JP7391220B2 - センサーユニットおよびその取り付け構造 - Google Patents
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Description
前記外部側開口および前記排出口は、前記パイプに連結可能であり、前記外部側開口および前記排出口が前記パイプに連結された状態において、前記外部側開口は、前記排出口よりも、前記パイプ内を流れる前記流動体の上流に連通していることが好ましい。
ハウジングがパイプに取り付けられた状態において、パイプの外面で凹部を覆うことにより容易に連結路を形成できる。また、排出口を筒状部の反対側の端部に設けることにより連結路を長くできるから、センサーユニットにおける流動体の流れが円滑になる。
この構成により、第1レジスト部および第2レジスト部により内部側開口の端部が挟まれたラビリンス構造が形成される。したがって、筒状部内部の温度センサを樹脂材で覆って封止する際に、基板と筒状部の端部との隙間を通って筒状部の内部からハウジングの内部空間内に樹脂材が流れ込むことを抑制できる。
溝部と第3レジスト部との嵌合によって複雑なラビリンス構造を形成することができるから、ハウジング内部空間への封止材の流れ込みをより効果的に防止できる。
前記筒状部の伸長方向への熱伝導率が高い樹脂材を用いることにより、温度センサを保護する樹脂材の厚みを大きくした場合でも、流動体の温度が樹脂材を介して温度センサへ伝わりやすくなる。したがって、腐食性の気体からの保護に十分な厚みの樹脂材を用いて封止しつつ、温度センサの感度低下を抑えて、流動体の温度を応答性よく測定することができる。
前記第2開口部は、前記凹部の前記筒状部から離れた側の端部に対応した前記パイプの箇所に設けられており、前記排出口は、前記凹部における前記筒状部の反対側の端部に設けられていてもよい。
本発明の実施形態について、以下、図を参照しつつ説明する。各図において、同一の部材には同じ番号を付して、適宜、説明を省略する。
図1は本実施形態に係るセンサーユニット10の構成を示す側面図であり、図2はセンサーユニット10の構成を示す平面図である。各図には、基準座標としてX-Y-Z座標が示されている。Z方向は、筒状部30の伸長方向に沿っており、X-Y面はZ方向に直交する面である。以下の説明において、Z方向に沿って見た状態を平面視ということがある。また、図1の上下を上下方向として説明するが、センサーユニット10の姿勢はこれに限定されない。
本実施形態のセンサーユニット10は、基板にダイレクトに温度センサのチップを取り付ける構成により、従来のセンサーユニット100における細長く突]出する筒状体130を無くしている。このため、センサーユニット10は、製造コスト、輸送効率、破損リスクなどの点において優れている。
図7は、図5に示したラビリンス構造の変形例を示す断面図である。同図に示すように、筒状部30の基板33に接触する端部32eに溝部38を形成し、基板33の溝部38に対向する箇所にCuパターン39aにレジスト膜39bが形成された構成の第3レジスト部39を追加で設けてもよい。溝部38に第3レジスト部39をはめ込むことにより、ラビリンス構造がより複雑なものとなるから、筒状部30からの樹脂材35の漏れだしを防止する効果がより向上する。
図12は、従来のセンサーユニット100が、弁50によって開閉される吸気道であるパイプ51に取り付けられた状態を模式的に示す断面図である。同図に示すように、従来のセンサーユニット100では、パイプ51内を流通する測定対象の流動体の温度を測定する際の応答性を向上させるために、筒状体130の先端部が、パイプ51の側壁に形成された挿通孔から挿入されて、パイプ51内に配置されていた。
弁50の前後ではパイプ51内の圧力に差が生じ、上流側の圧力が高く下流側の圧力が低くなる。そこで、図9に示すように、センサーユニット60に、弁50の前後を繋ぐ、筒状部30をその一部とするバイパスを設けることにより、パイプ51内の流動体を矢印で示すように筒状部30内に引きこんで、流動体の流れを形成する。パイプ51内の流動体(計測対象)が積極的に筒状部30内に入ってくるので、温度センサ34をパイプ内に突出させなくても測定感度を良好にすることができる。以下、センサーユニット60の構成について説明する。
Q’をQの0.1%以下とすれば、センサーユニット60を取り付けたことは、エンジンの動作に影響しない。また、例えば、150ccの二輪車のエンジンでは、アイドリング時に毎秒1cc程度は流れるから、温度センサ34の熱容量とこれに対する熱伝達量の観点からも時定数的に問題のない温度計測が可能となる。なお、センサーユニット60をパイプ51への取り付けるにあたり、エンジンの条件等に従って、最適となる条件を設定すればよい。
Q=α・A[2(p1-p2)/ρ]1/2
(α:流出係数[弁50の開口比により変動する]、A:パイプ51の断面積)
Q’=α’・A’[2(p1-p2)/ρ]1/2
(α’:流出係数[弁50の開口比により変動する]、A’:第1開口部52の断面積)
図10は、本実施形態のセンサーユニット60の変形例であるセンサーユニット70がパイプ51に取り付けられた状態を模式的に示す断面図である。センサーユニット70は、流路の壁の一部(パイプ51側の壁)が取り払われた凹部72を備えている点において、センサーユニット60と異なっている。
20 :ハウジング
21 :本体上部
22 :ハウジング本体部
23a、23b :ねじ孔
24 :スロットルセンサ
25 :連結孔
26 :カプラ
27 :端子
30 :筒状部
31 :外部側開口
32 :内部側開口
32e :端部
33 :基板
33a :第1面
34 :温度センサ
35 :樹脂材
36 :第1レジスト部
36a :Cuパターン
36b :レジスト膜
37 :第2レジスト部
37a :Cuパターン
37b :レジスト膜
38 :溝部
39 :第3レジスト部
39a :Cuパターン
39b :レジスト膜
40 :凸部
41 :内部空間
50 :弁
51 :パイプ
52 :第1開口部
53 :第2開口部
61 :排出口
62 :連結路
64 :空間部
65 :保護部
72 :凹部
73 :流路
74 :ハウジング
100 :センサーユニット
130 :筒状体
131 :サーミスタ
132 :リード線
133 :基板
134 :樹脂材
135 :ハウジング
Q、Q’:流量
p1、p2:圧力
Claims (11)
- パイプ内を流れる流動体の温度を測定可能なセンサーユニットにおいて、
内部空間を有しかつ内部空間と外部とを連通する筒状部を有するハウジングと、
第1面に温度センサが搭載された基板と、を備え、
前記基板は前記ハウジングの内部空間に配置され、
前記筒状部における外部側の外部側開口は前記パイプ内に連結可能であり、
前記筒状部における内部空間側の内部側開口は前記基板の第1面で塞がれ、
前記温度センサは前記筒状部の内部に配置され、
前記筒状部の内部に前記温度センサを覆う樹脂材が充填された保護部を有し、
前記ハウジングは、
前記筒状部の前記外部側開口とは異なる位置に開口した、前記パイプに連結される排出口と、
前記排出口と前記筒状部とを連通する連結路とを有し、
前記筒状部は、その内部に、
前記基板に接する、前記樹脂材が充填された前記保護部と、
前記外部側開口と前記保護部との間の前記樹脂材が充填されていない空間部と、を有し、
前記連結路が前記空間部に連通されていることを特徴とするセンサーユニット。 - 前記外部側開口および前記排出口は、前記パイプに連結可能であり、
前記外部側開口および前記排出口が前記パイプに連結された状態において、前記外部側開口は、前記排出口よりも、前記パイプ内を流れる前記流動体の上流に位置する、請求項1に記載のセンサーユニット。 - 前記ハウジングは、その外面の一部に前記筒状部から離れる方向へ延設された凹部を有し、
前記パイプに取り付けられた状態において、前記凹部の一部によって前記排出口が形成される、請求項1または請求項2に記載のセンサーユニット。 - 前記排出口は、前記凹部における前記筒状部の反対側の端部に設けられている、請求項3に記載のセンサーユニット。
- 前記基板の前記第1面には、前記筒状部の内部側開口の外周形状に沿って形成された第1レジスト部と、前記筒状部の内周形状に沿って形成された第2レジスト部と、が設けられ、
前記第1レジスト部と前記第2レジスト部との間に、前記筒状部における内部側開口の端部が配置される請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のセンサーユニット。 - パイプ内を流れる流動体の温度を測定可能なセンサーユニットにおいて、
内部空間を有しかつ内部空間と外部とを連通する筒状部を有するハウジングと、
第1面に温度センサが搭載された基板と、を備え、
前記基板は前記ハウジングの内部空間に配置され、
前記筒状部における外部側の外部側開口は前記パイプ内に連結可能であり、
前記筒状部における内部空間側の内部側開口は前記基板の第1面で塞がれ、
前記温度センサは前記筒状部の内部に配置され、
前記筒状部の内部に前記温度センサを覆う樹脂材が充填された保護部を有し、
前記基板の前記第1面には、前記筒状部の内部側開口の外周形状に沿って形成された第1レジスト部と、前記筒状部の内周形状に沿って形成された第2レジスト部と、が設けられ、
前記第1レジスト部と前記第2レジスト部との間に、前記筒状部における内部側開口の端部が配置されることを特徴とするセンサーユニット。 - 前記内部側開口における前記筒状部の前記端部に溝部が設けられ、
前記基板の前記第1面の第1レジスト部と第2レジスト部との間における前記溝部に対向する位置に第3レジスト部が設けられている請求項5または請求項6に記載のセンサーユニット。 - 前記樹脂材は、前記筒状部の伸長方向への熱伝導率が0.3(W/m・K)以上である、請求項1から請求項7のいずれか1項に記載のセンサーユニット。
- 流動体が流動するパイプと、前記パイプに取り付けられ、前記流動体の温度を測定可能な請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のセンサーユニットと、を備え、
前記パイプは、前記流動体の流量を調整可能な弁と、前記弁を挟んで前記流動体の流れの上流側に位置する第1開口部と、前記弁を挟んで前記流動体の流れの下流側に位置する第2開口部と、を有し、
前記第1開口部が前記外部側開口に連結され、前記第2開口部が前記排出口に連結される、センサーユニットの取り付け構造。 - 流動体が流動するパイプと、前記パイプに取り付けられ、前記流動体の温度を測定可能な請求項3に記載のセンサーユニットと、を備え、
前記パイプは、前記流動体の流量を調整可能な弁と、前記弁を挟んで前記流動体の流れの上流側に位置する第1開口部と、前記弁を挟んで前記流動体の流れの下流側に位置する第2開口部と、を有し、
前記パイプにより前記凹部が覆われるように前記センサーユニットが配置された状態において、前記第1開口部が前記外部側開口に連結され、前記第2開口部が前記凹部に面している、センサーユニットの取り付け構造。 - 前記第2開口部は、前記凹部における前記筒状部から離れた側の端部に対応した前記パイプの箇所に設けられており、
前記排出口は、前記凹部における前記筒状部の反対側の端部に設けられている、請求項10に記載のセンサーユニットの取り付け構造。
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