[發明專利]氣體流量計

有效

• 申請號: 200680046805.3
• 申請日: 2006-10-05
• 公開（公告）號: CN101331386A
• 公開（公告）日: 2008-12-24
• 發明（設計）人: 愛德華·格雷利耶·科爾比;漢斯·喬基姆·斯坦納;基蒙·魯索普洛斯;馬修·伊曼紐爾·米爾頓·斯托基;西蒙·亞當·莎士比亞
• 申請（專利權）人: 森泰克有限公司
• 主分類號: G01F1/08
• 分類號: G01F1/08;G01F1/704
• 代理公司: 北京中譽威圣知識產權代理有限公司
• 代理人: 叢芳;彭曉玲

技術領域

本發明涉及測定體積的氣體流量計領域。這里描述的氣體流量計技術特別適用于住宅應用的氣體流量計。

背景技術

測定體積的住宅用氣體流量計的最常見形式是隔膜氣體流量計。

這是一種以正位移原理工作的機械裝置，其在每個完全的周期內允許固定體積的氣體通過。機械流量計在正常的操作中會受到磨損的影響，這將導致精度隨時間降低以及最后完全失效的可能性。自動計量讀數(Automatic?Meter?Reading，AMR)裝置的日益流行意味著必須經常用一些形式的編碼器與機械讀出器形成接口，以便可以自動地讀出消耗量信息。

希望可以提供不包含運動部件的氣體流量計，即靜態氣體流量計，其中，消耗的氣體的體積的測量是直接以電子形式獲得的。從這種實現中還可以獲得其他的益處，包括基于使用時間、高峰需求或者局部氣體價格變動來設置更加復雜的價目表的能力，或者與其他諸如電、油或可再生能源之類的家用能源共享信息的能力。已經開發出了三個類型的靜態體積測量的氣體流量計。第一類型是可以商業獲得的用于利基應用的傳播時間式超聲流量計，利基應用可以支撐這種流量計的高昂成本。第二類型已知技術是熱質量流量計，這是該領域中的較新的技術，采用了旁路方法和微型加工傳感器。第三類型是射流振蕩器流量計，這種類型是在20世紀50年代開發的。所有這些劑量技術都具有比機械式流量計更昂貴的缺點，并要求相當數量的電池能量，這也增大了成本。

US3,688,106(Brain)描述了一種用于測量導管中的氣體速度的流量計。這種流量計具有一個離子源和兩個離子采集器，以便導管中的首先被電離，然后通過采集器。將電壓脈沖施加到第一采集器，測量這個脈沖和在第二采集器處所采集到的離子數量中產生的效果之間的間隔，來給出氣體速度。通過確定在第二個采集器位置處在脈沖之間采集的離子的數量來測量氣體密度，從速度和密度的乘積中得到質量流量。在該系統中，施加到第一采集器的電壓脈沖是100Hz方波，120伏的電壓被施加通過第二采集器。高電壓和高調制頻率使這種設計不適合家用氣表所需要的低電壓供電工作。在US3,842,670和US2,632,326中描述了離子化速度氣體流量計的其他結構。

希望提供在US?3,688,106(Brain)中描述的通用類型的氣體流量計，其可以以幾伏的工作電壓工作，以便可以用標準電池對這種流量計進行經濟地供電。然而，對于Brain所描述的流量計的幾何結構，本質上要求采集器的電極是足夠間隔的，使得采集器對氣流表現出很小的阻抗或者不表現出阻抗。從而，需要一個超過100伏的工作電壓來提供足夠大的電場以使流量計的電極發揮作用。由于要用只有幾伏的工作電壓來產生相同的電場，安裝在Brain流量計中的導管直徑需要小100倍，這會顯著地阻擋家用氣體供應的氣流。

至少在其優選實施例中，本發明尋求提供一種改進的體積測量的氣體流量計，這種流量計以電學操作原理和離子化氣流檢測工作，采用下面的原理：氣體的速度場與離子化分布相互作用，并改變檢測到的信號。在特定的實施例中，該氣體流量計特別適用于計量來自國家或地區的供氣網絡的氣體用量。

發明內容

因此，從一個方面考慮，本發明提供了氣體流量計，該氣體流量計包括一個用作氣流通路的導管以及在使用中用于使導管中的氣流電離的電離裝置。在電離裝置下游的調制電極結構用于調制在已電離的氣流中的離子分布。在調制電極結構下游的至少一個第一檢測電極結構用于檢測已電離氣流中的已調制的離子分布。配置調制電極結構和檢測電極結構中的至少一個，以產生具有至少一個平行于氣流方向的實質分量的電場。

從而，根據本發明，電極結構產生電場，該電場具有至少一個平行于氣流方向的實質分量。通過使電場平行而不是像現有技術中的情況那樣垂直于氣流方向，通過改變電極結構的電極之間的間距，可以調制電場強度，間距的這種改變不需要影響通過導管的氣流，以這種方式，可以使氣體流量計的流體動態需要獨立于電學需要，這使得可以制造可以以足夠低的電壓工作的用作家用氣體流量計的氣體流量計。

可以配置調制電極結構來產生具有至少一個平行于氣流方向的實質分量的電場(例如)來選擇用作已電離的氣流的離子的特定極性。另外或可替換地，可以配置檢測電極結構來產生具有至少平行于氣流方向的實質分量的電場(例如)來選擇性地檢測離子的特定極性。

在特定實施例中，產生的電場基本上平行于氣流的方向。然而，這不是必要的。例如，高電場可以包括基本上平行于氣流方向的分量以及基本上垂直于氣流方向的分量。