JP6010440B2 - Flow sensor - Google Patents

Description

本発明は、フローセンサに関する。   The present invention relates to a flow sensor.

工業炉、ボイラ、空調熱源機器等の各種産業機器においては、気体や液体等の流体が適切な流量で供給されることが求められていることから、流体の流量を正確に計測するためのフローセンサが種々開発され、実用に供されている。かかるフローセンサは、硫黄酸化物（ＳＯ_X）、窒素酸化物（ＮＯ_X）、塩素分子（Ｃｌ₂）、三塩化ホウ素（ＢＣｌ₃）等の腐食性ガスの流量を計測するために用いられる場合もある。そこで、現在においては、フローセンサを構成するセンサチップの基体を耐食性のあるガラスで作製し、センサチップからの電気信号を取り出すための電極を基体の裏面に設ける技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。 In various industrial equipment such as industrial furnaces, boilers, and air conditioning heat source equipment, fluid such as gas and liquid is required to be supplied at an appropriate flow rate. Various sensors have been developed and put into practical use. When such a flow sensor is used to measure the flow rate of corrosive gases such as sulfur oxide (SO _x ), nitrogen oxide (NO _x ), chlorine molecules (Cl ₂ ), boron trichloride (BCl ₃ ), etc. There is also. Therefore, at present, a technique has been proposed in which the base of the sensor chip constituting the flow sensor is made of glass having corrosion resistance and an electrode for taking out an electrical signal from the sensor chip is provided on the back surface of the base (for example, Patent Document 1).

近年においては、さらに耐食性を向上させる目的で、フローセンサを構成する台座及びセンサチップの双方をガラスで作製して両者を接合する技術の開発が進められている。このようなガラス製フローセンサと流路ボディの間のシーリングを行う際には、台座の脆弱性を勘案して、流路ボディに形成した貫通孔と、フローセンサの台座と、の間にＯリング等の弾性シール部材を挟み込む方法（以下、「軸シール法」という）が採用されている。   In recent years, for the purpose of further improving the corrosion resistance, development of a technique in which both a pedestal and a sensor chip constituting a flow sensor are made of glass and bonded to each other has been advanced. When sealing between such a glass flow sensor and the flow path body, taking into account the fragility of the pedestal, O between the through hole formed in the flow path body and the pedestal of the flow sensor. A method of sandwiching an elastic seal member such as a ring (hereinafter referred to as “shaft seal method”) is employed.

特開２０１１−１８５８６９号公報JP 2011-185869 A

ところで、ガラス製フローセンサと流路ボディとの間のシーリングを行うために軸シール法を採用する際には、シール性を確保するためにＯリングの内径を台座の外径よりも小さく設定する必要がある。そして、ガラス製フローセンサを流路ボディに取り付ける際には、流路ボディの貫通孔に形成した段部にＯリングを配置した状態で、貫通孔に台座を挿入していた。   By the way, when the shaft seal method is employed for sealing between the glass flow sensor and the flow path body, the inner diameter of the O-ring is set smaller than the outer diameter of the pedestal in order to ensure sealing performance. There is a need. When the glass flow sensor is attached to the flow path body, the pedestal is inserted into the through hole in a state where the O-ring is disposed in the step portion formed in the through hole of the flow path body.

しかし、上記のような方法でガラス製フローセンサを流路ボディに取り付けると、Ｏリングの内径が台座の外径よりも小さく設定されていることから、台座を流路ボディの貫通孔に挿入することが困難であり、場合によっては、Ｏリングから加えられる締付力によって台座が破損する虞があった。   However, when the glass flow sensor is attached to the flow path body by the above method, the pedestal is inserted into the through hole of the flow path body because the inner diameter of the O-ring is set smaller than the outer diameter of the pedestal. In some cases, the base may be damaged by the tightening force applied from the O-ring.

本発明は、かかる状況に鑑みてなされたものであり、フローセンサにおいて、流路ボディの貫通孔への台座の挿入を容易にするとともに、流路ボディへの取付けの際に台座に作用する締付力を緩和して台座の破損を防ぐことを目的とする。   The present invention has been made in view of such a situation. In the flow sensor, the pedestal can be easily inserted into the through hole of the flow path body, and can be tightened to act on the pedestal when attached to the flow path body. The purpose is to reduce the applied force and prevent the base from being damaged.

本発明に係る第一のフローセンサは、被測定流体を流通させる流路を有する流路ボディと、円筒状の台座と、台座に接合された状態で流路内に配置され被測定流体の流量を検出するセンサチップと、を備えるものであって、流路ボディは、流路と外部とを連通する台座挿入用の貫通孔を有し、貫通孔は、流路と連続する第一部分と、第一部分より大きい内径を有し外部と連続する第二部分と、第一部分及び第二部分からなり弾性シール部材を配置するための段部と、から構成され、第二部分は、段部側から外部側になるに従って内径が漸次大きくなるように形成されている。   A first flow sensor according to the present invention includes a flow channel body having a flow channel for circulating a fluid to be measured, a cylindrical pedestal, and a flow rate of the fluid to be measured that is disposed in the flow channel while being joined to the pedestal. A flow path body having a through hole for inserting a base that communicates the flow path and the outside, the through hole being a first portion continuous with the flow path, A second part having an inner diameter larger than the first part and continuing to the outside, and a step part for arranging an elastic seal member made of the first part and the second part, the second part from the step part side The inner diameter is formed so as to gradually increase toward the outside.

かかる構成を採用すると、流路ボディの貫通孔の第二部分の内径が、段部側から外部側になるに従って漸次大きくされているので、流路ボディの貫通孔の段部に弾性シール部材を配置した状態（又は台座に弾性シール部材を巻き付けた状態）で外部から台座を貫通孔に容易に挿入することができる。また、外部から台座を流路ボディの貫通孔に挿入する際に、弾性シール部材から台座に対して加えられる締付力を緩和することができるので、台座の破損を防ぐことができる。   When such a configuration is adopted, the inner diameter of the second portion of the through hole of the flow channel body is gradually increased from the step portion side to the outer side, so an elastic seal member is provided at the step portion of the through hole of the flow channel body. The pedestal can be easily inserted into the through-hole from the outside in the arranged state (or the state where the elastic seal member is wound around the pedestal). Further, since the tightening force applied from the elastic seal member to the pedestal when the pedestal is inserted into the through hole of the flow path body from the outside can be relaxed, damage to the pedestal can be prevented.

本発明に係る第一のフローセンサにおいて、流路ボディの貫通孔の第二部分のうち段部から所定長の部分の内径を一定にすることが好ましい。   In the first flow sensor according to the present invention, it is preferable that an inner diameter of a portion having a predetermined length from the step portion of the second portion of the through hole of the flow path body is constant.

かかる構成を採用すると、流路ボディの貫通孔の第二部分のうち段部から所定長の部分の内径が一定にされているため、貫通孔の第二部分の段部付近の内壁面と台座の外壁面との間に、弾性シール部材を確実に挟み込むための一定のスペースを形成することができる。   When such a configuration is adopted, the inner diameter of the second portion of the flow passage body and the pedestal in the vicinity of the step portion of the second portion of the through hole are made constant because the inner diameter of the portion having a predetermined length from the step portion is constant. A certain space for securely sandwiching the elastic seal member can be formed between the outer wall surface and the outer wall surface.

本発明に係る第二のフローセンサは、被測定流体を流通させる流路を有する流路ボディと、円筒状の台座と、台座に接合された状態で流路内に配置されて被測定流体の流量を検出するセンサチップと、を備えるものであって、流路ボディは、流路と外部とを連通する台座挿入用の貫通孔を有し、貫通孔は、流路と連続する第一部分と、第一部分より大きい内径を有し外部と連続する第二部分と、第一部分及び第二部分からなり弾性シール部材を配置するための段部と、から構成され、台座は、貫通孔に挿入される際に流路側に配置される部分から外部側に配置される部分になるに従って外径が漸次大きくなるように形成されている。   A second flow sensor according to the present invention includes a flow channel body having a flow channel for allowing a fluid to be measured to flow, a cylindrical pedestal, and a flow channel body disposed in the flow channel in a state of being joined to the pedestal. A flow path body having a through hole for inserting a base that communicates the flow path and the outside, the through hole being a first portion continuous with the flow path; A second portion having an inner diameter larger than that of the first portion and continuing to the outside; and a step portion for arranging the elastic seal member comprising the first portion and the second portion, and the base is inserted into the through hole. In this case, the outer diameter gradually increases from the portion arranged on the flow path side to the portion arranged on the outer side.

かかる構成を採用すると、台座の外径が、流路ボディの貫通孔に挿入される際に流路側に配置される部分から外部側に配置される部分になるに従って漸次大きくされているので、流路ボディの貫通孔の段部に弾性シール部材を配置した状態（又は台座に弾性シール部材を巻き付けた状態）で外部から台座を貫通孔に容易に挿入することができる。また、外部から台座を流路ボディの貫通孔に挿入する際に、弾性シール部材から台座に対して加えられる締付力を緩和することができるので、台座の破損を防ぐことができる。   When such a configuration is adopted, the outer diameter of the pedestal is gradually increased from the portion disposed on the flow channel side to the portion disposed on the outer side when inserted into the through hole of the flow channel body. The pedestal can be easily inserted into the through hole from the outside in a state where the elastic seal member is disposed at the step portion of the through hole of the road body (or in a state where the elastic seal member is wound around the pedestal). Further, since the tightening force applied from the elastic seal member to the pedestal when the pedestal is inserted into the through hole of the flow path body from the outside can be relaxed, damage to the pedestal can be prevented.

本発明に係るフローセンサにおいて、貫通孔の第二部分の内壁面と、台座の外壁面と、の間に外部から段部付近まで挿入されて弾性シール部材を押さえる押さえ部材をさらに備えることができる。   The flow sensor according to the present invention may further include a pressing member that is inserted from the outside to the vicinity of the step portion between the inner wall surface of the second portion of the through hole and the outer wall surface of the pedestal to press the elastic seal member. .

本発明に係るフローセンサにおいて、台座に接合される基体と、基体の流路側の面に形成され電気抵抗素子を含む流速検出部と、電気抵抗素子に電気的に接続され基体の内部を通って台座側の面まで配される電極と、を有するセンサチップを採用するとともに、センサチップの電極から外部に電気信号を取り出すための電導部材を台座の内部に配することができる。   In the flow sensor according to the present invention, the base joined to the pedestal, the flow rate detector formed on the surface of the base on the flow path side and including the electrical resistance element, and electrically connected to the electrical resistance element and passing through the inside of the base A sensor chip having an electrode disposed up to the surface on the pedestal side is employed, and a conductive member for taking out an electric signal from the electrode of the sensor chip to the outside can be disposed inside the pedestal.

本発明に係るフローセンサにおいて、台座と基体とを、接着剤（例えばフッ素樹脂系接着剤）により接合することができる。また、台座と基体とを、希フッ化水素酸接合、常温活性化接合又は拡散接合により接合してもよい。   In the flow sensor according to the present invention, the pedestal and the base body can be joined by an adhesive (for example, a fluororesin adhesive). Further, the pedestal and the substrate may be bonded by dilute hydrofluoric acid bonding, room temperature activation bonding, or diffusion bonding.

本発明に係るフローセンサにおいて、台座及びセンサチップの双方を、ガラス（石英ガラスや硼珪酸ガラス）、シリコン又はセラミックから構成することができる。また、台座の熱膨張率と、センサチップの熱膨張率と、を同一に設定することが好ましい。   In the flow sensor according to the present invention, both the base and the sensor chip can be made of glass (quartz glass or borosilicate glass), silicon or ceramic. Moreover, it is preferable that the thermal expansion coefficient of the base and the thermal expansion coefficient of the sensor chip are set to be the same.

かかる構成を採用すると、台座とセンサチップの熱膨張率が等しいため、両者の界面における歪みが生じ難くなる。   When such a configuration is adopted, since the thermal expansion coefficients of the pedestal and the sensor chip are equal, distortion at the interface between the two is less likely to occur.

本発明によれば、フローセンサにおいて、流路ボディの貫通孔への台座の挿入を容易にするとともに、流路ボディへの取り付けの際に台座に作用する締付力を緩和して台座の破損を防ぐことが可能となる。   According to the present invention, in the flow sensor, it is easy to insert the pedestal into the through hole of the flow path body, and the damaging of the pedestal is reduced by reducing the tightening force that acts on the pedestal during the attachment to the flow path body. Can be prevented.

本発明の第一実施形態に係るフローセンサの断面図である。It is sectional drawing of the flow sensor which concerns on 1st embodiment of this invention. 本発明の第一実施形態に係るフローセンサの台座が挿入されていない流路ボディの断面図である。It is sectional drawing of the flow-path body in which the base of the flow sensor which concerns on 1st embodiment of this invention is not inserted. 本発明の第一実施形態に係るフローセンサの台座が挿入されていない流路ボディと弾性ガスケットの断面図である。It is sectional drawing of the flow-path body and elastic gasket in which the base of the flow sensor which concerns on 1st embodiment of this invention is not inserted. 本発明の第一実施形態に係るフローセンサの台座が挿入されていない流路ボディ、弾性ガスケット及びガスケット押さえ部材の断面図である。It is sectional drawing of the flow-path body in which the base of the flow sensor which concerns on 1st embodiment of this invention is not inserted, an elastic gasket, and a gasket pressing member. 本発明の第一実施形態に係るフローセンサのチップ及び台座の斜視図である。It is a perspective view of a chip and a base of a flow sensor concerning a first embodiment of the present invention. 図５のVI−VI部分の断面図である。It is sectional drawing of the VI-VI part of FIG. 本発明の第二実施形態に係るフローセンサの断面図である。It is sectional drawing of the flow sensor which concerns on 2nd embodiment of this invention. 本発明の第二実施形態に係るフローセンサの台座を流路ボディに挿入する前の状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state before inserting the base of the flow sensor which concerns on 2nd embodiment of this invention in a flow-path body.

以下、本発明の各実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

＜第一実施形態＞
まず、図１〜図６を用いて、本発明の第一実施形態に係るフローセンサ１について説明する。 <First embodiment>
First, the flow sensor 1 which concerns on 1st embodiment of this invention is demonstrated using FIGS.

本実施形態に係るフローセンサ１は、図１及び図２に示すように、気体又は液体等の被測定流体を流通させる流路２及び流路２と外部とを連通する台座挿入用の貫通孔３が設けられた流路ボディ４と、流路ボディ４の貫通孔３に挿入された円筒状の台座１０と、貫通孔３と台座１０の間に配置され、台座１０を締め付ける弾性シール部材５と、台座１０に接合された状態で流路２内に配置されて被測定流体の流量を検出するセンサチップ２０と、を備える。   As shown in FIGS. 1 and 2, the flow sensor 1 according to the present embodiment includes a flow channel 2 for flowing a fluid to be measured such as a gas or a liquid, and a through hole for inserting a base that communicates the flow channel 2 with the outside. 3, a cylindrical pedestal 10 inserted into the through hole 3 of the flow path body 4, and an elastic seal member 5 disposed between the through hole 3 and the pedestal 10 and tightening the pedestal 10. And a sensor chip 20 that is disposed in the flow path 2 in a state of being joined to the pedestal 10 and detects the flow rate of the fluid to be measured.

図２に示すように、流路ボディ４の貫通孔３は、図１に示した台座１０の外周と略同一の内周を有し流路２と連続する第一部分５１と、第一部分５１と連続し第一部分５１の内周より大きい内周を有する第二部分５２と、を有している。貫通孔３の第二部分５２は、流路ボディ４の外面（外部）と連続している。貫通孔３の第一部分５１及び第二部分５２の断面形状は、円である。貫通孔３の内部には、第一部分５１と第二部分５２とからなり弾性シール部材５を配置するための段部５３が形成されている。   As shown in FIG. 2, the through-hole 3 of the flow path body 4 has a first portion 51 having a substantially same inner periphery as the outer periphery of the base 10 shown in FIG. A second portion 52 that is continuous and has an inner circumference that is larger than the inner circumference of the first portion 51. The second portion 52 of the through hole 3 is continuous with the outer surface (outside) of the flow path body 4. The cross-sectional shape of the first portion 51 and the second portion 52 of the through hole 3 is a circle. Inside the through hole 3, a step portion 53 is formed which includes a first portion 51 and a second portion 52 for placing the elastic seal member 5.

貫通孔３の第二部分５２は、図２に示すように、段部５３側から外部側になるに従って内径が漸次大きくなるように形成されている。さらに具体的に説明すると、第二部分５２のうち段部５３から所定長の部分５２ａの内径は一定にされており、この所定長の部分５２ａを除く部分５２ｂは、外部側になるに従って内径が漸次大きくなるように形成されている。   As shown in FIG. 2, the second portion 52 of the through hole 3 is formed so that the inner diameter gradually increases from the stepped portion 53 side toward the outside. More specifically, the inner diameter of the portion 52a having a predetermined length from the step portion 53 in the second portion 52 is made constant, and the portion 52b excluding the predetermined length portion 52a has an inner diameter that becomes the outer side. It is formed so as to gradually increase.

図１に示す弾性シール部材５は、例えば耐食性を有する弾性体から構成されている。弾性シール部材５としては、例えばＯリングを使用することができる。図３に示すように、弾性シール部材５は、貫通孔３の内部の段部３３に配置されている。貫通孔３に配置されていない状態における弾性シール部材５の外周は、弾性シール部材５が貫通孔３に配置された状態で充分な気密性を有するよう、貫通孔３の第二部分５２の内周より大きく設定されている。また、弾性シール部材５の内周は、図１に示す台座１０の外周より小さく設定されている。   The elastic sealing member 5 shown in FIG. 1 is comprised from the elastic body which has corrosion resistance, for example. As the elastic seal member 5, for example, an O-ring can be used. As shown in FIG. 3, the elastic seal member 5 is disposed on the step portion 33 inside the through hole 3. The outer periphery of the elastic seal member 5 in a state where the elastic seal member 5 is not disposed in the through-hole 3 has a sufficient airtightness in a state where the elastic seal member 5 is disposed in the through-hole 3. It is set larger than the lap. Moreover, the inner periphery of the elastic seal member 5 is set smaller than the outer periphery of the base 10 shown in FIG.

弾性シール部材５は、図１及び図４に示すように、押さえ部材６によって、貫通孔３の段部５３に押しつけられている。押さえ部材６は、例えば金属等からなる筒状部材を採用することができる。押さえ部材６の外周は、貫通孔３の第二部分５２の所定長部分５２ａの内周と同一に設定され、押さえ部材６の内周は、図１に示す台座１０の外周と同一に設定される。押さえ部材６は、台座１０の側壁と、貫通孔３の第二部分５２の内壁と、の間に配置されることとなる。   As shown in FIGS. 1 and 4, the elastic seal member 5 is pressed against the stepped portion 53 of the through hole 3 by the pressing member 6. For example, a cylindrical member made of metal or the like can be used as the pressing member 6. The outer periphery of the pressing member 6 is set to be the same as the inner periphery of the predetermined length portion 52a of the second portion 52 of the through hole 3, and the inner periphery of the pressing member 6 is set to be the same as the outer periphery of the base 10 shown in FIG. The The pressing member 6 is disposed between the side wall of the base 10 and the inner wall of the second portion 52 of the through hole 3.

台座１０及び押さえ部材６は、板状部材７によって、流路ボディ４に固定される。板状部材７は、ボルト８によって、流路ボディ４に固定される。なお、押さえ部材６と板状部材７とは、一体化していてもよい。流路２を流れる被測定流体の圧力が上昇しても、弾性シール部材５は押さえ部材６で固定されているため、弾性シール部材５の動きは拘束され、弾性シール部材５のシール性が保たれる。板状部材７は、例えば金属からなる。弾性シール部材５によって、流路２を流れる被測定流体が板状部材７に到達しないため、板状部材７の材料は、必ずしも耐食性を有していなくてもよい。   The pedestal 10 and the pressing member 6 are fixed to the flow path body 4 by a plate-like member 7. The plate-like member 7 is fixed to the flow path body 4 by bolts 8. The pressing member 6 and the plate member 7 may be integrated. Even if the pressure of the fluid to be measured flowing through the flow path 2 rises, the elastic seal member 5 is fixed by the pressing member 6, so that the movement of the elastic seal member 5 is restricted and the sealing performance of the elastic seal member 5 is maintained. Be drunk. The plate-like member 7 is made of metal, for example. Since the fluid to be measured flowing through the flow path 2 does not reach the plate-like member 7 by the elastic seal member 5, the material of the plate-like member 7 does not necessarily have corrosion resistance.

斜視図である図５及びVI-VI部分における断面図である図６に示すように、台座１０の上面に配置されたセンサチップ２０は、基体２１と、基体２１の上面に配置され流路２の内部に位置する電気抵抗素子２３を含む流速検出部２２と、基体２１を貫通し電気抵抗素子２３と電気的に接続された電極２４Ａ、２４Ｂと、を有する。   As shown in FIG. 5 which is a perspective view and FIG. 6 which is a cross-sectional view of the VI-VI portion, the sensor chip 20 disposed on the upper surface of the base 10 is disposed on the base 21 and the upper surface of the base 21 and the flow path 2. A flow rate detector 22 including an electric resistance element 23 located inside the electrode, and electrodes 24A and 24B penetrating the base 21 and electrically connected to the electric resistance element 23.

台座１０の上面に配置された基体２１にはキャビティ２５が設けられている。キャビティ２５は、エッチング法やサンドブラスト法等により形成される。基体２１の材料としては、例えば、ガラス（石英ガラスや硼珪酸ガラス）、シリコン、セラミック等を使用することができる。流速検出部２２において、電気抵抗素子２３は、例えばガラス部材に含まれている。流速検出部２２は、基体２１のキャビティ２５を覆うように配置されている。また、流速検出部２２の両端には、キャビティ２５の開口２６が設けられている。   A cavity 25 is provided in the base body 21 disposed on the upper surface of the base 10. The cavity 25 is formed by an etching method, a sand blast method, or the like. For example, glass (quartz glass or borosilicate glass), silicon, ceramic, or the like can be used as the material of the substrate 21. In the flow velocity detection unit 22, the electric resistance element 23 is included in, for example, a glass member. The flow velocity detection unit 22 is disposed so as to cover the cavity 25 of the base body 21. In addition, openings 26 of the cavity 25 are provided at both ends of the flow velocity detection unit 22.

流速検出部２２において、耐食性のあるガラス部材の内部に設けられた電気抵抗素子２３は、平行に配置された第一測温素子３２、発熱素子３１及び第二測温素子３３を含む。発熱素子３１は、電力を与えられて発熱し、流速検出部２２表面を流れる流体を加熱する。第一測温素子３２及び第二測温素子３３は、流速検出部２２表面を流れる流体の温度に依存した電気信号を出力する。第一測温素子３２は発熱素子３１より例えば上流側の流体の温度を検出するために用いられ、第二測温素子３３は発熱素子３１より例えば下流側の流体の温度を検出するために用いられる。発熱素子３１、第一測温素子３２及び第二測温素子３３のそれぞれの材料としては、白金（Ｐｔ）等の導電性材料を使用することができる。   In the flow velocity detection unit 22, the electric resistance element 23 provided inside the glass member having corrosion resistance includes a first temperature measuring element 32, a heating element 31, and a second temperature measuring element 33 arranged in parallel. The heat generating element 31 is heated by receiving electric power, and heats the fluid flowing on the surface of the flow velocity detection unit 22. The first temperature measuring element 32 and the second temperature measuring element 33 output an electrical signal depending on the temperature of the fluid flowing on the surface of the flow velocity detection unit 22. The first temperature measuring element 32 is used, for example, to detect the temperature of the fluid upstream of the heating element 31, and the second temperature measuring element 33 is used, for example, to detect the temperature of the fluid downstream of the heating element 31. It is done. As each material of the heating element 31, the first temperature measuring element 32, and the second temperature measuring element 33, a conductive material such as platinum (Pt) can be used.

図６に示す電極２４Ａ、２４Ｂは、流速検出部２２内に設けられた回路を介して第一測温素子３２、発熱素子３１及び第二測温素子３３の少なくとも一つと電気的に接続されている。なお、図６においては、基体２１を貫通する２つの電極２４Ａ、２４Ｂを示したが、基体２１を貫通する電極の数はこれに限定されない。基体２１の裏面には、電極２４Ａに電気的に接続された電導パッド３５Ａと、電極２４Ｂに電気的に接続された電導パッド３５Ｂと、が配置されている。電極２４Ａ、２４Ｂは、基体２１にエッチング法やドリルを用いる微細加工法を用いて孔を形成し、孔を電導物質で埋めることにより形成することができる。電導パッド３５Ａ、３５Ｂの材料としては、金（Ａｕ）等を使用することができる。   The electrodes 24A and 24B shown in FIG. 6 are electrically connected to at least one of the first temperature measuring element 32, the heat generating element 31 and the second temperature measuring element 33 through a circuit provided in the flow velocity detection unit 22. Yes. In FIG. 6, the two electrodes 24 </ b> A and 24 </ b> B that penetrate the base 21 are shown, but the number of electrodes that penetrate the base 21 is not limited to this. Conductive pads 35A electrically connected to the electrodes 24A and conductive pads 35B electrically connected to the electrodes 24B are disposed on the back surface of the base 21. The electrodes 24A and 24B can be formed by forming holes in the base 21 using an etching method or a fine processing method using a drill, and filling the holes with a conductive material. Gold (Au) or the like can be used as the material of the conductive pads 35A and 35B.

台座１０の材料としては、例えば、ガラス（石英ガラスや硼珪酸ガラス）、シリコン、セラミック等を使用することができる。センサチップ２０は、台座１０の上面に配置されている。台座１０の上面と基体２１の裏面とを、耐食性のある接着剤により接着することができる。接着剤としては、フッ素樹脂系接着剤を使用することができる。あるいは、台座１０の上面と基体２１の裏面とを、希フッ化水素酸（ＨＦ）接合法、常温活性化接合法又は拡散接合法により接合してもよい。   As a material of the base 10, for example, glass (quartz glass or borosilicate glass), silicon, ceramic, or the like can be used. The sensor chip 20 is disposed on the upper surface of the base 10. The upper surface of the pedestal 10 and the back surface of the base body 21 can be bonded with a corrosion-resistant adhesive. As the adhesive, a fluororesin adhesive can be used. Or you may join the upper surface of the base 10 and the back surface of the base | substrate 21 by the dilute hydrofluoric acid (HF) joining method, the normal temperature activation joining method, or the diffusion joining method.

台座１０の材料及び基体２１の材料に同じ材料（例えば石英ガラス）を用いると、台座１０の熱膨張率と基体２１の熱膨張率とは同じになる。そのため、熱膨張率の異なる物同士の界面で生じ得る歪みが、本実施の形態に係るフローセンサ１では生じにくくなる。   When the same material (for example, quartz glass) is used for the material of the base 10 and the material of the base body 21, the thermal expansion coefficient of the base 10 and the thermal expansion coefficient of the base body 21 are the same. Therefore, distortion that may occur at the interface between objects having different coefficients of thermal expansion is less likely to occur in the flow sensor 1 according to the present embodiment.

台座１０の内部には、センサチップ２０の裏面の電極２４Ａ、２４Ｂから電気信号を外部に取り出すための電導部材４５Ａ、４５Ｂが配置される。電極２４Ａ、２４Ｂと電導部材４５Ａ、４５Ｂとは、それぞれ電気的に接続されている。電導部材４５Ａ、４５Ｂとしては、リードピン等を使用することができる。台座１０は、図１に示す板状部材７によって、流路ボディ４に固定される。   Conductive members 45A and 45B for taking out electrical signals from the electrodes 24A and 24B on the back surface of the sensor chip 20 are arranged inside the base 10. The electrodes 24A and 24B and the conductive members 45A and 45B are electrically connected to each other. As the conductive members 45A and 45B, lead pins or the like can be used. The pedestal 10 is fixed to the flow path body 4 by the plate-like member 7 shown in FIG.

ここで、流速検出部２２表面に接する流体が静止している場合、発熱素子３１から流体に加えられた熱は、流路２の上流方向と下流方向へ対称的に伝播する。したがって、第一測温素子３２及び第二測温素子３３の温度は等しくなり、第一測温素子３２及び第二測温素子３３の電気抵抗は等しくなる。これに対し、第一測温素子３２が配置された側から第二測温素子３３が配置された側に向かって流体に流れている場合、発熱素子３１から流体に加えられた熱は、第二測温素子３３が配置された側に運ばれる。したがって、第一測温素子３２の温度よりも、第二測温素子３３の温度が高くなる。そのため、第一測温素子３２の電気抵抗と、第二測温素子３３の電気抵抗と、に差が生じる。第二測温素子３３の電気抵抗と、第一測温素子３２の電気抵抗と、の差は、流速検出部２２表面に接する流体の速度と相関する。そのため、第二測温素子３３の電気抵抗と、第一測温素子３２の電気抵抗と、の差から、流路２を流れる流体の流量が求められる。   Here, when the fluid in contact with the surface of the flow velocity detection unit 22 is stationary, the heat applied to the fluid from the heating element 31 propagates symmetrically in the upstream direction and the downstream direction of the flow path 2. Therefore, the temperature of the 1st temperature measuring element 32 and the 2nd temperature measuring element 33 becomes equal, and the electrical resistance of the 1st temperature measuring element 32 and the 2nd temperature measuring element 33 becomes equal. On the other hand, when the fluid flows from the side where the first temperature measuring element 32 is arranged toward the side where the second temperature measuring element 33 is arranged, the heat applied to the fluid from the heating element 31 is It is carried to the side where the two temperature measuring elements 33 are arranged. Therefore, the temperature of the second temperature measuring element 33 is higher than the temperature of the first temperature measuring element 32. Therefore, there is a difference between the electric resistance of the first temperature measuring element 32 and the electric resistance of the second temperature measuring element 33. The difference between the electric resistance of the second temperature measuring element 33 and the electric resistance of the first temperature measuring element 32 correlates with the velocity of the fluid in contact with the surface of the flow velocity detection unit 22. Therefore, the flow rate of the fluid flowing through the flow path 2 is determined from the difference between the electric resistance of the second temperature measuring element 33 and the electric resistance of the first temperature measuring element 32.

以上説明した実施形態に係るフローセンサ１においては、流路ボディ４の貫通孔３の第二部分５２の内径が、段部５３側から外部側になるに従って漸次大きくされているので、流路ボディ４の貫通孔３の段部５３に弾性シール部材５を配置した状態（又は台座１０に弾性シール部材５を巻き付けた状態）で外部から台座１０を貫通孔３に容易に挿入することができる。また、外部から台座１０を流路ボディ４の貫通孔３に挿入する際に、弾性シール部材５から台座１０に対して加えられる締付力を緩和することができるので、台座１０の破損を防ぐことができる。   In the flow sensor 1 according to the embodiment described above, the inner diameter of the second portion 52 of the through hole 3 of the flow path body 4 is gradually increased from the stepped portion 53 side to the external side. The pedestal 10 can be easily inserted into the through-hole 3 from the outside in a state where the elastic seal member 5 is disposed on the step portion 53 of the four through-holes 3 (or in a state where the elastic seal member 5 is wound around the pedestal 10). In addition, when the pedestal 10 is inserted into the through hole 3 of the flow path body 4 from the outside, the tightening force applied to the pedestal 10 from the elastic seal member 5 can be reduced, so that damage to the pedestal 10 is prevented. be able to.

また、以上説明した実施形態に係るフローセンサ１においては、流路ボディ４の貫通孔３の第二部分５２のうち段部５３から所定長部分５２ａの内径が一定にされているため、貫通孔３の第二部分５２の段部５３付近の内壁面と台座１０の外壁面との間に、弾性シール部材５を確実に挟み込むための一定のスペースを形成することができる。   Further, in the flow sensor 1 according to the embodiment described above, the inner diameter of the predetermined length portion 52a from the step portion 53 of the second portion 52 of the through hole 3 of the flow path body 4 is made constant. A certain space for securely sandwiching the elastic seal member 5 can be formed between the inner wall surface in the vicinity of the step portion 53 of the second portion 52 and the outer wall surface of the base 10.

＜第二実施形態＞
次に、図７及び図８を用いて、本発明の第二実施形態に係るフローセンサ１Ａについて説明する。本実施形態に係るフローセンサ１Ａは、第一実施形態に係るフローセンサ１の流路ボディ４の貫通孔３の形状及び台座１０の形状を変更したものであり、その他の構成については実質的に第一実施形態と共通である。このため、異なる構成を中心に説明することとし、共通する構成については詳細な説明を省略することとする。 <Second embodiment>
Next, a flow sensor 1A according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The flow sensor 1A according to the present embodiment is obtained by changing the shape of the through hole 3 of the flow path body 4 and the shape of the pedestal 10 of the flow sensor 1 according to the first embodiment. This is common with the first embodiment. For this reason, different configurations will be mainly described, and detailed descriptions of common configurations will be omitted.

本実施形態に係るフローセンサ１Ａは、図７及び図８に示すように、流路２及び貫通孔３Ａが設けられた流路ボディ４Ａ、流路ボディ４Ａの貫通孔３Ａに挿入された円筒状の台座１０Ａ、台座１０Ａに接合された状態で流路２内に配置されて被測定流体の流量を検出するセンサチップ２０、貫通孔３Ａと台座１０Ａの間に配置され台座１０Ａを締め付ける弾性シール部材５、弾性シール部材５を押さえる押さえ部材６、板状部材７及びボルト８を備えている。   As shown in FIGS. 7 and 8, the flow sensor 1A according to the present embodiment includes a flow channel body 4A provided with a flow channel 2 and a through hole 3A, and a cylindrical shape inserted into the through hole 3A of the flow channel body 4A. 10A, a sensor chip 20 that detects the flow rate of the fluid to be measured while being joined to the pedestal 10A, and an elastic seal member that is disposed between the through hole 3A and the pedestal 10A and tightens the pedestal 10A. 5, a pressing member 6 for pressing the elastic seal member 5, a plate-like member 7, and a bolt 8 are provided.

センサチップ２０、弾性シール部材５、押さえ部材６、板状部材７及びボルト８は、第一実施形態で説明したものと実質的に同一であるので、詳細な説明を省略する。また、台座１０Ａ及びセンサチップ２０の材料や台座１０Ａとセンサチップ２０との接合方法についても、第一実施形態で説明したものと実質的に同一であるので、詳細な説明を省略することとする。   Since the sensor chip 20, the elastic seal member 5, the pressing member 6, the plate member 7, and the bolt 8 are substantially the same as those described in the first embodiment, detailed description thereof is omitted. Further, the material of the pedestal 10A and the sensor chip 20 and the joining method between the pedestal 10A and the sensor chip 20 are substantially the same as those described in the first embodiment, and thus detailed description thereof will be omitted. .

台座１０Ａは、図８に示すように、センサチップ２０側の部分から流路ボディ４Ａの貫通孔３Ａに挿入される。台座１０Ａの一部は、貫通孔３Ａに挿入される際に流路２側に配置されるセンサチップ２０側の部分から反対側（外部側）の部分になるに従って、外径が漸次大きくなるように形成されている。すなわち、台座１０Ａのセンサチップ２０側の端部（流路２側に配置される端部）から軸方向中央部付近までの部分は、外径が漸次大きくなるような変径部（先細部）１１とされている。   As shown in FIG. 8, the base 10A is inserted into the through hole 3A of the flow path body 4A from the portion on the sensor chip 20 side. A part of the pedestal 10A has an outer diameter that gradually increases from the part on the sensor chip 20 side arranged on the flow path 2 side to the opposite side (external side) part when inserted into the through hole 3A. Is formed. In other words, the portion from the end of the pedestal 10A on the sensor chip 20 side (the end disposed on the flow path 2 side) to the vicinity of the central portion in the axial direction has a diameter-changed portion (taper detail) whose outer diameter gradually increases. 11.

一方、台座１０Ａの軸方向略中央部付近からセンサチップ２０の反対側の端部（外部側に配置される端部）までの部分は、外径が一定の定径部１２とされている。なお、台座１０Ａの変径部１１と定径部１２との境界１３は、図７に示すように、台座１０Ａが流路ボディ４Ａの貫通孔３Ａに挿入された際に、軸方向において貫通孔３Ａの段部５３と同じ位置になるように配置されている。   On the other hand, a portion from the vicinity of the substantially central portion in the axial direction of the pedestal 10 </ b> A to the opposite end portion (end portion disposed on the outside side) of the sensor chip 20 is a constant diameter portion 12 having a constant outer diameter. As shown in FIG. 7, the boundary 13 between the diameter changing portion 11 and the constant diameter portion 12 of the pedestal 10A is a through hole in the axial direction when the pedestal 10A is inserted into the through hole 3A of the flow path body 4A. It is arranged so as to be in the same position as the stepped portion 53 of 3A.

本実施形態における流路ボディ４Ａの貫通孔３Ａは、台座１０Ａの定径部１１の外周と略同一の内周を有し流路２と連続する第一部分５１と、第一部分５１と連続し第一部分５１の内周より大きい内周を有する第二部分５２Ａと、を有している。貫通孔３Ａの第二部分５２Ａは、流路ボディ４Ａの外面（外部）と連続している。また、貫通孔３Ａの内部には、第一部分５１と第二部分５２Ａとからなり弾性シール部材５を配置するための段部５３が形成されている。本実施形態における貫通孔３Ａの第二部分５２Ａは、図８に示すように、一定の内径を有している。貫通孔３Ａの第一部分５１及び第二部分５２Ａの断面形状は、円である。   The through hole 3A of the flow channel body 4A in the present embodiment has a first portion 51 that has substantially the same inner periphery as the outer periphery of the constant diameter portion 11 of the pedestal 10A and that continues to the flow channel 2, and a first portion 51 that continues to the first portion 51. A second portion 52A having an inner circumference larger than the inner circumference of the portion 51. The second portion 52A of the through hole 3A is continuous with the outer surface (outside) of the flow path body 4A. In addition, a step portion 53 for arranging the elastic seal member 5 is formed in the through hole 3A, which includes a first portion 51 and a second portion 52A. The second portion 52A of the through hole 3A in the present embodiment has a constant inner diameter as shown in FIG. The cross-sectional shape of the first portion 51 and the second portion 52A of the through hole 3A is a circle.

以上説明した実施形態に係るフローセンサ１Ａにおいては、台座１０Ａの変径部１１の外径が、流路ボディ４Ａの貫通孔３Ａに挿入される際に流路２側に配置されるセンサチップ２０側の部分から外部側に配置される部分になるに従って漸次大きくされているので、流路ボディ４Ａの貫通孔３Ａの段部５３に弾性シール部材５を配置した状態（又は台座１０Ａに弾性シール部材５を巻き付けた状態）で外部から台座１０Ａを貫通孔３Ａに容易に挿入することができる。また、外部から台座１０Ａを流路ボディ４Ａの貫通孔３Ａに挿入する際に、弾性シール部材５から台座１０Ａに対して加えられる締付力を緩和することができるので、台座１０Ａの破損を防ぐことができる。   In the flow sensor 1A according to the embodiment described above, the sensor chip 20 disposed on the flow path 2 side when the outer diameter of the diameter change portion 11 of the base 10A is inserted into the through hole 3A of the flow path body 4A. Since it is gradually enlarged from the side portion to the portion arranged on the outside side, the elastic seal member 5 is arranged in the step portion 53 of the through hole 3A of the flow passage body 4A (or the elastic seal member on the base 10A). 10A) can be easily inserted into the through-hole 3A from the outside. Further, when the pedestal 10A is inserted into the through hole 3A of the flow path body 4A from the outside, the tightening force applied to the pedestal 10A from the elastic seal member 5 can be reduced, so that the pedestal 10A is prevented from being damaged. be able to.

本発明は、以上の各実施形態に限定されるものではなく、これら実施形態に当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。すなわち、上記各実施形態が備える各要素及びその配置、材料、条件、形状、サイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、上記各実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and those obtained by appropriately modifying the design by those skilled in the art are also included in the scope of the present invention as long as they have the features of the present invention. The That is, each element provided in each of the above embodiments and their arrangement, material, condition, shape, size, and the like are not limited to those illustrated, and can be appropriately changed. Moreover, each element with which each said embodiment is provided can be combined as much as technically possible, and the combination of these is also included in the scope of the present invention as long as it includes the features of the present invention.

１・１Ａ…フローセンサ
２…流路
３・３Ａ…貫通孔
４・４Ａ…流路ボディ
５…弾性シール部材
６…押さえ部材
１０・１０Ａ…台座
１１…変径部
２０…センサチップ
２１…基体
２２…流速検出部
２３…電気抵抗素子
２４Ａ・２４Ｂ…電極
４５Ａ・４５Ｂ…電導部材
５１…（貫通孔の）第一部分
５２・５２Ａ…（貫通孔の）第二部分
５２ａ…（第二部分のうち）段部から所定長の部分
５３…（貫通孔の）段部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1.1A ... Flow sensor 2 ... Flow path 3 * 3A ... Through-hole 4 * 4A ... Flow path body 5 ... Elastic seal member 6 ... Holding member 10.10A ... Base 11 ... Diameter change part 20 ... Sensor chip 21 ... Base | substrate 22 ... Flow rate detector 23 ... Electric resistance element 24A / 24B ... Electrode 45A / 45B ... Conductive member 51 ... First part (of through hole) 52.52A ... Second part 52a (of through hole) ... (Of second part) A predetermined length portion from the step portion 53 ... (the through hole) step portion

Claims (11)

被測定流体を流通させる流路を有する流路ボディと、円筒状の台座と、前記台座に接合された状態で前記流路内に配置されて被測定流体の流量を検出するセンサチップと、を備えるフローセンサであって、
前記流路ボディは、前記流路と外部とを連通する台座挿入用の貫通孔を有し、
前記貫通孔は、前記流路と連続する第一部分と、前記第一部分より大きい内径を有し外部と連続する第二部分と、前記第一部分及び前記第二部分からなり弾性シール部材を配置するための段部と、から構成され、
前記第二部分は、前記段部側から外部側になるに従って内径が漸次大きくなるように形成されており、
前記貫通孔の前記第二部分の内壁面と、前記台座の外壁面と、の間に外部から前記段部付近まで挿入されて前記弾性シール部材を押さえる押さえ部材を備える、フローセンサ。 A flow path body having a flow path for circulating the fluid to be measured, a cylindrical pedestal, and a sensor chip that is disposed in the flow path in a state of being joined to the pedestal and detects the flow rate of the fluid to be measured. A flow sensor comprising:
The flow channel body has a pedestal insertion through hole that communicates the flow channel with the outside,
The through hole includes a first portion that is continuous with the flow path, a second portion that has a larger inner diameter than the first portion and continues to the outside, and an elastic seal member that includes the first portion and the second portion. A step portion, and
The second portion is formed such that the inner diameter gradually increases from the stepped portion side to the outer side ,
A flow sensor comprising: a pressing member that is inserted from the outside to the vicinity of the step portion between the inner wall surface of the second portion of the through hole and the outer wall surface of the pedestal to hold the elastic seal member . 前記第二部分のうち前記段部から所定長の部分の内径が一定にされている、請求項１に記載のフローセンサ。   The flow sensor according to claim 1, wherein an inner diameter of a portion of the second portion that is a predetermined length from the step portion is made constant. 被測定流体を流通させる流路を有する流路ボディと、円筒状の台座と、前記台座に接合された状態で前記流路内に配置されて被測定流体の流量を検出するセンサチップと、を備えるフローセンサであって、
前記流路ボディは、前記流路と外部とを連通する台座挿入用の貫通孔を有し、
前記貫通孔は、前記流路と連続する第一部分と、前記第一部分より大きい内径を有し外部と連続する第二部分と、前記第一部分及び前記第二部分からなり弾性シール部材を配置するための段部と、から構成され、
前記台座は、前記貫通孔に挿入される際に前記流路側に配置される部分から外部側に配置される部分になるに従って外径が漸次大きくなるように形成されており、
前記貫通孔の前記第二部分の内壁面と、前記台座の外壁面と、の間に外部から前記段部付近まで挿入されて前記弾性シール部材を押さえる押さえ部材を備える、フローセンサ。 A flow path body having a flow path for circulating the fluid to be measured, a cylindrical pedestal, and a sensor chip that is disposed in the flow path in a state of being joined to the pedestal and detects the flow rate of the fluid to be measured. A flow sensor comprising:
The flow channel body has a pedestal insertion through hole that communicates the flow channel with the outside,
The through hole includes a first portion that is continuous with the flow path, a second portion that has a larger inner diameter than the first portion and continues to the outside, and an elastic seal member that includes the first portion and the second portion. A step portion, and
The pedestal is formed such that when inserted into the through-hole, the outer diameter gradually increases from the portion disposed on the flow path side to the portion disposed on the outer side ,
A flow sensor comprising: a pressing member that is inserted from the outside to the vicinity of the step portion between the inner wall surface of the second portion of the through hole and the outer wall surface of the pedestal to hold the elastic seal member . 前記センサチップは、前記台座に接合される基体と、前記基体の前記流路側の面に形成され電気抵抗素子を含む流速検出部と、前記電気抵抗素子に電気的に接続され前記基体の内部を通って前記台座側の面まで配される電極と、を有し、
前記台座の内部に、前記センサチップの前記電極から外部に電気信号を取り出すための電導部材が配されている、請求項１から３の何れか一項に記載のフローセンサ。 The sensor chip includes a base joined to the pedestal, a flow rate detection unit including an electric resistance element formed on a surface of the base on the flow path side, and an electric connection to the electric resistance element. An electrode disposed through to the surface on the pedestal side,
Inside the seat, conductive member for taking out an electric signal to the outside from the electrodes of the sensor chip is disposed, the flow sensor according to any one of claims 1 to 3. 前記台座と前記基体とは、接着剤により接合されている、請求項４に記載のフローセンサ。 The flow sensor according to claim 4 , wherein the pedestal and the base are joined together by an adhesive. 前記接着剤は、フッ素樹脂系接着剤である、請求項５に記載のフローセンサ。 The flow sensor according to claim 5 , wherein the adhesive is a fluororesin adhesive. 前記台座と前記基体とは、希フッ化水素酸接合、常温活性化接合又は拡散接合により接合されている、請求項４に記載のフローセンサ。 The flow sensor according to claim 4 , wherein the pedestal and the base are bonded by dilute hydrofluoric acid bonding, room temperature activation bonding, or diffusion bonding. 前記台座の熱膨張率と、前記センサチップの熱膨張率と、が同一に設定される、請求項１から７の何れか一項に記載のフローセンサ。 The flow sensor according to any one of claims 1 to 7 , wherein a thermal expansion coefficient of the pedestal and a thermal expansion coefficient of the sensor chip are set to be the same. 前記台座は、ガラス、シリコン又はセラミックから構成される、請求項１から８の何れか一項に記載のフローセンサ。 The flow sensor according to any one of claims 1 to 8 , wherein the base is made of glass, silicon, or ceramic. 前記センサチップは、ガラス、シリコン又はセラミックから構成される、請求項１から９の何れか一項に記載のフローセンサ。 The flow sensor according to any one of claims 1 to 9 , wherein the sensor chip is made of glass, silicon, or ceramic. 前記ガラスは、石英ガラス又は硼珪酸ガラスである、請求項９又は１０に記載のフローセンサ。
The flow sensor according to claim 9 or 10 , wherein the glass is quartz glass or borosilicate glass.

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