JP6551080B2

JP6551080B2 - 流量測定装置

Info

Publication number: JP6551080B2
Application number: JP2015175088A
Authority: JP
Inventors: 順三山口; 宏尚山口
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2015-09-04
Filing date: 2015-09-04
Publication date: 2019-07-31
Anticipated expiration: 2035-09-04
Also published as: JP2017049219A; US10024701B2; US20170067768A1

Description

本発明は、内燃機関の吸気路に配置されて吸入空気の流量、および、流量以外のパラメータの少なくとも１つを測定する流量測定装置、および、流量測定装置の製造方法に関する。

従来から、吸入空気の流量を測定する流量測定装置では、流量以外の湿度、温度および圧力等のパラメータを併せて測定することができるものが公知となっている（例えば、特許文献１、２参照。）。
ところで、流量以外のパラメータの中には、検出信号を発生させるために、センサチップを吸入空気の流れに曝さなければならないものがある。そして、このようなセンサチップに対しては、吸入空気に含まれる異物や水滴の付着を防止する必要がある。
以下、パラメータ検出のために吸入空気の流れに曝す必要があるセンサチップを要保護チップと呼ぶ。

要保護チップに関しては、次のような保護方法が考えられる。
まず、１つ目は、直線的な慣性力や遠心力を利用して吸入空気から異物や水滴を除去し、異物や水滴を除去した後の吸入空気に要保護チップを曝す、という方法である。
次に、２つ目、３つ目は、要保護チップをフィルタで覆う、という方法である。この内、２つ目の方法では、フィルタを要保護チップから離して要保護チップを覆う。このため、樹脂製の枠体を設けて枠体にフィルタを熱溶着で固定する。また、３つ目の方法では、粘着剤でフィルタを要保護チップに、直接、貼り付ける。なお、３つ目の方法では、要保護チップを樹脂モールドしたプレ成型品にフィルタを貼り付ける態様も考えられる。

しかし、１つ目の方法では、吸入空気から異物や水滴を除去する機構、および、異物や水滴を除去した後の吸入空気の通路を設ける必要があり、装置体格が大きくなってしまう。また、２つ目の方法でも、樹脂製の枠体を設ける必要があり、装置体格が大きくなってしまう。さらに、３つ目の方法では、高温環境下で粘着剤が変性してしまい、フィルタが要保護チップから剥がれてしまう可能性がある。
そこで、要保護チップの保護構造に関し、これら３つの方法の欠点を有さない構造が求められている。

特開２０１５−００４５５６号公報特開２０１０−０４３８８３号公報

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、吸入空気の流量、および、流量以外のパラメータを測定する流量測定装置の要保護チップの保護構造に関し、装置体格の増加、および、フィルタの剥がれの問題を解消した保護構造を提供することにある。

本願発明によれば、流量測定装置は、以下に説明する第１、第２チップ、および、保持体を備える。すなわち、第１、第２チップは、内燃機関の吸気路に配置されて吸入空気の流量、および、流量以外のパラメータの少なくとも１つをそれぞれ検出する。また、保持体は第２チップを保持して吸気路の内周に突き出る。また、第２チップは所定のフィルタで覆われた状態で吸気路に露出する。さらに、保持体は、保持体の表面をなす樹脂部を有し、樹脂部の表面に凹部が存在し、フィルタの表面の一部が凹部の底面をなし、第２チップは、フィルタの内、底面をなす部分の裏側に存在している。そして、フィルタは、凹部の底面をなす部分以外の少なくとも一部の表面が樹脂部に覆われて保持され、樹脂部の内、フィルタの表面を覆う部分は、溶融樹脂がフィルタの表面上で硬化することで形成されている。

これにより、要保護チップに相当する第２チップをフィルタで覆うとともに保持体とフィルタとで囲んで保護する構成において、装置体格の増加、および、フィルタの剥がれの問題を解消することができる。すなわち、本願発明によれば、フィルタの一部は樹脂部に埋まって保持されているので、樹脂製の枠体を設ける必要がなく、また、粘着剤でフィルタを要保護チップに貼り付ける必要もない。このため、流量測定装置の要保護チップの保護構造に関し、装置体格の増加、および、フィルタの剥がれの問題を解消した保護構造を提供することができる。

流量測定装置の背面図である（実施例）。主保持体の内部を示す流量測定装置の部分断面図である（実施例）。保持体の側面図である（実施例）。図３のＩＶ−ＩＶ断面図である（実施例）。成型工程において金型内での各種部品のインサートの状態を示す説明図である（実施例）。図４相当の断面図である（変形例）。図４相当の断面図である（変形例）。フィルタが要保護チップを覆う状態を示す部分断面図である（変形例）。保持体の側面図である（変形例）。

以下、発明を実施するための形態を実施例に基づいて説明する。

〔実施例の構成〕
実施例の流量測定装置１の構成を図１〜図５に基づき説明する。
流量測定装置１は、内燃機関の吸気路２に配置されて吸入空気の流量、および、湿度を測定するものであり（図１および図２参照。）、測定により得られたデータを電子制御ユニット（ＥＣＵ：図示せず。）に出力する。そして、ＥＣＵは、流量測定装置１から得られた吸入空気の流量および湿度のデータに基づき、燃料の噴射制御や点火制御を行う。

流量測定装置１は、以下に説明する第１、第２チップ３、４、主保持体５、保持体６および基部７を備える。
まず、第１、第２チップ３、４は、内燃機関の吸気路２に配置されて吸入空気の流量および湿度をそれぞれ検出する。ここで、第１チップ３は、半導体の基板上に発熱抵抗素子、感温抵抗素子等を設けたものであり、周知の熱式検出法を採用するセンサチップである。また、第２チップ４は、半導体の基板上に容量素子等を設けたものであり、周知の電気容量式検出法を採用するセンサチップである。

次に、主保持体５は、第１チップ３を保持しており、吸気路２の流れに垂直となるように吸気路２の内周に突き出ている。ここで、主保持体５は、自身の内部に、吸気路２を迂回するバイパス路５ａ、および、バイパス路５ａを更に迂回するサブバイパス路５ｂを有し、第１チップ３は、サブバイパス路５ｂに配置されている（図３参照。）。なお、主保持体５は、例えば、面対称性を有する２つの樹脂製パーツを接合して設けられている。

次に、保持体６は、第２チップ４を保持しており、吸気路２の流れに垂直となるように、かつ、主保持体５から離れて主保持体５と平行をなすように吸気路２の内周に突き出る。
また、保持体６は、以下に説明するプレ成型品９、基板１０、ターミナル１１およびフィルタ１２等を金型内にインサートするとともに溶融樹脂を注入して樹脂部１３を成型することで設けられる（図４および図５参照。）。

まず、プレ成型品９は、第２チップ４を保持する樹脂成型品であり、樹脂部１３を成型する前に予め樹脂成型により設けられる。そして、プレ成型品９は、第２チップ４の表面の内、容量素子等を有するセンシング面４ａがプレ成型品９の表面に露出するように樹脂成型される。ここで、プレ成型品９の表面には凹部９ａが存在し、センシング面４ａは凹部９ａの底面をなして露出している。また、プレ成型品９では、構造体としての強度を確保するため、第２チップ４を基板１０とは別の基板９ｂに載せた状態で樹脂成型される。なお、センシング面４ａの配線と基板９ｂの配線とは、ボンディングワイヤ（図示せず。）により結線されている。

次に、基板１０は、例えば、容量素子等から得られる電気信号を処理するための配線が設けられたプリント基板である。また、保持体６の全体としての強度を確保するため、プレ成型品９は、基板１０に載った状態でモールド成型され、センシング面４ａの配線と基板１０の配線とは、はんだ付けにより結線されている。なお、基板９ｂの配線とセンシング面４ａの配線とは、ボンディングワイヤ（図示せず。）により結線されている。
次に、ターミナル１１は、基板１０に載って基板１０の配線と結線された状態でモールド成型される。

次に、フィルタ１２は、第２チップ４を覆ってセンシング面４ａを保護するものであり、センシング面４ａは、フィルタ１２に覆われた状態で吸気路２に露出している。つまり、フィルタ１２は、吸入空気に含まれる異物や水滴がセンシング面４ａに付着するのを防止する（以下、第２チップ４を要保護チップ４と呼ぶことがある。）。より具体的に、フィルタ１２は、プレ成型品９の凹部９ａを覆っており、センシング面４ａから離れて要保護チップ４を覆っており、プレ成型品９の樹脂部分とともに第２チップ４を囲んで保護している。

さらに換言すると、フィルタ１２は、表面の一部が吸気路２に露出するように、樹脂部１３に埋まっている。また、樹脂部１３の表面には円錐台状の凹部１４が存在し、フィルタ１２の表面の内、吸気路２に露出する部分が凹部１４の底面をなす。そして、要保護チップ４は、フィルタ１２の内、底面をなす部分の裏側に、フィルタ１２から離れて存在する。なお、フィルタ１２は、防水透湿性に優れた素材からなり、例えば、ポリテトラフルオロエチレンを延伸加工したものである。また、基板１０やターミナル１１は、フィルタ１２よりも硬い高硬度部品である。

さらに、基部７は、例えば、主保持体５、保持体６、ターミナル１１等を金型１８内にインサートして樹脂成型することにより設けられ、第１、第２チップ３、４から得られる各種信号をＥＣＵ等に出力するためのコネクター１５を有する。また、基部７は、主保持体５および保持体６の根元をなし、吸気路２をなす配管に設けられた穴２ｂに嵌まる部分である。

〔実施例の製造方法〕
続いて、実施例の流量測定装置１の製造方法を図５に基づき説明する。
まず、実施例の流量測定装置１の製造方法は、金型１８内にプレ成型品９、基板１０、ターミナル１１およびフィルタ１２等をインサートするとともに溶融樹脂を注入して保持体６を成型する成型工程を備える。また、金型１８は凹部１４に相当する凸部１８ａを有し、成型工程では、金型１８内において凹部９ａをフィルタ１２で覆い、さらにフィルタ１２の表面に凸部１８ａの先端を突き当てた状態で溶融樹脂を注入する。
また、プレ成型品９は、金型１８内で、基板１０に載った状態でフィルタ１２に覆われている。

〔実施例の効果〕
実施例の流量測定装置１によれば、保持体６において、フィルタ１２の一部は樹脂部１３に埋まって固定されている。そして、樹脂部１３の表面に凹部１４が存在し、フィルタ１２の表面の一部が凹部１４の底面をなし、要保護チップ４は、フィルタ１２の内、底面をなす部分の裏側に存在する。
これにより、要保護チップ４を保護するために、樹脂製の枠体を設けたり、粘着剤でフィルタ１２を要保護チップ４やプレ成型品９に貼り付けたりする必要がなくなる。このため、要保護チップ４の保護構造に関し、装置体格の増加、および、フィルタ１２の剥がれの問題を解消することができる。また、保持体６、プレ成型品９の樹脂部、および、フィルタ１２により要保護チップ４を囲んで保護することで、要保護チップ４の信頼性を高めることができる。

また、成型工程では、金型１８内で、高硬度部品である基板１０にプレ成型品９を載せ、さらに、基板１０に載ったプレ成型品９の凹部９ａをフィルタ１２で覆う。
これにより、プレ成型品９や基板１０等の厚さ方向の公差ばらつきを、フィルタ１２のたわみによって吸収することができるので、製造工程を簡素化することができる。

〔変形例〕
本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形例を考えることができる。
例えば、実施例の流量測定装置１によれば、プレ成型品９を載せる高硬度部品はプリント基板からなる基板１０であったが、プリント基板に替えてリードフレーム１９を高硬度部品として採用してもよく（図６参照。）、さらに、プラスチック板、バスバー、セラミック基板等を高硬度部品として採用してもよい。また、基板１０に、柔軟性が高いフレキシブル基板２０を載せ、フレキシブル基板２０にプレ成型品９を載せてもよい（図７参照。）。

また、実施例の流量測定装置１によれば、プレ成型品９に要保護チップ４を保持させていたが、プレ成型品９を設けることなく、金型１８内で、要保護チップ４を基板１０に直接載せてフィルタ１２で覆い、溶融樹脂を注入して樹脂部１３を設けてもよい（図８参照。）
さらに、実施例の流量測定装置１によれば、凹部１４は円錐台状であったが、角柱台状に凹部１４を設けてもよい（図９参照。）。

１流量測定装置２吸気路３第１チップ４第２チップ、要保護チップ６保持体１２フィルタ１３樹脂部１４凹部

Claims

内燃機関の吸気路（２）に配置されて吸入空気の流量、および、流量以外のパラメータの少なくとも１つをそれぞれ検出する第１、第２チップ（３、４）と、
前記第２チップを保持して前記吸気路の内周に突き出る保持体（６）とを備え、
前記第２チップは所定のフィルタ（１２）で覆われた状態で前記吸気路に露出する流量測定装置（１）において、
前記保持体は、前記保持体の表面をなす樹脂部（１３）を有し、
この樹脂部の表面に凹部（１４）が存在し、前記フィルタの表面の一部がこの凹部の底面をなし、
前記第２チップは、前記フィルタの内、前記底面をなす部分の裏側に存在し、
前記フィルタは、前記凹部の底面をなす部分以外の少なくとも一部の表面が前記樹脂部に覆われて保持され、
前記樹脂部の内、前記フィルタの表面を覆う部分は、溶融樹脂が前記フィルタの表面上で硬化することで形成されていることを特徴とする流量測定装置。
請求項１に記載の流量測定装置において、
前記第１チップを保持する主保持体（５）を備え、
この主保持体は、前記保持体から離れて前記吸気路の内周に突き出ていることを特徴とする流量測定装置。
請求項１または請求項２に記載の流量測定装置の製造方法において、
金型（１８）内に前記第２チップおよび前記フィルタをインサートするとともに溶融樹脂を注入して前記保持体を成型する成型工程を備え、
前記金型は前記凹部に相当する凸部（１８ａ）を有し、
前記成型工程では、前記金型内において前記第２チップを前記フィルタで覆い、さらに前記フィルタの表面に前記凸部の先端を突き当てた状態で溶融樹脂を注入することを特徴とする流量測定装置の製造方法。
請求項３に記載の流量測定装置の製造方法において、
前記第２チップが表面に露出するように樹脂成型されたプレ成型品（９）を予め成型しておき、
前記成型工程では、前記プレ成型品を前記金型内にインサートすることで前記第２チップを前記金型内にインサートすることを特徴とする流量測定装置の製造方法。
請求項３に記載の流量測定装置の製造方法において、
前記成型工程では、前記金型内に前記フィルタよりも硬い高硬度部品（１０、１９）をインサートし、また、前記金型内で、前記高硬度部品に前記第２チップを載せ、さらに、前記高硬度部品に載った前記第２のチップを前記フィルタで覆うことを特徴とする流量測定装置の製造方法。
請求項４に記載の流量測定装置の製造方法において、
前記成型工程では、前記金型内に前記フィルタよりも硬い高硬度部品をインサートし、また、前記金型内で、前記高硬度部品に前記プレ成型品を載せ、さらに、前記高硬度部品に載った前記プレ成型品を前記フィルタで覆うことを特徴とする流量測定装置の製造方法。