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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen thermischen Durchflussmengenmesser.
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Stand der Technik
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Als ein herkömmlicher thermischer Durchflussmengenmesser, der einen Einlasslufttemperatursensor und eine Differenzdetektionsfunktion enthält, ist eine Durchflussmengenmessvorrichtung bekannt, die ein Gehäuse aufweist, in dem ein Umgehungsströmungskanal, der einen Teil der in einem Kanal strömenden Luft einlässt, und ein Nebenumgehungsströmungskanal, der in einer Weise vorgesehen ist, dass er von dem Umgehungsströmungskanal abzweigt, und der einen Teil der in dem Umgehungsströmungskanal strömenden Luft einlässt, gebildet sind, wobei ein Durchflussmengensensor, ein Einlasslufttemperatursensor, ein Feuchtigkeitssensor und ein Drucksensor in einer Strömungsrichtung des Nebenumgehungsströmungskanals in dem Nebenumgehungsströmungskanal nebeneinander eingebaut sind (siehe Anspruch 1, Absatz 0029 bis 0035 und dergleichen in PTL 1).
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Da bei der Konfiguration verschiedene Sensoren in demselben Strömungskanal nebeneinander angeordnet sind, wird es möglich, die Verbindung mit einem Schaltungsmodul und eine Verbindungsbetriebsart in Bezug auf eine externe Vorrichtung über das Schaltungsmodul zu vereinheitlichen, und ist es möglich, eine Durchflussmengenmessvorrichtung zu schaffen, in der eine Anordnung einer Verdrahtungsleitung oder ein Montageprozess vereinfacht sein können.
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Außerdem ist es dadurch, dass verschiedene Sensoren in dem Nebenumgehungsströmungskanal angeordnet sind, in dem das Eindringen von Staub und ein Einfluss einer Störung wie etwa einer Pulsation verringert sind, möglich, eine Durchflussmengenmessvorrichtung zu schaffen, in der die Messgenauigkeit und die Haltbarkeit der verschiedenen Sensoren verbessert sein können.
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Außerdem sind in dem herkömmlichen thermischen Durchflussmengenmesser, der einen Einlasslufttemperatursensor und eine Differenzdetektionsfunktion enthält, ein Einlasslufttemperatursensor, ein Feuchtigkeitssensor und ein Durchflussmengensensor von einer Einlassseite in der Reihenfolge des Einlasslufttemperatursensors, des Feuchtigkeitssensors und des Durchflussmengensensors angeordnet und enthalten. Der Durchflussmengensensor erzeugt durch ein Heizelement Wärme. Allerdings kann eine Durchflussmengenmessvorrichtung geschaffen werden, in der der Einlasslufttemperatursensor durch Wärmeerzeugung durch den Durchflussmengensensor nicht beeinflusst wird und die Messgenauigkeit hoch ist, wenn der Einlasslufttemperatursensor auf der Einlassseite des Durchflussmengensensors angeordnet ist.
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Das Dokument PTL 2 offenbart eine Luftflussraten-Messvorrichtung zur Messung der Flussrate der Luft, die durch einen Hauptkanal im Innern eines Ansaugrohrs einer Brenn-kraftmaschine fließt. Ein Ende einer Basis ist in Axialrichtung des Hauptkanals zur stromaufwärtigen Seite der hereinfließenden Luft gerichtet, und das andere Ende der Basis ist zur stromabwärtigen Seite der Luft hin gerichtet, wobei eine gebogene Nut in der Basis vorgesehen ist. Ein Schaltungsmodul weist ein Halterungssubstrat und ein Detektorelement auf, das an einer Oberfläche des Halterungssubstrats angebracht ist, um die Flussrate der Luft zu erfassen, wobei das Modul so mit der Basis verbunden ist, dass diese beiden Teile einander zugewandt sind, um zusammenwirkend mit der Nut einen Hilfskanal auszubilden. Das Detektorelement an der einen Oberfläche des Halterungssubstrats ist Luft in dem Hilfskanal ausgesetzt, und die andere Oberfläche des Halterungssubstrats ist Luft in dem Hauptkanal ausgesetzt.
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Die Druckschrift PTL 3 zeigt ein Durchflussmessgerät zur Messung der Durchflussrate eines ein Hauptströmungsrohr durchströmenden Fluides mittels eines in einem Bypasskanal angeordneten, auf einer Sensorseite eines flächenhaften Bauteiles angebrachten Durchflusssensors, der ein strömungssensitives Element umfasst. Ein Begrenzungsabschnitt des flächenhaften Bauteils bildet wenigstens einen Teil einer sensorseitigen Bypassbegrenzungsfläche, derart, dass in dem Begrenzungsabschnitt das strömungssensitive Element des Durchflusssensors mit dem Bypassstrom in Verbindung steht und der Begrenzungsabschnitt des flächenhaften Bauteils auf der der Sensorseite abgewandten Seite einem dem Hauptströmungsrohrinnendruck entsprechenden Druck ausgesetzt ist.
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Liste der Entgegenhaltungen
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Patentliteratur
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Technisches Problem
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Da der herkömmliche thermische Durchflussmengenmesser eine Konfiguration aufweist, bei der verschiedene Sensoren in einer Nebenumgehungsleitung eingebaut sind, in der Luft strömt, besteht die Möglichkeit, dass ein Druckverlust innerhalb der Nebenumgehungsleitung im Vergleich zu einem herkömmlichen Zustand ohne die verschiedenen Sensoren erhöht ist, und dass die Strömungsgeschwindigkeitsempfindlichkeit eines Durchflussmengensensors verringert ist.
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Außerdem besteht in einem Fall, dass in einen Oberstrom und in einen Unterstrom eines Durchflussmengensensors verschiedene Sensoren eingebaut sind, eine Möglichkeit, dass die verschiedenen Sensoren zu Sperren der strömenden Luft werden, dass eine Fluidturbulenz erzeugt wird und dass das Geräuschverhalten oder eine Pulsationscharakteristik des Durchflussmengensensors verschlechtert ist.
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Die vorliegende Erfindung wurde angesichts des vorstehenden Problems gemacht und soll einen thermischen Durchflussmengenmesser schaffen, der eine Abnahme der Strömungsgeschwindigkeitsempfindlichkeit eines Durchflussmengensensors und eine Verschlechterung des Geräuschverhaltens oder einer Pulsationscharakteristik im Vergleich zum verwandten Gebiet verringern kann.
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Lösung des Problems
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Zur Lösung der obigen Aufgabe ist ein thermischer Durchflussmengenmesser der vorliegenden Erfindung ein thermischer Durchflussmengenmesser, der dadurch verwendet wird, dass er von einem in einer Durchlasswand eines Hauptdurchlasses vorgesehenen Befestigungsloch in das Innere des Hauptdurchlasses eingeführt ist, wobei der thermische Durchflussmengenmesser enthält: einen Flansch, der an einem Befestigungsteil des Haüptdurchlasses zu befestigen ist; einen Nebendurchlass, der einen Teil des in dem Hauptdurchlass strömenden Messgases einlässt; eine Durchflussmengenmesseinheit, die eine Durchflussmenge des Messgases in dem Nebendurchlass misst; ein Schaltungsbauelement, das die Durchflussmengenmesseinheit steuert; und ein Schaltungssubstrat, auf dem die Durchflussmengenmesseinheit und das Schaltungsbauelement montiert sind, wobei der Nebendurchlass in einem Substrat des Schaltungssubstrats gebildet ist. Eine Temperaturmesseinheit, die eine Temperatur des in dem Hauptdurchlass strömenden Messgases misst. Die Temperaturmesseinheit ist in einer Weise vorgesehen, dass sie zu einer Seite des vorderen Endes eines Baugruppenträgers, der von dem Flansch in Richtung einer Mitte des Hauptdurchlasses ausgedehnt ist, vorsteht. Beispielsweise ist in dem thermischen Durchflussmengenmesser der Nebendurchlass auf einer Seite der Oberfläche des Schaltungssubstrats, auf der Seite die Durchflussmengenmesseinheit vorgesehen, und ein zweiter Raum, der von dem Nebendurchlass verschieden ist, auf einer Seite der hinteren Oberfläche durch das Schaltungssubstrat getrennt vorgesehen, und sind in dem zweiten Raum wenigstens ein von der Durchflussmengenmesseinheit verschiedener physikalischer Sensor und das Schaltungsbauelement angeordnet.
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Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
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In Übereinstimmung mit einem thermischen Durchflussmengenmesser der vorliegenden Erfindung ist mit einer Schaltungssubstratoberfläche, wo ein Detektionselement eingebaut ist, ein Nebendurchlass enthalten und ist auf einer Seite der hinteren Oberfläche des Schaltungssubstrats ein Raum, in dem wenigstens ein von der Durchflussmengenmesseinheit verschiedener physikalischer Sensor und ein Schaltungsbauelement eingebaut sind, getrennt enthalten, wodurch es möglich ist, die Strömungsgeschwindigkeitsempfindlichkeit eines Durchflussmengensensors zu verbessern, ohne einen Druckverlust in dem Nebendurchlass zu erhöhen. Da in dem Nebendurchlass keine verschiedenen Sensoren eingebaut sind, die zu Sperren des Fluids werden, ist es außerdem möglich, die strömende Luft zu stabilisieren und das Geräuschverhalten oder eine Pulsationscharakteristik des Durchflussmengensensors zu verbessern.
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Eine weitere Charakteristik in Bezug auf die vorliegende Erfindung wird aus einer Beschreibung in der vorliegenden Beschreibung und aus den beigefügten Zeichnungen sichtbar. Außerdem werden durch eine Beschreibung der folgenden Ausführungsformen ein Problem, eine Konfiguration und eine Wirkung, die von den oben Beschriebenen verschieden sind, offenbart.
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Figurenliste
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- 1 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel eines Systems darstellt, das einen thermischen Durchflussmengenmesser gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält.
- 2A ist eine Vorderansicht des thermischen Durchflussmengenmessers gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 2B ist eine linke Seitenansicht des in 2A dargestellten thermischen Durchflussmengenmessers.
- 2C ist eine Rückansicht des in 2A dargestellten thermischen Durchflussmengenmessers.
- 2D ist eine rechte Seitenansicht des in 2A dargestellten thermischen Durchflussmengenmessers.
- 3A ist eine Vorderansicht eines Zustands, in dem eine vordere Abdeckung des in 2A dargestellten thermischen Durchflussmengenmessers entfernt ist.
- 3B ist eine Rückansicht eines Zustands, in dem die hintere Abdeckung des in 2C dargestellten thermischen Durchflussmengenmessers entfernt ist.
- 3C ist eine Vorderansicht eines Zustands, in dem ein Gehäuse des in 3A dargestellten thermischen Durchflussmengenmessers entfernt ist.
- 3D ist eine Rückansicht eines Zustands, in dem ein Gehäuse des in 3B dargestellten thermischen Durchflussmengenmessers entfernt ist.
- 4A ist eine Schnittansicht entlang eine Linie A-A des in 2A dargestellten thermischen Durchflussmengenmessers.
- 4B ist eine schematische Schnittansicht eines Gehäuses des in 4A dargestellten thermischen Durchflussmengenmessers.
- 5A ist eine schematische Vorderansicht eines Gehäuses eines thermischen Durchflussmengenmessers gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 5B ist eine schematische Vorderansicht eines Gehäuses eines thermischen Durchflussmengenmessers gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 6A ist eine schematische Vorderansicht eines Gehäuses eines thermischen Durchflussmengenmessers gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 6B ist eine schematische Rückansicht des Gehäuses des thermischen Durchflussmessers gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 7A ist eine schematische Vorderansicht eines Gehäuses eines thermischen Durchflussmengenmessers gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 7B ist eine schematische Rückansicht des Gehäuses des thermischen Durchflussmengenmessers gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Im Folgenden werden anhand der Zeichnungen Ausführungsformen eines thermischen Durchflussmengenmessers der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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(Erste Ausführungsform)
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1 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel eines elektronischen Kraftstoffeinspritzungs-Brennkraftmaschinen-Steuersystems darstellt, das einen thermischen Durchflussmengenmesser 300 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält. In diesem System wird auf der Grundlage des Betriebs einer Brennkraftmaschine 110, die einen Kraftmaschinenzylinder 112 und einen Kraftmaschinenkolben 114 enthält, Einlassluft als Messgas 30 von einem Luftreiniger 122 angesaugt und z. B. über ein Einlassrohr, d. h. einen Hauptdurchlass 124, einen Drosselklappenstutzen 126 und einen Einlasskrümmer 128 zu einer Verbrennungskammer des Kraftmaschinenzylinders 112 geführt.
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Durch den thermischen Durchflussmengenmesser 300 wird eine Durchflussmenge des Messgases 30, d. h. der zu der Verbrennungskammer geführten Einlassluft, gemessen. Auf der Grundlage der gemessenen Durchflussmenge wird durch ein Kraftstoffeinspritzventil 152 Kraftstoff zugeführt und in einem Zustand eines Luft-Kraftstoff-Gemischs zusammen mit dem Messgas 30, d. h. der Einlassluft, zu der Verbrennungskammer geführt. Es wird angemerkt, dass das Kraftstoffeinspritzventil 152 in der vorliegenden Ausführungsform in einer Einlassöffnung der Brennkraftmaschine vorgesehen ist. Der in die Einlassöffnung eingespritzte Kraftstoff wird mit dem Messgas 30, d. h. der Einlassluft, zu einem Luft-Kraftstoff-Gemisch gemischt, durch ein Einlassventil 116 zu der Verbrennungskammer geführt, wird verbrannt und erzeugt mechanische Energie.
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Der thermische Durchflussmengenmesser 300 kann nicht nur in einem in 1 dargestellten System zum Einspritzen von Kraftstoff in die Einlassöffnung der Brennkraftmaschine, sondern auch in einem System zum direkten Einspritzen von Kraftstoff in jede Verbrennungskammer verwendet werden. Die Grundkonzepte eines Messverfahrens eines Steuerparameters, wobei das Verfahren eine Nutzung des thermischen Durchflussmengenmessers 300 enthält, und eines Steuerverfahrens einer Brennkraftmaschine, wobei das Verfahren eine Menge der Kraftstoffzufuhr oder des Zündzeitpunkts der beiden Systeme enthält, sind im Wesentlichen dieselben. In 1 ist ein System zum Einspritzen von Kraftstoff in eine Einlassöffnung als ein repräsentatives Beispiel der beiden Systeme dargestellt.
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Der Kraftstoff und die Luft, die zu der Verbrennungskammer geführt werden, sind in einem gemischten Zustand des Kraftstoffs und der Luft und werden durch Funkenzündung durch eine Zündkerze 154 explosiv verbrannt und erzeugen mechanische Energie. Das Gas nach der Verbrennung wird von einem Auslassventil 118 zu einem Auspuffrohr geführt und wird als Abgas 24 von dem Auspuffrohr nach außerhalb eines Fahrzeugs entleert. Eine Durchflussmenge des Messgases 30, d. h. der zu der Verbrennungskammer geführten Einlassluft, wird durch eine Drosselklappe 132 gesteuert, deren Öffnung auf der Grundlage des Betriebs eines Fahrpedals geändert wird. Eine Menge der Kraftstoffzufuhr wird auf der Grundlage der Durchflussmenge der durch die Verbrennungskammer geführten Einlassluft gesteuert. Dadurch, dass eine Durchflussmenge der zu der Verbrennungskammer geführten Einlassluft durch Steuern der Öffnung der Drosselklappe 132 gesteuert wird, kann ein Fahrer die durch die Brennkraftmaschine erzeugte mechanische Energie steuern.
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Eine Durchflussmenge und eine Temperatur des Messgases 30, das von dem Luftreiniger 122 eingelassen wird und das in dem Hauptdurchlass 124 strömende Einlassluft ist, werden durch den thermischen Durchflussmengenmesser 300 gemessen, wobei von dem thermischen Durchflussmengenmesser 300 ein elektrisches Signal, das die gemessene Durchflussmenge und Temperatur der Einlassluft angibt, in eine Steuervorrichtung 200 eingegeben wird. Außerdem wird eine Ausgabe eines Drosselklappenwinkelsensors 144, der die Öffnung der Drosselklappe 132 misst, in die Steuervorrichtung 200 eingegeben und wird eine Ausgabe eines Drehwinkelsensors 146 in die Steuervorrichtung 200 eingegeben, um eine Position oder einen Zustand des Kraftmaschinenkolbens 114 der Brennkraftmaschine, des Einlassventils 116 oder des Auslassventils 118 und die Drehzahl der Brennkraftmaschine zu messen. Eine Ausgabe eines Sauerstoffsensors 148 wird in die Steuervorrichtung 200 eingegeben, um aus einem Zustand der Abluft 24 einen Zustand eines Mischungsverhältnisses zwischen einer Kraftstoffmenge und einer Luftmenge zu messen.
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Die Steuervorrichtung 200 berechnet z. B. auf der Grundlage einer Durchflussmenge, der Feuchtigkeit und einer Temperatur der Einlassluft, die Ausgaben des thermischen Durchflussmengensensors 300 sind, und der Drehzahl der Brennkraftmaschine oder dergleichen von dem Drehwinkelsensor 146 eine Kraftstoffeinspritzmenge oder einen Zündzeitpunkt. Auf der Grundlage eines Ergebnisses der Berechnung wird eine Menge des von dem Kraftstoffeinspritzventil 152 zugeführten Kraftstoffs oder der Zündzeitpunkt, bei dem die Zündung durch die Zündkerze 154 ausgeführt wird, gesteuert. Tatsächlich wird die Menge der Kraftstoffzufuhr oder der Zündzeitpunkt ferner auf der Grundlage einer durch den thermischen Durchflussmengenmesser 300 gemessenen Einlasslufttemperatur, eines Änderungszustands eines Drosselklappenwinkels, eines Änderungszustands der Kraftmaschinendrehzahl und eines durch den Sauerstoffsensor 148 gemessenen Zustands eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses gesteuert. Darüber hinaus steuert die Steuervorrichtung 200 durch ein Leerlaufluftsteuerventil 156 in einem Leerlaufbetriebszustand der Brennkraftmaschine eine Menge der Luft, die die Drosselklappe 132 umgeht, und steuert sie die Drehzahl der Brennkraftmaschine in dem Leerlaufbetriebszustand.
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Sowohl die Menge der Kraftstoffzufuhr als auch der Zündzeitpunkt, der ein Hauptsteuerbetrag der Brennkraftmaschine ist, wird mit einer Ausgabe des thermischen Durchflussmengenmessers 300 als ein Hauptparameter berechnet. Somit sind eine Verbesserung der Messgenauigkeit, eine Steuerung der zeitlichen Änderung und eine Verbesserung der Zuverlässigkeit des thermischen Durchflussmengenmessers 300 für die Verbesserung der Steuergenauigkeit oder für die Sicherstellung der Zuverlässigkeit eines Fahrzeugs wichtig. Genauer ist in letzter Zeit eine Forderung zur Einsparung von Kraftstoff eines Fahrzeugs äußerst hoch. Außerdem ist eine Forderung für die Abgasreinigung äußerst hoch. Um diesen Forderungen zu entsprechen, ist es äußerst wichtig, die Messgenauigkeit für eine Durchflussmenge des Messgases 30, d. h. der durch den thermischen Durchflussmengenmesser 300 gemessenen Einlassluft, zu verbessern.
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2A ist eine Vorderansicht des thermischen Durchflussmengenmessers 300 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. 2B, 2C und 2D sind in dieser Reihenfolge eine linke Seitenansicht, eine Rückansicht und eine rechte Seitenansicht des in 2A dargestellten thermischen Durchflussmengenmessers. 4A ist eine Schnittansicht entlang einer Linie A-A des in 2A dargestellten thermischen Durchflussmengenmessers.
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Der thermische Durchflussmengenmesser 300 wird dadurch verwendet, dass er von einem Befestigungsloch, das in einer Durchlasswand des Hauptdurchlasses vorgesehen ist, in das Innere des Hauptdurchlasses eingeführt ist. Der thermische Durchflussmengenmesser 300 enthält ein Gehäuse 302, eine vordere Abdeckung 303 und eine hintere Abdeckung 304. Die vordere Abdeckung 303 und die hintere Abdeckung 304 sind in Form einer dünnen Tafel gebildet und weisen eine breite flache Kühlfläche auf. Somit weist ein Baugruppenträger 310 des thermischen Durchflussmengenmessers 300 eine Konfiguration auf, in der der Luftwiderstand verringert ist, und die durch das in dem Hauptdurchlass 124 strömende Messgas leicht gekühlt werden kann.
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Wie in 1 dargestellt ist, weist der Baugruppenträger 310 des thermischen Durchflussmengenmessers 300 z. B. im Wesentlichen eine flache Quaderform auf und ist er in das Einlassrohr eingeführt und in dem Hauptdurchlass 124 angeordnet. Obgleich eine Einzelheit später beschrieben wird, grenzt der Baugruppenträger 310 einen Nebendurchlass (ersten Raum) ab, der einen Teil des Messgases 30, d. h. des in dem Hauptdurchlass 124 strömenden Fluids, einlässt.
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Es wird angemerkt, dass es im Folgenden einen Fall gibt, dass jedes Teil des thermischen Durchflussmengenmessers 300 unter Nutzung eines orthogonalen XYZ-Koordinatensystems beschrieben wird, in dem eine Längsrichtung des Baugruppenträgers 310, wobei diese Richtung zu einer Strömung des Messgases 30 in dem Hauptdurchlass 124 im Wesentlichen parallel ist, eine X-Achsen-Richtung ist, eine Höhenrichtung des Baugruppenträgers 310, wobei die Richtung zu der Längsrichtung vertikal und zu einer Radialrichtung des Hauptdurchlasses 124 im Wesentlichen parallel ist, eine Y-Achsen-Richtung ist und eine Dickenrichtung des Baugruppenträgers 310, wobei die Richtung zu dieser Längsrichtung und zu dieser Höhenrichtung vertikal ist, eine Z-Achsen-Richtung ist.
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Wie in 2B und 2D dargestellt ist, weist der Baugruppenträger 310 eine Form auf, die von einer Außenwand in Richtung einer Mitte des Hauptdurchlasses 124 in der Y-Achsen-Richtung ausgedehnt ist, und weist er in der Z-Achsen-Richtung eine flache Form mit einer geringen Dicke auf. Das heißt, der Baugruppenträger 310 des thermischen Durchflussmengenmessers 300 weist eine Form mit einer geringen Dicke entlang einer Seitenfläche und mit einer im Wesentlichen rechteckigen Vorderseitenform auf. Dementsprechend ist es in dem thermischen Durchflussmengenmesser 300 möglich, den Fluidwiderstand in Bezug auf das Messgas 30 zu verringern und einen Nebendurchlass mit einer ausreichenden Länge aufzunehmen.
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Als ein Teil des unteren Endes des Baugruppenträgers 310 sind ein Flansch 305 zum Befestigen des thermischen Durchflussmengenmessers 300 an dem Einlassrohr und ein Verbinder 306, d. h. eine externe Verbindungseinheit, die zur elektrischen Verbindung mit einer externen Vorrichtung nach außerhalb des Einlassrohrs freiliegt, vorgesehen. Der Baugruppenträger 310 ist durch Befestigung des Flanschs 305 an einem Befestigungsteil des Einlassrohrs auf einseitig eingespannte Weise gestützt.
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3A ist eine Vorderansicht eines Zustands, in dem die vordere Abdeckung 303 des in 2A dargestellten thermischen Durchflussmengenmessers 300 entfernt ist. 3B ist eine Rückansicht eines Zustands, in dem die hintere Abdeckung 304 des in 2C dargestellten thermischen Durchflussmengenmessers 300 entfernt ist. 3C ist eine Vorderansicht eines Schaltungssubstrats 602 in einem Zustand, in dem das Gehäuse 302 des in 3A dargestellten thermischen Durchflussmengenmessers 300 entfernt ist. 3D ist eine Rückansicht des Schaltungssubstrats 602 in einem Zustand, in dem das Gehäuse 302 des in 3B dargestellten thermischen Durchflussmengenmessers 300 entfernt ist.
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Bei einem Endteil, der an einer Position an einer Seite des vorderen Endes des Gehäuses 302 und auf einer Einlassseite in einer Hauptströmungsrichtung angeordnet ist, ist ein Einlass 311 zum Einlassen eines Teils des Messgases 30 wie etwa des Einlassgases, d. h. des in dem Hauptdurchlass 124 strömenden Fluids, in einen Nebendurchlass 307 vorgesehen. Außerdem ist ähnlich bei dem anderen Endteil, der an einer Position auf der Seite des vorderen Endes des Gehäuses 302 und auf einer Auslassseite in der Hauptströmungsrichtung angeordnet ist, ein Auslass 313, um das Messgas 30 von dem Nebendurchlass 307 in den Hauptdurchlass 124 zurück zu lassen, vorgesehen. Auf diese Weise sind der Einlass 311 oder der Auslass 313 zum Einlassen des in dem Hauptdurchlass 124 strömenden Messgases 30 in den Nebendurchlass 307 auf der Seite des vorderen Endes des Baugruppenträgers 310, der in einer zentralen Richtung in einer radialen Richtung des Hauptdurchlasses 124 von dem Flansch 305 ausgedehnt ist, vorgesehen.
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An einer Position, die auf der Seite eines Endteils ist und die auf der Seite des vorderen Endes des auf der Seite des vorderen Endes des Gehäuses 302 angeordneten Einlasses 311 ist, ist eine Temperaturmesseinheit 452 zum Messen einer Temperatur des in dem Hauptdurchlass 124 strömenden Messgases 30 vorgesehen. Auf diese Weise ist die Temperaturmesseinheit 452 zum Messen der Temperatur des in dem Hauptdurchlass 124 strömenden Messgases 30 auf eine Weise vorgesehen, bei der sie zu der Seite des vorderen Endes des in der zentralen Richtung ausgedehnten Baugruppenträgers 310 in der radialen Richtung des Hauptdurchlasses 124 von dem Flansch 305 vorsteht. Dadurch, dass die Temperaturmesseinheit 452 von dem Baugruppenträger (Modul) 310, der zu einem Teil, das um eine Mitte des Hauptdurchlasses (Einlassluftdurchlasses) 124 freiliegt und in dem die Strömungsgeschwindigkeit hoch ist, vorstehend hergestellt ist, und zu der Einlassluft freiliegt, ist es möglich, die Wärmeleitung von dem Baugruppenträger (Modul) 310 zu verringern und Wärme wirksam zu der Einlassluft zu übertragen. Im Ergebnis wird es möglich, die Temperatur der Einlassluft genau zu detektieren.
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Da die Temperaturmesseinheit 452 in der vorliegenden Ausführungsform zu der Seite des vorderen Endes des Baugruppenträgers 310 vorsteht, ist in der Nähe der Temperaturmesseinheit 452 zum Schutz von außen ein Schutzteil 303a vorgesehen. Obgleich das Schutzteil 303a in der vorderen Abdeckung 303 vorgesehen ist, kann bei Bedarf zusätzlich ein Schutzteil in der hinteren Abdeckung 304 enthalten sein.
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In dem thermischen Durchflussmengenmesser 300 mit einer Konfiguration in der Art der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, Gas in einem von der Innenwandfläche des Hauptdurchlasses 124 getrennten Teil in den Nebendurchlass 307 einzulassen, so dass es weniger wahrscheinlich durch eine Temperatur der Innenwandfläche des Hauptdurchlasses 124 beeinflusst wird, und eine Verringerung der Messgenauigkeit einer Durchflussmenge oder einer Temperatur des Gases zu steuern. Außerdem ist in der Nähe der Innenwandfläche des Hauptdurchlasses 124 der Fluidwiderstand hoch und wird eine Strömungsgeschwindigkeit im Vergleich zu einer durchschnittlichen Strömungsgeschwindigkeit in dem Hauptdurchlass 124 niedrig. In dem thermischen Durchflussmengenmesser 300 der vorliegenden Ausführungsform ist der Einlass 311 in einem Teil des vorderen Endes des dünnen und langen Baugruppenträgers 310 vorgesehen, der von dem Flansch 305 in Richtung einer Mitte des Hauptdurchlasses 124 ausgedehnt ist. Somit ist es möglich, in den Nebendurchlass 307 Gas mit hoher Strömungsgeschwindigkeit um die Mitte des Hauptdurchlasses 124 einzulassen.
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Auf einer Seite der Oberfläche und auf einer Seite der hinteren Oberfläche des Baugruppenträgers 310 sind mehrere Belüftungsöffnungen 370 und 371, um einen Teil des in dem Hauptdurchlass 124 strömenden Messgases 30 in den Baugruppenträger 310 einzulassen, vorgesehen. Dementsprechend ist es möglich, einen Teil des Gases in dem Hauptdurchlass 124 in die belüfteten Räume 373 und 374 einzulassen, so dass sie durch die Temperatur der Innenwandfläche des Hauptdurchlasses 124 weniger wahrscheinlich beeinflusst werden, und eine Verringerung der Messgenauigkeit der Feuchtigkeit oder des Drucks des Gases zu steuern. Es braucht nur wenigstens eine der Belüftungsöffnungen 370 und 371 vorgesehen zu sein, wobei in der vorliegenden Ausführungsform jeweils zwei davon vorgesehen sind.
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In dem Inneren des Gehäuses 302 ist ein Schaltungssubstrat 602 angeordnet, das eine Durchflussmengenmesseinheit 451 zum Messen einer Durchflussmenge des in dem Hauptdurchlass 124 strömenden Messgases 30, eine Temperaturmesseinheit 452 zum Messen einer Temperatur des in dem Hauptdurchlass 124 strömenden Messgases 30, eine Druckmesseinheit 600 zum Messen des Drucks des in dem Hauptdurchlass 124 strömenden Messgases 30, eine Feuchtigkeitsmesseinheit 601 zum Messen der Feuchtigkeit des in dem Hauptdurchlass 124 strömenden Messgases 30, ein Schaltungsbauelement 603 zum Steuern dieser mehreren Messeinheiten und ein elektronisches Bauelement 608 wie etwa einen Kondensator enthält. Die Durchflussmengenmesseinheit 451, die Temperaturmesseinheit 452, die Druckmesseinheit 600 und die Feuchtigkeitsmesseinheit 601 sind in einem physikalischen Sensor enthalten.
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Das Schaltungsbauelement 603 zum Steuern der mehreren Messeinheiten ist an einer Position auf der Seite des vorderen Endes des Gehäuses 302 vorgesehen. Das Schaltungsbauelement 603 ist eine LSI oder ein Mikrocomputer oder beides, wobei während der Ansteuerung Wärme erzeugt wird. In der vorliegenden Ausführungsform sind der Flansch 305, die Durchflussmengenmesseinheit 451 und das Schaltungsbauelement 603 in einer Längsrichtung (Y-Achsen-Richtung) des Gehäuses 302 in dieser Reihenfolge eingebaut, wobei diese Richtung eine Einführungsrichtung des thermischen Durchflussmengenmessers 300 ist, wobei das Schaltungsbauelement 603 an einer Position auf einer Seite der Mitte des Hauptdurchlasses 124 vorgesehen sein kann, wobei die Position von der Innenwandfläche des Hauptdurchlasses 124 getrennt ist.
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Das Schaltungsbauelement 603 kann auf der Seite der Mitte angeordnet sein, wo die Strömungsgeschwindigkeit im Vergleich zur durchschnittlichen Strömungsgeschwindigkeit in dem Hauptdurchlass 124 hoch ist, die beim Ansteuern jeder Messeinheit erzeugte Wärme effizient gekühlt werden kann und die mehreren Messeinheiten genau gesteuert werden können.
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Der Nebendurchlass 307 ist auf einem Substrat des Schaltungssubstrats 602 gebildet. Auf eine Seite der vorderen Oberfläche des Gehäuses 302 sind Nebendurchlassnuten 330, 331 und 392 zum Abgrenzen des Nebendurchlasses 307 gebildet. Außerdem ist auf der Seite der vorderen Oberfläche des Gehäuses 302 ein ausgesparter Teil 381 zum Abgrenzen des belüfteten Raums 373 gebildet. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Nebendurchlassnuten 330, 331 und 392 auf ausgesparte Weise an einer Position vorgesehen, an der die Durchflussmengenmesseinheit 451 in dem Gehäuse 302 angeordnet ist, und ist der ausgesparte Teil 381 auf ausgesparte Weise an einer Position vorgesehen, an der die Feuchtigkeitsmesseinheit 601 in dem Gehäuse 302 angeordnet ist. Die ausgesparten Bodenwandflächen der Nebendurchlassnuten 330, 331 und 392 und der ausgesparte Teil 381 sind durch das Schaltungssubstrat 602 oder durch das Formgehäuse 302 gebildet. In der vorliegenden Ausführungsform konfiguriert eine Oberfläche des Schaltungssubstrats 602 einen Teil der Nebendurchlassnuten 330, 331 und 392 und konfiguriert eine hintere Oberfläche des Schaltungssubstrats 602 einen Teil des ausgesparten Teils 381.
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Andererseits ist auf einer Seite der hinteren Oberfläche des Gehäuses 302 ein ausgesparter Teil 382 zum Abgrenzen des belüfteten Raums (zweiten Raums) 374 gebildet. Außerdem ist auf der Seite der hinteren Oberfläche des Gehäuses 302 ein ausgesparter Teil 383 zum Abgrenzen einer Schaltungskammer 380 gebildet. In der vorliegenden Ausführungsform ist der ausgesparte Teil 382 auf ausgesparte Weise an einer Position vorgesehen, an der die Druckmesseinheit 600 in dem Gehäuse 302 angeordnet ist, und ist der ausgesparte Teil 383 auf ausgesparte Weise an einer Position vorgesehen, an der das Schaltungsbauelement 603 zum Steuern der mehreren Messeinheiten vorgesehen ist, wobei das elektronische Bauelement 608 wie etwa ein Kondensator in dem Gehäuse 302 angeordnet ist. Durch das Schaltungssubstrat 602 oder durch das Formgehäuse 302 sind ausgesparte Bodenwandflächen der ausgesparten Teile 382 und 383 gebildet.
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Dadurch, dass die vordere Abdeckung 303 an einer vorderen Oberfläche des Gehäuses 302 befestigt ist und die Nebendurchlassnuten 330, 331 und 392 und ein geöffnetes Teil des ausgesparten Teils 381 des Gehäuses 302 mit der vorderen Abdeckung 303 bedeckt sind, ist es möglich, den Baugruppenträger 310 zum Abgrenzen des Nebendurchlasses 307 und des belüfteten Raums 373 zu konfigurieren. Außerdem ist es dadurch, dass die hintere Abdeckung an einer hinteren Oberfläche des Gehäuses 302 befestigt ist und geöffnete Teile der ausgesparten Teile 382 und 383 des Gehäuses 302 mit der hinteren Abdeckung 304 bedeckt, möglich, den Baugruppenträger 310 zum Abgrenzen des belüfteten Raums 374 und der Schaltungskammer 380 zu konfigurieren.
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Der Nebendurchlass 307 enthält einen Hauptdurchlass 307A, der in der Längsrichtung (X-Achsen-Richtung) von dem einen Endteil zu dem anderen Endteil des Gehäuses 302 linear ausgedehnt ist, und einen Umgehungsdurchlass 307B, der an einer Position in der Mitte des Hauptdurchlasses 307A abzweigt, der einmal zu einer Seite des unteren Endes des Gehäuses 302 getrennt ist und der sich wieder mit dem Hauptdurchlass 307A verbindet. Der belüftete Raum 373 ist an einer Position gebildet, die von dem Hauptdurchlass 307A und von dem Umgehungsdurchlass 307B umgeben ist.
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Auf der vorderen Oberfläche und auf der hinteren Oberfläche des Gehäuses 302 ist ein geschweißtes Vorsprungteil 360 vorgesehen, das aus Harz gebildet ist und das durch Schweißen der vorderen Abdeckung 303 und der hinteren Abdeckung 304 verbunden ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist eine Konfiguration beschrieben worden, in der es durch ein Verfahren des Schweißens verbunden worden ist. Allerdings kann das Verbinden auch durch ein Verfahren des Anhaftens ausgeführt werden. Die vordere Abdeckung 303 und die hintere Abdeckung 304 sind aus Harz hergestellt und sind dadurch, dass sie an das Gehäuse 302 angehaftet oder geschweißt sind, in einem Teil einer Innenwand des Nebendurchlasses 307 enthalten.
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In Bezug auf das Gehäuse 302 mit einer Konfiguration in der Art der vorliegenden Ausführungsform ist es z. B. unter Verwendung einer Form, die auf beiden Oberflächen angeordnet ist, und durch Formen des in 3C und 3D dargestellten Schaltungssubstrats 602 als ein eingefügtes Bauelement in einem Harzformprozess des Formens des Gehäuses 302 möglich, das in 3A und 3B dargestellte Gehäuse 302 zu formen und das Gehäuse 302 mit hoher Dimensionsgenauigkeit zu konfigurieren. Das Schaltungssubstrat 602 weist teilweise geformtes Harz auf und die Innenwand des Nebendurchlasses 307 enthält eine Oberfläche, auf der die Durchflussmengenmesseinheit 451 vorgesehen ist, und eine Oberfläche des Harzes des Schaltungssubstrats 602.
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Außerdem kann in Bezug auf das Gehäuse 302 ein Prozess vereinfacht werden, da das Formen der Nebendurchlassnuten 330, 331 und 392 auf der Seite der vorderen Oberfläche des Gehäuses 302 und das Formen des ausgesparten Teils 381 und der ausgesparten Teile 382 und 383 auf der Seite der hinteren Oberfläche des Gehäuses 302 zusammen ausgeführt werden können. Dementsprechend ist es möglich, den thermischen Durchflussmengenmesser 300 mit einer einfachen Konfiguration und mit wenigen Montageveränderungen zu verwirklichen.
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4B ist eine schematische Schnittansicht eines Gehäuses des in 4A dargestellten thermischen Durchflussmengenmessers.
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Obgleich in der vorliegenden Ausführungsform das einteilige Formen genutzt wird, um einen Teil des Schaltungssubstrats 602 teilweise zu formen, ist eine solche Konfiguration keine Beschränkung. Wie in 4B dargestellt ist, können z. B. Nebendurchlassnuten 330, 331 und 392 und ausgesparte Teile 381, 382 und 383 durch Verbinden eines Harzkörpers, der in einem Gehäuse 302 enthalten ist, mit einem Schaltungssubstrat 602 durch ein Haftmaterial 362 oder durch einen Einpressstift 363 gebildet sein. Der Harzkörper enthält einen ausgesparten Teil und ist dadurch, dass er an eine Oberfläche angehaftet oder gekrimpt ist, die auf einer Seite des Schaltungssubstrats 602 ist, wo eine Durchflussmengenmesseinheit 451 vorgesehen ist, in einem Teil einer Innenwand eines Nebendurchlasses enthalten. In der in 4B dargestellten Struktur ist das Verbinden durch Pressen des in dem Harzkörper vorgesehenen Einpressstifts 363 in ein in dem Schaltungssubstrat 602 vorgesehenes Durchgangsloch ausgeführt worden und ist das Verbinden durch Kleben des Haftmaterials 362 zwischen den Harzkörper und das Schaltungssubstrat 602 ausgeführt worden.
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Außerdem ist es bei dem thermischen Durchflussmengenmesser 300 mit einer Konfiguration in der Weise der vorliegenden Ausführungsform möglich, eine Größe in der Höhenrichtung (Y-Achsen-Richtung) des Gehäuses 302 in einem Zustand, in dem mehrere Messeinheiten enthalten sind, kurz zu konfigurieren und einen thermischen Durchflussmengenmesser 300 zu verwirklichen, der einen niedrigen Druckverlust aufweist und der eine Strömung des Gases in dem Hauptdurchlass 124 nicht sperrt. Außerdem ist es möglich, mehrere Messeinheiten in einem gemeinsamen Gehäuse 302 zu montieren und einen thermischen Durchflussmengenmesser 300 zu verwirklichen, der kleiner als eine herkömmliche Größe ist und der verschiedene Arten von Messfunktionen aufweist.
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In einer vorderen Oberfläche des Gehäuses 302 sind die Nebendurchlassnuten 330, 331 und 392, die zusammen mit der vorderen Abdeckung 303 den Nebendurchlass 307 bilden, auf ausgesparte Weise vorgesehen. Die Nebendurchlassnuten 330, 331 und 392 enthalten einen linearen Nutteil 332, die Nebendurchlassnut 392, einen linearen Nutteil 390 zum Abgrenzen des linearen Hauptdurchlasses 307A in einem Teil des Nebendurchlasses 307 und Verzweigungsnutteile 333 und 391 zum Abgrenzen des Umgehungsdurchlasses 307B in einem Teil des Nebendurchlasses 307.
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Das lineare Nutteil 332 ist in der Hauptströmungsrichtung (X-Achsen-Richtung) des Messgases 30 bei dem vorderen Endteil des Gehäuses 302 linear ausgedehnt, ein Ende davon steht mit dem Einlass 311 des Gehäuses 302 in Verbindung und steht ferner mit der Nebendurchlassnut 392 in Verbindung und das andere Ende davon steht mit dem Auslass 313 des Gehäuses 302 in Verbindung. Die Nebendurchlassnut 392 wird zu einer Belüftungsöffnung zum Ausstoßen von Fluid, das in dem Hauptdurchlass 307A des Nebendurchlasses 307 strömt, d. h. eines Teils des Messgases 30. Durch Einbau der Nebendurchlassnut 392 ist es möglich, einen Fremdkörper wie etwa Staub oder einen Wassertropfen von dem Nebendurchlass 307 nach außerhalb auszustoßen, eine Gesamtmenge der Fremdkörper, die in den Umgehungsdurchlass 307B des Nebendurchlasses 307 eingelassen werden, zu verringern und eine Verschlechterung des Messleistungsfähigkeit der Durchflussmengenmesseinheit 451 zu verhindern.
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Der Verzweigungsnutteil 333 schreitet in einer Kurve in Richtung der Seite des unteren Endes des Gehäuses 302 fort, während er von dem linearen Nutteil 332 abzweigt, und steht mit einem Mittelteil in Höhenrichtung (Y-Achsen-Richtung), die die Längsrichtung des Gehäuses 302 ist, in Verbindung. In einer Oberfläche, die der Durchflussmengenmesseinheit 451 zugewandt ist, ist eine Drossel 453 eingebaut. Die Drossel 453 ist in der Weise vorgesehen, dass sie in Richtung der mit der vorderen Abdeckung 303 einteiligen Durchflussmengenmesseinheit 451 vorsteht. Der Umgehungsdurchlass 307B ist durch die Drossel 453 in der Höhenrichtung (Z-Achsen-Richtung), d. h. in der Dickenrichtung des Gehäuses 302, vorübergehend verringert und wird zu der ursprünglichen Größe, nachdem er durch den Teil der Drossel 453 gegangen ist. Ferner schreitet der Verzweigungsnutteil 333 in einer Kurve in Richtung der Seite des vorderen Endes des Gehäuses 302 fort, steht er mit dem Verzweigungsnutteil 391 in Verbindung und verbindet er sich mit dem linearen Nutteil 390.
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In dem Umgehungsdurchlass 307B strömt Fluid, in dem eine Gesamtmenge der Fremdkörper verringert ist, und kann Staub, ein Wassertropfen oder dergleichen im Vergleich mit der Durchflussmengenmesseinheit 451 durch einen Trägheitseffekt der gekrümmten Form zu der Seite des unteren Endes des Gehäuses 302 abgelenkt werden, wodurch eine Verschlechterung der Messleistungsfähigkeit der Durchflussmengenmesseinheit 451 verhindert werden kann. Außerdem ist es möglich, durch Verringern der Strömung des Fluids durch die Drossel 453 in dem Teil der Durchflussmengenmesseinheit 451 in dem Umgehungsdurchlass 307B die Messleistungsfähigkeit der Durchflussmengenmesseinheit 451 zu verbessern.
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In dem thermischen Durchflussmengenmesser 300, in dem der Nebendurchlass 307 den Hauptdurchlass 307A und den Umgehungsdurchlass 307B in der Art der vorliegenden Ausführungsform enthält, ist in einem Teil, der von dem Hauptdurchlass 307A und von dem Umgehungsdurchlass 307B umgeben ist, ein unnötiger Raum erzeugt. In der vorliegenden Ausführungsform ist durch Formen des ausgesparten Teils 381 in diesem unnötigen Raum der belüftete Raum (dritte Raum) 373 gebildet. Es ist möglich, in diesen belüfteten Raum 373 wenigstens einen physikalischen Sensor wie etwa die Feuchtigkeitsmesseinheit 601 einzubauen und eine Größe des Gehäuses 302 zu verringern.
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Das Schaltungssubstrat 602 ist mit den Bodenwandflächen der linearen Nutteile 332 und 390 ohne eine Stufe ununterbrochen bündig. Die ausgesparten Bodenwandflächen der Nebendurchlassnuten 333, 391 und 392 sind ebenfalls ohne eine Stufe ununterbrochen bündig, da sie durch das Schaltungssubstrat 602 gebildet sind. Das Schaltungssubstrat 602 konfiguriert unter vier in dem Umgehungsdurchlass 307B enthaltenen Seitenwandflächen, d. h. unter den gesamten Bodenwandflächen der Nebendurchlassnuten 333 und 391, eine gesamte Seitenwandfläche.
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In einer Konfiguration in der Art der vorliegenden Ausführungsform gibt es keine Aussparung/keinen Vorsprung zum Sperren des in dem Hauptdurchlass 307A strömenden Fluids oder des in dem Umgehungsdurchlass 307B strömenden Fluids. Das heißt, es ist möglich, die Luftströmung in dem Nebendurchlass 307 zu stabilisieren und einen Druckverlust der Strömung in dem Nebendurchlass 307 durch Verringerung eines Trennungswirbels zu verringern. Somit ist es in dem thermischen Durchflussmengenmesser 300 mit einer solchen Konfiguration möglich, die Strömungsgeschwindigkeitsempfindlichkeit der Durchflussmengenmesseinheit 451 zu verbessern und das Geräuschverhalten oder eine Pulsationscharakteristik zu verbessern.
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In dem Schaltungssubstrat 602 ist ein Durchgangsloch 604 gebildet, das mit einer Oberfläche an einer hinteren Oberfläche des Schaltungssubstrats 602 in Verbindung steht. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Durchgangsloch 604 an einer Position vorgesehen, an der eine ausgesparte Wandfläche des ausgesparten Teils 381 gebildet ist. Beim Formen wird das Durchgangsloch 604 mit einem Teil des in der Wandfläche enthaltenen Harzes gefüllt und wird ein Koppeln mit Harz, das eine Wandfläche auf der Seite der hinteren Oberfläche des Schaltungssubstrats 602 bildet, ausgeführt. Das Schaltungssubstrat 602 ist ein gedrucktes Substrat. Die Haftung an einer Grenzfläche zwischen einer Oberfläche des gedruckten Substrats und dem Harz ist schwach, so dass eine Möglichkeit besteht, dass sich die ausgesparte Wandfläche des ausgesparten Teils 381 ablöst. Das heißt, dadurch, dass das Durchgangsloch 604 vorgesehen ist, in dem das Harz mit der Seite der Oberfläche und mit der Seite der hinteren Oberfläche des Schaltungssubstrats 602 durch das Durchgangsloch 604 in Verbindung steht und sie verbindet, ist es möglich, eine Wirkung aufzunehmen, dass verhindert wird, dass sich die ausgesparte Wandfläche des ausgesparten Teils 381 ablöst.
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Außerdem ist auf der Oberfläche des Schaltungssubstrats 602, die in einem Teil des Umgehungsdurchlasses 307B enthalten ist, d. h. auf einer Oberfläche des Schaltungssubstrats 602, wobei die Oberfläche dem in dem Nebendurchlass 307 strömenden Fluid zugewandt ist, ein Resistfilm oder ein oberflächenbehandelter Film mit starker hydrophiler Eigenschaft oder wasserabstoßender Eigenschaft enthalten, wobei z. B. durch Musterfreilegung oder Oberflächenbehandlung eine Erdung ausgeführt werden kann. Der Resistfilm oder der oberflächenbehandelte Film kann auf einer gesamten Oberfläche des Schaltungssubstrats 602 vorgesehen sein oder kann nur auf einem in dem Umgehungsdurchlass 307B enthaltenen Teil vorgesehen sein.
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Falls in einer Konfiguration in der Art der vorliegenden Ausführungsform ein Fremdkörper (wie etwa Staub, Kohlenstoff oder ein Wassertropfen) in den Nebendurchlass 307 eindringt, ist es weniger wahrscheinlich, dass der Fremdkörper an einer Innenwand des Durchlasses anhaftet, und ist es möglich, eine Verschlechterung der Messleistungsfähigkeit der Durchflussmengenmesseinheit 451 zu verringern. Mit dem thermischen Durchflussmengenmesser 300 mit einer solchen Konfiguration ist es möglich, eine Durchflussmengenmessvorrichtung mit hoher Zuverlässigkeit zu schaffen, wobei in der Vorrichtung eine Fremdkörperwiderstandsfähigkeitseigenschaft verbessert sein kann.
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In der Oberfläche des Schaltungssubstrats 602 ist ein ausgesparter Teil zum Einbau der Durchflussmengenmesseinheit 451 vorgesehen und ist in dem ausgesparten Teil die Durchflussmengenmesseinheit 451 eingebaut. Die Durchflussmengenmesseinheit 451 ist ein MEMS-Element mit einer Dünnfilmmembranform. In der hinteren Oberfläche des Schaltungssubstrats 602 ist eine Belüftungsöffnung 606 vorgesehen, um zu verhindern, dass der Druck das MEMS-Element beeinflusst.
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Das Schaltungssubstrat 602 ist mit der Durchflussmengenmesseinheit 451 über einen Bonddraht 609 elektrisch verbunden, dessen eine Endseite mit der Durchflussmengenmesseinheit 451 verbunden ist, wobei ein Dichtungsmaterial 605 zum Bedecken des Bonddrahts vorgesehen ist. Das Dichtungsmaterial 605 ist im Vergleich zu der Durchflussmengenmesseinheit 451 auf einer Schaltungsbauelementseite vorgesehen. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Durchflussmengenmesseinheit 451, das Dichtungsmaterial 605 und das Schaltungsbauelement 603 in dieser Reihenfolge in der Längsrichtung (Y-Achsen-Richtung) des Gehäuses 302 angeordnet. Somit ist es möglich, eine Verdrahtungsleitung, die von der Durchflussmengenmesseinheit 451 mit dem Schaltungssubstrat 602 und daraufhin mit dem Schaltungsbauelement 603 verbunden ist, effizient anzuordnen.
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Durch das Gehäuse 302 und durch den ausgesparten Teil 383, d. h. durch das Schaltungssubstrat 602 und durch die hintere Abdeckung 304, ist die Schaltungskammer 380 gebildet. In der Schaltungskammer 380 sind das Schaltungsbauelement 603 zum Steuern der mehreren Messeinheiten und das elektronische Bauelement 608 wie etwa ein Kondensator vorgesehen. Außerdem ist die Schaltungskammer 380 mit einem Dichtungsmaterial 610 wie etwa einem Gel oder einem Haftmaterial gefüllt, um vor einer Verunreinigung mit einer hochdurchlässigen Wirkung (wie etwa einem korrodierenden Gas oder einer korrodierenden Flüssigkeit) zu schützen. Somit ist es möglich, die Zuverlässigkeit in Bezug auf eine Verunreinigung mit einer hochdurchlässigen Wirkung zu verbessern und den thermischen Durchflussmengenmesser 300 mit hoher Haltbarkeit zu verwirklichen.
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Auf der Oberfläche und auf der hinteren Oberfläche des Schaltungssubstrats 602 ist ein Verbindungsdurchgangsloch 607 gebildet. In der vorliegenden Ausführungsform ist eine Konfiguration vorgesehen, in der ein Anschluss des Verbinders 306, d. h. einer Außenverbindungseinheit, die zur elektrischen Verbindung mit einer externen Vorrichtung nach außerhalb des Einlassrohrs freiliegt, dadurch geführt ist, dass sie in das Durchgangsloch 607 gepresst ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Konfiguration des Durchführens des Schaltungssubstrats 602 und des Anschließens des Verbinders 306 durch Einpressen genutzt. Allerdings kann eine Verbindung durch einen Bonddraht oder durch eine Paste genutzt werden.
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(Zweite Ausführungsform)
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5A und 5B sind schematische Vorderansichten eines Gehäuses 302 eines thermischen Durchflussmengenmessers 300 gemäß der zweiten Ausführungsform.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist eine Konfiguration genutzt, in der auf einer Oberfläche des Gehäuses 302 eine Feuchtigkeitsmesseinheit 601 montiert ist, auf einer hinteren Oberfläche des Gehäuses 302 eine Druckmesseinheit 600, ein Schaltungsbauelement 603 und ein elektronisches Bauelement 608 wie etwa ein Kondensator montiert sind. Allerdings kann irgendeine Kombination von Konfigurationspositionen genutzt werden. Im Folgenden wird ein Kombinationsbeispiel von Konfigurationspositionen beschrieben.
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in 5A ist eine Konfiguration dargestellt, in der das Schaltungsbauelement 603 in einem belüfteten Raum 373 eingebaut ist, und in 5B ist eine Konfiguration dargestellt, in der die Druckmesseinheit 600 und das elektronische Bauelement 608 wie etwa ein Kondensator zusammen in dem belüfteten Raum 373 angeordnet sind. Der belüftete Raum 373 kann mit einem Dichtmaterial 610 wie etwa einem Gel oder einem Haftmaterial gefüllt sein, um das Schaltungsbauelement 603 oder das elektronische Bauelement 608 wie etwa einen Kondensator zu schützen.
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In einer Konfiguration in der Art der vorliegenden Ausführungsform kann eine Kombination auf einem Schaltungssubstrat 602 auf eine geforderte Spezifikation flexibel reagieren und kann ein optimales Verdrahtungsleitungsmuster des Schaltungssubstrats 602 angeordnet werden. Außerdem ist es mit einer gemeinsamen Konfiguration des Schaltungssubstrats 602 möglich, nur eine notwendige Messeinheit oder ein notwendiges elektronisches Bauelement hinzuzufügen und zu vermindern und verschiedene Arten thermischer Durchflussmengenmesser 300 zu verwirklichen. Da das Gehäuse 302 ein gemeinsames Bauelement ist, ist es außerdem möglich, die Herstellung ohne Änderung einer Montagestraße auszuführen. Somit kann die Anzahl der Prozesse verringert werden und kann ein sinnvoller thermischer Durchflussmengenmesser 300 verwirklicht werden.
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(Dritte Ausführungsform)
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Im Folgenden wird eine Ausführungsform beschrieben, die eine Beziehung zwischen einem Nebendurchlass 307 eines Gehäuses 302 und einer Einbauposition eines Schaltungssubstrats 602 eines Falls, dass eine Form des Schaltungssubstrats 602 geändert ist, beschreibt.
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6A und 7A sind schematische Vorderansichten eines Gehäuses 302 eines thermischen Durchflussmengenmessers 300 gemäß der dritten Ausführungsform. 6B und 7B sind schematische Rückansichten des Gehäuses 302 des thermischen Durchflussmengenmessers 300 gemäß der dritten Ausführungsform.
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In der Ausführungsform in 3A ist eine Substratendteilbegrenzung 361 eines Schaltungssubstrats 602 in derselben Ebene in der Nähe eines in einem Hauptdurchlass 307A eines Nebendurchlasses 307 enthaltenen linearen Nutteils 332 angeordnet. Allerdings gibt es in Abhängigkeit von einer geforderten Spezifikation einen Fall, dass verschiedene Schaltungsbauelemente 603 und elektronische Bauelemente 608 wie etwa ein Kondensator dafür gewählt sind, eine unnötige Funktion oder Leistungsfähigkeit zu beseitigen. Außerdem gibt es in einer anderen Spezifikation einen Fall, dass ein Einchipbauelement enthalten ist, in dem eine Durchflussmengenmesseinheit 451, ein Schaltungsbauelement 603 und ein elektronisches Bauelement 608 wie etwa ein Kondensator integriert sind.
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In 6A sind ein Fall, dass eine Begrenzung 361 eines Endteils des Schaltungssubstrats 602 in der Nähe einer in dem Hauptdurchlass 307A enthaltenen Nebendurchlassnut 392 eingebaut ist, und ein Fall, dass eine Substratendteilbegrenzung 361 des Schaltungssubstrats 602 in der Nähe einer in einem Umgehungsdurchlass 307B des Nebendurchlasses 307 enthaltenen Nebendurchlassnut 333 und in der Nähe eines Nebendurchlasses 391 eingebaut ist, dargestellt.
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In einer Konfiguration in der Art der vorliegenden Ausführungsform ist durch Verkleinerung des Schaltungssubstrats 602 die Anzahl der Produktionen erhöht und die Anzahl der Bauelemente verringert, wodurch es möglich ist, einen sinnvollen thermischen Durchflussmengenmesser 300 mit niedrigeren Kosten zu verwirklichen.
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Oben sind anhand der Zeichnungen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben worden. Allerdings ist eine ausführliche Konfiguration nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt. Selbst wenn innerhalb des Erfindungsgedankens und des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung eine Entwurfsänderung oder dergleichen vorgenommen wird, ist diese in der vorliegenden Erfindung enthalten.
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Oben sind Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben worden. Allerdings ist die vorliegende Erfindung nicht auf die obigen Ausführungsformen beschränkt und können im Erfindungsgedanken und Schutzumfang der in den Ansprüchen beschriebenen vorliegenden Erfindung verschiedene Entwurfsänderungen vorgenommen werden. Zum Beispiel sind die Ausführungsformen ausführlich beschrieben worden, um die vorliegende Erfindung auf leicht verständliche Weise zu beschreiben, und ist sie nicht notwendig auf das, was alle beschriebenen Konfigurationen enthält, beschränkt. Außerdem ist es möglich, einen Teil einer Konfiguration einer bestimmten Ausführungsform durch eine Konfiguration einer anderen Ausführungsform zu ersetzen und zu einer Konfiguration einer bestimmten Ausführungsform eine Konfiguration einer anderen Ausführungsform hinzuzufügen. Darüber hinaus können in Bezug auf einen Teil einer Konfiguration jeder Ausführungsform die Hinzufügung, die Entfernung oder der Ersatz einer anderen Konfiguration ausgeführt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 30
- Messgas (Fluid)
- 124
- Hauptdurchlass
- 300
- thermischer Durchflussmengenmesser
- 302
- Gehäuse
- 305
- Flansch
- 307
- Nebendurchlass
- 307A
- Hauptdurchlass
- 307B
- Umgehungsdurchlass
- 330
- Nebendurchlassnut
- 331
- Nebendurchlassnut
- 392
- Nebendurchlassnut
- 310
- Baugruppenträger
- 311
- Einlass
- 313
- Auslass
- 361
- Substratendteilbegrenzung
- 370
- Belüftungsöffnung
- 371
- Belüftungsöffnung
- 373
- belüfteter Raum
- 374
- belüfteter Raum
- 451
- Durchflussmengenmesseinheit
- 380
- Schaltungskammer
- 600
- Druckmesseinheit
- 601
- Feuchtigkeitsmesseinheit
- 602
- Schaltungssubstrat
- 603
- Schaltungsbauelement
- 608
- elektronisches Bauelement wie etwa ein Kondensator
