JP2008128890A - 気体流量計 - Google Patents

Abstract

【課題】流量センサを搭載した回路基板を、流量計本体の一面に露出させて設けた流路の一部をなす開口凹部を覆って装着した気体流量計の、製造歩留まりの向上と信頼性の向上を図る。
【解決手段】流量計本体の一面に設けた開口凹部を覆って流量センサを搭載した回路基板を設けた構造の気体流量計において、上記開口凹部の周縁部を囲んで流量計本体の一面から一定高さのリブを設けると共に、前記流量計本体の一面の上記リブから離れた部位に前記回路基板を前記リブと同じ高さに支持する突起を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば気体の導入路および排出路を形成したマニホールド体に装着して用いられる小型の流量計に係り、特に製造歩留まりの向上と信頼性の向上を図った簡易な構造の気体流量計に関する。

チップマウンタにおける吸着ノズルによる微小部品の吸着確認の手法として、従来一般的な圧力センサに代えて流量センサを用い、上記吸着ノズルにおける微小流量の変化を検出することが試みられている。この種の用途に用いられる小型の流量計として、流量センサを搭載した回路基板を、流量計本体の一面に露出させて設けた流路の一部をなす開口凹部を覆って装着し、この回路基板を上記流路の一壁面として用いると共に、上記流量センサを開口凹部に対峙させることで、構成の簡素化を図ったものが提唱されている（例えば特許文献１を参照）。また回路基板を上記流量計本体の一面に接着固定するに際し、前記開口凹部への接着剤の流れ込みを防止するべく、前記開口凹部の周縁部にリブを設けることも提唱されている。
特開２００４−３８８３号公報

ところで流量センサを搭載した回路基板には、多数の抵抗チップや計測演算用のＩＣチップ等からなる駆動回路や外部接続用コネクタ等も搭載される。この為、流路の一部を形成する開口凹部に比較して回路基板が大型化することが否めない。これ故、流量計本体の前記開口凹部を設けた一面に回路基板を載置すると、その中央部分が前述したリブにより持ち上げられた状態となるので、流量計本体の一面に対して回路基板が傾き易い。そして回路基板が傾いた状態のまま流量計本体に接着固定されると、開口凹部（流路）に対するシール性が損なわれる虞がある。しかもリブの形状によっては、該リブの周囲に沿って接着剤を均等に充填することが困難な場合もあり、時間経過に伴って接着剤の剥離が生じる虞もある。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、製造歩留まりの向上と信頼性の向上を図った簡易な構造の気体流量計を提供することにある。

上述した目的を達成するべく本発明に係る気体流量計は、一面に計測流路を形成する開口凹部を設けると共に、その内部に上記開口凹部の両端にそれぞれ連なる一対の連通路を設けた流量計本体と、流量センサを搭載してなり、上記流量センサを前記開口凹部に対峙させて前記流量計本体の一面に装着されて該開口凹部の周縁部を閉塞する回路基板とを具備したものであって、特に前記開口凹部の周縁部を囲んで前記流量計本体の一面から一定高さのリブを設けると共に、前記流量計本体の一面の上記リブから離れた部位に前記回路基板を前記リブと同じ高さに支持する突起を設けたことを特徴としている。

ちなみに前記回路基板は、前記リブの周囲に沿って充填される接着剤により該リブ上に接着固定されるものである。また前記流量計本体は、例えばマニホールド体に設けられた流体の導入路および排出路にそれぞれ連結される流体導入口および流体排出口を下面に備え、上面側に前記回路基板を装着する凹状の基板装着部を設けたものであって、前記開口凹部は、上記基板装着部の略中央部に設けたものからなる。

上記構成の気体流量計によれば、流量計本体の一面に設けた開口凹部の周縁部を囲んで前記流量計本体の一面から一定高さのリブと共に、このリブから離れた部位に回路基板を前記リブと同じ高さに支持する突起が設けられているので、流量計本体の一面に対して傾きを生じることなく回路基板を載置することができる。従って開口凹部の周縁部を囲むリブの上端に回路基板を密着させることができ、この状態で流量計本体に回路基板を接着固定することができるので、そのシール性を十分に確保することができる。

また回路基板を流量計本体の一面に対して平行に位置付けることができるので、リブの周囲に沿って充填する接着剤の厚みを均一化することができるので、時間経過に伴って接着剤が部分的に剥離するような不具合を招来することもない。従ってその信頼性を十分に高めることができる。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る気体流量計について説明する。
この気体流量計は、気体の導入路および排出路をなす透孔を形成した、例えばアルミニウム製の厚板からなるマニホールド体に装着して用いられる小型のものであって、例えば長さ２０ｍｍ、幅１０ｍｍ、高さ１０ｍｍ程度の大きさの略直方体の外観形状を有する。この気体流量計は、基本的には導入路と排出路とを結ぶ流路を形成した流量計本体と、この流量計本体の上記流路に組み込まれて前記マニホールド体を介して通流する気体の流量を計測する為の質量流量センサとを備えて構成される。

図１はこの実施形態に係る気体流量計の概略構成を示す外観斜視図であり、図２は気体流量計の内部構造とマニホールド体への組み付け構造を示す断面図である。流量計本体１０は略直方体形状をなす樹脂モールド製のものであって、マニホールド体３０の導入路３１および排出路３２にそれぞれ連結される流体導入口１１および流体排出口１２をその下面に備えると共に、後述するようにその内部に上記流体導入口１１と流体排出口１２とを結ぶ流路を形成したものである。またこの流量計本体１０の上面には、後述する長方形状の回路基板２０を装着する所定深さの凹状の基板装着部１３が設けられる。

上述した流体導入口１１および流体排出口１２は、流量計本体１０の長手方向に所定の距離を隔てて並べて設けられたものであって、その開口縁部にはＯリングが装着されている。また流量計本体１０における上記基板装着部１３の底部の略中央部には、該基板装着部１３に装着される回路基板２０に沿って前記流体導入口１１および流体排出口１２が並ぶ向きに計測流路部を形成する開口凹部１４が形成されている。この開口凹部１４は、前記基板装着部１３に装着される回路基板２０によりその周縁部が閉塞されることで、前記流体導入口１１と流体排出口１２とを結ぶ流路の一部を形成する。

更に前記流量計本体１０には、上記開口凹部１４の両端部と前記流体導入口１１および流体排出口１２とをそれぞれ結ぶ連通路１５,１６が形成されている。これらの連通路１５,１６は、前述した回路基板２０によりその周縁部が閉塞される開口凹部１４を介して相互に連結されて、前記流体導入口１１と流体排出口１２とを結ぶ気体の通流路を形成する。

尚、これらの連通路１５,１６は、図２に示すように流量計本体１０の上面側（開口凹部１４の両端部）および下面側から、その軸心位置をずらして流量計本体１０の高さ方向にその途中位置まで穿たれた２つの縦穴部と、これらの縦穴部の底部間を横方向に連通する結合部とからなり、鈎型に屈曲した流路を形成している。このような屈曲構造をなす連通路１５,１６は、流体導入口１１から流入する気体を、その壁面に衝突させながら導くことでその流速分布を安定化する作用を呈する。

一方、前記基板装着部１３に装着される回路基板２０は、その下面側の略中央部に質量流量センサ２１を搭載すると共に、その上面側に上記質量流量センサ２１の駆動回路２２およびこの駆動回路２２の外部接続部品（コネクタ）２３を搭載したものである。ちなみに前記質量流量センサ２１は、特に図示ないが、例えば半導体チップに形成した肉薄ダイヤフラム上に発熱抵抗素子を設けると共に、気体の通流方向に上記発熱抵抗素子を挟んで一対の温度センサを設けたものからなる。この質量流量センサ２１は、上記発熱抵抗素子により加熱される肉薄ダイヤフラム近傍の雰囲気ガスの温度分布が、該肉薄ダイヤフラムに沿って通流する気体の流量によって変化することから、その温度変化を前記温度センサにより検出することで上記気体の流速、ひいてはその質量流量を検出する役割を担う。また前記駆動回路２２は、質量流量センサ２１における上述した発熱抵抗素子および温度センサをそれぞれ駆動する抵抗ブリッジ回路等を構築する複数の抵抗器やトランジスタ、更には温度センサの出力から流量を算出するマイクロプロセッサ等からなる。

このような質量流量センサ２１とその駆動回路２２を搭載した回路基板２０は、その下面側を前記開口凹部１４に向けて前記基板装着部１３に装着される。この結果、前記開口凹部１４が形成する計測流路に面して前記回路基板２０に搭載された質量流量センサ２１が位置付けられる。この際、接着剤により前記開口凹部１４の周縁部と前記回路基板２０の下面との間を接着することで前記開口凹部１４の周縁部が前記回路基板２０にて閉塞される。

尚、前記流量計本体１０の長手方向における相対向する両端部の下部には、その下面に連なって上記各端部からそれぞれ突出する一対の鍔部１８が設けられている。具体的にはこれらの鍔部１８は、前記流量計本体１０における前記流体導入口１１および流体排出口１２の並び方向の両端部、つまり流量計本体１０の短辺側の端部における中腹部に、その幅方向に設けた横溝１９の下面側の突出縁部として形成されている。

これらの鍔部１８は、前記マニホールド体３０に平行に組み付けられる棒状の固定部材４０によりその上面が押さえ込まれて前記マニホールド体３０との間に挟持され、これによって流量計本体１０をマニホールド体３０上に強固に装着する役割を担う。尚、棒状の固定部材４０は、前記流量計本体１０の前記鍔部１８を設けた端部の幅よりよりも長尺のものからなり、その端部に設けたねじ孔４１を挿通してマニホールド体３０に螺着されるねじ４２によりマニホールド体３０に固定される。

尚、固定部材４０に、前記鍔部１８に係合する段差部４３が設けておく場合には、その段差の高さは前記鍔部１８の厚みよりの若干低く設定される。この際、固定部材４０の長手方向における段差部４３の開口幅を前記流量計本体１０の短辺側の端面の幅と同程度に設定しておけば、この段差部４３に鍔部１８を嵌合することで流量計本体１０の横ずれを防止することができる。このような構造の固定部材４０をマニホールド体３０に固定したとき、該固定部材４０により前記流量計本体１０がマニホールド体３０の上面に密着固定されるものとなっている。

またマニホールド体３０への流量計（流量計本体１０）の取り付けは、流量計本体１０の下面に設けた流体導入口１１および流体排出口１２を、マニホールド体３０における導入路３１および排出路３２の各開口部に位置合わせして行うことは勿論のことである。またこのようにしてマニホールド体３０の上面に流量計（流量計本体１０）を固定したとき、前述したように流体導入口１１および流体排出口１２の各開口縁部に装着されたＯリングによって該流量計本体１０の下面と前記マニホールド体３０の上面との接合部が気密にシールされ、流体導入口１１と導入路３１とが隙間なく連結されると共に、流体排出口１２と排出路３２とが隙間なく連結される。

さて基本的には上述した構造の流量計本体１０と回路基板２０とを備えて構成される本発明に係る気体流量計が特徴とするところは、図３に前述した流量計本体１０における基板装着部１３を拡大して示すように、開口凹部１４の周縁部に沿って、該開口凹部１４を囲む一定高さのリブ５１を設けると共に、流量計本体１０の長手方向に上記リブ５１から離れた部位に前記回路基板２０を前記リブ５１と同じ高さに支持する突起５２を設けた点にある。これらのリブ５１および突起５２は、凹状に形成された基板装着部１３の底面からの高さが０.１〜０.２ｍｍ程度のものであり、基板装着部１３の底面から上記高さだけ回路基板２０を持ち上げて撓みなく平行に支持する役割を担う。更に前記リブ５１は、上記基板装着部１３の底面と回路基板２０との間に充填される接着剤の前記開口凹部１４への流れ込みを防止すると共に、突起５２と協働して上記接着剤の厚みを均一化する役割を担う。特にこの実施形態においては前記リブ５１は、基板装着部１３の外周壁と平行な４つの辺部によって開口凹部１４を囲んだ四角形状の突起として形成されている。

このようなリブ５１と突起５１とを基板装着部１３の底面に備えた流量計本体１０であれば、図４に回路基板２０の装着状態を拡大して示すように、基板装着部１３の底面に対して回路基板２０を一定の高さだけ持ち上げて平行に、しかも安定に支持することができる。しかも回路基板２０を基板装着部１３の底面に向けて押し付けても回路基板２０の支持姿勢が変わることがない。従って基板装着部１３の底面に、特にリブ５１の周囲に沿って所定量の接着剤５３を充填しておけば、接着剤５３は上記基板装着部１３の底面と回路基板２０との間にその厚みが規制された状態でその隙間に沿って拡がりながら基板装着部１３の底面と回路基板２０とを接着固定する。この際、リブ５１によって接着剤５３の開口凹部１４への流れ込みが阻止されることは言うまでもない。この結果、回路基板２０は一定厚みの接着剤５３により流量計本体１０に安定に接着固定される。

このように本発明によれば、流量計本体１０の基板装着部１３に、開口凹部１４を囲んで一定高さのリブ５１を設けると共に、このリブ５１から離れた位置に上記リブ５１と共に回路基板２０を一定の高さに支持する突起５２を設けているので、簡易な構成でありながら回路基板２０の安定した取り付けを可能とする。この結果、リブ５１に沿って充填した接着剤５３により前記開口凹部１４の周縁を確実にシールすることができ、開口凹部１４と回路基板２０とにより構成される流路部のシール性を確実なものとし得る。従ってシール不良の発生を抑えてその製造歩留まりを高めることができ、また回路基板２０を押さえ込むだけでその装着姿勢を一定に安定化させることができるので、製作効率の向上も図り得る。更には接着剤５３の厚みを一定化することができるので、固化した接着剤５３の時間経過に伴う歪みの発生を極力抑えることが可能となり、その部分的な剥離を効果的に防止することができる。従ってその動作信頼性を十分に確保することが可能となる等の効果が奏せられる。

尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えばリブ５１および突起５２の高さは、接着剤５３による必要な接着強度を確保し得る厚みに応じて設定すれば良いものである。また突起５２を基板装着部１３のコーナー部にそれぞれ設けて回路基板２０隅部を支持するようにしても良い。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

本発明の一実施形態に係る気体流量計の概略構成を示す外観斜視図。 図１に示す気体流量計の内部構造とマニホールド体への組み付け構造を示す断面図。 流量計本体における基板装着部の構造を拡大して示す斜視図。 リブおよび突起による回路基板の支持構造を示す断面図。

符号の説明

１０ 流量計本体
１１ 流体導入口
１２ 流体排出口
１３ 基板装着部
１４ 開口凹部（計測流路）
１５,１６ 連通路
２０ 回路基板
３０ マニホールド体
４０,４５ 固定部材
５１ リブ
５２ 突起

Claims (3)

1. 一面に計測流路を形成する開口凹部を設けると共に、その内部に上記開口凹部の両端にそれぞれ連なる一対の連通路を設けた流量計本体と、
   流量センサを搭載してなり、上記流量センサを前記開口凹部に対峙させて前記流量計本体の一面に装着されて該開口凹部の周縁部を閉塞する回路基板とを具備し、
   前記開口凹部の周縁部を囲んで前記流量計本体の一面から一定高さのリブを設けると共に、前記流量計本体の一面の上記リブから離れた部位に前記回路基板を前記リブと同じ高さに支持する突起を設けたことを特徴とする気体流量計。
2. 前記回路基板は、前記リブの周囲に沿って充填される接着剤により該リブ上に接着固定されるものである請求項１に記載の気体流量計。
3. 前記流量計本体は、マニホールド体に設けられた流体の導入路および排出路にそれぞれ連結される流体導入口および流体排出口を下面に備え、上面側に前記回路基板を装着する凹状の基板装着部を設けたものであって、
   前記開口凹部は、上記基板装着部の略中央部に設けたものである請求項１に記載の気体流量計。

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