测定装置及测定装置的制造方法与流程

本发明涉及一种测定装置及测定装置的制造方法。

背景技术：

以往，作为检测流体的流量变化的流量传感器，已知有专利文献1所记载的液体用的流量传感器。该流量传感器具有半导体模块，所述半导体模块纳入有在流体的流向上游侧-下游侧分别具备的两个温度传感器及热源。该流量传感器具备引导液体的管道，半导体模块经由导热膏等粘接剂而被设置在管道的外表面上，两个温度传感器及热源和管道的外表面热接触。这样的流量传感器的结构被采用于不想使流体接触管道以外的材料的情况，或半导体模块大于管道的内径而不能在管道的内部配置半导体模块的情况。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特表2003-532099号公报

技术实现要素：

发明要解决的技术问题

在专利文献1所记载的流量传感器中，在半导体模块上，调解来自半导体模块的电信号的印刷基板被粘接至重力方向下侧，相对于半导体模块像重锤一样悬挂。此外，半导体模块通常具备薄膜状的绝热性隔膜，所述薄膜状的绝热性隔膜是绝缘膜覆盖内腔的部分。在此，在对具备上述结构的流量传感器施加振动、冲击等负荷的情况下，像重锤一样悬挂的印刷基板使振动、冲击等负荷放大，在半导体模块与管道的粘接面上，即管道外表面与半导体模块的隔膜表面的粘接面上，与该放大了的负荷相应的应力增大。继而，由于该隔膜部分是薄膜状的，机械强度较低，因此如果在该薄膜部分与振动、冲击等负荷相应的应力增大的话，有破损的危险。这样的问题即使在管道上固定有传感器的流量传感器以外的测定装置中，也可能发生同样的问题。

因此，本发明的一个目的在于，提供一种能够提高针对振动、冲击等负荷的抗性的测定装置及测定装置的制造方法。

解决问题的技术手段

为了解决上述问题，本发明的一方面所涉及的测定装置具备：管状构件；传感器，其固定于管状构件的外周面；基板，所述基板是中继来自传感器的检测信号的基板，所述基板被固定在外周面的与固定有传感器的区域不同的区域，所述基板和传感器分离；以及电线，其将传感器与基板电连接。

在上述测定装置中，传感器的底面也可以和基板分离。

在上述测定装置中，也可以在基板上设置有缺口，传感器位于缺口处。

在上述测定装置中，传感器也可以具备隔膜。

在上述测定装置中，管状构件也可以是玻璃毛细管。

在上述测定装置中，也可以还具备包含传感器和基板的传感器壳体，管状构件的至少一个端部通过连接构件被固定在传感器壳体上。

在上述测定装置中，传感器也可以测定在管状构件内流动的流体的流速。

在上述测定装置中，传感器也可以测定在管状构件内流动的流体的流量。

在上述测定装置中，传感器也可以具备：温度传感器，其测定在管状构件内流动的流体的温度；以及加热器，其对流体提供热量，加热器提供与温度传感器所测定的温度和设定温度的差对应的热量。

在上述测定装置中，也可以在基板上设置有多个缺口，温度传感器位于一个缺口处，加热器位于另一缺口处。

为了解决上述问题，本发明的一方面所涉及的测定装置的制造方法包括:将传感器固定在管状构件的外周面的第1区域的工序；将基板固定在外周面的与第1区域不同的第2区域的工序，所述基板中继来自传感器的检测信号，并和传感器分离；以及将传感器和基板电连接的工序。

在上述测定装置的制造方法中，传感器的底面也可以和基板分离。

在上述测定装置的制造方法中，也可以在基板上设置有缺口，传感器位于缺口处。

在上述测定装置的制造方法中，传感器也可以具备隔膜。

在上述测定装置的制造方法中，管状构件也可以是玻璃毛细管。

在上述测定装置的制造方法中，还可以包括将管状构件的至少一个端部通过连接构件固定在包含传感器和基板的传感器壳体上的工序。

在上述测定装置的制造方法中，传感器也可以是测定在管状构件内流动的流体的流速的传感器。

在上述测定装置的制造方法中，传感器也可以是测定在管状构件内流动的流体的流量的传感器。

在上述测定装置的制造方法中，传感器也可以具备：温度传感器，其测定在管状构件内流动的流体的温度；以及加热器，其对流体提供热量。

在上述测定装置的制造方法中，也可以在基板上设置有多个缺口，温度传感器位于一个缺口处，加热器位于另一缺口处。

发明的效果

根据本发明，能够提高针对振动、冲击等负荷的抗性。

附图说明

图1是示出本发明的实施方式所涉及的流量计的构成例的概略俯视图。

图2是从图1的ii－ii方向观察到的截面图。

图3是示出本发明的实施方式所涉及的流量传感器的构成例的立体图。

图4是从图1的iv－iv方向观察到的截面图。

图5是示出本发明的实施方式所涉及的流量传感器的构成例的立体图。

图6是从图1的vi－vi方向观察到的截面图。

图7是示出流量计的构成例作为参考例的截面图。

图8是说明本发明的效果的表。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。在以下的附图的记载中，对相同或者类似的部分附上相同或者类似的符号表示。附图是示意性的图，未必和实际的尺寸、比率一致。有时包含在附图相互间彼此的尺寸的关系、比率不同的部分。进而，在各附图中，对于相同构成要素尽可能附上相同的符号，省略重复的说明。

(结构)

使用图1至图6，对本发明的实施方式所涉及的测定装置的一例的流量计的结构进行说明。图1是示出本发明的实施方式所涉及的流量计的构成例的概略俯视图。图2是从图1的ii－ii方向观察到的截面图。图3是示出本发明的实施方式所涉及的温度传感器的构成例的立体图。图4是从图1的iv－iv方向观察到的截面图。图5是示出本发明的实施方式所涉及的加热器的构成例的立体图。图6是从图1的vi－vi方向观察到的截面图。

如图1所示，流量计1例示地构成为，具备：配管11，其是管状构件的一例；流量传感器21，其是测定在配管11内流动的流体的流量的传感器的一例；中继基板31，其是经由电线33中继来自流量传感器21的检测信号的基板的一例；以及传感器壳体61，其通过连接构件51固定配管11的两端。

配管11是使流体通过的管状的构件。例如，配管11具有和流体的流量对应的适当的内径，能够承受流体的压力的壁的厚度，以及最合适的长度，这些由使用条件决定。配管11通过陶瓷、塑料、不锈钢等材料构成，例如是玻璃毛细管。再者，配管11的厚度为薄至几乎不妨碍热传导的程度，例如是数十微米的程度。配管11a的两端与连接构件51b及51c连接，配管11b的一端与连接构件51a连接，配管11c的一端与连接构件51d连接。配管11a和配管11b通过连接构件51a及51b连接，配管11a和配管11c通过连接构件51c及51d连接。配管11a至11c可以是由相同的构件制造的，也可以是由不同的构件制造的。

流量传感器21是用于对在配管11内流通的流体的流速及流量中的至少一个方面进行测定的单元。如图1、2及4所示，流量传感器21被固定在通过配管11的连接构件51夹住的部分、即配管11a的外周面的第1区域而被使用。此外，流量传感器21例示地构成为，具备：温度传感器21b，其在配管11a的外周面上位于流体的流向上游侧,并测定流体的温度；以及加热器21a，其位于流体的流向下游侧，对流体提供热量。如图2所示，温度传感器21b的底面构成为与中继基板31分离。此外，如图4所示，加热器21a的底面构成为与中继基板31分离。

如图2及图3所示，温度传感器21b例示地构成为，具备：基底基板101b；绝缘膜103b，其配置于基底基板101b上；测温电阻元件107，其设置于绝缘膜103b上；以及电连接部109c、109d，其经由电线33c、33d输出与测温电阻元件107检测出的物理量对应的电信号，所述电信号是检测信号的一例。

配管11例如通过导热性粘接剂71b沿着中心线c被固定于温度传感器21b上。导热性粘接剂71是介于流量传感器21和配管11的外壁间的导热性材料。导热性粘接剂71由导热性材料构成，所述导热性材料是将流量传感器21的热有效地传达至配管内部的流体，并将配管11内部的热传达至流量传感器21的、能够双向导热的导热性材料。导热性粘接剂71例如被涂敷在配管固定区域，将通过导热性粘接剂71配置于基底基板101b上的温度传感器21b设置在配管11的外壁。导热性粘接剂71是通过硬化来固定流量传感器21和配管11的粘接剂。

导热性粘接剂71例如包含作为传导性填料和粘合树脂的混合物的糊料。在传导性填料中，例如包括银、铜、金、铁、镍及铝等的金属微细粉末或炭黑。此外，在粘合树脂中，包括环氧树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂、酚醛树脂及酰亚胺树脂等树脂。

如图4及图5所示，加热器21a例示地构成为，具备：基底基板101a，其设置有内腔102；绝缘膜103a，其在基底基板101a上以覆盖内腔102的方式被配置；测温电阻元件104，其设置于绝缘膜103a；以及电连接部109a、109b，其经由电线33a、33b输出与测温电阻元件104检测出的物理量对应的电信号，所述电信号是检测信号的一例。此外，加热器21a具有背面蚀刻结构，所述背面蚀刻结构是从基底基板101a的下方形成作为绝缘膜103a的覆盖内腔102的部分的绝热性隔膜的结构。

在此，对流量传感器21的测定方法进行说明，流量传感器21的加热器21a给流体提供热量以使比在配管11内流动的流体的温度(温度传感器21b的测定温度)高出一定温度。例如，在加热器21a给流体提供热量以使比测定温度高出10℃的情况下，测定温度为20℃时，加热器21a提供热量以使流体的温度变为30℃，测定温度为50℃时，加热器21a提供热量以使流体的温度变为60℃。即。高出测定温度一定温度的加热器21a的设定温度是根据测定温度而变化的。加热器21a将与测定温度和设定温度的差对应的热量提供给流体以使流体的温度上升。

而且，用于使加热器21a将与测定温度和设定温度的差对应的热量提供给流体的电力量和在配管11内流通的流体的流速、流量有相关关系是抑已知的。因此，基于用于将与测定温度和设定温度的差对应的热量提供给流体的电力量，能够测定(算出)在配管11内流通的流体的流速及流量中的至少一方。

再者，在流量传感器21中，流体的流速及流量的测定方法并不限于上述，也可以采用其他的测定方法。再者，流量传感器21的加热器21a及温度传感器21b未必需要相互分离地固定于配管11上，加热器21a及温度传感器21b也可以成为一体地固定于配管11上。

中继基板31是中继来自流量传感器21的检测信号的基板。如图1及图6所示，中继基板31例如经由电线33a及33b和加热器21a电连接，此外，经由电线33c及33d和温度传感器21b电连接。中继基板31例如经由各电线33对与流量传感器21所具备的电阻元件的电阻对应的电信号进行中继。

此外，中继基板31经由与各电连接部35连接的各电线41，将来自流量传感器21的检测信号输出至流量测定部(未图示)。

进而，如图1及图6所示，中继基板31例如通过粘接剂71c，被固定在配管11的外周面的与固定有流量传感器21的第1区域不同的区域即第2区域。此外，中继基板31与流量传感器21分离地被固定在配管11的外周面。具体地说，中继基板31被固定在与固定有温度传感器21b及加热器21a的配管11的外周面的区域不同的区域。再者，中继基板31与流量传感器21分离地被固定在配管11的外周面，但至少中继基板31经由各电线与各流量传感器21电连接，以便能够中继来自流量传感器21的检测信号。

如图1所示，构成为，在中继基板31上设置有缺口n，流量传感器21位于缺口n处。具体地说，构成为，在中继基板31上设置有多个缺口n1及n2，温度传感器21b位于一个缺口n2处，加热器21a位于另一缺口n1处。缺口n的数量没有限制，一个也可，三个以上也可。

再者，电线33及41如果含有能够传达电信号的材料而构成即可，例如，可以举出金线、铜线等金属线，但不仅限于此。可以使用硅(si)等作为基底基板101的材料。可以使用二氧化硅(sio2)等作为绝缘膜103的材料。此外，可以使用铂(pt)等作为测温电阻元件104及107的各材料，这些可以通过光刻法(リソグラフィ法)等形成。

传感器壳体61是容纳流量传感器21的构件。此外，如图1所示，连接构件51是与配管11的至少一个端部连接，连接配管11a和配管11b，并连接配管11a和配管11c的构件。如图1所示，配管11的至少一个端部通过连接构件51被固定在传感器壳体61上。再者，连接构件51例如通过陶瓷、塑料、不锈钢等构成。

(比较参考例)

图7是说明用于更好理解本发明的效果的参考例的图。特别是，图7是示出的流量计的构成例作为参考例(现有例)的截面图。如图7所示，现有的流量计200例示地构成为，具备：配管211；传感器221；通过电线281与传感器221电连接的印刷基板231；以及容纳传感器221的传感器壳体261。

如图7所示，印刷基板231像重锤一样从下方粘接于传感器221。此外，传感器221具备薄膜状的绝热性隔膜，所述薄膜状的绝热性隔膜是绝缘膜203覆盖内腔202的部分。在此，在对传感器221施加振动、冲击等负荷的情况下，在传感器221和配管211的粘接部分s(图7中用圆示出的部分)，基于该负荷的应力增大。继而，由于隔膜部分是薄膜状的，机械强度较低，因此如果在该薄膜部分基于振动、冲击等负荷的应力增大的话，更具体地说，在该隔膜部分有发生传感器断路的危险。如上所述，在如图7所示的流量计中，存在传感器和配管的粘接部分容易由于振动、冲击等负荷而破损，即易于发生传感器断路的问题。

(实验结果)

图8是说明本发明的效果的表。特别是，图8是示出对流量计进行的冲击试验及组装试验的结果的图。

冲击试验是指，例如在图4及图7所示出的x、y、z各方向上对流量计分别施加至少3次最大50g的冲击，对该情况下的、传感器中的传感器和配管的粘接部分的破损情况进行试验。如图8所示，对于现有的流量计，在进行了4次上述冲击实验时，发生了两次传感器的断路(破损)。另一方面，对于本发明的流量计，在进行了10次上述冲击实验时，本发明的流量传感器1次也没有破损。

组装试验是指，对在将传感器安装于传感器壳体内的情况下的、传感器中的传感器和配管的粘接部分的破损情况进行试验。如图8所示，在对现有例的传感器进行了13次上述组装试验时，发生了两次传感器的断路(破损)。另一方面，对于本发明的流量传感器，在进行了30次上述组装试验时，本发明的流量传感器1次也没有破损。

如以上所说明的，在本发明的实施方式所涉及的流量计1中，流量传感器21及中继基板31分离地固定在配管11的外周面上的不同区域。因此，因为中继基板31不会像重锤一样对流量传感器21作用，所以能够提高针对振动、冲击等负荷的抗性。

(其他实施方式)

上述各实施方式是为了使本发明的理解变得简单，并没有限定地解释本发明。此外，上述实施方式始终是例示，并没有排除上述没有明示的种种变形、技术的应用的意图。即，本发明可以在不脱离该宗旨的范围内进行种种变形(组合各实施方式等)并实施。

在上述各实施方式中，以流量计作为测定装置、以流量传感器作为传感器为例举例说明，但并不仅限于此，只要是在配管的外壁设置传感器而构成的测定装置即可，例如，也可以是以热量计作为测定装置，以热量传感器作为传感器，也可以是以温度计作为测定装置，以温度传感器作为传感器。

符号说明

1流量计

11配管

21流量传感器

21a加热器

21b温度传感器

31中继基板

33、41电线

35、109电连接部

51连接构件

61传感器壳体

71导热性粘接剂

101基底基板

102内腔

103绝缘膜

104、107测温电阻元件。