JP2017083316A - 熱式流量計 - Google Patents

Abstract

【課題】カバーを取り付けた状態でも導体と回路配線との間の接続確認が可能な熱式流量計を得ること。
【解決手段】本発明の熱式流量計３００は、回路パッケージ４００が設けられたハウジング３０２と、ハウジング３０２に取り付けられる表カバー３０３と、表カバー３０３のハウジング３０２に対向する対向面に配置されて回路パッケージ４００のリードフレーム４０１に接続される導体５０１を有しており、表カバー３０３に導体５０１の一部を露出させる露出部３２１を設けたことを特徴とする。
【選択図】図１０

Description

本発明は、熱式流量計に関する。

主通路を流れる被計測気体の質量流量を計測する装置として熱式流量計がある。熱式流量計は、主通路である配管内を流れる被計測気体の一部を副通路に取り込み、流量検出部に導く構造となっている。流量検出部には、ホットワイヤーやシリコンエレメント等が配置され、ホットワイヤーやシリコンエレメント等が気流によって冷却され、電気抵抗値が変化することを利用して配管内の質量流量が計測される。

特許文献１には、流量検出部に汚損物が付着するのを避ける汚損対策の観点から、バイパス通路に静電気散逸領域を設けて、汚損物の電荷を取り除く熱式流量計の技術が提案されている（特許文献１）。特許文献１に示す熱式流量計は、カバー全体が導体で構成されており、そのカバーをハウジングに取り付けることによって、導体をハウジングの回路配線に接続する構造を有している。

US2013/0061684

例えばカバーを絶縁体で構成し、カバーの内側に導体を別体に設けて、ハウジングにカバーを取り付けて導体を回路配線に接続する構造とした場合、導体は、カバーとハウジングの間に挟まれており、ハウジングにカバーを取り付けた状態では導体と回路配線との接続状態を確認することができない。
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、カバーを取り付けた状態でも導体と回路配線との間の接続確認が可能な熱式流量計を得ることである。

上記した課題を解決する本発明の熱式流量計は、回路配線が設けられたハウジングと、該ハウジングに取り付けられるカバーと、該カバーの前記ハウジングに対向する対向面に配置されて前記回路配線に接続される導体と、を有する熱式流量計であって、前記カバーに前記導体の一部を露出させる露出部を設けたことを特徴とする。

本発明によれば、ハウジングにカバーを取り付けた状態で導体が回路基板に接続されているか否かを確認することができる。なお、上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

内燃機関制御システムに本発明に係る熱式流量計を使用した一実施例を示すシステム図である。 本発明に係る熱式流量計の外観を示す正面図。 本発明に係る熱式流量計の外観を示す左側面図。 本発明に係る熱式流量計の外観を示す背面図。 本発明に係る熱式流量計の外観を示す右側面図。 本発明に係る熱式流量計から表カバーおよび裏カバーを取り外したハウジングの状態を示す正面図。 本発明に係る熱式流量計から表カバーおよび裏カバーを取り外したハウジングの状態を示す背面図。 表カバーの対向面を示す図。 図４ＡのＩＶＢ−ＩＶＢ線断面図。 図４ＡのＩＶＣ−ＩＶＣ線断面図。 裏カバーの対向面を示す図。 図５ＡのＶＢ−ＶＢ線断面図。 図２ＡのＶＩＡ−ＶＩＡ線断面図。 図６ＡのＶＩＢを拡大して示す図。 図２ＡのＶＩＣ−ＶＩＣ線断面図。 図２ＡのＶＩＤ−ＶＩＤ線断面図。 リードフレームと導体との接続方法を説明する図。 回路パッケージの表面を示す図。 リードフレームの具体的な構成例を示す図。 導体とリードフレームとの接続状態を断面で示す概念図。

次に、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

図１は、電子燃料噴射方式の内燃機関制御システムに、本発明に係る熱式流量計を使用した一実施例を示すシステム図である。エンジンシリンダ１１２とエンジンピストン１１４を備える内燃機関１１０の動作に基づき、吸入空気が被計測気体３０としてエアクリーナ１２２から吸入され、主通路１２４である例えば吸気管、スロットルボディ１２６、吸気マニホールド１２８を介してエンジンシリンダ１１２の燃焼室に導かれる。前記燃焼室に導かれる吸入空気である被計測気体３０の流量は本発明に係る熱式流量計３００で計測され、計測された流量に基づいて燃料噴射弁１５２より燃料が供給され、吸入空気である被計測気体３０と共に混合気の状態で燃焼室に導かれる。なお、本実施例では、燃料噴射弁１５２は内燃機関の吸気ポートに設けられ、吸気ポートに噴射された燃料が吸入空気である被計測気体３０と共に混合気を成形し、吸気弁１１６を介して燃焼室に導かれ、燃焼して機械エネルギを発生する。

燃焼室に導かれた燃料および空気は、燃料と空気の混合状態を成しており、点火プラグ１５４の火花着火により、爆発的に燃焼し、機械エネルギを発生する。燃焼後の気体は排気弁１１８から排気管に導かれ、排気２４として排気管から車外に排出される。前記燃焼室に導かれる吸入空気である被計測気体３０の流量は、アクセルペダルの操作に基づいてその開度が変化するスロットルバルブ１３２により制御される。前記燃焼室に導かれる吸入空気の流量に基づいて燃料供給量が制御され、運転者はスロットルバルブ１３２の開度を制御して前記燃焼室に導かれる吸入空気の流量を制御することにより、内燃機関が発生する機械エネルギを制御することができる。

エアクリーナ１２２から取り込まれ主通路１２４を流れる吸入空気である被計測気体３０の流量および温度が、熱式流量計３００により計測され、熱式流量計３００から吸入空気の流量および温度を表す電気信号が制御装置２００に入力される。また、スロットルバルブ１３２の開度を計測するスロットル角度センサ１４４の出力が制御装置２００に入力され、さらに内燃機関のエンジンピストン１１４や吸気弁１１６や排気弁１１８の位置や状態、さらに内燃機関の回転速度を計測するために、回転角度センサ１４６の出力が、制御装置２００に入力される。排気２４の状態から燃料量と空気量との混合比の状態を計測するために、酸素センサ１４８の出力が制御装置２００に入力される。

制御装置２００は、熱式流量計３００の出力である吸入空気の流量、および回転角度センサ１４６の出力に基づき計測された内燃機関の回転速度、に基づいて燃料噴射量や点火時期を演算する。これら演算結果に基づいて、燃料噴射弁１５２から供給される燃料量、また点火プラグ１５４により点火される点火時期が制御される。燃料供給量や点火時期は、実際にはさらに熱式流量計３００で計測される吸気温度やスロットル角度の変化状態、エンジン回転速度の変化状態、酸素センサ１４８で計測された空燃比の状態に基づいて、きめ細かく制御されている。制御装置２００はさらに内燃機関のアイドル運転状態において、スロットルバルブ１３２をバイパスする空気量をアイドルエアコントロールバルブ１５６により制御し、アイドル運転状態での内燃機関の回転速度を制御する。

図２は、熱式流量計３００の外観を示している。図２Ａは熱式流量計３００の正面図、図２Ｂは左側面図、図２Ｃは背面図、図２Ｄは右側面図である。熱式流量計３００は、ハウジング３０２を備えている。ハウジング３０２は、吸気管に挿入されて主通路１２４（図１を参照）に配置される。ハウジング３０２の基端部には、吸気管に固定するためのフランジ３０５と、吸気管外部に露出するコネクタ（外部接続部）３０６が設けられている。

ハウジング３０２は、フランジ３０５を吸気管に固定することにより片持ち状に支持され、主通路１２４を流れる被計測気体の主流れ方向に垂直な方向に沿って延びるように配置される。ハウジング３０２には、主通路１２４を流れる被計測気体３０を取り込むための副通路が設けられており、その副通路内に被計測気体３０の流量を検出するための流量検出部４５１が配置されている。

ハウジング３０２の先端側でかつ主流れ方向上流側の位置には、吸入空気などの被計測気体３０の一部を副通路３０７（図３Ｂを参照）に取り込むための入口３１１が設けられている。そして、先端側でかつ主流れ方向下流側の位置には、副通路から被計測気体３０を主通路１２４に戻すための第１出口３１２と第２出口３１３が設けられている。第１出口３１２と第２出口３１３は、図２Ｄに示すように、ハウジング３０２の厚み方向に横並びに配置されている。

入口３１１が、ハウジング３０２の先端側に設けられることにより、主通路の内壁面から離れた中央部に近い部分の気体を副通路に取り込むことができる。したがって、主通路の内壁面の温度の影響を受け難くなり、気体の流量や温度の計測精度の低下を抑制できる。

主通路の内壁面近傍では流体抵抗が大きく、主通路の平均的な流速に比べ、流速が低くなるが、本実施例の熱式流量計３００では、フランジ３０５から主通路の中央に向かって延びる薄くて長いハウジング３０２の先端側に入口３１１が設けられているので、主通路中央部の流速の速い気体を副通路に取り込むことができる。また、副通路の第１出口３１２と第２出口３１３もハウジング３０２の先端側に設けられているので、副通路内を流れた気体を流速の速い主通路中央部に戻すことができる。

ハウジング３０２は、正面に略長方形の幅広面を有するのに対して、側面が狭い（厚さが薄い）形状を成している。ハウジング３０２は、主通路を流れる被計測気体の主流れ方向に沿って正面と背面が配置され、主流れ方向に対向するように側面が配置される。これにより、熱式流量計３００は、被計測気体３０に対しては流体抵抗を小さくして、十分な長さの副通路を備えることができる。

すなわち、本実施例の熱式流量計は、主通路１２４を流れる被計測気体３０の流れ方向と直交する直交面に投影されるハウジングの形状が、前記の直交面上で第１の方向５０に定義される長さ寸法と、前記の直交面上で第１の方向５０（図２Ｂ参照）に対して垂直な第２の方向５１に定義される厚み寸法とを有し、厚み寸法が長さ寸法よりも小さい形状を成している。

ハウジング３０２には、被計測気体３０の温度を計測するための温度検出部４５２が設けられている。ハウジング３０２は、長手方向中央部で且つ被計測気体の主流れ方向上流側の位置において、下流側に向かって窪んだ形状を有しており、温度検出部４５２は、その窪んだ位置に設けられている。温度検出部４５２は、ハウジング３０２の上流側外壁から主流れ方向上流側に向かって突出する形状を成している。

図３は熱式流量計３００から表カバー３０３および裏カバー３０４を取り外したハウジング３０２の状態を示している。図３Ａはハウジング３０２の正面図、図３Ｂは背面図である。

ハウジング３０２の内部には、主通路１２４を流れる被計測気体３０の流量を計測するための流量検出部４５１や主通路１２４を流れる被計測気体３０の温度を計測するための温度検出部４５２等を備える回路パッケージ４００が一体にモールド成形されている（図３Ａ参照）。

そして、ハウジング３０２には、副通路３０７を構成するための副通路溝が形成されている。本実施例では、ハウジング３０２の表裏両面に副通路溝が凹設されており、表カバー３０３及び裏カバー３０４をハウジング３０２の表面及び裏面にかぶせることにより、副通路３０７が完成する構成になっている。かかる構造とすることで、ハウジング３０２の成形時（樹脂モールド工程）にハウジング３０２の両面に設けられる金型を使用して、表側副通路溝３３０と裏側副通路溝３３１の両方をハウジング３０２の一部として全てを成形することが可能となる。

副通路溝は、ハウジング３０２の裏面に形成された裏側副通路溝３３１と、ハウジング３０２の表面に形成された表側副通路溝３３０とからなる。裏側副通路溝３３１は、第１溝部３３２と、第１溝部３３２の途中で分岐する第２溝部３３３を有している。

第１溝部３３２は、ハウジング３０２の先端部で被計測気体３０の主流れ方向に沿うように一直線状に延在して、ハウジング３０２の入口３１１に一端が連通し、ハウジング３０２の第１出口３１２に他端が連通している。第１溝部３３２は、入口３１１から略一定の断面形状で延在する直線部３３２Ａと、直線部３３２Ａから第１出口３１２に向かって移行するに従って溝幅が漸次狭くなる絞り部３３２Ｂとを有している。

第１溝部３３２の直線部３３２Ａには、複数の凸条部３３５が設けられている。凸条部３３５は、直線部３３２Ａの底壁面３３２ｂにおいて、第１溝部３３２の溝幅方向に所定間隔をおいて複数が並ぶように設けられており、直線部３３２Ａに沿って入口３１１から絞り部３３２Ｂまでの間に亘って延在している。凸条部３３５は、断面が台形形状を有しており、両側の側面が斜めに傾いている。したがって、水滴が付着した場合に、水滴の接触角を大きくして水滴の高さを低くすることができ、濡れ性を高くして、上流側から下流側に向かって素早く流すことができる。したがって、水滴が第１溝部３３２に付着した場合に、第１溝部３３２から第２溝部３３３に流れ込むのを効果的に防ぐことができ、外部に迅速に排出させることができる。

第２溝部３３３は、第１溝部３３２の直線部３３２Ａから分岐してカーブしながらハウジング３０２の基端側に向かって進み、ハウジング３０２の長手方向中央部に設けられている計測用流路３４１に連通する。第２溝部３３３は、第１溝部３３２を構成する一対の側壁面のうち、ハウジング３０２の基端側に位置する側壁面３３２ａに上流端が連通しており、底壁面３３３ａが第１溝部３３２の直線部３３２Ａの底壁面３３２ｂと面一に連続している。

ハウジング３０２の第１溝部３３２の底壁面３３２ｂと第２溝部３３３の底壁面３３３ａとの境界部分に沿って段差３３４が設けられている。段差３３４は、第１溝部３３２の側壁面３３２ａと第２溝部３３３の内周側の側壁面３３３ｂとの交点から第１溝部３３２の側壁面３３２ａと第２溝部３３３の外周側の側壁面３３３ｃとの交点までを直線で結ぶライン上に形成されている。

段差３３４は、第１溝部３３２の直線部３３２Ａの底壁面３３２ｂに付着した水滴が、被計測気体３０によって押し流されて第２溝部３３３側に向かって移動してきた場合に、段差３３４によって水滴を堰き止めることができ、第１溝部３３２の底壁面３３２ｂから第２溝部３３３の底壁面３３３ａに流れ込むのを防ぐことができる。したがって、水滴が通路壁面を伝って第１溝部３３２から第２溝部３３３に侵入するのを防ぐことができ、流量検出部４５１を水から保護することができる。

第２溝部３３３のカーブ内側の側壁面３３３ｂには、凹部３３３ｅが凹設されており、第２溝部３３３に侵入した水を取り込み、裏カバー３０４において凹部３３３ｅに対向する位置に穿設されている排水孔３７６（図２Ｃ参照）から外部に排出させることができる。

計測用流路３４１は、ハウジング３０２を表側から裏側まで厚さ方向に貫通して形成されており、回路パッケージ４００の流路露出部４３０が突出して配置されている。第２溝部３３３は、回路パッケージ４００の流路露出部４３０よりも副通路上流側で計測用流路３４１に連通している。

第２溝部３３３は、計測用流路３４１に向かって進むにつれて溝深さが深くなる形状を有しており、特に計測用流路３４１の手前で急激に深くなる急傾斜部３３３ｄを有している。急傾斜部３３３ｄは、計測用流路３４１において、回路パッケージ４００の流路露出部４３０が有する表面４３１と裏面４３２のうち、流量検出部４５１が設けられている表面４３１側に被計測気体３０の気体を通過させ、裏面４３２側には被計測気体３０に含まれる塵埃などの異物を通過させる。

被計測気体３０は、裏側副通路溝３３１内を流れるにつれてハウジング３０２の表側（図３Ｂで図の奥側）の方向に徐々に移動する。そして、質量の小さい空気の一部は、急傾斜部３３３ｄに沿って移動し、計測用流路３４１において流路露出部４３０の表面４３１（図３Ａ参照）の方を流れる。一方、質量の大きい異物は遠心力によって急激な進路変更が困難なため、急傾斜部３３３ｄに沿って流れることができず、計測用流路３４１において流路露出部４３０の裏面４３２（図３Ｂ参照）の方を流れる。

流量検出部４５１は、回路パッケージ４００の流路露出部４３０の表面４３１に設けられている。流量検出部４５１では、流路露出部４３０の表面４３１の方に流れた被計測気体３０との間で熱伝達面を介して熱伝達が行われ、流量が計測される。

被計測気体３０は、回路パッケージ４００の流路露出部４３０の表面４３１側と裏面４３２側を通過すると、計測用流路３４１の副通路下流側から表側副通路溝３３０に流れ込み、表側副通路溝３３０内を流れて第２出口３１３から主通路１２４に排出される。

表側副通路溝３３０は、図３Ａに示すように、計測用流路３４１の副通路下流側に一端が連通し、ハウジング３０２の先端側に形成された第２出口３１３に他端が連通する。表側副通路溝３３０は、ハウジング３０２の先端側に移行するに従って漸次主流れ方向下流側に向かって進むようにカーブし、ハウジング３０２の先端部で被計測気体３０の主流れ方向下流側に向かって直線上に延びて、第２出口３１３に向かって溝幅が漸次狭くなる形状を有している。

この実施例では、裏側副通路溝３３１で構成される流路は曲線を描きながらハウジング３０２の先端側からフランジ３０５側である基端側に向かい、最もフランジ３０５に接近した位置では、副通路３０７を流れる被計測気体３０は主通路１２４の主流れ方向に対して逆方向の流れとなり、この逆方向の流れの部分でハウジング３０２の裏面側に設けられた裏側副通路が、表面側に設けられた表側副通路につながる。

計測用流路３４１は、回路パッケージ４００の流路露出部４３０によって、表面４３１側の空間と裏面４３２側の空間に分けられており、ハウジング３０２によって分けられてはいない。即ち、計測用流路３４１は、ハウジング３０２の表面と裏面とを貫通して形成されており、この一つの空間に回路パッケージ４００が片持ち状に突出して配置されている。このような構成とすることで、１回の樹脂モールド工程でハウジング３０２の表裏両面に副通路溝を成形でき、また両面の副通路溝を繋ぐ構造を合わせて成形することが可能となる。尚、回路パッケージ４００はハウジング３０２の固定部３５１、３５２、３５３に樹脂モールドにより埋設して固定されている。

また、上記した構成によれば、ハウジング３０２の樹脂モールド成形と同時に、回路パッケージ４００をハウジング３０２にインサートして実装することができる。なお、回路パッケージ４００よりも上流側の通路上流側と下流側の通路下流側のどちらか一方をハウジング３０２の幅方向に貫通した構成とすることで、裏側副通路溝３３１と表側副通路溝３３０とをつなぐ副通路形状を１回の樹脂モールド工程で成形することも可能である。

ハウジング３０２の表側副通路は、表側副通路溝３３０を表カバー３０３で閉塞することによって形成され、表側副通路溝３３０を構成する一対の側壁面の溝高さ方向上側の側壁上端部と表カバー３０３の対向面とが密着される。そして、ハウジング３０２の裏側副通路は、裏側副通路溝３３１を裏カバー３０４で閉塞することによって形成され、裏側副通路溝３３１を構成する一対の側壁面の溝高さ方向上側の側壁上端部と裏カバー３０４の対向面とが密着される。

図３Ａ及び図３Ｂに示すように、ハウジング３０２には、フランジ３０５と副通路溝が形成された部分との間に回路室となる空洞部３４２が形成されている。空洞部３４２は、ハウジング３０２を厚さ方向に貫通することによって形成されており、本実施例では、ハウジング３０２の固定部３５２によってフランジ側の空洞部３４２Ａと副通路側の空洞部３４２Ｂの２つに分けられている。

空洞部３４２Ａでは、回路パッケージ４００のアウターリード(接続端子）４１２とコネクタ３０６の外部端子の内端３０６ａとが、スポット溶接あるいはレーザ溶接などにより、互いに電気的に接続されている。空洞部３４２Ｂには、導電性の中間部材５５１が設けられている。中間部材５５１は、表カバー３０３をハウジング３０２に取り付けることによって、表カバー３０３の導体５０１と回路パッケージ４００のリードフレーム４０１との間に介在されて互いを電気的に接続する。空洞部３４２は、表カバー３０３と裏カバー３０４をハウジング３０２に取り付けることによって閉塞され、空洞部３４２の周囲が表カバー３０３と裏カバー３０４とレーザ溶接されて密封される。

図４は表カバーの構成を説明する図、図５は、裏カバーの構成を説明する図である。図４Ａは、表カバーの対向面を示す図、図４Ｂは、図４ＡのＩＶＢ−ＩＶＢ線断面図、図４Ｃは、図４ＡのＩＶＣ−ＩＶＣ線断面図である。図５Ａは、裏カバーの対向面を示す図、図５Ｂは、図５ＡのＶＢ−ＶＢ線断面図である。

表カバー３０３や裏カバー３０４は、薄い板状であり、広い冷却面を備える形状を成している。このため熱式流量計３００は、空気抵抗が低減され、さらに主通路１２４を流れる被計測気体により冷却されやすい効果を有している。

表カバー３０３は、ハウジング３０２の表面を覆う大きさを有している。表カバー３０３の対向面には、ハウジング３０２の表側副通路溝３３０を閉塞する第５領域３６１と、ハウジング３０２の計測用流路３４１の表側を閉塞する第６領域３６２と、空洞部３４２の表側を閉塞する第７領域３６３が形成されている。第７領域３６３は、空洞部３４２のうち、ハウジング３０２のフランジ３０５側の空洞部３４２Ａを閉塞する領域３６３Ａと、副通路側の空洞部３４２Ｂを閉塞する領域３６３Ｂを有している。

そして、第５領域３６１と第６領域３６２の周囲に沿って、ハウジング３０２の表側副通路溝３３０の側壁上端部が入り込む凹部３６１ａが凹設されている。また、第７領域３６３の周囲に沿って、空洞部３４２の表側外周端部が入り込む凹部３６３ａが凹設されている。そして、表カバー３０３の対向面には、回路パッケージ４００の流路露出部４３０の先端とハウジング３０２の計測用流路３４１との間の隙間に挿入される凸部３６２ａが設けられている。

表カバー３０３は、表カバー３０３の対向面をハウジング３０２の表面に対向させて、凹部３６１ａに入り込んだハウジング３０２の表側副通路溝３３０の側壁上端部との間でレーザ溶接され、また、凹部３６３ａに入り込んだハウジング３０２の空洞部３４２の周囲との間でレーザ溶接されて、ハウジング３０２との間が密着固定される。

表カバー３０３には、導体５０１が設けられている。導体５０１は、被計測気体に含まれている塵埃等の異物が帯電して流量検出部４５１やその周囲に付着しないように、除電するためのものであり、例えばアルミニウム合金などの導電性を有する金属部品によって構成されている。本実施例では、導体５０１は、金属板をプレス加工することによって構成されており、表カバー３０３にインサート成形されている。

導体５０１は、表カバー３０３の第６領域３６２に配置される平板部５０２と、平板部５０２から延出して先端が第７領域３６３に配置される腕部５０３を有している。平板部５０２は、表カバー３０３の対向面に少なくとも一部が露出して、ハウジング３０２の計測用流路３４１において回路パッケージ４００の流路露出部４３０の表面４３１のうち少なくとも流量検出部４５１に対向する位置に対向配置される。平板部５０２は、流量検出部４５１との間を通過する被計測気体３０の流速を速めるために、被計測気体３０の流れ方向中央が山形に突出した凸部５０２ｃを有している。そして、図４Ｃに示すように、平板部５０２の副通路上流側の上流端部５０２ａと副通路下流側の下流端部５０２ｂは、それぞれ表カバー３０３に没入して（没入部）、表カバー３０３の対向面の第６領域３６２と面一に連続するように一部が露出して設けられている。腕部５０３は、先端で折曲されて突出する爪部５０４を有している。爪部５０４は、表カバー３０３をハウジング３０２に取り付けた状態で、中間部材５５１の先端に当接する。

裏カバー３０４は、ハウジング３０２の裏面を覆う大きさを有している。裏カバー３０４の対向面には、ハウジング３０２の裏側副通路溝３３１の第１溝部３３２を閉塞する第１領域３７１Ａと、第２溝部３３３を閉塞する第２領域３７１Ｂと、ハウジング３０２の計測用流路３４１の裏側を閉塞する第３領域３７２と、空洞部３４２の裏側を閉塞する第４領域３７３が形成されている。第４領域３７３は、空洞部３４２のうち、ハウジング３０２のフランジ３０５側の空洞部３４２Ａを閉塞する領域３７３Ａと、副通路側の空洞部３４２Ｂを閉塞する領域３７３Ｂを有している。そして、第１領域３７１Ａ、第２領域３７１Ｂ、第３領域３７２の周囲に沿って、ハウジング３０２の裏側副通路溝３３１の側壁上端部が入り込む凹部３７１ａが凹設されている。また、第４領域３７３の周囲には、空洞部３４２の裏側外周端部が入り込む凹部３７３ａが凹設されている。

裏カバー３０４の第１領域３７１Ａと第２領域３７１Ｂとの境界部分には、段差３７５が設けられている。段差３７５は、第１領域３７１Ａに付着した水滴が、被計測気体３０によって押し流されて第２領域３７１Ｂ側に向かって移動してきた場合に、水滴を堰き止めることができる。したがって、第１領域３７１Ａから第２領域３７１Ｂに流れ込むのを防いで、流量検出部４５１を水から保護することができる。

裏カバー３０４の第１領域３７１Ａには、複数の凸条部３７７が設けられている。凸条部３７７は、第１領域３７１Ａの長手方向に沿って延在し、短手方向に所定間隔をおいて複数が並ぶように設けられている。凸条部３７７は、段差３７５と同様の断面が台形形状を有しており、両側の側面が斜めに傾いている。したがって、水滴が付着した場合に、水滴の接触角を大きくして水滴の高さを低くすることができ、濡れ性を高くして、付着した水滴を上流側から下流側に向かって素早く流すことができる。したがって、水滴が第１領域３７１Ａから第２領域３７１Ｂに流れ込むのを効果的に防ぐことができ、外部に迅速に排出させることができる。

裏カバー３０４には、副通路３０７に連通する排水孔３７６が穿設されている。排水孔３７６は、ハウジング３０２に裏カバー３０４を取り付けた状態でハウジング３０２の凹部３３３ｅを閉塞する位置に貫通して形成されており、第２溝部３３３の凹部３３３ｅに取り込まれた水をハウジング３０２の外部に排出させることができる。

裏カバー３０４の対向面には、回路パッケージ４００の流路露出部４３０の先端とハウジング３０２の計測用流路３４１との間の隙間に挿入される凸部３７２ａが設けられている。凸部３７２ａは、表カバー３０３の凸部３６２ａと協働して、回路パッケージ４００の流路露出部４３０の先端とハウジング３０２の計測用流路３４１との間の隙間を埋める。

表カバー３０３と裏カバー３０４は、ハウジング３０２の表面と裏面にそれぞれ取り付けられて表側副通路溝３３０及び裏側副通路溝３３１との協働により副通路３０７を形成する。副通路３０７は、入口３１１から第１出口３１２まで一直線状に延びる第１通路と、第１通路の途中で分岐してカーブしながら流量検出部４５１に向かう第２通路とを有する。

表カバー３０３に設けられている導体５０１は、表カバー３０３をハウジング３０２に取り付けることによって、中間部材５５１を介して回路パッケージ４００のリードフレーム４０１に導電接続される。したがって、導体５０１をグランドに接続した導電回路を構成することができ、導体５０１が配置されている被計測気体３０が通過する場所である副通路３０７内の流量検出部４５１や近傍の構成物の除電を行うことができる。したがって、被計測気体３０に含まれている微粒子などの異物が帯電して流量検出部４５１等に強固に付着するのを防ぎ、汚損による検出性能の劣化を防止できる。

図６Ａは、図２ＡのＶＩＡ−ＶＩＡ線断面図、図６Ｂは、図６ＡのＶＩＢを拡大して示す図、図６Ｃは、図２ＡのＶＩＣ−ＶＩＣ線断面図、図６Ｄは、図２ＡのＶＩＤ−ＶＩＤ線断面図である。

回路パッケージ４００は、リードフレーム４０１と、リードフレーム４０１に搭載された回路部品とを、熱硬化性の樹脂材４０３で一体にモールドすることにより構成されている。本実施例では、回路部品として、図９に示すように、ＬＳＩ４５３、コンデンサチップ４５４、流量検出部４５１や温度検出部４５２のセンサエレメントがリードフレーム４０１に搭載されている。

回路パッケージ４００は、縦長の平板形状を有しており（図８を参照）、ハウジング３０２にモールドされることにより、流路露出部４３０が副通路３０７内に突出し、流路露出部４３０の表面４３１と裏面４３２が副通路３０７内における被計測気体３０の流れ方向に沿って平行に配置される。回路パッケージ４００の一方の長辺部には、突起部４３３が設けられており、突起部４３３の先端に温度検出部４５２が設けられている。突起部４３３は、回路パッケージ４００の平面に沿って突出しており、ハウジング３０２の上流側外壁３１７を貫通して温度検出部４５２をハウジング３０２の外部に露出する位置に配置させている。

図８に示すように、回路パッケージ４００の他方側の長辺部には、リードフレーム４０１の一部が樹脂材４０３から露出するリード露出部４０５が設けられている。リード露出部４０５は、回路パッケージ４００の端部の樹脂材４０３を切り欠くことによって構成されており、リードフレーム４０１の表面と裏面に設けられている。リード露出部４０５は、本実施例では、回路パッケージ４００を樹脂材４０３でモールドする際に、リードフレーム４０１の表面と裏面の両方に金型を当てて挟み込み、リード露出部４０５への樹脂の流入を阻止することによって形成される。

リードフレーム４０１のリード露出部４０５は、中間部材５５１を介して導体５０１によって押圧されている。中間部材５５１は、例えば導電性ゴムなどの導電性を有する弾性部材からなり、リードフレーム４０１のリード露出部４０５に当接されている。中間部材５５１は、ハウジング３０２の空洞部３４２Ｂ内に配置されており、リードフレーム４０１のリード露出部４０５と表カバー３０３の導体５０１との間を電気的に接続している。中間部材５５１は、導体５０１とリード露出部４０５との間の距離の変化に応じて弾性変形可能な弾性体により構成されている。

中間部材５５１は、図６Ｄに示すように、ハウジング３０２の支持部３４３に基端が支持され、先端がリードフレーム４０１のリード露出部４０５と導体５０１の爪部５０４との間に介在されている。中間部材５５１は、表カバー３０３をハウジング３０２に取り付けることによって、リードフレーム４０１のリード露出部４０５と導体５０１の爪部５０４との間に中間部材５５１の先端が挟まれて弾性変形し、所定の押圧力でリードフレーム４０１のリード露出部４０５に押圧される。

図７は、リードフレームと導体との接続方法を説明する図である。中間部材５５１を支持するハウジング３０２の支持部３４３は、ハウジング３０２の空洞部３４２Ｂに突出して設けられている（図７（１）参照)。支持部３４３には、複数の棒状部材がハウジング３０２の表面側に向かって立設されている。中間部材５５１は、棒状部材の軸方向に沿うようにハウジング３０２の表面側から支持部３４３に向かって押し込まれ、複数の棒状部材の間に基端を挿入し、中央の棒状部材を中間部材５５１の基端の丸穴に嵌入させることによって支持部３４３に支持される（図７(２)を参照）。

そして、ハウジング３０２に表カバー３０３が取り付けられる。図７(３)では、表カバー３０３は省略して図示をせず、表カバー３０３に設けられている導体５０１のみを図示している。中間部材５５１は、表カバー３０３の取り付けにより、導体５０１の爪部５０４と当接し、ハウジング３０２の厚さ方向に押圧されて導体５０１の爪部５０４と回路パッケージ４００のリード露出部４０５との間に挟み込まれ、押圧方向に弾性変形した状態で保持される。中間部材５５１は、導電性ゴムによって構成されているので、導体５０１と回路パッケージ４００のリード露出部４０５との間を電気的に接続することができる。

本実施例によれば、回路パッケージ４００にリード露出部４０５を設けて、表カバー３０３の導体５０１と電気的に接続しているので、回路パッケージ４００内のリードフレーム４０１に対して導体５０１を簡単に接続できる。したがって、導体が配置されている被計測気体が通過する場所である副通路３０７内の流量検出部４５１や近傍の構成物の除電を行うことができ、被計測気体３０に含まれている微粒子などの異物が帯電して流量検出部４５１等に強固に付着するのを防ぎ、汚損による検出性能の劣化を防止できる。

図９は、リードフレームの具体的な構成例を示す図である。

リードフレーム４０１は、ＬＳＩ４５３等の回路部品が実装される実装部４０４と、樹脂材４０３から少なくとも一部が露出して中間部材５５１を介して導体５０１により押圧されるリード露出部４０５とを有している。リード露出部４０５は、実装部４０４に隣接して配置されている。実装部４０４とリード露出部４０５は、リードフレーム４０１のＧＮＤに接続されており、インナーリード４１１からアウターリード４１２を介してコネクタ３０６の外部端子の内端３０６ａと接続されている。

リードフレーム４０１は、実装部４０４とリード露出部４０５との間の少なくとも一部が離間する構成を有している。本実施例では、実装部４０４と、中間部材５５１を介して押圧されるリード露出部４０５の押圧領域４０５ａとの間にスリット４０６が設けられている。

リードフレーム４０１は、スリット４０６によってリードフレーム４０１の実装部４０４とリード露出部４０５との間が離間しているので、中間部材５５１を介してリード露出部４０５の押圧領域４０５ａを押圧したときの応力が実装部４０４の実装領域に作用するのを防ぐことができる。

回路パッケージ４００は、回路配線がパッケージ化されており、導体５０１との導通をとるために、回路パッケージ４００にリードフレーム４０１が露出するリード露出部４０５を設ける必要がある。リードフレーム４０１のリード露出部４０５は、回路パッケージ４００をモールド成形する際に、リードフレーム４０１の一部を金型で上下両側から挟み込むことによって形成されるので、かかる部分には表面と裏面に樹脂材４０３がなく、周囲と比較して特に剛性が低い。したがって、スリット４０６がないと、中間部材５５１を介して導体５０１でリードフレーム４０１のリード露出部４０５の押圧領域４０５ａを押圧した場合に、リード露出部４０５に作用した応力が実装部４０４に伝達されて、実装部４０４に搭載されているＬＳＩ４５３や流量検出部４５１のエレメントの特性に変化を及ぼすおそれがある。

これに対して、本実施例では、リードフレーム４０１にスリット４０６を設けて、リードフレーム４０１の実装部４０４とリード露出部４０５との間を離間させている。したがって、中間部材５５１を介してリードフレーム４０１のリード露出部４０５の押圧領域４０５ａを押圧した場合に、リード露出部４０５に作用した応力をスリット４０６で遮断してリード露出部４０５から実装部４０４に伝達されるのを防ぎ、実装部４０４に実装されているＬＳＩ４５３等の回路部品の特性に影響を与えるのを防ぐことができる。

図１０は、導体とリードフレームとの接続状態を断面で示す概念図である。
導体５０１は、表カバー３０３の対向面に配置されており、表カバー３０３をハウジング３０２に取り付けることによって、中間部材５５１を間に介して回路パッケージ４００のリードフレーム４０１と電気的に接続される。導体５０１は、表カバー３０３とハウジング３０２との間に挟み込まれて、閉じた空間内にて接触接続している。したがって、そのままでは、回路パッケージ４００との導通状態が確保されているか否かを確認することができない。特に、本実施例では、導体５０１とリードフレーム４０１との間に中間部材５５１を介在させて互いを電気的に接続しているので、接点数が多くなっており、例えば部品組立後に全ての接点が確実に接続されていることを確認する作業が必要とされる。そこで、本実施例では、表カバー３０３に導体５０１の一部を露出させる露出部３２１を設けて、部品組立後の導通検査を可能としている。

図１０に示すように、表カバー３０３には、導体５０１の一部を露出させる露出部３２１が設けられている。したがって、露出部３２１を介して表カバー３０３の表面側から対向面側の導体５０１に接触することができ、例えばコネクタ３０６の外部端子の外端３０６ｂと接続することによって、導体５０１と回路パッケージ４００のリード露出部４０５とが電気的に接続されているか否かの導通検査を行うことができる。したがって、表カバー３０３を取り付けた状態でも導体５０１と回路パッケージ４００のリード露出部４０５との間の接続確認が可能となり、部品組立後に外部からの導通検査が可能となる。また、例えばメンテナンス時にも導通検査を行うことができる。

本実施例では、図２Ａ及び図４Ａ及び図４Ｃに示すように、表カバー３０３に、露出部３２１として３つの凹部３２２、３２３、３２４を設けている。凹部３２２、３２３、３２４は、それぞれ表カバー３０３の表面に凹設されており、底面に導体５０１が露出している。凹部３２２は、図４Ｃに示すように、導体５０１の平板部５０２の上流端部５０２ａと対向する位置に設けられており、凹部３２２の底面に上流端部５０２ａが露出している。そして、凹部３２３は、導体５０１の平板部５０２の下流端部５０２ｂと対向する位置に設けられており、凹部３２３の底面に下流端部５０２ｂが露出している。凹部３２４は、図４Ａ及び図６Ｂに示すように、導体５０１の腕部５０３に対向する位置に設けられており、凹部３２４の底面には腕部５０３が露出している。

凹部３２２、３２３、３２４は、導体５０１を表カバー３０３にインサート成形する際に形成することができ、例えば、成形型のキャビティ内で導体５０１に凸部を当接させて表カバー３０３を成形し、型から抜くことによって形成できる。凹部３２３と凹部３２４は、図６Ｃに示すように、底面の一部が導体５０１の平板部５０２の上流端部５０２ａと下流端部５０２ｂに対向する位置に設けられている。平板部５０２の上流端部５０２ａと下流端部５０２ｂは、図４Ｃに示すように、表カバー３０３の第６領域３６２と面一になるように表カバー３０３に没入しているので、凹部３２２、３２３は、表カバー３０３を貫通しておらず、底面が閉じられている。そして、凹部３２４は、導体５０１の腕部５０３によって完全に閉塞されている。したがって、凹部３２２、３２３、３２４を被計測気体３０が通過して主通路１２４と副通路３０７との間を行き来することはなく、流量検出部４５１における検出精度に影響を与えることはない。

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、前記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。さらに、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

３００ 熱式流量計
３０２ ハウジング
３０３ 表カバー（カバー）
３２１ 露出部
３２２、３２３、３２４ 凹部（露出部）
４００ 回路パッケージ
４０１ リードフレーム（回路配線）
４０３ 樹脂材
５０１ 導体
５０２ａ 上流端部（没入部）
５０２ｂ 下流端部（没入部）
５５１ 中間部材

Claims (7)

1. 回路配線が設けられたハウジングと、該ハウジングに取り付けられるカバーと、該カバーの前記ハウジングに対向する対向面に配置されて前記回路配線に接続される導体と、を有する熱式流量計であって、
   前記カバーに前記導体の一部を露出させる露出部を設けたことを特徴とする熱式流量計。
2. 前記導体と前記回路配線との間に介在されて互いを電気的に接続する導電性の中間部材を有することを特徴とする請求項１に記載の熱式流量計。
3. 前記露出部は、前記カバーに設けられた凹部を有し、該凹部の底面に前記導体の少なくとも一部が露出していることを特徴とする請求項２に記載の熱式流量計。
4. 前記凹部は、前記導体をインサート成形する際に形成されたものであることを特徴とする請求項３に記載の熱式流量計。
5. 前記導体は、金属部品によって構成されていることを特徴とする請求項４に記載の熱式流量計。
6. 前記凹部は、前記カバーの表面に凹設されて該凹部の底面の少なくとも一部に前記金属部品が露出していることを特徴とする請求項５に記載の熱式流量計。
7. 前記金属部品は、前記カバーに没入される没入部を有しており、
   前記露出部は、前記没入部に対向する位置に設けられていることを特徴とする請求項６に記載の熱式流量計。

Images