(57)【要約】  外観のカバー材料から高温環境での流量センサへの異常温度及び時間履歴を感知でき、製品納入時や異常状態で使用された場合においても、レーザ溶着品質を外観検査により保証可能なカバー材料を用いた流量センサを提供することにある。  ハウジングと、カバーと、それらの間で封止された配線部を内蔵する回路室と、センサ対象となる流体が通過する副通路を備えた流量センサを、ハウジングに形成された接合部と、カバーの内面に形成された接合部とをレーザ溶着によって接合し、カバーの主材料が結晶性樹脂であり、かつ非結晶性のアロイ材を含有し、カバーをナチュラル色とする。
2014174872.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被計測流体を開口部より取り込んで、計測用流路を構成する副通路と、前記副通路内に配置されて被計測流体の流量を計測する流量検出部と、回路室内に前記副通路と隔離されて前記流量検出部を駆動する電子部品とを収納するハウジングと、前記ハウジングに接合されて前記副通路と前記回路室を外気より密閉状態に封止する樹脂製カバーと
を備えた流量センサにおいて、
前記ハウジングに形成された接合部と、前記カバーの内面に形成された接合部とはレーザ溶着によって接合され、
前記カバーの主材料が結晶性樹脂であり、かつ少なくとも１種類の非結晶性のアロイ材を含有し、前記カバーはナチュラル色であることを特徴とする流量センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の流量センサにおいて、前記カバーの前記ハウジングとの接合部、および隣接部に相当する領域の樹脂材は、波長が４５０ｎｍ〜１１００ｎｍまでの光に対して平均透過率が３５％以上であることを特徴とする流量センサ。
【請求項３】
請求項１乃至２のいずれかの請求項に記載の流量センサにおいて、前記カバーの接合部に相当する領域の樹脂材の色彩は、Ｌ*ａ*ｂ*表色系において、明度Ｌ*＜７５、および彩度Ｃ*＜１０を満たすことを特徴とする流量センサ。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかの請求項に記載の流量センサにおいて、前記カバーの樹脂材に含有する前記アロイ材のガラス転移温度は８０℃〜１２０℃であることを特徴とする流量センサ。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかの請求項に記載の流量センサにおいて、前記ハウジングに形成された突起部と前記カバーの内面に形成された接合部とはレーザ溶着に替えて接着剤を用いて接合されていることを特徴とする流量センサ。 
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかの請求項に記載の流量センサにおいて、前記ハウジングとの接合部の隣接部領域の前記カバーの樹脂材の透過率が、前記ハウジングとの前記接合部領域の前記カバーの樹脂材の透過率よりも小さいことを特徴とする流量センサ。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかの請求項に記載の流量センサにおいて、前記ハウジングとの接合部の隣接部領域の前記カバーの厚みが、前記ハウジングとの前記接合部領域の前記カバーの厚みよりも大きいことを特徴とする流量センサ。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかの請求項に記載の流量センサにおいて、前記カバーと前記ハウジングとの前記接合部の隣接部領域において、前記カバーと前記ハウジングとの間に隙間を形成したことを特徴とする流量センサ。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかの請求項に記載の流量センサにおいて、前記カバーの樹脂材料中に含まれる前記アロイ材のガラス転移温度を前記ハウジングの樹脂材料中に含まれるアロイ材のガラス転移温度以下としたことを特徴とする流量センサ。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかの請求項に記載の流量センサにおいて、前記カバーの樹脂材料中に含まれるガラス材の含有量を前記ハウジングの樹脂材料中に含まれるガラス材の含有量以下としたことを特徴とする流量センサ。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれかの請求項に記載の流量センサにおいて、前記カバーの材料を構成する結晶性樹脂の結晶化度に比べ、前記ハウジングの材料を構成する結晶性樹脂の結晶化度が大きいことを特徴とする流量センサ。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれかの請求項に記載の流量センサにおいて、前記カバーの材料の弾性率に比べ、前記ハウジングの材料の弾性率が大きいことを特徴とする流量センサ。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれかの請求項に記載の流量センサにおいて、Si素子からなる流量検出部に対向するカバーの材料を構成する結晶性樹脂の結晶化度を、もう一方の裏面側のカバーの材料を構成する結晶性樹脂の結晶化度より大きくしたことを特徴とする流量センサ。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれかの請求項に記載の流量センサにおいて、前記副通路を構成する前記カバーを複数有し、少なくとも複数種類の異なるアロイ材を用いていることを特徴とする流量センサ。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のいずれかの請求項に記載の流量センサにおいて、Si素子からなる流量検出部に対向するカバーの材料に含有するアロイ材のガラス転移温度は、もう一方の裏面側のカバーの材料に含有するアロイ材のガラス転移温度より大きいことを特徴とする流量センサ。
【請求項１６】
樹脂製のハウジングに形成された接合部に対向させて樹脂製のカバーの内面に形成された接合部を位置決めして、前記カバーを前記ハウジング上に載置し、前記ハウジングの接合部と前記カバーの接合部が密着するように加圧して、前記カバーを通してレーザを前記接合部へ照射して前記ハウジングの接合部と前記カバーの接合部とを溶着し、前記溶着部の状態を前記カバーを通して外観検査する樹脂製構造体の製造方法において、
前記カバーを、結晶性の熱可塑性樹脂を主材料として、ガラス転移温度８０℃〜１２０℃の非結晶性樹脂のアロイ材を１０％〜３０％含有して成形したことを特徴とする樹脂製構造体の製造方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の樹脂製構造体の製造方法において、前記ハウジングとの接合部の隣接部領域の前記カバーの厚みを、前記ハウジングとの前記接合部領域の前記カバーの厚みよりも大きくなるように成形したことを特徴とする樹脂製構造体の製造方法。
【請求項１８】
請求項１６に記載の樹脂製構造体の製造方法において、前記ハウジングとの接合部の隣接部領域の前記カバーの樹脂材の透過率が、前記ハウジングとの前記接合部領域の前記カバーの樹脂材の透過率よりも小さくなるように成形したことを特徴とする樹脂製構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ溶着に適した樹脂材料より形成されたハウジングとカバーより構成された流量センサに関する。また、樹脂製構造体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
気体の流量を計測する熱式流量センサ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。熱式流量センサ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。熱式流量センサの特徴は、他の方式の流量センサに比べ相対的に高い精度で気体の流量を計測できることであるが、近年、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高い。こ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センサは、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。【０００３】
また、ハウジングとカバーとをレーザを利用して溶着する技術が、例えば特開２００７−２１０１６５号公報（特許文献２）に開示されている。また、レーザ溶着部の検査方法として、透過樹脂側に開口を設け、溶着部の膨張の状態で、溶着を判別する方法が、例えば特開２００９−０５６７２２号公報（特許文献３）に開示されている。また、レーザ溶着には、着色に起因するカーボン材料などを含まないナチュラル材が用いられることが多いが、樹脂材の材料や使用環境によっては、経年後に変色する場合があり、製品の種類に応じて外観が重要なものもある。そこで、マンセル表色系において、明度をＶ、彩度をＣ、色相環を１００分割し色相１０ＲＰを「０」または「１００」とした場合の色相をＨとしたとき、「Ｖ≦０．２２９Ｈ＋３．７１４、Ｖ≦−０．８Ｈ＋２４、Ｖ≧３」、かつ、「Ｃ≦−０．０７５Ｈ2＋１．９３６Ｈ＋１．２６７、Ｃ≧２」の関係を満たす色を呈するように着色することで、経年後の変色を遮断可能とすることが特開２０１０−０９０２３４号公報に開示されている（特許文献４）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２５２７９６号公報
【特許文献２】特開２００７−２１０１６５号公報
【特許文献３】特開２００９−０５６７２２号公報
【特許文献４】特開２０１０−０９０２３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
流量センサは、流量検出部や温度検出部を備えており、それらはハウジング（筐体）上に配置されている。また、ハウジングの回路室内には各種電子部品が実装されており、配線部などのショートや腐食などを防止するために、封止が必要とされている。そのため、通常は、封止を目的に、複数の接着剤を用いて、ハウジングとカバーとを封止及び固定する方法が使われている。接着剤としては、多くの硬化形態のものがあるが、自動車などに使用するという信頼性を考慮すると、熱硬化型接着剤が主に使われる。しかしながら、熱硬化型接着剤を使用する場合、加熱硬化するのに１０分以上の時間を要するため、生産性が悪いという大きな課題があった。また、封止に多量の接着剤を使用するため、コストが高くなるという問題もあった。さらに、接着剤のはみ出しの制御などにより不要な面積が必要になり、設計の自由度を拘束していた。その上、電子部品を封止するのに適正な接着剤の量を充填する制御が困難であることも課題となっていた。これらを解決する手段として、上記特許文献２で挙げたように、電子部品にダメージを与えずにカバーとハウジングを精密に直接接合できるレーザ溶着方法が挙げられる。【０００６】
レーザ溶着を行う場合、吸収樹脂を溶融させて、透過樹脂と溶着させる場合に、生産性の向上や表面での炭化不良を抑制するためには、レーザ溶着に用いる波長８００ｎｍ以上の光源に対して透過樹脂にはある一定以上の透過率が必要となる。また、レーザ溶着状態を判別する方法として、外観検査で溶着部を直接観察する方法が最も精度が高いといえる。しかしながら、課題として、レーザ溶着に用いる光源の波長８００ｎｍ以上に比べて、短波長領域である可視光での透過率が高いことが必要となる。また、外観検査以外の検査方法として、特許文献３に示された方法を用いると、その部分から大量の熱分解成分（ガス）が発生するため、加圧材が汚れてしまい、常時クリーニングしなければならず、生産性が大幅に低くなり、採用は困難であった。【０００７】
また、流量センサは、それが組み込まれている自動車の内燃機関制御システムが正常に動作している場合、流量センサ自体の実際の使用環境として、多くの使用温度は１００℃以下であり、１００℃を超えて、長時間使用されないことが分かっている。しかしながら、内燃機関制御システムのいずれかの部分に異常がある場合は、流量センサ自体も高温に長時間暴露されるという場合もあり、流量センサ単体での品質を保証することが困難な場合もある。流量センサには樹脂材のカバーを用いるが、樹脂材である以上、使用環境によっては、経年後に変色する場合がある。これに対して、特許文献４では、変色を遮断するように、製品出荷前に着色しておくことが記載されているが、流量センサは、内燃機関制御システムに使用するため、樹脂の機械特性が大きく低下しない限りは、樹脂の変色による外観変化自体は問題とならない。
そこで、本発明者らは、樹脂のカバー材の変色を利用することで流量センサの実際の使用環境の履歴を判断できることを見出した。【０００８】
以上より、本発明の目的は、流量センサの外周のカバー材料を選定するに当って、高温環境下での流量センサへの異常温度及び時間履歴をカバー材の変色に基づいて感知でき、製品納入時や異常状態で使用された場合においても、レーザ溶着品質を外観検査により保証可能なカバー材料を用いた流量センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、被計測流体を開口部より取り込んで、計測用流路を構成する副通路と、前記副通路内に配置されて被計測流体の流量を計測する流量検出部と、回路室内に前記副通路と隔離されて前記流量検出部を駆動する電子部品とを収納するハウジングと、前記ハウジングに接合されて前記副通路と前記回路室を外気より密閉状態に封止する樹脂製カバーとを備えた流量センサを、前記ハウジングに形成された接合部と、前記カバーの内面に形成された接合部とはレーザ溶着によって接合され、前記カバーの主材料が結晶性樹脂であり、かつ少なくとも１種類の非結晶性のアロイ材を含有し、前記カバーはナチュラル色となるように構成した。【００１０】
また、前記カバーの接合部に相当する領域の樹脂材は、波長が４５０ｎｍ〜１１００ｎｍまでの光に対して平均透過率が３５％以上であることを特徴とする。【００１１】
また、前記カバーの前記ハウジングとの接合部、および隣接部に相当する領域の樹脂材の色彩を、Ｌ*ａ*ｂ*表色系において、明度Ｌ*＜７５、および彩度Ｃ*＜１０としたことを特徴とする。【００１２】
また、前記カバーの樹脂材に含有する前記アロイ材のガラス転移温度は８０℃〜１２０℃であることを特徴とする。【００１３】
また、上記課題を解決するために本発明では、樹脂製のハウジングに形成された接合部に対向させて樹脂製のカバーの内面に形成された接合部を位置決めして、前記カバーを前記ハウジング上に載置し、前記ハウジングの接合部と前記カバーの接合部が密着するように加圧して、前記カバーを通してレーザを前記接合部へ照射して前記ハウジングの接合部と前記カバーの接合部とを溶着し、前記溶着部の状態を前記カバーを通して外観検査する樹脂製構造体の製造方法において、前記カバーを、結晶性の熱可塑性樹脂を主材料として、ガラス転移温度８０℃〜１２０℃の非結晶性樹脂のアロイ材を１０％〜３０％含有して成形するようにした。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の採用により、カバー材料の外観により流量センサの異常温度及び時間履歴を把握することができる。さらに、溶着後及び実使用環境後に対しての溶着品質を外観検査することが可能となる。従って、実使用環境において、異常温度及び時間履歴を検知し、レーザ溶着の品質も保証できる高品質かつ低コストを実現した流量センサを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】内燃機関制御システムに本発明の流量センサを使用した場合の実施例を示すシステム構成図である。
【図２】流量センサ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。
【図３】流量センサ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。
【図４】流量センサのカバーを外した状態のハウジングを示す図であり、図４（Ａ）はハウジングの左側面図であり、図４（Ｂ）はハウジングの正面図である。
【図５】流量センサのカバーを外した状態のハウジングを示す図であり、図５（Ａ）はハウジングの右側面図であり、図５（Ｂ）はハウジングの背面図である。
【図６】表カバーの外観を示す図であり、図６（Ａ）は左側面図、図６（Ｂ）は正面図、図６（Ｃ）は平面図である。
【図７】裏カバーの外観を示す図であり、図７（Ａ）は左側面図、図７（Ｂ）は正面図、図７（Ｃ）は平面図である。
【図８】表カバーとハウジングをレーザ溶着した溶着部を示す図である。
【図９】裏カバーとハウジングをレーザ溶着した溶着部を示す図である。
【図１０】カバーとハウジングをレーザ溶着した構造を示す断面図の一例である。
【図１１】カバーとハウジングをレーザ溶着した構造を示す断面図の一例である。
【図１２】カバーとハウジングをレーザ溶着した構造を示す断面図の一例である。
【図１３】ポリブチレンテレフタレート樹脂かつアロイ材をポリスチレンとしたカバーを用い、各温度において長時間放置した時の色差を評価した結果である。
【図１４】ポリブチレンテレフタレート樹脂かつアロイ材をポリカーボネートとしたカバーを用い、各温度において長時間放置した時の色差を評価した結果である。
【図１５】ポリブチレンテレフタレート樹脂かつアロイ材をポリスチレンもしくはポリカーボネートとしたカバーを用い、各温度における５００ｈ放置での色差結果について示した図である。
【図１６】ポリブチレンテレフタレート樹脂かつアロイ材をポリスチレンとしたカバーを用い、ΔＴ（放置温度−アロイ材のガラス転移温度）×放置時間と色差の関係を示した結果である。
【図１７】ポリブチレンテレフタレート樹脂かつアロイ材をポリスチレンもしくはポリカーボネートとしたカバーを用い、１４０℃で放置した時の曲げ強度の低下率を示した結果である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に説明する、発明を実施するための形態は、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、上述した本発明が解決しようとする課題の欄に記載した内容である。また、下記実施例が奏する色々な効果の内の一つが、本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その他の色々な課題について、さらに下記実施例により奏されるその他の色々な効果について、本発明の課題を解決する手段を説明する上で必要と認められため、下記実施例の説明の中で述べる。
【００１７】
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。
【実施例１】
【００１８】
１．内燃機関制御システムに本発明の流量センサを使用した実施例
図１は、電子燃料噴射方式の内燃機関制御システムに、本発明に係る流量センサを使用した実施例を示す、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の燃焼室１１２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センサ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と共に混合気を形成し、吸入弁１１６を介して燃焼室に導かれ、燃焼して機械エネルギーを発生する。【００１９】
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。本発明の熱式流量センサ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センサ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。【００２０】
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、機械エネルギーを発生する。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る。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ーを制御することができる。【００２１】
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、熱式流量センサ３００により計測され、熱式流量センサ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。【００２２】
制御装置２００は、熱式流量センサ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センサ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。【００２３】
２.  熱式流量センサ３００の構成
図２および図３は、熱式流量センサ３００の外観を示す図であり、図２（Ａ）は熱式流量センサ３００の左側面図、図２（Ｂ）は正面図、図３（Ａ）は右側面図、図３（Ｂ）は背面図である。熱式流量センサ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、熱式流量センサ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４３６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。【００２４】
熱式流量センサ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を流れる気体を副通路に取り込むことができる。このため熱式流量センサ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内を流れる気体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。【００２５】
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、流速が遅くなる。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内の平均的な流速に対する計測流速の低下が計測誤差につながる恐れがある。図２及び図３に示す熱式流量センサ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、主通路１２４の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及び図３に示す熱式流量センサ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。【００２６】
熱式流量センサ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。即ち熱式流量センサ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、熱式流量センサ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。【００２７】
熱式流量センサ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４および図５に示す。図４（Ａ）はハウジング３０２の左側面図であり、図４（Ｂ）はハウジング３０２の正面図であり、図５（Ａ）はハウジング３０２の右側面図であり、図５（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形成するための副通路溝３０６が設けられている。副通路の入口３５０を形成するための入口溝３５１と出口３５２を形成するための出口溝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。【００２８】
なお、ハウジング３０２の成形時には、回路パッケージ４００の接続端子４１２と外部接続部３０５の外部端子内端３６１が成形された状態となっている。そのため、成形後に、これらの配線を溶接や半田付けなどで接合し、端子接続部３２０を形成して、ハウジング３０２は完成となる。また、この実施例ではハウジング３０２に副通路を形成するための副通路溝３０６を設けており、カバーをハウジング３０２の表面及び裏面に配置し、副通路溝３０６の近傍に配置した突起部３０７と、表カバー３０３と裏カバー３０４とをレーザにより溶着することにより副通路が完成する構成としている。本実施例では、ハウジング３０２上のレーザによる表カバー３０３又は裏カバー３０４との接合部は、突起部３０７としているが、必ずしも突起状に形成しなくてもよく、ほぼ平面状の接合部であっても良い。また、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。【００２９】
図６は表カバー３０３の外観を示す図であり、図６（Ａ）は左側面図、図６（Ｂ）は正面図、図６（Ｃ）は平面図である。図７は裏カバー３０４の外観を示す図であり、図７（Ａ）は左側面図、図７（Ｂ）は正面図、図７（Ｃ）は平面図である。図２および図３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３０６を塞ぐことにより、副通路を作るのに使用される。また突起部３５６を備え、流路に絞りを設けるために使用される。また、表カバー３０３と裏カバー３０４には、突起部３８０と突起部３８１が形成されており、ハウジング３０２との溶着の際に、図４（Ｂ）及び図５（Ｂ）に表記した回路パッケージ４００の先端側の空洞部３８２の隙間を埋めると同時に回路パッケージ４００の先端部を覆う構成となる。【００３０】
図６や図７に示す表カバー３０３や裏カバー３０４には、保護部３２２が成形されている。図２や図３に示すように、被計測気体３０の温度検出部４５２への入口３４３の表側側面に表カバー３０３に設けられた表側の保護部３２２が配置され、また入口３４３の裏側側面に、裏カバー３０４に設けられた裏側の保護部３２２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が保護部３２２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。【００３１】
表カバー３０３の内側面には突起部３５６が設けられ、図６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。計測用流路面４３０と突起部３５６とにより流路に絞りが形成され、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。また、表カバー３０３及び裏カバー３０４には、レーザ溶着時の初期の位置合わせ用に挿入孔３２６を設けている。この挿入孔３２６を基準に、図４及び図５で示したハウジング３０２に形成した突き出しピン３２４にセットすることで初期の位置合わせが可能となる。【００３２】
３．ハウジング３０２とカバー３０３、３０４の材料構成やレーザ溶着構造
本発明の熱式流量センサ３００の主な特徴は、前記ハウジング３０２と表カバー３０３、裏カバー３０４とをレーザ溶着して、その溶着状態を外観検査するために好適なハウジング３０２、及び表・裏カバー３０３、３０４の材料構成を選定したことである。【００３３】
以下、ハウジング３０２や表カバー３０３、裏カバー３０４には、耐熱性が高い結晶性樹脂であるポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリアミド６（ＰＡ６）、ポリアミド６６（ＰＡ６６）、ポリアミド６Ｔ（ＰＡ６Ｔ）、ポリアミド９Ｔ（ＰＡ９Ｔ）が主材料として使われることが多い。【００３４】
レーザ溶着は、光透過樹脂と光吸収樹脂を重ね合わせた状態で、光透過樹脂を介して接合部へレーザ照射し、もう一方の光吸収樹脂を溶融させた後に、光透過樹脂まで溶融させ、互いの樹脂同士を接合する方法である。レーザ溶着に用いる光源は、半導体レーザ、ＹＡＧレーザ、ファイバーレーザを含めた８００ｎｍ〜１１００ｎｍの赤外領域の波長を有するレーザがコスト面では有効であるが、樹脂の吸収に応じて、その他の波長を有するレーザを用いても良い。また、レーザ光源の強度分布は、ガウシアン、トップハット、リング型など付属するレンズによって様々な強度分布にすることが可能であるが、トップハット、リング型を用いた方が均一に溶着できる。レーザ照射する際には、レーザ光源もしくは製品を物理的にステージで移動させて溶着しても良いし、ガルバノミラーを用いてレーザ光自身を制御して照射しても良い。【００３５】
図８及び図９は、本実施例の熱式流量センサ３００のハウジング３０２上のレーザ溶着部３９０を示した例である(ハウジング３０２上に表カバー３０３、裏カバー３０４を被せてレーザ溶着した後、表カバー３０３、裏カバー３０４を透過して、レーザ溶着部３９０と内部とを見た図を表わす)。まず、レーザ溶着の概要について説明する。初めに、前記ハウジング３０２を所定の位置にセットし、前記ハウジング３０２上に形成した突き出しピン３２４上に、カバー３０３、３０４に形成した挿入孔３２６を基準に、位置合わせの調整を行い、カバー３０３、３０４をハウジング上に精度良く配置する。なお、その場合、前記カバーと前記ハウジングのレーザ溶着する部分の隙間が大きくならない程度に、ハウジング３０２上に形成した突き出しピン３２４とカバー３０３、３０４に形成した挿入孔３２６は嵌合しておくことが望ましい。その後、カバー３０３、３０４とハウジング３０２をガラスやアクリル樹脂などの透明な加圧材で加圧する。なお、その時の加圧力は、隙間を低減させるために、０．１ＭＰa以上としておくことが望ましい。
前記加圧により、ハウジング３０２上の突起部(接合部)３０７と前記カバーの内面に形成された接合部とは接触する程度に近接状態となる。【００３６】
次に、その加圧状態を維持した状態で接続端子４１２を含む回路室５００の周りをレーザ溶着し、さらに、副通路５０１を形成するようにレーザ溶着する。なお、レーザ照射する順序としては、最初に副通路５０１部を溶着してから、次に、回路室５００を溶着しても良い。ただし、レーザ照射の始点と終点は安定しない傾向にあるため、特に回路室の場合は、始点と終点の位置を、回路室５００を形成する溶着部からずらして配置することが望ましい。また、レーザ照射は複数回重ねても良く、複数回照射した方が前記カバー３０３、３０４と前記ハウジング３０２の隙間の影響を低減できる。このような手順でレーザ溶着を行うことにより、熱式流量センサ３００の回路室と副通路５０１部を形成するが、レーザ溶着の生産性や歩留りを考えると、前記カバー３０３、３０４の樹脂材の透過率が高いことが必須となる。【００３７】
そのため、前記カバー３０３、３０４の樹脂材の透過率の改善のために、透明な非結晶性の熱可塑性樹脂をアロイ材として入れることが有効であり、色はナチュラル色としておくことが必要となる。レーザ溶着自体は、通常、近赤外のレーザ光を使用することが多いため、近赤外のレーザ光に対する透過率のみを注意する場合が多いが、レーザ溶着の品質を確認するために外観検査を適用する場合、可視光領域での透過率も高いことが必要となることが判明した。前記カバー３０３、３０４に含有するアロイ材は、透明に近いため、可視光領域での透過率も高く、可視光領域での透過率の改善にも有効である。【００３８】
そこで、レーザ溶着樹脂材として、ＰＢＴ樹脂に非結晶性のポリスチレン（ＰＳ）を２０％含有させた材料を用い、レーザ溶着前の前記カバー３０３、３０４の厚みを変えて、レーザ溶着後の外観検査の可否を検討したところ、４５０ｎｍ以上の可視波長域での平均の透過率を３５％とすることで、溶着幅を正確に認識できることが明らかになった。また、透過率を４５％以上とすることで、溶着部に残存している数１００？ｍオーダのボイドまで検知できることもわかった。従って、溶着部に対して、４５０ｎｍ以上の可視光での平均の透過率が３５％以上とすることで外観検査が可能と明らかになった。なお、今回、ＣＣＤカメラで検出する検出系を用いたため、その場合、ＣＣＤカメラの感度からは４５０ｎｍ−７５０ｎｍでの波長域での透過率が高いことが有効であったが、赤外ＣＣＤカメラなどを用いれば、より赤外に近い波長でも検出可能となる。また、一般的に、結晶性樹脂は、近赤外に近づくほど透過率が高くなるため、前記関係としておけば、レーザ溶着に必要なレーザ光の波長に対する透過率は十分問題ないレベルであると言える。【００３９】
また、透過率以外の指標として、ＪＩＳＺ８７２９に規格化されている物体の色を数値化するＬ＊ａ＊ｂ＊表色系に従って、明度Ｌ＊、彩度Ｃ＊＝［(ａ＊)2＋(ｂ＊)2］1/2 を測定する。前記カバー３０３、３０４の樹脂材の明度Ｌ＊と彩度Ｃ＊からも検査の可否が判断できると考え、検証したところ、レーザ溶着する部分の色彩を明度Ｌ＊＜７５及び彩度Ｃ＊＜１０の関係を満たせば、外観検査が可能となった。【００４０】
また、外観検査ではレーザ溶着部３９０とレーザ溶着部３９０以外のその他の部分とのコントラスト差を大きくさせることが検査の精度向上には大きな影響を及ぼすこともわかった。例えば、図１０に示すように、レーザ溶着部３９０の溶着状態を前記カバー３０３、３０４を介して上部から外観検査をすると、レーザ溶着部３９０と隣接している部分３９１の前記カバー３０３、３０４と前記ハウジング３０２が密着している場合には、その部分３９１と溶着部３９０とのコントラスト差が小さいことによって、同様に検知してしまうことが多々あった。そのようなことを回避する手段として、レーザ溶着する部３９０の領域に対応する前記カバー３０３、３０４の透過率や明度Ｌ*に比べて、隣接する部３９１の領域に対応する前記カバー３０３、３０４の透過率は小さくして、明度Ｌ*は大きくしておくことが有効であった。そのため、図１０や図１１に示したように、前記カバー３０３、３０４のレーザ溶着している部分３９０の厚みに比べて、隣接部３９１の厚みを厚くして透過率を下げる及び明度Ｌ*を大きくすることでコントラスト差を付けることが有効となる。【００４１】
また、図１２に示したように、前記カバー３０３、３０４のレーザ照射面上の前記レーザ溶着部３９０の領域以外の隣接している部分３９１の領域に微細凹凸３９２を形成しておくと良い。微細凹凸３９２を形成することにより散乱を起こさせて光の透過率を下げることにより、前記レーザ溶着部３９０と前記隣接部３９１とのコントラスト差を付けることができる。ただし、微細な凹凸が大きすぎる場合、加圧材との密着性が悪くなるため、粗さＲｚで５μｍ以下としておくことが望ましい。また、前記カバー３０３、３０４と前記ハウジング３０２とのレーザ溶着部３９０の隣接部３９１の領域において、前記カバー３０３、３０４と前記ハウジング３０２との間の隙間を大きくしておくことも有効であった。【００４２】
なお、透過率の観点では、上記関係を満たすためには、透明材料の適用も考えられるが、透明材料は基本的に非結晶性樹脂であり、自動車部品で使用できるほどの耐熱性や耐環境性を有しないことと、透明に近い場合、前記レーザ溶着部３９０と前記ハウジング３０２の色との差のコントラストが得られないことから、外観検査性と必要なコントラストの観点で、色は主材料である結晶性樹脂のナチュラル材自体の色であることが有効である。ただし、コストの増加など許容できれば、上記透過率や色彩を満たした上で、色素や染料などを加え、若干ナチュラル色から変えても良い。また、この範囲を満たす色彩として、透明に加えて、黒色も上記範囲を満たすが、黒色にした場合、レーザ溶着と外観検査の両立は不可能である。以上より、レーザ溶着部３９０の前記カバー３０３、３０４の厚みを０．５ｍｍ〜０．８ｍｍとしておくことが望ましい。なお、透明性向上のために使用する前記非結晶性のアロイ材の量は１０〜３０％とすることが望ましい。なお、前記カバー３０３、３０４の形状や他の部品との兼ね合いなどの制約条件に応じて、例えば、成形条件を適正化しても、透過率が低くなってしまう場合もある。その場合は、適宜外観検査に加えて、レーザ溶着部３９０の沈み込みを高さで判定するなどで品質を保証すると良い。【００４３】
４．流量センサの使用環境履歴の評価方法
また、流量センサは、エンジンルーム内で使用され、正常に内燃機関制御システムが動作している場合、流量センサ自体の実際の使用環境として、多くの使用温度は１００℃以下であり、１００℃を超えて、長時間使用されないことが分かっている。しかしながら、内燃機関制御システムのいずれかの部分に異常がある場合は、流量センサ自体も高温に長時間暴露されるという場合もあり、流量センサ単体での品質を保証することが困難な場合もある。その場合、流量センサが使用された環境を把握することが問題解決になることが多い。本発明の流量センサでは、樹脂製の前記カバー３０３、３０４の材料にナチュラル色を用いることが前提であり、追加部品を使用せず、低コストに長期間の高温での使用環境を評価する方法として、流量センサに使用する樹脂の前記カバー３０３、３０４の材料の変色を利用することを見出した。【００４４】
本発明では、流量センサに使用する前記カバー３０３、３０４の主材料が結晶性樹脂であり、かつ非結晶性のガラス転移温度が８０℃〜１２０℃のアロイ材を含有したナチュラル色を用いることを特徴としている。【００４５】
ここで、本発明を見出した検討結果について説明する。前記カバー３０３、３０４の主材料をＰＢＴ樹脂とし、ガラス転移温度１００℃程度のポリスチレン（ＰＳ）若しくはガラス転移温度１５０℃程度のポリカーボネート（ＰＣ）をアロイ材として２０％程度含有した時の各温度での放置した時の色差変化を図１３及び図１４に示す。色差変化は、ＪＩＳＺ８７２９の規格に準拠した測色計によって前記カバー３０３、３０４の色を数値化して、計算する。前記カバー３０３、３０４の初期時点の色と、放置後の色との色差を、L*a*b*表色系における座標L*、a*、b*の差であるΔL*、Δa*、Δb*によって定義される二つの色の間の色差ΔＥ＝［(ΔL*)2＋(Δa*)2＋(Δb*)2］1/2により計算する。【００４６】
この結果から、各樹脂とも高温になるほど、変色が大きくなるが、変色量としては、ガラス転移温度の高いＰＣを加えた方が変色量は小さいことがわかった。そこで、５００時間放置時点でのΔＴ（放置温度−ガラス転移温度Ｔg）と色差ΔＥの関係についてまとめた結果を図１５に示す。この結果から、ΔＴが０つまり放置温度とガラス転移温度の差が０より大きくなると、急激に変色が大きくなるということが新たに判った。【００４７】
ＰＢＴ樹脂を含む熱可塑性樹脂は高温になると酸化によって変色するが、ΔＴが０よりも小さい場合は、その変色の影響は、含有したアロイ材より酸化防止剤の影響やＰＢＴ樹脂単体の影響が大きい。これに対して、放置温度が非結晶性樹脂であるアロイ材のガラス転移温度よりも大きくなると明らかにアロイ材自身の酸化が変色に大きな影響を及ぼすことが判明した。また、ΔＴと放置時間の積と変色(色差ΔＥ)の関係で纏めてみると、図１６のように、変色から放置温度と時間の関係を推定できることも明らかになった。従って、含有したアロイ材の変色に応じた前記カバー３０３、３０４の変色の程度に応じて、異常高温放置下での使用環境を把握できる。【００４８】
一方で、流量センサは、実使用環境として、長時間１００℃以上で使用されることはないが、１３０℃２０００ｈなどの高温での動作保証はしなければならない。そこで、前記に示した前記カバー３０３、３０４の材料を用いて、１４０℃で放置時間を２０００ｈまで加えた時の材料の曲げ強度を評価した結果について図１７に示す。なお、図１７には、上記示した場合と同様に、ガラス転移温度１００℃程度のポリスチレン（ＰＳ）若しくはガラス転移温度１５０℃程度ポリカーボネート（ＰＣ）をアロイ材として２０wt％程度含有した時のサンプルを用いている。この結果、ガラス転移温度１００℃程度のポリスチレン（ＰＳ）を含有し、変色が著しく発生した１４０℃２０００ｈにおいても、曲げ強度の低下はほとんど起こらず、流量センサの材料として使用するには問題ないレベルであることも判った。つまり、変色が起こっても非結晶性樹脂であるアロイ材の表面近傍のみの酸化によって変色するだけであり、物性の低下には大きな影響を及ぼさないと言える。以上より、流量センサの使用環境は、高温になった場合でも１００℃程度であることを考えると、添加する非結晶性樹脂のガラス転移温度は、８０℃〜１２０℃の間であることが必要となる。【００４９】
また、高温での放置以外に高温高湿（８５℃８５％）の試験についても、上記変色の試験を行ったが、９０℃の高温放置より若干低い変色の程度となり、湿度の影響は認められなかった。【００５０】
なお、前記カバー３０３、３０４の材料には、上記示した透過率や色彩の条件を満たしておくことで、変色が起こった場合でも、レーザ溶着部３９０の外観検査により、溶着部の大きな剥離の有無などについては判断できた。したがって、上記透過率や色彩の条件と上記アロイ材の構成とすることにより、レーザ溶着後の出荷前の品質保証だけでなく、たとえ異常な高温下で長時間使用された場合でも、レーザ溶着自体の品質も保証可能となる。【００５１】
また、図２及び図３で示したように本流量センサでは、前記表カバー３０３と裏カバー３０４を使用する構成となっている。そこで、前記表カバー３０３と裏カバー３０４に含有する非結晶性のアロイ材を変えても良い。そのように前記表カバー３０３と裏カバー３０４に含有する非結晶性のアロイ材ガラス転移温度を変えることで、前記カバー３０３、３０４の変色による温度や時間の同定がより精密に行えることとなる。【００５２】
また、レーザ溶着は、前記カバー３０３、３０４と前記ハウジング３０２の隙間が大きい状態で、レーザ照射すると、溶着部に大きなボイドの発生や前記カバー３０３、３０４の照射部の炭化など溶着不良となってしまうことがある。特に、流量センサでは、前記カバー３０３、３０４は薄く透過率を優先するために、接合部の剛性は低く、前記ハウジング３０２の形状にならうことがわかっている。しかしながら、前記ハウジング３０２の反りが大きい場合、前記隙間が大きく発生してしまう部分が発生してしまうことが課題となる。また、回路パッケージ４００と一体になっておりかつ剛性の高いハウジング３０２の反りを強制する程度まで加圧すると、回路パッケージ４００に内蔵されているＳｉ素子からなる流量検出部４３６やＬＳＩの特性の悪化、また、前記ハウジング３０２の一部分に割れが発生してしまうなど課題が散逸した。そのため、前記ハウジング３０２材の成形時の反りを抑えるためにも、前記ハウジング材３０２には、非結晶性のアロイを含んだ構成とすることが望ましい。また、アロイ材の含有は成形後の寸法安定性向上に加えて、耐衝撃性をも向上させる点でも有効である。【００５３】
また、流量センサは、長期的な環境下での動作中に、前記ハウジング３０２や前記カバー３０３、３０４の変形が発生すると、通路の特性が変化し、流量の検出ばらつきが増加してしまうことがわかっている。本発明では、前記カバー３０３、３０４にはガラス転移温度８０℃〜１２０℃のアロイ材を用いるため、例えば１００℃程度の温度環境下では、弾性率の低下が顕著になる。しかしながら、これまで述べたように、前記カバー３０３、３０４と前記ハウジング３０２は接合しているため、長期的な変形に対しても剛性の高い前記ハウジング３０２の影響が大きい。そのため、前記カバー３０３、３０４材に含有させるアロイ材の耐熱性も前記ハウジング３０２材より高いことが必要となり、前記ハウジング３０２に含有するアロイ材のガラス転移温度≧カバー３０３、３０４に含有するアロイ材のガラス転移温度とすることが望ましい。なお、弾性率についても同様のことが言え、ハウジング３０２を構成する熱可塑性樹脂の弾性率＞カバー３０３、３０４を構成する熱可塑性樹脂の弾性率としておくことが望ましい。【００５４】
また、前記カバー３０３、３０４においても、前記ハウジング３０２に比べ影響は小さいが、長期的な寸法変化により、特性変動に影響を及ぼすことがわかっている。その中でも、特に、Si素子からなる流量検出部に対向する側に配置されるカバー３０３の方がもう一方に配置するカバー３０４に比べ、影響する割合が大きい。そのため、透過率を加味しつつも、カバー３０３の結晶化度｛高分子が規則正しく配列する結晶状態と、高分子が糸玉状になったり絡まったりして存在する非晶状態とに分かれている状態において、結晶部分の割合を結晶化度と呼び、（結晶化度）＝（結晶領域部分）÷（結晶領域部分と非晶領域部分との和）と定義される。｝＞裏面側カバー３０４の結晶化度としておくことが望ましい。【００５５】
また、場合によっては、Si素子からなる流量検出部に対向する側に配置されるカバー３０３に含むアロイ材のガラス転移温度＞もう一方に配置されるカバー３０４に含むアロイ材のガラス転移温度としておいても良い。【００５６】
また、成形時及び長期的な寸法安定性を向上させる手段としては、無機物例えばガラスファイバー、ガラスフレーク、特殊形状のガラスなどを添加すると良く、２０％〜５０％程度のガラス材を添加すると良い。しかしながら、ガラス材の添加は、前記カバー３０３、３０４のレーザ透過性を悪化させるため、長期的な寸法安定性との両立を考慮すると、前記カバー材３０３、３０４に含有させるガラス材は、２０％〜３０％とすると良い。【００５７】
また、前記ハウジング材３０２には、レーザ溶着のためにカーボンブラックなど着色材を入れるため、変色、透過率、色彩について考慮する必要がないが、前記ハウジング３０２には前記カバー３０３、３０４よりも変形が少ないことが必要となる。それらのことから、前記ハウジング３０２を構成する熱可塑性樹脂のガラス材の添加割合≧カバー３０３、３０４を構成する熱可塑性樹脂のガラス材の添加割合とすることが必要となる。【００５８】
また、長期的な変形の抑制の観点で、また、結晶性の熱可塑性樹脂は、成形時の金型温度が低いほど、結晶化度が低く、透過率が高いことがわかっている。そのため、前記カバー３０３、３０４には、前記透過率や色彩の条件を満たすような低い金型温度とすると良い。一方で、結晶化度が高いほど使用環境下での寸法安定性は向上するため、前記ハウジング３０２では結晶化度が高いことが望ましい。したがって、流量センサの場合は、前記ハウジング３０２を構成する熱可塑性樹脂の結晶化度＞カバー３０３、３０４を構成する熱可塑性樹脂の結晶化度としておくことが望ましい。【００５９】
なお、流量センサの前記カバー３０３、３０４や前記ハウジング３０２を形成する結晶性樹脂には、各種添加剤、例えば安定剤（酸化防止剤、紫外線吸収剤、熱安定材）、結晶化核材、難燃剤などを添加しても良い。ただし、前記カバー３０３、３０４には、可能な限り透過率の低下に影響する材料は含有しないことが必要である。一方で、前記ハウジング３０２には、レーザ光を吸収する着色剤例えばカーボンブラックなどは含有しておくことが望ましい。また、前記カバー３０３、３０４や前記ハウジング３０２をレーザ溶着することを考えると、前記カバー３０３、３０４や前記ハウジング３０２の材料には、離型材成分を含まないことが望ましい。前記カバー３０３、３０４を構成する結晶性樹脂に加える非結晶性樹脂のアロイ材としては、ポリスチレン（ＰＳ）、アクリロニトリルスチレン（ＡＳ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合体（ＡＢＳ）、ポリメチルメタアクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、シクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）などのガラス転移温度が８０℃〜１２０℃である材料であり、前記ハウジング３０２を構成する樹脂に加えるアロイ材としては、前記カバー３０３、３０４に加えるアロイ材に加えて、よりガラス転移温度が大きいポリカーボネート（ＰＣ）、変性ポリフェニレンエーテル（ｍＰＰＥ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリサルホン（ＰＳＦ）、ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）なども該当する。ただし、前記カバー３０３、３０４に含有させる非結晶性樹脂のアロイ材は少なくとも１種類を８０℃〜１２０℃とすることが望ましいが、１種類のみならず、それに加えて、それ以外の結晶性を含むアロイ材を含有させても良い。また、前記ハウジング３０２についても同様である。【００６０】
以上の本発明では、前記カバー３０３、３０４と前記ハウジング３０２をレーザ溶着することについて詳しく述べたが、レーザ溶着だけでなく、接着剤を用いた接合や他の溶着（熱溶着、振動溶着、超音波溶着）を用いても外観での品質保証及び変色による使用環境の特定など同様の効果が得られる。【００６１】
また、本発明は、熱式流量センサ３００以外の製品の用途にも使用でき、熱可塑性樹脂全般のレーザ溶着にも採用できる。熱可塑性樹脂としては、上記に示した以外に、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロプレン（ＰＰ）、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）が挙げられる。また、アロイ材として含有する非結晶性樹脂としては、前記した材料が挙げられる。それらにガラスファイバーなどの無機物、特殊な添加剤を含んだ熱可塑性樹脂も対象となる。また、主材料として、熱可塑性樹脂のみならず、透過率が比較的高いエポキシ系やアクリル系などの熱硬化樹脂に適用しても構わない。【００６２】
以上、実施例の形態においては、分割して説明したが、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例の関係にある。
【符号の説明】
【００６３】
２４…排気
３０…被計測気体
１１０…内燃機関
１１２…エンジンシリンダ
１１４…エンジンピストン
１１６…吸入弁
１１８…排気弁
１２２…エアクリーナ
１２４…主通路
１２６…スロットルボディ
１２８…吸気マニホールド
１３２…スロットルバルブ
１４４…角度センサ
１４６…回転角度センサ
１４８…酸素センサ
１５２…燃料噴射弁
１５４…点火プラグ
１５６…アイドルエアコントロールバルブ
２００…制御装置
３００…熱式流量センサ
３０２…ハウジング
３０３…表カバー
３０４…裏カバー
３０５…外部接続部
３０６…副通路溝
３０７…レーザ溶着用のハウジング突起部
３１０…計測部
３１２…フランジ
３２０…端子接続部
３２２…保護部
３２４…突き出しピン
３２６…挿入孔
３４３…入口
３５０…入口
３５１…入口溝
３５２…出口
３５３…出口溝
３５６…突起部
３６１…外部端子内端
３８０…突起部
３８１…突起部
３８２…空洞部
３９０…レーザ溶着部
３９１…レーザ溶着部の隣接部
３９２…微細凹凸
４００…回路パッケージ
４１２…接続端子
４３６…流量検出部
４５２…温度検出部
５００…回路室
５０１…副通路
【図１】
2014174872.tif 000003
【図２】
2014174872.tif 000004
【図３】
2014174872.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年3月18日(2016.3.18)
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被計測流体を開口部より取り込んで、計測用流路を構成する副通路と、前記副通路内に配置されて前記被計測流体の流量を計測する流量検出部と、回路室内に前記副通路と隔離されて前記流量検出部を駆動する電子部品とを収納するハウジングと、
前記ハウジングに接合されて前記副通路と前記回路室を外気より密閉状態に封止する樹脂製のカバーと、を備え、自動車の内燃機関制御システムに用いられる流量センサにおいて、
前記カバーは、主材料として結晶性樹脂を含み、かつ、少なくとも１種類の非結晶性のアロイ材を含有し、
前記カバーは、ナチュラル色であり、
前記カバーの変色を利用して設置環境の履歴を評価可能であることを特徴とする流量センサ。
【請求項２】
被計測流体を開口部より取り込んで、計測用流路を構成する副通路と、前記副通路内に配置されて前記被計測流体の流量を計測する流量検出部と、回路室内に前記副通路と隔離されて前記流量検出部を駆動する電子部品とを収納するハウジングと、
前記ハウジングに接合されて前記副通路と前記回路室を外気より密閉状態に封止する樹脂製のカバーと、を備え、自動車の内燃機関制御システムに用いられる流量センサにおいて、
前記カバーは、主材料として結晶性樹脂を含み、かつ、少なくとも１種類の非結晶性のアロイ材を含有し、
前記カバーは、ナチュラル色であり、
前記カバーの樹脂材に含有する前記アロイ材のガラス転移温度は８０℃〜１２０℃であることを特徴とする流量センサ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の流量センサにおいて、
前記カバーの前記ハウジングとの接合部、および隣接部に相当する領域の樹脂材は、波長が４５０ｎｍ〜１１００ｎｍまでの光に対して平均透過率が３５％以上であることを特徴とする流量センサ。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかの請求項に記載の流量センサにおいて、
前記カバーの前記ハウジングとの接合部に相当する領域の樹脂材の色彩は、Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系において、明度Ｌ＊＜７５、および彩度Ｃ＊＜１０を満たすことを特徴とする流量センサ。
【請求項５】
請求項１、３又は４に記載の流量センサにおいて、
前記カバーの樹脂材に含有する前記アロイ材のガラス転移温度は８０℃〜１２０℃であることを特徴とする流量センサ。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかの請求項に記載の流量センサにおいて、
前記カバーには、前記アロイ材が１０％〜３０％含まれることを特徴とする流量センサ。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかの請求項に記載の流量センサにおいて、
前記ハウジングと前記カバーとの接合部は、レーザ溶着により又は接着剤を用いて接合されていることを特徴とする流量センサ。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかの請求項に記載の流量センサにおいて、
前記ハウジングとの接合部の隣接部領域の前記カバーの樹脂材の透過率が、前記ハウジングとの前記接合部領域の前記カバーの樹脂材の透過率よりも小さいことを特徴とする流量センサ。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかの請求項に記載の流量センサにおいて、
前記ハウジングとの接合部の隣接部領域の前記カバーの厚みが、前記ハウジングとの前記接合部領域の前記カバーの厚みよりも大きいことを特徴とする流量センサ。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかの請求項に記載の流量センサにおいて、
前記カバーと前記ハウジングとの前記接合部の隣接部領域において、
前記カバーと前記ハウジングとの間に隙間を形成したことを特徴とする流量センサ。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれかの請求項に記載の流量センサにおいて、
前記カバーの樹脂材料中に含まれる前記アロイ材のガラス転移温度を前記ハウジングの樹脂材料中に含まれるアロイ材のガラス転移温度以下としたことを特徴とする流量センサ。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれかの請求項に記載の流量センサにおいて、
前記カバーの樹脂材料中に含まれるガラス材の含有量を前記ハウジングの樹脂材料中に含まれるガラス材の含有量以下としたことを特徴とする流量センサ。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれかの請求項に記載の流量センサにおいて、
前記カバーの材料を構成する結晶性樹脂の結晶化度に比べ、前記ハウジングの材料を構成する結晶性樹脂の結晶化度が大きいことを特徴とする流量センサ。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれかの請求項に記載の流量センサにおいて、
前記カバーの材料の弾性率に比べ、前記ハウジングの材料の弾性率が大きいことを特徴とする流量センサ。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のいずれかの請求項に記載の流量センサにおいて、
Ｓｉ素子からなる流量検出部に対向するカバーの材料を構成する結晶性樹脂の結晶化度を、もう一方の裏面側のカバーの材料を構成する結晶性樹脂の結晶化度より大きくしたことを特徴とする流量センサ。
【請求項１６】
請求項１乃至１５のいずれかの請求項に記載の流量センサにおいて、
前記副通路を構成する前記カバーを複数有し、少なくとも複数種類の異なるアロイ材を用いていることを特徴とする流量センサ。
【請求項１７】
請求項１乃至１６のいずれかの請求項に記載の流量センサにおいて、
Ｓｉ素子からなる流量検出部に対向するカバーの材料に含有するアロイ材のガラス転移温度は、もう一方の裏面側のカバーの材料に含有するアロイ材のガラス転移温度より大きいことを特徴とする流量センサ。
【請求項１８】
樹脂製のハウジングに形成された接合部に対向させて樹脂製のカバーの内面に形成された接合部を位置決めして、前記カバーを前記ハウジング上に載置し、前記ハウジングの接合部と前記カバーの接合部が密着するように加圧して、前記カバーを通してレーザを前記接合部へ照射して前記ハウジングの接合部と前記カバーの接合部とを溶着し、前記溶着部の状態を前記カバーを通して外観検査する樹脂製構造体の製造方法において、
前記カバーを、結晶性の熱可塑性樹脂を主材料として、ガラス転移温度８０℃〜１２０℃の非結晶性樹脂のアロイ材を１０％〜３０％含有して成形したことを特徴とする樹脂製構造体の製造方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の樹脂製構造体の製造方法において、
前記ハウジングとの接合部の隣接部領域の前記カバーの厚みを、前記ハウジングとの前記接合部領域の前記カバーの厚みよりも大きくなるように成形したことを特徴とする樹脂製構造体の製造方法。
【請求項２０】
請求項１８に記載の樹脂製構造体の製造方法において、
前記ハウジングとの接合部の隣接部領域の前記カバーの樹脂材の透過率が、前記ハウジングとの前記接合部領域の前記カバーの樹脂材の透過率よりも小さくなるように成形したことを特徴とする樹脂製構造体の製造方法。
【請求項２１】
請求項１乃至１７のいずれかの請求項に記載の流量センサにおいて、
前記流量センサの放置温度と前記アロイ材のガラス転移温度との差をΔＴ、前記カバーの変色の前後の色差をΔＥとした場合に、ΔＴの値が正の値の場合のΔＥ／ΔＴは、ΔＴが負の値の場合のΔＥ／ΔＴよりも大きいことを特徴とする流量センサ。
【請求項２２】
請求項１乃至１７または請求項２１のいずれかの請求項に記載の流量センサの前記カバーが変色した場合に、前記流量センサが通常の動作温度よりも高温に長時間さらされたと判定する判定方法。
【手続補正書】
【提出日】平成28年8月10日(2016.8.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被計測流体を開口部より取り込んで、計測用流路を構成する副通路と、前記副通路内に配置されて前記被計測流体の流量を計測する流量検出部と、回路室内に前記副通路と隔離されて前記流量検出部を駆動する電子部品とを収納するハウジングと、
前記ハウジングに接合されて前記副通路と前記回路室を外気より密閉状態に封止する樹脂製のカバーと、を備え、自動車の内燃機関制御システムに用いられる流量センサにおいて、
前記カバーは、主材料として結晶性樹脂を含み、かつ、少なくとも１種類の非結晶性のアロイ材を含有し、
前記カバーは、ナチュラル色であり、
前記カバーの樹脂材に含有する前記アロイ材のガラス転移温度は８０℃〜１２０℃であることを特徴とする流量センサ。
【請求項２】
請求項１記載の流量センサにおいて、
前記カバーの前記ハウジングとの接合部、および隣接部に相当する領域の樹脂材は、波長が４５０ｎｍ〜１１００ｎｍまでの光に対して平均透過率が３５％以上であることを特徴とする流量センサ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の流量センサにおいて、
前記カバーの前記ハウジングとの接合部に相当する領域の樹脂材の色彩は、Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系において、明度Ｌ＊＜７５、および彩度Ｃ＊＜１０を満たすことを特徴とする流量センサ。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかの請求項に記載の流量センサにおいて、
前記カバーには、前記アロイ材が１０％〜３０％含まれることを特徴とする流量センサ。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかの請求項に記載の流量センサにおいて、
前記ハウジングと前記カバーとの接合部は、レーザ溶着により又は接着剤を用いて接合されていることを特徴とする流量センサ。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかの請求項に記載の流量センサにおいて、
前記ハウジングとの接合部の隣接部の前記カバーの樹脂材の透過率が、前記ハウジングとの前記接合部の前記カバーの樹脂材の透過率よりも小さいことを特徴とする流量センサ。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかの請求項に記載の流量センサにおいて、
前記ハウジングとの接合部の隣接部の前記カバーの厚みが、前記ハウジングとの前記接合部の前記カバーの厚みよりも大きいことを特徴とする流量センサ。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかの請求項に記載の流量センサにおいて、
前記カバーと前記ハウジングとの前記接合部の隣接部において、
前記カバーと前記ハウジングとの間に隙間を形成したことを特徴とする流量センサ。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかの請求項に記載の流量センサにおいて、
前記カバーの樹脂材料中に含まれる前記アロイ材のガラス転移温度を前記ハウジングの樹脂材料中に含まれるアロイ材のガラス転移温度以下としたことを特徴とする流量センサ。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかの請求項に記載の流量センサにおいて、
前記カバーの樹脂材料中に含まれるガラス材の含有量を前記ハウジングの樹脂材料中に含まれるガラス材の含有量以下としたことを特徴とする流量センサ。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれかの請求項に記載の流量センサにおいて、
前記カバーの材料を構成する結晶性樹脂の結晶化度に比べ、前記ハウジングの材料を構成する結晶性樹脂の結晶化度が大きいことを特徴とする流量センサ。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれかの請求項に記載の流量センサにおいて、
前記カバーの材料の弾性率に比べ、前記ハウジングの材料の弾性率が大きいことを特徴とする流量センサ。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれかの請求項に記載の流量センサにおいて、
Ｓｉ素子からなる流量検出部に対向するカバーの材料を構成する結晶性樹脂の結晶化度を、もう一方の裏面側のカバーの材料を構成する結晶性樹脂の結晶化度より大きくしたことを特徴とする流量センサ。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれかの請求項に記載の流量センサにおいて、
前記副通路を構成する前記カバーを複数有し、少なくとも複数種類の異なるアロイ材を用いていることを特徴とする流量センサ。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のいずれかの請求項に記載の流量センサにおいて、
Ｓｉ素子からなる流量検出部に対向するカバーの材料に含有するアロイ材のガラス転移温度は、もう一方の裏面側のカバーの材料に含有するアロイ材のガラス転移温度より大きいことを特徴とする流量センサ。
【請求項１６】
樹脂製のハウジングに形成された接合部に対向させて樹脂製のカバーの内面に形成された接合部を位置決めして、前記カバーを前記ハウジング上に載置し、前記ハウジングの接合部と前記カバーの接合部が密着するように加圧して、前記カバーを通してレーザを前記接合部へ照射して前記ハウジングの接合部と前記カバーの接合部とを溶着し、前記溶着部の状態を前記カバーを通して外観検査する樹脂製構造体の製造方法において、
前記カバーは、結晶性の熱可塑性樹脂を主材料として、ガラス転移温度８０℃〜１２０℃の非結晶性樹脂のアロイ材を１０％〜３０％含有して成形したものであり、ナチュラル色であることを特徴とする樹脂製構造体の製造方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の樹脂製構造体の製造方法において、
前記ハウジングとの接合部の隣接部の前記カバーの厚みを、前記ハウジングとの前記接合部の前記カバーの厚みよりも大きくなるように成形したことを特徴とする樹脂製構造体の製造方法。
【請求項１８】
請求項１６に記載の樹脂製構造体の製造方法において、
前記ハウジングとの接合部の隣接部の前記カバーの樹脂材の透過率が、前記ハウジングとの前記接合部の前記カバーの樹脂材の透過率よりも小さくなるように成形したことを特徴とする樹脂製構造体の製造方法。
【請求項１９】
請求項１乃至１５のいずれかの請求項に記載の流量センサにおいて、
前記流量センサの放置温度と前記アロイ材のガラス転移温度との差をΔＴ、前記カバーの変色の前後の色差をΔＥとした場合に、ΔＴの値が正の値の場合のΔＥ／ΔＴは、ΔＴが負の値の場合のΔＥ／ΔＴよりも大きいことを特徴とする流量センサ。
【請求項２０】
請求項１乃至１５または請求項１９のいずれかの請求項に記載の流量センサの前記カバーが変色した場合に、前記流量センサが通常の動作温度よりも高温に長時間さらされたと判定する判定方法。
【国際調査報告】
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