JP2013064716A - 空気流量測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】空気流量測定装置において測定範囲を高流量側に拡大しても、底流の乱れを抑制して薄膜１１の表面の素子の出力を安定させる。
【解決手段】支持部材７の凹部２０の底面２０ａに、薄膜１１と対向する位置よりもＸ軸方向一方側、かつ薄膜１１と対向する位置よりもＹ軸方向一方側の範囲に溝２５を設ける。また、溝２５内における空気の流れ方向がＸ軸方向およびＹ軸方向に対して傾斜するように、かつ、溝２５内に導入された空気が薄膜１１の裏側に向かうように、溝２５を設ける。これにより、底流は、薄膜１１と対向する位置よりもＸ軸方向一方側、かつ、薄膜１１と対向する位置よりもＹ軸方向一方側の領域では、薄膜１１の裏側に向かうように整流される。このため、空気流量測定装置において測定範囲を高流量側に拡大しても、底流の乱れを抑制して薄膜１１の表面の素子の出力を安定させることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、空気の流量を測定する空気流量測定装置に関するものであり、特に、内燃機関に吸入される吸入空気の流量を測定するのに好適に利用することができる空気流量測定装置に係わる。

従来より、発熱体から空気流への伝熱を利用して空気流量を測定する熱式の空気流量測定装置が周知であり、例えば、内燃機関に吸入される吸入空気の流量を測定するために採用されている。また、熱式の空気流量測定装置では、応答性向上および測定精度向上の観点から半導体基板上に発熱体等の素子を設けてセンシング部を構成したものが周知となっている。

この周知の空気流量測定装置は、所定の通路に配置され、通路を流れる空気の流量に応じて電気的な入出力状態を変化させる発熱体等の素子と、矩形の平板として設けられ、裏面から表側に向かって窪む空洞、および空洞の表側を区画する薄膜が形成され、薄膜の表面に素子が搭載された基板と、所定の凹部を有し、基板の表側が通路に露出するように、かつ、基板の長手方向が基板の表側の空気の流れ方向に略直角となるように、基板を凹部に収容して支持する支持部材とを備える。

また、凹部に収容された基板は、支持部材に対して固定する必要があるため、例えば、裏面に接着剤が塗布され、接着剤により凹部の底面に固着している。そして、基板の接着では、基板と支持部材との線膨張差により基板に歪みが生じて素子の特性が変動する虞を低減するため、基板は、例えば、薄膜の長手方向の一方側における裏面のみに接着剤が塗布されて凹部の底面に接着されている（以下、基板を薄膜の一方側における裏面においてのみ凹部の底面に固着して支持する構造を「片持ち構造」と呼ぶことがある。）。

ところで、基板を片持ち構造により支持する場合、基板の裏面と凹部の底面との間に隙間が生じ、通路を流れる空気は、基板の表側ばかりでなく、基板の裏側の隙間にも流れ込む（以下、基板の裏側の隙間における空気の流れを「底流」と呼ぶことがある。）。
そして、底流の乱れは、測定精度低下の要因となるので、底流を安定させる構成や、底流の薄膜裏側の通過を抑制する構成等が、種々、提案されて公知となっている。

例えば、特許文献１の空気流量測定装置によれば、凹部の底面において基板の周縁に対向する部分に溝を設けるとともに溝を部分的に周縁よりも外側に拡大することで、底流の薄膜裏側の通過を抑制し、薄膜表面の素子が底流の悪影響を受ける虞を低減することができるとしている。

しかし、底流の薄膜裏側の通過を抑制するために溝の構成を複雑にする必要があるので、支持部材を複数の部材に分割して組み立てなければならず、部品点数の増加および製造工数の増加によってコストアップになる虞が高い。また、支持部材を構成する各部材の寸法公差等に起因して製品間の特性ばらつきも大きくなる虞が高い。さらに、溝の設定範囲を基板によって覆われない範囲にまで拡大しているので、溝の内、基板に覆われていない領域にダストが溜まる虞がある。このため、ダストの溜まり方に応じて、底流ばかりでなく基板の表側の流れも変動する虞があり、測定に悪影響を与えてしまう。

また、特許文献２の空気流量測定装置によれば、基板に対する接着剤の塗布領域を、薄膜の一方側における裏面ばかりでなく、基板の上流側の側面および上流側の側面に交差する上流側の裏面にまで拡大している。これにより、底流の薄膜裏側の通過を抑制し、薄膜表面の素子が底流の悪影響を受ける虞を低減することができるとしている。

しかし、接着剤の塗布領域を拡大すると基板の歪みが増大するので、素子の特性が変動する虞が高まる。さらに、接着剤の塗布領域を拡大すると塗布状態のばらつきが製品間で大きくなる虞が高いので、基板の歪み方も製品間のばらつきが大きくなり、結果的に、素子の特性のばらつきが製品間で大きくなる虞が高くなる。

また、特許文献３の空気流量測定装置によれば、凹部の底面に設ける溝を、基板の上流側から下流側に貫通するように薄膜の一方側に設けている（例えば、特許文献４の図１、図３〜図６、図８、図９、図１１等参照。）。これにより、底流の薄膜裏側の通過を抑制し、薄膜表面の素子が底流の悪影響を受ける虞を低減することができるとしている。

しかし、特許文献１の空気流量測定装置と同様に、溝の設定範囲を基板によって覆われない範囲まで拡大しているので、溝の内、基板に覆われていない領域にダストが溜まる虞がある。このため、ダストの溜まり方に応じて、底流ばかりでなく基板の表側の流れも変動する虞があり、測定に悪影響を与えてしまう。

これら特許文献１〜３の空気流量測定装置に対し、コストアップ、特性の変動および製品間のばらつき増大、ならびにダストの溜まり等の虞が少ないと考えられる空気流量測定装置が特許文献４に開示されている。
すなわち、特許文献４の空気流量測定装置によれば、凹部の底面に、薄膜とオーバーラップして上流側に広がる溝を設け（例えば、特許文献１の図１０〜図１９参照。）、溝と薄膜とのオーバーラップにより、底流の乱れを抑制してセンシング部からの出力を安定させている。

しかし、空気流量測定装置による測定範囲の高流量側への拡大の要請は極めて高い。そして、流量が高まるほど底流が乱れる虞が高くなるものと考えられるので、測定範囲の高流量側への拡大に対応するべく、更なる改善が望まれている。

特許第３９６７４０２号公報 特開２０１０−２８６３９３号公報 特開２００８−０５８１３１号公報 特開２０１０−２８１８０９号公報

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、空気流量測定装置において測定範囲を高流量側に拡大しても、底流の乱れを抑制して薄膜表面の素子の出力を安定させることにある。

〔請求項１の手段〕
請求項１の手段によれば、空気流量測定装置は、所定の通路に配置され、通路を流れる空気の流量に応じて電気的な入出力状態を変化させる素子と、Ｘ軸方向に平行な２辺およびＸ軸方向に垂直なＹ軸方向に平行な２辺からなる矩形の平板として設けられ、裏面から表側に向かって窪む空洞、および空洞の表側を区画する薄膜が形成され、薄膜の表面に素子が搭載された基板と、所定の凹部を有し、基板の表側が通路に露出するように、かつ、基板の表側の空気の流れ方向がＸ軸方向と非平行となるように、基板を凹部に収容して支持する支持部材とを備える。

また、基板は、薄膜よりもＸ軸方向の一方側における裏面において凹部の底面に固着しており、基板の表側を通る空気は、Ｘ軸方向に平行な２辺の内、Ｙ軸方向に関して薄膜よりも一方側の辺を通過した後、基板の表側を通って表側の空気の流れ方向に関して下流側に向かう。さらに、凹部の底面には、薄膜と対向する位置よりもＸ軸方向の一方側、かつ薄膜と対向する位置よりもＹ軸方向の一方側の範囲に溝が設けられている。そして、溝は、溝内における空気の流れ方向がＸ軸方向およびＹ軸方向に対して傾斜するように、かつ、溝内に導入された空気が薄膜の裏側に向かうように設けられている。

これにより、底流は、薄膜と対向する位置よりもＸ軸方向の一方側、かつ、薄膜と対向する位置よりもＹ軸方向の一方側の領域では、薄膜の裏側に向かうように整流される。このため、空気流量測定装置において測定範囲を高流量側に拡大しても、底流の乱れを抑制して薄膜表面の素子の出力を安定させることができる。

すなわち、薄膜よりもＸ軸方向の一方側の基板裏側の領域は、基板の裏面と凹部の底面との固着領域によりＸ軸方向の一方側が区画されている。これにより、Ｘ軸方向の一方側の領域における底流は、固着領域近傍からＸ軸方向の一方側への進行が阻止され、固着領域近傍に高圧力領域を形成する。このため、Ｘ軸方向の一方側の領域における底流は、他方側に向かって曲がる。また、通路を流れる空気の流量が高くなるほど固着領域近傍の圧力が高くなることから、曲がり方は流量が高いほど急激になる。

そこで、凹部の底面において、薄膜と対向する位置よりもＸ軸方向の一方側、かつ薄膜と対向する位置よりもＹ軸方向の一方側の範囲に溝を設け、さらに、溝内における空気の流れ方向がＸ軸方向およびＹ軸方向に対して傾斜するように、かつ、溝内に導入された空気が薄膜の裏側に向かうように溝を設ける。

これにより、固着領域近傍の底流の曲がりに合わせて底流に対する整流作用を高めることができるので、空気流量測定装置において測定範囲を高流量側に拡大しても、底流の乱れを抑制して薄膜表面の素子の出力を安定させることができる。

〔請求項２の手段〕
請求項２の手段によれば、空洞は、基板の厚さ方向に垂直な断面積が表側ほど小さくなるようにテーパ状の洞壁面により形成されている。そして、溝の下流端は、テーパ状の洞壁面と対向する位置まで突出するとともに、薄膜と対向する位置まで突出していない。
これにより、底流に対する整流作用を顕著に高めることができる。

すなわち、溝の下流端が洞壁面と対向する位置まで突出していない場合、底流は、溝下流端から薄膜の裏側に到達する間に乱れてしまう虞がある。
そこで、溝の下流端を、テーパ状の洞壁面と対向する位置まで突出させるとともに、薄膜と対向する位置まで突出させないようにすることで、底流に対する整流作用を顕著に高めることができる。

〔請求項３の手段〕
請求項３の手段によれば、溝の下流端は、薄膜と対向する位置まで突出している。
これにより、請求項２の手段と同様に底流に対する整流作用を顕著に高めることができる。

〔請求項４の手段〕
請求項４の手段によれば、通路は曲がりを有し、基板は、曲がり、または曲がりの下流側に配置されている。
曲がり、および曲がりの下流側では、曲がりの外周側ほど高圧になりやすいので、Ｘ軸方向の一方側が曲がりの外周側となり、他方側が曲がりの内周側となるように基板を配する場合、底流の曲がり方はより顕著になる。

よって、基板を曲がり、または曲がりの下流側に配置する場合、溝による底流に対する整流作用を極めて効果的に発揮することができる。
なお、熱式の空気流量測定装置では、例えば、脈動を伴う空気の流量を測定する場合、測定方法が熱式であることに起因してマイナス側に測定誤差が発生するので、脈動流測定時のマイナス側の測定誤差を解消するために、曲がりを有するように通路を設ける必要がある。このため、脈動を伴う空気の流量を測定する熱式の空気流量測定装置では、溝による底流に対する整流作用を極めて効果的に発揮することができる。

〔請求項５の手段〕
請求項５の手段によれば、空洞は、基板の厚さ方向に垂直な断面積が表側ほど小さくなるようにテーパ状の洞壁面により形成され、溝の側壁は、少なくとも下流端においてテーパ状の洞壁面と略平行となるように傾斜している。
この手段は、溝による底流に対する整流作用をさらに高めるための追加的な構成を開示するものである。

〔請求項６の手段〕
請求項６の手段によれば、空洞は、基板の厚さ方向に垂直な断面積が表側ほど小さくなるようにテーパ状の洞壁面により形成され、溝は、溝内における空気の流れ方向に垂直な断面がＶ字状を呈する。
この手段は、溝による底流に対する整流作用をさらに高めるための追加的な構成を開示するものである。

〔請求項７の手段〕
請求項７の手段によれば、凹部の底面には、薄膜と対向する位置よりもＸ軸方向の他方側、かつ薄膜と対向する位置よりもＹ軸方向の他方側の範囲に第２の溝が設けられている。そして、第２の溝は、第２の溝内における空気の流れ方向がＸ軸方向およびＹ軸方向に対して傾斜するように、かつ、第２の溝内に導入された空気がＸ軸方向の他方側、かつＹ軸方向の他方側に向かうように設けられている。
この手段は、溝による底流に対する整流作用をさらに高めるための追加的な構成を開示するものである。

〔請求項８の手段〕
請求項８の手段によれば、溝の底面には、溝内における空気の流れ方向に沿うスリットが設けられている。
この手段は、溝による底流に対する整流作用をさらに高めるための追加的な構成を開示するものである。

〔請求項９の手段〕
請求項９の手段によれば、溝の深さは薄膜に近いほど深い。
この手段は、溝による底流に対する整流作用をさらに高めるための追加的な構成を開示するものである。

〔請求項１０の手段〕
請求項１０の手段によれば、溝の幅は薄膜に近いほど広い。
この手段は、溝による底流に対する整流作用をさらに高めるための追加的な構成を開示するものである。

〔請求項１１の手段〕
請求項１１の手段によれば、基板の側面と凹部の側面との間には、基板のＹ軸方向の一方側でＸ軸方向に伸びる第１隙間、および、基板のＸ軸方向の他方側でＹ軸方向に伸びる第２隙間が形成されている。そして、第２隙間のＸ軸方向の幅は、Ｙ軸方向の全範囲において第１隙間のＹ軸方向の幅と同等以上であり、さらに、Ｙ軸方向の全範囲の内、溝の下流端よりもＹ軸方向の他方側の範囲において最大である。
この手段は、溝による底流に対する整流作用をさらに高めるための追加的な構成を開示するものである。

〔請求項１２の手段〕
請求項１２の手段によれば、基板の側面と凹部の側面との間には、基板のＹ軸方向の他方側でＸ軸方向に伸びる第３隙間が形成されている。そして、第３隙間のＹ軸方向の幅は、Ｘ軸方向の全範囲において第１隙間のＹ軸方向の幅と同等以上であり、さらに、Ｘ軸方向の全範囲の内、溝の下流端よりもＸ軸方向の他方側の範囲において最大である。
この手段は、溝による底流に対する整流作用をさらに高めるための追加的な構成を開示するものである。

空気流量測定装置の内部を示す断面図である（実施例１）。 （ａ）、（ｂ）は空気流量測定装置の要部を示す平面図である（実施例１）。 （ａ）は図２（ａ）のＡ−Ａ断面図であり、（ｂ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ断面図である（実施例１）。 （ａ）は図２（ｂ）のＭ−Ｍ断面図であり、（ｂ）は図２（ｂ）のＮ−Ｎ断面図である（実施例１）。 図２（ｂ）のＮ−Ｎ断面図を利用して空気流量測定装置の要部を示す要部断面図である（実施例２）。 図２（ｂ）のＭ−Ｍ断面図を利用して空気流量測定装置の要部を示す要部断面図である（実施例３）。 空気流量測定装置の要部を示す平面図である（実施例４）。 図２（ｂ）のＭ−Ｍ断面図を利用して空気流量測定装置の要部を示す要部断面図である（実施例５）。 図２（ｂ）のＮ−Ｎ断面図を利用して空気流量測定装置の要部を示す要部断面図である（実施例６）。 空気流量測定装置の要部を示す平面図である（実施例７）。 空気流量測定装置の要部を示す平面図である（実施例８）。 空気流量測定装置の要部を示す平面図である（実施例９）。 図２（ｂ）のＭ−Ｍ断面図を利用して空気流量測定装置の要部を示す要部断面図である（変形例）。 （ａ）、（ｂ）は空気流量測定装置の要部を示す平面図である（変形例）。 空気流量測定装置の要部を示す平面図である（変形例）。 空気流量測定装置の要部を示す平面図である（変形例）。

実施形態１の空気流量測定装置は、所定の通路に配置され、通路を流れる空気の流量に応じて電気的な入出力状態を変化させる素子と、Ｘ軸方向に平行な２辺およびＸ軸方向に垂直なＹ軸方向に平行な２辺からなる矩形の平板として設けられ、裏面から表側に向かって窪む空洞、および空洞の表側を区画する薄膜が形成され、薄膜の表面に素子が搭載された基板と、所定の凹部を有し、基板の表側が通路に露出するように、かつ、基板の表側の空気の流れ方向がＸ軸方向と非平行となるように、基板を凹部に収容して支持する支持部材とを備える。

また、基板は、薄膜よりもＸ軸方向の一方側における裏面において凹部の底面に固着しており、基板の表側を通る空気は、Ｘ軸方向に平行な２辺の内、Ｙ軸方向に関して薄膜よりも一方側の辺を通過した後、基板の表側を通って表側の空気の流れ方向に関して下流側に向かう。さらに、凹部の底面には、薄膜と対向する位置よりもＸ軸方向の一方側、かつ薄膜と対向する位置よりもＹ軸方向の一方側の範囲に溝が設けられている。そして、溝は、溝内における空気の流れ方向がＸ軸方向およびＹ軸方向に対して傾斜するように、かつ、溝内に導入された空気が薄膜の裏側に向かうように設けられている。

また、空洞は、基板の厚さ方向に垂直な断面積が表側ほど小さくなるようにテーパ状の洞壁面により形成されている。そして、溝の下流端は、テーパ状の洞壁面と対向する位置まで突出するとともに、薄膜と対向する位置まで突出していない。
さらに、通路は曲がりを有し、基板は、曲がり、または曲がりの下流側に配置されている。

実施形態２の空気流量測定装置によれば、溝の側壁は、少なくとも下流端においてテーパ状の洞壁面と略平行となるように傾斜している。
実施形態３の空気流量測定装置によれば、溝は、溝内における空気の流れ方向に垂直な断面がＶ字状を呈する。

実施形態４の空気流量測定装置によれば、凹部の底面には、薄膜と対向する位置よりもＸ軸方向の他方側、かつ薄膜と対向する位置よりもＹ軸方向の他方側の範囲に第２の溝が設けられている。そして、第２の溝は、第２の溝内における空気の流れ方向がＸ軸方向およびＹ軸方向に対して傾斜するように、かつ、第２の溝内に導入された空気がＸ軸方向の他方側、かつＹ軸方向の他方側に向かうように設けられている。

実施形態５の空気流量測定装置によれば、溝の底面には、溝内における空気の流れ方向に沿うスリットが設けられている。
実施形態６の空気流量測定装置によれば、溝の深さは薄膜に近いほど深い。
実施形態７の空気流量測定装置によれば、溝の幅は薄膜に近いほど広い。

実施形態８の空気流量測定装置によれば、基板の側面と凹部の側面との間には、基板のＹ軸方向の一方側でＸ軸方向に伸びる第１隙間、および、基板のＸ軸方向の他方側でＹ軸方向に伸びる第２隙間が形成されている。そして、第２隙間のＸ軸方向の幅は、Ｙ軸方向の全範囲において第１隙間のＹ軸方向の幅と同等以上であり、さらに、Ｙ軸方向の全範囲の内、溝の下流端よりもＹ軸方向の他方側の範囲において最大である。

実施形態９の空気流量測定装置によれば、基板の側面と凹部の側面との間には、基板のＹ軸方向の他方側でＸ軸方向に伸びる第３隙間が形成されている。そして、第３隙間のＹ軸方向の幅は、Ｘ軸方向の全範囲において第１隙間のＹ軸方向の幅と同等以上であり、さらに、Ｘ軸方向の全範囲の内、溝の下流端よりもＸ軸方向の他方側の範囲において最大である。

〔実施例１の構成〕
実施例１の空気流量測定装置１の構成を、図１〜図４を用いて説明する。
空気流量測定装置１は、発熱体（図示せず）から空気流への伝熱を利用して空気流量を測定する熱式の測定方法を採用するものであり、内燃機関（図示せず）への吸気路２に配置され、吸気路２を流れる吸入空気の一部を取り込んで吸入空気の流量（以下、吸気量と呼ぶことがある。）に応じた電気信号を発生する。

また、空気流量測定装置１は、発生した電気信号に所定の処理を施して別の電子制御ユニット（図示せず）に出力し、別の電子制御ユニットは、空気流量測定装置１から入力された信号に基づいて吸気量を把握するとともに、把握した吸気量に基づいて燃料噴射制御等の各種の制御処理を実行する。

空気流量測定装置１は、取り込んだ空気を通すバイパス流路４を形成する筐体５と、バイパス流路４に配置される発熱体等の素子群（図示せず）と、素子群が搭載される半導体の基板６と、基板６を収容して支持する支持部材７とを備える。

素子群に含まれる各種素子は、バイパス流路４を流れる空気の流量に応じて電気的な入出力状態を変化させるものであり、例えば、基板６上に半導体や金属の蒸着膜として設けられる。
基板６は、矩形の平板として設けられ、裏面から表側に向かって窪む空洞９、空洞９の表側を区画する薄膜１１が形成され、素子群は、薄膜１１の表面に搭載されている。

以下の説明では、基板６の矩形をなす互いに垂直な２辺に関し、一方の辺に平行な方向をＸ軸方向、他方の辺に平行な方向をＹ軸方向とする。また、基板６の表側を通る空気は、Ｘ軸方向に平行な２辺の内、Ｙ軸方向に関して薄膜１１よりも一方側にある辺を通過した後、基板６の表側を通って下流側に向かう。

ここで、バイパス流路４は、吸気路２に対し上流側に向かって開口する吸気の入口１３と、吸気路２に対し下流側に向かって開口する吸気の出口１４と、入口１３から直線的に伸び、吸気路２の流れ方向と同じ方向に向かって空気を直進させる直進路１５と、直進路１５を直進してきた空気を周回させて出口１４に向かわせる周回路１６とを有する。そして、周回路１６は下流側で２つに分岐しており、出口１４は２つ設けられている。なお、直進路１５には、ダストを排出するためのダスト排出路１７が直線的に接続しており、ダスト排出路１７の下流端は、吸気路２に対し下流側に向かって開口するダスト排出口１８をなす。

支持部材７は、基板６を収容する凹部２０を有し、基板６の表側がバイパス流路４に露出するように、かつ、基板６の表側の空気の流れ方向（つまり、バイパス流路４における流れ方向）が基板６のＸ軸方向に略直角となるように、基板６を凹部２０に収容して支持する。また、基板６は、空洞９よりもＸ軸方向の一方側における裏面６ａのみに接着剤２１が塗布されて凹部２０の底面２０ａに接着されており、いわゆる片持ち構造により支持部材７に支持されている。

そして、基板６を片持ち構造によって支持することにより、基板６の裏面６ａと凹部２０の底面２０ａとの間に隙間２２が生じ、バイパス流路４を流れる空気は、基板６の表側ばかりでなく、基板６の裏側の隙間２２にも流れ込み、いわゆる底流を形成する。
なお、実施例１の基板６に関するＸ軸方向は、基板６の長手方向に一致しており、Ｙ軸方向は、基板６の表側の空気の流れ方向に一致している。また、Ｙ軸方向に関し、Ｙ軸方向の一方側は表側の空気の流れ方向の上流側に相当し、Ｙ軸方向の他方側は表側の空気の流れ方向の下流側に相当する。

ここで、素子群、基板６および支持部材７等は、１つのサブアッシー２３として設けられ、サブアッシー２３は、基板６が周回路１６の最も奥側であって直進路１５から最も遠い位置に突出するように筐体５に挿入されている。なお、周回路１６において基板６が突出する位置では、空気の流れは、直進路１５の流れや吸気路２の流れとは逆向きである。

以上により、空気流量測定装置１は、吸気路２に直接的に素子群を配置するのではなくバイパス流路４に配置することで、吸気路２における吸入空気の乱れの影響を直接的に受けることなく、ばらつきの少ない測定値を出力することができる。また、空気流量測定装置１は、曲がりを有する周回路１６等を設けることで、バイパス流路４の流路長をバイパス流路４に取り込まれず吸気路２を直進した場合の流路長よりも長くして、吸気脈動により生じる測定値のマイナス側誤差の解消を図っている。

〔実施例１の特徴〕
実施例１の空気流量測定装置１の特徴を、図１〜図４を用いて説明する。
空気流量測定装置１によれば、凹部２０の底面２０ａには、薄膜１１と対向する位置よりもＸ軸方向の一方側、かつ薄膜１１と対向する位置よりもＹ軸方向の一方側の範囲に溝２５が設けられている。

ここで、凹部２０は、基板６の形状と略一致する形状に設けられ、支持部材７の表面から矩形状に窪んでおり、底面２０ａ、Ｙ軸方向の一方側、他方側の側面２０ｂ、２０ｃ、およびＸ軸方向の他方側の側面２０ｄにより構成されている。そして、基板６の裏面６ａ、Ｙ軸方向の一方側、他方側の側面６ｂ、６ｃ、およびＸ軸方向の他方側の側面６ｄが、それぞれ底面２０ａ、側面２０ｂ、２０ｃ、および側面２０ｄと対向している。

そして、溝２５は、底面２０ａにおいて側面２０ｂと底面２０ａとの交差縁の内、薄膜１１よりもＸ軸方向一方側の位置から、薄膜１１と対向する位置に向かって直線状に設けられ、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に対して傾斜している。これにより、溝２５内における空気の流れは、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に対して傾斜するように、かつ、空洞９（つまり、薄膜１１の裏側）に向かうように整流される。

また、空洞９は、裏側開口２６から表側に向かうほど基板６の厚さ方向に垂直な断面積が小さくなるようにテーパ状の洞壁面９ａにより形成されている。ここで、空洞９および薄膜１１は、基板６の内、Ｘ軸方向他方側に偏った位置であってＹ軸方向に関して中央の位置に設けられている。また、薄膜１１および裏側開口２６は、正方形であって、薄膜１１および裏側開口２６を構成する直交する２辺は、それぞれ、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に平行である。

さらに、薄膜１１および裏側開口２６は、基板６の厚さ方向に関して同心状に並んでおり、テーパ状の洞壁面９ａは、４つの等しい面積の台形面からなる。
そして、溝２５の下流端２５ａは、テーパ状の洞壁面９ａと対向する位置まで突出するように、かつ、薄膜１１と対向する位置まで突出しないように設けられている。

〔実施例１の効果〕
実施例１の空気流量測定装置１によれば、支持部材７の凹部２０の底面２０ａには、薄膜１１と対向する位置よりもＸ軸方向の一方側、かつ薄膜１１と対向する位置よりもＹ軸方向の一方側の範囲に溝２５が設けられている。そして、溝２５は、溝２５内における空気の流れ方向がＸ軸方向およびＹ軸方向に対して傾斜するように、かつ、溝２５内に導入された空気が薄膜１１の裏側に向かうように設けられている。

これにより、底流は、薄膜１１と対向する位置よりもＸ軸方向一方側、かつ、薄膜１１と対向する位置よりもＹ軸方向一方側の領域では、薄膜１１の裏側に向かうように整流される。このため、空気流量測定装置１において測定範囲を高流量側に拡大しても、底流の乱れを抑制して薄膜１１の表面の素子群の出力を安定させることができる。

すなわち、薄膜１１よりもＸ軸方向一方側の基板６の裏側の領域は、基板６の裏面６ａと凹部２０の底面２０ａとを接着する接着剤２１によりＸ軸方向一方側が区画されている。これにより、Ｘ軸方向一方側の領域における底流は、接着剤２１の近傍からＸ軸方向一方側への進行が阻止され、接着剤２１の近傍に高圧力領域を形成する。このため、Ｘ軸方向一方側の領域における底流は、Ｘ軸方向他方側に向かって曲がる。また、バイパス流路４を流れる空気の流量が高くなるほど接着剤２１の近傍の圧力が高くなることから、底流の曲がり方は、バイパス流路４を流れる空気の流量が高いほど急激になる。

そこで、凹部２０の底面２０ａにおいて、薄膜１１と対向する位置よりもＸ軸方向一方側、かつ薄膜１１と対向する位置よりもＹ軸方向一方側の範囲に溝２５を設け、さらに、この溝２５が、溝２５内における空気の流れ方向がＸ軸方向およびＹ軸方向に対して傾斜するように、かつ、溝２５内に導入された空気が薄膜１１の裏側に向かうように設ける。

これにより、接着剤２１の近傍の底流の曲がりに合わせて底流に対する整流作用を高めることができるので、空気流量測定装置１において測定範囲を高流量側に拡大しても、底流の乱れを抑制して薄膜１１の表面の素子群の出力を安定させることができる。

また、溝２５の下流端２５ａは、テーパ状の洞壁面９ａと対向する位置まで突出するとともに、薄膜１１と対向する位置まで突出していない。
これにより、底流に対する整流作用を顕著に高めることができる。

すなわち、溝２５の下流端２５ａが洞壁面９ａと対向する位置まで突出していない場合、底流は、溝２５の下流端２５ａから薄膜１１の裏側に到達する間に乱れてしまう虞がある。
そこで、溝２５の下流端２５ａを、テーパ状の洞壁面９ａと対向する位置まで突出させることで、底流に対する整流作用を顕著に高めることができる。

さらに、バイパス流路４は周回路１６を含んで曲がりを有し、基板６は周回路１６に配置されている。
曲がり、および曲がりの下流側では、曲がりの外周側ほど高圧になりやすい。そして、空気流量測定装置１では、Ｘ軸方向の一方側が曲がりの外周側となり、他方側が曲がりの内周側となるように基板６が配置されているので、底流の曲がり方はより顕著になる。

よって、バイパス流路４の曲がりである周回路１６に基板６を配置する場合、溝２５による底流に対する整流作用を極めて効果的に発揮することができる。
なお、熱式の空気流量測定装置１では、脈動を伴う空気の流量を測定するので、測定方法が熱式であることに起因してマイナス側に測定誤差が発生する。このため、脈動に伴うマイナス側の測定誤差を解消するために、曲がりを有するようにバイパス流路４を設ける必要がある。したがって、空気流量測定装置１では、溝２５による底流に対する整流作用を極めて効果的に発揮することができる。

〔実施例２〕
実施例２の空気流量測定装置１によれば、図５に示すように、溝２５の側壁２５ｃは、少なくとも下流端２５ａにおいてテーパ状の洞壁面９ａと略平行となるように傾斜している。
これにより、溝２５による底流に対する整流作用をさらに高めることができる。

〔実施例３〕
実施例３の空気流量測定装置１によれば、図６に示すように、溝２５は、溝２５内における空気の流れ方向に垂直な断面がＶ字状を呈する。
これにより、溝２５による底流に対する整流作用をさらに高めることができる。

〔実施例４〕
実施例４の空気流量測定装置１によれば、図７に示すように、凹部２０の底面２０ａには、薄膜１１と対向する位置よりもＸ軸方向他方側、かつ薄膜１１と対向する位置よりもＹ軸方向他方側の範囲に第２の溝２８が設けられている。

そして、第２の溝２８は、底面２０ａにおいて、側面２０ｃ、側面２０ｄおよび底面２０ａが交差する位置から、薄膜１１と対向する位置に向かって直線状に設けられ、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に対して傾斜している。これにより、第２の溝２８内における空気の流れは、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に対して傾斜するように、かつ、第２の溝２８内に導入された空気がＸ軸方向他方側、かつＹ軸方向他方側に向かうように整流される。

また、第２の溝２８の上流端２８ａは、テーパ状の洞壁面９ａと対向する位置まで突出するように、かつ、薄膜１１と対向する位置まで突出しないように設けられている。
以上により、溝２５による底流に対する整流作用をさらに高めることができる。

〔実施例５〕
実施例５の空気流量測定装置１によれば、図８に示すように、溝２５の底面２５ｂには、溝２５内における空気の流れ方向に沿うスリット３０が設けられている。
これにより、溝２５による底流に対する整流作用をさらに高めることができる。

〔実施例６〕
実施例６の空気流量測定装置１によれば、図９に示すように、溝２５は、薄膜１１に近いほど深くなるように設けられている。
これにより、溝２５による底流に対する整流作用をさらに高めることができる。

〔実施例７〕
実施例７の空気流量測定装置１によれば、図１０に示すように、溝２５は、薄膜１１に近いほど幅広くなるように設けられている。
これにより、溝２５による底流に対する整流作用をさらに高めることができる。

〔実施例８〕
実施例８の空気流量測定装置１を、図１１を用いて説明する。
まず、基板６のＹ軸方向一方側で、側面６ｂと側面２０ｂとの間に形成されてＸ軸方向に伸びる隙間を第１隙間３２と定義し、基板６のＸ軸方向他方側で、側面６ｄと側面２０ｄとの間に形成されてＹ軸方向に伸びる隙間を第２隙間３３と定義する。また、基板６のＹ軸方向他方側で、側面６ｃと側面２０ｃとの間に形成されてＸ軸方向に伸びる隙間を第３隙間３４と定義する。

そして、第２隙間３３のＸ軸方向の幅３３ｗは、Ｙ軸方向の全範囲において第１隙間３２のＹ軸方向の幅３２ｗと同等以上である。また、幅３３ｗは、Ｙ軸方向の全範囲の内、溝２５の下流端よりもＹ軸方向他方側の範囲において最大となっている。より具体的に、幅３３ｗは、薄膜１１のＹ軸方向他端よりもＹ軸方向一方側の範囲、および、薄膜１１のＹ軸方向他端よりもＹ軸方向他方側の範囲のそれぞれの範囲で略一定である。そして、幅３３ｗは、薄膜１１のＹ軸方向他端よりもＹ軸方向他方側の範囲の方が、薄膜１１のＹ軸方向他端よりもＹ軸方向一方側の範囲に比べて大きい。

これにより、溝２５による底流に対する整流作用をさらに高めることができる。
なお、薄膜１１のＹ軸方向他端よりもＹ軸方向他方側の範囲における幅３３ｗは、第３隙間３４のＹ軸方向の幅３４ｗよりも大きく、この点も、溝２５による底流に対する整流作用にとって有利である。

〔実施例９〕
実施例１１の空気流量測定装置１によれば、図１２に示すように、第３隙間３４のＹ軸方向の幅３４ｗは、Ｘ軸方向の全範囲において第１隙間３２のＹ軸方向の幅３２ｗと同等以上である。また、幅３４ｗは、Ｘ軸方向の全範囲の内、溝２５の下流端よりもＸ軸方向他方側の範囲において最大となっている。より具体的に、幅３４ｗは、薄膜１１のＸ軸方向他端よりもＸ軸方向一方側の範囲、および、薄膜１１のＸ軸方向他端よりもＸ軸方向他方側の範囲のそれぞれの範囲で略一定である。そして、幅３４ｗは、薄膜１１のＸ軸方向他端よりもＸ軸方向他方側の範囲の方が、薄膜１１のＸ軸方向他端よりもＸ軸方向一方側の範囲に比べて大きい。

これにより、溝２５による底流に対する整流作用をさらに高めることができる。
なお、薄膜１１のＸ軸方向他端よりもＸ軸方向他方側の範囲における幅３４ｗは、幅３３ｗよりも大きく、この点も、溝２５による底流に対する整流作用にとって有利である。

〔変形例〕
空気流量測定装置１の態様は、実施例１〜７に限定されず種々の変形例を考えることができる。
例えば、実施例２〜７の空気流量測定装置１によれば、溝２５の整流作用を高めるためにそれぞれが備える追加的構成は実施例１に対して１つであったが、実施例２〜７の追加的構成を、複数、備えるように空気流量測定装置１を構成してもよい。

また、実施例５の空気流量測定装置１によれば、溝２５の底面２５ｂにスリット３０が設けられていたが、図１３に示すように、凹部２０の底面２０ａに複数のスリット３０を設け、これらのスリット３０を溝２５として機能させてもよい。また、単一の溝２５ではなく複数の溝２５を設けてもよい。

また、実施例１〜７の空気流量測定装置１によれば、溝２５の形状は単一の直線状であったが、曲線状に設けてもよく、直線と曲線との組合せにより設けてもよい。
また、実施例１〜７の空気流量測定装置１によれば、素子群、基板６および支持部材７は、筐体５内のバイパス流路４に配置されていたが、例えば、素子群、基板６および支持部材７を吸気路２内に、直接、配置するようにしてもよい。

また、実施例１〜７の空気流量測定装置１によれば、Ｙ軸方向が基板６の表側の空気の流れ方向に一致していたが、例えば、図１４に示すように、Ｘ軸方向およびＹ軸方向を両方とも表側の空気の流れ方向に対して傾斜させてもよい。
また、実施例１〜７の空気流量測定装置１によれば、Ｘ軸方向が基板６の長手方向に一致していたが、基板６の長手方向とは垂直な短手方向にＸ軸方向を一致させて短手方向の一方側における裏面６ａのみに接着剤２１を塗布してもよい。

また、実施例１〜７の空気流量測定装置１によれば、溝２５は、下流端２５ａが薄膜１１と対向する位置まで突出していなかったが、溝２５の下流端２５ａを薄膜１１と対向する位置まで突出させてもよい。

この場合、溝２５の下流端２５ａが突出しすぎると、底流は、薄膜１１の裏側に流れ込みやすくなり、薄膜１１の裏側における流量が高くなって乱れてしまう虞がある。そこで、下流端２５ａを薄膜１１と対向する位置まで突出させる場合、例えば、薄膜１１の中心（薄膜１１がなす正方形における対角線の交点）と対向する位置よりもＸ軸方向他方側、かつＹ軸方向他方側に下流端２５ａを突出させないのが好ましい。

また、実施例８の空気流量測定装置１によれば、幅３３ｗは、薄膜１１のＹ軸方向他端よりもＹ軸方向他方側の範囲の方が、薄膜１１のＹ軸方向他端よりもＹ軸方向一方側の範囲に比べて大きいものであったが、幅３３ｗの態様は実施例８に限定されない。例えば、実施例８の幅３３ｗによれば、薄膜１１のＹ軸方向他端が幅３３ｗの大小の境界となっていたが、溝２５の下流端を幅３３ｗの大小の境界としてもよい。また、図１５に示すように、大小の境界を設けず、幅３３ｗをＹ軸方向の全範囲において幅３２ｗや幅３４Ｗよりも大きくしてもよい。

また、実施例９の空気流量測定装置１によれば、幅３４ｗは、薄膜１１のＸ軸方向他端よりもＸ軸方向他方側の範囲の方が、薄膜１１のＸ軸方向他端よりもＸ軸方向一方側の範囲に比べて大きいものであったが、幅３４ｗの態様は実施例９に限定されない。例えば、実施例９の幅３４ｗによれば、薄膜１１のＸ軸方向他端が幅３４ｗの大小の境界となっていたが、溝２５の下流端を幅３４ｗの大小の境界としてもよい。また、図１６に示すように、大小の境界を設けず、幅３４ｗをＸ軸方向の全範囲において幅３２ｗや幅３３Ｗよりも大きくしてもよい。

１ 空気流量測定装置
４ バイパス流路（通路）
６ 基板
６ａ 裏面（基板の裏面）
７ 支持部材
９ 空洞
９ａ 洞壁面（テーパ状の洞壁面）
１１ 薄膜
２０ 凹部
２０ａ 底面（凹部の底面）
２５ 溝
２５ａ 下流端（溝の下流端）
２５ｂ 底面（溝の底面）
２５ｃ 側壁（溝の側壁）
２８ 第２の溝
３０ スリット
３２ 第１隙間
３２ｗ 幅（第１隙間のＹ軸方向の幅）
３３ 第２隙間
３３ｗ 幅（第２隙間のＸ軸方向の幅）
３４ 第３隙間
３４ｗ 幅（第３隙間のＹ軸方向の幅）

Claims (12)

1. 所定の通路に配置され、この通路を流れる空気の流量に応じて電気的な入出力状態を変化させる素子と、
   Ｘ軸方向に平行な２辺およびこのＸ軸方向に垂直なＹ軸方向に平行な２辺からなる矩形の平板として設けられ、裏面から表側に向かって窪む空洞、およびこの空洞の表側を区画する薄膜が形成され、この薄膜の表面に前記素子が搭載された基板と、
   所定の凹部を有し、前記基板の表側が前記通路に露出するように、かつ、前記基板の表側の空気の流れ方向が前記Ｘ軸方向と非平行となるように、前記基板を前記凹部に収容して支持する支持部材とを備え、
   前記基板は、前記薄膜よりも前記Ｘ軸方向の一方側における裏面において前記凹部の底面に固着しており、
   前記基板の表側を通る空気は、前記Ｘ軸方向に平行な２辺の内、前記Ｙ軸方向に関して前記薄膜よりも一方側の辺を通過した後、前記基板の表側を通って前記表側の空気の流れ方向に関して下流側に向かい、
   前記凹部の底面には、前記薄膜と対向する位置よりも前記Ｘ軸方向の一方側、かつ前記薄膜と対向する位置よりも前記Ｙ軸方向の一方側の範囲に溝が設けられ、
   この溝は、前記溝内における空気の流れ方向が前記Ｘ軸方向および前記Ｙ軸方向に対して傾斜するように、かつ、前記溝内に導入された空気が前記薄膜の裏側に向かうように設けられていることを特徴とする空気流量測定装置。
2. 請求項１に記載の空気流量測定装置において、
   前記空洞は、前記基板の厚さ方向に垂直な断面積が表側ほど小さくなるようにテーパ状の洞壁面により形成され、
   前記溝の下流端は、前記テーパ状の洞壁面と対向する位置まで突出するとともに、前記薄膜と対向する位置まで突出していないことを特徴とする空気流量測定装置。
3. 請求項１に記載の空気流量測定装置において、
   前記溝の下流端は、前記薄膜と対向する位置まで突出していることを特徴とする空気流量測定装置。
4. 請求項１ないし請求項３の内のいずれか１つに記載の空気流量測定装置において、
   前記通路は曲がりを有し、
   前記基板は、前記曲がり、または前記曲がりの下流側に配置されていることを特徴とする空気流量測定装置。
5. 請求項１ないし請求項４の内のいずれか１つに記載の空気流量測定装置において、
   前記空洞は、前記基板の厚さ方向に垂直な断面積が表側ほど小さくなるようにテーパ状の洞壁面により形成され、
   前記溝の側壁は、少なくとも下流端において前記テーパ状の洞壁面と略平行となるように傾斜していることを特徴とする空気流量測定装置。
6. 請求項１ないし請求項５の内のいずれか１つに記載の空気流量測定装置において、
   前記空洞は、前記基板の厚さ方向に垂直な断面積が表側ほど小さくなるようにテーパ状の洞壁面により形成され、
   前記溝は、前記溝内における空気の流れ方向に垂直な断面がＶ字状を呈することを特徴とする空気流量測定装置。
7. 請求項１ないし請求項６の内のいずれか１つに記載の空気流量測定装置において、
   前記凹部の底面には、前記薄膜と対向する位置よりも前記Ｘ軸方向の他方側、かつ前記薄膜と対向する位置よりも前記Ｙ軸方向の他方側の範囲に第２の溝が設けられ、
   この第２の溝は、前記第２の溝内における空気の流れ方向が前記Ｘ軸方向および前記Ｙ軸方向に対して傾斜するように、かつ、前記第２の溝内に導入された空気が前記Ｘ軸方向の他方側、かつ前記Ｙ軸方向の他方側に向かうように設けられていることを特徴とする空気流量測定装置。
8. 請求項１ないし請求項７の内のいずれか１つに記載の空気流量測定装置において、
   前記溝の底面には、前記溝内における空気の流れ方向に沿うスリットが設けられていることを特徴とする空気流量測定装置。
9. 請求項１ないし請求項８の内のいずれか１つに記載の空気流量測定装置において、
   前記溝の深さは前記薄膜に近いほど深いことを特徴とする空気流量測定装置。
10. 請求項１ないし請求項９の内のいずれか１つに記載の空気流量測定装置において、
    前記溝の幅は前記薄膜に近いほど広いことを特徴とする空気流量測定装置。
11. 請求項１ないし請求項１０の内のいずれか１つに記載の空気流量測定装置において、
    前記基板の側面と前記凹部の側面との間には、前記基板の前記Ｙ軸方向の一方側で前記Ｘ軸方向に伸びる第１隙間、および、前記基板の前記Ｘ軸方向の他方側で前記Ｙ軸方向に伸びる第２隙間が形成され、
    前記第２隙間の前記Ｘ軸方向の幅は、前記Ｙ軸方向の全範囲において前記第１隙間の前記Ｙ軸方向の幅と同等以上であり、さらに、前記Ｙ軸方向の全範囲の内、前記溝の下流端よりも前記Ｙ軸方向の他方側の範囲において最大であることを特徴とする空気流量測定装置。
12. 請求項１ないし請求項１１の内のいずれか１つに記載の空気流量測定装置において、
    前記基板の側面と前記凹部の側面との間には、前記基板の前記Ｙ軸方向の一方側で前記Ｘ軸方向に伸びる第１隙間、および、前記基板の前記Ｙ軸方向の他方側で前記Ｘ軸方向に伸びる第３隙間が形成され、
    前記第３隙間の前記Ｙ軸方向の幅は、前記Ｘ軸方向の全範囲において前記第１隙間の前記Ｙ軸方向の幅と同等以上であり、さらに、前記Ｙ軸方向の全範囲の内、前記溝の下流端よりも前記Ｘ軸方向の他方側の範囲において最大であることを特徴とする空気流量測定装置。

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