JP2012242298A - Flow rate detection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、流体の流量を測定する流量検出装置に関する。 The present invention relates to a flow rate detection device that measures a flow rate of a fluid.
例えば特許文献1に示されるように、流路内に設置される流量検出装置が提案されている。 For example, as shown in Patent Document 1, a flow rate detection device installed in a flow path has been proposed.
この流量検出装置は、流量を検出するための流路部材(検出管)と、該流路部材内部の流路に設けられた流量センサ部とを有する。流量センサ部は、流体の流れと直交する方向に流路部材の内壁面から流路に突出して設けられた支持部材と、流路内に露出するように支持部材の一面に組み込まれた感熱式の流量センサと、を有している。 This flow rate detection device includes a flow channel member (detection tube) for detecting a flow rate, and a flow rate sensor unit provided in the flow channel inside the flow channel member. The flow sensor unit includes a support member that protrudes from the inner wall surface of the flow path member to the flow path in a direction perpendicular to the flow of the fluid, and a thermal type that is incorporated on one surface of the support member so as to be exposed in the flow path. And a flow sensor.
また、支持部材は、流路の軸線に垂直な断面を均等に2分割するように配置され、両持ち支持されている。 Further, the support member is arranged so as to equally divide the cross section perpendicular to the axis of the flow path into two, and is supported at both ends.
ところで、流路部材の内壁面から流路に突出した流量センサ部は、外部の振動によって共振し、流量検出の異常や、破壊を生じる虞がある。 By the way, the flow rate sensor portion that protrudes from the inner wall surface of the flow path member to the flow path may resonate due to external vibration, which may cause abnormal flow detection or breakage.
上記するように、特許文献1では、支持部材(流量センサ部)を両持ち支持構造にしている。このように両持ち支持構造にすると、流量センサ部の共振周波数を、片持ち支持構造の場合に比べて高くすることができる。これにより、共振周波数を、外部の振動の周波数帯よりも高くし、共振による流量検出の異常や、流量検出装置の破壊を生じにくくすることができる。 As described above, in Patent Document 1, the support member (flow sensor unit) has a dual-support structure. When the double-sided support structure is used as described above, the resonance frequency of the flow sensor unit can be increased as compared with the case of the cantilevered support structure. Thereby, the resonance frequency can be made higher than the frequency band of external vibrations, and it is possible to make it difficult to cause abnormality in flow rate detection due to resonance and destruction of the flow rate detection device.
しかしながら、特許文献1に示される流量検出装置では、支持部材における組込部よりも先端側の部分(流量センサよりも先端側の部分)であって、拡幅部を除く部分の厚さが、流量センサの流量検出部形成面と支持部材(組込部)におけるセンサ搭載面の裏面との距離とほぼ等しくなっている。このため、流路の軸線に垂直な断面の、支持部材が占める割合が、片持ち支持構造の場合に比べて大きく、支持部材が、流路内の流体の流れを阻害する虞がある。流路内の流体の流れが阻害されると、圧力損失が発生し、流量感度低下によって、流量検出精度の低下、という不具合が生じる。 However, in the flow rate detection device disclosed in Patent Document 1, the thickness of the portion excluding the widened portion, which is the portion on the tip side of the support portion (the portion on the tip side of the flow rate sensor) of the support member, It is substantially equal to the distance between the flow rate detection portion forming surface of the sensor and the back surface of the sensor mounting surface in the support member (built-in portion). For this reason, the proportion of the cross section perpendicular to the axis of the flow path occupied by the support member is larger than that in the cantilever support structure, and the support member may hinder the flow of fluid in the flow path. When the flow of fluid in the flow path is hindered, pressure loss occurs, resulting in a problem that the flow rate detection accuracy is lowered due to a decrease in flow rate sensitivity.
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、流体が流れる流路に対して流量センサ部が両持ち支持された流量検出装置において、流量検出精度を向上することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to improve flow rate detection accuracy in a flow rate detection device in which a flow rate sensor unit is supported at both ends with respect to a flow path through which a fluid flows.
上記した目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、
内部の流路(11b)に流体が流れる流路部材(11)と、
一部が流路部材(11)の内壁面から流路(11b)に突出して配置されるとともに、流路部材(11)に両持ち支持されて流路(11b)の流体の流れ方向に垂直な断面を分割する流量センサ部(12)と、を備える流量検出装置であって、
流量センサ部(12)は、
基板(21)の一面(21b)側に、ヒータ抵抗(23)と、ヒータ抵抗(23)の上流側及び下流側にそれぞれ位置する測温抵抗(24u、24d)とを有する流量検出部(22)が設けられ、流量検出部(22)が流路(11b)に配置されたセンサチップ(20)と、
流れ方向に垂直な方向において流路部材(11)の内壁面から流路(11b)に突出し、該突出方向と流れ方向とに垂直な厚さ方向において、センサチップ(20)が流量検出部形成面(21b)と反対の面(21c)を搭載面として固定される固定部(31)と、固定部(31)に接続されるとともにセンサチップ(20)の側面に対向配置され、少なくとも流量検出部(22)に対して上流側に位置する上流側整流部(33)と下流側に位置する下流側整流部(34)を有する整流部(32)と、を備えた支持部材(30)と、
支持部材(30)から突起し、流路部材(11)に接続されて支持部材(30)とともに流路(11b)の流体の流れ方向に垂直な断面を分割する突起部(40)と、を有し、
厚さ方向において、突起部(40)の厚さは、センサチップ(20)の流量検出部形成面(21b)と固定部(31)におけるセンサチップ(20)の搭載面(31a)の裏面(31b)との間の距離(D)よりも薄くなっていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention described in claim 1
A flow path member (11) through which a fluid flows in an internal flow path (11b);
A part of the flow path member (11) is disposed so as to protrude from the inner wall surface of the flow path member (11) to the flow path (11b) and is supported at both ends by the flow path member (11) so as to be perpendicular to the fluid flow direction of the flow path (11b) A flow rate sensor device (12) for dividing a cross section,
The flow sensor unit (12)
On the one surface (21b) side of the substrate (21), a flow rate detector (22) having a heater resistor (23) and temperature measuring resistors (24u, 24d) positioned upstream and downstream of the heater resistor (23), respectively. ) And a sensor chip (20) in which the flow rate detection unit (22) is disposed in the flow path (11b),
In the direction perpendicular to the flow direction, it projects from the inner wall surface of the flow path member (11) to the flow path (11b), and in the thickness direction perpendicular to the projecting direction and the flow direction, the sensor chip (20) forms the flow rate detection unit. A fixed portion (31) fixed with the surface (21c) opposite to the surface (21b) as a mounting surface, and connected to the fixed portion (31) and opposed to the side surface of the sensor chip (20), and at least a flow rate detection A support member (30) comprising: an upstream rectification part (33) located upstream relative to the part (22); and a rectification part (32) having a downstream rectification part (34) located downstream. ,
A protrusion (40) that protrudes from the support member (30) and is connected to the flow path member (11) and divides the cross section perpendicular to the fluid flow direction of the flow path (11b) together with the support member (30). Have
In the thickness direction, the thickness of the protrusion (40) depends on the flow rate detection part forming surface (21b) of the sensor chip (20) and the back surface (31a) of the mounting surface (31a) of the sensor chip (20) in the fixing part (31). 31b), which is thinner than the distance (D).
このように、本発明では、突起部(40)が、上記距離Dよりも薄くなっている。これによれば、流路(11b)の流体の流れ方向に垂直な断面の、流量検出装置が占める面積を、従来構造よりも小さくすることができるので、流体の流れが流量センサ部(12)によって阻害されにくくなる。 Thus, in the present invention, the protrusion (40) is thinner than the distance D. According to this, since the area occupied by the flow rate detection device in the cross section perpendicular to the flow direction of the fluid in the flow path (11b) can be made smaller than that in the conventional structure, the flow of the fluid is in the flow rate sensor unit (12). It becomes difficult to be inhibited by.
したがって、流れの阻害によって生じる流量検出精度の低下を抑制することができる。 Therefore, it is possible to suppress a decrease in flow rate detection accuracy caused by the flow inhibition.
請求項2に記載のように、整流部(32)は、センサチップ(20)の側面のうち、上流側側面(20u)及び下流側側面(20d)に垂直な突出先端面(20e)に対向配置される先端側整流部(35)を有し、
突起部(40)は、先端側整流部(35)に接続された構成が好ましい。
As described in claim 2, the rectifying unit (32) faces the protruding front end surface (20e) perpendicular to the upstream side surface (20u) and the downstream side surface (20d) of the side surfaces of the sensor chip (20). It has a tip side rectification part (35) arranged,
The protrusion (40) is preferably configured to be connected to the tip-side rectifying part (35).
これによれば、突起部(40)とセンサチップ(20)の距離が、先端側整流部(35)を有しない構造と比べて遠くなる。したがって、突起部(40)に起因する流体の乱れがセンサチップ(20)に与える影響を抑制することができる。また、センサチップ(20)が整流部(32)に3方を囲まれる形になるため、支持部材(30)に対して、センサチップ(20)の位置決めが容易になる。 According to this, the distance between the protrusion (40) and the sensor chip (20) is longer than that of the structure having no tip side rectification part (35). Therefore, the influence which the disturbance of the fluid resulting from the projection part (40) has on the sensor chip (20) can be suppressed. In addition, since the sensor chip (20) is surrounded on three sides by the rectification unit (32), the sensor chip (20) can be easily positioned with respect to the support member (30).
請求項3に記載のように、突起部(40)の上流側端部(40u)は、流れ方向において、センサチップ(20)の下流側測温抵抗(24d)よりも下流側に配置された構成が好ましい。 As described in claim 3, the upstream end (40u) of the protrusion (40) is disposed downstream of the downstream temperature measuring resistor (24d) of the sensor chip (20) in the flow direction. A configuration is preferred.
これによれば、突起部(40)に起因する流れの乱れがセンサチップ(20)の下流側測温抵抗(24d)より上流側で発生しにくい。したがって、突起部(40)に起因する流体の乱れがセンサチップ(20)に与える影響を抑制することができる。 According to this, the turbulence of the flow due to the protrusion (40) is less likely to occur upstream of the downstream temperature measuring resistor (24d) of the sensor chip (20). Therefore, the influence which the disturbance of the fluid resulting from the projection part (40) has on the sensor chip (20) can be suppressed.
特に、請求項4に記載のように、突起部(40)の下流側端部(40d)は、支持部材(30)の下流側端部(34d)に対して面一で配置された構成が好ましい。 In particular, as described in claim 4, the downstream end (40d) of the projection (40) is arranged flush with the downstream end (34d) of the support member (30). preferable.
これによれば、突起部(40)の下流側端部(40d)と支持部材(30)の下流側端部(34d)が面一であるため、突起部(40)の下流側端部(40d)と支持部材(30)の下流側端部(34d)との間に段差がある構造に比べて、流体が逆流した場合に生じる流れの乱れを、抑制することができる。 According to this, since the downstream end (40d) of the protrusion (40) and the downstream end (34d) of the support member (30) are flush with each other, the downstream end ( Compared to a structure in which there is a step between 40d) and the downstream end (34d) of the support member (30), it is possible to suppress turbulence in the flow that occurs when the fluid flows backward.
請求項5に記載のように、厚さ方向において、突起部(40)は、センサチップ(20)の流量検出部形成面(21b)よりも裏面側で、支持部材(30)に接続された構成が好ましい。 As described in claim 5, in the thickness direction, the protrusion (40) is connected to the support member (30) on the back side of the flow rate detection part formation surface (21b) of the sensor chip (20). A configuration is preferred.
これによれば、流体の流れの乱れの原因の一つである突起部(40)が、センサチップ(20)の流量検出部形成面(21b)から離れた位置に配置されることになる。したがって、突起部(40)に起因する流体の乱れがセンサチップ(20)に与える影響を抑制することができる。 According to this, the protrusion (40), which is one of the causes of fluid flow disturbance, is disposed at a position away from the flow rate detection part forming surface (21b) of the sensor chip (20). Therefore, the influence which the disturbance of the fluid resulting from the projection part (40) has on the sensor chip (20) can be suppressed.
特に、請求項6に記載のように、厚さ方向において、突起部(40)は、固定部(31)におけるセンサチップ(20)の搭載面(31a)と反対の面(31b)に対して面一で配置された構成が好ましい。 In particular, as described in claim 6, in the thickness direction, the protrusion (40) is relative to the surface (31b) opposite to the mounting surface (31a) of the sensor chip (20) in the fixing portion (31). A configuration in which they are arranged flush is preferable.
これによれば、突起部(40)の一面が、支持部材(30)における固定部(31)の裏面(31b)と面一であるため、突起部(40)がセンサチップ(20)の流量検出部形成面(21b)から離れた位置に配置されて、流体の乱れがセンサチップ(20)に与える影響を抑制しつつ、突起部(40)を含む支持部材(30)の形状を簡素化することができる。 According to this, since one surface of the protruding portion (40) is flush with the back surface (31b) of the fixing portion (31) in the support member (30), the protruding portion (40) has a flow rate of the sensor chip (20). The support member (30) including the protrusion (40) is simplified while suppressing the influence of the fluid disturbance on the sensor chip (20), being arranged at a position away from the detection part forming surface (21b). can do.
請求項7に記載のように、突起部(40)は、支持部材(30)と同一の材料を用いて形成された構造が良い。 As described in claim 7, the protrusion (40) is preferably formed using the same material as the support member (30).
これによれば、支持部材(30)とともに突起部(40)を一体的に形成することができる。また、製造工程を別にした場合においても、支持部材(30)と突起部(40)の線膨張係数に差が生じないので、流量センサ部(12)周辺の温度変化に対して、熱応力を生じない。したがって、支持部材(30)と突起部(40)の接続信頼性を、両者の材料が異なる場合に比べて高くすることができる。 According to this, a projection part (40) can be integrally formed with a support member (30). Even when the manufacturing process is different, there is no difference in the linear expansion coefficient between the support member (30) and the protrusion (40), so that the thermal stress is applied to the temperature change around the flow rate sensor (12). Does not occur. Therefore, the connection reliability between the support member (30) and the protrusion (40) can be increased as compared with the case where the materials of the two are different.
請求項8に記載のように、突起部(40)は、ヤング率が支持部材(30)よりも大きい材料を用いて形成された構造が良い。 As described in claim 8, the protrusion (40) is preferably formed using a material having a Young's modulus larger than that of the support member (30).
このように、突起部(40)に支持部材(30)よりもヤング率の大きい材料を用いた場合、流量検出装置全体としてヤング率は増加する。ここで、共振周波数は、ヤング率の平方根と比例の関係にある。よって、突起部(40)の材料を変更しない構造に比べて、流量検出装置全体として共振周波数が大きくなる。このため、外部から受ける振動に起因する共振によって生じる流量検出の異常や、流量検出装置の破壊が起こりにくくなる。 Thus, when a material having a Young's modulus greater than that of the support member (30) is used for the protrusion (40), the Young's modulus increases as a whole of the flow rate detection device. Here, the resonance frequency is proportional to the square root of Young's modulus. Therefore, compared with the structure which does not change the material of a protrusion part (40), the resonant frequency becomes large as the whole flow volume detection apparatus. For this reason, abnormalities in flow rate detection caused by resonance caused by vibrations received from the outside and destruction of the flow rate detection device are less likely to occur.
請求項9に記載のように、流路部材(11)は内壁面に凹部(11c)を有し、突起部(40)は、凹部(11c)に挿入配置されつつ接着固定された構成が良い。 As described in claim 9, the flow path member (11) has a recess (11c) on the inner wall surface, and the protrusion (40) is preferably bonded and fixed while being inserted and disposed in the recess (11c). .
これによれば、両持ち支持構造を安定化させつつ、製造工程を簡素化することができる。 According to this, the manufacturing process can be simplified while stabilizing the both-end supported structure.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の各図相互において、互いに同一もしくは均等である部分に、同一符号を付与する。また、通常時の流体の流れ方向を単に流体の流れ方向と示し、上流側とは通常時における上流側、下流側とは通常時における下流側を指す。そして、逆流とは、下流側から上流側への流れを指す。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same reference numerals are given to the same or equivalent parts. Further, the fluid flow direction at normal time is simply referred to as fluid flow direction, and the upstream side indicates the upstream side at normal time and the downstream side indicates the downstream side at normal time. The reverse flow refers to a flow from the downstream side to the upstream side.
(第1実施形態)
本実施形態に係る流量検出装置は、流体との伝熱を利用して、流体の流量を検出するものである。本実施形態では、その一例として、車両の内燃機関(図示せず)に吸入される空気流(吸気流)の流量を検出するために、図1に示すように、その一部が吸気管100内に突出するように、プラグイン方式によって着脱可能に取り付けられた流量検出装置10の例を示す。
(First embodiment)
The flow rate detection device according to the present embodiment detects the flow rate of a fluid using heat transfer with the fluid. In the present embodiment, as an example, in order to detect the flow rate of the air flow (intake flow) sucked into the internal combustion engine (not shown) of the vehicle, a part of the
この流量検出装置10は、流路を構成する流路部材11と、流量センサ部12とを備えている。流路部材11は、メイン流路110を形成する吸気管100に開けられた取り付け孔より、吸気管100内のメイン流路110に挿入配置されている。また、流路部材11は、メイン流路110を流れる空気の一部を取り込むバイパス流路11aと、このバイパス流路11aを流れる空気の一部を取り込むサブバイパス流路11bと、を有する。
The flow
流量センサ部12は、このサブバイパス流路11bを流れる空気の流量を検出するために、流路部材11を貫通して、その内壁面から内部のサブバイパス流路11bに突出し、流路部材11に両持ち支持されている。すなわち、流量センサ部12は、サブバイパス流路11bの流体の流れ方向に垂直な断面を2分割している。なお、サブバイパス流路11bが、特許請求の範囲に記載の流路部材の流路に相当する。
In order to detect the flow rate of the air flowing through the
図2に示すように、流量センサ部12は、センサチップ20と、該センサチップ20を支持するとともに、流体を整流する効果を発揮する支持部材30と、この支持部材30から突起し、流路部材11と支持部材30とを連結する突起部40と、を備える。
As shown in FIG. 2, the
センサチップ20は、図3に示すように、シリコンなどからなる基板21と、この基板21のメンブレン21aに形成された流量検出部22を有している。本実施形態では、平面長方形の基板21(センサチップ20)を採用しており、センサチップ20の短手方向(単に、短手方向と示す)が流体の流れに沿う方向となっている。
As shown in FIG. 3, the
なお、基板21の一面21b側において、基板21の裏面21cに開口する凹部21dの形成された部分が、薄肉のメンブレン21aとなっている。このメンブレン21aは、センサチップ20の長手方向(単に、長手方向と示す)において、流路部材11の内壁面に遠い一端側に形成されている。以下、基板21の一面21bを流量検出部形成面21bと示す。
In addition, on the one
流量検出部22は、図3に示すように、通電により発熱するヒータ抵抗23と、ヒータ抵抗23に対して上流側に配置される上流側測温抵抗24uと、ヒータ抵抗23に対して下流側に配置される下流側測温抵抗24dと、を少なくとも有する。ヒータ抵抗23は、流体の流れ方向において、メンブレン21aの中心に位置しており、測温抵抗24u,24dは、メンブレン21aにおいて、ヒータ抵抗23を間に挟むように、ヒータ抵抗23に対して対称位置に設けられている。
As shown in FIG. 3, the flow
なお、本実施形態の流量検出部22は、上流側と下流側に、それぞれ1つの測温抵抗24u,24dを有するが、周知のブリッジ回路を構成するように、上流側と下流側に、それぞれ2つの測温抵抗24u,24dを有する構成としても良い。また、ヒータ抵抗23の通電状態を制御すべく、周知の傍熱抵抗、温度計測抵抗などをさらに有する構成としても良い。
The flow
このように構成されるセンサチップ20では、流路部材11内のサブバイパス流路11bを流れる流体の流速が大きくなると、ヒータ抵抗23の伝熱が上流側へは小さく、下流側へは大きくなり、上流側の測温抵抗24uと下流側の測温抵抗24dの抵抗値差が大きくなる。逆に、流路部材11内の流体の流速が小さくなると、ヒータ抵抗23の伝熱が上下流で均一傾向となるため、上流側の測温抵抗24uと下流側の測温抵抗24dの抵抗値差が小さくなる。
In the
このように、センサチップ20は、ヒータ抵抗23の発熱により流路部材11における流体の流れ方向に温度分布を形成し、この温度分布に基づいて吸気量を示す信号を、図示しない外部出力端子から出力する。そして、センサチップ20から出力される信号は、例えば内燃機関を制御するための電子制御装置(ECU)に入力され、ECUは、この信号に基づいて吸気量を把握するとともに、吸気量に基づく燃料噴射制御等の各種の制御処理を実行するようになっている。
Thus, the
また、センサチップ20は、図4に示すように、流量検出部形成面21bの裏面21cを搭載面とするとともに、裏面21cにおいてメンブレン21aと長手方向で離れた端部付近を固定位置として、支持部材30の固定部31に接着固定されている。
In addition, as shown in FIG. 4, the
支持部材30は、その一部が、流路部材11の内壁面から内部のサブバイパス流路11bに突出して配置されている。そして、サブバイパス流路11bに配置される部分として、センサチップ20を支持する固定部31と、固定部31に連結されて流量検出部22のために流体を整流する効果を発揮する整流部32を有する。
A part of the
支持部材30の構成材料は特に限定されるものではない。例えば、合成樹脂やセラミックなどを採用することができる。本実施形態では、エポキシ樹脂やポリフェニレンサルファイド樹脂などの合成樹脂を用いて成形されている。
The constituent material of the
固定部31は、支持部材30のうち、開口部21dを含むセンサチップ20(基板21)の裏面21cと対向する部分である。本実施形態において、固定部31は、図5に示すように、厚さが全域でほぼ均一の平板状を有している。
The fixing
整流部32は、図2に示すように、センサチップ20の上流側側面20uに対向配置される上流側整流部33と、センサチップ20の下流側側面20dに対向配置される下流側整流部34を少なくとも有する。本実施形態では、さらに、上流側側面20u及び下流側側面20dに垂直な、センサチップ20の突出先端面20eに対向配置される先端側整流部35を有する。
As illustrated in FIG. 2, the rectifying unit 32 includes an
上記したように、整流部32は、流量検出部22のために、流体を整流する効果を発揮するものである。この効果を奏するために、上流側整流部33は、図5に示すように、少なくともセンサチップ20側の端部付近が、固定部31におけるセンサチップ搭載面31aの裏面31bとセンサチップ20の流量検出部形成面21bとの間の距離Dと同等の厚さの部分(以下、厚さ均一部33aと示す)となっている。この厚さ均一部33aの一面は、センサチップ20の流量検出部形成面21bと面一となっており、上記一面の裏面は、固定部31の裏面31bと面一となっている。また、本実施形態では、厚さ均一部33aよりもセンサチップ20から離れた部分が、上流側端部33uに近づくほど厚さの薄いテーパ部33bとなっている。なお、図5では、固定部31と上流側整流部33の境界を点線で示している。また、上流側端部33uは、支持部材30の上流側端部を兼ねる。
As described above, the rectification unit 32 exhibits the effect of rectifying the fluid for the flow
一方、下流側整流部34も、図5に示すように、少なくともセンサチップ20側の端部付近が、固定部31におけるセンサチップ搭載面31aの裏面31bとセンサチップ20の流量検出部形成面21bとの間の距離Dと同等の厚さの部分(以下、厚さ均一部34aと示す)となっている。この厚さ均一部34aの一面は、センサチップ20の流量検出部形成面21bと面一となっており、上記一面の裏面は、固定部31の裏面31bと面一となっている。また、本実施形態では、厚さ均一部34aよりもセンサチップ20から離れた部分が、下流側端部34dに近づくほど下流側ほど厚さの薄いテーパ部34bとなっている。なお、図5では、固定部31と下流側整流部34の境界を点線で示している。また、下流側端部34dは、支持部材30の下流側端部を兼ねる。
On the other hand, as shown in FIG. 5, the downstream
また、先端側整流部35は、固定部31、上流側整流部33、及び下流側整流部34の、各突出先端面に連結されており、図2に示すように、支持部材30全体で平面矩形状をなしている。先端側整流部35のうち、流体の流れ方向において、上流側整流部33の厚さ均一部33aから下流側整流部34の厚さ均一部34aまでの範囲は、これら厚さ均一部33a,34aと同じ厚さDを有する厚さ均一部35aとなっている。厚さ均一部35aの一面は、センサチップ20の流量検出部形成面21bと面一となっており、上記一面の裏面は、固定部31の裏面31bと面一となっている。また、各整流部33,34のテーパ部33b,34bに対応する部分は、テーパ部33b,34b同様の形状を有するテーパ部(図示略)となっている。また、先端側整流部35において、固定部31、上流側整流部33、及び下流側整流部34の、各突出先端面と反対の面は、自由端である開放面35eとなっている。この開放面35eは、支持部材30の突出先端面を兼ねる。
Moreover, the front end
このように構成される支持部材30には、柱状の突起部40が接続されている。この突起部40は、流路部材11に片持ち支持された支持部材30(センサチップ20を含む)を、両持ち支持構造とすべく、支持部材30と流路部材11とを連結するものである。また、突起部40は、その厚さが、固定部31におけるセンサチップ搭載面31aの裏面31bとセンサチップ20の流量検出部形成面21bとの間の距離D(整流部32の厚さ均一部33a,34a,35aの厚さ)よりも薄くなっている。本実施形態では、突起部40の厚さが、図4及び図5に示すように、固定部31やセンサチップ20の厚さよりも薄くなっている。なお、図5では、参考位置として、突起部40を二点鎖線で示している。
A
突起部40の構成材料は、特に限定されるものではない。本実施形態では、突起部40が、支持部材30と同一の材料(合成樹脂)を用いて支持部材30と一体的に形成されている。換言すれば、支持部材30の一部として突起部40が構成されている。
The constituent material of the
また、突起部40の支持部材30との接続位置も、特に限定されるものではない。本実施形態において、突起部40は、支持部材30における先端側整流部35の開放面35eに接続されており、支持部材30の突出方向に沿って開放面35eから延びている。また、図4に示すように、厚さ方向において、突起部40の一面がセンサチップ20の流量検出部形成面21bと面一となっており、一面の裏面が、流量検出部形成面21bよりも固定部31の裏面31bに近い位置となっている。また、流体の流れ方向において、図2に示すように、突起部40の上流側端部40uは、センサチップ20の上流側側面20uよりも上流側に位置し、下流側端部40dは、センサチップ20の下流側側面20dよりも下流側に位置している。
Further, the connection position of the
また、突起部40の形状も特に限定されるものではない。本実施形態では、流れ方向において中心付近が厚さ一定、端部付近が整流部32同様テーパ形状となっている。そして、厚さ一定の部分の厚さが、固定部31におけるセンサチップ搭載面31aの裏面31bとセンサチップ20の流量検出部形成面21bとの間の距離D(整流部32の厚さ均一部33a,34a,35aの厚さ)よりも薄くなっている。
Further, the shape of the
また、突起部40の流路部材11への接続状態も特に限定されるものではない。本実施形態では、流路部材11における支持部材30の固定部位と対向する部分に設けられ、内部にフルオロシリコーンなどのフッ素系ゴムの接着剤が充填された凹部11cに、突起部40の一部が挿入されて、流路部材11と接着固定されている。
Moreover, the connection state of the
なお、図4に示す符号36は、支持部材30のうち、ターミナル37や図示しない回路チップを被覆するモールド部である。符号38は、センサチップ20とターミナル37とを電気的に接続するボンディングワイヤであり、ボンディングワイヤ38と、センサチップ20及びターミナル37のワイヤ接続部位は、保護ゲル39により一体的に封止されている。
In addition, the code |
次に、本実施形態に係る流量検出装置10の作用効果を説明する。
Next, the function and effect of the flow
本実施形態では、図2に示すように、支持部材30が、整流部32として、上流側整流部33と下流側整流部34を備える。このため、センサチップ20の流量検出部22上を流れる流体を、これら整流部33,34によって整流することができる。これにより、流量検出の精度を向上することができる。
In the present embodiment, as illustrated in FIG. 2, the
さらに、本実施形態では、支持部材30が、整流部32として、先端側整流部35を備える。このため、上記の整流効果を、先端側整流部35が無い場合に比べて高めることができる。また、センサチップ20が整流部32に3方を囲まれる形状になるため、支持部材30(固定部)に対して、センサチップ20の位置決めが容易になる。
Further, in the present embodiment, the
また、本実施形態では、支持部材30から突出する突起部40により、センサチップ20を含む支持部材30と、流路部材11とが連結されている。すなわち、突起部40により、流量センサ部12が流路部材11に両持ち支持されている。これによって、突起部40を持たない片持ち支持構造の場合よりも、流量センサ部12の共振周波数を高くすることができる。このように、共振周波数を、外部の振動の周波数帯域よりも高くすることで、共振による流量検出の異常や、流量検出装置10の破壊を生じにくくすることができる。
In the present embodiment, the
また、上記したように、突起部40の厚さは、固定部31におけるセンサチップ搭載面31aの裏面31bとセンサチップ20の流量検出部形成面21bとの間の距離D(整流部32の厚さ均一部33a,34a,35aの厚さ)よりも薄くなっている。これにより、流路11bの流体の流れ方向に垂直な断面の、流量センサ部12が占める面積を、従来構造よりも小さくし、流体の流れが流量センサ部12によって阻害されにくくすることができる。したがって、流れの阻害によって生じる流量検出精度の低下を抑制することができる。
Further, as described above, the thickness of the
本実施形態では、突起部40は、支持部材30と同一の合成樹脂材料を用いて、同一の成形工程で形成される。このため、突起部40が別工程で形成される場合に比べて工程数を削減することができる。また、突起部40と支持部材30が同一の材料で形成されるため、線膨張係数差に基づく熱応力が生じず、流量センサ部12の温度に対する接続信頼性を、突起部40の材料が支持部材30と異なる場合に比べて高くすることができる。
In the present embodiment, the
また、本実施形態では、突起部40が流路部材11の凹部11cに挿入された状態で接着固定されている。凹部11cは、流路部材11における支持部材30の固定部位と対向する部分に設けられており、凹部11cに接着剤を配置した状態で、流量センサ部12を流路部材11内のサブバイパス流路11bに突出させるとともに、突起部40を凹部11cに配置することができる。このため、製造工程を簡素化することができる。また、突起部40が流路部材11に接着固定されるため、接続信頼性を向上することができる。
In the present embodiment, the
(変形例)
本実施形態では、突起部40の先端が接着固定される例を示した。しかしながら、流路部材11に対する突起部40の固定構造は、上記例に限定されるものではない。例えば図6及び図7に示すように、流路部材11に凹部11cを設けず、突起部40が流路部材11に直接圧接されても良い。これによれば、突起部40が流路部材11と接点を持つことにより、突起部40と流路部材11が接着されている構造と同様に、流量センサ部12の共振周波数を、片持ち支持構造の場合よりも高くしつつ、接着固定に比べて、製造工程を簡素化することができる。
(Modification)
In the present embodiment, an example in which the tip of the
また、本実施形態では、支持部材30の構成材料として合成樹脂の例を示したが、センサチップ20との接続信頼性を向上する目的で、センサチップ20の基板21を形成するシリコンと線膨張係数が近いセラミックを用いても良い。
In the present embodiment, the example of the synthetic resin is shown as the constituent material of the
また、本実施形態では、突起部40が支持部材30と同一材料を用いて同一工程で形成される例を示した。しかしながら、突起部40は、支持部材30と別体で形成された後に接続されても良い。また、支持部材30と別の材料で形成されても良い。
Further, in the present embodiment, the example in which the
例えば突起部40を、支持部材30よりもヤング率の大きい別の材料で形成すると、流量センサ部12全体としてヤング率は増加する。ここで、共振周波数は、ヤング率の平方根と比例の関係にある。よって、突起部40の材料が支持部材30と同一の構造に比べて、流量センサ部12全体として共振周波数が大きくなる。すなわち、突起部40の材料の選択によって、流量センサ部12の共振周波数を、自由に調整することができる。外部から受ける振動の周波数帯域より、流量センサ部12の共振周波数を大きくすることにより、外部から受ける振動に起因する共振によって生じる流量検出の異常や、流量検出装置10の破壊が起こりにくくなる。
For example, when the
(第2実施形態)
第1実施形態において、突起部40の上流側端部40uは、センサチップ20の上流側側面20uよりも上流側に位置し、下流側端部40dは、センサチップ20の下流側側面20dよりも下流側に位置する例を示した(図2参照)。これに対し、本実施形態では、図8に示すように、突起部40の上流側端部40uが、流れ方向において、センサチップ20の下流側測温抵抗24dよりも下流側に位置するように、突起部40が設けられていることを特徴とする。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, the
図8に示す例では、突起部40の上流側端部40uは、センサチップ20の下流側測温抵抗24dよりも下流側に位置し、下流側端部40dは、支持部材30の下流側端部34dよりも上流側に位置している。
In the example shown in FIG. 8, the
このように、本実施形態では、突起部40の上流側端部40uが、流体の流れ方向において、センサチップ20の下流側測温抵抗24dよりも下流側に位置している。このため、突起部40により、流体の流れに乱れが生じても、この乱れが上流側に位置する下流側測温抵抗24dなどの流量検出部22に作用しにくい。したがって、突起部40に起因する流体の乱れがセンサチップ20に与える影響を抑制することができる。
Thus, in the present embodiment, the
(変形例)
なお、本実施形態において、突起部40の上流側端部40uは、センサチップ20の下流側測温抵抗24dよりも下流側に位置し、下流側端部40dは、支持部材30の下流側端部34dよりも上流側に位置する例を示した。しかしながら、突起部40の下流側端部40dの位置は、上記例に限定されるものではない。例えば、突起部40の下流側端部40dは、支持部材30の下流側端部34dよりも下流側に位置していても良い。より好ましくは、図9に示すように、突起部40の下流側端部40dが、支持部材30の下流側端部34dと面一となるように、突起部40が設けられると良い。これによれば、突起部40の下流側端部40dと支持部材30の下流側端部34dとの間に段差がある構造に比べて、流体が逆流した場合に生じる流れの乱れを、抑制することができる。
(Modification)
In the present embodiment, the
(第3実施形態)
第1実施形態では、厚さ方向において、突起部40の一面がセンサチップ20の流量検出部形成面21bと面一である例を示した(図2参照)。これに対し、本実施形態では、図10に示すように、厚さ方向において、突起部40が、センサチップ20の流量検出部形成面21bよりも裏面側の部分で、支持部材30に接続されている点を特徴とする。
(Third embodiment)
In the first embodiment, an example in which one surface of the
図10に示す例では、突起部40が、センサチップ20の流量検出部形成面21bと固定部31の裏面31bとの間に位置している。
In the example shown in FIG. 10, the
このように、本実施形態では、厚さ方向において、突起部40が、センサチップ20の流量検出部形成面21bよりも裏面側の部分で、支持部材30に接続されている。これにより、流れを乱す原因の一つである突起部40が、センサチップ20の流量検出部形成面21bから離れた位置に配置されることになる。したがって、突起部40に起因する流体の乱れがセンサチップ20に与える影響を抑制することができる。
As described above, in the present embodiment, the
(変形例)
なお、本実施形態では、厚さ方向において、突起部40が、センサチップ20の流量検出部形成面21bと固定部31の裏面31bとの間に位置する例を示した。しかしながら、突起部40の接続位置は、上記例に限定されるものではない。厚さ方向において、流量センサ部12のセンサチップ20側を上側、固定部31側を下側と称するとすると、突起部40の一部が、固定部31の裏面31bよりも下側に位置していてもよい。より好ましくは、図11に示すように、厚さ方向において、突起部40の一面(下側の面)が、支持部材30における固定部31の裏面31bと面一となるように、突起部40が設けられることが好ましい。これによれば、突起部40がセンサチップ20の流量検出部形成面21bから離れた位置に配置されて、流体の乱れがセンサチップ20に与える影響を抑制しつつ、突起部40を含む支持部材30の形状を簡素化することができる。
(Modification)
In the present embodiment, the example in which the protruding
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。 The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
上記の各実施形態においては、流路部材11内のサブバイパス流路11bに流量センサ部12が設置される例を示した。しかしながら、流量センサ部12が配置される流路部材11及び流路11bについては、上記例に限定されるものではない。例えば、流量センサ部12が吸気管100に直接挿入されて、両持ち支持されても良い。この場合、突起部40が吸気管100と接続されれば良い。すなわち、流量センサ部12は、メイン流路110の流体の流れ方向に垂直な断面を2分割した構造でも良い。
In each of the above embodiments, an example in which the flow
また、上記の各実施形態においては、支持部材30から突起する突起部40として、突出方向に直交する断面が一定の柱状の例を示した。しかしながら、突起部40の形状としては、上記例に限定されるものではない。例えば、図12及び図13に示すように、底面を支持部材30の開放面35eと共有する円錐状としても良い。また、半球状としても良い。
Further, in each of the above embodiments, the
また、上記の各実施形態において、突起部40の上流側端部40uは、支持部材30の上流側端部33uよりも下流側に配置されている例を示した。しかしながら、突起部40の上流側端部40uは、支持部材30の上流側端部33uよりも上流側に配置されても良い。
Further, in each of the above-described embodiments, the example in which the
また、上記の各実施形態では、厚さ方向において、突起部40は、センサチップ20の流量検出部形成面21bと面一、あるいは、流量検出部形成面21bよりも下側に位置する例を示した。しかしながら、突起部40の一部が、センサチップ20の流量検出部形成面21bよりも上側に配置されても良い。
Further, in each of the above embodiments, in the thickness direction, the protruding
また、上記の各実施形態において、突起部40が、先端側整流部35に接続された例を示した。しかしながら、突起部40の接続位置は、上記例に限定されるものではなく、支持部材30の一部であれば良い。例えば、突起部40は、固定部31、上流側整流部33あるいは下流側整流部34の少なくとも一つと接続された構成としても良い。また、突起部40は、支持部材30の突出先端面ではなく、固定部31の裏面31b、上流側整流部33の上流側端部33uあるいは下流側整流部34の下流側端部34dなどに接続された構成としても良い。
Further, in each of the embodiments described above, an example in which the
10・・・流量測定装置
11・・・流路部材
11b・・・サブバイパス流路(流路)
11c・・・凹部
12・・・流量センサ部
20・・・センサチップ
22・・・流量検出部
23・・・ヒータ抵抗
24u・・・上流側測温抵抗
24d・・・下流側測温抵抗
30・・・支持部材
31・・・固定部
33・・・上流側整流部
34・・・下流側整流部
35・・・先端側整流部
40・・・突起部
10 ... Flow
11c: Recess 12:
Claims (9)
一部が前記流路部材(11)の内壁面から前記流路(11b)に突出して配置されるとともに、前記流路部材(11)に両持ち支持されて前記流路(11b)の流体の流れ方向に垂直な断面を分割する流量センサ部(12)と、を備える流量検出装置であって、
前記流量センサ部(12)は、
基板(21)の一面(21b)側に、ヒータ抵抗(23)と、該ヒータ抵抗(23)の上流側及び下流側にそれぞれ位置する測温抵抗(24u、24d)とを有する流量検出部(22)が設けられ、該流量検出部(22)が前記流路(11b)に配置されたセンサチップ(20)と、
前記流れ方向に垂直な方向において前記流路部材(11)の内壁面から流路(11b)に突出し、該突出方向と前記流れ方向とに垂直な厚さ方向において、前記センサチップ(20)が流量検出部形成面(21b)と反対の面(21c)を搭載面として固定される固定部(31)と、該固定部(31)に接続されるとともに前記センサチップ(20)の側面に対向配置され、少なくとも前記流量検出部(22)に対して上流側に位置する上流側整流部(33)と下流側に位置する下流側整流部(34)を有する整流部(32)と、を備えた支持部材(30)と、
前記支持部材(30)から突起し、前記流路部材(11)に接続されて前記支持部材(30)とともに前記流路(11b)の流体の流れ方向に垂直な断面を分割する突起部(40)と、を有し、
前記厚さ方向において、前記突起部(40)の厚さは、前記センサチップ(20)の流量検出部形成面(21b)と前記固定部(31)におけるセンサチップ(20)の搭載面(31a)の裏面(31b)との間の距離(D)よりも薄くなっていることを特徴とする流量検出装置。 A flow path member (11) through which a fluid flows in an internal flow path (11b);
A part of the flow passage member (11) is disposed so as to protrude from the inner wall surface of the flow passage member (11) to the flow passage (11b) and is supported at both ends by the flow passage member (11). A flow rate sensor device (12) for dividing a cross section perpendicular to the flow direction,
The flow sensor unit (12)
On the one surface (21b) side of the substrate (21), a flow rate detector (23) having a heater resistor (23) and temperature measuring resistors (24u, 24d) respectively located upstream and downstream of the heater resistor (23). 22), the sensor chip (20) in which the flow rate detector (22) is disposed in the flow path (11b),
The sensor chip (20) protrudes from the inner wall surface of the flow path member (11) to the flow path (11b) in a direction perpendicular to the flow direction, and in the thickness direction perpendicular to the protrusion direction and the flow direction. A fixed portion (31) fixed with the surface (21c) opposite to the flow rate detecting portion forming surface (21b) as a mounting surface, and connected to the fixed portion (31) and facing the side surface of the sensor chip (20) And a rectifying unit (32) having at least an upstream rectifying unit (33) positioned upstream from the flow rate detecting unit (22) and a downstream rectifying unit (34) positioned downstream. A support member (30),
A protrusion (40) protruding from the support member (30) and connected to the flow path member (11) and dividing a cross section perpendicular to the fluid flow direction of the flow path (11b) together with the support member (30). ) And
In the thickness direction, the thickness of the protrusion (40) is such that the flow rate detection part forming surface (21b) of the sensor chip (20) and the mounting surface (31a) of the sensor chip (20) in the fixing part (31). ) Is smaller than the distance (D) between the back surface (31b) and the flow rate detection device.
前記突起部(40)は、前記先端側整流部(35)に接続されていることを特徴とする請求項1に記載の流量検出装置。 The rectifying unit (32) is a tip side rectifying unit disposed opposite to a protruding tip surface (20e) perpendicular to the upstream side surface (20u) and the downstream side surface (20d) of the side surfaces of the sensor chip (20). (35)
The flow rate detection device according to claim 1, wherein the protrusion (40) is connected to the tip-side rectification unit (35).
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20140805 |