專利名稱：流量計的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于流體流量檢測技術(shù)，特別涉及一種用于檢測在配管內(nèi)流動的流體的瞬時流量或累計流量的流量計。
背景技術(shù)：
流量計用來檢測家庭或企業(yè)消費的煤油、水、氣體等流體的流量。該流量計中使用了容易廉價化的熱式(特別是旁熱型)流量傳感器。
旁熱型流量傳感器使用以下形式的產(chǎn)品，把利用薄膜技術(shù)在基片上通過絕緣層來層疊薄膜發(fā)熱體和薄膜溫敏體而構(gòu)成的傳感器芯片，可導(dǎo)熱地配置在配管(包括和外部配管連通地設(shè)在流量計內(nèi)部的流體流通路徑)與流體之間。通過給發(fā)熱體通電來加熱溫敏體，使該溫敏體的電氣特性例如電阻值變化。該電阻值的變化(基于溫敏體的溫度上升)根據(jù)流過配管內(nèi)的流體的流量(流速)而變化。這是由于發(fā)熱體的發(fā)熱量中的一部分傳遞到流體中，擴散到該流體中的熱量根據(jù)流體的流量(流速)而變化，根據(jù)該變化，供給溫敏體的熱量發(fā)生變化，從而該溫敏體的電阻值發(fā)生變化。該溫敏體的電阻值的變化因流體溫度而異，所以，在測定上述溫敏體的電阻值變化的電路中安裝溫度補償用溫敏元件，盡可能減小因流體溫度造成的流量測定值的變化。
關(guān)于使用這種薄膜元件的旁熱型流量傳感器，例如，在特開平11-118566號公報中有所記載。該流量傳感器使用的電路，包括獲得與流體流量相對應(yīng)的電輸出的電橋電路。
上述的流量計，使傳感器芯片和流體進行熱交換用的散熱片突出到流體流通路徑內(nèi)，在流量傳感器的周邊部位，配置著含有流量運算用的電路基板的電路單元、顯示單元、通信線路連接單元等，含有這些單元的流量計的功能單元整體被裝入機殼內(nèi)。
以往的流量計，機殼內(nèi)的流體流通路徑大多不是單純的直線狀，而是彎曲形狀。這是為了插放安裝用于清除流通路徑上的流體內(nèi)的異物的過濾器，或通過緩和流入的流體的急劇溫度變化的影響，形成使流量傳感器的溫度變化比較平緩的流通路徑等。另一方面，機殼內(nèi)的溫度容易受外部氣溫和直射日光等的影響。所以，因包括流通流體的機殼內(nèi)部的溫度分布部位造成的不均一現(xiàn)象顯著，具有容易降低流量檢測精度的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，提供一種熱式流量計，減少因包括流通流體的機殼內(nèi)部的溫度分布部位造成的不均一，基本不降低流量檢測精度。
根據(jù)本發(fā)明，為了達到上述目的，提供一種流量計，其特征在于，在機殼內(nèi)形成流體滯留單元，該流體滯留單元與形成于上述機殼的流體入口管連通，在上述流體滯留單元內(nèi)配置流量測定單元，在該流量測定單元形成流體流通路徑，上述流體流通路徑的出口與形成于上述機殼的流體出口管連通，在上述流量測定單元配置有熱式流量傳感器，該傳感器具有向上述流體流通路徑突出的散熱片，在上述流量測定單元形成有輔助流通路徑，把上述流體滯留單元內(nèi)的流體引導(dǎo)到上述流體流通路徑的入口方，該輔助流通路徑具有多個流體導(dǎo)入口，和與該流體導(dǎo)入口連通，并且位于比該流體導(dǎo)入口更接近上述流體流體路徑入口的位置的流體導(dǎo)出口。
本發(fā)明的一個實施方式中，上述輔助流通路徑的多個流體導(dǎo)入口中的一個由一方的端部開口構(gòu)成，其他由側(cè)部開口構(gòu)成，上述流體導(dǎo)出口由另一方端部開口構(gòu)成。本發(fā)明的一個實施方式中，上述流體流通路徑在豎直方向延伸，上述輔助流通路徑和上述流體流通路徑平行延伸，上述流體流體路徑入口位于上述流體流通路徑的下端部。
本發(fā)明的一個實施方式中，上述流體滯留單元的形成狀態(tài)是，使形成于上述機殼的主體部件的滯留單元用凹部適合中蓋部件，上述流量測定單元被設(shè)置在上述中蓋部件上。


圖1是表示本發(fā)明的流量計的整體構(gòu)成模式的分解透視圖。
圖2是流量測定單元的剖視圖。
圖3是流量測定單元的側(cè)視圖。
圖4是表示流量傳感器的安裝部分的圖。
圖5是流量傳感器的剖視圖。
圖6是說明本發(fā)明的流量計的流體流通的分解透視圖。
圖7是表示本發(fā)明的流量計的電路部分的概略構(gòu)成的方框圖。
圖8A是示本發(fā)明的流量計的流體滯留單元內(nèi)的流速分布及溫度分布的測定范圍的圖。
圖8B是示現(xiàn)有流量計的流體滯留單元內(nèi)的流速分布及溫度分布的測定范圍的圖。
圖9是表示流體滯留單元內(nèi)的流速分布的曲線圖。
圖10是表示流體滯留單元內(nèi)的流速分布的曲線圖。
圖11是表示流體滯留單元內(nèi)的溫度分布的曲線圖。
圖12是表示流體滯留單元內(nèi)的溫度分布的曲線圖。
具體實施例方式
以下，參照

本發(fā)明的實施方式。
圖1是表示本發(fā)明的流量計的一實施方式的局部構(gòu)成的分解透視圖。流量計的機殼主體部件2是由鋁和鋅等壓鑄件制成，鋁和鋅等壓鑄外蓋部件(未圖示)通過固定螺釘在特定方向(箭頭A的方向)上與該機殼主體部件2相配合。在機殼主體部件2的后面上部的一側(cè)形成流體出口管22，在另一側(cè)形成流體入口管(未圖示)。
在機殼主體部件2的上半部形成滯留單元用凹部23。為了封蓋滯留單元用凹部23，使鋁和鋅等壓鑄中蓋部件6的外周面通過螺釘沿箭頭A方向配合到滯留單元用凹部內(nèi)壁26的端面。此時，夾放橡膠密封件(密封軟木橡膠等)以防止流體從該配合部位泄漏。這樣，在機殼主體部件2和中蓋部件6之間形成流體暫時滯留及流通用流體滯留單元。在機殼主體部件2形成開口，與流體入口管連通、并且利用滯留單元用凹部23實現(xiàn)開口，并設(shè)有連接開口22a，與流體出口管22連通、并且利用滯留單元用凹部23實現(xiàn)開口。
在中蓋部件6設(shè)有配置在流體滯留單元內(nèi)的流量測定單元8。圖2表示流量測定單元8的剖視圖，圖3表示其側(cè)視圖。在流量測定單元8形成沿上下方向(豎直方向)延伸的流體流通路徑81。流體流通路徑81的入口811位于流量測定單元8的下部。在位于流量測定單元8的上部的出812安裝著向箭頭A方向突出的突出部件8a，把中蓋部件6配合到機殼主體部件2時，從而使突出部件8a通過接頭部件27，與機殼主體部件2側(cè)的連接開口22a相連接，由此，使流量測定單元8的流體流通路徑出口812和流體出口管22連通。
向形成于流量測定單元8的箭頭A方向的傳感器安裝孔8b、8c內(nèi)分別插入熱式流量傳感器(帶流體溫度檢測傳感器)10，該散熱器具有用作熱交換的導(dǎo)熱部件的散熱片(圖1中僅表示了一個熱式流量傳感器)。圖4表示流量傳感器10的安裝部分，圖5表示流量傳感器10的剖視圖。夾著O型密封圈插入傳感器安裝孔8b的流量傳感器10突出固定在流體流通路徑81上。使夾著O型密封圈插入傳感器安裝孔8c的流量傳感器10突出到流體滯留空間。
流量傳感器10包括流量傳感器單元101和流體溫度檢測傳感器單元102。如圖5所示，流量傳感器單元101是通過導(dǎo)熱性良好的接合材料AD來接合散熱片F(xiàn)P和流量檢測單元FS，利用焊絲BW連接流量檢測單元FS的電極焊盤和外部電極端子ET。流體溫度檢測傳感器單元102可以用流體溫度檢測單元及與其對應(yīng)的外部電極端子ET，來取代流量傳感器單元101的流量檢測單元FS。這些流量檢測單元和流體溫度檢測單元，可以使用上述特開平11-118566號公報記載的產(chǎn)品。流量傳感器單元101和流體溫度檢測傳感器單元102通過共同的模壓樹脂MR被封裝成一體。
如圖2所示，在流量測定單元8設(shè)有金屬網(wǎng)護罩MM，用于覆蓋插入在傳感器安裝孔8c中的流量傳感器10的散熱片EP。該金屬網(wǎng)護罩MM的作用是，使流量傳感器10的散熱片F(xiàn)P可以接受基于自然對流的流體流通的影響，但不接受流體供給涉及的流體流通的影響。該流量傳感器構(gòu)成參照流量檢測電路，用于檢測被測定流體相對基準流體的熱性質(zhì)之差，該基準流體在作成把從測定流量檢測電路獲得的輸出值換算成流量值時使用的測量線時使用，該測定流量檢測電路包括插入到傳感器安裝孔8b的流量傳感器10。
如圖1所示，在滯留單元用凹部23形成有流體流通路徑規(guī)定部件9。該流體流通路徑規(guī)定部件9規(guī)定了在流體滯留單元內(nèi)從開口流入的流體的流通路徑，通過形成在流通路徑規(guī)定部件和中蓋部件6之間的豎直方向上的細長開口，把流體均一地導(dǎo)入配置有流量測定單元8的區(qū)域。
雖然未圖示，但在中蓋部件6的前面?zhèn)劝惭b有模擬電路基板，該基板與流量傳感器10的外部電極端子ET電連接著。另外，雖然未圖示，但在上述外蓋部件上安裝著和模擬電路基板一起構(gòu)成流量檢測電路的數(shù)字電路基板、構(gòu)成電源電路單元的變壓器、以及對應(yīng)于流量計的輸入輸出端子單元等電路部件。特別是，變壓器及輸入輸出端子單元配置在形成于機殼主體部件2下半部的電路部件用凹部24內(nèi)。
如圖1～圖3所示，流量測定單元8的流體流通路徑81沿上下方向(豎直方向)延伸。在流量測定單元8形成和流體流通路徑81平行的輔助流通路徑82。輔助流通路徑82的下端開口形成流體導(dǎo)出口821，其上端開口形成第1流體導(dǎo)入口822，處于高度互不相同位置的兩個側(cè)部開口分別形成第2及第3流體導(dǎo)入口823、824。
輔助流通路徑82的作用是，根據(jù)在測定流量時從入811到流體流通路徑81內(nèi)的流體吸引力，把流體滯留單元內(nèi)的流體從流體導(dǎo)入口822、823、824導(dǎo)入，從流體導(dǎo)出口821導(dǎo)出，經(jīng)過包括底板8d而構(gòu)成的連通路徑引導(dǎo)到流體流通路徑入口811。流體導(dǎo)入口822、823、824的內(nèi)徑互不相同，并被設(shè)定得距流體導(dǎo)出口821的距離越近而越小。這樣，可以對從不同高度導(dǎo)入輔助流通路徑82內(nèi)的流體流量進行平均。
圖6是說明本實施方式的流體流通的分解透視圖。圖6中，用箭頭表示流體流通方向。從未圖示的流體供給源通過配管供給的流體，從流體入口管通過開口21a供給流體滯留單元內(nèi)部。所供給的流體首先越過流通路徑規(guī)定部件9到達配置有流量測定單元8的區(qū)域。然后，流體通過輔助流通路徑82被吸引到流體流通路徑81內(nèi)，通過流體流通路徑出口812及連接接口22a從流體出口管22被排出，并供給未圖示的需要流體的機器。以后，需要流體的機器側(cè)需要用流體時，流體經(jīng)過流量計的滯留單元內(nèi)的輔助流通路徑82和流體流通路徑81，從流體供給源被提供給需要流體的機器。
在本實施方式中，在距開口21a的距離大于開口22a的位置處配置有輔助流通路徑82，該輔助流通路徑82在流體滯留單元內(nèi)鄰接右側(cè)內(nèi)壁26，流體滯留單元內(nèi)的流體形成在上下位置被平均化、流向右側(cè)內(nèi)壁26的水平方向的流路。因此，包括流量測定單元8，流體滯留單元內(nèi)的溫度分布被充分平均，提高了流量測定精度。
流體流通管81內(nèi)的流體流量，可以使用包括流量傳感器單元101和流體溫度檢測單元102的圖7所示測定流量檢測電路進行測定。圖7中，流量傳感器單元101中的加熱器和溫敏電阻體Tw形成通過絕緣膜被層疊而成的流量檢測單元，加熱器發(fā)熱的一部分通過上述散熱片F(xiàn)P傳遞給在流體流通路徑81內(nèi)流通的流體。接受與該流體熱的相互作用影響后通過溫敏電阻體Tw實現(xiàn)溫度檢測。由溫敏電阻體Tw和流體溫度檢測傳感器單元102的流體溫度檢測單元的溫敏電阻體To以及兩個電阻形成橋電路，該橋電路的輸出通過放大電路被放大，通過比較器進行和規(guī)定值的比較，該比較器的輸出被輸入給加熱器控制單元。加熱器控制單元根據(jù)輸入信號，通過緩沖器控制流量傳感器單元101的加熱器的發(fā)熱。該控制的作用是，使流量傳感器單元101的溫敏電阻體Tw維持規(guī)定的溫敏狀態(tài)，即，使輸入給加熱器控制單元的信號保持為規(guī)定值。該控制狀態(tài)對應(yīng)瞬時流量，把該數(shù)據(jù)輸入給流量換算電路。
參照流量檢測電路除包括與流量傳感器單元101和流體溫度檢測單元102相同的流量傳感器單元111和流體溫度檢測單元112外，還具有和測定流量檢測電路相同的構(gòu)成，進行相同的流量檢測。這樣得到的參照流量根據(jù)被測定流體的動態(tài)粘度而變化，所以根據(jù)參照流量檢測電路的輸出，可以對由測定流量檢測電路所測定的流量進行修正。
從包括未圖示的溫度傳感器的溫度傳感器電路12，向流量換算電路輸入表示模擬電路單元溫度的信號。根據(jù)從測定流量檢測電路獲得的測定流量數(shù)據(jù)、從參照流量檢測電路獲得的參照流量數(shù)據(jù)和從溫度傳感器電路12獲得的模擬電路單元的溫度數(shù)據(jù)，在流量換算電路進行與模擬電路單元溫度相適應(yīng)的修正以及與參照流量相適應(yīng)的修正等運算，并換算成使用了測量線的流量值。
包括上述的加熱器控制單元及流量換算電路的CPU，連接顯示單元、通信電路、EEPROM(電可擦除可編程只讀存儲器)及基準時鐘。所獲得的流量值顯示在顯示單元，輸出給通信電路，即可和外部進行通信。
下面，參照圖8A及圖9～圖12，表示出本發(fā)明的流量計的流量101/h時的流體滯留單元內(nèi)的流速分布及溫度分布的一個示例。為了比較，參照圖8B及圖9～圖12，表示出現(xiàn)有流量計的流量101/h時的流體滯留單元內(nèi)的流速分布及溫度分布的一個示例。
圖8A及圖B表示流體滯留單元內(nèi)的測定范圍。圖8A表示本發(fā)明的產(chǎn)品，圖8B表示現(xiàn)有產(chǎn)品。本發(fā)明產(chǎn)品是上述圖1～圖7說明的實施方式，現(xiàn)有產(chǎn)品不具有本發(fā)明產(chǎn)品的輔助流通路徑82及底板8d，并且，流體流通路徑入口811直接開口于滯留單元。滯留單元用凹部23的深度，即流體滯留單元的寬度(圖8A及圖8B的Z方向尺寸)是18mm，各測定范圍[1]～[3]位于距滯留單元用凹部23的底面沿Z方向9mm的位置。
圖9表示測定范圍[1]～[3]的流速分布，圖10表示測定范圍[3]的流速分布。本發(fā)明產(chǎn)品在各測定范圍的廣范圍內(nèi)，流速偏差比現(xiàn)有產(chǎn)品小，而且全測定范圍內(nèi)的流速均一性高于現(xiàn)有產(chǎn)品。
圖11表示測定范圍[1]～[2]的溫度分布，圖12表示測定范圍[3]的溫度分布。本發(fā)明產(chǎn)品在各測定范圍的廣范圍內(nèi)，流速偏差比現(xiàn)有產(chǎn)品小，而且全測定范圍內(nèi)的溫度均一性高于現(xiàn)有產(chǎn)品。發(fā)明效果如上所述，根據(jù)本發(fā)明的流量計，配置有輔助流通路徑，在流體滯留單元內(nèi)產(chǎn)生流體被平均化的流路，這樣，包括流量測定單元，流體滯留單元內(nèi)的溫度分布被充分均一化，提高了流量測定精度。
權(quán)利要求
1.一種熱式流量計，其特征在于，在機殼內(nèi)形成流體滯留單元，該流體滯留單元與形成于上述機殼的流體入口管連通，在上述流體滯留單元內(nèi)配置流量測定單元，在該流量測定單元形成流體流通路徑，上述流體流通路徑的出口與形成于上述機殼的流體出口管連通，在上述流量測定單元配置有熱式流量傳感器，該傳感器具有向上述流體流通路徑突出的散熱片，在上述流量測定單元形成有輔助流通路徑，把上述流體滯留單元內(nèi)的流體引導(dǎo)到上述流體流通路徑的入口方，該輔助流通路徑具有多個流體導(dǎo)入口，和與該流體導(dǎo)入口連通，并且位于比該流體導(dǎo)入口更接近上述流體流體路徑入口的位置的流體導(dǎo)出口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流量計，其特征在于，上述輔助流通路徑的多個流體導(dǎo)入口中的一個由一方的端部開口構(gòu)成，其他由側(cè)部開口構(gòu)成，上述流體導(dǎo)出口由另一方端部開口構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流量計，其特征在于，上述流體流通路徑在豎直方向延伸，上述輔助流通路徑和上述流體流通路徑平行延伸，上述流體流體路徑入口位于上述流體流通路徑的下端部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流量計，其特征在于，上述流體滯留單元的形成狀態(tài)是，使形成于上述機殼的主體部件的滯留單元用凹部適合中蓋部件，上述流量測定單元被設(shè)置在上述中蓋部件上。
全文摘要
一種流量計，豎直形成于流量測定單元(8)的流體流通路徑的上部出口通過開口(22a)連通流體出口管(22)，該流量測定單元(8)配置在通過開口(21a)和流體入口管連通的流體滯留單元用凹部(23)內(nèi)。配置在流量測定單元(8)的熱式流量傳感器(10)具有通過傳感器安裝孔(8c)向流體流通路徑突出的散熱片。在流量測定單元(8)形成有輔助流通路徑，把流體滯留單元用凹部(23)內(nèi)的流體引導(dǎo)到流體流通路徑下部的入口(811)，輔助流通路徑與流體流通路徑平行延伸，并且具有流體導(dǎo)入口(822、823、824)和流體流通路徑的流體導(dǎo)出口(821)。在流量測定單元(8)安裝有底板(8d)，形成從流體導(dǎo)出口(821)到流體流通路徑入口(811)的連通路徑。
文檔編號G01F1/696GK1483137SQ01821326
公開日2004年3月17日 申請日期2001年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月27日
發(fā)明者中村利美, 平泉健一, 小池淳, 山岸喜代志, 一, 代志 申請人:三井金屬礦業(yè)株式會社