(57)【要約】  流量センサのカバーとハウジングのレーザ溶着における接合性の安定性向上及び外観検査を可能とする溶着構造を提供する。  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、センサ対象となる流体が通過する通路部とを備えた流量センサにおいて、少なくとも前記カバーのゲート部付近のレーザ光を透過する一部の厚みが、レーザ光を透過する他の部分よりも薄いことを特徴とする。
2014156323.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、
前記カバーのゲート部付近のうち、レーザー光により前記ハウジングとレーザ溶着された部分の一部の厚みが、他の部分の厚みよりも薄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、
前記カバーのレーザ溶着された部分のレーザー透過率が、可視光のいずれかの波長において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２記載の流量センサであって、
前記カバーのレーザ溶着されていない部分のレーザー透過率が、可視光のいずれかの波長において２０％以下であ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、
前記カバーは、レーザーが入射する側に凹部を備え、レーザ溶着された部分の前記凹部底面部の幅は、前記レーザ光のスポット径及びハウジングの突起幅よりも大きい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、
前記カバーは、溶着面側に凹部を備え、前記凹部底面部の幅は、レーザ光のスポット径及びハウジングの突起幅よりも大きいことを特徴とする流量センサ。
【請求項６】
請求項１及至５のいずれか記載の流量センサであって、
少なくとも前記ゲート付近のレーザ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７】
請求項６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大きいことを特徴とする流量センサ。
【請求項８】
請求項６又は７記載の流量センサであって、
少なくとも副通路部に形成した前記レーザ溶着部のバリは、カバーの凹部内に収納されている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、
前記カバーのゲート部付近のレーザ溶着部の溶着幅が、その他のレーザ溶着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、
前記凹部の端に傾斜を設けたことを特徴とする流量センサ。
【請求項１１】
請求項１及至１０のいずれか記載の流量センサであって、
前記カバーを形成するためのゲート構造をピンゲートとし、前記カバーのゲート位置を回路室中央付近に設けたことを特徴とする流量センサ。
【請求項１２】
請求項１及至１０のいずれか記載の流量センサであって、
前記カバーを形成するためのゲート構造をピンゲートとし、前記カバーのゲート位置を副通路部の外周側近傍に設けたことを特徴とする流量センサ。
【請求項１３】
請求項１及至１０のいずれか記載の流量センサであって、
前記カバーを形成するためのゲート構造をサイドゲートとし、前記カバーのゲート位置を副通路部の外周側に設けたことを特徴とする流量センサ。
【請求項１４】
請求項１及至１０のいずれか記載の流量センサであって、
前記カバーを形成するためのゲート構造をサイドゲートとし、前記カバーのゲート位置をフランジ側に設けた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、
前記レーザ溶着部に相当するカバーの透過率に応じて、厚みが異なる部分が複数箇所ある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、
前記カバー材のガラスファイバーの添加の割合が、前記ハウジング材のガラスファイバーの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１７】
請求項１及至１６のいずれか記載の流量センサであって、
前記カバー材の結晶化度が前記ハウジング材の結晶化度より小さいことを特徴とする流量センサ。
【請求項１８】
請求項１及至１７のいずれか記載の流量センサであって、
前記カバーのゲート付近の弾性率は、前記カバーのその他の部分の弾性率よりも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】
特許文献１（特開２００２−６７１６５号公報）には、熱式流量計などの計測機器において、測定素子を収容するハウジングと、これらを覆うカバーとをレーザ溶着する方法として、透過樹脂側のレーザ照射部に凹部を設けて、透過距離を短くし、効率的に溶着する方法が開示されている。また、特許文献２（特開２００９−０５６７２２号公報）には、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、溶着部を膨出させた状態で、溶着を判別する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−６７１６５号公報
【特許文献２】特開２００９−０５６７２２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。しかし発明者の検討によると、従来のレーザ溶着方法でＰＢＴ樹脂製カバーを成形すると、ゲート付近の透過率が他の部分の透過率の半分以下と低いため、レーザパワーの調整や速度抑制が必要となり、制御が複雑化し安定した溶着が困難になること、またゲート付近では透過率が低いために画像による溶着の外観検査ができないことが課題として判明した。特許文献１は、透過距離を短くすることが記載されているが、この方法ではレーザ照射部が凹状態となっており、ＰＢＴのような散乱が多い結晶性樹脂を使用すると散乱の影響が大きくなること、レーザの入熱分布も不安定になることから、特にレーザスポットの端部分において溶着状態が不安定になるという課題が生じることもわかった。【０００５】
特許文献２を示された検査方法では、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って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るという課題が生じる。【０００６】
そこで、本発明の目的は、これらの新たな課題を生じることなく、流量センサを高品質化・高信頼化しつつ、生産性を向上して低コスト化を実現した、カバーとハウジングのレーザ溶着構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、センサ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、少なくとも前記カバーのゲート部付近のレーザ光を透過する一部の厚みが、レーザ光を透過する他の部分の厚みよりも薄いこと」を特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の採用により、高品質で信頼性が高く、低コストな流量センサを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【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（Ａ）】実施例１における、レーザ走査方向に垂直な方向から示した溶着部の断面図である。
【図６（Ｂ）】実施例１における、レーザ走査方向に沿った方向から示した溶着部の断面図である。
【図７】実施例２における、レーザ走査方向に垂直な方向から示した溶着部の断面図である。
【図８】実施例３及び４における、流量センサのハウジングの正面図である。
【図９】実施例３における、凹部５０１をレーザ走査方向に垂直な方向から示した断面図である。
【図１０】実施例３における、凹部５０１をレーザ走査方向に垂直な方向から示した断面図である。
【図１１】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１２】実施例５における、カバーとハウジングをレーザ溶着した溶着部の断面図であり、レーザ走査方向に沿った方向から示した図である。
【図１３】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１４】実施例７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８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９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】
【００１０】
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。【００１１】
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。【００１２】
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。【００１３】
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。【００１４】
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。【００１５】
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。【００１６】
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。【００１７】
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。【００１８】
次に、図２〜７を用いて、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。【００１９】
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。【００２０】
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。【００２１】
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。【００２２】
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。【００２３】
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。【００２４】
ここで従来のレーザ溶着では、ゲート付近の透過率がその他の部分に比べ半分以下となるために、レーザパワーの調整や速度の減速が必要で、制御が複雑になり安定した溶着も困難であった。さらに、ゲート付近では透過率が低いために、溶着後の検査において外観で溶着状態を判断できなかった。【００２５】
成形品の透過率を向上させる手段としては、透過率の高い材料系を使用すること、厚みを薄くすること、金型温度を低くすることが考えられる。このうち、透過率の高い材料を使用するという観点に関し、発明者の検討によると、熱式流量センサ３００のカバー３０３、３０４の材料はＰＢＴなど結晶性樹脂を使用することが多く、また、ガラスファイバーなど透過率を低減させる材料も含有しているため、材料自体で透過率を高くすることは困難であった。【００２６】
また、カバー３０３、３０４の厚みを一定としたままで厚みを薄くするという観点に関し、発明者の検討によると、ＰＢＴ樹脂の溶融粘度や流動特性を考慮して成形条件を適正化した結果、ゲート部以外の透過率は改善効果が確認されたがゲート部については依然として低い状態のままであった。【００２７】
また、ＰＢＴ樹脂で金型温度を低下させるという観点に関し、発明者の検討によると、４０℃まで低下させた場合であっても溶融樹脂が流れてくるゲート部付近では透過率の向上効果が小さいことが判明した。このように、これらの方法ではゲート部付近の透過率向上については効果が小さかった。【００２８】
そこで発明者の更なる検討の結果、ゲート付近では樹脂の温度が高いため結晶化度が高く透過率は低くなるが、樹脂温度が高いことにより、厚さが薄い部分でも樹脂の十分な流動性を確保でき、細部まで充填することが可能であることが判明した。また、結晶化度が高いことにより、厚みが若干薄くても、基本的には、強度自体に問題が起こらないことがわかった。そのため、カバー材料としてＰＢＴ樹脂を用いた場合、ゲート付近のみであれば凹部の厚みを０．５ｍｍ程度と薄くしても成形可能であり、ゲート付近の厚みを他の部分の厚みよりも薄くすることにより、強度を確保した上で透過率のばらつきを大幅に低減することができることがわかった。【００２９】
そこで本発明では、図２（Ｂ）及び図３（Ｂ）において、それぞれカバー３０３、３０４のゲート付近には凹部５０１を設けて、カバー３０３、３０４の厚みを他の部分よりも薄くした流量センサを提案する。この実施例について、図６を用いて説明する。【００３０】
図６は、表カバー３０３の凹部５０１のレーザ溶着部３９０の断面図を示しており、図６(Ａ)は、溶着ラインに対して垂直方向、図６（Ｂ）はレーザ溶着ラインに沿った方向を示している。【００３１】
図６（Ａ）では表カバー３０３に凹部５０１を設けることで、この部分のレーザ溶着の安定性を向上させ、外観検査を可能とすることができる。レーザ溶着による検査方法としては、放射温度による計測、光干渉を用いた計測、外観で検査する方式などあるが、短タクトで直接的に溶着状態の良否を判定できる方法としては外観検査が最も有効な方法である。【００３２】
なお、一般的なレーザ溶着では赤外域の波長を用いることが多く、この場合は透過率を２０％以上とすることで良好な溶着部３９０を形成することができる。また、溶着部３９０の状態を外観で把握するためには、必要領域が可視光であり、かつレーザ溶着に必要な透過率よりも大幅に大きい透過率が必要となる。特に、ＣＣＤを用いた外観検査の場合、必要な波長領域は４５０ｎｍ〜７５０ｎｍであることが多く、透過率３０％とした場合、２０％ほどが検出不可能又は大きなボイドを検出できなかった。一方、透過率３５％以上とした場合では、検出の確率は１００％であり、かつ大きなボイドも観察できた。【００３３】
また、カバー３０３、３０４のゲート部以外の溶着部３９０に相当する部分の透過率も高くした場合、溶着部３９０とカバー３０３、３０４を通したハウジング３０２の濃淡がつきにくく、画像検査しにくいという場合もあった。そのような場合は、溶着部３９０近辺の溶着しない部分のカバー３０３、３０４の透過率を溶着部３９０の外観観察が完全に不可能となる２０％以下になるような厚みとすることで、溶着部３９０の画像検査が容易になった。つまり、溶着部３９０のカバー３０３、３０４の透過率と溶着部３９０以外の部分との透過率差を１５％以上となるようにカバー３０３、３０４の厚みの比率を設定することで、画像による良好な外観検査が可能となる。なお、レーザ溶着では、レーザ光源の波長のみの透過率を考慮すれば良いが、外観検査では、ＣＣＤなどの感度に依存するため、赤外域の波長域だけではなく、可視光での透過率が高いことが望ましい。【００３４】
また、図６、図７で示したレーザ照射側のカバー３０３、３０４に設けた凹部５０１は、安定な溶着を実現するために、ハウジング３０２に形成した突起３０７よりも大きくしておく必要がある。なお、ハウジング３０２に形成した突起３０７は溶着部３９０の全箇所に設けておくことが望ましい。
【実施例２】
【００３５】
図７を用いて本発明の実施例２を説明する。本実施例では、表カバー３０３のレーザ照射面に凹部５０１を設けただけでなく、表カバー３０３のハウジング３０２との接合面側にも凹部３０８を設ける。【００３６】
その場合においても、表カバー３０３の接合面に設けた凹部３０８は溶着部３９０の全箇所に設けておくことが望ましい。【００３７】
ゲート構造を製品の側面につけるサイドゲートとした場合、表カバー３０３の平面度を高くするためには、表カバー３０３の長手方向にいずれかの場所にゲート位置を設けた方が良い。そのため通路側ではなく、フランジ３１２に近い回路室側にゲートを配置してもよい。その場合は、図８のように、回路室側の表カバー３０３に凹部分５０１を設けておけば良い。
【実施例３】
【００３８】
図９を用いて本発明の実施例３を説明する。本実施例は溶着部３９０にバリを設けたものであり、図９は溶着ラインに対して垂直方向の断面図を示している。表カバー３０３のレーザ照射部に凹部５０１を設けたゲート付近では、結晶化度も高くなっているため、強度はその他の溶着部よりも高いが、表カバー３０３の厚みはその他の溶着部３９０よりも薄くなっているため、厚みを半分以下とした場合には、強度的に問題になることがある。本実施例のように溶着部３９０にバリを設けておくことで、応力緩和機能と強度向上を同時に実現することができる。
【実施例４】
【００３９】
図１０を用いて本発明の実施例１０を説明する。実施例３において大きなバリが通路部にまで及ぶと、熱式流量センサ３００の特性ばらつきを増大させてしまう。そのため、本実施例では図１０ように、表カバー３０３のハウジング３０２との接合面側に設けた凹部３０８を設けてこの内側にバリを収納させる。なお、本実施例におけるバリは、レーザ照射面の凹部５０１を形成した部分以外のレーザ溶着部３９０にあっても良いし、更には全部分にあっても良い。  
ハウジングに形成した突起３０７よりもレーザ光５５０のスポットサイズを大きくすることで、本実施例のバリを形成することができる。図１１のように、表カバー３０３の凹部５０１に対応する部分のみレーザ溶着部３９０の幅を大きくしておくことにより強度を向上させることができる。
【実施例５】
【００４０】
図１２を用いて本発明の実施例５を説明する。図１２は、表カバー３０３の凹部５０１のレーザ溶着部３９０のレーザ溶着ラインに沿った方向の断面図である。表カバー３０３のレーザ照射部の一部に凹部５０１を設けた場合、凹部５０１部分とそれ以外のレーザ照射部分とでは、透過率が大きく異なる。また、レーザ照射される部分は可能な限り研磨した鏡面を使用する必要があるが、表カバー３０３の凹部５０１とそれ以外の厚い部分との境界付近を鏡面にすることは難しく、レーザ溶着の際にも散乱が大きくなってしまう。そのため、図１２のように、レーザ溶着ラインに沿った方向の凹部５０１とそれ以外との境界を傾斜部とすることにより、透過率差を徐々に変化させることができる。本実施例によれば、レーザ照射面を鏡面とすることができ、画像検査に対しても透過率差の発生の影響を小さくできる。傾斜角度は１５°以下であることが望ましい。なお、レーザ照射方法にガルバノミラーを用いる場合は、表カバー３０３の凹部５０１がレーザ光を散乱させないように、照射方向側にも凹部５０１の傾斜を設けた。
【実施例６】
【００４１】
図１３を用いて実施例６を説明する。図１３は流量センサ３００のハウジングの正面図である。実施例１〜５ではゲート構造をサイドゲートとしていたが、サイドゲートではゲートカットの仕上げ作業が必要となるためコストが余分にかかる。そこで本実施例ではゲート構造を製品の天面に配置したピンゲートとすることでコストを削減できる。しかし、ゲート構造をピンゲートにした場合、溶融樹脂は放射状に広がるため、透過率が低くなる領域がサイドゲートにした時よりも大きくなる傾向がある。サイドゲートの場合は、ゲート位置から５ｍｍであるのに対し、ピンゲートでは、ゲート位置から７〜９ｍｍである。この点を考慮し、本実施例では、図１３に示すようにゲート位置を比較的形状が等方的な回路室の中央部に設けておき、回路室の溶着部３９０に相当する全部分に表カバー３０３の凹部５０１の厚みの薄い領域を設けておけば良い。なお、ピンゲート構造とした場合、自動でゲートカットされるが、ゲートカット残りが発生する。そのため、ゲートカットも考慮して、ゲート位置の厚みを薄くするなどしておくことが望ましい。
【実施例７】
【００４２】
図１４を用いて実施例７を説明する。図１４は流量センサ３００のハウジングの正面図である。表カバー３０３の絞り部のように、厚みが急激に厚くなる部分では成形時の樹脂の流れが悪くなるため、厚みが急激に厚くなる回路室と通路部の共通部分では他の回路室の部分よりも透過率が悪くなる傾向があった。そこで、本実施例では表カバー３０３の回路室と通路部の共通部に第２の凹部５０２を設け、凹部５０２の平坦部の厚みを、その部分以外の回路室側の表カバー３０３に形成した凹部５０１の厚みより薄くした。
【実施例８】
【００４３】
図１５を用いて実施例８を説明する。図１５は流量センサ３００のハウジングの正面図である。回路室の中央部にゲート位置を配置した場合、ゲート位置と溶着部は距離を離すことができるため、回路室の全部分に設けなくても良い場合がある。そのような場合は、図１５のように、回路室と通路部の共通部分のみ表カバー３０３のレーザ照射面に凹部５０１を設けておいても良い。
【実施例９】
【００４４】
図１６を用いて実施例９を説明する。図１６は流量センサ３００のハウジングの正面図である。図１６では、ピンゲートの位置を通路部に設けている。ゲート位置をサイドゲートとした場合、比較的溶着部から距離を離せる位置として、熱式流量センサ３００の入口や出口の部分にゲート位置を配置することもできたが、ゲートカット部５００の形状のばらつきにより、特性自体にばらつきが生じることがあった。しかしながら、ゲート位置をピンゲートとした場合は、ゲートカット部５００は表カバー３０３の厚み方向のみであり、空気が流れる部分とは関係ない位置に配置できる。したがって、その場合は、ゲート位置を通路側の外周側に配置すると良い。その理由としては、可能な限り長手方向に樹脂を流動させた方が、表カバー３０３の寸法精度が良くなるためである。【００４５】
以上のように、いずれの構造においても、ゲート位置をピンゲートとした場合は、表カバー３０３に形成した凹部５０１の厚みの薄い平坦部を設ける領域が増加する傾向にあるため、溶着部にバリを設けることや溶着面積を増加させることを併用すると良い。また、本構造では、いずれもレーザ溶着部３９０はラインで形成しているが、副通路部に関しては、必ずしも全部分溶着されていなくても良い場合がある。そのような場合は、カバー３０３、３０４に形成した凹部５０１は、その一部溶着されている部分にのみ存在すれば良い。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。また、ゲート位置は１箇所のみについて記載してきたが、ゲートが複数あっても良く、その場合は、カバー３０３、３０４に形成した凹部５０１は、ゲートの数に対応することが望ましい。【００４６】
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】
【００４７】
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】
2014156323.tif 000003
【図２（Ａ）】
2014156323.tif 000004
【図２（Ｂ）】
2014156323.tif 000005
【図３（Ａ）】
2014156323.tif 000006
【図３（Ｂ）】
2014156323.tif 000007
【図４（Ａ）】
2014156323.tif 000008
【図４（Ｂ）】
2014156323.tif 000009
【図５（Ａ）】
2014156323.tif 000010
【図５（Ｂ）】
2014156323.tif 000011
【図６（Ａ）】
2014156323.tif 000012
【図６（Ｂ）】
2014156323.tif 000013
【図７】
2014156323.tif 000014
【図８】
2014156323.tif 000015
【図９】
2014156323.tif 000016
【図１０】
2014156323.tif 000017
【図１１】
2014156323.tif 000018
【図１２】
2014156323.tif 000019
【図１３】
2014156323.tif 000020
【図１４】
2014156323.tif 000021
【図１５】
2014156323.tif 000022
【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、
ゲートカット部と、
前記回路室および前記副通路部を形成するレーザ溶着部を備え、
前記ゲートカット部付近の前記溶着部上の前記カバーの一部の厚みは、他の前記カバーの厚みより薄く、
前記他の前記カバーの厚みより薄い前記カバーの一部の幅は、前記溶着部の幅より広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、
前記カバーのレーザ溶着された部分のレーザー透過率が、可視光のいずれかの波長において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２記載の流量センサであって、
前記カバーのレーザ溶着されていない部分のレーザー透過率が、可視光のいずれかの波長において２０％以下であ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、
前記カバーは、レーザーが入射する側に凹部を備え、レーザ溶着された部分の前記凹部底面部の幅は、前記レーザ光のスポット径及びハウジングの突起幅よりも大きい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、
前記カバーは、溶着面側に凹部を備え、前記凹部底面部の幅は、レーザ光のスポット径及びハウジングの突起幅よりも大きいことを特徴とする流量センサ。
【請求項６】
請求項１及至５のいずれか記載の流量センサであって、
少なくとも前記ゲートカット部付近の前記レーザ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７】
請求項６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大きいことを特徴とする流量センサ。
【請求項８】
請求項６又は７記載の流量センサであって、
少なくとも副通路部に形成した前記レーザ溶着部のバリは、カバーの凹部内に収納されている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、
前記カバーのゲートカット部付近のレーザ溶着部の溶着幅が、その他のレーザ溶着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、
前記凹部の端に傾斜を設けたことを特徴とする流量センサ。
【請求項１１】
請求項１及至１０のいずれか記載の流量センサであって、
前記カバーを形成するためのゲート構造をピンゲートとし、前記カバーのゲートカット部の位置を回路室中央付近に設けたことを特徴とする流量センサ。
【請求項１２】
請求項１及至１０のいずれか記載の流量センサであって、
前記カバーを形成するためのゲート構造をピンゲートとし、前記カバーのゲートカット部の位置を副通路部の外周側近傍に設けたことを特徴とする流量センサ。
【請求項１３】
請求項１及至１０のいずれか記載の流量センサであって、
前記カバーを形成するためのゲート構造をサイドゲートとし、前記カバーのゲートカット部の位置を副通路部の外周側に設けたことを特徴とする流量センサ。
【請求項１４】
請求項１及至１０のいずれか記載の流量センサであって、
前記カバーを形成するためのゲート構造をサイドゲートとし、前記カバーのゲートカット部の位置をフランジ側に設けた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、
前記レーザ溶着部に相当するカバーの透過率に応じて、厚みが異なる部分が複数箇所ある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、
前記カバーのガラスファイバーの添加の割合が、前記ハウジングのガラスファイバーの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１７】
請求項１及至１６のいずれか記載の流量センサであって、
前記カバー材の結晶化度が前記ハウジング材の結晶化度より小さいことを特徴とする流量センサ。
【請求項１８】
請求項１及至１７のいずれか記載の流量センサであって、
前記カバーのゲートカット部付近の弾性率は、前記カバーのその他の部分の弾性率よりも大きいことを特徴とする流量センサ。
【国際調査報告】
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2014156323.tif 000025
2014156323.tif 000026
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