(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気流路内に配設されて前記空気流路を流れる空気流量を測定する流量測定素子と、
前記流量測定素子と電気的に接続し、流量検出信号を出力する制御回路を形成する回路基板と、
導通用のターミナルを第１の樹脂により一体成形し、さらに前記ターミナルに前記流量測定素子を接合してなるセンサモジュールと、
前記センサモジュールを収容固定する収納部を有するハウジングと、
前記収納部を気密的に覆うカバーと、を備える空気流量測定装置において、
前記センサモジュールを前記ハウジングと第２の樹脂にて一体成形すると共に、前記第１の樹脂の溶融温度を前記第２の樹脂の溶融温度よりも低く設定したことを特徴とする空気流量測定装置。
【請求項２】
前記センサモジュールを形成する前記第１の樹脂の外周に、全周に亘って連続して突出する薄肉部を形成したことを特徴とする請求項１に記載の空気流量測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気流路を流れる空気流量を測定する空気流量測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、この種の空気流量測定装置は、例えば、内燃機関（以下、内燃機関をエンジンと書く）に搭載さて吸入空気流量を測定するエアフローメータとして用いられている。この空気流量測定装置の構成を簡単に説明する。
【０００３】
空気流量測定機能の中枢部を成す流量測定素子は予め樹脂により一体成形されたターミナルと導通するように接合され、センサモジュール化されている。
【０００４】
このセンサモジュールを、樹脂製のハウジングに設けられた収納部内に流量測定素子をハウジングの外に突出させた状態で接着、さらにはハウジングに樹脂製のバイパス流路を接着、その後回路基板を接着、さらにワイヤボンディング等により電気結線し、さらに、回路基板上に実装された電子部品を水滴や埃から保護すると共に電子部品の放熱性を向上させるために、収納部内に回路基板を覆うようにゲルを充填し、その上から樹脂製等のカバーを取付けて収納部を気密的に密閉している。
【０００５】
ここで、センサモジュールのハウジングへの接着固定工程は、接着剤塗布工程、センサモジュールをハウジングへ装着・押圧工程、および、接着剤硬化工程から構成されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
接着剤塗布、および、接着剤硬化工程においては、多大な工数を要している。また、接着剤塗布工程において、何らかの原因により接着剤途切れが発生すると、センサモジュールとハウジングとの間に部分的な隙間が生じて両者間の気密不良となる恐れがある。このため、この隙間を経由して収容部内に充填されたゲルが流出する、あるいは収容部内へ水分や異物が侵入してしまう、といった不具合が生ずる可能性がある。
【０００７】
本発明は、上記の問題を解決するために成されたものであり、その目的は、ハウジングの樹脂成型時にセンサモジュールを一体成形することにより、組み付け工数を低減でき、且つ、センサモジュールとハウジングとの間の十分な気密性を確保することができる空気流量測定装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成する為、以下の技術的手段を採用する。
【０００９】
本発明の請求項１に記載の空気流量測定装置では、センサモジュールをハウジングと第２の樹脂にて一体成形すると共に、第１の樹脂の溶融温度を第２の樹脂の溶融温度よりも低く設定した。これにより、空気流量測定装置の組付け工数を大幅に低減することができる。さらに、センサモジュールをハウジングと第２の樹脂にて一体成形する際に、第１の樹脂が再溶融して第２の樹脂と溶着することによりセンサモジュールおよびハウジング間の隙間の発生を抑止して、この部分における十分な気密性を確保することができる。
【００１０】
本発明の請求項２に記載の空気流量測定装置では、センサモジュールの第１の樹脂の外周に、全周に亘って連続して突出する薄肉部を形成した。これにより、センサモジュールをハウジングと第２の樹脂にて一体成形する際に、第１の樹脂が確実に再溶融すると共に全周に亘って第２の樹脂と溶着することによりセンサモジュールおよびハウジング間の隙間の発生を確実に抑止して、この部分における十分な気密性を確保することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、エンジンに搭載されて吸入空気流量の測定に使用されている空気流量測定装置を例に、図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態による空気流量測定装置１をエンジンの吸気管に取付けた状態を示す断面図である。図２は、本発明の一実施形態による空気流量測定装置１のセンサモジュール２の外観斜視図である。図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線部分断面図を示す。
【００１３】
図１に示すように、エンジン（図示せず）の吸気管１００（空気流路）の所定位置に形成された取付け孔１０１に空気流量測定装置１がプラグイン方式で取付けられている。吸気管１００内の空気流は、図１の紙面手前側から紙面奥側へ流れている。吸気管１００の上流側（図１の紙面手前側）にはエアクリーナ（図示せず）が配置されている。空気流量測定装置１は、その内部、特に、後述する発熱素子６と感温素子５への異物付着を防止するために、エアクリーナの直後の吸気管１００内に装着されている。
【００１４】
この空気流量測定装置１は、流量測定の主要機能部を形成しているセンサモジュール２、流量検出信号を出力する制御回路を形成する回路基板３、吸気管１００内に突出して吸気管内の空気流の一部を空気流量測定用の各種素子まで導入するバイパス流路８、センサモジュール２および回路基板３を収容すると共にバイパス流路８を保持固定するハウジング９、およびハウジング９内の回路基板３を気密に保持するカバー１５とから構成されている。
【００１５】
センサモジュール２は、図２に示すように、各ターミナル１６〜２１を第１の樹脂１０により一体成形したものである。樹脂１０は、回路基板が接着固定される取付け面１０ｄ、取付け面１０ｄの反対側つまり吸気管１００の内側に向かう側に突出している感温素子５および発熱素子６の支持部１０ｂ、および、空気温度測定素子７の支持部１０ｃを有している。各ターミナル１６〜２１の一端は取付け面１０ｄ上の所定の位置に略同一平面上に露出して電気接続用接点を形成している。一方、各ターミナル１６〜２１の他端は、支持部１０ｂあるいは支持部１０ｃ内を経て支持部１０ｂあるいは支持部１０ｃの外側に突出している。すなわち、ターミナル１６〜１９の他端は支持部１０ｂから突出し、ターミナル１６、１７に発熱素子６が、ターミナル１８、１９に感温素子５がそれぞれ接合されている。また、ターミナル２０、２１は支持部１０ｃから突出し、空気温度検出素子７が接合されている。なお、本実施例においては、空気温度検出素子７だけは予めターミナル２０、２１に接合された後、樹脂１０に一体成形されている。感温素子５は、発熱素子６に触れる空気の温度を測定するため、発熱素子６の熱放射の影響を受けない範囲で発熱素子６のできるだけ近くに配置されている。さらに、空気流量測定装置１の完成状態において、これら２つの素子の周囲にバイパス流路８が装着されている。空気温度測定素子７には、例えば、サーミスタ等が用いられ、バイパス流路８の外側に配置されている。
【００１６】
ここで、センサモジュール２を形成する第１の樹脂の材質として、その溶融温度が後述するハウジング９を形成する第２の樹脂の溶融温度よりも低いものが選定されている。さらに、センサモジュール２の第１の樹脂１０の外周には、図２および図３に示すように、取付け面１０ｄと略平行な方向（つまり第１の樹脂１０の外周面に略直角な方向）に突出し、且つ第１の樹脂１０の全周に亘って連続する薄肉部であるフランジ１０ａを形成した。このフランジ１０ａは、単位体積当りの表面積が第１の樹脂１０の他の部分より大きい、つまり、伝熱面積が大きく温度上昇速度が大きい。このため、センサモジュールをハウジングと第２の樹脂にて一体成形する時に、成形金型内に注入された溶融状態の第２の樹脂に接触して第１の樹脂１０、特にフランジ１０ａは確実に再溶融し、全周に亘って第２の樹脂と一体的に溶着する。したがって、センサモジュール２とハウジング９との接合部における隙間の発生を確実に抑止して、この部分における十分な気密性を確保することができる。
【００１７】
バイパス流路８は、樹脂成形により形成されている。センサモジュール２をハウジング９と第２の樹脂にて一体成形した後、ハウジング９に接着または溶着により固定される。バイパス流路８は上流側流路８ｂおよび下流側流路（図示せず）を有しており、発熱素子６および感温素子５が上流側流路８ｂ内に突出すようにしてバイパス流路８がハウジング９に取付けられる。空気流入口８ａは、上流側流路８ｂの上流側に設けられており、空気流量測定装置１が吸気管１００に取付けられると、吸気管１００内の上流側に向かって開口し、吸気管１００内の空気流の一部を上流側流路８ｂ内に導入する。エンジン（図示せず）運転中における吸気管１００内の軸方向空気流速は、吸気管１００の軸方向に垂直な断面内においてその中心付近が最も大きく、且つ安定している。さらに、空気流速は、中心から外周に向かうにつれて小さくなると共に不安定となっている。したがって、空気流量測定装置１の空気流量測定精度を良好に維持するために、バイパス流路８の空気流入口８ａは、吸気管１００の中心付近に開口するように設定されている。
【００１８】
流量検出信号を出力する制御回路を形成する回路基板３は、例えばガラスエポキシ樹脂製の基板上に、ＩＣ等の電子部品４が実装されて制御回路が形成され、発熱素子６への供給電流を制御すると共にこの電流値を電圧値に変換後、空気流量検出信号として外部へ出力している。
【００１９】
ハウジング９は、第２の樹脂によりセンサモジュール２と一体に成形されている。この成形時には、空気流量測定装置１を外部と電気接続するためのコネクタ９ｂも一体成形され、コネクタ９ｂには、複数のターミナル１２がインサート成形されいる。ハウジング９の収納部９ａ内には回路基板３が接着固定され、この回路基板３、コネクタ９ｂの複数のターミナル１２、および、センサモジュール２の各ターミナル１６〜２１がワイヤボンディング１３によって電気的に接続されている。また、ハウジング９の収納部９ａ内には、回路基板３上の電子部品４およびワイヤボンディング１３を完全に覆うようにしてゲル１４が充填されている。このゲル１４によって、電子部品４およびワイヤボンディング１３は水分および異物から保護されている。さらに、ゲル１４は熱容量が大きい素材であるので、電子部品４の内で発熱性を有するものが発生する熱をゲル１４を介して効果的に放熱することができるハウジング９の収納部９ａにゲル１４を充填した後、ハウジング９にはカバー１５が接着または溶着により固定されて収納部９ａの気密を確保している。
【００２０】
また、ハウジング９は、吸気管１００の取付け孔１０１に嵌合する嵌合部９ｃを有し、この嵌合部９ｃにはＯ−リング１１が装着されて、取付け孔１０１部の気密を維持している。
【００２１】
次に、本発明の一実施形態による空気流量測定装置１の組立て方法について説明する。
【００２２】
先ず、ターミナル１６、１７、１８、１９、および、空気温度検出素子７が接合されたターミナル２０、２１を、第１の樹脂１０により一体成形し、その後、感温素子５をターミナル１６、１７に、発熱素子６をターミナル１８、１９にそれぞれフュージングにより接合してセンサモジュール２を形成する。
【００２３】
次に、ハウジング９を、第２の樹脂によりセンサモジュール２と一体に成形する。ここで、センサモジュール２をハウジング９の成形金型内に装着する際に、感温素子５および発熱素子６の支持部１０ｂ、および、空気温度測定素子７の支持部１０ｃをハウジング９の成形金型に保持させることにより、第２の樹脂注入時においてセンサモジュール２とハウジング９との位置関係を正確に維持することができる。第２の樹脂が注入されると、フランジ１０ａは、第１の樹脂１０の他の部分よりも温度上昇速度が大きいので確実に再溶融して全周に亘って第２の樹脂と一体的に溶着する。
【００２４】
この時、回路基板３を外部と接続するためのコネクタ９ｂも一体成形されると共に、コネクタ９ｂの所定の位置に複数のターミナル１２がインサート成形される。
【００２５】
次に、バイパス通路８をハウジング９に接着または溶着により固定する。
【００２６】
次に、電子部品４が実装された回路基板３をセンサモジュール２と一体成形されたハウジング９の収納部９ａに接着により固定する。
【００２７】
次に、回路基板３、感温素子５、発熱素子６、空気温度検出素子７、および、ターミナル１２とをワイヤボンディング１３によって電気的に接続する。
【００２８】
次に、ハウジング９の収納部９ａにゲル１４を充填する。この時、回路基板３上の電子部品４およびワイヤボンディング１３が完全に覆われるようにする。
【００２９】
最後に、カバー１５を収納部９ａに接着または溶着により固定して、空気流量測定装置１の組付けが完了する。
【００３０】
以上説明した、本発明の一実施形態による空気流量測定装置１においては、センサモジュール２をハウジング９と第２の樹脂にて一体成形すると共に、センサモジュール２を形成する第１の樹脂の材質として、その溶融温度がハウジング９を形成する第２の樹脂の溶融温度よりも低いものを選定した。さらに、センサモジュール２の第１の樹脂１０の外周には、回路基板３を固定する取付け面１０ｄと略平行な方向に突出し、且つ第１の樹脂１０の全周に亘って連続する薄肉部であるフランジ１０ａを形成した。これにより、従来の接着によるセンサモジュール２とハウジング９との接合工程における接着剤塗布〜硬化という工程が不要となるので、空気流量測定装置１の組付け工数を大幅に低減することができる。さらに、センサモジュール２をハウジング９と第２の樹脂にて一体成形する際に、第１の樹脂１０、特にフランジ１０ａは、成形金型内に注入された第２の樹脂に接触して確実に再溶融し第２の樹脂と一体的に溶着する。したがって、センサモジュール２とハウジング９との接合部における隙間の発生を確実に抑止して、この部分における十分な気密性を確保することができる。
【００３１】
なお、以上説明した、本発明の一実施形態による空気流量測定装置１においては、フランジ１０ａの個数は１個であるが、図４に示すように２個としてもよい。さらに、必要に応じて増加させてもよい。
【００３２】
また、フランジ１０ａの形状を、図５に示すような形状としてもよい。この場合も、上述の本発明の一実施形態による空気流量測定装置１の場合と同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による空気流量測定装置１を、エンジンの吸気管に取付けた状態を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態による空気流量測定装置１のセンサモジュール２の外観斜視図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線の部分断面図である。
【図４】センサモジュール２のその他の実施例の部分断面図である。
【図５】センサモジュール２のその他の実施例の部分断面図である。
【符号の説明】
１    空気流量測定装置
２    センサモジュール
３    回路基板
４    電子部品
５    感温素子（流量測定素子）
６    発熱素子（流量測定素子）
７    空気温度測定素子
８    バイパス流路
８ａ    空気流入口
８ｂ    上流側流路
９    ハウジング
９ａ    収納部
９ｂ    コネクタ
９ｃ    嵌合部
１０    第１の樹脂
１０ａ    フランジ（薄肉部）
１０ｂ    支持部
１０ｃ    支持部
１１    Ｏ−リング
１２    ターミナル
１３    ワイヤボンディング
１４    ゲル
１５    カバー
１６〜２１    ターミナル
１００    吸気管
１０１    取付け孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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