DE112021001988T5 - Durchflussraten-messvorrichtung - Google Patents

Abstract

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Durchflussraten-Messvorrichtung bereitgestellt werden, die durch Verbessern der Verunreinigungsverhinderungseigenschaft in der Lage ist, die Durchflussrate eines Messzielgases genau zu messen. Eine Durchflussraten-Messvorrichtung (20) gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine Platte (304), die in Strömungsrichtung eines Messzielgases (2) in einem Unterdurchgang (134) angeordnet ist, einen Trägerkörper (401), der so angeordnet ist, dass er einer Fläche (304a) der Platte gegenübersteht, und einen Durchflussratensensor (411), der vom Trägerkörper getragen wird, der einen Fläche der Platte gegenübersteht und die Durchflussrate des zwischen dem Trägerkörper und der Platine hindurchströmenden Messzielgases misst, auf. Der Unterdurchgang weist einen ersten Durchgangsabschnitt D1 zwischen dem Trägerkörper und einer Fläche der Platte, einen zweiten Durchgangsabschnitt D2 zwischen der anderen Fläche der Platte und einer entgegengesetzten Durchgangswandfläche des Unterdurchgangs und einen dritten Durchgangsabschnitt D3 zwischen dem Trägerkörper und der Durchgangswandfläche des Unterdurchgangs, die dem Trägerkörper gegenübersteht, auf. Der Trägerkörper weist eine erste Seitenfläche (407) auf, die in Strömungsrichtung des Messzielgases im Unterdurchgang weist.

Description

• Technisches Gebiet
• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Durchflussraten-Messvorrichtung, die beispielsweise die Durchflussrate in einen Verbrennungsmotor gesogener Luft misst.
• Technischer Hintergrund
• PTL 1 offenbart eine Technik als Beispiel einer Durchflussraten-Messvorrichtung.
• Zitatliste
• Patentliteratur
• PTL 1: WO 2019/049513
• Kurzfassung der Erfindung
• Technisches Problem
• Eine in PTL 1 beschriebene Durchflussraten-Messvorrichtung weist einen Aufbau auf, bei dem ein Durchflussraten-Erfassungselement, das an einem Trägerkörper angebracht ist, derart in einem Unterdurchgang angeordnet ist, dass es einer Durchgangswandfläche des Unterdurchgangs gegenübersteht, und der Strömungsweg im Unterdurchgang durch den Trägerkörper in einen Strömungsweg d1, in dem sich eine Messfläche des Durchflussraten-Messelements befindet, und einen Strömungsweg d2, in dem sich die Messfläche nicht befindet, unterteilt ist.
• In einem Fall, in dem Verunreinigungen in flüssiger Form in der Art von Wassertröpfchen und Ölkomponenten in den Unterdurchgang eindringen, so dass die Verunreinigungen in ein Messzielgas eingemischt werden, oder in einem Fall, in dem Verunreinigungen in flüssiger Form, die infolge von Kondensation oder dergleichen an einer Durchgangswandfläche haften, von der Durchgangswandfläche heruntertropfen, besteht jedoch die Möglichkeit, dass die Verunreinigungen direkt in den Strömungsweg d1 fließen und am Durchflussraten-Messelement haften. Wenn die Verunreinigungen in flüssiger Form am Durchflussraten-Messelement haften, besteht die Möglichkeit, dass die anhaftenden Verunreinigungen die Genauigkeit der Messung der Durchflussrate eines Messzielgases beeinträchtigen können.
• Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Durchflussraten-Messvorrichtung bereitzustellen, die durch Verbessern einer Verunreinigungsverhinderungseigenschaft in der Lage ist, die Durchflussrate eines Messzielgases genau zu messen.
• Lösung des Problems
• Eine Durchflussraten-Messvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, die das vorstehend erwähnte Problem lösen kann, ist mit einem Unterdurchgang versehen, in den ein Teil eines durch einen Hauptdurchgang strömenden Messzielgases aufgenommen wird, wobei die Durchflussraten-Messvorrichtung Folgendes aufweist: eine Platte, die sich im Unterdurchgang in Strömungsrichtung des Messzielgases befindet, einen Trägerkörper, der so angeordnet ist, dass er einer Fläche der Platte im Unterdurchgang gegenübersteht, wobei er die Platte in einer die Strömungsrichtung des Messzielgases schneidenden Richtung überlappt, und einen Durchflussratensensor, der in einem Zustand, in dem der Durchflussratensensor vom Trägerkörper getragen wird, einer Fläche der Platte gegenübersteht und die Durchflussrate des zwischen dem Trägerkörper und der Platte hindurchströmenden Messzielgases misst, wobei der Unterdurchgang einen ersten Durchgangsabschnitt mit einem ersten Zwischenraum, durch den das Messzielgas zwischen dem Trägerkörper und der einen Fläche der Platte hindurchströmt, einen zweiten Durchgangsabschnitt mit einem zweiten Zwischenraum, durch den das Messzielgas zwischen der anderen Fläche der Platte und einer Durchgangswandfläche des Unterdurchgangs, die der anderen Fläche der Platte gegenübersteht, hindurchströmt, und einen dritten Durchgangsabschnitt mit einem dritten Zwischenraum, durch den das Messzielgas zwischen dem Trägerkörper und der Durchgangswandfläche des Unterdurchgangs, die dem Trägerkörper gegenübersteht, hindurchströmt, aufweist und der Trägerkörper eine Seitenfläche aufweist, die in Strömungsrichtung des Messzielgases im Unterdurchgang weist.
• Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
• Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Durchflussraten-Messvorrichtung bereitgestellt werden, die durch Verbessern einer Verunreinigungsverhinderungseigenschaft in der Lage ist, die Durchflussrate eines Messzielgases genau zu messen. Weitere Merkmale, die sich auf die vorliegende Erfindung beziehen, werden anhand der Beschreibung der vorliegenden Patentschrift und der anliegenden Zeichnungen verständlich werden. Ferner werden Probleme, Konfigurationen und vorteilhafte Wirkungen, die von den vorstehend beschriebenen verschieden sind, durch die nachstehende Beschreibung von Ausführungsformen verständlich werden.
• Figurenliste
• Es zeigen:
• 1 ein Systemdiagramm einer Ausführungsform, bei der eine Vorrichtung zur Erfassung physikalischer Größen gemäß der vorliegenden Erfindung in einem Verbrennungsmotor-Steuersystem verwendet wird,
• 2 eine Vorderansicht der Vorrichtung zur Erfassung physikalischer Größen,
• 3 eine Ansicht der Vorrichtung zur Erfassung physikalischer Größen bei Betrachtung aus einer durch einen Pfeil III in 2 angegebenen Richtung,
• 4 eine rückseitige Ansicht der Vorrichtung zur Erfassung physikalischer Größen,
• 5 eine Ansicht der Vorrichtung zur Erfassung physikalischer Größen bei Betrachtung aus einer durch einen Pfeil V in 2 angegebenen Richtung,
• 6 eine Draufsicht der Vorrichtung zur Erfassung physikalischer Größen,
• 7 eine Bodenansicht der Vorrichtung zur Erfassung physikalischer Größen,
• 8 eine Schnittansicht der Vorrichtung zur Erfassung physikalischer Größen entlang einer Linie VIII-VIII in 4,
• 9 eine Schnittansicht der Vorrichtung zur Erfassung physikalischer Größen entlang einer Linie IX-IX in 2,
• 10 eine Ansicht der in 2 dargestellten Vorrichtung zur Erfassung physikalischer Größen, deren Abdeckung entfernt ist,
• 11 eine Ansicht der in 10 dargestellten Vorrichtung zur Erfassung physikalischer Größen, von der eine Platine entfernt ist,
• 12 eine Ansicht der in 4 dargestellten Vorrichtung zur Erfassung physikalischer Größen in einem Zustand, bevor ein Öffnungsfenster von ihr mit einem Harzelement versiegelt wird,
• 13 eine Ansicht einer Vorderseite einer Platinenanordnung,
• 14 eine Ansicht einer Rückseite der Platinenanordnung,
• 15 eine perspektivische Ansicht einer Sensoranordnung,
• 16 eine vergrößerte Schnittansicht der Sensoranordnung, wobei nur die Sensoranordnung aus der in 9 dargestellten Konfiguration entnommen ist,
• 17 eine vergrößerte Ansicht, die einen Hauptabschnitt der in 8 dargestellten Konfiguration schematisch zeigt,
• 18 eine Ansicht einer Modifikation der in 17 dargestellten Konfiguration,
• 19 eine Ansicht einer Modifikation der in 17 dargestellten Konfiguration und
• 20 eine Ansicht einer Modifikation der in 17 dargestellten Konfiguration.
• Beschreibung von Ausführungsformen
• Ein Modus zur Ausführung der nachstehend beschriebenen Erfindung (nachstehend als Ausführungsform bezeichnet) löst verschiedene Probleme, die bei einem konkreten Produkt auftreten, und verschiedene Probleme, die auftreten, wenn das Produkt insbesondere als die physikalische Menge der Ansaugluft in einem Fahrzeug messende Erfassungsvorrichtung verwendet wird. Durch den Modus können verschiedene vorteilhafte Wirkungen erzielt werden. Eines der verschiedenen durch die folgende Ausführungsform gelösten Probleme ist der im vorstehend beschriebenen Abschnitt „Technisches Problem“ beschriebene Inhalt, und eine der verschiedenen durch die folgende Ausführungsform erreichten vorteilhaften Wirkungen ist im Abschnitt „Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung“ beschrieben. Verschiedene durch die folgenden Ausführungsformen gelöste Probleme und vorteilhafte Wirkungen, die durch die folgenden Ausführungsformen erreicht werden, werden in der folgenden Beschreibung der Ausführungsformen beschrieben. Daher enthalten die nachfolgend beschriebenen durch die Ausführungsformen gelösten technischen Probleme und erreichten vorteilhaften Wirkungen auch Inhalte, die von jenen verschieden sind, die in den Abschnitten „Technisches Problem“ und „Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung“ beschrieben sind.
• In den folgenden Ausführungsformen geben die gleichen Bezugszahlen unabhängig von Unterschieden in den Zeichnungsnummern identische Bestandteile an und erzielen identische Bestandteile gleiche Funktionen und Wirkungen. Die Bestandteile in den Zeichnungen werden mit den gleichen Bezugszahlen versehen wie die bereits beschriebenen Bestandteile, und es wird auf eine wiederholte Beschreibung von diesen verzichtet.
• 1 ist ein Systemdiagramm, das eine Ausführungsform zeigt, bei der eine Vorrichtung zur Erfassung einer physikalischen Größe gemäß der vorliegenden Erfindung in einem Verbrennungsmotor-Steuersystem 1 verwendet wird, das ein elektronisches Kraftstoffeinspritzverfahren anwendet. Beim Betrieb eines Verbrennungsmotors 10, der einen Motorzylinder 11 und einen Motorkolben 12 aufweist, wird Ansaugluft von einem Luftreiniger 21 als Messzielgas 2 angesaugt. Das Messzielgas 2 wird beispielsweise durch einen Ansaugkörper, der einen Hauptdurchgang 22, einen Drosselkörper 23 und einen Ansaugkrümmer 24 bildet, in eine Verbrennungskammer des Motorzylinders 11 eingeleitet. Eine physikalische Größe des Messzielgases 2, d. h. der in die Verbrennungskammer eingeleiteten Ansaugluft, wird durch eine Vorrichtung 20 zur Erfassung physikalischer Größen erfasst. Kraftstoff wird auf der Grundlage der erfassten physikalischen Größe von einem Kraftstoffeinspritzventil 14 zugeführt, und der Kraftstoff und das Messzielgas 2 werden im Zustand eines Luft-Kraftstoff-Gemisches in die Verbrennungskammer eingeleitet. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist das Kraftstoffeinspritzventil 14 an einer Ansaugöffnung des Verbrennungsmotors angebracht und bildet der in den Ansaugstutzen injizierte Kraftstoff zusammen mit dem Messzielgas 2 ein Luft-Kraftstoff-Gemisch. Das Luft-Kraftstoff-Gemisch wird durch ein Einlassventil 15 in die Verbrennungskammer eingeleitet und verbrannt, um mechanische Energie zu erzeugen.
• Der Kraftstoff und die Luft, die in die Verbrennungskammer eingeleitet werden, befinden sich in einem gemischten Zustand, und das Luft-Kraftstoff-Gemisch verbrennt durch Funkenzündung durch eine Zündkerze 13 explosionsartig, so dass mechanische Energie erzeugt wird. Ein nach der Verbrennung erzeugtes Gas wird von einem Auslassventil 16 in ein Auspuffrohr eingeleitet und als Abgas 3 vom Fahrzeug über das Auspuffrohr ausgestoßen. Die Durchflussrate des Messzielgases 2, d. h. der in die Verbrennungskammer eingeleiteten Ansaugluft, wird durch ein Drosselventil 25 gesteuert, dessen Öffnungsgrad von der Betätigung eines Gaspedals abhängt. Die zugeführte Kraftstoffmenge wird auf der Grundlage der Durchflussrate der in die Verbrennungskammer eingeleiteten Ansaugluft gesteuert. Ein Fahrer kann die vom Verbrennungsmotor erzeugte mechanische Energie durch Steuern der Durchflussrate der in die Verbrennungskammer eingeleiteten Ansaugluft steuern, wobei die Durchflussrate der Ansaugluft durch Steuern des Öffnungsgrads des Drosselventils 25 gesteuert wird.
• Physikalische Größen wie Durchflussrate, Temperatur, Feuchtigkeit und Druck des Messzielgases 2, wobei es sich um die vom Luftreiniger 21 angesaugte Ansaugluft handelt, welche durch den Hauptdurchgang 22 strömt, werden durch eine Vorrichtung 20 zur Erfassung physikalischer Größen erfasst. Elektrische Signale, welche die physikalischen Größen der Ansaugluft repräsentieren, werden von der Vorrichtung 20 zur Erfassung physikalischer Größen in eine Steuereinrichtung 4 eingegeben. Eine Ausgabe eines Drosselwinkelsensors 26, der den Öffnungsgrad des Drosselventils 25 misst, wird in die Steuereinrichtung 4 eingegeben. Ferner werden die Positionen und Zustände des Motorkolbens 12, des Einlassventils 15 und des Auslassventils 16 des Verbrennungsmotors in die Steuereinrichtung 4 eingegeben. Überdies wird die Ausgabe eines Drehwinkelsensors 17 in die Steuereinrichtung 4 eingegeben, um die Drehgeschwindigkeit des Verbrennungsmotors zu messen. Um das Mischungsverhältnis zwischen der Kraftstoffmenge und der Luftmenge auf der Grundlage des Zustands des Abgases 3 zu messen, wird die Ausgabe eines Sauerstoffsensors 28 in die Steuereinrichtung 4 eingegeben.
• Die Steuereinrichtung 4 berechnet die Kraftstoffeinspritzmenge und den Zündzeitpunkt auf der Grundlage einer physikalischen Größe der Ansaugluft, wobei es sich um eine Ausgabe der Vorrichtung 20 zur Erfassung physikalischer Größen handelt, und der auf der Grundlage der Ausgabe des Drehwinkelsensors 17 gemessenen Drehgeschwindigkeit des Verbrennungsmotors. Auf der Grundlage der Ergebnisse dieser Berechnungen werden die Menge des vom Kraftstoffeinspritzventil 14 zugeführten Kraftstoffs und der Zündzeitpunkt, zu dem ein Luft-Kraftstoff-Gemisch durch die Zündkerze 13 gezündet wird, gesteuert. Beim tatsächlichen Betrieb werden die zugeführte Kraftstoffmenge und der Zündzeitpunkt auf der Grundlage von Änderungen der Temperatur und des Drosselwinkels, die von der Vorrichtung 20 zur Erfassung physikalischer Größen erfasst werden, Änderungen der Motordrehgeschwindigkeit und des vom Sauerstoffsensor 28 gemessenen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses fein gesteuert. Die Steuereinrichtung 4 steuert ferner die Menge der das Drosselventil 25 umgehenden Luft durch ein Leerlauf-Luftsteuerventil 27 in einem Leerlauf-Betriebszustand des Verbrennungsmotors, wodurch die Drehgeschwindigkeit des Verbrennungsmotors im Leerlauf-Betriebszustand gesteuert wird.
• Die zugeführte Kraftstoffmenge und der Zündzeitpunkt, die wesentliche gesteuerte Variablen des Verbrennungsmotors sind, werden unter Verwendung der Ausgabe der Vorrichtung 20 zur Erfassung physikalischer Größen als Hauptparameter berechnet. Daher sind die Verbesserung der Genauigkeit der Vorrichtung 20 zur Erfassung physikalischer Größen, die Unterdrückung einer zeitlichen Änderung der Vorrichtung zur Erfassung physikalischer Größen und die Verbesserung der Zuverlässigkeit der Vorrichtung zur Erfassung einer physikalischen Größe zum Verbessern der Genauigkeit des Steuerns eines Fahrzeugs und zum Gewährleisten der Zuverlässigkeit des Fahrzeugs wichtig.
• Insbesondere ist der Bedarf an Kraftstoffeinsparungen von Fahrzeugen in den letzten Jahren sehr hoch geworden, und der Bedarf an einer Reinigung des Abgases ist auch sehr hoch. Um diese Anforderungen zu erfüllen, ist es sehr wichtig, die Genauigkeit der Erfassung einer physikalischen Größe der Ansaugluft durch die Vorrichtung 20 zur Erfassung physikalischer Größen zu verbessern. Es ist auch wichtig, dass die Vorrichtung 20 zur Erfassung physikalischer Größen eine hohe Zuverlässigkeit behält.
• Ein Fahrzeug, an dem die Vorrichtung 20 zur Erfassung physikalischer Größen montiert ist, wird in einer Umgebung verwendet, in der große Temperatur- und Feuchtigkeitsänderungen auftreten. Es ist wünschenswert, dass die Vorrichtung 20 zur Erfassung physikalischer Größen so ausgelegt wird, dass Maßnahmen zur Bewältigung von Temperatur- und Feuchtigkeitsänderungen in der Verwendungsumgebung sowie Maßnahmen zur Bewältigung von Schmutz, Verunreinigungen und dergleichen berücksichtigt werden.
• Ferner ist die Vorrichtung 20 zur Erfassung physikalischer Größen an einem Ansaugrohr angebracht, das durch die vom Verbrennungsmotor erzeugte Wärme beeinflusst wird. Dementsprechend wird die vom Verbrennungsmotor erzeugte Wärme durch das Ansaugrohr auf die Vorrichtung 20 zur Erfassung physikalischer Größen übertragen. Die Vorrichtung 20 zur Erfassung physikalischer Größen erfasst die Durchflussrate eines Messzielgases durch Wärmeübertragung mit dem Messzielgas. Dementsprechend ist es wichtig, einen Wärmeeinfluss von außen möglichst weitgehend zu unterdrücken.
• Wie nachstehend beschrieben wird, löst die am Fahrzeug angebrachte Vorrichtung 20 zur Erfassung physikalischer Größen nicht nur die im Abschnitt „Technisches Problem“ beschriebenen Probleme und erreicht nicht nur die im Abschnitt „Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung“ beschriebenen vorteilhaften Wirkungen, sondern sie löst auch verschiedene Probleme, die bei einem Produkt notwendigerweise auftreten, durch Berücksichtigen der verschiedenen vorstehend beschriebenen Probleme, und sie erreicht verschiedene nachstehend beschriebene vorteilhafte Wirkungen. Spezifische zu lösende Probleme und spezifische vorteilhafte Wirkungen, die durch die Vorrichtung 20 zur Erfassung physikalischer Größen erreicht werden können, werden in der nachstehenden Beschreibung von Ausführungsformen beschrieben.
• <Erste Ausführungsform> Die 2 bis 7 sind Ansichten, die das äußere Erscheinungsbild einer Vorrichtung zur Erfassung einer physikalischen Größe zeigen. In der nachstehenden Beschreibung wird angenommen, dass ein Messzielgas 2 entlang einer Mittelachse 22A eines Hauptdurchgangs 22 strömt. Die Vorrichtung 20 zur Erfassung physikalischer Größen gemäß der vorliegenden Ausführungsform hat auch eine Funktion, die Durchflussrate als eine der physikalischen Größen des Messzielgases 2 zu messen.
• Die Vorrichtung 20 zur Erfassung physikalischer Größen wird bei der Verwendung von einem in einer Durchgangswand des Hauptdurchgangs 22 gebildeten Montageloch in den Hauptdurchgang 22 eingeführt und am Hauptdurchgang 22 befestigt. Die Vorrichtung 20 zur Erfassung physikalischer Größen weist ein Gehäuse auf, das im Hauptdurchgang 22 angeordnet ist, durch welchen ein Messzielgas strömt. Das Gehäuse der Vorrichtung 20 zur Erfassung physikalischer Größen weist ein Gehäuse 100 und eine am Gehäuse 100 angebrachte Abdeckung 200 auf. Das Gehäuse 100 wird beispielsweise durch Spritzgießen unter Verwendung eines Kunstharzmaterials gebildet.
• Die Abdeckung 200 besteht beispielsweise aus einem plattenartigen Element aus einem Metall- oder Kunstharzmaterial. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform besteht die Abdeckung aus einem durch Spritzgießen aus einer Aluminiumlegierung oder dem Kunstharzmaterial hergestellten Artikel. Wie in 2 dargestellt ist, weist die Abdeckung 200 eine Größe auf, die es ermöglicht, dass sie die vorderseitige Fläche des Gehäuses 100 vollständig abdeckt.
• Das Gehäuse 100 weist einen Flansch 111 zur Befestigung der Vorrichtung 20 zur Erfassung physikalischer Größen an einem Ansaugkörper, der den Hauptdurchgang 22 bildet, einen Verbinder 112, der vom Flansch 111 vorsteht und zur elektrischen Verbindung mit einer externen Vorrichtung aus dem Ansaugkörper nach außen hin freiliegt, und eine Messeinheit 113, die sich vom Flansch 111 zur Mitte des Hauptdurchgangs 22 vorstehend erstreckt, auf.
• Die Messeinheit 113 wird durch ein im Hauptdurchgang 22 bereitgestelltes Montageloch in den Hauptdurchgang 22 eingeführt. Der Flansch 111 der Vorrichtung 20 zur Erfassung physikalischer Größen wird mit dem Hauptdurchgang 22 in Kontakt gebracht und durch Schrauben daran befestigt.
• Die Messeinheit 113 weist eine dünne und lange Form auf, die sich gerade vom Flansch 111 aus erstreckt, und sie weist eine breite vorderseitige Fläche 121 und eine breite rückseitige Fläche 122 sowie ein paar schmaler Seitenflächen 123 und 124 auf. Die Messeinheit 113 steht von einer Innenwand des Hauptdurchgangs 22 zur Durchgangsmitte des Hauptdurchgangs 22 vor, so dass die Vorrichtung 20 zur Erfassung physikalischer Größen am Hauptdurchgang 22 angebracht ist. Die vorderseitige Fläche 121 und die rückseitige Fläche 122 sind parallel entlang der Mittelachse 22A des Hauptdurchgangs 22 angeordnet. Von den schmalen Seitenflächen 123 und 124 der Messeinheit 113 ist die Seitenfläche 123 auf einer in Längsrichtung der Messeinheit 113 liegenden Seite so angeordnet, dass sie der stromaufwärts gelegenen Seite (Luftreinigerseite) des Hauptdurchgangs 22 gegenübersteht, und ist die Seitenfläche 124 auf der anderen Seite in der kurzen Richtung der Messeinheit 113 so angeordnet, dass sie der stromabwärts gelegenen Seite (Motorseite) des Hauptdurchgangs 22 gegenübersteht.
• Gemäß der vorliegenden Ausführungsform, bei der die Vorrichtung 20 zur Erfassung physikalischer Größen am Hauptdurchgang 22 angebracht ist, ist ein proximaler Endabschnitt der Messeinheit 113 auf einer Oberseite angeordnet und ist ein distaler Endabschnitt der Messeinheit 113 auf einer Unterseite angeordnet. Eine untere Fläche 125 ist am distalen Endabschnitt der Messeinheit 113 ausgebildet. Die Stellung der Vorrichtung 20 zur Erfassung physikalischer Größen bei der Verwendung ist jedoch nicht auf die in der vorliegenden Ausführungsform beschriebene Stellung beschränkt. Die Vorrichtung 20 zur Erfassung physikalischer Größen kann verschiedene Stellungen annehmen. Beispielsweise kann die Vorrichtung 20 zur Erfassung physikalischer Größen eine Stellung annehmen, bei der der proximale Endabschnitt und der distale Endabschnitt der Messeinheit 113 horizontal am Hauptdurchgang 22 angebracht sind, so dass der proximale Endabschnitt und der distale Endabschnitt der Messeinheit 113 die gleiche Höhe aufweisen.
• In der folgenden Beschreibung kann ein Fall auftreten, in dem eine Achse der Messeinheit 113 in Längsrichtung, wobei es sich um eine Richtung handelt, in der sich die Messeinheit 113 vom Flansch 111 aus erstreckt, als Z-Achse bezeichnet wird, eine Achse der Messeinheit 113 in einer kurzen Richtung, wobei es sich um eine Richtung handelt, in der sich die Messeinheit 113 von einem Unterdurchgangseinlass 131 der Messeinheit 113 zu einem ersten Auslass 132 erstreckt, als X-Achse bezeichnet wird und eine Achse der Messeinheit 113 in Dickenrichtung, wobei es sich um eine Richtung von der vorderseitigen Fläche 121 zur rückseitigen Fläche 122 handelt, als Y-Achse bezeichnet wird.
• In der Messeinheit 113 ist ein Unterdurchgangseinlass 131 in einer Seitenfläche 123, die sich auf einer Seite in X-Achsenrichtung befindet, ausgebildet und sind der erste Auslass 132 und ein zweiter Auslass 133 in einer Seitenfläche 124 auf der anderen Seite in X-Achsenrichtung ausgebildet. Der Unterdurchgangseinlass 131, der erste Auslass 132 und der zweite Auslass 133 sind in einem distalen Endabschnitt der Messeinheit 113 ausgebildet, der sich in Z-Achsenrichtung vom Flansch 111 zur Mitte des Hauptdurchgangs 22 erstreckt. Daher kann vom Messzielgas 2, das durch den Hauptdurchgang 22 strömt, ein Teil, der sich in der Nähe des Mittelabschnitts des Hauptdurchgangs 22 in einer Entfernung von der Innenwandfläche des Hauptdurchgangs 22 befindet, in einen Unterdurchgang 134 aufgenommen werden. Daher kann die Vorrichtung 20 zur Messung einer physikalischen Größe die Durchflussrate des Teils des Messzielgases 2, der von der Innenwandfläche des Hauptdurchgangs 22 fern ist, messen, so dass eine durch den Einfluss von Wärme oder dergleichen hervorgerufene Verringerung der Messgenauigkeit vermieden werden kann.
• Die Messeinheit 113 ist so geformt, dass sie sich länglich in Z-Achsenrichtung von einer Außenwand des Hauptdurchgangs 22 zur Mitte des Hauptdurchgangs 22 erstreckt, während die Breiten der Seitenflächen 123 und 124 in Y-Achsenrichtung gering sind. Mit einer solchen Form kann die Vorrichtung 20 zur Erfassung physikalischer Größen den Strömungswiderstand des Messzielgases 2 stark verringern.
• Die Messeinheit 113 wird durch ein im Hauptdurchgang 22 gebildetes Montageloch in den Hauptdurchgang 22 eingeführt. Der Flansch 111 wird in Kontakt mit dem Hauptdurchgang 22 gebracht und durch Schrauben am Hauptdurchgang 22 befestigt. Der Flansch 111 weist in einer Draufsicht betrachtet eine im Wesentlichen rechteckige Form und eine vorgegebene Plattendicke auf. Wie in den 6 und 7 dargestellt ist, sind an Eckabschnitten entlang einer Diagonallinie Befestigungslochabschnitte 141 in Paaren ausgebildet. Der Befestigungslochabschnitt 141 weist ein Durchgangsloch 142 auf, welches den Flansch 111 durchdringt. Der Flansch 111 wird so am Hauptdurchgang 22 befestigt, dass Befestigungsschrauben (nicht dargestellt) durch die Durchgangslöcher 142 der Befestigungslochabschnitte 141 hindurchtreten, wobei die Befestigungsschrauben in die im Hauptdurchgang 22 ausgebildeten Schraublöcher eingeschraubt werden.
• Wie in 5 dargestellt ist, sind im Verbinder 112 drei externe Anschlüsse 147 und ein Korrekturanschluss 148 angeordnet. Die externen Anschlüsse 147 bestehen aus Anschlüssen zur Ausgabe physikalischer Größen in der Art der Durchflussrate und der Temperatur, die von der Vorrichtung 20 zur Erfassung physikalischer Größen gemessen werden, und einem Versorgungsanschluss zur Zufuhr von Gleichstrom zum Betreiben der Vorrichtung 20 zur Erfassung physikalischer Größen. Der Korrekturanschluss 148 wird zum Messen der hergestellten Vorrichtung 20 zur Erfassung physikalischer Größen, zum Erhalten eines Korrekturwerts für jede Vorrichtung 20 zur Erfassung physikalischer Größen und zum Speichern des Korrekturwerts im Speicher in der Vorrichtung 20 zur Erfassung physikalischer Größen verwendet. Beim anschließenden Messbetrieb der Vorrichtung 20 zur Erfassung physikalischer Größen werden im Speicher gespeicherte den Korrekturwert repräsentierende Korrekturdaten verwendet. Der Korrekturanschluss 148 wird danach nicht mehr verwendet.
• 8 ist eine Schnittansicht der Vorrichtung zur Erfassung physikalischer Größen entlang einer Linie VIII-VIII in 4. 9 ist eine Schnittansicht der Vorrichtung zur Erfassung physikalischer Größen entlang einer Linie IX-IX in 2. 10 ist eine Ansicht der in 2 dargestellten Vorrichtung zur Erfassung physikalischer Größen, deren Abdeckung entfernt wurde. 11 ist eine Ansicht der in 10 dargestellten Vorrichtung zur Erfassung physikalischer Größen, wobei eine Platine entfernt wurde. 12 ist eine Ansicht der in 4 dargestellten Vorrichtung zur Erfassung physikalischer Größen in einem Zustand, bevor ein Öffnungsfenster der Vorrichtung zur Erfassung physikalischer Größen versiegelt wurde.
• Die Messeinheit 113 des Gehäuses 100 weist einen Durchflussratensensor 411, wobei es sich um ein Durchflussraten-Erfassungselement handelt, einen Ansauglufttemperatursensor 321 und einen Feuchtigkeitssensor 322 auf. Der Durchflussratensensor 411 erfasst die Durchflussrate eines durch den Hauptdurchgang strömenden Messzielgases 2. Der Durchflussratensensor 411 weist eine Membranstruktur auf und befindet sich im Zwischenabschnitt des Unterdurchgangs 134. Der Ansauglufttemperatursensor 321 befindet sich in einem Zwischenabschnitt eines Temperaturerfassungsdurchgangs 136, dessen eines Ende in der Nähe des in der Seitenfläche 123 gebildeten Unterdurchgangseinlasses 131 geöffnet ist und dessen anderes Ende sowohl zur vorderseitigen Fläche 121 als auch zur rückseitigen Fläche der Messeinheit 113 geöffnet ist. Der Ansauglufttemperatursensor 321 erfasst die Temperatur eines durch den Hauptdurchgang strömenden Messzielgases 2. Der Feuchtigkeitssensor 322 befindet sich in einer Feuchtigkeitsmesskammer 137 der Messeinheit 113. Der Feuchtigkeitssensor 322 misst die Feuchtigkeit eines aus dem Fensterabschnitt 138, der sich an einer rückseitigen Fläche der Messeinheit 113 öffnet, in die Feuchtigkeitsmesskammer 137 eingelassenen Messzielgases.
• Die Messeinheit 113 weist eine Unterdurchgangsrille 150 zur Bildung des Unterdurchgangs 134 und eine Schaltungskammer 135 zur Aufnahme einer Platine 300 auf. Die Schaltungskammer 135 und die Unterdurchgangsrille 150 sind so ausgebildet, dass die Schaltungskammer 135 und die Unterdurchgangsrille 150 bewirken, dass die vorderseitige Fläche 121 der Messeinheit 113 mit einer Vertiefung versehen ist, und dafür ausgelegt, durch Anbringen einer Abdeckung 200 auf der vorderseitigen Fläche 121 der Messeinheit 113 abgedeckt zu werden.
• Die Schaltungskammer 135 ist in einem Gebiet auf einer Seite (der Seite der Seitenfläche 123) in X-Achsenrichtung auf der stromaufwärts gelegenen Seite in Strömungsrichtung des Messzielgases 2 im Hauptdurchgang 22 bereitgestellt. Ein Öffnungsfenster 135a, welches die Messeinheit 113 in Y-Achsenrichtung durchdringt, ist in der Schaltungskammer 135 ausgebildet. Das Öffnungsfenster 135a öffnet sich auf einer rückseitigen Fläche der Messeinheit 113. Durch eine solche Konfiguration, bei der die Platine 300 an der Messeinheit 113 angebracht ist, kann die rückseitige Fläche der Platine 300 teilweise freiliegen. Das Öffnungsfenster 135a legt zumindest eine Bondkontaktstelle 332 von der rückseitigen Fläche der Platine 300 frei. Bei einer solchen Konfiguration können die Bondkontaktstelle 332 und ein Verbindungsanschluss 331 der Messeinheit 113 durch einen Draht 333 miteinander verbunden werden. Nachdem die Bondkontaktstelle 332 und der Verbindungsanschluss 331 durch den Draht 333 miteinander verbunden wurden, wird das Öffnungsfenster 135a durch Füllen mit einem aushärtenden Stoff in der Art eines Epoxidharzes vollständig geschlossen.
• Die Unterdurchgangsrille 150 ist über einem Bereich, der in Z-Achsenrichtung (Seite der unteren Fläche 125) näher zum distalen Ende der Messeinheit 113 liegt als die Schaltungskammer 135 und einem Bereich auf der anderen Seite in X-Achsenrichtung (Seite der Seitenfläche 124), der in Strömungsrichtung des Messzielgases 2 im Hauptdurchgang 22 weiter stromabwärts liegt als die Schaltungskammer 135, ausgebildet.
• Die Unterdurchgangsrille 150 bildet den Unterdurchgang 134 zusammen mit der Abdeckung 200, welche die vorderseitige Fläche 121 der Messeinheit 113 bedeckt. Die Unterdurchgangsrille 150 umfasst eine erste Unterdurchgangsrille 151 und eine von einem Zwischenabschnitt der ersten Unterdurchgangsrille 151 abzweigende zweite Unterdurchgangsrille 152. Die erste Unterdurchgangsrille 151 ist langgestreckt in X-Achsenrichtung der Messeinheit 113 zwischen einem Unterdurchgangseinlass 131, der sich in der Seitenfläche 123 der Messeinheit 113 auf einer Seite öffnet, und dem ersten Auslass 132, der sich in einer Seitenfläche 124 der Messeinheit 113 auf der anderen Seite öffnet, ausgebildet. Die erste Unterdurchgangsrille 151 bildet zusammen mit der Abdeckung 200 einen ersten Unterdurchgang 1331, der das im Hauptdurchgang 22 vom Unterdurchgangseinlass 131 strömende Messzielgas 2 aufnimmt und das aufgenommene Messzielgas 2 vom ersten Auslass 132 zum Hauptdurchgang 22 zurückführt. Der erste Unterdurchgang 1331 weist einen Strömungsweg auf, der sich vom Unterdurchgangseinlass 131 in Strömungsrichtung des Messzielgases 2 im Hauptdurchgang 22 erstreckt und mit dem ersten Auslass 132 verbunden ist.
• Die zweite Unterdurchgangsrille 152 zweigt von einem Zwischenabschnitt der ersten Unterdurchgangsrille 151 ab, ist zur Seite des proximalen Endabschnitts (Flanschseite) der Messeinheit 113 gebogen und erstreckt sich entlang der Z-Achsenrichtung der Messeinheit 113. Anschließend ist die zweite Unterdurchgangsrille 152 zur anderen Seite (Seite der Seitenfläche 124) in X-Achsenrichtung der Messeinheit 113 am proximalen Endabschnitt von dieser gebogen, so dass sie eine Kehrtwendung zum distalen Endabschnitt der Messeinheit 113 vollführt, und erstreckt sich wiederum entlang der Z-Achsenrichtung der Messeinheit 113. Anschließend ist die zweite Unterdurchgangsrille 152 zur anderen Seite (Seite der Seitenfläche 124) in X-Achsenrichtung der Messeinheit 113 vor dem ersten Auslass 132 gebogen und verläuft kontinuierlich mit dem zweiten Auslass 133, der sich an der Seitenfläche 124 der Messeinheit 113 öffnet. Der zweite Auslass 133 ist so angeordnet, dass er der in Strömungsrichtung des Messzielgases 2 stromabwärts gelegenen Seite des Hauptdurchgangs 22 gegenübersteht. Der zweite Auslass 133 weist eine etwas größere Öffnungsfläche als der erste Auslass 132 auf. Der zweite Auslass 133 ist an einer Position ausgebildet, die in Längsrichtung näher zur proximalen Endseite der Messeinheit 113 liegt als der erste Auslass 132.
• Die zweite Unterdurchgangsrille 152 bildet zusammen mit der Abdeckung 200 einen zweiten Unterdurchgang 1332, der es ermöglicht, dass das Messzielgas 2, das vom ersten Unterdurchgang 1331 abgezweigt wurde und in die zweite Unterdurchgangsrille 152 strömt, durch die zweite Unterdurchgangsrille 152 strömt, und der das Messzielgas 2 vom zweiten Auslass 133 zum Hauptdurchgang 22 zurückführt. Der zweite Unterdurchgang 1332 weist einen Strömungsweg auf, der nach außen verläuft und entlang der Z-Achsenrichtung der Messeinheit 113 zurückkehrt. Das heißt, dass der zweite Unterdurchgang 1332 einen abgehenden Durchgangsabschnitt 1333, der vom Zwischenabschnitt des ersten Unterdurchgangs 1331 abzweigt und sich zur Seite des proximalen Endabschnitts der Messeinheit 113 (vom ersten Unterdurchgang 1331 fort) erstreckt, und einen eingehenden Durchgangsabschnitt 1334, der eine Kehrtwendung vollzieht, indem er auf der Seite des proximalen Endabschnitts der Messeinheit 113 (Endabschnitt des abgehenden Durchgangsabschnitts 1333) zurückgefaltet ist und sich zur Seite des distalen Endabschnitts der Messeinheit 113 (in Richtung des ersten Unterdurchgangs 1331) erstreckt, aufweist. Der eingehende Durchgangsabschnitt 1334 weist einen Strömungsweg auf, der mit dem zweiten Auslass 133 verbunden ist, welcher sich an einer Position, die sich in Strömungsrichtung des Messzielgases 2 im Hauptdurchgang 22 weiter stromabwärts befindet als der Unterdurchgangseinlass 131 in Strömungsrichtung des Messzielgases 2, zur stromabwärts gelegenen Seite öffnet.
• Im zweiten Unterdurchgang 1332 ist ein Durchflussratensensor (eine Durchflussraten-Erfassungseinheit) 411 an einem Zwischenabschnitt des abgehenden Durchgangsabschnitts 1333 angeordnet. Der zweite Unterdurchgang 1332 ist so ausgebildet, dass er sich in Längsrichtung der Messeinheit 113 erstreckt und einen vollen Umlauf bildet. Demgemäß kann der zweite Unterdurchgang 1332 eine größere Durchgangslänge gewährleisten, so dass, wenn im Hauptdurchgang eine Pulsation auftritt, der Einfluss der Pulsation auf den Durchflussratensensor 411 verringert werden kann. Der Durchflussratensensor 411 ist an der Sensoranordnung 400 angebracht, welche an der Platine 300 angebracht ist.
• 13 zeigt die Vorderseite der Platinenanordnung, und 14 zeigt die Rückseite der Platinenanordnung.
• Schaltungskomponenten in der Art einer Sensoranordnung 400, eines Drucksensors 320, eines Ansauglufttemperatursensors 321, eines Feuchtigkeitssensors 322 und dergleichen sind auf einer Montagefläche auf der Vorderseite der Platine 300 angebracht, und Schaltungskomponenten 334 in der Art von Chipwiderständen und Chipkondensatoren und Bondkontaktstellen 332 sind auf ihrer Montagefläche auf der Rückseite angebracht. Die Platine 300 weist in einer Draufsicht eine im Wesentlichen rechteckige Form auf. Wie in 10 dargestellt ist, befindet sich die Platine 300 so in der Messeinheit 113, dass sich ihre Längsrichtung von einem proximalen Endabschnitt zu einem distalen Endabschnitt der Messeinheit 113 erstreckt und sich die Lateralrichtung der Platine 300 von der Seitenfläche 123 zur Seitenfläche 124 der Messeinheit 113 erstreckt.
• Die Platine 300 weist einen in der Schaltungskammer 135 angeordneten Platinenkörper 301 auf. Am Platinenkörper 301 sind ein erster Vorsprung 302, der sich im Temperaturerfassungsdurchgang 136 befindet, ein zweiter Vorsprung 303, der sich in einer Feuchtigkeitsmesskammer 137 befindet, und ein dritter Vorsprung 304, der sich im abgehenden Durchgangsabschnitt 1333 des zweiten Unterdurchgangs 1332 befindet, so angebracht, dass sich der erste Vorsprung 302, der zweite Vorsprung 303 bzw. der dritte Vorsprung 304 in einer koplanaren Anordnung vom Platinenkörper 301 erstrecken. Der Ansauglufttemperatursensor 321 ist an einem distalen Endabschnitt des ersten Vorsprungs 302 angebracht, und ein Feuchtigkeitssensor 322 ist am zweiten Vorsprung 303 angebracht. Der dritte Vorsprung 304 befindet sich im abgehenden Durchgangsabschnitt 1333 des zweiten Unterdurchgangs 1332, so dass er der Sensoranordnung 400 gegenübersteht. Der dritte Vorsprung 304, der sich auf der Platine 300 befindet, schließt einen offenen Abschnitt einer auf der Sensoranordnung 400 gebildeten ausgesparten Rille 404, so dass ein erster Durchgangsabschnitt D1 gebildet ist. Ein zweiter Durchgangsabschnitt D2 ist zwischen dem auf der Platine 300 angeordneten dritten Vorsprung 304 und einer Bodenwandfläche 152a der zweiten Unterdurchgangsrille 152 ausgebildet.
• 15 ist eine perspektivische Ansicht der Sensoranordnung gemäß der ersten Ausführungsform, und 16 ist eine vergrößerte Schnittansicht der Sensoranordnung, wobei nur die Sensoranordnung aus der in 9 dargestellten Konfiguration entnommen ist.
• Die Sensoranordnung 400 weist eine Harzgehäusestruktur auf, wobei der Durchflussratensensor 411, eine LSI 412 und ein Leiterrahmen 413 durch ein Gießharz versiegelt sind. Der Durchflussratensensor 411 und die LSI 412 sind am Leiterrahmen 413 angebracht. Die Sensoranordnung 400 ist durch Einsiegeln des Durchflussratensensors 411 mit Harz, so dass eine Membran des Durchflussratensensors 411 freiliegt, gebildet. Die Sensoranordnung 400 weist einen flachen plattenförmigen Trägerkörper 401 auf, der aus Gießharz besteht und eine vorgegebene Plattendicke aufweist. In der Sensoranordnung 400 befindet sich ein proximaler Endabschnitt 401A des Trägerkörpers 401 in der Schaltungskammer 135 und ist ein distaler Endabschnitt 401B des Trägerkörpers 401 so angeordnet, dass er in die zweite Unterdurchgangsrille 152 vorsteht. Die Sensoranordnung 400 ist durch einen Befestigungsabschnitt elektrisch mit der Platine 300 verbunden und durch diesen mechanisch an der Platine 300 befestigt.
• Mehrere Verbindungsanschlüsse 414 sind am proximalen Endabschnitt 401A des Trägerkörpers 401 angebracht. Die mehreren Verbindungsanschlüsse 414 sind so angebracht, dass sie von beiden Enden des proximalen Endabschnitts 401A des Trägerkörpers 401 in Breitenrichtung (Z-Achsenrichtung in 15) des Trägerkörpers 401 voneinander fort vorstehen. Das distale Ende jedes Verbindungsanschlusses 414 ist in Dickenrichtung des proximalen Endabschnitts 401A gebogen und befindet sich an einer Position, die weiter in Dickenrichtung (Y-Achsenrichtung in 15) vorsteht als eine vorderseitige Fläche 403 des proximalen Endabschnitts 401A.
• Ein distaler Endabschnitt 401 B des Trägerkörpers 401 ist derart im abgehenden Durchgangsabschnitt 1333 des zweiten Unterdurchgangs 1332 angeordnet, dass der distale Endabschnitt 401B dem an der Platine 300 angebrachten dritten Vorsprung 304 gegenübersteht. Eine ausgesparte Rille 404 ist am distalen Endabschnitt 401 B des Trägerkörpers 401 ausgebildet. Die ausgesparte Rille 404 ist derart an der vorderseitigen Fläche 403 des distalen Endabschnitts 401 B des Trägerkörpers 401 ausgebildet, dass sich die ausgesparte Rille 404 in Breitenrichtung (Z-Achsenrichtung in 15) des distalen Endabschnitts 401B des Trägerkörpers 401 erstreckt. Der Durchflussratensensor 411 ist an einer Zwischenposition der ausgesparten Rille 404 in Verlaufsrichtung freigelegt.
• Die ausgesparte Rille 404 weist Bodenflächen 405a, 405b, die sich vom Durchflussratensensor 411 fort erstrecken und zueinander entgegengesetzt sind, und ein Paar einander gegenüberstehender Wandflächen 406 auf. Die Bodenfläche 405a ist geneigt ausgebildet, so dass die Rillentiefe allmählich abnimmt, wenn die Bodenfläche 405a zu einem Ende auf einer Seite in Breitenrichtung des Trägerkörpers 401 zum Durchflussratensensor 411 hin übergeht. Andererseits ist die Bodenfläche 405b flach ausgebildet, so dass sie zwischen einem Ende auf der anderen Seite in Breitenrichtung des Trägerkörpers 401 und dem Durchflussratensensor 411 eine konstante Rillentiefe aufweist. Die beiden Wandflächen 406 weisen eine eingeengte Form auf, so dass sie sich von beiden Enden in Breitenrichtung des Trägerkörpers 401 allmählich annähern, während sie dem Durchflussratensensor 411 näher kommen.
• Die Sensoranordnung 400 ist durch Einsiegeln des Durchflussratensensors 411 unter Verwendung eines Harzes vorzugsweise eingeengt ausgebildet. Dies liegt daran, dass bei einer solchen Konfiguration die Positionsbeziehung zwischen einem eingeengten Abschnitt und der Messeinheit mit hoher Genauigkeit festgelegt werden kann und daher die Messgenauigkeit verbessert werden kann. Ferner kann die Verunreinigungen enthaltende Luftmenge, die durch eine Messfläche geführt wird, verglichen mit einem Fall, in dem die Luftströmung senkrecht zur Messfläche eingeengt wird, durch Einengen der Luftströmung parallel zur Messfläche verringert werden. Dementsprechend weist der Durchflussratensensor auch ausgezeichnete Verunreinigungsverhinderungseigenschaften auf. Es kann auch möglich sein, eine Konfiguration, bei der die LSI 412 und der Durchflussratensensor 411 integral miteinander ausgebildet sind, oder die Konfiguration, bei der die LSI 412 an der Platine 300 befestigt ist, zu verwenden. Ferner kann die Sensoranordnung 400 eine Struktur aufweisen, bei der der Durchflussratensensor 411 an einem aus Harz gegossenen Körper (Sensorträgerkörper) angebracht ist, bei dem Metallanschlüsse durch ein Harz versiegelt sind. Die Sensoranordnung 400 ist ein Trägerkörper, der zumindest den Durchflussratensensor 411 und ein den Durchflussratensensor 411 tragendes Element aufweist.
• Die Sensoranordnung 400 ist so angeordnet, dass sich die ausgesparte Rille 404 entlang dem abgehenden Durchgangsabschnitt 1333 des zweiten Unterdurchgangs 1332 erstreckt. Die Sensoranordnung 400 ist so angeordnet, dass der Durchflussratensensor 411 dem dritten Vorsprung 304, der ein Teil der Platine 300 ist, gegenübersteht. In der Sensoranordnung 400 ist der erste Durchgangsabschnitt D1 zwischen der Durchgangswand 314 des Trägerkörpers 401 und dem dritten Vorsprung 304 der Platine 300 ausgebildet. Ein durch den zweiten Unterdurchgang 1332 strömendes Messzielgas tritt durch den ersten Durchgangsabschnitt D1, und die Durchflussrate des Messzielgases wird durch den Durchflussratensensor 411 erfasst.
• Die Sensoranordnung 400 ist durch Löten der Verbindungsanschlüsse 414 an die Platine 300 an dieser befestigt. Das heißt, dass ein gelöteter Abschnitt einen Befestigungsabschnitt bildet, der die Sensoranordnung 400 und die Platine 300 elektrisch miteinander verbindet und die Sensoranordnung 400 mechanisch an der Platine 300 befestigt. Das Verfahren zur Befestigung der Sensoranordnung 400 an der Platine 300 ist jedoch nicht auf Löten beschränkt. Beispielsweise könnte ein Einpressverfahren verwendet werden, bei dem mehrere Verbindungsanschlüsse aus Einpressanschlüssen bestehen und diese Einpressanschlüsse durch Einführen von ihnen durch in der Platine 300 gebildete Löcher mit dieser verbunden werden. Alternativ könnte auch ein Verfahren verwendet werden, bei dem ein leitfähiger Klebstoff in der Art einer Silberpaste angewendet wird, um die mehreren Verbindungsanschlüsse 414 an Verbindungskontaktstellen der Platine 300 zu bonden und daran zu befestigen.
• 17 ist eine vergrößerte Ansicht, in der ein Hauptabschnitt der in 8 dargestellten Konfiguration schematisch dargestellt ist.
• Der dritte Vorsprung 304 der Platine 300 ist so angeordnet, dass eine Fläche 304a und die andere Fläche 304b in Durchgangsrichtung des Unterdurchgangs 134, d. h. in Strömungsrichtung eines Messzielgases, im Unterdurchgang 134 angeordnet sind. Der Trägerkörper 401 der Sensoranordnung 400 befindet sich an einer Position, an der er einer Fläche 304a des dritten Vorsprungs 304 gegenübersteht.
• Der Trägerkörper 401 der Sensoranordnung 400 steht im Unterdurchgang 134 dem dritten Vorsprung 304 der Platine 300 gegenüber, so dass er den dritten Vorsprung 304 in einer Richtung überlappt, welche die Strömungsrichtung des Messzielgases schneidet. Nachstehend kann die Richtung, in der der dritte Vorsprung 304 der Platine 300 und der Trägerkörper 401 der Sensoranordnung 400 einander überlappen, auch als Stapelungsrichtung bezeichnet werden. Der Trägerkörper 401 der Sensoranordnung 400 ist so angeordnet, dass sich die ausgesparte Rille 404 in Durchgangsrichtung des Unterdurchgangs 134 erstreckt. Der dritte Vorsprung 304 der Platine 300 und die Sensoranordnung 400 entsprechen in den Ansprüchen einer Platte bzw. einem Trägerkörper.
• Die ausgesparte Rille 404 des Trägerkörpers 401 ist vom dritten Vorsprung 304 der Platine 300 bedeckt, und der erste Durchgangsabschnitt D1, der einen geschlossenen Querschnitt aufweist und das Hindurchströmen eines Messzielgases ermöglicht, ist zwischen dem Trägerkörper 401 und der Platine 300 ausgebildet. Der erste Durchgangsabschnitt D1 weist einen ersten Zwischenraum zwischen den Bodenflächen 405a und 405b der ausgesparten Rille 404 und einer Fläche 304a des dritten Vorsprungs 304 der Platine 300 auf. Der Durchflussratensensor 411, der in der ausgesparten Rille 404 des Trägerkörpers 401 freiliegt, ist so angeordnet, dass er einer Fläche 304a des dritten Vorsprungs 304 der Platine 300 gegenübersteht. Der Durchflussratensensor 411 misst die Durchflussrate eines Messzielgases, das zwischen dem Trägerkörper 401 und dem dritten Vorsprung 304 der Platine 300 hindurchströmt.
• Der dritte Vorsprung 304 der Platine 300 befindet sich an einer von der Bodenwandfläche 152a der zweiten Unterdurchgangsrille 152 entfernten Position im Unterdurchgang 134. Der zweite Durchgangsabschnitt D2, der einen geschlossenen Querschnitt aufweist und das Hindurchströmen eines Messzielgases ermöglicht, ist zwischen dem dritten Vorsprung 304 der Platine 300 und der Bodenwandfläche 152a der zweiten Unterdurchgangsrille 152 ausgebildet. Der zweite Durchgangsabschnitt D2 weist einen zweiten Zwischenraum auf, durch den ein Messzielgas zwischen dem dritten Vorsprung 304 der Platine 300 und der Bodenwandfläche 152a der zweiten Unterdurchgangsrille 152 hindurchströmt.
• Der Trägerkörper 401 befindet sich an einer von der Abdeckung 200 entfernten Position im Unterdurchgang 134. Ein dritter Durchgangsabschnitt D3, der einen geschlossenen Querschnitt aufweist und das Hindurchströmen eines Messzielgases ermöglicht, ist zwischen dem Trägerkörper 401 und der Abdeckung 200 im Unterdurchgang 134 ausgebildet. Der dritte Durchgangsabschnitt D3 weist einen dritten Zwischenraum zwischen dem Trägerkörper 401 und der Abdeckung 200 auf.
• Das heißt, dass im Unterdurchgang 134 der erste Durchgangsabschnitt D1, der den ersten Zwischenraum aufweist, durch den ein Messzielgas zwischen dem dritten Vorsprung 304 der Platine 300 und der ausgesparten Rille 404 des Trägerkörpers 401 strömt, der zweite Durchgangsabschnitt D2, der den zweiten Zwischenraum aufweist, durch den das Messzielgas zwischen dem dritten Vorsprung 304 der Platine 300 und der Bodenwandfläche 152a der zweiten Unterdurchgangsrille 152 strömt, und der dritte Durchgangsabschnitt D3, der den dritten Zwischenraum aufweist, durch den das Messzielgas zwischen der rückseitigen Fläche 402 des Trägerkörpers 401 und der Abdeckung 200 strömt, ausgebildet sind.
• Die Durchgangsabschnitte vom ersten Durchgangsabschnitt D1 bis zum dritten Durchgangsabschnitt D3 sind in Stapelungsrichtung, in der der dritte Vorsprung 304 und der Trägerkörper 401 einander gegenüberstehen, im Unterdurchgang 134 Seite an Seite angeordnet. Das heißt, dass der Unterdurchgang 134 in Stapelungsrichtung in seinem Zwischenabschnitt, wo der Durchflussratensensor 411 angeordnet ist, in drei Durchgangsabschnitte D1 bis D3 unterteilt ist.
• Der dritte Vorsprung 304 der Platine 300 und der Trägerkörper 401 sind weder in Kontakt mit der Bodenwandfläche 152a noch mit der Abdeckung 200 der zweiten Unterdurchgangsrille 152, welche zusammenwirkend die Durchgangswandfläche des Unterdurchgangs 134 bilden, gebracht, so dass der dritte Vorsprung 304 der Platine 300 und der Trägerkörper 401 in der Luft schwebend im Unterdurchgang 134 angeordnet sind. Das heißt, dass sich der dritte Vorsprung 304 der Platine 300 und der Trägerkörper 401 in Rillentiefenrichtung der zweiten Unterdurchgangsrille 152 an einer Zwischenposition befinden. Der Durchflussratensensor 411 befindet sich an der Position, an der er nur dem dritten Vorsprung 304 der Platine 300 und weder der Durchgangswandfläche des Unterdurchgangs 134 noch der Abdeckung 200 gegenübersteht.
• Der Trägerkörper 401 weist eine erste Seitenfläche 407 und eine zweite Seitenfläche 408 auf, die in Strömungsrichtung des Messzielgases an entgegengesetzten Positionen zueinander im Unterdurchgang 134 angeordnet sind. Die erste Seitenfläche 407 steht der stromaufwärts gelegenen Seite in Strömungsrichtung des Messzielgases auf der Seite des Unterdurchgangseinlasses 131 im Unterdurchgang 134 gegenüber. Die zweite Seitenfläche 408 steht der stromabwärts gelegenen Seite in Strömungsrichtung des Messzielgases auf der Seite des zweiten Auslasses 133 im Unterdurchgang 134 gegenüber. Die erste Seitenfläche 407 und die zweite Seitenfläche 408 sind derart im Unterdurchgang 134 ausgebildet, dass sich die erste Seitenfläche 407 und die zweite Seitenfläche 408 in X-Achsenrichtung zwischen zwei entgegengesetzten Seitenwandflächen 152b der zweiten Unterdurchgangsrille 152 erstrecken.
• Wenn der Trägerkörper 401 von der stromaufwärts gelegenen Seite in Strömungsrichtung des Messzielgases durch den Unterdurchgang 134 betrachtet wird, befindet sich der Trägerkörper 401 an der Position, an der die erste Seitenfläche 407 im Unterdurchgang 134 freiliegt. Die erste Seitenfläche 407 bildet einen dynamischen Druck aufnehmenden Abschnitt, der den dynamischen Druck eines durch den Unterdurchgang 134 strömenden Messzielgases aufnimmt. Die erste Seitenfläche 107 nimmt den dynamischen Druck eines Messzielgases auf, indem sie bewirkt, dass ein Teil des Messzielgases, das im Unterdurchgang 134 von der Seite des Unterdurchgangseinlasses 131 zur Seite des zweiten Auslasses 133 strömt, auf die erste Seitenfläche 407 auftrifft. Dadurch lenkt die erste Seitenfläche 407 die Strömung des Messzielgases so um, dass das Messzielgas in den dritten Durchgangsabschnitt D3 aufgenommen wird.
• Die erste Seitenfläche 407 ist in Bezug auf die Strömungsrichtung des Messzielgases geneigt. Die erste Seitenfläche 407 ist im Verlauf der ersten Seitenfläche 407 in Strömungsrichtung des Messzielgases im Unterdurchgang 134 im Allgemeinen in Stapelungsrichtung von der Seite des ersten Durchgangsabschnitts D1 zur Seite des dritten Durchgangsabschnitts D3 geneigt. Das heißt, dass die erste Seitenfläche 407 so geneigt ist, dass sie im Verlauf der ersten Seitenfläche 407 vom Ende auf einer Seite in Breitenrichtung (Z-Achsenrichtung) des distalen Endabschnitts 401B zur anderen Seite entlang der Breitenrichtung allmählich entlang der Stapelungsrichtung von der Seite der vorderseitigen Fläche 403 zur Seite der rückseitigen Fläche 402 des Trägerkörpers 401 übergeht. Bei dieser Neigung der ersten Seitenfläche 407 kann das Messzielgas, auf das ein passiver dynamischer Druck wirkt, sicher in Richtung des dritten Durchgangsabschnitts D3 geleitet werden.
• Wenn der Trägerkörper 401 von der stromabwärts gelegenen Seite in Strömungsrichtung des Messzielgases durch den Unterdurchgang 134 betrachtet wird, befindet sich der Trägerkörper 401 an der Position, an der die zweite Seitenfläche 408 im Unterdurchgang 134 freiliegt. Die zweite Seitenfläche 408 ist ebenso wie die erste Seitenfläche 407 in Bezug auf die Strömungsrichtung des Messzielgases geneigt. Die zweite Seitenfläche 408 ist so geneigt, dass sie im Verlauf der zweiten Seitenfläche 408 vom Ende auf der anderen Seite in Breitenrichtung (Z-Achsenrichtung) des distalen Endabschnitts 401B zur einen Seite entlang der Breitenrichtung allmählich entlang der Stapelungsrichtung von der Seite der vorderseitigen Fläche 403 zur Seite der rückseitigen Fläche 402 übergeht. Die zweite Seitenfläche 408 empfängt in einem Fall, in dem das Messzielgas im Unterdurchgang 134 durch eine Pulsation oder dergleichen im Hauptdurchgang in umgekehrter Richtung von der Seite des zweiten Auslasses 133 zur Seite des Unterdurchgangseinlasses 131 strömt, den dynamischen Druck eines Messzielgases durch Aufprallen eines Teils des Messzielgases, das in umgekehrter Richtung strömt, auf die zweite Seitenfläche 408. Dadurch lenkt die zweite Seitenfläche 408 die Strömung des Messzielgases so um, dass das Messzielgas in den dritten Durchgangsabschnitt D3 aufgenommen wird.
• Ein ausgesparter Abschnitt 202 ist in einem dem distalen Endabschnitt 401B des Trägerkörpers 401 gegenüberstehenden Gebiet der Abdeckung 200 ausgebildet. Der ausgesparte Abschnitt 202 ist so ausgebildet, dass ein dem Trägerkörper 401 gegenüberstehendes Gebiet der Innenwandfläche der Abdeckung 200 in Stapelungsrichtung in Bezug auf die Umgebung des gegenüberstehenden Gebiets, d. h. ein Gebiet stromaufwärts des gegenüberstehenden Gebiets und ein Gebiet stromabwärts des gegenüberstehenden Gebiets, ausgespart ist. Der ausgesparte Abschnitt 202 ist in Breitenrichtung etwas größer als der distale Endabschnitt 401B des Trägerkörpers 401 und verläuft langgestreckt zwischen den beiden Seitenwandflächen 152b der zweiten Unterdurchgangsrille 152. Der dritte Durchgangsabschnitt D3 ist durch einen Zwischenraum zwischen dem ausgesparten Abschnitt 202 und dem Trägerkörper 401 gebildet.
• Die Abdeckung 200 weist den ausgesparten Abschnitt 202, eine Innenwandfläche 201, die durch einen abgestuften Abschnitt 204, der sich auf der dem Unterdurchgangseinlass 131 zugewandten Seite (stromaufwärts gelegenen Seite in Strömungsrichtung des Messzielgases) des Unterdurchgangs 134 befindet, kontinuierlich mit dem ausgesparten Abschnitt 202 ausgebildet ist, und eine Innenwandfläche 203, die durch einen abgestuften Abschnitt 205, der auf der dem zweiten Auslass 133 zugewandten Seite (stromabwärts gelegenen Seite in Strömungsrichtung des Messzielgases) des Unterdurchgangs 134 kontinuierlich mit dem ausgesparten Abschnitt 202 ausgebildet ist, auf. Die Innenwandflächen 201, 203 erstrecken sich in Strömungsrichtung eines Messzielgases parallel zur Bodenwandfläche 152a der zweiten Unterdurchgangsrille 152. Der ausgesparte Abschnitt 202 ist so ausgebildet, dass er um eine Stufe gegenüber den Innenwandflächen 201, 203 vertieft ist und sich parallel zur rückseitigen Fläche 402 des Trägerkörpers 401 erstreckt.
• Der Einlass des dritten Durchgangsabschnitts D3 ist durch das Zusammenwirken zwischen dem abgestuften Abschnitt 204 der Abdeckung 200 und der ersten Seitenfläche 407 des Trägerkörpers 401 abgeknickt. Mit dieser abgeknickten Form kann das Verhältnis eingestellt werden, mit dem ein Messzielgas, das passiv einen dynamischen Druck durch die erste Seitenfläche 407 empfangen hat, in den ersten Durchgangsabschnitt D1 und den dritten Durchgangsabschnitt D3 aufgenommen wird.
• Als nächstes werden durch die vorstehende Konfiguration erreichte vorteilhafte Wirkungen beschrieben.
• Bei der Vorrichtung 20 zur Erfassung physikalischer Größen gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist das Innere des Unterdurchgangs 134 in Stapelungsrichtung im Abschnitt, in dem die Durchflussrate erfasst wird, in den ersten Durchgangsabschnitt D1, den zweiten Durchgangsabschnitt D2 und den dritten Durchgangsabschnitt D3 unterteilt und ist der Durchflussratensensor 411 im ersten Durchgangsabschnitt D1 angeordnet. Der zweite Durchgangsabschnitt D2 und der dritte Durchgangsabschnitt D3 befinden sich in Stapelungsrichtung auf beiden Seiten des ersten Durchgangsabschnitts D1. Wenn bei einer solchen Konfiguration Verunreinigungen, die Wassertröpfchen, Öl, Staub und dergleichen einschließen, in den Unterdurchgang 134 eindringen, werden sie in den drei Durchgangsabschnitten vom ersten bis zum dritten Durchgangsabschnitt D1 bis D3 dispergiert. Demgemäß kann die Verunreinigungsmenge, die den im zweiten Durchgangsabschnitt D2 angeordneten Durchflussratensensor 411 erreicht, verringert werden.
• Bei der Vorrichtung zur Erfassung physikalischer Größen gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind der dritte Vorsprung 304 der Platine 300 und der Trägerkörper 401 weder in Kontakt mit der Bodenwandfläche 152a der zweiten Unterdurchgangsrille 152 noch mit der Abdeckung 200 gebracht, so dass sich der erste Durchgangsabschnitt D1 an einer in der Luft schwebenden Position im Unterdurchgang 134 befindet. Der am ersten Durchgangsabschnitt D1 angebrachte Durchflussratensensor 411 befindet sich an der Position, an der er nur dem dritten Vorsprung 304 der Platine 300 und weder der Durchgangswandfläche des Unterdurchgangs 134 noch der Abdeckung 200 gegenübersteht. Dementsprechend können, falls sich Verunreinigungen in der Art von Wassertröpfchen und Ölkomponenten entlang der Wandfläche des Unterdurchgangs 134 bewegen oder sich Verunreinigungen in der Art von Wassertröpfchen, die durch Kondensation an der Wandoberfläche des Unterdurchgangs 134 haften, entlang dieser bewegen, die Verunreinigungen sicher zum zweiten Durchgangsabschnitt D2 und zum dritten Durchgangsabschnitt D3 geleitet werden, wodurch verhindert wird, dass sie in den ersten Durchgangsabschnitt D1 eintreten und sie am Durchflussratensensor 411 haften.
• Insbesondere wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Konfiguration verwendet, bei der die Vorrichtung 20 zur Erfassung physikalischer Größen so am Hauptdurchgang 22 angebracht ist, dass sich die Messeinheit 113 vertikal erstreckt. Demgemäß besteht die Möglichkeit, dass sich Verunreinigungen in der Art von Wassertröpfchen und Ölkomponenten, die zu einer Position oberhalb des Durchflussratensensors 411 im Unterdurchgang 134 gesogen werden, und Verunreinigungen in der Art von Kondenswasser, die oberhalb des Durchflussratensensors 411 erzeugt werden, durch Kriechen entlang der Durchgangswand des Unterdurchgangs 134 in einen Bereich in der Nähe des Durchflussratensensors 411 bewegen.
• Andererseits sind gemäß der vorliegenden Ausführungsform der dritte Vorsprung 304 der Platine 300 und die Sensoranordnung 400 von der Bodenwandfläche 152a der zweiten Unterdurchgangsrille 152 und der Innenwandfläche 203 der Abdeckung 200 entfernt angeordnet, so dass der dritte Vorsprung 304 der Platine 300 und die Sensoranordnung 400 im Unterdurchgang 134 in der Luft schweben. Demgemäß kann, wenn Verunreinigungen beispielsweise von oben entlang der Durchgangswand des Unterdurchgangs 134 nach unten fließen, bewirkt werden, dass die Verunreinigungen durch den zweiten Durchgangsabschnitt D2 und den dritten Durchgangsabschnitt D3 hindurchtreten und in ihrem gegenwärtigen Zustand heruntertropfen. Dadurch kann verhindert werden, dass Verunreinigungen in flüssiger Form in den ersten Durchgangsabschnitt D1 eintreten und am Durchflussratensensor 411 haften.
• Bei der Vorrichtung 20 zur Erfassung physikalischer Größen gemäß der vorliegenden Erfindung befindet sich die erste Seitenfläche 407 des Trägerkörpers 401 an einer Position, die der Strömungsrichtung des Messzielgases gegenübersteht, so dass die erste Seitenfläche 407 einen dynamischen Druck aufnehmenden Abschnitt bildet, der den dynamischen Druck eines durch den Unterdurchgang 134 strömenden Messzielgases aufnimmt. Demgemäß kann die erste Seitenfläche 107 den dynamischen Druck eines Messzielgases aufnehmen, indem bewirkt wird, dass ein Teil des im Unterdurchgang 134 strömenden Messzielgases auf die erste Seitenfläche 407 auftrifft. Dadurch lenkt die erste Seitenfläche 407 die Strömung des Messzielgases so um, dass das Messzielgas in den dritten Durchgangsabschnitt D3 aufgenommen wird. Daher kann das Eindringen von im Messzielgas enthaltenen Verunreinigungen in der Art von Staub und Wassertröpfchen in den zweiten Durchgangsabschnitt D2 unterdrückt werden.
• Insbesondere ist die erste Seitenfläche 407 so geneigt, dass sie im Verlauf der ersten Seitenfläche 407 vom Ende auf einer Seite in Breitenrichtung (Z-Achsenrichtung) des distalen Endabschnitts 401B zur anderen Seite entlang der Breitenrichtung, d. h. in Strömungsrichtung eines Messzielgases, allmählich von der Seite der vorderseitigen Fläche 403 zur Seite der rückseitigen Fläche 402 des Trägerkörpers 401 übergeht. Bei dieser Neigung der ersten Seitenfläche 407 kann das Messzielgas, auf das ein passiver dynamischer Druck wirkt, sicher in Richtung des dritten Durchgangsabschnitts D3 geleitet werden.
• Bei der Vorrichtung 20 zur Erfassung physikalischer Größen gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist der ausgesparte Abschnitt 202 im dem distalen Endabschnitt 401B des Trägerkörpers 401 gegenüberstehenden Gebiet der Abdeckung 200 ausgebildet und ist der dritte Durchgangsabschnitt D3 zwischen dem ausgesparten Abschnitt 202 und dem Trägerkörper 401 ausgebildet. Der Einlass des dritten Durchgangsabschnitts D3 ist durch das Zusammenwirken zwischen dem abgestuften Abschnitt 204 der Abdeckung 200 und der ersten Seitenfläche 407 des Trägerkörpers 401 abgeknickt. Mit dieser abgeknickten Form kann das Verhältnis eingestellt werden, mit dem ein Messzielgas, das passiv einen dynamischen Druck durch die erste Seitenfläche 407 empfangen hat, in den ersten Durchgangsabschnitt D1 und den dritten Durchgangsabschnitt D3 aufgenommen wird. Ferner kann durch Abknicken des dritten Durchgangsabschnitts D3 ein Kapillarphänomen erzeugt werden. Demgemäß kann sicher erreicht werden, dass Verunreinigungen in den dritten Durchgangsabschnitt D3 aufgenommen werden, dass die Verunreinigungen durch diesen hindurchtreten und dass sie ausgestoßen werden.
• (Modifikation 1) Als nächstes wird eine Modifikation 1 der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
• 18 zeigt die Modifikation der in 17 dargestellten Konfiguration.
• Ein charakteristisches Merkmal der vorliegenden Modifikation besteht darin, dass die Innenwandflächen 211, 213 einer Abdeckung 200 geneigt sind.
• Die Abdeckung 200 weist einen ausgesparten Abschnitt 202, eine Innenwandfläche 211 (ein stromaufwärts gelegenes Gebiet), die durch einen abgestuften Abschnitt 214, der sich auf der Seite des Unterdurchgangseinlasses 131 befindet, wobei es sich um die stromaufwärts gelegene Seite des ausgesparten Abschnitts 202 in Strömungsrichtung eines Messzielgases handelt, kontinuierlich mit dem ausgesparten Abschnitt 202 ausgebildet ist, und eine Innenwandfläche 213, die durch einen abgestuften Abschnitt 215, der sich auf der Seite eines zweiten Auslasses 133 befindet, wobei es sich um die stromabwärts gelegene Seite des ausgesparten Abschnitts 202 in Strömungsrichtung eines Messzielgases handelt, kontinuierlich mit dem ausgesparten Abschnitt 202 ausgebildet ist, auf. Die Innenwandfläche 211 ist so geneigt, dass sie von einer Bodenwandfläche 152a einer zweiten Unterdurchgangsrille 152, d. h. einer Richtung, die von der Seite des ersten Durchgangsabschnitts D2 zur Seite des dritten Durchgangsabschnitts D3 in Stapelungsrichtung verläuft, in der ein dritter Vorsprung 304 und ein Trägerkörper 401 einander gegenüberstehen, zur stromabwärts gelegenen Seite in Strömungsrichtung des Messzielgases verläuft. Die Innenwandfläche 213 ist so geneigt, dass sie in einer sich der Bodenwandfläche 152a der zweiten Unterdurchgangsrille 152 nähernden Richtung, d. h. in einer Richtung, die von der Seite des dritten Durchgangsabschnitts D3 zur Seite des ersten Durchgangsabschnitts D1 in Stapelungsrichtung verläuft, in welcher der dritte Vorsprung 304 und ein Trägerkörper 401 einander gegenüberstehen, zur stromabwärts gelegenen Seite in Strömungsrichtung des Messzielgases verläuft.
• Die Neigung der Innenwandfläche 211 der Abdeckung 200 kann den auf die erste Seitenfläche 407 des Trägerkörpers 401 ausgeübten dynamischen Druck erhöhen. Dementsprechend kann die Innenwandfläche 211 ein in einem Unterdurchgang 134 strömendes Messzielgas sicherer zum dritten Durchgangsabschnitt D3 umlenken, so dass die Durchflussrate des in den dritten Durchgangsabschnitt D3 aufgenommenen Messzielgases erhöht werden kann. Dann werden die im Messzielgas enthaltenen Verunreinigungen zum dritten Durchgangsabschnitt D3 geleitet, so dass die Menge der in den ersten Durchgangsabschnitt D1 fließenden Verunreinigungen verringert werden kann. Dementsprechend kann die Eigenschaft eines Verhinderns einer Verunreinigung eines Durchflussratensensors 411 im ersten Durchgangsabschnitt D1 weiter verbessert werden.
• Falls im Unterdurchgang 134 infolge einer Pulsation eine Strömung in Gegenrichtung auftritt, kann eine Innenwandfläche 212 der Abdeckung 200 ebenso wie die Innenwandfläche 211 den dynamischen Druck eines Messzielgases, den eine zweite Seitenfläche 408 des Trägerkörpers 401 durch die Neigung der Innenwandfläche 212 empfängt, erhöhen. Dementsprechend kann die Innenwandfläche 212 das in einem Unterdurchgang 134 strömende Messzielgas sicherer zum dritten Durchgangsabschnitt D3 umlenken, so dass die Durchflussrate des in den dritten Durchgangsabschnitt D3 aufgenommenen Messzielgases erhöht werden kann. Dann werden die im Messzielgas enthaltenen Verunreinigungen zum dritten Durchgangsabschnitt D3 geleitet, so dass die Eigenschaft eines Verhinderns einer Verunreinigung des Durchflussratensensors 411 verbessert werden kann.
• (Modifikation 2) Als nächstes wird eine Modifikation 2 der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
• 19 zeigt die Modifikation der in 17 dargestellten Konfiguration. Ein charakteristisches Merkmal der vorliegenden Modifikation besteht darin, dass die Innenwandflächen 221, 223 einer Abdeckung 200 in entgegengesetzter Richtung zur in Modifikation 1 verwendeten Richtung geneigt sind.
• Eine Abdeckung 200 weist einen ausgesparten Abschnitt 202, eine Innenwandfläche (ein stromaufwärts gelegenes Gebiet) 221, die durch einen abgestuften Abschnitt 224, der auf der Seite des Unterdurchgangseinlasses 131 angeordnet ist, wobei es sich um die stromaufwärts gelegene Seite des ausgesparten Abschnitts 202 in Strömungsrichtung eines Messzielgases handelt, kontinuierlich mit dem ausgesparten Abschnitt 202 ausgebildet ist, und eine Innenwandfläche 223, die durch einen abgestuften Abschnitt 225, der auf der Seite des zweiten Auslasses 133 des ausgesparten Abschnitts 202 angeordnet ist, kontinuierlich mit diesem ausgebildet ist, auf. Die Innenwandfläche 221 ist so geneigt, dass sie in einer sich der Bodenwandfläche 152a der zweiten Unterdurchgangsrille 152 nähernden Richtung, d. h. in einer Richtung, die von der Seite des dritten Durchgangsabschnitts D3 zur Seite des ersten Durchgangsabschnitts D1 in Stapelungsrichtung verläuft, in welcher der dritte Vorsprung 304 und ein Trägerkörper 401 einander gegenüberstehen, zur stromabwärts gelegenen Seite in Strömungsrichtung des Messzielgases verläuft. Die Innenwandfläche 223 ist in einer Richtung von der Bodenwandfläche 152a der zweiten Unterdurchgangsrille 152, d. h. in der Richtung von der Seite des ersten Durchgangsabschnitts D1 zur Seite des dritten Durchgangsabschnitts D3 in Strömungsrichtung des Messzielgases stromabwärts geneigt.
• Die Neigung der Innenwandfläche 221 der Abdeckung 200 kann den auf die erste Seitenfläche 407 eines Trägerkörpers 401 ausgeübten dynamischen Druck verringern. Dementsprechend kann die Innenwandfläche 221 ein in einem Unterdurchgang 134 strömendes Messzielgas zum ersten Durchgangsabschnitt D1 umlenken, so dass die Durchflussrate des in den dritten Durchgangsabschnitt D3 aufgenommenen Messzielgases verringert werden kann. Dadurch kann die Strömungsgeschwindigkeit eines in den ersten Durchgangsabschnitt D1 strömenden Messzielgases verbessert werden und kann die Durchflussrate mit hoher Genauigkeit gemessen werden. Ferner kann ein Teil des Messzielgases auch in den dritten Durchgangsabschnitt D3 aufgenommen werden, so dass sowohl die Verhinderung von Verunreinigungen als auch die Genauigkeit der Durchflussratenmessung erreicht werden können.
• Falls im Unterdurchgang 134 infolge einer Pulsation eine Strömung in Gegenrichtung auftritt, kann eine Innenwandfläche 223 der Abdeckung 200 ebenso wie die Innenwandfläche 221 den dynamischen Druck eines Messzielgases, den eine zweite Seitenfläche 408 des Trägerkörpers 401 durch die Neigung der Innenwandfläche 223 empfängt, verringern. Dementsprechend kann die Innenwandfläche 223 das in einem Unterdurchgang 134 strömende Messzielgas zum ersten Durchgangsabschnitt D1 umlenken, so dass die Durchflussrate des in den dritten Durchgangsabschnitt D3 aufgenommenen Messzielgases verringert werden kann. Dadurch kann die Strömungsgeschwindigkeit eines in den ersten Durchgangsabschnitt D1 strömenden Messzielgases verbessert werden und kann die Durchflussrate mit hoher Genauigkeit gemessen werden.
• (Modifikation 3) Als nächstes wird eine Modifikation 3 der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
• 20 zeigt eine Modifikation der in 17 dargestellten Konfiguration. Ein charakteristisches Merkmal der vorliegenden Modifikation besteht darin, dass der ausgesparte Abschnitt 202 der Abdeckung 200 fortgelassen ist.
• Die Abdeckung 200 weist eine Innenwandfläche 231 auf, die sich parallel zu einer Bodenwandfläche 152a einer zweiten Unterdurchgangsrille 152 erstreckt. Eine Innenwandfläche 231 weist eine der Strömungsrichtung eines Messzielgases folgende flache Form auf. Dementsprechend weist ein zwischen der Innenwandfläche 231 der Abdeckung 200 und einer rückseitigen Fläche 402 eines Trägerkörpers 401 gebildeter dritter Durchgangsabschnitt D3 eine linear mit einem dritten Zwischenraum verlaufende Form auf.
• Ebenso wie gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform und bei den vorstehend beschriebenen Modifikationen befindet sich bei Modifikation 3 die erste Seitenfläche 407 des Trägerkörpers 401 an der der Strömungsrichtung des Messzielgases gegenüberstehenden Position, so dass die erste Seitenfläche 407 einen dynamischen Druck aufnehmenden Abschnitt bildet, der den dynamischen Druck eines durch den Unterdurchgang 134 strömenden Messzielgases aufnimmt. Demgemäß kann die erste Seitenfläche 107 den dynamischen Druck eines Messzielgases aufnehmen, indem bewirkt wird, dass ein Teil des im Unterdurchgang 134 strömenden Messzielgases auf die erste Seitenfläche 407 auftrifft. Dadurch lenkt die erste Seitenfläche 407 die Strömung des Messzielgases so um, dass das Messzielgas in den dritten Durchgangsabschnitt D3 aufgenommen wird. Daher kann das Eindringen von im Messzielgas enthaltenen Verunreinigungen in der Art von Staub und Wassertröpfchen in den zweiten Durchgangsabschnitt D2 unterdrückt werden.
• Insbesondere ist der dritte Durchgangsabschnitt D3 bei der vorliegenden Modifikation sich linear erstreckend geformt. Ferner kann im dritten Durchgangsabschnitt D3 ein Kapillarphänomen erzeugt werden. Demgemäß können Verunreinigungen sicher in den dritten Durchgangsabschnitt D3 aufgenommen werden, kann veranlasst werden, dass die Verunreinigungen durch den dritten Durchgangsabschnitt D3 hindurchtreten, und können die Verunreinigungen ausgestoßen werden, so dass die Eigenschaft des Verhinderns einer Verunreinigung des Durchflussratensensors 411 verbessert werden kann.
• Wenngleich die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung vorstehend detailliert beschrieben wurden, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehenden Ausführungsformen beschränkt, und es können verschiedene Entwurfsänderungen vorgenommen werden, ohne vom Gedanken der in den Ansprüchen beschriebenen vorliegenden Erfindung abzuweichen. Beispielsweise wurden die vorstehenden Ausführungsformen detailliert beschrieben, um das Verständnis der vorliegenden Erfindung zu erleichtern. Die Ausführungsformen sind jedoch nicht notwendigerweise auf die Durchflussraten-Messvorrichtung, die alle vorstehend beschriebenen Konfigurationen aufweist, beschränkt. Ein Teil der Konfiguration einer Ausführungsform kann durch die Konfiguration einer anderen Ausführungsform ersetzt werden, und die Konfiguration einer anderen Ausführungsform kann zur Konfiguration einer Ausführungsform hinzugefügt werden. Ferner können andere Konfigurationen zu Teilen der Konfigurationen der jeweiligen Ausführungsformen hinzugefügt, daraus entnommen und dadurch ersetzt werden.
• Bezugszeichenliste

2

Messzielgas

20

Vorrichtung zur Erfassung physikalischer Größen (Durchflussraten-Messvorrichtung)

100

Gehäuse

131

Unterdurchgangseinlass

133

zweiter Auslass

134

Unterdurchgang

200

Abdeckung

202

ausgesparter Abschnitt

300

Platine

304

dritter Vorsprung (Platine)

400

Sensoranordnung

401

Trägerkörper

404

ausgesparte Rille

407

erste Seitenfläche

408

zweite Seitenfläche

411

Durchflussratensensor

150

Unterdurchgangsrille

D1

erster Durchgangsabschnitt

D2

zweiter Durchgangsabschnitt

D3

dritter Durchgangsabschnitt

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• WO 2019049513 [0003]

Claims (6)

1. Durchflussraten-Messvorrichtung, die mit einem Unterdurchgang versehen ist, in den ein Teil eines durch einen Hauptdurchgang strömenden Messzielgases aufgenommen wird, wobei die Durchflussraten-Messvorrichtung Folgendes aufweist: eine Platte, die sich im Unterdurchgang in Strömungsrichtung des Messzielgases befindet, einen Trägerkörper, der so angeordnet ist, dass er einer Fläche der Platte im Unterdurchgang gegenübersteht, wobei er die Platte in einer die Strömungsrichtung des Messzielgases schneidenden Richtung überlappt, und einen Durchflussratensensor, der in einem Zustand, in dem der Durchflussratensensor vom Trägerkörper getragen wird, einer Fläche der Platte gegenübersteht und die Durchflussrate des zwischen dem Trägerkörper und der Platte hindurchströmenden Messzielgases misst, wobei der Unterdurchgang einen ersten Durchgangsabschnitt mit einem ersten Zwischenraum, durch den das Messzielgas zwischen dem Trägerkörper und der einen Fläche der Platte hindurchströmt, einen zweiten Durchgangsabschnitt mit einem zweiten Zwischenraum, durch den das Messzielgas zwischen der anderen Fläche der Platte und einer Durchgangswandfläche des Unterdurchgangs, die der anderen Fläche der Platte gegenübersteht, hindurchströmt, und einen dritten Durchgangsabschnitt mit einem dritten Zwischenraum, durch den das Messzielgas zwischen dem Trägerkörper und der Durchgangswandfläche des Unterdurchgangs, die dem Trägerkörper gegenübersteht, hindurchströmt, aufweist und der Trägerkörper eine Seitenfläche aufweist, die in Strömungsrichtung des Messzielgases im Unterdurchgang weist.
2. Durchflussraten-Messvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Seitenfläche in eine Richtung geneigt ist, die im Verlauf der Seitenfläche in Strömungsrichtung des Messzielgases im Unterdurchgang allmählich von der Seite des ersten Durchgangsabschnitts zur Seite des dritten Durchgangsabschnitts übergeht.
3. Durchflussraten-Messvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Durchgangswandfläche des Unterdurchgangs ein gegenüberstehendes Gebiet, das dem Trägerkörper gegenübersteht, und ein stromaufwärts gelegenes Gebiet, das mit der stromaufwärts gelegenen Seite des gegenüberstehenden Gebiets in Strömungsrichtung des Messzielgases durch einen abgestuften Abschnitt kontinuierlich ausgebildet ist, aufweist und das gegenüberstehende Gebiet an einer Position angeordnet ist, die weiter vom Trägerkörper als vom stromaufwärts gelegenen Gebiet entfernt ist.
4. Durchflussraten-Messvorrichtung nach Anspruch 3, wobei das stromaufwärts gelegene Gebiet in einer sich dem gegenüberstehenden Gebiet nähernden Richtung entlang einer Richtung, in der die Platte und der Trägerkörper einander gegenüberstehen, zu einer stromabwärts gelegenen Seite in Strömungsrichtung des Messzielgases geneigt ist.
5. Durchflussraten-Messvorrichtung nach Anspruch 3, wobei das stromaufwärts gelegene Gebiet in einer vom gegenüberstehenden Gebiet fort weisenden Richtung entlang einer Richtung, in der die Platte und der Trägerkörper einander gegenüberstehen, zu einer stromabwärts gelegenen Seite in Strömungsrichtung des Messzielgases geneigt ist.
6. Durchflussraten-Messvorrichtung nachAnspruch 3, wobei in der Durchgangswandfläche des Unterdurchgangs das gegenüberstehende Gebiet, das dem Trägerkörper gegenübersteht, weiter vertieft ist als die Peripherie des gegenüberstehenden Gebiets.

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