JP6118150B2

JP6118150B2 - 熱式流量計

Info

Publication number: JP6118150B2
Application number: JP2013059119A
Authority: JP
Inventors: 毅森野; 暁上ノ段; 須藤　充; 充須藤; 忍田代; 徳安　昇; 徳安　　昇; 翼渡辺
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2013-03-21
Filing date: 2013-03-21
Publication date: 2017-04-19
Anticipated expiration: 2033-03-21
Also published as: JP2014185861A

Description

本発明は熱式流量計に関する。

従来から気体の流量を計測する熱式流量計は、流量を計測するための流量検出部を備え、前記流量検出部と計測対象である前記気体との間で熱伝達を行うことにより、前記気体の流量を計測するように構成されている。熱式流量計が計測する流量は色々な装置の重要な制御パラメータとして広く使用されている。熱式流量計の特徴は、他の方式の流量計に比べ相対的に高い精度で気体の流量、例えば質量流量を計測できることである。

しかしさらに気体流量の計測精度の向上が望まれている。例えば、内燃機関を搭載した車両では、省燃費の要望や排気ガス浄化の要望が非常に高い。これら要望に応えるには、内燃機関の主要パラメータである吸入空気量を高い精度で計測することが求められている。内燃機関に導かれる吸入空気量を計測する熱式流量計は、吸入空気量の一部を取り込む副通路と、前記副通路に配置された流量検出部とを備え、前記流量検出部が被計測気体との間で熱伝達を行うことにより、前記副通路を流れる被計測気体の状態を計測して、前記内燃機関に導かれる吸入空気量を表す電気信号を出力するように構成されている。

具体的には、熱式流量計は、流量検出部を備えたセンサアセンブリと、副通路が形成された筐体（ハウジング）と、を備えている。センサアセンブリは、予め成形されたハウジングに弾性接着剤であるシール剤を介して固定されている。これにより、ハウジングとセンサアセンブリとの間の線膨張差が起因とした応力が、センサアセンブリに直接的に作用することを抑制できる（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−２５２７９６号公報

ところで、上述した熱式流量計を製造する際には、予め成形されたハウジングにセンサアセンブリを取り付ける。そこで、ハウジングの副通路にセンサアセンブリの流量検出部を露出させるべく、ハウジングには、センサアセンブリを副通路に向かって挿入するための挿入孔が形成されている。挿入孔は、センサアセンブリが干渉することなく（センサアセンブリを傷つけることなく）挿入孔に挿入可能な遊び代を有し、かつ、挿入孔とセンサアセンブリとの間にシール剤が導入可能な空間を有していると考えられる。

しかしながら、このような挿入孔の遊び代およびシール剤導入のための空間は、ハウジング（具体的には副通路）に対するセンサアセンブリ（流量検出部を備えた部材）の取り付け精度のばらつきの要因となる。この結果、熱式流量計が被計測気体を精度良く検出できない場合があった。

本発明は、このような点を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、例えばセンサアセンブリなどの流量検出部を備えた部材に作用する応力を低減するとともに、被計測気体を精度良く検出することができる熱式流量計を提供することである。

前記課題を鑑みて本発明に係る熱式流量計は、主通路から取り込まれた被計測気体を流すための副通路と、該副通路を流れる被計測気体との間で熱伝達を行うことにより、前記被計測気体の流量を計測するための流量検出部を備える熱式流量計であって、該熱式流量計は、前記流量検出部を備えた回路パッケージと、前記副通路の一部を形成するとともに、前記回路パッケージを固定するように、前記回路パッケージとともに高分子樹脂によりモールド成形されたハウジングとを備え、該回路パッケージの少なくとも一部は、前記高分子樹脂よりも低弾性率を有する樹脂を介して前記ハウジングに固定されていることを特徴とする。

本発明に係る熱式流量計によれば、流量検出部を備えた回路パッケージに作用する応力を低減するとともに、被計測気体を精度良く検出することができる。

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。熱式流量計の外観を示す図であり、図２（Ａ）は左側面図、図２（Ｂ）は正面図である。熱式流量計の外観を示す図であり、図３（Ａ）は右側面図、図３（Ｂ）は背面図である。熱式流量計の外観を示す図であり、図４（Ａ）は平面図、図４（Ｂ）は下面図である。熱式流量計のハウジングを示す図であり、図５（Ａ）はハウジングの左側面図であり、図５（Ｂ）はハウジングの正面図である。熱式流量計のハウジングを示す図であり、図６（Ａ）はハウジングの右側面図であり、図６（Ｂ）はハウジングの背面図である。表および裏カバーを取り付けた状態における、図６（Ｂ）Ａ−Ａ線矢視における副通路に配置された流路面の状態を示す部分断面図。表カバーの外観を示す図であり、図８（Ａ）は左側面図、図８（Ｂ）は正面図、図８（Ｃ）は平面図である。裏カバーの外観を示す図であり、図９（Ａ）は左側面図、図９（Ｂ）は正面図、図９（Ｃ）は平面図である。回路パッケージの外観図であり、図１０（Ａ）は左側面図、図１０（Ｂ）は正面図、図１０（Ｃ）は背面図である。回路パッケージをハウジングに取り付けた状態の熱式流量計の図５（Ｂ）のＢ−Ｂ線矢視における模式的断面図である。図５（Ｂ）のＣ−Ｃ線矢視における熱式流量計の模式的断面図である。図１１に示す熱式流量計の他の実施例を示した図である。図１４（Ａ）および図１４（Ｂ）は図１２に示す熱式流量計の他の実施例を示した図である。熱式流量計の製造工程の概要を示す図であり、回路パッケージの生産工程を示す図である。熱式流量計の製造工程の概要を示す図であり、熱式流量計の生産工程を示す図である。

以下に説明する、発明を実施するための形態（以下実施例と記す）は、実際の製品として要望されている色々な課題を解決しており、特に車両の吸入空気量を計測する計測装置として使用するために望ましい色々な課題を解決し、色々な効果を奏している。下記実施例が解決している色々な課題の内の一つが、上述した発明が解決しようとする課題の欄に記載した内容であり、また下記実施例が奏する色々な効果の内の一つが、発明の効果の欄に記載された効果である。下記実施例が解決している色々な課題について、さらに下記実施例により奏される色々な効果について、下記実施例の説明の中で、述べる。従って下記実施例の中で述べる、実施例が解決している課題や効果は、発明が解決しようとする課題の欄や発明の効果の欄の内容以外の内容についても記載されている。

以下の実施例で、同一の参照符号は、図番が異なっていても同一の構成を示しており、同じ作用効果を成す。既に説明済みの構成について、図に参照符号のみを付し、説明を省略する場合がある。

１. 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
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である例えば吸気ボディ、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、吸入弁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。

近年、多くの車では排気浄化や燃費向上に優れた方式として、内燃機関のシリンダヘッドに燃料噴射弁１５２を取り付け、燃料噴射弁１５２から各燃焼室に燃料を直接噴射する方式が採用されている。熱式流量計３００は、図１に示す内燃機関の吸気ポートに燃料を噴射する方式だけでなく、各燃焼室に燃料を直接噴射する方式にも同様に使用できる。両方式とも熱式流量計３００の使用方法を含めた制御パラメータの計測方法および燃料供給量や点火時期を含めた内燃機関の制御方法の基本概念は略同じであり、両方式の代表例として吸気ポートに燃料を噴射する方式を図１に示す。

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。

１.１内燃機関制御システムの制御の概要
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。

１.２熱式流量計の計測精度向上の重要性と熱式流量計の搭載環境
内燃機関の主要な制御量である燃料供給量や点火時期はいずれも熱式流量計３００の出力を主パラメータとして演算される。従って熱式流量計３００の計測精度の向上や経時変化の抑制、信頼性の向上が、車両の制御精度の向上や信頼性の確保に関して重要である。特に近年、車両の省燃費に関する要望が非常に高く、また排気ガス浄化に関する要望が非常に高い。これらの要望に応えるには熱式流量計３００により計測される吸入空気である被計測気体３０の流量の計測精度の向上が極めて重要である。また熱式流量計３００が高い信頼性を維持していることも大切である。

熱式流量計３００が搭載される車両は温度変化の大きい環境で使用され、また風雨や雪の中で使用される。雪道を車が走行する場合には、凍結防止剤が散布された道路を走行することとなる。熱式流量計３００は、その使用環境における温度変化への対応や、塵埃や汚染物質などへの対応も、考慮されていることが望ましい。さらに熱式流量計３００は内燃機関の振動を受ける環境に設置される。振動に対しても高い信頼性の維持が求められる。

また熱式流量計３００は内燃機関からの発熱の影響を受ける吸気管に装着される。このため内燃機関の発熱が主通路１２４である吸気管を介して、熱式流量計３００に伝わる。熱式流量計３００は、被計測気体と熱伝達を行うことにより被計測気体の流量を計測するので、外部からの熱の影響をできるだけ抑制することが重要である。

車に搭載される熱式流量計３００は、以下で説明するように、単に発明が解決しようとする課題の欄に記載された課題を解決し、発明の効果の欄に記載された効果を奏するのみでなく、以下で説明するように、上述した色々な課題を十分に考慮し、製品として求められている色々な課題を解決し、色々な効果を奏している。熱式流量計３００が解決する具体的な課題や奏する具体的な効果は、以下の実施例の記載の中で説明する。

２. 熱式流量計３００の構成
２.１熱式流量計３００の外観構造
図２および図３、図４は、熱式流量計３００の外観を示す図であり、図２（Ａ）は熱式流量計３００の左側面図、図２（Ｂ）は正面図、図３（Ａ）は右側面図、図３（Ｂ）は背面図、図４（Ａ）は平面図、図４（Ｂ）は下面図である。

熱式流量計３００はハウジング３０２と表カバー３０３と裏カバー３０４とを備えている。ハウジング３０２は、熱式流量計３００を主通路１２４である吸気ボディに固定するためのフランジ３１２と、外部機器との電気的な接続を行うための外部端子３０６を有する外部接続部３０５と、流量等を計測するための計測部３１０を備えている。計測部３１０の内部には、副通路を作るための副通路溝が設けられており、さらに計測部３１０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を備える回路パッケージ４００が設けられている。

２.２熱式流量計３００の外観構造に基づく効果
熱式流量計３００の入口３５０が、フランジ３１２から主通路１２４の中心方向に向かって延びる計測部３１０の先端側に設けられているので、主通路１２４の内壁面近傍ではなく、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。このため熱式流量計３００は主通路１２４の内壁面から離れた部分の気体の流量や温度を測定することができ、熱などの影響による計測精度の低下を抑制できる。主通路１２４の内壁面近傍では、主通路１２４の温度の影響を受け易く、気体の本来の温度に対して被計測気体３０の温度が異なる状態となり、主通路１２４内の主気体の平均的な状態と異なることになる。特に主通路１２４がエンジンの吸気ボディである場合は、エンジンからの熱の影響を受け、高温に維持されていることが多い。このため主通路１２４の内壁面近傍の気体は、主通路１２４の本来の気温に対して高いことが多く、計測精度を低下させる要因となる。

図２乃至図４に示す熱式流量計３００では、フランジ３１２から主通路１２４の中央に向かって延びる薄くて長い計測部３１０の先端部に入口３５０が設けられているので、内壁面近傍の流速低下に関係する計測誤差を低減できる。また、図２乃至図４に示す熱式流量計３００では、フランジ３１２から主通路１２４の中央に向かって延びる計測部３１０の先端部に入口３５０が設けられているだけでなく、副通路の出口も計測部３１０の先端部に設けられているので、さらに計測誤差を低減することができる。

２.３温度検出部４５２の構造
計測部３１０の先端側に設けられた副通路よりもフランジ３１２側の方に位置して、図２および図３に示すように、被計測気体３０の流れの上流側に向かって開口する入口３４３が成形されており、入口３４３の内部には被計測気体３０の温度を計測するための温度検出部４５２が配置されている。入口３４３が設けられている計測部３１０の中央部では、ハウジング３０２を構成する計測部３１０内の上流側外壁が下流側に向かって窪んでおり、前記窪み形状の上流側外壁から温度検出部４５２が上流側に向かって突出する形状を成している。また前記窪み形状の外壁の両側部には表カバー３０３と裏カバー３０４が設けられており、前記表カバー３０３と裏カバー３０４の上流側端部が、前記窪み形状の外壁より上流側に向かって突出した形状を成している。

温度検出部４５２の支え部分では、計測部３１０内の上流側外壁が下流側に向かって凹む形状を成しているので、計測部３１０内の上流側外壁と温度検出部４５２との間の距離を長くできる。熱伝導距離が長くなるとともに、被計測気体３０による冷却部分の距離が長くなる。従ってフランジ３１２あるいは熱絶縁部３１５からもたらされる熱の影響を低減できる。これらのことから計測精度が向上する。上記上流側外壁が下流側に向かって凹む形状（図５および図６を用いて以下で説明する）を成しているので、以下で説明する回路パッケージ４００の固定が容易となる。

２.４フランジ３１２の構造と効果
フランジ３１２には、その下面である主通路１２４と対向する部分に、窪み３１４が複数個設けられており、主通路１２４との間の熱伝達面を低減し、熱式流量計３００が熱の影響を受け難くしている。フランジ３１２のねじ孔３１３は熱式流量計３００を主通路１２４に固定するためのもので、これらのねじ孔３１３の周囲の主通路１２４に対向する面が主通路１２４から遠ざけられるように、各ねじ孔３１３の周囲の主通路１２４に対向する面と主通路１２４との間に空間が成形されている。このようにすることで、熱式流量計３００に対する主通路１２４からの熱伝達を低減し、熱による測定精度の低下を防止できる構造をしている。さらにまた前記窪み３１４は、熱伝導の低減効果だけでなく、ハウジング３０２の成形時にフランジ３１２を構成する樹脂の収縮の影響を低減する作用をしている。

フランジ３１２の計測部３１０側に熱絶縁部３１５が設けられている。熱式流量計３００の計測部３１０は、主通路１２４に設けられた取り付け孔から内部に挿入され、熱絶縁部３１５は主通路１２４の前記取り付け孔の内面に対向し、熱式流量計３００のフランジ３１２によりねじで主通路１２４に固定される。

２.５外部接続部３０５およびフランジ３１２の構造と効果
図４（Ａ）は熱式流量計３００の平面図である。外部接続部３０５の内部に４本の外部端子３０６と補正用端子３０７が設けられている。外部端子３０６は熱式流量計３００の計測結果である流量と温度を出力するための端子および熱式流量計３００が動作するための直流電力を供給するための電源端子である。補正用端子３０７は生産された熱式流量計３００の計測を行い、それぞれの熱式流量計３００に関する補正値を求めて、熱式流量計３００内部のメモリに補正値を記憶するのに使用する端子であり、その後の熱式流量計３００の計測動作では上述のメモリに記憶された補正値を表す補正データが使用され、この補正用端子３０７は使用されない。

３. ハウジング３０２の全体構造とその効果
３.１副通路と流量検出部の構造と効果
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の状態を図５および図６に示す。図５（Ａ）はハウジング３０２の左側面図であり、図５（Ｂ）はハウジング３０２の正面図であり、図６（Ａ）はハウジング３０２の右側面図であり、図６（Ｂ）はハウジング３０２の背面図である。

ハウジング３０２はフランジ３１２から計測部３１０が主通路１２４の中心方向に延びる構造を成しており、その先端側に副通路を成形するための副通路溝が設けられている。この実施例ではハウジング３０２の表裏両面に副通路溝が設けられており、図５（Ｂ）に表側副通路溝３３２を示し、図６（Ｂ）に裏側副通路溝３３４を示す。副通路の入口３５０を成形するための入口溝３５１と出口３５２を成形するための出口溝３５３が、ハウジング３０２の先端部に設けられているので、主通路１２４の内壁面から離れた部分の気体を、言い換えると主通路１２４の中央部分に近い部分を流れている気体を被計測気体３０として入口３５０から取り込むことができる。

上述した表側副通路溝３３２や裏側副通路溝３３４で作られる副通路は外壁窪み部３６６や上流側外壁３３５や下流側外壁３３６により熱絶縁部３１５に繋がっている。また上流側外壁３３５には上流側突起３１７が設けられ、下流側外壁３３６には下流側突起３１８が設けられている。

この実施例ではハウジング３０２に副通路を成形するための副通路溝を設けており、カバーをハウジング３０２の表面及び裏面にかぶせるにより、副通路溝とカバーとにより副通路が完成する構成としている。このような構造とすることで、ハウジング３０２の樹脂モールド工程でハウジング３０２の一部としてすべての副通路溝を成形することができる。

図６（Ｂ）において主通路１２４を流れる被計測気体３０の一部が入口３５０を成形する入口溝３５１から裏側副通路溝３３４内に取り込まれ、裏側副通路溝３３４内を流れる。裏側副通路溝３３４は進むにつれて深くなる形状をしており、溝に沿って流れるにつれ表側の方向に被計測気体３０は徐々に移動する。特に裏側副通路溝３３４は回路パッケージ４００の上流部３４２で急激に深くなる急傾斜部３４７が設けられていて、質量の小さい空気の一部は急傾斜部３４７に沿って移動し、回路パッケージ４００の上流部３４２で図５（Ｂ）に記載の計測用流路面４３０の方を流れる。一方質量の大きい異物は慣性力によって急激な進路変更が困難なため、図６（Ｂ）に示す計測用流路面裏面４３１の方を移動する。その後回路パッケージ４００の下流部３４１を通り、図５（Ｂ）に記載の計測用流路面４３０の方を流れる。

熱伝達面露出部４３６近傍の被計測気体３０の流れについて図７を用いて説明する。図５（Ｂ）に記載の表側副通路溝３３２において、上述の回路パッケージ４００の上流部３４２から表側副通路溝３３２側に移動した被計測気体３０である空気は、計測用流路面４３０に沿って流れ、計測用流路面４３０に設けられた熱伝達面露出部４３６を介して流量を計測するための流量検出部６０２との間で熱伝達が行われ、流量の計測が行われる。計測用流路面４３０を通過した被計測気体３０や回路パッケージ４００の下流部３４１から表側副通路溝３３２に流れてきた空気は共に表側副通路溝３３２に沿って流れ、出口３５２を成形するための出口溝３５３から主通路１２４に排出される。

この実施例では、流量を計測するための計測用流路面４３０の流れ方向における前後に裏側副通路溝３３４と表側副通路溝３３２とに貫通する構成から成り、かつ回路パッケージ４００の先端側はハウジング３０２で支持した構成ではなく空洞部３８２を有し、回路パッケージ４００の上流部３４２の空間と回路パッケージ４００の下流部３４１の空間が繋がった構成である。この回路パッケージ４００の上流部３４２と回路パッケージ４００の下流部３４１を貫通する構成として、ハウジング３０２の一方面に成形した裏側副通路溝３３４からハウジング３０２の他方の面に成形した表側副通路溝３３２へ被計測気体３０が移動する形状で副通路を成形している。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。

また、回路パッケージ４００を後述する緩衝材６００Ａ（図１１、図１２参照）を介して固定部３７２で包むことにより、回路パッケージ４００を固定しているが、緩衝材６００Ａ（図１１、図１２参照）を介してさらに外壁窪み部３６６により回路パッケージ４００を固定する。これにより、回路パッケージ４００を固定する力を増大することができる。固定部３７２は被計測気体３０の流れ軸に沿う方向に回路パッケージ４００を包含している。一方外壁窪み部３６６は被計測気体３０の流れ軸を横切る方向に回路パッケージ４００を包含している。すなわち固定部３７２に対して包含する方向が異なるようにして回路パッケージ４００を包含している。二つの異なる方向で回路パッケージ４００を包含しているので、固定する力が増大している。外壁窪み部３６６は上流側外壁３３５の一部であるが、固定する力を増大するためであれば、上流側外壁３３５の代わりに下流側外壁３３６で、固定部３７２と異なる方向に回路パッケージ４００を包含しても良い。例えば、下流側外壁３３６で回路パッケージ４００の板部を包含するとか、あるいは下流側外壁３３６に上流方向に窪む窪み、あるいは上流方向に突出する突出部を設けて回路パッケージ４００を包含しても良い。上流側外壁３３５に外壁窪み部３６６を設けて回路パッケージ４００を包含したのは、回路パッケージ４００の固定に加えて、温度検出部４５２と上流側外壁３３５との間の熱抵抗を増大する作用を持たせたためである。

温度検出部４５２の根元部に外壁窪み部３６６が設けられ、これによりフランジ３１２あるいは熱絶縁部３１５から上流側外壁３３５を介して伝わってくる熱の影響を低減できる。さらに上流側突起３１７と温度検出部４５２との間に切欠きにより成形された測温用窪み３６８が設けられている。この測温用窪み３６８により上流側突起３１７を介して温度検出部４５２にもたらされる熱の伝わりを低減できる。これにより温度検出部４５２の検出精度が向上する。特に上流側突起３１７はその断面積が大きいので熱が伝わり易く、熱の伝わりを阻止する測温用窪み３６８の働きは重要である。

３.２副通路の流量検出部の構造と効果
図７は、回路パッケージ４００の計測用流路面４３０が副通路溝の内部に配置されている状態を示す部分拡大図であり、図６（Ｂ）のＡ−Ａ断面図である。なお、この図は概念図であり、図５や図６に示す詳細形状に対して、図７では細部の省略および単純化を行っており、細部に関して少し変形している。図７の左側部分が裏側副通路溝３３４の終端部分であり、右側部分が表側副通路溝３３２の始端部分である。図７では明確に記載していないが、計測用流路面４３０を有する回路パッケージ４００の左右両側には、貫通部が設けられていて、計測用流路面４３０を有する回路パッケージ４００の左右両側で裏側副通路溝３３４と表側副通路溝３３２とが繋がっている。

入口３５０から取り込まれ、裏側副通路溝３３４により構成される裏側副通路を流れた被計測気体３０は、図７の左側から導かれ、被計測気体３０の一部は、回路パッケージ４００の上流部３４２の貫通部を介して、回路パッケージ４００の計測用流路面４３０の表面と表カバー３０３に設けられた突起部３５６で作られる流路３８６の方を流れ、他の被計測気体３０は計測用流路面裏面４３１と裏カバー３０４で作られる流路３８７の方を流れる。その後、流路３８７を流れた被計測気体３０は、回路パッケージ４００の下流部３４１の貫通部を介して表側副通路溝３３２の方に移り、流路３８６を流れている被計測気体３０と合流し、表側副通路溝３３２を流れ、出口３５２から主通路１２４に排出される。

裏側副通路溝３３４から回路パッケージ４００の上流部３４２の貫通部を介して流路３８６に導かれる被計測気体３０の方が、流路３８７に導かれる流路よりも曲りが大きくなるように、副通路溝が成形されているので、被計測気体３０に含まれるごみなどの質量の大きい物質は、曲りの少ない流路３８７の方に集まる。このため流路３８６への異物の流入はほとんど無い。

流路３８６では、表側副通路溝３３２の最先端部に連続して、表カバー３０３に設けられ突起部３５６が計測用流路面４３０の方に徐々に突出することにより、絞りが成形される構造を成している。流路３８６の絞り部の一方側に計測用流路面４３０が配置され、計測用流路面４３０には流量検出部６０２が被計測気体３０との間で熱伝達を行うための熱伝達面露出部４３６が設けられている。この絞りは、被計測気体３０の渦を減少させて層流に近づけている作用をする。さらに絞り部分では流速が速くなり、この絞り部分に流量を計測するための熱伝達面露出部４３６が配置されているので、流量の計測精度が向上している。

図５および図６において、計測用流路面４３０に設けられた熱伝達面露出部４３６の裏面である計測用流路面裏面４３１に、回路パッケージ４００の樹脂モールド工程で使用された金型の押さえ跡４４２が残っている。押さえ跡４４２は特に流量の計測の障害となるものではなく、そのまま押さえ跡４４２が残っていても問題ない。

３.３表カバー３０３と裏カバー３０４の形状と効果
図８は表カバー３０３の外観を示す図であり、図８（Ａ）は左側面図、図８（Ｂ）は正面図、図８（Ｃ）は平面図である。図９は裏カバー３０４の外観を示す図であり、図９（Ａ）は左側面図、図９（Ｂ）は正面図、図９（Ｃ）は平面図である。図８および図９において、表カバー３０３や裏カバー３０４はハウジング３０２の副通路溝を塞ぐことにより、副通路を作るのに使用される。また突起部３５６を備え、流路に絞りを設けるために使用される。このため成形精度が高いことが望ましい。表カバー３０３や裏カバー３０４は金型に熱可塑性樹脂を注入する樹脂モールド工程により、作られるので、高い成形精度で作ることができる。また、表カバー３０３と裏カバー３０４には、突起部３８０と突起部３８１が形成されており、ハウジング３０２の嵌合した際に、図５（Ｂ）及び図６（Ｂ）に表記した回路パッケージ４００の先端側の空洞部３８２の隙間を埋めると同時に回路パッケージ４００の先端部を覆う構成となる。

図８や図９に示す表カバー３０３や裏カバー３０４には、表保護部３２２や裏保護部３２５が成形されている。図２や図３に示すように入口３４３の表側側面に表カバー３０３に設けられた表保護部３２２が配置され、また入口３４３の裏側側面に、裏カバー３０４に設けられた裏保護部３２５が配置されている。

表カバー３０３の内側面には突起部３５６が設けられ、図７の例に示す如く、突起部３５６は計測用流路面４３０に対向して配置され、副通路の流路の軸に沿う方向に長く延びた形状をしている。この実施例では、絞り部分を有する副通路を、溝の部分と溝を塞いで絞りを備えた流路を完成する蓋の部分とに分け、溝の部分を、ハウジング３０２を成形するための第２樹脂モールド工程で作り、次に突起部３５６を有する表カバー３０３を他の樹脂モールド工程で成形し、表カバー３０３を溝の蓋として溝を覆うことにより、副通路を作っている。ハウジング３０２を成形する第２樹脂モールド工程で、計測用流路面４３０を有する回路パッケージ４００のハウジング３０２への固定（支持）も行っている。このように形状の複雑な溝の成形を樹脂モールド工程で行い、絞りのための突起部３５６を表カバー３０３に設けることで、高い精度で図７に示す流路３８６を成形することができる。また溝と計測用流路面４３０や熱伝達面露出部４３６の配置関係を高い精度で維持できるので、量産品においての品質ばらつきを小さくでき、結果として高い計測結果が得られる。また生産性も向上する。

裏カバー３０４と計測用流路面裏面４３１による流路３８７の成形も同様である。流路３８７の溝部分と蓋部分とに分け、溝部分をハウジング３０２を成形する第２樹脂モールド工程で作り、裏カバー３０４で溝を覆うことにより、流路３８７を成形している。流路３８７をこのようにして作ることにより、流路３８７を高精度で作ることができ、生産性も向上する。

４. 回路パッケージ４００の外観および内部構造
４.１熱伝達面露出部４３６を備える計測用流路面４３０の成形
図１０に第１樹脂モールド工程で作られる回路パッケージ４００の外観を示す。図１０（Ａ）は回路パッケージ４００の左側面図、図１０（Ｂ）は回路パッケージ４００の正面図、図１０（Ｃ）は回路パッケージ４００の背面図である。回路パッケージ４００は、後述する流量検出部６０２や処理部６０４を内蔵し、熱硬化性樹脂でこれらがモールドされ、一体成形される。

なお後述するように回路パッケージ４００の外観上に記載した斜線部分は、第１樹脂モールド工程で回路パッケージ４００を製造した後に、後述する緩衝材６００Ａが被覆される被覆面４３２を示している。なお、第２樹脂モールド工程でハウジング３０２を成形する際には、第２樹脂モールド工程で使用される樹脂により、被覆面４３２を被覆した緩衝材６００Ａを、ハウジングを構成する第２の樹脂で覆う。

図１０に示す回路パッケージ４００の表面には、被計測気体３０を流すための面として作用する計測用流路面４３０が被計測気体３０の流れ方向に長く伸びる形状で成形されている。この実施例では計測用流路面４３０は、被計測気体３０の流れ方向に長く伸びる長方形を成している。この計測用流路面４３０は、図１０（Ａ）に示す如く、他の部分より薄く作られていて、その一部に熱伝達面露出部４３６が設けられている。内蔵されている流量検出部６０２は、熱伝達面露出部４３６を介して被計測気体３０と熱伝達を行い、被計測気体３０の状態、例えば被計測気体３０の流速を計測し、主通路１２４を流れる流量を表す電気信号を出力する。

熱伝達面露出部４３６を有する計測用流路面４３０の裏面には、図１０（Ｃ）に示す如く、回路パッケージ４００の樹脂モールド成形時に内部基板あるいはプレートを支持する金型の押さえの押さえ跡４４２が残っている。熱伝達面露出部４３６は被計測気体３０との間で熱のやり取りを行うために使用される場所であり、被計測気体３０の状態を正確に計測するためには、流量検出部６０２と被計測気体３０との間の熱伝達が良好に行われることが望ましい。このため、熱伝達面露出部４３６の部分が第１樹脂モールド工程での樹脂で覆われるのを避けなければならない。熱伝達面露出部４３６とその裏面である計測用流路面裏面４３１の両面に金型を当て、この金型により熱伝達面露出部４３６への樹脂の流入を防止する。熱伝達面露出部４３６の裏面に凹部形状の押さえ跡４４２が成形されている。この部分は、流量検出部６０２等を構成する素子が近くに配置されており、これら素子の発熱をできるだけ外部に放熱することが望ましい。成形された凹部は、樹脂の影響が少なく、放熱し易い効果を奏している。

半導体素子で構成される流量検出部（流量検出素子）６０２には、熱伝達面露出部４３６に相当する半導体ダイヤフラムが形成されており、半導体ダイヤフラムは、後述する流量検出素子６０２の裏面に空隙を成形することにより得ることができる。前記空隙を密閉すると温度変化による前記空隙内の圧力の変化により、半導体ダイヤフラムが変形し、計測精度が低下する。このためこの実施例では、半導体ダイヤフラム裏面の空隙と連通する開口４３８を回路パッケージ４００の表面に設け、半導体ダイヤフラム裏面の空隙と開口４３８とを繋ぐ連通路を回路パッケージ４００内部に設けている。なお、前記開口４３８は、第２樹脂モールド工程における樹脂および緩衝材６００Ａにより塞がれることがないように、図１０に示す斜線が記載されていない部分に設けられている。

４.２温度検出部４５２および突出部４２４の成形と効果
回路パッケージ４００に設けられた温度検出部４５２は、温度検出部４５２を支持するために被計測気体３０の上流方向に延びている突出部４２４の先端も設けられて、被計測気体３０の温度を検出する機能を備えている。温度検出部４５２を支持する突出部４２４は、その根元より、先端部分が細い形状を成し、その先端部分に温度検出部４５２を設けている。

本実施例では、温度検出部４５２を備える突出部４２４の近傍が細く、突出部４２４の根元に行くに従って太くなっている。このため、被計測気体３０がこの突出部４２４の形状に沿って流れ、突出部４２４を効率的に冷却する。

突出部４２４の根元部で斜線部は、後述する緩衝材６００Ａが被覆される被覆面であり、緩衝材６００Ａは、第２樹脂モールド工程でハウジング３０２を成形する樹脂により覆われる。突出部４２４の根元部の斜線部に窪みが設けられている。これは、緩衝材６００Ａはおよびハウジング３０２の樹脂に覆われない窪み形状の部分が設けられていることを示している。このように突出部４２４の根元部のハウジング３０２の樹脂に覆われない窪み形状の部分を作ることにより、被計測気体３０により突出部４２４がさらに冷却し易くしている。

４.３回路パッケージ４００の端子
回路パッケージ４００には、内蔵する流量検出部６０２や処理部６０４を動作させるための電力の供給、および流量の計測値や温度の計測値を出力するために、接続端子４１２が設けられている。さらに、回路パッケージ４００が正しく動作するかどうか、回路部品やその接続に異常が生じていないかの検査を行うために、端子４１４が設けられている。この実施例では、第１樹脂モールド工程で流量検出部６０２や処理部６０４を、熱硬化性樹脂を用いてトランスファモールドすることにより回路パッケージ４００が作られる。なお、端子４１４は外部端子内端３６１には接続されない。

各接続端子４１２には、機械的弾性力を増すために、湾曲部４１６が設けられている。各接続端子４１２に機械的弾性力を持たせることで、第１樹脂モールド工程による樹脂と第２樹脂モールド工程による樹脂の熱膨張係数の相違に起因して発生する応力を吸収することができる。すなわち、各接続端子４１２は第１樹脂モールド工程による熱膨張の影響を受け、さらに各接続端子４１２に接続される外部端子内端３６１は第２樹脂モールド工程による樹脂の影響を受ける。これら樹脂の違いに起因する応力の発生を吸収することができる。

４.４回路パッケージ４００の内部構造
図１１に示すように、被計測気体３０の流量を計測する流量検出部６０２にはダイヤフラム６７２が設けられており、ダイヤフラム６７２の背面には空隙６７４が設けられている。ダイヤフラム６７２には図示していないが被計測気体３０と熱のやり取りを行い、これによって流量を計測するための素子が設けられている。ダイヤフラム６７２に成形させている素子間に、被計測気体３０との熱のやり取りとは別に、ダイヤフラム６７２を介して素子間に熱が伝わると、正確に流量を計測することが困難となる。このためダイヤフラム６７２は熱抵抗を大きくする必要があり、ダイヤフラム６７２ができるだけ薄く作られている。回路パッケージ４００は、リードに相当する第２プレート５３６に、連通通路を形成するための第１のプレート５３２が配置されている。第１プレート５３２には、チップ状の流量検出部６０２およびＬＳＩとして作られている処理部６０４が搭載されている。流量検出部６０２の各端子と処理部６０４とがアルミパッドを介してワイヤ５４２で電気的に接続されている。さらに、処理部６０４は、アルミパッドを介してワイヤ５４３で第２プレート５３６に接続されている。

流量検出部（流量検出素子）６０２は、ダイヤフラム６７２の熱伝達面４３７が露出するように、第１樹脂モールド工程により成形された回路パッケージ４００の第１樹脂に埋設されて固定されている。ダイヤフラム６７２の表面は図示しない前記素子（発熱体、上流測温抵抗体である抵抗、抵抗と下流測温抵抗体である抵抗、抵抗など）が設けられている。素子は、ダイヤフラム６７２に相当する熱伝達面露出部４３６において素子表面の熱伝達面４３７を介して図示していない被計測気体３０と互いに熱の伝達を行う。

流量検出部（流量検出素子）６０２の前記素子が設けられている部分は、計測用流路面４３０の熱伝達面露出部４３６に配置されていて、熱伝達面４３７が計測用流路面４３０を成形している樹脂から露出している。流量検出素子６０２の外周部は計測用流路面４３０を成形している第１樹脂モールド工程で使用された熱硬化性樹脂で覆われている。

プレート５３２には外部に開口する開口４３８に繋がる孔５２０が設けられ、この孔５２０と空隙６７４とを繋ぐ連通孔６７６が設けられている。この連通孔６７６は例えば第１プレート５３２と第２プレート５３６の２枚のプレートで作られる。第１プレート５３２には孔５２０と孔５２１が設けられ、さらに連通孔６７６を作るための溝が設けられている。第２プレート５３６で溝および孔５２０と孔５２１を塞ぐことで、連通孔６７６が作られる。

５. 回路パッケージ４００とハウジング３０２との固定
次に、再び図５、図６、図１０（Ａ）〜（Ｃ）、図１１を参照し、さらに図１２を参照して、回路パッケージ４００のハウジング３０２への樹脂モールド工程による固定について説明する。

５.１回路パッケージ４００の固定構造
上述した如く、ハウジング３０２は、表側副通路溝３３２と裏側副通路溝３３４（副通路の一部）を形成するとともに、回路パッケージ４００を固定するように、回路パッケージ４００に緩衝材６００Ａを被覆した状態で、熱可塑性樹脂である高分子樹脂（第２の樹脂）によりモールド成形される。

図５および図６に示すように、表側副通路溝３３２と裏側副通路溝３３４のつながりの部分に、回路パッケージ４００の表面に成形された計測用流路面４３０が配置されるように、回路パッケージ４００が緩衝材６００Ａ（図１１、図１２参照）を介してハウジング３０２に配置され固定されている。

このような構造を採用することにより、ハウジング３０２をモールド成形した際の、型締め力や、樹脂の収縮により回路パッケージ４００の半導体素子等に作用する応力を、緩衝材６００Ａで緩和することができる。さらに、熱式流量計３００を使用時に、熱硬化性樹脂で成形された回路パッケージ４００と熱硬化性樹脂で成形されたハウジング３０２の樹脂材料が相違することによる熱膨張差を、緩衝材６００Ａで吸収することができるばかりでなく、回路パッケージ４００とハウジング３０２との密着力も高め、これらのシール性をも向上することができる。

ここで、ハウジング３０２として用いる第２の樹脂としては、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリカーボネイト（ＰＣ）、ＡＢＳ樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）などの熱可塑性樹脂を挙げることができる。

緩衝材６００Ａは、ハウジング３０２と回路パッケージとの間の膨張差（収縮差）による応力を緩衝するものであり、ハウジング３０２および回路パッケージ４００を構成する樹脂よりも低弾性率を有する樹脂である。ここで弾性率とは少なくとも縦弾性率を含むものである。緩衝材６００Ａの素材としては、たとえば緩衝性および耐熱性を有した樹脂材を挙げることができ、これらが発泡したものであってもよい。なお、本実施形態では、回路パッケージ４００を第１の樹脂（熱硬化性樹脂）で成形したが、回路パッケージは、流量検出部を備えた構造であれば必ずしも樹脂により成形される必要はない。

例えば、上述したハウジング３０２の樹脂材に、上述した樹脂材を挙げた場合には、緩衝材（樹脂材）の樹脂材として、フッ素系、スチレン系、オレフィン系、スチレン系、ポリエステル系、塩化ビニール系、ポリアミド系の熱可塑性エラストマー等を挙げることができる。また、ゴム材としては、フッ素系ゴム、シリコーン系ゴム、エチレン系ゴム、ウレタン系ゴム等を挙げることができる。

これらの中でも、特に、緩衝材６００Ａを構成する樹脂（低弾性率を有する樹脂）は、ハウジング３０２を構成する樹脂よりも、熱伝導性が低いことが好ましい。たとえば、ハウジング３０２に熱可組成樹脂としてポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）を挙げることができ、この場合には、緩衝材６００Ａにポリエステル系の熱可塑性エラストマー等を挙げることができる。このような材質を選定することにより、成形時および使用時におけるハウジング３０２から回路パッケージ４００への熱の伝達を抑制することができる。

回路パッケージ４００を、緩衝材６００Ａを介してハウジング３０２に樹脂モールドにより埋設して固定する部分（支持する部分）は、副通路溝よりフランジ３１２側に、回路パッケージ４００をハウジング３０２に埋設固定するための固定部３７２として設けられている。

図１２に示すように、緩衝材６００Ａは、回路パッケージ４００の表面（図１０に示す被覆面）を周回するように配置されている。具体的には、緩衝材６００Ａは、回路パッケージの外周を切れ目なく包囲するように配置されている。さらに、固定部３７２は、第１樹脂モールド工程により成形された回路パッケージ４００の外周を切れ目なく包囲した緩衝材６００Ａ全体を覆うようにして、回路パッケージ４００を埋設している。このような結果、回路パッケージ４００の外周を切れ目なく包囲した緩衝材６００Ａにより、ハウジング３０２の固定部３７２からの熱応力をより確実に緩衝することができ、より強固に回路パッケージを固定することができる。特に、本実施例では、回路パッケージ４００とハウジング３０２とは、緩衝材６００Ａを介して非接触状態となっているので、ハウジング３０２からの直接的な熱応力は、回路パッケージに全く作用しないことになる。

さらに、図１１に示す如く、固定部３７２は、副通路を形成する形成壁３７３と、これに連続し、形成壁３７３の厚みより薄肉となった薄肉部３７６とで構成され、形成壁３７３および薄肉部３７６が、緩衝材６００Ａを介して、回路パッケージ４００を固定している。

固定部３７２に局所的に薄肉となった薄肉部３７６を設けることにより、固定部３７２の成形時に樹脂の温度が冷える時の収縮を緩和することができると共に、回路パッケージ４００に加わる応力の集中を低減できる効果がある。図６（Ｂ）に示すとおり、回路パッケージ４００の裏側も上述のような形状とすると、より効果が得られる。

また、回路パッケージ４００の全面を、ハウジング３０２を成形する樹脂で覆うのではなく、流量検出部を含む部分以外に、固定部３７２のフランジ３１２側（外部端子と回路パッケージ４００の内部端子４１２を接続した接続部を含む端子接続室）に、回路パッケージ４００の外壁が露出する部分を設けている。この図５および図６の実施例では、回路パッケージ４００の外周面の内のハウジング３０２の樹脂に包含される部分の面積（換言すると緩衝材６００Ａの配置される部分の面積）より、ハウジング３０２の樹脂に包含されないでハウジング３０２の樹脂から露出している面積の方が広くなっている。また回路パッケージ４００の計測用流路面４３０の部分も、ハウジング３０２を形成している樹脂から露出している。

回路パッケージ４００の外壁を帯状に全周にわたって覆っている固定部３７２の一部を薄肉とすることで、ハウジング３０２を成形するための第２樹脂モールド工程において、回路パッケージ４００の周囲を包含するようにして固定部３７２を硬化させる過程での体積収縮による過度な応力の集中を低減している。過度な応力の集中は回路パッケージ４００に対しても悪影響を及ぼす可能性がある。

また、回路パッケージ４００の外周面のうちのハウジング３０２の樹脂に包含される部分（すなわち緩衝材６００Ａが配置された部分）の面積を少なくして、少ない面積で、より強固に回路パッケージ４００を固定するには、固定部３７２における回路パッケージ４００の外壁との密着性を高めることが望ましい。ハウジング３０２を成形する趣旨として第２の樹脂として熱可塑性樹脂を使用する場合には、熱可塑性樹脂の粘性が低い状態で、回路パッケージ４００の外壁に被覆された緩衝材６００Ａに接触させながら、第２の樹脂（熱可塑性樹脂）を硬化させることが望ましい。

ハウジング３０２を成形する樹脂モールド工程において、第２の樹脂の入口を固定部３７２にあるいはその近傍に設けることが望ましい。熱可塑性樹脂は温度の低下に基づいて粘性が増大し、硬化する。従って、高温状態の熱可塑性樹脂を固定部３７２にあるいはその近傍から流し込むことで、粘性の低い状態の熱可塑性樹脂を回路パッケージ４００の外壁の緩衝材６００Ａに密着させ、硬化させることができる。このことにより、熱可塑性樹脂の温度低下が抑えられ、低粘性状態を長引かせ、緩衝材６００Ａと固定部３７２との密着性が向上する。

緩衝材６００Ａを上述した被覆面に被覆して成形する際には、回路パッケージ４００の外壁面を粗くすることにより回路パッケージ４００と緩衝材６００Ａとの密着性を向上することができる。回路パッケージ４００の外壁面を粗くする方法として、回路パッケージ４００を第１樹脂モールド工程で成形後に、例えば梨地処理といわれる処理方法のように、回路パッケージ４００の表面に細かい凸凹を成形する粗化方法がある。回路パッケージ４００の表面に細かい凹凸加工を施す粗化方法として、例えばサンドブラストにより粗化することができる。さらにレーザ加工により粗化することができる。

また、他の粗化方法としては、第１樹脂モールド工程に使用する金型の内面に凹凸の付いたシートを張り付け、シートを表面に設けた金型に樹脂を圧入する。このようにしても回路パッケージ４００の表面に細かい凸凹を成形して粗化することができる。さらに回路パッケージ４００を成形する金型の内部に凹凸をつけておき、回路パッケージ４００の表面を粗化することができる。このような粗化を行う回路パッケージ４００の表面部分は、少なくとも緩衝材６００Ａが設けられる部分または図１３等に示すハウジング３０２の薄肉部と接触する部分である。さらに加えて外壁窪み部３６６が設けられる回路パッケージ４００の表面部分を粗化することでさらに密着度が強くなる。

さらに、緩衝材６００Ａが被覆された回路パッケージ４００の外周を包含する固定部３７２の形状を帯状とし、帯の幅を狭くすることにより、回路パッケージ４００に加わる熱膨張係数差による応力を低減できる。固定部３７２の帯の幅を１０ｍｍ以下に、好ましくは８ｍｍ以下にすることが望ましい。本実施例では回路パッケージ４００をハウジング３０２の上流側外壁３３５の一部である外壁窪み部３６６を含む固定部３７２で回路パッケージ４００を包含し回路パッケージ４００を固定しているので、固定部３７２の帯の幅をさらに細くすることができる。例えば３ｍｍ以上の幅があれば回路パッケージ４００を固定できる。

このように、緩衝材６００Ａを設けることにより、回路パッケージ４００を成形する熱硬化性樹脂と固定部３７２を備えるハウジング３０２を成形する熱可塑性樹脂とでは、熱膨張係数に差があり、この熱膨張係数差に基づいて生じる過度な応力が回路パッケージ４００に加わらないようにすることができる。

回路パッケージ４００の表面に、熱膨張係数差による応力を低減するなどの目的のため、ハウジング３０２を成形する樹脂で覆う部分と覆わないで露出させる部分とを設けている。これら回路パッケージ４００の表面がハウジング３０２の樹脂から露出する部分を、複数個設け、この内の一つは先に説明した熱伝達面露出部４３６を有する計測用流路面４３０であり、また他に、固定部３７２よりフランジ３１２側の部分に露出する部分を設けている。さらに外壁窪み部３６６を成形し、この外壁窪み部３６６より上流側の部分を露出させ、この露出部を、温度検出部４５２を支える支持部としている。回路パッケージ４００の外表面の固定部３７２よりフランジ３１２側の部分は、その外周、特に回路パッケージ４００の下流側からフランジ３１２に対向する側にかけて、さらに回路パッケージ４００の端子に近い部分の上流側にかけて、回路パッケージ４００を取り巻くように空隙が成形されている。このように回路パッケージ４００の表面が露出している部分の周囲に空隙が成形されていることで、主通路１２４からフランジ３１２を介して回路パッケージ４００に伝わる熱量を低減でき、熱の影響による計測精度の低下を抑制している。

回路パッケージ４００とフランジ３１２との間に空隙が成形され、この空隙部分が端子接続用の空隙として作用している。この端子接続用の空隙で回路パッケージ４００の接続端子４１２と外部端子のハウジング３０２側に位置する外部端子内端３６１とがそれぞれスポット溶接あるいはレーザ溶接などにより電気的に接続される。端子接続部３２０の空隙は上述したようにハウジング３０２から回路パッケージ４００への熱伝達を抑制する効果を奏すると共に、回路パッケージ４００の接続端子と外部端子の外部端子内端３６１との接続作業のために使用可能なスペースとして確保されている。

また、図１３に示すように、使用時のハウジング３０２による熱膨張差により熱応力が受け易い箇所は、固定部３７２の内、複数路を形成する形成壁３７３であることから、この形成壁３７３と回路パッケージ４００との間において、回路パッケージ４００の外周を切れ目なく包囲するように、緩衝材６００Ｂを配置（被覆）してもよい。また図１４（Ａ），（Ｂ）に示すように、熱膨張差により応力が発生し易い位置にのみ、緩衝材を部分的に配置してもよい。たとえば、回路パッケージ４００の表面および裏面にこのような応力が生じやすい場合には、図１４（Ａ）に示すように、回路パッケージ４００の表面と裏面のみに緩衝材６００Ｃを配置する。一方、回路パッケージ４００の表面および裏面にこのような応力が生じやすい場合には、図１４（Ｂ）に示すように、回路パッケージ４００の側壁面のみに緩衝材６００Ｄを配置する。

５.２第２樹脂モールド工程によるハウジング３０２成形と効果
本実施例では、上述した図５および図６に示すハウジング３０２において、流量検出部６０２や処理部６０４を備える回路パッケージ４００を第１樹脂モールド工程により成形する。

次に、回路パッケージ４００とハウジング３０２との間に緩衝材６００Ａが配置されるように、成形型を用いて緩衝材６００Ａを回路パッケージ４００と一体成形する。緩衝材６００Ａは、上述した如く緩衝材６００Ａは、ハウジング３０２と回路パッケージとの間の膨張差（収縮差）による応力を緩衝するものであり、ハウジング３０２を構成する樹脂よりも、熱伝導性が低い緩衝材を用いる。

次に、被計測気体３０を流す副通路を成形する例えば表側副通路溝３３２や裏側副通路溝３３４を有するハウジング３０２を、第２樹脂モールド工程にて製造する。この第２樹脂モールド工程で、緩衝材６００Ａが被覆された回路パッケージ４００をハウジング３０２の樹脂内に内蔵して、ハウジング３０２内に樹脂モールドにより固定する。具体的には、回路パッケージ４００に形成された緩衝材６００Ａの表面を覆うように回路パッケージ４００を固定する（図１０〜図１２参照）。

このようにすることで、流量検出部６０２が被計測気体３０との間で熱伝達を行って流量を計測するための熱伝達面露出部４３６と副通路、例えば表側副通路溝３３２や裏側副通路溝３３４の形状との関係、例えば位置関係や方向の関係を、極めて高い精度で維持することが可能となる。ハウジング３０２をモールド成形した際の、型締め力や、樹脂の収縮により回路パッケージ４００の半導体素子等に作用する応力を、緩衝材６００Ａで緩和することができる。

回路パッケージ４００毎に生じる誤差やばらつきを非常に小さい値に抑え込むことが可能となる。結果として回路パッケージ４００の計測精度を大きく改善できる。例えば従来の接着剤を使用して固定する方式に比べ、２倍以上、計測精度を向上できる。熱式流量計３００は量産により生産されることが多く、ここに厳密に計測しながら接着剤で接着する方法には、計測精度の向上に関して限界がある。しかし、本実施例のように第１樹脂モールド工程により回路パッケージ４００を製造し、緩衝材６００Ａを被覆して成形（たとえば熱可塑性エラストマー等による射出成型）後、被計測気体３０を流す副通路を成形する第２樹脂モールド工程にて副通路を成形すると同時に回路パッケージ４００と前記副通路とを固定することで、計測精度のばらつきを大幅に低減でき、各熱式流量計３００の計測精度を大幅に向上することが可能となる。

例えば図５や図６に示す実施例でさらに説明すると、表側副通路溝３３２と裏側副通路溝３３４と熱伝達面露出部４３６との間の関係が、規定の関係となるように高い精度で回路パッケージ４００をハウジング３０２に固定できる。このことにより、量産される熱式流量計３００においてそれぞれ、各回路パッケージ４００の熱伝達面露出部４３６と副通路との位置関係や形状などの関係を、非常に高い精度で、定常的に得ることが可能となる。回路パッケージ４００の熱伝達面露出部４３６を固定した副通路溝、例えば表側副通路溝３３２と裏側副通路溝３３４とが非常に高い精度で成形できるので、この副通路溝から副通路を成形する作業は、表カバー３０３や裏カバー３０４でハウジング３０２の両面を覆う作業である。この作業は大変シンプルで、計測精度を低下させる要因が少ない作業工程である。また、表カバー３０３や裏カバー３０４は成形精度の高い樹脂モールド工程により生産される。従って回路パッケージ４００の熱伝達面露出部４３６と規定の関係で設けられる副通路を高い精度で完成することが可能である。このような方法により、計測精度の向上に加え、高い生産性が得られる。

これに対して従来は、副通路を製造し、次に副通路に計測部を接着剤で接着することにより、熱式流量計を生産していた。このように接着剤を使用する方法は、接着剤の厚みのばらつきが大きく、また接着位置や接着角度が製品毎にばらつく。このため計測精度を上げることには限界があった。さらにこれらの作業を量産工程で行う場合に、計測精度の向上が大変難しくなる。

本発明に係る実施例では、先ず、流量検出部６０２を備える回路パッケージ４００を第１樹脂モールドにより生産し、次に回路パッケージ４００に緩衝材６００Ａを被覆した後、樹脂モールドにより固定すると共に同時に前記樹脂モールドで副通路を成形するための副通路溝を第２樹脂モールドにより、成形する。このようにすることにより、副通路溝の形状、および前記副通路溝に極めて高い精度で流量検出部６０２を固定できる。

流量の計測に関係する部分、例えば流量検出部６０２の熱伝達面露出部４３６や熱伝達面露出部４３６が取り付けられる計測用流路面４３０を、回路パッケージ４００の表面に成形する。その後、計測用流路面４３０と熱伝達面露出部４３６はハウジング３０２を成形する樹脂から露出させる。すなわち熱伝達面露出部４３６および熱伝達面露出部４３６周辺の計測用流路面４３０を、ハウジング３０２を成形する樹脂で覆わないようにする。回路パッケージ４００の樹脂モールドで成形した計測用流路面４３０や熱伝達面露出部４３６を、あるいは温度検出部４５２を、そのままハウジング３０２の樹脂モールド後も利用し、熱式流量計３００の流量計測や温度計測に使用する。このようにすることで計測精度が向上する。

本発明に係る実施例では、回路パッケージ４００をハウジング３０２に一体成形することにより、副通路を有するハウジング３０２に回路パッケージ４００を固定しているので、少ない固定面積で回路パッケージ４００をハウジング３０２に固定できる。

すなわち、ハウジング３０２に接触していない回路パッケージ４００の表面積を多く取ることができる。前記ハウジング３０２に接触していない回路パッケージ４００の表面は、例えば空隙に露出している。吸気管の熱はハウジング３０２に伝わり、ハウジング３０２から回路パッケージ４００に伝わる。ハウジング３０２で回路パッケージ４００の全面あるいは大部分を包含するのではなく、ハウジング３０２と回路パッケージ４００との接触面積を小さくしても、高精度でしかも高い信頼性を維持して、回路パッケージ４００をハウジング３０２に固定できる。このためハウジング３０２から回路パッケージ４００への熱伝達を低く抑えることが可能となり、計測精度の低下を抑制できる。

図５や図６に示す実施例では、回路パッケージ４００の露出面の面積Ａを、ハウジング３０２の成形用モールド材（すなわち緩衝材６００Ａ）で覆われている面積Ｂと同等あるいは、面積Ａを面積Ｂより多くすることが可能である。実施例では面積Ａの方が面積Ｂより大きくなっている。このようにすることにより、ハウジング３０２から回路パッケージ４００への熱の伝達を抑制できる。また回路パッケージ４００を成形している熱硬化性樹脂の熱膨張係数とハウジング３０２を成形している熱可塑性樹脂の膨張係数の差による応力を低減できる。特に、緩衝材６００Ａを構成する材料は、ハウジング３０２を構成する樹脂よりも、熱伝導率が低くすることにより、このような効果をより一層期待することができる。

６. 熱式流量計３００の生産工程
６.１回路パッケージ４００の生産工程
図１５、図１６は熱式流量計３００の生産工程を示し、図１５は回路パッケージ４００の生産工程を示し、図１６は熱式流量計の生産工程を示す。図１５において、ステップ１ではフレーム枠を生産する。このフレーム枠は例えばプレス加工によって作られる。

ステップ２は、ステップ１で作られたフレーム枠に、まずプレート５３２を搭載し、さらにプレート５３２に流量検出部６０２や処理部６０４を搭載し、さらに温度検出素子５１８、チップコンデンサなどの回路部品を搭載する。またステップ２では、回路部品間や回路部品とリード間、リード同士の電気的な配線を行う。このステップ２で、リードとリードの間を、熱抵抗を大きくするための接続線で接続する。ステップ２では、回路部品がフレーム枠に搭載され、さらに電気的な接続がなされた電気回路が作られる。

次にステップ３で、第１樹脂モールド工程により、熱硬化性樹脂でモールドされる。また、ステップ３で、接続されているリードをそれぞれフレーム枠から切り離し、さらにリード間も切り離し、回路パッケージを完成する。この回路パッケージには、図１０に示す通り、計測用流路面４３０や熱伝達面露出部４３６が成形されている。

次にステップ４で、緩衝材６００Ａを成形する。緩衝材６００Ａには、ハウジングの樹脂（高分子樹脂）よりも低弾性率を有する樹脂を用いる。ここでは、図１０に示す、回路パッケージ４００を成形型内に配置し、その表面のうち斜線部で示した被覆面４３２を覆うように、緩衝材６００Ａを成形する。

ステップ４で、出来上がった回路パッケージ４００の外観検査や動作の検査を行う。ステップ３の第１樹脂モールド工程では、ステップ２で作られた電気回路を金型内に固定し、金型に高温の樹脂を高い圧力で注入するので、電気部品や電気配線の異常が生じていないかを検査することが望ましい。この検査のために図１０（Ａ）〜（Ｃ）に示す接続端子４１２に加え端子４１４が使用される。なお、端子４１４はその後使用されないので、この検査の後、根元から切断しても良い。

６.２熱式流量計３００の生産工程と特性の補正
図１６に示す工程では、図１５により生産された回路パッケージ４００と外部端子３０６とが使用され、ステップ６で第２樹脂モールド工程によりハウジング３０２がつくられる。このハウジング３０２は樹脂製の副通路溝やフランジ３１２や外部接続部３０５が作られると共に、図１０（Ａ）〜（Ｃ）に示す回路パッケージ４００の斜線部分を被覆した緩衝材６００Ａの表面を第２樹脂モールド工程の第２樹脂（熱可塑性樹脂）で覆うとともに、回路パッケージ４００の表面に第２の樹脂（熱可塑性樹脂）が非接触な状態となるように、回路パッケージ４００がハウジング３０２に固定される。前記第１樹脂モールド工程による回路パッケージ４００の生産（ステップ３）と第２樹脂モールド工程による熱式流量計３００のハウジング３０２の成形との組み合わせにより、副通路に対して流量検出部を精度良く配置することができ、流量検出精度が大幅に改善される。ステップ６で各外部端子内端３６１の切り離しが行われ、接続端子４１２と外部端子内端３６１との接続がステップ７で行われる。

ステップ７によりハウジング３０２が完成すると次にステップ８で、表カバー３０３と裏カバー３０４がハウジング３０２に取り付けられ、ハウジング３０２の内部が表カバー３０３と裏カバー３０４で密閉されるとともに、被計測気体３０を流すための副通路が完成する。さらに、図７で説明した絞り構造が表カバー３０３あるいは裏カバー３０４に設けられた突起部３５６により、作られる。なお、この表カバー３０３はステップ１０でモールド成形により作られ、裏カバー３０４はステップ１１でモールド成形によって作られる。また、これら表カバー３０３と裏カバー３０４はそれぞれ別工程で作られ、それぞれ異なる金型により成形されて作られる。

ステップ９で、実際に副通路に気体が導かれ、特性の試験が行われる。上述したように副通路と流量検出部の関係が高い精度で維持されているので、特性の試験による特性補正を行うことで、非常に高い計測精度が得られる。また第１樹脂モールド工程と第２樹脂モールド工程で副通路と流量検出部の関係を左右する位置決めや形状関係の成形が行われるので、長期間使用しても特性の変化が少なく、高精度に加え高信頼性が確保される。

本発明は、上述した気体の流量を計測するための計測装置に適用できる。

３００…熱式流量計
３０２…ハウジング
３０３…表カバー
３０４…裏カバー
３０５…外部接続部
３０６…外部端子
３０７…補正用端子
３１０…計測部
３２０…端子接続部
３３２…表側副通路溝
３３４…裏側副通路溝
３５６…突起部
３５８…突起部
３５９…樹脂部
３６１…外部端子内端
３６５…繋ぎ部
３７２…固定部
４００…回路パッケージ
４１２…接続端子
４１４…端子
４２４…突出部
４３０…計測用流路面
４３２…被覆面
４３６…熱伝達面露出部
４３８…開口
４５２…温度検出部
５９０…圧入孔
５９４…傾斜部
５９６…傾斜部
６００Ａ，６００Ｂ，６００Ｃ…緩衝材
６０１…流量検出回路
６０２…流量検出部

Claims

主通路から取り込まれた被計測気体を流すための副通路と、該副通路を流れる被計測気体との間で熱伝達を行うことにより、前記被計測気体の流量を計測するための流量検出部を備える熱式流量計であって、
該熱式流量計は、前記流量検出部を備えた回路パッケージと、
前記副通路の一部を形成するとともに、前記回路パッケージを固定するように、前記回路パッケージとともに高分子樹脂により成形されたハウジングとを備え、
該回路パッケージの少なくとも一部は、前記高分子樹脂よりも低弾性率を有する樹脂を介して前記ハウジングに固定されていることを特徴とする熱式流量計。
前記低弾性率を有する樹脂は、前記回路パッケージの表面のうち、前記回路パッケージを固定するように前記ハウジングにより囲われた外周面を切れ目なく包囲するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の熱式流量計。
前記回路パッケージと前記ハウジングとは、前記低弾性率を有する樹脂を介して非接触状態となっていることを特徴とする請求項２に記載の熱式流量計。
前記ハウジングは、前記回路パッケージに前記低弾性率を有する樹脂を被覆した状態で、モールド成形されたものであることを特徴とする請求項１に記載の熱式流量計。
前記低弾性率を有する樹脂は、前記ハウジングを構成する前記高分子樹脂よりも、熱伝導率が低いことを特徴とする請求項１に記載の熱式流量計。
前記回路パッケージは、前記被計測気体の温度を検出する温度検出部をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の熱式流量計。
前記低弾性率を有する樹脂は、熱可塑性エラストマーであることを特徴とする請求項１に記載の熱式流量計。