JP7059992B2 - 空気流量測定装置 - Google Patents

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Description

本開示は、空気流量測定装置に関する。
従来、特許文献1に記載されているように、空気の流量を測定する流量センサと、空気の温度を測定する温度センサとを備えるセンサ装置が知られている。このセンサ装置の流量センサおよび温度センサは、プリント基板に実装されている。
特開2018-96728号公報
特許文献1の構成では、温度センサは、LSIおよびマイコンの発熱の影響を抑制するために、LSIおよびマイコンから離れるように細長いプリント基板の先端に配置されている。また、この温度センサを実装する基板は、ハウジングに搭載される。しかし、発明者等の検討によれば、プリント基板の体格は、比較的大きいので、プリント基板の熱容量が比較的大きくなる。このため、空気の温度が変化したとき、プリント基板に実装されている温度センサの温度変化が起こりにくいため、温度センサの応答性が低下する。
本開示は、空気の流量が測定可能であり、流量とは異なる空気の物理量の応答性を向上させる空気流量測定装置を提供することを目的とする。
請求項1に記載の発明は、空気流量測定装置であって、基面(41)と、基面とは反対側に位置する後面(42)と、基面の端部および後面の端部に接続されている第1側面(51)と、基面のうち第1側面とは反対側の端部および後面のうち第1側面とは反対側の端部に接続されている第2側面(52)と、基面に形成される流量流路入口(431)と、後面に形成されている流量流路出口(432)と、流量流路入口および流量流路出口に連通する流量流路(43、44)と、基面に形成されている物理量流路入口(500)と、を有するハウジング(30)と、流量流路内に配置されており、流量流路を流れる空気の流量に応じた信号を出力する流量検出部(75)と、物理量流路入口に配置されている基板(76)と、基板のうち第1側面側の基板面(761)に実装されている物理量検出部(81)と、を備え、物理量流路入口は、物理量流路入口のうち第1側面側に位置する第1内面(61)と、物理量流路入口のうち第2側面側に位置する第2内面(62)と、基面、第1内面および第2内面に接続されている第3内面(63)と、基面、第1内面のうち第3内面とは反対側の端部および第2内面のうち第3内面とは反対側の端部に接続されている第4内面(64)と、を含み、物理量検出部は、基板面と、第1内面と、第3内面と、第4内面と、によって区画形成される基板流路(90)に設けられ、その基板流路を流れる空気の物理量に応じた信号を出力し、基板、第1内面、第3内面および第4内面のいずれかは、基面から後面に向かう方向に沿って基板流路の流路面積を小さくすることにより、基板流路のうち物理量検出部、基板、第1内面、第3内面および第4内面によって区画形成される流路面積を、基板流路のうち基面側の流路面積よりも小さくする空気流量測定装置である。
これにより、空気の流量が測定可能であり、流量とは異なる空気の物理量の応答性が向上する。
なお、各構成要素等に付される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。
実施形態の空気流量測定装置が用いられるエンジンシステムの概略図。 第1実施形態の空気流量測定装置の正面図。 空気流量測定装置の側面図。 空気流量測定装置の側面図。 図2のV-V線断面図。 図2のVI-VI線拡大断面図。 図5のVII部拡大図。 第2実施形態の空気流量測定装置の正面図。 図8のIX-IX線拡大断面図。 図8のX-X線拡大断面図。 第2実施形態の空気流量測定装置の物理量流路の断面図。 他の実施形態の空気流量測定装置の正面図。 図12のXIII-XIII線拡大断面図。 図12のXIV-XIV線拡大断面図。 他の実施形態の空気流量測定装置の基板凸部の断面図。 他の実施形態の空気流量測定装置のハウジング凸部の断面図。 他の実施形態の空気流量測定装置の基板の断面図。 他の実施形態の空気流量測定装置の基板の断面図。 他の実施形態の空気流量測定装置の基板の断面図。
以下、実施形態について図面を参照しつつ説明する。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、その説明を省略する。
(第1実施形態)
空気流量測定装置21は、例えば、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。具体的には、図1に示すように、エンジンシステム100は、吸気管11、エアクリーナ12、空気流量測定装置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、ここでは、吸気とは、吸入される空気のことである。また、排気とは、排出される空気のことである。
吸気管11は、円筒形状に形成されており、吸気流路111を有している。吸気流路111では、エンジン16に吸入される空気が流れる。
エアクリーナ12は、吸気流路111を流れる空気の上流側であって、吸気管11内に配置されている。また、エアクリーナ12は、吸気流路111を流れる空気に含まれる埃等の異物を除去する。
空気流量測定装置21は、エアクリーナ12よりも吸気流路111を流れる空気の下流側に配置されている。そして、空気流量測定装置21は、エアクリーナ12とスロットルバルブ13との間の吸気流路111を流れる空気の流量を測定する。また、ここでは、空気流量測定装置21は、吸気流路111を流れる空気の物理量を測定する。この空気流量測定装置21の詳細については後述する。なお、ここでは、吸気流路111を流れる空気の物理量とは、吸気流路111を流れる空気の流量とは異なる物理量であり、後述するように、空気の温度である。
スロットルバルブ13は、空気流量測定装置21よりも吸気流路111を流れる空気の下流側に配置されている。また、スロットルバルブ13は、円板状に形成されており、図示しないモータによって回転する。そして、スロットルバルブ13は、回転することにより、吸気流路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、後述の電子制御装置18からの信号に基づいて、エンジン16の燃焼室164に燃料を噴射する。
エンジン16は、内燃機関であって、スロットルバルブ13を経由して吸気流路111を流れる空気と、インジェクタ15から噴射される燃料と、の混合気を燃焼室164内で燃焼させる。この燃焼時の爆発力により、エンジン16のピストン162がシリンダ161内を往復運動する。具体的には、エンジン16は、シリンダ161、ピストン162、シリンダヘッド163、燃焼室164、吸気バルブ165、吸気バルブ駆動装置166、排気バルブ167、排気バルブ駆動装置168および点火プラグ169を有する。
シリンダ161は、筒状に形成されており、ピストン162を収容している。ピストン162は、シリンダ161の軸方向に沿ってシリンダ161内を往復運動する。シリンダヘッド163は、シリンダ161の上部に取り付けられている。また、シリンダヘッド163は、吸気管11および排気管17に接続されており、第1シリンダ流路181および第2シリンダ流路182を有する。第1シリンダ流路181は、吸気流路111に連通している。第2シリンダ流路182は、後述する排気管17の排気流路171に連通している。燃焼室164は、シリンダ161とピストン162の上面とシリンダヘッド163の下面とによって区画形成されている。吸気バルブ165は、第1シリンダ流路181に配置されており、吸気バルブ駆動装置166により駆動されることで、第1シリンダ流路181側の燃焼室164の開閉を行う。排気バルブ167は、第2シリンダ流路182に配置されており、排気バルブ駆動装置168により駆動されることで、第2シリンダ流路182側の燃焼室164の開閉を行う。
点火プラグ169は、後述の電子制御装置18からの信号に基づいて、燃焼室164内のスロットルバルブ13を経由して吸気流路111を流れる空気と、インジェクタ15から噴射される燃料との混合気に点火する。
排気管17は、円筒形状に形成されており、排気流路171を有する。排気流路171では、燃焼室164で燃焼したガスが流れる。この排気流路171を流れるガスは、図示しない排出ガス浄化装置によって浄化される。
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。ここでは、例えば、電子制御装置18は、空気流量測定装置21によって測定された空気の流量および物理量ならびにスロットルバルブ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、空気流量測定装置21によって測定された空気の流量および物理量ならびにスロットルバルブ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169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。
このように、エンジンシステム100は構成されている。次に、空気流量測定装置21の詳細について説明する。
図2-図7に示すように、空気流量測定装置21は、ハウジング30、流量検出部75、基板76および物理量検出部81を備えている。
図2に示すように、ハウジング30は、吸気管11の側面に接続されている配管延長部112に取り付けられている。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。また、ハウジング30は、保持部31、シール部材32、蓋部33、コネクタカバー34、ターミナル35およびバイパス部40を有する。
保持部31は、円筒状に形成されており、保持部31の外面と配管延長部112の内面とが係合することにより配管延長部112に固定されている。また、保持部31の外周面には、シール部材32が取り付けられる溝が形成されている。
シール部材32は、例えば、Oリングであって、保持部31の溝に取り付けられており、配管延長部112と接触することにより配管延長部112内の流路を塞ぐ。これにより、吸気流路111を流れる空気が配管延長部112を経由して外部に漏れることが抑制される。
蓋部33は、有底筒状に形成されており、保持部31の軸方向に保持部31と接続されている。また、保持部31の径方向における蓋部33の長さが配管延長部112の径よりも大きくなっており、蓋部33は、配管延長部112の穴を塞いでいる。
コネクタカバー34は、蓋部33に接続されており、保持部31の径方向内側から径方向外側に延びている。また、コネクタカバー34は、筒状に形成されており、ターミナル35の一端を収容している。
図3に示すように、ターミナル35の一端は、コネクタカバー34に収容されている。また、図示しないが、ターミナル35の一端は、電子制御装置18に接続される。さらにターミナル35の中央部は、蓋部33および保持部31に収容されている。また、ターミナル35の他端は、後述の基板76に接続されている。
バイパス部40は、複数の流路を内部に有し、板状に形成されている。具体的には、図2-図7に示すように、バイパス部40は、ハウジング基面41、ハウジング後面42、第1ハウジング側面51および第2ハウジング側面52を有する。また、バイパス部40は、流量主流路入口431、流量主流路出口432、流量主流路43、流量副流路入口441、流量副流路44および流量副流路出口442を有する。さらに、バイパス部40は、物理量流路入口500、物理量流路50、第1物理量流路出口501および第2物理量流路出口502を含む。なお、以下では、便宜上、バイパス部40に対してハウジング30の保持部31側を上側とする。また、バイパス部40に対して保持部31とは反対側を下側とする。
ハウジング基面41は、吸気流路111を流れる空気の上流側に位置している。ハウジング後面42は、ハウジング基面41とは反対側に位置している。第1ハウジング側面51は、第1側面に対応しており、ハウジング基面41の端部およびハウジング後面42の端部に接続されている。第2ハウジング側面52は、第2側面に対応しており、ハウジング基面41のうち第1ハウジング側面51とは反対側の端部およびハウジング後面42のうち第1ハウジング側面51とは反対側の端部に接続されている。また、ここでは、ハウジング基面41、ハウジング後面42、第1ハウジング側面51および第2ハウジング側面52は、段差状にそれぞれ形成されている。
図2-図5に示すように、流量主流路入口431は、ハウジング基面41に形成されており、吸気流路111を流れる空気の一部を流量主流路43に導入する。図5に示すように、流量主流路43は、流量主流路入口431と流量主流路出口432とに連通している。図3-図5に示すように、流量主流路出口432は、ハウジング後面42に形成されている。
図5に示すように、流量副流路入口441は、流量主流路43の上側に形成されており、流量主流路43を流れる空気の一部を流量副流路44に導入する。流量副流路44は、流量主流路43の途中から分岐した流路であり、導入部443と、後垂直部444と、折返し部445と、前垂直部446とを有する。導入部443は、流量副流路入口441に接続されており、流量副流路入口441から上方向、かつ、流量副流路入口441からハウジング後面42に向かう方向に延びている。これにより、流量主流路43を流れる空気の一部が流量副流路44に導入されやすくなっている。後垂直部444は、流量副流路入口441とは反対側の導入部443の端部に接続されており、この導入部443の端部から上方向に延びている。折返し部445は、導入部443とは反対側の後垂直部444の端部に接続されており、この後垂直部444の端部からハウジング基面41に向かう方向に延びている。前垂直部446は、後垂直部444とは反対側の折返し部445の端部に接続されており、この折返し部445の端部から下方向に延びている。なお、図5の断面図において、各流路を明確にするため、流量副流路入口441、後述の第2物理量流路出口502および基板76の外形線は、省略されている。
図3および図4に示すように、流量副流路出口442は、第1ハウジング側面51および第2ハウジング側面52に形成されており、前垂直部446とハウジング30の外部とに連通している。
図2に示すように、物理量流路入口500は、ハウジング基面41に1つ形成されており、流量主流路入口431よりも上側に位置している。また、物理量流路入口500は、吸気流路111を流れる空気の一部を物理量流路50に導入する。
図5および図6に示すように、物理量流路50は、物理量流路入口500と第1物理量流路出口501および第2物理量流路出口502とに連通している。
図3および図6に示すように、第1物理量流路出口501は、第1ハウジング側面51に1つ形成されている。
図4および図6に示すように、第2物理量流路出口502は、第2ハウジング側面52に1つ形成されている。
また、図2、図5-図7に示すように、物理量流路入口500は、第1ハウジング内面61、第2ハウジング内面62、第3ハウジング内面63および第4ハウジング内面64を含む。図6に示すように、第1ハウジング内面61は、第1内面に対応しており、物理量流路入口500のうち第1ハウジング側面51側に位置し、ハウジング基面41に接続されている。第2ハウジング内面62は、第2内面に対応しており、物理量流路入口500のうち第2ハウジング側面52側に位置し、ハウジング基面41に接続されている。
また、図7に示すように、第3ハウジング内面63は、第3内面に対応しており、第1ハウジング内面61および第2ハウジング内面62よりも上側であって、ハウジング基面41、第1ハウジング内面61および第2ハウジング内面62に接続されている。第4ハウジング内面64は、第4内面に対応しており、第1ハウジング内面61および第2ハウジング内面62よりも下側に位置する。また、第4ハウジング内面64は、ハウジング基面41、第1ハウジング内面61のうち第3ハウジング内面63とは反対側の端部および第2ハウジング内面62のうち第3ハウジング内面63とは反対側の端部に接続されている。
図5に示すように、流量検出部75は、流量副流路44の折返し部445内に配置されており、流量副流路44を流れる空気の流量に応じた信号を出力する。具体的には、流量検出部75は、図示しない発熱素子および感温素子等を含む半導体を有する。この半導体は、流量副流路44を流れる空気と接触することにより、流量副流路44を流れる空気と熱伝達を行う。この熱伝達により半導体の温度が変化する。この温度変化が流量副流路44を流れる空気の流量と相関する。このため、流量検出部75では、この温度変化に応じた信号が出力されるにより、流量副流路44を流れる空気の流量に応じた信号が出力される。また、流量検出部75は、ターミナル35の他端に電気的に接続されている。これにより、流量検出部75の出力信号は、ターミナル35を経由して、電子制御装置18に送信される。
基板76は、例えば、ガラスおよびエポキシ樹脂等で形成されるプリント基板であって、ターミナル35の他端に電気的に接続されている。また、図2および図6に示すように、基板76は、物理量流路入口500内に配置されている。さらに、基板76は、第1ハウジング内面61および第2ハウジング内面62に対向している。また、ここでは、基板76のうち第1ハウジング内面61側の端面を第1基板面761とする。さらに、基板76のうち第2ハウジング内面62側の端面を第2基板面762とする。そして、図6および図7に示すように、第1基板面761と、第1ハウジング内面61と、第3ハウジング内面63と、第4ハウジング内面64と、によって区画される基板流路90が形成されている。
物理量検出部81は、基板76のうち第1基板面761に実装されている。また、物理量検出部81は、基板流路90を流れる空気の物理量に応じた信号を出力する。ここでは、基板流路90を流れる空気の物理量は、基板流路90を流れる空気の温度である。物理量検出部81は、例えば、図示しないサーミスタを有し、基板流路90を流れる空気の温度に応じた信号を出力する。また、物理量検出部81が基板76に実装されているので、物理量検出部81の出力信号は、基板76およびターミナル35を経由して、電子制御装置18に送信される。
また、ここでは、基板76、第1ハウジング内面61、第3ハウジング内面63および第4ハウジング内面64のいずれかは、ハウジング基面41からハウジング後面42に向かう方向に沿って、基板流路90の流路面積を小さくする。なお、ここでは、流路面積とは、空気の流路の断面積である。
具体的には、図6に示すように、基板76は、基板凸部900を有する。基板凸部900は、基板76のうちの第1基板面761に配置されており、物理量検出部81から第1ハウジング内面61に向かう方向に突出している。また、基板凸部900は、第1基板面761の一部および物理量検出部81を覆っている。また、基板凸部900の外縁は、基板76の長手方向に対して垂直な断面において湾曲している。例えば、基板凸部900の外縁は、流線形に形成されている。なお、流線形とは、基板流路90を流れる空気の流線に沿う形状である。また、基板凸部900は、例えば、樹脂がポッティングされることにより形成される。
また、第1ハウジング内面61は、ハウジング凸部901を有する。ハウジング凸部901は、第1ハウジング内面61から物理量検出部81に向かう方向に突出している。さらに、基板76の長手方向に対して垂直な断面において、ハウジング凸部901の外縁は、円弧状に形成されており、凸に湾曲している。なお、このハウジング凸部901は、例えば、バイパス部40のうち第1ハウジング内面61側の部位を樹脂成形すると同時に形成される。
ここで、第1基板面761のうちハウジング基面41側の端部を基板端部763とする。基板76の長手方向に対して垂直な断面において、基板76の厚み方向の第1ハウジング内面61から基板端部763までの最短距離を第1距離L1とする。基板76の長手方向に対して垂直な断面において、基板76の厚み方向の基板凸部900からハウジング凸部901までの最短距離を第2距離L2とする。そして、基板凸部900およびハウジング凸部901により、第2距離L2が第1距離L1よりも小さくなっており、基板流路90を流れる空気の流路が狭くなっている。これにより、基板76および第1ハウジング内面61は、ハウジング基面41からハウジング後面42に向かう方向に沿って、基板流路90を流れる空気の流路面積を小さくする。このため、基板流路90のうち物理量検出部81、基板76、第1ハウジング内面61、第3ハウジング内面63および第4ハウジング内面64によって区画形成される流路面積が、基板流路90のうちハウジング基面41側の流路面積よりも小さくなっている。
また、ここでは、図5および図7に示すように、第3ハウジング内面63および第4ハウジング内面64は、ハウジング基面41からハウジング後面42に向かって、基板流路90が小さくなるように傾斜している。さらに、第3ハウジング内面63および第4ハウジング内面64は、ハウジング基面41からハウジング後面42に向かう方向に延びている軸を中心として互いに対称になっており、テーパ形状になっている。
ここで、図7に示すように、基板76の厚み方向に対して垂直な断面において、基板流路90のうちハウジング基面41側の流路内であって、基板76の長手方向の第3ハウジング内面63から第4ハウジング内面64までの距離を第3距離L3とする。基板流路90のうち物理量検出部81と、第1基板面761と、第1ハウジング内面61と、第3ハウジング内面63と、第4ハウジング内面64と、によって区画形成される流路がある。この流路内であって、基板76の厚み方向に対して垂直な断面において、基板76の長手方向の第3ハウジング内面63から第4ハウジング内面64までの距離を第4距離L4とする。そして、第4距離L4は、第3距離L3よりも小さくなっている。これにより、第3ハウジング内面63および第4ハウジング内面64は、ハウジング基面41からハウジング後面42に向かう方向に沿って、基板流路90を流れる空気の流路面積を小さくする。このため、基板流路90のうち物理量検出部81、基板76、第1ハウジング内面61、第3ハウジング内面63および第4ハウジング内面64によって区画形成される流路面積が、基板流路90のうちハウジング基面41側の流路面積よりも小さくなっている。
以上のように、空気流量測定装置21は構成されている。次に、この空気流量測定装置21による流量および温度の測定について説明する。
吸気流路111を流れる空気の一部は、流量主流路入口431を流れる。流量主流路入口431から流れる空気は、流量主流路出口432に向かって流量主流路43を流れる。流量主流路43を流れる空気の一部は、流量主流路出口432を経由して、ハウジング30の外部に排出される。
また、流量主流路43を流れる空気の一部は、流量副流路入口441を流れる。流量副流路入口441から流れる空気は、流量副流路44の導入部443および後垂直部444を経由して、折返し部445を流れる。折返し部445を流れる空気の一部は、流量検出部75に接触する。流量検出部75は、この空気に接触することにより流量副流路44を流れる空気の流量に応じた信号を出力する。この流量検出部75の出力信号は、ターミナル35を経由して、電子制御装置18に送信される。また、折返し部445を流れる空気の一部は、流量副流路44の前垂直部446および流量副流路出口442を経由して、ハウジング30の外部に排出される。
また、吸気流路111を流れる空気の一部は、物理量流路入口500を流れる。物理量流路入口500を流れる空気の一部は、第1ハウジング内面61と第1基板面761との間を流れる。第1ハウジング内面61と第1基板面761との間を流れる空気は、基板凸部900とハウジング凸部901との間を流れる。基板凸部900とハウジング凸部901との間を流れる空気の一部は、基板凸部900に接触する。基板凸部900は、基板凸部900とハウジング凸部901との間を流れる空気から基板凸部900に伝達される熱を物理量検出部81に伝える。物理量検出部81は、この物理量検出部カバー85から物理量検出部81に伝導される熱により、基板流路90を流れる空気の温度に応じた信号を出力する。この物理量検出部81の出力信号は、基板76およびターミナル35を経由して、電子制御装置18に送信される。また、基板凸部900とハウジング凸部901との間を流れる空気は、第1ハウジング内面61と第1基板面761との間を経由して、物理量流路50を流れる。物理量流路50を流れる空気は、第1物理量流路出口501および第2物理量流路出口502を経由して、ハウジング30の外部に排出される。
以上のように、空気流量測定装置21は、空気の流量および空気の温度を測定する。このような空気流量測定装置21では、空気の温度の応答性が向上する。以下では、この応答性の向上について説明する。
空気流量測定装置21では、第2距離L2が第1距離L1よりも小さくなっており、基板流路90を流れる空気の流路が狭くなっている。これにより、基板流路90を流れる空気の流路面積が小さくなっている。このため、基板凸部900およびハウジング凸部901の間を流れる空気の流速を、第1ハウジング内面61のうちハウジング基面41側の面と第1基板面761のうちハウジング基面41側の面との間を流れる空気の流速よりも、速くすることができる。基板凸部900に接触する空気の流速を速くすることができるので、基板凸部900およびハウジング凸部901の間において、物体近傍に形成される温度が変化する領域である温度境界層を薄くすることができる。この温度境界層が薄くなると、基板凸部900およびハウジング凸部901の間の熱抵抗が減少し、基板凸部900およびハウジング凸部901の間の局所的な熱伝達率が高くなる。このため、基板凸部900およびハウジング凸部901の間を流れる空気と、物理量検出部81との熱伝達がされやすくなる。したがって、基板流路90を流れる空気の温度が変化したとき、物理量検出部81の温度変化が起こりやすくなるので、物理量検出部81の応答性が向上する。
また、ハウジング30からの熱伝達の影響を受けることにより、物理量検出部81による空気の温度の測定精度が低下することがある。さらに、空気流量測定装置21では、基板凸部900およびハウジング凸部901の間を流れる空気と物理量検出部81との熱伝達がされやすくなるので、基板凸部900およびハウジング凸部901の間を流れる空気により物理量検出部81が冷却されやすくなる。このため、物理量検出部81がハウジング30からの熱伝達の影響を受けにくくなるため、空気流量測定装置21は、空気の温度を測定する精度を向上させることもできる。
また、空気流量測定装置21では、以下[1]-[3]に説明するような効果も奏する。
[1]基板凸部900の外縁およびハウジング凸部901の外縁は、基板76の長手方向に対して垂直な断面において凸に湾曲している。基板凸部900の外縁およびハウジング凸部901の外縁が凸に湾曲しているため、基板流路90を流れる空気は、基板凸部900の外縁およびハウジング凸部901の外縁に沿って流れる。これにより、基板流路90を流れる空気の圧力損失が小さくなり、基板流路90を流れる空気の流量が小さくなることが抑制される。このため、基板流路90を流れる空気の流量が比較的大きくなるので、物理量検出部81は、冷却されやすくなる。したがって、物理量検出部81がハウジング30からの熱伝達の影響を受けにくくなるため、物理量検出部81による空気の温度の測定精度が向上する。
[2]吸気流路111では、空気とともに塩水等の腐食性を有する物質が流れる。このため、吸気流路111を流れる空気を導入する空気流量測定装置21では、ハウジング凸部901は、物理量検出部81を覆っている。これにより、物理量検出部81の腐食が抑制される。
[3]第3ハウジング内面63および第4ハウジング内面64は、ハウジング基面41からハウジング後面42に向かって、物理量流路入口500が小さくなるように傾斜している。また、第4距離L4は、第3距離L3よりも小さくなっている。これにより、基板流路90を流れる空気の流路面積が小さくなるので、基板流路90を流れる空気の流速が速くなる。このため、基板凸部900に接触する空気の流速が速くなる。したがって、上記したように、基板凸部900およびハウジング凸部901の間を流れる空気と、物理量検出部81との熱伝達がされやすくなる。
また、基板流路90を流れる空気は、第3ハウジング内面63および第4ハウジング内面64の傾斜に沿って流れる。これにより、基板流路90を流れる空気の圧力損失が小さくなり、基板流路90を流れる空気の流量が小さくなることが抑制される。
(第2実施形態)
第2実施形態では、以下の点で第1実施形態と異なる。第2実施形態では、第1実施形態と比較して、ハウジング凸部の配置が異なる。また、第2実施形態では、第1実施形態と比較して、第1ハウジング内面および第2ハウジング内面の形態が異なる。
第2実施形態の空気流量測定装置22では、図8および図9に示すように、第4ハウジング内面64は、ハウジング凸部901を有する。ハウジング凸部901は、第4ハウジング内面64から物理量検出部81に向かう方向に突出している。また、ハウジング凸部901は、基板凸部900および物理量検出部81に対向するように基板76の厚み方向に延びている。さらに、基板76の厚み方向に対して垂直な断面において、ハウジング凸部901の外縁は、円弧状に形成されており、凸に湾曲している。
ここで、上記と同様に、基板76の厚み方向に対して垂直な断面において、基板流路90のうちハウジング基面41側の流路内であって、基板76の長手方向の第3ハウジング内面63から第4ハウジング内面64までの距離を第3距離L3とする。また、図9に示すように、基板76の厚み方向に対して垂直な断面において、基板76の長手方向の第3ハウジング内面63からハウジング凸部901までの最短距離を第5距離L5とする。そして、基板凸部900およびハウジング凸部901により、第5距離L5が第3距離L3よりも小さくなっており、基板流路90を流れる空気の流路が狭くなっている。これにより、基板76および第4ハウジング内面64は、ハウジング基面41からハウジング後面42に向かう方向に沿って、基板流路90を流れる空気の流路面積を小さくする。このため、基板流路90のうち物理量検出部81、基板76、第1ハウジング内面61、第3ハウジング内面63および第4ハウジング内面64によって区画形成される流路面積が、基板流路90のうちハウジング基面41側の流路面積よりも小さくなっている。
また、第2実施形態の空気流量測定装置22では、図10に示すように、第1ハウジング内面61および第2ハウジング内面62は、ハウジング基面41からハウジング後面42に向かって、基板流路90が小さくなるように傾斜している。また、ここでは、第1ハウジング内面61および第2ハウジング内面62は、ハウジング基面41からハウジング後面42に向かう方向に延びている軸を中心として、互いに対称になっており、テーパ形状になっている。
ここで、基板76の長手方向に対して垂直な断面において、基板76の厚み方向の第1ハウジング内面61から基板凸部900までの最短距離を第6距離L6とする。そして、第6距離L6が第1距離L1よりも小さくなっており、基板流路90を流れる空気の流路が狭くなっている。これにより、基板76および第1ハウジング内面61は、ハウジング基面41からハウジング後面42に向かう方向に沿って、基板流路90を流れる空気の流路面積を小さくする。このため、基板流路90のうち物理量検出部81、基板76、第1ハウジング内面61、第3ハウジング内面63および第4ハウジング内面64によって区画形成される流路面積が、基板流路90のうちハウジング基面41側の流路面積よりも小さくなっている。
このような第2実施形態においても、第1実施形態と同様の効果を奏する。また、第2実施形態では、第1ハウジング内面61は、ハウジング基面41からハウジング後面42に向かって基板流路90が小さくなるように傾斜している。これにより、基板流路90を流れる空気の流速がより速くなる。このため、基板凸部900に接触する空気の流速が速くなる。したがって、上記したように、基板凸部900およびハウジング凸部901の間を流れる空気と、物理量検出部81との熱伝達がされやすくなる。
(第3実施形態)
第3実施形態では、基板の配置が異なる点を除いて、第1実施形態と同様である。
第3実施形態の空気流量測定装置23では、図11に示すように、基板76は、第1ハウジング内面61に対して傾斜している。これにより、基板凸部900および物理量検出部81は、ハウジング基面41側を向いている。
ここでは、基板76が傾斜しているので、基板76の長手方向に対して垂直な断面において、第1ハウジング内面61から第2ハウジング内面62に向かう方向の第1ハウジング内面61から基板端部763までの最短距離が第1距離L1に対応する。また、基板76の長手方向に対して垂直な断面において、第1ハウジング内面61から第2ハウジング内面62に向かう方向の基板凸部900からハウジング凸部901までの最短距離が第2距離L2に対応する。
このように、基板76が第1ハウジング内面61に対して傾斜することによって、ハウジング基面41からハウジング後面42に向かう方向に沿って、基板流路90を流れる空気の流路面積が小さくなっている。
このような第3実施形態においても、第1実施形態と同様の効果を奏する。また、第3実施形態では、基板76を傾斜させることにより、基板流路90を流れる空気の流路面積を小さくすることができる。このため、ハウジング30の加工をする必要がなくなり、ハウジング30の製造がしやすくなる。
さらに、基板凸部900および物理量検出部81がハウジング基面41の外側を向くように、基板76が傾斜しているので、基板流路90を流れる空気と基板凸部900および物理量検出部81とが接触しやすくなる。これにより、基板流路90を流れる空気と基板凸部900および物理量検出部81とが熱伝達されやすくなる。
(他の実施形態)
本開示は、上記実施形態に限定されるものではなく、上記実施形態に対して、適宜変更が可能である。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。
(1)上記実施形態では、物理量検出部81は、基板流路90を流れる空気の温度に応じた信号を出力する。これに対して、物理量検出部81は、基板流路90を流れる空気の温度に応じた信号を出力することに限定されないで、基板流路90を流れる空気の相対湿度に応じた信号を出力してもよい。また、物理量検出部81は、基板流路90を流れる空気の圧力に応じた信号を出力してもよい。なお、温度の応答性と同様に、相対湿度および圧力の応答性は、基板流路90を流れる空気と物理量検出部81との熱伝達により低下することがある。上記実施形態では、基板流路90を流れる空気と物理量検出部81とが熱伝達されやすくなるので、相対湿度および圧力の応答性も向上させることができる。
(2)上記実施形態では、第1ハウジング内面61、第2ハウジング内面62、第3ハウジング内面63および第4ハウジング内面64は、平面に形成されている。これに対して、第1ハウジング内面61、第2ハウジング内面62、第3ハウジング内面63および第4ハウジング内面64は、平面に形成されることに限定されないで、曲面や段差状の面に形成されてもよい。
(3)上記実施形態では、第1ハウジング側面51に第1物理量流路出口501が形成されているとともに、第2ハウジング側面52に第2物理量流路出口502が形成されている。これに対して、第1ハウジング側面51に第1物理量流路出口501が形成されており、第2ハウジング側面52に第2物理量流路出口502が形成されていなくてもよい。また、第2ハウジング側面52に第2物理量流路出口502が形成されており、第1ハウジング側面51に第1物理量流路出口501が形成されなくてもよい。
(4)上記実施形態では、第1物理量流路出口501および第2物理量流路出口502は、それぞれ1つ形成されている。これに対して、第1物理量流路出口501および第2物理量流路出口502の数は、1つに限定されないで、2つ以上であってもよい。また、上記実施形態では、第1物理量流路出口501および第2物理量流路出口502は、それぞれ長方形状に形成されている。これに対して、第1物理量流路出口501および第2物理量流路出口502の形状は、長方形状に限定されないで、多角形状、円形状および楕円形状であってもよい。
(5)上記実施形態では、物理量流路入口500は、1つ形成されている。これに対して、物理量流路入口500の数は、1つに限定されないで、2つ以上であってもよい。また、上記実施形態では、物理量流路入口500は、長方形状に形成されている。これに対して、物理量流路入口500の形状は、長方形状に限定されないで、多角形状、円形状および楕円形状であってもよい。
(6)第1実施形態の空気流量測定装置21と第2実施形態の空気流量測定装置22とが組み合わされてもよい。また、第3ハウジング内面63がハウジング凸部有してもよい。
具体的には、図12-図14に示すように、空気流量測定装置21において、第1ハウジング内面61がハウジング凸部901を有し、第3ハウジング内面63がハウジング凸部903を有し、第4ハウジング内面64がハウジング凸部902を有する。以下では、各ハウジング凸部901、902、903を明確にするため、第1ハウジング内面61のハウジング凸部901が第1ハウジング凸部901と記載される。第4ハウジング内面64のハウジング凸部902が第2ハウジング凸部902と記載される。第3ハウジング内面63のハウジング凸部903が第3ハウジング凸部903と記載される。
図13に示すように、第1ハウジング凸部901は、第1実施形態と同様に、第1ハウジング内面61から物理量検出部81に向かう方向に突出している。また、ここでは、第1ハウジング内面61は、ハウジング基面41からハウジング後面42に向かって基板流路90が小さくなるように傾斜している。
また、図14に示すように、第2ハウジング凸部902は、第2実施形態と同様に、第4ハウジング内面64から物理量検出部81に向かう方向に突出している。
さらに、第3ハウジング凸部903は、第3ハウジング内面63から物理量検出部81に向かう方向に突出しており、物理量検出部81および基板凸部900に対向している。
ここで、基板76の厚み方向に対して垂直な断面において、基板76の長さ方向の第2ハウジング凸部902から第3ハウジング凸部903までの最短距離を第7距離L7とする。そして、第7距離L7が第3距離L3よりも小さくなっており、基板流路90を流れる空気の流路が狭くなっている。これにより、基板76および第3ハウジング内面63は、ハウジング基面41からハウジング後面42に向かう方向に沿って、基板流路90を流れる空気の流路面積を小さくする。このため、基板流路90のうち物理量検出部81、基板76、第1ハウジング内面61、第3ハウジング内面63および第4ハウジング内面64によって区画形成される流路面積が、基板流路90のうちハウジング基面41側の流路面積よりも小さくなっている。このような形態であっても、上記実施形態と同様の効果が奏される。
また、第1ハウジング凸部901、第2ハウジング凸部902および第3ハウジング凸部903が複数形成されてもよい。第1ハウジング凸部901、第2ハウジング凸部902および第3ハウジング凸部903の数は、1つに限定されないで、2つ以上であってもよい。
(7)上記実施形態では、基板凸部900の外縁は、基板76の長手方向に対して垂直な断面において流線形に形成されている。これに対して、基板凸部900の外縁は、基板76の長手方向に対して垂直な断面において流線形に形成されることに限定されない。例えば、図15に示すように、基板凸部900の外縁は、基板76の長手方向に対して垂直な断面において半円弧状に形成されてもよい。
(8)上記実施形態では、ハウジング凸部901の外縁は、円弧状に形成されている。これに対して、ハウジング凸部901の外縁は、円弧状に形成されていない。例えば、図16に示すように、ハウジング凸部901の外縁のうちハウジング基面41側が円弧状に形成され、凸に湾曲していてもよい。また、ハウジング凸部901の外縁のうちハウジング後面42側が直線状に形成されてもよい。
(9)空気流量測定装置21は、図17に示すように、基板保護部77を備えてもよい。基板保護部77は、例えば、基板76の厚さ方向に延びる面に樹脂コーディングされることによって形成される。そして、基板保護部77は、物理量流路入口500に対向しており、基板76の厚さ方向に延びる面を覆うことにより基板76を保護する。また、基板保護部77の外縁は、基板76の長手方向に対して垂直な断面において湾曲している。また、基板76の長手方向に対して垂直な断面において、基板保護部77の外縁の曲率中心が基板76および基板保護部77のいずれかの内側に位置しており、基板保護部77の外縁は、凸に湾曲している。基板保護部77により、基板76の腐食が抑制される。
また、基板保護部77の外縁が凸に湾曲しているため、基板流路90を流れる空気は、基板保護部77の外縁に沿って流れる。これにより、基板流路90を流れる空気の圧力損失が小さくなり、基板流路90を流れる空気の流量が小さくなることが抑制される。このため、基板流路90を流れる空気の流量が比較的大きくなるので、物理量検出部81は、冷却されやすくなる。したがって、物理量検出部81がハウジング30からの熱伝達の影響を受けにくくなるため、物理量検出部81による空気の温度の測定精度が向上する。
(10)第1実施形態では、基板凸部900およびハウジング凸部901の両方が形成されている。これに対して、基板凸部900およびハウジング凸部901の両方が形成されていることに限定されないで、基板凸部900およびハウジング凸部901のいずれか1つのみが形成されていてもよい。
具体的には、図18に示すように、基板76は、基板凸部900を有しており、第1ハウジング内面61は、ハウジング凸部901を有していない。この場合において、基板76の長手方向に対して垂直な断面において、基板76の厚み方向の第1ハウジング内面61から基板凸部900までの最短距離を第8距離L8とする。そして、基板凸部900により、第8距離L8が第1距離L1よりも小さくなっており、基板流路90を流れる空気の流路が狭くなっている。これにより、基板76は、ハウジング基面41からハウジング後面42に向かう方向に沿って、基板流路90を流れる空気の流路面積を小さくする。このため、基板流路90のうち物理量検出部81、基板76、第1ハウジング内面61、第3ハウジング内面63および第4ハウジング内面64によって区画形成される流路面積が、基板流路90のうちハウジング基面41側の流路面積よりも小さくなっている。
また、図19に示すように、基板76は、基板凸部900を有していないで、第1ハウジング内面61は、ハウジング凸部901を有する。この場合において、基板76の長手方向に対して垂直な断面において、基板76の厚み方向の第1基板面761からハウジング凸部901までの最短距離を第9距離L9とする。そして、ハウジング凸部901により、第9距離L9が第1距離L1よりも小さくなっており、基板流路90を流れる空気の流路が狭くなっている。これにより、第1ハウジング内面61は、ハウジング基面41からハウジング後面42に向かう方向に沿って、基板流路90を流れる空気の流路面積を小さくする。このため、基板流路90のうち物理量検出部81、基板76、第1ハウジング内面61、第3ハウジング内面63および第4ハウジング内面64によって区画形成される流路面積が、基板流路90のうちハウジング基面41側の流路面積よりも小さくなっている。
(11)上記実施形態では、配管延長部112は、円筒状に形成されている。これに対して、配管延長部112は、円筒状に形成されることに限定されないで、多角筒状等の筒状に形成されてもよい。
(12)上記実施形態では、保持部31は、円筒状に形成されている。これに対して、保持部31は、円筒状に形成されることに限定されないで、多角筒状等の筒状に形成されてもよい。
(13)上記実施形態では、コネクタカバー34は、保持部31の径方向内側から径方向外側に延びている。これに対して、コネクタカバー34は、保持部31の径方向内側から径方向外側に延びていることに限定されないで、保持部31の軸方向に延びてもよい。
(14)上記実施形態では、流量副流路44は、流量主流路43の途中から分岐した流路になっている。これに対して、流量副流路44は、流量主流路43の途中から分岐した流路になっていることに限定されない。例えば、流量主流路43が流量主流路出口432と連通しないで、流量副流路44が流量主流路出口432と連通することにより、流量主流路43と流量副流路44とが1つの流路に形成されてもよい。
(15)上記実施形態では、ハウジング基面41は、ハウジング基面41の延長上の仮想平面も含むものとする。
(16)上記実施形態では、第1物理量流路出口501は、第1ハウジング側面51に形成されている。これに対して、第1物理量流路出口501は、第1ハウジング側面51に形成されていることに限定されないで、ハウジング後面42に形成されてもよい。また、第2物理量流路出口502は、第2ハウジング側面52に形成されている。これに対して、第2物理量流路出口502は、第2ハウジング側面52に形成されていることに限定されないで、ハウジング後面42に形成されてもよい。
30 ハウジング
43、44 流量流路
51 第1側面
52 第2側面
61、62、63、64 内面
75 流量検出部
76 基板
761 基板面
81 物理量検出部
90 基板流路

Claims (7)

  1. 空気流量測定装置であって、
    基面(41)と、前記基面とは反対側に位置する後面(42)と、前記基面の端部および前記後面の端部に接続されている第1側面(51)と、前記基面のうち前記第1側面とは反対側の端部および前記後面のうち前記第1側面とは反対側の端部に接続されている第2側面(52)と、前記基面に形成される流量流路入口(431)と、前記後面に形成されている流量流路出口(432)と、前記流量流路入口および前記流量流路出口に連通する流量流路(43、44)と、前記基面に形成されている物理量流路入口(500)と、を有するハウジング(30)と、
    前記流量流路内に配置されており、前記流量流路を流れる空気の流量に応じた信号を出力する流量検出部(75)と、
    前記物理量流路入口に配置されている基板(76)と、
    前記基板のうち前記第1側面側の基板面(761)に実装されている物理量検出部(81)と、
    を備え、
    前記物理量流路入口は、前記物理量流路入口のうち前記第1側面側に位置する第1内面(61)と、前記物理量流路入口のうち前記第2側面側に位置する第2内面(62)と、前記基面、前記第1内面および前記第2内面に接続されている第3内面(63)と、前記基面、前記第1内面のうち前記第3内面とは反対側の端部および前記第2内面のうち前記第3内面とは反対側の端部に接続されている第4内面(64)と、を含み、
    前記物理量検出部は、前記基板面と、前記第1内面と、前記第3内面と、前記第4内面と、によって区画形成される基板流路(90)に設けられ、前記基板流路を流れる空気の物理量に応じた信号を出力し、
    前記基板、前記第1内面、前記第3内面および前記第4内面のいずれかは、前記基面から前記後面に向かう方向に沿って前記基板流路の流路面積を小さくすることにより、前記基板流路のうち前記物理量検出部、前記基板、前記第1内面、前記第3内面および前記第4内面によって区画形成される流路面積を、前記基板流路のうち前記基面側の流路面積よりも小さくする空気流量測定装置。
  2. 前記基板は、前記物理量検出部を覆いつつ、前記物理量検出部から前記第1内面に向かう方向に突出する基板凸部(900)を有することにより、前記基板流路のうち前記物理量検出部、前記基板、前記第1内面、前記第3内面および前記第4内面によって区画形成される流路面積を、前記基板流路のうち前記基面側の流路面積よりも小さくする請求項1に記載の空気流量測定装置。
  3. 前記第1内面は、前記第1内面から前記物理量検出部に向かう方向に突出するハウジング凸部(901)を有することにより、前記基板流路のうち前記物理量検出部、前記基板、前記第1内面、前記第3内面および前記第4内面によって区画形成される流路面積を、前記基板流路のうち前記基面側の流路面積よりも小さくする請求項1または2に記載の空気流量測定装置。
  4. 前記第3内面および前記第4内面のいずれかは、前記物理量検出部に対向するハウジング凸部(902、903)を有し、
    前記ハウジング凸部は、前記第3内面および前記第4内面のいずれかから前記物理量検出部に向かう方向に突出することにより、前記基板流路のうち前記物理量検出部、前記基板、前記第1内面、前記第3内面および前記第4内面によって区画形成される流路面積を、前記基板流路のうち前記基面側の流路面積よりも小さくする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の空気流量測定装置。
  5. 前記ハウジング凸部(901、902、903)は、凸に湾曲する外縁を有する請求項3または4に記載の空気流量測定装置。
  6. 前記基板は、前記物理量検出部が前記基面側を向くように前記第1内面に対して傾斜していることにより、前記基板流路のうち前記物理量検出部、前記基板、前記第1内面、前記第3内面および前記第4内面によって区画形成される流路面積を、前記基板流路のうち前記基面側の流路面積よりも小さくする請求項1ないし5のいずれか1つに記載の空気流量測定装置。
  7. 前記第1内面、前記第3内面および前記第4内面のいずれかは、前記基面から前記後面に向かう方向に沿って傾斜していることにより、前記基板流路のうち前記物理量検出部、前記基板、前記第1内面、前記第3内面および前記第4内面によって区画形成される流路面積を、前記基板流路のうち前記基面側の流路面積よりも小さくする請求項1ないし6のいずれか1つに記載の空気流量測定装置。
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