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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Flussratensensor zur Ausgabe
eines Signals als Antwort auf eine Flussrate eines zu messenden
Fluids, und wobei die Erfindung einen Flussratensensor betrifft,
welcher zur Messung einer Einlassluftflussrate einer inneren Verbrennungskraftmaschine
beispielsweise in einem Fahrzeug geeignet ist.
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Im
Allgemeinen wird bei Fahrzeugmotoren usw. ein Kraftstoffluftgemisch
einschließlich
Kraftstoff und Einlassluft in einer Verbrennungskammer in dem Motorblock
verbrannt, und wobei eine Rotationsausgabe von dem Motor aus dem
resultierenden Verbrennungsdruck ausgegeben wird, welcher es erfordert,
dass die Einlassflussrate erfasst wird, um die Einspritzrate usw.
des Kraftstoffs mit hoher Genauigkeit zu berechnen. Beispielsweise
ist der Flussratensensor, welcher in der japanischen, nicht geprüften Patentveröffentlichung Nr.
2000-2572 gezeigt ist, als herkömmliches
Verfahren dieser Art bekannt.
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6 zeigt eine Längsschnittansicht,
welche einen herkömmlichen
Flussratensensor darstellt, wie in der japanischen, nicht geprüften Patentveröffentlichung
Nr. 2000-2572 beispielsweise
beschrieben, welcher an einer Hauptpassage angebracht ist, und wobei 7 eine teilweise perspektivische
Ansicht darstellt, welche einen Zusammenbauvorgang für den herkömmlichen
Flussratensensor beschreibt. 8 ist
eine vergrößerte, teilweise
Schnittansicht des herkömmlichen
Flussratensensors von 6, und
wobei 9 ein Querschnitt
entlang der Linie IX-IX von 8 ist,
wenn man diese aus der Richtung der Pfeile betrachtet.
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In
den Figuren ist die Hauptpassage 1 in eine zylindrische
Form von beispielsweise einem Harzmaterial, einem metallischen Material
usw. ausgebildet, wobei eine zylindrische Montageöffnung 2 mit
geringem Durchmesser derart angebracht ist, dass diese radial nach
außen
hervorsteht, und wobei eine Passage bildender Körper 3 mit einem vertikal
ausgerichteten rechtwinkligen Körper
angeordnet ist, so dass dieser radial nach innen von einer inneren
Wandfläche
der Hauptpassage 1 hervorsteht. Eine Bypasspassage 4 wird
in eine im Wesentlichen U-förmige Form
innerhalb dieser Passage ausgebildet, welche den Körper 3,
eine Einströmöffnung 5 der
Bypasspassage 4, die sich in die Nähe des axialen Zentrums der
Hauptpassage 1 an einer Frontfläche der Passage öffnet, welche
den Körper 3 bildet,
und eine Ausströmöffnung 6 der
Bypasspassage 4 ausbildet, welche sich an der Hauptpassage 1 an
einer unteren Fläche
der Passage öffnet,
die den Körper 3 bildet. Zusätzlich wird
eine Elementeinsatzöffnung 7 in
der Passage ausgebildet, welche den Körper 3 an einer Position
bildet, die der Montageöffnung 2 zugewandt ist.
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Ein
Flussratensensor wird durch ein Gehäuse 11, eine Montageplatte 18,
eine Platine bzw. Schaltkreisplatine 21, ein Flussratenerfassungselement 23 usw.
gebildet.
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Das
Gehäuse 11 wird
in eine stufenförmige zylindrische
Form beispielsweise aus einem Harzmaterial ausgebildet, und durch
einen kragenförmigen Montageabschnitt 12,
welcher an einem Basisendabschnitt des Gehäuses ausgebildet ist; einen Schaltkreisunterbringungsabschnitt 13,
welcher in einer im Wesentlichen rechteckigen gesamtförmigen Boxenform
ausgebildet ist und derart angebracht ist, dass sich dieser zu einer
ersten Seite des Montageabschnitts 12 erstreckt; und durch
einen Verbinderabschnitt gebildet wird, welcher an einer zweiten
Seite des Montageabschnitts 12 ausgebildet ist, wobei der
Verbinderabschnitt Signale zu und von einem externen Abschnitt sendet
und empfängt.
Ein Schaltkreismontageaussparungsabschnitt 15, welcher
von der Umfangswand 15a umgeben ist, die eine rechtwinklige
Form bildet, eine Montagenplattenpassungsnut 16, welche
durch Ausschneiden eines Abschnitts der Umfangswand 15a an
einer Extremität
des Gehäuses 11 ausgebildet
wird, und Passungsöffnungen 17,
welche zur Positionierung an den ersten und zweiten Seiten der Montageplattepassungsnut 16 ausgebildet
sind, sind in dem Schaltkreisunterbringungsabschnitt 13 angebracht.
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Die
Montageplatte 18 wird in einen plattenförmigen Körper beispielsweise aus einem
metallischen Material ausgebildet, welcher ausgebaut ist aus: einem
Platinenmontageabschnitt 19, welcher durch Biegen von Endabschnitten
der Montageplatte 18 an der linken und rechten Seite in 6 ausgebildet wird; und
einem Elementmontageabschnitt 20, welcher integriert an
einer Extremität
des Schaltkreismontageabschnitts 19 ausgebildet ist. Ein
rechtwinkliger Elementunterbringungsaussparungsabschnitt 20a zur
Unterbringung des Flussratenerfassungselements 23 wird
in diesem Elementmontageabschnitt 20 ausgebildet. Diese
Montageplatte 18 ist an dem Gehäuse 11 durch Unterbringung
des Schaltkreismontageabschnitts 19 innerhalb des Schaltkreismontageaussparungsabschnitts 15 derart angebracht,
dass der Elementmontageabschnitt 20 in die Montageplatte
passt bzw. einpassbar ist, welche mit der Nut 16 zusammenpasst.
In diesem Fall erstreckt sich eine Extremität des Elementmontageabschnitts 20 von
dem Gehäuse 11.
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Das
Schaltkreisbrett bzw. die Platine 21 ist an dem Schaltkreismontageabschnitt 19 an
den elektronischen Komponenten zum Senden und Empfangen von elektrischen
Signalen zu und von dem Flussratenerfassungselement 23 angebracht,
welches an der Platine 21 montiert ist. Erste Schaltkreisanschlüsse 21a der
Platine 21 und Verbinderanschlüsse 14a des Verbinderabschnitts 14 sind
jeweils elektrisch durch erste Verbindungskabel 22a elektrisch verbunden.
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Das
Flussratenerfassungselement 23, wie in 7 gezeigt, ist versehen mit: einem rechtwinkligen Siliziumsubstrat 24;
einem Heizwiderstand 25, welcher an einer Fläche des
Siliziumsubstrats 24 ausgebildet ist; einem Paar von Temperaturerfassungswiderständen 26,
welche an der Oberfläche
des Siliziumsubstrats 24 derart ausgebildet sind, dass
diese an der linken und rechten Seite des Heizwiderstands 25 zu
positionieren sind; und einem Temperaturkompensierungswiderstand 27,
welcher an der Fläche des
Siliziumsubstrats 24 ausgebildet ist, wobei das Flussratenerfassungselement 23 innerhalb
des Elementunterbringungsaussparungsabschnitts 20a angeordnet
ist. Zweite Schaltkreisanschlüsse 21b der
Platine 21 und Elementanschlüsse 23a des Flussratenerfassungselements 23 sind
jeweils durch zweite Verbindungskabel 22b elektrisch verbunden.
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Darüber hinaus
ist der Heizwiderstand 25, die Temperaturerfassungswiderstände 26 und
der Temperaturkompensierungswiderstand 27 mit jedem der
Elementanschlüsse 23a durch
ein Schaltungsmuster (welches nicht gezeigt ist) elektrisch verbunden,
welches an der Oberfläche
des Siliziumsubstrats 24 ausgebildet ist. Darüber hinaus
bilden die elektronischen Komponenten, welche an der Platine 21 angebracht
sind, einen Heizersteuerschaltkreis zum Steuern des Heizwiderstands 25 des
Flussratenerfassungselements 23, einen Verstärkungsschaltkreis
zum Verstärken
der Erfassungssignale von jedem der Temperaturerfassungswiderstände 26,
einen Umkehrstrommessschaltkreis usw.
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Ein
Stoppelement 28 wird durch einen Stopphauptkörper 29 und
einen elastischen Vorsprung 30 gebildet. Der Stopphauptkörper 29,
wie in 7 gezeigt, wird
gebildet aus: einem länglichen Plattenabschnitt 29a,
welcher sich flach derart erstreckt, dass dieser über die
Montageplattepassnut 26 liegt; Passungsvorsprünge 29b,
welche an den linken und rechten Seiten des länglichen Plattenabschnitts 29a positioniert
sind, so dass sich diese in Richtung der Passungsöffnungen 17 des
Schaltkreisunterbringungsabschnitts 13 erstrecken und in
die Passungsöffnungen 17 einpassen;
einem zentralen Vorsprung 29c, welcher zwischen den Passungsvorsprüngen 29b positioniert
ist, so dass dieser in die Montageplattepassnut 16 einpasst,
und wie in 8 gezeigt,
sich in eine Position in der Nähe
der zweiten Verbinderkabel 22b erstreckt; und einem Stoppaussparungsabschnitt 29d,
welcher zwischen dem länglichen
Plattenabschnitt 29a und dem zentralen Vorsprung 29c gebildet
wird. Der elastische Vorsprung 30 wird aus einem flexiblen
elastischen Material gebildet, wie beispielsweise Silikongummi,
und ist an einem Führungskantenabschnitt
des zentralen Vorsprungs 29 fixiert. Das Stoppelement 28 ist
an dem Gehäuse 11 derart
angebracht, dass die Passungsvorsprünge 29b in die Passungsöffnungen 17 einpassen.
Hierzu ist der elastische Vorsprung 30, wie in 8 gezeigt, in Kontakt mit
einer Oberfläche
des Flussratenerfassungselements 21 in einem elastischen
verformten Zustand in Kontakt gebracht.
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Eine
Dichtung 31 wird beispielsweise aus einem Silikongel gebildet
und wird ins Innere des Schaltkreismontageaussparungsabschnitts 15 eingespritzt,
wie in den 6 und 8 gezeigt, so dass dieser
die Fläche
der Platine 21, die Verbindungskabel 22a und 22b und
den Verbinder sowie die Elementanschlüsse 14a und 23a abdeckt.
Somit wird ein Kurzschließen
der Verbindungskabel 22a und 22b verhindert, und
die elektrischen Komponenten sind geschützt, welche an der Platine 21 angebracht
sind.
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Ein
Abdeckkörper 32 ist
am Gehäuse 11 derart
angebracht, dass der Umfangsabschnitt davon durch ein Haftmittel
an der Umfangswand 15a des Schaltkreismontageaussparungsabschnitts 15 und des
Stopphauptkörpers 29 fixiert
ist. Somit wird der Schaltkreismontageaussparungsabschnitt 15 abgedichtet,
und das Stoppelement 28 wird mit dem elastischen Vorsprung 30 gehalten,
welcher in Kontakt mit der Fläche
des Flussratenerfassungselements 21 in einem elastisch
verformten Zustand platziert ist.
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Der
Flussratensensor 10, welcher in dieser Art und Weise konstruiert
ist, ist derart angebracht, dass er innerhalb der Hauptpassage 1 von
der Montageöffnung 2 hervorsteht.
Zu dieser Zeit wird der Elementmontageabschnitt 20 des
Flussratensensors 10 innerhalb der Elementeinsetzöffnung 7 eingesetzt,
und wobei das Flussratenerfassungselement 23 innerhalb
der Bypasspassage 4 angeordnet ist.
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Diese
Hauptpassage 1 ist teilweise entlang eines Einlassluftrohres
des Motors verbunden, wobei ein nicht gezeigter Luftreiniger mit
einem ersten Ende davon verbunden ist, und wobei ein Lufteinlasskrümmer mit
dem Inneren der Zylinder des nicht gezeigten Motors kommuniziert
und mittels eines Drosselventils usw., welche nicht gezeigt sind,
mit einem zweiten Ende verbunden ist. Die von dem Luftreiniger gereinigte
Luft strömt
durch das Innere der Hauptpassage 1 von rechts nach links
in 6 und wird innerhalb der
Bypasspassage 3 durch die Einströmpassage 5 geführt, strömt über die
Fläche
des Flussratenerfassungselements 23 (das Siliziumsubstrat 24)
und daraufhin strömt
sie aus in die Hauptpassage 1 durch die Ausströmöffnung 6.
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Ein
Heizstrom, welcher durch den Heizwiderstand 25 strömt, wird
von einem Schaltkreis kontrolliert bzw. gesteuert, welcher an der
Platine 21 derart konstruiert ist, dass die Durchschnittstemperatur
des Heizwiderstands 25 höher ist als die Temperatur
der Luft, welche von dem Temperaturkompensierungswiderstand 27 durch
einen vorbestimmten Betrag erfasst wird. Somit wird die Flussrate
der Luft unter Verwendung des Kühleffekts
des Luftstroms erfasst, welcher auf den Heizwiderstand 25 wirkt
und den Widerstandswert von jedem der Temperaturerfassungswiderstände 26 ändert.
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Da
der herkömmliche
Flussratensensor 10 in der vorstehend erwähnten Art
und Weise konstruiert ist, weist das Stoppelement 28 eine
komplexe dreidimensionale Form auf, und der Abschnitt des Stoppelements 28 ist
gering, welcher in Kontakt mit dem Flussratenerfassungselement 23 platziert
ist. Somit tritt ein Problem auf, dass die Bildung des elastischen Vorsprungs,
welcher aus einem elastischen Material derart aufgebaut ist, wie
beispielsweise Silikongummi usw., wobei lediglich an dem Abschnitt
des Stoppelements 28 dieser mit dem Flussratenerfassungselement 23 in
Kontakt platziert ist, es folglich erfordert, dass die Dimensionen
des elastischen Vorsprungs 30 mit hoher Präzision zu
steuern sind, und dass der Stopphauptkörper 29 und das elastische
Element 30 mit hoher Präzision
ausgerichtet sind, wodurch sich die Massenherstellung schwieriger
gestaltet, was zu einer Erhöhung
der Produktionskosten führt.
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Der
zentrale Vorsprung 29c und der Aussparungsabschnitt 29d,
welche in dem Stopphauptkörper 29 ausgebildet
sind, haben den Effekt, dass Druck vermieden wird, wenn das Abdichtmittel
ins Innere des Schaltkreismontageaussparungsabschnitts 15 durch
ein direktes Wirken auf den elastischen Vorsprung 30 eingespritzt
wird. Jedoch sammelt sich im Inneren des Aussparungsabschnitts 29d leicht
Luft an, wenn das Dichtmittel 31 eingespritzt wird. Wenn die
Luftpolster in dem Aussparungsabschnitt 29d gebildet sind,
sind zweite Verbindungskabel 22b teilweise exponiert, und
somit tritt ein weiteres Problem auf, dass ein Kurzschluss zwischen
den zweiten Verbindungskabeln 22b auftritt.
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Somit
ist zur Eliminierung dieser Luftpolster bzw. Lufttaschen ein Prozess
erforderlich, um die Luft von den Luftpolstern durch Evakuierung
der Umgebungsatmosphäre
von dem Gehäuse 11 während des
Einspritzens des Dichtmittels 21 oder vor dem Wärmeaushärten des
Dichtmittels 31 zu entfernen, und somit ist es ein weiteres
Problem, dass die Anzahl der Arbeitsschritte erhöht ist, was die Produktionskosten
steigert.
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Wie
in 9 gezeigt, entstehen
kleine Spalte 33 zwischen dem länglichen Plattenabschnitt 29a des
Stopphauptkörpers 29 und
der Montageplattenpassungsnut 16. Im Allgemeinen wird ein
Silikongel als Dichtmittel 31 verwendet. Dieses Silikongel
ist ursprünglich
flüssig
und wird durch Wärmeaushärten zu
einem Gel. Selbst wenn die Spalten 33 idealerweise durch
Steuerung der Dimensionen des länglichen Plattenabschnitts 29a und
der Montageplattenpassungsnut 16 mit hoher Präzision reduziert
werden, leckt das flüssige
Silikongel leicht durch die Spalten 33 während des
Wärmeaushärtens, welches
aufgebracht wird, um die Platine 21 usw. abzudecken. Wenn
eine große
Luftmenge durch die Hauptpassage 1 strömt, fällt zusätzlich der Druck in der Hauptpassage 1,
was zu einem Druckunterschied zwischen dem Inneren des Schaltkreismontageaussparungsabschnitts 15,
der von dem Abdeckkörper 32 abgedichtet
wird, und dem Inneren der Hauptpassage 1, und wobei das
Silikongel in der ausgehärteten Gelform
durch die Spalten 33 aufgrund dieses Druckunterschieds
nach außen
gesaugt wird und nach außen
leckt.
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Das
Flussratenerfassungselement 23 ist im Inneren des Elementunterbringungsaussparungsabschnitts 20a untergebracht
und von einem Haftmittel an dem Elementmontageabschnitt 20 gesichert,
jedoch wird ein Epoxyhaftmittel im Allgemeinen als Haftmittel verwendet,
welches das Flussratenerfassungselement 23 an dem Elementmontageabschnitt 20 anheftet.
Viele Epoxyhaftmittel dieser Art enthalten Aminsubstanzen, wie Aushärtungsmittel
oder Katalysatoren. Andererseits werden Zusatzreaktionssilikongels,
welche durch eine Additionsreaktion zwischen den Vinylgruppen und
Silangruppen unter Verwendung eines Platinkatalysators aushärten, als
Abdichtmittel 31 verwendet. Da in diesem Fall die Aminsubstanzen,
welche in dem Epoxidhaftmittel enthalten sind, sich stärker mit
dem Platinkatalysator als die Vinlygruppen während der Wärmeaushärtung des Silikongels (des
Abdichtmittels 31) koordinieren, wirken die Aminsubstanzen derart,
dass ein Aushärten
des Silikongels verhindert wird. Als Folge davon härtet das
Silikongel in dem Bereich nicht aus, welcher mit dem Epoxyhaftmittel
in Kontakt kommt, so dass es anstelle davon in einem öligen Zustand
verbleibt. Somit leckt das Silikongel in Ölform aus den Spalten 33 während und
nach dem Aushärten
des Silikongels.
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"Kondensations-Reaktions"-Silikongummis, welche
im Allgemeinen durch eine Kondensationsreaktion mit Feuchtigkeit
aushärten,
welche in der Luft enthalten ist, werden für das elastische Element 30 verwendet.
Diese Kondensationsreaktions-Silikongummis enthalten organometallische
Salze und organische Peroxide. Wenn das Additionsreaktions-Silikongel,
welches als Dichtmittel 31 verwendet wird, ferner ausgehärtet ist,
wirken die organometallischen Salze und die organischen Peroxide,
welche in dem Silikongummi enthalten sind, derart, dass ein Aushärten des
Silikongels (des Abdichtmittels 31) verhindert wird, da
die organo-metallischen Salze und die organischen Peroxide sich
stärker
mit dem Platinkatalysator koordinieren als die Vinlygruppen. Als
Folge davon härtet
das Silikongel in dem Bereich nicht aus, welcher mit dem Silikongummi
in Kontakt kommt, sondern verbleibt anstelle davon in einem öligen Zustand.
Somit tritt das Silikongel in ölförmigem Zustand
aus den Spalten 33 während
und nach dem Aushärten
des Silikongels aus.
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Um
die Geleigenschaften sicherzustellen, enthält das Silikongel ursprünglich eine
verhältnismäßig große Menge
von Ölkomponenten,
welche zum Aushärten
nicht beitragen. Als Folge davon lecken die Ölkomponenten von den Spalten 33 während und
nach dem Aushärten
des Silikongels aus.
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Somit
lecken bei dem herkömmlichen
Flussratensensor 10 das Silikongel und die Ölkomponenten,
welche in dem Silikongel enthalten sind, aus den Spalten 33 aus
und haften an dem Flussratenerfassungselement 23.
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Da
diese Art von Flussratensensor ein thermosensitiver Flussratensensor
ist, welcher von den Wärmeübertragungscharakteristiken
Gebrauch macht, durch welche Wärme,
die in dem Heizwiderstand 25 erzeugt wird, zu dem Fluid,
welches gemessen wird (in diesem Fall die Luft) von der Oberfläche des
Flussratenerfassungselements 23 verloren geht, tritt ein
weiteres Problem auf, das die Wärmeübertragungscharakteristiken
signifikant durch das Silikongel und die Ölkomponenten, welche in dem
Silikongel enthalten sind, verändert
werden, die an dem Flussratenerfassungselement 23 anhaften,
wodurch eine genaue Flussratenerfassung unmöglich wird.
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Das
Silikongel, welches einmal anhaftet, wird durch die Wärme von
dem Heizwiderstand 25 wärmeausgehärtet, so
dass dieses stark an dem Flussratenerfassungselement 23 anhaftet.
Somit tritt ein weiteres Problem auf, dass die Flussratenerfassungscharakteristiken
des Flussratensensors im Laufe der Zeit durch das Silikongel, welches
fest an dem Flussratenerfassungselement 23 anhaftet, verändert werden,
so dass eine genaue Flussratenerfassung unmöglich wird, und wobei ein Erfassen durch
das Erfassungssignal der Änderungen
in der Flussrate des Fluids signifikant verschlechtert wird, welches
zu messen ist, so dass die Verlässlichkeit des
Flussratensensors gering ist.
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Weiterer
Stand der Technik findet sich in der
DE 199 41 330 A1 der Anmelderin, die einen
wärmeempfindlichen
Flussratensensor beschreibt, bei dem das Flussratenerfassungselement
mit Klebstoff an einer Stirnfläche
in einer Aussparung des Halters befestigt ist, sowie in der
DE 41 12 601 .
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung hat es zum Ziel, die vorstehenden Probleme
zu lösen,
und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Flussratensensor
bereitzustellen, welcher zu einer genauen Flussratenerfassung fähig ist
und ebenso dazu fähig ist,
eine Verschlechterung der Antwort, welche zu unterdrücken ist,
dadurch zu verhindern, dass ein Dichtmittel, welches einen elektrischen
Verbindungsabschnitt abdichtet, ausleckt und an einem Flussratenerfassungselement
anhaftet.
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Im
Hinblick auf das Vorstehende weist ein Flussratensensor der vorliegenden
Erfindung einen Halter an einem ersten Ende, an welchem ein flacher Erfassungshilfsabschnitt
integriert ausgebildet ist, ein flaches Flussratenerfassungselement
zum Erfassen einer Flussrate eines Fluids, welches zu messen ist, und
eine Platine auf, an welcher ein Steuerschaltkreis zum Steuern eines
elektrischen Stroms angebracht ist, welcher zu dem Flussratenerfassungselement
fließt.
Ein Elementunterbringungs-Aussparungsabschnitt ist in einer Hauptfläche des
Erfassungshilfsabschnitts ausgebildet. Das Flussratenerfassungselement
ist an dem Halter derart angebracht, dass dieses innerhalb des Elementunterbringungs-Aussparungsabschnitts
derart untergebracht ist, dass eine Hauptfläche des Flussratenerfassungselements
in einer gemeinsamen Ebene mit einer Hauptfläche des Erfassungshilfsabschnitts
positioniert ist. Ein Anschluss ist in den Halter eingebaut, so dass
ein zweites Ende des Anschlusses mit der Platine elektrisch verbunden
ist. Ein erstes Ende des Anschlusses ist in einer gemeinsamen Ebene
mit der Hauptfläche
des Erfassungshilfsabschnitts positioniert und erstreckt sich auf
den Erfassungshilfsabschnitt. Ein rahmenförmiges Umfangswandelement ist
an dem Halter derart angebracht, dass dieser einen elektrischen
Verbindungsabschnitt umgibt, welcher durch elektrisches Verbinden
eines Elektrodenabschnitts ausgebildet wird, der an dem ersten Ende des
Anschlusses des Flussratenerfassungselements und dem ersten Ende
des Anschlusses ausgebildet ist. Ein wärmeaushärtendes Additionsreaktionsdichtmittel
wird ins Innere des peripheren Wandelements eingespritzt, so dass
der elektrische Verbindungsabschnitt eingebettet wird. Eine Bodenfläche des
peripheren Wandelements wird durch Kleben bzw. Anheften an dem Erfassungshilfsabschnitt
und dem Flussratenerfassungselement durch ein elastisches Haftmittel
sichergestellt.
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Da
die chemische Widerstandsfähigkeit
und die Umgebungstoleranz des Dichtmittels groß ist, und ein Auslecken des
Dichtmittels verhindert wird, was durch Altern hervorgerufen wird,
ermöglicht
daher ein Flussratensensor eine genaue Flussratenerfassung und ermöglicht es
ebenso, dass eine Verschlechterung im Antwortverhalten vermieden
wird.
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Im
Hinblick auf das Vorstehende weist ein Fussratensensor der vorliegenden
Erfindung einen Halter an einem ersten Ende, an welchem ein flacher Erfassungshilfsabschnitt
integriert ausgebildet ist, ein flaches Flussratenerfassungselement
zum Erfassen einer Flussrate eines zu messenden Fluids und eine Platine
auf, an welcher ein Steuerschaltkreis zum Steuern eines elektrischen
Stroms angebracht ist, welcher zu dem Flussratenerfassungselement
fließt. Ein
Elementunterbringungs-Aussparungsabschnitt ist an einer Hauptfläche des
Erfassungshilfsabschnitts ausgebildet. Das Flussratenerfassungselement
ist an dem Halter derart angebracht, dass es innerhalb des Elementunterbringungs-Aussparungsabschnitts
untergebracht ist, so dass eine Hauptfläche des Flussratenerfassungselements
in einer gemeinsamen Ebene mit einer Hauptfläche des Erfassungshilfsabschnitts
positioniert ist. Ein Anschluss ist in den Halter derart eingebaut,
dass ein zweites Ende des Anschlusses mit der Platine elektrisch
verbunden ist. Ein erstes Ende des Anschlusses ist in einer gemeinsamen
Ebene mit der Hauptfläche
des Erfassungshilfsabschnitts positioniert und erstreckt sich auf
den Erfassungshilfsabschnitt. Ein rahmenförmiges Umfangswandelement ist
an dem Halter derart angebracht, dass es einen elektrischen Verbindungsabschnitt
umschließt
bzw. umfasst, welcher durch ein elektrisches Verbinden eines Elektrodenabschnitts ausgebildet
wird, der an einem ersten Ende des Anschlusses des Flussratenerfassungselements
und dem ersten Ende des Anschlusses gebildet wird. Ein Dichtmittel
wird ins Innere des Umfangswandelements eingespritzt, so dass es
den elektrischen Verbindungsabschnitt einbettet. Das Dichtmittel
wird durch ein wärmeaushärtendes
Additionsreaktionsgel oder Gummi gebildet, die ein Fluorinharz als
Hauptkomponente enthalten.
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Da
die chemische Widerstandsfähigkeit
und die Umgebungstoleranz des Dichtmittels hoch ist und ein Auslecken
des Dichtmittels aufgrund von Alterung verhindert wird, wird daher
ein Flussratensensor mit genauer Flussratenerfassung erzielt und
ebenso eine Verschlechterung des Antwortverhaltens unterdrückt.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Längsschnittansicht,
welche einen Flussratensensor gemäß der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt, welche in eine Hauptpassage
eingesetzt ist;
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2 ist
eine Schnittansicht, welche den Flussratensensor gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt, welche in die Hauptpassage
eingesetzt ist;
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3 ist
eine teilweise vergrößerte, perspektivische
Ansicht, welche einen elektrischen Verbindungsabschnitt eines Flussratenerfassungselements
in dem Flussratensensor gemäß der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in einem nichtabgedichteten Zustand darstellt;
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4 ist
eine teilweise vergrößerte perspektivische
Darstellung, welche ein Verfahren zur Anbringung eines Umfangswandelements
an dem elektrischen Verbindungsabschnitt des Flussratenerfassungselements
in dem Flussratensensor gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erläutert;
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5 ist
eine teilweise Querschnittsansicht, welche die nähere Umgebung des elektrischen
Verbindungsabschnitts des Flussratenerfassungselements in dem Flussratensensor
gemäß der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt;
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6 ist
eine Längsschnittansicht,
welche einen herkömmlichen
Flussratensensor darstellt, der in eine Hauptpassage montiert ist;
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7 ist
eine teilweise perspektivische Ansicht, welche einen Zusammenbauvorgang
für den herkömmlichen
Flussratensensor darstellt;
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8 ist
eine teilweise vergrößerte Längsschnittansicht
des herkömmlichen
Flussratensensors; und
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9 ist
eine Querschnittsansicht entlang der Linie IX-IX von 8,
gesehen in Richtung der Pfeile.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die
bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nun mit Bezug auf die Zeichnungen
erläutert.
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Ausführungsform 1
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Die 1 und 2 sind
Längsschnitt-
und Querschnittsansichten, welche einen Flussratensensor gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellen, welche in eine Hauptpassage
eingesetzt ist, wobei 3 eine teilweise vergrößerte, perspektivische
Ansicht ist, die einen elektrischen Verbindungsabschnitt eines Flussratenerfassungselements
in dem Flussratensensor gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in einem nicht-abgedichteten Zustand
darstellt, wobei 4 eine teilweise vergrößerte, perspektivische
Darstellung ist, die ein Verfahren zur Anbringung eines peripheren
Wandelements an dem elektrischen Verbindungsabschnitt des Flussratenerfassungselements
in dem Flussratensensor gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt, und wobei 5 eine
Teilquerschnittsansicht ist, welche die nähere Umgebung des elektrischen
Verbindungsabschnitts des Flussratenerfassungselements in dem Flussratensensor
gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschreibt.
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In
den Figuren ist eine Hauptpassage 40, ein zylindrischer
Rohrkörper,
durch welchen ein zu messendes Fluid strömt, wobei eine Montageöffnung 41 in
einen Abschnitt einer Umfangswand der Hauptpassage 40 ausgebildet
ist. Darüber
hinaus ist im Fall einer inneren Verbrennungskraftmaschine für ein Fahrzeug
diese Hauptpassage 40 integriert mit einem nicht gezeigten
Luftreiniger vorgesehen, wobei beispielsweise ein Harz verwendet
wird, und wobei dieser teilweise entlang eines Einlassluftrohres
des Motors verbunden ist, und wobei der Luftreiniger an einer Lufteinsaugseite
angeordnet ist, und ein Einlassluftkrümmer, welcher mit dem Inneren
der Zylinder des nicht gezeigten Motors kommuniziert, mittels eines
Drosselventils usw. (nicht gezeigt) mit einem zweiten Ende der Hauptpassage 40 verbunden
ist. In diesem Fall wird Luft als Fluid gemessen.
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Ein
Flussratensensor 42 umfasst: eine Platine bzw. ein Schaltkreisbrett 43,
an welchem elektrische Komponenten angebracht sind; ein Schaltkreisgehäuse 44 zur
Unterbringung der Platine 43; einen Verbinder 45 zur
Versorgung von elektrischer Leistung zu dem Flussratensensor 42 und
zum Extrahieren eines erfassten Flussratensignals von dem Flussratensensor 42 zu
einem externen Abschnitt; ein Säulenelement 46,
welches zu einer ersten Seite von dem Schaltkreisgehäuse 44 hervorsteht,
eine Detektorpassage 47, durch welche das zu messende Fluid
strömt,
welche in dem Säulenelement 46 ausgebildet
ist; ein Halter 49, in welchem metalleinsetzgeformte Anschlüsse 48 einsetzgeformt
sind, die innerhalb des Säulenelements 46 angeordnet
sind; einen flachen Erfassungshilfsabschnitt 50, welcher
integriert in einem ersten Ende dieses Halters 49 ausgebildet
ist; ein Flussratenerfassungselement 51, welches an diesem
Erfassungshilfsabschnitt 50 montiert ist; ein Umfangswandelement 56,
welches an dem Halter 49 derart montiert ist, dass es einen
elektrischen Verbindungsabschnitt 47 umschließt bzw. erfasst,
welcher die einsetzgeformten Anschlüsse 48 und das Flussratenelement 51 verbindet;
und ein Dichtmittel 58, welches in das periphere Wandelement 56 eingespritzt
wird, um den elektrischen Verbindungsabschnitt 57 einzubetten.
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Das
Schaltkreisgehäuse 44,
der Verbinder 45 und das Säulenelement 46 werden
unter Verwendung eines Harzes, wie beispielsweise Polybutylenterephthalat,
integriert ausgebildet. Eine Halterunterbringungsöffnung 46a zur
Unterbringung des Halters 49 ist in dem Säulenelement 46 derart
ausgebildet, dass es für
eine Kommunikation zwischen dem Schaltkreisgehäuse 44 und der Erfassungspassage 47 sorgt.
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Der
Halter 49 ist in eine flache, längliche und gestufte Form mit
einem dünnen
Abschnitt 49a an einem ersten Ende unter Verwendung eines
Harzes, wie beispielsweise Polybutylenterephthalat, ausgebildet,
wobei erste Enden der einsetzgeformten Anschlüsse 48 an den dünnen Abschnitt 49a von
einem dicken Abschnitt 49b derart hervorstehen, dass die Flächen der
einsetzgeformten Anschlüsse 48 in
einer gemeinsamen Ebene mit einer Hauptfläche des dünnen Abschnitts 49a positioniert
sind. Der flache Erfassungshilfsabschnitt 50 ist derart
angeordnet, dass er sich von dem ersten Ende des dünnen Abschnitts 49a des
Halters 49 derart erstreckt, dass dieser in einer gemeinsamen
Ebene mit der Hauptfläche
des dünnen
Abschnitts 49a positioniert ist. Ein rechtwinkliger Elementunterbringungs-Aussparungsabschnitt 50a zur
Unterbringung des Flussratenerfassungselements 51 ist in
einer Hauptfläche
des Erfassungshilfsabschnitts 50 ausgebildet.
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Das
Flussratenerfassungselement 51 ist versehen mit: einem
rechtwinkligen Siliziumsubstrat 52; und einem Flussratenerfassungswiderstand 53 sowie
einem Temperaturkompensationswiderstand 54, welcher durch
Muster eines Platinfilms ausgebildet ist, welcher an einer Hauptfläche des
Siliziumsubstrats beschichtet ist, wobei das Flussratenerfassungselement 51 innerhalb
des Elementunterbringungs-Aussparungsabschnitts 50a derart
untergebracht ist, dass dieser in einer gemeinsamen Ebene mit der
Hauptfläche
des Erfassungshilfsabschnitts 50 positioniert ist, wobei
eine rückwärtige Fläche des Flussratenerfassungselements 51 durch
Anheften an eine Bodenfläche 50 des
Elementunterbringungs- Aussparungsabschnitts 50a durch
ein Epoxyhaftmittel 61, welches ein phenolaushärtendes
Mittel aufweist, befestigt bzw. gesichert ist. Die Elementanschlüsse 51a,
welche als Elektrodenabschnitte des Flussratenerfassungselements 51 wirken,
und hervorstehende Enden 48 der einsetzgeformten Anschlüsse 48 sind
jeweils durch Verbindungskabel 55 elektrisch verbunden.
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Das
periphere Wandelement 56 ist in eine im Wesentlichen rechtwinklige
Rahmenform unter Verwendung eines Harzes, wie beispielsweise Polybutylenterephthalat,
ausgebildet, wobei eine Bodenfläche 56a davon
in eine flache Oberfläche
ausgebildet ist, welche eine Anheftfläche bildet. Dieses periphere Wandelement 56 ist
an dem Halter 49 derart platziert, dass es den elektrischen
Verbindungsabschnitt 57 umschließt bzw. umfasst, welcher durch
die elektrische Verbindung von jedem Elementanschluss 51a und
den vorstehenden Enden 48a der einsetzgeformten Anschlüsse 48 durch
die Verbindungskabel 55 konstruiert wird, wobei die Bodenfläche 56a des peripheren
Wandelements 56 durch Anheften an die Hauptflächen des
dünnen
Abschnitts 49a gesichert bzw. sichergestellt wird, welcher
ein Teil des Halters 49 ist, und wobei der Erfassungshilfsabschnitt 50 und die
Hauptfläche
des Flussratenerfassungselements 51 durch ein wärmeaushärtendes
Additionsreaktions-Silikonhaftmittel 60 gesichert wird,
welches als ein elastisches Haftmittel wirkt. Das Dichtmittel 58, welches
aus einem wärmeaushärtenden
Additionsreaktionsgel aufgebaut ist, das Fluorinharz als Hauptbestandteil
enthält
(SIFEL 860, das Markenzeichen von Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.,
beispielsweise) wird eingespritzt und härtet innerhalb des peripheren Wandelements 56 derart
aus, dass es den elektrischen Verbindungsabschnitt 57 einbettet,
wie in 5 gezeigt.
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Der
Halter 49 mit dem Flussratenerfassungselement 51,
welches in dieser Art und Weise angebracht bzw. montiert ist, ist
an dem Säulenelement 56 derart
montiert, dass es innerhalb der Halterunterbringungsöffnung 46a untergebracht
ist, so dass der Erfassungshilfsabschnitt 50 an dem ersten
Ende des Halters 49 ausgebildet ist, um in die Erfassungspassage 47 hineinzuragen.
Hier verläuft
der Erfassungshilfsabschnitt 50 durch eine zentrale Achse
der Erfassungspassage 47 (welche mit der Strömungsrichtung des
zu messenden Fluids in einer Richtung rechtwinklig zu der Fläche der
Seite in 2 ausgerichtet ist), welche
derart angeordnet ist, dass der Passagenquerschnitt der Erfassungspassage 47 rechtwinklig
zu der zentralen Achse in zwei Abschnitte unterteilt wird. Die Hauptfläche des
Erfassungshilfsabschnitts 50, mit anderen Worten, die Hauptfläche des Flussratenerfassungselements 51,
ist parallel zu der zentralen Achse der Erfassungspassage 47,
wobei der Flussratenerfassungswiderstand 53 an der Position
der zentralen Achse der Erfassungspassage 47 positioniert
ist.
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Die
zweiten Enden der einsetzgeformten Anschlüsse 48, welche von
dem Halter 49 hervorstehen, sind mit der Platine 43 elektrisch
verbunden. Die elektronischen Komponenten, welche an der Platine 43 angebracht
sind, bilden einen Steuerschaltkreis zum Steuern des elektrischen
Stroms, welcher zu dem Flussratenerfassungswiderstand 53 usw.
fließt.
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Der
in dieser Art und Weise konstruierte Flussratensensor 42 ist
an der Hauptpassage 40 durch Einsetzen des Säulenelements 46 durch
die Montageöffnung 41 angebracht,
so dass dieser ins Innere der Hauptpassage 40 hervorsteht
und das Schaltkreisgehäuse 44 an
einer äußeren Wand
des Hauptkörpers 40 durch
eine nicht gezeigte Schraube sichert. In diesem Fall ist die zentrale
Achse der Erfassungspassage 47 im Wesentlichen mit der
zentralen Achse der Hauptpassage 40 ausgerichtet.
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Das
zu messende Fluid strömt
durch die Innenseite der Hauptpassage 40 und ist innerhalb
der Erfassungspassage 47 ausgerichtet und strömt über die
Fläche
des Flussratenerfassungselements 51. Der elektrische Strom,
welcher durch den Flussratenerfassungswiderstand 53 strömt, wird
durch den Steuerschaltkreis gesteuert bzw. kontrolliert, welcher an
der Platine 43 angebracht ist, so dass die Durchschnittstemperatur
des Flussratenerfassungswiderstands 53 um einen vorbestimmten Betrag
höher ist als
die Temperatur des zu messenden Fluids, wenn dieses von dem Temperaturkompensationswiderstand 54 erfasst
wird. Die Flussrate des zu messenden Fluids strömt durch das Innere der Hauptpassage 40 und
wird durch Extrahieren dieses elektrischen Stroms als ein erfasstes
Flussratensignal erfasst.
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Bei
diesem Flussratensensor 42, aufgrund des rahmenförmigen Umfangsrandelements 56,
das derart angeordnet ist, dass es den äußeren Umfang des elektrischen
Verbindungsabschnitts 47 umgibt und durch Anheften der
gesamten Fläche
der Bodenfläche 56a davon
an den Hauptflächen
des dünnen Abschnitts 49a gesichert
ist, welcher ein Teil des Halters 49 ist, und wobei der
Erfassungshilfsabschnitt 50 und die Hauptfläche des
Siliziumsubstrats 52 durch das Silikonhaftmittel 60,
welches als elastisches Haftmittel wirkt, treten keine Spalten zwischen
dem peripheren Wandelement 56 und dem Halter 49 oder zwischen
dem peripheren Wandelement 56 und dem Siliziumsubstrat 52 auf.
Somit wird verhindert, dass das Dichtmittel 58 von dem
peripheren Wandelement 56 ausleckt und an den Flächen des
Siliziumsubstrats 52 und dem Erfassungshilfsabschnitt 50 außerhalb
des peripheren Wandelements 56 anhaftet.
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Da
die Bodenfläche 56a des
peripheren Wandelements 56 in eine flache Form ausgebildet ist,
ist die Anbringung bzw. Anwendung des Silikonhaftmittels 60 erleichtert,
wodurch eine Automatisierung des Herstellungsprozesses ermöglicht wird.
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Da
die gesamte Fläche
der Bodenfläche 56a des
peripheren Wandelements 56 durch das Silikonhaftmittel 60 fixiert
ist, welches ein elastisches Haftmittel ist, selbst wenn einige
Unregelmäßigkeiten
an der Bodenfläche 56a auftreten,
bettet das Silikonhaftmittel 60 die Unregelmäßigkeiten
ein, wodurch die Bildung von Spalten unterdrückt wird. Da es folglich nicht
notwendig ist, die dimensionale Präzision des peripheren Wandelements 56 mit
hoher Genauigkeit zu steuern und die Bodenfläche 56a des peripheren Wandelements 56 keine
dreidimensionale Form aufweist, kann die Massenherstellung verbessert
werden, wodurch eine Reduzierung der Herstellungskosten ermöglicht wird.
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Da
das Silikonhaftmittel 60 ein Haftmittel ist, welches durch
eine Wärme
außerhalb
der Additionsreaktion aushärtet,
enthält
es keine organo-metallischen Salze oder organischen Peroxide. Somit
wird die Additionsreaktion des Platinkatalysators nicht mehr behindert,
wenn das Dichtmittel 58 aushärtet, wodurch das Auftreten
von Aushärtfehlern
in dem Dichtmittel 58 eliminiert wird. Somit wird ein nicht ausgehärtetes, öliges Dichtmittel 58,
welches leicht ausleckt, eliminiert, wodurch verhindert wird, dass das
Dichtmittel 58 von dem peripheren Wandelement 56 ausleckt.
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Da
das Silikonhaftmittel 60 und das Dichtmittel 58 jeweils
durch Wärmeaushärtungsadditionsreaktionen
aushärten,
kann das Silikonhaftmittel 60 und das Dichtmittel 58 durch
einen einzelnen Wärmeprozess
aushärten,
nachdem das periphere Wandelement 56 unter Verwendung des
Silikonhaftmittels 60 angeheftet worden ist, und daraufhin
das Dichtmittel 58 innerhalb des peripheren Wandelements 56 eingespritzt
worden ist, wodurch die Herstellungskosten reduziert werden können.
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Da
ein wärmeaushärtendes
Additionsreaktionsgel, welches Fluorinharz als Hauptbestandteil enthält, als
Dichtmittel 58 verwendet wird, treten im Vergleich zu Silikongel
nur einige wenige Ölkomponenten
auf, welche nicht zu dem Aushärten
beitragen. Somit ist der Anteil der Ölkomponenten, welche in dem
Dichtmittel 58 nach dem Aushärten verbleiben, stark reduziert,
wodurch verhindert wird, dass das Dichtmittel 58 aus dem
peripheren Wandelement 56 ausleckt.
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Die
chemische Widerstandsfähigkeit
und die Umgebungstoleranz des Fluorinharzes ist signifikant höher als
für Silikonharze,
und da die Verschlechterung durch Kraftstoff bzw. Benzin insbesondere
sehr gering ist, ist der gegenwärtige
Flussratensensor insbesondere zur Anwendung für Flussratensensoren für innere
Verbrennungskraftmaschinen für
Benzin geeignet.
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Zusätzlich schwellen
Silikonharze leicht durch Chemikalien usw. an, was zu Deformationen und
Störungen
nach dem Anschwellen führt,
welche signifikant sind, wobei jedoch Fluorinharze diese Art von
Alterung nicht aufweisen, und daher wird das Dichtmittel 58,
welches Fluorinharz als Hauptbestandteil enthält, nicht auf das Siliziumsubstrat 52 oder
den Erfassungshilfsabschnitt 50 auslecken.
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Das
Flussratenerfassungselement 51 wird durch Anheften an den
Erfassungshilfsabschnitt 50 gesichert, wobei ein Epoxyhaftmittel 61 verwendet wird.
Da dieses Epoxyhaftmittel 61 ein Phenolaushärtmittel
verwendet, werden amine Aushärtmittel, welche
die Additionsreaktion durch den Platinkatalysator während des
Wärmeaushärtens des Dichtmittels 58 verhindern,
eliminiert, wodurch das Auftreten von Aushärtfehlern des Dichtmittels 58 verhindert wird,
und daher leckt das Dichtmittel 58 nicht auf das Siliziumsubstrat 52 oder
den Erfassungshilfsabschnitt 50 aus.
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Da
das Dichtmittel 58 nicht ausleckt und sich nicht an das
Siliziumsubstrat 52 und den Erfassungshilfsabschnitt 50 außerhalb
des peripheren Wandelements 56 anhaftet, ermöglicht somit
ein Flussratensensor gemäß der ersten
Ausführungsform
eine genaue Flussratenerfassung, und ebenso kann eine Verschlechterung
des Antwortverhaltens unterdrückt werden.
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In
der vorstehenden ersten Ausführungsform wird
ein wärmeaushärtendes
Additionsreaktions-Silikonadhäsiv 60 als
elastisches Haftmittel verwendet, welches die Bodenfläche 56a des
peripheren Wandelements 56 durch Anheften an dem Halter 49 und dem
Flussratenerfassungselement 51 sichert, wobei jedoch das
elastische Haftmittel nicht auf das wärmeaushärtende Additionsreaktions-Silikonhaftmittel 60 begrenzt
ist, sondern wobei es jegliches Haftmittel sein kann, welches keine
organischen Metalle oder organischen Peroxide aufweist, die die
Additionsreaktion des Dichtmittels durch den Platinkatalysator verhindern,
mit anderen Worten, jegliches wärmeaushärtende Additionsreaktionshaftmittel
beispielsweise TSE 322 (Marke von GE Toshiba Silicones Co., Ltd.),
KE 1843 (Marke von Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), X-32-1964 (Marke von
Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) usw. können verwendet werden.
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Ein
wärmeaushärtendes
Additionsreaktionsgel, welches ein Fluorinharz als Hauptbestandteil enthält, wird
als Dichtmittel 58 verwendet, wobei jedoch ein wärmeaushärtender
Additionsreaktionsgummi, der Fluorinharz als Hauptbestandteil enthält (beispielsweise
SIFEL 611, Markenzeichen von Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) kann ebenso
verwendet werden.
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Obwohl
die chemischen Widerstandsfähigkeiten
und die Umgebungstoleranzen im Vergleich zu dem Gel, welches Fluorinharz
als Hauptbestandteil enthält,
geringer sind, kann ein wärmeaushärtendes Additionsreaktionsgel
oder Gummi als Dichtmittel 58 verwendet werden, welche
Silikonharz als Hauptbestandteil enthalten, in Abhängigkeit
von dem verwendeten Gebrauch.
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Ein
Epoxyhaftmittel 61 mit einem Phenolhaftmittel, wie beispielsweise
Phenolnovolac, wird verwendet, jedoch kann das Aushärtmittel
für das
Epoxyhaftmittel jegliches Aushärtmittel
sein, welches nicht Aminsubstanzen enthält; beispielsweise Säureanhydridaushärtmittel,
wie Phthalicanhydride, Trimelliteanhydride, usw., katalytische Aushärtmittel können verwendet
werden, wie beispielsweise Imidazole, teriare Amine, usw., oder
gebundene Aushärtmittel,
wie beispielsweise Dicyandiamide, Lewis-Säurekomplexe usw.
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Darüber hinaus
sind bei der vorstehenden ersten Ausführungsform der Flussratenerfassungswiderstand 53 und
der Temperaturkompensierungswiderstand 54 in Kombination
an einem Siliziumsubstrat 52 des Flussratenerfassungselements 51 ausgebildet.
In diesem Fall wird eine Wärmeisolationseinrichtung
(welche nicht gezeigt ist) auf das Siliziumsubstrat 52 angewendet,
so dass die Wärme von
dem Flussratenerfassungswiderstand 52 nicht zu dem Temperaturkompensationswiderstand 54 übertragen
wird.
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Der
Temperaturkompensationswiderstand 54 muss nicht notwendigerweise
an dem Siliziumsubstrat 52 ausgebildet sein; Der Flussratenerfassungswiderstand 53 kann
an dem Siliziumsubstrat 52 alleine ausgebildet sein.
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Das
Substrat, an welchem der Flussratenerfassungswiderstand 53 und
der Temperaturkompensationswiderstand 54 ausgebildet ist,
ist nicht auf das Siliziumsubstrat 51 beschränkt; Jeglicher
elektrischer Isolator kann verwendet werden, wie beispielsweise Keramik
usw.
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Zusätzlich ist
das Material, welches den Flussratenerfassungswiderstand 53 und
den Temperturkompensationswiderstand 54 bildet, nicht auf Platin
beschränkt;
Nickel oder Nickeleisenlegierungen können beispielsweise verwendet
werden (wie beispielsweise Permalloy, Markenzeichen von Western
Elektric Company).
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Der
Flussratensensor 42 wird durch ein separates Element von
der Hauptpassage 40 gebildet, jedoch kann der Flussratensensor
und die Hauptpassage 40 integriert ausgebildet sein.
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Die
vorliegende Erfindung ist in der vorstehenden Art und weise konstruiert
und weist die weiter unten beschriebenen Effekte auf.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Flussratensensor bereitgestellt,
welcher aufweist:
einen Halter, an dessen erstem Ende ein flacher
Erfassungshilfsabschnitt integriert ausgebildet ist, wobei ein Elementunterbringungs-Aussparungsabschnitt
in einer Hauptfläche
des Erfassungshilfsabschnitts ausgebildet ist;
ein flaches
Flussratenerfassungselement zur Erfassung einer Flussrate eines
zu messenden Fluids, wobei das Flussratenerfassungselement an dem
Halter derart angebracht ist, dass dieser innerhalb des Elementunterbringungs-Aussparungsabschnitts
untergebracht ist, so dass eine Hauptfläche des Flussratenerfassungselements
in einer gemeinsamen Ebene mit einer Hauptfläche des Erfassungshilfsabschnitts
positioniert ist;
eine Platine, an welcher ein Steuerschaltkreis
zur Steuerung eines elektrischen Stroms angebracht ist, welcher
durch das Flussratenerfassungselement fließt;
einen Anschluss, welcher
in den Halter derart eingebaut ist, dass ein zweites Ende des Anschlusses
mit der Platine elektrisch verbunden ist, wobei ein erstes Ende
des Anschlusses in einer gemeinsamen Ebene mit der Hauptfläche des
Erfassungshilfsabschnitts positioniert ist und sich auf einen Erfassungshilfsabschnitt
erstreckt;
ein rahmenförmiges
Umfangswandelement, welches an dem Halter montiert ist, so dass
diese einen elektrischen Verbindungsabschnitt umgibt, welcher durch eine
elektrische Verbindung eines Elektrodenabschnitts, der an einem
ersten Ende des Anschlusses des Flussratenerfassungselements ausgebildet
ist, und dem ersten Ende des Anschlusses gebildet wird; und
ein
wärmeaushärtendes
Additionsreaktionsdichtmittel, welches ins Innere des peripheren
Wandelements eingespritzt wird, so dass dieses den elektrischen
Verbindungsabschnitt einbettet,
wobei eine Bodenfläche des
peripheren Wandelements durch Anheften an den Erfassungshilfsabschnitt
und das Flussratenerfassungselement durch ein elastisches Haftmittel
gesichert wird.
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Da
Spalten zwischen dem peripheren Wandelement und dem Halter nicht
auftreten und ein Lecken des Dichtmittels verhindert wird, welches
ins Innere des peripheren Wandelements eingespritzt wird, wird somit
ein Flussratensensor erzielt, welcher eine genaue Flussratenerfassung
ermöglicht
und ebenso eine Verschlechterung des Antwortverhaltens unterdrückt. Da
ferner die Bodenfläche
des peripheren Wandelements in einer flachen Fläche ausgebildet ist, wird die
Anwendung des elastischen Haftmittels erleichtert, wodurch die Automatisierung des
Herstellungsprozesses vereinfacht wird. Da zusätzlich das elastische Haftmittel
zum Auffüllen
von Unregelmäßigkeiten
an der Bodenfläche
des peripheren Wandelements geeignet ist, kann das Auftreten von
Spalten zwischen dem peripheren Wandelement und dem Halter in verlässlicher
Art und Weise unterdrückt
werden, und es ist nicht länger
erforderlich, die dimensionale Präzision des peripheren Wandelements
strikt zu steuern, wodurch es möglich
ist, die Herstellungskosten zu reduzieren.
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Das
elastische Haftmittel kann ein wärmeaushärtendes
Additionsreaktionshaftmittel sein, wobei das elastische Haftmittel
keine organo-metallischen Salze und organischen Peroxide enthält, welche
das Aushärten
des Dichtmittels verhindern, wodurch es zu einer Reduzierung des
Anteils von Ölkomponenten
kommt, welche in dem ausgehärteten Dichtmittel
verbleiben, wodurch ein Auslecken des Dichtmittels verhindert wird.
Zusätzlich
kann das elastische Haftmittel und das Dichtmittel gleichzeitig durch
einen einzelnen Wärmeaushärtungsvorgang aushärten, wodurch
eine Vereinfachung des Herstellungsprozesses möglich wird, so dass es möglich ist, die
Produktionskosten zu reduzieren.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Flussratensensor
bereitgestellt, welcher aufweist:
einen Halter, an welchem
an einem ersten Ende ein flacher Erfassungshilfsabschnitt integriert
ausgebildet ist, wobei
ein Elementunterbringungs-Aussparungsabschnitt
in einer Hauptfläche
des Erfassungshilfsabschnitts ausgebildet ist;
ein flaches
Flussratenerfassungselement zum Erfassen einer Flussrate eines zu
messenden Fluids, wobei das Flussratenerfassungselement an dem Halter angebracht
ist, so dass es innerhalb des Elementunterbringungs-Aussparungsabschnitts
derart umfasst ist, dass eine Hauptfläche des Flussratenerfassungselements
in einer gemeinsamen Ebene mit einer Hauptfläche des Erfassungshilfsabschnitts
positioniert ist;
eine Platine, an welcher ein Steuerschaltkreis
zum Steuern eines elektrischen Stroms montiert ist, welcher zu dem
Flussratenerfassungselement fließt;
einen Anschluss, welcher
in dem Halter derart eingebaut ist, dass ein zweites Ende des Anschlusses
mit der Platine elektrisch verbunden ist, wobei ein erstes Ende
des Anschlusses in einer gemeinsamen Ebene mit der Hauptfläche des
Erfassungshilfsabschnitts positioniert ist und sich zu dem Erfassungshilfsabschnitt
erstreckt;
ein rahmenförmiges,
peripheres Wandelement, welches an dem Halter derart angebracht
ist, dass dieser einen elektrischen Verbindungsabschnitt umgibt, welcher
durch elektrisches Verbinden eines Elektrodenabschnitts, der an
einem ersten Ende des Anschlusses des Flussratenerfassungselements
ausgebildet ist, und das erste Ende des Anschlusses ausbildet; und
ein
Dichtmittel, welches ins Innere des peripheren Wandelements eingespritzt
wird, so dass es den elektrischen Verbindungsabschnitt einbettet,
wobei
das Dichtmittel durch ein wärmeaushärtendes Additionsreaktionsgel
oder Gummi gebildet wird, die ein Fluorinharz als Hauptbestandteil
enthalten. Da die chemischen Eigenschaften bzw. die chemische Widerstandsfähigkeit
und die Umgebungstoleranz des Dichtmittels verbessert ist, wird
ein Lecken des Dichtmittels aufgrund des Alterns verhindert, wird
ein Flussratensensor somit dazu fähig, eine genaue Flussratenerfassung
durchzuführen
und ebenso eine Verschlechterung des Antwortverhaltens zu vermeiden.
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Eine
Bodenfläche
des peripheren Wandelements kann durch Anheften an den Erfassungshilfsabschnitt
gesichert werden, und wobei das Flussratenerfassungselement durch
ein wärmeaushärtendes,
additionsreaktionselastisches Haftmittel gesichert wird, wobei Spalten
nicht zwischen dem peripheren Wandelement und dem Halter auftreten,
wodurch ein Auslecken des Dichtmittels verhindert wird, welches
in das periphere Wandelement eingespritzt wird. Ferner weist das
elastische Haftmittel keine organo-metallischen Salze und organischen
Peroxide auf, welche das Aushärten
des Dichtmittels verhindern, wodurch der Anteil der Ölkomponenten
reduziert werden, welche in dem ausgehärteten Dichtmittel verbleiben,
so dass ein Auslecken des Dichtmittels verhindert wird. Zusätzlich kann
das elastische Haftmittel und das Dichtmittel gleichzeitig durch
einen einzelnen wärmeaushärtenden
Prozess ausgehärtet
werden, wodurch es zu einer Vereinfachung des Herstellungsvorgangs
kommt, so dass die Produktionskosten reduziert werden können.
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Das
Flussratenerfassungselement kann durch Anheften an eine Bodenfläche des
Elementunterbringungs-Aussparungsabschnitts mittels eines Haftmittels
gesichert werden, welches als Hauptkomponente ein Epoxyharz unter
Verwendung eines Aushärtungsmittels
enthält,
welches Amine Substanzen nicht enthält, wobei eine Additionsreaktion
durch Platinkatalysatoren nicht während des Aushärtens des Dichtmittels
gestört
wird, so dass sich der Anteil der Ölkomponenten reduziert, der
in dem Dichtmittel als Folge des Aushärtungsfehlers verbleibt, so
dass das Auslecken von Dichtmittel verhindert wird.
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Das
Aushärtungsmittel
kann ein Phenolaushärtungsmittel
sein, wobei die Additionsreaktion durch den Platinkatalysator während des
Aushärtens des
Dichtmittels nicht gestört
wird, wodurch der Anteil der Ölkomponenten
reduziert wird, die sich in dem Dichtmittel als Folge eines Aushärtungsfehlers
befinden bzw. verbleiben, wobei dadurch ein Auslecken des Dichtmittels
verhindert wird.
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Das
Aushärtmittel
kann ein saures Anhydridaushärtmittel
sein, wobei die Additionsreaktion durch den Platinkatalysator während des
Aushärtens des
Dichtmittels nicht behindert wird, so dass sich der Anteil der Ölkomponenten
reduziert, die in dem Dichtmittel als Folge von Aushärtungsfehlern
verbleiben, was zur Verhinderung von Auslecken des Dichtmittels
führt.
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Das
Aushärtmittel
kann ein katalytisches Aushärtmittel
sein, wobei die Additionsreaktion von dem Platinkatalysator nicht
während
des Aushärtens des
Dichtmittels behindert wird, was den Anteil der Ölkomponenten reduziert, die
als Folge von Aushärtungsfehlern
in dem Dichtmittel verbleiben, wodurch es zu einer Verhinderung
von Auslecken des Dichtmittels kommt.
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Das
Aushärtungsmittel
kann ein gebundenes Aushärtungsmittel
sein, wobei die Additionsreaktion durch den Platinkatalysator nicht
während
des Aushärtens
des Dichtmittels behindert wird, wodurch sich der Anteil der Ölkomponenten
reduziert, die in dem Dichtmittel als Folge von Aushärtungsfehlern
verbleiben, so dass das Auslecken von Dichtmittel verhindert wird.