CN108700447B - 气量计 - Google Patents

Abstract

气量计包括：气量计入口部(22)，其供流体流入；气量计出口部(23)，其供流体流出；以及流量计量部(24)，其用于计量流体的流量。另外，在流量计量部(24)中，使用多个包括流路部和传感器部(30)的形状相同的流量计量单元(26、26)，该流路部的轮廓的截面形状呈矩形，该传感器部(30)配置于流路部的一个面，将流路部的不具有传感器部(30)的面作为接合面彼此接合在一起而将多个流量计量单元(26、26)构成为一体。

Description

气量计

技术领域

本发明涉及一种使用了用于对气体的流量进行计量的计量单元的气量计的结构，特别是，涉及一种适于大流量的计量的气量计。

背景技术

以往，作为这种气量计，有图9所示那样的气量计。在图9中，气量计1包括通过对金属进行压制加工而形成的上壳体2和下壳体3。在上壳体2的上表面配置有入口管4和出口管5，入口管4在气量计1的内部经由断流阀6而开口。在出口管5连接有连接管7。

在连接管7的上下形成有安装部8，在上方的安装部8连接有超声波式流量计量单元9，在下方的安装部8连接有流路构件10，该流路构件10形成为与上方的超声波式流量计量单元9相同的流路形状。超声波式流量计量单元9和流路构件10利用固定配件等(未图示)固定于安装部8。

另外，作为流路构件10，使用的是去除了用于计量流量的机构的超声波式流量计量单元，流路构件10构成为供与超声波式流量计量单元9同等的流量流动，能够根据由超声波式流量计量单元9计量得到的流量来计量整体的流量(在该情况下，推测为利用超声波式流量计量单元9计量得到的流量的两倍)。

另外，超声波式流量计量单元9和流路构件10形成为利用支承构件11等进行支承并利用设于上壳体2和下壳体3的边缘的保持部进行保持的结构(例如参照专利文献1)。

在该情况下，箭头所示的气体自入口管4流入，在经过断流阀6而在气量计内部空间内扩散之后，流入超声波式流量计量单元9和流路构件10，经由连接管7到达出口管5。

在本以往例中，作为超声波式流量计量单元9的流量的计量方法，利用的是利用了超声波的传播时间的方法，但能够利用热方式、射流方式等各种各样的计量方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015-148529号公报

发明内容

但是，在专利文献1所记载的以往的气量计1中，超声波式流量计量单元9和流路构件10形成为分开地连接于连接管7的结构，因此需要用于进行收纳的较大的空间而存在气量计1自身增大的问题。

另外，由于超声波式流量计量单元9和流路构件10是分开的，因此流入超声波式流量计量单元9和流路构件10的气体的流动不是始终处于相同的状态，有时气体的流量不同。因而，存在如下问题：有时即使计算出利用超声波式流量计量单元9计量得到的流量的两倍，也得不到准确的流量。

而且，在使用超声波式流量计量单元9作为流路构件10进行计量的情况下，流入的气体的流量不同，例如流入流路构件10的流量比流入超声波式流量计量单元9的流量小，在该情况下，作为气量计能够计量的最大流量变得比利用1个超声波式流量计量单元9能够计量的最大流量的两倍小。因而，需要使利用1个超声波式流量计量单元9能够计量的最大流量大于作为气量计所要求的最大计量流量的1/2，存在超声波式流量计量单元9增大至所需以上的问题。

另外，需要用于支承超声波式流量计量单元9和流路构件10的支承构件11，也存在制造工时、成本方面的问题。

本发明提供一种在使用多个相同的流量计量单元时能够实现小型化的气量计。

本发明的气量计包括：气量计入口部，其供流体流入；气量计出口部，其供流体流出；以及流量计量部，其用于计量流体的流量。另外，在流量计量部中，使用多个包括流路部和传感器部的形状相同的流量计量单元，该流路部的轮廓的截面形状呈矩形，该传感器部配置于流路部的一个面，将流路部的不具有传感器部的面作为接合面彼此接合在一起而将多个流量计量单元构成为一体。

由此，能够使能够计量大流量的流量计量部小型化，使气量计自身紧凑。

附图说明

图1是本发明的第1实施方式的气量计的概略剖视图。

图2A是用在本发明的第1实施方式的气量计中的流量计量单元的立体图。

图2B是用在本发明的第1实施方式的气量计中的流量计量单元的入口主视图。

图3是用在本发明的第1实施方式的气量计中的流量计量单元的概略框图。

图4是表示用在本发明的第1实施方式的气量计中的流量计量单元的另一组合例的概略剖视图。

图5是表示用在本发明的第1实施方式的气量计中的流量计量单元的另一组合例的概略剖视图。

图6是表示用在本发明的第1实施方式的气量计中的流量计量单元的另一组合例的概略剖视图。

图7是表示用在本发明的第1实施方式的气量计中的流量计量单元的另一组合例的概略剖视图。

图8A是用在本发明的第2实施方式的气量计中的流量计量单元的立体图。

图8B是用在本发明的第2实施方式的气量计中的流量计量单元的立体图。

图9是表示以往的气量计的概略的剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的气量计的实施方式。另外，对相同的构成要素标注相同的附图标记。对已经说明的构成要素省略再次的说明。另外，本发明并不限定于以下说明的实施方式。

(第1实施方式)

图1表示气量计的概略剖视图。如图1所示，气量计21包括气量计入口部22、气量计出口部23、流量计量部24以及连结构件25。对于流量计量部24，将两个流量计量单元26的背面(配置有后述的传感器部30的那一个面的相反侧的面)作为接合面彼此接合在一起而构成为一体。在连结构件25设有安装部25a，形成为能够插入流量计量部24的出口部并对其进行保持的结构。

另外，为了确保气量计出口部23与流量计量部24的密封，即，为了使未经由流量计量部24的气体不流入连结构件25，在两个流量计量单元26间配设有密封构件28a，并在外周与连结构件25的安装部25a的内侧之间配设有密封构件28b。

在气量计入口部22连接有用于控制气体的流入的断流阀27，构成为：在阀开栓时，气体流入气量计内，在发生了异常时等情况下，断流阀27闭栓而阻断气体。

图2A是流量计量单元26的外观立体图，图2B是从入口29a观察到的流量计量单元26的主视图。如图2A、图2B所示，流量计量单元26包括流路部29和传感器部30，该流路部29供作为计量对象的气体流动，该传感器部30内置有用于计量流量的传感器和电路板。作为计量对象的气体自入口29a流入流路部29，在利用传感器部30计量了流量后，自出口29b向上述的连结构件25流出。在本实施方式中，作为传感器部30的流量的计量方法，使用的是超声波，为了提高计量精度，利用多个分隔板32将流路部29的内部流路分隔为多条流路。

另外，图1所示的密封构件28a、28b配置于在流量计量单元26的流路部29的出口侧的整周范围内设置的槽31。

在此，说明流量计量单元26的气体的流量计量的方法。

图3表示流量计量单元26的框图。流量计量单元26是使用超声波计量流量的结构。如图所示，传感器部30利用配置于上游侧的第1超声波收发器33a和配置于下游侧的第2超声波收发器33b进行超声波的接收和发送。另外，传感器部30包括计量控制回路34和运算回路35，该计量控制回路34用于进行第1超声波收发器33a和第2超声波收发器33b的接收和发送的切换、发送信号的输出或接收信号的接收以及传播时间的计量，该运算回路35用于根据传播时间计算流速、流量，上述构件安装于传感器块体33e。

另一方面，流路部29的上表面29c具有第1超声波透过窗36a和第2超声波透过窗36b。

第1超声波透过窗36a和第2超声波透过窗36b由超声波能够透过的原材料形成，或者也可以是供超声波透过的开口部。在利用超声波能够透过的原材料形成第1超声波透过窗36a和第2超声波透过窗36b的情况下，入射面的声阻抗与透过面的声阻抗之差小于预先设定的值即可。流路部29的上表面29c的除第1超声波透过窗36a和第2超声波透过窗36b以外的部分也可以被例如板覆盖。并且，流路部29的下表面29d构成为作为超声波的反射面发挥作用。

以下，参照图3，对利用了超声波的流量计量的原理进行说明。

将在流路部29中流动的流体的流速设为V，将流体中的声速设为C，将流体的流动方向与超声波在下表面29d反射前的超声波传播方向所形成的角度设为θ。另外，将在第1超声波收发器33a与第2超声波收发器33b之间传播的超声波的传播路径的有效长度设为L。

计量控制回路34控制来自第1超声波收发器33a的超声波的发送和第2超声波收发器33b处的超声波的接收。自第1超声波收发器33a发送的超声波到达第2超声波收发器33b为止的传播时间t1用下式表示。

t1＝L/(C+Vcosθ) (1)

计量控制回路34控制来自第2超声波收发器33b的超声波的发送和第1超声波收发器33a处的超声波的接收。自第2超声波收发器33b发送的超声波到达第1超声波收发器33a为止的传播时间t2用下式表示。

t2＝L/(C-Vcosθ) (2)

若从式(1)和式(2)消去流体的声速C，则获得下式。

V＝(L/(2cosθ))×((1/t1)-(1/t2)) (3)

根据式(3)可理解的是，如果已知L和θ，则能通过利用计量控制回路34计量传播时间t1、t2来求出流速V。运算回路35用于进行流速V的计算。

进而，如下式所示，运算回路35将流路部29的流路截面积S和预先检验过的系数K与流速V相乘，从而算出流量Q。

Q＝K×V×S (4)

在上述的例子中，说明了所谓的V路径方式的流量计量原理，但这是一个例子。也可以使用所谓的被称为Z路径方式、I路径方式的计量原理。

另外，流量的计量方式不是必须为超声波方式，能够使用公知的计量器。作为公知的测量器，例如可以是利用由流动实现的热的移动来测量流量的热流传感器。由于上述测量器是公知的，因此省略说明。

利用以上的结构，流量计量单元26能够计量在流量计量单元26的流路部29中流动的作为流体的气体的流量。

本实施方式的流量计量单元26能够计量例如每小时10立方米以上的流量，更优选的是，能够计量每小时15立方米～每小时30立方米的流量。面向普通家庭的流量计量单元至多为每小时6立方米左右。因此，本实施方式的流量计量单元26能够在工作上利用的设施中计量比较大的流量。但也可以将本实施方式的流量计量单元26利用于普通家庭中。

如上所述，采用本实施方式，即使在使用多个形状相同的流量计量单元26时，也能够使流量计量部24小型化，能够将气量计21自身设计得紧凑。

另外，本实施方式的气体的流动为图1所示的箭头那样，与以往例相比，两个流量计量单元26较为靠近，因此向两个流量计量单元26流入的气体的流量的偏差消失。因而，能够使1个流量计量单元26的最大计量流量为作为气量计所要求的最大计量流量的1/2，不必使流量计量单元26增大至所需以上，能够实现气量计21的小型化。

而且，即使在与以往例同样地仅在一流量计量单元搭载有传感器部的情况下，也能够通过计算出利用该一流量计量单元26计量得到的流量的两倍来计量整体的流量。

另外，也不需要用于连结流量计量单元26的流路构件，在制造工时、成本方面也是有利的。

接下来，关于构成流量计量部24的流量计量单元26的组合、相对于来自气量计入口部的气体的流入方向的配置，对各种形态进行说明。

在图4中，相对于箭头所示的气体的流入方向，设有两个流量计量单元26，并将这两个流量计量单元26的背面彼此接合在一起。换言之，将构成流量计量单元26的流路部29的配置有传感器部30的那一个面的背面彼此接合在一起，即，将流路部29的不具有传感器部30的那一个面作为接合面彼此接合在一起。并且，在图4中，表示将两个流量计量单元26相对于气体的流入方向沿左右方向配置的状态，能够使流入两个流量计量单元26的气体的流量相同。

图5表示如下的状态：相对于箭头所示的气体的流入方向，设有两个流量计量单元26，并将这两个流量计量单元26的侧面彼此接合在一起，即，将流路部29的不具有传感器部30的面作为接合面彼此接合在一起，将两个流量计量单元26相对于气体的流入方向沿左右方向配置。采用该结构，也能够与图4所示的结构同样地使流入两个流量计量单元26的气体的流量相同。

图6是如下的结构：使用两组相对于箭头所示的气体的流入方向设有两个流量计量单元26并将这两个流量计量单元26的背面彼此接合在一起而形成的构件，将这两组构件的侧面彼此接合在一起，从而由4个流量计量单元26构成的结构。表示的是，通过使用4个流量计量单元26，形成为与流量计量单元26为两个的情况相比能够计量更大的流量的气量计的情况的一个例子。在图6的结构中也是，4个流量计量单元26将流路部29的不具有传感器部30的面作为接合面彼此接合在一起。

另外，图7表示的是，相对于箭头所示的气体的流入方向设有两个流量计量单元26并将这两个流量计量单元26的背面彼此接合在一起，进而在这两个流量计量单元26的左右的侧面接合流量计量单元26的背面，从而由总计4个流量计量单元形成为能够计量大流量的气量计的例子。另外，在该形态的情况下，对于流量计量单元的计量流路的截面外形而言，其尺寸设为横向尺寸是纵向尺寸的两倍。在图7的结构中，4个流量计量单元26是将流路部29的不具有传感器部30的面作为接合面彼此接合在一起的。

另外，在该情况下，即使流入流量计量单元26的气体的流动因成为纵向流动与横向流动的组合而发生气体的流动的紊乱，也能够通过将由4个流量计量单元26计量得到的流量相加来使整体的流量平均化，因此能够计量稳定的流量。

另外，虽然未图示，但通过从图7中去除左右任一个流量计量单元26，能够实现使用3个流量计量单元26的情况。

如上所述，在本实施方式中，在组合多个流量计量单元26而构成了流量计量部24的情况下，由于出口部的形状呈大致四边形，因此只要将密封构件配置在流量计量单元26的接合面和流量计量部24的外周即可，能够容易地进行密封。

(第2实施方式)

图8A、图8B是表示本发明的第2实施方式的流量计量单元的立体图。在图中，在流量计量单元26a的下表面和侧面设有能够使流量计量单元26a彼此相互卡合的卡合部38a～卡合部38d以及被卡合部37a～被卡合部37d。

在此，卡合部38a～卡合部38d形成为凸形的长方体的凸部，被卡合部37a～被卡合部37d形成为能够与卡合部38a～卡合部38d的凸部卡合的凹形的凹部，并且如图所示那样相互交错地配置。

通过这样配置卡合部38a～卡合部38d和被卡合部37a～被卡合部37d，能够使用1种流量计量单元26a来构成图4～图7所示的流量计量单元的结合。

如上所述，采用本实施方式，能够利用1种流量计量单元26a在2个～4个流量计量单元26a的组合中不用卡合构件地进行接合。

在本实施方式中，也是将流路部39的不具有传感器部30的面作为接合面地将多个流量计量单元26a彼此接合在一起，卡合部38a～卡合部38d和被卡合部37a～被卡合部37d配置于流路部39的不具有传感器部30的面。

如以上所说明的那样，本发明的气量计包括：气量计入口部，其供流体流入；气量计出口部，其供流体流出；以及流量计量部，其用于计量流体的流量。另外，该气量计的特征在于，在流量计量部中，使用多个包括流路部和传感器部的形状相同的流量计量单元，该流路部的轮廓的截面形状呈矩形，该传感器部配置于流路部的一个面，将流路部的不具有传感器部的面作为接合面彼此接合在一起而将多个流量计量单元构成为一体。采用该结构，即使使用多个计量单元也能够使能够计量大流量的流量计小型化，能够基于计量单元的数量来应对大范围的流量。

另外，本发明也可以是，在流量计量单元彼此接合的接合面配置有第1密封构件。采用该结构，由于利用平面构成接合面，因此能够容易地进行密封。

另外，本发明也可以形成为如下结构，即，在流量计量单元的整周具有槽，将第1密封构件配置于接合面的槽并将多个流量计量单元接合在一起而构成流量计量部，将第2密封构件绕装于接合面以外的槽，利用第2密封构件确保了气量计出口部与流量计量部之间的密封。采用该结构，能够利用设于整周的槽实现效率良好的密封结构。

另外，本发明也可以形成为如下结构，即，关于流量计量单元的轮廓尺寸，将矩形截面的短边与长边的比率设为1：2，将计量部的截面形状组合为矩形。采用该结构，流量计量单元的纵横设置能够混合存在，能够减轻气体的流入方向对流量计量的影响。

另外，本发明也可以是，流量计量单元在接合面具有能够相互卡合的卡合部。

产业上的可利用性

本发明的气量计容易根据所需的计量流量结合所需数量的流量计量单元，能够应用在工作用的大型气量计等需要进行大流量的计量的广泛的用途中。

附图标记说明

1、21、气量计；22、气量计入口部；23、气量计出口部；24、流量计量部；26、26a、流量计量单元；29、39、流路部；30、传感器部；37a～37d、被卡合部(卡合部)；38a～38d、卡合部。

Claims (5)

1.一种气量计，其特征在于，

该气量计包括：

气量计入口部，其供流体流入；

气量计出口部，其供所述流体流出；

流量计量部，其配置于气量计内部空间，用于计量所述流体的流量；以及

连结构件，其连接于所述气量计出口部，

所述流体从所述气量计入口部向所述气量计内部空间流入，

在所述流量计量部中，使用两个包括流路部和传感器部的形状相同的流量计量单元，该流路部的轮廓的截面形状呈矩形，该传感器部配置于所述流路部的一个面，将所述流路部的具有所述传感器部的面的相反侧的面作为接合面彼此接合在一起而将两个所述流量计量单元构成为一体，

以不保持所述流量计量部的入口部的方式使所述流量计量部的入口部向气量计内部空间开口，

将所述流量计量部的出口部插入连结构件而对所述流量计量部的出口部进行保持。

2.根据权利要求1所述的气量计，其特征在于，

在所述流量计量单元彼此接合的所述接合面配置有第1密封构件。

3.根据权利要求2所述的气量计，其特征在于，

所述流量计量单元具有在出口侧的整周范围内设置的槽，将所述第1密封构件配置于所述接合面的所述槽并将两个所述流量计量单元接合在一起而构成所述流量计量部，将第2密封构件绕装于所述接合面以外的所述槽，利用所述第2密封构件确保了所述气量计出口部与所述流量计量部之间的密封。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的气量计，其特征在于，

所述流量计量单元的轮廓尺寸形成为矩形截面的短边与长边的比率为1：2，将所述流量计量部的截面形状组合为矩形。

5.根据权利要求1～3中任一项所述的气量计，其特征在于，

所述流量计量单元在所述接合面具有能够相互卡合的卡合部。

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