JP2011075361A - 熱式流量測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、湾曲した副通路を有し、厚さ方向寸法が小さい熱式流量測定装置を提供することにある。
【解決手段】第１副通路部１０Ａと第２副通路部１０Ｂとを分離壁の両側に階層を成すように構成し、第３副通路部１０Ｃの直線通路部は、この直線通路部を流れる流体の流れ方向に垂直な横断面が、第１副通路部の層と第２副通路部の層とを分離する分離壁の壁面に垂直な方向において、この分離壁に対して両側に跨る範囲に構成し、第１副通路部と第３副通路部とを連通する第１の連通通路部１０ＡＣは、曲線を描いて向きを変えると共に、分離壁で構成される第１副通路部の通路壁面と分離壁に対して第２副通路側に位置する第３副通路部の側壁とを傾斜面で接続し、第２副通路部と第３副通路部とを連通する第２の連通通路部１０ＢＣに、分離壁を貫通する貫通路１０Ｃ２を備える。
【選択図】 図１０

Description

本発明は、流体の流量を検出する熱式流量測定装置に係わり、特に、主通路を流れる流体の一部を取り込む副通路を流れる流体の流量を計測する分流式の熱式流量測定装置に関するものである。

分流式の熱式流量測定装置は、主通路を流れる流体の一部を取り込む副通路を有し、副通路内にセンサ素子が設置されて副通路を流れる流体の流量を測定する。

内燃機関システムの吸入空気流量測定装置として分流式の熱式流量測定装置を適用する場合、吸気管内に発生する逆流も精度よく計測することが求められる。このため、副通路は効率よく逆流を取り込む形状が必要となり、副通路の流出開口面（出口）を流入開口面（入口）と同様に、主通路の流れ（逆流）に対して垂直な面（直交する面）で開口させるものがある。

このような分流式の熱式流量測定装置として、副通路が、湾曲した第１の区分と、第１の区分の内側（内周側）の範囲に続いて設けられ、センサ素子（測定素子）が配置された測定通路と、第１の区分の外側（外周側）の範囲に続いて設けられ、センサ素子を迂回する迂回通路とを備えた装置が知られている（例えば、特許文献１の第４図参照）。

この装置では、湾曲した第１の区分において、センサ素子を汚損させる汚損物質（液滴，油滴）やセンサ素子を壊す危険性の高いダスト類（固形粒子）を慣性力（遠心力）によって第１の区分の外側（外周側）の範囲に追いやり、この範囲に続く迂回通路に汚損物質やダスト類を流し、測定通路には汚損物質やダスト類が流れないようにしている。

上記装置では、副通路がループを形成し、このループは３６０度の角度を成している。副通路の流入開口面（入口）と流出開口面（出口）とが、主通路の流れ（逆流）に対して垂直な面（直交する面）で開口する場合、副通路全体を同一平面上に形成することはできない。

３６０度以上旋回した渦巻状の副通路を、平行な位置関係にある２つの平面上に階層構造を成すように構成した熱式流量測定装置が知られている（例えば、特許文献２の図２，図４，図９参照）。

この熱式流量測定装置では、副通路が、第１仮想平面Ａ上にあって交差することなく渦巻状に旋回した第１副通路と、第１仮想平面Ａと所定のオフセット量をもって平行な位置関係にある第２仮想平面Ｂ上に設けられた第２副通路と、第１仮想平面Ａと第２仮想平面Ｂとの間に延在して第１副通路と第２副通路とを連通接続する第３の副通路とを備えている。そして、３６０度以上旋回した渦巻状の第１副通路の途中にセンサ素子を配置することによって、飛来してくる水滴や汚損物質からセンサ素子を保護している。

特表２００２−５０６５２８号公報 特開２００４−２２６３１５号公報

熱式流量測定装置では、被測定流体の流れ方向に対して垂直な方向における寸法（厚さ寸法）が小さいことが望ましい。すなわち、装置形状として薄い形状であることが望ましい。

特許文献２の装置では、第１副通路と第２副通路とが、所定のオフセット量を持って平行な位置関係にある第１仮想平面Ａ上と第２仮想平面Ｂ上とに、階層を成すように構成されている。この階層構造において層を積み重ねる方向は、被測定流体の流れ方向に対して垂直な方向になっている。このため、副通路の階層構造において層を積み重ねる方向における第１副通路の幅と第２副通路の幅とが、熱式流量測定装置の厚さ方向寸法を決定する要因となる。また、この熱式流量測定装置では、センサ素子は第１副通路に配置されているため、第１副通路には、センサ素子を実装する回路基板を配置し、さらに流体の計測に必要な流量を流すだけの通路断面積が必要となり、第１副通路の厚さ方向寸法が大きくなるため、副通路全体の厚さ方向寸法を大きくする原因となっていた。

また、センサ素子を実装した回路基板は、センサ素子の実装面とは反対側の面（背面）を第１副通路の通路壁面にほぼ接触する位置に配置し、センサ素子の上部に大きな通路断面を確保して、流量を確保するようにしている。しかしこのような構造では、第１副通路の湾曲通路の作用で除去できなかった汚損物質（液滴，油滴）やダスト類（固形粒子）がセンサ素子の上部を流れるので、センサ素子の保護が十分とは言えない可能性がある。

また曲線部にセンサ素子が配置されることで、流れが偏り、計測精度の向上に限界があった。

上記の課題は、特許文献１の装置でも同様に有していると考えられる。

本発明の第１の目的は、湾曲した副通路を有し、厚さ方向寸法が小さい熱式流量測定装置を提供することにある。本発明の第２の目的は、センサ素子に付着或いは衝突する汚損物質やダスト類を低減する湾曲した副通路を有し、湾曲した副通路で除去できなかった汚損物質やダスト類に対して、センサ素子の保護効果を高めた熱式流量測定装置を提供することにある。本発明の第３の目的は、湾曲した副通路を有し、センサ素子に対する流れの偏りが少なく、計測精度の向上が可能な熱式流量測定装置を提供することにある。

上記第１の目的を達成するために、本発明の熱式流量測定装置は、主通路を流れる流体の一部を取り込む副通路と、前記副通路内に配置され、流体の流量を検出するセンサ素子とを備えた熱式流量測定装置において、前記副通路は、交差することなく曲線を描いて形成された第１副通路部と、交差することなく曲線を描いて形成された第２副通路部と、前記第１副通路部と前記第２副通路部との間に設けられた第３副通路部とを備え、前記第１副通路部と前記第２副通路部とが分離壁の両側に階層を成すように構成され、前記第３副通路部は直線通路部を有し、前記第３副通路部の直線通路部は、この直線通路部を流れる流体の流れ方向に垂直な横断面が、前記第１副通路部の層と前記第２副通路部の層とを分離する分離壁の壁面に垂直な方向において、この分離壁に対して両側に跨る範囲に構成され、前記第１副通路部と前記第３副通路部とを連通する第１の連通通路部は、曲線を描いて向きを変えると共に、分離壁で構成される第１副通路部の通路壁面と分離壁に対して前記第２副通路側に位置する前記第３副通路部の側壁とを傾斜面で接続し、前記第２副通路部と前記第３副通路部とを連通する第２の連通通路部に、分離壁を貫通する貫通路を備え、前記センサ素子は前記第３副通路部に配置されたものである。

このとき、前記第１副通路部，前記第２副通路部，前記第３副通路部，前記第１の連通通路部及び前記第２の連通通路部の一部を構成するハウジング部材と、前記第１副通路部，前記第３副通路部，前記第１の連通通路部及び前記第２の連通通路部の一部を構成するベース部材と、前記第２副通路部，前記第２の連通通路部の一部を構成するカバー部材とを備え、前記ベース部材は前記ハウジング部材の一方の面に組み合わされ、前記カバー部材は前記ハウジング部材の他方の面に組み合わされて、前記第１副通路部，前記第２副通路部，前記第３副通路部，前記第１の連通通路部及び前記第２の連通通路部を有する副通路が組み立てられたものであるとよい。

上記構成によれば、第３副通路部の厚さ方向寸法を大きくすることができるので、センサ素子の上面側だけでなく下面側にも流体通路を構成することが可能になり、汚損物質やダスト類をセンサ素子の下面側に流す通路構造にすることが容易で、上記第２の目的を達成することができる。

また、前記ハウジング部材と前記ベース部材と前記カバー部材は共に樹脂成形部材で成形されているとよい。

また、上記第３の目的を達成するために、前記センサ素子は平板状の回路基板に実装され、前記回路基板は、前記センサ素子が前記第３副通路の前記直線通路部に位置するように配置されているとよい。

また、前記センサ素子は平板状の回路基板に実装され、前記回路基板は、前記センサ素子が前記第３副通路の前記直線通路部に位置するように配置され、前記回路基板は、前記センサ素子が実装された面とは反対側の面が前記ベース部材に固定されているとよい。

また、前記第３副通路部は、前記ハウジング部材に形成した第１突起部と、前記ベース部材に形成した第２突起部とを有し、前記第１突起部は前記センサ素子面に対向し、前記第２突起部は前記回路基板の、前記センサ素子が実装された面とは反対側の面に対向しているとよい。

また、前記回路基板の、前記センサ素子が実装された面とは反対側の面と前記第２突起部との間に形成された、流体の流れ方向に垂直な通路断面積に比較して、前記回路基板の、前記センサ素子が実装された面と前記第１突起部との間に形成された、流体の流れ方向に垂直な通路断面積が狭いとよい。

また、前記第１副通路部は主流体の流れ方向に垂直な入口開口面を有し、前記第２副通路部は前記主流体の流れ方向に垂直な出口開口面を有し、前記入口開口面から前記出口開口面までの副通路が３６０度以上の曲線を描いて向きを変えるように構成されているとよい。

また、前記出口開口面は、前記ハウジング部材の、主流体の流れに対して下流側に位置する端面より、前記入口開口面側に位置しているとよい。

また、前記第１副通路部は、少なくとも入口開口面から投影した範囲の壁面に凹凸形状が成形されているとよい。

また、前記凹凸形状は、前記流体の流れ方向に対して９０度より小さい角度の面を少なくとも１つ有して形成されているとよい。

また、前記第１副通路部に入った流体に含まれる異物が、前記凹凸形状に少なくとも２回衝突後、前記第１副通路の流体に再び含まれるようにするとよい。

また、前記凹凸形状は、前記第１副通路部を構成する部材の樹脂成形において、金型に梨地加工をして成形されているとよい。

本発明によれば、第１副通路部と第２副通路部とを分離壁の両側に階層を成すように構成し、第３副通路部の直線通路部は、この直線通路部を流れる流体の流れ方向に垂直な横断面が、第１副通路部の層と第２副通路部の層とを分離する分離壁の壁面に垂直な方向において、この分離壁に対して両側に跨る範囲に構成し、第１副通路部と第３副通路部とを連通する第１の連通通路部は、曲線を描いて向きを変えると共に、分離壁で構成される第１副通路部の通路壁面と分離壁に対して前記第２副通路側に位置する第３副通路部の側壁とを傾斜面で接続し、第２副通路部と第３副通路部とを連通する第２の連通通路部に、分離壁を貫通する貫通路を備えたことにより、湾曲した副通路を有し、厚さ方向寸法が小さい熱式流量測定装置を提供することができる。

また、上記構成により、第３副通路部の厚さ方向寸法を大きくすることにより、湾曲した副通路で除去できなかった汚損物質やダスト類に対して、センサ素子の保護効果を高めた熱式流量測定装置を提供することができる。

また、センサ素子を第３副通路部の直線通路部に配置することにより、センサ素子に対する流れの偏りが少なく、計測精度の向上が可能な熱式流量測定装置を提供することができる。

本発明の熱式流量測定装置の一実施例を示す図。 図１におけるＰ−Ｐ断面を示す図。 本発明の一実施例の副通路と回路基板の配置を示す図。 図３の断面Ｄ−Ｄにおける、センサ素子の上面の空間断面積と回路基板の下面の空間断面積を示す図。 本発明の他の実施例の副通路と回路基板の配置を示す図。 本発明のさらに他の施例の副通路と回路基板の配置を示す図。 回路基板７とセンサ素子８のセンサ組立て体を示す図。 本発明のさらに他の施例の副通路と回路基板の配置を示す図。 本発明のさらに他の施例の副通路と回路基板の配置を示す図。 本発明の一実施例を示す熱式流量測定装置の構成図。 本発明の一実施例を示す熱式流量測定装置のＰ−Ｐ断面分解図。 本発明の一実施例を示す熱式流量測定装置の分解斜視図。 本発明の一実施例を示す熱式流量測定装置のハウジング部材図。 本発明の一実施例を示す熱式流量測定装置のＴ−Ｔ断面図。 本発明の他の実施例を示す熱式流量測定装置の副通路図。 本発明の他の実施例を示す熱式流量測定装置の他の副通路図。 本発明の他の実施例を示す熱式流量測定装置の他の副通路図。 本発明の他の実施例を示す熱式流量測定装置の他の副通路図。 本発明の他の実施例を示す熱式流量測定装置の他の副通路図。 本発明の熱式流量測定装置による内燃機関の構成図。

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。以下の説明では、厚さ寸法または厚さ方向寸法は、階層構造を成す副通路において層を積み重ねる方向に一致し、このときの層に対してセンサ素子面は平行である。従って、厚さ寸法または厚さ方向寸法は、センサ素子面に垂直な方向の寸法に一致する。また、センサ素子面に垂直な方向は、副通路が吸気管に挿入されるときの挿入方向及び流体の流れ方向に垂直な方向と一致している。

図１，図２は本発明の熱式流量測定装置の構成を示す図である。特に、図１は熱式流量測定装置が配置された吸気管の流体の流れ方向における断面図であり、図２は図１における熱式流量測定装置のＰ−Ｐ断面図である。

熱式流量測定装置１は、樹脂成形品によるハウジング部材２とこのハウジング部材２を覆う樹脂製のベース部材２０（図３参照）と樹脂製のカバー部材３０（図３参照）との組立体であり、吸気管４に形成された挿入穴５に挿入され、下側部分が吸気管４によって形成された主通路６内に位置している。

板状の回路基板７には電子部品による回路とシリコン基板上に形成されたセンサ素子８とが搭載されている。この回路基板７は、回路が形成された側が電気室３に収容され、センサ素子８が搭載された側は副通路１０の第３副通路部１０Ｃに位置するように、ハウジング部材２に固定されている。また、ハウジング部材２には、電源，信号出力用の端子を備えたコネクタ部９が一体に成形されている。

センサ素子８は、シリコン基板上に形成された発熱抵抗体、発熱抵抗体の上流側及び下流側のシリコン基板上に形成された測温抵抗体、流体温度を検出する測温抵抗体等で構成されている。発熱抵抗体の上流側及び下流側の測温抵抗体は、発熱抵抗体の上流側及び下流側の温度を検出するために用いられる。回路基板７上には、発熱抵抗体の上流側及び下流側の測温抵抗体から得られる温度検出値から、発熱抵抗体の上流側及び下流側の温度差を検出し、流体流量を検出するための検出回路、この検出回路の検出値、すなわち流量値を補正する補正回路、さらには、発熱抵抗体を流れる電流値を制御する制御回路が設けられる。流量を検出するための測温抵抗体の構成については、上述の構成に限らず、他の構成を用いてもよい。

主通路６内に位置する挿入方向先端部分（図１の下側部分）には、副通路１０が形成されている。副通路１０には、主通路６を流れる順流流体Ｆａや逆流流体Ｆｂの一部が流入する。副通路１０の内部には流量計測を行うセンサ素子８が配置されている。

副通路１０は、熱式流量測定装置１の厚さ１ｈ（図２参照）の内部において、主通路６内の第１仮想平面Ａ上にあって交差することなく９０度以上曲線を描いて向きを変える曲線部（或いは湾曲部）を有する第１副通路部１０Ａと、第１仮想平面Ａと所定のオフセット量ｈｏｆをもって平行な位置関係にある第２仮想平面Ｂ上にあって、交差することなく９０度以上曲線を描いて向きを変える曲線部（或いは湾曲部）を有する第２副通路部１０Ｂと、第１仮想平面Ａと第２仮想平面Ｂとの間に延在して、第１副通路部１０Ａと第２副通路部１０Ｂを連通接続する、第１仮想平面Ａと第２仮想平面Ｂとに平行な方向に直線状に延設された第３副通路部１０Ｃとにより構成されている。

上記構成により、副通路１０では、曲線を描いて向きを変える第１副通路部１０Ａと曲線を描いて向きを変える第２副通路部１０Ｂとが、交差することなく、分離面Ｗに垂直な方向に分離面Ｗを挟んで両側に階層を成すようにして配置されており、この階層構造を成す第１副通路部１０Ａと第２副通路部１０Ｂとを第３副通路部１０Ｃで連通している（図１及び図３参照）。また、第３副通路部１０Ｃは、この第３副通路部１０Ｃを流れる流体の流れ方向に垂直な横断面が、分離面Ｗに垂直な方向にこの分離面Ｗを挟んで両側に跨る範囲に構成されている。

また、図３において、ハウジング部材２の第１副通路壁面部２ＳＷ１と第２副通路壁面部２ＳＷ２とは、図１に示す副通路１０の構成では、実際には一体に構成されることになる。このとき、第３副通路部１０Ｃの直線通路部は、この直線通路部を流れる流体の流れ方向に垂直な横断面が、第１副通路部１０Ａの層と第２副通路部１０Ｂの層とを分離する分離壁２ＳＷ（２ＳＷ１，２ＳＷ２）の壁面に垂直な方向において、この分離壁２ＳＷに対して両側に跨る範囲に構成されることになる。

第１副通路部１０Ａと第２副通路部１０Ｂとは、遠心力を利用して水分やオイルミスト，ダストを第１副通路部１０Ａと第２副通路部１０Ｂの外周側に押しやり、水分やオイルミスト，ダストがセンサ素子８を迂回するようにする通路であり、この意味において、第１副通路部１０Ａと第２副通路部１０Ｂとは迂回通路を構成するものである。

第１副通路部１０Ａの一方の端部が主通路６内に開口して流体の入口１０Ｄをなし、第１副通路部１０Ａの他方の端部が第３副通路部１０Ｃを介して第２副通路部１０Ｂの一方の端部に連通接続され、第２副通路部１０Ｂの他方の端部が主通路６内に開口して流体の出口１０Ｅをなしている。

第１仮想平面Ａと第２仮想平面Ｂは、ともに主通路６の流体流と平行な面であり、入口１０Ｄと出口１０Ｅは各々主通路６の流体流と直交する面に開口している。

回路基板７は、第１副通路部１０Ａと第２副通路部１０Ｂを連通接続する直線状の第３副通路１０Ｃに配置されている。

図３は図１のＣ′−Ｃ′線に沿って直線状に引き伸ばしたＣ−Ｃ断面を模式的に示した断面図である。順流流体Ｆａは入口１０Ｄから第１副通路部１０Ａに流入し、第３副通路部１０Ｃ，第２副通路部１０Ｂの順に流れ、出口１０Ｅから主通路６に流出する。

第１副通路部１０Ａは高さがｈ１０Ａ、第２副通路部１０Ｂは高さがｈ１０Ｂ、第３副通路部１０Ｃは高さがｈ１０Ｃで構成されており、第１副通路部１０Ａと第２副通路部１０Ｂのオフセット量はｈｏｆである。

図３を参照して副通路１０をさらに具体的に説明する。

ハウジング部材２の先端側には板状部が設けられており、この板状部周辺に副通路１０が構成される。第１副通路部１０Ａは板状に成形された樹脂成形品によるハウジング部材２の表面２ａ部（表面２ａ側）にほぼ全体が形成されている。第２副通路部１０Ｂはハウジング部材２の裏面２ｂ部（裏面２ｂ側）にほぼ全体が成形されている。ハウジング部材２の板状部には、表面側と裏面側とを貫通する貫通部２ｃと、貫通部２ｃに連通する開口２ｄが形成されており、この開口２ｄの開口面に垂直な方向において、開口２ｄの開口面の両側に跨って第３副通路部１０Ｃが形成されている。第３副通路部１０Ｃは、ハウジング部材２の板状部の表面側と裏面側とに跨って、ハウジング部材２の板状部の表面及び裏面に沿って直線状に延設された通路部分を有する。この通路部分は主通路６の流体流に沿って形成されている。

さらに詳細に説明する。副通路１０は、ハウジング部材２の先端側に設けられた板状部を第１の板状部材として、第１の板状部材の表面２ａ側に接合して設けられた、ベース部材２０を成す第２の板状部材と、第１の板状部材の裏面２ｂ側に接合して設けられた、カバー部材３０を成す第３の板状部材とで構成される。第１の板状部材には、その表面２ａに第１副通路部１０Ａ部分の側壁１０Ａ２と、裏面２ｂに第２副通路部１０Ｂ部分の側壁１０Ｂ２とが形成されると共に、表面２ａ側とは反対向きに裏面２ｂからオフセットした位置に第３副通路部１０Ｃの側壁１０Ｃ２が形成されている。第２の板状部材２０には、第１副通路部１０Ａ部分の側壁１０Ａ２と対向する側壁１０Ａ２０と、第１の板状部材２に形成された第３副通路部１０Ｃの側壁１０Ｃ２と板状の回路基板７を隔てて対向する第３副通路部１０Ｃ部分の側壁１０Ｃ２０とが形成されている。第３の板状部材３０には、第２副通路部１０Ｂ部分の側壁１０Ｂ２と対向する側壁１０Ｂ３０が形成されている。

本実施例では、ハウジング部材２の板状部の表面２ａ側から裏面２ｂ側に向けて窪んだ溝部２ｅを形成し、この溝部２ｅの底面２ｆを第３副通路部１０Ｃの上面１０Ｃ２としているが、貫通部２ｃを開口２ｄと一致させ、底面２ｆ部分をカバー部材３０によって構成しても良い。

上述のオフセット量ｈｏｆはハウジング２の表面２ａ及び裏面２ｂに垂直な方向に設けられており、この方向は第１副通路部１０Ａ及び第２副通路部１０Ｂを流れる流体の流れ方向に垂直な方向である。

また、第１副通路部１０Ａの側壁１０Ａ２が形成されているハウジング２の表面２ａと第２副通路部１０Ｂの側壁１０Ｂ２が形成されているハウジング２の裏面２ｂとは、各面に垂直な方向にｈｏｆ２ａｂだけオフセットしている。

回路基板７は、実施例１では、センサ素子８と反対面が第３副通路部１０Ｃの下面１０Ｃ２０から高さｈｃ１の位置、センサ素子８面は第３副通路部１０Ｃの上面１０Ｃ２から高さｈｄ１の位置の第３副通路部１０Ｃに配置されている。

ところで、回路基板７を配置する測定用通路部分の高さは回路基板７の高さ７ｈに比較して高くしなければならないことは勿論であるが、取付け公差に配慮したり、流体Ｆａ，Ｆｂの流れを乱さないようにするため、十分な高さを確保する必要がある。一方、本実施例のような副通路１０の構成では、熱式流量測定装置１の厚さ方向寸法は少なくとも第１副通路部１０Ａの高さｈ１０Ａと第２副通路部１０Ｂの高さｈ１０Ｂの和以上になる。第１副通路部１０Ａ又は第２副通路部１０Ｂのいずれか一方に回路基板７を配置した場合、回路基板７を配置した第１副通路部１０Ａ又は第２副通路部１０Ｂに対して単独で必要な高さを確保する必要がある。この場合、熱式流量測定装置１の厚さ方向寸法が大きくなってしまうという課題が生じる。

本実施例では、第１副通路部１０Ａと第２副通路部１０Ｂとの間に設けた第３副通路部１０Ｃに回路基板７を配置するようにした。第３副通路１０Ｃは、その高さｈ１０Ｃ方向において、第１副通路部１０Ａの高さｈ１０Ａと第２副通路部１０Ｂの高さｈ１０Ｂの範囲に構成することができる。回路基板７を配置するために第３副通路部１０Ｃの高さｈ１０Ｃを高くしても、第１副通路部１０Ａの高さｈ１０Ａと第２副通路部１０Ｂの高さｈ１０Ｂの範囲内で吸収することができる。従って、熱式流量測定装置１の吸気管４に挿入される部分の厚さ（図２の１ｈ）が厚くならなくて済む。

その結果、取付け公差を大きくして作業の効率を向上できる。また、熱式流量測定装置１の吸気管４に挿入される部分の厚さ（図２，１ｈ）を小さくできるので、小型，軽量化を図ることができる。

ところで、吸気管４に配置される熱式流量測定装置１では、吸気管４の主通路６に流入する流体は、吸気管４の入口にフィルタが配置されているものの、完全に水分やダストを除去することはできない。

さらに、ディーゼルエンジンなどではスロットルバルブを持たないものが大半であるため、エンジン停止後にオイルミストが対流によって吸気系上流まで逆流し、副通路内部にオイルミストが入り易い。このため、副通路内に配置されているセンサ素子８を汚損させる可能性が高くなる。

水分やオイルミストがセンサ素子８に付着すると、正確な流量測定ができなくなったり、センサ素子８の故障の原因になったりする可能性がある。またダストがセンサ素子８に衝突して破損の原因になるなどの問題がある。

そこで、実施例１では、これら水分やオイルミスト，ダストがセンサ素子８まで到達しないように、第１副通路部１０Ａと第２副通路部１０Ｂを曲線（或いは湾曲）形状にして水分やオイルミスト，ダストがセンサ素子８を迂回する遠心分離構造を採用している。

しかしながら、水分やオイルミスト，ダストを完全に無くすことは困難である。そこで、実施例１においては、センサ素子８の上部を流れる流体Ｆａ３の流速に対して下部を流れる流体Ｆａ２の流速を大きくして、速度差による分離によって、センサ素子８の上部を流れる流体Ｆａ３に水分やダストが含まれないようにしている。

センサ素子８の上部を流れる流体Ｆａ３と下部を流れる流体Ｆａ２とに速度差を付けるために、流体Ｆａ３が流れる通過断面積と流体Ｆａ２が流れる通過断面積とを異ならせる。

そこで、実施例１では、図３に示した回路基板７により分離した流体、すなわち、流体Ｆａ２とＦａ３に速度差（Ｆａ２＞Ｆａ３）を付けるため、回路基板７のセンサ素子８が設けられた側と反対側の面が、第３副通路１０Ｃの下面１０Ｃ２０から高さｈｃ１の位置にあり、センサ素子８面は、第３副通路１０Ｃの上面１０Ｃ２から高さｈｄ１の位置になるようにし、ｈｃ１がｈｄ１よりも大きくなるようにしている。

図４は断面Ｄ−Ｄにおける、センサ素子８の上面の空間断面積Ｓｄと回路基板７の下面の空間断面積Ｓｃを示しており、第１副通路１０Ａ，第２副通路１０Ｂ，第３副通路１０Ｃの幅Ｗ１０が等しい構成では、空間断面積Ｓｄは空間断面積Ｓｃより小さくなっている。

このような構成により、センサ素子８の上面を流れる流体Ｆａ３の流速は、回路基板７の下面を流れる流体Ｆａ２の流速に比較して小さくすることができ、第１副通路１０Ａの流体Ｆａ１に含まれる水分やダストの多くは流体Ｆａ２に含まれて回路基板７を通過させることができる。

流体Ｆａ３は、流体Ｆａ１に含まれていた水分やダストが除去された流体になるので、センサ素子８への付着や衝突を減少させることができ、センサ素子８の汚損による故障やダストの衝突による破損を防止して、信頼性の高い熱式流量測定装置１にすることができる。

図５は本発明の第２の実施例を示す図であり、図３と同一部分は同一符号で示している。

実施例１では、センサ素子８の上部を流れる流体Ｆａ３の流速を大きくする方法として、センサ素子８の配置を第３副通路部１０Ｃの２分割位置よりも上部に配置するようにしているが、本発明はこれに限定されるものではない。

図５においては、センサ素子８と対面する第３副通路部１０Ｃの上面１０Ｃ２に、突起部１０Ｃｃを形成することにより、センサ素子８と突起部下面１０Ｃｄの空間が狭くなるようにしている。

これにより、断面Ｄ−Ｄで見たセンサ素子８と突起部下面１０Ｃｄの空間の断面積は、元の上面１０Ｃ２の空間の断面積に比較して、小さくなるように構成しているので、センサ素子８の上部を流れる流体Ｆａ３の流速を速くすることができ、流量測定の精度を向上することができる。

図５では、センサ素子８の上部の流体通路に突起部１０Ｃｄを形成した例であるが、突起部の形成に限られるものではない。

図６は、第３副通路部１０Ｃの上面１０Ｃｅをセンサ素子８との空間が狭くなるように形成した構成であり、流体Ｆａ３の流速を速くすることができるので効果は同等である。

実施例１，２では、回路基板７の配置に関して、第１副通路部１０Ａとの位置関係は特定していない。

ところで、回路基板７とセンサ素子８のセンサ組立て体は、図７に示す構造となっている。

回路基板７（一般的にはセラミック基板）の一部にシリコン基板に発熱抵抗体８ａをエッチングしたダイアフラム８ｂが搭載され、発熱抵抗体８ａと発熱抵抗体８ａの上面を流れる流体Ｆａ３との温度差を一定に保つように駆動電流を通電し、発熱抵抗体８ａが形成する温度分布の変化を検出することで、流量を測定するようになっている。

このような構造のセンサ組立て体は、第１副通路部１０Ａからの水分やダストを含んだ流体Ｆａ１が、回路基板７のエッジ部７ａ，ダイアフラムのエッジ部８ｃ，エッチング部のエッジ部８ｄに衝突すると、エッジ部の破損が生じ、流量測定の誤差の増大や、測定不能になるなどの問題が生ずる場合がある。

図８はこの問題に対処した実施例であり、実施例２の図５と同一部分は同一符号で示している。

回路基板７は、その下面部を第１副通路部１０Ａの上面部１０Ａ２の延長線上を含む上側に配置している。

すなわち、回路基板７全体が第１副通路部１０Ａに対して第１副通路部１０Ａからオフセットした第２副通路部１０Ｂ側に隠れるように配置されている。このとき、回路基板７全体が、壁面１０Ａ２の位置に対して、壁面１０Ｃ２，１０Ｂ３０側にオフセットした位置に配置されるとよい。これにより、第１副通路部１０Ａを流れてきた流体は回路基板７のセンサ素子８と反対面側を流れ易くなり、流体によって運ばれてくる水分やダストも回路基板７のセンサ素子８と反対面側を流れるようになる。

これにより、第１副通路部１０Ａを流れる流体Ｆａ１に含まれる水分やダストが、回路基板７のエッジ部７ａに衝突する確立を小さくすることができる。

回路基板７の強度はダイアフラムやエッジングした発熱抵抗体８ａの強度より十分大きいので、図９に示すように、第１副通路部１０Ａの上面部１０Ａ２の延長線上を含む上側に、ダイアフラムやエッジングした発熱抵抗体８ａが配置されるようにして、回路基板７は第１副通路部１０Ａの上面部１０Ａ２の延長線上よりも下側に配置することもできる。

このとき、図９の構成では、上述したように流体が回路基板７の上流側のエッジ部７ａに衝突する。この場合、エッジ部７ａに衝突した流れが乱れを生じ、流体によって運ばれてきた水分やダストが回路基板７のセンサ素子８面側に回り込むことが考えられる。回路基板７全体が図８のように、或いは図３，図５，図６のように、壁面１０Ａ２の位置に対して壁面１０Ｃ２，１０Ｂ３０側にオフセットした位置に配置されることが好ましい。

以上の実施例３の説明では、第３副通路部１０Ｃに突起部１０Ｃｃがある実施例５の場合であったが、図３や図６の実施形態においても作用，効果は同等である。

実施例１〜３では、第３副通路部１０Ｃを構成する第１副通路部側と第２副通路部側の左右の壁を垂直形状で示しているが、必ずしも垂直形状である必要はなく、一定の角度を有している壁形状であっても作用，効果は同等である。

図１０〜図１３は本実施例の熱式流量測定装置の構成を示す図であり、図１０は熱式流量測定装置が配置された吸気管の流体の流れ方向における図、図１１はＰ−Ｐ断面における断面図、図１２は熱式流量測定装置の斜視図、図１３はハウジング部材の下部斜視図であり、同一部分は同一符号で示している。

以下、図１０〜図１３により本実施例について説明する。

熱式流量測定装置１は、図１１や図１２に示す部品の組立体であり、図１０に示す吸気管４に形成された挿入穴５に挿入され、主通路６内に下側が位置するように取付けられ、主通路６に流れる流体Ｆａを副通路５に取り込み、回路基板７に配置されたセンサ素子８により流量を測定して、電源、信号出力用の端子を備えたコネクタ部９に出力するようになっている。

なお、センサ素子８は、シリコンのダイアフラム上に、抵抗体をエッジングした板状の形状であり、電流を通電することにより発熱抵抗体として作用するようになっている。

熱式流量測定装置１は、図１１，図１２に示すように、樹脂成形品のハウジング部材２及びこのハウジング部材２を覆う樹脂成形品のベース部材２０およびカバー部材３０の組立体により構成している。

図１１（ａ）は、図１０のＰ−Ｐ断面における、ハウジング部材２，ベース部材２０およびカバー部材３０の組立て前の図、（ｂ）は組立て後の図、図１２は組立て前の斜視図を示しており、同一部分は同一符号で示している。

樹脂成形されたハウジング部材２は、コネクタ部９，吸気管４への取付け鍔部１３，回路基板７が配置される貫通部１４と、Ｑ面側に形成された第１副通路部１０Ａの一部１０Ａ１と、Ｒ面側に第２副通路部１０Ｂの一部１０Ｂ１と、Ｑ面側とＲ面側に貫通する第３副通路部１０Ｃの一部１０Ｃ１と、Ｑ面側からＲ面側に貫通し第３副通路部１０Ｃの一部１０Ｃ１とＲ面側に形成された第２副通路部１０Ｂ１とを連通するための貫通部１０Ｃ２と、第３副通路部１０Ｃの一部１０Ｃ１において回路基板７に配置されたセンサ素子８に対向した突起部１０Ｃ３で構成されている。

樹脂成形されたベース部材２０は、外側の壁面２０Ａと、第１副通路部１０Ａの一部１０Ａ２と、第３副通路部１０Ｃの一部１０Ｃ４と、第３副通路部１０Ｃの一部１０Ｃ４において回路基板７のセンサ素子８が実装された面とは反対側の面に対向した突起部１０Ｃ５とで構成されている。

樹脂成形されたカバー部材３０には、外側の壁面３０Ａと、第２副通路部１０Ｂの一部１０Ｂ２とが形成されている。

第１副通路部１０Ａは、ハウジング部材２とベース部材２０とを重ね合わせることにより、１０Ａ１部と１０Ａ２部とで形成され、第２副通路部１０Ｂは、ハウジング部材２とカバー部材３０を重ね合わせることにより、１０Ｂ１部と１０Ｂ２部とで形成され、第３副通路部１０Ｃは、ハウジング部材２とベース部材２０とを重ね合わせることにより、１０Ｃ１部と１０Ｃ４部とで形成される。

上記構成から副通路１０には、図１０及び図１１に示すように、曲線を描いて向きを変える第１副通路部１０Ａと曲線を描いて向きを変える第２副通路部１０Ｂとが、交差することなく、分離面Ｗに垂直な方向に分離面Ｗを挟んで両側に階層を成して配置されており、この階層構造を成す第１副通路部１０Ａと第２副通路部１０Ｂとを第３副通路部１０Ｃで連通している。また、第３副通路部１０Ｃは、この第３副通路部１０Ｃを流れる流体の流れ方向に垂直な横断面が、分離面Ｗに垂直な方向にこの分離面Ｗを挟んで両側に跨る範囲に構成されている。

また、図１１において、ハウジング部材２は、第１副通路部１０Ａと第２副通路部１０Ｂとを分離する分離壁２ＳＷを備えており、第３副通路部１０Ｃの直線通路部１０ＣＬは、この直線通路部１０ＣＬを流れる流体の流れ方向に垂直な横断面が、第１副通路部１０Ａの層と第２副通路部１０Ｂの層とを分離する分離壁２ＳＷの壁面に垂直な方向において、この分離壁２ＳＷに対して両側に跨る範囲に構成されることになる。第１副通路部１０Ａと第３副通路部１０Ｃとを連通する第１の連通通路部１０ＡＣは、曲線を描いて向きを変えると共に、分離壁２ＳＷで構成される第１副通路部１０Ａの通路壁面１０Ａ１と分離壁２ＳＷに対して第２副通路部１０Ｂ側に位置する第３副通路部１０Ｃの側壁とを傾斜面で接続し、第２副通路部１０Ｂと第３副通路部１０Ｃとを連通する第２の連通通路部１０ＢＣに、分離壁２ＳＷを貫通する貫通路１０Ｃ２を備え、センサ素子８は第３副通路部１０Ｃに配置されている。

この階層構造に関しては、基本的に実施例１〜３と同様である。本実施例では、副通路１０をさらに細かく区分分けしている。以下に説明する。

第１副通路部１０Ａの一方の端部（外端）が流体流の入口開口面１０Ｄをなし、第１副通路部１０Ａの他方の端部（内端）が連通通路部１０ＡＣに接続され、第１副通路部１０Ａは連通通路部１０ＡＣを介して第３副通路部１０Ｃの一端に連通接続されている。第２副通路部１０Ｂの一方の端部（外端）は流体流の出口開口面１０Ｅをなし、第２副通路部１０Ｂの他方の端部（内端）が連通通路部１０ＢＣに接続され、第２副通路部１０Ｂは連通通路部１０ＢＣを介して第３副通路部１０Ｃの、連通通路部１０ＡＣが接続された端部とは反対側の端部に連通接続されている。入口開口面１０Ｄと出口開口面１０Ｅは主通路６の流体流と直交する面に開口している。

連通通路部１０ＡＣは、後述するように、第１副通路部１０Ａの一部１０Ａ１が形成された面（Ｑ面）に対して傾斜している。また、連通通路部１０ＢＣには、前述の貫通部１０Ｃ２が開口している。この貫通部１０Ｃ２はＱ面及びＲ面に対して傾斜した開口面を持つ。

第１副通路部１０Ａに流入した被測定流体は、最初は主通路６を流れる流体とほぼ同じ方向に流れる。被測定流体は、曲線を描いて向きを変える第１副通路部１０Ａの曲線部（湾曲部）１０Ａ３で向きを変え、第３副通路部１０Ｃでは主通路６を流れる流体とは逆方向に流れる。被測定流体は、第３副通路部１０Ｃから第２副通路部１０Ｂに流入すると、曲線を描いて向きを変える第２副通路部１０Ｂの曲線部（湾曲部）１０Ｂ３で向きを変え、第２副通路部１０Ｂの出口開口部１０Ｅ近傍では、主通路６を流れる流体とほぼ同じ方向に流れるようになる。

連通通路部１０ＡＣと連通通路部１０ＡＣにおける傾斜面、及び連通通路部１０ＢＣと連通通路部１０ＢＣにおける貫通部１０Ｃ２の構成は、実施例１〜３でも同様に採用することができる。

ハウジング部材２とベース部材２０とカバー部材３０とで構成した熱式流量測定装置の組立ては次のように行う。

まず、ベース部材２０に回路基板７の部品実装されない面を接着固定する。次に、ベース部材２０とハウジング部材２を接着固定する。これにより、四方が囲まれた第１副通路部１０Ａと第３副通路部１０Ｃが構成される。

次に、ハウジング部材２の貫通部１４（空間部）に露出したベース部材２０に固定された回路基板７の端子と、コネクタ９の端子とをワイヤーボンディングで接続し、その後、空気との接触を遮断する遮断用ゲルを貫通部１４に注入する。

次に、カバー部材３０とハウジング部材２との位置を合わせ、樹脂接着剤で接着固定する。これにより、四方が囲まれた第２副通路部１０Ｂが構成される。

図１０〜図１３において、第３副通路部１０Ｃの流体の流れ方向に対する垂直方向の高さ（厚さ方向寸法）５Ｃｔは、第１副通路部１０Ａの高さ５Ａｔより第２副通路部１０Ｂ側に広くなるように、連通通路部１０ＡＣが、下流側に行くに従って通路部分１０Ａ１の形成面から低くなる傾斜面として形成されている（図１０，図１３参照）。

これにより、センサ素子８を実装した回路基板７は、第３副通路部１０Ｃにおいて、センサ素子８を実装した表面側と、センサ素子８を実装した面とは反対側の背面側（裏面側）とに、流体が流れるように配置することができる。また、第３副通路部１０Ｃに形成されているハウジング部材２の突起部１０Ｃ３とベース部材２０の突起部１０Ｃ５によって、回路基板７の表面側の通路１０ＣＵを流れる流体の流速と、回路基板７の裏面側の通路１０ＣＤを流れる流体の流速を調整することができる。

ところで、吸気管４の上流にはエアフィルタが配置されて、主通路６を流れる流体Ｆａのダストなどの異物を除去しているが、残留したダストが入口開口面１０Ｄから第１副通路部１０Ａに混入して第３副通路部１０Ｃに達すると、センサ素子８への衝突によって、センサ素子８が破損したり、流量測定の精度が低下することがある。

第３副通路部１０Ｃに混入するダストに対しては、第１副通路部１０Ａに混入したダストを曲線部１０Ａ３の外周内壁面に遠心分離作用により衝突させて運動エネルギーを低減させている。これにより、第３副通路部１０Ｃに達したダストの衝突によるセンサ素子８の損傷を防いでいる。本実施例では、第３副通路部１０Ｃの突起部１０Ｃ３と１０Ｃ５とにより、ダストからセンサ素子８を保護する性能をさらに向上することができる。

図１４は、図１０のＴ−Ｔ断面図を示しており、センサ素子８が配置されている第３副通路部１０Ｃにおいて、センサ素子８の上部にハウジング部材２の突起部１０Ｃ３、下部にはベース部材２０の突起部１０Ｃ５を形成し、センサ素子８の中心線上の通路断面積は下部の断面積５ＣＳ１に比較して上部の断面積５ＣＳ２を小さくすることにより、センサ素子８の上部（通路１０ＣＵ）を流れる流体の流速を低減するようにしている。

これにより、ダストの多くは流速の速いセンサ素子８の下部を流れる流体で搬送され、上部を流れる流体に含まれるダストを少なくすることができる。

本実施例によれば、装置の厚さ方向における第３副通路部１０Ｃの寸法は第１副通路部１０Ａや第２副通路部１０Ｂの寸法より大きくできるので、センサ素子８が実装される回路基板７の配置の自由度が高まる。また、センサ素子８の上部流体のダストが低減できるので、センサ素子８の損傷を低減できる効果がある。

なお、図１４に示した第３副通路部１０Ｃのハウジング部材２の突起部１０Ｃ３とカバー部材２０の突起部１０Ｃ５は、熱式流量測定装置１の仕様によって変更され、必ずしも突起部が形成されず、回路基板６の配置によって、通路断面積５ＣＳ１と５ＣＳ２が調整されることもある。

ところで、主通路６を流れる流体Ｆａは、上流の吸気管４の形状やエアフィルタにより偏流が生じるので、流速分布が異なる流体を取り込むと流量測定の誤差の原因となる。

本実施例では、第１副通路１０Ａから回路基板７の表面側の通路１０ＣＵまでの通路部分では、まず第１副通路１０Ａの曲線部（湾曲部）１０Ａ３が形成されており、その下流側に、曲線部（湾曲部）１０Ａ３が曲線を描く面に対して垂直方向に向きを変える通路部分が、傾斜面として形成された連通通路部１０ＡＣによって構成されている。このような曲線を描く通路構造により、第３副通路部１０Ｃの流速分布を均一化する作用が働くので、センサ素子８による流量測定の誤差を低減することができる。

さらに、第１副通路部１０Ａは入口開口面１０Ｄから通路が狭くなる縮流構造としているので、取り込まれた流体の流速分布が均一化され、誤差の少ない流量測定を行うことができる。

さらに、出口開口面１０Ｅを、流入開口面（入口）１０Ｄと同様に、主通路４を流れる流体の流れ（Ｆａの方向と逆方向の逆流）方向に対して垂直方向の面で開口させている。

しかしながら、流出開口面（出口）１０Ｅが逆流に対して垂直方向に開口していると、特に、ディーゼル機関などのスロットル弁が無いシステムでは、エンジン停止後にオイルミストが対流によって吸気系の上流まで逆流するので、このオイルミストが第２副通路１０Ｂに入り易く、センサ素子８に達すると、センサ素子８の汚損の原因となる。

そこで、本実施例では、第１副通路部１０Ａと同様、第２副通路部１０Ｂにも曲線部（湾曲部）１０Ｂ３を形成して、遠心分離作用によりオイルミストを曲線部（湾曲部）１０Ｂ３の外周内壁面に付着させて、センサ素子８の汚損を防止するようにしている。

さらに、本実施例では、ハウジング部材２とベース部材２０とカバー部材３０の３つの部材を簡素な型構成で射出成形することができ、簡素な型構成で射出成形した３つの樹脂成形部品により、ループ状の副通路１０を階層構造で実現することができる。

さらに、３つの部材の接着において、樹脂成形品同士の接着であり、接着部の信頼性を向上させることができる。

さらに、３つの部材、又は一部の部材に金属成形品を使用する場合に比較して重量を軽減することができるので、振動に対して取付け鍔部１３の応力を低減し、信頼性の高い熱式流量装置１にすることができる。

さらに、本実施例では、ハウジング部材２，ベース部材２０，カバー部材３０を樹脂成形品で説明したが、３つの部材がすべて、または一部の部材が金属部材であっても３つの部材の構成に変わりなく、第１副通路部１０Ａ，第２副通路部１０Ｂ，第３副通路部１０Ｃと連通路１０ＡＣ，１０ＢＣとが形成されていれば本発明の主旨を逸脱しない。

なお、ベース部材２０が金属部材で回路基板７が配置される構成では、回路基板７で発生する熱を放熱する効果を得ることができる。

また、本実施例では、ハウジング部材２，ベース部材２０，カバー部材３０の３つの部材を組み合わせるようにしているが、３つ以上の部材の組合せであっても、第１副通路部１０Ａ，第２副通路部１０Ｂ，第３副通路部１０Ｃと連通路１０ＡＣ，１０ＢＣとが形成されていれば本発明の主旨を逸脱しない。たとえば、図１１において、ベース部材２０の基板保持部２０Ｂが分離されて金属部材で構成され、この金属部材に回路基板６が配置されてもよい。この場合、ハウジング部材２，ベース部材２０，カバー部材３０，基板保持部材２０Ｂの４つの部材で構成されることになる。基板保持部２０Ｂを金属部材とすることにより、回路基板６の放熱作用を積極的に利用することができる。

実施例４において、入口開口面１０Ｄから入ったダストについて種々の対策を取っているが、実施例５ではさらにセンサ素子８の損傷を防止する対策がとられている。

実施例４では、第１副通路部１０Ａに流れる流体にダストが含まれた場合に図１に示した曲線部（湾曲部）１０Ａ３の遠心分離作用による衝突で運動エネルギーが低減されて、センサ素子８を損傷から保護するようにしているが、曲線部（湾曲部）１０Ａ３による遠心分離作用の効果だけでは、センサ素子８に衝突するダストによる損傷の可能性は完全に除去できない。

そこで、本実施例では、図１５に示すように、第１副通路部１０Ａの外周内壁面１０Ａａを凹凸形状に成形してダストが衝突したときの運動エネルギーを低減させるようにしている。

図１６は、内面１０Ａａの凹凸形状の詳細と、ダストが凹凸形状部分に衝突したときの飛跡を示している。

凹凸形状１０Ａａ１２は、面Ｆａｓと角度１０Ａｅ１２を成す面１０Ａｆ１２と、面Ｆａｓに平行な面１０Ａｇ１２で形成されており、他の凹凸形状１０Ａａ１０，１０Ａａ１１も凹凸形状１０Ａａ１２と同様な形状に形成され、角度１０Ａｅ１２に対応する角度は、すべて９０度より小さな値である。

すなわち、第１副通路部１０Ａの内、曲線を描いて向きを変える外周壁面１０Ａｂの全域で、鋸歯状の凹凸形状が連続して成形されている。

流体Ｆａに含まれるダストが流体と共に第１副通路部１０Ａに流入すると、凹凸形状１０Ａａ１２の面１０Ａｆ１２に衝突する。

面１０Ａｆ１に衝突したダストは、面１０Ａｆ１の衝突入射角と同じ角度で跳ね返り、凹凸形状１０Ａａ１１の面１０Ａｇ１１に衝突し、再び面１０Ａｇ１１の衝突入射角と同じ角度で第１副通路部１０Ａに跳ね返る。

ダストの運動エネルギーは、衝突するごとに失われて減少し、第１副通路部１０Ａの短い距離では十分な速度を得ないままセンサ素子８に達する。

この間にも遠心分離作用の効果によって壁面に衝突するダストもあり、さらに運動エネルギーは小さくなる。

このように、ダストの運動エネルギーを減少させることにより、ダストがセンサ素子８に衝突しても破損を引き起こすほどにはならない。

凹凸形状１０Ａａは、第１副通路部１０Ａの入口開口面１０Ｄから投影した領域１０Ａｃに形成しているので、流体Ｆａに含まれるダスト形状が大きいほど、慣性が大きく直線移動をするので、凹凸形状５Ａａに衝突する機会が多く、センサ素子８に達した時の運動エネルギーが小さくなる。

本実施例によれば、流体Ｆａに含まれるダストが第１副通路部１０Ａに侵入しても、凹凸形状１０Ａａにダストが衝突して運動エネルギーを低減できるので、センサ素子８にダストが到達しても損傷が防止でき、信頼性の高い熱式流量測定装置にすることができる。

図１７は、凹凸形状の他の例を示す。

凹凸形状１０Ａａ２５は、流体Ｆａに平行な面Ｆａｓとの間に角１０Ａｅ２５を成す面１０Ａｆ２５と、流体Ｆａに平行な面Ｆａｓに対して平行でない面１０Ａｇ２５で成形され、他の凹凸形状１０Ａａ２４も同様な形状に形成されている。角度１０Ａｅ２５は９０度より小さな値である。

面１０Ａｆ２５に衝突したダストＤｓは、凹凸形状１０Ａａ２４の面１０Ａｇ２４に再度衝突して第１副通路部１０Ａに反射するので、図１６と同じ効果を得ることができる。

図１８は、さらに他の例で、凹凸形状を成形する面１０Ａａにおいて、凹凸形状が断続して成形された図である。

凹凸形状１０Ａａ３３の面１０Ａｆ３３と面１０Ａａとが交わる交線を含み、流体Ｆａに平行な面Ｆａｓ３３上に、隣接する凹凸形状１０Ａａ３２の頂点が位置するように成形されている。

これにより、凹凸形状１０Ａａ３３と１０Ａａ３２の頂点の範囲内１０Ａｈ３３において、ダストＤｓは、凹凸形状１０Ａａ３３の面１０Ａｆ３３に必ず衝突し、角１０Ａｅ３３を９０度より小さくすることにより、図８と同じ効果を得ることができる。

さらに、図１８では面１０Ａａにおける凹凸形状の数を少なくできるので、金型の加工工数をさらに低減できる効果がある。

図１９は、凹凸形状におけるダストＤｓの衝突面１０Ａｆを示しており、流体Ｆａに平行な面Ｆａｓと衝突面１０Ａｆとが成す角度１０Ａｅが９０度以下であれば、必ず１つ前の凹凸形状に衝突し、面１０Ａｇの形状は特定する必要がないことを示している。

図１６〜図１９は、流体Ｆａに平行な面Ｆａｓと衝突面１０Ａｆとが成す角度１０Ａｅを規定して成形した凹凸形状の場合であり、ダストの大きさに左右されることなく効果を得ることができるが、センサ素子８まで到達するダストが比較的小さいダスト（１００μｍ以下）の場合は次のような凹凸形状の成形にすることもできる。

すなわち、凹凸形状を不規則に成形した梨地形状として、その表面を例えば１００μｍ程度以下の微小な凹凸形状にする方法である。梨地形状は、カバー部材３０の成形金型において、第１副通路部１０Ａ２の１０Ａａ部分を梨地加工することで成形することができる。梨地加工は、図１６〜図１９の凹凸形状の成形加工に対してコストや重量の増加を少なくできる効果がある。

また、本実施例では、図１５に示すように、出口開口面１０Ｅはハウジング部材２の下流側端面２ＥＳより入口開口面１０Ｄ側に位置している。実施例１〜４でも本実施例と同様に、出口開口面１０Ｅがハウジング部材２の下流側端面より入口開口面１０Ｄ側に位置するようにしてもよい。

実施例１〜５の熱式流量測定装置１を吸入空気量センサとして組み込んだ電子燃料噴射方式の内燃機関について説明する。

図２０は、電子燃料噴射方式の内燃機関の構成図である。

エアクリーナ１０１から吸入された吸入空気は、吸入ダクト１０３，スロットルボディ１０４及び燃料供給を行うインジェクタ１０５を備えた吸気マニホールド１０６を経て、エンジンシリンダ１０７に吸入される。一方、エンジンシリンダで発生した既燃焼ガスは排気マニホールド１０９を経て排出される。

熱式流量測定装置１はエアクリーナ１０１とスロットルボディ１０４との間にある。熱式流量測定装置１が出力する空気流量信号、吸気温度センサ１１１からの吸入空気温度信号、スロットル角度センサ１１２から出力されるスロットルバルブ角度信号、排気マニホールド１０９に設けられた酸素濃度計１１３が出力する酸素濃度信号、エンジン回転速度計１１４が出力するエンジン回転速度信号等、コントロールユニット１１５に入力される。

コントロールユニット１１５は、これらの信号を逐次演算して最適な燃料噴射量とアイドルエアコントロールバルブ開度を求め、その値を使ってインジェクタ１０５及びアイドルコントロールバルブ１１６を制御する。

１ 熱式流量測定装置
２ ハウジング部材
３ 電気室
４ 吸気管
５ 挿入穴
６ 主通路
７ 回路基板
８ センサ素子
９ コネクタ
１０ 副通路
１０Ａ 第１副通路部
１０Ｂ 第２副通路部
１０Ｃ 第３副通路部
１０Ｄ 入口開口面
１０Ｅ 出口開口面
１０ＡＣ 連通通路（高さ方向迂回部）
１０Ａ３ 面方向迂回部
１０Ｃ３ 第３副通路のセンサ素子側突起
１０Ｃ５ 第３副通路のセンサ素子側と反対側突起
１３ 取付け鍔部
１４ ハウジング部材開口部

Claims (13)

1. 主通路を流れる流体の一部を取り込む副通路と、前記副通路内に配置され、流体の流量を検出するセンサ素子とを備えた熱式流量測定装置において、
   前記副通路は、交差することなく曲線を描いて形成された第１副通路部と、交差することなく曲線を描いて形成された第２副通路部と、前記第１副通路部と前記第２副通路部との間に設けられた第３副通路部とを備え、
   前記第１副通路部と前記第２副通路部とが分離壁の両側に階層を成すように構成され、
   前記第３副通路部は直線通路部を有し、
   前記第３副通路部の直線通路部は、この直線通路部を流れる流体の流れ方向に垂直な横断面が、前記第１副通路部の層と前記第２副通路部の層とを分離する分離壁の壁面に垂直な方向において、この分離壁に対して両側に跨る範囲に構成され、
   前記第１副通路部と前記第３副通路部とを連通する第１の連通通路部は、曲線を描いて向きを変えると共に、分離壁で構成される第１副通路部の通路壁面と分離壁に対して前記第２副通路側に位置する前記第３副通路部の側壁とを傾斜面で接続し、
   前記第２副通路部と前記第３副通路部とを連通する第２の連通通路部に、分離壁を貫通する貫通路を備え、
   前記センサ素子は前記第３副通路部に配置されたことを特徴とする熱式流量測定装置。
2. 請求項１に記載の熱式流量測定装置において、
   前記第１副通路部，前記第２副通路部，前記第３副通路部，前記第１の連通通路部及び前記第２の連通通路部の一部を構成するハウジング部材と、前記第１副通路部，前記第３副通路部，前記第１の連通通路部及び前記第２の連通通路部の一部を構成するベース部材と、前記第２副通路部，前記第２の連通通路部の一部を構成するカバー部材とを備え、
   前記ベース部材は前記ハウジング部材の一方の面に組み合わされ、前記カバー部材は前記ハウジング部材の他方の面に組み合わされて、前記第１副通路部，前記第２副通路部，前記第３副通路部，前記第１の連通通路部及び前記第２の連通通路部を有する副通路が組み立てられたことを特徴とする熱式流量測定装置。
3. 請求項２に記載の熱式流量測定装置において、
   前記ハウジング部材と前記ベース部材と前記カバー部材は共に樹脂成形部材で成形されていることを特徴とする熱式流量測定装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の熱式流量測定装置において、
   前記センサ素子は平板状の回路基板に実装され、
   前記回路基板は、前記センサ素子が前記第３副通路の前記直線通路部に位置するように配置されていることを特徴とする熱式流量測定装置。
5. 請求項２又は３に記載の熱式流量測定装置において、
   前記センサ素子は平板状の回路基板に実装され、
   前記回路基板は、前記センサ素子が前記第３副通路の前記直線通路部に位置するように配置され、
   前記回路基板は、前記センサ素子が実装された面とは反対側の面が前記ベース部材に固定されていることを特徴とする熱式流量測定装置。
6. 請求項５に記載の熱式流量測定装置において、
   前記第３副通路部は、前記ハウジング部材に形成した第１突起部と、前記ベース部材に形成した第２突起部とを有し、
   前記第１突起部は前記センサ素子面に対向し、前記第２突起部は前記回路基板の、前記センサ素子が実装された面とは反対側の面に対向していることを特徴とする熱式流量測定装置。
7. 請求項６に記載の熱式流量測定装置において、
   前記回路基板の、前記センサ素子が実装された面とは反対側の面と前記第２突起部との間に形成された、流体の流れ方向に垂直な通路断面積に比較して、前記回路基板の、前記センサ素子が実装された面と前記第１突起部との間に形成された、流体の流れ方向に垂直な通路断面積が狭いことを特徴とする熱式流量測定装置。
8. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の熱式流量測定装置において、
   前記第１副通路部は主流体の流れ方向に垂直な入口開口面を有し、前記第２副通路部は前記主流体の流れ方向に垂直な出口開口面を有し、前記入口開口面から前記出口開口面までの副通路が３６０度以上の曲線を描いて向きを変えるように構成されていることを特徴とする熱式流量測定装置。
9. 請求項８に記載の熱式流量測定装置において、
   前記出口開口面は、前記ハウジング部材の、主流体の流れに対して下流側に位置する端面より、前記入口開口面側に位置していることを特徴とする熱式流量測定装置。
10. 請求項８に記載の熱式流量測定装置において、
    前記第１副通路部は、少なくとも入口開口面から投影した範囲の壁面に凹凸形状が成形されていることを特徴とする熱式流量測定装置。
11. 請求項１０に記載の熱式流量測定装置において、
    前記凹凸形状は、前記流体の流れ方向に対して９０度より小さい角度の面を少なくとも１つ有して形成されていることを特徴とする熱式流量測定装置。
12. 請求項１０又は１１に記載の熱式流量測定装置において、
    前記第１副通路部に入った流体に含まれる異物が、前記凹凸形状に少なくとも２回衝突後、前記第１副通路の流体に再び含まれるようにしたことを特徴とする熱式流量測定装置。
13. 請求項１０に記載の熱式流量測定装置において、
    前記凹凸形状は、前記第１副通路部を構成する部材の樹脂成形において、金型に梨地加工をして成形されていることを特徴とする熱式流量測定装置。

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