(57)【要約】      （修正有）【課題】Ｎ個の流路を流れるガスの圧力を測定することができる流量制御ユニットを提供する。【解決手段】流量制御ユニットであって、流路ブロック２０には、Ｎ（Ｎ≧２）個の流路が形成されるとともに、センサ付プリント基板１２には、Ｎ個の圧力センサ１０が実装されており、Ｎ個の筒形状のアダプタ３０を備え、アダプタ３０の貫通孔３１には、流体導入口が上方から挿入され、流路ブロック２０の測定孔２２の段差面２２ａには、アダプタ３０の下面が上方から載置されることを特徴とする。【選択図】図１
0003160345.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
外径Ｒ１の筒状の流体導入口と、当該流体導入口から導入された流体の圧力を検知するセンサ素子とを有する圧力センサが実装されたセンサ付プリント基板と、
流体が流れる主流路と流体導入口に流体を導く測定孔とを有する流路が形成された流路ブロックとを備える流量制御ユニットであって、
前記流路ブロックには、Ｎ（Ｎ≧２）個の流路が形成されるとともに、前記センサ付プリント基板には、Ｎ個の圧力センサが実装されており、
Ｎ個の筒状のアダプタを備え、
前記アダプタは、筒状体であり、前記筒状体の上部には第二径Ｒ２（Ｒ２＞Ｒ１）の貫通孔が形成されるとともに、前記筒状体の下部は、第三径Ｒ３の外周面となっており、
前記流路ブロックの測定孔の端部には、第五径Ｒ５（Ｒ５＜Ｒ３）の測定孔から第六径Ｒ６（Ｒ６＞Ｒ３）の測定孔に変化することで段差面が形成されており、
前記アダプタの貫通孔には、前記流体導入口が上方から挿入され、
前記流路ブロックの測定孔の段差面には、前記アダプタの下面が上方から載置されることを特徴とする流量制御ユニット。
【請求項２】
Ｎ個の貫通部を有する平板形状の取付板を備え、
前記アダプタの筒状体の下部には、第四径Ｒ４の外周面から第三径Ｒ３（Ｒ３＞Ｒ４）の外周面に変化する凸部が形成されており、
前記取付板には、第七径Ｒ７（Ｒ４＜Ｒ７＜Ｒ３）の貫通部が形成されており、
前記取付板の貫通部には、前記アダプタの第四径Ｒ４の外周面が挿入され、
前記取付板は、前記アダプタの凸部を上方から下方に押さえつけるように、前記流路ブロックに取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の流量制御ユニット。
【請求項３】
前記アダプタの貫通孔には、Ｏリングが外周面に取り付けられた流体導入口が上方から挿入され、
前記流路ブロックの測定孔の段差面には、Ｏリングが上方から載置された後、前記アダプタの下面が上方から載置されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の流量制御ユニット。
【請求項４】
前記外径Ｒ１は、２ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の流量制御ユニット。
【請求項５】
前記センサ付プリント基板には、バルブ駆動用回路が実装されていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の流量制御ユニット。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、流量制御ユニットに関し、更に詳しくは、Ｎ（Ｎ≧２）個の流路が形成された流路ブロックを備える流量制御ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガス（流体）の圧力を精度よく測定することのできる小型圧力センサとして、半導体圧力センサが提供されている（例えば、特許文献１参照）。図２は、半導体圧力センサを示す概略断面図である。半導体圧力センサ１０は、センサチップ（センサ素子）１と、合成樹脂製のセンサケース２と、金属製の流体導入口３とを有する。
センサケース２は、１０ｍｍ×１２ｍｍ×５ｍｍの直方体形状の箱型をしており、下面には円形状の開口部が形成されている。
センサチップ１は、エッチングにより部分的に厚さ数ミクロンにされたシリコンダイヤフラムが形成され、シリコンダイヤフラムに機械的歪みにより抵抗値の変化する半導体抵抗が形成されたものである。そして、センサチップ１が、センサケース２の内壁面に接着剤等で取り付けられことにより、センサチップ１がセンサケース２の内部に内蔵される。
流体導入口３は、外径Ｒ１（３．２ｍｍ）、高さ７ｍｍの円筒状である。そして、センサチップ１が流体導入口３の一端を気密状態に塞ぐように、流体導入口３がセンサケース２の下面の開口部にインサート成形されている。
【０００３】
このような半導体圧力センサ１０では、流体導入口３からガスが導入されると、大気圧とガス圧との差によりセンサチップ１に機械的な歪みを生じる。この歪みは、ガス圧と大気圧との差圧に比例する。そして、センサチップ１が歪みを起こすと、シリコンダイヤフラムに形成された抵抗の値が、歪みの大きさに比例して変化する。
この抵抗値の変化を電圧として検出し、増幅して出力することにより、ガス圧と大気圧との差圧を測定することができる。このため、半導体圧力センサ１０は、電圧を検出する検出素子や増幅する増幅回路等とともに、平板形状のプリント基板１１１にハンダによって実装されて用いられる。
【０００４】
ここで、センサ付プリント基板１１２と流路ブロック１２０とを用いて流量制御ユニットに組み立てる組立方法について説明する。図３は、センサ付プリント基板が流路ブロックに取り付けられた流量制御ユニットを示す断面図である。
流路ブロック１２０は、金属製の直方体形状である。そして、流路ブロック１２０の内部には、断面が直径４ｍｍの円形状である主流路１２１が、水平方向に貫通するように形成されている。また、断面が円形状である測定孔１２２が、主流路１２１から上方に貫通するように形成されている。
測定孔１２２は、下部では、断面が第五径Ｒ５（２ｍｍ）の円形状である測定孔１２２が形成され、中部では、断面が第五径Ｒ５の円形状である測定孔１２２から、断面が第二径Ｒ２（６ｍｍ）の円形状である測定孔１２２に徐々に変化するように形成され、上部では、断面が第二径Ｒ２の円形状である測定孔１２２が形成されている。
このような流路ブロック１２０の主流路１２１を流れるガスの圧力を測定するためには、流路ブロック１２０の第二径Ｒ２の円形状の測定孔１２２に、外径Ｒ１の流体導入口３の外周面にゴム製の円環形状（内径３ｍｍ、外径６ｍｍ）のＯリング４を取り付けて挿入することによって、測定孔１２２と流体導入口３とが気密となるように、流路ブロック１２０の上面にセンサ付プリント基板１１２の両端部をネジ１３によって取り付けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１４２０８８号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、流路ブロックにおいて、２種類のガスを流通させるために、２（Ｎ）個の流路が形成されたものがある。２個の主流路は、水平方向に貫通してかつ平行となるように形成されている。そして、上述したような測定孔が、各主流路から上方に貫通するように形成されている。
しかしながら、このような２個の流路が形成された流路ブロックにおいて、各流路を流れるガスの圧力を測定するためには、流路ブロックの上面に２枚のセンサ付プリント基板１１２をネジ１３によって取り付ける必要があり、非常に手間であり煩わしかった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本件考案者らは、１枚のセンサ付プリント基板を取り付けるだけで、各流路を流れるガスの圧力を測定することができる方法について検討を行った。まず、Ｎ個（例えば、２個）の半導体圧力センサ１０をプリント基板にハンダによって実装することで、センサ付プリント基板を作製した。ところが、流路ブロックの上面にセンサ付プリント基板を取り付ける際に、流路ブロックの一の測定孔に一の流体導入口３を挿入すると、流路ブロックの他の測定孔に他の流体導入口３を挿入することができなかった。つまり、１個の半導体圧力センサ１０をプリント基板１１１に実装するときには、プリント基板１１１に対する半導体圧力センサ１０の位置の精度は要求されなかったが、Ｎ個の半導体圧力センサ１０をプリント基板に実装するときには、プリント基板に対する各半導体圧力センサ１０の位置の精度が要求されることになった。
しかしながら、プリント基板に対する各半導体圧力センサ１０の位置の精度を向上させようとしても、Ｎ個の半導体圧力センサ１０をプリント基板にハンダによって実装するため、プリント基板に対する各半導体圧力センサ１０の位置の精度を向上させることはできなかった。
【０００８】
そこで、Ｎ個の筒形状のアダプタを用いることにした。このとき、流路ブロックの測定孔の端部には、第五径Ｒ５（Ｒ５＜アダプタの外周面の外径Ｒ３）の測定孔から第六径Ｒ６（Ｒ６＞Ｒ３）の測定孔に変化するように段差面を形成した。
これにより、アダプタの貫通孔には、流体導入口３を上方から挿入して、流路ブロックの測定孔の段差面には、アダプタの下面を上方から載置した。つまり、アダプタの下面が流路ブロックの測定孔の段差面に載置されていればよく、プリント基板に対する各半導体圧力センサ１０の位置の精度がそれほど要求されないものにした。
【０００９】
すなわち、本考案の流量制御ユニットは、外径Ｒ１の筒状の流体導入口と、当該流体導入口から導入された流体の圧力を検知するセンサ素子とを有する圧力センサが実装されたセンサ付プリント基板と、流体が流れる主流路と流体導入口に流体を導く測定孔とを有する流路が形成された流路ブロックとを備える流量制御ユニットであって、前記流路ブロックには、Ｎ（Ｎ≧２）個の流路が形成されるとともに、前記センサ付プリント基板には、Ｎ個の圧力センサが実装されており、Ｎ個の筒状のアダプタを備え、前記アダプタは、筒状体であり、前記筒状体の上部には第二径Ｒ２（Ｒ２＞Ｒ１）の貫通孔が形成されるとともに、前記筒状体の下部は、第三径Ｒ３の外周面となっており、前記流路ブロックの測定孔の端部には、第五径Ｒ５（Ｒ５＜Ｒ３）の測定孔から第六径Ｒ６（Ｒ６＞Ｒ３）の測定孔に変化することで段差面が形成されており、前記アダプタの貫通孔には、前記流体導入口が上方から挿入され、前記流路ブロックの測定孔の段差面には、前記アダプタの下面が上方から載置されるようにしている。
【考案の効果】
【００１０】
以上のように、本考案の流量制御ユニットによれば、Ｎ個の圧力センサが実装された１枚のセンサ付プリント基板を取り付けることにより、Ｎ個の流路を流れるガスの圧力を測定することができる。
【００１１】
（その他の課題を解決するための手段及び効果）
また、本考案の流量制御ユニットは、Ｎ個の貫通部を有する平板形状の取付板を備え、前記アダプタの筒状体の下部には、第四径Ｒ４の外周面から第三径Ｒ３（Ｒ３＞Ｒ４）の外周面に変化する凸部が形成されており、前記取付板には、第七径Ｒ７（Ｒ４＜Ｒ７＜Ｒ３）の貫通部が形成されており、前記取付板の貫通部には、前記アダプタの第四径Ｒ４の外周面が挿入され、前記取付板は、前記アダプタの凸部を上方から下方に押さえつけるように、前記流路ブロックに取り付けられるようにしてもよい。
また、本考案の流量制御ユニットは、前記アダプタの貫通孔には、Ｏリングが外周面に取り付けられた流体導入口が上方から挿入され、前記流路ブロックの測定孔の段差面には、Ｏリングが上方から載置された後、前記アダプタの下面が上方から載置されるようにしてもよい。
【００１２】
そして、本考案の流量制御ユニットは、前記外径Ｒ１は、２ｍｍ以上であるようにしてもよい。
さらに、本考案の流量制御ユニットは、前記センサ付プリント基板には、バルブ駆動用回路が実装されているようにしてもよい。
本考案の流量制御ユニットによれば、バルブ駆動用回路が実装されるプリント基板と、Ｎ個の圧力センサが実装されるセンサ付プリント基板とを１枚の基板とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本考案に係る流量制御ユニットの一例を示す断面図である。
【図２】半導体圧力センサを示す概略断面図である。
【図３】センサ付プリント基板が流路ブロックに取り付けられた流量制御ユニットを示す断面図である。
【考案を実施するための形態】
【００１４】
以下、本考案の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本考案は、以下に説明するような実施形態に限定されるものではなく、本考案の趣旨を逸脱しない範囲で種々の態様が含まれることはいうまでもない。
【００１５】
図１は、本考案に係る流量制御ユニットの一例を示す断面図である。図１（ａ）は、流量制御ユニットの垂直断面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示すＡ−Ａ線の断面図である。また、上述した流量制御ユニットと同様のものについては、同じ符号を付している。
流量制御ユニットは、２（Ｎ）個の半導体圧力センサ１０が実装されたセンサ付プリント基板１２と、２（Ｎ）個の流路が形成された流路ブロック２０と、２（Ｎ）個の円筒状のアダプタ３０と、２（Ｎ）個の貫通部４１を有する平板形状の取付板４０とを備える。
【００１６】
センサ付プリント基板１２には、２個の半導体圧力センサ１０と、バルブ駆動用回路（図示せず）とが実装されている。なお、２個の半導体圧力センサ１０はプリント基板１１にハンダによって実装されたため、プリント基板１１に対する各半導体圧力センサ１０の位置の精度は低いものとなっている。
【００１７】
流路ブロック２０は、金属製の直方体形状である。そして、流路ブロック２０の内部には、２個の主流路２１が形成されている。主流路２１の断面は、直径４ｍｍの円形状である。２個の主流路２１は、水平方向に貫通してかつ平行となるように形成されている。
また、測定孔２２が、各主流路２１から上方に貫通するように形成されている。測定孔２２は、上面からある深さ（例えば、２．４ｍｍ）となる位置で、断面が第五径Ｒ５（Ｒ５＜Ｒ３）の円形状である測定孔から、断面が第六径Ｒ６（Ｒ６＞Ｒ３）の円形状である測定孔に変化することで段差面２２ａが形成されている。つまり、段差面２２ａは、中央部に第五径Ｒ５の円形状の開口を有する第六径Ｒ６の円形状の平面である。
【００１８】
アダプタ３０は、金属製の円筒状体である。円筒状体の上部では、断面が第二径Ｒ２（Ｒ２＞Ｒ１）の円形状である貫通孔３１が形成され、円筒状体の中部では、断面が第二径Ｒ２の円形状である貫通孔３１から、断面が直径４ｍｍの円形状である貫通孔３１に徐々に変化するように形成され、円筒状体の下部では、断面が直径４ｍｍの円形状である貫通孔３１が形成されている。
また、円筒状体の下部の高さｈ１（例えば、４．２ｍｍ）では、第三径Ｒ３の円形状の外周面から第四径Ｒ４（Ｒ３＞Ｒ４）の円形状の外周面に変化する第一段差面３２ａと、円筒状体の下部の高さｈ２（例えば、１．２ｍｍ）では、第四径Ｒ４の円形状の外周面から第三径Ｒ３の円形状の外周面に変化する第二段差面３２ｂとが形成されている。つまり、円筒状体の下部において高さｈ１から高さｈ２までの位置が、第四径Ｒ４の円環形状の凹部３２となっている。
なお、第三径Ｒ３は、第四径Ｒ４＋６ｍｍであり、第六径Ｒ６−２ｍｍであることが好ましい。
【００１９】
取付板４０は、ｈ１−ｈ２より薄い厚さ１ｍｍの平板である。また、２個の貫通部４１が形成されている。貫通部４１は、第七径Ｒ７（Ｒ４＜Ｒ７＜Ｒ３）の円形部分が取付板４０の端部まで伸びるように形成されている。これにより、取付板４０の端部からアダプタ３０の凹部３２を挿入することができるようになっている。
なお、第七径Ｒ７は、第四径Ｒ４＋２ｍｍであり、第三径Ｒ３−４ｍｍであることが好ましい。
また、取付板４０の両端にはネジ穴が形成されている。これにより、取付板４０がネジ４２によって流路ブロック２０の上面に取り付けられるようになっている。
【００２０】
ここで、センサ付プリント基板１２と流路ブロック２０と２個のアダプタ３０と取付板４０とを用いて流量制御ユニットに組み立てる組立方法について説明する。
まず、一のアダプタ３０の貫通孔３１に、ゴム製の円環形状（内径３ｍｍ、外径６ｍｍ）のＯリング４が外周面に取り付けられた流体導入口３を上方から挿入することで、貫通孔３１と流体導入口３とを気密に取り付ける（軸シール）。また、他のアダプタ３０の貫通孔３１に、ゴム製の円環形状（内径３ｍｍ、外径６ｍｍ）のＯリング４が外周面に取り付けられた流体導入口３を上方から挿入することで、貫通孔３１と流体導入口３とを気密に取り付ける（軸シール）。
このとき、２個のアダプタ３０は、お互いに独立しているので、プリント基板１１に対する各半導体圧力センサ１０の位置の精度が要求されることはない。
【００２１】
次に、流路ブロック２０の一の測定孔２２の段差面２２ａにゴム製の円環形状（内径７ｍｍ、外１０ｍｍ）のＯリング５を載置するとともに、流路ブロック２０の他の測定孔２２の段差面２２ａにゴム製の円環形状（内径７ｍｍ、外径１０ｍｍ）のＯリング５を載置した後、各Ｏリング５を上方から押さえつけるように、各アダプタ３０の下面を上方から載置する。
このとき、各アダプタの下面が測定孔２２の段差面２２ａに載置されればよいため、プリント基板１１に対する各半導体圧力センサ１０の位置の精度がそれほど要求されることはない。つまり、第六径Ｒ６の円形状中に、第三径Ｒ３の円形状の下面が挿入されればよいことになるため、第六径Ｒ６が、１６ｍｍであり、第三径Ｒ３が、１４ｍｍであれば、±１ｍｍの誤差が許容されることになる。
【００２２】
次に、取付板４０の一の貫通部４１に一のアダプタ３０の凹部３２を挿入するとともに、取付板４０の他の貫通部４１に、他のアダプタ３０の凹部３２を挿入して、取付板４０を、各アダプタ３０の第二段差面３２ｂを上方から下方に押さえつけることによって、測定孔２２と貫通孔３１とが気密となるように、ネジ４２によって流路ブロック２０の上面に取り付ける（面シール）。
このとき、各アダプタ３０の凹部３２が貫通部４１に挿入されればよいため、プリント基板１１に対する各半導体圧力センサ１０の位置の精度がそれほど要求されることはない。
【００２３】
以上のように、本考案の流量制御ユニットによれば、２個の半導体圧力センサ１０が実装された１枚のセンサ付プリント基板１２を取り付けることにより、２個の流路を流れるガスの圧力を測定することができる。また、本考案の流量制御ユニットによれば、バルブ駆動用回路が実装されるプリント基板と、２個の半導体圧力センサ１０が実装されるセンサ付プリント基板とを１枚の基板１２とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本考案は、Ｎ個の流路が形成された流路ブロックを備える流量制御ユニットに利用することができる。
【符号の説明】
【００２５】
１：  センサチップ（センサ素子）
３：  流体導入口
１０：  半導体圧力センサ
１２：  センサ付プリント基板
２０：  流路ブロック
２２：  測定孔
２２ａ：  段差面
３０：  アダプタ
３１：  貫通孔
４０：  取付板
４１：  貫通部
【図１】
0003160345.tif 000003
【図２】
0003160345.tif 000004
【図３】
0003160345.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成22年4月14日(2010.4.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
外径Ｒ１の筒状の流体導入口と、当該流体導入口から導入された流体の圧力を検知するセンサ素子とを有する圧力センサが実装されたセンサ付プリント基板と、
流体が流れる主流路と流体導入口に流体を導く測定孔とを有する流路が形成された流路ブロックとを備える流量制御ユニットであって、
前記流路ブロックには、Ｎ個（ただし、Ｎ≧２）の流路が形成されるとともに、前記センサ付プリント基板には、前記Ｎ個の圧力センサが実装されており、
前記Ｎ個の筒状のアダプタを備え、
前記アダプタは、筒状体であり、前記筒状体の上部には第二径Ｒ２（ただし、Ｒ２＞Ｒ１）の貫通孔が形成されるとともに、前記筒状体の下部は、第三径Ｒ３の外周面となっており、
前記流路ブロックの測定孔の端部には第五径Ｒ５（ただし、Ｒ５＜Ｒ３）の測定孔から第六径Ｒ６（ただし、Ｒ６＞Ｒ３）の測定孔に変化することで段差面が形成されており、
前記アダプタの貫通孔には、前記流体導入口が上方から挿入され、
前記流路ブロックの測定孔の段差面には、前記アダプタの下面が上方から載置されることを特徴とする流量制御ユニット。
【手続補正２】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２】
前記Ｎ個の貫通部を有する平板形状の取付板を備え、
前記アダプタの筒状体の下部には、第四径Ｒ４の外周面から第三径Ｒ３（ただし、Ｒ３＞Ｒ４）の外周面に変化する凸部が形成されており、
前記取付板には第七径Ｒ７（ただし、Ｒ４＜Ｒ７＜Ｒ３）の貫通部が形成されており、
前記取付板の貫通部には、前記アダプタの第四径Ｒ４の外周面が挿入され、
前記取付板は、前記アダプタの凸部を上方から下方に押さえつけるように、前記流路ブロックに取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の流量制御ユニット。