen ist, in den ein Teil des zu messenden Fluids, das durch den Hauptdurchgang strömt, eingeleitet wird, eine Leiterplatte, die auf einer Oberfläche eine Vielzahl von Kabelanschlussflächen aufweist, die jeweils elektrisch mit dem Verbindungsanschluss und dem Durchfluss-Detektionselement verbunden sind, ein Leiterplatten-Aufnahmeabschnitt, der die Leiterplatte stützt und aufnimmt, einen Umgebungssensor, der auf der anderen Fläche der Leiterplatte befestigt ist, und zumindest die Temperatur, die Feuchtigkeit oder den Druck des zu messenden Fluids misst, und eine Messkammer, die in dem Leiterplatten-Aufnahmeabschnitt angeordnet ist, und der Umgebungssensor in der Messkammer angeordnet ist, in der ein ausgesparter Abschnitt, der einen Bereich aufweist, der stärker ausgespart ist als die anderen Bereiche, in einer Außenwandfläche des Leiterplatten-Aufnahmeabschnitts angeordnet ist und die Messkammer bildet, die parallel zu einer Strömungsrichtung des zu messenden Fluids ist, das durch den Hauptdurchgang strömt, und ein Kommunikationskanal in dem ausgesparten Abschnitt angeordnet ist, der es ermöglicht, dass der Hauptdurchgang und die Messkammer miteinander kommunizieren, wobei ein den Kommunikationskanal umgebender erhöhter Abschnitt in dem ausgesparten Abschnitt angeordnet ist und eine Höhenabmessung des erhöhten Abschnitts kleiner ist als eine Tiefenabmessung des ausgesparten Abschnittes, und sich je weiter entfernt von dem Kommunikationskanal verringert.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Umgebungssensor auf der Leiterplatte befestigt, womit keine Erhöhung der Anzahl von Prozessschritten durch die Integration des Umgebungssensors auftritt. Zusätzlich kann die Größe der Leiterplatte verringert werden, wenn der Umgebungssensor auf der Oberfläche, die der Seite gegenüber liegt, auf der die Kabelanschlussflächen angebracht sind, befestigt wird. Da der Umgebungssensor in der Messkammer angeordnet ist, die in dem Leiterplatten-Aufnahmeabschnitt angeordnet ist, ist der Umgebungssensor dem zu messenden Fluid nicht direkt ausgesetzt, und ein hohes Maß an Erfassungsgeschwindigkeit und die Detektionsgenauigkeit kann erzielt werden, während der Fluss des zu messenden Fluids durch den Bypass, in dem das Durchfluss-Detektionselement angeordnet ist, nicht beeinträchtigt wird, womit die Detektionsgenauigkeit des Durchfluss-Detektionselements nicht beeinträchtigt wird. Da ferner der Kommunikationskanal der Messkammer in dem ausgesparten Abschnitt angeordnet ist, ist es unwahrscheinlich, dass verschmutzenden Substanzen, Wassertröpfchen und dergleichen, die in dem zu messenden Fluid enthalten sind, in die Messkammer hin eindringen. Da auch die Längenabmessung des Kommunikationskanal abnimmt und ein Umgebungsparameter des zu messenden Fluids sich sehr wahrscheinlich bis zu der Messkammer ausbreitet, kann der Umgebungssensor ein hohes Maß an Detektionsgenauigkeit und Zuverlässigkeit erzielen. Dementsprechend kann bei niedrigen Kosten ein in seiner Größe reduziertes Durchflussmessgerät erzielt werden, wobei in das Durchflussmessgerät der Umgebungssensor im Interesse der Sicherheit und Produktivität, und der Gewährleistung eines hohen Maßes an Detektionsgenauigkeit und Zuverlässigkeit des Umgebungssensors integriert ist.
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Die vorstehenden und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung ersichtlich, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gesehen wird.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Schnittansicht, welche ein Durchflussmessgerät gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
- 2 ist eine Seitenansicht, in der ein Teil des Durchflussmessgerätes gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung geschnitten ist.
- 3 ist eine Schnittansicht, die eine Messkammer des Durchflussmessgerätes gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
- 4 ist eine Zeichnung, die eine Wirkung des Durchflussmessgerätes gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 5 ist eine Schnittansicht, die eine Messkammer eines Durchflussmessgerätes gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
- 6 ist eine Zeichnung, die eine Wirkung des Durchflussmessgerätes gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 7 ist eine Seitenansicht, die die Umgebung eines Kommunikationskanals des Durchflussmessgerätes gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 8 ist eine Seitenansicht, die die Umgebung des Kommunikationskanals des Durchflussmessgerätes gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 9 ist eine Schnittansicht, die eine Messkammer eines Durchflussmessgerätes gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
- 10 ist eine Zeichnung, die eine Wirkung des Durchflussmessgerätes gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 11 ist eine Schnittansicht, die eine Messkammer eines Durchflussmessgerätes gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
- 12 ist eine Schnittansicht, die die Messkammer eines Durchflussmessgerätes gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 13 ist eine Schnittansicht, die eine Messkammer eines Durchflussmessgerätes gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
- 14 ist eine Schnittansicht, die die Messkammer eines Durchflussmessgerätes gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 15 ist eine Schnittansicht, die die Messkammer eines Durchflussmessgerätes gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 16 ist ein Diagramm, das ein Sensorsignalverarbeitungsverfahren für ein Durchflussmessgerät gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Erste Ausführungsform
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Nachstehend wird ein Durchflussmessgerät gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. 1 ist eine Schnittansicht, die das Durchflussmessgerät gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. 2 ist eine Seitenansicht, in der ein Teil des Durchflussmessgerätes gemäß der ersten Ausführungsform geschnitten ist. 3 ist eine Schnittansicht entlang der Linie B-B in 2, die eine Messkammer des Durchflussmessgerätes veranschaulicht. Die gleichen Bezugszeichen sind bei gleichen und entsprechenden Teilen in den beigefügten Zeichnungen verwendet.
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Ein Durchflussmessgerät 1 ist in ein Durchgangsloch eingeführt, das in einer Rohrleitung angeordnet ist, und misst einen Durchfluss eines zu messenden Fluids, das einen Hauptdurchgang in der Rohrleitung aufweist. In der ersten Ausführungsform ist das Durchflussmessgerät in eine Einführöffnung 31 eingeführt, die in einer Einlassrohrleitung 30 einer Brennkraftmaschine ausgebildet ist, wie in 1 dargestellt, und misst einen Durchfluss der Ansaugluft, die einen Hauptdurchgang 32 in der Einlassrohrleitung 30 aufweist. Ein Pfeil A in 2 veranschaulicht eine Richtung, in der die Ansaugluft durch den Hauptdurchgang 32 strömt.
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Das Durchflussmessgerät 1 weist eine Durchfluss-Detektionseinheit 7, einen Leiterplatten-Aufnahmeabschnitt 8 und einen Verbinder 9 auf, die in Reihenfolge von einem Einführungsrichtung-Spitzenabschnitt her angeordnet sind. In der Durchfluss-Detektionseinheit 7 ist ein Durchfluss-Detektionselement durch eine Platte 4 getragen, und die Platte 4 wird durch eine Basis 5 getragen. Eine Abdeckung 6 ist so angeordnet, dass sie mit der Basis 5 und der Platte 4 überlagert und mit der Basis 5 und der Platte 4 verbunden ist. Die Platte 4 und die Abdeckung 6 bilden einen Bypass 33, in dem ein Teil der Ansaugluft, die durch den Hauptdurchgang 32 strömt, passiert. Das Durchfluss-Detektionselement 2 ist in dem Bypass 33 angeordnet.
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Die Platte 4, die Basis 5 und die Abdekcung 6 bilden den Leiterplatten-Aufnahmeabschnitt 8. In dem Leiterplatten-Aufnahmeabschnitt 8 ist eine Leiterplatte 3 durch die Platte 4 gestützt, wobei eine Oberfläche (erste Oberfläche 3a) der Leiterplatte 3 durch die Abdeckung 6 abgedeckt ist und die andere Oberfläche (zweite Oberfläche 3b) der Leiterplatte 3 von der Basis 5 abgedeckt ist.
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Der Verbinder 9, der einen Verbindungsanschluss 10 aufweist, der ein Signal zu einem externen Gerät (nicht dargestellt) überträgt und von diesem empfängt, ist durch einen Teil der Basis 5 ausgebildet. Der Verbindungsanschluss 10 ist integral mit der Basis 5 geformt. Das Durchflussmessgerät 1 ist in der Einlassrohrleitung 30 installiert, wenn ein Teil der Basis 5 an der Einlassrohrleitung 30 angebracht ist, indem eine Schraube (nicht dargestellt) oder dergleichen aus der Einlassrohrleitung 30 verwendet wird.
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Eine Vielzahl von Kabelanschlussflächen 11 (im Folgenden einfach als die Anschlussflächen 11 bezeichnet) ist auf der ersten Fläche 3a der Leiterplatte 3 angeordnet. Die Leiterplatte 3 ist elektrisch mit dem Verbindungsanschluss 10 und dem Durchfluss-Detektionselement 2 durch Drahtbonden verbunden, wobei ein Kabel 12 als Verbindungselement verwendet ist.
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Ein Umgebungssensor 13, der mindestens die Temperatur, die Feuchtigkeit oder den Druck des zu messenden Fluids misst, ist auf der zweiten Oberfläche 3b der Leiterplatte 3 durch Löten befestigt. Mit anderen Worten umfasst der Umgebungssensor 13 mindestens eine Temperaturmessvorrichtung, die mit einem Temperatursensor versehen ist, eine Feuchtigkeitsmesseinrichtung, die mit einem Feuchtigkeitssensor versehen ist, und eine Druckmessvorrichtung, die mit einem Drucksensor versehen ist.
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Der Umgebungssensor 13 kann eine andere als die oben beschriebenen Messeinrichtungen aufweisen.
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Zusätzlich ist eine Vielzahl von anderen elektronischen Komponenten (nicht dargestellt) als den Umgebungssensor 13 auf der ersten Oberfläche 3a und der zweiten Oberfläche 3b der Leiterplatte 3 durch Löten befestigt. Alle elektronischen Komponenten aus der Vielzahl von elektronischen Komponenten, die nicht der Umgebungssensor 13 sind, können nur auf der zweiten Oberfläche 3b oder der ersten Oberfläche 3a angebracht werden. In jedem Fall empfängt der Leiterplatten-Aufnahmeabschnitt 8 die Leiterplatte 3 für die elektronischen Komponenten, die nicht der Umgebungssensor 13 sind und nicht der Ansaugluft ausgesetzt werden sollen.
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Der Umgebungssensor 13 ist in einer Messkammer 14 angeordnet, die an einem Teil des Leiterplatten-Aufnahmeabschnitts 8 angeordnet ist. Nur der Umgebungssensor 13 ist die elektronische Komponente, die in der Messkammer 14 angeordnet ist. In der ersten Ausführungsform bilden die Leiterplatte 3, die Basis 5 und die Platte 4 die Messkammer 14. Jedoch ist die Messkammer 14 nicht darauf beschränkt. Eine Verbindung zwischen dem Umgebungssensor 13 und der Leiterplatte 3, die in der Messkammer ausgesetzt ist, ist mit einem Beschichtungsmittel 16 beschichtet.
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Ein ausgesparter Abschnitt 18, der einen stärker ausgesparten Bereich aufweist als die anderen Bereiche, ist in einer Außenwandfläche des Leiterplatten-Aufnahmeabschnitts 8 angeordnet, der die Messkammer 14 ausbildet, und parallel zu der Strömungsrichtung A der Ansaugluft ist, die durch den Hauptdurchgang 32 (Seitenfläche 5a der Basis 5, in 2 veranschaulicht) strömt. Ein Kommunikationskanal 15, der es ermöglicht, dass die Messkammer 14 und der Hauptdurchgang 32 miteinander kommunizieren, ist in dem ausgesparten Abschnitt 18 angeordnet. Entsprechend kann der Umgebungssensor 13, der in der Messkammer 14 angeordnet ist, die Temperatur, die Luftfeuchtigkeit, und den Druck der Ansaugluft, die durch den Hauptdurchgang 32 strömt, messen.
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Ein Grund warum der Kommunikationskanal 15 der Messkammer 14 in der Seitenfläche 5a der Basis 5 angeordnet ist, die zu der Strömungsrichtung A der Ansaugluft parallel ist, wird unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. Nachdem ein Teil der Ansaugluft, der durch den Hauptdurch 32 strömt, das Durchflussmessgerät 1 erreicht hat, kollidiert dieser mit einer vorderen Oberfläche 5b der Basis 5 und ist von dem Durchflussmessgerät getrennt. Entsprechend ist es unwahrscheinlich, dass verschmutzende Substanzen (Ablagerungen), Wassertröpfchen und dergleichen, die in der Ansaugluft enthaltenen sind, den Kommunikationskanal 15 erreichen, der in der Seitenfläche 5a angeordnet ist, die zu der Vorderfläche 5b der Basis 5 orthogonal ist. Aus diesem Grund ist es wünschenswert, dass der Kommunikationskanal 15 in der Seitenfläche 5a der Basis 5 angeordnet ist.
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Im Folgenden wird ein Effekt, der erzielt wird, wenn der Verbindungkanal 15 in dem ausgesparten Abschnitt 18 in dem Durchflussmessgerät 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel angeordnet ist, unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. Die verschmutzenden Substanzen (Ablagerungen), die Wassertröpfchen und dergleichen, die in der Ansaugluft enthalten sind, passieren mit einer Trägheitskraft, in einem Zustand der Beschleunigung aufgrund der Strömung der Ansaugluft den Hauptdurchgang 32, entlang der Bewegungsbahn die durch den Pfeil C in der Zeichnung angegeben ist. Dementsprechend ist es unwahrscheinlich, dass die verschmutzenden Substanzen (Ablagerungen), die Wassertröpfchen und dergleichen den Kommunikationskanal 15 erreichen, der in dem ausgesparten Abschnitt 18 angeordnet ist, der stärker ausgespart ist als die anderen Bereiche, und in der Seitenfläche 5a der Basis 5, die parallel zur Strömungsrichtung A der Ansaugluft ist, angeordnet ist.
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Wenn der ausgesparte Abschnitt 18 vorgesehen ist, kann eine Längenabmessung L des Kommunikationskanals 15, die den Hauptdurchgang 32 und die Messkammer 14 miteinander verbindet, reduziert werden, was ein weiterer Effekt ist, der erzielt werden kann, wenn der Kommunikationskanal 15 in dem ausgesparten Abschnitt 18 in dem Durchflussmessgerät 1 gemäß der ersten Ausführungsform angeordnet ist. Es ist wünschenswert, dass der Kommunikationskanal 15 einen kleinen Öffnungsbereich aufweist, um das Eindringen von verschmutzenden Substanzen (Ablagerungen), Wassertröpfchen und dergleichen zu verhindern. Wenn jedoch die Längenabmessung L des Kommunikationskanals 15 mit einem kleinen Öffnungsbereich zunimmt, wird es unwahrscheinlich, dass ein Umgebungsparameter der Ansaugluft, die durch den Hauptkanal 32 strömt, sich bis zu der Messkammer 14 ausbreitet.
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Wenn der ausgesparte Abschnitt 18 in der Seitenfläche 5a der Basis 5 angeordnet ist, weist die Ansaugluft, die durch die nähere Umgebung des Kommunikationskanals 15 des Hauptdurchgangs 32 strömt, die durch einen Pfeil D in der Zeichnung angedeutete Bewegungsbahn auf. In diesem Fall ist die Längenabmessung L des Kommunikationskanals 15 kleiner als in einem Fall, in dem der ausgesparte Abschnitt 18 nicht vorgesehen ist. Dementsprechend ist es sehr wahrscheinlich, dass der Umgebungsparameter der Ansaugluft sich bis zur Messkammer 14 ausbreitet (fortpflanzt). Als Ergebnis ist der Umgebungssensor 13 in Bezug auf die Detektionsgeschwindigkeit und die Erfassungsgenauigkeit verbessert.
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Als nächstes wird ein Montageprozess, der in einem Fall verwendet wird, in dem die elektronische Komponente, die sich von dem Umgebungssensor 13 unterscheidet, auf der ersten Oberfläche 3a der Leiterplatte angebracht ist, und nur der Umgebungssensor 13 an der zweiten Fläche 3b angebracht ist, als ein Verfahren zur Herstellung des Durchflussmessgerätes 1 beschrieben.
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Zuerst wird die elektronische Komponente, die sich von dem Umgebungssensor 13 unterscheidet, durch Löten auf der ersten Oberfläche 3a, die die Anschlussfläche 11 aufweist, befestigt. Dann wird die Leiterplatte 3 mit einer Chemikalie oder dergleichen gereinigt, um ein Flussmittel zu entfernen, das durch den Lötvorgang an der Anschlussfläche 11 anhaftet. Dann wird der Umgebungssensor 13 auf der zweiten Oberfläche 3b der Leiterplatte 3 durch Löten befestigt.
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In dem Montageprozess kann die elektronische Komponente, die sich von dem Umgebungssensor 13 unterscheidet, sowohl auf der ersten Oberfläche 3a als auch der zweiten Oberfläche 3b angebracht werden. Es können auch alle elektronischen Komponenten einschließlich dem Umgebungssensor 13 auf der zweiten Oberfläche 3b befestigt werden. In letzteren Fall tritt kein Anhaften eines Flussmittels an der Anschlussfläche 11 auf, womit die Leiterplatte 3 nicht gereinigt werden muss.
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Wie oben beschrieben, ist der Umgebungssensor 13 auf der Leiterplatte 3 befestigt, wie es auch bei den anderen elektronischen Komponenten gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Fall ist. Dementsprechend sind keine zusätzlichen Prozessfaktoren zur Integration des Umgebungssensors 13 in dem Durchflussmessgerät 1 erforderlich. Der Umgebungssensor 13 ist auf der zweiten Oberfläche 3b befestigt, die nicht die Anschlussfläche 11 aufweist, und somit haftet kein Flussmittel an der Anschlussfläche 11 an, während der Umgebungssensor 13 durch Löten befestigt wird. Entsprechend kann ein Reinigungsverfahren für die Leiterplatte 3, nach dem der Umgebungssensor 13 befestigt wurde, vermieden werden.
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In einem Fall, in dem die elektronische Komponente, die sich von dem Umgebungssensor 13 unterscheidet, auf der ersten Oberfläche 3a verlötet ist, die die Anschlussfläche 11 aufweist, kann das Flussmittel, das an der Anschlussfläche 11 anhaftet, durch Reinigen der Leiterplatte 3 vor der Montage des Umgebungssensors 13 entfernt werden. Dementsprechend muss die Anschlussfläche 11 nicht von der elektronischen Komponente und der Leiterplatte entfernt angeordnet werden, und die Größe der Leiterplatte kann reduziert werden.
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Da der ausgesparte Abschnitt 18 in der Seitenfläche 5a der Basis 5 angeordnet ist, die parallel zu der Strömungsrichtung A der Ansaugluft ist, die durch den Hauptdurchgang 32 strömt, und der Kommunikationskanal 15 der Messkammer 14 in dem ausgesparten Abschnitt 18 angeordnet ist, ist es unwahrscheinlich, dass verschmutzende Substanzen, Wassertröpfchen und dergleichen, die in der Ansaugluft enthalten sind, in die Messkammer 14 eindringen, und Wirkungen der verschmutzenden Substanzen, Wassertröpfchen und dergleichen können unterdrückt werden. Zusätzlich kann dadurch, dass die Längenabmessung L des Kommunikationskanals 15, der den Hauptdurchgang 32 und die Messkammer 14 miteinander verbindet, reduziert ist, ein Umgebungsparameter der Ansaugluft, die durch den Hauptdurchgang 32 strömt, sich mit großer Wahrscheinlichkeit bis zu der Messkammer 14 fortpflanzen. Dementsprechend kann ein hohes Maß an Erfassungsgeschwindigkeit, Detektionsgenauigkeit und Zuverlässigkeit des Umgebungssensors 13 gewährleistet werden.
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Da die Messkammer 14 in dem Leiterplattenaufnahmeabschnitt 8 angeordnet ist, der von der Durchfluss-Detektionseinheit 7 isoliert ist, beeinflusst der Umgebungssensor 13 nicht die Luftströmung in dem Bypass 33. Dementsprechend wird eine Verschlechterung der Erfassungsgenauigkeit des Durchfluss-Detektionselements 2, das in dem Bypass 33 angeordnet ist, durch die Integration des Umgebungssensors 13 verhindert.
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Zusätzlich ist eine Stirnseite der Leiterplatte 3 nicht in der Messkammer 14 offengelegt, womit es nicht notwendig ist ein keramisches Substrat für die Leiterplatte 3 zu verwenden, womit ein kostengünstiges Material, wie beispielsweise ein Glas-Epoxid-Substrat für die Leiterplatte 3 ausgewählt werden kann. Wie oben beschrieben, kann gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ein kostengünstiges Durchflussmessgerät 1 mit reduzierter Größe erzielt werden, indem der Umgebungssensor 13 in dem Durchflussmessgerät 1 im Interesse der Sicherheit und Produktivität, und das ein hohes Maß an Detektionsgenauigkeit und Zuverlässigkeit des Umgebungssensors 13 gewährleistet werden kann, integriert wird.
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Zweite Ausführungsform
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5 ist eine Schnittansicht, die eine Messkammer eines Durchflussmessgerätes gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Das Durchflussmessgerät gemäß der zweiten Ausführungsform ist ähnlich in der Gesamtausbildung zu dem Durchflussmessgerät gemäß der ersten Ausführungsform, weshalb 1 verwendet wird, um eine Wiederholung der detaillierten Beschreibung gleicher Teile zu vermeiden. In dem zweiten Ausführungsbeispiel ist der Kommunikationskanal 15 in einem ausgesparten Abschnitt 18a angeordnet, der in der Seitenfläche 5a der Basis 5 angeordnet ist, wie in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform. Zudem ist ein konischer Abschnitt in der zweiten Ausführungsform so angeordnet, dass ein Öffnungsabschnitt des ausgesparten Abschnitt 18a sich in Richtung des Hauptdurchgangs 32 erweitert.
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Ein Effekt, der erzielt werden kann, wenn der Kommunikationskanal 15 in dem ausgesparten Bereich 18a angeordnet ist, der den konischen Abschnitt 19 in dem Durchflussmessgerät 1 gemäß der zweiten Ausführungsform aufweist, wird unter Bezugnahme auf 6 beschrieben. Die Wirkung, dass es unwahrscheinlich ist, dass die verschmutzenden Substanzen, die Wassertröpfchen und dergleichen, die entlang der Bewegungsbahn, die durch den Pfeil C in der Zeichnung angedeutet ist, strömen, den Kommunikationskanal 15 erreichen, ist wie oben in Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform beschrieben. Darüber hinaus ermöglicht das Vorhandensein des konischen Abschnitts 19, dass ein Umgebungsparameter der Ansaugluft, die durch den Hauptdurchgang 32 strömt, eher von dem Kommunikationskanal erfasst wird. Des Weiteren, selbst in einem Fall, in dem die Wassertröpfchen und dergleichen an dem Kommunikationskanal 15 anhaften, ist es sehr wahrscheinlich, dass die Wassertröpfchen und dergleichen entlang dem konischen Abschnitt 19 abgefangen werden.
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Der ausgesparte Abschnitt und der konische Abschnitt sind in ihrer Form nicht besonders beschränkt, und verschiedene Modifikationsbeispiele sind im Hinblick darauf denkbar. Beispielsweise ist der konische Abschnitt eines ausgesparten Abschnitt 18b, der in 7 dargestellt ist, so angeordnet, dass ein Öffnungsabschnitt des ausgesparten Abschnitts 18b an einer stromaufwärtigen Seite und einer stromabwärtigen Seite der Strömungsrichtung der Ansaugluft (durch den Pfeil D in der Zeichnung dargestellt) sich erweitert. Wenn diese Ausbildung verwendet wird, kann die Ansaugluft, die durch die Nähe des Kommunikationskanals 15 des Hauptdurchgangs 32 strömt, sanft zu dem Kommunikationskanal 15 geführt werden, und der Umgebungsparameter kann sich eher bis hin zu der Messkammer 14 hin ausbreiten.
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Der konische Abschnitt 19 eines ausgesparten Abschnitt 18c, der in 8 dargestellt ist, ist so angeordnet, dass ein Öffnungsabschnitt des ausgesparten Abschnittes 18c sich in einer radialen Form erweitert. Wenn diese Ausbildung verwendet wird, kann die Ansaugluft, die durch die nähere Umgebung des Kommunikationskanals 15 des Hauptdurchgangs 32 strömt, sanft zu dem Kommunikationskanal 15 geführt werden, unabhängig von der Strömungsrichtung, auch im Fall eines Drifts (durch den Pfeil D in der Zeichnung gezeigt) in der Strömung der Ansaugluft, die durch den Hauptdurchgang 32 strömt, und der Umgebungsparameter kann sich eher bis zu der Messkammer 14 hin ausbreiten (fortpflanzt).
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Die zweite Ausführungsform erzielt ähnliche Wirkungen, wie die, die durch die erste Ausführungsform erzielt werden können. Zusätzlich ist es gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel wahrscheinlicher, dass die Ansaugluft, die durch den Hauptkanal 32 strömt, in den Kommunikationskanal 15 gelangt, als bei der ersten Ausführungsform, und somit wird die Ausbreitung des Umgebungsparameters in Richtung der Messkammer 14 beschleunigt, und der Umgebungssensor 13 ist in Bezug auf die Erkennungsgeschwindigkeit und die Detektionsgenauigkeit verbessert.
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Drittes Ausführungsbeispiel
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9 ist eine Schnittansicht, die eine Messkammer eines Durchflussmessgeräts gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Das Durchflussmessgerät gemäß der dritten Ausführungsform ist ähnlich in der Gesamtkonfiguration wie das Durchflussmessgerät gemäß der ersten Ausführungsform, weshalb 1 verwendet wird, um Wiederholungen der detaillierte Beschreibung gleicher Teile zu vermeiden. In der dritten Ausführungsform ist der konische Abschnitt 19 wie in der zweiten Ausführungsform, die oben beschrieben wurde, angeordnet, sodass der Öffnungsabschnitt des ausgesparten Abschnitts 18a sich in Richtung des Hauptkanals 32 aufweitet. Zusätzlich ist ein erhöhter Abschnitt 20, der den Kommunikationskanal 15 umgibt, in dem ausgesparten Abschnitt 18 angeordnet.
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In einem Fall, in dem der Kommunikationskanal 15 durch Wassertröpfchen und dergleichen, die in der Ansaugluft enthalten sind, verschlossen ist, und die Messkammer 14 von dem Hauptkanal 32 isoliert ist, kann der Umgebungssensor 13 nicht genau den Umgebungsparameter der Ansaugluft messen, die durch den Hauptkanal 32 strömt.
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Wie in 9 dargestellt, weist das Durchflussmessgeräts 1 gemäß der dritten Ausführungsform den erhöhten Abschnitt 20 auf, der den Kommunikationskanal 15 umgibt, und der erhöhte Abschnitt ist in einem ausgesparten Abschnitt 18d angeordnet, der in der Seitenfläche 5a der Basis 5 angeordnet ist. Der erhöhte Abschnitt 20 weist einen konischen Abschnitt 21 auf, der dem konischen Abschnitt 19 des ausgesparten Abschnitts 18d zugewandt ist. Eine Höhenabmessung H1 des erhöhten Abschnitts 20 ist kleiner als eine Tiefenabmessung H2 des ausgesparten Abschnitts 18d und verringert sich je weiter entfernt von dem Kommunikationskanal 15. Dennoch sind Formen des erhöhten Abschnitts 20 und des ausgesparten Abschnitts 18d nicht auf die in der 9. gezeigten Formen beschränkt.
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Ein Effekt, der erzielt werden kann, wenn der Kommunikationskanal 15 in dem ausgesparten Abschnitt 18d angeordnet ist, der den konischen Abschnitt 19 aufweist, und der erhöhte Abschnitt 20, der den Kommunikationskanal 15 umgibt, in dem Durchflussmessgerät 1 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel angeordnet ist, wird mit Bezug auf 10 beschrieben. Die Wirkung, dass es unwahrscheinlich ist, dass die verschmutzenden Substanzen, die Wassertröpfchen und dergleichen, die entlang der Bewegungsbahn, die durch den Pfeil C in der Zeichnung angedeutet ist, strömen, den Kommunikationskanal 15 erreichen, ist wie oben in Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform beschrieben.
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In einem Fall, in dem die verschmutzenden Substanzen, die Wassertröpfchen und dergleichen, sich an der Seitenfläche 5a der Basis 5 entlang der Bewegungsbahn bewegen, die durch einen Pfeil E in der Zeichnung dargestellt ist, in diesem dritten Ausführungsbeispiel, kann der erhöhte Abschnitt 20 die verschmutzenden Substanze, die Wassertröpfchen und dergleichen, davon abhalten, den Kommunikationskanal 15 zu erreichen. Darüber hinaus ist die Höhenabmessung H1 des erhöhten Abschnitts 20 kleiner als die Tiefenabmessung H2 des ausgesparten Abschnitts 18d, und der erhöhte Abschnitt 20 steht nicht innerhalb des Hauptdurchgang 32 vor, womit Luftturbulenzen und Druckverlust unterdrückt werden können.
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Die dritte Ausführungsform erzielt ähnliche Wirkungen wie diejenigen, die durch die erste und die zweite Ausführungsformen erzielt werden können. Zusätzlich können gemäß der dritten Ausführungsform das Eindringen von verschmutzenden Substanzen, das Eindringen von Wassertröpfchen und dergleichen, von dem Hauptdurchgang 32 in die Messkammer 14 zuverlässiger verhindert werden, und die Zuverlässigkeit des Umgebungssensors 13 kann weiter verbessert werden.
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Vierte Ausführungsform
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11 und 12 sind Schnittansichten, die eine Messkammer eines Durchflussmessgerätes gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen. Das Durchflussmessgerät gemäß der vierten Ausführungsform ist in der Gesamtausbildung ähnlich zu dem Durchflussmessgerät gemäß der ersten Ausführungsform, weshalb 1 genutzt wird, um Wiederholungen in der detaillierten Beschreibung gleicher Teile zu vermeiden.
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In dem Durchflussmessgerät gemäß der vierten Ausführungsform ist ein wasserdichter und feuchtigkeitsdurchlässiger Filter 17 an dem Kommunikationskanal 15 der Messkammer 14 angeordnet. Der Filter 17 ist an eine Hauptkanal 32 Seitenfläche des ausgesparten Abschnitts 18, die in der Seitenfläche 5a der Basis 5 angeordnet ist, durch Kleben, Schweißen oder dergleichen befestigt. Da der Filter 17 in dem ausgesparten Abschnitt 18 befestigt ist, ist es unwahrscheinlich, dass der Filter 17, während der Handhabung des Durchflussmessgerätes 1, in direkten Kontakt mit einem Finger oder dergleichen kommt, womit eine Beschädigung oder ein Ablösen des Filters 17 verhindert werden kann.
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In dieser vierten Ausführungsform ist der Filter 17 auf der Hauptdurchgangsseite 32 des Kommunikationskanals 15 befestigt, womit die nähere Umgebung des Kommunikationskanals 15 auf der Seite, die dem Hauptdurchgangs 32 zugewandt ist, flach sein sollte. Beispielsweise kann der Filter 17 auf dem ausgesparten Abschnitt 18 angeordnet sein, und senkrecht zu der Seitenfläche 5a der Basis 5 hin öffnen, wie in 11 veranschaulicht. Zusätzlich kann der Filter 17 wie in 12 veranschaulicht, selbst an einem ausgesparten Abschnitt 18e angeordnet sein, der den konischen Abschnitt 19 aufweist, soweit die nähere Umgebung des Kommunikationskanals 15 flach ist.
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Der Filter 17 ist an dem Kommunikationskanal 15 so angeordnet, dass die verschmutzenden Substanzen, die Wassertröpfchen, die in der Ansaugluft enthalten sind, nicht in die Messkammer 14 eindringen. Da der Filter 17 feuchtigkeitsdurchlässig ist, kann eine Feuchtigkeitsmessung normal durchgeführt werden, selbst in dem Fall, dass der Umgebungssensor 13, der in der Messkammer 14 angeordnet ist, die Feuchtigkeitsmessvorrichtung ist. Dementsprechend beeinträchtigt der Filter 17 nicht die Feuchtigkeitserfassungsgeschwindigkeit und die Feuchtigkeitserfassungsgenauigkeit.
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Gemäß der vierten Ausführungsform können ähnliche Wirkungen erzielt werden, wie diejenigen, die bei der ersten und zweiten Ausführungsform erzielt werden. Zusätzlich kann gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel, das Eindringen von verschmutzenden Substanzen, von Wassertröpfchen und dergleichen, von dem Hauptdurchgang 32 in die Messkammer 14 zuverlässiger verhindert werden, als bei der ersten und zweiten Ausführungsform, und der Umgebungssensor 13 ist in Bezug auf die Zuverlässigkeit verbessert.
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Fünfte Ausführungsform
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13 bis 15 sind Schnittansichten, die eine Messkammer eines Durchflussmessgerätes gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen. Das Durchflussmessgerät gemäß der fünften Ausführungsform ist in der Gesamtausbildung ähnlich dem Durchflussmessgerät gemäß der ersten Ausführungsform, und somit wird 1 genutzt, um Wiederholungen in der detaillierte Beschreibung von gleichen Teilen zu vermeiden.
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In dem Durchflussmessgerät gemäß der fünften Ausführungsform ist der wasserdichte und feuchtigkeitsdurchlässige Filter 17 an dem Kommunikationskanal 15 der Messkammer 14 angeordnet. Der Filter 17 ist an eine Innenseite der Messkammer 14 durch Kleben, Schweißen, oder dergleichen befestigt. Da der Filter 17 an der Innenseite der Messkammer 14 befestigt ist, kann der Filter 17 nicht mit einem Finger oder dergleichen bei der Handhabung des Durchflussmessgerätes 1 in Kontakt kommen, und damit kann eine Beschädigung oder ein Ablösen des Filters 17 zuverlässig verhindert werden.
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In dieser fünften Ausführungsform ist der Filter 17 an das Innere der Messkammer 14 befestigt, und damit kann die nähere Umgebung des Kommunikationskanals 15 auf der Seite, die dem Hauptdurchgang 32 zugewandt ist, eine beliebige Form aufweisen. Beispielsweise kann der Filter 17 auf dem ausgesparten Abschnitt 18 angeordnet sein, der senkrecht zu der Seitenfläche 5a der Basis 5 hin öffnet, wie in 13 veranschaulicht ist, und kann auf dem ausgesparten Abschnitt 18a, der den konischen Abschnitt 19 aufweist, angeordnet sein, wie in 14 veranschaulicht ist. Zusätzlich kann der Filter 17 ohne Problem befestigt werden, auch wenn der erhöhte Abschnitt 20, der den Kommunikationskanals 15 umgibt, in dem ausgesparten Abschnitt 18d angeordnet ist, wie in 15 veranschaulicht.
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Gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel können ähnliche Wirkungen wie diejenigen der ersten bis vierten Ausführungsformen erzielt werden. Zusätzlich kann gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel, das Eindringen von verschmutzenden Substanzen, von Wassertröpfchen und dergleichen, von dem Hauptdurchgang 32 her in die Messkammer 14, zuverlässiger verhindert werden als bei der ersten bis vierten Ausführungsform, und der Umgebungssensor 13 ist in Bezug auf die Zuverlässigkeit verbessert.
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Sechstes Ausführungsbeispiel
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16 ist ein Diagramm, das eine Sensorsignalverarbeitung für ein Durchflussmessgerät gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. In der sechsten Ausführungsform ist ein Ausgangssignal des Umgebungssensors 13 mit einem Ausgangssignal des Durchflussmessgerätes 1 überlagert, sodass der Verbindungsanschluss 10 durch die Integration mit dem Umgebungssensor 13 in der Anzahl nicht erhöht ist. Das Durchflussmessgerät gemäß der sechsten Ausführungsform ist in der Gesamtausbildung ähnlich mit dem Durchflussmessgerät gemäß der ersten Ausführungsform, weshalb 1 genutzt wird, um Wiederholungen in der detaillierten Beschreibung gleicher Teile zu vermeiden.
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Wie in 16 veranschaulicht, gibt das Durchflussmessgerät 1 ein Durchflusssignal aus. In einem Fall, in dem der Umgebungssensor 13 den Temperatursensor, den Feuchtigkeitssensor und den Drucksensor umfasst, gibt das Durchflussmessgerät 1 ein Temperatursignal, ein Feuchtigkeitssignal und ein Drucksignal aus. Jedes der Sensorsignale, das von dem Umgebungssensor 13 ausgegeben wird, ist mit dem Durchflusssignal in einer Signalverarbeitungseinheit der Leiterplatte 3 überlagert, und wird über den Verbindungsanschluss 10 an eine Motorsteuereinheit (ECU) übertragen.
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Jede Art an Kommunikation, die im Allgemeinen als eine fahrzeuginterne LAN-Kommunikationsart verwendet wird, kann für die Kommunikation zwischen dem Durchflussmessgerät 1 und der ECU verwendet werden. Beispiele hierfür umfassen „Single Edge Nibble Transmission“ (SENT), „Local Interconnect Network“ (LIN), „Inter-Integrated Circuit“ (I2C), „Controller Area Network“ (CAN) und „Peripheral sensor interface 5“ (PSI5).
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Gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel teilen sich das Durchflussmessgerät 1 und der Umgebungssensor 13 den Verbindungsanschluss 10, womit die Anzahl des Verbindungsanschluss 10 durch die Integration des Umgebungssensors 13 in dem Durchflussmessgerät 1 nicht erhöht wird. Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können beliebig miteinander kombiniert werden, und jede der Ausführungsformen kann in geeigneter Weise modifiziert oder weggelassen werden.
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Verschiedene Modifikationen und Änderungen dieser Erfindung sind für den Fachmann offensichtlich, ohne vom Umfang und Grundgedanken der Erfindung abzuweichen, und es ist zu verstehen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die hier verwendeten beispielhaften Ausführungsformen beschränkt ist.
