WO2005121718A1 - 流量計 - Google Patents

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WO2005121718A1
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flow
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fluid
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Inventor
Hiroyuki Inagaki
Isamu Warashina
Original Assignee
Yamatake Corporation
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
    • G01F1/684—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow
    • G01F1/6842—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow with means for influencing the fluid flow
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
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    • G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects

Definitions

  • the present invention relates to a flow meter used for, for example, confirming suction of a minute component in a chip mounter.
  • Patent Document 1 JP 2004-3887 A
  • the above-mentioned conventional flowmeter has an effect that a small and stable measurement result can be obtained by having the above-described flow path shape.
  • a flow meter is attached, there is a strong demand for further miniaturization and weight reduction from the viewpoint of installation space and weight, so that the flow meter is more compact and lightweight. There was a demand for realization.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and has as its object to obtain a flowmeter capable of obtaining a stable measurement result and realizing a small-sized and light-weight flowmeter. Disclosure of the invention
  • the flow meter according to the present invention is provided with a bent portion in a flow path between a fluid flow path inlet of the flow meter main body and a sensor flow path in which a sensor for detecting a flow rate of the fluid is located, and the bent portion is provided.
  • the fluid collides with the wall to form a constant and reproducible flow velocity distribution.
  • a flowmeter detects a flow rate of a fluid and a manifold for taking in the fluid.
  • a bent portion is provided in the flow path between the sensor flow path where the output sensor is located, and a fluid flow collides with a wall constituting the bent portion so as to form a reproducible constant flow velocity distribution. This is it.
  • a flowmeter according to the present invention forms a flow path so that a sensor flow path in which a sensor for detecting a flow rate of a fluid is located and an upstream flow path located upstream of the sensor flow path are bent.
  • the open end of the upstream flow path is brought into contact with the inlet port of the manifold for supplying fluid, and the upstream flow path is bent between the contact surface of the inlet port and the sensor flow path. It has a part.
  • the flowmeter according to the present invention is formed to include a contact surface with the bent portion force inlet port.
  • the flowmeter according to the present invention is configured such that the first flow path formed substantially at right angles to the flow direction of the bending portion force inlet port is connected to the first flow path at substantially right angles.
  • the road is included.
  • the cross-sectional area of a portion of the sensor flow path where the sensor is located is reduced.
  • a flowmeter includes a main body, and a circuit board holding a sensor provided on an upper surface of the main body, wherein the main body has a main body upper surface force that is directed downward in a vertical direction. It has first and second holes provided, and third and fourth holes provided so as to face upward in the vertical direction of the main body, and the first and fourth holes are substantially parallel to each other.
  • the minimum distance between the ends of the first and second holes and the maximum distance between the ends of the third and fourth holes are set to be substantially the same, and the inside of the first hole and the third A bent portion is provided by communicating the outside of the hole and the inside of the second hole with the outside of the fourth hole.
  • the flowmeter according to the present invention has a curved surface portion provided on a flow path wall at an intersection of the first and second holes and the linear sensor flow path.
  • the flow meter according to the present invention is provided with a bent portion in the flow path between the manifold and the sensor flow path, and the fluid collides with the wall portion of the bent portion to provide a reproducible constant flow rate. Since the distribution is formed, a stable flow rate measurement result can be obtained. This is the The flow with the flow velocity distribution formed inside the flow path changes when it hits the wall of the bend, and the flow velocity distribution in the flow path is reorganized. This is the force that changes the flow velocity distribution formed in this flow path and forms the flow velocity distribution due to the bent part.
  • the open end of the upstream flow path located upstream of the sensor flow path is brought into contact with the inlet port of the manifold, and the upstream flow path is in contact with the inlet port. Since a bent portion is provided between the contact surface and the sensor flow path, a compact and lightweight device can be realized, and a stable flow rate measurement result can be obtained.
  • the flowmeter of the present invention is configured such that the bent portion is formed to include the contact surface with the inlet port, so that the flow path can be shortened and the flowmeter can be connected to an external flow path. Further, since a connecting portion for performing the connection is not required, a further small-sized and light-weight can be realized.
  • the flowmeter of the present invention is configured such that the bent portion includes the first to fourth flow passages whose respective flow directions are bent at substantially right angles from the inlet port.
  • a reproducible constant flow velocity distribution can be formed, and as a result, more stable flow measurement results can be obtained.
  • the cross-sectional area of the portion where the sensor is located in the sensor flow path is reduced, so that the fluid guided to the sensor flow path is further reduced in the flow path portion having the reduced cross-sectional area.
  • the flow is rectified, and the flow rate measurement by the sensor can be performed in a more stable state.
  • a flowmeter includes a main body, and a circuit board holding a sensor provided on an upper surface of the main body, and the main body has a main body upper surface force in a vertically downward direction. It has first and second holes provided, and third and fourth holes provided so as to face upward in the vertical direction of the main body, and the first and fourth holes are substantially parallel to each other.
  • the minimum distance between the ends of the first and second holes and the maximum distance between the ends of the third and fourth holes are set to be substantially the same, and the inside of the first hole and the third Since the outside of the hole, the inside of the second hole, and the outside of the fourth hole were communicated with each other, the first hole and the third hole were formed by injection molding the main body using two molds. The hole and the second hole and the fourth hole can be communicated with each other, and a flowmeter having a bent portion can be easily formed.
  • the flowmeter according to the present invention is characterized in that the first and second holes intersect with the linear sensor flow path. Since the curved surface portion is provided on the flow path wall of the portion, the fluid flows smoothly to the first pore force sensor flow path, so that the linear portion of the sensor flow path can be shortened.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a flow meter according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a top view of the main body of the flow meter according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 3 is a bottom view of the main body of the flow meter according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 4 is an external view of a flow meter according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of another example of the flow meter according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 6 is a top view of a main body of another example of the flow meter according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of a mold used for producing a flow meter according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 1 is a sectional view of a flow meter according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a top view of the main body in a state where the cover 2, the circuit board 3, and the packing 6 of the flow meter according to Embodiment 1 of the present invention are removed.
  • FIG. 3 is a view of the main body in a state where packing 7 of the flow meter according to Embodiment 1 of the present invention is removed, as viewed from below.
  • FIG. 4 is an external view of a flow meter according to Embodiment 1 of the present invention, where (a) is a top view, (b) is a side view, and (c) is a bottom view.
  • the flow meter includes a main body 1, a cover 2, a circuit board 3, a sensor 4, a lead wire 5, and knocking 6, 7.
  • the main body 1 and the cover 2 are each made of a resin such as PBT resin (polybutylene terephthalate), and the main body 1 and the cover 2 are integrally fixed by ultrasonic welding or the like.
  • the circuit board 3 is a board provided with a circuit for detecting a flow rate by the sensor 4, and the sensor 4 is mounted on a lower surface of the circuit board 3, and is mounted so as to form a part of a sensor flow channel wall described later. Have been.
  • the circuit board 3 is configured so as to be integrally fixed to the main body 1 with screws (not shown) in screw holes 8 (see FIG.
  • the sensor 4 is, for example, a flow sensor in which a resistance temperature element is arranged so as to sandwich the heater element, and is provided so as to slightly protrude into the sensor flow path.
  • the lead wire 5 is a signal line for extracting flow rate data detected by the sensor 4.
  • the packing 6 is a packing for preventing fluid leakage between the circuit board 3 and the main body 1
  • the knocking 7 is a packing for preventing fluid leakage between the main body 1 and the manifold 9. is there.
  • the main body 1 is provided with a flow path for detecting a flow rate by the sensor 4.
  • the flow path includes a sensor flow path 101 where the sensor 4 is located, and a flow path of the sensor flow path 101. It comprises an upstream channel 102 and a downstream channel 103 located on the upstream and downstream sides.
  • the sensor flow path 101 is a linear flow path having a rectangular cross section defined by the main body 1 and the circuit board 3, and the sensor 4 is positioned at the center in the flow direction and the direction perpendicular to the flow. It has become.
  • the upstream flow path 102 and the downstream flow path 103 are formed so that their flow paths are bent substantially at right angles to the sensor flow path 101.
  • the 103 further has bent portions 102a and 103a between itself and the manifold 9.
  • the upstream flow path 102 and the downstream flow path 103 are provided symmetrically about the position of the sensor 4.
  • the bent portions 102a and 103a are located on the contact surface between the inlet port 9a and the outlet port 9b of the manifold 9, and are substantially perpendicular to the flow direction of the fluid at the inlet port 9a and the outlet port 9b.
  • the formed first flow paths 102a-1, 103a-1 and the second flow paths 102a-2 which are provided substantially at right angles to the flow direction of the first flow paths 102a-1, 103a-1.
  • 103a-2, third flow paths 102a-3, 103a-3, and third flow path 102a-3 which are provided so as to be substantially perpendicular to the flow direction of the second flow paths 102a-2, 103a-2.
  • first flow paths 102a-1 and 103a-1 to the third flow paths 102a-3 and 103a-3 form a bent portion having a U-shaped cross section.
  • the flow directions of the fourth flow paths 102a-4 and 103a-4 and the flow directions of the inlet port 9a and the outlet port 9b are formed so as to be parallel and different in the position of the central axis.
  • this positional relationship is not particularly limited and may be any positional relationship.
  • the shape of the open ends of the bent portions 102a and 103a is As shown in FIGS. 3 and 4 (c), the inlet port 9a and the outlet port 9b side of the manifold 9 are formed to be substantially triangular. In FIG. 3, broken lines indicate the positions of the inlet port 9a and the outlet port 9b.
  • the main body 1 and the cover 2 are formed with two screw holes 10 and configured to be attached to the ma- fold 9 by screws 11 (see Figs. 2 to 4).
  • these screw holes 10 are also displaced by a linear force connecting the inlet port 9a and the outlet port 9b. By forming them, these distances can be reduced, and therefore, also in this respect, the flow meter can contribute to miniaturization.
  • the height dimension a of the sensor channel 101 perpendicular to the flow direction is set smaller than the gap b between the upstream channel 102 and the downstream channel 103. This is achieved by setting the height dimension perpendicular to the flow of the fluid in the flow path portion where the sensor 4 is located to the height dimension rectified by the viscosity of the fluid as described in Patent Document 1 as V. This is also a force that can rectify the flow of the fluid near the sensor 4 and make it laminar. With such a shape, a stable measurement result by the sensor 4 can be obtained.
  • a vacuum pump (not shown) is connected to the suction port (not shown) on the inlet port 9a side of the manifold 9 and a suction pump (not shown) on the outlet port 9b side. Connected to.
  • the vacuum pump When the vacuum pump is operated in such a state, air as a fluid is sucked into the upstream flow path 102 from the inlet port 9a as shown by the arrow in FIG. The air is sucked into the vacuum pump through the passage 103.
  • the flow rate of the air flowing through the sensor flow path 101 is detected by the sensor 4, and the detected value is sent to a controller (not shown) via the lead wire 5, where the flow velocity value, that is, the flow rate is calculated.
  • the flow rate becomes maximum when nothing is sucked by the suction nozzle, and the flow rate becomes almost 0 when the chip is sucked by the suction nozzle. Can be determined.
  • the flow path from the inlet port 9a is bent four times at a substantially right angle. That is, the air flowing from the inlet port 9a hits the wall of the bent portion 102a four times and changes its flow direction. In this way, the air flow direction It has been experimentally confirmed that a reproducible constant flow velocity distribution can be formed by changing (hitting the wall portion a plurality of times). This is thought to be due to the following reasons.
  • the flow force having the flow velocity distribution formed inside the flow path of the mar- ridge 9 changes by hitting the walls of the bent portions 102a and 103a, and the flow velocity distribution in the flow path is reorganized. This flow is repeated in the first flow paths 102a-1 and 103a-1 to the fourth flow paths 102a-4 and 103a-4, so that the flow velocity distribution formed in the manifold 9 changes, and A flow velocity distribution is formed by the portions 102a and 103a.
  • the open end of the upstream flow path 102 located on the upstream side of the sensor flow path 101 is brought into contact with the inlet port 9a of the manifold 9, and Since the side flow path 102 has the bent portion 102a which has a large force from the first flow path 102a-1 to the fourth flow path 102a-4 including the contact surface of the inlet port 9a, the size can be reduced. At the same time, stable flow rate measurement results can be obtained.
  • connection between the manifold 9 and the flow meter itself is configured as a rectification unit, it is possible to achieve both opposing functions such as downsizing and rectification.
  • the flow meter can be directly attached to the manifold 9, a connection part for connecting the flow meter to an external flow path is not required. Can be reduced in size, so that also in this respect, it is possible to realize a small-sized and light-weight.
  • the flow path can be formed only by a specific process when resin is injection-molded, and special processing is not required. Necessary force, connection joints, etc. are not required, so it is possible to realize a flow meter that is easy to manufacture and inexpensive. it can.
  • this is realized by the bent portions 102a and 103a which are not provided with a means such as a filter in the flow path in order to obtain a fluid rectification effect. Therefore, even if foreign matter is mixed in the fluid, the foreign matter is stored in (the corners of) the bent portions 102a and 103a, and does not block the flow path itself. Therefore, it is possible to avoid a phenomenon in which foreign substances accumulate in the filter and block the flow path, as in the case of using a means such as a filter, and the characteristics of the flowmeter are changed. Even with the use of Stable characteristics can be maintained.
  • the shape of the sensor flow path 101 is a straight flow path in the flow direction.
  • the sensor flow path 101 is formed such that the cross-sectional area of the flow path in the portion where the sensor 4 is located is reduced.
  • Road 101 may be formed.
  • FIGS. 5 and 6 are a cross-sectional view and a top view of the main body, respectively, in a case where the flow path in the portion where the sensor 4 is located is narrowed.
  • an arcuate surface 12 protruding into the flow path is formed in a portion of the bottom wall of the sensor flow path 101 where the sensor 4 is located. Further, as shown in FIG. 6, an arc-shaped surface 13 projecting into the flow path is formed on each side wall of the sensor flow path 101 at a portion where the sensor 4 is located.
  • FIG. 7 shows a cross-sectional view of the first mold 110 and the second mold 111.
  • the surfaces of the first mold 110 and the second mold 111 having the depressions are arranged to face each other.
  • a first cavity 112 and a second cavity 113 are formed by the first and second molds 110 and 111.
  • the first and second cavities 112, 113 are separated in the cross section shown in FIG. 7, and at the force end, the first and second cavities 112, 113 are in communication.
  • the first mold 110 is moved in the H direction, and the second mold 111 is moved in the G direction. Then, the main body 1 as shown in FIG. 4B made of resin having the same shape as the cavities 112 and 113 can be produced.
  • the first to fourth protrusions 115 to 118 are provided in parallel with each other, and the inner surfaces of the first protrusion 115 and the second protrusion 116 inside the first mold 110 are opposed to each other. And the distance between the outer surface of the third protrusion 117 and the outer surface of the fourth protrusion 118 inside the second mold 111 are made substantially the same.
  • the first protrusion 115 and the third protrusion 117, and the second protrusion 116 and the fourth protrusion 118 come into contact with the contact surfaces 120 and 121, and in the prepared resin main body 1,
  • the first hole formed by the first protrusion 115 communicates with the third hole formed by the third protrusion 117, and the second hole formed by the second protrusion 116
  • the fourth hole formed by the fourth protrusion 118 communicates.
  • the flow path having the bent portion can be easily formed simply by inserting the circuit board 3 into the upper surface of the main body 1.
  • the maximum width c of the substantially T-shaped portion 131 at the center of the main body 1 shown in FIG. 1 is set to be equal to the opposing width d of the side projection 132 forming the side surface of the main body 1, that is, If the first to fourth holes are provided substantially parallel to each other and the minimum distance between the tips of the first and second holes and the maximum distance between the tips of the third and fourth holes are set to be substantially the same, as described above. In addition, it is possible to easily form a bent portion in the main body 1 and to omit other steps for connecting the first to fourth holes.
  • the curved surface portion 130 is provided at the corner of the tube wall, that is, when the curved surface portion 130 is provided at the intersection of the first and second holes and the linear sensor flow path 101 formed on the upper surface of the main body 1, the curved surface portion 130 is formed.
  • the turbulent flow can be made into a flow suitable for measuring the flow rate with a shorter straight line part, and the flow meter It can be made compact.
  • the force described in the example in which the fluid flow direction of the manifold 9 is perpendicular to the flow direction of the sensor flow path 101 is not limited to this. -The same effect can be obtained even if the holder 9 is installed in a different direction, such as the holder 9 is provided obliquely to the flow meter.
  • the suction confirmation is performed in the chip mounter as the flow meter.
  • a higher effect can be obtained, but it is not limited to such a usage mode.
  • the present invention can be applied to various kinds of gases as long as they are air-only fluids.
  • the outlet port 9b of the manifold 9 The flow rate can be measured in the same manner for the flow of the fluid in which the fluid flows in and flows out to the inlet port 9a.
  • the manifold 9 is located on the lower side for the sake of consistency with the drawings.
  • a flow meter that is not limited to such a positional relationship is installed.
  • the positional relationship between the top, bottom, left, and right when doing this may be any.
  • the bent portions 102a and 103a are formed to include the contact surfaces with the inlet port 9a and the outlet port 9b, but the upstream channel 102 and the downstream channel 103 If it is formed in the portion of, it can be formed at any position.
  • the flow meter according to the present invention is suitable for use in a small-sized flow meter or the like used for a purpose such as confirming suction of a micro component in a chip mounter.

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Abstract

　安定した計測結果を得ると共に、小形化を実現することのできる流量計を得るために、流量計本体の流体の流路入口と流体の流量を検出するセンサが位置する直線状のセンサ流路との間の流路に屈曲部を設け、流体の流れがセンサ位置で流れの断面において略均一の流速分布で、かつ流速再現性のある一定の流速分布を形成する。

Description

明 細 書
流量計
技術分野
[0001] この発明は、例えば、チップマウンタにおいて微少部品の吸着確認を行うといった 用途に使用される流量計に関するものである。
背景技術
[0002] 従来、微少チップ等の吸着状態を確認するために吸着ノズルの流量変化を検出す るようにした装置があり、このような流量変化を検出するために流量計が用いられて 、 る。このような流量計として、例えば特許文献 1に示されるように、流路部分の両端に 入口ポートと出口ポートを設け、かつ、これら入口ポートと出口ポートの流路と直角に 流路を設け、この流路と流量センサが位置する流路とが直角となるよう流量計内の流 路を形成することにより、小形ィ匕を図りながら、計測対象となる流体の再現性のある流 速分布を形成し、安定した計測結果が得られるようにしたものがあった。
[0003] 特許文献 1 :特開 2004— 3887号公報
[0004] 上記従来の流量計では、上述した流路の形状を有することにより、小形でかつ安定 した計測結果が得られるといった効果を有するものである。し力しながら、このような 流量計が取り付けられる装置では、取り付けスペースの問題や重量的な観点から、 更なる小形化、軽量化への要請が強ぐ従って、流量計として更なる小形、軽量化の 実現が要望されていた。
[0005] この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、安定した計測結果 を得ると共に、小形、軽量ィ匕を実現することのできる流量計を得ることを目的とする。 発明の開示
[0006] この発明に係る流量計は、流量計本体の流体の流路入口と流体の流量を検出する センサが位置するセンサ流路との間の流路に屈曲部を設け、この屈曲部を構成する 壁部に流体が衝突することで再現性のある一定の流速分布を形成するようにしたも のである。
[0007] この発明に係る流量計は、流体を取り入れるためのマ-ホールドと流体の流量を検 出するセンサが位置するセンサ流路との間の流路に屈曲部を設け、この屈曲部を構 成する壁部に流体が衝突することで再現性のある一定の流速分布を形成するよう〖こ したものである。
[0008] この発明に係る流量計は、流体の流量を検出するセンサが位置するセンサ流路と、 センサ流路の上流側に位置する上流側流路とが屈曲するよう流路を形成すると共に 、上流側流路の開口端を、流体を供給するためのマ-ホールドの入口ポートに当接 させ、かつ、上流側流路は、入口ポートの当接面とセンサ流路との間で屈曲部を有 するようにしたものである。
[0009] また、この発明に係る流量計は、屈曲部力 入口ポートとの当接面を含んで形成さ れるものである。
[0010] また、この発明に係る流量計は、屈曲部力 入口ポートの流れ方向に対して略直角 に形成された第 1の流路と、当該第 1の流路に略直角になるよう接続された第 2の流 路と、当該第 2の流路に略直角になるよう接続された第 3の流路と、当該第 3の流路 に略直角になるよう接続された第 4の流路を含むようにしたものである。
[0011] また、この発明に係る流量計は、センサ流路におけるセンサが位置する部分の断 面積を小さくしたものである。
[0012] また、この発明に係る流量計は、本体と、前記本体の上面に設けられたセンサを保 持する回路基板とを有し、前記本体は、本体上面力 鉛直方向下方に向力つて設け られた第 1及び第 2の孔と、本体下面力 鉛直方向上方に向力つて設けられた第 3及 び第 4の孔とを有し、第 1〜第 4の孔は互いに略平行に設けられ、前記第 1及び第 2 の孔の先端の最小距離と、前記第 3及び第 4の孔の先端の最大距離をほぼ同一に 設定し、前記第 1の孔の内側と前記第 3の孔の外側及び前記第 2の孔の内側と前記 第 4の孔の外側をそれぞれ連通させることにより屈曲部を設けたものである。
[0013] また、この発明に係る流量計は、第 1及び第 2の孔と直線状のセンサ流路との交差 部分の流路壁に曲面部を設けたものである。
[0014] この発明の流量計は、マ-ホールドとセンサ流路との間の流路に屈曲部を設け、こ の屈曲部の壁部に流体が衝突することで再現性のある一定の流速分布を形成する ようにしたので、安定した流量計測結果を得ることができる。これは、マ-ホールドの 流路内部で形成された流速分布を持つ流れが、屈曲部の壁部に当たることにより変 化し、流路内の流速分布が再編成され、これを繰り返すことにより、マ-ホールドなど 流量計入口前の流路で形成された流速分布が変わり、屈曲部による流速分布が形 成される力 である。
[0015] この発明の流量計は、センサ流路の上流側に位置する上流側流路の開口端をマ 二ホールドの入口ポートに当接させ、かつ、上流側流路は、入口ポートの当接面とセ ンサ流路との間で屈曲部を有するようにしたので、小形、軽量ィ匕を実現すると共に、 安定した流量計測結果を得ることができる。
[0016] また、この発明の流量計は、屈曲部を入口ポートとの当接面を含んで形成されるよ う構成したので、流路の短縮化が図れ、かつ、外部の流路に接続するための接続部 分も不要なため、更なる小形、軽量ィ匕を実現することができる。
[0017] また、この発明の流量計は、屈曲部が、入口ポートからそれぞれの流れ方向が略直 角に屈曲する第 1の流路〜第 4の流路を含むよう構成されて 、るので、再現性のある 一定の流速分布を形成することができ、その結果、より安定した流量計測結果を得る ことができる。
[0018] また、この発明の流量計は、センサ流路におけるセンサが位置する部分の断面積 を小さくしたので、センサ流路に導かれた流体は、断面積が小さくなつた流路部分で 更に整流され、センサによる流量計測を更に安定した状態で行うことができる。
[0019] また、この発明に係る流量計は、本体と、前記本体の上面に設けられたセンサを保 持する回路基板とを有し、前記本体は、本体上面力 鉛直方向下方に向力つて設け られた第 1及び第 2の孔と、本体下面力 鉛直方向上方に向力つて設けられた第 3及 び第 4の孔とを有し、第 1〜第 4の孔は互いに略平行に設けられ、前記第 1及び第 2 の孔の先端の最小距離と、前記第 3及び第 4の孔の先端の最大距離をほぼ同一に 設定し、前記第 1の孔の内側と前記第 3の孔の外側及び前記第 2の孔の内側と前記 第 4の孔の外側をそれぞれ連通させたので、本体を 2つの金型を用い、射出成形す ることで、第 1の孔と第 3の孔、及び第 2の孔と第 4の孔をそれぞれ連通させることでき 、屈曲部を有する流量計を容易に作成することができる。
[0020] また、この発明に係る流量計は、第 1及び第 2の孔と直線状のセンサ流路との交差 部分の流路壁に曲面部を設けたので、第 1の孔力 センサ流路へと流体がスムーズ に流れるため、センサ流路の直線部分を短くすることができる。
図面の簡単な説明
[0021] [図 1]この発明の実施の形態 1による流量計の断面図である。
[図 2]この発明の実施の形態 1による流量計の本体の上面図である。
[図 3]この発明の実施の形態 1による流量計の本体の下面図である。
[図 4]この発明の実施の形態 1による流量計の外観図である。
[図 5]この発明の実施の形態 1による流量計の他の例の断面図である。
[図 6]この発明の実施の形態 1による流量計の他の例の本体の上面図である。
[図 7]この発明の実施の形態 1による流量計を作成する際に用いる金型の断面図で ある。
発明を実施するための最良の形態
[0022] 実施の形態 1.
図 1は、この発明の実施の形態 1による流量計の断面図である。
図 2は、この発明の実施の形態 1による流量計のカバー 2、回路基板 3及びパッキン 6を取り除 、た状態の本体を上面力 みた図である。
図 3は、この発明の実施の形態 1による流量計のパッキン 7を取り除 、た状態の本 体を下面からみた図である。
図 4は、この発明の実施の形態 1による流量計の外観図であり、（a)は上面図、（b) は側面図、（c)は下面図である。
[0023] これらの図において、流量計は、本体 1、カバー 2、回路基板 3、センサ 4、リード線 5 、ノ ッキン 6, 7を備えている。本体 1及びカバー 2は、それぞれ、例えば、 PBT榭脂（ ポリブチレンテレフタレート）といった榭脂からなり、これら本体 1とカバー 2とは超音波 溶着等で一体に固定されている。回路基板 3は、センサ 4による流量検出を行うため の回路を備えた基板であり、その下面側にはセンサ 4が取り付けられ、後述するセン サ流路の壁部の一部を構成するよう取り付けられている。この回路基板 3は、本体 1 に設けられたねじ穴 8 (図 2参照）に対して図示しないねじにより本体 1に対して一体 に固定されるよう構成されている。 [0024] センサ 4は、例えば、ヒータエレメントを挟むように測温抵抗エレメントが配置された フローセンサであり、センサ流路内に若干突出するよう設けられている。リード線 5は、 センサ 4で検出された流量データを取り出すための信号線である。パッキン 6は回路 基板 3と本体 1との間の流体の漏れを防止するためのパッキンであり、ノ ッキン 7は、 本体 1とマ-ホールド 9との間の流体の漏れ防止のためのパッキンである。
[0025] 本体 1にはセンサ 4によって流量検出を行うための流路が形成されており、この流路 は、センサ 4が位置する流路部分であるセンサ流路 101と、センサ流路 101の上流側 及び下流側に位置する上流側流路 102及び下流側流路 103から構成されている。
[0026] センサ流路 101は、本体 1と回路基板 3とで区画される断面矩形で直線状の流路で あり、その流れ方向及び流れに垂直な方向の中心部にセンサ 4が位置するようにな つている。また、上流側流路 102及び下流側流路 103は、その流路が、センサ流路 1 01に対して略直角に屈曲するよう形成されており、これら上流側流路 102及び下流 側流路 103には、更に、マ-ホールド 9との間に屈曲部 102a, 103aを有している。ま た、上流側流路 102及び下流側流路 103は、センサ 4の位置を中心として対称となる よう設けられている。
[0027] 屈曲部 102a, 103aは、マ-ホールド 9の入口ポート 9a及び出口ポート 9bとの当接 面に位置し、入口ポート 9a及び出口ポート 9bにおける流体の流れ方向と略直角とな るよう形成された第 1の流路 102a— 1, 103a— 1と、第 1の流路 102a— 1, 103a— 1 の流れ方向と略直角になるよう設けられた第 2の流路 102a— 2, 103a— 2と、第 2の 流路 102a— 2, 103a— 2の流れ方向と略直角になるよう設けられた第 3の流路 102a 3, 103a— 3と、第 3の流路 102a— 3, 103a— 3の流れ方向と略直角になるよう設 けられた第 4の流路 102a— 4, 103a— 4とを含んで構成されている。即ち、第 1の流 路 102a— 1, 103a— 1〜第 3の流路 102a— 3, 103a— 3によって、断面コ字状の屈 曲部が形成されている。
[0028] また、第 4の流路 102a— 4, 103a— 4の流れ方向と、入口ポート 9a及び出口ポート 9bの流れ方向は、平行でかつその中心軸の位置が異なるよう形成されている。但し 、この位置関係は特に限定されるものではなぐどのような位置関係であってもよい。
[0029] また、屈曲部 102a, 103aの開口端の形状 (マ-ホールド 9との接合部の形状）は、 図 3及び図 4 (c)に示すように、マ-ホールド 9の入口ポート 9a及び出口ポート 9b側 が略三角形状となるよう形成されている。尚、図 3において、破線は入口ポート 9a及 び出口ポート 9bの位置を示して!/、る。
[0030] また、本体 1及びカバー 2は、 2箇所のねじ穴 10が形成され、ねじ 11によってマ-ホ 一ルド 9に取り付けられるよう構成されている（図 2〜図 4参照）。ここで、屈曲部 102a , 103a開口端の入口ポート 9a及び出口ポート 9b側が略三角形状となっているため、 これらのねじ穴 10を、入口ポート 9aと出口ポート 9bとを結ぶ直線上力もずらして形成 することにより、これらの間隔を小さくすることができ、従って、この点においても流量 計として小形ィ匕に寄与することができる。
[0031] また、センサ流路 101の流れ方向に垂直な高さ寸法 aは、上流側流路 102及び下 流側流路 103の間隙 bよりも小さく設定されている。これは、特許文献 1に記載されて V、るように、センサ 4が位置する流路部分の流体の流れに対する垂直な高さ寸法を、 流体の粘性により整流される高さ寸法とすることにより、センサ 4付近での流体の流れ を整流、かつ、層流化することができる力もである。このような形状により、センサ 4に よる安定した計測結果を得ることができる。
[0032] このように構成された流量計は、例えばチップマウンタに適用した場合、マ-ホール ド 9の入口ポート 9a側は図示しない吸着ノズルに接続され、出口ポート 9b側は図示し ない真空ポンプに接続される。このような状態で、真空ポンプを作動させると、流体で ある空気は、図 1中の矢印に示すように入口ポート 9aから上流側流路 102に吸引さ れ、センサ流路 101、下流側流路 103を経て真空ポンプに吸引される。
[0033] その際、センサ流路 101を流れる空気の流量がセンサ 4によって検出され、その検 出値はリード線 5を介して図示しないコントローラに送られ、そこで流速値、つまり流 量が演算される。チップマウンタ等の場合、吸着ノズルに何も吸引されていない状態 では流量が最大となり、吸着ノズルにチップが吸引されている状態では流量がほぼ 0 となることから、吸着ノズルでチップを吸引しているか否かを判断することができる。
[0034] ここで、本実施の形態では上流側流路 102では、入口ポート 9aからの流路が略直 角に 4回屈曲されている。即ち、入口ポート 9aから流入した空気は屈曲部 102aの壁 部に 4度当たってその流れ方向が変化する。このように、空気の流れ方向が複数回 変化する (複数回壁部に当たる）ことにより、再現性のある一定の流速分布を形成す ることが実験的に確かめられて 、る。これは次のような理由力 であると考えられる。
[0035] マ-ホールド 9の流路内部で形成された流速分布を持つ流れ力 屈曲部 102a, 1 03aの壁部に当たることにより変化し、流路内の流速分布が再編成される。そして、こ れカ 第 1の流路 102a— 1, 103a— 1〜第 4の流路 102a— 4, 103a— 4で繰り返さ れることにより、マ-ホールド 9で形成された流速分布が変わり、屈曲部 102a, 103a による流速分布が形成される。
[0036] その結果、センサ流路 101に流入する流体の再現性のある一定の流速分布を形成 し、安定した流量測定結果を得ることができるものである。
[0037] 以上のように実施の形態 1によれば、センサ流路 101の上流側に位置する上流側 流路 102の開口端をマ-ホールド 9の入口ポート 9aに当接させ、かつ、上流側流路 1 02は、入口ポート 9aの当接面を含む第 1の流路 102a— 1から第 4の流路 102a— 4 力もなる屈曲部 102aを有するようにしたので、小形化を実現すると共に、安定した流 量計測結果を得ることができる。
[0038] 即ち、マ-ホールド 9と流量計との接続部分そのものが整流部となるよう構成したの で、小形化と整流といった相反する機能を両立させることができる。また、流量計をマ 二ホールド 9に直付けできるため、流量計を外部の流路に接続するための接続部分 も不要となり、特に、従来と比べて、横方向（流れ方向に平行な方向）の寸法を小さく することができ、従って、この点からも、小形、軽量ィ匕を実現することができる。また、 流路は、榭脂を射出成形するといつた工程のみで形成でき、特別な加工も必要なぐ し力も接続継手等も不要なことから、製造が容易で安価な流量計を実現することがで きる。
[0039] また、本実施の形態では、流体の整流効果を得るために流路にフィルタ等の手段 を設けるのではなぐ屈曲部 102a, 103aによってこれを実現している。このため、た とえ流体に異物が混入していた場合でも、その異物は屈曲部 102a, 103a (の隅部） に溜められ、流路そのものをふさいでしまうことがない。従って、フィルタ等の手段を 用いた場合のように、フィルタに異物が蓄積して流路をふさ 、でしま 、流量計として の特性が変化してしまうといった現象を回避することができ、長期間の使用であっても 安定した特性を維持することができる。
[0040] 尚、上記実施の形態 1では、センサ流路 101の形状として流れ方向に直線状の流 路としたが、センサ 4が位置する部分の流路の断面積が小さくなるようにセンサ流路 1 01を形成してもよい。以下、このような例を説明する。
[0041] 図 5及び図 6は、それぞれセンサ 4が位置する部分の流路を絞るようにした場合の 断面図及び本体部分を上面から見た図である。
図 5に示すように、センサ流路 101の底壁のセンサ 4が位置する部分に、流路内に 突出する弧状面 12を形成する。また、図 6に示すように、センサ流路 101の側壁のセ ンサ 4が位置する部分に流路内に突出する弧状面 13をそれぞれの側壁に形成する
[0042] このように構成することにより、センサ流路 101に導かれた流体は、弧状面 12, 13 によって絞られた流路部分で更に整流され、センサ 4による流量計測を更に安定した 状態で行うことができる。
[0043] 尚、図 5及び図 6の例では、弧状面 12と弧状面 13の両方を形成するようにしている 力 それらのうち、いずれか一つの弧状面の形成のみであっても整流の度合いは減 少するが整流効果は期待できる。
[0044] 本体 1を 2つの金型を用いて作成する例を説明する。図 7に第 1の金型 110及び第 2の金型 111の断面図を示す。図 7に示すように第 1の金型 110と第 2の金型 111の 窪みがある面を向かい合わせに配置する。すると第 1及び第 2の金型 110, 111によ り第 1の空洞 112及び第 2の空洞 113が形成される。第 1及び第 2の空洞 112, 113 は図 7に示す断面においては分離している力 端部において、第 1及び第 2の空洞 1 12, 113は連通している。図示しない何れかの金型に設けられた榭脂注入孔より榭 脂を注入し、榭脂が固まった後、第 1の金型 110を H方向に、第 2の金型 111を G方 向に移動させることにより、空洞 112, 113と同一形状の榭脂で作成された図 4 (b)に 示すような本体 1を作成することができる。
[0045] この時に、第 1〜第 4の突起 115〜118をそれぞれ平行に設け、また第 1の金型 11 0の内部の第 1の突起 115と第 2の突起 116の対向する内側の面の距離と、第 2の金 型 111の内部の第 3の突起 117と第 4の突起 118の外側の面の距離を略同一にして おくと、第 1の突起 115と第 3の突起 117及び第 2の突起 116と第 4の突起 118が接 触面 120, 121で接することになり、作成された榭脂の本体 1において、第 1の突起 1 15で形成された第 1の孔と、第 3の突起 117で形成された第 3の孔が連通し、また、 第 2の突起 116で形成された第 2の孔と、第 4の突起 118で形成された第 4の孔が連 通する。射出形成した後、回路基板 3を本体 1の上面にはめ込むだけで、簡単に屈 曲部を有する流路を形成することができる。
[0046] 図 1に示す本体 1の中央の略 T字状の部分 131の最大幅 cと、本体 1の側面を形成 する側部の突起 132の対向する幅 dを等しく設定する、即ち、第 1〜第 4の孔を互い に略平行に設け、第 1及び第 2の孔の先端の最小距離と、第 3及び第 4の孔の先端 の最大距離をほぼ同一に設定すると、上述したように屈曲部を簡易に形成することが でき、第 1〜第 4の孔を連通させるための他の工程等を省略することができるのである また、本体 1の中央の略 T字状の部分 131の角に曲面部 130を設ける、即ち、第 1 及び第 2の孔と本体 1の上面に形成される直線状のセンサ流路 101との交差部分の 管壁に曲面部 130を設けると、曲面部 130を設けない場合に比べ、乱れた流れをよ り短い直線部分でもって流量を計測するに適した流れにすることができ、流量計をよ りコンパクトに作成することができる。
[0047] また、上記実施の形態 1では、マ-ホールド 9の流体流れ方向がセンサ流路 101の 流れ方向と直角となっている例を説明した力 これに限定されるものではなぐ例えば 、マ-ホールド 9が流量計に対して斜め方向に設けられているといった、異なる方向 での設置であっても同様の効果を得ることができる。
[0048] また、上記実施の形態 1では、流量計としてチップマウンタにおける吸着確認を行う 場合を説明した。このような用途に適用することによって、より高い効果が得られるも のであるが、このような使用態様に限定されるものではなぐ例えば、流体の連続的な 流量 (流速)変化を検出することも可能である。また、流体としても空気だけでなぐ気 体であれば種々のものに適用可能である。
[0049] また、上記実施の形態 1では、上流側流路 102及び下流側流路 103はセンサ 4に 対して対称となるよう設けられているため、例えば、マ二ホールド 9の出口ポート 9bか ら流体が流入し、入口ポート 9aに流出するような流体の流れに対しても同様に流量 の計測を行うことができる。
[0050] また、上記実施の形態 1では、図面との整合上、マ-ホールド 9が下側に位置すると して説明したが、このような位置関係に限定されるものではなぐ流量計を設置する際 の上下左右の位置関係はどのようなものであってもよい。
[0051] また、上記実施の形態 1では、流量計本体の流体の流路入口がマ-ホールド 9に 当接する例を説明したが、これに限定されるものではなぐ流量計に流体を供給する ものであればどのような構成であってもよ！/、。
[0052] また、上記実施の形態 1では、屈曲部 102a, 103aは、入口ポート 9a及び出口ポー ト 9bとの当接面を含むよう形成したが、上流側流路 102及び下流側流路 103の部分 に形成するのであれば、その形成位置はどこであってもよ 、。
産業上の利用可能性
[0053] 以上のように、この発明に係る流量計は、チップマウンタにおいて微少部品の吸着 確認を行うといった用途に使用される小形の流量計などに用いるのに適している。

Claims

請求の範囲
[1] 流量計本体の流体の流路入口と流体の流量を検出するセンサが位置するセンサ 流路との間の流路に屈曲部を設け、当該屈曲部を構成する壁部に前記流体が衝突 することで再現性のある一定の流速分布を形成することを特徴とする流量計。
[2] 流体を取り入れるためのマ-ホールドと前記流体の流量を検出するセンサが位置 するセンサ流路との間の流路に屈曲部を設け、当該屈曲部を構成する壁部に前記 流体が衝突することで再現性のある一定の流速分布を形成することを特徴とする流 量計。
[3] 流体の流量を検出するセンサが位置するセンサ流路と、当該センサ流路の上流側 に位置する上流側流路とが屈曲するよう流路を形成すると共に、
前記上流側流路の開口端を、流体を供給するためのマ二ホールドの入口ポートに 当接させ、
かつ、前記上流側流路は、前記入口ポートの当接面と前記センサ流路との間で屈 曲部を有することを特徴とする流量計。
[4] 屈曲部は、入口ポートとの当接面を含んで形成されることを特徴とする請求項 3記 載の流量計。
[5] 屈曲部は、入口ポートの流れ方向に対して略直角に形成された第 1の流路と、当該 第 1の流路に略直角になるよう接続された第 2の流路と、当該第 2の流路に略直角に なるよう接続された第 3の流路と、当該第 3の流路に略直角になるよう接続された第 4 の流路を含むことを特徴とする請求項 3または請求項 4記載の流量計。
[6] センサ流路におけるセンサが位置する部分の断面積を小さくしたことを特徴とする 請求項 1から請求項 5のいずれかに記載の流量計。
[7] 流量計は、本体と、前記本体の上面に設けられたセンサを保持する回路基板とを 有し、
前記本体は、本体上面力 鉛直方向下方に向かって設けられた第 1及び第 2の孔 と、本体下面力 鉛直方向上方に向力つて設けられた第 3及び第 4の孔とを有し、 第 1〜第 4の孔は互いに略平行に設けられ、前記第 1及び第 2の孔の先端の最小 距離と、前記第 3及び第 4の孔の先端の最大距離をほぼ同一に設定し、前記第 1の 孔の内側と前記第 3の孔の外側及び前記第 2の孔の内側と前記第 4の孔の外側をそ れぞれ連通させることにより屈曲部を設けたことを特徴とする請求項 1記載の流量計
[8] 第 1及び第 2の孔と直線状のセンサ流路との交差部分の流路壁に曲面部を設けた ことを特徴とする請求項 7記載の流量計。
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