JP2008128890A - Gas flowmeter - Google Patents
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Abstract
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。 The present invention relates to a small-sized flow meter that is used by being mounted on a manifold body in which, for example, a gas introduction path and a discharge path are formed, and more particularly, a gas flow meter having a simple structure that improves manufacturing yield and reliability. About.
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。
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。 By the way, on the circuit board on which the flow sensor is mounted, a drive circuit composed of a large number of resistor chips, IC chips for measurement and calculation, and connectors for external connection are mounted. For this reason, it cannot be denied that the circuit board is increased in size as compared with the opening recess forming part of the flow path. Therefore, when the circuit board is placed on one surface of the flow meter body where the opening recess is provided, the central portion of the flow meter body is lifted by the rib described above, so the circuit board is inclined with respect to the one surface of the flow meter body. easy. If the circuit board is adhered and fixed to the flowmeter body with the circuit board tilted, the sealing performance against the opening recess (flow path) may be impaired. Moreover, depending on the shape of the rib, it may be difficult to evenly fill the adhesive along the periphery of the rib, and the adhesive may be peeled off over time.
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。 The present invention has been made in consideration of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a gas flow meter having a simple structure that improves the manufacturing yield and reliability.
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。 In order to achieve the above-described object, a gas flowmeter according to the present invention is provided with an opening recess that forms a measurement channel on one surface and a pair of communication passages that are respectively connected to both ends of the opening recess. The main body and a flow sensor are mounted, and the flow sensor is mounted on one surface of the flow meter main body so as to face the opening concave portion and includes a circuit board that closes the peripheral edge of the opening concave portion. In particular, a rib having a certain height is provided from one surface of the flow meter body so as to surround the peripheral edge of the opening recess, and the circuit board is disposed at a position away from the rib on one surface of the flow meter body. It is characterized in that a protrusion for supporting the height is provided.
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。 Incidentally, the circuit board is bonded and fixed onto the rib by an adhesive filled along the periphery of the rib. In addition, the flow meter main body includes a fluid introduction port and a fluid discharge port respectively connected to a fluid introduction path and a discharge path provided in a manifold body, for example, on a lower surface, and a concave substrate on which the circuit board is mounted on the upper surface side A mounting portion is provided, and the opening concave portion is provided at a substantially central portion of the substrate mounting portion.
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。 According to the gas flow meter having the above-described configuration, the circuit board is disposed at a portion away from the rib, with a rib having a certain height from one surface of the flow meter body surrounding the peripheral edge of the opening recess provided on the one surface of the flow meter body. Since the protrusion supporting the same height as the rib is provided, the circuit board can be placed without causing an inclination with respect to one surface of the flowmeter body. Therefore, the circuit board can be brought into close contact with the upper end of the rib surrounding the peripheral edge of the opening recess, and the circuit board can be adhered and fixed to the flowmeter main body in this state, so that the sealing performance can be sufficiently secured. .
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。 In addition, since the circuit board can be positioned parallel to one surface of the flow meter body, the thickness of the adhesive to be filled along the periphery of the rib can be made uniform, so that the adhesive can be partially removed over time. This does not cause a problem of peeling off. Therefore, the reliability can be sufficiently increased.
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。
Hereinafter, a gas flow meter according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
This gas flow meter is a small one that is used by being attached to a manifold body made of a thick plate made of aluminum, for example, having a through hole that forms a gas introduction path and a discharge path. It has a substantially rectangular parallelepiped external shape with a size of about 10 mm and a height of about 10 mm. This gas flow meter basically includes a flow meter body in which a flow path connecting an introduction path and a discharge path is formed, and a gas that is incorporated into the flow path of the flow meter body and flows through the manifold body. And a mass flow rate sensor for measuring the flow rate.
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。
FIG. 1 is an external perspective view showing a schematic configuration of a gas flow meter according to this embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view showing an internal structure of the gas flow meter and an assembly structure to a manifold body. The flow meter
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。
The
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。
Further, the
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。
As shown in FIG. 2, these
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。
On the other hand, the
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。
The
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。
In addition, a pair of
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。
The upper surfaces of the
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。
In the case where the
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。
Further, the flow meter (flow meter main body 10) is attached to the
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。
Now, the gas flow meter according to the present invention basically comprising the
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。
If the
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。
As described above, according to the present invention, the
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。
The present invention is not limited to the embodiment described above. For example, the heights of the
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
DESCRIPTION OF
15 and 16
Claims (3)
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。 A flow meter main body provided with an opening recess that forms a measurement flow path on one surface, and a pair of communication passages that are respectively connected to both ends of the opening recess.
A flow rate sensor, and a circuit board that is mounted on one surface of the flow meter body so that the flow rate sensor faces the opening recess and closes the peripheral edge of the opening recess,
A rib having a constant height is provided from one surface of the flow meter body so as to surround the peripheral edge of the opening recess, and the circuit board is placed at the same height as the rib at a position away from the rib on one surface of the flow meter body. A gas flowmeter characterized by providing a supporting protrusion.
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。 The flow meter body has a fluid introduction port and a fluid discharge port connected to a fluid introduction path and a discharge path, respectively, provided in the manifold body on the lower surface, and a concave substrate mounting portion for mounting the circuit board on the upper surface side. Provided,
The gas flow meter according to claim 1, wherein the opening recess is provided at a substantially central portion of the substrate mounting portion.
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