JP5411307B2 - 熱式流量センサ - Google Patents

Description

本発明は、基板上に流量を計測するためのセンサチップが取り付けられたセンサ基板と、センサ基板を固定するガスケットを備える熱式流量センサに関する。

従来から熱線を用いて流量を計測する熱式流量センサの１つとして、半導体マイクロマシニングの加工技術で製造されたセンサチップを有するセンサ基板を使用するものがある。この種の熱式流量センサとしては、本出願人が出願を行った図２５に示す特許文献１に係る発明がある。

図２５の熱式流量センサ１００においては、入口ポート１０２に流入させた被測定流体を、整流機構で整流させた後に、計測流路１０４を介して、出口ポート１０５から流出させており、被測定流体の流量を計測するために、電気回路に接続されたセンサチップ１１１を計測流路１０４に露出させている。センサチップ１１１は、ガスケット１０２に装着されることにより、計測流路１０４に対して固定することができる。

特許第３８７１５６６号

しかしながら、従来技術の熱式流量センサには、以下の問題があった。
すなわち、特許文献１の熱式流量センサ１００では、ガスケット１０２の嵌合部にセンサチップ１１１を装着した後に、ガスケット１０２がセンサチップ１１１から位置ずれする問題があった。その理由は、ガスケット１０２のセンサチップ１１１に対する装着力が弱いことにある。ガスケット１０２の位置がずれることにより、センサチップ１１１へと流れる流量が変化し検出流量への影響を妨げることがあるため問題となる。
また、ガスケット１０２の装着力が弱いことにより、熱式流量センサ１００の組立性が悪くなる問題があった。具体的には、ガスケット１０２の嵌合部にセンサチップ１１１を嵌合した後に、センサチップを熱式流量センサ１００に装着する場合に、ガスケット１０２の装着力が弱いと、熱式流量センサ１００への取付の際にガスケット１０２がセンサチップ１１１から脱落する問題があった。

そこで、本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的はセンサチップへの装着力を強化したガスケットを有する熱式流量センサを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一態様における熱式流量センサは、以下の構成を有する。
（１）基板上に流量を計測するためのセンサチップが取り付けられたセンサ基板と、前記センサ基板に固定するガスケットを備える熱式流量センサにおいて、前記ガスケットは、前記センサチップを嵌合する嵌合部と前記嵌合部の周辺に前記熱式流量センサに固定される固定部を有すること、前記センサチップと接触する前記嵌合部のセンサ接触面の長さが、前記センサチップの前記ガスケットと接触するガスケット接触面の長さよりも長いこと、前記センサチップと接触するセンサ接触部が断面蟻溝形状であること、を特徴とする。

ガスケットは、センサチップと接触するセンサ接触面の長さが、センサチップのガスケットと接触するガスケット接触面の長さよりも長いことにより、センサチップのガスケット接触面はガスケットのセンサ接触面と全て接触する。接触する部分が多くなることによりガスケットからセンサチップに係る押圧力が増し装着力が増す。そのため、ガスケットがセンサチップから位置ずれしにくくなる。ガスケットが位置ずれしにくくなるため、センサチップへと流れる流量を安定化させることができる。また、ガスケットが位置ずれしにくくなるため、熱式流量センサの組立性を向上させることができる。
また、センサチップと接触するセンサ接触部は断面蟻溝形状であることにより、ガスケットをセンサチップ対して面接触させることができる。面接触することにより接触する部分が多くなりガスケットからセンサチップに係る押圧力が増し装着力が増す。そのため、ガスケットが位置ずれしにくくなり、センサチップへと流れる流量を安定化させることができる。また、ガスケットが位置ずれしにくくなるため、熱式流量センサの組立性を向上させることができる。

さらに、ガスケットは、センサチップと接触するセンサ接触面の長さが、センサチップのガスケットと接触するガスケット接触面の長さよりも長く、かつ、センサチップと接触するセンサ接触部は断面蟻溝形状であることにより、さらに位置ずれしにくくなる。その理由は、断面蟻溝形状であり面接触するセンサ接触部が、センサチップに対して多く接触することにより、シール力が向上し装着力が増すからである。また、センサチップと接触するセンサ接触面が、センサチップのガスケットと接触するガスケット接触面の長さよりも長いため、センサ接触部が多くなるため、装着力が増すためである。

（２）（１）に記載する熱式流量センサにおいて、前記ガスケットは、前記センサ接触面のうち前記ガスケット接触面と接触しないセンサ非接触部がＲ形状であること、を特徴とする。それにより、流体の流路を塞ぐことを防止することができる。具体的には、センサ非接触部がＲ形状でない場合には、非接触部が押されて流路に侵入し流体の流れを妨げることがある。しかし、センサ非接触部がＲ形状であることにより、非接触部が流路側に押されたとしてもその角部はＲ形状であるため流路に角部が侵入することがない。よって、ガスケットの装着力を増しつつ、流路を確保することができる。

（３）（１）又は（２）に記載する熱式流量センサにおいて、前記嵌合部と前記固定部との間に逃げ溝が形成されていること、を特徴とする。それにより、ガスケットが熱式流量センサに固定され固定部がつぶされた時に、固定部がセンサチップを嵌合している嵌合部に過剰な力が加わることがない。すなわち、固定部がつぶされた場合であっても、固定部のつぶれによる力は逃げ溝により解消されるためである。したがって、ガスケットの装着力が上がった場合であってもセンサ基板及びセンサチップに対して過剰な力が加わることがない。

（４）（３）に記載する熱式流量センサにおいて、前記固定部と前記嵌合部とが接合する接合部の角度は、約１２０度以上であること、前記接合部の角度は、前記接合部と前記ガスケットの中心を結んだ線を基準線とし、前記基準線に対する前記固定部の開きの角度であること、を特徴とする。それにより、固定部が潰れたときに嵌合部との間に隙間が生じにくい。そのため、隙間がなくなり流体の漏れを防止することができる。また、シール性を向上させることができる。

（５）（３）に記載する熱式流量センサにおいて、前記固定部と前記嵌合部とが接合する接合部に角部が存在しないこと、を特徴とする。それにより、固定部が潰れたときに嵌合部との間に隙間が生じにくい。そのため、隙間がなくなり流体の漏れを防止することができる。また、シール性を向上させることができる。
（６）（５）に記載する熱式流量センサにおいて、前記接合部が断面円弧形状であること、を特徴とする。それにより、固定部が潰れたときに嵌合部との間に隙間が生じにくい。そのため、隙間がなくなり流体の漏れを防止することができる。また、シール性を向上させることができる。

本発明によれば、センサチップの位置ずれが生じにくいガスケットを備えた熱式流量センサを提供することができる。

第１実施形態に係るガスケットの正面図である。 第１実施形態に係る図１に示すガスケットのＡＡ断面図である。 第１実施形態に係る図１に示すガスケットのＢＢ断面図である。 第１実施形態に係る図１に係るガスケットのＣＣ断面図である。 第１実施形態に係るガスケットの背面図である。 第１実施形態に係るセンサ基板にガスケットを装着した図である。 参考例に係るセンサ基板にガスケットを装着した正面図である。 第１実施形態に係るセンサ基板にガスケットを装着した際のセンサチップ付近の一部拡大概念図である。 第１実施形態に係るセンサ基板にガスケットを装着する装着工程（１）の概念断面図である。 第１実施形態に係るセンサ基板にガスケットを装着する装着工程（２）の概念断面図である。 参考例に係るセンサ基板にガスケットを装着する装着工程（１）の概念断面図である。 参考例に係るセンサ基板にガスケットを装着する装着工程（２）の概念断面図である。 第１実施形態に係る熱式流量センサの概略構成図である。 第１実施形態に係るボディの平面図である。 第１実施形態に係る図１４に示すボディのＤＤ断面図である。 第１実施形態に係る整流板の平面図である。 第１実施形態に係るセンサ基板の正面図である。 第１実施形態に係るセンサ基板の下面図である。 第１実施形態に係るセンサ基板にガスケットを装着した状態の断面図である。 第１実施形態に係るセンサ基板にガスケットを装着した状態の下面図である。 第２実施形態に係るガスケットの固定部の一部拡大図である。 第２実施形態に係るガスケットの固定部の固定状態における一部拡大図である。 参考例に係るガスケットの固定部の一部拡大図である。 参考例に係るガスケットの固定部の固定状態における一部拡大図である。 従来技術に係る熱式流量センサの概略構成図である。

以下、本発明を具体化した実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本実施形態は、ガスケットを備えた熱式流量センサについて、本発明を具体化したものである。

＜第１実施形態＞
１．本実施形態の全体構成
１−１．熱式流量センサの構成
図１３に、熱式流量センサの概略構成図を示す。図１４に、ボディの平面図を示す。図１５に、図１４に示すボディのＤＤ断面図を示す。図１６に、整流板の平面図を示す。図１７に、センサ基板の正面図を示す。図１８に、センサ基板の下面図を示す。図１９に、センサ基板にガスケットを装着した状態の断面図を示す。図２０に、センサ基板にガスケットを装着した状態の下面図を示す。

図１３に示すように、本実施の形態に係る熱式流量センサ１は、大別してボディ４１とセンサ基板２１とから構成されるものである。そして、ボディ４１上面に開口する流路空間４４を塞ぐように、センサ基板２１がガスケット４８を介しボディ４１に密着されている。具体的には、センサ基板２１は、基板押さえ３１がボディ４１にネジ固定されることにより、ボディ４１に密着するようになっている。これにより、センサ流路Ｚ、およびセンサ流路Ｚに対するバイパス流路である主流路Ｍが形成されている。すなわち、本実施の形態に係る熱式流量センサ１は、センサ流路とバイパス流路とを備える熱式流量センサである。

ここで、ボディ４１は、図１４および図１５に示すように、直方体形状のものである。このボディ４１には、両端面に入口ポート４２と出口ポート４６とが形成されている。そして、入口ポート４２からボディ中央に向かって入口流路４３が形成され、同様に出口ポート４６からボディ中央に向かって出口流路４５が形成されている。なお、入口流路４３および出口流路４５は、流路空間４４の下方に形成されている。

また、ボディ４１の上部には、主流路Ｍおよびセンサ流路Ｚを形成するための流路空間４４が形成されている。この流路空間４４の横断面は、長方形の両短辺を円弧状（半円）にした形状になっており、その中央部に円弧状の凸部４４Ｃが形成されている。凸部４４Ｃは、メッシュ板５１の位置決めを行うためのものである。そして、流路空間４４の下面の一部が入口流路４３および出口流路４５に連通している。すなわち、流路空間４４と入口流路４３および出口流路４５との連通部に、それぞれ９０度に屈曲したエルボ部４３Ａおよび４５Ａが形成されている。

これにより、入口流路４３に流れ込んだ被測定流体の入射角による計測出力への影響を抑制することができる。なぜなら、入口流路４３に流れ込んだ被測定流体は、エルボ部４３Ａで流れを乱されるが、その流れが強制的に上方（一方向）に向けられるので、図１３に示すように必ずメッシュ板５１を通る。そのため、流れの乱れが減少して流れが整流されるからである。また、エルボ４３Ａの屈曲角度を９０度にすれば、ボディ４１に各流路を形成するための加工が容易になるという製造上の利点も得られる。また、エルボ部４３Ａに新たに設けただけなので、流量計が大きくなることもない。

なお、被測定流体の入射角による計測出力への影響を抑制するには、入口側にのみエルボ部４３Ａを設ければよいが、本実施の形態では、出口側にもエルボ部４５Ａを設けている。これは、計測出力の乱流ノイズを小さくするためである。

そして、この流路空間４４の下面に、図１３に示すように、積層されたメッシュ板５１が配設される（図１３中メッシュ板５１は破線で示す。）。この積層されたメッシュ板５１は、ボディ４１にねじ固定されている。これにより、主流路Ｍとエルボ部４５Ａとの連通部にメッシュ部５１Ｍが設けられる。

メッシュ板５１は、図１６に示すように、両端部にメッシュ部５１Ｍが形成された厚さが０．３ｍｍの薄板である。なお、メッシュ板５１の投影形状は、流路空間４４の横断面形状と同じになっている。メッシュ部５１Ｍは、直径４ｍｍの円形状であり、メッシュを構成する孔（直径０．２ｍｍ）の中心間距離がすべて０．２７ｍｍとなるように形成されている。

このように、主流路Ｍとエルボ部４５Ａとの連通部にメッシュ部５１Ｍを設けることにより、入口流路４３に流れ込んだ被測定流体の入射角による計測出力への影響をほとんどなくすことができる。なぜなら、被測定流体がメッシュ部５１Ｍを通過することにより、流れの乱れが減少し、流れが整えられるからである。また、メッシュ板５１を設けることによっても、流量計が大きくなることはない。

図１４に示すように、ボディ４１の上面には、流路空間４４の外周に沿うように溝４９が形成されている。この溝４９は、ガスケット４８を装着するためのものである。

１−２．センサ基板の構成
図１７、図１８及び図２０を用いて、センサ基板２１について説明する。センサ基板２１は、測定流量を電気信号として出力するものである。このためセンサ基板２１には、図１８及び図２０に示すように、ベースとなるプリント基板２２の表面側（ボディ４１への装着面側）において、その中央部に溝２３が加工されている。そして、この溝２３の両側に、電気回路用電極が設けられている。一方、図１７に示すように、プリント基板２２の裏面側には、電気素子で構成される電気回路３２が設けられている。そして、プリント基板２２の中で、電気回路用電極が電気回路３２に接続されている。さらに、プリント基板２２の表面側には、後述するようにして、センサチップ１１が実装されている。

センサチップ１１は、シリコンチップに対して、半導体マイクロマシニングの加工技術を実施したものであり、このとき、溝が加工されるとともに、熱線用電極が溝２３の両側に設けられる。センサチップ１１の熱線用電極を、センサ基板２１の電気回路用電極のそれぞれと、半田リフロー又は導電性接着剤などで接合することによって、センサチップ１１をセンサ基板２１に実装している。

また、センサチップ１１がセンサ基板２１に実装されると、センサチップ１１の溝は、センサ基板２１の溝２３と重なり合う。よって、図１３に示すように、センサチップ１１が実装されたセンサ基板２１をボディ４１にガスケット４８を介して密着すると、ボディ４１の流路空間４４において、センサ基板２１とセンサチップ１１との間に、センサチップ１１の溝やセンサ基板２１の溝２３などからなる細長い形状のセンサ流路Ｚが形成される。そのため、センサ流路Ｚには、温度センサ用熱線と流速センサ用熱線とが橋を渡すように設けられる。

１−３．ガスケットの構成
図１に、ガスケットの正面図を示す。図２に、図１に示すガスケットのＡＡ断面図を示す。図３に、図１に係るガスケットのＢＢ断面図を示す。図４に、図１に係るガスケットのＣＣ断面図を示す。図５に、ガスケットの背面図を示す。図６に、センサ基板にガスケットを装着した図を示す。図７に、参考例に係るセンサ基板にガスケットを装着した正面図を示す。図８に、センサ基板にガスケットを装着した際のセンサチップ付近の一部拡大概念図を示す。図９に、センサ基板にガスケットを装着する装着工程（１）の概念断面図を示す。図１０に、センサ基板にガスケットを装着する装着工程（２）の概念断面図を示す。図１１に、参考例に係るセンサ基板にガスケットを装着する装着工程（１）の概念断面図を示す。図１２に、参考例に係るセンサ基板にガスケットを装着する装着工程（２）の概念断面図を示す。

図１及び図５に示すように、ガスケット４８は、固定部４８Ａと嵌合部４８Ｂとを備える。すなわち、固定部４８Ａと嵌合部４８Ｂとを一体的に成形したものである。ガスケット４８の材質は、フッ素ゴム、ＮＢＲ、シリコンゴム等の弾性ゴムであればよい。

図１に示すように、固定部４８Ａは、略楕円形状のＯリング形状である。固定部４８ＡはＯリングであるため、図４に示すように、断面楕円形状である。
嵌合部４８Ｂには、センサチップ１１を嵌合するように凹部４８Ｃが形成されている。これにより、図１９に示すように、嵌合部４８Ｂがセンサ基板２１及びセンサチップ１１に密着するようになっている。

・嵌合部の幅の特徴
また、図６に示すように、嵌合部４８Ｂの幅Ｓは、センサチップ１１のうちガスケット４８と接触する接触面１１Ａの幅Ｕよりも長く形成されている。それにより、嵌合部４８Ｂがセンサチップ１１をしっかりと覆うことができる。そのため、センサチップ１１がガスケット４８から位置ずれしにくくなる。その理由は、ガスケット４８とセンサチップ１１の接触面が大きくなるためセンサチップ１１に対する押圧力が強く装着力が増すためである。

さらに、嵌合部４８Ｂの幅Ｓは、センサチップ１１のうちガスケット４８と接触する接触面１１Ａの幅Ｕよりも長く形成されていることにより、図６に示すように、嵌合部４８Ｂの間に流路４８０を形成することができる。流路４８０を形成することができることにより、流体が流路４８０を流れ、センサチップ１１に対して安定して流体を流すことができ検出流量の変化を防止することができる。
他方、図７の参考例に示すガスケット３００のように、嵌合部３４８Ｂの幅ＳＡがセンサチップ１１の接触面１１Ａの幅ＵＡよりも短い場合、嵌合部３４８Ｂの間には流路が形成されない。そのため、センサチップ１１に対して安定した流体を流すことができず、安定した流量を検出することが困難である。

また、図１に示すように、凹部４８Ｃの幅Ｔは、嵌合部４８Ｂの幅Ｓよりも短く形成されている。それにより、凹部４８Ｃが一定の横ずれが可能となり、ガスケット４８をセンサチップ１１に組み付ける際に組付けがしやすくなる。すなわち、凹部４８Ｃの幅Ｔが嵌合部４８Ｂの幅Ｓとほぼ同じ長さであると、凹部４８Ｃの横ずれが困難になりガスケット４８を変形させることなくセンサチップ１１に組付けなくてはならず組付性が悪い。他方、本実施形態のように凹部４８Ｃの幅Ｔが短く横ずれが可能なことによりガスケット４８を変形させ、センサチップ１１に対して組付ができるため組付が容易である。

また、凹部４８Ｃの幅Ｔはセンサチップ１１の幅Ｕと同じ幅又は幅Ｕよりも短い幅とする。但し、幅Ｕよりも短い幅とした場合には、幅Ｕの半分以下とならないようにする。幅Ｕの半分以下となると、凹部４８Ｃの強度がなくなりガスケット４８をセンサチップ１１に組み付ける際に、凹部４８Ｃが大きくねじれ横ずれが生じるためである。大きく横ずれが生じると、ガスケット４８が組付の最中にセンサチップ１１から落下する等の問題が生じ、組立性が悪くなる。そこで、凹部４８Ｃの幅Ｔはセンサチップ１１の幅Ｕと同じ幅又は幅Ｕの半分以上の長さとすることが好ましい。それにより、凹部４８Ｃの強度を保ち、大きくガスケット４８が横ずれすることを防止しながら流路を確保することができる。

・非接触部がＲ形状であることの特徴
また、図１及び図６に示すように、センサ接触面４８０Ｂのうちセンサチップ１１と接触しないセンサ非接触部４８１ＢをＲ形状とする。センサ非接触部４８１ＢがＲ形状であることにより、流体の流路を塞ぐことを防止することができる。具体的には、センサ非接触部４８１ＢがＲ形状でない場合には、参考例の図８に示すように、嵌合部５８Ｂがセンサチップ１１を嵌合した場合に、センサ非接触部５８１Ｂが潰れ、嵌合部５８Ｂの間の流路５８０に押されて侵入することが考えられる。しかし、図６に示すように、センサ非接触部４８１ＢがＲ形状であると、センサ非接触部４８１Ｂが流路４８０に押されたとしても、図８の参考例と比較して流路４８０に侵入することがない。その理由は、センサ非接触部４８１ＢがＲ形状であり肉部が少なく形成されているからである。よって、センサ非接触部４８１ＢをＲ形状とすることにより流路４８０を確実に確保することができる。

・凹部が蟻溝形状であることの特徴
また、図２に示すように、凹部４８Ｃは断面蟻溝形状である。凹部４８Ｃは、センサ基板２１と接触する側から最も離れた部分に、底面４８９Ｃが形成されている。底面４８９Ｃは、嵌合部４８Ｂの表面４８５Ｂと平行の関係にある。底面４８９Ｃの幅Ｒは、図１８に示すセンサチップ１１の幅Ｘと同じ長さである。凹部４８Ｃのうちセンサ基板２１と接触する側の最外部に第１最外部４８４Ｃ及び第２最外部４８６Ｃを有する。第１最外部４８４Ｃから第２最外部４８６Ｃまでの幅Ｙは、凹部４８Ｃが蟻溝形状であることから、底面４８９Ｃの幅Ｒよりも短い。また、底面４８９Ｃの端部であり、センサ基板２１と接触する側から最も離れた部分に第１最内部４８３Ｃ及び第２最内部４８５Ｃを有する。第１最外部４８４Ｃと第１最内部４８３Ｃを結んだ面は第１テーパ面４８７Ｃとし、第２最外部４８６Ｃと第２最内部４８３Ｃを結んだ面は第２テーパ面４８８Ｃとする。

凹部４８Ｃが断面蟻溝形状であるため、センサチップ１１の側面１１Ｂに対して第１テーパ面４８７Ｃ及び第２テーパ面４８８Ｃを面接触させることができる。面接触させることができることにより、接触面積が大きくなりシール力を向上させることができる。そのため、ガスケット４８が位置ずれしにくくなる。具体的には、シール力が向上することにより、センサチップ１１に取り付けたガスケット４８が組付途中で移動させる際に外れることがない。そのため、組付性を向上させることができる。

また、凹部４８Ｃが断面蟻溝形状であることにより、ガスケット４８をセンサチップ１１に嵌合させた場合に、図１０に示すように、嵌合部４８Ｂのセンサチップ１１に対する押圧力が大きくなる。すなわち、図９に示すように、ガスケット４８をセンサチップ１１に嵌合させるためには、幅Ｙの状態では嵌合できないためガスケット４８を広げる。その際、ガスケット４８には元に戻ろうとする弾性力が発生する。そのため、図１０に示すガスケット４８の弾性力により矢印Ｐに示すようにセンサチップ１１に対する押圧力が発生する。矢印Ｐに示す押圧力が発生することにより、さらに、シール力を向上させることができる。

また、第１テーパ面４８７Ｃと第２テーパ面４８８Ｃの角度θは約３０度以上８０度以下である。角度θが約８０度以下であることにより、ガスケット４８をセンサチップ１１に嵌合させた場合に、図１０に示すように、嵌合部４８Ｂのセンサチップ１１に対する押圧力が発生しセンサチップ１１に対して嵌合し易いことを本出願人は実験により確認している。他方、約３０度以上であれば、ガスケット４８の組付の際にガスケット４８を大きく変形させることがないため組付性がよいことを確認している。なお、本実施形態においては、角度θを４０度としている。角度θが４０度である場合が、押圧力及び組付性のバランスが最も取れた形となる。

また、凹部４８Ｃが図１０に示すように、センサチップ１１の側面１１Ｂに対して第１テーパ面４８７Ｃ及び第２テーパ面４８８Ｃが面接触する。そのため、センサチップ１１とガスケット４８の間に隙間が生じない。それにより、流体が流れた場合に、センサチップ１１とガスケット４８の隙間から流れることがない。隙間から流体が流れることがないため、流体は流路４８０から確実に流れ、流量を安定して流すことができる。さらに、検出流量の変化を防止することができる。

図１１及び図１２において、凹部が断面蟻溝形状でない場合を参考例として説明する。図１１に示すようにガスケット６８０の凹部６８０Ｃは断面蟻溝形状ではないため、側面６８７Ｃ及び６８８Ｃは平行の関係にある。図１１の場合においても、ガスケット６８０を同様に両側から広げ、センサチップ１１に対して嵌め込む必要がある。嵌め込んだ後に、ガスケット６８０の両側を広げた状態を解除する。それにより、ガスケット６８０の嵌合部６８０Ｂは弾性力により元の状態に戻る。図１２に示すように、側面６８７Ｃ、６８８Ｃと側面１１Ｂとの間に隙間Ｏが形成される。隙間Ｏが形成されると、流体が隙間Ｏを通るため流量を安定して流すことができず検出流量が変化してしまうため問題となる。ガスケット６８０とセンサチップ１１の間に隙間Ｏを形成しないようにするためには、ガスケット６８０の凹部６８０Ｃの精度を上げる必要があるため製造コストが高くなるため問題となる。本実施形態においては、凹部が断面蟻溝形状であることにより製造コストを押さえて隙間を解消することができる。

・逃げ溝が形成されていることの特徴
また、図１及び図３に示すように、ガスケット４８は、センサチップ１１を嵌合する嵌合部４８Ｂと固定部４８Ａとの間に逃げ溝４８２Ｂが形成されている。逃げ溝４８２Ｂが形成されていることにより、ガスケット４８が熱式流量センサ１に固定され固定部４８Ａ、嵌合部４８Ｂがつぶされた時に、過剰な力が発生せず、センサ基板２１、センサチップ１１を損傷することがない。すなわち、固定部４８Ａ、嵌合部４８Ｂがつぶされた場合であっても、固定部４８Ａ、嵌合部４８Ｂのつぶれによる力は逃げ溝４８２Ｂの空間により解消されるため、センサ基板２１、センサチップ１１には及ばないためである。

上記構成により、図６に示すように、嵌合部４８Ｂがセンサ基板２１およびセンサチップ１１に密着するようになっている。また、ガスケット４８の固定部４８Ａがボディ４１に形成された溝４９に装着されているため、ガスケット４８は動かない。従って、嵌合部４８Ｂも動かない。嵌合部４８Ｂは、固定部４８Ａと一体的に成形されているからである。

また、ガスケット４８の固定部４８Ａがボディ４１に形成された溝４９に装着されていることから、固定部４８Ａは流路空間４４の外周に沿って配置される。そして、この状態でセンサ基板２１がボディ４１に密着させられる。従って、ボディ４１とセンサ基板２１との密着部には、ガスケット４８の固定部４８Ａが介在する。また、上記したようにガスケット４８は動かない。従って、被測定流体が熱式流量センサ１の外部に漏れることも防止される。

このように、固定部４８Ａと嵌合部４８Ｂとを一体的に成形したガスケット４８を使用することにより、被測定流体の外部漏れと内部漏れの両方を防止することができる。

２．本実施形態の作用
２−１．熱式流量センサの測定法
続いて、上記した構成を有する熱式流量センサ１の作用について説明する。熱式流量センサ１においては、図１３に示すように、入口ポート４２を介して入口流路４３へ流れ込んだ被測定流体（図１３のＦ）は、流路空間４４にて、主流路Ｍへ流れ込むもの（図１３のＦ１）と、センサ流路Ｚへ流れ込むもの（図１３のＦ２）とに分流される。そして、主流路Ｍおよびセンサ流路Ｚから流れ出した被測定流体は、合流して、出口流路４５を介して出口ポート４６からボディ４１の外部に流れ出す（図１３のＦ）。

ここで、入口流路４３に流れ込んだ被測定流体（図１３のＦ）は、エルボ部４３Ａでその流れが乱されるとともに、強制的に流れの向きを上方に変えられる。さらに、メッシュ部５１Ｍを通過する。このため、被測定流体の流れの乱れが減少し、流れが整えられる。これらのことにより、センサ流路Ｚに流れ込む被測定流体には、入口流路４３に流れ込んだ被測定流体の入射角による影響が出ない。

そして、センサ流路Ｚを流れる被測定流体（図１３のＦ２）は、センサ流路Ｚに橋設された温度センサ用熱線と流速センサ用熱線とから熱を奪う。そうすると、センサ基板２１の裏面側に設けられた電気回路が、温度センサ用熱線と流速センサ用熱線などの出力を検知しながら、温度センサ用熱線と流速センサ用熱線とが一定の温度差になるように制御する。

＜第２実施形態＞
第２実施形態に係る熱式流量センサは、図１３に示す第１実施形態に係る熱式流量センサと比較して、ガスケットの形状以外異なるところがない。そのため第２実施形態においては、第１実施形態と異なるガスケットについて説明することにより、その他の詳細な説明を割愛する。

１．ガスケットの構成
図２１に、ガスケットの固定部の一部拡大図を示す。図２２に、ガスケットの固定部の固定状態における一部拡大図を示す。図２３に、参考例に係るガスケットの固定部の一部拡大図を示す。図２４に、参考例に係るガスケットの固定部の固定状態における一部拡大図を示す。

第２実施形態のガスケット２４８は、第１実施形態と同様に、固定部２４８Ａと嵌合部２４８Ｂとを備える。すなわち、固定部２４８Ａと嵌合部２４８Ｂとを一体的に成形したものである。ガスケット２４８の材質は、フッ素ゴム、ＮＢＲ、シリコンゴム等の弾性ゴムであればよい。

図２１に示すように、固定部２４８Ａと嵌合部２４８Ｂとの接合部２０１に角が存在せず、接合部２０１は略断面円弧形状である。円弧形状は、固定部２４８Ａと嵌合部２４８Ｂの間に断面形状で角が存在しないことをいう。
なお、本実施形態においては、接合部２０１を角が存在しない円弧形状としたが、角があったとしても図２３に示す角度γが約１２０度以上である場合には、同様の効果を得ることができることを本出願人は確認している。ここで角度γとは、接合部３０１とガスケットの中心を結んだ線を基準（０度）とし、基準に対する固定部の開きの角度のことである。

図２３に示す参考例のガスケット３００では、固定部３４８Ａと嵌合部３４８Ｂの接合部３０１の角度γは約１１０度である。ガスケット３００のように接合部３０１に角度γが１１０度以下である場合には、図２４に示すように熱式流量センサに固定し固定部３４８Ａを潰したときに嵌合部３４８Ｂとの間に隙間Ｋが形成される。隙間Ｋが形成されることにより、隙間Ｋから流体が漏れるため問題となる。

本実施形態のように、接合部２０１に角が存在せず接合部２０１を略円弧形状とすると、図２２に示すように固定部２４８Ａが潰れたときに嵌合部２４８Ｂとの間に隙間が生じにくい。そのため、隙間Ｋが形成されないため流体の漏れを防止することができる。また、シール性を向上させることができる。

なお、第２実施形態ではガスケット以外の熱式流量センサの詳細な説明を割愛するが、第１実施形態の熱式流量センサと同様の作用、及び効果を有する。

＜変形例＞
尚、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で色々な応用が可能である。
例えば、本実施形態においては、固定部と嵌合部の接合部が断面円弧形状としたが、固定部と接合部に角度γが存在しなければよい。すなわち、円弧形状でなくとも接合部がなだらかなテーパ形状や、接合部が溶接等により角を排除する等による不規則な形状とすることもできる。テーパ形状や、不規則な形状であったとしても接合部に角度γがなければ、固定部が潰された時に嵌合部との間に隙間が形成されないためである。したがって、接合部に角度γを有する角部を形成しないこともできる。
例えば、上記第１実施形態及び第２実施形態を組み合わせることもできる。
なお、本実施形態における熱式流量センサは、空気、窒素、ヘリウム、アルゴン等のガスに対して好適に使用可能である。

１ 熱式流量センサ
１１ センサチップ
１１Ｂ 側面
２１ センサ基板
４８ ガスケット
４８Ａ 固定部
４８Ｂ 嵌合部
４８０Ｂ センサ接触面
４８１Ｂ センサ非接触部
４８２Ｂ 逃げ溝

Claims (6)

1. 基板上に流量を計測するためのセンサチップが取り付けられたセンサ基板と、前記センサ基板に固定するガスケットを備える熱式流量センサにおいて、
   前記ガスケットは、
   前記センサチップと嵌合する嵌合部と前記嵌合部の周辺に前記熱式流量センサ内に固定される固定部を有すること、
   前記嵌合部のうち前記センサチップと接触するセンサ接触面の長さが、前記センサチップの前記ガスケットと接触するガスケット接触面の長さよりも長いこと、
   前記センサチップと接触するセンサ接触部が断面蟻溝形状であること、
   を特徴とする熱式流量センサ。
2. 請求項１に記載する熱式流量センサにおいて、
   前記ガスケットは、
   前記センサ接触面のうち前記ガスケット接触面と接触しないセンサ非接触部がＲ形状であること、
   を特徴とする熱式流量センサ。
3. 請求項１又は請求項２に記載する熱式流量センサにおいて、
   前記嵌合部と前記固定部との間に逃げ溝が形成されていること、
   を特徴とする熱式流量センサ。
4. 請求項３に記載する熱式流量センサにおいて、
   前記固定部と前記嵌合部とが接合する接合部の角度は、約１２０度以上であること、
   前記接合部の角度は、前記接合部と前記ガスケットの中心を結んだ線を基準線とし、前記基準線に対する前記固定部の開きの角度であること、
   を特徴とする熱式流量センサ。
5. 請求項３に記載する熱式流量センサにおいて、
   前記固定部と前記嵌合部とが接合する接合部に角部が存在しないこと、
   を特徴とする熱式流量センサ。
6. 請求項５に記載する熱式流量センサにおいて、
   前記接合部が断面円弧形状であること、
   を特徴とする熱式流量センサ。
   
   
   

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