JP2021173559A - 物理量計測装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】振動による第2搭載部の破損を抑制することができる流量計測装置を提供する。【解決手段】物理量計測装置は、ハウジングと、基板とを備えている。基板は、流量検出素子が搭載された第1搭載部と、温度検出素子54が搭載された第2搭載部55とを有する。第2搭載部55は、片持ち梁構造にてハウジングの計測部27に支持されている。根元側部分553の全域での第2搭載部55の幅は、温度検出素子54の位置での第2搭載部55の幅よりも大きく、根元552に近づくにつれて拡大している。根元側部分553での第1側面63と第2側面64とのそれぞれの全域は、根元552の位置から先端部551側に向かって延びる1つの平坦面で構成されている。【選択図】図7

Description

本発明は、物理量計測装置に関するものである。
特許文献1に開示された物理量計測装置は、ハウジングと、ハウジングに固定された基板とを備える。基板は、空気の流量を検出する流量検出素子が搭載された第1搭載部と、空気の温度を検出する温度検出素子が搭載された第2搭載部とを有する。第2搭載部では、第2搭載部の先端部が自由端となり、第2搭載部の先端部から離れた側の端部がハウジングに固定された固定端となる片持ち梁構造にて、第2搭載部がハウジングに支持されている。
特開2017−75959号公報
上記した従来技術において、第2搭載部の耐振動性能が低い場合、物理量計測装置に振動が与えられたときに、第2搭載部が破損する懸念があることが本発明者によって見出された。振動による第2搭載部の破損を抑制することができる流量計測装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明よれば、
主流路(111)を流れる空気の物理量を計測する物理量計測装置は、
ハウジング(22)と、
ハウジングに固定される基板(23)と、を備え、
基板は、空気の物理量を検出する物理量検出素子(51)が搭載された第1搭載部(53)と、空気の温度を検出する温度検出素子(54)が搭載された第2搭載部(55)とを有し、
第2搭載部は、第2搭載部の先端部(551)が自由端となり、第2搭載部のうち先端部から離れた側の端部がハウジングに固定された固定端となって、ハウジングに支持されており、
第2搭載部のうち固定端となる端部が根元(552)であり、
第2搭載部は、第2搭載部のうち温度検出素子よりも根元側に位置するとともに、根元を含む部分である根元側部分(553)を有し、
第2搭載部は、温度検出素子が搭載された第1表面(61)と、第1表面の反対側の第2表面(62)と、第1表面および第2表面に連なる第1側面(63)と、第1側面の反対側の位置で第1表面および第2表面に連なる第2側面(64)とを有し、
根元側から先端部側に向かう第2搭載部の延伸方向(D1)に対して垂直な方向での第1側面と第2側面との距離が、第2搭載部の幅であり、
根元側部分の全域での第2搭載部の幅は、温度検出素子の位置での第2搭載部の幅よりも大きく、延伸方向で根元に近づくにつれて拡大しており、
根元側部分での第1側面と第2側面とのそれぞれの全域は、根元の位置から先端部側に向かって延びる1つまたは複数の平坦面で構成されている。
これによれば、根元側部分の全域での第2搭載部の幅は、温度検出素子の位置での第2搭載部の幅よりも大きく、延伸方向で根元に近づくにつれて拡大している。このため、第2搭載部の全域での第2搭載部の幅が温度検出素子の位置での第2搭載部の幅と同じ場合と比較して、第2搭載部の耐振動性能を向上させることができる。
さらに、根元側部分での第1側面と第2側面とのそれぞれの全域は、根元の位置から先端部側に向かって延びる1つまたは複数の平坦面で構成されている。このため、根元側部分での第1側面と第2側面とのそれぞれは、直角に近い屈曲部を有していない。よって、根元側部分に直角に近い屈曲部を有する場合に屈曲部で生じる応力集中を回避することができる。これらにより、振動による第2搭載部の破損を抑制することができる。
また、請求項2に記載の発明によれば、
主流路(111)を流れる空気の物理量を計測する物理量計測装置は、
ハウジング(22)と、
ハウジングに固定される基板(23)と、を備え、
基板は、空気の物理量を検出する物理量検出素子(51)が搭載された第1搭載部(53)と、空気の温度を検出する温度検出素子(54)が搭載された第2搭載部(55)とを有し、
第2搭載部は、第2搭載部の先端部(551)が自由端となり、第2搭載部のうち先端部から離れた側の端部がハウジングに固定された固定端となって、ハウジングに支持されており、
第2搭載部のうち固定端となる端部が根元(552)であり、
第2搭載部は、第2搭載部のうち温度検出素子よりも根元側に位置するとともに、根元を含む部分である根元側部分(553)を有し、
第2搭載部は、温度検出素子が搭載された第1表面(61)と、第1表面の反対側の第2表面(62)と、第1表面および第2表面に連なる第1側面(63)と、第1側面の反対側の位置で第1表面および第2表面に連なる第2側面(64)とを有し、
根元側から先端部側に向かう第2搭載部の延伸方向(D1)に対して垂直な方向での第1表面と第2表面との距離が、第2搭載部の厚さであり、
根元側部分の全域での第2搭載部の厚さは、温度検出素子の位置での第2搭載部の厚さよりも大きい。
これによれば、根元側部分の全域での第2搭載部の厚さは、温度検出素子の位置での第2搭載部の厚さよりも大きい。このため、第2搭載部の全域での第2搭載部の厚さが温度検出素子の位置での第2搭載部の厚さと同じ場合と比較して、第2搭載部の耐振動性能を向上させることができる。よって、振動による第2搭載部の破損を抑制することができる。
なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。
第1実施形態の物理量計測装置が適用されるエンジンシステムを示す図である。 吸気管に取り付けられた状態の第1実施形態の物理量計測装置の正面図である。 図2の物理量計測装置の側面図である。 図2の物理量計測装置の側面図である。 図2のV−V断面図である。 図2のVI部の拡大図である。 図3のVII部の拡大図である。 比較例1の物理量計測装置の第2搭載部の拡大図である。 比較例2の物理量計測装置の第2搭載部の拡大図である。 第1実施形態の物理量計測装置の第2搭載部の断面図である。 第1実施形態の物理量計測装置の第2搭載部の断面図である。 第2実施形態の物理量計測装置の第2搭載部およびその周辺部の拡大図であり、図7に対応する図である。 第3実施形態の物理量計測装置の第2搭載部およびその周辺部の拡大図であり、図7に対応する図である。 第4実施形態の物理量計測装置の第2搭載部およびその周辺部の拡大図であり、図7に対応する図である。 第5実施形態の物理量計測装置の第2搭載部およびその周辺部の拡大図であり、図6に対応する図である。 第5実施形態の物理量計測装置の第2搭載部およびその周辺部の拡大図であり、図7に対応する図である。 第6実施形態の物理量計測装置の断面図であり、図5に対応する図である。
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。
(第1実施形態)
図1に示すように、物理量計測装置21は、車両に搭載されるエンジンシステム100の吸気系統に用いられる。まず、このエンジンシステム100について説明する。
エンジンシステム100は、吸気管11、エアクリーナ12、物理量計測装置21、スロットルバルブ13、スロットルセンサ14、インジェクタ15、エンジン16、排気管17および電子制御装置18を備える。なお、吸気とは、エンジン16に吸入される空気のことである。また、排気とは、エンジン16から排出される気体のことである。
吸気管11は、円筒形状に形成されている。吸気管11は、吸気が流れる主流路111を内部に有している。エアクリーナ12は、主流路111を流れる空気に含まれる埃等の異物を除去する。物理量計測装置21は、吸気管11に取り付けられている。物理量計測装置21は、エアクリーナ12とスロットルバルブ13との間の主流路111を流れる空気の流量等の物理量を計測する。スロットルバルブ13は、主流路111の流路面積を調整して、エンジン16に吸入される空気の流量を調整する。スロットルセンサ14は、スロットルバルブ13の開度に応じた検出信号を電子制御装置18に出力する。インジェクタ15は、電子制御装置18からの信号に基づいて、エンジン16の燃焼室161に燃料を噴射する。
エンジン16は、内燃機関である。燃焼室161では、吸気と燃料との混合気が、点火プラグ162によって点火され、燃焼する。この燃焼時の爆発力により、エンジン16のピストン163がシリンダ164内を往復運動する。燃焼室161から排出される排気は、排気管17の内部の排気流路171を流れる。
電子制御装置18は、マイコン等を主体として構成されており、CPU、ROM、RAM、I/Oおよびこれらの構成を接続するバスライン等を備えている。電子制御装置18は、物理量計測装置21によって測定された空気の流量およびスロットルバルブ13の開度等に基づいて、スロットルバルブ13の開度の制御を行う。また、電子制御装置18は、物理量計測装置21によって測定された空気の流量およびスロットルバルブ13の開度等に基づいて、インジェクタ15の燃料噴射量の制御および点火プラグ162の点火タイミングの制御を行う。なお、図1において、電子制御装置18は、ECUと記載されている。
次に、物理量計測装置21の詳細について説明する。図2−図5に示すように、物理量計測装置21は、ハウジング22と、基板23とを備えている。各図中の第1方向D1は、後述するフランジ締結面241に垂直な方向である。各図中の第2方向D2は、主流路111の空気流れに沿う方向である。
図2に示すように、ハウジング22は、吸気管11の側面に接続されている配管延長部112に取り付けられる。この配管延長部112は、円筒状に形成されており、吸気管11の径方向内側から径方向外側に向かう方向に吸気管11の側面から延びている。ハウジング22は、合成樹脂を主として含む樹脂部材で構成されている。ハウジング22は、型に基板23が配置された状態での樹脂成形であるインサート成形によって形成される。
ハウジング22は、フランジ部24と、コネクタ部25と、閉塞部26と、計測部27とを有する。物理量計測装置21が吸気管11に取り付けられた状態において、フランジ部24とコネクタ部25は、吸気管11の外部に配置される。閉塞部26は、配管延長部112の内部に配置される。計測部27は、吸気管11の内部の主流路111に配置される。
フランジ部24は、ハウジング22を吸気管11に固定するための部分である。フランジ部24は、フランジ部24の主流路111側に、相手側部材としての吸気管11のボス部113と接して締結されるフランジ締結面241を有する。
ボス部113は、吸気管11の外面から突出している。ボス部113は、先端にフランジ部24と接して締結されるボス締結面114を有する。フランジ締結面241およびボス締結面114には、図示しない締結穴が形成されている。フランジ締結面241の締結穴およびボス締結面114の締結穴にネジが挿入される。これにより、フランジ部24とボス部113とが締結される。
コネクタ部25は、外部機器との電気的な接続のための部分である。図3に示すように、コネクタ部25は、筒状に形成されている。コネクタ部25の内部には、ターミナル28の一端が配置されている。このターミナル28の一端は、電子制御装置18と電気的に接続される。また、図示しないが、ターミナル28の他端は、基板23に電気的に接続されている。
閉塞部26は、物理量計測装置21が配管延長部112に取り付けられた状態において、配管延長部112を閉塞する部分である。閉塞部26の外面には、環状のシール部材29が設置されている。
計測部27は、吸気の流量、温度等の物理量を計測するための部分である。計測部27は、物理量計測装置21が吸気管11に取り付けられた状態において、主流路111に配置される。計測部27は、閉塞部26から主流路111の中心側に向かって板状に延びている。すなわち、計測部27は、第1方向D1に沿って板状に延びている。
なお、以下では、便宜上、図2―図5の矢印D1のように、計測部27に対してフランジ部24側を上側とする。計測部27に対してフランジ部24から離れた側を下側とする。図3―図5の矢印D2のように、計測部27に対して主流路111の空気流れの上流側を前側とする。計測部27に対して主流路111の空気流れの下流側を後側とする。
図2−図4に示すように、計測部27は、前面31と、後面32と、第1側面33と、第2側面34と、下端部35とを有する。前面31は、主流路111の空気流れ上流側に配置される。後面32は、主流路の空気流れ下流側に配置される。第1側面33は、前面31と後面32とを接続する。第2側面34は、第1側面33の反対側に位置し、前面31と後面32とを接続する。下端部35は、計測部27のうち第1方向D1でフランジ部24から最も離れた側の端部である。
図5に示すように、計測部27は、副流路41、流量検出流路42および温度検出流路43を内部に有する。
副流路41は、主流路111を流れる空気の一部が流れる流路である。副流路41は、計測部27のうち下側の部分に配置されている。副流路41は、1つの入口411と、1つの出口412とを有する。副流路41の入口411は、前面31に形成されている。副流路41の出口412は、後面32に形成されている。副流路41の入口411から出口412に向かって空気が流れる。
流量検出流路42は、流量を検出するための流路であって、副流路41から分岐した流路である。流量検出流路42には、副流路41を流れる空気の一部が流れる。流量検出流路42は、副流路41よりも上側に配置されている。
図5に示すように、流量検出流路42は、1つの入口421を有する。入口421は、副流路41を形成する内壁面のうち上側の部分に形成されている。流量検出流路42は、入口421から上側に延びた後、前側に折り返して、下側に延びている。
図3に示すように、流量検出流路42は、第1出口422を有する。第1出口422は、第1側面33のうち副流路41よりも上側の位置に形成されている。図4に示すように、流量検出流路42は、第2出口423を有する。第2出口423は、第2側面34のうち副流路41よりも上側の位置に形成されている。
温度検出流路43は、主流路111を流れる空気の一部が流れる流路であって、温度を検出するための流路である。温度検出流路43は、流量検出流路42に対して独立した流路である。図5に示すように、温度検出流路43は、副流路41に対して上側に配置されている。温度検出流路43は、流量検出流路42に対して前側に配置されている。
図2に示すように、温度検出流路43は、1つの入口431を有する。入口431は、前面31のうち副流路41の入口411よりも上側の位置に形成されている。図3に示すように、温度検出流路43は、第1出口432を有する。第1出口432は、第1側面33のうち副流路41よりも上側の位置であって、流量検出流路42の第1出口422よりも前側に形成されている。図4に示すように、温度検出流路43は、第2出口433を有する。第2出口433は、第2側面34のうち副流路41よりも上側の位置であって、流量検出流路42の第2出口423よりも前側に形成されている。
図2、図5に示すように、基板23は、基板23の一部がハウジング22に覆われた状態で、ハウジング22に固定されている。基板23は、絶縁性の板に配線が形成されたプリント基板である。プリント基板として、ガラス繊維とエポキシ樹脂との複合材料で構成されたガラスエポキシ基板が用いられる。しかしながら、プリント基板として、他の部材で構成されたものが用いられてもよい。他の部材で構成されたものとして、セラミックスで構成されたセラミックス基板が挙げられる。
図5に示すように、基板23は、流量検出素子51および回路部52が搭載された第1搭載部53と、温度検出素子54が搭載された第2搭載部55と、第1搭載部53と第2搭載部55とを連結する連結部56とを有する。流量検出素子51は、空気の物理量である空気の流量を検出する素子である。流量検出素子51は、空気の流量に応じた信号を出力する。本実施形態では、流量検出素子51が、空気の物理量を検出する物理量検出素子に対応する。流量検出流路42が、物理量を検出するための空気が流れる物理量検出流路に対応する。温度検出素子54は、温度検出流路43を流れる空気の温度を検出する素子である。温度検出素子54は、空気の温度に応じた信号を出力する。回路部52は、流量検出素子51および温度検出素子54から出力される信号を処理する。
第1搭載部53のうち流量検出素子51が搭載された部分は、計測部27のうち流量検出流路42を形成する内壁面から流量検出流路42に突出している。これにより、流量検出素子51は、流量検出流路42に配置されている。
第2搭載部55は、計測部27のうち温度検出流路43を形成する内壁面から温度検出流路43に突出している。これにより、温度検出素子54は、温度検出流路43に配置されている。
連結部56は、第1搭載部53から前側に延びている部分561と、その部分から下側に延びている部分562とを有する。下側に延びている部分562の下側に、第2搭載部55が連なっている。連結部56は、計測部27を構成する部材に封止されている。
基板23は、ハウジング22に覆われている。このため、物理量計測装置21の外部からハウジング22に伝わった熱が、ハウジング22から基板23に伝わりやすい。ハウジング22から温度検出素子54への伝熱量が大きいと、温度検出素子54の検出精度が低下する。そこで、本実施形態では、第1搭載部53から離れた第2搭載部55に、温度検出素子54が配置されている。これにより、ハウジング22から温度検出素子54への伝熱による温度検出素子54の検出精度への影響が低減されている。
次に、第2搭載部55の形状について説明する。図6、図7に示すように、第2搭載部55は、計測部27のうち温度検出流路43を形成する内壁面の上側部分434から下側に向かって延びている。第2搭載部55は、第2搭載部55の先端部551が自由端であり、第2搭載部55のうち先端部551から離れた側の端部が計測部27に固定された固定端となる片持ち梁構造にて、計測部27に支持されている。第2搭載部55のうち第1方向D1での中心位置よりも先端部551側に、温度検出素子54が実装されている。第2搭載部55のうち固定端となる端部は、第2搭載部55の根元552である。根元552側から先端部551側に向かう第2搭載部55の延伸方向は、第1方向D1である。
図6、7に示すように、第2搭載部55は、根元側部分553と素子側部分554とを有する。根元側部分553は、第2搭載部55のうち温度検出素子54よりも根元側に位置し、根元552を含む部分である。素子側部分554は、根元側部分553よりも先端部551側に位置し、温度検出素子54が配置された部分である。
また、第2搭載部55は、温度検出素子54が搭載された第1表面61と、第1表面61の反対側の第2表面62と、第1表面61および第2表面62に連なる第1側面63と、第1側面63の反対側の位置で第1表面61および第2表面62に連なる第2側面64とを有する。第1方向D1に対して垂直な方向での第1表面61と第2表面62との距離が、第2搭載部55の厚さである。第1方向D1に対して垂直な方向での第1側面63と第2側面64との距離が、第2搭載部55の幅である。
図6に示すように、第2搭載部55の厚さは、全域で同じである。すなわち、根元側部分553での第2搭載部55の厚さと、素子側部分554での第2搭載部55の厚さとは、同じである。
図7に示すように、根元側部分553の全域での第2搭載部55の幅は、素子側部分554での第2搭載部55の幅よりも大きく、第1方向D1で根元552に近づくにつれて拡大している。すなわち、根元側部分553は、テーパ形状である。換言すると、第2搭載部55のうち温度検出素子54よりも根元側の位置において、第2搭載部55の幅が、素子側部分554での第2搭載部55の幅よりも大きく、第1方向D1で根元552に近づくにつれて拡大している部分が、根元側部分553である。
そして、根元側部分553での第1側面63と第2側面64とのそれぞれの全域は、根元552の位置から先端部551側に向かって、第1方向D1に対して斜めに延びる1つの平坦面で構成されている。
素子側部分554での第2搭載部55の幅は、根元552からの距離に関わらず一定である。すなわち、素子側部分554での第1側面63と第2側面64とのそれぞれは、第1方向D1に対して平行に延びる平坦面である。
次に、この物理量計測装置21による流量および温度の測定について説明する。主流路111を流れる空気の一部は、副流路41に流入する。副流路41を流れる空気の一部は、出口412から流出する。副流路41を流れる空気の他の一部は、流量検出流路42に流入する。流量検出流路42を流れる空気は、第1出口422および第2出口423から流出する。このとき、流量検出素子51は、流量検出流路42を流れる空気の流量に応じた信号を出力する。流量検出素子51から出力された信号は、回路部52で処理された後、基板23およびターミナル28を経由して、電子制御装置18に送信される。
また、主流路111を流れる空気の一部は、温度検出流路43に流入する。温度検出流路43を流れる空気は、第1出口432および第2出口433から流出する。このとき、温度検出素子54は、温度検出流路43を流れる空気の温度に応じた信号を出力する。温度検出素子54から出力された信号は、回路部52で処理された後、基板23およびターミナル28を経由して、電子制御装置18に送信される。
次に、本実施形態の物理量計測装置21の作用効果について説明する。
(1)本実施形態の物理量計測装置21と図8に示す比較例1の物理量計測装置J1とを比較する。比較例1では、本実施形態と異なり、第2搭載部55の幅は、第2搭載部55の全域で、一定である。比較例1での第2搭載部55の幅は、本実施形態での温度検出素子54の位置での第2搭載部55の幅と同じである。比較例1の他の構成は、本実施形態と同じである。
比較例1では、本実施形態と同様に、第2搭載部55は、片持ち梁構造にて、計測部27に支持されている。第2搭載部55の耐振動性能が低い場合、物理量計測装置21に振動が与えられたときに、第2搭載部55が破損する懸念がある。
これに対して、本実施形態によれば、根元側部分553の全域での第2搭載部55の幅は、温度検出素子54の位置での第2搭載部55の幅よりも大きく、根元552に近づくにつれて拡大している。このため、比較例1と比較して、第2搭載部55の耐振動性能を向上させることができる。よって、振動による第2搭載部55の破損を抑制することができる。
(2)本実施形態の物理量計測装置21と図9に示す比較例2の物理量計測装置J2とを比較する。比較例2では、根元側部分において、第1側面63は、直角に近い屈曲部65を有する。すなわち、第1側面63は、根元552の位置から屈曲部65まで、第2搭載部55の延伸方向に直交する方向(すなわち、図中の右方向)に、平面状に延びている。第1側面63は、屈曲部65で直角のように曲がっている。屈曲部65は、湾曲している。第1側面63は、屈曲部65から先端部551に向かって第1方向D1に平行に延びている。
比較例2では、第2搭載部55のうち第1方向D1で屈曲部65と同じ位置の部分では、第2搭載部55の幅が、第1方向D1での先端部551側から根元552側に進むにつれて、拡大している。
しかし、物理量計測装置21に振動が与えられたときに、屈曲部65に応力集中が生じ、屈曲部65を起点とする破損が生じる恐れがある。このため、比較例2では、第2搭載部55の耐振動性能が低い。
これに対して、本実施形態によれば、根元側部分553での第1側面63と第2側面64とのそれぞれの全域は、根元552の位置から先端部551側に向かって延びる1つの平坦面で構成されている。根元側部分553での第1側面63と第2側面64とのそれぞれは、直角に近い屈曲部を有していない。
このため、比較例2と比較して、第2搭載部55の耐振動性能を向上させることができる。これによっても、振動による第2搭載部55の破損を抑制することができる。
(3)本実施形態によれば、図3に示すように、温度検出素子54は、物理量計測装置21において、第1方向D1で、計測部27の下端部35とフランジ締結面241との中心位置C1よりも、下側に配置されている。これにより、物理量計測装置21が吸気管11に取り付けられた状態で、主流路111の中心側に温度検出素子54を配置することができる。さらに、ハウジング22のフランジ部24側からの温度検出素子54への伝熱による検出精度への影響を低減することができる。
(4)本実施形態によれば、ハウジング22は、合成樹脂を主として含む樹脂部材で構成されている。図5に示すように、基板23の連結部56は、ハウジング22を構成する樹脂部材に封止されている。
これによれば、連結部56を封止している樹脂部材が断熱材として機能する。このため、回路部52から第2搭載部55へ向かう伝熱を抑制することができる。回路部52からの伝熱による温度検出素子54の検出精度への影響を低減することができる。
(5)本実施形態によれば、図2に示すように、第1搭載部53は、基板23に対して第2搭載部55の第1表面61と同じ側にある第1搭載部53の第1表面531と、第1搭載部53の第1表面531の反対側の第1搭載部53の第2表面532とを有する。回路部52は、第1搭載部53の第2表面532に搭載されている。
これによれば、回路部52は、基板23のうち温度検出素子54が搭載された面とは反対側の面に搭載されている。このため、温度検出素子54と回路部52とが基板23の同じ側の面に搭載されている場合と比較して、回路部52から温度検出素子54への伝熱による温度検出素子54の検出精度の影響を低減することができる。
(6)図5に示すように、温度検出素子54は、回路部52に対して、主流路111の空気流れの上流側に配置されている。なお、図5において、副流路41を入口411から出口412に向かう空気流れ方向は、主流路111の空気流れ方向と同じである。
換言すると、温度検出素子54は、流量検出流路42とは別の位置であって、流量検出流路42に対して主流路111の空気流れ方向での上流側に配置されている。さらに、換言すると、温度検出素子54は、流量検出流路42とは別の流路である温度検出流路43に配置されている。
これによれば、温度検出素子54は、回路部52からの熱の影響を受けていない空気の温度を検出することができる。このため、回路部52からの熱の影響を受けた空気の温度を検出する場合と比較して、温度検出素子54の検出精度を向上させることができる。
(7)図3に示すように、温度検出素子54は、副流路41の入口411に対して、主流路111の空気流れ方向での下流側に配置されている。これによれば、温度検出素子54は、副流路41の入口411よりも計測部27の内側に位置する。このため、吸気管11への物理量計測装置21の取付けの際に、温度検出素子54が、吸気管11のうち物理量計測装置21の取付け部である配管延長部112に衝突し、破損することを回避することができる。さらに、これによれば、温度検出素子54が副流路41の入口411よりも主流路111の空気流れ方向での上流側の位置にある場合に、温度検出素子54によって乱れた空気流れが、副流路41および流量検出流路42に流入することを回避することができる。このため、流量検出素子51の検出精度の低下を回避することができる。
(8)図10に示すように、第2搭載部55において、第1表面61の空気流れ上流側の隅部61aおよび空気流れ下流側の隅部61bは、曲面である。第2表面62の空気流れ上流側の隅部62aおよび空気流れ下流側の隅部62bは、曲面である。
これによれば、上記した隅部61a、61b、62a、62bの全部が角を有する場合と比較して、図10中の矢印のように、第2搭載部55に沿って流れる空気流れが安定する。このため、温度検出素子54の検出精度を向上させることができる。
なお、図11に示すように、第1表面61の空気流れ上流側の隅部61aおよび空気流れ下流側の隅部61bは、第1表面61に対して斜めの平坦面であってもよい。第2表面62の空気流れ上流側の隅部62aおよび空気流れ下流側の隅部62bは、第2表面62に対して斜めの平坦面であってもよい。この場合であっても、上記した隅部61a、61b、62a、62bの全部が角を有する場合と比較して、第2搭載部55に沿って流れる空気流れが安定する。
また、上記した隅部61a、61b、62a、62bの少なくとも1つが、曲面または斜めの平坦面であればよい。この場合、曲面と斜めの平坦面との一方のみ、または、両方が採用されてもよい。これによれば、上記した隅部61a、61b、62a、62bの全部が角を有する場合と比較して、第2搭載部55に沿って流れる空気流れが安定する。
(第2実施形態)
図12に示すように、本実施形態では、第2搭載部55の形状が第1実施形態と異なる。第2搭載部55の全域で、第1方向D1での先端部551側から根元552側に向かうにつれて、第2搭載部55の幅が拡大している。本実施形態においても、根元側部分553での第2搭載部55の幅は、素子側部分554での第2搭載部55の幅よりも大きく、根元552に近づくにつれて拡大している。このため、第1実施形態の(1)の効果が得られる。
また、本実施形態では、第1側面63は、根元552の位置から先端部551の位置まで平坦である。第2側面64も、根元552の位置から先端部551の位置まで平坦である。このため、第1実施形態の(2)の効果が得られる。
また、物理量計測装置21の他の構成は、第1実施形態と同じである。このため、第1実施形態の(3)−(8)の効果が得られる。
(第3実施形態)
図13に示すように、本実施形態では、第2搭載部55の素子側部分554の形状は、第1実施形態と同じである。しかし、第2搭載部55の根元側部分553の形状は、第1実施形態と異なる。
根元側部分553での第1側面63は、根元552に連なる第1平坦部63aと、第1平坦部63aに対して先端部551側に連なる第2平坦部63bとを有する。第1平坦部63aと第2平坦部63bとのそれぞれは、素子側部分554での第1側面63に対して傾いている。
そして、第2平坦部63bのテーパ角度θ2は、第1平坦部63aのテーパ角度θ1よりも大きい。第2平坦部63bのテーパ角度θ2は、素子側部分554での第1側面63に対して第2平坦部63bがなす角度である。より詳細には、第2平坦部63bのテーパ角度θ2は、素子側部分554での第1側面63を根元552側に延長した仮想面と、第2平坦部63bとが、根元552側になす鋭角の角度である。また、第1平坦部63aのテーパ角度θ1は、素子側部分554での第1側面63に対して第1平坦部63aがなす角度である。より詳細には、第1平坦部63aのテーパ角度θ1は、第1平坦部63aを先端部551側に延長した仮想面と、第1平坦部63aとが、根元552側になす鋭角の角度である。
同様に、根元側部分553での第2側面64は、根元552に連なる第3平坦部64aと、第3平坦部64aに対して先端部551側に連なる第4平坦部64bとを有する。第3平坦部64aと第4平坦部64bとのそれぞれは、素子側部分554での第2側面64に対して傾いている。
そして、第4平坦部64bのテーパ角度θ4は、第3平坦部64aのテーパ角度θ3よりも大きい。第4平坦部64bのテーパ角度θ4は、素子側部分554での第2側面64に対して第4平坦部64bがなす角度である。より詳細には、第4平坦部64bのテーパ角度θ4は、素子側部分554での第2側面64を根元552側に延長した仮想面と、第4平坦部64bとが、根元552側になす鋭角の角度である。また、第3平坦部64aのテーパ角度θ3は、素子側部分554での第2側面64に対して第3平坦部64aがなす角度である。より詳細には、第3平坦部64aのテーパ角度θ3は、第3平坦部64aを先端部551側に延長した仮想面と、第3平坦部64aとが、根元552側になす鋭角の角度である。
換言すると、第2平坦部63bと第4平坦部64bとがなす第1角度θ5は、第1平坦部63aと第3平坦部64aとがなす第2角度θ6よりも大きい。第1角度θ5は、第2平坦部63bを先端部551側に延長した仮想面と、第4平坦部64bを先端部551側に延長した仮想面とがなす角度である。第2角度θ6は、第1平坦部63aを先端部551側に延長した仮想面と、第3平坦部64aを先端部551側に延長した仮想面とがなす角度である。
本実施形態においても、第1実施形態と同様に、根元側部分553の全域での第2搭載部55の幅は、温度検出素子54の位置での第2搭載部55の幅よりも大きく、根元552に近づくにつれて拡大している。根元側部分553での第1側面63の全域は、根元552の位置から先端部551側に向かって延びる複数の平坦面としての第1平坦部63aと第2平坦部63bとで構成されている。根元側部分553での第2側面64の全域は、根元552の位置から先端部551側に向かって延びる複数の平坦面としての第3平坦部64aと第4平坦部64bとで構成されている。根元側部分553での第1側面63と第2側面64とのそれぞれは、第2方向D2に延びる平坦面を有しておらず、直角に近い屈曲部を有していない。このため、第1実施形態の(1)、(2)の効果が得られる。
また、物理量計測装置21の他の構成は、第1実施形態と同じである。このため、第1実施形態の(3)−(8)の効果が得られる。さらに、本実施形態によれば、下記の効果が得られる。
第2平坦部63bと第4平坦部64bとがなす第1角度θ5は、第1平坦部63aと第3平坦部64aとがなす第2角度θ6よりも大きい。このため、根元側部分553での第1側面63と第2側面64とがなす角度が、第2角度θ6で一定である場合と比較して、根元552から温度検出素子54に向かう途中で、第2搭載部55の幅が急激に狭くなる。基板が狭いほど、基板を介した伝熱を抑制することができる。このため、根元552から温度検出素子54に向かう伝熱を抑制することができる。
(第4実施形態)
本実施形態では、第2搭載部55の形状が第1実施形態と異なる。図14に示すように、根元側部分553での第1側面63と、根元側部分553での第2側面64とは、非対称の形状である。
本実施形態においても、根元側部分553の全域での第2搭載部55の幅は、温度検出素子54の位置での第2搭載部55の幅よりも大きく、根元552に近づくにつれて拡大している。根元側部分553での第1側面63の全域は、第1方向D1に対して斜めの平坦面と、第1方向D1に対して平行な平坦面とで構成されている。このように、根元側部分553での第1側面63の全域は、根元552の位置から先端部551側に向かって延びる複数の平坦面で構成されている。根元側部分553での第2側面64の全域は、根元552の位置から先端部551側に向かって延びる1つの平坦面で構成されている。根元側部分553での第1側面63と第2側面64とのそれぞれは、第2方向D2に延びる平坦面を有しておらず、直角に近い屈曲部を有していない。このため、第1実施形態の(1)、(2)の効果が得られる。
(第5実施形態)
本実施形態では、第2搭載部55の形状が第1実施形態と異なる。図15に示すように、根元側部分553の全域での第2搭載部55の厚さは、温度検出素子54の位置での第2搭載部55の厚さよりも大きく、第1方向D1で根元552に近づくにつれて拡大している。根元側部分553での第1表面61と第2表面62とのそれぞれの全域は、根元552の位置から先端部551側に向かって延びる1つの平坦面で構成されており、直角に近い屈曲部を有していない。
素子側部分554での第2搭載部55の厚さは、根元552からの距離に関わらず一定である。すなわち、素子側部分554での第1表面61と第2表面62とのそれぞれは、第1方向D1に対して平行に延びる平坦面である。本実施形態では、素子側部分554での第2搭載部55の厚さは、比較例1の第2搭載部55の厚さと同じである。
図16に示すように、第2搭載部55の幅は、第2搭載部55の全域で同じである。本実施形態では、第2搭載部55の幅は、比較例1の第2搭載部55の幅と同じである。
上記以外の物理量計測装置21の構成は、第1実施形態と同じである。本実施形態によれば、第1実施形態と同じ効果が得られる。
なお、本実施形態では、根元側部分553での第1表面61と第2表面62とのそれぞれは、平坦面である。しかしながら、根元側部分553での第1表面61と第2表面62とのそれぞれは、湾曲面であってもよい。
また、本実施形態では、根元側部分553での第1表面61と第2表面62とのそれぞれの全域は、根元552の位置から先端部551側に向かって延びる1つの平坦面で構成されている。しかしながら、第3実施形態のように、根元側部分553での第1表面61と第2表面62とのそれぞれの全域は、根元552の位置から先端部551側に向かって延びる複数の平坦面で構成されていてもよい。これにより、第3実施形態と同様の効果が得られる。
また、本実施形態では、根元側部分553の全域での第2搭載部55の厚さは、第1方向D1で根元552に近づくにつれて拡大している。しかしながら、根元側部分553の全域での第2搭載部55の厚さは、温度検出素子54の位置での第2搭載部55の厚さよりも大きければ、根元552からの距離に関わらず一定であってもよい。これによっても、第1実施形態の(1)の効果が得られる。
(第6実施形態)
本実施形態では、基板23の連結部56の形状が第1実施形態と異なる。図17に示すように、連結部56の表面は、表面に高低の差がある段部56aを有する。これによれば、段部56aによって計測部27に対する連結部56の位置ずれを防止することができる。
(他の実施形態)
(1)第1実施形態では、素子側部分554での第2搭載部55の幅は、根元552からの距離に関わらず一定である。しかし、素子側部分554での第2搭載部55の幅は、一定でなくてもよい。
同様に、第5実施形態では、素子側部分554での第2搭載部55の厚さは、根元552からの距離に関わらず一定である。しかし、素子側部分554での第2搭載部55の厚さは、一定でなくてもよい。
(2)第1−第4実施形態では、根元側部分553での第1側面63と第2側面64との両方が、第1方向D1に対して傾いている。しかしながら、根元側部分553での第1側面63と第2側面64との一方が、第1方向D1に対して傾いており、根元側部分553での第1側面63と第2側面64との他方が、第1方向D1に対して平行な平坦面であってもよい。この場合であっても、根元側部分553での第1側面63と第2側面64との他方は、根元552の位置から先端部551側に向かって延びる1つの平坦面で構成される。また、第3実施形態において、第2側面64が第1方向D1に平行な平坦面である場合であっても、第2平坦部63bと第4平坦部64bとがなす第1角度θ5は、第1平坦部63aと第3平坦部64aとがなす第2角度θ6よりも大きいという関係が成立する。この場合、第3平坦部64aと第4平坦部64bとは、第1方向D1に平行な平坦面である。
同様に、第5実施形態では、根元側部分553での第1表面61と第2表面62との両方が、第1方向D1に対して傾いている。しかしながら、根元側部分553での第1表面61と第2表面62との一方が、第1方向D1に対して傾いており、根元側部分553での第1表面61と第2表面62との他方が、第1方向D1に対して平行な平坦面であってもよい。この場合であっても、根元側部分553での第1表面61と第2表面62との他方は、根元552の位置から先端部551側に向かって延びる1つの平坦面で構成される。
(3)上記した各実施形態では、第2搭載部55は、計測部27の内部に形成された温度検出流路43に配置されている。しかしながら、第2搭載部55は、計測部27の前面31から前側へ突出することで、計測部27の外側に配置されてもよい。この場合、第2搭載部55の延伸方向は、第2方向D2に沿う方向である。
(4)上記した各実施形態では、物理量検出素子として、流量検出素子51が用いられている。物理量検出素子として、温度を除く他の物理量を検出する素子が用いられてもよい。
(5)本発明は上記した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した範囲内において適宜変更が可能であり、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の材質、形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の材質、形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その材質、形状、位置関係等に限定されるものではない。
111 主流路
22 ハウジング
23 基板
51 流量検出素子
52 回路部
53 第1搭載部
54 温度検出素子
55 第2搭載部
551 先端部
552 根元

Claims (14)

  1. 主流路(111)を流れる空気の物理量を計測する物理量計測装置であって、
    ハウジング(22)と、
    前記ハウジングに固定される基板(23)と、を備え、
    前記基板は、空気の物理量を検出する物理量検出素子(51)が搭載された第1搭載部(53)と、空気の温度を検出する温度検出素子(54)が搭載された第2搭載部(55)とを有し、
    前記第2搭載部は、前記第2搭載部の先端部(551)が自由端となり、前記第2搭載部のうち前記先端部から離れた側の端部が前記ハウジングに固定された固定端となって、前記ハウジングに支持されており、
    前記第2搭載部のうち前記固定端となる端部が根元(552)であり、
    前記第2搭載部は、前記第2搭載部のうち前記温度検出素子よりも前記根元側に位置するとともに、前記根元を含む部分である根元側部分(553)を有し、
    前記第2搭載部は、前記温度検出素子が搭載された第1表面(61)と、前記第1表面の反対側の第2表面(62)と、前記第1表面および前記第2表面に連なる第1側面(63)と、前記第1側面の反対側の位置で前記第1表面および前記第2表面に連なる第2側面(64)とを有し、
    前記根元側から前記先端部側に向かう前記第2搭載部の延伸方向(D1)に対して垂直な方向での前記第1側面と前記第2側面との距離が、前記第2搭載部の幅であり、
    前記根元側部分の全域での前記第2搭載部の幅は、前記温度検出素子の位置での前記第2搭載部の幅よりも大きく、前記延伸方向で前記根元に近づくにつれて拡大しており、
    前記根元側部分での前記第1側面と前記第2側面とのそれぞれの全域は、前記根元の位置から前記先端部側に向かって延びる1つまたは複数の平坦面で構成されている、物理量計測装置。
  2. 主流路(111)を流れる空気の物理量を計測する物理量計測装置であって、
    ハウジング(22)と、
    前記ハウジングに固定される基板(23)と、を備え、
    前記基板は、空気の物理量を検出する物理量検出素子(51)が搭載された第1搭載部(53)と、空気の温度を検出する温度検出素子(54)が搭載された第2搭載部(55)とを有し、
    前記第2搭載部は、前記第2搭載部の先端部(551)が自由端となり、前記第2搭載部のうち前記先端部から離れた側の端部が前記ハウジングに固定された固定端となって、前記ハウジングに支持されており、
    前記第2搭載部のうち前記固定端となる端部が根元(552)であり、
    前記第2搭載部は、前記第2搭載部のうち前記温度検出素子よりも前記根元側に位置するとともに、前記根元を含む部分である根元側部分(553)を有し、
    前記第2搭載部は、前記温度検出素子が搭載された第1表面(61)と、前記第1表面の反対側の第2表面(62)と、前記第1表面および前記第2表面に連なる第1側面(63)と、前記第1側面の反対側の位置で前記第1表面および前記第2表面に連なる第2側面(64)とを有し、
    前記根元側から前記先端部側に向かう前記第2搭載部の延伸方向(D1)に対して垂直な方向での前記第1表面と前記第2表面との距離が、前記第2搭載部の厚さであり、
    前記根元側部分の全域での前記第2搭載部の厚さは、前記温度検出素子の位置での前記第2搭載部の厚さよりも大きい、物理量計測装置。
  3. 前記根元側部分の全域での前記第2搭載部の厚さは、前記延伸方向で前記根元に近づくにつれて拡大している、請求項2に記載の物理量計測装置。
  4. 前記根元側部分での前記第1表面と前記第2表面とのそれぞれの全域は、前記根元の位置から前記先端部側に向かって延びる1つまたは複数の平坦面で構成されている、請求項3に記載の物理量計測装置。
  5. 前記第1表面の空気流れ上流側の隅部(61a)と空気流れ下流側の隅部(61b)との少なくとも一方は、曲面または前記第1表面に対して斜めの平坦面である、請求項1ないし4のいずれか1つに記載の物理量計測装置。
  6. 前記第2表面の空気流れ上流側の隅部(62a)と空気流れ下流側の隅部(62b)との少なくとも一方は、曲面または前記第2表面に対して斜めの平坦面である、請求項1ないし5のいずれか1つに記載の物理量計測装置。
  7. 前記ハウジングは、前記主流路に配置される計測部(27)と、前記主流路を有する管(11)に前記ハウジングを固定するためのフランジ部(24)とを有し、
    前記フランジ部は、前記管の一部に接して締結されるフランジ締結面(241)を有し、
    前記温度検出素子は、前記フランジ締結面に垂直な方向(D1)で、前記計測部のうち前記フランジ部から最も離れた端部(35)と前記フランジ締結面との中心位置(C1)よりも下側に配置されている、請求項1ないし6のいずれか1つに記載の物理量計測装置。
  8. 前記ハウジングは、合成樹脂を主として含む樹脂部材で構成されており、
    前記第1搭載部には、前記物理量検出素子および前記温度検出素子から出力される信号を処理する回路部(52)が搭載されており、
    前記基板は、前記第1搭載部と前記第2搭載部とを連結する連結部(56)を有し、
    前記連結部は、前記樹脂部材に封止されている、請求項1ないし7のいずれか1つに記載の物理量計測装置。
  9. 前記第1搭載部には、前記物理量検出素子および前記温度検出素子から出力される信号を処理する回路部(52)が搭載されており、
    前記第1搭載部は、前記基板に対して前記第2搭載部の第1表面と同じ側にある第1搭載部の第1表面(531)と、前記第1搭載部の第1表面の反対側にある第1搭載部の第2表面(532)とを有し、
    前記回路部は、前記第1搭載部の第2表面に搭載されている、請求項1ないし7のいずれか1つに記載の物理量計測装置。
  10. 前記第1搭載部には、前記物理量検出素子および前記温度検出素子から出力される信号を処理する回路部(52)が搭載されており、
    前記温度検出素子は、前記回路部に対して、前記主流路の空気流れの上流側に配置されている、請求項1ないし7のいずれか1つに記載の物理量計測装置。
  11. 前記第1搭載部には、前記物理量検出素子および前記温度検出素子から出力される信号を処理する回路部(52)が搭載されており、
    前記ハウジングは、物理量を検出するための空気が流れる物理量検出流路(42)を有し、
    前記第1搭載部のうち前記物理量検出素子が搭載された部分は、前記物理量検出流路に配置されており、
    前記温度検出素子は、前記物理量検出流路とは別の位置であって、前記物理量検出流路に対して前記主流路の空気流れ方向での上流側に配置されている、請求項1ないし7のいずれか1つに記載の物理量計測装置。
  12. 前記第1搭載部には、前記物理量検出素子および前記温度検出素子から出力される信号を処理する回路部(52)が搭載されており、
    前記ハウジングは、物理量を検出するための空気が流れる物理量検出流路(42)と、前記物理量検出流路とは別の流路であって、温度を検出するための空気が流れる温度検出流路(43)とを有し、
    前記第1搭載部のうち前記物理量検出素子が搭載された部分は、前記物理量検出流路に配置されており、
    前記温度検出素子は、前記温度検出流路に配置されている、請求項1ないし7のいずれか1つに記載の物理量計測装置。
  13. 前記ハウジングは、前記主流路を流れる空気の一部が流れる副流路(41)と、前記副流路を流れる空気の一部が流れ、空気の物理量を検出するための物理量検出流路(42)とを有し、
    前記物理量検出素子は、前記物理量検出流路に配置され、
    前記温度検出素子は、前記副流路および前記物理量検出流路とは別の位置であって、前記副流路の入口(411)に対して、前記主流路の空気流れ方向での下流側に配置されている、請求項1ないし10のいずれか1つに記載の物理量計測装置。
  14. 前記根元側部分での前記第1側面は、前記根元に連なる第1平坦部(63a)と、前記第1平坦部に対して前記先端部側に連なる第2平坦部(63b)とを有し、
    前記根元側部分での前記第2側面は、前記根元に連なる第3平坦部(64a)と、前記第3平坦部に対して前記先端部側に連なる第4平坦部(64b)とを有し、
    前記第2平坦部と前記第4平坦部とがなす第1角度(θ5)は、前記第1平坦部と前記第3平坦部とがなす第2角度(θ6)よりも大きい、請求項1に記載の物理量計測装置。
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