JP6247774B2 - 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計測素子を備え、前記流量計測素子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計測素子とを備え、前記流量計測素子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。

たとえば、このような熱式流量計の技術として、特許文献１には、「流量センサと、流量センサの入出力を制御する回路を内蔵する回路チップと、回路チップと電気的に接続された端子とを有するセンサアッシーと、端子と電気的に接続され、外部と電気的に接続するためのターミナルピンとを備える空気流量測定装置であって、ターミナルピンは、少なくとも外部に接続するための少なくとも１つの曲げ形状を有した曲げ部が形成された空気流量測定装置」が記載されている。

特開２０１１−１０６８６８号公報

ところで、特許文献１の如き熱式流量計のターミナルピンに相当する接続端子は、空気流量測定装置に相当する熱式流量計の外部に接続するために、曲がり形状を有している。しかしながら、接続端子に曲がり形状を１つ設けた場合（いわゆるシングルベンドの場合）、接続端子の形状は単純であるため、所望の位置から熱式流量計の外部に接続端子による接続をすることはできず、設計上制約を受けてしまう。

そこで、接続端子に曲がり形状を２つ以上設けた場合（いわゆるダブルベンドの場合）、設計上所望の位置から熱式流量計の外部に接続端子による接続をすることができる。しかしながら、このような接続端子の形状は複雑であるため、熱式流量計を使用した際には、金属製の接続端子と、この接続端子を固定している熱式流量計の樹脂製のハウジングとの熱膨張差により、ハウジングにひずみが発生するおそれがある。これにより、ハウジング内に収容されている流量センサ（流量計測素子）の検出精度が安定しない。

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、外部と所望の位置で接続端子を接続することができるとともに、流量計測素子による検出精度を安定させることができる熱式流量計を提供することにある。

前記課題を鑑みて、本発明に係る熱式流量計は、主通路を流れる被計測気体の一部を取り込む副通路と、前記副通路を流れる被計測気体の流量を計測する流量計測素子とを備え、該流量計測素子が計測した計測値に基づいて前記主通路を流れる被計測気体の流量を計測する熱式流量計である。前記熱式流量計は、前記流量計測素子が搭載された回路基板と、前記副通路の一部を形成するとともに前記回路基板を固定したハウジングと、前記回路基板の複数の基板端子に一端側で電気的に接続され、他端側で前記熱式流量計の外部に接続される複数の接続端子と、を備えている。前記ハウジングには、前記主通路を形成する配管に当接して該配管に前記熱式流量計を取り付けるためのフランジが形成されている。前記複数の接続端子は、前記一端側から前記他端側まで、隣接する接続端子同士に所定の間隔が開いた状態で並んで配列されており、前記各接続端子は、前記一端側で前記基板端子のそれぞれに電気的に接続された端子接続部と、前記他端側で前記熱式流量計の外部に接続される接続ピン部と、前記端子接続部から前記接続ピン部までの間に曲がり形状を有した第１曲げ部と、該第１曲げ部に連続した曲がり形状を有した第２曲げ部と、を有している。前記第１曲げ部と前記第２曲げ部とは、前記フランジ内に配設されており、前記第１曲げ部は、前記端子接続部から前記フランジに向かう第１方向から、該第１方向と交差する第２方向に、曲がった形状となっている。前記第２曲げ部は、前記第１曲げ部から前記接続ピン部まで、前記第２方向から前記第１方向および前記第２方向と交差した前記接続ピン部が延在する第３方向に、曲がった形状となっている。前記第３方向に直交する第１仮想平面に、前記複数の接続端子の前記接続ピン部と、前記複数の接続端子の前記端子接続部とを投影したときに、前記複数の接続端子の前記各端子接続部の投影領域を通る前記第１方向に沿って延在した仮想線が、前記複数の接続端子の前記接続ピン部のうち、両側に位置する接続ピン部の投影領域の間を通過するように、前記第１曲げ部および前記第２曲げ部が形成されている。

本発明によれば、外部と所望の位置で接続端子を接続することができるとともに、流量計測素子による検出精度を安定させることができる。

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。 本発明の実施形態に係る熱式流量計の外観を示す正面図。 本発明の実施形態に係る熱式流量計の外観を示す左側面図。 本発明の実施形態に係る熱式流量計の外観を示す背面図。 本発明の実施形態に係る熱式流量計の外観を示す右側面図。 本発明の実施形態に係る熱式流量計から表カバーを取り外したハウジングの状態を示す正面図。 本発明の実施形態に係る熱式流量計から裏カバーを取り外したハウジングの状態を示す背面図。 図２ＡのＡ−Ａ矢視断面図。 図３Ａに示す回路パッケージの左側面図。 図３Ａに示す回路パッケージの正面図。 図３Ａに示す回路パッケージの背面図。 図３Ａの端子接続空間近傍の拡大図。 図２Ｄに示す熱式流量計の接続端子の接続を説明するための部分的拡大図。 本発明の実施形態に係る熱式流量計の外観を示す平面図であり、接続端子を説明するための図。 本発明の実施形態に係る熱式流量計の接続端子の模式的斜視図。 本発明の実施形態に係る熱式流量計の接続端子の形状を説明するための図。 本発明の実施形態に係る熱式流量計の使用時のひずみを説明するための図。 （ａ）は比較例に係る熱式流量計の右側面図における部分的拡大図、（ｂ）はその平面図。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
１．内燃機関制御システムとこれに配置される熱式流量計
図１は、電子燃料噴射方式の内燃機関制御システムに、本実施形態に係る熱式流量計を使用した一実施形態を示すシステム図である。図１に示すように、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ＩＡとしてエアクリーナ１２２から吸入され、主通路１２４が形成された吸気管７１を含む例えば吸気ボディ、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。

燃焼室に導かれる吸入空気である被計測気体ＩＡの流量は、本実施形態に係る熱式流量計３０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ＩＡと共に混合気の状態で燃焼室に導かれる。なお、本実施形態では、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ＩＡ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。

熱式流量計３０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３０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ＥＡ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ＩＡ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。

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ＩＡの流量、湿度および温度が、熱式流量計３０により計測され、熱式流量計３０から吸入空気の流量、湿度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ＥＡ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３０の出力である吸入空気の流量、湿度、および温度、および回転角度センサ１４６からの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３０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。

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３０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３０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３０により計測される吸入空気である被計測気体ＩＡの流量の計測精度の向上が極めて重要である。

２．熱式流量計の外観とその取り付け状態
図２は、熱式流量計３０の外観を示している。図２Ａは熱式流量計３０の正面図、図２Ｂは左側面図、図２Ｃは背面図、図２Ｄは右側面図である。

熱式流量計３０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３０を、主通路を構成す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複数の外部端子（接続端子）６０を有する外部接続部（コネクタ）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いる。

熱式流量計３０は、上述した表カバー３０３と裏カバー３０４を覆うことにより、副通路が形成されたケーシングとなる。計測部３１０の内部には、主通路を流れる被計測気体ＩＡの流量を計測するための流量計測素子６０２や主通路を流れる被計測気体ＩＡ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（図３Ａ、３Ｂ参照）。

熱式流量計３０は、フランジ３１２を吸気ボディ（吸気管）７１に固定することにより、計測部３１０が主通路内に片持ち状に支持される。図２Ａおよび図３Ｂでは、熱式流量計３０と吸気管７１との位置関係を明確にするため、吸気管７１の一部を示している。

熱式流量計３０の計測部３１０は、フランジ３１２から主通路１２４の径方向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ＩＡの一部を副通路に取り込むための主取込口３５０（図２Ｃ参照）と副通路から被計測気体ＩＡを主通路１２４に戻すための排出口３５５（図２Ｄ参照）が設けられている。

熱式流量計３０の主取込口３５０が、フランジ３１２から主通路１２４の径方向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ることにより、主通路の内壁面から離れた部分の気体を副通路に取り込むことができる。これにより、主通路の内壁面の温度の影響を受け難くなり、気体の流量や温度の計測精度の低下を抑制できる。なお、後述するように本実施形態では、主取込口３５０の中心は、主通路１２４の被計測気体ＩＡが流れる方向Ｄに沿った中心線ＣＬに対してオフセットしている。

また、主通路１２４の内壁面近傍では流体抵抗が大きく、主通路の平均的な流速に比べ、流速が低くなる。本実施例の熱式流量計３０では、フランジ３１２から主通路の中央に向かって延びる薄くて長い計測部３１０の先端部に主取込口３５０が設けられているので、主通路中央部の流速の速い気体を副通路（計測用通路）に取り込むことができる。また、副通路の排出口３５５も計測部３１０の先端部に設けられているので、副通路内を流れた気体を流速の速い主通路１２４の中央部近傍に戻すことができる。

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２Ｂ及び図２Ｄに記載の如く、狭い形状を成している。すなわち、熱式流量計３０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３０は、被計測気体ＩＡに対しては流体抵抗を小さくして、十分な長さの副通路を備えることができる。

被計測気体ＩＡの温度を計測するための温度検出部４５２が、計測部３１０の中央部で、計測部３１０内の上流側外壁が下流側に向かって窪んだ位置に、上流側外壁から上流側に向かって突出する形状を成して設けられている。

表カバー３０３および裏カバー３０４は、薄い板状に形成されて、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３０は、空気抵抗が低減され、さらに主通路１２４を流れる被計測気体により冷却されやすい効果を有している。

外部接続部（コネクタ）３０５およびフランジ３１２の内部には、外部端子と補正用端子からなる接続端子６０とが設けられている。接続端子６０は、計測結果である流量と温度を出力するための端子と、直流電力を供給するための電源用端子とで構成される。補正用端子は熱式流量計３０に関する補正値を、熱式流量計３０内部のメモリに記憶するのに使用する端子である。その詳細は後述する。

３．ハウジング３０２内の副通路３３０と回路パッケージ４００
次に、図３Ａおよび図３Ｂを用いて、ハウジング３０２内に構成される副通路及び回路パッケージの構成について説明する。図３Ａおよび図３Ｂは熱式流量計３０から表カバー３０３または裏カバー３０４を取り外したハウジング３０２の状態を示している。図３Ａは、本発明の第１実施形態に係る熱式流量計から表カバーを取り外したハウジングの状態を示す正面図であり、図３Ｂは、本発明の第１実施形態に係る熱式流量計から裏カバーを取り外したハウジングの状態を示す背面図である。

ハウジング３０２には、計測部３１０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。副通路３３０は、主通路１２４を流れる被計測気体の一部を取り込むために熱式流量計３０内に形成された通路である。本実施例ではハウジング３０２の表裏両面に副通路溝３３２，３３４が設けられている。表カバー３０３及び裏カバー３０４をハウジング３０２の表面及び裏面にかぶせることにより、ハウジング３０２の両面に連続した副通路３３０が形成される。このような構造とすることで、第２樹脂（熱可塑性樹脂）によるハウジング３０２の成形時（樹脂モールド工程）にハウジング３０２の両面に設けられる金型を使用して、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の一部に形成し、これらを繋ぐようにハウジング３０２を貫通した貫通部３８２を形成し、この貫通部３８２に回路パッケージ４００の流量計測素子６０２を配置することができる。

図３Ｂに示すように、主通路を流れる被計測気体ＩＡの一部は、主取込口３５０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に裏カバー３０４を覆うことにより、熱式流量計３０には、副通路３３０のうち、第１の通路３１と第２の通路３２の上流側の一部が形成される。

第１の通路３１は、主通路１２４を流れる被計測気体ＩＡを取り込む主取込口３５０から、取り込んだ被計測気体ＩＡの一部を排出する排出口３５５まで形成された汚損物質の排出用通路である。第２の通路３２は、第１の通路３１に流れる被計測気体ＩＡを取り込む副取込口３４から、流量計測素子６０２に向かって形成された流量計測用通路である。主取込口３５０は、主通路１２４の上流側に面して開口しており、排出口３５５は、主通路１２４の下流側に面して開口しており、排出口３５５の開口面積は、主取込口３５０の開口面積よりも小さい。これにより、主取込口３５０からの被計測気体ＩＡを第２の通路３２にも流れ易くすることができる。

裏面副通路溝３３４のうち、第２の通路３２（流量計測素子６０２までの通路）の通路溝は、流れ方向に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ＩＡは徐々に移動する。裏側副通路溝３３４には回路パッケージ４００の上流部３４２で急激に深くなる急傾斜部３４７が設けられている。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の貫通部３８２のうち上流部３４２で図４に示す計測用流路面４３０の方を流れる。一方質量の大きい異物は遠心力によって急激な進路変更が困難なため、急傾斜部３４７に沿って流れることができず、図４に示す計測用流路裏面４３１側を流れる。その後、貫通部３８２のうち下流部３４１を通り、図３Ａに示す表側副通路溝３３２を流れる。

上述した如く、回路パッケージ４００の計測用流路面４３０を含む部分は、貫通部３８２の空洞内に配置され、この貫通部３８２は計測用流路面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。

図３Ａに示すように、貫通部３８２において、上流部３４２から被計測気体ＩＡである空気は計測用流路面４３０に沿って流れる。このとき、流量計測素子６０２に設けられ、第２の通路３２内に露出した計測表面（熱伝達面）４３７を介して、流量を計測するための流量計測素子６０２との間で熱伝達が行われ、被計測気体ＩＡの流量の計測が行われる。なお、この流量の計測原理は、熱式流量計として一般的な計測原理であってよく、本実施例の如く、回路パッケージ４００の流量計測素子６０２が計測した計測値に基づいて主通路を流れる被計測気体の流量を計測することができるものであれば、計測するための構成は特に限定されるものではない。

計測用流路面４３０を通過した被計測気体ＩＡ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、第２の通路３２の出口溝３５３から、主通路１２４の下流側に面した排出口を介して主通路１２４に排出される。

この実施例では、裏側副通路溝３３４で構成される第２の通路３２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、フランジ側に最も近い位置では副通路３３０を流れる被計測気体ＩＡは主通路１２４の流れに対して逆方向の流れとなる。この逆方向の流れの部分となる貫通部３８２で、ハウジング３０２の一方側に設けられた第２の通路３２のうち裏面側に設けられたセンサ上流側通路３２ａが、他方側に設けられた第２の通路３２の表面側に設けられたセンサ下流側通路３２ｂに繋がる。センサ上流側通路３２ａは、主通路１２４から取り込まれた被計測気体ＩＡが流量計測素子６０２に流れるように、流量計測素子６０２に向かって一方向に湾曲した通路であり、流量計測素子６０２よりも上流側の貫通部３８２の一部を含むものである。

すなわち、この実施例では、回路パッケージ４００の先端側は貫通部３８２の空洞内に配置される。回路パッケージ４００の上流側に位置する上流部３４２の空間と回路パッケージ４００の下流側に位置する下流部３４１の空間は、この貫通部３８２に含まれることになり、貫通部３８２は、上述した如く、ハウジング３０２の表面側と裏面側とを貫通するように刳り貫かれている。これにより、上述した如く、貫通部３８２で、ハウジング３０２の表面側の表側副通路溝３３２により形成されたセンサ上流側通路３２ａと、裏面側の裏側副通路溝３３４により形成されたセンサ下流側通路３２ｂとが連通する。センサ下流側通路３２ｂは、流量計測素子６０２を通過した被計測気体ＩＡが排出口３５５に流れるように、排出口３５５に向かって一方向に湾曲した通路であり、流量計測素子６０２よりも下流側の貫通部３８２の一部を含むものである。

なお、図４に示すように、計測用流路面４３０側の空間と計測用流路裏面４３１側の空間とは、ハウジング３０２にインサートされた回路パッケージ４００によって区分されており、ハウジング３０２によっては区分されていない。上流部３４２の空間と、下流部３４１の空間と、計測用流路面４３０側の空間と、計測用流路裏面４３１側の空間とによって形成される一つの空間が、ハウジング３０２の表面と裏面とに連続して形成されており、この一つの空間にハウジング３０２にインサートされた回路パッケージ４００が片持ち状で突出している。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。

回路パッケージ４００は、第２樹脂により成形されたハウジング３０２の固定部３７２，３７３，３７６で、ハウジング３０２に埋設するように固定されている。このような固定構造は、ハウジング３０２を第２樹脂で成形すると同時に、回路パッケージ４００をハウジング３０２にインサート成形することにより、熱式流量計３０に実装することができる。なお、本実施形態では、第１樹脂は、回路パッケージ４００を成形するための樹脂であり、第２樹脂は、ハウジング３０２を成形するための樹脂である。

表側副通路溝３３２の両側には、表側副通路内周壁（第２通路用壁）３９３と表側副通路外周壁（第２通路用壁）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のセンサ下流側通路３２ｂの一部が形成される。

主取込口３５０から取り込まれ、裏側副通路溝３３４により構成される第１の通路３１を流れた被計測気体ＩＡは、図３Ｂの右側から左側に向かって流れる。ここで第１の通路３１から分岐するように形成された第２の通路３２の副取込口３４に、取込んだ被計測気体ＩＡの一部が、分流して流れる。流れた被計測気体ＩＡは、貫通部３８２の上流部３４２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の方を流れる（図４参照）。

他の被計測気体ＩＡは計測用流路裏面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ＩＡは、貫通部３８２の下流部３４１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ＩＡと合流する。合流した被計測気体ＩＡは、表側副通路溝３３２を流れ、出口３５２を経由してハウジングに形成された排出口３５５から主通路１２４に排出される。

裏側副通路溝３３４から貫通部３８２の上流部３４２を介して流路３８６に導かれる被計測気体ＩＡの方が、流路３８７に導かれる流路よりも曲がりが大きくなるように、副通路溝が形成されている。これにより、被計測気体ＩＡに含まれるごみなどの質量の大きい物質は、曲がりの少ない流路３８７の方に集まる。

流路３８６では、突起部３５６は絞りを形成しており、被計測気体ＩＡを渦の少ない層流にする。また突起部３５６は被計測気体ＩＡの流速を高める。これにより、計測精度が向上する。突起部３５６は、計測用流路面４３０に設けた流量計測素子６０２の計測表面露出部４３６に対向する方のカバーである表カバー３０３に形成されている。

ここで、図３Ｂに示すように、裏側副通路溝３３４は、対向して形成された第１通路用壁３９５と、裏側副通路内周壁（第２通路用壁）３９２と、裏側副通路外周壁（第２通路用壁）３９１とにより形成されている。これら裏側副通路内周壁３９２と裏側副通路外周壁３９１と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の第１の通路３１と第２の通路３２のセンサ上流側通路３２ａの一部が形成される。

図３Ａおよび図３Ｂに示すように、ハウジング３０２には、フランジ３１２と副通路溝が形成された部分との間に空洞部３３６が形成されている。この空洞部３３６の中に、回路パッケージ４００のリード端子４１２と、外部接続部３０５の接続端子６０とを接続するための端子接続空間３２０が設けられている。リード端子４１２と接続端子６０とは、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。

４．回路パッケージ４００のリード端子
回路パッケージ（回路基板）４００には、内蔵する流量計測素子６０２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、これらに電気的に接続されたリードフレームが設けられている。リードフレームは、第１樹脂で封止された封止部から突出するように、第１樹脂から露出した複数のリード端子（基板端子）４１２を有している。リード端子４１２は、一定幅で一直線状に延在する帯板形状を有しており、複数本が同一平面上で平行に配列されている。図５Ａ〜図５Ｃに示すように、リードフレームには、外部への接続端子６０に接続されるリード端子４１２と、回路パッケージ４００を検査する検査用端子４１４が第１樹脂から露出するように形成されている。

図６は、図３Ａの端子接続空間近傍の拡大図である。ここで、図５Ａ〜図５Ｃではリード端子４１２と同等の長さの検査用端子４１４を示しているが、回路パッケージ４００の動作確認後（検査終了後）には、計測用の端子として用いない。したがって、図６に示すように検査用端子４１４は切断される（図６参照）。したがって、図６に示すように検査用端子４１４は、接続端子６０には接続されない。

接続端子６０は、ハウジング３０２に固定されており、回路パッケージ４００側に突出する内端部３６１が、それぞれ対応するリード端子４１２と重なり合うように、配置されている。内端部３６１は、フランジ３１２側から回路パッケージ４００側に向かって突出してリード端子４１２と同じ方向に延在している。リード端子４１２の板厚は、接続端子６０の内端部３６１の板厚よりも薄い構成を有している。

リード端子４１２と接続端子６０の内端部３６１は、回路パッケージ４００とフランジ３１２との間に成形された空隙部分である端子接続空間３２０で、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て固定されている。リード端子４１２と内端部３６１との接続部は、吸気管よりも主通路内側に配置されている。

ここで、熱式流量計３０は、計測部３１０の基端部側が内燃機関の輻射熱により高温化し、先端部側が吸入空気の冷却により低温化して、吸入空気の流れ方向に対して交差する方向に温度差を生じる。特に、回路パッケージ４００が第１樹脂（熱硬化性樹脂）で成形され、ハウジング３０２が第２樹脂（熱可塑性樹脂）で形成され、熱膨張係数が互いに相違しているので、温度差によりリード端子４１２には応力が作用しやすい。

ハウジング３０２と、回路パッケージ４００と、リード端子４１２と、接続端子６０等の各部品は、互いに異なる熱膨張係数を有しており、熱式流量計３０全体に、軸方向の膨張収縮に加えて、曲げやねじれの変形が伴う。したがって、回路パッケージ４００内の細線（ワイヤ）や薄板（リード）などの剛性の低い部位に最大主応力が加わり、破断に至る可能性がある。

特に、熱式流量計３０は、常に高温に晒されている部品と異なり、全体が高温もしくは低温の状態と、吸入空気の冷却効果により部分的に低温化して部位に応じて温度差を有する状態とを交互に繰り返し、その頻度が極めて多い。このように、各部品の熱による膨張収縮が多い過酷な環境で使用されるものであることから、熱による応力を緩和する必要がある。

このような結果、リード端子４１２は、その両端を保持されており、熱式流量計３０の使用時の温度変化（熱サイクル）によりその両端の距離が変化する。特に、リード端子４１２の一方端は回路パッケージ４００の第１樹脂により保持（拘束）されており、他方側は、ハウジング３０２に固定された接続端子６０に接続されているので、材料の熱膨張係数の相違等により、リード端子４１２の両端の距離は変化しやすい。

そこで、リード端子４１２には、機械的弾性力を増すために、応力吸収用屈曲部４１６が設けられている。応力吸収用屈曲部４１６は、リード端子４１２の両固定部間に配置されており、応力吸収用屈曲部４１６は、第１樹脂で封止された平板状のリードフレーム本体のリード面に交差する方向であるリード厚さ方向に屈曲されて形成されている。

５．接続端子の構造について
図７は、図２Ｄに示す熱式流量計の接続端子の接続を説明するための部分的拡大図である。図８は、本発明の実施形態に係る熱式流量計の外観を示す平面図であり、接続端子を説明するための図である。図９は、本発明の実施形態に係る熱式流量計の接続端子の模式的斜視図である。図１０は、本発明の実施形態に係る熱式流量計の接続端子の形状を説明するための図である。

図１１は、本発明の実施形態に係る熱式流量計の使用時のひずみを説明するための図であり、図１２（ａ）は比較例に係る熱式流量計の右側面図における部分的拡大図、（ｂ）はその平面図である。

上述したように、熱式流量計３０は、主通路１２４を流れる被計測気体ＩＡの一部を取り込む副通路３３０と、副通路３３０を流れる被計測気体ＩＡの流量を計測する流量計測素子６０２とを備えており、流量計測素子６０２が計測した計測値に基づいて主通路１２４を流れる被計測気体ＩＡの流量を計測する。

上述したように、熱式流量計３０は、流量計測素子６０２が搭載された回路パッケージ（回路基板）４００と、副通路３３０の一部を形成するとともに回路パッケージ４００を固定したハウジング３０２と、回路パッケージ４００のリード端子（基板端子）４１２に一端側で電気的に接続され、他端側で熱式流量計３０の外部に接続される複数の接続端子６０と、を備えている。ハウジング３０２には、主通路１２４を形成する吸気管（配管）７１に当接して吸気管７１に熱式流量計３０を取り付けるフランジ３１２が形成されている。

複数の接続端子６０（６１〜６５）は、一端側から他端側まで、隣接する接続端子６０（６１〜６５）同士に所定の間隔が開いた状態で並んで配列されている。接続端子６１は、回路パッケージ４００に電力を供給するための電源用端子であり、接続端子６２は熱式流量計３０等からの計測した計測値を信号として出力する出力端子である。接続端子６３は、ＧＮＤ用の端子であり、接続端子６４は、温度検出部４５２に電力を供給するサーミスタ電源端子である。接続端子６５は、調整用端子であり、ハーネスを介して外部と電気的に接続されるが、熱式流量計３０の回路の調整時のみに使用され、ＥＣＵへの信号の伝達は行われない。

図９に示すように、各接続端子６１〜６５は、一端側でリード端子４１２のそれぞれに電気的に接続された端子接続部６１ａ〜６５ａ（必要に応じてこれらを端子接続部６０ａと略称する）と、他端側で熱式流量計３０の外部に接続される接続ピン部６１ｂ〜６５ｂ（必要に応じてこれらを接続ピン部６０ｂと総称する）とを有している。

各接続端子６１〜６５は、端子接続部６０ａから接続ピン部６０ｂまでの間に曲がり形状を有した第１曲げ部６１ｃ〜６５ｃ（必要に応じてこれらを第１曲げ部６０ｃと総称する）と、第１曲げ部６０ｃに連続した曲がり形状を有した第２曲げ部６１ｄ〜６５ｄ（必要に応じてこれらを第２曲げ部６０ｄと総称する）と、を有している。第１曲げ部６０ｃと第２曲げ部６０ｄとは、ハウジング３０２のフランジ３１２内部に配設されている。具体的には、本実施形態では、第１曲げ部６０ｃと第２曲げ部６０ｄとは、ハウジング３０２のフランジ３１２を構成する第２樹脂で一体的に形成されている。

第１曲げ部６０ｃは、端子接続部６０ａからフランジ３１２に向かう第１方向ｄ１から、第１方向ｄ１と交差する第２方向ｄ２（具体的には第１方向ｄ１と直交する方向）に、曲がった形状となっている。第２曲げ部６０ｄは、第１曲げ部６０ｃから接続ピン部６０ｂまで、第２方向ｄ２から第１方向ｄ１および第２方向ｄ２と交差した（直交した）接続ピン部６０ｂが延在する第３方向ｄ３に、曲がった形状となっている。

ここで、本実施形態では、図１０に示すように、第３方向ｄ３に直交する第１仮想平面Ｆ１に、複数の接続端子６０の接続ピン部６０ｂと、複数の接続端子６０の端子接続部６０ａとを投影したときに、複数の接続端子６０（６１〜６５）の各端子接続部６０ａ（６１ａ〜６５ａ）の投影領域６０Ｂを通る第１方向ｄ１に沿って延在した仮想線Ｌが、複数の接続端子６０（６１〜６５）の接続ピン部６０ｂ（６１ｂ〜６５ｂ）のうち、両側に位置する接続ピン部６１ｂ，６５ｂの投影領域６１Ａ，６５Ａの間を通過するように、第１および第２の曲げ部６０ｃ，６０ｄが形成されている。特に、本実施形態では、第１仮想平面Ｆ１に、複数の接続端子６０（６１〜６５）の各端子接続部６０ａ（６１ａ〜６５ａ）を投影したときに、複数の接続端子６０の端子接続部６０ａの投影領域６０Ｂが一致するように、複数の接続端子６０（６１〜６５）が形成されている。

このように、仮想線Ｌが、複数の接続端子６０（６１〜６５）の接続ピン部６０ｂ（６１ｂ〜６５ｂ）のうち、両側に位置する接続ピン部６１ｂ，６５ｂの投影領域６１Ａ，６５Ａの間を通過するように、第１および第２の曲げ部６０ｃ，６０ｄを形成することにより、各端子接続部６０ａ（６１ａ〜６５ａ）および各接続ピン部６０ｂ（６１ｂ〜６５ｂ）を、熱式流量計３０の厚さ方向の中心線Ｃ近傍に配置させることができる（図７参照）。これにより、金属製の接続端子６０（６１〜６５）と、この接続端子６０（６１〜６５）を固定している熱式流量計の樹脂製のハウジング３０２との熱膨張差により、ハウジング３０２に発生するひずみ（図１１に示すような変形）を低減することができる。特に、本実施形態では、接続端子６０（６１〜６５）の端子接続部６０ａ（６１ａ〜６５ａ）は、リード端子（基板端子）に接合されているので、上述した熱膨張差による変形が、回路パッケージ４００の流量計測素子６０２に影響を受けやすいところ、上述した形状の第１および第２の曲げ部６０ｃ，６０ｄを形成することにより、影響を低減することができる。

このようにして、ハウジング３０２内に収容されている流量計測素子６０２の検出精度を安定させることができる。特に、本実施形態では、第１仮想平面Ｆ１に、複数の接続端子６０（６１〜６５）の端子接続部６０ａ（６１ａ〜６５ａ）の投影領域６０Ｂが一致するように、複数の接続端子６０（６１〜６５）を形成したので、このような効果を一層期待することができる。

ここで、図１２（ａ），（ｂ）の比較例に示す熱式流量計９０では、各接続端子６０（６１〜６５）のうち、両側の接続端子６１,６５の間に、端子接続部６０ａ（の仮想線）が位置しないように第２曲げ部６０ｄを形成したので、接続ピン部６０ｂは、熱式流量計９０の中心線Ｃから外れた位置に形成されることになる。これにより、金属製の接続端子６０（６１〜６５）と、この接続端子６０（６１〜６５）を固定している熱式流量計９０の樹脂製のハウジング９３との熱膨張差により、ハウジング９３にひずみが発生しやすく、図１１に示す本実施形態に係る熱式流量計３０の変形に比べて大きな変形が生じやすい。このような点を鑑みて、たとえば、図１２（ａ）に示すように、比較例に示す熱式流量計９０では、補強用の金属板９１をフランジ３１２に配置しているが、本実施形態では、このような金属板９１をフランジ３１２に配置しなくてもよい。

さらに、本実施形態では、図９および図１０に示すように、第２曲げ部６０ｄ（６１ｄ〜６５ｄ）は、第２方向ｄ２および第３方向ｄ３に平行な第２仮想平面Ｆ２に沿って、曲がった形状となっている。また、前記第２曲げ部６０ｂは、第２仮想平面Ｆ２が、主通路１２４を形成する吸気管７１に当接するフランジ３１２のフランジ面３１２ｂ（図２Ａ等参照）に対して平行な平面となるように、形成されている。

このように、本実施形態では、第２曲げ部６０ｄを第２仮想平面Ｆ２に沿った同一平面内で、曲がった形状とすることができるので、この第２曲げ部６０ｄはフランジ３１２内で補強用の金属板のごとく作用する。このような結果、第２仮想平面Ｆ２内における金属製の接続端子６０の第２曲げ部６０ｄと、樹脂製のハウジング３０２のフランジ３１２との熱膨張差による第１方向ｄ１側の変形を抑制することができる。

また、第２曲げ部６０ｂは、第２仮想平面Ｆ２が、主通路１２４を形成する吸気管７１に当接するフランジ３１２のフランジ面３１２ｂに対して平行な平面となるように形成されているので、図８に示す、取付孔３１２ａ，３１２ａを介して、ボルト、ねじ等の取付部材で熱式流量計３０を吸気管７１に取り付けた際には、第２曲げ部６０ｄを介してフランジ面３１２ｂを均一な圧力で加圧することができる。これにより、熱式流量計３０を安定した取付状態に維持することができるので、流量計測素子６０２の検出精度を安定させることができる。

さらに、本実施形態では、第３方向ｄ３は、主通路１２４を流れる被計測気体ＩＡの流れる方向Ｄに一致している。このように構成することで、吸気管７１に沿って、接続ピン部６０ｂを延在することができ、省スーペースで熱式流量計３０を吸気管７１に取り付けることができる。特に、本実施形態のごとく、両側に位置する接続ピン部６１ｂ，６５ｂの中心線と、吸気管７１の中心線ＣＬとを同一平面上となるように、第１および第２の曲げ部６０ｃ，６０ｄを形成すれば、外部接続部（コネクタ）３０５は、吸気管７１の壁面に沿って形成することができるので、上述した効果をより一層発揮することができる。

このような第１および第２の曲げ部６０ｃ，６０ｄを有した複数の接続端子６０は、まず、金属板をプレス加工することにより、端子接続部６０ａを連接する連接部（図示せず）を有するように、端子接続部６０ａ、接続ピン部６０ｂ、および第２曲げ部６０ｄの形状に加工される。その後、このプレス加工後の複数の接続端子６０に、第１曲げ部６０ｃが形成されるように、曲げ加工を施し、その後、上述した連接部（図示せず）を各接続端子６１〜６５から切り離すことにより得ることができる。このような接続端子６０（６１〜６５）は、溶接部を有しない一体成形された部材であるので、接続端子６０の信頼性を高めることができる。

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。

３０ 熱式流量計
７１ 吸気管（配管）
１２４ 主通路
３０２ ハウジング
３０３ 表カバー
３０４ 裏カバー
３１２ フランジ
３１２ｂ フランジ面
３３０ 副通路
４００ 回路パッケージ
４１２ リード端子
６０２ 流量計測素子
６０（６１〜６５） 接続端子
６０ａ（６１ａ〜６５ａ） 端子接続部
６０ｂ（６１ｂ〜６５ｂ） 接続ピン部
６０ｃ（６１ｃ〜６５ｃ） 第１曲げ部
６０ｄ（６１ｄ〜６５ｄ） 第２曲げ部
６１Ａ，６５Ａ，６０Ｂ 投影領域
４００ 回路パッケージ（回路基板）
４１２ リード端子（基板端子）
ｄ１ 第１方向
ｄ２ 第２方向
ｄ３ 第３方向
Ｆ１ 第１仮想平面
Ｆ２ 第２仮想平面
Ｌ 仮想線

Claims (7)

1. 主通路を流れる被計測気体の一部を取り込む副通路と、前記副通路を流れる被計測気体の流量を計測する流量計測素子とを備え、該流量計測素子が計測した計測値に基づいて前記主通路を流れる被計測気体の流量を計測する熱式流量計であって、
   前記熱式流量計は、前記流量計測素子が搭載された回路基板と、前記副通路の一部を形成するとともに前記回路基板を固定したハウジングと、前記回路基板の複数の基板端子に一端側で電気的に接続され、他端側で前記熱式流量計の外部に接続される複数の接続端子と、を備えており、
   前記ハウジングには、前記主通路を形成する配管に当接して該配管に前記熱式流量計を取り付けるためのフランジが形成されており、
   前記複数の接続端子は、前記一端側から前記他端側まで、隣接する接続端子同士に所定の間隔が開いた状態で並んで配列されており、
   前記各接続端子は、前記一端側で前記基板端子のそれぞれに電気的に接続された端子接続部と、前記他端側で前記熱式流量計の外部に接続される接続ピン部と、前記端子接続部から前記接続ピン部までの間に曲がり形状を有した第１曲げ部と、該第１曲げ部に連続した曲がり形状を有した第２曲げ部と、を有しており、
   前記第１曲げ部と前記第２曲げ部とは、前記フランジ内に配設されており、
   前記第１曲げ部は、前記端子接続部から前記フランジに向かう第１方向から、該第１方向と交差する第２方向に、曲がった形状となっており、
   前記第２曲げ部は、前記第１曲げ部から前記接続ピン部まで、前記第２方向から前記第１方向および前記第２方向と交差した前記接続ピン部が延在する第３方向に、曲がった形状となっており、
   前記第３方向に直交する第１仮想平面に、前記複数の接続端子の前記接続ピン部と、前記複数の接続端子の前記端子接続部とを投影したときに、前記複数の接続端子の前記各端子接続部の投影領域を通る前記第１方向に沿って延在した仮想線が、前記複数の接続端子の前記接続ピン部のうち、両側に位置する接続ピン部の投影領域の間を通過するように、前記第１曲げ部および前記第２曲げ部が形成されていることを特徴とする熱式流量計。
2. 前記第２曲げ部は、前記第２方向および前記第３方向に平行な第２仮想平面に沿って、曲がった形状となっ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. 前記第２曲げ部は、前記第２仮想平面が、前記主通路を形成する前記配管に当接する前記フランジのフランジ面に対して平行な平面となるように、形成されていることを特徴とする請求項２に記載の熱式流量計。
4. 前記第３方向は、前記主通路を流れる被計測気体の流れる方向に一致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。
5. 前記第１仮想平面に、前記複数の接続端子の前記端子接続部を投影したときに、前記複数の接続端子の前記端子接続部の投影領域が一致するように、前記複数の接続端子が形成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. 前記接続端子の端子接続部は、前記基板端子に接合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. 前記接続端子は、溶接部を有しない一体成形された部材であ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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