DE112016004983T5

DE112016004983T5 - Detektionsvorrichtung für physikalische Größen

Info

Publication number: DE112016004983T5
Application number: DE112016004983.8T
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Abe; Takayuki Yogo
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2015-10-30
Filing date: 2016-10-05
Publication date: 2018-08-02
Anticipated expiration: 2036-10-06
Also published as: JPWO2017073272A1; WO2017073272A1; CN108139249A; JP6395950B2; US20190056253A1; DE112016004983B4; US10775216B2; CN108139249B

Abstract

Es wird eine Messvorrichtung für physikalische Größen geschaffen, die eine hohe Zuverlässigkeit durch das Verhindern, dass Wassertropfen an einem Membranbereich anhaften, aufweist. Eine Messvorrichtung 300 für physikalische Größen gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält: eine Leiterplatte 400, auf der wenigstens eine Detektionseinheit 602, die eine physikalische Größe eines zu messenden Gases 30, das durch einen Hauptkanal 124 hindurchgeht, detektiert, vorgesehen ist und auf der außerdem eine Schaltungseinheit, die eine Berechnungsverarbeitung an der durch die Detektionseinheit 602 detektierten physikalischen Größe ausführt, vorgesehen ist; und ein Gehäuse 302, das die Leiterplatte 400 unterbringt, wobei die Detektionseinheit 602 für physikalische Größen auf der Leiterplatte 400 konstruiert ist, so dass sie zu dem Hauptkanal 124 freiliegend ist. Weiterhin sind um ein Durchgangsloch 642, das mit der auf der Leiterplatte 400 implementierten Detektionseinheit 602 für physikalische Größen direkt in Verbindung steht, konvexe Vorsprünge 460 vorgesehen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Messvorrichtung für physikalische Größen für die Einlassluft in einer Brennkraftmaschine.
Technischer Hintergrund
Um es zu verhindern, dass eine Dünnschichtmembran in einem Fall, in dem Wassertropfen an der Membran anhaften, die als ein Abtastelement in einem Wärmeflussmesser dient, aufgrund des Siedens beschädigt wird, ist in der PTL 1 eine konvexe Struktur, die aus einem wasserabweisenden Material hergestellt ist, an einem äußeren Umfang der Dünnschichtmembran ausgebildet.
Liste der Entgegenhaltungen
Patentliteratur
PTL 1: JP-A-2014-174064
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Die in der PTL 1 offenbarte Erfindung bezieht sich auf eine Struktur des Wärmeflussmessers, in dem, um zu verhindern, dass die Dünnschichtmembran durch das Sieden in den an der Membran anhaftenden Wassertropfen beschädigt wird, die Vorsprungstruktur, die vorgesehen ist, so dass sie vom äußeren Umfang der Dünnschichtmembran mit einer Lücke beabstandet ist, und die aus einem wasserabstoßenden Material hergestellt ist, auf einer Oberfläche der Dünnschichtmembran vorgesehen ist, wobei es aber sehr schwierig ist, eine konvexe Struktur unter Verwendung eines wasserabstoßenden Materials, die das Wasser abstößt, zu bilden.
Hinsichtlich eines Verfahrens zum Bilden einer Vorsprungstruktur an einer Membranoberfläche von einigen mm kann es ein Verfahren unter Verwendung eines Prozesses des Druckens und Härtens einer Harzpaste und eines Prozesses des Klebens eines Vorsprungelements (z. B. einer filmartigen Schicht), das im Voraus in einer konvexen Form gebildet wird, an die Membranoberfläche geben, wobei aber die Erzeugniskosten zunehmen, weil ein teures wasserabstoßendes Material verwendet wird. Ein Bearbeitungsprozess ist durch einen speziellen Schritt und eine spezielle Ausrüstung gebildet, wobei es folglich einen Nachteil gibt, dass die Erzeugniskosten weiter zunehmen.
In einem Fall, in dem Wasser über ein Durchgangsloch, das in einer Leiterplatte vorgesehen ist und direkt mit der Membran verbunden ist, in eine Membran eindringt, die als ein Abtastabschnitt eines Siliciumhalbleiters dient, gibt es die Sorge, dass die Membran durch das Sieden des in die Membran eindringenden Wassers beschädigt wird und folglich deren Eigenschaften beeinflusst werden.
Deshalb ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Messvorrichtung für physikalische Größen mit hoher Zuverlässigkeit durch das Verhindern, dass Wassertropfen an einem Membranbereich anhaften, zu schaffen.
Die Lösung des Problems
Um die Probleme zu lösen, wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Messvorrichtung für physikalische Größen geschaffen, die eine Leiterplatte, die mit einem Messabschnitt, der eine physikalische Größe eines zu messenden Gases, das durch einen Hauptkanal hindurchgeht, misst, und einem Schaltungsabschnitt, der einen Berechnungsprozess an der durch den Messabschnitt gemessenen physikalischen Größe ausführt, versehen ist; und ein Gehäuse, in dem die Leiterplatte gelagert ist, enthält, wobei in der Leiterplatte ein Messabschnitt für physikalische Größen, der an einem Abschnitt der Leiterplatte angebracht ist, und ein Abschnitt der Leiterplatte zu einem Messraum für physikalische Größen freiliegend sind und wobei mehrere Vorsprünge, die einzeln von einer Schaltungsverdrahtung elektrisch getrennt sind, an einem Abschnitt der Leiterplatte vorgesehen sind.
Die vorteilhaften Wirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Messvorrichtung für physikalische Größen mit hoher Zuverlässigkeit durch das Verhindern, dass Wassertropfen an einem Membranbereich anhaften, durch das Abstoßen der Wassertropfen zu schaffen. Die Aufgaben, Konfigurationen und Wirkungen mit Ausnahme jener, die oben beschrieben worden sind, werden durch die Beschreibung der folgenden Ausführungsformen offensichtlich.
Figurenliste

1 ist eine graphische Systemdarstellung, die ein Beispiel veranschaulicht, in dem eine Messvorrichtung für physikalische Größen gemäß der vorliegenden Erfindung in einem Brennkraftmaschinen-Steuersystem verwendet wird.
2-1 ist eine Vorderansicht der Messvorrichtung für physikalische Größen.
2-2 ist eine Rückansicht der Messvorrichtung für physikalische Größen.
2-3 ist eine linke Seitenansicht der Messvorrichtung für physikalische Größen.
2-4 ist eine rechte Seitenansicht der Messvorrichtung für physikalische Größen.
2-5 ist ein Grundriss der Messvorrichtung für physikalische Größen.
2-6 ist eine Untersicht der Messvorrichtung für physikalische Größen.
3-1 ist eine Vorderansicht, die einen Zustand veranschaulicht, in dem eine vordere Abdeckung von der Messvorrichtung für physikalische Größen abgenommen ist.
3-2 ist eine Rückansicht, die einen Zustand veranschaulicht, in dem eine hintere Abdeckung von der Messvorrichtung für physikalische Größen abgenommen ist.
3-3 ist eine linke Seitenansicht, die einen Zustand veranschaulicht, in dem die vordere Abdeckung und die hintere Abdeckung von der Messvorrichtung für physikalische Größen abgenommen sind.
3-4 ist eine rechte Seitenansicht, die einen Zustand veranschaulicht, in dem die vordere Abdeckung und die hintere Abdeckung von der Messvorrichtung für physikalische Größen abgenommen sind.
3-5 ist eine entlang der Linie A-A in 3-1 genommene Schnittansicht.
4-1 ist eine Rückansicht zum Erklären eines weiteren Beispiels eines Gehäuses.
4-2 ist eine rechte Seitenansicht des in 4-1 veranschaulichten Gehäuses.
5 ist eine graphische Darstellung, die eine Konfiguration der vorderen Abdeckung veranschaulicht.
6 ist eine graphische Darstellung, die eine Konfiguration der hinteren Abdeckung veranschaulicht.
7-1 ist eine Vorderansicht einer Leiterplatte.
7-2 ist eine rechte Seitenansicht der Leiterplatte.
7-3 ist eine Rückansicht der Leiterplatte.
7-4 ist eine linke Seitenansicht der Leiterplatte.
7-5 ist eine entlang der Linie B-B in 7-1 genommene Schnittansicht.
7-6 ist eine graphische Darstellung, die ein weiteres Beispiel veranschaulicht, das der entlang der Linie B-B in 7-1 genommenen Schnittansicht entspricht.
7-7 ist eine entlang der Linie C-C in 7-1 genommene Schnittansicht.
8-1 ist eine graphische Darstellung, die eine Struktur einer Sensorkammer veranschaulicht, wobei 8-1(a) eine vergrößerte graphische Darstellung ist und 8-1(b) eine entlang der Linie E1-E1 in 8-1(a) genommene Schnittansicht ist.
8-2 ist eine graphische Darstellung, die eine Struktur eines weiteren Beispiels der Sensorkammer veranschaulicht, wobei 8-2(a) eine vergrößerte graphische Darstellung der Sensorkammer ist und 8-2(b) eine entlang der Linie E2-E2 in 8-2(a) genommene Schnittansicht ist.
8-3 ist eine graphische Darstellung, die eine Struktur eines noch weiteren Beispiels der Sensorkammer veranschaulicht, wobei 8-3(a) eine vergrößerte graphische Darstellung der Sensorkammer ist und 8-3(b) eine entlang der Linie E3-E3 in 8-3(a) genommene Schnittansicht ist.
9-1 ist eine Vorderansicht, die ein weiteres Beispiel der Leiterplatte veranschaulicht.
9-2 ist eine Vorderansicht, die ein noch weiteres Beispiel der Leiterplatte veranschaulicht.
9-3 ist eine Vorderansicht, die ein noch weiteres Beispiel der Leiterplatte veranschaulicht.
9-4 ist eine Vorderansicht, die ein noch weiteres Beispiel der Leiterplatte veranschaulicht.
9-5 ist eine Vorderansicht, die ein noch weiteres Beispiel der Leiterplatte veranschaulicht.
9-6 ist eine Vorderansicht, die ein noch weiteres Beispiel der Leiterplatte veranschaulicht.
9-7 ist eine Vorderansicht, die ein noch weiteres Beispiel der Leiterplatte veranschaulicht.
9-8 ist eine Vorderansicht, die ein noch weiteres Beispiel der Leiterplatte veranschaulicht.
10-1 ist eine graphische Darstellung, die eine Struktur eines Anschlussverbindungsabschnitts veranschaulicht.
10-2 ist eine graphische Darstellung, die eine Struktur des Anschlussverbindungsabschnitts veranschaulicht.
10-3 ist eine entlang der Linie F-F in 10-1 genommene Schnittansicht.
10-4 ist eine entlang der Linie G-G in 10-2 genommene Schnittansicht.
11-1 ist eine graphische Darstellung zum Erklären eines Beispiels einer Schaltungskonfiguration der Messvorrichtung für physikalische Größen.
11-2 ist eine graphische Darstellung zum Erklären eines weiteren Beispiels einer Schaltungskonfiguration der Messvorrichtung für physikalische Größen.
12-1(a) ist eine graphische Darstellung, die die gesamte Vorderseite der Leiterplatte veranschaulicht.
12-1(b) ist eine vergrößerte Ansicht eines A-Abschnitts in 12-1(a).
12-1(c) ist eine entlang der Linie B-B in 12-1(b) genommene Schnittansicht.
12-2(a) ist eine graphische Darstellung, die die gesamte Rückseite der Leiterplatte veranschaulicht.
12-2(b) ist eine vergrößerte Ansicht eines C-Abschnitts in 12-2(a).
12-2(c) ist eine entlang der Linie D-D in 12-2(b) genommene Schnittansicht.
12-3(a) ist eine graphische Darstellung, die den gesamten Vorsprungabschnitt der Rückseite der Leiterplatte veranschaulicht.
12-3(b) ist eine vergrößerte Ansicht eines E-Abschnitts in 12-3(a).
12-4(a) ist eine graphische Darstellung, die ein Beispiel einer Anordnung der konvexen Vorsprünge auf der Rückseite der Leiterplatte veranschaulicht.
12-4(b) ist eine graphische Darstellung, die ein Beispiel der Anordnung der konvexen Vorsprünge auf der Rückseite der Leiterplatte veranschaulicht.
12-4(c) ist eine graphische Darstellung, die ein Beispiel der Anordnung der konvexen Vorsprünge auf der Rückseite der Leiterplatte veranschaulicht.
12-5(a) ist eine graphische Darstellung, die ein Beispiel einer Form der konvexen Vorsprünge auf der Rückseite der Leiterplatte veranschaulicht.
12-5(b) ist eine graphische Darstellung, die ein Beispiel der Anordnung der konvexen Vorsprünge auf der Rückseite der Leiterplatte veranschaulicht.
12-6 ist eine graphische Darstellung, die eine Dimensionsbeziehung der Leiterplatte veranschaulicht.
13-1(a) ist eine graphische Darstellung, die die Vorsprungposition der gesamten Rückseite der Leiterplatte veranschaulicht.
13-1(b) ist eine vergrößerte Ansicht eines F-Abschnitts in 13-1(a).
13-2(a) ist eine graphische Darstellung, die eine weitere Ausführungsform der in 13-1(b) veranschaulichten Ausführungsform veranschaulicht.
13-2(b) ist eine graphische Darstellung, die eine noch weitere Ausführungsform der in 13-1(b) veranschaulichten Ausführungsform veranschaulicht.
14-1(a) ist eine graphische Darstellung, die eine noch weitere Ausführungsform der in 13-1(b) veranschaulichten Ausführungsform veranschaulicht.
14-1(b) ist eine graphische Darstellung, die eine noch weitere Ausführungsform der in 13-1(b) veranschaulichten Ausführungsform veranschaulicht.
14-2(a) ist eine graphische Darstellung, die eine noch weitere Ausführungsform der in 13-1(b) veranschaulichten Ausführungsform veranschaulicht.
14-2(b) ist eine graphische Darstellung, die eine noch weitere Ausführungsform der in 13-1(b) veranschaulichten Ausführungsform veranschaulicht.

Beschreibung der Ausführungsformen
In der folgenden Beschreibung löst die beste Art zum Ausführen der Erfindung (die im Folgenden als ein Beispiel bezeichnet wird) verschiedene Probleme, deren Lösung in einem tatsächlichen Produkt erwünscht ist, wobei sie insbesondere verschiedene Probleme löst, deren Lösung in einer Messvorrichtung erwünscht ist, die eine physikalische Größe in der Einlassluft eines Fahrzeugs misst, um verschiedene Wirkungen zu erzielen. Eines der durch die folgenden Beispiele gelösten verschiedenen Probleme ist der in dem Abschnitt Die Lösung des Problems beschriebene Inhalt, wobei eine der durch die folgenden Beispiele erreichten verschiedenen Wirkungen die in dem Abschnitt Die vorteilhaften Wirkungen der Erfindung beschriebene Wirkung ist. Die durch die folgenden Beispiele gelösten Probleme und die durch die folgenden Beispiele erreichten verschiedenen Wirkungen werden in der Beschreibung der folgenden Beispiele beschrieben. Deshalb kann der Inhalt der durch die Beispiele gelösten Probleme oder der Wirkungen, die in den folgenden Beispielen beschrieben werden, der Inhalt mit Ausnahme des in dem Abschnitt Die Lösung des Problems und dem Abschnitt Die vorteilhaften Wirkungen der Erfindung beschriebenen Inhalts sein.
In den folgenden Beispielen gibt das gleiche Bezugszeichen das gleiche konstituierende Element überall in den Zeichnungen an, wobei folglich die gleiche vorteilhafte Wirkung erreicht wird. Einem konstituierenden Element, das bereits beschrieben worden ist, wird in einigen Fällen nur ein Bezugszeichen gegeben, wobei seine Beschreibung weggelassen wird.

1. Ein Beispiel, in dem die Messvorrichtung für physikalische Größen gemäß der vorliegenden Erfindung in einem Brennkraftmaschinen-Steuersystem verwendet wird.

1 ist eine graphische Systemdarstellung, die ein Beispiel veranschaulicht, in dem eine Messvorrichtung für physikalische Größen gemäß der vorliegenden Erfindung in einem Brennkraftmaschinen-Steuersystem eines Typs der elektronischen Kraftstoffeinspritzung verwendet wird. Die Einlassluft, die als ein zu messendes Gas 30 von einem Luftfilter 122 angesaugt wird, wird z. B. über einen Hauptkanal 124, wie z. B. einen Einlasskörper, einen Drosselklappenkörper 126, einen Einlasskrümmer 128 auf der Grundlage des Betriebs der Brennkraftmaschine 110, die den Kraftmaschinenzylinder 112 und einen Kraftmaschinenkolben 114 enthält, zu einer Brennkammer eines Kraftmaschinenzylinders 112 geführt. Eine physikalische Größe des zu messenden Gases 30, das die zu der Brennkammer geführte Einlassluft ist, wird durch die Messvorrichtung 300 für physikalische Größen gemäß der vorliegenden Erfindung gemessen, wobei ein Kraftstoff auf der Grundlage der gemessenen physikalischen Größe von einem Kraftstoffeinspritzventil 152 zugeführt wird und in einem Zustand eines Mischgases zusammen mit der Einlassluft 20 zu der Brennkammer geführt wird. In dem vorliegenden Beispiel ist das Kraftstoffeinspritzventil 152 an einem Einlasskanal der Brennkraftmaschine vorgesehen, wobei ein in den Einlasskanal eingespritzter Kraftstoff zusammen mit dem zu messenden Gas 30, das die Einlassluft ist, ein Mischgas bildet und über ein Einlassventil 116 zu der Brennkammer geführt wird, um verbrannt zu werden und um mechanische Energie zu erzeugen.
Der Kraftstoff und die Luft, die zu der Brennkammer geführt werden, befinden sich in einem Mischzustand aus dem Kraftstoff und der Luft und werden aufgrund der Funkenzündung einer Zündkerze 154 explosionsartig verbrannt, um mechanische Energie zu erzeugen. Das verbrannte Gas wird über ein Auslassventil 118 zu einem Auspuffrohr geführt und von dem Auspuffrohr als ein Abgas 24 zum Äußeren eines Fahrzeugs ausgestoßen. Eine Durchflussmenge des zu messenden Gases 30, das die zu der Brennkammer geführte Einlassluft ist, ist durch eine Drosselklappe 132 gesteuert, deren Öffnungsgrad sich auf der Grundlage einer Betätigung eines Fahrpedals ändert. Eine Kraftstoffzufuhrmenge wird auf der Grundlage einer Durchflussmenge der zu der Brennkammer geführten Einlassluft gesteuert, wobei ein Fahrer einen Öffnungsgrad der Drosselklappe 132 steuert, um eine Durchflussmenge der zu der Brennkammer geführten Einlassluft zu steuern, und folglich die durch die Brennkraftmaschine erzeugte mechanische Energie steuern kann.
Zusammenfassung der Steuerung des Brennkraftmaschinen-Steuersystems
Eine physikalische Größe, wie z. B. eine Durchflussmenge, die Temperatur, die Feuchtigkeit oder der Druck des zu messenden Gases 30, das die von dem Luftfilter 122 eingelassene und durch den Hauptkanal 124 strömende Einlassluft ist, wird durch die Messvorrichtung 300 für physikalische Größen gemessen, wobei ein elektrisches Signal, das die physikalische Größe der Einlassluft angibt, von der Messvorrichtung 300 für physikalische Größen in eine Steuervorrichtung 200 eingegeben wird. Eine Ausgabe eines Drosselklappenwinkelsensors 144, der einen Öffnungsgrad der Drosselklappe 132 misst, wird in die Steuervorrichtung 200 eingegeben, wobei eine Ausgabe von einem Drehwinkelsensor 146 in die Steuervorrichtung 200 eingegeben wird, um eine Position oder einen Zustand des Kraftmaschinenkolbens 114, des Einlassventils 116 oder des Auslassventils 118 der Brennkraftmaschine und eine Drehzahl der Brennkraftmaschine zu messen. Eine Ausgabe von einem Sauerstoffsensor 148 wird in die Steuervorrichtung 200 eingegeben, um einen Zustand eines Mischungsverhältnisses zwischen einer Kraftstoffmenge und einer Luftmenge auf der Grundlage eines Zustands des Abgases 24 zu messen.
Die Steuervorrichtung 200 berechnet auf der Grundlage der physikalischen Größe der Einlassluft, die eine Ausgabe von der Messvorrichtung 300 für physikalische Größen ist, und der Drehzahl der Brennkraftmaschine, die unter Verwendung der Ausgabe von dem Drehwinkelsensor 146 gemessen wird, eine Kraftstoffeinspritzmenge oder einen Zündzeitpunkt. Eine von dem Kraftstoffeinspritzventil 152 zugeführte Kraftstoffmenge und der Zündzeitpunkt, zu dem ein Kraftstoff durch die Zündkerze 154 gezündet wird. Eine Kraftstoffzufuhrmenge oder ein Zündzeitpunkt wird tatsächlich auf der Grundlage einer Temperatur oder eines Änderungszustands eines Drosselklappenwinkels, die durch die Messvorrichtung 300 für physikalische Größen gemessen werden, eines Änderungszustands einer Kraftmaschinendrehzahl und eines Zustands eines Kraftstoff-Luft-Verhältnisses, das durch den Sauerstoffsensor 148 gemessen wird, feingesteuert. Die Steuervorrichtung 200 steuert eine Menge der Luft, die die Drosselklappe 132 umgeht, mit einem Leerlaufluft-Steuerventil 156 in einem Leerlauf-Betriebszustand der Brennkraftmaschine und steuert eine Drehzahl der Brennkraftmaschine im Leerlauf-Betriebszustand.
Die Bedeutung der Verbesserung der Messgenauigkeit der Messvorrichtung für physikalische Größen und der Anbringungsumgebung der Messvorrichtung für physikalische Größen
Sowohl eine Kraftstoffzufuhrmenge als auch ein Zündzeitpunkt, die die primären Steuerbeträge der Brennkraftmaschine sind, werden unter Verwendung der Ausgaben von der Messvorrichtung 300 für physikalische Größen als die Hauptparameter berechnet. Deshalb sind die Verbesserung der Messgenauigkeit der Messvorrichtung 300 für physikalische Größen, die Unterdrückung einer Änderung im Lauf der Zeit und eine Verbesserung der Zuverlässigkeit bei der Verbesserung der Steuergenauigkeit eines Fahrzeugs oder beim Sicherstellen seiner Zuverlässigkeit wichtig.
Insbesondere ist in den letzten Jahren der Bedarf an einer Kraftstoffeinsparung der Fahrzeuge sehr hoch und ist der Bedarf an einer Reinigung der Abgase sehr hoch. Um diesen Bedarfen gerecht zu werden, ist es erheblich wichtig, die Messgenauigkeit einer physikalischen Größe der Einlassluft 20, die durch die Messvorrichtung 300 für physikalische Größen gemessen wird, zu verbessern. Es ist außerdem wichtig, dass die Messvorrichtung 300 für physikalische Größen eine hohe Zuverlässigkeit aufrechterhält.
Ein Fahrzeug, in dem die Messvorrichtung 300 für physikalische Größen angebracht ist, wird in einer Umgebung verwendet, in der eine Änderung der Temperatur oder der Feuchtigkeit groß ist. Es ist in der Messvorrichtung 300 für physikalische Größen erwünscht, dass das Bewältigen einer Änderung einer Temperatur oder einer Feuchtigkeit in der Anwendungsumgebung oder das Bewältigen von Staub oder Verunreinigungen außerdem in Betracht gezogen wird.
Die Messvorrichtung 300 für physikalische Größen ist an dem Einlassrohr befestigt, das durch die von der Brennkraftmaschine erzeugte Wärme beeinflusst wird. Folglich wird die von der Brennkraftmaschine erzeugte Wärme der Messvorrichtung 300 für physikalische Größen über das Einlassrohr, das der Hauptkanal 124 ist, zugeführt. Die Messvorrichtung 300 für physikalische Größen führt die Wärmeübertragung mit einem zu messenden Gas aus, um eine Durchflussmenge des zu messenden Gases zu messen, wobei es folglich wichtig ist, den Einfluss der Wärme von außerhalb so viel wie möglich zu unterdrücken.
Die an einem Fahrzeug angebrachte Messvorrichtung 300 für physikalische Größen löst das in dem Abschnitt Die Lösung des Problems beschriebene Problem und erreicht die in dem Abschnitt Die vorteilhaften Wirkungen der Erfindung beschriebene Wirkung und löst unter ausreichender Berücksichtigung der oben beschriebenen verschiedenen Probleme außerdem verschiedene Probleme, deren Lösung in einem Produkt erwünscht ist, um verschiedene Wirkungen zu erreichen, wie im Folgenden beschrieben wird. Die durch die Messvorrichtung 300 für physikalische Größen gelösten spezifischen Probleme oder erreichten spezifischen Wirkungen werden in den folgenden Beispielen beschrieben.
Die Konfiguration der Messvorrichtung 300 für physikalische Größen
Die äußere Struktur der Messvorrichtung 300 für physikalische Größen
Die 2-1 bis 2-6 sind graphische Darstellungen, die ein Äußeres der Messvorrichtung 300 für physikalische Größen veranschaulichen, wobei 2-1 eine Vorderansicht der Messvorrichtung 300 für physikalische Größen ist, 2-2 eine Rückansicht von ihr ist, 2-3 eine linke Seitenansicht von ihr ist, 2-4 eine rechte Seitenansicht von ihr ist, 2-5 ein Grundriss von ihr ist und 2-6 eine Untersicht von ihr ist.
Die Messvorrichtung 300 für physikalische Größen enthält ein Gehäuse 302, eine vordere Abdeckung 303 und eine hintere Abdeckung 304. Das Gehäuse 302 wird durch das Formen eines Kunstharzmaterials gebildet und enthält einen Flansch 311, der die Messvorrichtung 300 für physikalische Größen an dem Einlasskörper befestigt, der der Hauptkanal 124 ist, einen äußeren Verbindungsabschnitt 321, der einen Verbinder aufweist, der von dem Flansch 311 vorsteht und für die elektrische Verbindung mit einer äußeren Vorrichtung verwendet wird, und einen Messabschnitt 331, der sich von dem Flansch 311 erstreckt, so dass er zu der Mitte des Hauptkanals 124 vorsteht.
Eine Leiterplatte 400 wird durch Umspritzen einteilig mit dem Messabschnitt 311 geschaffen, wenn das Gehäuse durch Formen gebildet wird (siehe die 3-1 und 3-2). Die Leiterplatte 400 ist mit wenigstens einem Messabschnitt, der eine physikalische Größe des zu messenden Gases 30, das durch den Hauptkörper 124 strömt, misst, und einem Schaltungsabschnitt, der ein durch den Messabschnitt gemessenes Signal verarbeitet, versehen. Der Messabschnitt ist an einer Position angeordnet, die zu dem zu messenden Gas 30 freiliegend ist, während der Schaltungsabschnitt in einer Schaltungskammer angeordnet ist, die mit der vorderen Abdeckung 303 abgedichtet ist.
Zwischen einer Vorderseite und einer Rückseite des Messabschnitts 331 ist ein Hilfskanal vorgesehen, wobei ein erster Hilfskanal 305 durch die Zusammenarbeit mit der vorderen Abdeckung 303 und der hinteren Abdeckung 304 ausgebildet ist. Ein distaler Endabschnitt des Messabschnitts 331 ist mit einem Einlass 305a des ersten Hilfskanals zum Aufnehmen eines Teils des zu messenden Gases 30, wie z. B. der Einlassluft, in den ersten Hilfskanal 305 und einem Auslass 305b des ersten Hilfskanals zum Zurückleiten des zu messenden Gases 30 von dem ersten Hilfskanal 305 zu dem Hauptkanal 124 versehen. Ein Teil der Leiterplatte 400 steht in die Mitte des ersten Hilfskanals 305 vor, wobei ein Durchflussmengen-Messabschnitt 602 (siehe 3-1), der der Messabschnitt ist, an dem vorstehenden Abschnitt angeordnet ist, um eine Durchflussmenge des zu messenden Gases 30 zu messen.
In einem Zwischenabschnitt des Messabschnitts 331, der sich weiter als der erste Hilfskanal 305 zu dem Flansch 311 befindet, ist ein zweiter Hilfskanal 306 zum Aufnehmen eines Teils des zu messenden Gases, wie z. B. der Einlassluft, in eine Sensorkammer Rs vorgesehen. Der zweite Hilfskanal 306 ist durch die Zusammenarbeit mit dem Messabschnitt 331 und der hinteren Abdeckung 304 ausgebildet. Der zweite Hilfskanal 306 weist einen Einlass 306a des zweiten Hilfskanals, der in einer stromaufwärts gelegenen Seitenaußenwand 336 offen ist, um das zu messende Gas 30 aufzunehmen, und einen Auslass 306b des zweiten Hilfskanals, der in einer stromabwärts gelegenen Seitenaußenwand 338 offen ist, um das zu messende Gas 30 von dem zweiten Hilfskanal 306 zu dem Hauptkanal 124 zurückzuleiten, auf. Der zweite Hilfskanal 306 steht mit der auf der Seite der Rückseite des Messabschnitts 331 ausgebildeten Sensorkammer Rs in Verbindung. Ein Drucksensor und ein Feuchtigkeitssensor, die die auf der Rückseite der Leiterplatte 400 vorgesehenen Messabschnitte sind, sind in der Sensorkammer Rs vorgesehen.
Die auf der äußeren Struktur der Messvorrichtung 300 für physikalische Größen basierenden Wirkungen
In der Messvorrichtung 300 für physikalische Größen ist der Einlass 306a des zweiten Hilfskanals in dem Zwischenabschnitt des Messabschnitts 331 vorgesehen, der sich von dem Flansch 311 zu der Mitte des Hauptkanals 124 erstreckt, und ist der Einlass 305a des ersten Hilfskanals am distalen Endabschnitt des Messabschnitts 331 vorgesehen. Deshalb kann ein Gas in einem Abschnitt nah bei dem Mittenabschnitt des Hauptkanals 124, der von einer Innenwandfläche getrennt ist, anstatt von der Nähe der Innenwandfläche in den ersten Hilfskanal 305 und den zweiten Hilfskanal 306 aufgenommen werden. Deshalb kann die Messvorrichtung 300 für physikalische Größen eine physikalische Größe eines Gases in dem von der Innenwandfläche des Hauptkanals 124 getrennten Abschnitt messen und kann folglich einen Messfehler einer physikalischen Größe aufgrund der Wärme oder einer Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit in der Nähe der Innenwandfläche verringern.
Der Messabschnitt 331 weist eine lange Form auf, die sich entlang einer Achse von einer Außenwand des Hauptkanals 124 zu der Mitte erstreckt, wobei er aber eine schmale Form aufweist, weil eine Dickenbreite klein ist, wie in den 2-3 und 2-4 veranschaulicht ist. Mit anderen Worten, der Messabschnitt 331 der Messvorrichtung 300 für physikalische Größen weist in einer Vorderansicht eine im Wesentlichen rechteckige Form auf, weil eine Breite einer Seitenfläche von ihm klein ist. Folglich kann die Messvorrichtung 300 für physikalische Größen mit dem ausreichend langen ersten Hilfskanal 305 versehen sein und kann folglich den Fluidwiderstand bezüglich des zu messenden Gases 30 auf einen kleinen Wert verringern. Folglich kann die Messvorrichtung 300 für physikalische Größen eine Durchflussmenge des zu messenden Gases 30 mit einer hohen Genauigkeit messen, während der Fluidwiderstand auf einen kleinen Wert verringert ist.
Die Struktur und die Wirkung des Flanschs 311
In einer dem Hauptkanal 124 zugewandten Unterseite 312 sind in dem Flansch 311 mehrere Vertiefungen 313 vorgesehen, wobei sie folglich eine Wärmeübertragungsfläche mit dem Hauptkanal 124 verringern, so dass die Messvorrichtung 300 für physikalische Größen kaum durch die Wärme beeinflusst wird. In der Messvorrichtung 300 für physikalische Größen ist der Messabschnitt 331 durch ein in dem Hauptkanal 124 vorgesehenes Befestigungsloch in den Hauptkanal 124 eingesetzt, wobei folglich die Unterseite 312 des Flanschs 311 dem Hauptkanal 124 zugewandt ist. Der Hauptkanal 124 ist z. B. der Einlasskörper, wobei der Hauptkanal 124 oft auf einer hohen Temperatur aufrechterhalten wird. Im Gegensatz kann die Temperatur des Hauptkanals 124 zum Zeitpunkt des Startens in einem kalten Bereich beträchtlich tief sein. Falls ein Zustand hoher Temperatur oder tiefer Temperatur des Hauptkanals 124 die Messung verschiedener physikalischer Größen beeinflusst, verschlechtert sich die Messgenauigkeit. Der Flansch 311 weist die Vertiefungen 313 in der Unterseite 312 auf, wobei ein Raum zwischen der Unterseite 312, die dem Hauptkanal 124 zugewandt ist, und dem Hauptkanal 124 ausgebildet ist. Deshalb kann die Wärmeübertragung von dem Hauptkanal 124 zu der Messvorrichtung 300 für physikalische Größen verringert werden und kann folglich die Verschlechterung der Messgenauigkeit aufgrund der Wärme verhindert werden.
Die Schraubenlöcher 314 des Flanschs 311 werden verwendet, um die Messvorrichtung 300 für physikalische Größen an dem Hauptkanal 124 zu befestigen, wobei zwischen einer dem Hauptkanal 124 zugewandten Oberfläche um jedes der Schraubenlöcher 314 und dem Hauptkanal 124 ein Raum ausgebildet ist, so dass die dem Hauptkanal 124 zugewandte Oberfläche um jedes der Schraubenlöcher 314 von dem Hauptkanal 124 getrennt ist. In der oben beschriebenen Weise wird eine Struktur geschaffen, in der die Wärmeübertragung von dem Hauptkanal 124 zu der Messvorrichtung 300 für physikalische Größen verringert werden kann, wobei folglich eine Verschlechterung der Messgenauigkeit aufgrund der Wärme verhindert werden kann.
Die Struktur des äußeren Verbindungsabschnitts 321
Der äußere Verbindungsabschnitt 321 weist einen Verbinder 322 auf, der auf einer Oberseite des Flanschs 311 vorgesehen ist und von dem Flansch 311 zu einer stromabwärts gelegenen Seite der Strömungsrichtung des zu messenden Gases 30 vorsteht. Der Verbinder 322 ist mit einem Einsetzloch 322a versehen, in das ein Kommunikationskabel für die Verbindung mit der Steuervorrichtung 200 eingesetzt ist. Wie in 2-4 veranschaulicht ist, sind in dem Einsetzloch 322a vier äußere Anschlüsse 323 vorgesehen. Die äußeren Anschlüsse 323 sind Anschlüsse zum Ausgeben von Informationen hinsichtlich einer physikalischen Größe, die ein Messergebnis in der Messvorrichtung 300 für physikalische Größen ist, und Leistungsversorgungsanschlüsse zum Zuführen von Gleichstromleistung zum Betreiben der Messvorrichtung 300 für physikalische Größen.
Der Verbinder 322 weist eine Form auf, die von dem Flansch 311 in der Strömungsrichtung des zu messenden Gases 30 zu der stromabwärts gelegenen Seite vorsteht, und ist von der stromabwärts gelegenen Seite zu der stromaufwärts gelegenen Seite in der Strömungsrichtung eingesetzt, wobei er aber nicht auf diese Form eingeschränkt ist und z. B. eine Form aufweisen kann, die von der Oberseite des Flanschs 311 vertikal vorsteht und in einer Erstreckungsrichtung des Messabschnitts 311 eingesetzt ist, und verschiedene Modifikationen abdecken kann.
Die gesamte Struktur und die Wirkungen des Gehäuses 302
Die gesamte Struktur des Gehäuses 302
Als Nächstes wird die gesamte Struktur des Gehäuses 302 unter Bezugnahme auf die 3-1 bis 3-5 beschrieben. Die 3-1 bis 3-5 sind graphische Darstellungen, die einen Zustand des Gehäuses 302 veranschaulichten, in dem die vordere Abdeckung 303 und die hintere Abdeckung 304 von der Messvorrichtung 300 für physikalische Größen abgenommen sind, wobei 3-1 eine Vorderansicht des Gehäuses 302 ist, 3-2 eine Rückansicht des Gehäuses 302, 3-3 eine rechte Seitenansicht des Gehäuses 302 ist, 3-4 eine linke Seitenansicht des Gehäuses 302 ist und 3-5 eine entlang der Linie A-A in 3-1 genommene Schnittansicht ist.
Das Gehäuse 302 weist eine Struktur auf, in der sich der Messabschnitt 331 von dem Flansch 311 zu der Mitte des Hauptkanals 124 erstreckt. Die Leiterplatte 400 wird an einer basalen Stirnseite des Messabschnitts 331 durch Umspritzen gebildet. Die Leiterplatte 400 ist an einer Zwischenposition zwischen der Vorderseite und der Rückseite des Messabschnitts 331 parallel entlang und zu den Oberflächen des Messabschnitts 331 angeordnet und ist einteilig in dem Gehäuse 302 geformt, um die basale Stirnseite des Messabschnitts 331 in einer Dickenrichtung in eine Seite und die andere Seite aufzuteilen.
Eine Schaltungskammer Rc, in der der Schaltungsabschnitt der Leiterplatte 400 gelagert ist, ist auf der Seite der Vorderseite des Messabschnitts 331 ausgebildet, wobei die Sensorkammer Rs, in der ein Drucksensor 421 und ein Feuchtigkeitssensor 422 gelagert sind, auf der Seite ihrer Rückseite ausgebildet ist. Die Schaltungskammer Rc ist durch das Befestigen der vorderen Abdeckung 303 an dem Gehäuse 302 verschlossen und ist von der Außenseite vollständig isoliert. Andererseits werden der zweite Hilfskanal 306 und die Sensorkammer Rs, die ein Innenraum ist, der über den zweiten Hilfskanal 306 mit der Außenseite des Messabschnitts 311 in Verbindung steht, durch das Befestigen der hinteren Abdeckung 304 an dem Gehäuse 302 gebildet. Ein Abschnitt der Leiterplatte 400 (ein Vorsprungabschnitt 403) steht von einer Trennwand 335, die den Messabschnitt 331 in die Schaltungskammer Rc und den ersten Hilfskanal 305 aufteilt, in den ersten Hilfskanal 305 vor, wobei der Durchflussmengen-Messabschnitt 602 an einer Messkanaloberfläche 430 des Vorsprungabschnitts vorgesehen ist.
Die Struktur einer Hilfskanalnut
Die Hilfskanalnuten zum Bilden des ersten Hilfskanals 305 sind in der distalen Stirnseite des Messabschnitts 331 in einer Längenrichtung vorgesehen. Die Hilfskanalnuten zum Bilden des ersten Hilfskanals 305 weisen eine Vorderseiten-Hilfskanalnut 332, die in 3-1 veranschaulicht ist, und eine Rückseiten-Hilfskanalnut 334, die in 3-2 veranschaulicht ist, auf. Wie in 3-1 veranschaulicht ist, ist die Vorderseiten-Hilfskanalnut 332 von dem Auslass 305b des ersten Hilfskanals, der in der stromabwärts gelegenen Seitenaußenwand 338 des Messabschnitts 331 zu der stromaufwärts gelegenen Seitenaußenwand 336 offen ist, zu der Seite des Flanschs 311, die die distale Stirnseite des Messabschnitts 331 ist, allmählich gebogen, wobei sie mit einem Öffnungsabschnitt 333 in Verbindung steht, der an einer Position in der Nähe der stromaufwärts gelegenen Seitenaußenwand 336 in der Dickenrichtung den Messabschnitt 331 durchdringt. Der Öffnungsabschnitt 333 ist entlang der Strömungsrichtung des zu messenden Gases 30 des Hauptkanals 124 ausgebildet, so dass er sich von der stromaufwärts gelegenen Seitenaußenwand 336 zu der stromabwärts gelegenen Seitenaußenwand 338 erstreckt.
Wie in 3-2 veranschaulicht ist, ist die Rückseiten-Hilfskanalnut 334 an einer Zwischenposition zwischen der stromaufwärts gelegenen Seitenaußenwand 336 und der stromabwärts gelegenen Seitenaußenwand 338 von der stromaufwärts gelegenen Seitenaußenwand 336 zu der stromabwärts gelegenen Seitenaußenwand 338 in zwei Wege aufgeteilt, wobei sich ein Weg als ein Ausströmkanal linear erstreckt und in einer Ausströmöffnung 305c der stromabwärts gelegenen Seitenaußenwand 338 offen ist, während der andere Weg zu der Seite des Flanschs 311 allmählich gebogen ist, die die basale Stirnseite des Messabschnitts 331 zu der stromabwärts gelegenen Seitenaußenwand 338 ist, und an einer Position in der Nähe der stromabwärts gelegenen Seitenaußenwand 338 mit dem Öffnungsabschnitt 333 in Verbindung steht.
Die Rückseiten-Hilfskanalnut 334 bildet eine Einlassnut, durch die das zu messende Gas 30 von dem Hauptkanal 124 strömt, während die Vorderseiten-Hilfskanalnut 332 eine Auslassnut bildet, durch die das von der Rückseiten-Hilfskanalnut 334 aufgenommene zu messende Gas 30 zu dem Hauptkanal 124 zurückgeleitet wird. Weil die Vorderseiten-Hilfskanalnut 332 und die Rückseiten-Hilfskanalnut 334 an dem distalen Endabschnitt des Gehäuses 302 vorgesehen sind, kann das Gas in einem von der Innenwandfläche des Hauptkanals 124 getrennten Abschnitt, d. h., das durch einen Abschnitt nah an dem Mittenabschnitt des Hauptkanals 124 strömende Gas, als das zu messende Gas 30 aufgenommen werden. Ein in der Nähe der Innenwandfläche des Hauptkanals 124 strömendes Gas neigt dazu, eine Temperatur aufzuweisen, die aufgrund des Einflusses der Temperatur der Wandfläche des Hauptkanals 124 von einer Durchschnittstemperatur der durch den Hauptkanal 124 strömenden Gase, wie z. B. der Einlassluft 20, verschieden ist. Ein in der Nähe der Innenwandfläche des Hauptkanals 124 strömendes Gas neigt dazu, eine Strömungsgeschwindigkeit aufzuweisen, die geringer als eine durchschnittliche Strömungsgeschwindigkeit des durch den Hauptkanal 124 strömenden Gases ist. Die Messvorrichtung 300 für physikalische Größen des Beispiels wird dadurch kaum beeinflusst, wobei es folglich möglich ist, eine Verschlechterung der Messgenauigkeit zu verhindern.
Wie in 3-2 veranschaulicht ist, wird ein Anteil des zu messenden Gases 30, das durch den Hauptkanal 124 strömt, von dem Einlass 305a des ersten Hilfskanals in die Rückseiten-Hilfskanalnut 334 aufgenommen, wobei er durch die Rückseiten-Hilfskanalnut 334 strömt. Eine in dem zu messenden Gas 30 enthaltene Fremdsubstanz, die eine große Masse aufweist, strömt zusammen mit dem Anteil des zu messenden Gases in den Ausströmkanal, der sich linear von dem Abzweig erstreckt, und wird von der Ausströmöffnung 305c der stromabwärts gelegenen Seitenaußenwand 338 zu dem Hauptkanal 124 abgelassen.
Die Rückseiten-Hilfskanalnut 334 weist eine Form auf, die allmählich vertieft ist, wobei folglich das zu messende Gas 30 allmählich zu der Vorderseite des Messabschnitts 331 bewegt wird, während es entlang der Rückseiten-Hilfskanalnut 334 strömt. Insbesondere ist die Rückseiten-Hilfskanalnut 334 mit einem steilen Abschnitt 334a versehen, der sich vor dem Öffnungsabschnitt 333 schnell vertieft, wobei folglich ein Anteil der Luft, der eine kleine Masse aufweist, entlang dem steilen Abschnitt 334a bewegt wird, so dass er durch die Seite der Messkanaloberfläche 430 der Leiterplatte 400 in dem Öffnungsabschnitt 333 strömt. Andererseits ändert eine Fremdsubstanz, die eine große Masse aufweist, kaum ihre Bahn, wobei sie folglich durch die Seite der Rückseite 431 der Messkanalfläche strömt.
Wie in 3-1 veranschaulicht ist, strömt das zu der Vorderseite in dem Öffnungsabschnitt 333 bewegte zu messende Gas 30 entlang der Messkanalfläche 430 der Leiterplatte, wobei mit ihm eine Wärmeübertragung mit dem an der Messkanalfläche 430 vorgesehenen Durchflussmengen-Messabschnitt 602 veranlasst wird und folglich eine Durchflussmenge gemessen wird. Die Luft, die von dem Öffnungsabschnitt 333 in die Vorderseiten-Hilfskanalnut 332 strömt, strömt entlang der Vorderseiten-Hilfskanalnut 332 und wird von dem Auslass 305b des ersten Hilfskanals, der in der stromabwärts gelegenen Seitenaußenwand 338 offen ist, zu dem Hauptkanal 124 abgelassen.
Eine Substanz mit einer großen Masse, wie z. B. ein mit dem zu messenden Gas 30 gemischter Abfallstoff, weist eine große Trägheitskraft auf, wobei sie folglich ihre Bahn in einer Tiefenrichtung der Nut entlang einer Oberfläche eines Abschnitts des steilen Abschnitts 334, an dem die Tiefe der Nut steil zunimmt, kaum schnell ändert. Folglich wird eine Fremdsubstanz mit einer großen Masse zu der Seite der Rückseite 431 der Messkanalfläche bewegt, wobei folglich verhindert werden kann, dass die Fremdsubstanz in der Nähe des Durchflussmengen-Messabschnitts 602 vorbeigeht. In dem vorliegenden Beispiel ist das meiste der Fremdsubstanzen, die eine große Masse aufweisen, mit Ausnahme eines Gases konfiguriert, um durch die Rückseite 431 der Messkanalfläche, die eine Rückseite der Messkanalfläche 430 ist, hindurchzugehen, wobei es folglich möglich ist, den Einfluss einer Verunreinigung aufgrund einer Fremdsubstanz, wie z. B. Öl, Kohlenstoff oder Abfallstoff, zu verringern und folglich eine Verschlechterung der Messgenauigkeit zu verhindern. Mit anderen Worten, die Form ist so ausgebildet, dass sich eine Bahn des zu messenden Gases 30 entlang einer Achse, die die Strömungsachse des Hauptkanals 124 kreuzt, schnell ändert, wobei es folglich möglich ist, den Einfluss einer mit dem zu messenden Gas 30 gemischten Fremdsubstanz zu verringern.
Die Strukturen und die Wirkungen des zweiten Hilfskanals und der Sensorkammer
Der zweite Hilfskanal 306 ist von dem Einlass 306a des zweiten Hilfskanals zu dem Auslass 306b des zweiten Hilfskanals parallel zu dem Flansch 311 entlang der Strömungsrichtung des zu messenden Gases 30 linear ausgebildet. Der Einlass 306a des zweiten Hilfskanals wird durch das Einkerben eines Abschnitts der stromaufwärts gelegenen Seitenaußenwand 336 gebildet, während der Auslass 306b des zweiten Hilfskanals durch das Einkerben eines Abschnitts der stromabwärts gelegenen Seitenaußenwand 338 gebildet wird. Wie in 3-3 veranschaulicht ist, werden spezifisch der Einlass und der Auslass des zweiten Hilfskanals durch das Einkerben eines Abschnitts der stromaufwärts gelegenen Seitenaußenwand 336 und eines Abschnitts der stromabwärts gelegenen Seitenaußenwand 338 von der Seite der Rückseite des Messabschnitts 331 an einer Position gebildet, die zu und entlang einer Oberseite der Trennwand 335 weitergeht. Der Einlass 306a des zweiten Hilfskanals und der Auslass 306b des zweiten Hilfskanals sind bis zu einer Tiefenposition eingekerbt, die zu der Rückseite der Leiterplatte 400 koplanar ist. Der zweite Hilfskanal 306 ist ein Durchgang, durch den das zu messende Gas 30 entlang einer Rückseite des Leiterplattenhauptkörpers 401 der Leiterplatte 400 vorbeigeht, und funktioniert folglich als ein Kühlkanal zum Kühlen des Leiterplattenhauptkörpers 401. Die Leiterplatte 400, wie z. B. eine LSI oder ein Mikrocomputer, hält oft die Wärme, wobei eine derartige Wärme zu der Rückseite des Leiterplattenhauptkörpers 401 übertragen werden kann, um durch das durch den zweiten Hilfskanal 306 hindurchgehende zu messende Gas 30 abgeleitet zu werden.
Die Sensorkammer Rs ist weiter zu der basalen Stirnseite des Messabschnitts 331 als der zweite Hilfskanal 306 vorgesehen. Ein Anteil des zu messenden Gases 30, der von dem Einlass 306a des zweiten Hilfskanals in den zweiten Hilfskanal 306 geströmt ist, strömt in die Sensorkammer Rs, wobei folglich sein Druck und seine relative Feuchtigkeit durch den Drucksensor 421 bzw. den Feuchtigkeitssensor 422 in der Sensorkammer Rs gemessen werden. Die Sensorkammer Rs ist weiter zu der basalen Stirnseite des Messabschnitts 331 als der zweite Hilfskanal 306 angeordnet, wobei es folglich möglich ist, den Einfluss des dynamischen Drucks des zu messenden Gases 30, das durch den zweiten Hilfskanal 306 hindurchgeht, zu verringern. Deshalb ist es möglich, die Messgenauigkeit des Drucksensors 421 in der Sensorkammer Rs zu verbessern.
Weil die Sensorkammer Rs weiter zur basalen Stirnseite des Messabschnitts 331 als der zweite Hilfskanal 306 angeordnet ist, ist es z. B. in einem Fall, in dem die distale Stirnseite des Messabschnitts 331 an dem Einlasskanal befestigt ist, so dass sie abwärts gerichtet ist, möglich, es zu verhindern, dass Verunreinigungen oder Wassertropfen, die zusammen mit dem zu messenden Gas 30 in den zweiten Hilfskanal 306 strömen, an dem Drucksensor 421 oder dem Feuchtigkeitssensor 422, der an seiner stromabwärts gelegenen Seite angeordnet ist, anhaften.
Weil insbesondere in dem vorliegenden Beispiel in der Sensorkammer Rs der Drucksensor 421 mit einem relativ großen Äußeren auf der stromaufwärts gelegenen Seite angeordnet ist und der Feuchtigkeitssensor 422 mit einem relativ kleinen Äußeren auf der stromabwärts gelegenen Seite des Drucksensors 421 angeordnet ist, haften die Verunreinigungen oder Wassertropfen, die zusammen mit dem zu messenden Gas 30 in den zweiten Hilfskanal strömen, an dem Drucksensor 421 an, wobei verhindert wird, dass sie an dem Feuchtigkeitssensor 422 anhaften. Deshalb ist es möglich, den Feuchtigkeitssensor 422 mit einer geringen Beständigkeit gegen Verunreinigungen oder Wassertropfen zu schützen.
Der Drucksensor 421 und der Feuchtigkeitssensor 422 werden im Vergleich zu dem Durchflussmengen-Messabschnitt 602 kaum durch die Strömung des zu messenden Gases 30 beeinflusst, wobei insbesondere der Feuchtigkeitssensor 422 nur einen Diffusionspegel der Feuchtigkeit in dem zu messenden Gas 30 sicherstellen muss und folglich in der Sensorkammer Rs dem linearen zweiten Hilfskanal 306 benachbart vorgesehen sein kann. Im Gegensatz ist hinsichtlich des Durchflussmengen-Messabschnitts 602 eine bestimmte Strömungsgeschwindigkeit oder mehr erforderlich, ist es notwendig, Staub und Verunreinigungen fernzuhalten, und ist es außerdem erforderlich, den Einfluss der Pulsation zu berücksichtigen. Deshalb ist der Durchflussmengen-Messabschnitt 602 in dem ersten Hilfskanal 305 vorgesehen, der eine in einer Schleifenform zirkulierende Form aufweist.
Die 4-1 und 4-2 sind eine graphische Darstellung, die eine weitere Form des zweiten Hilfskanals veranschaulicht. In dieser Form ist ein Durchgangsloch 337 in der stromaufwärts gelegenen Seitenaußenwand 336 und der stromabwärts gelegenen Seitenaußenwand 338 vorgesehen, um den Einlass 306a des zweiten Hilfskanals und den Auslass 306b des zweiten Hilfskanals zu bilden, anstatt die stromaufwärts gelegene Seitenaußenwand 336 und die stromabwärts gelegene Seitenaußenwand 338 einzukerben. In einem Fall, in dem der Einlass 306a des zweiten Hilfskanals und der Auslass 306b des zweiten Hilfskanals durch das Einkerben der stromaufwärts gelegenen Seitenaußenwand 336 bzw. der stromabwärts gelegenen Seitenaußenwand 338 wie in dem oben beschriebenen zweiten Hilfskanal, der in den 3-2 bis 3-5 veranschaulicht ist, gebildet werden, sind eine Breite der stromaufwärts gelegenen Seitenaußenwand 336 und eine Breite der stromabwärts gelegenen Seitenaußenwand 338 an diesen Positionen lokal verringert, wobei es folglich die Sorge gibt, dass der Messabschnitt 331 in einer im Wesentlichen C-Form mit den Kerben als die Anfangspunkte aufgrund des Thermoformens beim Formen verzerrt werden kann. Gemäß dieser Form ist anstelle der Kerben das Durchgangsloch vorgesehen, wobei es folglich möglich ist, es zu verhindern, dass der Messabschnitt 331 in einer im Wesentlichen C-Form gebogen ist. Deshalb ist es möglich, es zu verhindern, dass die Messgenauigkeit durch eine Änderung einer Position oder einer Richtung des Messabschnitts für das zu messende Gas 30 aufgrund der Verzerrung des Gehäuses 302 beeinflusst wird, und folglich eine normal konstante Messgenauigkeit ohne einen einzelnen Unterschied sicherzustellen.
Die 8-1, 8-2 und 8-3 sind graphische Darstellungen, die eine noch weitere Form des zweiten Hilfskanals veranschaulichen.
Eine Trennwand zur Trennung in den zweiten Hilfskanal 306 und die Sensorkammer Rs kann an der hinteren Abdeckung 304 vorgesehen sein. Gemäß dieser Konfiguration kann veranlasst werden, dass das zu messende Gas 30 von dem zweiten Hilfskanal 306 indirekt in die Sensorkammer Rs strömt, so dass der Einfluss des dynamischen Drucks auf den Drucksensor, wobei es folglich möglich ist, es zu verhindern, dass die Verunreinigungen oder die Wassertropfen an dem Feuchtigkeitssensor anhaften.
In dem in 8-1 veranschaulichten Beispiel sind zwei Drucksensoren 421A und 421B vorgesehen, so dass sie in einer Linie entlang dem zweiten Hilfskanal 306 angeordnet sind, wobei ein einziger Feuchtigkeitssensor 422 auf deren stromabwärts gelegener Seite in der Sensorkammer Rs vorgesehen ist. Die Trennwände 352A und 352B sind an der hinteren Abdeckung 304 vorgesehen und durch das Befestigen der hinteren Abdeckung 304 an dem Gehäuse 302 angeordnet, so dass sie sich zwischen dem zweiten Hilfskanal 306 und der Sensorkammer Rs erstrecken. Spezifisch ist die Trennwand 352A zwischen dem Drucksensor auf der stromaufwärts gelegenen Seite und der stromaufwärts gelegenen Wand der Sensorkammer Rs angeordnet, während die Trennwand 352B entlang dem Feuchtigkeitssensor zwischen dem Drucksensor auf der stromabwärts gelegenen Seite und einer stromabwärts gelegenen Wand der Sensorkammer Rs angeordnet ist.
In dem in 8-2 veranschaulichten Beispiel ist nur der Drucksensor 421B auf der stromabwärts gelegenen Seite vorgesehen, ist der Drucksensor 421A auf der stromaufwärts gelegenen Seite weggelassen und ist folglich eine Trennwand 352C verlängert. Eine Trennwand 352D auf der stromabwärts gelegenen Seite ist entlang dem Feuchtigkeitssensor zwischen dem Drucksensor auf der stromabwärts gelegenen Seite und einer stromabwärts gelegenen Wand der Sensorkammer Rs in der gleichen Weise wie die Trennwand 352B in 8-1 angeordnet. Deshalb verhindern die Trennwände 352A und 352C, dass das zu messende Gas 30 mit dem Drucksensor in direkten Kontakt kommt, wobei sie folglich den Einfluss des dynamischen Drucks verringern können. Die Trennwände 352B und 352D können verhindern, dass Verunreinigungen oder Wassertropfen an dem Feuchtigkeitssensor anhaften.
In dem in 8-3 veranschaulichten Beispiel sind beide der zwei Drucksensoren 421A und 421B weggelassen und ist nur ein einziger Feuchtigkeitssensor 422 in der Sensorkammer Rs vorgesehen. Eine Trennwand 352E auf der stromaufwärts gelegenen Seite weist eine im Wesentlichen L-Form auf, die sich von der stromaufwärts gelegenen Wand der Sensorkammer Rs zu einer stromaufwärts gelegenen Position des Feuchtigkeitssensors zwischen dem zweiten Hilfskanal 306 und der Sensorkammer Rs erstreckt und an einem stromabwärts gelegenen Ende gebogen ist, so dass sie der stromaufwärts gelegenen Seite des Feuchtigkeitssensors zugewandt ist. Eine Trennwand 352F ist entlang dem Feuchtigkeitssensor zwischen dem Drucksensor auf der stromabwärts gelegenen Seite und der stromabwärts gelegenen Wand der Sensorkammer Rs in der gleichen Weise wie die Trennwände 352B und 352D angeordnet. Deshalb kann die Trennwand 352E verhindern, dass in dem zu messenden Gas 30, das durch den zweiten Hilfskanal 306 hindurchgeht, enthaltene Verunreinigungen oder Wassertropfen zu dem Feuchtigkeitssensor bewegt werden, und folglich den Feuchtigkeitssensor vor derartigen Verunreinigungen oder dergleichen schützen.
Die Formen und Wirkungen der vorderen Abdeckung 303 und der hinteren Abdeckung 304
5 ist eine graphische Darstellung, die ein Äußeres der vorderen Abdeckung 303 veranschaulicht, wobei 5(a) eine Vorderansicht ist und 5(b) eine entlang der Linie B-B in 5(a) genommene Schnittansicht ist. 6 ist eine graphische Darstellung, die ein Äußeres der hinteren Abdeckung 304 veranschaulicht, wobei 6(a) eine Vorderansicht ist und 6(b) eine entlang der Linie B-B in 6(a) genommene Schnittansicht ist.
In den 5 und 6 bildet die vordere Abdeckung 303 oder die hintere Abdeckung 304 den ersten Hilfskanal 305 durch das Verschließen der Vorderseiten-Hilfskanalnut 332 und der Rückseiten-Hilfskanalnut 334 des Gehäuses 302. Die vordere Abdeckung 303 bildet die geschlossene Schaltungskammer Rc, während die hintere Abdeckung 304 den zweiten Hilfskanal 306 und die Sensorkammer Rs, die mit dem zweiten Hilfskanal 306 in Verbindung steht, durch das Verschließen eines ausgesparten Abschnitts des Messabschnitts 331 auf der Seite der Rückseite bildet.
Die vordere Abdeckung 303 ist an einer Position, die dem Durchflussmengen-Messabschnitt 602 zugewandt ist, mit einem Vorsprungabschnitt 356 versehen und wird verwendet, um eine Sperre mit der Messkanalfläche 430 zu bilden. Folglich ist es erwünscht, dass die Formungsgenauigkeit hoch ist. Die vordere Abdeckung 303 oder die hintere Abdeckung 304 wird durch einen Harzformungsprozess gebildet, bei dem ein wärmeaushärtendes Harz in eine Metallform gespritzt wird, und kann mit einer hohen Formungsgenauigkeit gebildet werden.
In der vorderen Abdeckung 303 und der hinteren Abdeckung 304 sind mehrere Befestigungslöcher 351 vorgesehen, in die mehrere Befestigungsstifte 350, die von dem Messabschnitt 331 vorstehen, eingesetzt sind. Die vordere Abdeckung 303 und die hintere Abdeckung 304 sind an der Vorderseite bzw. der Rückseite des Messabschnitts 331 befestigt, wobei in diesem Fall die Befestigungsstifte 350 in die Befestigungslöcher 351 eingesetzt sind, so dass die Positionierung ausgeführt ist. Die vordere Abdeckung und die hintere Abdeckung werden durch Laserschweißen oder dergleichen, das entlang der Ränder der Vorderseiten-Hilfskanalnut 332 und der Rückseiten-Hilfskanalnut 334 ausgeführt wird, miteinander verbunden und werden ähnlich durch Laserschweißen oder dergleichen, das entlang der Ränder der Schaltungskammer Rc und der Sensorkammer Rs ausgeführt wird, miteinander verbunden.
Die Befestigungsstruktur der Leiterplatte 400 an dem Gehäuse 302 und die Wirkungen
Als Nächstes wird eine Beschreibung eines Harzformungsprozesses zum Befestigen der Leiterplatte 400 an dem Gehäuse 302 gegeben. Die Leiterplatte 400 wird mit dem Gehäuse 302 einteilig geformt, so dass der Durchflussmengen-Messabschnitt 602 der Leiterplatte 400 an einem vorgegebenen Ort der Hilfskanalnut, die den Hilfskanal bildet, in dem vorliegenden Beispiel z. B. in dem Öffnungsabschnitt 333, der die Vorderseiten-Hilfskanalnut 332 mit der Rückseiten-Hilfskanalnut 134 verbindet, angeordnet ist.
Die Abschnitte, die einen äußeren Umfangsrand des Basisabschnitts 402 der Leiterplatte 400 unter Verwendung einer Harzform in dem Gehäuse 302 vergraben und an dem Gehäuse 302 befestigen, sind an dem Messabschnitt 331 des Gehäuses 302 als die Befestigungsabschnitte 372 und 373 vorgesehen. Die Befestigungsabschnitte 372 und 373 befestigen den äußeren Umfangsrand des Basisabschnitts 402 der Leiterplatte 400 durch das Anordnen des äußeren Umfangsrandes dazwischen.
Das Gehäuse 302 wird in dem Harzformungsprozess hergestellt. In diesem Harzformungsprozess wird die Leiterplatte 400 in einem Harz des Gehäuses 302 eingebettet und mit einer Harzform an der Innenseite des Gehäuses 302 befestigt. In der oben beschriebenen Weise ist es möglich, eine Positionsbeziehung oder eine Richtungsbeziehung, die eine Beziehung zwischen den Formen der Hilfskanäle, z. B. der Vorderseiten-Hilfskanalnut 332 und der Rückseiten-Hilfskanalnut 334, ist, zum Messen einer Durchflussmenge durch die Wärmeübertragung zwischen dem Durchflussmengen-Messabschnitt 602 und dem zu messenden Gas 30 mit einer beträchtlich hohen Genauigkeit aufrechtzuerhalten und folglich einen Fehler oder eine Variation, die in jeder Leiterplatte 400 auftritt, auf einen sehr kleinen Wert zu verringern. Im Ergebnis ist es möglich, die Messgenauigkeit der Leiterplatte 400 beträchtlich zu verbessern. Es ist z. B. möglich, die Messgenauigkeit im Vergleich zu einem Verfahren, bei dem die Befestigung unter Verwendung eines Klebstoffs ausgeführt wird, im Stand der Technik beachtlich zu verbessern.
Es besteht die Tendenz, dass die Messvorrichtung 300 für physikalische Größen durch Massenproduktion hergestellt wird, wobei es folglich eine Grenze der genauen Messung und der Verbesserung der Messgenauigkeit bei dem Befestigungsverfahren unter Verwendung eines Klebstoffs gibt. Weil jedoch wie in dem vorliegenden Beispiel in dem Harzformungsprozess zum Bilden der Hilfskanäle, durch die das zu messende Gas 30 strömt, die Hilfskanäle gebildet werden und die Leiterplatte 400 außerdem befestigt wird, ist es möglich, eine Variation der Messgenauigkeit beträchtlich zu verringern und folglich die Messgenauigkeit in jeder Messvorrichtung 300 für physikalische Größen beträchtlich zu verbessern.
Die Leiterplatte 400 kann z. B., wenn sie weiter mit dem in den 3-1 bis 3-5 veranschaulichten Beispiel beschrieben wird, an dem Gehäuse 302 befestigt sein, so dass eine Beziehung zwischen der Vorderseiten-Hilfskanalnut 332, der Rückseiten-Hilfskanalnut 334 und dem Durchflussmengen-Messabschnitt 602 eine definierte Beziehung ist. Folglich kann in jeder der Messvorrichtungen 300 für physikalische Größen, die serienmäßig hergestellt werden, eine Positionsbeziehung zwischen dem Durchflussmengen-Messabschnitt 602 jeder Leiterplatte 400 und dem ersten Hilfskanal 305 oder eine Beziehung zwischen den Formen mit einer beträchtlich hohen Genauigkeit normal erhalten werden.
Weil der erste Hilfskanal 305, an und in dem der Durchflussmengen-Messabschnitt 602 der Leiterplatte 400 befestigt und angeordnet ist, z. B. unter Verwendung der Vorderseiten-Hilfskanalnut 332 und der Rückseiten-Hilfskanalnut 334 mit einer beträchtlich hohen Genauigkeit gebildet wird, ist die Arbeit des Bildens des ersten Hilfskanals 305 unter Verwendung der Hilfskanalnuten 332 und 334 eine Arbeit des Abdeckens beider Seiten des Gehäuses 302 mit der vorderen Abdeckung 303 und der hinteren Abdeckung 304. Diese Arbeit ist sehr einfach, wobei es folglich ein Arbeitsprozess ist, in dem es wenige Faktoren gibt, um die Messgenauigkeit zu verringern. Die vordere Abdeckung 303 und die hintere Abdeckung 304 werden in dem Harzformungsprozess gebildet, bei dem die Formungsgenauigkeit hoch ist. Deshalb können die Hilfskanäle, die vorgesehen sind, so dass sie eine definierte Beziehung mit dem Durchflussmengen-Messabschnitt 602 der Leiterplatte 400 aufweisen, mit hoher Genauigkeit gebildet werden. Gemäß diesem Verfahren ist es möglich, zusätzlich zu der Verbesserung der Messgenauigkeit eine hohe Produktivität zu erreichen.
Im Gegensatz wird im Stand der Technik ein Hilfskanal hergestellt, wobei dann ein Messabschnitt über einen Klebstoff an den Hilfskanal geklebt wird, so dass ein Wärmeflussmesser hergestellt wird. In einem Verfahren unter Verwendung eines Klebstoffs, wie es oben erwähnt worden ist, ist eine Variation einer Dicke eines Klebstoffs groß, wobei eine Haftposition oder ein Haftwinkel in jedem Produkt variiert. Folglich gibt es eine Grenze beim Vergrößern der Messgenauigkeit. In einem Fall, in dem eine derartige Arbeit in einem Massenproduktionsprozess ausgeführt wird, ist es beträchtlich schwierig, die Messgenauigkeit verbessern.
In dem Beispiel der vorliegenden Erfindung ist die Leiterplatte 400 über eine Harzform befestigt, wobei die Hilfskanalnuten zum Bilden des ersten Hilfskanals 305 unter Verwendung der Harzform gebildet werden. In der oben beschriebenen Weise ist es mit einer beträchtlich hohen Genauigkeit möglich, die Formen der Hilfskanalnuten zu bilden und den Durchflussmengen-Messabschnitt 602 an den Hilfskanalnuten zu befestigen.
Ein auf die Messung einer Durchflussmenge bezogener Abschnitt, z. B. der Durchflussmengen-Messabschnitt 602, oder die Messkanalfläche 430, an der der Durchflussmengen-Messabschnitt 602 befestigt ist, ist an der Vorderseite der Leiterplatte 400 vorgesehen. Der Durchflussmengen-Messabschnitt 602 und die Messkanalfläche 430 sind von der Harzformung des Gehäuses 302 freiliegend. Mit anderen Worten, der Durchflussmengen-Messabschnitt 602 und die Messkanalfläche 430 werden bei der Harzformung des Gehäuses 302 nicht abgedeckt. Der Durchflussmengen-Messabschnitt 602 oder die Messkanalfläche 430 der Leiterplatte 400 wird verwendet, ohne nach der Harzformung des Gehäuses 302 geändert zu werden, und wird verwendet, um eine Durchflussmenge in der Messvorrichtung 300 für physikalische Größen zu messen. Die Messgenauigkeit wird in der oben beschriebenen Weise verbessert.
In dem Beispiel der vorliegenden Erfindung kann die Leiterplatte 400 zuverlässig an dem Gehäuse 302 befestigt werden, weil die Leiterplatte 400 einteilig in das Gehäuse 302 geformt wird und folglich die Leiterplatte 400 an dem Gehäuse 302, das den ersten Hilfskanal 305 aufweist, befestigt wird. Weil insbesondere der Vorsprungabschnitt 403 der Leiterplatte 400 konfiguriert ist, so dass er durch die Trennwand 335 zu dem ersten Hilfskanal 305 vorsteht, ist die Abdichtung zwischen dem ersten Hilfskanal 305 und der Schaltungskammer Rc hoch, wobei verhindert werden kann, dass das zu messende Gas 30 aus dem ersten Hilfskanal 305 in die Schaltungskammer Rc entweicht, wobei es folglich möglich ist, zu verhindern, dass die Schaltungskomponenten oder die Verdrahtungen der Leiterplatte 400 aufgrund des Kontakts mit dem zu messenden Gas 30 korrodieren.
Die Struktur und die Wirkung des Anschlussverbindungsabschnitts 320
Als Nächstes wird eine Beschreibung einer Struktur eines Anschlussverbindungsabschnitts bezüglich der 10-1 bis 10-4 gegeben. 10-1 ist eine graphische Darstellung zum Erklären einer Struktur des Anschlussverbindungsabschnitts, 10-2 ist eine graphische Darstellung zum Erklären einer Struktur des Anschlussverbindungsabschnitts, 10-3 ist eine entlang der Linie F-F in 10-1 genommene Schnittansicht und 10-4 ist eine entlang der Linie G-G in 10-2 genommene Schnittansicht.
Der Anschlussverbindungsabschnitt 320 weist eine Konfiguration auf, bei der die inneren Endabschnitte 361 der äußeren Anschlüsse 323 über Golddrähte 413 mit den Verbindungsanschlüssen 412 der Leiterplatte 400 verbunden sind. Wie in 10-1 veranschaulicht ist, stehen die inneren Endabschnitte 361 der jeweiligen äußeren Anschlüsse 323 von der Seite des Flanschs 311 in die Schaltungskammer Rc vor, wobei sie angeordnet sind, so dass sie in Übereinstimmung mit den Positionen der Verbindungsanschlüsse 412 der Leiterplatte 400 mit einer vorgegebenen Lücke angeordnet sind.
Die inneren Endabschnitte 361 sind an Positionen angeordnet, die im Wesentlichen mit der Vorderseite der Leiterplatte 400 koplanar sind, wie in 10-3 veranschaulicht ist. Ein vorderes Ende von ihnen ist in einer im Wesentlichen L-Form von der Vorderseite des Messabschnitts 331 zu dessen Rückseite gebogen und steht zu der Rückseite des Messabschnitts 331 vor. Wie in 10-4(a) veranschaulicht ist, sind die vorderen Enden der inneren Endabschnitte 361 mit einem Verbindungsabschnitt 365 verbunden, wobei der Verbindungsabschnitt 365 nach dem Formen abgeschnitten wird, wie in 10-4(b) veranschaulicht ist, wobei folglich die vorderen Enden in einzelne Abschnitte unterteilt sind.
Jeder innere Endabschnitt 361 ist über eine Harzform an dem Gehäuse 302 befestigt, so dass die inneren Endabschnitte 361 und die Leiterplatte 400 in einem Formungsprozess koplanar zueinander sind. Die jeweiligen inneren Endabschnitte 361 werden in dem Harzformungsprozess in einem Zustand, in dem sie über den Verbindungsabschnitt 365 einteilig miteinander verbunden sind, an dem Gehäuse 302 verbunden, um eine Deformation oder eine Abweichung in der Anordnung zu verhindern. Die inneren Endabschnitte werden an dem Gehäuse 302 befestigt, wobei dann der Verbindungsabschnitt 365 abgeschnitten wird.
Der innere Endabschnitt 361 wird in einem Zustand, in dem er zwischen der Seite der Vorderseite und der Seite der Rückseite des Messabschnitts 331 angeordnet ist, aus Harz geformt, wobei zu diesem Zeitpunkt eine Metallform mit der gesamten Vorderseite des inneren Endabschnitts 361 in Kontakt gebracht wird und ein Befestigungsstift mit der Rückseite des inneren Endabschnitts 361 in Kontakt gebracht wird. Deshalb kann die Vorderseite des inneren Endabschnitts 361, an die ein Golddraht geschweißt ist, vollständig freiliegend sein, ohne mit dem Formharz bedeckt zu sein, wobei folglich der Golddraht leicht geschweißt werden kann. Ein Stiftloch 340, das ein Weg des Pressens des inneren Endabschnitts 361 mit dem Befestigungsstift ist, ist in dem Messabschnitt 331 ausgebildet.
Das vordere Ende des inneren Endabschnitts 361 steht in einen ausgesparten Abschnitt 341, der in der Rückseite des Messabschnitts 331 ausgebildet ist, vor. Der ausgesparte Abschnitt 341 ist mit der hinteren Abdeckung 304 abgedeckt, wobei der Umfang des ausgesparten Abschnitts 341 durch Laserschweißen oder dergleichen kontinuierlich mit der hinteren Abdeckung 304 verbunden wird, um einen geschlossenen Innenraum zu bilden. Deshalb kann verhindert werden, dass der innere Endabschnitt 361 aufgrund des Kontakts mit dem zu messenden Gas 30 korrodiert wird.
Das Äußere der Leiterplatte 400
Das Formen der Messkanalfläche 430 mit dem Durchflussmengen-Messabschnitt 602
Die 7-1 bis 7-6 veranschaulichen ein Äußeres der Leiterplatte 400. Die auf dem Äußeren der Leiterplatte 400 gezeichneten diagonalen Linienabschnitte geben eine Befestigungsfläche 432 und eine Befestigungsfläche 434 an, die in einem Zustand befestigt werden, in dem die Leiterplatte 400 während des Formens des Gehäuses 302 in dem Harzformungsprozess mit einem Harz abgedeckt wird.
7-1 ist eine Vorderansicht der Leiterplatte, 7-2 ist eine rechte Seitenansicht der Leiterplatte, 7-3 ist eine Rückansicht der Leiterplatte, 7-4 ist eine linke Seitenansicht der Leiterplatte, 7-5 ist eine entlang der Linie B-B genommene Schnittansicht, die einen Abschnitt eines LSI-Abschnitts in 7-1 angibt, und 7-6 ist eine entlang der Linie C-C des Messabschnitts in 7-1 genommene Schnittansicht.
Die Leiterplatte 400 weist den Leiterplattenhauptkörper 401 auf, wobei der Schaltungsabschnitt und der Durchflussmengen-Messabschnitt 602, der ein Abtastelement ist, auf der Vorderseite des Leiterplattenhauptkörpers 401 vorgesehen sind, während der Drucksensor 421 und der Feuchtigkeitssensor 422, die Abtastelemente sind, auf der Rückseite des Leiterplattenhauptkörpers 401 vorgesehen sind. Der Leiterplattenhauptkörper 401 ist aus einem Glasepoxidharzmaterial hergestellt und weist einen Wert auf, der der gleiche wie ein oder ähnlich zu einem Wärmeausdehnungskoeffizienten eines wärmeaushärtendes Harzes ist, das das Gehäuse 302 formt. Deshalb ist es möglich, die Beanspruchung aufgrund eines Unterschieds zwischen den Wärmeausdehnungskoeffizienten, wenn das Umspritzen des Gehäuses 302 veranlasst wird, zu verringern und folglich eine Verzerrung der Leiterplatte 400 zu verringern.
Der Leiterplattenhauptkörper 401 weist eine Plattenform mit einer vorgegebenen Dicke auf, enthält den im Wesentlichen quadratisch geformten Basisabschnitt 402 und den im Wesentlichen quadratisch geformten Vorsprungabschnitt 403, der von einer Seite des Basisabschnitts 402 vorsteht und kleiner als der Basisabschnitt 402 ist, und weist folglich eine im Wesentlichen T-Form in einem Grundriss auf. Der Schaltungsabschnitt ist an der Vorderseite des Basisabschnitts 402 vorgesehen. Der Schaltungsabschnitt ist aus elektronischen Komponenten einschließlich einer LSI 414, eines Mikrocomputers 415, eines Leistungsquellenreglers 416, der Chip-Komponenten 417, wie z. B. eines Widerstands oder eines Kondensators, die an (nicht veranschaulichten) Schaltungsverdrahtungen angebracht sind, ausgebildet. Der Leistungsquellenregler 416 erzeugt im Vergleich zu den anderen elektrischen Verbindungen, wie z. B. dem Mikrocomputer 415 oder der LSI 414, eine relativ große Wärmemenge und ist folglich auf der relativ stromaufwärts gelegenen Seite der Schaltungskammer Rc angeordnet. Die LSI 414 ist mit einem Kunstharzmaterial 419 völlig abgedichtet, so dass sie einen Golddraht 411 enthält, wobei sie folglich die Handhabungseigenschaft der Leiterplatte 400 während des Umspritzens verbessert.
Wie in 7-5 veranschaulicht ist, ist ein ausgesparter Abschnitt 402a, in den die LSI 414 eingepasst ist, vorgesehen, so dass er auf der Vorderseite des Leiterplattenhauptkörpers 401 ausgespart ist. Der ausgesparte Abschnitt 402a kann durch das Ausführen einer Laserbearbeitung an dem Leiterplattenhauptkörper 401 gebildet werden. Der Leiterplattenhauptkörper 401, der aus einem Glasepoxidharz hergestellt ist, kann im Vergleich zu einem aus einer Keramik hergestellten Leiterplattenhauptkörper einfach bearbeitet werden, so dass der ausgesparte Abschnitt 402a leicht geschaffen werden kann. Der ausgesparte Abschnitt 402a weist eine Tiefe auf, in der eine Vorderseite der LSI 414 mit der Vorderseite des Leiterplattenhauptkörpers 401 koplanar ist. Weil die Vorderseite der LSI 414 mit der Vorderseite des Leiterplattenhauptkörpers 401 in den Höhen übereinstimmt, wird das Drahtbonden des Verbindens der LSI 414 mit dem Leiterplattenhauptkörper 401 über den Golddraht 411 gefördert, wie oben erwähnt worden ist, wobei es folglich einfacher wird, die Leiterplatte 400 herzustellen. Die LSI 414 kann auf der Vorderseite des Leiterplattenhauptkörpers 401 direkt vorgesehen sein, wie in 7-6 veranschaulicht ist. In einem Fall einer derartigen Struktur steht ein Kunstharzmaterial 419, das die LSI 414 bedeckt, weiter vor, wobei aber die Bearbeitung zum Bilden des ausgesparten Abschnitts 402a in dem Leiterplattenhauptkörper 401 nicht notwendig ist und folglich die Herstellung vereinfacht werden kann.
Der Vorsprungabschnitt 403 wird in dem ersten Hilfskanal 305 angeordnet, wenn die Leiterplatte 400 in das Gehäuse 302 eingesetzt und geformt wird, wobei sich die Messkanalfläche 430, die eine Vorderseite des Vorsprungabschnitts 403 ist, entlang der Strömungsrichtung des zu messenden Gases 30 erstreckt. Der Durchflussmengen-Messabschnitt 602 ist auf der Messkanalfläche 430 des Vorsprungabschnitts 403 vorgesehen. Der Durchflussmengen-Messabschnitt 602 führt eine Wärmeübertragung mit dem zu messenden Gas 30 aus, um einen Zustand des zu messenden Gases 30, z. B. eine Strömungsgeschwindigkeit des zu messenden Gases 30, zu messen, und gibt ein elektrisches Signal aus, das dessen Durchflussmenge, die durch den Hauptkanal 124 strömt, angibt. Damit der Durchflussmengen-Messabschnitt 602 einen Zustand des zu messenden Gases 30 mit hoher Genauigkeit misst, ist es erwünscht, dass ein in der Nähe der Messkanalfläche 430 strömendes Gas eine laminare Strömung ist und die Störung klein ist. Folglich ist es erwünscht, dass die Vorderseite des Durchflussmengen-Messabschnitts 602 mit der Messkanalfläche 430 koplanar ist oder ein Unterschied dazwischen gleich einem oder kleiner als ein vorgegebener Wert ist.
Ein ausgesparter Abschnitt 403a ist vorgesehen, so dass er in der Vorderseite der Messkanalfläche 430 ausgespart ist und der Durchflussmengen-Messabschnitt 602 darin eingepasst ist. Der ausgesparte Abschnitt 403a kann außerdem durch das Ausführen einer Laserbearbeitung gebildet werden. Der ausgesparte Abschnitt 403a weist eine Tiefe auf, in der eine Vorderseite des Durchflussmengen-Messabschnitts 602 mit der Vorderseite der Messkanalfläche 430 koplanar ist. Der Durchflussmengen-Messabschnitt 602 und dessen Verdrahtungsabschnitt sind mit einem Kunstharzmaterial 418 beschichtet, wobei das Auftreten einer Elektrokorrosion aufgrund des Anhaftens von Salzwasser verhindert wird.
Auf der Rückseite des Leiterplattenhauptkörpers 401 sind zwei Drucksensoren 421A und 421B und ein einziger Feuchtigkeitssensor 422 vorgesehen. Die beiden Drucksensoren 421A und 421B sind auf der stromaufwärts gelegenen Seite bzw. der stromabwärts gelegenen Seite in einer Linie angeordnet. Der Feuchtigkeitssensor 422 ist auf der stromabwärts gelegenen Seite des Drucksensors 421B angeordnet. Die beiden Drucksensoren 421A und 421B und der einzige Feuchtigkeitssensor 422 sind in der Sensorkammer Rs angeordnet. In dem in 7-3 veranschaulichten Beispiel ist eine Beschreibung eines Falles gegeben worden, in dem die beiden Drucksensoren 421A und 421B und der einzige Feuchtigkeitssensor 422 vorgesehen sind, wobei aber, wie in 8-2(a) veranschaulicht ist, nur der Drucksensor 421B und der Feuchtigkeitssensor 422 vorgesehen sein können und, wie in 8-3(a) veranschaulicht ist, nur der Feuchtigkeitssensor 422 vorgesehen sein kann.
In der Leiterplatte 400 ist der zweite Hilfskanal 306 auf der Seite der Rückseite des Leiterplattenhauptkörpers 401 angeordnet. Deshalb kann der gesamte Leiterplattenhauptkörper 401 durch das zu messende Gas 30, das durch den zweiten Hilfskanal 306 hindurchgeht, gekühlt werden.
Die Struktur des Temperaturmessabschnitts 451
Ein Temperaturmessabschnitt 451 ist an einer Stirnseite des Basisabschnitts 402 auf der stromaufwärts gelegenen Seite und einer Ecke von ihm auf der Seite des Vorsprungabschnitts 403 vorgesehen. Der Temperaturmessabschnitt 451 bildet einen der Messabschnitte zum Messen einer physikalischen Größe des zu messenden Gases 30, das durch den Hauptkanal 124 strömt, und ist auf der Leiterplatte 400 vorgesehen. Die Leiterplatte 400 weist einen Vorsprungabschnitt 450 auf, der zu der stromaufwärts gelegenen Seite des zu messenden Gases 30 von dem Einlass 306a des zweiten Hilfskanals des zweiten Hilfskanals 306 vorsteht, wobei der Temperaturmessabschnitt 451 einen Temperatursensor 453 des Chip-Typs enthält, der auf der Rückseite der Leiterplatte 400 in dem Vorsprungabschnitt 450 vorgesehen ist. Der Temperatursensor 435 und ein Verdrahtungsabschnitt von ihm sind mit einem Kunstharzmaterial beschichtet, wobei folglich das Auftreten einer Elektrokorrosion aufgrund des Anhaftens von Salzwasser verhindert wird.
Wie in 3-2 veranschaulicht ist, ist die stromaufwärts gelegene Seitenaußenwand 336 in dem Messabschnitt 331, der das Gehäuse 302 bildet, zu der stromabwärts gelegenen Seite an dem Mittenabschnitt des Messabschnitts 331, in dem der Einlass 306a des zweiten Hilfskanals vorgesehen ist, vertieft, wobei der Vorsprungabschnitt 450 der Leiterplatte 400 von der vertieften stromaufwärts gelegenen Seitenaußenwand 336 zu der stromaufwärts gelegenen Seite vorsteht. Ein distales Ende des Vorsprungabschnitts 450 ist an einer Position angeordnet, die mehr als die Oberfläche der stromaufwärts gelegenen Seitenaußenwand 336 auf der äußersten stromaufwärts gelegenen Seite ausgespart ist. Der Temperaturmessabschnitt 451 ist in dem Vorsprungabschnitt 450 vorgesehen, so dass er der Rückseite der Leiterplatte 400, d. h., der Seite des zweiten Hilfskanals 306, zugewandt ist.
Weil der Einlass 306a des zweiten Hilfskanals auf der stromabwärts gelegenen Seite des Temperaturmessabschnitts 451 ausgebildet ist, kommt das zu messende Gas 30, das von dem Einlass 306a des zweiten Hilfskanals in den zweiten Hilfskanal 306 strömt, mit dem Temperaturmessabschnitt 451 in Kontakt, wobei es dann in den Einlass 306a des zweiten Hilfskanals strömt und folglich seine Temperatur gemessen wird, wenn das zu messende Gas mit dem Temperaturmessabschnitt 451 in Kontakt gelangt. Das zu messende Gas 30, das mit dem Temperaturmessabschnitt 451 in Kontakt gelangt ist, strömt in diesem Zustand von dem Einlass 306a des zweiten Hilfskanals in den zweiten Hilfskanal 306, geht durch den zweiten Hilfskanal 306 hindurch und wird von dem Auslass 306b des zweiten Hilfskanals zu dem Hauptkanal 123 abgelassen.
Die Befestigung der Leiterplatte 400 in einem Harzformungsprozess und deren Wirkung
Ein diagonaler Linienabschnitt in 9-1 gibt die Befestigungsfläche 432 und die Befestigungsfläche 434 zum Bedecken der Leiterplatte 400 mit einem wärmeaushärtenden Harz an, das in dem Harzformungsprozess verwendet wird, um die Leiterplatte 400 an dem Gehäuse 302 zu befestigen. Es ist wichtig, dass eine hohe Genauigkeit aufrechterhalten wird, so dass eine Beziehung zwischen der Messkanalfläche 430 und dem Durchflussmengen-Messabschnitt 602, der an der Messkanalfläche 430 vorgesehen ist, aufrechterhalten wird und die Formen der Hilfskanäle eine definierte Beziehung aufweisen.
Weil in dem Harzformungsprozess die Hilfskanäle geformt werden und die Leiterplatte 400 außerdem an dem Gehäuse 302, das die Hilfskanäle formt, befestigt wird, kann eine Beziehung zwischen den Hilfskanälen und der Messkanalfläche 430 und dem Durchflussmengen-Messabschnitt 602 mit einer beträchtlich hohen Genauigkeit aufrechterhalten werden. Mit anderen Worten, weil die Leiterplatte 400 in dem Harzformungsprozess an dem Gehäuse 302 befestigt wird, kann die Leiterplatte 400 in einer Metallform zum Formen des Gehäuses 302, das die Hilfskanäle aufweist, mit hoher Genauigkeit positioniert und an dieser Metallform befestigt werden. Ein wärmeaushärtendes Harz mit einer hohen Temperatur wird in die Metallform gespritzt, wobei folglich die Hilfskanäle mit hoher Genauigkeit geformt werden und die Leiterplatte 400 außerdem mit hoher Genauigkeit befestigt wird. Deshalb kann ein Fehler oder eine Variation, der bzw. die in jeder Leiterplatte 400 auftritt, auf einen sehr kleinen Wert verringert werden. Im Ergebnis ist es möglich, die Messgenauigkeit in der Leiterplatte 400 beträchtlich zu verbessern.
In dem vorliegenden Beispiel ist der äußere Umfang des Basisabschnitts 402 des Leiterplattenhauptkörpers 401 mit den Befestigungsabschnitten 372 und 373 eines Formharzes, das das Gehäuse 302 formt, die als die Befestigungsflächen 432 und 434 verwendet werden, bedeckt. In dem in 9-1 veranschaulichten Beispiel sind die Durchgangslöcher 404 als die Befestigungsmittel für eine stärkere Befestigung in dem Leiterplattenhauptkörper 401 der Leiterplatte 400 vorgesehen, wobei die Durchgangslöcher 404 in einem Formharz vergraben sind und folglich eine Befestigungskraft des Leiterplattenhauptkörpers 401 vergrößert ist. Die Durchgangslöcher 404 sind an einem durch die Trennwand 335 festgelegten Ort vorgesehen, wobei eine Vorderseite und eine Rückseite der Trennwand 335 über die Durchgangslöcher 404 miteinander verbunden sind.
Die Durchgangslöcher 404 sind vorzugsweise an einem Ort, der der Trennwand 335 entspricht, vorgesehen. Weil das Formharz ein wärmeaushärtendes Harz ist und der Leiterplattenhauptkörper 401 aus einem Glasepoxid hergestellt ist, ist eine gegenseitige chemische Bindungswirkung gering und tritt eine Adhäsion kaum auf. Die Trennwand 335 weist eine Länge auf, die größer als eine Breite ist, und ist konfiguriert, um sich in einer Richtung leicht auszubreiten, in der sie von dem Leiterplattenhauptkörper 401 entfernt wird. Deshalb sind die Durchgangslöcher 404 an einem Ort vorgesehen, der der Trennwand 335 entspricht, wobei folglich die Trennwände 335 mit dem dazwischen angeordneten Leiterplattenhauptkörper 401 über die Durchgangslöcher 404 physisch miteinander gekoppelt sein können. Deshalb kann die Leiterplatte 400 stärker an dem Gehäuse 302 befestigt sein, wobei es folglich möglich ist, es zu verhindern, dass eine Lücke zwischen der Trennwand und dem Vorsprungabschnitt 403 gebildet wird. Deshalb kann verhindert werden, dass das zu messende Gas 30 durch eine Lücke zwischen der Trennwand 335 und dem Vorsprungabschnitt 403 in die Schaltungskammer Rc eindringt, wobei folglich die Schaltungskammer Rc vollständig abgedichtet sein kann.
In dem in 9-2 veranschaulichten Beispiel sind zusätzlich zu den Durchgangslöchern 404 rundlochförmige Durchgangslöcher 405 auf der Stirnseite auf der stromaufwärts gelegenen Seite und der stromabwärts gelegenen Seite des Basisabschnitts 402 vorgesehen, wobei die Durchgangslöcher 405 in einem Formharz vergraben sind und folglich die Befestigungskraft des Leiterplattenhauptkörpers 401 weiter vergrößert ist. Die Stirnseite auf der stromaufwärts gelegenen Seite und die Stirnseite auf der stromabwärts gelegenen Seite des Basisabschnitts 402 sind zwischen den Befestigungsabschnitten 372 und 373 von beiden Seiten in der Dickenrichtung angeordnet, wobei ihre Vorderseite und ihre Rückseite über die Durchgangslöcher 405 miteinander verbunden sind. Deshalb kann die Leiterplatte 400 stärker an dem Gehäuse 302 befestigt sein.
Die Durchgangslöcher 404 sind vorzugsweise in der Trennwand 335 vorgesehen, wobei aber in einem Fall, in dem die Trennwand 335 mit einer vorgegebenen Befestigungskraft an dem Leiterplattenhauptkörper 401 befestigt ist, die Durchgangslöcher 404 weggelassen sein können. In dem in 9-3 veranschaulichten Beispiel sind die Durchgangslöcher 404 weggelassen und sind die Durchgangslöcher 405 auf der Stirnseite auf der stromaufwärts gelegenen Seite und der Stirnseite auf der stromabwärts gelegenen Seite des Basisabschnitts 402 vorgesehen. Gemäß dieser Konfiguration kann der Leiterplattenhauptkörper 401 der Leiterplatte 400 außerdem fest an dem Gehäuse 302 befestigt sein.
Das Durchgangsloch ist nicht auf eine Rundlochform eingeschränkt und kann z. B., wie in 9-4 veranschaulicht ist, ein langlochförmiges Durchgangsloch 406 sein. In dem vorliegenden Beispiel sind die langlochförmigen Durchgangslöcher 406 vorgesehen, so dass sie sich entlang der Stirnseite auf der stromaufwärts gelegenen Seite und der Stirnseite auf der stromabwärts gelegenen Seite des Basisabschnitts 402 erstrecken. Das Durchgangsloch 406 vergrößert eine Menge der Harze, die die Vorderseite und die Rückseite des Messabschnitts 331 verbinden, wobei folglich im Vergleich zu einem rundlochförmigen Durchgangsloch eine höhere Befestigungskraft erhalten werden kann.
In den oben beschriebenen jeweiligen Beispielen sind die Durchgangslöcher 404, 405 und 406 als ein Beispiel der Befestigungsmittel beschrieben worden, wobei aber ein Durchgangsloch nur ein Beispiel ist. In dem in 9-5 veranschaulichten Beispiel sind z. B. große Kerbabschnitte 407, die sich in einer Längenrichtung erstrecken, auf der Stirnseite auf der stromaufwärts gelegenen Seite und der Stirnseite auf der stromabwärts gelegenen Seite des Basisabschnitts 402 vorgesehen. In dem in 9-6 veranschaulichten Beispiel sind die Kerbabschnitte 408 zwischen dem Basisabschnitt 402 und dem Vorsprungabschnitt 403 vorgesehen. In dem in 9-7 veranschaulichten Beispiel sind mehrere Kerbabschnitte 409 vorgesehen, so dass sie in vorgegebenen Intervallen in der Stirnseite der stromaufwärts gelegenen Seite und der Stirnseite auf der stromabwärts gelegenen Seite des Basisabschnitts 402 angeordnet sind. In dem in 9-8 veranschaulichten Beispiel ist ein Paar von Kerbabschnitten 410 vorgesehen, so dass sie von beiden Seiten des Vorsprungabschnitts 403 zu dem Basisabschnitt 402 gekerbt sind. Gemäß dieser Konfiguration kann der Leiterplattenhauptkörper 401 der Leiterplatte 400 außerdem fest an dem Gehäuse 302 befestigt sein.
Der konvexe Abschnitt, der an der Leiterplatte vorgesehen ist, und dessen Wirkung
12-1(a) ist eine Vorderansicht (eine Vorderseite) der Leiterplatte, 12-1(b) ist eine vergrößerte Ansicht eines A-Abschnitts in 12-1(a) und 12-1(c) ist eine entlang der Linie B-B in 12-1(b) genommene Schnittansicht. 12-2(a) ist eine Rückansicht (eine Rückseite) der Leiterplatte, 12-2(b) ist eine vergrößerte Ansicht eines C-Abschnitts in 12-2(a) und 12-2(c) ist eine entlang der Linie D-D in 12-2(b) genommene Schnittansicht.
In der vorliegenden Erfindung ist der Leiterplattenhauptkörper 401 der Leiterplatte 400 beschrieben worden, wobei folglich nur ein Zielabschnitt der vorliegenden Erfindung in der folgenden Beschreibung beschrieben wird. In der Leiterplatte 400 ist der ausgesparte Abschnitt 403a in einem Abschnitt der Messkanalfläche 430 des Vorsprungabschnitts 403 ausgebildet, der in den Hilfskanal vorsteht, der ein Messraum in dem Leiterplattenhauptkörper 401 ist. Der Durchflussmengen-Messabschnitt (der Messabschnitt für physikalische Größen) 602, der eine Durchflussmenge eines Fluids (d. h., eines zu messenden Gases), die eine physikalische Größe ist, misst, ist in dem ausgesparten Abschnitt 403a angebracht. Ein Durchgangsloch 462, das die Rückseite 431 der Messkanalfläche von dem ausgesparten Abschnitt 403a, der auf der Seite der Messkanalfläche 430 ausgebildet ist, erreicht, ist in der Leiterplatte 400 angeordnet. Das Durchgangsloch 462 ist für die Belüftung zwischen einem durch den Durchflussmengen-Messabschnitt 602, der in dem ausgesparten Abschnitt 403a gelagert ist, gebildeten Membranraum und der Außenluft vorgesehen und durchdringt die Leiterplatte 400. Der abgedichtete Membranraum ist zwischen einer Membran des Durchflussmengen-Messabschnitts 602 und dem ausgesparten Abschnitt 403a ausgebildet, wobei das Durchgangsloch 462 mit dem Membranraum in Verbindung steht.
Ein konvexer Vorsprung 460 ist auf wenigstens einer der Messkanalfläche 430 und der Rückseite 431 der Messkanalfläche des Vorsprungabschnitts 403 ausgebildet. Wie in 12-1(c) veranschaulicht ist, sind die gesamte Vorderseite und Rückseite der Leiterplatte 400 mit einem Harzüberzug 461 beschichtet.
12-1(c) veranschaulicht eine Struktur, in der mehrere Vorsprungabschnitte 460a als der konvexe Vorsprung 460 sowohl auf der Messkanalfläche 430 als auch auf der Rückseite 431 der Messkanalfläche der Leiterplatte 400 vorgesehen sind, während 12-2(c) eine Struktur veranschaulicht, in der mehrere Vorsprungabschnitte 460a nur auf der Rückseite 431 der Seite der Messkanalfläche vorgesehen sind. Die mehreren Vorsprungabschnitte 460a sind um den Durchflussmengen-Messabschnitt 602 auf der Messkanalfläche 430 vorgesehen und sind um das Durchgangsloch 462 auf der Rückseite 431 der Messkanalfläche vorgesehen.
In der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden hinsichtlich einer Beschreibung der Implementierung in einer Leiterplatte eine Ausführungsform unter Verwendung einer gedruckten Leiterplatte als ein Modell beschrieben, wobei aber für eine Keramikplatte oder eine Mehrschichtplatte (LTCC, HTCC), die mit Glas/Keramik laminiert ist, die als eine Leiterplatte in der vorliegenden Erfindung betrachtet werden, eine Wirkung außerdem die gleiche ist.
In einem Fall, in dem die Leiterplatte 400 eine gedruckte Leiterplatte ist, kann der in der vorliegenden Erfindung dargestellte konvexe Vorsprung 460 unter Verwendung einer Musterbildungstechnik einfach gebildet werden.
Die gedruckte Leiterplatte ist mit einem Kernmaterial und einem Prepreg laminiert, wobei die Schaltungsverdrahtungsmuster sogar in einer Zwischenschicht und auf der Vorder- und der Rückseite ausgebildet sind. Die Verdrahtungen in den jeweiligen Schichten sind über plattierte Durchgangslöcher elektrisch miteinander verbunden, um ein Schaltungsnetzwerk zu bilden. Hinsichtlich der Muster unter Verwendung von Kupfer auf den jeweiligen Zwischenschichten und der Vorder- und der Rückseite werden Kupferfolien geätzt, um die Schaltungsmuster zu bilden, werden Kupferfolien als die Verdrahtungsmuster in den jeweiligen Zwischenschichten laminiert und auf der Vorder- und der Rückseite angeordnet, um das Heißpressen zu veranlassen, wobei ein Harz gehärtet und stabilisiert wird. Danach wird eine Harzbeschichtung auf der Vorder- und der Rückseite gebildet und gehärtet, wobei folglich eine gedruckte Leiterplatte gebildet wird.
In der gedruckten Leiterplatte werden Muster unter Verwendung von Kupferfolien, die auf einer Prepreg-Oberfläche ausgebildet sind, durch eine Ätzbearbeitung (eine chemische Behandlung) gebildet, wobei es keine Grenze in einer Form einer Schutzmaske gibt, wenn eine Leiterplatte geätzt wird, wobei folglich die meisten Formen, wie z. B. dünne Linien und geometrische Stegformen, durch Ätzen verwirklicht werden können. Deshalb wird die gedruckte Leiterplatte als eine Leiterplatte vieler elektronischer Schaltungen verwendet. In der vorliegenden Erfindung sind die konvexen Vorsprünge 460 auf der Messkanalfläche 430 und der Rückseite 431 der Messkanalfläche des Vorsprungabschnitts 403 der Leiterplatte 400 angeordnet, wobei aber in einem Fall, in dem die Leiterplatte 400 aus einer gedruckten Leiterplatte ausgebildet ist, der konvexe Vorsprung 460 in einem Ätzprozess gebildet werden kann, wenn die gedruckte Leiterplatte gebildet wird, wobei der konvexe Vorsprung 460 gleichzeitig mit der Ausführung der Ätzbearbeitung zum Bilden eines Schaltungsverdrahtungsmusters einer Produktschaltung gebildet werden kann. Deshalb kann eine allgemeine Technik des Standes der Technik verwendet werden, wobei folglich der konvexe Abschnitt 430 gebildet werden kann, ohne die Anzahl der Prozesse und die Kosten zu vergrößern.
Hinsichtlich einer in der vorliegenden Erfindung erwarteten Wirkung gibt es, falls die Wassertropfen, die von dem Hauptkanal 124 in den Hilfskanal strömen, an dem Vorsprungabschnitt 403 der Leiterplatte 400 anhaften und an dem Durchflussmengen-Messabschnitt 602, der an dem ausgesparten Abschnitt 403a der Messkanalfläche 430 angebracht ist, anhaften, die Sorge, dass die Membran erwärmt wird und beschädigt wird, bis die anhaftenden Wassertropfen sieden, wobei das frühe Ablösen der an der Messkanalfläche 430 anhaftenden Wassertropfen von der Leiterplatte 400 bei der Verbesserung der Zuverlässigkeit der Messvorrichtung 300 für physikalische Größen wesentlich ist.
Ein Ende des Durchgangslochs 462 ist in der Rückseite 431 der Messkanalfläche der Leiterplatte 400 offen. Das Durchgangsloch 462 steht mit dem Membranraum zwischen der Membran des Durchflussmengen-Messabschnitts 602, der an dem ausgesparten Abschnitt 403a der Leiterplatte 400 angebracht ist, und dem ausgesparten Abschnitt 403a in Verbindung und durchdringt die Rückseite 431 der Messkanalfläche der Leiterplatte 400 von dem ausgesparten Abschnitt 403a.
Wie oben erwähnt worden ist, gibt es in einer Struktur, in der der Membranraum innerhalb des Durchflussmengen-Messabschnitts 602 durch das Durchgangsloch 462 direkt belüftet wird, die Sorge, dass ein Wassertropfen in das Durchgangsloch 462 eindringt und den Membranraum innerhalb des Durchflussmengen-Messabschnitts 602 erreicht. Falls die Membran mit Wassertropfen gefüllt ist, wird die Membran erwärmt, bis die anhaftenden Wassertropfen sieden, wobei es folglich die Sorge gibt, dass die Membran beschädigt wird. In einem Fall, in dem Wassertropfen den Membranraum füllen und in diesem Zustand gefroren werden, wird auf die Membran und den Durchflussmengen-Messabschnitt 602 aufgrund der Volumenausdehnung eine Beanspruchung ausgeübt, wobei es folglich eine Wahrscheinlichkeit gibt, dass die Membran und der Durchflussmengen-Messabschnitt beschädigt werden. Deshalb ist es ein wichtiges Qualitätsproblem, eine Struktur zum Verhindern, dass Wassertropfen in das Durchgangsloch 462 eintreten, durch das frühe Abstoßen und Entfernen der an dem Vorsprungabschnitt 403 der Leiterplatte 400 anhaftenden Wassertropfen zu verwirklichen.
In einer gedruckten Leiterplatte als die Leiterplatte 400 der vorliegenden Erfindung ist eine Lötabdecklack-Beschichtung 461 auf ihrer Vorderseite und ihrer Rückseite ausgebildet. Der Schutzlacküberzug 461 wird im Allgemeinen unter Verwendung eines epoxidbasierten Harzes gebildet, wobei das Material eine organische Verbindung ist, die ein schwaches Wasserabweisungsvermögen aufweist, und ein Kontaktwinkel mit dem Wasser etwa 80 Grad beträgt. Um durch das Wasserabstoßen einen Wassertropfen abzustoßen und zu entfernen, ist ein superwasserabstoßender Oberflächenzustand erforderlich, in dem ein Kontaktwinkel mit dem Wasser 100 Grad übersteigt. Ein derartiger superwasserabstoßender Zustand ist ein Wert einer physikalischen Eigenschaft, der schwierig zu verwirklichen ist, wenn nicht ein fluorbasiertes Harz oder ein siliconbasiertes Harz verwendet wird. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung kann durch das Auftragen einer Beschichtung unter Verwendung des oben beschriebenen superwasserabstoßenden Materials auf einer Oberfläche einer Leiterplatte gelöst werden, wobei aber sehr teure Materialien, ein mühsamer Überzug und ein Trocknungsprozess erforderlich sind, wobei folglich die Kosten erhöht werden. Deshalb ist eine derartige Bewältigung für ein Universalprodukt nicht geeignet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung meistert der konvexe Vorsprung 460, der unter Verwendung einer Musterbildungstechnik einer gedruckten Leiterplatte auf der Leiterplatte 400 gebildet wird, die Lage, so dass die Eigenschaft der Oberflächenspannung, die ein Merkmal eines Wassertropfens ist, verwendet werden kann. Wenn sich ein Wassertropfen in einem stationären Zustand befindet, wird eine Kraft auf ihn ausgeübt, so dass die Tendenz besteht, dass der Wassertropfen eine Kugelform aufweist, die als ein Zustand aufgrund der Oberflächenspannung der stabilste Energiezustand wird. Falls in diesem Fall die Oberfläche der Leiterplatte 400, an der der Wassertropfen anhaftet, uneben ist, anstatt flach zu sein, kann der Wassertropfen nicht an einem konstanten Ort bleiben. Deshalb wird der Wassertropfen bewegt, wobei folglich der Wassertropfen aufgrund der kinetischen Energie von der Leiterplatte 400 abgestoßen wird. Deshalb weist die Oberfläche der Leiterplatte 400 vorzugsweise einen feinen Oberflächenzustand auf, um einen Wassertropfen abzustoßen.
Der auf der Oberfläche der gedruckten Leiterplatte ausgebildete konvexe Vorsprung 460 kann durch das Ätzen von Kupferfolien gebildet werden. Eine Form, die gebildet werden kann, ist der konvexe Vorsprung 460 von der Oberfläche der gedruckten Leiterplatte. Eine Schnittform des konvexen Vorsprungs 460 ist eine trapezförmige Schnittform, in der eine Abmessung eines unteren Bodens größer als eine Abmessung eines oberen Bodens ist. Eine ebene Form kann eine Kreisform sein. Dies ist so, weil eine Kreisform einen minimalen Flächeninhalt beim Bilden einer Kugel aufgrund der Oberflächenspannung des Wassers erfordert und eine Wirkung des leichteren Bildes eines Wassertropfens als eine Kugel hoch ist.
Wie in 12-1(c) veranschaulicht ist, kann der konvexe Vorsprung 460 sowohl aus der Messkanalfläche 430 als auch der Rückseite 431 der Messkanalfläche des Vorsprungabschnitts 403 der Leiterplatte 400 ausgebildet sein und kann nur auf der Rückseite 431 der Messkanalfläche ausgebildet sein, in der ein Ende des Durchgangslochs 462 offen und freiliegend ist, wie in 12-2(c) veranschaulicht ist. In dem Beispiel sind die mehreren Vorsprungabschnitte 460a, die den konvexen Vorsprung 460 bilden, vorgesehen, so dass sie über die gesamten Oberflächen der Messkanalfläche 430 und der Rückseite 431 der Messkanalfläche verteilt sind. Der Vorsprungabschnitt 460a weist in einem Grundriss eine im Wesentlichen Kreisform auf und weist eine trapezförmige Schnittform auf, in der eine Abmessung eines unteren Bodens größer als eine Abmessung eines oberen Bodens ist. Die mehreren Vorsprungabschnitte 460a sind an einem Abschnitt der Leiterplatte 400 von den Schaltungsverdrahtungen elektrisch getrennt einzeln ausgebildet.
12-3(a) ist eine graphische Darstellung, die die Rückseite 431 der Messkanalfläche des Vorsprungabschnitts 403 veranschaulicht, während 12-3(b) eine vergrößerte Ansicht eines E-Abschnitts in 12-3(a) ist. Der konvexe Vorsprung 460 ist auf der Rückseite 431 der Messkanalfläche vorgesehen, wobei die mehreren Vorsprungabschnitte 460a des konvexen Vorsprungs 460 in einer Gitterform angeordnet sind, die um das Durchgangsloch 462 zentriert ist, so dass sie den Umfang des Durchgangslochs 462 umgeben.
Die 12-4(a), 12-4(b) und 12-4(c) sind graphische Darstellungen, die veranschaulichen, dass die Anordnung der konvexen Vorsprünge 460, die auf der Rückseite 431 der Messkanalfläche ausgebildet sind, definiert ist. In dem in 12-4(a) veranschaulichten Konfigurationsbeispiel sind die konvexen Vorsprünge 460 in einer um das Durchgangsloch 462 zentrierten Zickzackform angeordnet. In dem in 12-4(b) veranschaulichten Konfigurationsbeispiel sind die mehreren Vorsprungabschnitte 460a des konvexen Vorsprungs 460 in einer um das Durchgangsloch 462 zentrierten quadratischen Form angeordnet, während sie sich der Reihe nach überschneiden. In dem in 12-4(c) veranschaulichten Konfigurationsbeispiel sind die mehreren Vorsprungabschnitte 460a des konvexen Vorsprungs 460 radial um das Durchgangsloch 462 zentriert angeordnet.
Die 12-5(a) und 12-5(b) sind Vorderansichten, die veranschaulichen, dass die Anordnung der konvexen Vorsprünge 460, die auf der Rückseite 431 der Messkanalfläche ausgebildet sind, definiert ist. In dem in 12-5(a) veranschaulichten Konfigurationsbeispiel weist der konvexe Vorsprung 460 mehrere Vorsprungabschnitte 460b auf, von denen jeder eine elliptische Form als eine ebene Form aufweist. Die mehreren Vorsprungabschnitte 460b sind so angeordnet, dass eine Hauptachse der elliptischen Form entlang der Strömungsrichtung (Strömung) eines Fluids gerichtet ist. Die Vorsprungabschnitte sind in einer um das Durchgangsloch 462 zentrierten Zickzackform angeordnet, so dass sie abwechselnd angeordnet sind.
Die elliptische Form des Vorsprungabschnitts 460b ist in einem Fall wirksam, in dem ein Wassertropfen horizontal entlang der Strömungsrichtung zu dem Vorsprungabschnitt 460b gestreut wird. In diesem Fall kommt der Wassertropfen mit einer langen Seite (einem großen Bogenabschnitt) des Vorsprungabschnitts 430b in Kontakt, wobei der Wassertropfen in einen oberen Tropfen und einen unteren Tropfen mit diesem Ort als einem Anfangspunkt aufgeteilt werden kann und abgestoßen und rückwärts fliegen kann.
In dem in 12-5(b) veranschaulichten Konfigurationsbeispiel weist der konvexe Vorsprung 460 rechteckige Vorsprungabschnitte 460c auf, von denen jeder eine rechteckige Form als eine ebene Form aufweist. Jeder der mehreren Vorsprungabschnitte 460c ist so angeordnet, dass eine Seite auf der stromaufwärts gelegenen Seite der Strömungsrichtung zu der Strömungsrichtung eines Fluids orthogonal ist. Die Vorsprungabschnitte sind in einer um das Durchgangsloch 462 zentrierten Zickzackform angeordnet, so dass sie abwechselnd angeordnet sind. Ein in einem Fluid enthaltener Wassertropfen stößt mit einer Seite des Vorsprungabschnitts 460c zusammen, wobei der Wassertropfen mit diesem Ort als einen Anfangspunkt in Tropfen aufgeteilt wird und abgestoßen wird und rückwärts fliegt. Deshalb ist es möglich, einen an der Leiterplatte 400 anhaftenden Wassertropfen von der Leiterplatte 400 abzustoßen und zu entfernen, und folglich zu verhindern, dass ein Wassertropfen in das Durchgangsloch 462 eintritt.
Es wird eine empfohlene Abmessung des konvexen Vorsprungs 460, der auf der Leiterplatte 400 ausgebildet ist, basierend auf einer spezifischen Verifikation dargestellt. Wie in 12-6 veranschaulicht ist, werden in einem Fall, in dem ein Innendurchmesser des Durchgangslochs 462 durch ϕd angegeben ist, eine Abmessung eines oberen Bodens eines konvexen Vorsprungs durch L1 angegeben ist, eine Abmessung eines unteren Bodens eines konvexen Vorsprungs durch L2 angegeben ist und eine Abmessung eines Raums zwischen dem unteren Boden des konvexen Vorsprungs und einem benachbarten unteren Boden durch L3 angegeben ist, die Abmessungen z. B. gewählt, so dass sie eine Beziehung ϕd ≥ L2 ≥ L3 (hier gilt L1 < L2) erfüllen, wobei folglich eine Kombination erhalten wird, so dass ein Wassertropfen kaum in das Durchgangsloch 462 eintritt, das in der Rückseite 431 der Messkanalfläche offen ist.
In einem Fall, in dem der Innendurchmesser ϕd des Durchgangslochs 462 ϕ0,1 bis ϕ0,5 ist, der untere Boden L2 des konvexen Vorsprungs 460 75 µm bis 200 µm ist und der Raum L3 zwischen dem unteren Boden des konvexen Vorsprungs 460 und einem benachbarten unteren Boden 80 µm bis 150 µm ist, wird eine Kombination erhalten, in der ein Wassertropfen nicht in das Durchgangsloch 462 eintritt.
Als ein tatsächliches Verifikationsergebnis weist eine Kombination aus ϕd = φ0,3, L2 = 100 µm und L3 = 75 µm und eine Beziehung auf, die eine Wirkung erreicht, in der ein Wassertropfen am meisten abgestoßen wird und fliegt. Die oben beschriebene Dimensionsbeziehung ist ein auf einer Verifikation basierendes Beispiel, wobei in diesem relationalen Ausdruck nicht alle Abmessungen und Positionsbeziehungen definiert sind.
13-1(a) ist eine Vorderansicht der Rückseite 431 der Messkanalfläche des Vorsprungabschnitts 403 und 13-1(b) ist eine vergrößerte Ansicht eines F-Abschnitts in 13-1(a). In dem vorliegenden Beispiel ist es ein Merkmal, dass der konvexe Vorsprung 460 auf der Vorderseite, die eine stromaufwärts gelegene Seite in der Strömungsrichtung eines Fluids ist, als ein vorderes Hindernis des Durchgangslochs 462 angeordnet ist, wobei folglich ein Wassertropfen nicht in das Durchgangsloch 462 eintritt. In einem strukturellen System in einem Fall, in dem eine Strömung eines Fluids mit einer zu messenden physikalischen Größe von dem Hauptkanal 124 zu der Leiterplatte 400 bezüglich des Durchflussmengen-Messabschnitts 602, der an dem Vorsprungabschnitt 403 der Leiterplatte 400 angebracht ist, die in dem Hauptkanal 124 angeordnet ist, konstant ist, ist der konvexe Vorsprung 460 als ein vorderes Hindernis vor dem Durchgangsloch 462 bezüglich der Einströmrichtung einer Durchflussmenge des Durchgangslochs 462, das in der Rückseite 431 der Messkanalfläche der Leiterplatte 400 vorgesehen ist, vorgesehen. Mit anderen Worten, der konvexe Vorsprung 460 ist als ein vorderes Hindernis vor dem Durchgangsloch 462 angeordnet. Ein Wassertropfen, der von dem Hauptkanal 124 einströmt, stößt mit dem vor dem Durchgangsloch 462 angeordneten konvexen Vorsprung 430 zusammen, so dass der Wassertropfen aufgeteilt wird und es folglich möglich ist, dass der Wassertropfen nicht in direkten Kontakt mit dem Durchgangsloch 462 kommt.
In einem Fall, in dem die Leiterplatte 400 eine gedruckte Leiterplatte ist, kann der konvexe Vorsprung 460 durch einen Kupferätzprozess des Bildens eines Schaltungsverdrahtungsmusters, das auf der in den 12-1 bis 12-6 dargestellten gedruckten Leiterplatte ausgebildet ist, einfach gebildet werden. Eine Größe des Vorsprungabschnitts, der den konvexen Vorsprung 430 bildet, ist z. B. größer als ein Innendurchmesser des Durchgangslochs 462 hergestellt, wobei es folglich möglich ist, die Wassertropfen-Streuwirkung unter Verwendung eines vorderen Hindernisses zu fördern. Der konvexe Vorsprung 460 ist aus dem Vorsprungabschnitt 460a ausgebildet, von dem eine ebene Form eine Kreisform ist, und ist mit einem Durchmesser ausgebildet, der größer als der des Durchgangslochs 462 ist, wie in 13-1(b) veranschaulicht ist.
Die 13-2(a) und 13-2(b) veranschaulichen weitere Ausführungsformen des konvexen Vorsprungs 460, der als das in 13-1 dargestellte vordere Hindernis verwendet wird.
In einer in 13-2(a) veranschaulichten Konfiguration weist der konvexe Vorsprung 460 einen Vorsprungabschnitt 460c auf, der vor dem Durchgangsloch 462 angeordnet ist. Der Vorsprungabschnitt 460c weist fundamental entlang der Strömungsrichtung eine rechteckige Form auf und ist angeordnet, so dass eine lange Seite von ihm entlang der Einströmrichtung eines Fluids verläuft und eine kurze Seite von ihm entlang einer Richtung verläuft, die zu der Einströmrichtung des Fluids orthogonal ist. Eine Länge der kurzen Seite des Vorsprungabschnitts 460c ist die größer als eine Abmessung des Durchgangslochs 462, wobei folglich das Durchgangsloch 462 auf der Rückseite des Vorsprungabschnitts verborgen ist. Der Vorsprungabschnitt 460c dient als ein vorderes Hindernis des Durchgangslochs 462 und kann folglich verhindern, dass ein zusammen mit einem Fluid einströmender Wassertropfen mit dem Durchgangsloch 462 in direkten Kontakt kommt. Es gibt keinen Unterschied in einer Wirkung, selbst wenn eine Aufprallfläche des Vorsprungabschnitts 460c, der auf der stromaufwärts gelegenen Seite in der Einströmrichtung eines Fluids angeordnet ist, abgeschrägt oder in einer R-Form ausgebildet sein kann.
In einer in 13-2(b) veranschaulichten Struktur ist ein Vorsprungabschnitt 460d, von dem eine ebene Form eine Stimmgabelform ist, vor dem Durchgangsloch 462 als der konvexe Vorsprung 460 vorgesehen. Der Vorsprungabschnitt 460d weist eine Form auf, die sich entlang der Strömungsrichtung eines Fluids erstreckt und an der Mittenposition in zwei Wege verzweigt. Das Durchgangsloch 462 ist innerhalb der Zweige des Vorsprungabschnitts 460d angeordnet. Der Vorsprungabschnitt 460d weist eine Stimmgabelform auf, die von einem einzigen Weg in der Einströmrichtung eines Fluids in zwei Wege verzweigt, und folglich verursachen kann, dass ein Wassertropfen durch das Umgehen des Durchgangslochs 462 zu der stromabwärts gelegenen Seite strömt, ohne dass der Wassertropfen direkt daran anhaftet, selbst wenn der Wassertropfen einströmt.
14-1(a) und 14-1(b) veranschaulichen andere Ausführungsformen als den in den 12 und 13 dargestellten konvexen Abschnitt 460. In 14-1 (a) sind in einem strukturellen System in einem Fall, in dem eine Strömung eines Fluids mit einer zu messenden physikalischen Größe von dem Hauptkanal 124 zu der Leiterplatte 400 bezüglich des Durchflussmengen-Messabschnitts 602, der an dem Vorsprungabschnitt 403 der Leiterplatte 400 angebracht ist, die in dem Hauptkanal 124 angeordnet ist, konstant ist, der Vorsprungabschnitt 460a und die Schlitze 460e als der konvexe Vorsprung 460 bezüglich der Einströmrichtung einer Durchflussmenge des Durchgangslochs 462, das in der Rückseite 431 der Messkanalfläche der Leiterplatte 400 vorgesehen ist, vorgesehen. Der Vorsprungabschnitt 460a ist größer als das Durchgangsloch 462 und ist als ein vorderes Hindernis vor dem Durchgangsloch 462 angeordnet. Der Schlitz 460e ist in einem Zustand, in dem er sich entlang der Einströmrichtung eines Fluids an einer Position befindet, die von der distalen Stirnseite und der basalen Stirnseite des Vorsprungabschnitts 403 bezüglich des Durchgangslochs 462 getrennt ist, angeordnet, so dass er ein langgestreckter schlitzförmiger konvexer Vorsprung ist.
Der Vorsprungabschnitt 460a weist eine Form auf, die größer als das Durchgangsloch 462 ist, und ist vor dem Durchgangsloch 462 angeordnet. Mehrere Schlitze 460e sind jeweils an der distalen Stirnseite und der basalen Stirnseite des Vorsprungabschnitts 403 bezüglich des Durchgangslochs 462 angeordnet und sind entlang der Strömungsrichtung eines Fluids angeordnet. Selbst wenn Wassertropfen von der Einströmrichtung gestreut werden, wird deshalb das meiste der Wassertropfen an dem Vorsprungabschnitt 460a, der als ein vorderes Hindernis dient, aufgeteilt, wobei die Wassertropfen, die die Schlitze 460e entlanggleiten, abgleiten und zu der stromabwärts gelegenen Position des Durchgangslochs 462 bewegt werden, ohne geändert zu werden. Deshalb ist es möglich, dass das Durchgangsloch 462 nicht mit einem Wassertropfen in direkten Kontakt kommt.
14-1 (b) veranschaulicht ein weiteres Beispiel des in 14-1(a) dargestellten Beispiels der Erfindung. Die Mittelachse des Vorsprungabschnitts 460a als ein vorderes Hindernis ist an einer bezüglich des Durchgangslochs 462, das in der Rückseite 431 der Messkanalfläche der Leiterplatte 400 offen ist, abgewichenen Position angeordnet. Es gibt eine Struktur, in der sich die Mittellinie des Durchgangslochs 462 an einer Position befindet, die tiefer als die Mittelachse des Vorsprungabschnitts 460a ist, und die Schlitze 460e, die langgestreckte schlitzförmige Vorsprünge sind, in einem Zustand angeordnet sind, in dem sie bezüglich der Einströmrichtung eines Fluids auf der Ober- und Unterseite des Durchgangslochs 462 schräg nach unten geneigt sind. Gemäß dieser Struktur ist es möglich, es zu verhindern, dass ein Wassertropfen mit dem Durchgangsloch 462 in direkten Kontakt kommt.
Die 14-2(a) und 14-2(b) veranschaulichen weitere Ausführungsformen des konvexen Vorsprungs 462 und des vorderen Hindernisses 463, die in den 12 und 13 dargestellt sind. In einer in 14-2(a) veranschaulichten Struktur weist der konvexe Vorsprung 460 eine Struktur auf, in der er an dem gesamten äußeren Umfang des Durchgangslochs 462 angeordnet ist. Mit anderen Worten, der konvexe Vorsprung 460 weist einen ringförmigen Vorsprungabschnitt 460f auf, der in Umfangsrichtung fortgesetzt ist, so dass er den Umfang einer Öffnung des Durchgangslochs 462 umgibt, das in der Rückseite 431 der Messkanalfläche offen ist. Deshalb kann in einem strukturellen System, in dem ein Fluid mit einer zu messenden physikalischen Größe von dem Hauptkanal 124 in den Hilfskanal strömt und entlang der Leiterplatte 400 durch den Hilfskanal strömt, verursacht werden, dass der Wassertropfen früher als mit dem Durchgangsloch 462 mit dem Vorsprungabschnitt 460f in Kontakt kommt, selbst wenn ein Wassertropfen einströmt. Deshalb ist es möglich, es zu verhindern, dass ein Wassertropfen mit dem Durchgangsloch 462 in direkten Kontakt kommt.
In einer in 14-2(b) veranschaulichten Struktur weist der konvexe Vorsprung 460 eine Struktur auf, in der er an dem gesamten äußeren Umfang des Durchgangslochs 462 angeordnet ist, und ist eine Kerbe 460g in einem Abschnitt auf der stromabwärts gelegenen Seite des Durchgangslochs 462 in der Einströmrichtung einer physikalischen Größe vorgesehen.
Mit anderen Worten, der Vorsprungabschnitt 460f des konvexen Vorsprungs 460 weist eine Ringform auf, die in Umfangsrichtung fortgesetzt ist, so dass sie den Umfang einer Öffnung des Durchgangslochs 462 umgibt, das in der Rückseite 431 der Messkanalfläche offen ist, wobei die Kerbe 460g, die auf der stromabwärts gelegenen Seite teilweise eingekerbt ist, vorgesehen ist. In einem Fall, in dem ein Wassertropfen gestreut wird und das Durchgangsloch 462 erreicht, wobei er den Vorsprungabschnitt 460g überquert, wird die Kerbe 460g verwendet, um den Wassertropfen zur stromabwärts gelegenen Seite abzulassen, die eine tiefere Seite des Durchgangslochs 462 ist. Vorzugsweise ist die Kerbe 460g entlang einer Strömungslinie der Einströmrichtung einer physikalischen Größe angeordnet und auf der stromabwärts gelegenen Seite des Durchgangslochs 462 angeordnet.
Die Schaltungskonfiguration der Messvorrichtung 300 für physikalische Größen
Die gesamte Schaltungskonfiguration der Messvorrichtung 300 für physikalische Größen
11-1 ist ein Stromlaufplan der Messvorrichtung 300 für physikalische Größen. Die Messvorrichtung 300 für physikalische Größen enthält eine Durchflussmengen-Messschaltung 601 und eine Temperatur-/Feuchtigkeitsmessschaltung 701.
Die Durchflussmengen-Messschaltung 601 enthält einen Durchflussmengen-Messabschnitt 602, der einen Wärmeerzeugungskörper 608 aufweist, und einen Verarbeitungsabschnitt 604. Der Verarbeitungsabschnitt 604 steuert einen Heizwert des Wärmeerzeugungskörpers 608 des Durchflussmengen-Messabschnitts 602 und gibt ein Signal, das eine Durchflussmenge angibt, auf der Grundlage einer Ausgabe von dem Durchflussmengen-Messabschnitt 602 über einen Anschluss 662 an den Mikrocomputer 415 aus. Um den Prozess auszuführen, enthält der Verarbeitungsabschnitt 604 eine Zentraleinheit (CPU) 612, eine Eingangsschaltung 614, eine Ausgangsschaltung 616, einen Speicher 618, der Daten hält, die eine Beziehung zwischen einem Korrekturwert oder einem Messwert und einer Durchflussmenge angeben, und eine Leistungsquellenschaltung 622, die eine vorgegebene Spannung an jede notwendige Schaltung liefert. Der Leistungsquellenschaltung 622 wird von einer äußeren Leistungsquelle, wie z. B. einer fahrzeuginternen Batterie, über einen Anschluss 664 und einen (nicht veranschaulichten) Masseanschluss Gleichstromleistung zugeführt.
Der Durchflussmengen-Messabschnitt 602 ist mit dem Wärmeerzeugungskörper 608 versehen, der das zu messende Gas 30 erwärmt. Die Leistungsquellenschaltung 622 liefert eine Spannung V1 an einen Kollektor eines Transistors 606, der eine Stromversorgungsschaltung des Wärmeerzeugungskörpers 608 bildet, ein Steuersignal ist von der CPU 612 über die Ausgangsschaltung 616 an eine Basis des Transistors 606 angelegt und ein Strom wird auf der Grundlage des Steuersignals von dem Transistor 606 über einen Anschluss 624 dem Wärmeerzeugungskörper 608 zugeführt. Eine zu dem Wärmeerzeugungskörper 608 zugeführte Strommenge ist auf der Grundlage eines von der CPU 612 über die Ausgangsschaltung 616 an den Transistor 606, der die Stromversorgungsschaltung des Wärmeerzeugungskörpers 608 bildet, angelegten Steuersignals gesteuert. Der Verarbeitungsabschnitt 604 steuert einen Heizwert des Wärmeerzeugungskörpers 608, so dass die Temperatur des zu messenden Gases 30 von einer Anfangstemperatur zu einer vorgegebenen Temperatur, z. B. 100 °C, durch das Erwärmen in dem Wärmeerzeugungskörper 608 erhöht wird.
Der Durchflussmengen-Messabschnitt 602 enthält eine Wärmeerzeugungs-Steuerbrücke 640 zum Steuern eines Heizwerts des Wärmeerzeugungskörpers 608 und eine Durchflussmengen-Abtastbrücke 650 zum Messen einer Durchflussmenge. Eine vorgegebene Spannung V3 wird von der Leistungsquellenschaltung 622 über einen Anschluss 626 einem Ende der Wärmeerzeugungs-Steuerbrücke 640 zugeführt, wobei das andere Ende der Wärmeerzeugungs-Steuerbrücke 640 mit einem Masseanschluss 630 verbunden ist. Eine vorgegebene Spannung V2 wird von der Leistungsquellenschaltung 622 über einen Anschluss 625 einem Ende der Durchflussmengen-Abtastbrücke 650 zugeführt, wobei das andere Ende der Durchflussmengen-Abtastbrücke 650 mit dem Masseanschluss 630 verbunden ist.
Die Wärmeerzeugungs-Steuerbrücke 640 weist einen Widerstand 642 auf, der ein Temperaturmesswiderstand ist, dessen Widerstandswert sich in Abhängigkeit von der Temperatur des zu messenden Gases 30 ändert, wobei der Widerstand 642, ein Widerstand 644, ein Widerstand 646 und ein Widerstand 648 eine Brückenschaltung bilden. Ein Potentialunterschied zwischen einem Knotenpunkt A zwischen dem Widerstand 642 und dem Widerstand 646 und einem Knotenpunkt B zwischen dem Widerstand 644 und dem Widerstand 648 wird über einen Anschluss 627 und einen Anschluss 628 in die Eingangsschaltung 614 eingegeben, wobei die CPU 612 einen von dem Transistor 606 zugeführten Strom steuert, so dass der Potentialunterschied zwischen dem Knotenpunkt A und dem Knotenpunkt B ein vorgegebener Wert wird, in diesem Beispiel z. B. null Volt, wobei sie folglich einen Heizwert des Wärmeerzeugungskörpers 608 steuert. Die in 11-1 veranschaulichte Durchflussmengen-Messschaltung 601 erwärmt das zu messende Gas 30 mit dem Wärmeerzeugungskörper 608, so dass die Anfangstemperatur des zu messenden Gases 30 jederzeit auf eine vorgegebene Temperatur, z. B. 100 °C, erhöht ist. Um die Heizsteuerung mit hoher Genauigkeit auszuführen, wenn die Temperatur des zu messenden Gases 30, das durch den Wärmeerzeugungskörper 608 erwärmt wird, von einer Anfangstemperatur jederzeit zu einer vorgegebenen Temperatur, z. B. 100 °C, erhöht wird, ist ein Widerstandswert jedes Widerstands, der die Wärmeerzeugungs-Steuerbrücke 640 bildet, festgelegt, so dass ein Potentialunterschied zwischen dem Knotenpunkt A und dem Knotenpunkt B null Volt wird. Deshalb steuert in der Durchflussmengen-Messschaltung 601 die CPU 612 einen dem Wärmeerzeugungskörper 608 zugeführten Strom, so dass ein Potentialunterschied zwischen dem Knotenpunkt A und dem Knotenpunkt B null Volt wird.
Die Durchflussmengen-Abtastbrücke 650 ist aus vier Temperaturmesswiderständen, wie z. B. einem Widerstand 652, einem Widerstand 654, einem Widerstand 656 und einem Widerstand 658, ausgebildet. Die vier Temperaturmesswiderstände sind entlang einer Strömung des zu messenden Gases 30 angeordnet, wobei der Widerstand 652 und der Widerstand 654 auf einer stromaufwärts gelegenen Seite eines Kanals des zu messenden Gases 30 bezüglich des Wärmeerzeugungskörpers 608 angeordnet sind, während der Widerstand 656 und der Widerstand 658 auf einer stromabwärts gelegenen Seite des Kanals des zu messenden Gases 30 bezüglich des Wärmeerzeugungskörpers 608 angeordnet sind. Um die Messgenauigkeit zu vergrößern, sind der Widerstand 652 und der Widerstand 654 angeordnet, so dass ihre Abstände zu dem Wärmeerzeugungskörper 608 im Wesentlichen zueinander gleich sind, und sind der Widerstand 656 und der Widerstand 658 angeordnet, so dass ihre Abstände zu dem Wärmeerzeugungskörper 608 im Wesentlichen zueinander gleich sind.
Ein Potentialunterschied zwischen einem Knotenpunkt C zwischen dem Widerstand 652 und dem Widerstand 656 und einem Knotenpunkt D zwischen dem Widerstand 654 und dem Widerstand 658 wird über einen Anschluss 631 und einen Anschluss 632 in die Eingangsschaltung 614 eingegeben. Jeder Widerstand der Durchflussmengen-Abtastbrücke 650 ist festgelegt, so dass ein Potentialunterschied zwischen dem Knotenpunkt C und dem Knotenpunkt D z. B. in einem Zustand, in dem eine Strömung des zu messenden Gases 30 null ist, null wird, um die Messgenauigkeit zu vergrößern. Deshalb gibt die CPU 612 in einem Zustand, in dem ein Potentialunterschied zwischen dem Knotenpunkt C und dem Knotenpunkt D z. B. null Volt ist, auf der Grundlage eines Messergebnisses der Durchflussmenge des zu messenden Gases 30, die null ist, ein elektrisches Signal, das angibt, dass eine Durchflussmenge des Hauptkanals 124 null ist, von dem Anschluss 662 aus.
In einem Fall, in dem das zu messende Gas 30 in einer Pfeilrichtung in 11-1 strömt, wird der Widerstand 652 oder der Widerstand 654, die auf der stromaufwärts gelegenen Seite angeordnet sind, durch das zu messende Gas 30 gekühlt, während der Widerstand 656 oder der Widerstand 658, die auf der stromabwärts gelegenen Seite des zu messenden Gases 30 angeordnet sind, durch das zu messende Gas 30, das durch den Wärmeerzeugungskörper 608 erwärmt wird, erwärmt wird, wobei folglich die Temperaturen des Widerstands 656 und des Widerstands 658 erhöht werden. Folglich tritt zwischen dem Knotenpunkt C und dem Knotenpunkt D der Durchflussmengen-Abtastbrücke 650 ein Potentialunterschied auf, wobei dieser Potentialunterschied über den Anschluss 631 und den Anschluss 632 in die Eingangsschaltung 614 eingegeben wird. Die CPU 612 sucht auf der Grundlage des Potentialunterschieds, der zwischen dem Knotenpunkt C und dem Knotenpunkt D der Durchflussmengen-Abtastbrücke 650 auftritt, nach Daten, die eine Beziehung zwischen dem Potentialunterschied und einer Durchflussmenge des Hauptkanals 124 angeben, die in dem Speicher 618 gespeichert sind, um eine Durchflussmenge des Hauptkanals 124 zu erhalten. Ein elektrisches Signal, das die in der oben beschriebenen Weise erhaltene Durchflussmenge des Hauptkanals 124 angibt, wird über den Anschluss 662 ausgegeben. Einem Anschluss 664 und dem Anschluss 662, die in 11-1 veranschaulicht sind, sind neue Bezugszeichen gegeben worden, wobei sie aber in dem oben beschriebenen Verbindungsanschluss 412, der in 9-1 veranschaulicht ist, enthalten sind.
Der Speicher 618 speichert die Daten, die eine Beziehung zwischen einem Potentialunterschied zwischen dem Knotenpunkt C und dem Knotenpunkt D und einer Durchflussmenge des Hauptkanals 124 angeben, und speichert außerdem Korrekturdaten zum Verringern eines Messfehlers, wie z. B. einer Variation, die auf der Grundlage eines tatsächlich gemessenen Wertes des Gases erhalten werden, nachdem die Leiterplatte 400 hergestellt worden ist.
Die Temperatur-/ Feuchtigkeitsmessschaltung 701 enthält eine Eingangsschaltung, wie z. B. einen Verstärker/A/D-Umsetzer, in die die Messsignale von dem Temperatursensor 453 und dem Feuchtigkeitssensor 422 eingegeben werden, eine Ausgangsschaltung, einen Speicher, der Daten hält, die eine Beziehung zwischen einem Korrekturwert oder einer Temperatur und einer absoluten Feuchtigkeit angeben, und die Leistungsquellenschaltung 622, die eine vorgegebene Spannung einer notwendigen Schaltung zuführt. Die von der Durchflussmengen-Messschaltung 601 und der Temperatur-/ Feuchtigkeitsmessschaltung 701 ausgegebenen Signale werden in den Mikrocomputer 415 eingegeben. Der Mikrocomputer 415 enthält eine Durchflussmengen-Berechnungseinheit, eine Temperaturberechnungseinheit und eine Berechnungseinheit für die absolute Feuchtigkeit, berechnet eine Durchflussmenge, eine Temperatur und eine absolute Feuchtigkeit, die die physikalischen Größen des zu messenden Gases 30 sind, auf der Grundlage der Signale und gibt die berechneten physikalischen Größen an eine ECU 200 aus.
Die Messvorrichtung 300 für physikalische Größen und die ECU 200 sind über ein Kommunikationskabel miteinander verbunden und führen eine Kommunikation unter Verwendung digitaler Signale basierend auf einem Kommunikationsstandard, wie z. B. SENT, LIN oder CAN, aus. In dem vorliegenden Beispiel wird ein Signal von dem Mikrocomputer 415 in einen LIN-Treiber 420 eingegeben, wobei von dem LIN-Treiber 420 eine LIN-Kommunikation ausgeführt wird. Die Informationen, die von dem LIN-Treiber der Messvorrichtung 300 für physikalische Größen zu der ECU 200 ausgegeben werden, werden durch eine digitale Kommunikation unter Verwendung eines einadrigen oder zweiadrigen Kommunikationskabels in einer überlagerten Weise ausgegeben.
Die Berechnungseinheit für die absolute Feuchtigkeit des Mikrocomputers 415 führt einen Prozess des Berechnens der absoluten Feuchtigkeit auf der Grundlage der Informationen hinsichtlich der relativen Feuchtigkeit, die von dem Feuchtigkeitssensor 422 ausgegeben werden, und der Temperaturinformationen und des Korrigierens der absoluten Feuchtigkeit auf der Grundlage eines Fehlers aus. Die durch die Berechnungseinheit für die absolute Feuchtigkeit berechnete korrigierte absolute Feuchtigkeit wird für verschiedene Stücke der Kraftmaschinenbetriebssteuerung in einer Steuereinheit 62 der ECU 18 verwendet. Die ECU 18 kann umfassende Fehlerinformationen für verschiedene Stücke der Kraftmaschinenbetriebssteuerung direkt verwenden.
In dem in 11 veranschaulichten Beispiel ist eine Beschreibung eines Falls gegeben worden, in dem die Messvorrichtung 300 für physikalische Größen den LIN-Treiber 420 enthält und eine LIN-Kommunikation ausführt, wobei aber die vorliegende Erfindung nicht darauf eingeschränkt ist und eine direkte Kommunikation mit dem Mikrocomputer 415 ohne die Verwendung einer LIN-Kommunikation ausgeführt werden kann, wie in 11-2 veranschaulicht ist.
Wie oben erwähnt worden ist, sind die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben worden, wobei aber die vorliegende Erfindung nicht auf die Ausführungsformen eingeschränkt ist und innerhalb des Schutzumfangs verschiedene Entwurfsmodifikationen stattfinden können, ohne von dem Erfindungsgedanken der in den Ansprüchen offenbarten vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die Ausführungsformen sind für ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben worden, wobei sie folglich nicht notwendigerweise auf das Einbeziehen aller oben beschriebenen Konfigurationen eingeschränkt sind. Einige Konfigurationen einer bestimmten Ausführungsform können durch einige Konfigurationen einer weiteren Ausführungsform ersetzt werden und einige Konfigurationen oder alle Konfigurationen einer weiteren Ausführungsform können zu den Konfigurationen einer bestimmten Ausführungsform hinzugefügt werden. Die Konfigurationen weiterer Ausführungsformen können zu einigen der Konfiguration in jeder Ausführungsform hinzugefügt werden, aus einigen der Konfigurationen jeder Ausführungsform gelöscht werden oder durch einige der Konfigurationen jeder Ausführungsform ersetzt werden.
Bezugszeichenliste

30: ZU MESSENDES GAS
124: HAUPTKANAL
300: MESSVORRICHTUNG FÜR PHYSIKALISCHE GRÖSSEN
302: GEHÄUSE
400: LEITERPLATTE
401: LEITERPLATTENHAUPTKÖRPER
403: VORSPRUNGABSCHNITT
430: MESSKANALFLÄCHE
431: RÜCKSEITE DER MESSKANALFLÄCHE
602: DURCHFLUSSMENGEN-MESSABSCHNITT
403a: AUSGESPARTER ABSCHNITT
418: KUNSTHARZ
450: VORSPRUNGABSCHNITT
451: TEMPERATURMESSABSCHNITT
453: TEMPERATURSENSOR
460: KONVEXER VORSPRUNG
460a: VORSPRUNGABSCHNITT
460e: SCHLITZ
460g: KERBE
461: SCHUTZLACKÜBERZUG
462: DURCHGANGSLOCH

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2014174064 A [0003]

Claims

Messvorrichtung für physikalische Größen, die umfasst: eine Leiterplatte, die mit einem Messabschnitt, der eine physikalische Größe eines zu messenden Gases, das durch einen Hauptkanal hindurchgeht, misst, und einem Schaltungsabschnitt, der einen Berechnungsprozess an der durch den Messabschnitt gemessenen physikalischen Größe ausführt, versehen ist; und ein Gehäuse, in dem die Leiterplatte gelagert ist, wobei in der Leiterplatte ein Messabschnitt für physikalische Größen, der an einem Abschnitt der Leiterplatte angebracht ist, und ein Abschnitt der Leiterplatte zu einem Messraum für physikalische Größen freiliegen und wobei mehrere Vorsprünge, die einzeln von einer Schaltungsverdrahtung elektrisch getrennt sind, an einem Abschnitt der Leiterplatte vorgesehen sind.
Messvorrichtung für physikalische Größen nach Anspruch 1, wobei die Leiterplatte eine gedruckte Leiterplatte ist und wobei die mehreren Vorsprünge Vorsprünge sind, die gebildet werden, wenn ein Muster auf der gedruckten Leiterplatte durch eine Ätzbearbeitung an Kupferfolien und einer Platte gebildet wird.
Messvorrichtung für physikalische Größen nach Anspruch 1, wobei die Leiterplatte mit einem Durchgangsloch für die Belüftung zwischen dem Messabschnitt für physikalische Größen und der Außenluft versehen ist.
Messvorrichtung für physikalische Größen nach Anspruch 3, wobei die Vorsprünge nur auf einer Oberfläche der Leiterplatte vorgesehen sind, in der das Durchgangsloch offen ist.
Messvorrichtung für physikalische Größen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine ebene Form jedes der an der Leiterplatte vorgesehenen Vorsprünge eine Kreisform oder eine elliptische Form ist.
Messvorrichtung für physikalische Größen nach Anspruch 3, wobei in einem Fall, in dem eine Abmessung eines oberen Bodens des Vorsprungs durch L1 angegeben ist, eine Abmessung eines unteren Bodens des Vorsprungs durch L2 angegeben ist, eine Abmessung einer Lücke zwischen benachbarten Vorsprüngen durch L3 angegeben ist und ein Innendurchmesser des in der Leiterplatte vorgesehenen Durchgangslochs durch ϕd angegeben ist, der Vorsprung eine Beziehung L1 < L2 und ϕd ≥ L2 ≥ L3 erfüllt.
Messvorrichtung für physikalische Größen nach Anspruch 3, wobei die Vorsprünge vorgesehen sind, so dass sie in einer um das in der Leiterplatte vorgesehene Durchgangsloch zentrierten Gitterform angeordnet sind.
Messvorrichtung für physikalische Größen nach Anspruch 3, wobei die Vorsprünge vorgesehen sind, so dass sie in einer um das in der Leiterplatte vorgesehene Durchgangsloch zentrierten Zickzackform angeordnet sind.
Messvorrichtung für physikalische Größen nach Anspruch 3, wobei die Vorsprünge vorgesehen sind, so dass sie um das in der Leiterplatte vorgesehene Durchgangsloch radial zentriert angeordnet sind.
Messvorrichtung für physikalische Größen nach Anspruch 3, wobei ein Vorsprung mit einer Form, die größer als das Durchgangsloch ist, weiter zu einer stromaufwärts gelegenen Seite in der Einströmrichtung des zu messenden Gases als das Durchgangsloch angeordnet ist und als ein vorderes Hindernis verwendet wird.
Messvorrichtung für physikalische Größen nach Anspruch 10, wobei langgestreckte schlitzförmige Vorsprünge vorgesehen sind, so dass sie entlang der Einströmrichtung des zu messenden Gases angeordnet sind.
Messvorrichtung für physikalische Größen nach Anspruch 11, wobei die schlitzförmigen Vorsprünge angeordnet sind, so dass sie bezüglich der Einströmrichtung des zu messenden Gases schräg geneigt sind.
Messvorrichtung für physikalische Größen nach Anspruch 10, wobei ein Vorsprung, von dem eine ebene Form eine Stimmgabelform ist und der in zwei Wege verzweigt, entlang der Einströmrichtung des zu messenden Gases vorgesehen ist und wobei das Durchgangsloch innerhalb der Zweige des Vorsprungs angeordnet ist.
Messvorrichtung für physikalische Größen nach Anspruch 10, wobei der Vorsprung eine Ringform aufweist, die in Umfangsrichtung fortgesetzt ist, so dass sie einen Umfang einer Öffnung des Durchgangslochs umgibt.
Messvorrichtung für physikalische Größen nach Anspruch 14, wobei der Vorsprung eine durch Einkerben eines Abschnitts der Ringform auf einer stromabwärts gelegenen Seite in der Einströmrichtung des zu messenden Gases gebildete Kerbe aufweist.