(57)【要約】  高品質・高信頼性を維持しつつ、生産性を向上して低コストな流量センサを提供する。  ハウジングと、カバーと、それらの間で封止され電子部品や配線部を内蔵する回路室と、検知対象となる流体が通過する副通路部とを備えた流量センサにおいて、  前記回路室を形成する第１の溶着部の溶着幅が、前記副通路部を形成する第２の溶着部の一部の溶着幅よりも大きいことを特徴とする流量センサ。
2014156322.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、カバーと、それらの間で封止され電子部品や配線部を内蔵する回路室と、検知対象となる流体が通過する副通路部とを備えた流量センサにおいて、
前記回路室を形成する第１の溶着部の溶着幅が、前記副通路部を形成する第２の溶着部の一部の溶着幅よりも大きいことを特徴とする流量センサ。  
【請求項２】
請求項１記載の流量センサであって、
前記第１の溶着部及び第２の溶着部の溶着幅は、それぞれ第１の溶着部と第２の溶着部の平均値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記載の流量センサであって、
前記副通路部を形成する溶着部の長さが前記回路室を形成する溶着部の長さよりも大きいことを特徴とする流量センサ。
【請求項４】
請求項１及至３のいずれか記載の流量センサであって、
前記回路室を形成する第１の溶着部には、バリが形成されていることを特徴とする流量センサ。
【請求項５】
請求項１及至４のいずれか記載の流量センサであって、
前記ハウジングは、前記カバーと接して前記回路室を形成する突起部の幅が前記副通路部を形成する突起部の幅以上であることを特徴とする流量センサ。
【請求項６】
請求項４又は５記載の流量センサであって、
前記ハウジングに形成した突起部の幅よりも入射するレーザ光のスポットサイズが小さいことを特徴とする流量センサ。
【請求項７】
請求項４及至６のいずれか記載の流量センサであって、
前記副通路部を形成する第２の溶着部には、前記カバーの凹部に収納されたバリが形成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及至７のいずれか記載の流量センサであって、
前記副通路部を形成する溶着部は、副通路部の内周側の溶着幅よりも外周側の一部の溶着幅が小さいことを特徴とする流量センサ。 
【請求項９】
請求項１及至８のいずれか記載の流量センサであって、
前記回路室を形成する第１の溶着部は、フランジ近傍の溶着幅がその他の溶着幅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及至９のいずれか記載の流量センサであって、
前記カバーは、位置決め用の挿入孔の近傍に配置されたレーザ溶着部の幅がその他の溶着部の幅より大きいことを特徴とする流量センサ。
【請求項１１】
ハウジングと、カバーと、それらの間で封止され電子部品や配線部を内蔵する回路室と、検知対象となる流体が通過する副通路部とを備えた流量センサにおいて、
前記副通路部の一部の溶着部がスポット溶着で溶着されていることを特徴とする流量センサ。 
【請求項１２】
請求項１１記載の流量センサであって、
前記副通路部を形成する溶着部は、副通路部の内周側のスポット間隔が外周側のスポット間隔より小さ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のいずれか記載の流量センサであって、
前記副通路部の近辺に前記カバーと前記ハウジングの嵌合部を有していることを特徴とする流量センサ。 
【請求項１４】
請求項１及至１３のいずれか記載の流量センサであって、
前記カバー及びハウジングは、熱可塑性樹脂にガラスファイバーを添加させたものであり、前記カバーのガラスファイバー添加割合が前記ハウジングのガラスファイバー添加割合よりも小さいことを特徴とする流量センサ。  
【請求項１５】
請求項１及至１４のいずれか記載の流量センサであって、
前記カバーの材質の結晶化度に比べ、前記ハウジングの材質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１６】
請求項１及至１５のいずれか記載の流量センサであって、
前記カバーの材質の熱可塑性樹脂の弾性率に比べ、前記ハウジングの材質の弾性率が大きいことを特徴とする流量センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流量センサ及びその製造方法に関する。また、レーザ溶着を用いたプラスチックス同士の接合構造及びその方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
熱式流量センサなどの計測機器においては、測定素子を収容するハウジングと、接着剤を用いずに、これらを覆うカバーと溶着させることが、例えば特開平１１−２５８０１９号公報に開示されている（特許文献１）。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。特開２０１０−１６２５８７号公報（特許文献３）には、電子機器や流量センサにおいて、レーザを含む熱溶着法を用いて、他の部材を固定する際に、回路基板等への熱の影響を抑制するために、断熱部が、流路保持体に設けられていることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２５８０１９号公報
【特許文献２】特開２００７−２１０１６５号公報
【特許文献３】特開２０１０−１６２５８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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、ハウジング内に設けられた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、ハウジングとカバーは封止が必要とされている。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方法としてレーザ溶着方法がある。しかしながら、上記先行技術文献に代表される従来のレーザ溶着方法では、気密性を確保するために全ての溶着箇所で均一に溶着していたため、高い生産性を確保することは困難であった。そこで本発明の目的は、高品質・高信頼性を維持しつつ、生産性を向上して低コスト化を実現し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】
【０００５】
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、ハウジングと、カバーと、それらの間で封止され電子部品や配線部を内蔵する回路室と、検知対象となる流体が通過する副通路部とを備えた流量センサにおいて、回路室を形成する第１の溶着部の溶着幅を、副通路部を形成する第２の溶着部の一部の溶着幅よりも大きくする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の採用により、封止を必要とする溶着部の品質や信頼性を確保することで流量センサとしての高い性能を確保した上で高速でレーザ溶着することが可能となり、高品質・高信頼性を有した低コストな流量センサを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の流量センサを使用した内燃機関制御システムの全体図である。
【図２（Ａ）】流量センサの外観を示す左側面図である。
【図２（Ｂ）】流量センサの外観を示す正面図である。
【図３（Ａ）】流量センサの外観を示す右側面図である。
【図３（Ｂ）】流量センサの外観を示す背面図である。
【図４（Ａ）】流量センサのハウジングの左側面図である。
【図４（Ｂ）】流量センサのハウジングの正面図である。
【図５（Ａ）】流量センサのハウジングの右側面図である。
【図５（Ｂ）】流量センサのハウジングの背面図である。
【図６】実施例１における、流量センサのハウジングの正面図である。
【図７】実施例１における、流量センサのハウジングの背面図である。
【図８（Ａ）】実施例１における、回路室の溶着部の断面図である。
【図８（Ｂ）】実施例１における、副通路部の溶着部の断面図である。
【図９（Ａ）】実施例２における、回路室の溶着部の断面図である。
【図９（Ｂ）】実施例２における、副通路部の溶着部の断面図である。
【図１０】実施例３における、流量センサのハウジングの正面図である。
【図１１】実施例３における、流量センサのハウジングの背面図である。
【図１２】実施例４における、流量センサのハウジングの正面図である。
【図１３】実施例５における、流量センサのハウジングの正面図である。
【図１４】実施例６における、流量センサのハウジングの正面図である。
【図１５】実施例６における、流量センサのハウジングの正面図である。
【図１６】実施例６における、流量センサのハウジングの正面図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【０００８】
本発明の流量センサを備えた内燃機関制御システムを図１を用いて説明する。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の動作に基づき空気が吸入され、これが本発明の熱式流量センサ３００によって計測される被計測気体３０となる。吸入された被計測流体３０はエアクリーナ１２２を通過し、主通路１２４、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。熱式流量センサ３００で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、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、図１に示すような内燃機関の吸気ポートに燃料を噴射する、いわゆる予混合方式のエンジンを用いて説明しているが本発明の熱式流量センサ３００はこれに限らず、各燃焼室に燃料を直接噴射する直接噴射方式にも使用できる。【０００９】
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。燃焼室に導かれる吸入空気量は、アクセルペダルと連動するスロットルバルブ１３２により制御される。吸入空気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の開度を制御して吸入空気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。【００１０】
エアクリーナ１２２から取り込まれ主通路１２４を流れる被計測気体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、その計測地が制御装置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、さらにエンジンピストン１１４、吸気弁１１６、排気弁１１８の位置や状態が制御装置２００に入力される。また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。【００１１】
制御装置２００は、熱式流量センサ３００の出力である吸入空気量、および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。この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と点火プラグ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。【００１２】
次に熱式流量センサ３００の外観構造について、図２及び図３を用いて説明する。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。【００１３】
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、図４、５に示されているように、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。【００１４】
次に、熱式流量センサ３００の内部構造について、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の状態を示す図４及び図５を用いて説明する。
図４（Ａ）は、流量センサのハウジングの左側面図であり、図４（Ｂ）は、正面図である。図５（Ａ）は、流量センサのハウジングの右側面図であり、図５（Ｂ）は、背面図である。
図４において、ハウジング３０２に副通路を成形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で副通路が完成する。【００１５】
図５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から裏側の副通路溝３０６内に取り込まれ、裏側の副通路溝３０６内を流れる。裏側の副通路溝３０６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。特に裏側の副通路溝３０６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が設けられていて、質量の小さい空気の一部は急傾斜部に沿って移動し、回路パッケージ４００の上流部３４２で図４（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５（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４（Ｂ）に記載の計測用流路面４３０の方を流れる。以上が熱式流量センサ３００の外観構造及び内部構造の説明である。【００１６】
次に、本発明におけるハウジングとカバーのレーザ溶着方法について説明する。レーザ溶着とは、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レーザを照射して光吸収樹脂の光透過樹脂と接している部分を溶融させ、更に光吸収樹脂から伝った熱で光透過樹脂を溶融させ接合する方法である。このような溶着原理であるため、光透過樹脂として使用するカバー３０３、３０４は、着色剤を含まずナチュラル材を用いるのが望ましい。一方、光吸収樹脂として使用するハウジング３０２の材料には、カーボンブラックを含有させて黒色化しておくことが望ましい。なお、本発明におけるハウジング３０２やカバー３０３、３０４には、高耐熱性を有する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）、ナイロン６（ＰＡ６）、ナイロン６６（ＰＡ６６）、ナイロン６Ｔ（ＰＡ６Ｔ）等を想定している。【００１７】
また、本発明の熱式流量センサ３００では、ハウジング３０２側には特に高い寸法精度や寸法安定性が要求されるため、２０−４０％程度のガラス材が添加されることが多い。しかしながら、ガラス材の添加により、レーザ透過性は悪化する傾向があるため、ハウジング３０２を構成する熱可塑性樹脂のガラスファイバー添加割合はカバー３０３、３０４を構成する熱可塑性樹脂のガラスファイバー添加割合と同等かそれ以上とすることが望ましい。【００１８】
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、透過率が高いため、ハウジング３０２を構成する熱可塑性樹脂の結晶化度はカバー３０３、３０４を構成する熱可塑性樹脂の結晶化度と同等かそれ以上としておくことが望ましい。【００１９】
また、寸法精度の観点では、ハウジング３０２の樹脂材に、ガラスファイバーの添加のみならず、非結晶性の樹脂を含有したアロイ系を用いることが望ましい。【００２０】
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ステージで物理的に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。【００２１】
次に、本発明のレーザ溶着方法について説明する。初めにハウジング３０２を所定の位置にセットし、カバー３０３、３０４をハウジング３０２上に精度良く配置する。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。その加圧状態を維持した状態で回路室の周りをレーザ溶着し、さらに、副通路を形成するようにレーザ溶着する。【００２２】
次に、本発明の実施例１におけるレーザ溶着構造を説明する。図６及び７は、本実施例の熱式流量センサ３００及びレーザ溶着構造を示す例であり、熱式流量センサ３００の正面図と背面図を示している。図８（Ａ）は、回路室の溶着部３９０の断面図、図８（Ｂ）は副通路部の溶着部３９１の断面図である。本実施例では、回路室を封止するのに使われるハウジング３０２とカバー３０３、３０４の溶着部３９０の溶着幅ＬＷ１を、副通路部を形成するハウジング３０２とカバー３０３、３０４の溶着部３９１の溶着幅ＬＷ２より大きくしたことを特徴としている。【００２３】
熱式流量センサ３００の回路室内部には、回路パッケージ４００の接続端子４１２、外部接続部３０５の外部端子内端３６１、そしてそれらの接続部である端子接続部３２０などの配線が形成されている。そのため、ショートや腐食防止を目的として、例えば腐食性ガスや水蒸気が透過しない程度に気密性を確保する必要があるため、回路室は封止されるのが一般的である。その一方で、発明者の検討によると、副通路部は例えば数１０μｍ程度の局所的なリーク部分（溶着の気泡残存部の連結部）があっても熱式流量センサ３００としての特性は低下しないことが確認された。また、熱式流量センサ３００は、精度向上のためにできるだけ多くの被計測流体を取り込む必要があり、副通路部は回路室に比べて大型化し、溶着部の長さもより長くなる。即ち、熱式流量センサ３００の製造において、溶着時間に占める割合は、副通路部の方が大きい。【００２４】
以上の検討を踏まえ、発明者は、回路室と副通路部のそれぞれで求められる溶着品質を満たしつつ、熱式流量センサ全体の生産時間（タクト）を低減する方法を更に検討した。【００２５】
具体的には、カバー３０３、３０４及びハウジング３０２に用いる樹脂をＰＢＴとし、レーザが照射されるハウジングの突起幅と、レーザを走査する速度との関係を検討した。レーザパワーを同一条件とし、ハウジング３０２に形成した突起３０７の幅を１／２にした場合の溶着品質は、突起幅を変更せずレーザの走査速度を２．５倍とした場合と同様であった。この溶着品質は、溶着部に気泡が残存しない理想的な品質である。【００２６】
これは、突起３０７の幅が小さいほど熱拡散を抑制できることが原因であるが、発明者は、ＰＢＴのような熱伝導率が０．２Ｗ/ｍＫ程度と低い材料系の組合せにおいても、幅を小さくする効果が速度向上に大きく寄与することを見出した。【００２７】
また、同様の速度向上はレーザパワーを増加させることでも実現可能であるが、ＰＢＴのような散乱が多い結晶性の材料系は透過率が比較的低いため、レーザパワーを大幅に増加させると表面での損傷が増大する。これが加圧材の損傷や製品の歩留まり悪化という新たな課題となる。更に、レーザパワーが大きくなるほど、設備としてのコストも増大する。【００２８】
そこで本発明の実施例１では、ハウジング３０２の回路室を構成する突起３０７の幅Ｗ１を、ハウジング３０２の副通路部を構成する突起３０７の幅Ｗ２よりも大きくする。また、回路室は比較的低速で溶着し、副通路部は比較的高速で溶着することにより、ハウジング３０２とカバー３０３、３０４の溶着部３９０の溶着幅ＬＷ１を、副通路部を形成するハウジング３０２とカバー３０３、３０４の溶着部３９１の溶着幅ＬＷ２より大きくする。これにより、高い気密性が要求される回路室では十分な封止を行うことができ、品質や信頼性の確保が可能である。また、回路室ほどに気密性が要求されず、かつレーザ溶着時間に占める割合が回路室よりも大きい副通路室のレーザ溶着時間を短縮することができ、製造タクトの短縮化が可能となる。なお、熱式流量センサ３００の設計上、Ｗ１やＷ２を均一にできない場合には、それぞれの平均幅を上記の関係にすればよい。一例を挙げるならば、回路室のハウジング３０２に形成する突起３０７の幅Ｗ１の平均を、１．５−２．５ｍｍとし、副通路部のハウジング３０２に形成する突起３０７の幅Ｗ２の平均を、０．５−１．５ｍｍとしておくことが望ましい。また、カバー３０３、３０４にはバリだめのために凹部３０８を設け、レーザ溶着部に相当するカバー３０３、３０４の厚みは、透過率や樹脂の流動特性を考慮して、０．８−１．０ｍｍとしておくことが望ましい。なお、品質や特性の観点から、溶着幅ＬＷ１と突起３０７の幅Ｗ１、溶着幅ＬＷ２と突起３０７の幅Ｗ２とは、一致していなくても良い。特に、後述するバリなどを考慮すると溶着幅ＬＷ２は突起３０７の幅Ｗ２よりも小さくても良い。【００２９】
また、本発明の熱式流量センサ３００では、回路室と副通路部に共通部分を有しているが、この共通部分は回路室の一部を構成しているために高い気密性が要求されるため、回路室と同等の条件とすることが望ましい。
【実施例２】
【００３０】
図９を用いて本発明の実施例２を説明する。図９（Ａ）は、回路室の溶着部３９０の断面図、図９（Ｂ）は副通路部の溶着部３９１の断面図である。本実施例では、溶着長さの短い回路室は低速で溶着し、かつ溶着長さの長い副通路部は高速で溶着することにより、回路室を構成する兆着部にバリを形成し、このバリを含んだ回路室の平均の溶着幅ＬＷ１を副通路部の平均の溶着幅ＬＷ２より大きくしている。溶着時に発生するバリは溶着強度の向上、応力緩和による信頼性向上の効果がある。これにより、回路室の信頼性を確保しつつ、高い生産性の確保も可能である。【００３１】
副通路部と回路室の共通部分では、要求される気密性が回路室と同等であるため、回路室と同様の条件でレーザ溶着した方がよい。また、カバー３０３、３０４の凹部３０８からはみだしたバリは副通路部に悪影響を及ぼすため、カバー３０３、３０４の凹部３０８の内部に必ずバリを収納できるような凹部３０８の深さに設定し、レーザの走査速度も精密に調整することが必須である。共通部分だけはバリが発生しないようにしても良いし、レーザ光を回路室側に寄せることにより、バリを回路室内部の方にのみに形成しても良い。
【実施例３】
【００３２】
図１０，１１を用いて本発明の実施例３を説明する。図１０は本実施例における熱式流量センサのハウジングの正面図であり、図１１は本実施例における熱式流量センサのハウジングの背面図である。多くの熱式流量センサ３００において、副通路部の内周側の流速分布の方が外周側の流速分布よりも速いため、溶着部の欠損による特性低下は、内周側の方が外周側よりも大きくなる。よって、回路室の溶着部３９０の溶着幅（ＬＷ１）と、副通路部のセンサ素子近辺を含む内周側の溶着部３９２の溶着幅（ＬＷ２a）と、副通路部の外周側の溶着部３９３の溶着幅（ＬＷ２ｂ）との関係において、
ＬＷ１＞ＬＷ２a＞ＬＷ２ｂ
とすることで、生産性を確保した上で、副通路部の特性低下を抑止することが可能となる。【００３３】
なお、ハウジング３０２の回路室を構成する溶着の幅（Ｗ１）、副通路部のセンサ素子近辺を含む内周側のハウジング３０２に形成する突起３０７の幅（Ｗ２a）、副通路部の外周側のハウジング３０２に形成する突起３０７の溶着幅（Ｗ２ｂ）の関係において、
Ｗ１≧Ｗ２a≧Ｗ２ｂ
としておき、実施例２と同様に、バリを含めて上記溶着幅の関係を満たせばよい。
【実施例４】
【００３４】
図１２を用いて本発明の実施例４を説明する。図１２は、本実施例における熱式流量センサのハウジングの正面図であり、回路室の溶着部３９０のフランジ３１２側の溶着幅ＬＷ１cのみを、回路室のその他の溶着部３９０の溶着幅ＬＷ１よりも大きくしたことを特徴としている。【００３５】
通常、レーザ溶着を行う場合には加圧材を用いて加圧するが、５０μｍ程度の隙間であれば、レーザ照射によるハウジング３０２の溶融及び熱膨張により隙間を埋めることができる。しかし、カバー３０３、３０４の変形がハウジング３０２の形状に追従しない場合や加圧材自体が傾いている場合は、カバー３０３、３０４とハウジング３０２は一部分のみで接触し、その他の部分では隙間ができた状態となってしまうことがある。特に、ハウジング３０２の長手方向の端部分に隙間が生じる可能性が高い。従来、ハウジング３０２の副通路部の外周部で接触した場合は回路室のフランジ３１２側に大きな隙間ができることがあった。そこで、回路室の溶着部のフランジ３１２側の溶着幅ＬＷ１ｃのみをその他の部分の溶着幅ＬＷ１よりも大きくしておくことにより、回路室のフランジ３１２側の溶着部が一部剥がれた場合でも、剥離の影響を低減することが可能となる。また、溶着部の幅ＬＷ１ｃを広くしておくことにより、応力集中の影響を低減することも可能となる。【００３６】
また、高さの高いフランジがあることにより、加圧状態も安定しないという課題があったが、このような構成を採用することにより信頼性を向上できる。
【実施例５】
【００３７】
図１３を用いて本発明の実施例５を説明する。図１３は本実施例における熱式流量センサのハウジングの正面図である。本実施例において、カバー３０３、３０４には、ハウジング３０２との位置合わせに使用する挿入孔３２８を２箇所に形成しているが、孔であるがゆえその位置の近辺は機械特性の低いウエルドができてしまう。ウエルドは樹脂の合流部分であるためゲート位置に依存するが、例えば、ハウジング３０２の長手方向の通路側外周部の一部にゲートを設けた場合、ウエルドの影響がレーザ溶着部まで及ぼすことが判明した。そのため、カバーに形成した位置決め用の挿入孔３２６はレーザ溶着する近辺に配置することを避けるべきであるが、設計上や特性の観点からそれが困難な場合は、溶着部３９１において、ウエルドに相当する部分の溶着幅ＬＷ２cをその他の部分の溶着幅ＬＷ２より大きくする。【００３８】
なお、以上で示した熱式流量センサ３００の構造において、成形精度の関係上、カバー３０３、３０４とハウジング３０２の隙間が大きくなりすぎる場合は、副通路部であれば一部溶着しない部分があっても良い。その理由として、溶着状態が悪い場合は、熱式流量センサ３００の使用中に剥離が増大し、いずれ特性自体が大幅に悪化するが、最初から溶着しない場合、熱式流量センサ３００の回路調整の範囲内であれば、その方が剥離の影響もなく、特性ばらつきが小さくできる場合もあるためである。
【実施例６】
【００３９】
図１４を用いて本発明の実施例６を説明する。図１４は、本実施例における熱式流量センサのハウジングの正面図であり、副通路部に相当する溶着部を複数のスポット溶着部３９４で形成したことを特徴としている。レーザ溶着部を形成した場合、溶着部近辺の溶着していない部分に生じる隙間は数１０μｍ程度に留まるため、その隙間を許容できる場合には、副通路部のみ複数のスポット溶着部３９４を形成することで生産性をより向上させることができる。スポット溶着部３９４を形成するために、レーザ自身をパルスとしても良いし、レーザのＯＮ/ＯＦＦを制御しても良い。パルス駆動を採用すればピークパワーを抑制できるという利点がある。これにより、回路部と比べて長い溶着部を有する副通路部の溶着量を低減でき、パワー自体も下げられるため、レーザ光源の寿命を長くすることでコスト低減が可能となる。なお、本構造を含む多くの熱式流量センサ３００において、副通路部の内周側の方が副通路部の外周側よりも隙間の与える特性変化の影響が大きい。そのため、副通路部のスポット溶着部３９３の間隔を外周側よりも内周側を小さくしておくことが望ましい。センサ素子近辺を含む内周側の隙間により特性が悪化してしまう場合は、図１５のように、副通路部の内周側及び素子近辺の溶着部３９２をラインで形成し、副通路部の外周側のみスポット溶着部３９４とすれば良い。なお、このライン部分は、スポットの連続体で形成しても良い。ばらつきが少なく、数１０μｍ程度の隙間が許容でき、かつカバー３０３、３０４とハウジングの３０２の成形精度が良い場合に限り、図１６のように、一部、スナップフィットなどの嵌合接合部３９５とすることにより、よりスポット溶着部３９４を減らすことできる。これにより生産性が更に向上する。なお、嵌合接合部３９５は、比較的特性に悪影響を及ぼさない外周部に設けておくと良い。また、成形精度が非常に良い場合のみ複数箇所あっても良い。【００４０】
なお、これらの発明において、これまで表カバー３０３側からの図を用いて多くを説明してきたが、裏カバー３０４側についても同様の構成となる。【００４１】
なお、本発明は、熱式流量センサ以外も課題が類似している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。熱可塑性樹脂の非結晶性樹脂としては、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）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、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）、ポリサルホン（ＰＳＦ）、ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリ塩化ビニルデン（ＰＶＤＣ）が挙げられる。結晶性樹脂としては、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。それらのアロイ材、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。一般的には、成形性や透明性は非結晶性樹脂が優れているのに対し、結晶性樹脂は耐熱性や耐薬品性に優れている。また、熱可塑性樹脂のみならず、エポキシ系などの熱硬化樹脂に適用しても構わない。
【符号の説明】
【００４２】
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…レーザ溶着用の突起部
３０８…接合面の凹部
３１０…計測部
３１２…フランジ
３１５…熱絶縁部
３１７…上流側突起
３１８…下流側突起
３２０…端子接続部
３２２…保護部
３２４…突き出しピン
３２６…挿入孔
３２８…位置合わせ部
３４１…下流部
３４２…上流部
３４３…入口
３５０…入口
３５１…入口溝
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
３８６…表側流路
３８７…裏側流路
３９０…レーザ溶着部
４００…回路パッケージ
４１２…接続端子
４３０…計測用流路面
４３１…計測用流路面裏面
４３６…熱伝達面露出部
４３８…開口
４５２…温度検出部
５００…ゲートカット部
５０１…レーザ照射面の凹部
５０２…レーザ照射面の第二の凹部
５５０…レーザ光
６０２…流量検出部
【図１】
2014156322.tif 000003
【図２（Ａ）】
2014156322.tif 000004
【図２（Ｂ）】
2014156322.tif 000005
【図３（Ａ）】
2014156322.tif 000006
【図３（Ｂ）】
2014156322.tif 000007
【図４（Ａ）】
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【図４（Ｂ）】
2014156322.tif 000009
【図５（Ａ）】
2014156322.tif 000010
【図５（Ｂ）】
2014156322.tif 000011
【図６】
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【図７】
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【図８（Ａ）】
2014156322.tif 000014
【図８（Ｂ）】
2014156322.tif 000015
【図９（Ａ）】
2014156322.tif 000016
【図９（Ｂ）】
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【図１０】
2014156322.tif 000018
【図１１】
2014156322.tif 000019
【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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【手続補正書】
【提出日】平成28年9月12日(2016.9.12)
【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】
ハウジングと、カバーと、それらの間で封止され電子部品や配線部を内蔵する回路室と、検知対象となる流体が通過する副通路部とを備えた流量センサにおいて、
前記回路室を形成する第１の溶着部と、
前記第１の溶着部の溶着長さより長く、かつ、前記第１の溶着部の溶着幅より小さい、前記副通路部を形成する第２の溶着部と、
を備え、
前記第１の溶着部と前記第２の溶着部は、重なって共通する共通部を有し、
前記共通部の溶着幅は、前記第１の溶着部の溶着幅であることを特徴とする流量センサ。  
【請求項２】
請求項１記載の流量センサであって、
前記第１の溶着部及び第２の溶着部の溶着幅は、それぞれ第１の溶着部と第２の溶着部の平均値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記載の流量センサであって、
前記共通部は、前記回路室と前記副通路部とを分離する隔壁に設けられていることを特徴とする流量センサ。
【請求項４】
請求項１及至３のいずれか記載の流量センサであって、
前記回路室を形成する第１の溶着部には、バリが形成されていることを特徴とする流量センサ。
【請求項５】
請求項１及至４のいずれか記載の流量センサであって、
前記ハウジングは、前記カバーと接して前記回路室を形成する突起部の幅が前記副通路部を形成する突起部の幅以上であることを特徴とする流量センサ。
【請求項６】
請求項４又は５記載の流量センサであって、
前記ハウジングに形成した突起部の幅よりも入射するレーザ光のスポットサイズが小さいことを特徴とする流量センサ。
【請求項７】
請求項４及至６のいずれか記載の流量センサであって、
前記副通路部を形成する第２の溶着部には、前記カバーの凹部に収納されたバリが形成され、前記共通部においては、前記回路室側にのみバリが形成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及至７のいずれか記載の流量センサであって、
前記副通路部を形成する溶着部は、副通路部の内周側の溶着幅よりも外周側の一部の溶着幅が小さいことを特徴とする流量センサ。 
【請求項９】
請求項１及至８のいずれか記載の流量センサであって、
前記回路室を形成する第１の溶着部は、フランジ近傍の溶着幅がその他の溶着幅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及至９のいずれか記載の流量センサであって、
前記カバーは、位置決め用の挿入孔の近傍に配置されたレーザ溶着部の幅がその他の溶着部の幅より大きいことを特徴とする流量センサ。
【請求項１１】
請求項１乃至１０記載の流量センサであって、
前記副通路部の一部の溶着部がスポット溶着で溶着されていることを特徴とする流量センサ。 
【請求項１２】
請求項１１記載の流量センサであって、
前記副通路部を形成する溶着部は、副通路部の内周側のスポット間隔が外周側のスポット間隔より小さ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のいずれか記載の流量センサであって、
前記副通路部の近辺に前記カバーと前記ハウジングの嵌合部を有していることを特徴とする流量センサ。 
【請求項１４】
請求項１及至１３のいずれか記載の流量センサであって、
前記カバー及びハウジングは、熱可塑性樹脂にガラスファイバーを添加させたものであり、前記カバーのガラスファイバー添加割合が前記ハウジングのガラスファイバー添加割合よりも小さいことを特徴とする流量センサ。  
【請求項１５】
請求項１及至１４のいずれか記載の流量センサであって、
前記カバーの材質の結晶化度に比べ、前記ハウジングの材質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１６】
請求項１及至１５のいずれか記載の流量センサであって、
前記カバーの材質の熱可塑性樹脂の弾性率に比べ、前記ハウジングの材質の弾性率が大きいことを特徴とする流量センサ。
【国際調査報告】
2014156322.tif 000025
2014156322.tif 000026
2014156322.tif 000027
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