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專利名稱：流量測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于測量諸如氣體、液體等的流體的流量的流量計，尤 其涉及一種薄膜式流量計。
背景技術(shù)：
薄膜式流量計已經(jīng)描述為用于計量諸如氣體等的流體的流量的流量計， 該流量計具有薄膜，該薄膜與將預(yù)定量的流體供給和排出至計量腔的相關(guān)聯(lián) 地產(chǎn)生單獨一次的往復(fù)運動(參見，例如，JP-A-2004-93497 )。
如圖20所示，這種流量計IOO設(shè)置有薄膜部分(從圖中省略)，該部分 響應(yīng)于氣體供給入計量腔和從計量腔排出而產(chǎn)生往復(fù)運動。連桿機構(gòu)101連 接至側(cè)軸，該側(cè)軸與薄膜部分的往復(fù)運動相關(guān)聯(lián)地樞轉(zhuǎn)。連桿機構(gòu)101通過 將一對較長的耳軸101a和一對較短的耳軸101b組合起來而形成。圍繞中心 對稱的一對磁體103沿著旋轉(zhuǎn)部件102的邊緣設(shè)置。設(shè)置一引入開關(guān)104, 當(dāng)磁體103已經(jīng)旋轉(zhuǎn)至特定旋轉(zhuǎn)相位時該開關(guān)^皮激活。而且，也設(shè)置一控制 器105，該控制器根據(jù)從引線開關(guān)104輸出的信號確定流量并且在顯示部分 106上示出由此確定的流量。
旋轉(zhuǎn)部件102包括可旋轉(zhuǎn)地"i殳置在位于殼體(從圖中省略)外部中的支 承臺107上的曲柄軸102a;和連接于曲柄軸102a的旋轉(zhuǎn)盤102b。曲柄臂108 連接至曲柄軸102a。曲柄臂108裝配有樞轉(zhuǎn)閥112,所述樞轉(zhuǎn)閥借助一對曲 柄^干109、 109開啟或關(guān)閉氣體入口 IIO和氣體出口 111。
因此，當(dāng)薄膜旋轉(zhuǎn)盤102b已經(jīng)響應(yīng)于氣體供給入計量腔和從計量腔排 出而產(chǎn)生往復(fù)運動時，旋轉(zhuǎn)盤102b產(chǎn)生一次旋轉(zhuǎn)，因此，連接于旋轉(zhuǎn)盤102b 的一對磁體103、 103也以相同的方式旋轉(zhuǎn)。引線開關(guān)104檢測磁體103、 103 的旋轉(zhuǎn)并且將信號發(fā)送至控制器105，在控制器中對流量進行計算。由此計算得到的流量顯示在顯示部分106上。該對樞轉(zhuǎn)閥112與旋轉(zhuǎn)盤102b的旋 轉(zhuǎn)關(guān)4關(guān)地樞轉(zhuǎn)，由此適當(dāng)?shù)亻_啟和關(guān)閉氣體入口 110和氣體出口 111。因此， 供給和排放氣體。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題
順4更說一下，在先前i兌明的流量計100中，旋轉(zhuǎn)盤112b的旋轉(zhuǎn)通過使 用當(dāng)磁體103已經(jīng)到達(dá)特定旋轉(zhuǎn)相位時被激活的引線開關(guān)104進行檢測。多 個磁體103用于增強分辨度。
但是，當(dāng)磁體103位于特定旋轉(zhuǎn)相位之外時，引線開關(guān)104沒有被激活。 無法檢測進程中的狀態(tài)，這將導(dǎo)致無法進行精確計量的問題。
當(dāng)流量計IOO用于城市供氣系統(tǒng)(在該系統(tǒng)中，流量計平行于多個住戶 安裝在管道中)時，可能會出現(xiàn)下述情況，即由正好在安裝于使用大量氣體 的住戶的流量計IOO之前的氣體流動和回流所造成的脈沖氣流會傳播到另一 住戶的氣流計100。在這種情況下，當(dāng)使用多個磁體103時，磁體103產(chǎn)生 往復(fù)運動，由此激活和停止引線開關(guān)104。因此，如同氣體被使用那樣執(zhí)行 計算操作。因此，存在無法執(zhí)行精確計量的問題。
上述流量計不可避免地需要進行將薄膜的往復(fù)運動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運動的 過程。結(jié)果，難于實現(xiàn)諸如旋轉(zhuǎn)盤102b的旋轉(zhuǎn)部件的^走轉(zhuǎn)運動在沿著旋轉(zhuǎn) 部件運動軌跡的每個點處都具有不變的角速度。因此，》茲體沿著軌跡的運動 速度發(fā)生變化(非恒定速度的運動)。因此，即使當(dāng)設(shè)置多個磁體時，也難 于按照需要獲得反映精確流量的計量。
但是，目前逐漸需要精確地實時計量流量。具體地說，需要能夠精確檢 測每個循環(huán)的流量變化的計量精度和分辨率。
本發(fā)明的目的在于提供能夠執(zhí)行精確計量同時增加計量分辨率的流量計。
解決問題的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的一種流量計包括主體；固定至所迷主體 薄膜部分，該薄膜 部分限定用于容納和排出液體的計量腔；與所述薄膜部分的往復(fù)運動同步地 執(zhí)行旋轉(zhuǎn)運動的旋轉(zhuǎn)部分；設(shè)置在所述主體和所述旋轉(zhuǎn)部分之一上的待檢測 部件；設(shè)置在所述主體和所述旋轉(zhuǎn)部分的另一個上的方向傳感器，該傳感器檢測待檢測部件的位置和關(guān)聯(lián)于所述旋轉(zhuǎn)部分的旋轉(zhuǎn)運動而引起的運動；以
及流量計算部分，該部分借助從所述方向傳感器輸出的檢測信號檢測所述待
;險測部件的位置，并且計算所述流體的流量。
"旋轉(zhuǎn)運動"表示沿著閉合曲線的單方向運動，以及沿著完美圓形、橢 圓形或者扁橢圓形等的這種運動。通過該構(gòu)造，當(dāng)待測量的流體供給至計量 腔或者從計量腔排出時，設(shè)置在計量腔中的薄膜被往復(fù)地致動，旋轉(zhuǎn)部分與 薄膜的往復(fù)運動關(guān)聯(lián)地旋轉(zhuǎn)運動。同時，由于磁體或方向傳感器設(shè)置在旋轉(zhuǎn) 部分上，所以磁體或者方向傳感器也產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動。方向傳感器檢測旋轉(zhuǎn)運 動，因此確定薄膜與旋轉(zhuǎn)部分之間的相對位置。因此，可檢測薄膜的位置。 因此，增強計量分辨率，從而執(zhí)行精確的計量。
關(guān)于上述說明，可構(gòu)造流量計從而使得待測量部件位于旋轉(zhuǎn)部分上，并 且方向傳感器位于待檢測部件的旋轉(zhuǎn)運動的中心。
通過上述構(gòu)造，方向傳感器的位置相對于待檢測部件固定。因此，方向 傳感器可精確地檢測圍繞方向傳感器旋轉(zhuǎn)的待檢測部件的相對位置，并且可 根據(jù)由此檢測的相對位置執(zhí)行精確的計量。
所述待檢測部件由,茲體形成，以及所述方向傳感器由磁性方向傳感器形 成。在這種情況下，所述^t體在將其單一極性一直指向所述磁性方向傳感器 的同時進行旋轉(zhuǎn)。
通過這一構(gòu)造，在磁性方向傳感器作為中心的同時，磁通量的取向改變。 當(dāng)磁體已經(jīng)旋轉(zhuǎn)一次時，/磁體的方向和偏差也進行旋轉(zhuǎn)，因此，磁體圍繞磁 性方向傳感器旋轉(zhuǎn)的坐標(biāo)可清楚地;險測到。
而且，本發(fā)明的流量計包括主體；固定至所述主體的薄膜部分，該薄
膜部分限定用于容納和排出液體的計量腔；用于將所述薄膜部分的往復(fù)運動 轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運動的運動轉(zhuǎn)換部分；固定于所述主體和某一機構(gòu)部分其中之一 的待檢測部件，所述機構(gòu)部分由所述薄膜部分和運動轉(zhuǎn)換部分形成；設(shè)置在 所述主體和所述機構(gòu)部分的另 一個上的方向傳感器，該傳感器檢測待檢測部 件的位置；以及流量計算部分，該部分借助從所述方向傳感器輸出的檢測信 號才企測所述待4全測部件的位置，并且計算所述流體的流量。
借助這一構(gòu)造，磁體和方向傳感器的任何一個設(shè)置在主體上，另一個設(shè) 置在由薄膜和用于將薄膜的往復(fù)運動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運動的運動轉(zhuǎn)換部分形成 的機構(gòu)部分上。流體的運動可直接檢測到。由此，增強計量分辨度，執(zhí)行精確的計量。
所述待才企測部件和所述方向傳感器之一 固定至所述薄膜部分。
借助這一構(gòu)造，待檢測部件和方向傳感器之一設(shè)置在直接受到流體運動 影響的薄膜部分上。因此，可增強流量測量的精度。
待;險測部件由磁體形成并且可固定至所述薄膜部分。在這種情況下，所 述方向傳感器由^ 茲性方向傳感器形成。
當(dāng)磁性傳感器設(shè)置在薄膜部分上時，需要布線，由此造成流量計的結(jié)構(gòu) 復(fù)雜。但是，借助本發(fā)明的構(gòu)造，不需要布線的磁體固定至薄膜部分，因此 結(jié)構(gòu)變得簡單。
本發(fā)明的流量計包括主體；固定至所述主體的薄膜部分，該薄膜部分 限定用于容納和排出液體的計量腔；與所述薄膜部分的往復(fù)運動同步地執(zhí)行 旋轉(zhuǎn)運動的旋轉(zhuǎn)部分；設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)部件上的待檢測部件；方向傳感器， 該傳感器檢測待檢測部件的位置和關(guān)聯(lián)于所述旋轉(zhuǎn)部分的旋轉(zhuǎn)運動而引起 的運動；配重系數(shù)計算部分，該計算部分根據(jù)從所述方向傳感器輸出的檢測 信號輸出檢測所述旋轉(zhuǎn)部件的旋轉(zhuǎn)中的差異并且計算在沿著所述旋轉(zhuǎn)部件 的周向方向在任意位置處獲得的角速度以及響應(yīng)于所述角速度的配重系數(shù)； 以及流量計算部分，該部分借助從所述方向傳感器輸出的檢測信號檢測所述 待檢測部件的位置，并且通過參照所述待檢測部件的位置和所述配重系數(shù)計 算在任意位置處獲得的流體的流量。
借助這一構(gòu)造，可通過使用由此獲得的配重系數(shù)檢測旋轉(zhuǎn)部件的旋轉(zhuǎn)。 因此，可一直監(jiān)4見精確的瞬時流量。
在上述說明中，所述配重系數(shù)計算部分通過參照從所述方向傳感器輸出 的檢測信號、在沿著所述旋轉(zhuǎn)部件的旋轉(zhuǎn)方向的多個參考點處測量所述旋轉(zhuǎn) 部件一次旋轉(zhuǎn)所需的時間；在沿著所述旋轉(zhuǎn)部件的旋轉(zhuǎn)方向的相應(yīng)位置處枱r 測角速度；以及在沿著所述旋轉(zhuǎn)部件的旋轉(zhuǎn)方向的預(yù)定區(qū)域中，通過參照由 落入預(yù)定差值范圍中的時間確定的參考時間以及所述角速度計算相應(yīng)于已 經(jīng)進行角速度檢測的位置的配重系數(shù)，在所述預(yù)定區(qū)域中，所述測量時間落 入預(yù)定差值范圍中。
借助這一構(gòu)造，在沿著旋轉(zhuǎn)方向的預(yù)定位置處獲得的流量通過使用由此 獲得的配重系數(shù)計算，并且也可獲得沿瞬時方向的流量。因此，可一直監(jiān)視 精確的瞬時流量，并且也可更快地處理流量中的異常增加。所述配重系數(shù)計算部分通過參照從所述方向傳感器輸出的檢測信號、在 沿著所述旋轉(zhuǎn)部件的旋轉(zhuǎn)方向的多個參考點處測量所述旋轉(zhuǎn)部件一次旋轉(zhuǎn)
所需的時間；在所述旋轉(zhuǎn)部件的相應(yīng)參考點檢測角速度；以及在沿著所述旋
轉(zhuǎn)部件的旋轉(zhuǎn)方向距離所述相應(yīng)參考點的預(yù)定區(qū)域中，參照所述時間和所述 角速度計算出的配重系數(shù)。
借助這一構(gòu)造，可進一步減小計算量，并且可減小配重系數(shù)計算部分和 流量計算部分上的負(fù)擔(dān)，由此能夠減小成本。
本發(fā)明的另一種流量計，包括主體；固定至所述主體的薄膜部分，該 薄膜部分限定用于容納和排出液體的計量腔；與所述薄膜部分的往復(fù)運動同 步地執(zhí)行旋轉(zhuǎn)運動的旋轉(zhuǎn)部分；設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)部件上的待檢測部件；方向 傳感器，該傳感器檢測待檢測部件的位置和關(guān)聯(lián)于所述旋轉(zhuǎn)部分的旋轉(zhuǎn)運動 而引起的運動；以及流量計算部分，該部分通過由所述方向傳感器輸出的抬r 測信號檢測在所述旋轉(zhuǎn)部件的旋轉(zhuǎn)和所述待檢測部件的位置中的差異，并且 計算所述流體的流量，其中，所述流量計算部分在沿著所述旋轉(zhuǎn)部件的旋轉(zhuǎn) 方向的多個位置處測量所述旋轉(zhuǎn)部件一次旋轉(zhuǎn)所需的時間，并且根據(jù)最近的 測量時間計算在每個位置處的流量。
借助這一構(gòu)造，可進一步減小計算量，并且可減小配重系數(shù)計算部分和 流量計算部分上的負(fù)擔(dān)，由此能夠減小成本。
在上述流量計中，所述方向傳感器優(yōu)選地基本上位于所述旋轉(zhuǎn)部件的中 心旋轉(zhuǎn)軸。而且，待檢測的部件優(yōu)選地位于沿所述旋轉(zhuǎn)部件外邊緣的位置處， 所述方向傳感器與所述待檢測部件之間的距離在所述旋轉(zhuǎn)部件的整個旋轉(zhuǎn) 方向上基本上是相等的。所述待檢測部件也由磁體形成，所述方向傳感器也 可由磁性方向傳感器形成。
借助上述構(gòu)造，可設(shè)置簡單、低成本的流量計。
而且，本發(fā)明的另一種流量計包括主體；固定至所述主體的薄膜部分， 該薄膜部分限定用于容納和排出液體的計量腔；與所述薄膜部分的往復(fù)運動 同步地執(zhí)行旋轉(zhuǎn)運動的旋轉(zhuǎn)部分；設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)部件上的石茲體；多個引線 開關(guān)，所述引線開關(guān)用于檢測關(guān)聯(lián)于所述旋轉(zhuǎn)部分的旋轉(zhuǎn)運動的^茲體的運 動；以及流量計算部分，該部分借助由所述多個引線開關(guān)輸出的檢測信號檢 測在所述旋轉(zhuǎn)部件的旋轉(zhuǎn)和所述磁體的位置上的變化，并且計算所述流體的 流量。所述流量計算部分在多個引線開關(guān)的每一位置處測量所述旋轉(zhuǎn)部件一次旋轉(zhuǎn)所需的時間，并且才艮據(jù)最近的測量時間計算流量。在這種流量計中， 所述i茲體優(yōu)選地設(shè)置在沿著旋轉(zhuǎn)部件的外邊緣的某一位置，并且所述多個引 線開關(guān)優(yōu)選地設(shè)置在所述外邊緣的附近。
在上述構(gòu)造中，可使用目前廣泛使用的磁體和引線開關(guān)的組合。
本發(fā)明的優(yōu)勢
根據(jù)本發(fā)明的流量計，增強計量流體流量的分辨率，并且可執(zhí)行精確的 計量。
本發(fā)明的流量計使用待檢測部件和方向傳感器。待4企測部件與方向傳感 器之間的相對位置被確定，由此一企測流體的流量。因此，增強計量的分辨率， 并且可"t丸行精確的計量。
當(dāng)待檢測部件執(zhí)行旋轉(zhuǎn)運動時，旋轉(zhuǎn)運動的速度變化被;險測到，由此增 強計量流量的分辨率和計量精確度。


圖1是示出作為第一實施例的流量計的整體薄膜式氣體計的透視圖。
圖2是示出第一實施例的薄膜式氣體計的特征剖面的縱向剖視圖。 圖3是示出第 一 實施例的薄膜式氣體計的特征剖面的分解透視圖。 圖4是薄膜式氣體計的特征剖面的平面圖。
圖5是示出設(shè)置在旋轉(zhuǎn)盤上的-茲體的位置與方向傳感器的位置之間的關(guān) 系的分解透3見圖。
圖6A是示出圍繞方向傳感器旋轉(zhuǎn)的磁體的狀態(tài)的平面圖；6B是示出沿 由方向傳感器檢測到的磁通量的方向的變化的曲線圖。
圖7是示出設(shè)置在連桿機構(gòu)上的磁體位置與方向傳感器的位置之間的關(guān) 系的分解透視圖。
圖SA是示出圍繞方向傳感器旋轉(zhuǎn)的磁體的狀態(tài)的平面圖；8B是示出沿 由方向傳感器檢測到的磁通量的方向的變化的曲線圖。
圖9是示出根據(jù)第二實施例的薄膜式氣體計的特征剖面的縱向剖視圖。 圖10是根據(jù)第二實施例的薄膜式氣體計的特征剖面的分解透視圖。 圖11是根據(jù)第三實施例的薄膜式氣體計的透視圖。 圖12是薄膜式氣體計的下部殼體的剖視圖。 圖13是薄膜式氣體計的分解透視圖。圖14是連桿機構(gòu)、旋轉(zhuǎn)部件和閥部件的平面圖，它們都設(shè)置在薄膜式 氣體計的下部殼體中。
圖15是薄膜式氣體計的旋轉(zhuǎn)部件的附近的分解透視圖。 圖16A、 16B、 16C和16D是示出控制氣體供給至每個計量腔和從每個 計量腔排出的透^L圖。
圖17A和17B是每個部分沿旋轉(zhuǎn)方向的重量的透視圖。 圖18是每個部分沿旋轉(zhuǎn)方向的重量的透視圖。
圖19是根據(jù)另一實施例的薄膜式氣體計的旋轉(zhuǎn)部件的附近的放大透視圖。
圖20是相關(guān)技術(shù)的薄膜式氣體計的特征部分的平面圖。
附圖標(biāo)記的說明
4 計量腔
5、 5b 磁體
6、 6b 方向傳感器
6A、 6B、 6C、 6D 引線開關(guān) 7 控制器 11 薄膜
C、 50 殼體(主體)
51 閥部分
52 薄膜部分
53 連桿機構(gòu)
54 旋轉(zhuǎn)部件
100 薄膜式氣體計(流量計) M0 4幾構(gòu)部分 Ml 運動轉(zhuǎn)換部分
具體實施例方式
下面將參照

本發(fā)明的流量計的實施例。 (第一實施例)
圖1是示出作為4艮據(jù)本發(fā)明一項實施例的流量計的整體薄膜式氣體計的 透視圖；圖2是薄膜式氣體計的特征剖面的縱向剖視圖；圖3是薄膜式氣體 計的特征剖面的分解透視圖；圖4是本實施例的薄膜式氣體計的特征剖面的平面圖。
如圖1至4所示，構(gòu)成流量計的薄膜式氣體計100包括與將預(yù)定量的氣
體供給至主體C(殼體)中的計量腔4和從計量腔4排出預(yù)定量的氣體相關(guān) 聯(lián)地產(chǎn)生單獨一次往復(fù)運動的薄膜11;和用于將薄膜11的往復(fù)運動轉(zhuǎn)換為 旋轉(zhuǎn)運動的運動轉(zhuǎn)換部分Ml。氣體計100包括連接于機構(gòu)部分M0和主體 C的任何一個的;茲體5，所述機構(gòu)部分包括薄膜11 (或者將在下文進行說明 的薄膜部分F )和運動轉(zhuǎn)換部分Ml;和固定至機構(gòu)部分M0和主體C的剩 余一個的方向傳感器6，該傳感器檢測相對于^茲體5的相對位置(方向)。在 本實施例中，磁體5設(shè)置在作為旋轉(zhuǎn)部分的旋轉(zhuǎn)盤20上，該旋轉(zhuǎn)盤響應(yīng)于 薄膜ll的往復(fù)運動產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動。旋轉(zhuǎn)盤20構(gòu)成運動轉(zhuǎn)換部分M1的一部 分。下文將說明，用于檢測磁體5的方向的方向傳感器6設(shè)置在構(gòu)成主體的 一部分的上部殼體部分C2中，并且固緊至主體。
現(xiàn)在將說明更詳細(xì)的內(nèi)容。如圖l所示，用作本發(fā)明實施例的流量計的 薄膜式氣體計IOO使用具有氣體供給口 2a和氣體排出口 2b的殼體進行組裝。 氣體計連接至沿著氣體供給管(從附圖中省略)的中間位置，該供給管借助 氣體供給口 2a和氣體排出口 2b將氣體供給至用戶，諸如住戶。對流過氣體 供給管的氣體的流量進行測量，并且將由此測量得到的氣體流量顯示在設(shè)置 于殼體C的外部的顯示部分3上。殼體C由下部殼體部分C1和上部殼體部 分C2形成，由此構(gòu)成主體。
如圖3所示，薄膜式氣體計100通過在殼體C中組裝下述部件而構(gòu)成 閥部V，用亍控制氣體供給至計量腔4以及從計量腔4排出；薄膜部分F, 響應(yīng)于氣體供給至計量腔4以及從計量腔4排出而往復(fù)運動；旋轉(zhuǎn)部分Rl ， 該部分借助連桿機構(gòu)L同步地連接至薄膜部分F，使得通過薄膜部分F的一 次往復(fù)運動而產(chǎn)生一次旋轉(zhuǎn)；以及控制器7，用作確定流量的計算部分并且 孑吏顯示部分3顯示由此確定的流量。
由于氣體計已經(jīng)公知，詳細(xì)的說明和圖示在此省略。除了控制器7，用
于檢測磁體5的方向(參見圖4)的方向傳感器6 (參見圖5 )設(shè)置在上部殼 體部分C2，這將在下文進行說明。雖然沒有示出，氣體計額外地裝配有用 于檢測供給至薄膜式氣體計IOO的氣壓的壓力傳感器，用于檢測地震振動的 地震儀以及氣體供給切斷閥。氣體計構(gòu)造為，在出現(xiàn)異常的情況下，諸如壓 力傳感器已經(jīng)檢測到異常壓力或者地震儀已經(jīng)檢測到地震，控制器7控制氣體供給切斷閥的切斷并且在顯示部分上顯示異常信息。在圖1中，附圖標(biāo)記 8指代用于遮蓋重設(shè)軸(未示出)的操作部分的重設(shè)軸柱頭，該重設(shè)軸用于 將氣體供給切斷閥從切斷狀態(tài)釋放。
如圖2和3所示，下部殼體部分C1的中心由分隔壁9分隔。基本上為 圓柱形的空間設(shè)置在分隔壁9的任何一側(cè)上，該空間用于形成計量腔并且將 分隔壁9作為底部。每個空間的中心由薄膜部分F分隔，每個空間的開口部 分由蓋10關(guān)閉。因此，計量腔4形成在相應(yīng)薄膜部分F的任何一側(cè)上。簡 而言之，設(shè)置兩個薄膜部分F,由此形成四個計量腔4。
通過參照圖2和3,對薄膜部分F進行其他說明。薄膜部分F包括薄膜 11、保持在薄膜11表面中心處的圓形薄膜板12;以及保持在外薄膜板12的 中心處的鉸接支座13。在設(shè)置薄膜部分F的同時，薄膜ll的邊緣借助框架 形薄膜固定板14保持在下部殼體部分C1中。
翼板15的一端由每個薄膜部分F的鉸接支座13樞轉(zhuǎn)地支承。側(cè)軸16 的軸中心沿垂直方向定向，并且側(cè)軸16樞轉(zhuǎn)地支承，同時側(cè)軸的上端密封 地穿過形成在下部殼體部分Cl的上壁中的孔。側(cè)軸16的下端連接至翼板 15與其樞轉(zhuǎn)支承側(cè)相對的一側(cè)。
如圖3和4所示，連桿機構(gòu)包括兩套，每套機構(gòu)包括端部樞轉(zhuǎn)地連接到 一起的大耳軸17和小耳軸18。每個大耳軸17的一端樞轉(zhuǎn)地連接至相應(yīng)側(cè)軸 16的上端。
如圖3和4所示，閥部分V設(shè)置在下部殼體部分C1的上壁從而控制氣 體供給和排出至四個計量腔4，閥部分V通過薄膜部分F的往復(fù)運動而被開
啟和關(guān)閉。
下面參照圖4再次說明閥部分V。兩個氣體供給/排出口 X保持與相應(yīng) 的經(jīng)由薄膜11彼此相對的兩個計量腔4的相互連通，這兩個氣體供給/排出 口 X在下部殼體部分C1的上壁上并列地相互分離。設(shè)置兩套，每套包括兩 個氣體供給/排出口 X，氣體排出口 Y夾置在每個相應(yīng)套的氣體供給/排出口 X之間。筒而言之，形成有兩排供給/排出口 ，其中兩個供給/排出口 X位于 每排中的氣體排出口 Y的側(cè)部上。
每排供給/排出開口部分的氣體排出口 Y連接至形成在下部殼體部分C1 的上壁中的氣體排出連接口 Z,從而形成氣體排出通道(從附圖中省去)。 氣體排出連接口 Z借助設(shè)置在上部殼體部分C2中的氣體排出路徑(從附圖中省去)連接至氣體排出口 2b，上部殼體部分C2位于下部殼體部分C1的 上部。 m
樞轉(zhuǎn)閥23設(shè)置在每排供給/排出開口部分的上方，從而能夠沿著供給/ 排出開口部分并列布置的方向圍繞閥的垂直軸部分樞轉(zhuǎn)。樞轉(zhuǎn)閥23借助一 對臂21、 25連接至旋轉(zhuǎn)圓盤20，這將在下文進4亍說明。
用于建立連通的凹入部分(從附圖中省去)(在下文稱為"連通凹入部 分")形成在樞轉(zhuǎn)閥23的背部。當(dāng)位于每個樞轉(zhuǎn)端時，樞轉(zhuǎn)閥23借助連通 凹入部分將位置鄰近樞轉(zhuǎn)端的氣體供給/排出口 X與氣體排出口 Y連接，從 而開啟位于與樞轉(zhuǎn)端相對的端部的氣體供給/排出口 X。當(dāng)位于相對于樞轉(zhuǎn)方 向的中心處時，樞轉(zhuǎn)閥23關(guān)閉氣體供給/排出口 X。
如圖4所示，旋轉(zhuǎn)部分Rl具有旋轉(zhuǎn)圓盤20。小耳軸18的一端樞轉(zhuǎn)的 連接至旋轉(zhuǎn)圓盤20，其一端連接至樞轉(zhuǎn)閥23的臂21的另一端由旋轉(zhuǎn)圓盤 20樞轉(zhuǎn)地支 K。
》茲體5固定至旋轉(zhuǎn)圓盤20上，該圓盤構(gòu)成運動轉(zhuǎn)換部分M1，并且通過 延伸構(gòu)成一部分機構(gòu)部分MO。與旋轉(zhuǎn)圓盤20的旋轉(zhuǎn)相關(guān)聯(lián)地，磁體5產(chǎn)生 旋轉(zhuǎn)運動。計數(shù)器19設(shè)置在旋轉(zhuǎn)圓盤20的下方，因此計算旋轉(zhuǎn)圓盤20的 旋轉(zhuǎn)數(shù)。
借助旋轉(zhuǎn)圓盤20和連桿機構(gòu)L,構(gòu)成用于將薄膜11的往復(fù)運動轉(zhuǎn)換為 旋轉(zhuǎn)運動的運動轉(zhuǎn)換部分M1。機構(gòu)部分MO由運動轉(zhuǎn)換部分M1和薄膜11 形成。因此，磁體5連接至旋轉(zhuǎn)圓盤20,該旋轉(zhuǎn)圓盤是^l構(gòu)部分MO和主體 C中的一個，方向傳感器6連接至主體C，該主體C是機構(gòu)部分MO和主體 C中的另一個。
因此，當(dāng)氣體已經(jīng)供給至計量腔4或者從計量腔4排出時，薄膜11往 復(fù)運動地被致動，由此旋轉(zhuǎn)側(cè)軸16。連桿機構(gòu)L的大耳軸17通過側(cè)軸16 的旋轉(zhuǎn)而樞轉(zhuǎn)，由此借助小耳軸18旋轉(zhuǎn)該旋轉(zhuǎn)圓盤20。臂21由旋轉(zhuǎn)圓盤 20的旋轉(zhuǎn)而進行樞轉(zhuǎn)，從而致動樞轉(zhuǎn)閥23。
圖5示出附著至旋轉(zhuǎn)圓盤20的磁體5與附著在上部殼體部分C2的下表 面上的方向傳感器6之間的位置關(guān)系。
由于方向傳感器6已經(jīng)7>知，所以其詳細(xì)說明在此省略。通用的為集成 有MR元件、薄膜線圈、驅(qū)動電路等的雙軸線磁體方向傳感器，并且方向傳 感器可檢測磁通量的方向。諸如惠司通電橋的三維傳感器也可用作方向傳感器6。
如圖5所示，連桿機構(gòu)L與薄膜ll的往復(fù)運動相關(guān)聯(lián)地致動從而旋轉(zhuǎn) 該旋轉(zhuǎn)圓盤20，因此，附著至旋轉(zhuǎn)圓盤20上的^茲體5執(zhí)行旋轉(zhuǎn)運動；例如， 完整的圓運動、卵形運動、橢圓運動、閉合曲線運動等。方向傳感器6設(shè)置 在上部殼體C2的下表面，從而進入旋轉(zhuǎn)運動中。需要將方向傳感器6放置 在旋轉(zhuǎn)運動的中心。
如圖5所示，當(dāng)旋轉(zhuǎn)圓盤20已經(jīng)通過連桿機構(gòu)L旋轉(zhuǎn)時，設(shè)置在》走轉(zhuǎn) 圓盤20上的磁體也旋轉(zhuǎn)。但是，如圖6(A)所示，面對方向傳感器6定位 的極性(例如，S極) 一直保持不變。
具體地說，如圖6 (A)所示，當(dāng)磁體5圍繞方向傳感器6旋轉(zhuǎn)同時相 同的極性面對方向傳感器6時，磁通量的方向與磁體5的旋轉(zhuǎn)運動相關(guān)聯(lián)地 改變。因此，如圖6 (B)所示，方向傳感器6可根據(jù)磁通量的方向檢測磁 體5的位置。
由此，旋轉(zhuǎn)圓盤20的旋轉(zhuǎn)角可確定，薄膜部分F的往復(fù)運動的狀態(tài)可 進一步被檢測到。因此，可增強流量計量的分辨率。雖然旋轉(zhuǎn)圓盤20的旋 轉(zhuǎn)狀態(tài)可隨時被檢測到，但是需要以任意的間隔執(zhí)行檢測，從而減小設(shè)置在 流量計1中的電池的損耗。
相關(guān)于上述流量計1,已經(jīng)說明磁體5執(zhí)行旋轉(zhuǎn)運動以及方向傳感器6 位于旋轉(zhuǎn)運動中心的情況。同樣也可應(yīng)用到方向傳感器6不位于中心但是位 于旋轉(zhuǎn)運動內(nèi)部的情況。
在上述流量計l中，^茲體5設(shè)置在旋轉(zhuǎn)圓盤20.上， 一個極性布置為一 直面對方向傳感器6。但是，本發(fā)明并不局限于這種布局。如圖7所示，即 使當(dāng)磁體5位于連桿機構(gòu)L的短耳軸18上時，》茲體5形成閉合曲線。因此， 可檢測到磁體。在這種情況下，在^茲體5進行平行運動的同時執(zhí)行旋轉(zhuǎn)。因 此，面對方向傳感器6的極性隨著旋轉(zhuǎn)運動發(fā)生改變。如圖8 (A)所示， 例如，當(dāng)在磁體5的N極保持在圖8中向上定向的同時產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)時，S極在 i茲體5位于方向傳感器6上方時面向方向傳感器6。當(dāng)^f茲體5到達(dá)方向傳感 器6下方的位置時，N極面向方向傳感器6。在這種情況下，如圖8(B)所 示，方向傳感器6檢測^茲通量的方向。
此外，方向傳感器6也可位于4丸行旋轉(zhuǎn)運動的^f茲體5的外部。可選4^地， 磁體5也可位于旋轉(zhuǎn)運動的中心，并且方向傳感器6也可以旋轉(zhuǎn)。(第二實施例)
現(xiàn)在將說明本發(fā)明的第二實施例。與第 一 實施例相同的元件使用相同的 附圖標(biāo)記，重復(fù)的說明在此省略。
圖9和IO示出對應(yīng)于第二實施例的流量計的薄膜式氣體計100。在該薄 膜式氣體計100中，磁體5b設(shè)置在作為機構(gòu)部分MO和殼體C的任何一個 的薄膜11上或者處于磁體與薄膜11結(jié)合地往復(fù)運動的位置處。同時，方向 傳感器6b設(shè)置在作為機構(gòu)部分M0和殼體C的剩余那個的殼體C上(例如， 圖2中的下部殼體C1的上表面上)。
借助上述結(jié)構(gòu)，當(dāng)氣體供給至計量腔4或者從計量腔4排出時，薄膜ll 往復(fù)地運動，使得磁體5b也以整體的方式往復(fù)運動。設(shè)置定位的方向傳感 器6b沖企測石茲體5b的往復(fù)運動，由此4艮據(jù)薄膜11的位置計量流量。
在這種情況下，附著至薄膜11的磁體5b不需要布線。因此，磁體5b 可容易地附著至薄膜11,使得用于附著》茲體的結(jié)構(gòu)也變得簡單。 (第三實施例)
圖11示出本發(fā)明的流量計應(yīng)用至氣體計的第三實施例。構(gòu)成氣體計100 的主體的殼體50被分為上部殼體50a和下部殼體50b。上部殼體50a設(shè)置有 氣體供給口 l和氣體排出口 2。氣體計IOO借助氣體供給口 1和氣體排出口 2沿著氣體供給管連接至中間位置，該氣體供給管將氣體供給至用戶諸如住 戶，由此計量流過氣體管的氣體的流量。設(shè)置在主體50上的計數(shù)器3顯示 由此測量的氣體流量。
如圖13所示，氣體計100包括用亍控制將氣體供給至形成在下部殼體 50b的計量腔4以及將氣體從該計量腔4中排出的閥部分51;借助氣體供給 至計量腔4和從計量腔4排出而往復(fù)運動的薄膜部分52;和借助連桿^L構(gòu) 53同步地連接至薄膜部分52從而響應(yīng)于薄膜部分52的一次往復(fù)運動而旋轉(zhuǎn) 一次的旋轉(zhuǎn)部件54。氣體計100是所謂的具有薄膜部分52的薄膜式氣體計。 薄膜部分52確定下部殼體50b中的計量腔4的形狀和容積。
磁體5設(shè)置在旋轉(zhuǎn)部分54上與旋轉(zhuǎn)軸徑向隔開的位置。按照薄膜部分 52的往復(fù)運動，》茲體5與其相結(jié)合地圍繞旋轉(zhuǎn)部件54的軸線沿著圓形軌道 進行圓形運動。
除了控制器7，用于檢測氣體壓力的壓力傳感器、用于檢測諸如地震的 振動的地震儀、氣體供給切斷閥等設(shè)置在上部殼體50a中。采用公知的機構(gòu)200910157868.1
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作為用于這些元件的機構(gòu)。
如圖1'2和13所示，下部殼體部分50b的中心有分隔壁9分隔。基本上 為圓柱形的空間設(shè)置在分隔壁9的任何一側(cè)上，該空間用于形成計量腔并且 將分隔壁9作為底部。每個空間的中心由薄膜部分52進一步分隔，每個空 間的開口部分由蓋10關(guān)閉。因此，計量腔4形成在相應(yīng)薄膜部分52的任何 一側(cè)上。簡而言之，設(shè)置一對薄膜部分52,并形成四個計量腔4。
如圖12和13所示，薄膜部分52包括薄膜11、保持在薄膜11的每個相 應(yīng)表面中心處的圓形薄膜板12;以及保持在外薄膜板12的中心處的鉸接支 座13。薄膜11的邊緣借助框架形膜固定板14保持在下部殼體部分50b中。
連接板15的一端由每個薄膜部分52的鉸接支座13樞轉(zhuǎn)地支承。側(cè)軸 16的下端連接至翼板15的另一端，所述側(cè)軸16的上端通過形成在下部殼體 50b的上壁中的孔向上進入上部殼體50a中。
如圖13和14所示，連桿機構(gòu)53包括兩套，每套才幾構(gòu)包括端部樞轉(zhuǎn)地 連接到一起的大臂17和小臂18。每個大臂17的一端樞轉(zhuǎn)地連接至每個側(cè)軸 16的上端。
如圖14和15所示，旋轉(zhuǎn)部件54包括曲柄軸54a,該曲柄軸由附著之下 部殼體50b上壁的支承支座29支承從而可圍繞垂直延伸的軸線旋轉(zhuǎn)；以及 旋轉(zhuǎn)圓盤54b,該圓盤同心地連接至曲柄軸54a的上端并且采用從上方觀看 的圓形形狀。曲柄臂22連接至曲柄軸54a同時徑向伸向外部。
在本發(fā)明中， 一個磁體5設(shè)置在與旋轉(zhuǎn)部件54的旋轉(zhuǎn)軸徑向間隔的位 置處。磁體5沿著旋轉(zhuǎn)部件54的旋轉(zhuǎn)圓盤54b的外部邊緣定位。此外，磁 性方向傳感器6位于旋轉(zhuǎn)部件54的表面中心上方的位置J茲性方向傳感器6 位于旋轉(zhuǎn)部件54的旋轉(zhuǎn)中心軸線。因此，-茲性方向傳感器6與磁體5之間 的距離在旋轉(zhuǎn)部件54的整個旋轉(zhuǎn)方向(周向方向)上是一致的。
如圖13和14所示，閥部分51設(shè)置在下部殼體部分50b的上壁上，從 而控制氣體供給至四個計量腔4以及氣體從計量腔排出，閥部分51通過薄 膜部分52的往復(fù)運動開啟和關(guān)閉。
如圖14所示，兩個氣體供給/排出口 XI、 X2保持與相應(yīng)的經(jīng)由薄膜11 彼此相對的兩個計量腔4的相互連通，這兩個氣體供給/排出口在下部殼體部 分50b的上壁上相互分離。氣體輸出孔Y形成在氣體供給/排出孔X1和X2 之間。簡而言之，形成兩個氣體供給/排出口 XI、 X2，同時這兩個口位于氣體排出口Y的兩側(cè)上。氣體供給/排出孔Xl、 X2和氣體排出孔Y形成一排 孔。兩排孔形成在下部殼體50b的上壁中。
氣體排出口 Y借助氣體排出路徑(從附圖中省去)連接至形成在下部殼 體部分50b的上壁中的氣體排出連接口 Z。氣體排出連接口 Z借助設(shè)置在上 部殼體部分50a中的氣體排出路徑(從附圖中省去)連接至氣體排出口 2。
樞轉(zhuǎn)閥23設(shè)置在每排孔上方，從而沿著供給/排出孔并列布置的方向圍 繞閥的垂直軸部分進行樞轉(zhuǎn)。連通凹入部分(從附圖中省去)形成在樞轉(zhuǎn)閥 23的背部。當(dāng)位于每個樞轉(zhuǎn)端時，樞轉(zhuǎn)閥23借助連通凹入部分將位置鄰近 樞轉(zhuǎn)端的氣體供給/排出口 X與氣體排出口 Y連接，從而開啟位于與樞轉(zhuǎn)端 相對的端部的氣體供給/排出口 X。當(dāng)位于相對于樞轉(zhuǎn)方向的中心處時，樞轉(zhuǎn) 閥23關(guān)閉氣體供給/排出口 X。
如圖14和15所示，曲柄支座24位于連接至4t轉(zhuǎn)部4牛54的曲柄軸54a 的曲柄臂22的下方位置。曲軸支座24的一端由^:置在曲柄臂22引導(dǎo)端的 軸部22a樞轉(zhuǎn)地支承，使得軸部22a的軸線垂直定向。
同時，側(cè)軸16的上端由每個較長臂17的一端樞轉(zhuǎn)支承，每個較短臂18 的一端樞轉(zhuǎn)地支承在偏離曲柄支座24中的曲柄臂22的樞轉(zhuǎn)軸線的位置。借 助該結(jié)構(gòu)，薄膜部分52和旋轉(zhuǎn)部件54同步地連接到一起。
連接至曲柄臂22的軸部分22a的兩個曲柄桿25連接至相應(yīng)的樞轉(zhuǎn)閥 23。當(dāng)該對薄膜部分52已經(jīng)進行一次往復(fù)運動時，相應(yīng)的側(cè)軸16樞轉(zhuǎn)預(yù)定 的角度。與側(cè)軸16的樞轉(zhuǎn)運動相關(guān)聯(lián)地，旋轉(zhuǎn)部件54通過連桿機構(gòu)53旋 轉(zhuǎn)一次。樞轉(zhuǎn)相應(yīng)的樞轉(zhuǎn)閥23，從而控制氣體供給至四個計量腔4以及從所 述計量腔排出。
閥部分51包括兩個樞轉(zhuǎn)閥23和對應(yīng)于樞轉(zhuǎn)閥的兩排孔。借助兩個樞轉(zhuǎn) 閥23的樞轉(zhuǎn)運動，氣體供給至四個計量腔4并且從所述計量腔排出。軸16 和閥部分51〗昔助由曲柄軸20和曲柄臂22形成的曲柄才幾構(gòu)和連斥干才幾構(gòu)53連 接到一起，使得閥部分51借助薄膜部分52的往復(fù)運動開啟或關(guān)閉。
參照圖16，現(xiàn)在將說明控制氣體供給進入四個計量腔4以及從腔中排 出。四個計量腔4乂人左到右由4a、 4b、 4c和4d示出。類似地，四個氣體供 給/排出口 X從左到右由Xa、 Xb、 Xc、 Xd示出。
圖16 (a)示出左樞轉(zhuǎn)閥23a停止同時右樞轉(zhuǎn)閥23b開啟氣體供給/排出 孔Xd的狀態(tài)，由此使氣體供給/排出孔Xc與氣體排出口 Y相互連通。在這種狀態(tài)下，薄膜部分52在流入計量腔4d的氣體壓力作用下推向計量腔4c， 因此，計量腔4c中的氣體借助氣體排出孔Y排出。旋轉(zhuǎn)部件54借助薄膜部 分52的運動而旋轉(zhuǎn)，左樞轉(zhuǎn)閥23a朝右運動，由此開啟氣體供給/排出孔Xa。 當(dāng)氣體開始流入計量腔4a時，填入計量腔4b的氣體開始排出(圖16 (b ))。
借助此時獲得的薄膜部分52的運動，右樞轉(zhuǎn)閥23b被朝右激活，由此 開啟氣體供給/排出孔Xc。氣體開始流入計量腔4c，填充入計量腔4d的氣 體開始排出(圖16 (c))。隨后，對應(yīng)于圖16 (d)、 16 (a)、 16 (b)和16 (c)的過程按照該順序連續(xù)地重復(fù)。
當(dāng)該對薄膜部分52的每個已經(jīng)產(chǎn)生一次往復(fù)運動時，旋轉(zhuǎn)部件54旋轉(zhuǎn) 一次。設(shè)置在旋轉(zhuǎn)部件54上的磁體5執(zhí)行圍繞旋轉(zhuǎn)部件54和圍繞磁性方向 傳感器6的周向運動。圖16所示的運動也適用于第一和第二實施例。
^磁性方向傳感器6設(shè)置在旋轉(zhuǎn)部件54的旋轉(zhuǎn)圓盤54b之上的位置，尤 其，在旋轉(zhuǎn)圓盤54b的旋轉(zhuǎn)中心上方的位置(圖15)。在本實施例中，磁性 方向傳感器6固定至從上部殼體50a的上部內(nèi)壁延伸出來的支柱55的末端。 從旋轉(zhuǎn)圓盤54b到》茲性方向傳感器6的距離可自由地設(shè)定，只要磁性方向傳 感器6可檢測到由磁體5造成的磁場變化即可。控制器7 (圖l4)容納在上 部殼體50a中，該控制器包括流量計算部分，該部分根據(jù)磁性方向傳感器6 的信號確定流量并且使顯示部分3顯示因此確定的流量。
用于固定磁性方向傳感器6的方法并不限于參照該實施例進行的描述， 可采用該方法的各種實施例。例如，當(dāng)諸如控制器7的電子元件所安裝的電 路板位于旋轉(zhuǎn)部件54的上方位置時，磁性方向傳感器6可固定至電路板的 下表面，從而達(dá)到旋轉(zhuǎn)圓盤54b的中心上方的位置。
位于旋轉(zhuǎn)部件54上方位置處的磁性方向傳感器6由包括MR元件(防 磁效應(yīng)元件)和薄膜線圈的惠司通電橋形成。兩個惠司通電橋布置為使得磁 性靈敏軸的方向直角相交。具體地說，磁性方向傳感器6是具有X軸線和Y 軸線的雙軸磁場傳感器。磁場的X軸分量輸出作為每個電橋的電勢差Vx， 相同^f茲場的Y軸分量輸出為相同電橋的電勢差Vy。 f茲場的方向可以通過確 定電勢差Vx與電勢差Vy的比值而二維地檢測。薄膜線圈施加偏壓;茲場， 用于增強MR元件的敏感度。當(dāng)然，磁性方向傳感器6的構(gòu)造并不限于上面 所提及的。也可以使用可進一步增加惠司通電橋的三維傳感器。
由于^f茲性方向傳感器6捕捉^磁體5圍繞磁性方向傳感器6旋轉(zhuǎn)的i茲場的200910157868.1
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變化，所以可檢測到;茲體5沿著周向的位置。 一直監(jiān)視該位置能夠模擬地得 到磁體的角速度CD，因此可確定瞬時流量的改變。而且，從節(jié)省能量的觀點 看，對應(yīng)于時間的兩個點之間的間距(l秒等)的石茲體的角速度可以預(yù)定的 采樣間隔進行監(jiān)視，由此監(jiān)視預(yù)定采樣間隔的流量。在石茲體和引導(dǎo)開關(guān)的現(xiàn) 有技術(shù)組合的情況下，借助當(dāng)磁體通過引導(dǎo)開關(guān)附近產(chǎn)生的開關(guān)的激活/停止 而檢測流量。因此，監(jiān)視動作的頻率很可能由磁體和/或引導(dǎo)開關(guān)的數(shù)量限制。 如果》茲體和/或引導(dǎo)開關(guān)的數(shù)量增加，那么成本和空間的問題也會出現(xiàn)。但是， 當(dāng)使用磁性方向傳感器時，這種問題不會出現(xiàn)。
采樣間隔可根據(jù)時間的周期和預(yù)定條件進行改變。例如，可想象到，采 樣間隔在低速旋轉(zhuǎn)期間長，高速旋轉(zhuǎn)期間短。
優(yōu)選地，磁體5固定地設(shè)置在旋轉(zhuǎn)圓盤54b上，使得相同極性一直面對 磁性方向傳感器6。
包括在控制器7中的流量計算部分根據(jù)磁性方向傳感器6的信號確定， 由此確定的流量顯示在顯示部分3上。此外，控制器7也包括用于計算配重 系^t的配重系數(shù)計算部分，這將在后文進行說明。雖然流量計算部分和配重 系數(shù)計算部分沒有示出，但是它們可通過普通的計算電路構(gòu)成。
當(dāng)流量根據(jù)磁性方向傳感器6的信號進行確定時，包括在控制器7中的 流量計算部分和配重系數(shù)計算部分這二者所執(zhí)行的操作將在下文參照附圖 進行說明。
如上所述，將往復(fù)運動轉(zhuǎn)換為圓形運動的機構(gòu)難于類似實現(xiàn)理想的恒速 圓形運動的圓形運動。因此，磁體的運動速度沿著軌道從一個任意點變化到 另一個任意點。很難說僅僅檢測由磁性方向傳感器6獲得的信號可以對應(yīng)于 每點處的磁體的精確運動速度的檢測，并且延伸至精確流量的值。
因此，在本實施例中，配重系數(shù)根據(jù)路徑上的位置設(shè)定并且應(yīng)用至每個 位置；即，旋轉(zhuǎn)部件周向方向上的位置以及設(shè)定并且應(yīng)用^走轉(zhuǎn)部件的角速度。 流量4叚定通過4吏用配重系數(shù)對應(yīng)于每個位置進行確定。具體地-說，執(zhí);f亍下述 操作。
(1)旋轉(zhuǎn)部件54—次旋轉(zhuǎn)所需要的時間"t"在多個參考點處測量。在 圖17 (a)所示的實施例中，旋轉(zhuǎn)部件54—次旋轉(zhuǎn)所需的時間"t"在A至 H的八個點處進行測量(以45°的間距沿著周向設(shè)定)。石茲性方向傳感器6 測量從磁體5第 一次通過A點的時間到磁體5再次通過A點的時間的時間"t"。該計量操作也在其它點處執(zhí)行。
(2)接下來，在任意點處確定角速度(O。任意點并不局限于從A至H 的乂\個點。該點可位于這些點之間。 >磁性方向傳感器6可4僉測沿著周向的所 有點處的^茲體的位置。精確地說，沿著周向的相互鄰近的兩個點Pl、 P2處 的磁體位置(方向)在采樣時間At的預(yù)定期間進行確定(圖17 (a))。角速 度col可根據(jù)改變值與采樣時間之間的關(guān)系進行計算。
(3 )根據(jù)在(2 )中測量的角速度co從一點(在該點處，在與多個在(1) 中確定的參考點對應(yīng)的時間"t"之間的差值落入預(yù)定差值范圍中)到沿著預(yù) 定周向的任意點劃分出一個范圍，由此計算相應(yīng)子分區(qū)的配重系數(shù)"k"。
相關(guān)于上述計算，當(dāng)流量值根據(jù)在任意點處獲得的角速度進行計算時， 可實現(xiàn)下述關(guān)系。<formula>formula see original document page 20</formula>同時，當(dāng)流量值根據(jù)旋轉(zhuǎn)部件54—次旋轉(zhuǎn)所需的時間進行計算時，實 現(xiàn)下述關(guān)系。
<formula>formula see original document page 20</formula>
在公式中，各標(biāo)記表示下述物理量。V升氣體通過旋轉(zhuǎn)部件54的一次
旋轉(zhuǎn)供給至計量腔，由此供給的氣體從計量腔排出。具體地說，v升氣體通 過計量腔。
V:單位測量重量=計量腔容積(升L)
0:角(度deg)
t:時間(秒s)
Q:流量值(升/小時L/h)
co:角速度(度/秒deg/s)
k:配重系數(shù)(常數(shù))
在步驟(l),通過使用(公式2)計算從A至H在相應(yīng)點處獲得的流量 但Q(Qa、 Qb、 Qc、 Qd、 Qe、 Qf、 Qg、 Qh)。對于周向上的點，包括一些 點，在這些點處，流量值中的差值落入預(yù)定差值(例如，兩個點Qa、 Qb) 范圍中，在角速度中不認(rèn)為存在實質(zhì)的差別。使用根據(jù)點(例如，Qa、 Qb 的平均值)確定的參考值Q，并且將其用作(公式1 )中的Q。通過使用在步 驟(2)確定的任意點處獲得的co，確定每個區(qū)域的對應(yīng)于co已經(jīng)測量的點的配重系數(shù)"k"。
根據(jù)從相應(yīng)點確定的Q，，確定配重系數(shù)"k"。如圖17 (b)所示，與對 角速度進行測量的其他點co2至co9對應(yīng)的k2至k7以及與在點Pl與P2之 間確定的col對應(yīng)的kl通過下述7>式確定。
Q，=kl x Vx ioxcol
Q，=k2x Vx 10xco2
Q，=k3 x V x 10 x co3
Q,=k4x Vx 10 x①4
Q，=k5 x Vx 10xq)5
Q，=k6x Vx 10xco6
Q，=k7 x V x 10 x co7 (公式3)
也可認(rèn)為配重常數(shù)"k"根據(jù)co而變?yōu)榉蔷€性。因此，相應(yīng)的配重系數(shù)
"k，，應(yīng)用于小流量情況、中等流量情況和大流量情況的每種情況中。
在上述說明中，配重系數(shù)計算部分與流量計算部分之間的結(jié)構(gòu)邊界并不 是明確的。例如，具有這兩種功能的電路可使用單一電路構(gòu)成。從功能方面
出發(fā)，配重系數(shù)計算部分根據(jù)磁性方向傳感器6輸出的檢測信號檢測在旋轉(zhuǎn) 部件54的旋轉(zhuǎn)中的變化，并且計算沿著旋轉(zhuǎn)部件54的周向方向的任意位置 的角速度o)和對應(yīng)于角速度co的配重系數(shù)。流量計算部分根據(jù)由磁性方向 傳感器6輸出的檢測信號檢測磁體5的位置，并且通過參考磁體5的位置和 配重系數(shù)計算任意位置處的氣體的流量。 .
尤其地，配重系數(shù)計算部分通過參考從磁性方向傳感器6輸出的檢測信 號在沿旋轉(zhuǎn)部件54旋轉(zhuǎn)方向的多個參考點A至H處測量旋轉(zhuǎn)部件54 —次 旋轉(zhuǎn)所需的時間，并且^r測沿旋轉(zhuǎn)部件54的旋轉(zhuǎn)方向在多個位置處的角速 度。在旋轉(zhuǎn)部件54的周向方向上的預(yù)定區(qū)域(由圖17 (b)中的kl至k7 所表示的區(qū)域)中(在該區(qū)域中測量的次數(shù)落入預(yù)定差值的范圍內(nèi))，在已 經(jīng)檢測到角速度的位置(col至co7)處獲得的配重系數(shù)(kl至k7)通過參 照由落入預(yù)定差值的范圍中的次數(shù)確定的參考時間和角速度進行計算。相對 于其他區(qū)域(D至H)的配重系數(shù)"k"以相同的方式計算。
在沿周向方向的特定位置處獲得的流量通過使用由此獲得的"k"進行 計算，并且也得到沿瞬時方向獲得的流量。因此，可一直監(jiān)視精確的瞬間流 量，并且可更快地處理流量中的異常增加。(第四實施例) 由流量計算部分執(zhí)行的計算也可按照下文進行設(shè)定。
U)旋轉(zhuǎn)部件54—次旋轉(zhuǎn)所需的時間"t"在多個參考點處測量。如圖 17 (a)中所示的實施例，旋轉(zhuǎn)部件54—次旋轉(zhuǎn)所需的時間"t，，在從A至H 的八個點處進行測量。磁性方向傳感器6測量從i茲體5第一次通過點A到磁 體5再次通過點A所經(jīng)歷的時間段。該計量操作也在其他點處進行。如第一 實施例那樣，在相應(yīng)參考點處獲得的流量值Q (Qa、 Qb、 Qc、 Qd、 Qe、 Qf、 Qg、 Qh)由(公式2)進行計算。
(2) 在相應(yīng)參考點處實現(xiàn)的角速度(O (COA、 C0B、①c、 WD、 C0e、①f、①g、
coH)由^f茲性方向傳感器6檢測。
(3) 在(2)中檢測到的角速度o)被認(rèn)為是保持在距離每個參考點的預(yù) 定范圍中。(1)中采用的配重系數(shù)"k"根據(jù)在包括于該范圍中的每個參考 點處獲得的角速度co和在(1)中確定的流量值(1 )進行確定。這些操作相 應(yīng)于每個范圍而執(zhí)行。在圖18所示的實施例中，相當(dāng)?shù)慕撬俣缺徽J(rèn)為是在 相應(yīng)參考點之間的中間點處獲得的。具體地說，流量如下所述進行確定。
QA=kA x V x 10 x coA
QB=kB x Vx 10 x o)B
Qc=kcx Vx lOxcoc
QD=kDx Vx 10 x coD
QE=kE x V x 10 x coE
QF=kF x V x 10 x coF
QG =kG x V x 10 x coG
QH=kHx Vx 10x o)h (公式4)
如第三實施例的情況，配重系數(shù)計算部分與流量計算部分之間的結(jié)構(gòu)邊 界并不是明確的。尤其地，配重系數(shù)計算部分通過參考,人^磁性方向傳感器6 輸出的^r測信號在沿旋轉(zhuǎn)部件54旋轉(zhuǎn)方向的多個參考點A至H處測量旋轉(zhuǎn) 部件54 —次旋轉(zhuǎn)所需的時間；并且在旋轉(zhuǎn)部件54的參考點A至H處檢測 角速度o)a至 H。關(guān)聯(lián)于沿旋轉(zhuǎn)部件54的周向方向從相應(yīng)參考點A至H的 每個預(yù)定區(qū)域(圖18中的區(qū)域kA至kH),應(yīng)用對應(yīng)于該區(qū)域的參照一次旋 轉(zhuǎn)所需時間和角速度計算的配重系數(shù)。
在本實施例中，計算量比第一實施例中需要的計算量小。可減小施加在配重系數(shù)計算部分和流量計算部分上的負(fù)擔(dān)。此外，也可削減成本。而且， 可減小消耗的電流量，并且可通過電池的最小化來實現(xiàn)成本減小。 (第五實施例) 流量計算部分的計算也可如下設(shè)定。
(1) 旋轉(zhuǎn)部件54—次旋轉(zhuǎn)所需的時間"t"在多個任意點處測量，如上 述實施例中的步驟(1 )的情況。
(2) 同樣地， 一次旋轉(zhuǎn)所需的時間在相同的位置連續(xù)地測量。在任意 點處獲取的流量值Q被認(rèn)為是根據(jù)一次旋轉(zhuǎn)所需的最近時間"t"確定為V/t， 由此確定每個點處的流量值Q。在這種情況下，沒有確定配重系數(shù)"k"。在 上述旋轉(zhuǎn)期間獲取的流量值Q在每次進行一次旋轉(zhuǎn)時被重設(shè)，由此確定最近 流量值Q。
在本實施例中，沒有"配重系數(shù)"的概念。因此，配重系數(shù)計算部分并 不需要，流量計算部分執(zhí)行上述計算操作。
即使在本實施例中，計算量與第三實施例相比也可減小。施加在流量計 算部分上的負(fù)擔(dān)可減小。此外，也可實現(xiàn)成本下降。
在本實施例中，計量點并不是任意的，在將計量時間作為參考的同時， 可以確定無限數(shù)量的預(yù)定參考點。首先，在相同的間隔確定多個參考點，并 且進行計量。當(dāng)所測量的時間已經(jīng)落入預(yù)定差值的范圍內(nèi)時在參考點A處獲 取的時間"t，，除以任意值N。距離參考點A為t/N的時間間隔的位置再次被 認(rèn)為是對應(yīng)于多個值N的參考點。通過上述操作，在不使用配重系數(shù)"k，， 的情況下設(shè)定參考點，如同一次旋轉(zhuǎn)是速度不變的運動，并且執(zhí)行計量。由 此，在參考點之間的任意時間時獲取的流量Q，可高精度地確定，即使當(dāng)涉 及瞬間之前的參考點處獲取的流量Q時。 (第六實施例)
如圖19所示，在本實施例中，4吏用四個引線開關(guān)6A至6D,而不使用 磁性方向傳感器6。引線開關(guān)6A至6D以相等的時間間隔位于旋轉(zhuǎn)部件54 的旋轉(zhuǎn)圓盤54b的外邊緣的附近。
引線開關(guān)是小型的電子部件，用作接近傳感器或者用于通過結(jié)合永^磁體 而檢測開啟和關(guān)閉動作。兩條引線(磁性材料)密封在具有惰性氣體的玻璃 管中。當(dāng)磁體接近引線時，兩條引線被磁化從而相互吸引，由此關(guān)閉接觸點。 當(dāng)磁體從引線開關(guān)分離時，兩條引線相互分離。通過應(yīng)用該屬性，引線開關(guān)被廣泛地用作接近傳感器，用于檢測汽車、OA設(shè)備、醫(yī)療i殳備、小型電子 設(shè)備等領(lǐng)域的旋轉(zhuǎn)。
在本實施例中，四條引線開關(guān)6A至6D在相對于旋轉(zhuǎn)部件54的旋轉(zhuǎn)方 向相互分離90。的位置處設(shè)置為引線開關(guān)。具體地說，引線開關(guān)6A至6D由 形成在支承支座29上的支柱56的上端固定地支承；位于旋轉(zhuǎn)部件54的旋 轉(zhuǎn)圓盤54b的外邊緣的外部；并且其位置沒有接觸外邊緣。
在該實施例中，由流量計算部分執(zhí)行的計算通過使用第三實施例中所述 的計算方法如下實現(xiàn)。
(1 )如前述實施例的步驟(1 )的情況，四條引線開關(guān)測量旋轉(zhuǎn)部件54 的一次旋轉(zhuǎn)所需的時間"t"。
(2)類似地，相應(yīng)的引線開關(guān)連續(xù)地測量旋轉(zhuǎn)部件一次旋轉(zhuǎn)所需的時
間。由引線開關(guān)在任意點處獲取的流量值Q被認(rèn)為是從一次旋轉(zhuǎn)所需的最近 時間"t，，計算得到的V/t，由此確定每點中的流量值Q。在這種情況下，沒 有確定配重系數(shù)"k"。此外，先前旋轉(zhuǎn)的流量值Q在每次進行一次旋轉(zhuǎn)時進 行重設(shè)，因此確定最近的Q。
即使在本實施例中，待設(shè)置引線開關(guān)的點可借助將測得時間作為參考值 而進行確定，如第三實施例中的情況。開始時，多個參考點以相等間隔進行 確定，引線開關(guān)位于相應(yīng)參考點處。然后執(zhí)行計量。在時間落入預(yù)定差值范 圍中的參考點A處獲取的時間"t，，除以任意值N。以時間間隔t/N距離參考 點A的位置再次被認(rèn)為是對應(yīng)于多個值N的參考，并且定位引線開關(guān)。通 過上述操作，在不使用配重系數(shù)"k，，的情況下設(shè)定參考點，如同一次旋轉(zhuǎn) 是速度不變的運動,并且執(zhí)行計量。由此，在參考點之間的任意時間獲取的 流量Q，可高精度地確定，即使當(dāng)涉及在瞬間之前的參考點處獲取的流量Q 時。
(具體實例)
下面將說明使用第三實施例所述的方法執(zhí)行的特定實例計量。 Qa (角度0°) =30L/h QB (角度45°) =30.5L/h 平均Q， = 30.25L/h
誤差0.5L/h<lL/h (在1L/h的預(yù)定范圍內(nèi)) V = 0.6LQa與QB之間的角速度co: 0至150: co = 5 k= l駕 15至30。 co = 5.1 k = 0.988 30至45。 (0 = 4.9 k= 1.029
在上述實施例中，在0至15。
= 20的情況下，應(yīng)用k- 1.008，氣體 經(jīng)測量以120.96L/h的流量流動。
在上述實施例中，旋轉(zhuǎn)部件54采用平面觀看時的圓形形狀。旋轉(zhuǎn)部件 54的形狀并不局限于圓形，并且可以基本上是圓形。在任何情況下，需要能 夠通過使用配重系數(shù)"k"修改旋轉(zhuǎn)部件54的周向速度，從而反映正確的瞬 時流量。雖然磁性方向傳感器6位于旋轉(zhuǎn)部件54的旋轉(zhuǎn)中心軸線上，但是 傳感器可基本上位于旋轉(zhuǎn)中心。將磁性方向傳感器設(shè)置于中心并不是必須 的。因此，磁性傳感器6與磁體5之間的距離不需要在旋轉(zhuǎn)部件54的旋轉(zhuǎn) 方向上是等同的。
在第三至第六實施例中，在該待檢測部件的位置和運動以模擬的方式被 觀察的同時，在旋轉(zhuǎn)部件的旋轉(zhuǎn)中的差異通過使用配重系數(shù)和其他方法進行 改進。因此，可一直監(jiān)視流體的精確瞬時流量，流量中的異常增加也可更快 速地處理。
本發(fā)明的流量計并不局限于上述實施例所示的薄膜式氣體計，并且也可 應(yīng)用至各種類型的其他氣體計。
本發(fā)明的流量計并不局限于氣體計，也可用作測量各種類型的其他流體 諸如氣體、液體等的流量的裝置。因此，并不對流量計的應(yīng)用作出任何限制。
在使用上述實施例的單一磁體的流量計中，可以Y吏用多個f茲體。在這種 情況下，從磁性方向傳感器輸出的信號數(shù)量增加或者使用超過一個的引線開 關(guān)。
雖然上述實施例使用磁體和磁性方向傳感器的組合，但是也可以是使用 布置有任意待檢測部件并且可檢測到該部件方向的方向傳感器。
上述說明已經(jīng)示出了薄膜式氣體計的實例，其中，由兩個樞轉(zhuǎn)閥形成閥 部分，用于通過樞轉(zhuǎn)操作控制氣體供給入兩個計量腔以及從兩個計量腔排 出。但是，本發(fā)明也可以應(yīng)用至薄膜式氣體計，其中的閥部分由旋轉(zhuǎn)閥形成， 用于借助旋轉(zhuǎn)操作控制氣體供給至四個計量腔和從計量腔排出。
雖然上述實施例已經(jīng)示出將本發(fā)明應(yīng)用至具有四個計量腔和一對薄膜部分的薄膜式氣體計的情況，但是本發(fā)明也可應(yīng)用至具有兩個計量腔和單獨 一個薄膜部分的薄膜式氣體計。
雖然本發(fā)明的各個實施例目前已經(jīng)進行說明，但是本發(fā)明并不局限于這 些實施例中說明的內(nèi)容。本領(lǐng)域技術(shù)人員基于權(quán)利要求、說明書和公知技術(shù) 的范圍想象到的變形和應(yīng)用都可由本發(fā)明涉及，并且落入本發(fā)明要求保護的 范圍中。
本發(fā)明要求日本專利申請No. 2004-283472; No. 2004-283601和No. 2004-283602的優(yōu)先權(quán)，它們都于2004年9月29日提交并且其完整內(nèi)容引 用結(jié)合于此。
工業(yè)應(yīng)用性
本發(fā)明的流量計〗吏用待檢測部件和方向傳感器，由此確定它們之間的相 對位置。因此，測量流體的流量。因此，增強計量分辨度，并且可實現(xiàn)精確 的計量。
權(quán)利要求
1、一種流量計，包括主體；固定至所述主體的薄膜部分，該薄膜部分限定用于容納和排出液體的計量腔；與所述薄膜部分的往復(fù)運動同步地執(zhí)行旋轉(zhuǎn)運動的旋轉(zhuǎn)部分；設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)部件上的待檢測部件；方向傳感器，該傳感器檢測待檢測部件的位置和關(guān)聯(lián)于所述旋轉(zhuǎn)部分的旋轉(zhuǎn)運動而引起的運動；配重系數(shù)計算部分，該計算部分根據(jù)從所述方向傳感器輸出的檢測信號檢測所述旋轉(zhuǎn)部件的旋轉(zhuǎn)中的差異并且計算在沿著所述旋轉(zhuǎn)部件的周向方向的任意位置處獲得的角速度以及響應(yīng)于所述角速度的配重系數(shù)；以及流量計算部分，該部分借助從所述方向傳感器輸出的檢測信號檢測所述待檢測部件的位置，并且通過參照所述待檢測部件的位置和所述配重系數(shù)計算在任意位置處獲得的流體的流量。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的流量計，其中，所述配重系數(shù)計算部分 通過參照從所述方向傳感器輸出的^f企測信號、在沿著所述旋轉(zhuǎn)部件的旋轉(zhuǎn)方向的多個參考點處測量所述旋轉(zhuǎn)部件一次旋轉(zhuǎn)所需的時間；在沿著所述旋轉(zhuǎn)部件的旋轉(zhuǎn)方向的相應(yīng)位置處4全測角速度；以及 在沿著所述旋轉(zhuǎn)部件的旋轉(zhuǎn)方向的預(yù)定區(qū)域中，通過參照由落入預(yù)定差值的范圍中的時間確定的參考時間以及所述角速度計算相應(yīng)于已經(jīng)進行角速度檢測的位置的配重系數(shù)，在所述預(yù)定區(qū)域中，所述測量時間落入預(yù)定差值范圍中。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的流量計，其中，所述配重系數(shù)計算部分 通過參照從所述方向傳感器輸出的檢測信號、在沿著所述旋轉(zhuǎn)部件的旋轉(zhuǎn)方向的多個參考點處測量所述旋轉(zhuǎn)部件一次旋轉(zhuǎn)所需的時間；在所述旋轉(zhuǎn)部件的相應(yīng)參考點檢測角速度；以及在沿著所述旋轉(zhuǎn)部件的旋轉(zhuǎn)方向距離所述相應(yīng)參考點的預(yù)定區(qū)域中，應(yīng) 用參照所述時間和所述角速度計算出的配重系數(shù)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的流量計，其中，所述方向傳感器基本上位于所述旋轉(zhuǎn)部件的中心旋轉(zhuǎn)軸。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的流量計，其中，待檢測的部件位于沿所述旋 轉(zhuǎn)部件外邊緣的位置處，所述方向傳感器與所述待檢測部件之間的距離在所 述旋轉(zhuǎn)部件的整個旋轉(zhuǎn)方向上基本上是相等的。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的流量計， 其中，所述待檢測部件是》茲體，以及其中，所述方向傳感器是^f茲性方向傳感器。
全文摘要
一種流量測量裝置，能夠通過增加測量分辨率而精確地計量流體的流量。當(dāng)用于測量流量的流體供給至計量腔(4)并從計量腔排出時，安裝在計量腔(4)中的薄膜(11)往復(fù)運動，旋轉(zhuǎn)部件(R1)根據(jù)薄膜(11)的往復(fù)運動執(zhí)行旋轉(zhuǎn)運動。由于磁體(5)或者方位傳感器(6)裝配至旋轉(zhuǎn)部件(R1)，那么磁體(5)或方位傳感器(6)也執(zhí)行旋轉(zhuǎn)運動。由于薄膜(11)的位置可通過檢測方位傳感器(6)的旋轉(zhuǎn)運動和獲得旋轉(zhuǎn)部件與磁體或傳感器的相對位置而被檢測到，所以可增加測量分辨率以精確地計量流體的流量。
文檔編號G01F3/20GK101598583SQ200910157868
公開日2009年12月9日 申請日期2005年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月29日
發(fā)明者上山和則, 中村廣純, 大谷卓久, 木場康雄 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社