JP5171926B2 - Flow measuring device - Google Patents
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Description
本発明は、被計測流体の流量に応じて信号を出力する流量測定装置に係り、例えば、内燃機関の吸入空気流量を測定するのに適した流量測定装置に関するものである。 The present invention relates to a flow rate measuring device that outputs a signal in accordance with the flow rate of a fluid to be measured, for example, a flow rate measuring device suitable for measuring an intake air flow rate of an internal combustion engine.
被計測流体が流される配管内に配置される流量測定装置の検出器部分である流量検出素子は、配管内壁面から配管内部側に突出するように配置されるプレート部材に接合され、該プレート部材は、カバー部材によって要部が覆われた状態で用いられる。流量検出素子とプレート部材、ならびにプレート部材とカバー部材は、熱硬化性の接着剤によって接合されていた(例えば、特許文献1参照。)。 A flow rate detecting element, which is a detector portion of a flow rate measuring device arranged in a pipe through which a fluid to be measured flows, is joined to a plate member arranged so as to protrude from the inner wall surface of the pipe to the inside of the pipe, and the plate member Is used in a state where the main part is covered with a cover member. The flow rate detecting element and the plate member, and the plate member and the cover member are joined by a thermosetting adhesive (for example, see Patent Document 1).
流量測定装置は、流量検出素子として薄膜形状の半導体式の素子を用いているが、このような半導体式の素子が導入される以前は、熱線式の流量測定装置が用いられていた。半導体式の薄膜からなる流量検出素子を用いたことによって、熱線式の場合にはなかった、次のような課題が生じている。
つまり、熱硬化性接着剤によって半導体式の流量検出素子が接合されたプレートが、温度変化によって変形した場合、接合されている流量検出素子にも荷重が印加されることになり、流量検出素子には期待しない応力が発生し、検出精度が低下するという問題である。
The flow measuring device uses a thin film-shaped semiconductor element as the flow detecting element, but before such a semiconductor element was introduced, a hot-wire flow measuring device was used. The use of a flow rate detecting element made of a semiconductor thin film has caused the following problems that were not found in the case of the hot-wire type.
That is, when a plate to which a semiconductor type flow rate detection element is bonded by a thermosetting adhesive is deformed due to a temperature change, a load is also applied to the bonded flow rate detection element. Is a problem that unexpected stress is generated and detection accuracy is lowered.
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、流量測定素子に発生する応力を低減し、検出精度を向上させることが可能な流量測定装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to obtain a flow measuring device that can reduce stress generated in a flow measuring element and improve detection accuracy. .
この発明に係わる流量測定装置は、被計測流体が流される配管に穿たれた配管挿入孔に嵌着可能なベース部材、上記ベース部材に固定され、上記配管挿入孔側から上記配管内部側へ突出するように挿入される平板状のプレート部材、上記プレート部材の平面部に形成され、部分的に隆起した形状のプレート補強部、上記プレート部材の平面部に接合される接合面を持ち、上記接合面から所定深さとなるように形成された一続きの溝部が、上記プレート部材の平面部と協同して上記被計測流体のバイパス通路を構成するカバー部材、上記プレート部材の上記バイパス通路を構成する領域に検出面が表出するように配置され、上記被計測流体の流量を計測する平板状の流量検出素子を備え、上記プレート補強部は、上記流量検出素子の上記検出面に対して略垂直な方向に発生する応力を低減するように配置形成され、上記プレート補強部は、上記プレート部材の上記カバー部材との接合面側に形成され、上記カバー部材の接合面側には、上記プレート補強部を嵌合させる凹部が形成されたものである。 The flow rate measuring apparatus according to the present invention includes a base member that can be fitted into a pipe insertion hole formed in a pipe through which a fluid to be measured flows, and is fixed to the base member and protrudes from the pipe insertion hole side to the pipe inner side. A plate-like plate member inserted so as to be formed, a plate reinforcing portion formed in a flat portion of the plate member, and having a partially raised shape, and a joint surface joined to the flat portion of the plate member. A continuous groove formed so as to have a predetermined depth from the surface cooperates with the flat portion of the plate member to form a cover member constituting the bypass passage of the fluid to be measured, and the bypass passage of the plate member. It is arranged so that a detection surface is exposed in the region, and includes a plate-like flow rate detection element for measuring the flow rate of the fluid to be measured, and the plate reinforcement portion is the detection surface of the flow rate detection element. Are substantially arranged so as to reduce the stress generated in the direction perpendicular form for, the plate reinforcement portion is formed on the bonding surface side between the cover member of the plate member, the bonding surface side of the cover member A recess for fitting the plate reinforcing portion is formed .
この発明の流量測定装置によれば、プレート部材に形成されたプレート補強部を、カバー部材との接合面側に設け、カバー部材の凹部に嵌合させて接着させた構造であるため、流量検出素子にかかる応力を低減でき、検出精度を向上させることが可能となる。
According to the flow rate measuring device of the present invention, the plate reinforcing portion formed on the plate member is provided on the joint surface side with the cover member, and is fitted into the concave portion of the cover member to be bonded. The stress applied to the element can be reduced, and the detection accuracy can be improved.
実施の形態1.
まず、発明者らの考察によって見出された、半導体式の流量検出素子を用いたタイプの流量測定装置が持つ課題について詳細に説明する。
流量検出素子には半導体式で薄膜からなる抵抗体が形成されている。このため、抵抗体の強度は非常に弱く、外部からの応力に対して脆い構造であるといえる。また、応力によって、抵抗体(流量検出抵抗体や温度補償用抵抗体)の抵抗値変化が起き、センサ特性が変化するという問題があった。流量検出素子には、応力が掛かりにくい実装構造が求められている。
First, the problem of the flow rate measuring device of the type using the semiconductor type flow rate detecting element, which has been found by the inventors' consideration, will be described in detail.
The flow rate detecting element is formed with a semiconductor thin film resistor. For this reason, the strength of the resistor is very weak, and it can be said that the structure is brittle against external stress. In addition, the resistance value of the resistor (flow rate detection resistor or temperature compensation resistor) changes due to the stress, causing a problem that the sensor characteristics change. The flow rate detecting element is required to have a mounting structure that is not easily stressed.
従来の流量測定装置の各構成要素の中でも、樹脂肉厚が薄く、比較的面積が大きなプレートは、接着材の硬化処理や使用環境下での温度変化により、樹脂部材が変形する際、プレート面に垂直な方向に変形が発生しやすい。そのため、プレート上に載置された流量検出素子にプレートから荷重が印加されることになり、流量検出素子には期待しない応力が発生し、検出精度が低下するという問題があると考えられる。
ここでは、図1〜図5を用いて、流量測定装置の構造を得るための製造工程をもとに、流量測定素子に応力が発生するメカニズムについての発明者らの考えを説明する。
Among the components of the conventional flow rate measuring device, the plate with a thin resin wall and a relatively large area is the plate surface when the resin member deforms due to the curing process of the adhesive or the temperature change in the usage environment. Deformation is likely to occur in a direction perpendicular to. Therefore, a load is applied from the plate to the flow rate detection element placed on the plate, and it is considered that there is a problem that unexpected stress is generated in the flow rate detection element and detection accuracy is lowered.
Here, based on the manufacturing process for obtaining the structure of the flow rate measuring device, the inventors' thoughts on the mechanism in which stress is generated in the flow rate measuring element will be described with reference to FIGS.
図1に示す従来の流量測定装置30は、配管100に設けられた挿入孔2に挿入され、配管100の内部側に突出した状態に配置されて用いられる。流量測定装置30は、被計測流体(内燃機関にあっては空気。)の流量を検出する流量検出素子3と、流量検出素子3を駆動して流量検出素子3から出力される信号を処理する制御回路が内蔵された回路基板4と、流量検出素子3および回路基板4を載置した樹脂よりなるプレート(プレート部材)6と、被測定流体の流れ方向に沿ってプレート6が接合され、基端部に回路基板4と外部との信号の授受を行うコネクタ7を有するベース(ベース部材)8と、プレート6に接合され被計測流体を導くとともに内部に流量検出素子3が配置されたバイパス通路5をプレート6と協同して形成するバイパス通路溝(溝部)19及び回路基板4を囲う囲い部がそれぞれ形成されたカバー(カバー部材)9から構成されている。
A conventional flow
流量測定装置30の組み立てにおいては、まず、図2に示すように、プレート6上のカバー9との接合面となる平面部に設けられた凹部16に、流量検出素子3を載置して接着固定する。図2において、図2(a)はプレート6の側断面図、図2(b)は平面図である。プレート6の平面輪郭形状は、一方向に長い略短冊状であり、ここでの長手方向は、配管100の径方向であり、流量測定装置30の配管100への挿入方向と同方向である。長手方向の約半分の領域(図2中、下方部。)が、被計測流体を通過させるためのバイパス通路5を構成するバイパス通路形成領域6aであり、流量検出素子3を載置するための凹部16が形成されている。ベース8と接合されるプレート6の残り約半分の領域(コネクタ7に近い、図2中、上方部。)は、流量検出素子3を駆動する回路基板4を装着するための枠部よりなる回路基板配置領域6bである。
In assembling the flow
プレート6に流量検出素子3を接着固定する場合、図3(a)に示すように、プレート6および流量検出素子3に応力が印加されず、変形が生じないように固定することが理想的である。しかし、実際には、流量検出素子3をプレート6に接合する際に、熱硬化性接着剤を用いた高温処理を行うため、次のような変化が生じる。
プレート6への流量検出素子3の接着で使用する接着剤は熱硬化性の樹脂であり、一般的な熱硬化性接着剤の場合、100℃以上の高温下に30分間程度放置して硬化させる必要がある。その熱硬化処理の際、樹脂製のプレート6は高温下で熱膨張し、図3(b)に示すように、プレート6のバイパス通路形成領域6aが矢印F方向に変形し、この変化が生じた状態で、流量検出素子3との接着がなされる。なお、接着剤の硬化が始まるまでは流量検出素子3にプレート6からの荷重はかかっていない。ここで、図3(b)に図示しているプレート6の変形量は、変化イメージを誇張して実際よりも大きく描いているものである。また、F方向とは、プレート6のバイパス通路形成領域6a端部が熱膨張に起因した変形によって移動する方向を指し、プレート6の流量検出素子3載置面側から、裏面側に向かう方向である。
When the flow
The adhesive used for adhering the flow
次に、図3(c)に示すように、30分経過し接着材が硬化した後、常温に冷却するが、樹脂製のプレート6は薄肉で強度が弱いため、熱収縮の際、矢印G方向へ変形する。矢印G方向とは、プレート6のバイパス通路形成領域6a端部が熱収縮による変形で移動する方向を指し、プレート6の裏面側から、流量検出素子3の載置面側に向かう方向である。
このプレート6の熱収縮変形に起因して、プレート6が熱膨張率の異なる半導体式の流量検出素子3の一部を押し上げるように、プレート6の平面に平行となる流量検出素子3の流量検出面に対して垂直な方向に応力Hが発生する。
Next, as shown in FIG. 3 (c), after 30 minutes have passed and the adhesive has hardened, it is cooled to room temperature. However, since the
Due to the thermal contraction deformation of the
その後、図4に示すようにプレート6の回路基板配置領域6b上に回路基板4を接着して固定する。
次に、流量検出素子3と回路基板4が接着されたプレート6を、ベース8上に接着、電気的接続完了後、さらに回路収納部、電気的接続部を塞ぐように、カバー9をベース8及びプレート6上に接着させることで、図5に示す流量測定装置30が形成される。
従って、図3(c)に示したように、流量検出素子3には、バイパス通路に表出する平面部である流量検出面12に対して垂直な応力H(残留応力)が、流量測定装置組み立て後においても残留したままの状態となる。但し、この残留応力Hが変化しなければセンサ特性として問題にはならない。
Thereafter, as shown in FIG. 4, the
Next, the
Therefore, as shown in FIG. 3C, the flow
しかしながら、このような流量検出装置30の実使用環境下において、高温下に晒された場合、各樹脂部材が熱膨張する。この熱膨張の際に問題となるのはプレート6自身の変形とカバー9に押される変形であり、高温による熱膨張に起因して、組立て時の熱硬化により収縮していたプレート6が徐々に収縮前の図3(b)の形状である矢印I方向へ戻ろうとする(図5参照)。またカバー9も組立て時に熱膨張した状態に戻ろうとするため接着固定されているプレート6もカバー9の変形に押される。カバー9の変形は矢印Iで示
す方向と逆向きの方向となる。以上のようなプレート6とカバー9の変形によりプレート6の変形が緩和され、流量検出素子3への残留応力が緩和され、応力Jとなる。この応力
緩和により、流量検出素子3に形成された抵抗体の抵抗値が一時的に変動して、流量検出の精度が低下するため安定した検出精度が得られないという問題が生じる。
However, in such an actual use environment of the flow
また、このような流量測定装置30の実使用環境下において、樹脂が経時的に劣化し、ヤング率低下等の物性変化が生じる。特に高温下において樹脂劣化は顕著に進行し、ヤング率の低下が見られる。この際にも問題となるのはプレート6自身の変形とカバー9に押される変形である。前記のような物性変化により、収縮していたプレート6が徐々に収縮前の図3(b)の形状である矢印I方向へ戻ろうとし、また、カバー9も組立て時に熱膨張した状態に戻ろうとするため接着固定されているプレート6もカバー9の変形に押されるというように、図5に示したような熱膨張の場合と同様の問題が生じていた。
Further, in such an actual usage environment of the flow
このように、発明者らは、従来の流量測定装置30が持つ課題、すなわち、流量検出素子3に応力が負荷されたままの状態で、流量測定装置30を製品として出荷してしまうと、センサ特性の高温下での一時的な変化や、クリープにより経時的に起こる変化が発生し、流量測定装置30の検出精度が低下するという課題を見出すことができた。
そこで本発明の流量測定装置においては、流量検出素子3の流量検出面12に対して略垂直な方向に応力が生じ難く、安定で高精度な空気流量検出が可能な流量検出装置を提供することを目的としている。
Thus, when the inventors ship the flow
In view of this, in the flow rate measuring device of the present invention, a flow rate detecting device is provided in which stress is hardly generated in a direction substantially perpendicular to the flow
この発明の実施の形態1について、図6〜15を用いて説明する。各図において同一、または相当部材、部位については、同一符号を付して説明する。
図6は、配管100に装着した流量測定装置(エアフローセンサ)1の側断面図である。この流量測定装置1は、プレート(プレート部材)6のカバー(カバー部材)9との接合面側の平面部から突出するリブ(プレート補強部に相当する。)11aを設けたことを特徴としている。リブ11aは、プレート6の平面から隆起した肉厚部分を指しており、リブ11aを形成することで、プレート6を補強し、流量検出素子3に生じる応力を低減している。なお、図中において、上下方向が流量測定装置1の配管100への挿入方向であり、配管挿入方向は、プレート6の長手方向(符号10で示す。)で同方向である。
FIG. 6 is a side sectional view of the flow rate measuring device (air flow sensor) 1 attached to the
つまり、本願発明の流量測定装置1は、被計測流体が流される配管100に穿たれた挿入孔(配管挿入孔)2に嵌着可能なベース(ベース部材)8、ベース8に固定され、挿入孔2側から配管100内部側へ突出するように挿入される平板状のプレート6、プレート6の少なくとも一方の平面部に形成され、部分的に隆起した形状のプレート補強部(リブ11a)、プレート6の平面部に接合される接合面を持ち、その接合面から所定深さとなるように形成された一続きの溝部(バイパス通路溝)が、プレート6の平面部と協同して被計測流体のバイパス通路5を構成するカバー9、プレート6のバイパス通路5を構成する領域に検出面(流量検出面)が表出するように配置され、被計測流体の流量を計測する平板状の流量検出素子3を備え、プレート補強部(リブ11a)は、流量検出素子3の検出面に対して略垂直な方向に発生する応力を低減するように配置形成されている。
さらに、流量検出素子3を駆動する回路基板4が、プレート6上のベース8との重畳領域に配置され、流量検出素子3の少なくとも一部、プレート補強部(リブ11a)、バイパス通路形成領域6aが、プレート6上のベース8と重ならない領域上に配置されている。なお、他の構成は、上述の図1に示した流量測定装置30と同様に構成されているが、図6に示すように、リブ11aの形成によって、プレート6自体の形状、リブ11aを嵌合させる接合面部を持つカバー9の形状に変化があることは言うまでもない。
That is, the flow
Further, the
図7は、図1に示した流量測定装置1の一部を切り欠いてリブ11aの平面形状を示した正面図である(リブ11aにハッチングを付して配置を強調して表示する。図6の流量測定装置1は、図7中に記した一点鎖線に沿う断面を矢印方向から観察した図に相当している。)。図示するように、バイパス通路形成領域6a上のバイパス通路5以外の領域に、筋状のリブ11aが配置されており、この略Ω型のバイパス通路5が形成される場合は、例えば、中央に一本、両端にそれぞれ一本ずつ、合計3本の筋状のリブ11aが配置形成されている。
このリブ11aは、プレート6上のバイパス通路形成領域6aにあって、プレート6が流量検出素子3の流量検出面12に対して略垂直な方向に発生する応力を低減するプレート補強部としての役割をするものであり、このリブ11aは、当該応力を低減するために、少なくともプレート6の長手方向に伸びる部分を含む形状となっている。なお、バイパス通路形成領域6aの中央部に配置されたリブ11aは、略Ω型のバイパス通路5が傾斜配置である影響を受け、図7にあるように長手(上下)方向に対して角度を持つように斜めに配置されている。
FIG. 7 is a front view showing a planar shape of the
The
図8は、図6の流量検出素子3近傍の拡大要部断面図を示している。図6及び図8にあるように、カバー9は、端部がベース8とプレート6の流量検出素子3の載置面側に接着固定されている。カバー9の接合面から所定の深さに掘り下げられた一続きのバイパス通路溝(溝部)19は、プレート6の接合面側の表面部(ここでは平面部。)と協同して、プレート6とカバー9との接合面部に、配管100内の被計測流体を導くバイパス通路5を構成している。プレート6の凹部16に収納されるように配置接合された流量検出素子3の流量検出面12も、バイパス通路5に表出(露出)するとともに平滑なバイパス通路5の壁面の一部を構成している。流量検出素子3は、回路基板4と、ワイヤボンディングによりワイヤ17にて電気的に接続されている。なお、電気的な接続には、溶接、半田付け等の手段を用いることができる。
FIG. 8 shows an enlarged cross-sectional view of the main part in the vicinity of the flow
図9は、図7の流量検出素子3の検出面側平面図である。なお、図9に、プレート6上におけるカバー9の接合領域境界部を、破線で示し、カバー接合領域を符号9aで示す。図8の断面図に示したように、流量検出素子3は、シリコンあるいはセラミック等の絶縁板の裏面からエッチングにより空洞部を形成し、その空洞部上に形成された薄い絶縁層から構成される薄肉部を備えている。その薄肉部上には、図9のような流量検出抵抗体14及び温度補償用抵抗体15が形成されている。これら抵抗体がバイパス通路5上に表出して配置されている。また、本発明においては、流量検出素子3の流量検出抵抗体14及び温度補償用抵抗体15を含む領域を流量検出部13として示す。
FIG. 9 is a plan view of the detection surface side of the flow
図10にプレート6の側断面図(図10(a))および正面図(図10(b))を示す。プレート6は、例えばPBT(ポリブチレンテレフタレート)樹脂で成形されている。上述したように、プレート6の一端は、回路基板4を接着固定するための窓状の枠部よりなる回路基板載置領域6bであり、他端側は、バイパス通路形成領域6aである。そのバイパス通路形成領域6aのうち、流量検出素子3の載置面でありカバー9との接合面側のバイパス通路5となる領域上には、流量検出素子3を納める凹部16が形成されている。バイパス通路形成領域6aのバイパス通路5以外の領域上には、本願の特徴であるリブ11aが形成されている。このリブ11aは、プレート6が流量検出素子3の流量検出面12に対して略垂直な方向に発生する応力を低減するように、プレート6の長手方向に伸びる、プレート6の一部が隆起した筋状に形成されている。
FIG. 10 shows a side sectional view (FIG. 10A) and a front view (FIG. 10B) of the
図11にプレート6上に流量検出素子3及び回路基板4を載置した状態の側断面図(図11(a))および正面図(図11(b))を示す。
また、図12に、カバー(カバー部材)9の、プレート6との接合面側の正面図を示す。バイパス通路5となる領域は、カバー9の接合面から所定深さとなるように掘り下げられ、一続きの略Ω型の溝が構成されている。カバー9の、バイパス通路5の周囲は、接合面と同じ高さであり、リブ11aが嵌合するカバー凹部(嵌合溝)20が、リブ11aの形状と対称的に部分的に掘り下げられて形成されている。カバー凹部20の深さは、図1の断面図に示したように、リブ11aを嵌合させた場合に若干の隙間が生じる程度に調整して形成され、リブ11aとカバー凹部20との隙間には接着剤が充填され、両者が接着固定されるものである。本発明では、図1に示した従来の構造よりも、リブ11aとカバー凹部20の表面積の分だけ、接合面積が増大しており、プレート6とカバー9の接着強度を増大させることができるものである。
FIG. 11 shows a side sectional view (FIG. 11 (a)) and a front view (FIG. 11 (b)) in a state where the flow
FIG. 12 is a front view of the cover (cover member) 9 on the side of the joint surface with the
リブ11aを形成したことで、部分的にプレート6の樹脂を肉厚に形成することができ、薄肉であるプレート6のバイパス通路形成領域6aが補強されている。そして、さらに、リブ11aの形成方向を限定することで、より効果的に流量検出素子3にかかる流量検出面12に垂直な応力を低減することができる。その効果的なリブ配置方向とは、図13に符号10の矢印で示すプレート長手方向である。図13のモデル図に示すように、バイパス通路形成領域6a上であって、リブ11の長手方向10の長さをa、短手方向18の長さをbとした時に、b=0の場合以外であっても、a>bの条件を満たす範囲であれば、リブ11の伸びる方向は、「長手方向」であると考える。図13のように、長手方向に対して角度を持って配置形成されたリブ11によっても、流量検出素子3にかかる流量検出面12に垂直な方向の応力を低減することができる。
By forming the
ここで、本実施の形態における流量測定装置の製造工程とプレート6の変形について図14を用いて説明する。まず、図14(a)に示すように、プレート6上に流量検出素子3を接着するために凹部16に熱硬化性接着剤を塗布し、流量検出素子3を貼り付ける。
次に、図14(b)に示すように、樹脂製のプレート6は、リブ11が形成されており、補強されているため、接着剤を硬化させる熱処理の際に、高温下に晒されても、熱膨張で生じる矢印A方向への応力は低減され、変形量を、リブ11を持たない構造のもの(図3(b)の構造)よりも、より小さくすることができる。
次に、図14(c)に示すように、接着剤硬化後の冷却により樹脂が収縮した際も、リブ11によって、プレート6の元に戻ろうとする矢印B方向への変形が抑制され、流量検出素子3の流量検出面12に対して垂直にかかる応力Cが低減される。
Here, the manufacturing process of the flow rate measuring device and the deformation of the
Next, as shown in FIG. 14B, the
Next, as shown in FIG. 14 (c), even when the resin shrinks due to cooling after curing the adhesive, the
その後、プレート6に回路基板4が接着され、流量検出素子6と回路基板4が接着されたプレート6をベース8上に接着、電気的接続完了後、さらに回路収納部、電気的接続部を塞ぐようにカバー9がベース8及びプレート6上に接着され、図15に示す流量測定装置1が得られる。
なお、図6に示したように、本発明の流量測定装置1においても、ベース8は、外部と信号の授受を行うコネクタ7を挿入孔2側に有しており、一端部がコネクタ7の端子であると同時に、他端部が回路基板4に電気的に接続された回路基板4用のターミナルがモールド成形で一体化されて形成されている。またプレート6がターミナル側に接着固定されている。
Thereafter, the
As shown in FIG. 6, also in the flow
図15のような流量測定装置1によれば、プレート6の樹脂劣化や温度変化が生じた際も、プレート6に形成されたリブ11aにより、プレート6が元へ戻ろうとする矢印D方向(流量検出素子3の接着時の変形方向Aと同じ)への変形が抑制されるとともに、変形が生じた際でも僅かな変形量となるため、流量検出素子3に発生する応力Eを低減することが可能となる。
また、図13のモデル図に示したように、プレート6に形成されたリブ11は、a>bの条件(図13参照)を満たす場合であれば、プレート6の長手方向10に角度を持って形成されるリブ11においても、本発明の補強効果を効率良く得ることができる。なお、角度を持たないb=0の場合に、最も効率良くリブ11による補強効果が得られることは言うまでもない。
According to the flow
Further, as shown in the model diagram of FIG. 13, the
また、リブ11aとカバー凹部20とを嵌合させて接着することで、流量検出素子3への応力低減リブと、カバー9との接着リブとの共有化ができる。流量検出装置は、スペースが狭いエンジンルーム内に配置される点、あるいは、エンジンへの吸入空気が流れる配管内に設置されることから圧力損失を低減しなければならない点を考慮して、小型化が要求される。一方、小型化が要求される中であっても、バイパス通路5などは一定のスペースを占有するため、応力低減リブと接着リブとを別個に配置することは困難である。そこで、本実施の形態のように、応力低減リブと接着リブとを共有化することで、限られたスペースを有効に活用でき、流量検出装置の小型化を図ることができる。
またリブ11aとカバー凹部20の凹凸形状で表面積を稼ぐことができ、接着剤等で接着硬化させる際の接合面積が増し、接着強度を向上させられることは上述の通りである。さらにカバー凹部20形成により、貼り合わせの位置決めなどの接着作業性及び工作性が向上する等の効果も得られる。
なお、上述の例では、リブ11aは通路を隔てて配置された3本の筋状であることを示したが、3本のうちの1本(中央部)または2本(両端部)のみを配置形成することもできる。
さらにまた、流量検出素子3への応力低減が可能な範囲で通路形状に応じ、一続きのリブ11aを任意の長さに区切って、断続的に配置された突起群として形成することも可能である。
Further, the
As described above, the surface area can be increased by the concave and convex shapes of the
In the above example, the
Furthermore, a series of
実施の形態2.
上述の実施の形態1においては、バイパス通路5の一方の開口部が、図7の流量測定装置1の正面図において、バイパス通路形成領域6aの左側端部下方部に形成され、傾斜した略Ω状の、蛇行した通路を経て下端側中央部に他方の開口部が形成されるように配置された例を示した。この実施の形態2では、図16に示すように、バイパス通路5aの一方の開口部は、実施の形態1と同様の左側端部下方部に形成され、略Ω状に曲げられたバイパス通路5を経て、他方の開口部が、右側端部下方部に形成される場合に適した、リブ形状を提案する。
この実施の形態2では、バイパス通路5aが平面形状で左右対称の傾斜のないΩ状であり、一部がプレート6の長手方向10に沿って形成されている。バイパス通路5aの形状の変化にともなって、リブ配置可能領域21は、図16中のハッチング(斜線)で示す領域、つまり、図16中の、バイパス通路形成領域6aの中央部中ほどから下端へ伸びる幅広の部分と、左側及び右側端部の開口部から上方へ伸びる部分となる。
In the first embodiment described above, one opening of the
In the second embodiment, the
図17は、この発明の実施の形態2の流量測定装置1aを示す正面図であり、図16の流量測定装置1aにリブ11bを形成した状態の正面図である。図17では、リブ11bにハッチングを付して配置を強調している。
この実施の形態2では、プレート6の長手方向10に沿ってバイパス通路5aが上下方向に伸びるように形成され、バイパス通路5aの形成されないリブ配置可能領域21を長手方向10に沿って設けることができるパターンである。そこで、図17に示すように、このリブ配置可能領域21を利用することで、補強効果の高い、プレート長手成分のみのリブ11bを形成することができる。リブ11bの短手成分がゼロに近いため、実施の形態1と同様の応力低減効果を更に確実に発揮することができる。
FIG. 17 is a front view showing a flow rate measuring device 1a according to
In the second embodiment, the
特に実施の形態2で示すような長手方向の通路が長い略Ω型のバイパス通路5a構造とすることで、略Ω型を斜めに配した実施の形態1よりも、またプレート6の両端部よりも、プレート6の真ん中に幅広のリブ配置可能領域21を設けることができ、この幅広のリブ配置可能領域21を利用することでプレート6の真ん中に、実施の形態1または両端部に配置されるものよりも幅広のリブ11bを形成することができる。流量検出素子3近傍及びプレート6上のバイパス通路形成領域6aの中央付近に、幅広のリブ11bを配置できるため、実施の形態1のように、バイパス通路5のΩ形状が斜めに配され、角度を持って配置されたリブよりも、より効果的なプレート補強効果が得られる。
In particular, by adopting a substantially Ω-
なお、図17では、中央部に配置されたリブ11bの幅を、両端部のものより幅広に形成した例を示したが、1本のリブ11bの幅を両端部のものと同じ寸法とし、中央部のみ本数を増やすように構成することも可能であることは言うまでもない。また、本数を増やす方が、リブ11bの表面積を増大させることが可能であり、カバー9との接合面積を増大させて接合強度を高めることが可能である。
In addition, in FIG. 17, the example which formed the width | variety of the
実施の形態3.
図18は、この発明の実施の形態3の流量測定装置1bを示す図であり、流量測定装置1bの一部を切り欠いた正面図である。
この実施の形態3では、クランク型のバイパス通路5bを構成する通路外周に沿ってリブ11c(形成領域をメッシュで表示する。)を形成している。クランク型のバイパス通路5bとは、その経路が、図18中に示すように、左側端部下方部に形成された一方の開口部から、右方向へ、さらに上方向へ、さらに右方向へ進み、右側端部上方部に設けられた他方の開口部に至るタイプの通路を言う。他の構成は、実施の形態2と同様である。
FIG. 18 is a view showing a flow
In the third embodiment,
この実施の形態3では、クランク型のバイパス通路5bの外周に沿ってリブ11cが形成される。よって、リブ11cの長手成分(b=0を満たす部分)をバイパス形成領域6aの中央部に、効果的に配置してプレート補強効果を確保することができ、プレート6の変形を抑制し、流量検出素子3にかかる応力を低減させることができる。
In the third embodiment, a
実施の形態4.
この発明の実施の形態4では、上述の実施の形態1〜3にも適応可能な、プレート6とカバー9の接着強度を向上させる構造について説明する。図19は、流量測定装置1cを示す側断面図、図20は、図19の流量測定装置1cの正面要部断面図である。図20中の断面部分は、リブ11aとカバー凹部20の嵌合深さの中間的な位置での断面を示している。この実施の形態4では、リブ11aの表面部およびカバー9に接着溝として形成されたカバー凹部20の表面部を、バイパス通路5cを構成するプレート6の表面部およびカバー9の溝部19の表面部よりも粗面化するというものである。
In the fourth embodiment of the present invention, a structure that can be applied to the first to third embodiments described above and that improves the adhesive strength between the
これは、バイパス通路5cを構成するプレート6の表面部およびカバー9の溝部19の表面部は、被計測流体の通過を良好にするため低抵抗化のために平滑化させて形成し、これに対し、リブ11aの表面部およびカバー凹部20の表面部は粗面化されたままの状態とすることで表面積を稼ぎ、接着面積を増大させることで接合強度を向上させるものである。
バイパス通路5cを構成する平滑化された表面部(プレート6接合面および溝部19)は、プレート6およびカバー9を樹脂で一体成型する場合に用いられる金型の、該当部分を研磨することによって実現することができ、プレート6のリブ11aおよびカバー9のカバー凹部20の粗面化された表面部は、金型の該当部分を研磨しないで粗面化されたままとすることによって実現することが可能である。
This is because the surface portion of the
The smoothed surface portion (
実施の形態5.
図21は、この発明の実施の形態5の流量測定装置1dを示す側断面図、図22は図21の正面図、図23は図21の要部拡大図である。
上述の実施の形態1〜3においては、バイパス通路5(5a、5b。)の外周部にリブ11を配置する例を示したが、この実施の形態5では、少なくとも回路基板4とバイパス通路5の間に配置され、バイパス通路5側への接着剤漏れ防止効果を持つリブ11dを形成する場合について説明する。図22の例では、リブ11dは、回路基板4とバイパス通路5の間だけでなく、プレート6端部に位置する回路基板4の周囲部分にも配置された例を示している。
21 is a side sectional view showing a flow
In the above-described first to third embodiments, the example in which the
この実施の形態5では、図23の断面図に示すように、カバー凹部20に嵌合されるリブ11dを、カバー凹部20の開口幅方向に対して、非対称に嵌合させることで、カバー凹部20内の回路基板4側に、接着剤を溜める空間を作ることができる。この嵌合溝となるカバー凹部20内の回路基板4側に設けた空間(接着剤溜まり)があることで、プレート6とカバー9の接着時に使用する接着剤が、回路基板4側(矢印K方向)へ誘導されるため、バイパス通路5内への接着剤はみ出しを抑制することができる。流量測定装置1dにおいて流量を検出するバイパス通路5内に接着剤が侵入することは、検出特性に大きな影響を与えるため、接着剤のバイパス通路5内へのはみ出しを抑制することで検出精度を向上させることができる。
In the fifth embodiment, as shown in the cross-sectional view of FIG. 23, the
実施の形態6.
図24は、この発明の実施の形態6の流量測定装置1eを示す背面図、図25は流量測定装置1eの側断面図である。上述の実施の形態1ではプレート6の流量検出素子3載置面(正面)側にリブ11aを形成しているが、この実施の形態6では、プレート6の流量検出素子3載置面とは逆側のプレート平面(背面)部を部分的に隆起させたリブ11eを形成している。
24 is a rear view showing a flow rate measuring device 1e according to
この実施の形態6では、プレート6の流量検出素子3載置面とは逆側の面に、バイパス通路5の形状に依存せず、長手方向に伸びるb=0のリブ11eをプレート6のバイパス通路形成領域6a上に配置できる。このリブ11eは、バイパス通路5の形状を考慮しなくてよいため、プレート6の長手方向に、より長く、太く形成することができ、本数も多く配置することが可能である。
In the sixth embodiment, a
実施の形態7.
図26に、この発明の実施の形態7のリブ11f(平面形状にハッチングを付して強調。)が形成された流量測定装置1の平面図を示す。このリブ11fは、実施の形態1の3本のリブ11aのうちの中央部に配置されたものを変形させた形状であり、リブ11fの隆起した輪郭形状は、バイパス通路5の中央部の側面形状(内周側)と一致しており、突出したリブ11fの高さは、カバー凹部20の深さと同じに形成されている。なお、3本のリブ11aのうち、両端部の2本は実施の形態1のリブ11aと同形状である。
FIG. 26 shows a plan view of the flow
また、この実施の形態1のカバー9の接合面側平面図を図27に示す。図27に示すように、カバー9のリブ11fが接合される領域は、バイパス通路溝19に相当する深さまで掘り下げられており、リブ11fが嵌合される嵌合溝は形成されていない。
実施の形態7の流量測定装置1では、リブ11fの突出面と、カバー9の掘り下げられた溝部底面とを接着し、他の領域は実施の形態1と同様にリブ11aとカバー凹部20を嵌合させて接着する。この時、バイパス通路5の一部は、リブfの立ち上がり側面部によって構成される。リブ11fをプレート6のバイパス通路形成領域6aの中央部に大きく配置できるため、プレート6の補強をより効果的に行うことが可能となる。
Further, FIG. 27 shows a plan view of the joining surface side of the
In the flow
また、リブ11fの突出量を、カバー9のバイパス通路5を構成する溝部の深さと同じとなるように形成する例を示したが、リブ11fの突出量を溝部深さの1/2とした場合は、カバー9の、リブ11fが接合される領域の掘り下げ量を、溝部深さの1/2とするなど、リブ11fの補強強度を調節して用いることが可能である。
さらに、上記の例では、バイパス通路5の輪郭の一部を構成するリブ11fが、バイパス通路形成領域6aの中央部に配置されたパターンのものであることについて述べたが、両端部に位置するリブに、この構造を適用させることも可能である。
Moreover, although the example which forms the protrusion amount of the
Furthermore, in the above example, it has been described that the
1、1a、1b、1c、1d、1e 流量測定装置
2 挿入孔
3 流量検出素子
4 回路基板
5、5a、5b バイパス通路
6 プレート(プレート部材)
6a バイパス通路形成領域
6b 回路基板配置領域
7 コネクタ
8 ベース(ベース部)
9 カバー(カバー部材)
10 長手方向
11、11a、11b、11c、11d、11e、11f リブ(プレート補強部)
12 流量検出面
13 流量検出部
14 流量検出抵抗体
15 温度補償用抵抗体
16 凹部
17 ワイヤ
18 短手方向
19 バイパス通路溝(溝部)
20 カバー凹部(嵌合溝)
30 流量測定装置(従来)
100 配管。
1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e Flow
6a Bypass
9 Cover (cover member)
10
DESCRIPTION OF
20 Cover recess (fitting groove)
30 Flow rate measuring device (conventional)
100 piping.
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