CN113841029A

CN113841029A - 流量测量装置

Info

Publication number: CN113841029A
Application number: CN202080035258.9A
Authority: CN
Inventors: 上之段晓; 五来信章; 广畑成人; 齐藤直生; 三木崇裕
Original assignee: Hitachi Astemo Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2019-06-13
Filing date: 2020-06-09
Publication date: 2021-12-24
Anticipated expiration: 2040-06-09
Also published as: DE112020001927T5; WO2020250870A1; US20220214198A1; JPWO2020250870A1; CN113841029B; JP7121858B2; US11821780B2

Abstract

本发明的目的在于提高流量测量装置的测量精度。一种流量测量装置，其包括：第1空隙，其由支承体的一面和电路基板的一面形成；第2空隙，其由电路基板的一面的相反侧的面和所述壳体形成；和第3空隙，其由支承体的一面的相反侧的面和罩形成。

Description

流量测量装置

技术领域

本发明涉及测量被测量气体的流量的流量测量装置。

背景技术

作为流量测量装置的例子，公开了专利文献1的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：WO2019/049513

发明内容

发明要解决的课题

在流量测量装置中，采用在副通路内分流成配置有流量测量元件的测量面的流路(以下称为D1)和没有配置测量面的流路(以下称为D2)的结构。专利文献1对减小D1的尺寸偏差进行了研究，但并未公开减小D2的尺寸偏差的内容。本发明人等进行了深入研究，结果发现，流量测量装置的测量精度除了受到D1的尺寸的影响以外，还受到D1与D2的分流比的影响。在专利文献1中，对于降低分流比的偏差还有改良的余地。

本发明的目的在于提供一种高精度的流量测量装置。

用于解决课题的技术方案

为了实现上述目的，本发明的流量测量装置包括：电路基板，其安装于壳体，一部分配置在副通路内；支承体，其安装于电路基板，一部分配置在副通路内；和流量测量元件，其安装于支承体，测量面配置在副通路内，以流量测量元件的测量面朝向电路基板的配置在副通路内的部分的一面侧的方式，将流量测量元件配置于上述支承体的一面侧，流量测量装置还包括：第1空隙，其由支承体的一面和电路基板的一面形成；第2空隙，其由电路基板的一面的相反侧的面和壳体形成；和第3空隙，其由支承体的一面的相反侧的面和罩形成。

发明效果

根据本发明，能够提供高精度的流量测量装置。

附图说明

图1是本发明的第1实施例的流量测量装置的平面图。

图2是本发明的第1实施例的流量测量装置的罩安装前的平面图。

图3是本发明的第1实施例中的电路基板和传感器组件的平面图。

图4是本发明的第1实施例中的传感器组件的平面图。

图5是本发明的第1实施例中的图2的A-A截面概略图。

图6是本发明的第1实施例中的图2的B-B截面概略图。

图7是本发明的第2实施例中的电路基板和传感器组件的平面图。

图8是本发明的第2实施例中的图2的B-B截面概略图。

图9是本发明的第3实施例中的图2的B-B截面概略图。

图10是本发明的第4实施例中的图2的B-B截面概略图。

图11是本发明的第5实施例中的图2的B-B截面概略图。

具体实施方式

以下，使用附图对本发明的实施例进行说明。

(实施例1)

使用图1～图6对流量测量装置的第1实施例进行说明。

如图1和图2所示，本实施例中的流量测量装置1包括构成副通路12的一部分的壳体11、罩31、安装于壳体11的电路基板15和安装于电路基板15的传感器组件10。罩31和壳体11例如用粘接剂17固定。壳体11形成有用于构成副通路12的副通路槽，通过与罩31的协作而形成取入作为被测量介质的空气30的一部分的副通路12。此外，也可以是在罩31形成副通路槽而在壳体11不形成副通路槽的形状，还可以是在罩31和壳体11两者都形成副通路槽的形状。

如图3所示，构成在电路基板15安装有传感器组件10的电路基板组件。具有测量气体流量的流量检测元件4的传感器组件10安装于电路基板15。传感器组件10例如通过焊接与电路基板15电连接。另外，在电路基板15上，除了传感器组件10之外，还可以安装压力传感器6、湿度传感器7等。通过根据需要选择压力传感器6、湿度传感器7的装载/非装载，能够提供各种结构的流量测量装置。

传感器组件10中的至少流量检测元件4的检测部位于副通路12内。电路基板15形成为其一部分位于副通路12内。传感器组件10以流量检测元件4的测量部与电路基板15的位于副通路12内的部分相对的方式安装于电路基板15。

如图4所示，传感器组件10是以至少流量检测元件4的测量部露出的方式用树脂密封的树脂封装件。流量检测元件4是通过MEMS工艺形成的半导体元件，包括形成发热体的薄壁部(检测部)。传感器组件10是用树脂密封流量检测元件4、LSI3、引线架5的树脂封装件，成为使流量检测元件4的流量检测部的一部分露出的结构。传感器组件10是具有凹部14的形状，流量检测元件4的测量面位于凹部的底部。而且，凹部具有随着从端部向流量测量元件去而在测量面方向上逐渐缩细的节流形状(节流部)。通过利用密封流量测量元件的树脂形成节流形状，能够高精度地形成节流部与测量部的位置关系，从而测量精度提高，因此优选。另外，相比于在与测量面垂直的方向上节流的情况，通过在与测量面平行的方向上节流，包含污损物的空气被引导到测量面的量减少，因此耐污损性也优异。此外，也可以是将LSI和流量检测元件4一体化的结构、或将LSI固定于电路基板15的结构。另外，传感器组件10也可以是在用树脂密封金属端子而成的树脂成形体(传感器支承体)安装有流量测量元件4的结构。传感器组件10是至少包括流量检测元件4和支承流量检测元件的部件的支承体。

如图5、图6所示，由电路基板15的位于副通路12内的部分的一面和传感器组件10的流量测量元件4的测量部侧的一面形成第1空隙32，由电路基板15的位于副通路12内的部分的另一面和壳体11形成第2空隙33，由传感器组件10的另一面和罩31形成第3空隙34。

在电路基板15安装传感器组件10，首先形成第1空隙32。之后，将安装有传感器组件10的电路基板15安装于壳体11而形成第2空隙33。最后，通过将罩31安装于壳体11，形成第3空隙34。此外，也可以在将电路基板15安装于壳体11而形成第2空隙33之后，将传感器组件10安装于电路基板15而形成第1空隙32。即，在本实施例中，在形成第1空隙32和第2空隙33这两者之后，形成第3空隙34。

在副通路12中流动的流体利用电路基板15被分流到具有测量面的流路D1和没有测量面的流路D2。第1空隙相当于D1，第2空隙相当于D2。

第1空隙32的厚度方向的尺寸偏差受到传感器组件10和将传感器组件10固定于电路基板的焊料等固定部件的厚度偏差的影响。

第2空隙33的厚度方向的尺寸偏差受到壳体11和用于将电路基板固定于壳体的粘接剂17的厚度偏差的影响。

第3空隙34的厚度方向的尺寸偏差受到壳体11、用于将电路基板固定于壳体的粘接剂17、电路基板15、传感器组件10、将传感器组件10固定于电路基板的焊料等固定部件、以及将罩31与壳体11粘接的粘接剂17的厚度偏差的影响。

通过以流量测量元件4与电路基板15相对的方式将传感器组件10安装于电路基板15，电路基板15的厚度偏差不会影响第1空隙32的厚度方向的偏差。通过将壳体11与电路基板的另一面粘接，电路基板15的厚度偏差以及传感器组件10的厚度偏差不会影响第2空隙33的厚度方向的偏差。

并且，通过在形成第1空隙32和第2空隙33这两者之后形成第3空隙34(换言之，第3空隙33位于比第1空隙32和第2空隙33靠堆积方向上侧的位置，即，第1空隙32位于第2空隙33与第3空隙34之间)，能够将堆积公差偏差集中于第3空隙34。形成在传感器组件10与罩31之间的第3空隙34也可以由粘接剂等填充。通过填埋第3空隙34，能够抑制空气流入到第3空隙，因此能够抑制设置第3空隙对流体的影响。

在本实施例中，除了第1空隙和第2空隙之外还形成第3空隙，在第3空隙中集中各部件的尺寸偏差，由此能够降低D1和D2的尺寸偏差，能够高精度地形成D1尺寸以及D1与D2的分流比，于是能够提供高精度的流量测量装置。

作为进一步的优选例，第3空隙34为比第1空隙32和第2空隙33小的结构。通过减小流入第3空隙的空气量，能够抑制因设置第3空隙而对流体的流动造成的影响。更优选第1空隙32比第2空隙33小。通过使流体所包含的污损物较多地流入到第2空隙33侧，能够减少向流量测量元件4飞来的污损物的量，因此耐污损性提高。

(实施例2)

使用图7和图8对本实施例的第2实施例进行说明。对于与第1实施例相同的结构，省略说明。在图7中，用虚线表示电路基板15的端部中的被传感器组件10遮挡而看不到的部分。

本实施例形成为，电路基板15的位于副通路12内的部分的宽度(在副通路12中流动的流体的流动方向上的距离)比传感器组件10的位于副通路12内的部分的宽度(在副通路12中流动的流体的流动方向上的距离)小。与电路基板15的位于副通路12内的部分的上游侧端部18相比，传感器组件10的位于副通路12内的部分的上游侧端部19位于上游侧。

在本实施例中，通过构成为在向D1(第1空隙32)和D2(第2空隙33)分流之前形成向第3空隙的开口，成为截面积比D1大的流路与第3空隙34的分流关系，第3空隙的分流阻力变大，由此能够进一步抑制向第3空隙流入的空气流，因此能够进一步抑制形成第3空隙对流体的影响。

作为进一步的优选例，通过构成为与电路基板15的位于副通路12内的部分的下游侧端部20相比，传感器组件10的位于副通路内的部分的下游侧端部21位于下游侧，对于逆流也能够得到同样的效果。

(实施例3)

使用图9对本发明的第3实施例进行说明。对于与之前的实施例相同的结构，省略说明。

在本实施例中，在罩31形成有凹部35，在凹部35内形成有流量测量元件4。换言之，传感器组件10的上游端部19被收纳于凹部35。

根据本实施例，第3空隙34的向副通路12的开口偏移地设置，因此能够进一步抑制在副通路中流动的流体向第3空隙34流入，能够进一步抑制形成第3空隙对流体的影响。

作为进一步的优选例，通过采用传感器组件10的下游侧端部21被收纳于凹部35的结构，对于逆流也能够得到同样的效果。

(实施例4)

使用图10对本发明的第4实施例进行说明。对于与之前的实施例相同的结构，省略说明。

在本实施例中，在罩31的比传感器组件10的上游端部19靠上游侧的位置形成有突起形状(突出部)36。突起形状36是在上游侧具有倾斜的形状。传感器组件10的上游侧端部19位于与突起形状36的顶点相比向罩31侧偏移的位置。根据本实施例，利用倾斜形状将流体向第3空隙34的对副通路12的开口的相反侧引导，因此能够进一步抑制流体向第3空隙34流入，能够进一步抑制因形成第3空隙而对流体造成的影响。

作为进一步的优选例，在罩10形成有在比传感器组件10的下游侧端部21靠下游侧具有倾斜的突起形状36，将传感器组件10的下游侧端部21配置为与突起形状36的顶点相比向罩31侧偏移，由此对于逆流也能够得到同样的效果。

(实施例5)

使用图11对本发明的第5实施例进行说明。对于与之前的实施例相同的结构，省略说明。

在本实施例中，使第2空隙33比第1空隙32大，使第3空隙34比第1空隙32大。通过采用积极地向第3空隙34引入流体的结构，能够使污损物积极地向第3空隙34流动，能够提高耐污损性。

附图标记说明

1……流量测量装置

3……LSI

4……流量检测元件

5……引线架

6……压力传感器

7……湿度传感器

10……传感器组件

11……壳体

12……副通路

13……节流形状

14……凹部

15……电路基板

17……粘接剂

18……上游侧端部

19……上游侧端部

20……下游侧端部

21……下游侧端部

30……流体

31……罩

32……第1空隙

33……第2空隙

34……第3空隙

35……凹部

36……突出部。

Claims

1.一种流量测量装置，其包括壳体、罩和由所述壳体与罩共同形成的副通路，所述流量测量装置的特征在于，包括：

电路基板，其安装于所述壳体，一部分配置在所述副通路内；

支承体，其安装于所述电路基板，一部分配置在所述副通路内；和

流量测量元件，其安装于所述支承体，测量面配置在所述副通路内，

以所述流量测量元件的测量面朝向所述电路基板的配置在副通路内的部分的一面侧的方式，所述流量测量元件配置于所述支承体的一面侧，

所述流量测量装置还包括：

第1空隙，其由所述支承体的一面和所述电路基板的一面形成；

第2空隙，其由所述电路基板的与所述一面相反的一侧的面和所述壳体形成；和

第3空隙，其由所述支承体的与所述一面相反的一侧的面和所述罩形成。

2.如权利要求1所述的流量测量装置，其特征在于：

所述第1空隙设置在所述第2空隙与所述第3空隙之间。

3.如权利要求2所述的流量测量装置，其特征在于：

所述第1空隙的厚度方向的宽度比所述第2空隙的厚度方向的宽度小，

所述第1空隙的厚度方向的宽度比所述第3空隙的厚度方向的宽度大。

4.如权利要求3所述的流量测量装置，其特征在于：

所述支承体的配置在所述副通路内的部分的宽度形成得比所述电路基板的配置在所述副通路内的部分的宽度大，

所述支承体的配置在所述副通路内的部分的上游侧端部，位于比所述电路基板的配置在所述副通路内的部分的上游侧端部靠上游侧的位置。

5.如权利要求4所述的流量测量装置，其特征在于：

所述支承体的配置在所述副通路内的部分的下游侧端部，位于比所述电路基板的配置在所述副通路内的部分的下游侧端部靠下游侧的位置。

6.如权利要求5所述的流量测量装置，其特征在于：

在所述罩形成有凹部，

流量测量元件位于所述凹部内。

7.如权利要求5所述的流量测量装置，其特征在于：

在所述罩形成有凹部，

所述支承体的上游侧端部位于所述凹部内。

8.如权利要求7所述的流量测量装置，其特征在于：

所述支承体的下游侧端部位于所述凹部内。

9.如权利要求3所述的流量测量装置，其特征在于：

在所述罩形成有具有倾斜的突起部，

所述流量测量元件的测量面配置于比所述突起形状的顶点向罩侧偏移了的位置。

10.如权利要求2所述的流量测量装置，其特征在于：

所述第1空隙的厚度方向的宽度比所述第3空隙的厚度方向的宽度小。

11.如权利要求1～10中任一项所述的流量测量装置，其特征在于：

所述支承体是用树脂密封所述流量测量元件而成的树脂封装件，

所述流量测量装置具有以在所述流量测量元件的测量面方向上缩细的方式形成的节流形状。

12.如权利要求1～9中任一项所述的流量测量装置，其特征在于：

在所述第3空隙设置有粘接剂。

13.一种流量测量装置的制造方法，其特征在于，包括：

通过将传感器组件安装于电路基板而形成第1空隙的步骤；

通过将电路基板安装于壳体而形成第2空隙的步骤；和

通过将罩安装于壳体而形成第3空隙的步骤，

在执行了所述第1步骤和第2步骤这两者之后，执行第3步骤。