JP2000002572A - 気体流量計測装置 - Google Patents

気体流量計測装置

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JP2000002572A
JP2000002572A JP10183366A JP18336698A JP2000002572A JP 2000002572 A JP2000002572 A JP 2000002572A JP 10183366 A JP10183366 A JP 10183366A JP 18336698 A JP18336698 A JP 18336698A JP 2000002572 A JP2000002572 A JP 2000002572A
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flow rate
mounting plate
casing
detecting element
mounting
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JP10183366A
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Kiyoshi Morota
清 諸田
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Hitachi Unisia Automotive Ltd
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Unisia Jecs Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板取付凹部内に充填されたシール材がケー
シング外に突出した流量検出素子側に漏出するのを防止
し、流量検出素子の表面にシール材が付着するのを防止
し、流量検出素子での検出感度のばらつきを抑える。 【解決手段】 流量計測装置9を、ケーシング10、取
付板17、回路基板20、流量検出素子22、シール材
27、蓋体28等から構成する。また、ケーシング10
の基板取付凹部14には取付板嵌合溝を形成し、この取
付板嵌合溝内に取付板17の素子取付部19を嵌合した
状態で、ケーシング10にストッパ部材24を取付け
る。このとき、ストッパ部材24は、ストッパ本体部2
5と、その先端に固着されたシリコンゴムからなる弾性
突起26とによって構成しており、この弾性突起26は
流量検出素子22の表面に弾性変形状態で当接する。こ
れにより、流量検出素子22の表面に、シール材27が
漏出するのを防止している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば自動車用エ
ンジン等の吸入空気流量を検出するのに用いて好適な気
体流量計測装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、自動車用エンジン等では、エン
ジン本体の燃焼室内で燃料と吸入空気との混合気を燃焼
させ、その燃焼圧からエンジンの回転出力を取出すよう
にしており、燃料の噴射量等を高精度に演算するために
吸入空気流量を検出することが要求されている。
【0003】そこで、この種の従来技術として、例えば
特開平9−329472号公報に示す気体流量計測装置
が知られている。
【0004】ここで、この気体流量計測装置は、被測気
体が流通する管路に取付けられ、管路内に位置する部位
に周壁によって囲まれた基板取付凹部が形成されると共
に該周壁の一部が切欠かれて取付板嵌合溝が形成された
ケーシングと、該ケーシングに取付けられた板状体から
なり、前記基板取付凹部と対向した位置に基板取付部を
有すると共に取付板嵌合溝からケーシング外に延びる素
子取付部を有する取付板と、該取付板の基板取付部に設
けられた回路基板と、一部分が前記ケーシング外に延出
した状態で前記取付板の素子取付部に取付けられ、管路
内の被測気体の流量を検出する流量検出素子と、前記取
付板の素子取付部を前記ケーシングの取付板嵌合溝に嵌
合した状態で、該取付板嵌合溝を閉塞するためケーシン
グに取付けられたストッパ部材と、該ストッパ部材と前
記周壁とで囲まれた前記基板取付凹部内に回路基板の表
面を覆うように充填されたシール材とから構成されてい
る。
【0005】また、この従来技術による流量検出素子
は、シリコン基板と、該シリコン基板の表面に形成さ
れ、中央に位置したヒータと該ヒータの左右に位置した
2個の測温抵抗体とから構成されている。そして、被測
気体が流量検出素子の表面を流れるとき、この空気流に
よって冷却される各測温抵抗体の抵抗値変化を利用し
て、流量を検出するものである。
【0006】さらに、従来技術による気体流量計測装置
では、管路にバイパス通路を有する通路形成体を設け、
流量検出素子をバイパス通路の途中に配設する構成とし
ている。これにより、管路内に脈動が発生したときで
も、バイパス通路内を流れる被測気体を整流化した状態
で流量検出素子に接触させ、被測気体の流量を精度良く
検出し得ることができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術による気体流量計測装置では、取付板の回路取付
部に回路基板を設け、取付板の素子取付部に流量検出素
子を設け、該回路基板と素子取付部との間は、ボンディ
ングワイヤによって電気的に接続されている。
【0008】さらに、このボンディングワイヤによる短
絡(ショート)防止と回路基板に実装された電子部品の
保護等を図るために、通路形成体の基板取付凹部内には
ボンディングワイヤと共に回路基板の表面を覆うように
してシール材が充填されている。
【0009】また、シール材を充填する前に、取付板の
素子取付部をケーシングの取付板嵌合溝に嵌合した状態
で、ケーシングにストッパ部材を取付け、該ストッパ部
材によって取付板嵌合溝を閉塞している。しかも、スト
ッパ部材には、当接部が形成され、素子取付部に設けら
れた流量検出素子の表面にストッパ部材の当接部を当接
させている。
【0010】しかし、従来技術では、ストッパ部材を硬
質の樹脂材料によって形成しているから、当接部と流量
検出素子の表面との間に隙間をなくすために、当接部を
強く当接させると、素子の表面が傷付いたり、破壊する
虞れがある。一方、当接部を流量検出素子の表面に対し
て軽く当接させた場合には、当接部と流量検出素子の表
面との間には微小な隙間が形成され易くなる。
【0011】これにより、シール材を充填するときに、
該シール材が当接部と流量検出素子の表面との間に形成
された隙間からケーシング外に延出した流量検出素子の
表面に付着してしまう。このため、流量検出素子に付着
したシール材によって、この流量検出素子の表面を流れ
る被測気体による冷却作用を鈍らせ、該流量検出素子の
検出感度をばらつかせてしまい、その信頼性を低下させ
てしまうという問題がある。
【0012】一方、シール材の充填時に前記隙間からシ
ール材が漏出しなかった場合でも、経時変化等によって
シール材が流量検出素子の表面に漏出してしまうことも
あり、これを防止するためには、特別に調合したシール
材を用いる場合もある。しかし、この場合には、特別に
調合したシール材は汎用品に比べてコスト高になるとい
う問題がある。
【0013】本発明は上述した従来技術の問題に鑑みな
されたもので、本発明は基板取付凹部内に充填されたシ
ール材がケーシング外に延出した流量検出素子側に漏出
するのを防止し、該流量検出素子によって管路内を流れ
る被測気体の流量を精度良く測定することのできる気体
流量計測装置を提供することを目的としている。
【0014】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、請求項1の発明では、被測気体が流通する管路
に取付けられ、管路内に位置する部位に周壁によって囲
まれた基板取付凹部が形成されると共に該周壁の一部が
切欠かれて取付板嵌合溝が形成されたケーシングと、該
ケーシングに取付けられた板状体からなり、前記基板取
付凹部と対向した位置に基板取付部を有すると共に取付
板嵌合溝からケーシング外に延びる素子取付部を有する
取付板と、該取付板の基板取付部に設けられた回路基板
と、一部分が前記ケーシング外に延出した状態で前記取
付板の素子取付部に取付けられ、管路内の被測気体の流
量を検出する流量検出素子と、前記取付板の素子取付部
を前記ケーシングの取付板嵌合溝に嵌合した状態で、該
取付板嵌合溝を閉塞するためケーシングに取付けられた
ストッパ部材と、該ストッパ部材と前記周壁とで囲まれ
た前記基板取付凹部内に回路基板の表面を覆うように充
填されたシール材とからなる気体流量計測装置におい
て、前記ストッパ部材を、前記シール材が取付板嵌合溝
から流量検出素子のうちケーシング外に延出した部位に
漏出するのを防止するため、前記流量検出素子の表面に
弾性的に当接する構成としたことを特徴としている。
【0015】このように構成したことにより、ストッパ
部材を流量検出素子の表面に対して弾性変形状態で当接
させ、基板取付凹部内のシール材がケーシング外に延出
した流量検出素子側に漏出するのを、ストッパ部材によ
って阻止できる。
【0016】請求項2の発明では、ストッパ部材に、該
ストッパ部材をケーシングに取付けたとき流量検出素子
の表面に向けて延びる当接部を形成し、該ストッパ部材
の当接部は少なくともその先端部分を弾性材料によって
形成する構成としたことにある。
【0017】このような構成としたことにより、弾性材
料からなるストッパ部材の当接部は流量検出素子の表面
に弾性的に当接し、素子表面を保護することができる。
この結果、流量検出素子の表面とストッパ部材の当接部
との間に隙間が残るのを防止でき、ケーシング外に延出
した流量検出素子側にシール材が漏出するのを阻止する
ことができる。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る気体流量計測
装置の実施の形態を、図1ないし図9を参照しつつ、被
測気体として吸入空気を用いた場合を例に挙げて説明す
る。
【0019】1は管路で、該管路1は例えば樹脂材料、
金属材料等によって円筒状に形成され、該管路1は、そ
の内部が被測気体となる吸入空気が流通する通気路2と
なった管壁1Aと、該管壁1Aのほぼ中間部に位置して
径方向外側に向けて突設した小径筒状の取付口1Bとか
ら大略構成され、該取付口1Bには後述する流量計測装
置9が取付けられる。
【0020】ここで、管路1はエンジンの吸気管の途中
に接続され、その一端側にはエアクリーナ(図示せず)
が接続され、他端側にはエンジンのシリンダ内と連通す
る吸気マニホールドがスロットルバルブ(いずれも図示
せず)等を介して接続されている。そして、エアクリー
ナで清浄化された空気は、管路1内を矢示A方向に流通
するものである。
【0021】3は後述のバイパス通路4を形成する通路
形成体で、該通路形成体3は管路1の取付口1Bと対向
する位置で、前記管路1の管壁1Aから通気路2の軸中
心O−O位置まで半径方向内向きに突出し、前記管路1
と一体構造をなす縦長の矩形状体として形成されてい
る。
【0022】4は通路形成体3内に設けられたバイパス
通路で、該バイパス通路4は、図1に示すように、前記
通路形成体3内にほぼU字状に形成され、流入口5は通
路形成体3の前面で通気路2の軸中心O−Oの近傍位置
に開口し、流出口6は通路形成体3の側面に開口してい
る。また、通路形成体3内で縦方向に延びる通路の途中
部位は通路絞り部7となり、該絞り通路部7はバイパス
通路4内を流れる空気流を整流化するものである。
【0023】8は素子挿入口で、該素子挿入口8は通路
形成体3の先端側に形成されている。そして、この素子
挿入口8内には後述の素子取付部19が挿入され、これ
によって流量計測装置9の流量検出素子22はバイパス
通路4内に配設される。
【0024】9は気体流量計測装置としての流量計測装
置で、該流量計測装置9は後述のケーシング10、取付
板17、回路基板20、流量検出素子22等によって構
成され、その基端側を管路1の取付口1Bに取付けるこ
とにより、流量検出素子22は素子挿入口8を挿通して
バイパス通路4の途中に配設される。
【0025】10は例えば樹脂材料によって段付円柱状
に形成され、流量計測装置9の基台となるケーシング
で、該ケーシング10は、図2、図3等に示すように、
その基端側に形成された鍔状の取付部11と、該取付部
11から管路1内に向けて延び全体として略長方形の箱
形状に形成された回路収容部12と、管路1の外側に位
置して前記取付部11に形成され、外部と信号の授受を
行うコネクタ部13とから構成され、該コネクタ部13
の各端子13Aは、その基端側が後述する基板取付凹部
14内へと延びている。
【0026】また、回路収容部12には、矩形状をなす
周壁14Aによって囲まれ、管路1内に配置される基板
取付凹部14と、該基板取付凹部14の周壁14Aのう
ちケーシング10の先端側に位置した部位を切欠くこと
により形成された取付板嵌合溝15と、該取付板嵌合溝
15の両側に位置して後述するストッパ部材24の嵌合
突起25Bが嵌合される嵌合穴16,16とが設けられ
ている。
【0027】17はケーシング10の基板取付凹部14
に取付けられた板状体からなる取付板で、該取付板17
は例えば金属板からなり、図4に示す如く、基板取付凹
部14と対向した位置に左右を折曲げて形成された基板
取付部18と、該基板取付部18の先端側に一体的に形
成され、取付板嵌合溝15に嵌合されて先端側がケーシ
ング10外に延びた素子取付部19とからなり、該素子
取付部19には流量検出素子22を収容する長方形状の
素子収容凹部19Aが形成されている。
【0028】20は取付板17の基板取付部18に設け
られた回路基板で、該回路基板20は流量検出素子22
との間で電気信号の授受を行う電子部品が実装されてい
る。また、これらの電子部品は、流量検出素子22のヒ
ータを制御するヒータ制御回路、各測温抵抗体の検出信
号を増幅する増幅回路、逆流検知回路等を含んで構成し
ている。また、該回路基板20とコネクタ部13の各端
子13Aとは複数本のボンディングワイヤ21によって
接続されている。
【0029】22は素子取付部19の素子収容凹部19
A内に設けられたプレート型の流量検出素子で、該流量
検出素子22は、図6に示すように、長方形状のシリコ
ン基板22Aと、該シリコン基板の表面のうち、基板取
付凹部14側に位置した基端側に形成された接続部22
Bと、取付板嵌合溝15から延びた先端側に形成され、
該接続部22Bと配線パターン(図示せず)を用いて接
続された検出部22Cとから構成され、該検出部22C
は、中央に位置したヒータと、該ヒータの左右に位置し
た2個の測温抵抗体(いずれも図示せず)とから大略構
成されている。
【0030】そして、流量検出素子22では、その表面
を吸入空気が流れるとき、この空気流によって冷却され
る検出部22Cの各測温抵抗体での抵抗値変化を利用し
て、流量を検出する。また、該流量検出素子22の接続
部22Bと回路基板20とは、複数本のボンディングワ
イヤ23によって接続されている。さらに、流量検出素
子22を素子収容凹部19Aに取付けることにより、流
量検出素子22のうち、先端側に位置している部分はケ
ーシング10外に延出した状態となっている。
【0031】24はケーシング10の取付板嵌合溝15
に取付けられたストッパ部材で、該ストッパ部材24
は、後述するストッパ本体部25と、弾性突起26とに
よって構成されている。ここで、ストッパ部材24を構
成するストッパ本体部25は、図5に示すように、取付
板嵌合溝15を横切るように平板状に延びた細長板部2
5Aと、該細長板部25Aの左右両側に位置して回路収
容部12の嵌合穴16に向けて突出し、該各嵌合穴16
内に嵌合される左右の嵌合突起25Bと、該各嵌合突起
25B間に位置して取付板嵌合溝15内に嵌合され、図
8に示す如くボンディングワイヤ23に近接した位置ま
で延びる中央突起25Cと、該中央突起25Cと細長板
部25Aとの間に形成された凹部25Dとにより構成さ
れている。
【0032】26はストッパ部材24の当接部となる弾
性突起で、該弾性突起26は、ストッパ本体部25の中
央突起25Cの下側に固着されている。ここで、弾性突
起26は、例えばシリコンゴム等の柔軟性を有した弾性
材料によって形成され、左右の嵌合突起25Bよりも長
い突出寸法を有している。また、弾性突起26は取付板
嵌合溝15の溝幅に対応する幅寸法を有し、その左右両
端側が取付板嵌合溝15に接触する。そして、該弾性突
起26は、ストッパ部材24を取付板嵌合溝15に取付
けたとき、流量検出素子22の表面に対して弾性変形状
態で当接される(図8参照)。
【0033】ここで、ストッパ部材24は、図5ないし
図8に示すように、ストッパ本体部25の左右の嵌合突
起25Bをケーシング10側の各嵌合穴16内に嵌合さ
せることにより、ケーシング10の取付板嵌合溝15内
に取付けられる。そして、ストッパ本体部25の中央突
起25Cは弾性突起26と共に取付板嵌合溝15に嵌合
し、ストッパ部材24によって取付板嵌合溝15は閉塞
される。さらにこのとき、ストッパ部材24の弾性突起
26の先端は、図6の点線で示す位置、即ち接続部22
Bと検出部22Cとの間に位置した流量検出素子22の
表面に対して弾性変形状態で当接される。
【0034】27はシール材で、該シール材27はシリ
コンゲルによって形成され、図3に示す如く、回路基板
20を表面側から覆うように、基板取付凹部14内に充
填されている。そして、該シール材27は、ボンディン
グワイヤ21,23による短絡(ショート)防止と回路
基板20に実装された電子部品の保護等を行うものであ
る。
【0035】28は基板取付凹部14を施蓋する蓋体
で、該蓋体28はシール材27との間に空間をもってケ
ーシング10に設けられ、その外縁部が基板取付凹部1
4の周壁14A等に接着されている。
【0036】本実施の形態による流量計測装置9は、上
述の如き構成を有するもので、次にその検出動作につい
て述べる。
【0037】即ち、管路1の取付口1Bに流量計測装置
9を取付ることにより、バイパス通路4の途中に流量検
出素子22を配設する。そして、通気路2内を矢示A方
向に吸入空気が流れたとき、該流量検出素子22には、
バイパス通路4によって整流化された吸入空気が接触す
るから、流量計測装置9は吸入空気の流量を精度良く検
出することができる。
【0038】ここで、本実施の形態では、ケーシング1
0に形成した取付板嵌合溝15に素子取付部19を嵌合
させることにより、ケーシング10から流量検出素子2
2の先端部分を延出させると共に、取付板嵌合溝15を
閉塞するためケーシング10にストッパ部材24を取付
ける構成としている。しかも、ストッパ部材24のうち
シリコンゴムによって形成された弾性突起26は、流量
検出素子22の表面に対して弾性変形状態で当接してい
る。
【0039】これにより、弾性突起26は、流量検出素
子22の表面に形成された配線パターンを傷付けること
なく、流量検出素子22の表面に対して隙間なく当接す
ることができる。しかも、流量検出素子22の表面が配
線パターン等によって若干の凸凹形状となっていたとし
ても、ストッパ部材24の弾性突起26は、流量検出素
子22の表面に対して弾性変形状態で当接しているか
ら、この凸凹部分との間に隙間を残さず、流量検出素子
22の表面に密着するように当接することができる。
【0040】このように、流量検出素子22の表面に弾
性変形状態で当接されたストッパ部材24は、基板取付
凹部14内に充填されたシール材27が、ケーシング1
0外に延出した流量検出素子22側に漏出するのを阻止
することができる。
【0041】さらに、図4に示す如く、ケーシング10
の基板取付凹部14内に取付板17を取付け、次にスト
ッパ部材24を取付板嵌合溝15近傍に位置してケーシ
ング10の嵌合穴16に取付けることにより、ストッパ
部材24の弾性突起26によって取付板嵌合溝15を閉
塞し、シール材27を回路基板20の表面側を覆うよう
にして充填する。このとき、図8に示すように、ストッ
パ本体部25に形成した中央突起25Cと凹部25Dと
は、基板取付凹部14内に充填するときのシール材27
の圧力が、弾性突起26に直接的に加わるのを抑制し、
シール材27が漏出するのをより確実に防止することが
できる。
【0042】かくして、本実施の形態では、ストッパ部
材24の弾性突起26によって取付板嵌合溝15を閉塞
することにより、基板取付凹部14内のシール材27が
ケーシング10外に延出した流量検出素子22側に漏出
するのを阻止し、流量検出素子22の表面にシール材2
7が付着するのを防止することができる。この結果、流
量検出素子22では、付着したシール材による冷却作用
の変動をなくし、検出感度のばらつきを抑え、流量計測
装置9の信頼性を高めることができる。
【0043】さらに、従来技術では、このシール材27
の経時劣化等による漏出を防止するために、シール材に
特別な調合を行ったものを用いる場合もあったが、スト
ッパ部材24の弾性突起26によって取付板嵌合溝15
を確実に閉塞することにより、シール材27に汎用品と
してのシリコンゲルを用いることができ、コスト低減も
図ることができる。
【0044】なお、実施の形態では、バイパス通路4が
形成された通路形成体3を管路1に設け、該バイパス通
路4の途中に流量検出素子22を設けるものについて述
べたが、本発明はこれに限らず、図9の変形例に示す流
量計測装置9′のように、ケーシング10′の先端側に
通路形成体3′を形成し、該通路形成体3′内に形成し
たバイパス通路4′の途中に流量検出素子22を配設し
たものに適用してもよい。
【0045】また、実施の形態では、ストッパ部材24
のうち弾性突起26をシリコンゴムによって形成した場
合について述べたが、ストッパ部材24全体をシリコン
ゴムによって形成してもよく、流量検出素子22の表面
に当接部が弾性的に当接する構造であればよい。
【0046】
【発明の効果】以上詳述した如く、請求項1の発明で
は、ストッパ部材を素子取付部に設けられた流量検出素
子の表面に対して弾性的に当接させることにより、基板
取付凹部内のシール材がケーシング外に延出した流量検
出素子側に漏出して付着するのをストッパ部材によって
防止し、該流量検出素子での検出感度のばらつきを抑
え、気体流量計測装置の信頼性を高めることができる。
【0047】しかも、ストッパ部材によってシール材の
漏出を長期に亘って防止でき、仮にシール材が経時劣化
した場合でも、流量検出素子の表面側へとシール材が漏
出することはなく、特別に調合したシール材等を不要に
でき、コスト低減も図ることができる。
【0048】請求項2の発明では、弾性材料からなるス
トッパ部材の当接部を、流量検出素子の表面に弾性変形
状態で当接させることができ、素子表面の保護を図ると
共に、当接部と流量検出素子の表面との間に隙間が残る
のを防止でき、ケーシング外に延出した流量検出素子側
にシール材が漏出して付着するのを阻止し、流量検出素
子での検出感度のばらつきを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施の形態による流量計測装置を管路に取付
けた状態を示す縦断面図である。
【図2】図1中の流量計測装置を蓋体の一部を破断とし
て示す正面図である。
【図3】図2中の矢示III −III 方向からみた流量計測
装置の縦断面図である。
【図4】ケーシングに取付板、蓋体等を取付ける前の状
態を分解して示す分解断面図である。
【図5】ケーシングの取付板嵌合溝にストッパ部材を取
付ける前の状態を拡大して示す要部斜視図である。
【図6】ケーシングの取付板嵌合溝に素子取付部を取付
けた状態を拡大して示す要部正面図である。
【図7】ケーシングの取付板嵌合溝にストッパ部材を取
付けた状態を拡大して示す要部正面図である。
【図8】図3中のa部を拡大して示す拡大縦断面図であ
る。
【図9】実施の形態の変形例による流量計測装置を管路
に取付けた状態を示す縦断面図である。
【符号の説明】
1 管路 9,9′ 流量計測装置(気体流量計測装置) 10,10′ ケーシング 14 基板取付凹部 14A 周壁 15 取付板嵌合溝 17 取付板 18 基板取付部 19 素子取付部 20 回路基板 21,23 ボンディングワイヤ 22 流量検出素子 24 ストッパ部材 25 ストッパ本体部 26 弾性突起(当接部) 27 シール材

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被測気体が流通する管路に取付けられ、
    管路内に位置する部位に周壁によって囲まれた基板取付
    凹部が形成されると共に該周壁の一部が切欠かれて取付
    板嵌合溝が形成されたケーシングと、該ケーシングに取
    付けられた板状体からなり、前記基板取付凹部と対向し
    た位置に基板取付部を有すると共に取付板嵌合溝からケ
    ーシング外に延びる素子取付部を有する取付板と、該取
    付板の基板取付部に設けられた回路基板と、一部分が前
    記ケーシング外に延出した状態で前記取付板の素子取付
    部に取付けられ、管路内の被測気体の流量を検出する流
    量検出素子と、前記取付板の素子取付部を前記ケーシン
    グの取付板嵌合溝に嵌合した状態で、該取付板嵌合溝を
    閉塞するためケーシングに取付けられたストッパ部材
    と、該ストッパ部材と前記周壁とで囲まれた前記基板取
    付凹部内に回路基板の表面を覆うように充填されたシー
    ル材とからなる気体流量計測装置において、 前記ストッパ部材は、前記シール材が取付板嵌合溝から
    流量検出素子のうちケーシング外に延出した部位に漏出
    するのを防止するため、前記流量検出素子の表面に弾性
    的に当接する構成としたことを特徴とする気体流量計測
    装置。
  2. 【請求項2】 前記ストッパ部材には、該ストッパ部材
    を前記ケーシングに取付けたとき前記流量検出素子の表
    面に向けて延びる当接部を形成し、該ストッパ部材の当
    接部は少なくともその先端部分を弾性材料によって形成
    する構成としてなる請求項1記載の気体流量計測装置。
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