CN110691960A - 流量测量单元以及使用了该流量测量单元的气量计 - Google Patents

Abstract

利用流量测量部(11)和截止阀(14)来构成流量测量单元(10)，所述流量测量部(11)具有包括被测量流体的导入部(12a)和导出部(12b)在内的直管状的测量流路(12)，所述截止阀(14)具有形成于导入部(12a)的阀座(17)和用于抵接于阀座(17)的阀芯(15)。通过将具有所述那样的结构的流量测量单元(10)用于气量计，从而无论气量计的形状如何，都能够进行稳定的流量测量，并且通过使流量测量部(11)与截止阀(14)一体化，从而能够简化气量计的构造，并且能够实现小型化。

Description

流量测量单元以及使用了该流量测量单元的气量计

技术领域

本发明涉及用于对气体等流体的流量进行测量的流量测量单元以及组装有该流量测量单元的气量计。

背景技术

针对气量计等流量计而言，使用超声波、流量传感器的所谓电子化测量计得到了实际应用，作为应用，提出了能够单独地对流量进行测量的流量测量单元以及使用了该流量测量单元的气量计。

另外，气量计内置有用于监测气体的流量并在有异常的情况下切断气体的截止阀来作为保护功能构件。

图13图示了上述那样的气量计，在具有入口401和出口402的气量计400内收纳有流量测量单元403。在入口401连接有截止阀405，自入口401进入的气体经由截止阀405内的通路而向气量计400的主体内扩散。扩散到气量计400的主体内的被测量流体即气体自流量测量单元403的导入部403a流入，自与出口管404相连接的导出部403b流出(例如参照专利文献1)。

另外，作为另一形态，也提出了像图14所示那样的气量计500。将气量计500设为截止阀502和流量测量单元503从外部安装于直管状的管501的中途的结构(例如参照专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-18031号公报

专利文献2：日本特开2012-247299号公报

发明内容

然而，在专利文献1记载的气量计的情况下，流量测量单元403与截止阀405是彼此分离开的，因此经由截止阀405扩散到气量计400内的气体会从各个方向流入流量测量单元403，因此，受到气量计400的内部的形状和大小的影响，难以使向流量测量单元403流入的气体的流入状态恒定，需要根据气量计的主体形状使流量测量单元403的形状或流量系数等逐一地最佳化。

另外，在专利文献2记载的气量计的情况下，在管501分别构成有用于安装流量测量单元503的开口部501a以及用于安装截止阀502的开口部501b。因此，存在气量计难以小型化的课题。或者，需要针对开口部501a、501b分别确保针对气体泄露而言的气密性，因此存在密封结构较为复杂的课题。

本发明提供一种流量测量单元，该流量测量单元具有截止功能，并且无论所内置的气量计的形状如何，都能够进行稳定的流量测量，而且能够实现气量计的小型化。

本发明的流量测量单元包括：流量测量部，其具有包括被测量流体的导入部和导出部在内的直管状的测量流路；以及截止阀，其具有形成于导入部的阀座和用于抵接于阀座的阀芯。

采用该结构，气体的从截止阀到测量流路的流动成为恒定，因此无论气量计的形状如何，都能够进行稳定的流量测量，并且通过使流量测量部与截止阀一体化，从而能够实现气量计的小型化。

另外，本发明的流量测量单元包括：流量测量部，其具有包括被测量流体的导入部和导出部在内的直管状的测量流路；以及截止阀，其形成于导出部。

采用该结构，在截止阀流动的气体的流动成为恒定，因此无论气量计的形状如何，都能够进行稳定的流量测量，并且通过使流量测量部与截止阀一体化，从而能够实现气量计的小型化。

附图说明

图1是本发明的第1实施方式的流量测量单元的侧视图。

图2是本发明的第1实施方式的流量测量单元的剖视图。

图3是使用了本发明的第1实施方式的流量测量单元的气量计的剖视图。

图4是使用了本发明的第1实施方式的流量测量单元的另一气量计的剖视图。

图5是使用了本发明的第1实施方式的流量测量单元的又一气量计的剖视图。

图6是图5的主要部分剖视图。

图7是本发明的第2实施方式的流量测量单元的侧视图。

图8是本发明的第2实施方式的流量测量单元的剖视图。

图9是使用了本发明的第2实施方式的流量测量单元的气量计的剖视图。

图10是使用了本发明的第2实施方式的流量测量单元的另一气量计的剖视图。

图11是使用了本发明的第2实施方式的流量测量单元的又一气量计的剖视图。

图12是图11的主要部分剖视图。

图13是使用以往的流量测量单元的气量计的剖视图。

图14是使用以往的另一流量测量单元的气量计的剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式的流量测量单元以及使用了该流量测量单元的气量计。对相同的构成要素标注相同的附图标记。对已经说明过的构成要素省略再次说明。另外，以下说明的实施方式并不对本发明进行限定。

在本说明书中，气量计与输送流体的配管相连接，用于测量在配管流动的流体的流量。在气量计组装有流量测量单元，流量测量单元对流体的流量进行测量。也就是说，将流量测量单元设为气量计的一个零部件。以下，首先说明流量测量单元的详细的结构，然后对组装有流量测量单元的气量计进行说明。

(第1实施方式)

图1是第1实施方式的流量测量单元的外观侧视图。图2是第1实施方式的流量测量单元的剖视图。

构成流量测量单元10的流量测量部11由测量流路12和流量测量模块13形成，上述测量流路12具有被测量流体即气体的导入部12a和导出部12b，上述流量测量模块13对在测量流路12流动的气体的流量进行测量。

流量测量部11使用利用超声波的测量方法。具体而言，使用设于流量测量模块13的一对超声波收发器13a、13b，对如下的时间进行测量，例如自一个超声波收发器13a向测量流路12内发送的超声波在气体中传播并在相对的测量流路12的内壁12c处进行反射而进一步在气体中传播直到被另一个超声波收发器13b接收为止的时间。然后，根据该时间求出气体的流速，最终求出气体的流量。

在测量流路12的上游侧构成有截止阀14。截止阀14包括阀芯15、阀芯15的驱动装置19、形成于导入部12a的阀座17以及保持驱动装置19的筒状部18。并且，能利用驱动装置19使阀芯15移动而抵接于阀座17，从而切断气体。

驱动装置19包括电动机16和直线运动机构，上述电动机16包括定子16a、转子16b以及旋转轴16c，针对上述直线运动机构而言，使阀芯15的内螺纹15a与设于旋转轴16c的顶端的外螺纹16d螺纹结合从而将旋转轴16c的旋转转换为直线运动，该驱动装置19使阀芯15移动。

在此，可以利用树脂将筒状部18与测量流路12成型为一体，也可以另外利用树脂来成型筒状部18并将其粘接于测量流路12。另外，在筒状部18的内壁18a与驱动装置19的外周之间形成有供气体通过的通路来作为间隙，利用空心的箭头所示的那样的路径将气体向测量流路12导入。在筒状部18的气体的入口形成有开口部18b，驱动装置19自该开口部18b插入筒状部18内，利用未图示的小螺钉等将驱动装置19的凸缘16e固定于筒状部18的固定部18c。

像以上那样采用本实施方式的流量测量单元10，由于具有截止功能，因此，能够仅通过将流量测量单元10组装于气量计从而实现流体的测量和切断的功能。另外，通过使阀芯15位于测量流路12的导入部12a的上游附近，从而在由该阀芯15实现的整流效果的作用下使气体均匀地流入测量流路12，因此能够进行稳定的流量测量。

另外，即使向流量测量单元10流入的气体的流动状态会因气量计内部空间的大小和形状的不同而存在不同，也能在由阀芯15实现的整流效果的作用下缓和对流量测量的影响，能够利用1个流量测量单元10来应对各种各样形状的气量计。

图3示出了将流量测量单元10组装于气量计100的状态下的剖视图，在具有气量计入口101和气量计出口102的气量计主体103的内部内置有流量测量单元10，开口部18b与连结于气量计入口101的连结构件104相连接。在该结构中，被测量流体即气体如以虚线表示的空心箭头所示，自气量计入口101经由连结构件104并经过流量测量单元10而自气量计出口102流出。

像以上那样将本实施方式的流量测量单元10组装于气量计，从而能够容易地实现带截止功能的气量计。

图4示出了组装有本实施方式的流量测量单元10的另一实施例的气量计200。如图4所示，在气量计入口201和气量计出口202呈直线状配置的气量计主体203的内部内置有流量测量单元10，流量测量单元10的导出部12b借助安装构件20直接气密地连接于气量计出口202。

采用由以上的结构形成的气量计200，与图3中记载的气量计100相比，能够实现气量计主体的进一步的小型化。另外，能在直线状配管的中途安装气量计，设置的自由度提高。

图5示出了组装有本实施方式的流量测量单元10的另一实施例的气量计300。如图5所示，在流量测量单元10的开口部18b连接有用于连结气量计入口301的连结构件30。在气量计300的与设有气量计入口301的面相对的面设有气量计出口302。图6是表示将连结构件30和气量计入口301接合于流量测量单元10的状态的图5的主要部分剖视图。如图6所示，利用O型密封圈31将流量测量单元10和连结构件30气密地连接在一起，利用O型密封圈32将连结构件30和气量计入口301气密地连接在一起。

采用由以上的结构形成的气量计300，与图3所示的气量计100相比，能够实现气量计主体的进一步的小型化。另外，能够在直线状配管的中途安装气量计，设置的自由度提高。

(第2实施方式)

图7是第2实施方式的流量测量单元40的外观侧视图。图8是第2实施方式的流量测量单元的剖视图。

构成流量测量单元40的流量测量部41由测量流路42和流量测量模块43形成，上述测量流路42具有被测量流体即气体的导入部42a和导出部42b，上述流量测量模块43对在测量流路42流动的气体的流量进行测量。

流量测量部41使用利用超声波的测量方法。具体而言，使用设于流量测量模块43的一对超声波收发器43a、43b，对如下的时间进行测量，例如自一个超声波收发器43a向测量流路42内发送的超声波在气体中传播并在相对的测量流路42的内壁42c处进行反射而进一步在气体中传播直到被另一个超声波收发器43b接收为止的时间。然后，根据该时间求出气体的流速，最终求出气体的流量。

在测量流路42的下游侧构成有截止阀44。截止阀44包括阀芯45、阀芯45的驱动装置49、形成于开口部48d的阀座47以及与导出部42b相连接的筒状部48。并且，能利用驱动装置49使阀芯45移动而抵接于阀座47，从而切断气体。

驱动装置49包括电动机46和直线运动机构，上述电动机46包括定子46a、转子46b以及旋转轴46c，针对上述直线运动机构而言，使阀芯45的内螺纹45a与设于旋转轴46c的顶端的外螺纹46d螺纹结合从而将旋转轴46c的旋转转换为直线运动，该驱动装置49使阀芯45移动。

在此，在筒状部48的气体的入口形成有开口部48d，驱动装置49自该开口部48d插入筒状部48内，利用未图示的小螺钉等将驱动装置49的凸缘46e固定于筒状部48的固定部48c。

针对筒状部48与流量测量部41的连接而言，使用具有与开口部48d相匹配的形状的导出部42b和未图示的O型密封圈等密封构件来气密地进行连接。另外，在筒状部48的内壁48a与驱动装置49的外周之间形成有供气体通过的通路来作为间隙，经过测量流路42的气体经由该间隙而自开口部48d流出。

像以上那样采用本实施方式的流量测量单元40，由于具有截止功能，因此，能够仅通过将流量测量单元40组装于气量计从而实现流体的测量和切断的功能。

另外，即使向流量测量单元40流入的气体的流动状态会因气量计内部空间的大小和形状的不同而存在不同，也能在由阀芯45实现的整流效果的作用下缓和对流量测量的影响，能够利用1个流量测量单元40来应对各种各样形状的气量计。

图9示出了将流量测量单元40组装于气量计110的状态下的剖视图，在具有气量计入口111和气量计出口112的气量计主体113的内部内置有流量测量单元40，开口部48b与连结于气量计出口112的连结构件114相连接。在该结构中，被测量流体即气体如以实线和虚线表示的空心箭头所示，自气量计入口111经过流量测量单元40并经由连结构件114而自气量计出口112流出。

像以上那样将本实施方式的流量测量单元40组装于气量计，从而能够容易地实现带截止功能的气量计。

图10示出了组装有本实施方式的流量测量单元40的另一实施例的气量计210。如图10所示，在气量计入口211和气量计出口212呈直线状配置的气量计主体213的内部内置有流量测量单元40，流量测量单元40的开口部48d直接气密地连接于气量计出口212。图11是表示使气量计出口212与流量测量单元40接合在一起的状态的图10的主要部分剖视图。如图11所示，利用O型密封圈51将流量测量单元40和气量计出口212气密地连接在一起。

采用由以上的结构形成的气量计210，与图9所示的气量计110相比，能够实现气量计主体的进一步的小型化。另外，能在直线状配管的中途安装气量计，设置的自由度提高。

图12示出了组装有本实施方式的流量测量单元40的另一实施例的气量计310，利用连结构件60将流量测量单元40的导入部42a和气量计入口311连接在一起。在气量计310的与设有气量计入口311的面相对的面设有气量计出口312。

采用由以上的结构形成的气量计310，使本实施方式的流量测量单元40直接连接于气量计入口311，从而与图9中记载的气量计110相比能够实现气量计主体的进一步的小型化。另外，能在直线状配管的中途安装气量计，设置的自由度提高。

如以上说明的那样，第1公开的流量测量单元包括：流量测量部，其具有包括被测量流体的导入部和导出部在内的直管状的测量流路；以及截止阀，其具有形成于导入部的阀座和抵接于阀座的阀芯。

采用该结构，无论气量计的形状如何，都能够进行稳定的流量测量，并且，通过使由流体测量部实现的流量测量功能和由截止阀实现的截止功能一体化，从而能够实现气量计的小型化。

第2公开的流量测量单元特别在第1公开的基础上，也可以是，截止阀包括筒状部和驱动装置，上述筒状部自导入部伸出并且具有开口部，上述驱动装置对固定于筒状部的内部的阀芯进行驱动。

第3公开的流量测量单元特别在第2公开的基础上，也可以是，驱动装置是利用电动机和直线运动机构使阀芯移动的结构，上述直线运动机构将电动机的旋转运动转换为直线运动，开口部、电动机的旋转轴、导入部以及导出部呈大致直线状配置。

第4公开的气量计也可以是，包括：主体，其包括被测量流体的气量计入口和气量计出口；以及第1公开～第3公开中任一项所述的流量测量单元，导出部与气量计出口气密地连接。

第5公开的气量计也可以是，包括：主体，在该主体中被测量流体的气量计入口和气量计出口呈大致直线状地配置；以及第1公开～第3公开中任一项所述的流量测量单元，导出部与气量计出口气密地连接。

第6公开的气量计也可以是，包括：主体，在该主体中被测量流体的气量计入口和气量计出口呈大致直线状地配置；以及第1公开～第3公开中任一项所述的流量测量单元，开口部与气量计入口气密地连接。

第7公开的流量测量单元包括：流量测量部，其具有包括被测量流体的导入部和导出部在内的直管状的测量流路；以及截止阀，其形成于导出部。

采用该结构，通过使由流体测量部实现的流量测量功能和由截止阀实现的截止功能一体化，从而能够实现气量计的小型化。

第8公开的流量测量单元特别在第7公开的基础上，也可以是，截止阀包括：筒状部，其一端与导出部相连接并且在另一端具有出口部；阀座，其设于筒状部的出口部；阀芯，其用于与阀座抵接；以及驱动装置，其对固定于筒状部的内部的阀芯进行驱动。

第9公开的流量测量单元特别在第8公开的基础上，也可以是，驱动装置是利用电动机和直线运动机构使阀芯移动的结构，上述直线运动机构将电动机的旋转运动转换为直线运动，出口部、电动机的旋转轴、导入部以及导出部呈大致直线状配置。

第10公开的气量计也可以是，包括：主体，其包括被测量流体的气量计入口和气量计出口；以及第7公开～第9公开中任一项所述的流量测量单元，出口部与气量计出口气密地连接。

第11公开的气量计也可以是，包括：主体，在该主体中被测量流体的气量计入口和气量计出口呈大致直线状地配置；以及第7公开～第9公开中任一项所述的流量测量单元，出口部与气量计出口气密地连接。

第12公开的气量计也可以是，包括：主体，在该主体中被测量流体的气量计入口和气量计出口呈大致直线状地配置；以及第7公开～第9公开中任一项所述的流量测量单元，导入部与气量计入口气密地连接。

产业上的可利用性

采用本发明的测量单元，通过内置截止阀从而能够实现具有截止功能的气量计的小型化。

附图标记说明

10、40、流量测量单元；11、41、流量测量部；12、42、测量流路；12a、42a、导入部；12b、42b、导出部；14、44、截止阀；15、45、阀芯；16、46、电动机；17、47、阀座；18、48、筒状部；18b、48d、开口部；19、49、驱动装置；48b、出口部；100、110、200、210、300、310、气量计；101、111、201、211、301、311、气量计入口；102、112、202、212、302、312、气量计出口。

Claims (12)

1.一种流量测量单元，其中，

所述流量测量单元包括：

流量测量部，其具有包括被测量流体的导入部和导出部在内的直管状的测量流路；以及

截止阀，其具有形成于所述导入部的阀座和用于抵接于所述阀座的阀芯。

2.根据权利要求1所述的流量测量单元，其中，

所述截止阀包括筒状部和驱动装置，所述筒状部自所述导入部伸出并且具有开口部，所述驱动装置对固定于所述筒状部的内部的所述阀芯进行驱动。

3.根据权利要求2所述的流量测量单元，其中，

所述驱动装置是利用电动机和直线运动机构使所述阀芯移动的结构，所述直线运动机构将所述电动机的旋转运动转换为直线运动，

所述开口部、所述电动机的旋转轴、所述导入部以及所述导出部呈大致直线状配置。

4.一种气量计，其中，

所述气量计包括：

主体，其包括被测量流体的气量计入口和气量计出口；以及

权利要求1～3中任一项所述的流量测量单元，

所述导出部与所述气量计出口气密地连接。

5.一种气量计，其中，

所述气量计包括：

主体，在该主体中被测量流体的气量计入口和气量计出口呈大致直线状地配置；以及

权利要求1～3中任一项所述的流量测量单元，

所述导出部与所述气量计出口气密地连接。

6.一种气量计，其中，

所述气量计包括：

主体，在该主体中被测量流体的气量计入口和气量计出口呈大致直线状地配置；以及

权利要求1～3中任一项所述的流量测量单元，

所述开口部与所述气量计入口气密地连接。

7.一种流量测量单元，其中，

所述流量测量单元包括：

流量测量部，其具有包括被测量流体的导入部和导出部在内的直管状的测量流路；以及

截止阀，其形成于所述导出部。

8.根据权利要求7所述的流量测量单元，其中，

所述截止阀包括：筒状部，其一端与所述导出部相连接并且在另一端具有出口部；阀座，其设于所述筒状部的出口部；阀芯，其用于抵接于所述阀座；以及驱动装置，其对固定于所述筒状部的内部的所述阀芯进行驱动。

9.根据权利要求8所述的流量测量单元，其中，

所述驱动装置是利用电动机和直线运动机构使所述阀芯移动的结构，所述直线运动机构将所述电动机的旋转运动转换为直线运动，

所述出口部、所述电动机的旋转轴、所述导入部以及所述导出部呈大致直线状配置。

10.一种气量计，其中，

所述气量计包括：

主体，其包括被测量流体的气量计入口和气量计出口；以及

权利要求7～9中任一项所述的流量测量单元，

所述出口部与所述气量计出口气密地连接。

11.一种气量计，其中，

所述气量计包括：

主体，在该主体中被测量流体的气量计入口和气量计出口呈大致直线状地配置；以及

权利要求7～9中任一项所述的流量测量单元，

所述出口部与所述气量计出口气密地连接。

12.一种气量计，其中，

所述气量计包括：

主体，在该主体中被测量流体的气量计入口和气量计出口呈大致直线状地配置；以及

权利要求7～9中任一项所述的流量测量单元，

所述导入部与所述气量计入口气密地连接。

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