TWI636238B - 直管式氣體流量計 - Google Patents

Abstract

一種直管式氣體流量計，包括流量計主體、提供於前述流量計主體中並具有筆直形狀之氣體流徑、流速感測器及關斷閥。前述關斷閥具有球形構件，前述球形構件具有通孔。當允許前述氣體流動時，前述球形構件之前述通孔之軸係引導至與前述氣體流徑之延伸方向相同的方向上，以使前述氣體流動穿過前述通孔，且當不允許前述氣體流動時，前述球形構件之前述通孔之前述軸係引導至不同於前述氣體流徑之前述延伸方向的方向上以關斷氣流。

Description

直管式氣體流量計 【相關申請案之交互參照】

本申請案係基於2016年3月25日申請的日本專利申請案(第2016-061175號)，該日本專利申請案之內容係以引用方式併入本文中。

本發明係關於一種直管式氣體流量計。

在膜式氣體流量計(diaphragm gas meter)中，習知在該流量計之上部部分設置氣體流入埠及氣體流出埠，且形成管路結構使得也可以在每一家庭或類似環境中的氣體流入埠及氣體流出埠與外部部件連接。最近，已提出一種超音波氣體流量計，其中與膜式氣體流量計比較，壓力損失較低且流率(flow rate)量測之準確度較高。超音波氣體流量計藉由使用超音波量測流率，且要求其與現有管路結構相容。因此，在超音波氣體流量計中，氣體流入埠及氣體流出埠係與膜式氣體流量計同樣地設置在流量計之上部部分中，且在流量計內部形成U形的流徑(例如， 參見JP-A-2006-292377)。

此處，壓力損失係根據氣體管路之長度而發生。因此，在高層公寓建築物或類似物之上層樓面中，幾乎不應用發生大的壓力損失之膜式氣體流量計，或必須採用用於減少壓力損失之手段，諸如管尺寸之增大。在這些情況下，在其中氣體流量計設置在高層公寓建築物或類似物中之情況下，常常使用諸如在JP-A-2006-292377中揭示的超音波氣體流量計。

然而，在JP-A-2006-292377中揭示的超音波氣體流量計中，U形的流徑係形成在內部，且因此在U形的彎曲部分中發生大的壓力損失。因此，超音波氣體流量計仍有用於進一步改良壓力損失之空間。

為解決前述問題，本申請案之申請人已提出一種直管式氣體流量計，其中以實質上線性方式提供內部流徑。然而，在此種直管式超音波氣體流量計中，當使用具有橡膠閥元件之電磁閥或電動閥時，必須在流量計內部形成彎曲部分，以使得橡膠閥元件能夠閉合流徑，從而使得此結構引起壓力損失增加。

例如，壓力損失不僅在高層公寓建築物或類似物中是小的，而且在普通房屋或類似物中也是小的。不僅在用於 高層公寓建築物及類似物的氣體流量計中，而且在用於獨戶住宅、低層公寓房及類似物中的超音波氣體流量計中都共同存在上述問題。上文描述不應視為承認直管式氣體流量計已眾所周知。

已進行本發明來解決先前技術之問題。本發明之目標係提供一種直管式氣體流量計，其中壓力損失可進一步減少。

為達成上述目標，提供一種直管式氣體流量計，包含：流量計主體；氣體流徑，該氣體流徑提供於該流量計主體中且具有筆直形狀；氣體流入埠，該氣體流入埠提供在該流量計主體處且經配置以使氣體經由該氣體流入埠流入該氣體流徑中；氣體流出埠，該氣體流出埠提供在該流量計主體處且經配置以使氣體經由該氣體流出埠自該氣體流徑流出；流速感測器，該流速感測器經配置以量測流過該氣體流徑的該氣體之流率；顯示器區段，該顯示器區段經配置以顯示該氣體之流率之積分值，該積分值係基於藉由該流速感測器量測的該氣體之量測值；及關斷閥，該關斷閥提供於該氣體流徑中且經配置以使該氣體流徑閉合；其中該氣體流徑自該氣體流入埠延伸至該氣體流出埠；其中該關斷閥具有球形構件，該球形構件具有通孔；且其中當允許該氣體流動時，該球形構件之該通孔之軸係 引導至與該氣體流徑之延伸方向相同的方向上，以使該氣體流動穿過該通孔，且當不允許該氣體流動時，該球形構件之該通孔之該軸係引導至不同於該氣體流徑之該延伸方向的方向上以關斷氣流。

根據前述配置，該關斷閥具有球形構件，在該球形構件中形成通孔，且當允許該氣體流動時，該通孔係引導至與該氣體流徑之該方向相同的方向上，且當不允許該氣體流動時，該通孔係引導至不同於該氣體流徑之該方向的方向上以關斷氣流。因此，不同於其中流徑係藉由電動閥、電磁閥或類似物之橡膠閥元件閉合的配置，不必形成彎曲部分並且壓力損失得以抑制。因此，有可能提供一種直管式氣體流量計，其中壓力損失可得以進一步減少。

例如，該氣體流徑係連續地延伸，其在垂直於該氣體流徑之該延伸方向的平面中具有為該氣體流入埠及該氣體流出埠中每一者之橫截面積的兩倍或更小的橫截面積。

根據前述配置，該氣體流徑係以在垂直於該氣體流徑之該方向的平面中具有為每一個該氣體流入埠及該氣體流出埠之該橫截面積的兩倍或更小的橫截面積來連續地配置。因此，該氣體流徑較少膨脹或收縮，且壓力之收縮及膨脹損失得以抑制。因此，有可能提供一種直管式氣體流量計，其中壓力損失可得以更進一步減少。

例如，該氣體流徑在自該氣體流入埠延伸至該氣體流出埠的區域上的橫截面積實質上均勻。

根據前述配置，該氣體流徑在自該氣體流入埠延伸該氣體流出埠的區域中為實質上均勻的，且因此有可能提供一種直管式氣體流量計，其中壓力之收縮及膨脹損失可得以進一步抑制。

根據本發明，有可能提供一種直管式氣體流量計，其中壓力損失可得以進一步減少。

1‧‧‧直管式氣體流量計

2‧‧‧顯示器面板

3‧‧‧流速感測器

4‧‧‧隔板

5‧‧‧關斷閥

5a‧‧‧球閥

5b‧‧‧密封構件

10‧‧‧流量計主體

10a‧‧‧縱向端部

10b‧‧‧縱向端部

10c‧‧‧前部部分

11‧‧‧氣體流入埠

12‧‧‧氣體流出埠

13‧‧‧氣體流徑

15‧‧‧接頭結構

20‧‧‧上游管

21‧‧‧下游管

100‧‧‧直管式氣體流量計

103‧‧‧流速感測器

105‧‧‧關斷閥

105b‧‧‧閥構件

110d‧‧‧閥座

111‧‧‧氣體流入埠

112‧‧‧氣體流出埠

113‧‧‧氣體流徑

EC1‧‧‧膨脹室

EC2‧‧‧膨脹室

F‧‧‧彎曲部分

H‧‧‧通孔

L‧‧‧距離

O‧‧‧中心

ST‧‧‧臺階部分

SL‧‧‧斜坡部分

TD1‧‧‧聲能換能器

TD2‧‧‧聲能換能器

θ‧‧‧角度

圖1為一實施例之直管式氣體流量計之外部透視圖。

圖2為示意地顯示該實施例之直管式氣體流量計之內部配置且例示其中允許使用氣體的狀態之剖面圖。

圖3為示意地顯示該實施例之直管式氣體流量計之內部配置且例示其中不允許使用氣體的狀態之剖面圖。

圖4為示意地顯示比較例之直管式氣體流量計之內部配置的剖面圖。

圖5為示意地顯示該實施例之修改的直管式氣體流量計之內部配置且例示其中允許使用氣體的狀態之剖面圖。

在下文，本發明將結合較佳實施例來描述。本發明不限於下文描述的實施例，且可在不脫離本發明之精神的範圍內充分地改變。雖然在實施例之以下描述中省略了部分配置之說明或描述，但是當然，相對於所省略的技術細節，已知或熟知技術得以在不與以下描述之內容發生偏差的範圍中適當地應用。

圖1為該實施例之直管式氣體流量計之外部透視圖，且圖2及圖3為示意地顯示該實施例之直管式氣體流量計之內部配置的剖面圖。

圖1至圖3中顯示的直管式氣體流量計1包括流量計主體10，該流量計主體10為藉由使用例如金屬材料模製而形成的外殼，該金屬材料諸如鋁或鋁合金。流量計主體10具有實質上正方形柱狀外部形狀，且成形為在正方柱之高度方向上伸長的筆直管式形狀。雖然在圖1所顯示的實例中，流量計主體10經設置來使得其縱向方向與垂直方向重合，但縱向方向不限於此，且流量計主體可經設置來使得縱向方向與水平方向重合。

流量計主體10在一個縱向端部10a中包括氣體經由其引入的氣體流入埠11，且在另一縱向端部10b中包括氣體經由其排放的氣體流出埠12。氣體流入埠11係經由上游管20連接至氣體供應源，且氣體流出埠12係經由下游管21連接至氣體供應目的地。在氣體流入埠11與上游管20之間的連接及氣體流出埠12與下游管21之間的連接中之每一者中，使用接頭結構15，其中可藉由單觸摸操作(亦即，簡單地藉由推入操作)取消耦接。

在流量計主體10中形成自氣體流入埠11至氣體流出埠12延伸的單一氣體流徑13。在實施例中，氣體流徑13被成形為筆直形狀，其以實質上線性方式自氣體流入埠11伸長至氣體流出埠12。

該實施例之直管式氣體流量計1進一步包括顯示器面板(顯示器區段)2、流速感測器3、複數個隔板4、關斷閥5及類似物。

顯示器面板2藉由LCD或類似物配置，且設置於流量計主體10之前部部分10c上。顯示器面板2藉由微型電腦(未圖示)控制以使得顯示藉由微型電腦處理的資訊。將顯示在顯示器面板2上的典型資訊為氣體流率之積分值(積分流率)，其基於藉由將在下文描述的流速感測 器3量測的量測值。

流速感測器3具有兩個(聲能)換能器TD1、TD2，該等(聲能)換能器在氣體流徑13中彼此分離距離L，且彼此對置以使得相對於氣流方向Y(與氣體流徑之方向相同)形成角度θ。微型電腦驅動換能器TD1、TD2之一，且引起一個換能器間歇地傳輸超音波訊號至氣體流徑13中。換能器TD1、TD2之另一者接收超音波訊號。微型電腦引起分別地處於氣流方向Y中的上游側及下游側上的兩個換能器執行上述操作，且基於傳輸及接收操作之超音波訊號之傳播時間差異來計算流率。

複數個隔板4設置在氣體流徑13之部分中，其中超音波訊號藉由換能器TD1、TD2傳輸並接收。複數個隔板4防止在氣體流入流量計中時產生漩渦及類似情況，且有助於流率之正確測量。在圖2及圖3中，隔板4及超音波訊號之傳輸及接收方向係例示為使得其互相相交。然而，實際上，其為並聯關係，且隔板4經設置以使得干擾超音波訊號之傳輸及接收。

關斷閥5在氣體流徑13中設置在流速感測器3之上游，且當閥閉合時，氣體流徑13被關斷。在實施例中，特地而言，關斷閥5為球閥5a，其中形成通過球形構件之中心O的通孔H。當允許使用氣體時，通孔H係引導 至與氣體流徑之方向(亦即，氣流方向Y)相同的方向上，以使氣體能夠流動(參見圖2)，且當不允許使用氣體時，通孔H係引導至不同於氣體流徑之方向的方向上，以關斷氣流(參見圖3)。密封構件5b係設置在圖2及圖3中顯示的球閥5a與流量計主體10之間，以防止氣體經由球閥5a與流量計主體10之間的間隙洩漏。

此外，在實施例中，氣體流徑13係以在垂直於氣體流徑之方向的平面中具有為每一個氣體流入埠11及氣體流出埠12之橫截面積的兩倍或更小的橫截面積來連續地配置。較佳地，在實施例中，氣體流徑13在自氣體流入埠11延伸至氣體流出埠12的區域上的橫截面積實質上均勻(約±10%)。

在描述實施例之直管式氣體流量計1中的壓力損失之前，將描述比較例之直管式氣體流量計中之壓力損失。圖4為示意地顯示比較例之直管式氣體流量計之內部配置的剖面圖。

如圖4所示，比較例之直管式氣體流量計100包括如關斷閥105之電磁閥(替代地，可使用電動閥)。電磁閥具有藉由諸如橡膠之彈性材料配置的閥構件105b，且經結構化以使得當將閥構件105b壓靠於外殼110之側面上的閥座110d時，氣體流徑113關斷。因為電磁閥如上文 所述具有藉由橡膠或類似物配置的閥構件105b，那麼閥座110d必須形成在外殼110之側面上。閥座110d之形成引起在氣體流徑113中形成彎曲部分F。

此外，在比較例之直管式氣體流量計100中，膨脹室EC1、EC2形成在氣體流徑113中，且分別處於上游(在關斷閥105與設置有流速感測器103之位置之間)及該位置下游(在該位置與氣體流出埠112之間)。膨脹室EC1、EC2尤其在JP-A-2006-292377中揭示的具有U形的氣體流徑之超音波氣體流量計中為必需的，且具有以下效果：抑制氣流速度，阻止形成紊流，且氣體順暢地流過設置有流速感測器103之位置。

在比較例之直管式氣體流量計100中，由於上述配置，氣體首先自氣體流入埠111流入內部，且隨後到達彎曲部分F。相對於流入氣體，在彎曲部分F中產生漩渦且壓力損失發生。隨後，已通過彎曲部分F之氣體到達上游膨脹室EC1，且自膨脹室EC1流入設置有流速感測器103之位置。在此時，歸因於氣流之膨脹的壓力之膨脹損失發生，且歸因於氣流之收縮的壓力之收縮損失發生。隨後，已通過其中設置有流速感測器103之位置且到達下游膨脹室EC2的氣體自氣體流出埠112排放。亦在此時，類似地，收縮及膨脹損失發生。

接著，將描述實施例之直管式氣體流量計1中的氣流。如圖2所示，在實施例之直管式氣體流量計1中，使用球閥5a，在該球閥5a中形成通過球形構件之中心O的通孔H，且當允許使用氣體時，通孔H係引導至與氣體流徑之方向相同的方向上以使氣體能夠流動。因此，未必形成諸如圖4所示的彎曲部分F，且可防止歸因於彎曲部分F之壓力損失發生。

此外，在直管式氣體流量計1中，氣體流徑13係以為每一個氣體流入埠11及氣體流出埠12之橫截面積的兩倍或更小的橫截面積來連續地配置。因此，歸因於圖4所示的膨脹室EC1、EC2的壓力之收縮及膨脹損失幾乎不發生，且壓力損失得以抑制。特地而言，在實施例中，氣體流徑13在自氣體流入埠11延伸至氣體流出埠12之區域上的橫截面積實質上均勻，且因此壓力之收縮及膨脹損失得以進一步抑制。

根據如上文所述的實施例之直管式氣體流量計1，關斷閥5為其中通孔H形成在球形構件中之球閥5a。當允許使用氣體時，通孔H係引導至與氣體流徑之方向相同的方向上，且當不允許使用氣體時，通孔H係引導至不同於氣體流徑之方向的方向上以關斷氣流。因此，不同於其中流徑係藉由電動閥、電磁閥或類似物之橡膠閥元件閉合的配置，不必形成彎曲部分F，並且壓力損失得以抑 制。因此，有可能提供一種直管式氣體流量計1，其中壓力損失可得以進一步減少。

此外，氣體流徑13係以在垂直於氣體流徑之方向的平面中具有為每一個氣體流入埠11及氣體流出埠12之橫截面積的兩倍或更小的橫截面積來連續地配置。因此，氣體流徑13較少膨脹或收縮，且壓力之收縮及膨脹損失得以抑制。因此，有可能提供一種直管式氣體流量計，其中壓力損失可得以更進一步減少。

此外，氣體流徑13在自氣體流入埠11延伸至氣體流出埠12之區域上的橫截面積實質上均勻，且因此有可能提供一種直管式氣體流量計，其中壓力之收縮及膨脹損失得以進一步抑制。

雖然本發明已結合實施例描述，但本發明不限於該實施例。可在不脫離本發明之精神的情況下做出各種改變，且可在可能範圍中適當地進行與其他技術的組合。

例如，在實施例中，較佳如圖2所示，氣體流徑13不具有臺階部分ST，其中氣體流徑13以階梯狀方式加寬或縮窄。甚至在其中氣體流徑13加寬或縮窄的狀況中，亦即，氣體流徑較佳地包括在氣流方向Y中傾斜的斜坡部分SL。使用此配置係因為存在以下趨向：當氣體擊打 階梯部分ST之壁表面時，產生漩渦且壓力損失增加。

在實施例中，氣體流徑13包括兩個(聲能)換能器TD1、TD2，該等(聲能)換能器相對於氣流方向Y形成角度θ，藉由距離L彼此分離，且分別地位於氣體流徑13之彼此對置的側面上。亦即，實施例之直管式氣體流量計1包括所謂Z路徑類型之流速感測器3，其中線性地形成超音波訊號之傳播路徑。然而，流速感測器3不限於此。

圖5為示意地顯示該實施例之修改的直管式氣體流量計1之內部配置，且例示其中允許使用氣體的狀態之剖面圖。如圖5所示，修改之直管式氣體流量計1包括所謂V路徑類型之流速感測器3，其中超音波訊號一次性反射，且因此訊號之傳播路徑具有類V形狀。將詳細地描述修改。流速感測器3具有其中兩個(聲能)換能器TD1、TD2設置於氣體流徑13之同一側上的配置，且自(聲能)換能器TD1、TD2之一者傳輸的超音波訊號由氣體流徑13之另一側反射，且隨後由(聲能)換能器TD1、TD2之另一者接收。兩個(聲能)換能器TD1、TD2經置放以使得超音波訊號之入射角及反射角總和等於角度θ，且換能器經置放以使得彼此分離距離L。甚至修改之流速感測器3亦獲得上述效應。因此，在實施例之直管式氣體流量計1中，流速感測器3不限於Z路徑類型之感測器，且為V路徑類型。若可能，則流速感測器可為另一類型之感測器而非V路徑類型，諸 如其中進行兩次或兩次以上反射的類型。

Claims (4)

1. 一種直管式氣體流量計，包含：流量計主體；氣體流徑，前述氣體流徑提供於前述流量計主體中且具有筆直形狀；氣體流入埠，前述氣體流入埠提供在前述流量計主體處且經配置以使氣體經由前述氣體流入埠流入前述氣體流徑中；氣體流出埠，前述氣體流出埠提供在前述流量計主體處且經配置以使氣體經由前述氣體流出埠自前述氣體流徑流出；流速感測器，前述流速感測器經配置以量測流過前述氣體流徑的前述氣體之流率；顯示器區段，前述顯示器區段經配置以顯示前述氣體之流率之積分值，前述積分值係基於藉由前述流速感測器量測的前述氣體之量測值；及關斷閥，前述關斷閥提供於前述氣體流徑中且經配置以使前述氣體流徑閉合；前述氣體流徑自前述氣體流入埠延伸至前述氣體流出埠；前述關斷閥具有球形構件，前述球形構件具有通孔；當允許前述氣體流動時，前述球形構件之前述通孔之軸係引導至與前述氣體流徑之延伸方向相同的方向上，以使前述氣體流動穿過前述通孔，且當不允許前述氣體流動時，前述球形構件之前述通孔之前述軸係引導至不同於前述氣體流徑之前述延伸方向的方向上以關斷氣流。
2. 如請求項1所記載之直管式氣體流量計，其中前述氣體流徑係連續地延伸，其在垂直於前述氣體流徑之前述延伸方向的平面中具有為前述氣體流入埠及前述氣體流出埠中每一者之橫截面積的兩倍或更小的橫截面積。
3. 如請求項2所記載之直管式氣體流量計，其中前述氣體流徑在自前述氣體流入埠延伸至前述氣體流出埠的區域上的橫截面積實質上均勻。
4. 如請求項1所記載之直管式氣體流量計，其中在自前述氣體流入埠至前述氣體流出埠的前述氣體流徑之橫截面積加寬或縮窄的情形下，僅藉由相對於氣體流動方向而傾斜的傾斜部使前述橫截面積變化。