JP2015194431A - フローセンサおよび流量計 - Google Patents

Abstract

【課題】取付部材から台座に伝わる熱を低減することのできるフローセンサおよび流量計を提供する。【解決手段】検出部を含むセンサチップ１０と、センサチップ１０が設けられる金属製の台座２０と、台座２０を対象物に取り付ける取付部材４１を含む取付部４０と、を備え、取付部４０は、台座２０と接触する部分に断熱性を有する。これにより、取付部４０から台座２０への熱の伝わり（伝播）は、取付部４０において台座２０と接触する部分で阻止または軽減することが可能になる。【選択図】図１

Description

本発明に係るいくつかの態様は、センサチップが設けられる台座を備えるフローセンサおよび流量計に関する。

従来、この種のフローセンサを備えるものとして、測定対象である流体が流れる流路と、センサチップ（センサ部）とセンサチップが搭載される台座（ヘッダ部）とを有するフローセンサ（流速センサ）と、を備え、フローセンサのセンサチップが、流体に晒されるように、流路の内部に突き出すように配置される流量計が知られている（例えば、特許文献１参照）。このフローセンサは、流路および流路に通ずる挿入孔が形成された管路に対して、外側から挿入孔に挿入されて設けられている。

特許第４７９１０１７号公報

一般に、熱膨張率（熱膨張係数）の異なる物は、その界面で歪みが生じ得ることが知られている。そのため、特許文献１のようなフローセンサでは、台座と、台座を管路のような対象物に取り付ける取付部材とを、同一または同等の材料で構成することがある。

しかしながら、フローセンサの台座および取付部材を、同一または同等の材料、例えば、ステンレス鋼などの金属で構成すると、取付部材の熱または取付部材を介する熱を、台座に伝導させる経路（パス）が形成されてしまっていた。その結果、取付部材から台座に伝わる熱が、台座に搭載されるセンサチップにおいて、例えば、出力信号の特性（出力特性）に影響を及ぼすことがあった。

本発明のいくつかの態様は前述の問題に鑑みてなされたものであり、取付部材から台座に伝わる熱を低減することのできるフローセンサおよび流量計を提供することを目的の１つとする。

本発明の一態様におけるフローセンサは、検出部を含むセンサチップと、センサチップが設けられる金属製の台座と、台座を対象物に取り付ける取付部材を含む取付部と、を備え、取付部は、台座と接触する部分に断熱性を有する。

上記フローセンサにおいて、取付部は、台座と取付部材との間に配置される断熱性部材を含んでもよい。

上記フローセンサにおいて、取付部材は、対象物に接合されてもよい。

上記フローセンサにおいて、センサチップは、腐食性物質に対して耐食性を有してもよい。

上記フローセンサにおいて、台座は、腐食性物質に対して耐食性を有してもよい。

本発明の一態様における流量計は、上記フローセンサを備える。

本発明の一態様におけるフローセンサおよび流量計によれば、取付部は、台座と接触する部分に断熱性を有する。これにより、取付部から台座への熱の伝わり（伝播）は、取付部において台座と接触する部分で阻止または軽減することが可能になる。したがって、取付部から台座に伝わる熱を低減することができ、台座に設けられるセンサチップが取付部からの熱によって受ける影響を抑制することができる。

一実施形態に係る流量計の一例を説明する断面図である。 図１に示した流路ボディを説明する断面図である。 図１に示した流路ボディおよび弾性ガスケットを説明する断面図である。 一実施形態に係るフローセンサの一例を説明する断面図である。 図４に示したフローセンサの上面図である。 図５に示したＩＩ−ＩＩ線矢視方向断面図である。 一実施形態に係る流量計およびフローセンサの他の例を説明する断面図である。

以下に本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号で表している。但し、図面は模式的なものである。したがって、具体的な寸法などは以下の説明を照らし合わせて判断するべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。さらに、本発明の技術的範囲は、当該実施形態に限定して解するべきではない。なお、以下の説明において、図面の上側を「上」、下側を「下」、左側を「左」、右側を「右」という。

図１ないし図７は、本発明に係る流量計およびフローセンサの一実施形態を示すためのものである。図１は、一実施形態に係る流量計の一例を説明する断面図である。本実施形態に係るフローセンサは、例えば熱式のフローセンサであり、本実施形態に係る流量計は、例えば熱式のフローセンサを備える流量計である。図１に示すように、流量計１は、フローセンサ１００と、流路ボディ５０と、弾性ガスケット６０とを備える。

フローセンサ１００は、流路５１の内部に配置されるセンサチップ１０と、挿入孔５２に挿入される台座２０と、台座２０を流路ボディ５０に取り付けるための取付部４０と、を備える。なお、フローセンサ１００の詳細については、後述する。

図２は、図１に示した流路ボディを説明する断面図である。図１および図２に示すように、流路ボディ５０には、気体または液体などの流体が流通可能な流路５１と、流路ボディ５０の外面から流路５１に通ずる挿入孔５２と、が設けられている。

挿入孔５２は、第１部分５２ａと、第２部分５２ｂと、第３部分５２ｃと、を含んで構成されている。第１部分５２ａ、第２部分５２ｂおよび第３部分５２ｃは、平面視において、例えば、円形の形状を有している。第１部分５２ａは、一端部（図２において上端部）が流路５１と連続しており、フローセンサ１００の台座２０の外周と比較して、若干大きい周を有する。これにより、第１部分５２ａの壁（面）と台座２０の側壁（側面）とは、接触しない。第２部分５２ｂは、一端部（図２において上端部）が第１部分５２ａの他端部（図２において下端部）と連続しており、第１部分５２ａの周より大きい周（円周）を有する。第３部分５２ｃは、一端部（図２において上端部）が第２部分５２ｂの他端部（図２において下端部）と連続しており、当該上端部は第１部分５２ａの周と同一または略同一の周を有する。これにより、第３部分５２ｃの上端部の壁（面）と台座２０の側壁（側面）とは、接触しない。また、第３部分５２ｃは、他端部（図２において下端部）が、例えば、流路ボディ５０の外面と連続している。第３部分５２ｃの下端部は上端部の周よりも大きい周（円周）を有しており、第３部分５２ｃは、その周（円周）が徐々に変化するようにテーパー状に形成される。そのため、第３部分５２ｃの断面形状は、台形となる。このように、第３部分５２ｃの断面形状が台形になることで、後述する弾性ガスケット６０を挿入することが容易になる。これらによって、挿入孔５２の内部には、第１の部分５２ａと第２の部分５２ｂと第３の部分５２ｃとがなす段が形成されている。

図１に示すように、弾性ガスケット６０は、挿入孔５２の第２部分５２ｂの壁（面）と、フローセンサ１００の台座２０と、の間に配置されている。弾性ガスケット６０は、例えば耐食性を有する弾性体であり、一例としてオーリング（Ｏ−リング）形状のゴム材が使用可能である。

図３は、図１に示した流路ボディおよび弾性ガスケットを説明する断面図である。図３に示すように、弾性ガスケット６０は、挿入孔５２の内部の第１部分５２ａおよび第３部分５２ｃと第２部分５２ｂとがなす段に配置されている。オーリング（Ｏ−リング）形状を有する場合、弾性ガスケット６０の外周は、挿入孔５２に配置されていない状態で、例えば、挿入孔５２の第２部分５２ｂの周（外周）より大きい。また、弾性ガスケット６０の内周は、例えば、図１に示す台座２０の外周より小さい。

図１に示すように、挿入孔５２にフローセンサ１００の台座２０が挿入されると、弾性ガスケット６０は、台座２０の側壁（側面）と、挿入孔５２の第２部分５２ｂの壁（面）と、の間に挟まれることによって、台座２０の側壁（側壁）の法線方向に押さえつけられて変形する。変形した弾性ガスケット６０は、台座２０の側壁（側面）に密着し、台座２０の側壁（側面）に垂直方向の圧力を加える。また、弾性ガスケット６０は、挿入孔５２の第２部分５２ｂの壁（面）にも密着し、第２部分５２ｂの壁（面）に垂直方向の圧力を加える。これにより、弾性ガスケット６０は、流路ボディ５０の挿入孔５２の内壁、すなわち、挿入孔５２の第１部分５２ａの壁（面）と、台座２０の側壁（側面）と、の間の空間（隙間）を、シール（封止または密封）することが可能になる。したがって、流路５１を流れる流体が、挿入孔５２の内壁（内面）と台座２０の側壁（側面）との間を通って、流路ボディ５０の外部に漏れ出すことを防止することができる。

本実施形態では、流量計１が、フローセンサ１００、流路ボディ５０、および弾性ガスケット６０を備える例を示したが、これに限定されない。流量計１はフローセンサ１００を備えていればよく、流路ボディ５０、および弾性ガスケット６０、例えば、流量計１が設けられる配管などが備えるものであってもよい。

図４は、一実施形態に係るフローセンサの一例を説明する断面図である。図４に示すように、フローセンサ１００は、センサチップ１０、台座２０、および取付部４０に加え、さらに電極ピン（電極部材）３０を備える。

センサチップ１０は、流体の速度（流速）を検出するためのセンサ回路（図示省略）を含んでいる。センサ回路は、例えば、抵抗素子（抵抗器）、インダクタ（コイル）、キャパシタ（コンデンサ）、トランジスタ、などの各種の電気部品（電気素子）、配線パターン（配線）、電極パッド（電極）などを含んで構成される。具体的には、センサ回路は、後述する検出部１１ａと、電極１１ｆと、を含んで構成される。したがって、センサチップ１０は、検出部１１ａを含んでいる。

センサチップ１０は、例えば、第１基板１２および第２基板１３を含んで構成される。センサチップ１０の第２基板１３は、一方の面（図４において下面）に、他の部分よりへこんで（くぼんで）いる凹部１４が形成されている。凹部１４は、第２基板１３の一方の面（図４において下面）から他方の面（図４において上面）まで貫通している。一方、第１基板１２の一方の面（図４において下面）には、検出部１１ａと電極１１ｆとを含む上記のセンサ回路（図示省略）が設けられている。第１基板１２の一方の面（図４において下面）と、第２基板１３の他方の面（図４において上面）とは、接合されている。これにより、第１基板１２の下面に設けられた検出部１１ａは、第１基板１２および第１基板１３によって被覆される。

第２基板１３は、第１基板１２と第２基板１３との接合の際に第１基板１２に設けられたセンサ回路の検出部１１ａおよび配線パターンに対応する位置に、それぞれ座ぐりのような所定の深さの凹みを形成しておく。これにより、第１基板１２と第２基板１３との接合時に、第１基板１２に設けられた検出部１１ａおよび配線パターンによって段差が生じて接合不良となるのを防止することができる。なお、後述するように、接合時に接着剤を用いる場合には、第２基板１３は、配線パターンに対応する位置に座ぐりを形成する必要はない。

接合方法としては、例えば、拡散接合、アルゴン（Ａｒ）などの不活性ガスを用いたイオンビームを接合する両面に照射して活性化してから接合する表面活性化接合（常温接合）、金や銀などのろう材を接合する両面に付けてから接合するろう付け、陽極接合、接着剤を使用した接着などが挙げられる。

なお、本出願における「接合」という用語は、物と物とをつなぎ合わせる広義の接合を意味し、接着やろう付けなどを含む概念である。よって、「接合」という用語は、接着剤を用いる方法を除外する意味ではない。

接着剤を使用する場合、接着剤は、例えば、サイトップ（登録商標）など、腐食性物質に対して耐食性を有するものが好ましい。これにより、腐食性物質を含む流体の速度（流速）を検出（測定）する場合に、フローセンサ１００を好適に用いることができる。

第１基板１２および第２基板１３の母材としては、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、シリコン（Ｓｉ）、アルミナセラミックス、ガラス、サファイア、インコネル、アルミナ（酸化アルミニウム）、などが使用可能である。

また、センサチップ１０を構成する第１基板１２および第２基板１３の材料は、所定の腐食性物質、例えば、硫黄酸化物（ＳＯｘ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）、塩素分子（Ｃｌ₂）、三塩化ホウ素（ＢＣｌ₃）などを含有するガス（気体）や、硫酸や硝酸を含む薬液（液体）などに対して耐食性を有するものが好ましい。具体的には、腐食性物質が塩素分子（Ｃｌ₂）、三塩化ホウ素（ＢＣｌ₃）などの塩素（Ｃｌ）を含む場合、シリコン（Ｓｉ）は、この腐食性物質に対して耐性を有さない（耐食性がない）ため、第１基板１２および第２基板１３の材料として用いるのは適切ではない。一方、腐食性物質が塩素（Ｃｌ）を含まない硫黄酸化物（ＳＯｘ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）などである場合、シリコン（Ｓｉ）はこの腐食性物質に対して耐性を有する（耐食性が高い）ので、第１基板１２および第２基板１３の材料として好適に用いることができる。このように、センサチップ１０が耐食性を有することにより、腐食性物質を含む流体に対してセンサチップ１０を露出する（さらす）場合に、フローセンサ１００の耐食構造（耐食性を有する構造）を実現することができる。

特に、第１基板１２および第２基板１３は、ガラス、具体的にはテンパックス（登録商標）、パイレックス（登録商標）、石英ガラスなどの硼珪酸ガラス（ホウケイ酸ガラス）など、を用いたガラス製の基板であることが好ましい。ここで、ガラス製の基板は、他の基板、例えば、シリコン製の基板などと比較して、熱伝導率が低い上に、エッチング法に加えてドリルなどを用いた微細加工も可能である、という特徴を有する。よって、第１基板１２および第２基板１３がガラス製基板であることにより、検出部１１ａを含み、一方の面に凹部１４が形成されるセンサチップ１０を、容易に実現（構成）することができるとともに、センサチップ１０の温度上昇を抑制し得るフローセンサ１００を容易に実現（構成）することができる。

なお、第１基板１２および第２基板１３は、同一材料であってもよいし、異なる材料であってもよい。

各電極１１ｆは、パッド形状（薄膜形状）を有しており、例えば、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、または、それらの合金などの導電性材料で構成される。各電極１１ｆは、第１基板１２と第２基板１３とが接合されたときに凹部１４内に配置され、凹部１４内に露出する。

検出部１１ａや各電極１１ｆなどのセンサ回路を構成する各要素は、例えば、スパッタリング法、ＭＯＣＶＤ法、真空蒸着法などの方法により、第１基板１２の下面に、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）などの金属を付着させることで、形成（パターニング）することが可能である。

本実施形態では、各電極１１ｆが、上記したセンサ回路に含まれる、すなわち、センサ回路の一部である例を示したが、これに限定されない。各電極１１ｆは、例えば、一部または全部が、センサ回路とは別にセンサチップ１０の内部に設けられ、配線パターンなどを介して、センサ回路に電気的に接続していてもよい。

図５は、図４に示したフローセンサの上面図であり、図６は、図５に示したＩＩ−ＩＩ線矢視方向断面図である。但し、説明の簡略化のため、図４に示した台座２０、電極ピン３０、および取付部４０は、図示を省略する。なお、図４は、図５に示したＩ−Ｉ線矢視方向断面図である。また、図５において、一点鎖線は第１基板１２に設けられ（形成され）ていることを表し、破線は第２基板１３に設けられ（形成され）ていることを表すものとする。

図５に示すように、検出部１１ａは、第１基板１２の中央部に設けられており、流体を加熱するヒータ（抵抗素子）１１ｂと、このヒータ１１ｂによって生ずる流体の温度差を測定するように構成された測温ユニット、つまり、一組の温度センサ（測温素子）１１ｃ，１１ｄと、を含んで構成される。これにより、流体の温度差から当該流体の速度（流速）を検出可能な熱式のフローセンサを、容易に実現（構成）することができる。

図５および図６に示すように、温度センサ１１ｃ，１１ｄは、第１基板１２においてヒータ１１ｂを挟んでヒータ１１ｂの両側（図５において上側と下側、図６において左側と右側）に、それぞれ設けられる。また、第１基板１２には、流体の温度を検出する周囲温度センサ（抵抗素子）１１ｅが設けられている。

このような構成を備えるフローセンサ１００は、例えば図５および図６中にブロック矢印で示すように、測定対象である流体、例えばガス（気体）の流通する方向に沿って、温度センサ１１ｃ、ヒータ１１ｂ、および温度センサ１１ｄが順に並ぶように配置される。この場合、温度センサ１１ｃは、ヒータ１１ｂよりも上流側（図５において上側、図６において左側）に設けられた上流側温度センサとして機能し、温度センサ１１ｄは、ヒータ１１ｂよりも下流側（図５において下側、図６において右側）に設けられた下流側温度センサとして機能する。このように、ヒータ１１ｂに対して上流側に温度センサ１１ｃを配置し、下流側に温度センサ１１ｄを配置することにより、ヒータ１１ｂに対して上流の流体の温度と下流の流体の温度とをそれぞれ測定することができ、ヒータ１１ｂによって生ずる流体の温度差を、容易に測定することができる。

第１基板１２および第２基板１３において、検出部１１ａが設けられる部分は、後述するように、熱容量が小さいダイアフラムを構成する。周囲温度センサ１１ｅは、フローセンサ１００のセンサチップ１０が配置される図１に示した流路５１において、この流路５１を流通する流体の温度を検出する。ヒータ１１ｂは、周囲温度センサ１１ｅが検出した流体の温度よりもヒータ１１ｂの温度が一定温度高くなるように、駆動される。上流側温度センサ１１ｃは、ヒータ１１ｂよりも上流側の温度を検出するのに用いられ、下流側温度センサ１１ｄは、ヒータ１１ｂよりも下流側の温度を検出するのに用いられる。

ここで、流路５１内の流体が静止している場合、ヒータ１１ｂで加えられた熱は、上流方向および下流方向へ対称的に拡散する。したがって、上流側温度センサ１１ｃおよび下流側温度センサ１１ｄの温度は等しくなり、上流側温度センサ１１ｃおよび下流側温度センサ１１ｄの電気抵抗は等しくなる。これに対し、流路５１内の流体が上流から下流に流れている場合、ヒータ１１ｂで加えられた熱は、下流方向に運ばれる。したがって、上流側温度センサ１１ｃで検出される温度よりも、下流側温度センサ１１ｄで検出される温度が高くなる。

このような温度差は、上流側温度センサ１１ｃの電気抵抗と下流側温度センサ１１ｄの電気抵抗との間に差を生じさせる。下流側温度センサ１１ｃの電気抵抗値と上流側温度センサ１１ｄの電気抵抗値との差は、管路内の流体の速度や流量と相関関係がある。そのため、下流側温度センサ１１ｄの電気抵抗値と上流側温度センサ１１ｃの電気抵抗値との差を基に、流路５１を流通する流体の速度（流速）や流量を算出することができる。

図５に示すように、ヒータ１１ｂ、上流側温度センサ１１ｃ、および下流側温度センサ１１ｄのぞれぞれは、第１基板１２に設けられた配線パターンを介して、６つの電極１１ｆのいずれかに電気的に接続している。よって、ヒータ１１ｂ、上流側温度センサ１１ｃ、および下流側温度センサ１１ｄの電気抵抗の情報は、電極１１ｆおよび後述する電極ピン３０を通じて、電気信号として取り出すことができる。

図６に示すように、本実施形態では、センサチップ１０の上を流体が流通し、フローセンサ１００が流体の速度（流速）を算出（測定）する。よって、フローセンサ１００において、第１基板１２の他方の面（図６において上面）がセンサチップ１０の検出面（表面）であり、第２基板１３の一方の面（図６において下面）がセンサチップ１０の検出面（表面）とは反対側の面（裏面）となる。

本実施形態では、図４ないし図６において、センサチップ１０が６つの電極１１ｆを備える例を示したが、これに限定されない。電極１１ｆの数は、６つ未満、または７つ以上であってもよい。

また、６つの電極１１ｆのそれぞれは、第２基板１３に形成された６つの凹部１４のそれぞれに配置されている。

本実施形態では、図４ないし図６において、センサチップ１０に６つの凹部１４が形成される例を示したが、これに限定されず、凹部１４の数は、６つ未満、または、７つ以上であってもよい。また、凹部１４の平面形状は、図５に示すように、円形である場合に限定されず、例えば、矩形、楕円形など、他の形状であってもよい。さらに、凹部１４の断面形状は、図４に示すように、台形である場合に限定されず、例えば、矩形など、他の形状であってもよい。

図４および図６に示すように、第２基板１３の一方の面（図４および図６において下面）には、第１基板１２に設けられた検出部１１ａに対応する位置に、他の部分よりへこんで（くぼんで）いる凹部１５が形成されている。これにより、第１基板１２の他方の面（図４および図６において上面）および第２基板１３の凹部１５を所定の厚さに設定することで、検出部１１ａが所望の検出感度を維持しつつ（保ちつつ）、検出部１１ａを覆う部分は、流体に含まれるゴミや塵などのダストが衝突したときに、検出部１１ａを保護し得る機械的強度を備えることができる。また、検出部１１ａを覆う部分は、センサチップ１０の他の部分と比較して、熱容量の小さいダイアフラムを形成することできる。

図５および図６に示すように、第１基板１２および第２基板１３には、検出部１１ａを挟んで検出部１１ａの両側（図５において上側と下側、図６において左側と右側）に一組の貫通孔１６，１７が形成されている。図６に示すように、貫通孔１６，１７は、第１基板１２の他方の面（図６において上面）から第２基板１３の一方の面（図６において下面）まで貫通し、第１基板１２の上面側、すなわち、センサチップ１０の検出面（表面）側と、第２基板１３の下面に設けられた凹部１５とを連通している。また、貫通孔１６は検出部１１ａに対して上流側（図５において上側、図６において左側）に配置されて上流側貫通孔として機能し、貫通孔１７は検出部１１ａに対して下流側（図５において下側、図６において右側）に配置されて下流側貫通孔として機能する。このように、第１基板１２および第２基板１３に上流側貫通孔１６と下流側貫通孔１７とを形成することにより、検出部１１ａを覆う部分、すなわち、ダイアフラムを、熱絶縁することができるとともに、フローセンサ１００において、第１基板１２の上面、すなわち、センサチップ１０の検出面（表面）側における圧力と、第２基板１３の下面、すなわち、センサチップ１０の検出面（表面）とは反対側の面（裏面）側における圧力との差（差圧）を小さくすることができる。

第２基板１３の各凹部１４および凹部１５、ならびに、第１基板１２および第２基板１３の貫通孔１６，１７は、例えば、エッチング法、サンドブラスト法、ドリルなどを用いた機械加工などの方法により、形成することが可能である。

図４に示すように、台座２０は、センサチップ１０を設置するためのものである。センサチップ１０は、例えば、台座２０の一端面（図４において上面）の上に設けられ、接合などにより、固定されている。これにより、センサチップ１０（ダイ）を台座２０（ダイパッド）に設置（ダイボンディング）することができ、パッケージング（パッケージ化）されたフローセンサ１００を容易に実現（構成）することが可能となる。

台座２０は、例えば、上端および下端が開口する筒状の形状を有している。台座２０には、上端から下端まで貫通する貫通孔２１が形成されている。貫通孔２１は、センサチップ１０が台座２０の上面に設置されたときに、センサチップ１０の各凹部１４に対応する位置に配置されている。

台座２０は、金属製の部材であり、例えば、図１に示した流路ボディ５０と同じ材料の金属、一例としてステンレス鋼（ＳＵＳ）で構成されている。これにより、台座２０の熱膨張率と、流路ボディ５０の熱膨張率と、が同じになり、台座２０と流路ボディ５０との界面（接触面）で生じ得る歪みは、生じにくくなる。一方、金属は熱伝導率が高いので、例えば、取付部４０の熱は、台座２０に伝わりやすく（伝播しやすく）なる。

台座２０の材料は、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、ハステロイ（登録商標）、インコネル、ステライト（登録商標）、アルミナ（酸化アルミニウム）、アルミニウム合金など、腐食性物質に対して耐食性を有する金属であることが好ましい。これにより、腐食性物質を含む流体に対して台座２０を露出する（さらす）場合に、フローセンサ１００の耐食構造（耐食性を有する構造）を実現することができる。

各電極ピン３０は、細長いピン状（棒状、針状）の導電性部材であり、例えば、コバール、Ｆｅ−Ｎｉ合金、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、銅（Ｃｕ）などの材料で構成される。異種金属間の接触においてガルバニック腐食を抑制するために、各電極ピン３０の外側表面には、金めっきや銅めっきなどが施される。各電極ピン３０の長手方向（図４において上下方向）は、センサチップ１０の厚さよりも長く、より好ましくは、センサチップ１０の厚さより十分に長い長さを有する。各電極ピン３０の一端部（図４において上端部）は、電極１１ｆのいずれか一つに電気的に接続している。すなわち、各電極ピン３０の一端部は、上記したセンサチップ１０のセンサ回路に含まれる検出部１１ａに、接続される。一方、各電極ピン３０の他端部（図４において下端部）は、センサチップ１０の一方の面（図４において下面）から突出している。各電極ピン３０の他端部は、例えば、図１に示した流量計１の回路基板（図示省略）や電気機器（図示省略）に接続している。

また、各電極ピン３０の他端部（図４において下端部）は、台座２０の貫通孔２１を通り、台座２０の下面まで延びていることが好ましい。このように、各電極ピン３０の他端部が台座２０の内部を通ることにより、センサチップ１０の一方の面（図４において下面）から突出する各電極ピン３０を、台座２０により保護することが可能となる。

導電性接合材１８は、電極１１ｆに電極ピン３０を電気的に接続させるためのものである。導電性接合材１８は、例えば、導電性接着剤であり、接着剤中に電気の流路を形成する導電性フィラー（充填材）をバインダーに分散したものである。

導電性フィラーとしては、主に銀粉が使用され、他には、金粉、銅粉、ニッケル粉、アルミ粉、メッキ粉、カーボン粉、グラファイト粉などが使用される。代表的なフィラーの形状は、粒状、フレーク（簿片）状、などである。バインダーは、体積収縮によって硬化物内部の導電性フィラーの接続と同時に被着体、つまり、電極ピン３０との接着を図るものである。バインダーとしては、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ウレタン樹脂、その他の熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂が使用される。

本実施形態では、導電性接合材１８として導電性接着剤を使用する例を示したが、これに限定されない。導電性接合材１８は、導電性を有する材料であれば、例えば、半田であってもよい。

なお、本出願における「接合材」という用語は、「接合」する材料や原料の全般を意味するものであり、薬物や薬品を含むものであり、接着剤を除外する意味ではない。

図４に示すように、導電性接合材１８は、各凹部１４に充填されることが好ましい。これにより、導電性接合材１８によって、電極１１ｆと電極ピン３０とを確実に導通させることができる。

また、各電極ピン３０の一端部（図４において上端部）は、各凹部１４に挿入されることが好ましい。これにより、長手方向（図４において上下方向）に十分な長さを有する電極ピン３０を凹部１４に挿入することで、電極ピン３０の他端部（図４において下端部）をセンサチップ１０の一方の面（図４において下面）から容易に突出させることができる。

また、導電性接合材１８が凹部１４に充填される場合、この凹部１４に電極ピン３０を挿入することにより、導電性接合材１８によって電極１１ｆと電極ピン３０とが導通するので、電極ピン３０の正確な位置あわせや高さあわせを行うことなく、電極ピン３０をセンサチップ１０のセンサ回路に含まれる検出部１１ａに電気的に接続させることができる。

導電性接合材１８による電極１１ｆへの電極ピン３０の接続は、例えば、凹部１４に導電性接合材１８を注入し、導電性接合材１８が充填された凹部１４に電極ピン３０の一端部（図４において上端部）を挿入する。そして、例えば、導電性接合材１８が導電性接着剤の場合、導電性接着剤を所定温度で所定時間加熱して導電性接着剤に含まれるバインダーを硬化、収縮させ、凹部１４に挿入された電極ピン３０を固定する方法で、電極１１ｆに電極ピン３０を接続させることが可能である。

本実施形態では、図４において、台座２０と各電極ピン３０とが別々の部材である例を示したが、これに限定されない。台座２０および各電極ピン３０は、例えば、ハーメチックシール構造を有する一体化された部材であってもよい。

取付部４０は、取付部材４１と、断熱性部材４２と、を備える。

取付部材４１は、台座２０を対象物、例えば図１に示す流路ボディ５０に、取り付ける。取付部材４１は、例えば、金属などの材料で構成され、例えば、矩形の形状を有する板状の部材である。

取付部材４１は、中央部に、上面から下面まで貫通する貫通孔４１ａが形成されている。貫通孔４１ａは、平面視において、例えば、円形の形状を有している。貫通孔４１ａは、例えば、台座２０の外周より若干大きい周を有する。一例として、台座２０の直径が９ないし１０［ｍｍ］程度である場合、貫通孔４１ａの直径は、１［ｍｍ］程度大きくなっている。

また、取付部材４１は、一端部および他端部（図４において左端部および右端部）に、ねじ孔４１ｂが形成されている。図１に示すように、取付部材４１は、ねじ孔４１ｂを通る取付ねじＳによって、ねじ止めされ、流路ボディ５０に固定される。

断熱性部材４２は、例えば、リング状（環状）の形状を有する部材である。断熱性部材４２は、断熱性を有している。これにより、断熱性を有する取付部４０を容易に実現（構成）することができる。

図１および図４に示すように、取付部材４１は、上面において貫通孔４１ａ以外の部分が、流路ボディ５０に設置されている。また、貫通孔４１ａには、台座２０の他端部（図１において下端部）が挿入されている。

断熱性部材４２は、取付部材４１の貫通孔４１ａにおいて、台座２０と、取付部材４１と、の間に配置されている。断熱性部材４２は、台座２０の側壁（側面）を締め付けて保持しており、貫通孔４１ａの壁（面）および台座２０の側壁（側面）に接触している。すなわち、取付部４０は、台座２０と接触する部分に断熱性を有する。これにより、取付部４０から台座２０への熱の伝わり（伝播）は、取付部４０において台座２０と接触する部分、つまり、断熱性部材４２で阻止または軽減することが可能になる。

断熱性部材４２の材料は、熱伝導率が低いもの、例えば、ガラス、セラミックス、樹脂、ゴム、などが使用可能である。特に、断熱性部材４２は、台座２０を構成する金属材料の熱伝導率と比較して、熱伝導率が１桁以上小さい材料を用いることが好ましい。

断熱性部材４２の形成方法としては、例えば、取付部材４１の貫通孔４１ａに台座２０の下端部を挿入し、貫通孔４１ａと台座２０との間の空間（隙間）に、材料となる部材、例えば、ガラスビーズを入れる。そして、このガラスビーズに所定の温度を加えて溶融（融解）させることで、取付部材４１の貫通孔４１ａと台座２０との間に、台座２０を保持する断熱性部材４２が設けられる。

本実施形態では、弾性ガスケット６０を用いて流路ボディ５０の挿入孔５２をシール（封止または密封）する例を示したが、これに限定されない。

図７は、一実施形態に係る流量計およびフローセンサの他の例を説明する断面図である。図７に示すように、流量計１は、フローセンサ１００と、流路ボディ５０と、を備え、図１に示した弾性ガスケット６０を備えていない。

挿入孔５２は、平面視において、例えば、円形の形状を有している。挿入孔５２は、一端部（図７において上端部）が流路５１と連続しており、他端部（図７において下端部）が流路ボディ５０の外面と連続している。また、挿入孔５２は、フローセンサ１００の台座２０の外周と比較して、若干大きい周を有する。これにより、挿入孔５２の壁（面）と台座２０の側壁（側面）とは、接触しない。

取付部材４１は、図１に示した取付ねじＳによるねじ止めではなく、上面が流路ボディ５０の外面に接合されている。ここで、弾性ガスケット６０のようにゴム材を用いてシールする場合には、弾性ガスケット６０から発塵するおそれがあった。これに対し、取付部材４１が流路ボディ５０に密封性の高い接合方法により接合されることにより、発塵のおそれがなく、流路ボディ５０の挿入孔５２をシール（封止または密封）することが可能となる。

取付部材４１の接合は、例えば、取付部材４１および流路ボディ５０が金属材料である場合、溶接などの方法が使用可能である。

このように、本実施形態の流量計１およびフローセンサ１００によれば、取付部４０は、台座２０と接触する部分に断熱性を有する。これにより、取付部４０から台座２０への熱の伝わり（伝播）は、取付部４０において台座２０と接触する部分で阻止または軽減することが可能になる。したがって、取付部４０から台座２０に伝わる熱を低減することができ、台座２０に設けられるセンサチップ１０が取付部４０からの熱によって受ける影響を抑制することができる。

なお、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく種々に変形して適用することが可能である。

また、上記発明の実施形態を通じて説明された実施例や応用例は、用途に応じて適宜に組み合わせて、または変更もしくは改良を加えて用いることができ、本発明は上記した実施形態の記載に限定されるものではない。そのような組み合わせまたは変更もしくは改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１…流量計
１０…センサチップ
１１ａ…検出部
２０…台座
４０…取付部
４１…取付部材
４２…断熱性部材
５０…流路ボディ
１００…フローセンサ

Claims (6)

1. 検出部を含むセンサチップと、
   前記センサチップが設けられる金属製の台座と、
   前記台座を対象物に取り付ける取付部材を含む取付部と、を備え、
   前記取付部は、前記台座と接触する部分が断熱性を有する、
   フローセンサ。
2. 前記取付部は、前記台座と前記取付部材との間に配置される断熱性部材を含む、
   請求項１に記載のフローセンサ。
3. 前記取付部材は、前記対象物に接合される、
   請求項１または２に記載のフローセンサ。
4. 前記センサチップは、腐食性物質に対して耐食性を有する、
   請求項１ないし３のいずれかに記載のフローセンサ。
5. 前記台座は、腐食性物質に対して耐食性を有する、
   請求項１ないし４のいずれかに記載のフローセンサ。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載のフローセンサを備える、
   流量計。

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