CN1207539C - 流量计 - Google Patents
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Abstract
一种流量计，竖直形成于流量测定单元(8)的流体流通路径的上部出口通过开口(22a)连通流体出口管(22)，该流量测定单元(8)配置在通过开口(21a)和流体入口管连通的流体滞留单元用凹部(23)内。配置在流量测定单元(8)的热式流量传感器(10)具有通过传感器安装孔(8c)向流体流通路径突出的散热片。在流量测定单元(8)形成有辅助流通路径，把流体滞留单元用凹部(23)内的流体引导到流体流通路径下部的入口(811)，辅助流通路径与流体流通路径平行延伸，并且具有流体导入口(822、823、824)和流体流通路径的流体导出口(821)。在流量测定单元(8)安装有底板(8d)，形成从流体导出口(821)到流体流通路径入口(811)的连通路径。
Description
技术领域
本发明属于流体流量检测技术，特别涉及一种用于检测在配管内流动的流体的瞬时流量或累计流量的流量计。
背景技术
流量计用来检测家庭或企业消费的煤油、水、气体等流体的流量。该流量计中使用了容易廉价化的热式(特别是旁热型)流量传感器。
旁热型流量传感器使用以下形式的产品，把利用薄膜技术在基片上通过绝缘层来层叠薄膜发热体和薄膜温敏体而构成的传感器芯片，可导热地配置在配管(包括和外部配管连通地设在流量计内部的流体流通路径)与流体之间。通过给发热体通电来加热温敏体，使该温敏体的电气特性例如电阻值变化。该电阻值的变化(基于温敏体的温度上升)根据流过配管内的流体的流量(流速)而变化。这是由于发热体的发热量中的一部分传递到流体中，扩散到该流体中的热量根据流体的流量(流速)而变化，根据该变化，供给温敏体的热量发生变化，从而该温敏体的电阻值发生变化。该温敏体的电阻值的变化因流体温度而异，所以，在测定上述温敏体的电阻值变化的电路中安装温度补偿用温敏元件，尽可能减小因流体温度造成的流量测定值的变化。
关于使用这种薄膜元件的旁热型流量传感器，例如，在特开平11-118566号公报中有所记载。该流量传感器使用的电路，包括获得与流体流量相对应的电输出的电桥电路。
上述的流量计，使传感器芯片和流体进行热交换用的散热片突出到流体流通路径内，在流量传感器的周边部位，配置着含有流量运算用的电路基板的电路单元、显示单元、通信线路连接单元等，含有这些单元的流量计的功能单元整体被装入机壳内。
以往的流量计，机壳内的流体流通路径大多不是单纯的直线状，而是弯曲形状。这是为了插放安装用于清除流通路径上的流体内的异物的过滤器，或通过缓和流入的流体的急剧温度变化的影响，形成使流量传感器的温度变化比较平缓的流通路径等。另一方面，机壳内的温度容易受外部气温和直射日光等的影响。所以，因包括流通流体的机壳内部的温度分布部位造成的不均一现象显著，具有容易降低流量检测精度的问题。
发明内容
本发明的目的是，提供一种热式流量计，减少因包括流通流体的机壳内部的温度分布部位造成的不均一，基本不降低流量检测精度。
根据本发明，为了达到上述目的，提供一种流量计，其特征在于，
在机壳内形成流体滞留单元，该流体滞留单元与形成于上述机壳的流体入口管连通，
在上述流体滞留单元内配置流量测定单元，在该流量测定单元形成流体流通路径，上述流体流通路径的出口与形成于上述机壳的流体出口管连通，在上述流量测定单元配置有热式流量传感器，该传感器具有向上述流体流通路径突出的散热片，
在上述流量测定单元形成有辅助流通路径，把上述流体滞留单元内的流体引导到上述流体流通路径的入口方，该辅助流通路径具有多个流体导入口，和与该流体导入口连通，并且位于比该流体导入口更接近上述流体流通路径入口的位置的流体导出口。
本发明的一个实施方式中，上述辅助流通路径的多个流体导入口中的一个由一方的端部开口构成，其他由侧部开口构成，上述流体导出口由另一方端部开口构成。本发明的一个实施方式中，上述流体流通路径在竖直方向延伸，上述辅助流通路径和上述流体流通路径平行延伸，上述流体流通路径入口位于上述流体流通路径的下端部。
本发明的一个实施方式中，上述流体滞留单元的形成状态是，使形成于上述机壳的主体部件的滞留单元用凹部适合中盖部件，上述流量测定单元被设置在上述中盖部件上。
附图说明
图1是表示本发明的流量计的整体构成模式的分解透视图。
图2是流量测定单元的剖视图。
图3是流量测定单元的侧视图。
图4是表示流量传感器的安装部分的图。
图5是流量传感器的剖视图。
图6是说明本发明的流量计的流体流通的分解透视图。
图7是表示本发明的流量计的电路部分的概略构成的方框图。
图8A是示本发明的流量计的流体滞留单元内的流速分布及温度分布的测定范围的图。
图8B是示现有流量计的流体滞留单元内的流速分布及温度分布的测定范围的图。
图9是表示流体滞留单元内的流速分布的曲线图。
图10是表示流体滞留单元内的流速分布的曲线图。
图11是表示流体滞留单元内的温度分布的曲线图。
图12是表示流体滞留单元内的温度分布的曲线图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式。
图1是表示本发明的流量计的一实施方式的局部构成的分解透视图。流量计的机壳主体部件2是由铝和锌等压铸件制成，铝和锌等压铸外盖部件(未图示)通过固定螺钉在特定方向(箭头A的方向)上与该机壳主体部件2相配合。在机壳主体部件2的后面上部的一侧形成流体出口管22，在另一侧形成流体入口管(未图示)。
在机壳主体部件2的上半部形成滞留单元用凹部23。为了封盖滞留单元用凹部23，使铝和锌等压铸中盖部件6的外周面通过螺钉沿箭头A方向配合到滞留单元用凹部内壁26的端面。此时，夹放橡胶密封件(密封软木橡胶等)以防止流体从该配合部位泄漏。这样，在机壳主体部件2和中盖部件6之间形成流体暂时滞留及流通用流体滞留单元。在机壳主体部件2形成开口，与流体入口管连通、并且利用滞留单元用凹部23实现开口，并设有连接开口22a，与流体出口管22连通、并且利用滞留单元用凹部23实现开口。
在中盖部件6设有配置在流体滞留单元内的流量测定单元8。图2表示流量测定单元8的剖视图，图3表示其侧视图。在流量测定单元8形成沿上下方向(竖直方向)延伸的流体流通路径81。流体流通路径81的入口811位于流量测定单元8的下部。在位于流量测定单元8的上部的出口812安装着向箭头A方向突出的突出部件8a，把中盖部件6配合到机壳主体部件2时，从而使突出部件8a通过接头部件27，与机壳主体部件2侧的连接开口22a相连接，由此，使流量测定单元8的流体流通路径出口812和流体出口管22连通。
向形成于流量测定单元8的箭头A方向的传感器安装孔8b、8c内分别插入热式流量传感器(带流体温度检测传感器)10，该散热器具有用作热交换的导热部件的散热片(图1中仅表示了一个热式流量传感器)。图4表示流量传感器10的安装部分，图5表示流量传感器10的剖视图。夹着O型密封圈插入传感器安装孔8b的流量传感器10突出固定在流体流通路径81上。使夹着O型密封圈插入传感器安装孔8c的流量传感器10突出到流体滞留空间。
流量传感器10包括流量传感器单元101和流体温度检测传感器单元102。如图5所示，流量传感器单元101是通过导热性良好的接合材料AD来接合散热片FP和流量检测单元FS，利用焊丝BW连接流量检测单元FS的电极焊盘和外部电极端子ET。流体温度检测传感器单元102可以用流体温度检测单元及与其对应的外部电极端子ET，来取代流量传感器单元101的流量检测单元FS。这些流量检测单元和流体温度检测单元，可以使用上述特开平11-118566号公报记载的产品。流量传感器单元101和流体温度检测传感器单元102通过共同的模压树脂MR被封装成一体。
如图2所示，在流量测定单元8设有金属网护罩MM，用于覆盖插入在传感器安装孔8c中的流量传感器10的散热片EP。该金属网护罩MM的作用是，使流量传感器10的散热片FP可以接受基于自然对流的流体流通的影响，但不接受流体供给涉及的流体流通的影响。该流量传感器构成参照流量检测电路，用于检测被测定流体相对基准流体的热性质之差，该基准流体在作成把从测定流量检测电路获得的输出值换算成流量值时使用的测量线时使用，该测定流量检测电路包括插入到传感器安装孔8b的流量传感器10。
如图1所示，在滞留单元用凹部23形成有流体流通路径规定部件9。该流体流通路径规定部件9规定了在流体滞留单元内从开口流入的流体的流通路径，通过形成在流通路径规定部件和中盖部件6之间的竖直方向上的细长开口，把流体均一地导入配置有流量测定单元8的区域。
虽然未图示，但在中盖部件6的前面侧安装有模拟电路基板，该基板与流量传感器10的外部电极端子ET电连接着。另外，虽然未图示，但在上述外盖部件上安装着和模拟电路基板一起构成流量检测电路的数字电路基板、构成电源电路单元的变压器、以及对应于流量计的输入输出端子单元等电路部件。特别是，变压器及输入输出端子单元配置在形成于机壳主体部件2下半部的电路部件用凹部24内。
如图1～图3所示，流量测定单元8的流体流通路径81沿上下方向(竖直方向)延伸。在流量测定单元8形成和流体流通路径81平行的辅助流通路径82。辅助流通路径82的下端开口形成流体导出口821，其上端开口形成第1流体导入口822，处于高度互不相同位置的两个侧部开口分别形成第2及第3流体导入口823、824。
辅助流通路径82的作用是，根据在测定流量时从入口811到流体流通路径81内的流体吸引力，把流体滞留单元内的流体从流体导入口822、823、824导入，从流体导出口821导出，经过包括底板8d而构成的连通路径引导到流体流通路径入口811。流体导入口822、823、824的内径互不相同，并被设定得距流体导出口821的距离越近而越小。这样，可以对从不同高度导入辅助流通路径82内的流体流量进行平均。
图6是说明本实施方式的流体流通的分解透视图。图6中，用箭头表示流体流通方向。从未图示的流体供给源通过配管供给的流体，从流体入口管通过开口21a供给流体滞留单元内部。所供给的流体首先越过流通路径规定部件9到达配置有流量测定单元8的区域。然后，流体通过辅助流通路径82被吸引到流体流通路径81内，通过流体流通路径出口812及连接接口22a从流体出口管22被排出，并供给未图示的需要流体的机器。以后，需要流体的机器侧需要用流体时，流体经过流量计的滞留单元内的辅助流通路径82和流体流通路径81，从流体供给源被提供给需要流体的机器。
在本实施方式中，在距开口21a的距离大于开口22a的位置处配置有辅助流通路径82，该辅助流通路径82在流体滞留单元内邻接右侧内壁26，流体滞留单元内的流体形成在上下位置被平均化、流向右侧内壁26的水平方向的流路。因此，包括流量测定单元8，流体滞留单元内的温度分布被充分平均，提高了流量测定精度。
流体流通管81内的流体流量，可以使用包括流量传感器单元101和流体温度检测单元102的图7所示测定流量检测电路进行测定。图7中，流量传感器单元101中的加热器和温敏电阻体Tw形成通过绝缘膜被层叠而成的流量检测单元，加热器发热的一部分通过上述散热片FP传递给在流体流通路径81内流通的流体。接受与该流体热的相互作用影响后通过温敏电阻体Tw实现温度检测。由温敏电阻体Tw和流体温度检测传感器单元102的流体温度检测单元的温敏电阻体To以及两个电阻形成桥电路，该桥电路的输出通过放大电路被放大，通过比较器进行和规定值的比较，该比较器的输出被输入给加热器控制单元。加热器控制单元根据输入信号，通过缓冲器控制流量传感器单元101的加热器的发热。该控制的作用是，使流量传感器单元101的温敏电阻体Tw维持规定的温敏状态，即，使输入给加热器控制单元的信号保持为规定值。该控制状态对应瞬时流量，把该数据输入给流量换算电路。
参照流量检测电路除包括与流量传感器单元101和流体温度检测单元102相同的流量传感器单元111和流体温度检测单元112外，还具有和测定流量检测电路相同的构成，进行相同的流量检测。这样得到的参照流量根据被测定流体的动态粘度而变化，所以根据参照流量检测电路的输出，可以对由测定流量检测电路所测定的流量进行修正。
从包括未图示的温度传感器的温度传感器电路12，向流量换算电路输入表示模拟电路单元温度的信号。根据从测定流量检测电路获得的测定流量数据、从参照流量检测电路获得的参照流量数据和从温度传感器电路12获得的模拟电路单元的温度数据，在流量换算电路进行与模拟电路单元温度相适应的修正以及与参照流量相适应的修正等运算，并换算成使用了测量线的流量值。
包括上述的加热器控制单元及流量换算电路的CPU，连接显示单元、通信电路、EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)及基准时钟。所获得的流量值显示在显示单元，输出给通信电路，即可和外部进行通信。
下面，参照图8A及图9～图12，表示出本发明的流量计的流量10l/h时的流体滞留单元内的流速分布及温度分布的一个示例。为了比较，参照图8B及图9～图12，表示出现有流量计的流量10l/h时的流体滞留单元内的流速分布及温度分布的一个示例。
图8A及图B表示流体滞留单元内的测定范围。图8A表示本发明的产品，图8B表示现有产品。本发明产品是上述图1～图7说明的实施方式，现有产品不具有本发明产品的辅助流通路径82及底板8d，并且，流体流通路径入口811直接开口于滞留单元。滞留单元用凹部23的深度，即流体滞留单元的宽度(图8A及图8B的Z方向尺寸)是18mm，各测定范围[1]～[3]位于距滞留单元用凹部23的底面沿Z方向9mm的位置。
图9表示测定范围[1]～[3]的流速分布，图10表示测定范围[3]的流速分布。本发明产品在各测定范围的广范围内，流速偏差比现有产品小，而且全测定范围内的流速均一性高于现有产品。
图11表示测定范围[1]～[2]的温度分布，图12表示测定范围[3]的温度分布。本发明产品在各测定范围的广范围内，流速偏差比现有产品小，而且全测定范围内的温度均一性高于现有产品。
发明效果
如上所述，根据本发明的流量计，配置有辅助流通路径，在流体滞留单元内产生流体被平均化的流路，这样，包括流量测定单元，流体滞留单元内的温度分布被充分均一化，提高了流量测定精度。
Claims (4)
1.一种热式流量计，其特征在于，
在机壳内形成流体滞留单元，该流体滞留单元与形成于上述机壳的流体入口管连通，
在上述流体滞留单元内配置流量测定单元，在该流量测定单元形成流体流通路径，上述流体流通路径的出口与形成于上述机壳的流体出口管连通，在上述流量测定单元配置有热式流量传感器，该传感器具有向上述流体流通路径突出的散热片，
在上述流量测定单元形成有辅助流通路径，把上述流体滞留单元内的流体引导到上述流体流通路径的入口方，该辅助流通路径具有多个流体导入口，和与该流体导入口连通，并且位于比该流体导入口更接近上述流体流通路径入口的位置的流体导出口。
2.根据权利要求1所述的流量计，其特征在于，上述辅助流通路径的多个流体导入口中的一个由一方的端部开口构成，其他由侧部开口构成，上述流体导出口由另一方端部开口构成。
3.根据权利要求1所述的流量计，其特征在于，上述流体流通路径在竖直方向延伸，上述辅助流通路径和上述流体流通路径平行延伸，上述流体流通路径入口位于上述流体流通路径的下端部。
4.根据权利要求1所述的流量计，其特征在于，上述流体滞留单元的形成状态是，使形成于上述机壳的主体部件的滞留单元用凹部适合中盖部件，上述流量测定单元被设置在上述中盖部件上。
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