CN105004379B - 流量传感器 - Google Patents

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Abstract

一种流量传感器，包括本体和检测器。在本体中设置有包括设置在第一通道和第二通道之间的连通通道的环状壁部、面对第一通道并将流体导入检测器的第一传感器通道和面对第二通道并导出已经过检测器的流体的第二传感器通道。第一传感器通道的一端延伸进入从第一通道的内壁突出的第一突出部，第二传感器通道的一端延伸进入从第二通道的内壁突出的第二突出部。第一突出部的端部和第二突出部的端部相对于限定环状壁部的连通通道的内壁被径向向外定位。第二突出部的端部靠近环状壁部，第一突出部的端部比第二突出部的端部更远离环状壁部。第一整流元件设置在第一通道中并对流向第一突出部的下游侧的流体进行整流，第二整流元件位于第二突出部的下游侧。

Description

流量传感器
本申请为下述申请的分案申请：
原申请的申请日：2009年05月26日
原申请的申请号：200910146527.4
原申请的发明名称：流量传感器
技术领域
本发明涉及一种流量传感器，该流量传感器能够测量流体的流量，更具体地说，涉及一种用于这种流量传感器的流道结构。
背景技术
迄今为止，例如，一种用于测量诸如空气等的流体的流量、具有流体流经的流道的流量传感器和一种面向所述流道设置的传感器已被人们所熟知。这种流量传感器，例如，如日本特许公开第2003-149017所揭示的那样，在主块(main block)内部形成有流体流经的流道。所述主块配备有连接到流道上游侧的上游侧传感器流道和连接到流道下游侧的下游测传感器流道。另外，传感器管道使上游侧传感器流道和下游测传感器流道互相连接，在传感器管道中设置有传感元件。
但是，在上述传统的技术中，人们担忧，流体所包含的湿气等可能越过流道的内壁表面侵入所述的上游侧传感器流道、传感器管道和下游测传感器流道的。因此，就可能发生由侵入的湿气等引起的面向传感器管道配置的传感元件的故障，以致不能通过传感元件来可靠地测量流体的流量。
发明内容
本发明的总体目的在于提供一种流量传感器，在该流量传感器中，能够防止湿气侵入检测器，以改善检测器的耐用性，并且能够避免由湿气等的附着所引起检测精度的降低。
本发明的一种流量传感器，包括：本体，该本体具有设置在流体所流经的通路的上游侧的第一通道和设置在第一通道的下游侧的第二通道；检测器，该检测器设置在本体中，并且检测器检测从第一通道流向第二通道的流体的流量；其中，在本体中设置有：环状壁部，环状壁部包括连通通道，该连通通道设置在第一通道和第二通道之间，并且连接第一通道和第二通道；第一传感器通道，该第一传感器通道被构造成面对第一通道，并且将流体导入检测器；和第二传感器通道，该第二传感器通道被构造成面对第二通道，并且导出已经过检测器的流体；其中第一传感器通道的一端延伸进入第一突出部，该第一突出部从第一通道的内壁突出；第二传感器通道的一端延伸进入第二突出部，该第二突出部从第二通道的内壁突出；第一突出部的面对第一通道的端部和第二突出部的面对第二通道的端部相对于限定环状壁部的连通通道的内壁被径向向外定位；第二突出部的面对第二通道的端部被定位成在第一通道和第二通道的纵向方向上靠近环状壁部；第一突出部的面对第一通道的端部被定位成在纵向方向上比第二突出部的端部更远离环状壁部；多个第一整流元件设置在第一通道中，第一整流元件对流向第一突出部的下游侧的流体进行整流；一个以上的第二整流元件设置在第二通道中位于第二突出部的下游侧，第二整流元件少于第一整流元件。
通过下面的说明，并结合以示意性实例的方式显示的本发明的优选实施例的附图时，本发明的上述和其他的目的、特点和优点变得更加地清楚。
附图说明
图1是根据本发明的实施例的流量传感器的整体结构图；
图2是显示图1的传感器中检测器附近的放大剖视图；
图3是沿图1的线III-III所获得的剖视图；
图4是在图1的流量传感器中从本体的径向向内的方向看第一和第二传感器通道的放大横向剖视图；
图5是根据多个过滤器设置在其第二通道的变化例的流量传感器的整体结构图；
图6是比较例的传统流量计的放大剖视图，其中未设置第一和第二突出部；
图7是根据变化例的流量传感器的放大垂直剖视图，其中，第一和第二突出部各自相对于环状壁部的距离彼此不同；
图8是根据变化例的流量传感器的放大垂直剖视图，其中，第一和第二突出部的突出高度彼此不同；和
图9是根据变化例的流量传感器的放大垂直剖视图，围绕第一和第二突出部设置有环状凹部。
图10显示的是一变化例的流量传感器的横向剖视图，其中，第一和第二突出部形成椭圆形横截面。
具体实施方式
在图1中，参考标号10表示根据本发明的实施例的流量传感器。
如图1到4所示，流量传感器包括：具有流体(例如，空气，氮气等)流经的流道12的本体14，安装在本体14的上部用于检测流体流量的检测器16，从流道12朝检测器16引导流体的导入通道18，和设置在流道12中、整流(也就是，矫直)流体流并且能够去除流体中碎屑或类似物质的整流元件(rectifying element)20。
例如，本体14是由金属材料形成筒状，并且具有在其一端部上、供应流体所经过的第一端口22和在其另一端部上、排出流体所经过的第二端口24。在第一和第二端口22、24的内表面上分别刻有螺纹22a、24a，连接到配管等的装配构件(未显示)可以螺合并且连接到该内表面上。在此，先描述当流体流经此处时，第一端口22应用在传感器10的上游侧，第二端口24应用在传感器10的下游测的情况。
在本体14内，流道12沿连接第一端口22和第二端口24的直线设置。流道12包括邻接第一端口22的第一通道26，邻接第二端口24的第二通道28，和设置在第一通道26和第二通道28之间的连通通道(节流部)30。第一通道26从第一端口22的端部朝向第二端口24一侧(在箭头A的方向)延伸经过预定长度，而且，形成有相对于第一端口22在径向向内的方向上减小的直径。
同样地，第二通道28从第二端口24的端部朝向第一端口22一侧(在箭头B的方向)延伸经过预定长度，并且，形成有相对于第二端口24在径向向内的方向上减小的直径。
连通通道30设置在第一通道26的端部和第二通道28的端部之间，并且在其内部，连通通道30形成有相对于第一和第二通道26、28的内圆周表面突出的环状壁部32。更具体地，因为连通通道30形成为具有相对于第一和第二通道26、28减小的直径，所以当流体从第一通道26流向第二通道28时，连通通道30起节流流体流量的节流器的作用。
此外，一对第一和第二传感器通道34、36形成在本体14中，该传感器通道34、36在垂直于本体14轴线方向的径向方向上延伸。第一和第二传感器通道34、36将第一和第二通道26、28与本体14的外部互相连通。第一传感器通道34开口于第一通道26在环状壁部32附近的区域，延伸到第一突出部38的内部，并且在其端部开口。所述第一突出部38相对于第一通道26的内圆周表面沿径向向内突出，
第二传感器通道36开口于第二通道28在环状壁部32附近的区域，延伸到第二突出部40的内部，并且在其端部开口。所述的第二突出部40相对于第二通道28的内圆周表面径向向内突出。第一和第二传感器通道34、36设置在与环状壁部32分开相等间隔的分开位置上(L1＝L2，如图2所示)。如图4所示，第一和第二突出部38、40形成圆形的横截面，第一和第二传感器通道34、36分别形成在所述横截面的中心。而且，第一和第二突出部38、40的高度形成为彼此基本相同(T1＝T2，如图2所示)。
具体而言，第一和第二传感器通道34、36端部的各自开口位置在径向向内的方向上与第一和第二通道26、28的内圆周表面离开预定的高度(T1、T2)。
另一方面，第一和第二传感器通道34、36的另一端部在本体14的侧表面上开口，检测器16安装并置于本体14上，以便覆盖第一和第二传感器通道34、36的另一端部(见图1)。
检测器16包括中空外壳42、容纳在外壳42内的基板44、设置在基板44上的检测器元件46、在外壳42的侧表面上开口供流体从第一传感器通道34导入所经过的导入通道18、和相对于基板44被电连接的导线48。
外壳42通过未图示的螺栓被紧固到本体14上，其内形成有导入通道18，所述导入通道18是大致U形的横截面，并且形成在外壳42的底部，面向本体14。导入通道18的一端连接到第一传感器通道34，而其另一端连接到第二传感器通道36。因此，导入通道18通过第一和第二传感器通道34、36与第一和第二通道26、28连通。
密封环50通过围绕导入通道18开口的环状槽而被分别设置在安装在本体14上的外壳42的侧表面上，并且夹在外壳42和本体14之间。正由于此，防止流体渗漏到第一及第二传感器通道34、36和导入通道18之间的外部。
基板44设置为与本体14的轴平行，处于本体14下表面的中部，检测元件46配置为面向导入通道18。检测元件46，比方说，能够检测导入通道18中的流体的流量，其中，由检测元件46检测到的检测结果通过基板44和导线48输出到未显示的控制器或者显示装置。
整流元件20由在其内具有多个开口孔的薄板组成，其形成为流体在流经其开口孔的同时，能够穿过整流元件20。整流元件20形成圆形的横截面，多个(例如，六个)该整流元件20沿本体14的轴线方向(箭头A和B的方向)设置，且以相等间隔分开，整流元件20插入第一通道26的扩径部26a。此外，整流元件20被插入扩径部26a的环状隔离物52夹在当中且相互固定。
另一方面，整流元件20也被夹在扩径部28a的端部和插入第二通道28扩径部28a的环状隔离物52之间，从而将整流元件20固定在其内。
另外，O型密封圈54设置为在第一和第二扩径部26a、26b的开放端抵住整流元件20和隔离物52，并且被接合在本体14内圆周表面中的锁定环58固定，从而将环状按压板56夹在其与锁定环58之间。因此，整流元件20和隔离物52稳固地固定在第一和第二通道口26、28的内部，以防止这些元件的松配合和卡嗒卡嗒响。
以这种方式，通过在第一通道26和第二通道28内设置整流元件20，流经本体14内部的流体经过其开口孔穿透整流元件20，从而流体被矫直，并且能够在稳定的状态下被导入第一和第二传感器通道34、36。因此，检测器16能够检测到流体的稳定流量。
此外，通过在第一通道26内部配置多个整流元件20，当流体从中流过时，能够从第一通道26内去除上游侧的大量碎屑等。另一方面，通过在下游测的第二通道28内部配置单个整流元件20，在流体反向流动的少有的情况下，也能够通过整流元件20去除碎屑等。
如图5所示，在流量传感器100中，多个(例如，六个)整流元件20也可以以与第一通道26相同的方式设置在第二通道28一侧。通过提供这种结构，例如，即使在第二通道28所在的一侧被配置在上游侧上的情况下，以致流体从第二通道28流到第一通道26侧，也能够通过多个整流元件20可靠地去除碎片等。另外，当流体从中流过时，因为能够获得双向整流效果，所以流量传感器100能够双向使用，因而包括本体14的流量传感器100的使用不局限于仅一个方向。
根据本发明的实施例的流量传感器10基本如上述所述被构造。其次，参考图1将说明本发明的操作和效果。
首先，连接到配管的装配构件(未显示)与第一和第二端口22、24连接，并且流体(例如，空气)被供应到第一端口22。已被供应到第一端口22的空气穿过多个整流元件20流入第一通道26内。同时，第一通道26内的多个整流元件20捕获和去除包含在流体内的碎屑等。
另外，流体经直径减小的连通通道30流入第二通道28，同时，部分流体流入第一传感器通道34，并且从中流到导入通道18。已被导入到导入通道18内的流体，在流过导入通道18和通过第二传感器通道36之后，被导出到第二通道28内，从而与从第一通道26经连通通道30的流出流体相汇，然后一起流向第二端口24所在一侧(在箭头A的方向)。同时，流入导入通道18内的流体的流量被检测元件46来检出。流量作为检测信号被基板44和导线48输出到控制器、显示设备等处。
此时，如图2所示，常常发生流体内含有水分、油分或者类似物质W等情况。这些水分、油份或类似物质W附着在第一通道26的内圆周表面，且随着流体的流动朝下游侧(在箭头A的方向)逐渐移动。例如，采用如图6所示的传统流量传感器10a，穿过流道12的内圆周表面的水分、油份或类似物质W则侵入开口在内圆周表面上的第一传感器通道34，在未受阻碍地经过第一传感器通道34移动到检测器16所在侧以后，这些物质附着在检测元件46上。这种类型的检测元件46通常易受水分、油份或类似物质W的损害，因此人们担心，这些水分、油份或类似物质W的附着有可能使检测元件46损坏或者发生故障。
与传统的技术相比，如图2所示，根据本发明，由于第一和第二传感器通道34、36经由从第一和第二通道26、28的内圆周表面突出的第一和第二突出部38、40分别开口于第一和第二通道26、28内，所以朝本体14的下游测移动、穿过第一和第二通道26、28的内圆周表面的水分、油份或类似物质W被防止直接进入和侵入第一和第二传感器通道34、36。
在上述方式中，根据第一实施例，开口于第一和第二通道26、28侧部的第一和第二传感器通道34、36的端部被制成开口于第一和第二突出部38、40上，所述第一和第二突出部38、40从第一和第二通道26、28的内圆周表面径向向内的方向上突出。正由于此，即使包含在流体内的水分、油份或类似物质W附着到第一和第二通道26、28的内圆周表面的情况下，也可以防止这类水分、油份或类似物质W直接进入和侵入第一和第二传感器通道34、36。
更具体地，部分流体被导入检测器16所经过的第一传感器通道34的开口端，以及流体经过检测器16之后被导出所经过的第二传感器通道36的开口端并不各自直接开口于第一和第二通道26、28的内壁表面，而是通过第一和第二传感器通道34、36在从第一和第二通道26、28突出的第一和第二突出部38、40上开口的这种简单的结构，来防止水分、油份或类似物质W侵入第一和第二传感器通道34、36。
结果，构成检测器16的检测元件46不会被附着于其上的水分、油份或类似物质W损坏，使得传感器16的耐久性得以提高，同时也能延长传感器16的维护周期。
此外，人们所担心的水分、油份或类似物质W附着到检测器16上、从而导致检测精度降低的情况也不会发生，以致流量总是能够以高精度被检测。
以下，参考图7到9，将给出根据变化例的具有第一突出部110、122、132、142和第二突出部112、124、134、144的流量传感器的说明。
首先，关于如图7所示的流量传感器114的第一和第二突出部110、112，配置在第一通道26的第一突出部110设置为比配置在第二通道28的第二突出部112距环状壁部32更远。具体地，第一突出部110和环状壁部32之间的距离L3被设定为大于第二突出部112和环状壁部32之间的距离L4(L3>L4)。
以这种方式，对具有起节流器作用的连通通道30的流量传感器114而言，确保从具有连通通道30的环状壁部32起的距离将导致有利的局面，于是在上游侧上的第一突出部110比配置在下游测上的第二突出部112距环状壁部32隔开更大的距离。例如，第一突出部110的距离L3设定为基本等于第一通道26的内直径，而第二突出部112的距离L4设定为第二通道28的内直径的一半。
此外，如图8所示的流量传感器120，如果第一突出部122相对于第一通道26的内圆周表面的高度T3不同于第二突出部124相对于第二通道28的内圆周表面的高度T4，也会比较有利。在这种情况下，第二突出部124的高度T4设定为大于第一突出部122的高度T3(T3<T4)。
按照这种方式，通过相对于第一突出部122的高度T3改变第二突出部124的高度T4，就能够控制流入本体14内的流体中产生的压差(differential pressure)。例如，如上所述，通过将第二突出部124的高度T4设定为大于第一突出部122的高度T3，与第一和第二突出部122、124的高度相等的情况相比，能够减小压差。
另外，在如图9所示的流量传感器130中，环状凹部136a、136b可以分别地设置在围绕第一和第二突出部132、134的外圆周侧。环状凹部136a、136b相对于第一和第二通道26、28的内圆周表面凹陷预定深度，并且形成为与第一和第二传感器通道34、36的径向外方向基本同轴。
具体地，通过相对于第一和第二通道26、28的内圆周表面提供凹部136a、136b，附着到第一和第二通道26、28的内圆周表面的水分、油份或类似物质W在到达第一和第二传感器通道34、36之前陷入并被滞留在凹部136a、136b内，因此能够更可靠地防止这些水分、油份或类似物质W侵入设置在凹部136a、136b的中心的第一和第二传感器通道34、36内。
另一方面，从本体14的内壁表面突出的第一和第二突出部38、40并不局限于形成如上所述的圆形横截面。例如，在如图10所示的流量传感器140中的第一和第二突出部142、144中，该第一和第二突出部142、144可以形成椭圆形的横截面，具有沿本体14轴向方向(箭头A和B的方向)的主轴和垂直于所述轴向方向的副轴。以这种方式，通过第一和第二突出部142、144形成有椭圆横截面，当流体流经第一和第二通道26、28时，流道的阻力减小，从而可以使流体以期望的流速平滑地流动。同时，即使在水分、油份或类似物质W附着到第一和第二突出部142、144的外壁表面情况下，由于流体的流动，这些水分、油份或类似物质W测沿外壁表面会被引发朝下游移动，从而能被除去。
此外，通过在本体14的内部提供整流元件20，因为能够迅速地整流流体流以产生稳定的层流，所以没有必要延长图中未显示的装配构件、配管以及类似构件的直线部分，这些固定配件、配管以及类似构件连接到在本体14的上游侧的第一端口22，用以稳定流体流。因此，能够增大这些装配构件、配管以及类似构件排布自由度。
另外，例如，即使在具有比第一通道26直径更小通道直径的装配构件连接到第一端口22的情况下，来自装配构件的流体流也能够被整流元件20整流，同时在径向向外方向散开，从而稳定地沿扩径部26a流动。结果，即使在流体从具有比第一通道26直径更小的直径的装配构件供给的情况下，通过流体碰撞环状壁部32，也能够在连通通道30中可靠地和适当地产生压力差(pressure difference)。
根据本发明的流量传感器不局限于上述实施例。当然可以采用各种其他的结构和修改例而不背离如附加权利要求所提出的本发明的性质和要点。

Claims (1)

1.一种流量传感器，其特征在于，包括：
本体(14)，该本体(14)具有：
第一通道(26)，所述第一通道(26)设置在流体所流经的通路的上游侧；和
第二通道(28)，所述第二通道(28)设置在所述第一通道(26)的下游侧；
检测器(16)，所述检测器(16)设置在所述本体(14)中，并且所述检测器(16)检测从所述第一通道(26)流向所述第二通道(28)的流体的流量；
其中，在所述本体(14)中设置有：
环状壁部(32)，所述环状壁部(32)包括连通通道(30)，所述连通通道(30)设置在所述第一通道(26)和所述第二通道(28)之间，并且连接所述第一通道(26)和所述第二通道(28)；
第一传感器通道(34)，所述第一传感器通道(34)被构造成面对所述第一通道(26)，并且将流体导入所述检测器(16)；和
第二传感器通道(36)，所述第二传感器通道(36)被构造成面对所述第二通道(28)，并且导出已经过所述检测器(16)的流体；
其中
所述第一传感器通道(34)的一端延伸进入第一突出部(110)并且另一端在所述本体(14)的侧表面上开口，所述第一突出部(110)与所述本体(14)是一体的并且从所述第一通道(26)的内壁突出；
所述第二传感器通道(36)的一端延伸进入第二突出部(112)并且另一端在所述本体(14)的所述侧表面上开口，所述第二突出部(112)与所述本体(14)是一体的并且从所述第二通道(28)的内壁突出；
所述检测器(16)包括：中空外壳(42)，所述外壳(42)内形成有导入通道(18)，所述导入通道(18)的一端连接到所述第一传感器通道(34)并且另一端连接到所述第二传感器通道(36)，从而所述导入通道(18)通过所述第一传感器通道(34)和所述第二传感器通道(36)与所述第一通道(26)和所述第二通道(28)连通；基板(44)，所述基板容纳在所述外壳(42)内；和检测元件(46)，所述检测元件(46)设置在所述基板(44)上，所述检测元件(46)配置为面对所述导入通道(18)并且能够检测所述导入通道(18)中的流体的流量；
所述第一突出部(110)的面对所述第一通道(26)的端部和所述第二突出部(112)的面对所述第二通道(28)的端部相对于限定所述环状壁部(32)的所述连通通道(30)的内壁被径向向外定位；
所述第二突出部(112)的面对所述第二通道(28)的所述端部被定位成在所述第一通道(26)和所述第二通道(28)的纵向方向上靠近所述环状壁部(32)；
所述第一突出部(110)的面对所述第一通道(26)的所述端部被定位成在所述纵向方向上比所述第二突出部(112)的所述端部更远离所述环状壁部(32)；
多个第一整流元件(20)设置在所述第一通道(26)中，所述第一整流元件(20)对流向所述第一突出部(110)的下游侧的流体进行整流；
一个以上的第二整流元件(20)设置在所述第二通道(28)中。
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