JP5662382B2 - 熱式流量計 - Google Patents

Description

本発明は熱式流量計に関する。

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、更なる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。これらの要望に応えるには、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。このような技術は、例えば特開２０１１−２５２７９６号公報（特許文献１）に開示されている。

特開２０１１−２５２７９６号公報

熱式流量計により、気体の流量を高い精度で計測するためには、主通路を流れる気体を取り込むための熱式流量計に設けられた副通路に、熱式流量計の流量検出部を、高い精度で位置決めして固定することが求められる。特許文献１に記載の技術では、流量検出部を嵌め込むための孔が成形された副通路を備える筐体を予め樹脂で製造し、この筐体とは別に、流量検出部を備えるセンサアセンブリを製造し、次に前記副通路の孔に前記流量検出部を挿入した状態で、前記センサアセンブリを筐体に固定する。前記副通路の孔と流量検出部との間の隙間、およびセンサアセンブリの筐体への嵌め込み部分の隙間には、弾性接着剤が充填され、互いの線膨張差を接着剤の弾性力で吸収する。

このような構造は、流量検出部と副通路との位置関係や角度関係を、センサアセンブリの筐体への嵌め込み時に正確に設定し固定することが困難である。すなわちセンサアセンブリと筐体に設けられた副通路との位置関係や角度関係が、接着剤の状態などにより簡単に変化する問題があった。このため従来の熱式流量計では、流量の検出精度をさらに向上することが難しかった。また、一般的には熱式流量計は量産される。この量産工程において、接着剤を用いて流量検出部を副通路に対して規定の位置関係や角度関係に固定する場合、接着剤を使用した貼り合せ時および接着剤の凝固過程において、流量検出部と副通路との位置関係や角度関係が定まり難く、これらの位置関係などを高精度に維持固定することが極めて難しかった。このようなことから、従来は、熱式流量計の計測精度をさらに向上させることが困難であった。

さらに、従来の熱式流量計では、前記副通路の孔と流量検出部との間の隙間、およびセンサアセンブリの筐体への嵌め込み部分の隙間に弾性接着剤を充填する必要があり、製造工程が煩雑となるといった問題もあった。

本発明の目的は、製造工程を簡素化でき、かつ計測精度の高い熱式流量計を提供することである。

上記課題を解決するために本発明の熱式流量計は、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面を介して熱伝達を行うことにより熱量を計測する流量検出部と、少なくとも熱伝達面を露出させるように流量検出部を第１の樹脂材で一体に成形した支持体と、を備える熱式流量計であって、前記支持体は、流量検出部が配置される通路部と回路が配置される処理部とを有しており、前記支持体が、第２の樹脂材により前記支持体と一体に成形されていて前記副通路を構成する固定壁に固定されることによって、前記支持体の通路部が前記副通路内に保持されており、前記支持体の通路部のうち前記固定壁から離間した端部の少なくとも一部が、前記副通路内で露出している。

本発明によれば、製造工程を簡素化でき、かつ高い計測精度の熱式流量計を得ることができる。

上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

内燃機関制御システムに本発明に係る熱式流量計を使用した一実施例を示すシステム図である。 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。 図２（Ｂ）のＤ−Ｄ断面の一部を示す部分拡大図である。 副通路に配置された回路パッケージの構造の他の実施例を示す図であり、図８（Ａ）はハウジングの正面図であり、図８（Ｂ）は図８（Ａ）のＢ−Ｂ断面の一部を示す部分拡大図であり、図８（Ｃ）は図８（Ａ）のＣ−Ｃ断面の一部を示す部分拡大図である。 副通路に配置された回路パッケージの構造の更なる他の実施例を示す図であり、図９（Ａ）はハウジングの正面図であり、図９（Ｂ）は図９（Ａ）のＢ−Ｂ断面の一部を示す部分拡大図であり、図９（Ｃ）は図９（Ａ）のＣ−Ｃ断面の一部を示す部分拡大図である。 副通路に配置された回路パッケージの構造の更なる他の実施例を示す図であり、図１０（Ａ）はハウジングの正面図であり、図１０（Ｂ）は図１０（Ａ）のＢ−Ｂ断面の一部を示す部分拡大図であり、図１０（Ｃ）は図１０（Ａ）のＣ−Ｃ断面の一部を示す部分拡大図である。 副通路に配置された回路パッケージの構造の更なる他の実施例を示す図であり、図１１（Ａ）はハウジングの正面図であり、図１１（Ｂ）は図１１（Ａ）のＢ−Ｂ断面の一部を示す部分拡大図であり、図１１（Ｃ）は図１１（Ａ）のＣ−Ｃ断面の一部を示す部分拡大図である。 副通路に配置された回路パッケージの構造の更なる他の実施例を示す図であり、図１２（Ａ）はハウジングの正面図であり、図１２（Ｂ）は図１２（Ａ）のＢ−Ｂ断面の一部を示す部分拡大図である。 副通路に配置された回路パッケージの構造の更なる他の実施例を示す図であり、図１３（Ａ）はハウジングの正面図であり、図１３（Ｂ）は図１３（Ａ）のＢ−Ｂ断面の一部を示す部分拡大図である。 副通路に配置された流路面の状態を示す部分拡大図である。 表カバーの外観を示す図であり、図１５（Ａ）は左側面図、図１５（Ｂ）は正面図、図１５（Ｃ）は平面図である。 裏カバー３０４の外観を示す図であり、図１６（Ａ）は左側面図、図１６（Ｂ）は正面図、図１６（Ｃ）は平面図である。 回路パッケージの外観図であり、図１７（Ａ）は左側面図、図１７（Ｂ）は正面図、図１７（Ｃ）は背面図である。 ダイヤフラムおよびダイヤフラム内部の空隙と開口とを繋ぐ連通孔を説明する説明図である。 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。 熱式流量計の流量検出回路を示す回路図である。 流量検出回路の流量検出部を説明する説明図である。

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、吸気弁１１６を介して燃焼室に導かれ、燃焼して機械エネルギを発生する。

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６０２（図２１参照）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。

主通路１２４の内壁面近傍では流体抵抗が大きく、主通路１２４の平均的な流速に比べ、流速が低くなる。このため主通路１２４の内壁面近傍の気体を被計測気体３０として副通路に取り込むと、主通路１２４の平均的な流速に対する流速の低下が計測誤差につながる恐れがある。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。

熱式流量計３００の計測部３１０はフランジ３１２から主通路１２４の中心方向に向かって長く延びる形状を成し、その先端部には吸入空気などの被計測気体３０の一部を副通路に取り込むための入口３５０と副通路から被計測気体３０を主通路１２４に戻すための出口３５２が設けられている。計測部３１０は主通路１２４の外壁から中央に向かう軸に沿って長く延びる形状を成しているが、幅は、図２（Ａ）および図３（Ａ）に記載の如く、狭い形状を成している。即ち熱式流量計３００の計測部３１０は、側面の幅が薄く正面が略長方形の形状を成している。これにより、熱式流量計３００は十分な長さの副通路を備えることができ、被計測気体３０に対しては流体抵抗を小さい値に抑えることができる。このため、熱式流量計３００は、流体抵抗を小さい値に抑えられると共に高い精度で被計測気体３０の流量を計測することが可能である。

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。このため前記窪み形状の外壁とその両側の表カバー３０３と裏カバー３０４とにより、被計測気体３０を取り込むための入口３４３が成形される。入口３４３から取り込まれた被計測気体３０は入口３４３の内部に設けられた温度検出部４５２に接触することで、温度検出部４５２によって温度が計測される。さらに窪み形状を成すハウジング３０２の外壁から上流側に突出した温度検出部４５２を支える部分に沿って被計測気体３０が流れ、表カバー３０３と裏カバー３０４に設けられた表側出口３４４および裏側出口３４５から主通路１２４に排出される。

２.４ 温度検出部４５２に関係する効果
被計測気体３０の流れに沿う方向の上流側から入口３４３に流入する気体の温度が温度検出部４５２により計測され、さらにその気体が温度検出部４５２を支える部分である温度検出部４５２の根元部分に向かって流れることにより、温度検出部４５２を支える部分の温度を被計測気体３０の温度に近づく方向に冷却する作用を為す。主通路１２４である吸気管の温度が通常高くなり、フランジ３１２あるいは熱絶縁部３１５から計測部３１０内の上流側外壁を通って、温度検出部４５２を支える部分に熱が伝わり、温度の計測精度に影響を与える恐れがある。上述のように、被計測気体３０が温度検出部４５２により計測された後、温度検出部４５２の支える部分に沿って流れることにより、前記支える部分が冷却される。従ってフランジ３１２あるいは熱絶縁部３１５から計測部３１０内の上流側外壁を通って温度検出部４５２を支える部分に熱が伝わるのを抑制できる。

特に、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（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、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（図５と図６参照）の固定が容易となる。

２.５ 計測部３１０の上流側側面と下流側側面の構造と効果
熱式流量計３００を構成する計測部３１０の上流側側面と下流側側面にそれぞれ上流側突起３１７と下流側突起３１８とが設けられている。上流側突起３１７と下流側突起３１８は根元に対して先端に行くに従い細くなる形状を成しており、主通路１２４内を流れる吸入空気である被計測気体３０の流体抵抗を低減できる。熱絶縁部３１５と入口３４３との間に上流側突起３１７が設けられている。上流側突起３１７は断面積が大きく、フランジ３１２あるいは熱絶縁部３１５からの熱伝導が大きいが、入口３４３の手前で上流側突起３１７が途切れており、さらに上流側突起３１７の温度検出部４５２側から温度検出部４５２への距離が、後述するようにハウジング３０２の上流側外壁の窪みにより、長くなる形状を成している。このため温度検出部４５２の支え部分への熱絶縁部３１５からの熱伝導が抑制される。

またフランジ３１２あるいは熱絶縁部３１５と温度検出部４５２との間に、後述する端子接続部３２０および端子接続部３２０を含む空隙が作られている。このためフランジ３１２あるいは熱絶縁部３１５と温度検出部４５２との間が長くなっており、この長い部分に表カバー３０３や裏カバー３０４が設けられ、この部分が冷却面として作用している。従って主通路１２４の壁面の温度が温度検出部４５２に及ぼす影響を低減できる。またフランジ３１２あるいは熱絶縁部３１５と温度検出部４５２との間が長くなることにより、副通路に導く被計測気体３０の取り込み部分を主通路１２４の中央に近づけることができる。主通路１２４壁面からの伝熱による計測精度の低下を抑制できる。

図２（Ｂ）や図３（Ｂ）に示すように、主通路１２４内に挿入される計測部３１０は、その両側面が大変狭く、さらに下流側突起３１８や上流側突起３１７が空気抵抗を低減する根元に対して先端が狭い形状を成している。このため、熱式流量計３００を主通路１２４に挿入したことによる流体抵抗の増大を抑制できる。また下流側突起３１８や上流側突起３１７が設けられている部分では、表カバー３０３や裏カバー３０４の両側部より、上流側突起３１７や下流側突起３１８が両サイドに突出する形状をしている。上流側突起３１７や下流側突起３１８は樹脂モールドで作られるので、空気抵抗の少ない形状に成形し易く、一方表カバー３０３や裏カバー３０４は広い冷却面を備える形状を成している。このため熱式流量計３００は、空気抵抗が低減され、さらに主通路１２４を流れる被計測空気により冷却されやすい効果を有している。

２.６ 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する。主通路１２４は例えば吸気ボディであり、主通路１２４が高温に維持されていることが多い。逆に寒冷地での始動時には、主通路１２４が極めて低い温度であることが考えられる。このような主通路１２４の高温あるいは低温の状態が温度検出部４５２や後述する流量計測に影響を及ぼすと、計測精度が低下する。このため、主通路１２４の孔内面と近接する熱絶縁部３１５には、窪み３１６が複数個並べて設けられており、隣接する窪み３１６間の前記孔内面と近接する熱絶縁部３１５の幅は極めて薄く、窪み３１６の流体の流れ方向の幅の３分の１以下である。これにより温度の影響を低減できる。また熱絶縁部３１５の部分は樹脂が厚くなる。ハウジング３０２の樹脂モールド時に、樹脂が高温状態から低温に冷えて硬化する際に体積収縮が生じ、応力の発生による歪が生じる。熱絶縁部３１５に窪み３１６を成形することで体積収縮をより均一化でき、応力集中を低減できる。

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。主通路１２４に設けられた取り付け孔に対して所定の位置関係で熱式流量計３００が固定されることが望ましい。フランジ３１２に設けた窪み３１４を、主通路１２４と熱式流量計３００との位置決めに使用できる。主通路１２４に凸部を成形することで、前記凸部と窪み３１４とが嵌め込みの関係を有する形状とすることが可能となり、熱式流量計３００を正確な位置で主通路１２４に固定できる。

２.７ 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。従って外部端子３０６が他の外部機器との接続において、補正用端子３０７が邪魔にならないように、補正用端子３０７は外部端子３０６とは異なる形状をしている。この実施例では外部端子３０６より補正用端子３０７が短い形状をしており、外部端子３０６に接続される外部機器への接続端子が外部接続部３０５に挿入されても、接続の障害にならないようになっている。また外部接続部３０５の内部には外部端子３０６に沿って複数個の窪み３０８が設けられており、これら窪み３０８は、フランジ３１２の材料である樹脂が冷えて固まる時の樹脂の収縮による応力集中を低減するためのものである。

熱式流量計３００の計測動作中に使用する外部端子３０６に加えて、補正用端子３０７を設けることで、熱式流量計３００の出荷前にそれぞれについて特性を計測し、製品のばらつきを計測し、ばらつきを低減するための補正値を熱式流量計３００内部のメモリに記憶することが可能となる。上記補正値の設定工程の後、補正用端子３０７が外部端子３０６と外部機器との接続の邪魔にならないように、補正用端子３０７は外部端子３０６とは異なる形状に作られている。このようにして熱式流量計３００はその出荷前にそれぞれについてのばらつきを低減でき、計測精度の向上を図ることができる。

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。主通路１２４の内壁面近傍を流れる気体は、主通路１２４の壁面温度の影響を受け、吸入空気などの主通路１２４を流れる気体の平均温度と異なる温度を有することが多い。また主通路１２４の内壁面近傍を流れる気体は、主通路１２４を流れる気体の平均流速より遅い流速を示すことが多い。実施例の熱式流量計３００ではこのような影響を受け難いので、計測精度の低下を抑制できる。

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。このような構造により、フランジ３１２で熱式流量計３００が主通路１２４に固定されることにより、回路パッケージ４００を有する計測部３１０が高い信頼性を持って主通路１２４に固定される。

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ことにより、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。またハウジング３０２の成形時にハウジング３０２の両面に金型が設けられるので、この両方の金型を使用することにより、表側副通路溝３３２と裏側副通路溝３３４の両方をハウジング３０２の一部として全て成形することが可能となる。ハウジング３０２の両面に表カバー３０３と裏カバー３０４を設けることでハウジング３０２の両面の副通路を完成させることができる。金型を利用してハウジング３０２の両面に表側副通路溝３３２と裏側副通路溝３３４を成形することで高い精度で副通路を成形できる。また高い生産性が得られる。

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。

ここで、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１４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。

被計測気体３０に混入しているごみなどの質量の大きい物質は慣性力が大きく、溝の深さが急激に深まる図６（Ｂ）に示す、急傾斜部３４７の部分の表面に沿って、溝の深い方向に急激に進路を変えることが困難である。このため質量の大きい異物は計測用流路面裏面４３１の方を移動し、異物が熱伝達面露出部４３６の近くを通るのを抑制できる。この実施例では気体以外の質量の大きい異物の多くが、計測用流路面４３０の背面である計測用流路面裏面４３１を通過するように構成しているので、油分やカーボン、ごみなどの異物による汚れの影響を低減でき、計測精度の低下を抑制できる。すなわち主通路１２４の流れの軸を横切る軸に沿って被計測気体３０の進路を急に変化させる形状を有しているので、被計測気体３０に混入する異物の影響を低減できる。

この実施例では、裏側副通路溝３３４で構成される流路は曲線を描きながらハウジング３０２の先端部からフランジ方向に向かい、最もフランジ側の位置では副通路を流れる気体は主通路１２４の流れに対して逆方向の流れとなり、この逆方向の流れの部分で一方側である裏面側の副通路が、他方側である表面側に成形された副通路につながる。このようにすることで、回路パッケージ４００の熱伝達面露出部４３６の副通路への固定が容易となり、さらに被計測気体３０を主通路１２４の中央部に近い位置で取り込むことが容易となる。

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。

ハウジング３０２の成形時には、回路パッケージ４００に形成された計測用流路面４３０の両側を回路パッケージ４００の先端側を覆うように成型金型でクランプすることで、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を貫通する構成や空洞部３８２を形成することができると共に、ハウジング３０２の樹脂モールド成形と同時に、回路パッケージ４００をハウジング３０２に実装することができる。このようにハウジング３０２の成形金型に回路パッケージ４００をインサートして成形することにより、この回路パッケージ４００をこれと一体に成形された副通路を構成する固定部３７２に固定することができ、副通路に対して回路パッケージ４００及び熱伝達面露出部４３６を高精度に実装することが可能となる。

ここで、上記するように、副通路内の回路パッケージ４００の表面側の一方面には、被計測気体３０の流れ方向に沿って計測用流路面４３０が設けられ、この計測用流路面４３０に被計測気体３０の流量を計測するための流量検出部６０２の熱伝達面露出部４３６が設けられている（図５（Ｂ）参照）。一方、副通路内の回路パッケージ４００の裏面側の他方面は、回路パッケージ４００を成形するためのモールド樹脂のみで構成されている（図６（Ｂ）参照）。このため、ハウジング３０２を成形する際、回路パッケージ４００に形成された計測用流路面４３０の両側を回路パッケージ４００の先端側を覆うように成型金型でクランプしている間は回路パッケージ４００の熱変形が抑制されるものの、ハウジング３０２を成型金型から離型して冷却する際には、回路パッケージ４００の一方面と他方面との線膨張係数の差に応じて回路パッケージ４００がその一方面側が凸、その他方面側が凹となるように反り変形する。特に、本実施例では、回路パッケージ４００とハウジング３０２が樹脂モールドによって一体に成形され、回路パッケージ４００とハウジング３０２との密着性が高くなっており、ハウジング３０２から回路パッケージ４００への伝熱量が多くなり、回路パッケージ４００の熱変形量が多くなると考えられる。

このような問題に対し、本実施例では、ハウジング３０２の成形時に回路パッケージ４００の先端部４０１側を覆うように成型金型でクランプしており、図５（Ｂ）や図６（Ｂ）に示すように、回路パッケージ４００の先端部４０１側に空洞部３８２を形成し、回路パッケージ４００の先端部４０１を副通路内で露出している。このような構成とすることで、たとえば回路パッケージ４００の先端側をハウジング３０２で固定する場合と比較してハウジング３０２の冷却時に回路パッケージ４００に作用する熱応力を緩和することができ、その流量検出部６０２の熱伝達面露出部４３６（薄いダイヤフラムに相当する）に作用する熱応力を低減することができる。

ここで、回路パッケージ４００の先端部４０１とは、少なくとも回路パッケージ４００の計測用流路面４３０が設けられた表面４０２のうち固定部３７２から離間した部分から所定長さの領域４０３と、回路パッケージ４００の計測用流路面裏面４３１のうち固定部３７２から離間した部分から所定長さの領域４０４と、前記表面４０２の領域４０３と計測用流路面裏面４３１の領域４０４とを繋ぐ側面（端面）４０５を含む部分である。

なお、回路パッケージ４００の先端部４０１は、図７で示すように、ハウジング３０２に対して表カバー３０３と裏カバー３０４を組み付けた際、表カバー３０３に設けられた窪み３７９を有する突起部３８０と裏カバー３０４に設けられた断面略長方形状の突起部３８１によって形成される凹部３８３の内部に収容される。しかしながら、回路パッケージ４００の先端部４０１と凹部３８３との間には隙間が設けられており、ハウジング３０２に対して表カバー３０３と裏カバー３０４を組み付けた際に回路パッケージ４００の先端部４０１と凹部３８３とが当接しないようになっている。

このような構成とすることで、ハウジング３０２に対して表カバー３０３と裏カバー３０４を組み付けた際に、回路パッケージ４００の先端部４０１と凹部３８３とが当接することを防止することができ、流量検出部６０２の熱伝達面露出部４３６（薄いダイヤフラムに相当する）に過度の応力が作用することを抑制することができる。また、熱式流量計３００の使用に際して、内燃機関の放熱等によって回路パッケージ４００が熱変形する場合であっても、回路パッケージ４００の先端部４０１と凹部３８３とが当接することを防止することができ、流量検出部６０２の熱伝達面露出部４３６に過度の応力が作用することを抑制することができる。

この実施例では、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いる。しかし、回路パッケージ４００の上流部３４２と下流部３４１どちらか一方を貫通した構成とすることで、裏側副通路溝３３４と表側副通路溝３３２とをつなぐ副通路形状を１回の樹脂モールド工程で成形することも可能である。

なお、裏側副通路溝３３４の両側には裏側副通路内周壁３９１と裏側副通路外周壁３９２が設けられ、図７で示すように、これら裏側副通路内周壁３９１と裏側副通路外周壁３９２のそれぞれの高さ方向の先端部と裏カバー３０４の内側面とが密着することで、ハウジング３０２の裏側副通路が成形される。また、表側副通路溝３３２の両側には表側副通路内周壁３９３と表側副通路外周壁３９４が設けられ、これら表側副通路内周壁３９３と表側副通路外周壁３９４の高さ方向の先端部と表カバー３０３の内側面とが密着することで、ハウジング３０２の表側副通路が成形される。

この実施例では、計測用流路面４３０とその背面の両方に分かれて被計測気体３０が流れ、一方側に流量を計測する熱伝達面露出部４３６を設けているが、被計測気体３０を二つの通路に分けるのではなく、計測用流路面４３０の表面側のみを通過するようにしても良い。主通路１２４の流れ方向の第１軸に対してこれを横切る方向の第２軸に沿うように副通路を曲げることにより、被計測気体３０に混入する異物を、第２軸の曲りの小さい片側に寄せることができ、第２軸の曲りの大きい方に計測用流路面４３０および熱伝達面露出部４３６を設けることにより、異物の影響を低減できる。

また、この実施例では表側副通路溝３３２と裏側副通路溝３３４の繋ぎの部分に計測用流路面４３０および熱伝達面露出部４３６を設けている。しかし、表側副通路溝３３２と裏側副通路溝３３４の繋ぎの部分ではなく、表側副通路溝３３２にあるいは裏側副通路溝３３４に設けても良い。

計測用流路面４３０に設けられた流量を計測するための熱伝達面露出部４３６の部分に絞り形状が成形されており（図１４を用いて以下で説明する）、この絞り効果により流速が速くなり、計測精度が向上する。また仮に熱伝達面露出部４３６の上流側で気体の流れに渦が発生していたとしても上記絞りにより渦を消滅あるいは低減でき、計測精度が向上する。

図５および図６で、上流側外壁３３５が温度検出部４５２の根元部で下流側に窪む形状を成す、外壁窪み部３６６を備えている。この外壁窪み部３６６により、温度検出部４５２と外壁窪み部３６６との間の距離が長くなり、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。

また、回路パッケージ４００を固定部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、外壁窪み部３６６によりさらに回路パッケージ４００を固定することにより、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との間の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 副通路の回路パッケージの構造の他の実施例
上記する実施例では、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、回路パッケージ４００の先端部４０１の全部を副通路内で露出する形態について説明した。一方で、流量検出部６０２の熱伝達面露出部４３６に作用する熱応力に余裕があり、回路パッケージ４００の一方面と他方面との線膨張係数の差に起因する回路パッケージ４００の熱変形（反り）を抑制したい場合には、たとえばハウジング３０２の成形時に回路パッケージ４００の先端側を覆う成型金型の形状を調整して回路パッケージ４００の先端部４０１の一部をハウジング３０２等で固定してもよい。

図８〜図１３はそれぞれ、副通路の回路パッケージの構造の他の実施例を示したものであり、回路パッケージ４００の先端部４０１の一部を、ハウジング３０２に形成される副通路の内周壁（対向壁）３７３から副通路側に延びる支持部３７４で支持固定した形態を示したものである。なお、図８〜図１３の各図の（Ｂ）、（Ｃ）には、表カバー３０３と裏カバー３０４、表カバー３０３と裏カバー３０４に設けられた突起部３８０、３８１の一例を仮想線で示している。

まず、図８は、副通路の固定部３７２から離間した回路パッケージ４００の端部（先端部４０１）のうち相互に離間した部分、特に被計測気体３０の流れ方向で両端部の角部の領域を、回路パッケージ４００の計測用流路面４３０が設けられた表面４０２と計測用流路面裏面４３１側から前記支持部３７４で支持固定した実施例である。

図示するように、回路パッケージ４００の先端部４０１のうち相互に離間した部分を支持部３７４で支持固定することによって、ハウジング３０２の冷却時における回路パッケージ４００の熱変形を全体的にバランス良く抑制することができる。特に、回路パッケージ４００の先端部４０１のうち被計測気体３０の流れ方向で両端部の角部の領域を支持部３７４で支持固定することによって、副通路を構成する固定部３７２と前記支持部３７４とで回路パッケージ４００の周囲をバランス良く固定することができ、ハウジング３０２の冷却時における回路パッケージ４００の熱変形をその全体に亘って効果的に抑制することができる。

なお、支持部３７４の被計測気体３０の流れ方向での固定幅や、被計測気体３０の流れ方向に直交する方向（回路パッケージ４００の計測用流路面４３０の短手方向）での固定幅等は、流量検出部６０２の熱伝達面露出部４３６に作用する熱応力に応じて適宜設定することが可能である。

次に、図９は、副通路の固定部３７２から離間した回路パッケージ４００の端部（先端部４０１）のうち流量検出部６０２、特にその熱伝達面露出部４３６に対応する部分を、回路パッケージ４００の計測用流路面４３０が設けられた表面４０２と計測用流路面裏面４３１側から前記支持部３７４で支持固定した実施例である。

後述する図１８で示すように、流量検出部６０２の熱伝達面露出部４３６は薄いダイヤフラムで構成されているため、特に流量検出部６０２の熱伝達面露出部４３６近傍においてはハウジング３０２の冷却時の回路パッケージ４００の熱変形を抑制する必要がある。図示するように、流量検出部６０２の熱伝達面露出部４３６に対応する部分を前記支持部３７４で支持固定することによって、流量検出部６０２の熱伝達面露出部４３６近傍における回路パッケージ４００の熱変形を集中的に抑制することができるため、回路パッケージ４００の一部をハウジング３０２に固定して回路パッケージ４００の熱変形を抑制しながら、流量検出部６０２の熱伝達面露出部４３６に作用する熱応力の増加を抑制することができる。

次に、図１０及び図１１は、回路パッケージ４００の先端部４０１のうち前記表面４０２の領域４０３と計測用流路面裏面４３１の領域４０４とを繋ぐ側面（端面）４０５の一部もしくは全部を前記支持部３７４で支持固定した実施例である。

図示するように、前記支持部３７４を回路パッケージ４００の上流側端部から下流側端部に亘って形成し、回路パッケージ４００の先端部４０１の側面４０５を回路パッケージ４００の上流側端部から下流側端部に亘って支持することによって、当該支持部３７４で回路パッケージ４００の計測用流路面４３０と計測用流路面裏面４３１とを隔離し、計測用流路面４３０側と計測用流路面裏面４３１側を流れる被計測気体３０同士を確実に分離することができるため、回路パッケージ４００の計測用流路面４３０を流れる被計測気体３０の流れを安定化することができ、被計測気体３０の流量の計測精度を高めることができる。また、回路パッケージ４００の上流側端部から下流側端部に亘って保持することによって、回路パッケージ４００を全体的にバランス良く固定することができる。

また、図１１で示すように、回路パッケージ４００の先端部４０１のうち前記表面４０２の領域４０３と計測用流路面裏面４３１の領域４０４とを繋ぐ側面（端面）４０５の全部を前記支持部３７４で支持固定した場合には、回路パッケージ４００と支持部３７４との段差を抑制することができるため、回路パッケージ４００の計測用流路面４３０を流れる被計測気体３０の流れをより一層安定化することができ、被計測気体３０の流量の計測精度を格段に高めることができる。

なお、図８及び図９で示す実施例においても、図中の仮想線で示すように、表カバー３０３や裏カバー３０４に設けられた突起部３８０、３８１等によって支持部３７４近傍に発生する空洞部３８２を埋めることによって、計測用流路面４３０側と計測用流路面裏面４３１側を流れる被計測気体３０同士を分離することができ、回路パッケージ４００の計測用流路面４３０を流れる被計測気体３０の流れを安定化することができる。

次に、図１２は、回路パッケージ４００の先端部４０１のうち回路パッケージ４００の計測用流路面裏面４３１の所定長さの領域４０４と前記計測用流路面４３０が設けられた表面４０２の領域４０３と計測用流路面裏面４３１の領域４０４とを繋ぐ側面（端面）４０５の一部とを前記支持部３７４で支持固定した実施例である。ここで、前記側面４０５は、回路パッケージ４００の外側に向かって凸となる凸面から構成されており、前記支持部３７４は、前記側面４０５のうち前記凸面の頂部から計測用流路面裏面４３１側の部分を支持固定している。

上記したように、ハウジング３０２を成型型から離型して冷却すると、回路パッケージ４００の両面の線膨張係数の差に応じて回路パッケージ４００がその計測用流路面４３０側が凸、その計測用流路面裏面４３１側が凹となるように反り変形する。

図示するように、回路パッケージ４００の先端部４０１のうち回路パッケージ４００の計測用流路面裏面４３１側を支持部３７４で支持することによって、当該支持部３７４で回路パッケージ４００の計測用流路面裏面４３１側への反り変形を効果的に抑制することができる。また、回路パッケージ４００の計測用流路面４３０側の支持部３７４を形成する必要がないため、当該支持部３７４に起因する回路パッケージ４００の計測用流路面４３０側を流れる被計測気体３０の流れに対する影響を確実に抑制することができる。

また、図１３は、回路パッケージ４００の先端部４０１のうち回路パッケージ４００の計測用流路面４３０が設けられた表面４０２の所定長さの領域４０３と前記表面４０２の領域４０３と計測用流路面裏面４３１の領域４０４とを繋ぐ側面（端面）４０５の一部を前記支持部３７４で支持固定した実施例である。ここで、前記側面４０５は、回路パッケージ４００の外側に向かって凸となる凸面から構成されており、前記支持部３７４は、前記側面４０５のうち前記凸面の頂部から計測用流路面４３０側の部分を支持固定している。

図示するように、回路パッケージ４００の先端部４０１のうち回路パッケージ４００の計測用流路面４３０側を支持部３７４で支持することによって、回路パッケージ４００の上流側端部から下流側端部に亘って全体的に支持することができると共に、回路パッケージ４００の計測用流路面４３０側の流路断面を小さくすることができるため、回路パッケージ４００の計測用流路面４３０側を流れる被計測気体３０の流速を速くして、被計測気体３０の流量の計測精度を効果的に高めることができる。

３.３ 副通路の流量検出部の構造と効果
図１４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１４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１４の左部分が裏側副通路溝３３４の終端部であり、右側部分が表側副通路溝３３２の始端部分である。図１４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１４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。流量検出部６０２の計測が高精度で行われるためには、熱伝達面露出部４３６の部分で被計測気体３０が渦の少ない層流であることが望ましい。また流速が速い方が計測精度が向上する。このために計測用流路面４３０に対向して表カバー３０３に設けられた突起部３５６が計測用流路面４３０に向かって滑らかに突出することにより絞りが成形される。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。

計測用流路面４３０に設けた熱伝達面露出部４３６に対向するようにして突起部３５６を副通路溝内に突出させることで絞りを成形して、計測精度を向上することができる。絞りを成形するための突起部３５６は、計測用流路面４３０に設けた熱伝達面露出部４３６に対向する方のカバーに設けることになる。図１４では計測用流路面４３０に設けた熱伝達面露出部４３６に対向する方のカバーが表カバー３０３であるので表カバー３０３に突起部３５６を設けているが、表カバー３０３あるいは裏カバー３０４の内の計測用流路面４３０に設けた熱伝達面露出部４３６に対向する方のカバーに設ければ良い。回路パッケージ４００における計測用流路面４３０および熱伝達面露出部４３６を設ける面がどちらになるかにより、熱伝達面露出部４３６に対向する方のカバーがどちらになるかが変わる。

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。また後述するが、回路パッケージ４００を樹脂モールドで成形する際に、流量検出部６０２が有する半導体ダイヤフラムの保護が重要となる。このために熱伝達面露出部４３６の裏面の押さえが重要である。また熱伝達面露出部４３６に回路パッケージ４００を覆う樹脂が流れ込まないようにすることが大切である。このような観点から、熱伝達面露出部４３６を含む計測用流路面４３０を金型で囲い、また熱伝達面露出部４３６の背面を他の金型で押さえつけ、樹脂の流入を阻止する。回路パッケージ４００はトランスファモールドで作られるので、樹脂の圧力が高く、熱伝達面露出部４３６の背面からの押さえが重要である。また流量検出部６０２には半導体ダイヤフラムが使用されており、半導体ダイヤフラムにより作られる空隙の通気用通路を成形することが望まれる。通気用通路を成形するためのプレートなどを保持固定するために、熱伝達面露出部４３６の裏面からの押さえは重要である。

３.４ 表カバー３０３と裏カバー３０４の形状と効果
図１５は表カバー３０３の外観を示す図であり、図１５（Ａ）は左側面図、図１５（Ｂ）は正面図、図１５（Ｃ）は平面図である。図１６は裏カバー３０４の外観を示す図であり、図１６（Ａ）は左側面図、図１６（Ｂ）は正面図、図１６（Ｃ）は平面図である。

図１５および図１６において、表カバー３０３や裏カバー３０４はハウジング３０２の副通路溝の一部を塞ぐことにより、副通路を作るのに使用することができる。また、図１５に示すように、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、その先端部に窪み３７９を有する突起部３８０と断面略長方形状の突起部３８１が形成されており、ハウジング３０２に嵌合した際に、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の先端部を突起部３８０、３８１から構成される凹部３８３によって覆う構成となる（図７参照）。

図１５や図１６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。入口３４３内部に配置されている温度検出部４５２が表保護部３２２と裏保護部３２５で保護され、生産中および車への搭載時に温度検出部４５２が何かとぶつかることなどによる温度検出部４５２の機械的な損傷を防止できる。

表カバー３０３の内側面には突起部３５６が設けられ、図１４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。突起部３５６の断面形状は、図１５（Ｃ）に示したように突起部の頂点を境に下流側に向かって傾斜になっている。計測用流路面４３０と突起部３５６とにより上述した流路３８６に絞りが成形され、被計測気体３０に生じている渦を減少させ、層流に生じさせる作用をする。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わけ、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１４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。

３.５ 回路パッケージ４００のハウジング３０２による固定構造と効果
次に再び図５および図６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。副通路を成形する副通路溝の所定の場所、例えば図５および図６に示す実施例では、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がハウジング３０２に配置されて固定されている。回路パッケージ４００をハウジング３０２に樹脂モールドにより埋設して固定する部分が、副通路溝より少しフランジ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。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の外周を覆うようにして埋設している。

図５（Ｂ）に示す如く、回路パッケージ４００は固定部（固定壁）３７２により固定されている。固定部３７２は表カバー３０３に接する高さの面と薄肉部（延設部）３７６により回路パッケージ４００を包含している。薄肉部３７６を、固定部３７２と回路パッケージ４００の接合部からフランジ３１２側へ延設し、３７６の箇所を覆う樹脂の厚みを薄肉にすることで、相対的に大きな面積で回路パッケージ４００をハウジング３０２に固定しながら、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、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、固定部３７２のフランジ３１２側に、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の外周面の内のハウジング３０２の樹脂に包含される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の外壁の細かい凹凸に入り込み、前記外壁の細かい凹凸に入り込んだ状態で、熱可塑性樹脂が硬化することが望ましい。ハウジング３０２を成形する樹脂モールド工程において、熱可塑性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、回路パッケージ４００と固定部３７２との密着性が向上する。

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と固定部３７２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の表面に細かい凹凸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の表面に細かい凹凸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、少なくとも固定部３７２が設けられる部分である。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。

また、溝の深さは、上述のシートを利用して回路パッケージ４００の表面を凹凸加工する場合は前記シートの厚さに依存する。前記シートの厚みを厚くすると第１樹脂モールド工程でのモールドが難しくなるので、前記シートの厚みに限界があり、前記シートの厚みが薄いと前記シートにあらかじめ設けておく凹凸の深さに限界がでる。このため前記シートを使用する場合は、凹凸の底と頂点との間である凹凸の深さが１０μｍ以上２０μｍ以下であることが望ましい。１０μｍより少ない深さでは、密着の効果が弱い。２０μｍより大きい深さは、前記シートの厚みから困難である。

前記シート以外の粗化方法の場合には、回路パッケージ４００を成形している第１樹脂モールド工程での樹脂の厚さが２ｍｍ以下であることが望ましいとの理由から、凹凸の底と頂点との間である凹凸の深さを１ｍｍ以上とすることが困難である。概念的には、回路パッケージ４００の表面の凹凸の底と頂点との間である凹凸の深さを大きくすると、回路パッケージ４００を覆う樹脂とハウジング３０２を成形する樹脂との間の密着度が増すと考えられるが、前記理由により、凹凸の底と頂点との間である凹凸の深さは１ｍｍ以下が良い。すなわち１０μｍ以上で１ｍｍ以下の範囲の凹凸を回路パッケージ４００の表面に設けることで、回路パッケージ４００を覆う樹脂とハウジング３０２を成形する樹脂との間の密着度を増加させることが望ましい。

なお、図８〜図１３に基づき説明したように、回路パッケージ４００の一部をハウジング３０２に形成された内周壁３７３から副通路側に延びる支持部３７４で支持する場合には、回路パッケージ４００のうち前記支持部３７４で支持される部分の外壁面を粗くすることにより、回路パッケージ４００と支持部３７４との密着性を向上することができる。

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望ましい。

さらに回路パッケージ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を固定部３７２だけでなく、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でも回路パッケージ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。

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１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部３２０として作用している。この端子接続部３２０で回路パッケージ４００の接続端子４１２と外部端子３０６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４１２と外部端子３０６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。

３.６ 第２樹脂モールド工程によるハウジング３０２成形と効果
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製造し、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、前記回路パッケージ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。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。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、その後被計測気体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。このことは、図５や図６に示す実施例だけでなく、図１４に示す実施例においても同様である。

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との間に関係を、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を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より多くなっている。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。

４. 回路パッケージ４００の外観
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１７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。なお、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、第２樹脂モールド工程でハウジング３０２を成形する際に、第２樹脂モールド工程で使用される樹脂により回路パッケージ４００が覆われる固定面４３２を示す。図１７（Ａ）は回路パッケージ４００の左側面図、図１７（Ｂ）は回路パッケージ４００の正面図、図１７（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、流量検出部６０２を備える部分が副通路内に配置される通路部６０５となる。

図１７（Ｂ）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の流れ方向に長く延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の流れ方向に長く延びる長方形を成している。この計測用流路面４３０は、図１７（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。

内蔵されている流量検出部６０２（図２１参照）が高精度で被計測気体３０の状態を計測するには、熱伝達面露出部４３６の近傍を流れる気体が層流であり乱れが少ないことが望ましい。このため、熱伝達面露出部４３６の流路側面と気体を導く計測用流路面４３０の面との段差はない方が好ましい。このような構成により、流量計測精度を高精度に保ちつつ、流量検出部６０２に不均等な応力および歪が作用するのを抑制することが可能となる。なお、上記段差は流量計測精度に影響を与えない程度の段差であれば設けてもよい。

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１７（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、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樹脂モールド工程で、樹脂により塞がれることがないように、図１７に示す斜線が記載されていない部分に設けられている。

第１樹脂モールド工程で前記開口４３８を成形することが必要であり、開口４３８の部分とその裏面とに金型を当て、表裏両面を金型で押すことにより、開口４３８の部分への樹脂の流入を阻止し、開口４３８を成形する。開口４３８および半導体ダイヤフラムの裏面の空隙と開口４３８とを繋ぐ連通路の成形については、後述する。

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。高精度に被計測気体３０の温度を検出するには、被計測気体３０以外部分との熱の伝達をできるだけ少なくすることが望ましい。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。このような形状により、温度検出部４５２への突出部４２４の根元部からの熱の影響が低減される。

また、温度検出部４５２で被計測気体３０の温度が検出された後、被計測気体３０は突出部４２４に沿って流れ、突出部４２４の温度を被計測気体３０の温度に近づける作用を為す。このことにより、突出部４２４の根元部の温度が温度検出部４５２に及ぼす影響が抑制されている。特にこの実施例では、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の根元部での斜線部は第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固定面４３２である。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、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。トランスファモールド成形を行うことにより、回路パッケージ４００の寸法精度を向上することができるが、トランスファモールド工程では、流量検出部６０２や処理部６０４を内蔵する密閉した金型の内部に加圧した高温の樹脂が圧入されるので、出来上がった回路パッケージ４００について、流量検出部６０２や処理部６０４およびこれらの配線関係に損傷が無いかを検査することが望ましい。この実施例では、検査のための端子４１４を設け、生産された各回路パッケージ４００についてそれぞれ検査を実施する。検査用の端子４１４は計測用には使用されないので、上述したように、端子４１４は外部端子内端３６１には接続されない。なお各接続端子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 第２樹脂モールド工程による回路パッケージ４００の固定とその効果
図１７で示す斜線の部分は、第２樹脂モールド工程において、ハウジング３０２に回路パッケージ４００を固定するために、第２樹脂モールド工程で使用する熱可塑性樹脂で回路パッケージ４００を覆うための、固定面４３２を示している。図５や図６を用いて説明したとおり、計測用流路面４３０および計測用流路面４３０に設けられている熱伝達面露出部４３６と副通路の形状との関係が、規定された関係となるように、高い精度で維持されることが重要である。第２樹脂モールド工程において、副通路を成形すると共に同時に副通路を成形するハウジング３０２に回路パッケージ４００を固定するので、前記副通路と計測用流路面４３０および熱伝達面露出部４３６との関係を極めて高い精度で維持できる。すなわち、第２樹脂モールド工程において回路パッケージ４００をハウジング３０２に固定するので、副通路を備えたハウジング３０２を成形するための金型内に、回路パッケージ４００を高い精度で位置決めして固定することが可能となる。この金型内に高温の熱可塑性樹脂を注入することで、副通路が高い精度で成形されると共に、回路パッケージ４００が高い精度で固定される。

この実施例では、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固定面４３２とするのではなく、回路パッケージ４００の接続端子４１２側に表面が露出する、すなわちハウジング３０２用樹脂で覆われない部分を設けている。図１７に示す実施例では、回路パッケージ４００の表面の内、ハウジング３０２用樹脂に包含される固定面４３２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用樹脂から露出している面積の方が広くなっている。

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く応力が回路パッケージ４００にできるだけ加わらないようにすることが望ましい。回路パッケージ４００の表面の固定面４３２を少なくすることで、熱膨張係数の差に基づく影響を低減できる。例えば幅Ｌの帯状とすることにより、回路パッケージ４００の表面の固定面４３２を少なくすることができる。

また突出部４２４の根元に固定面４３２を設けることで、突出部４２４の機械的強度を増すことができる。回路パッケージ４００の表面において、被計測気体３０が流れる軸に沿う方向に帯状の固定面を設け、さらに被計測気体３０が流れる軸と交差する方向の固定面を設けることで、より強固に回路パッケージ４００とハウジング３０２とを互いに固定することができる。固定面４３２において、計測用流路面４３０に沿って幅Ｌで帯状に回路パッケージ４００を取り巻いている部分が上述した被計測気体３０の流れ軸に沿う方向の固定面であり、突出部４２４の根元を覆う部分が、被計測気体３０の流れ軸を横切る方向の固定面である。

５. 回路パッケージへの回路部品の搭載
図１８は、ダイヤフラム６７２および流量検出部（流量検出素子）６０２の内部に設けられた空隙６７４と孔５２０とを繋ぐ連通孔６７６を説明する説明図である。

後述するように被計測気体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。

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（図２２に示す発熱体６０８、上流測温抵抗体である抵抗６５２、抵抗６５４と下流測温抵抗体である抵抗６５６、抵抗６５８など）が設けられている。前記素子は、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。熱伝達面４３７は各素子の表面で構成しても良いし、その上に薄い保護膜を設けても良い。素子と被計測気体３０との熱伝達がスムーズに行われ、一方で素子間の直接的な熱伝達ができるだけ少ない方が望ましい。

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。仮に流量検出素子６０２の側面のみが前記熱硬化性樹脂で覆われ、流量検出素子６０２の外周部の表面側（すなわちダイヤフラム６７２の周りの領域）に熱硬化性樹脂で覆われていないとすると、計測用流路面４３０を成形している樹脂に生じる応力を流量検出素子６０２の側面のみで受けることとなり、ダイヤフラム６７２に歪が生じ、特性が劣化する恐れがある。図１８に示すように流量検出素子６０２の表側外周部も前記熱硬化性樹脂で覆われる状態とすることにより、ダイヤフラム６７２の歪が低減される。一方熱伝達面４３７と被計測気体３０が流れる計測用流路面４３０との段差が大きいと、被計測気体３０の流れが乱れ、計測精度が低下する。従って熱伝達面４３７と被計測気体３０が流れる計測用流路面４３０との段差Ｗが小さいことが望ましい。

ダイヤフラム６７２は各素子間の熱伝達を抑制するために非常に薄く作られていて、流量検出素子６０２の裏面に空隙６７４を成形することにより薄肉化が図られている。この空隙６７４を密閉すると温度変化により、ダイヤフラム６７２の裏面に形成されている空隙６７４の圧力が温度に基づき変化する。空隙６７４とダイヤフラム６７２の表面との圧力差が大きくなると、ダイヤフラム６７２が圧力を受けて歪を生じ、高精度の計測が困難となる。このため、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。この連通孔６７６と孔５２０とにより、ダイヤフラム６７２の表面および裏面に作用する気圧が略等しくなり、計測精度が向上する。

上述のとおり、第２プレート５３６で溝および孔５２０と孔５２１を塞ぐことにより、連通孔６７６を作ることができるが、他の方法として、リードフレームを第２プレート５３６として使用することができる。図１８に記載のように、プレート５３２の上にはダイヤフラム６７２および処理部６０４として動作するＬＳＩが設けられている。これらの下側には、ダイヤフラム６７２および処理部６０４を搭載したプレート５３２を支えるためのリードフレームが設けられている。従ってこのリードフレームを利用することにより、構造がよりシンプルとなる。また前記リードフレームをグランド電極として使用することができる。このように第２プレート５３６の役割を前記リードフレームに持たせ、このリードフレームを用いて、第１プレート５３２に成形された孔５２０と孔５２１を塞ぐと共に第１プレート５３２に成形された溝を前記リードフレームで覆うようにして塞ぐことにより連通孔６７６を形成することで、全体構造がシンプルとなるのに加え、リードフレームのグランド電極としての作用により、ダイヤフラム６７２および処理部６０４に対する外部からのノイズの影響を低減できる。

回路パッケージ４００において、熱伝達面露出部４３６が形成されている回路パッケージ４００の裏面に、押さえ跡４４２が残っている。第１樹脂モールド工程において、熱伝達面露出部４３６への樹脂の流入を防止するために熱伝達面露出部４３６の部分に金型、例えば入れ駒を当て、さらにその反対面の押さえ跡４４２の部分に金型を当て、両金型により熱伝達面露出部４３６への樹脂の流入を阻止する。このようにして熱伝達面露出部４３６の部分を成形することにより、極めて高い精度で、被計測気体３０の流量を計測できる。

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１９、図２０は熱式流量計３００の生産工程を示し、図１９は回路パッケージ４００の生産工程を示し、図２０は熱式流量計の生産工程の実施例を示す。図１９において、ステップ１はフレーム枠を生産する工程を示す。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、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。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、図１７に示す回路パッケージ４００を完成する。この回路パッケージ４００には、図１７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。

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１７に示す接続端子４１２に加えて端子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２０に示す工程では、図１９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５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１７に示す回路パッケージ４００の斜線部分が第２樹脂モールド工程の樹脂で覆われ、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、流量検出精度が大幅に改善される。ステップ６で図５、６に示す各外部端子内端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１４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、回路パッケージ４００に対して規定の位置に配置される。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。

７. 熱式流量計３００の回路構成
７.１ 熱式流量計３００の回路構成の全体
図２１は熱式流量計３００の流量検出回路６０１を示す回路図である。なお、先に実施例で説明した温度検出部４５２に関する計測回路も熱式流量計３００に設けられているが、図２１では省略している。

熱式流量計３００の流量検出回路６０１は、発熱体６０８を有する流量検出部６０２と処理部６０４とを備えている。処理部６０４は、流量検出部６０２の発熱体６０８の発熱量を制御すると共に、流量検出部６０２の出力に基づいて流量を表す信号を、端子６６２を介して出力する。前記処理を行うために、処理部６０４は、Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ(以下ＣＰＵと記す)６１２と入力回路６１４、出力回路６１６、補正値や計測値と流量との関係を表すデータを保持するメモリ６１８、一定電圧をそれぞれ必要な回路に供給する電源回路６２２を備えている。電源回路６２２には車載バッテリなどの外部電源から、端子６６４と図示していないグランド端子を介して直流電力が供給される。

流量検出部６０２には被計測気体３０を熱するための発熱体６０８が設けられている。電源回路６２２から、発熱体６０８の電流供給回路を構成するトランジスタ６０６のコレクタに電圧Ｖ１が供給され、ＣＰＵ６１２から出力回路６１６を介して前記トランジスタ６０６のベースに制御信号が加えられ、この制御信号に基づいて前記トランジスタ６０６から端子６２４を介して発熱体６０８に電流が供給される。発熱体６０８に供給される電流量は前記ＣＰＵ６１２から出力回路６１６を介して発熱体６０８の電流供給回路を構成するトランジスタ６０６に加えられる制御信号により制御される。処理部６０４は、発熱体６０８で熱せられることにより被計測気体３０の温度が当初の温度より所定温度、例えば１００℃、だけ高くなるように発熱体６０８の発熱量を制御する。

流量検出部６０２は、発熱体６０８の発熱量を制御するための発熱制御ブリッジ６４０と、流量を計測するための流量検知ブリッジ６５０と、を有している。発熱制御ブリッジ６４０の一端には、電源回路６２２から一定電圧Ｖ３が端子６２６を介して供給され、発熱制御ブリッジ６４０の他端はグランド端子６３０に接続されている。また流量検知ブリッジ６５０の一端には、電源回路６２２から一定電圧Ｖ２が端子６２５を介して供給され、流量検知ブリッジ６５０の他端はグランド端子６３０に接続されている。

発熱制御ブリッジ６４０は、熱せられた被計測気体３０の温度に基づいて抵抗値が変化する測温抵抗体である抵抗６４２を有しており、抵抗６４２と抵抗６４４、抵抗６４６、抵抗６４８はブリッジ回路を構成している。抵抗６４２と抵抗６４６の交点Ａおよび抵抗６４４と抵抗６４８との交点Ｂの電位差が端子６２７および端子６２８を介して入力回路６１４に入力され、ＣＰＵ６１２は交点Ａと交点Ｂ間の電位差が所定値、この実施例ではゼロボルト、になるようにトランジスタ６０６から供給される電流を制御して発熱体６０８の発熱量を制御する。図２１に記載の流量検出回路６０１は、被計測気体３０のもとの温度に対して一定温度、例えば常に１００℃、高くなるように発熱体６０８で被計測気体３０を加熱する。この加熱制御を高精度に行えるように、発熱体６０８で暖められた被計測気体３０の温度が当初の温度に対して一定温度、例えば常に１００℃、高くなったときに、前記交点Ａと交点Ｂ間の電位差がゼロボルトとなるように発熱制御ブリッジ６４０を構成する各抵抗の抵抗値が設定されている。従って図２１に記載の流量検出回路６０１では、ＣＰＵ６１２は交点Ａと交点Ｂ間の電位差がゼロボルトとなるよう発熱体６０８への供給電流を制御する。

流量検知ブリッジ６５０は、抵抗６５２と抵抗６５４、抵抗６５６、抵抗６５８の４つの測温抵抗体で構成されている。これら４つの測温抵抗体は被計測気体３０の流れに沿って配置されており、抵抗６５２と抵抗６５４は発熱体６０８に対して被計測気体３０の流路における上流側に配置され、抵抗６５６と抵抗６５８は発熱体６０８に対して被計測気体３０の流路における下流側に配置されている。また計測精度を上げるために抵抗６５２と抵抗６５４は発熱体６０８までの距離が互いに略同じくなるように配置されており、抵抗６５６と抵抗６５８は発熱体６０８までの距離が互いに略同じくなるように配置されている。

抵抗６５２と抵抗６５６との交点Ｃと、抵抗６５４と抵抗６５８との交点Ｄとの間の電位差が端子６３１と端子６３２を介して入力回路６１４に入力される。計測精度を高めるために、例えば被計測気体３０の流れがゼロの状態で、前記交点Ｃと交点Ｄとの間の電位差がゼロとなるように流量検知ブリッジ６５０の各抵抗が設定されている。従って前記交点Ｃと交点Ｄとの間の電位差が、例えばゼロボルトの状態では、ＣＰＵ６１２は被計測気体３０の流量がゼロとの計測結果に基づき、主通路１２４の流量がゼロを意味する電気信号を端子６６２から出力する。

被計測気体３０が図２１の矢印方向に流れている場合、上流側に配置されている抵抗６５２や抵抗６５４は、被計測気体３０によって冷却され、被計測気体３０の下流側に配置されている抵抗６５６と抵抗６５８は、発熱体６０８により暖められた被計測気体３０により暖められ、これら抵抗６５６と抵抗６５８の温度が上昇する。このため、流量検知ブリッジ６５０の交点Ｃと交点Ｄとの間に電位差が発生し、この電位差が端子６３１と端子６３２を介して、入力回路６１４に入力される。ＣＰＵ６１２は流量検知ブリッジ６５０の交点Ｃと交点Ｄとの間の電位差に基づいて、メモリ６１８に記憶されている前記電位差と主通路１２４の流量との関係を表すデータを検索し、主通路１２４の流量を求める。このようにして求められた主通路１２４の流量を表す電気信号が端子６６２を介して出力される。なお、図２１に示す端子６６４および端子６６２は新たに参照番号を記載しているが、先に説明した図５や図６に示す接続端子４１２に含まれている。

上記メモリ６１８には、上記交点Ｃと交点Ｄとの電位差と主通路１２４の流量との関係を表すデータが記憶されており、さらに回路パッケージ４００の生産後に、気体の実測値に基づいて求められた、ばらつきなどの測定誤差の低減のための補正データが記憶されている。なお、回路パッケージ４００の生産後の気体の実測およびそれに基づく補正値のメモリ６１８への書き込みは、図４に示す外部端子３０６や補正用端子３０７を使用して行われる。本実施例では、被計測気体３０を流す副通路と計測用流路面４３０との配置関係や、被計測気体３０を流す副通路と熱伝達面露出部４３６との配置関係が、高精度に非常にばらつきが少ない状態で、回路パッケージ４００が生産されているので、前記補正値による補正で、極めて高い精度の計測結果が得られる。

７.２ 流量検出回路６０１の構成
図２２は、上述した図２１の流量検出回路６０１の回路配置を示す回路構成図である。流量検出回路６０１は矩形形状の半導体チップとして作られており、図２２に示す流量検出回路６０１の左側から右側に向かって、矢印の方向に、被計測気体３０が流れる。

半導体チップで構成される流量検出部（流量検出素子）６０２には、半導体チップの厚さを薄くした矩形形状のダイヤフラム６７２が成形されて、このダイヤフラム６７２には、破線で示す薄厚領域（すなわち上述した熱伝達面）６０３が設けられている。この薄厚領域６０３の裏面側には、上述した空隙が成形されており、前記空隙が図１７や図５に示す開口４３８に連通し、前記空隙内の気圧は開口４３８から導かれる気圧に依存する。

ダイヤフラム６７２の厚さを薄くすることで、熱伝導率が低くなっており、ダイヤフラム６７２の薄厚領域（熱伝達面）６０３に設けられた抵抗６５２や抵抗６５４、抵抗６５８、抵抗６５６へのダイヤフラム６７２を介しての熱伝達が抑えられ、被計測気体３０との熱伝達により、これらの抵抗の温度が略定まる。

ダイヤフラム６７２の薄厚領域６０３の中央部には発熱体６０８が設けられており、この発熱体６０８の周囲に発熱制御ブリッジ６４０を構成する抵抗６４２が設けられている。そして、薄厚領域６０３の外側に発熱制御ブリッジ６４０を構成する抵抗６４４、６４６、６４８が設けられている。このように成形された抵抗６４２、６４４、６４６、６４８によって発熱制御ブリッジ６４０が構成される。

また、発熱体６０８を挟むように、上流測温抵抗体である抵抗６５２、抵抗６５４と下流測温抵抗体である抵抗６５６、抵抗６５８が配置されており、発熱体６０８に対して被計測気体３０が流れる矢印方向の上流側に、上流測温抵抗体である抵抗６５２、抵抗６５４が配置され、発熱体６０８に対して被計測気体３０が流れる矢印方向の下流側に下流測温抵抗体である抵抗６５６、抵抗６５８が配置されている。このようにして、薄厚領域６０３に配置されている抵抗６５２、抵抗６５４と抵抗６５６、抵抗６５８とにより流量検知ブリッジ６５０が成形される。

また、上記発熱体６０８の双方の端部は、図２２の下側に記載した端子６２４および６２９にそれぞれ接続されている。ここで、図２１に示すように、端子６２４にはトランジスタ６０６から発熱体６０８に供給される電流が加えられ、端子６２９はグランドとして接地される。

発熱制御ブリッジ６４０を構成する抵抗６４２、抵抗６４４、抵抗６４６、抵抗６４８は、それぞれ接続されて、端子６２６と６３０に接続される。図２１に示すように、端子６２６には電源回路６２２から一定電圧Ｖ３が供給され、端子６３０はグランドとして接地される。また、上記抵抗６４２と抵抗６４６との間、抵抗６４６と抵抗６４８との間かの接続点は、端子６２７と端子６２８に接続される。図２２に記載の如く、端子６２７は抵抗６４２と抵抗６４６との交点Ａの電位を出力し、端子６２７は抵抗６４４と抵抗６４８との交点Ｂの電位を出力する。図２１に示すように、端子６２５には、電源回路６２２から一定電圧Ｖ２が供給され、端子６３０はグランド端子として接地グランドされる。また、上記抵抗６５４と抵抗６５８との接続点は端子６３１に接続され、端子６３１は図２１の点Ｂの電位を出力する。抵抗６５２と抵抗６５６との接続点は端子６３２に接続され、端子６３２は図２１に示す交点Ｃの電位を出力する。

図２２に示すように、発熱制御ブリッジ６４０を構成する抵抗６４２は、発熱体６０８の近傍に成形されているので、発熱体６０８からの発熱で暖められた気体の温度を精度良く計測することができる。一方、発熱制御ブリッジ６４０を構成する抵抗６４４、６４６、６４８は、発熱体６０８から離れて配置されているので、発熱体６０８からの発熱の影響を受け難い構成に成っている。抵抗６４２は発熱体６０８で暖められた気体の温度に敏感に反応するように構成されており、抵抗６４４や抵抗６４６、抵抗６４８は発熱体６０８の影響を受けにくい構成となっている。このため、発熱制御ブリッジ６４０による被計測気体３０の検出精度が高く、被計測気体３０をその初期温度に対して所定温度だけ高める制御を高精度で行うことができる。

この実施例では、ダイヤフラム６７２の裏面側に空隙が形成されており、この空隙が図１７や図５に記載の開口４３８に連通しており、ダイヤフラム６７２の裏面側空隙の圧力とダイヤフラム６７２の表側の圧力との差が大きくならないようにしている。この圧力差によるダイヤフラム６７２の歪を抑制できる。このことは流量計測精度の向上に繋がる。

上述したようにダイヤフラム６７２は薄厚領域６０３を成形し、薄厚領域６０３を含む部分の厚さを非常に薄くしており、ダイヤフラム６７２を介しての熱伝導を極力抑制している。従って流量検知ブリッジ６５０や発熱制御ブリッジ６４０は、ダイヤフラム６７２を介しての熱伝導の影響が抑制され、被計測気体３０の温度に依存して動作する傾向がより強まり、計測動作が改善される。このため高い計測精度が得られる。

なお、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形形態が含まれる。例えば、上記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施の形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

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
３６１…外部端子内端
３７２…固定部（固定壁）
３７３…内周壁（対向壁）
３７４…支持部
３８２…空洞部
４００…回路パッケージ（支持体）
４０１…回路パッケージの先端部
４１２…接続端子
４１４…端子
４２４…突出部
４３０…計測用流路面
４３２…固定面
４３６…熱伝達面露出部
４３８…開口
４５２…温度検出部
６０１…流量検出回路
６０２…流量検出部
６０４…処理部
６０５…通路部
６０８…発熱体
６４０…発熱制御ブリッジ
６５０…流量検知ブリッジ
６７２…ダイヤフラム

Claims (9)

1. 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面を介して熱伝達を行うことにより熱量を計測する流量検出部と、少なくとも熱伝達面を露出させるように流量検出部を第１の樹脂材で一体に成形した支持体と、を備える熱式流量計であって、
   前記支持体は、流量検出部が配置される通路部と回路が配置される処理部とを有し、
   前記支持体が、第２の樹脂材により前記支持体と一体に成形されていて前記副通路を構成する固定壁に固定されることによって、前記支持体の通路部が前記副通路内に保持されており、
   前記支持体の通路部のうち前記固定壁から離間した端部の少なくとも一部が、前記副通路内で露出していることを特徴とする熱式流量計。
2. 前記支持体の通路部のうち前記固定壁から離間した端部の全部が前記副通路内で露出していることを特徴とする請求項１に記載の熱式流量計。
3. 前記固定壁から離間した端部のうち相互に離間した複数の部分が、前記第２の樹脂材で前記副通路の前記固定壁と共に成形され且つ該固定壁に対向する対向壁に固定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。
4. 少なくとも前記固定壁から離間した端部の角部が前記対向壁に固定されていることを特徴とする請求項３に記載の熱式流量計。
5. 前記固定壁から離間した端部のうち前記流量検出部の熱伝達面に対応する部分が、前記第２の樹脂材で前記副通路の前記固定壁と共に成形され且つ該固定壁に対向する対向壁に固定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。
6. 前記固定壁から離間した端部は、前記支持体の流量検出部の熱伝達面を露出させた計測用流路面が設けられた表面のうち前記固定壁から離間した部分と、前記支持体の前記計測用流路面とは反対側の計測用流路面裏面のうち前記固定壁から離間した部分と、前記計測用流路面が設けられた表面のうち前記固定壁から離間した部分と前記計測用流路面裏面のうち前記固定壁から離間した部分とを繋ぐ側面と、を有し、
   前記固定壁から離間した端部のうち前記側面の少なくとも一部が、前記第２の樹脂材で前記副通路の前記固定壁と共に成形され且つ該固定壁に対向する対向壁に固定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。
7. 前記固定壁から離間した端部は、前記支持体の流量検出部の熱伝達面を露出させた計測用流路面が設けられた表面のうち前記固定壁から離間した部分と、前記支持体の前記計測用流路面とは反対側の計測用流路面裏面のうち前記固定壁から離間した部分と、前記計測用流路面が設けられた表面のうち前記固定壁から離間した部分と前記計測用流路面裏面のうち前記固定壁から離間した部分とを繋ぐ側面と、を有し、
   前記側面は、前記支持体の外側に向かって凸となる凸面から構成され、
   前記側面のうち前記凸面の頂部から前記計測用流路面裏面側の部分と前記計測用流路面裏面のうち前記固定壁から離間した部分の少なくとも一部が、前記第２の樹脂材で前記副通路の前記固定壁と共に成形され且つ該固定壁に対向する対向壁に固定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。
8. 前記固定壁から離間した端部は、前記支持体の流量検出部の熱伝達面を露出させた計測用流路面が設けられた表面のうち前記固定壁から離間した部分と、前記支持体の前記計測用流路面とは反対側の計測用流路面裏面のうち前記固定壁から離間した部分と、前記計測用流路面が設けられた表面のうち前記固定壁から離間した部分と前記計測用流路面裏面のうち前記固定壁から離間した部分とを繋ぐ側面と、を有し、
   前記側面は、前記支持体の外側に向かって凸となる凸面から構成され、
   前記側面のうち前記凸面の頂部から前記計測用流路面側の部分と前記計測用流路面が設けられた表面のうち前記固定壁から離間した部分の少なくとも一部が、前記第２の樹脂材で前記副通路の前記固定壁と共に成形され且つ該固定壁に対向する対向壁に固定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。
9. 前記固定壁は、前記支持体との接合部に前記支持体の処理部側へ延びる延設部を有していることを特徴とする請求項１に記載の熱式流量計。

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