JPH11190649A - 流量計およびガスメータ - Google Patents

流量計およびガスメータ

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JPH11190649A
JPH11190649A JP9360066A JP36006697A JPH11190649A JP H11190649 A JPH11190649 A JP H11190649A JP 9360066 A JP9360066 A JP 9360066A JP 36006697 A JP36006697 A JP 36006697A JP H11190649 A JPH11190649 A JP H11190649A
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一光 温井
Hideo Kato
秀男 加藤
Takeshi Tashiro
健 田代
Masahiko Matsushita
雅彦 松下
Kazuhiro Yamada
一博 山田
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Tokyo Gas Co Ltd
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Takenaka Seisakusho Co Ltd
Tokyo Gas Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 広い流量範囲で流量を計測できる流量計およ
びガスメータを提供する。 【解決手段】 流路中央部に設けられた遮蔽部材3に到
達したガス10は、遮蔽部材3の作用によって、配管1
の壁面側に導かれる。このとき、ガス10は、配管1の
壁面に取り付けられた流速センサ2a,2bに向かうに
従い、その流速が増加するように配管1の壁面側に導か
れる。流速センサ2a,2bは、それぞれの取り付け位
置において、遮蔽部材3によって増加したガス10の流
速に応じた信号を出力する。流量演算部4は、流速セン
サ2a,2bの各々の出力信号に基づいて求められる流
速の平均値に基づいて、流量および積算流量を算出す
る。このように、増加したガス10の流速に応じて出力
される流速センサ2a,2bの出力信号に基づいてガス
10の流量を算出するようにしたので、微小流量域から
大流量までの広い流量範囲で流量を計測することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガス等の流体の流
量を計測するための流量計およびガスメータに関する。
【0002】
【従来の技術】ガスメータ等に利用される流量計には、
配管中を流れる流体の流速を検出すると共に、その流速
から流量を算出し、これを表示するようにしたものがあ
る。また、流速の検出方法としては、熱式、差圧式、回
転式等がある。
【0003】図10は従来の流量計の具体的な構成を表
すもので、1つの流速センサ100を配管102内の流
体流路の中央部に配設し、流量演算部103において、
流速センサ100によって得られた流路中央部の流速に
配管102の断面積を乗算して流量を算出し、この流量
を表示部104に表示するようになっている。ここで、
流速センサによる流量の計測精度を高く維持するために
は、流速センサ1が流体の最も安定した流れの中に配置
されている必要がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
流量計においては、配管102中で、流量によっては偏
流が発生するために流速センサ100の取り付け位置の
決定が困難であるという問題があった。また、流速セン
サ100を偏流の少ない流量範囲に限定して設置する必
要があり、そのため流量の計測範囲が狭くなり、広い流
量範囲で精度良くガス流量を計測できないという問題が
あった。また、例えば、流路の径を流量の計測域に応じ
て変えると共に、複数の計測領域用のセンサを備えるよ
うな構成とすることで、広い流量範囲での計測を精度良
く行うことも可能であるが、この場合には、構成が複雑
化し易く、コストが高くなる可能性がある。
【0005】ところで、家庭用のガスメータとして、通
過するガスの流量を計測する機能の他に、マイクロコン
ピュータを搭載して安全機能を付加したものが実用化さ
れており、例えば所定量以上のガス流量を検出した場合
や所定のガス流量を所定時間以上検出した場合に、ガス
遮断弁を駆動してガス流路を遮断させるようになってい
る。これらの機能により配管中の漏洩や、不自然なガス
の流出などを検出して、事故を未然に防止し、安全性を
保障するものであり、このような機能が正確に作動する
ためには、広い流量範囲でのガス流量の正確な計測が望
まれる。
【0006】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、広い流量範囲で流量を計測できるよ
うにした流量計およびガスメータを提供することにあ
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の流量計
は、流体が通過する流路を形成する配管と、この配管に
より形成された流路中に設けられると共に、流路を通過
する流体の流速に応じた信号を出力する流速センサと、
この流速センサが設けられた流路位置における流体の流
速を増加させるよう流路を部分的に遮蔽する遮蔽部材
と、流速センサの出力信号に基づいて流量を算出する流
量演算手段とを備えたものである。
【0008】この流量計では、流速センサによって、流
路を通過する流体の流速に応じた信号が出力される。こ
のとき、遮蔽部材によって、流速センサが設けられた流
路位置における流体の流速が増加する。流量演算手段で
は、流速センサの出力信号に基づいて流量が算出され
る。
【0009】請求項2記載の流量計は、請求項1記載の
流量計において、流量演算手段を、流速センサの出力信
号に基づいて瞬時流量を算出するように構成したもので
ある。
【0010】この流量計では、流量演算手段によって、
流速センサの出力信号に基づいて瞬時流量が算出され
る。
【0011】請求項3記載の流量計は、請求項1記載の
流量計において、流量演算手段を、流速センサの出力信
号に基づいて瞬時流量を算出すると共に、算出した瞬時
流量を所定期間毎に積算して積算流量を求めるように構
成したものである。
【0012】この流量計では、流量演算手段によって、
流速センサの出力信号に基づいて瞬時流量が算出される
と共に、算出した瞬時流量を所定期間毎に積算して積算
流量が求められる。
【0013】請求項4記載の流量計は、請求項1記載の
流量計において、遮蔽部材を、流路中において、流速セ
ンサに対して上流側に設けるように構成したものであ
る。
【0014】この流量計では、流体の流速が、流速セン
サに対して上流側に設けられた遮蔽部材によって、流速
センサに向かうに従い増加する。
【0015】請求項5記載の流量計は、請求項1記載の
流量計において、流速センサを、配管の内壁面の近傍に
取り付けると共に、遮蔽部材を、流速センサに対して上
流側の流路の中央部を遮蔽するような位置に設けられる
よう構成したものである。
【0016】この流量計では、流体の流速が、流速セン
サに対して上流側の流路の中央部に設けられた遮蔽部材
によって、配管の内壁面の近傍に取り付けられた流速セ
ンサに向かうに従い増加する。
【0017】請求項6記載の流量計は、請求項1記載の
流量計において、流速センサを、配管により形成された
流路の中央部に設けるようにし、遮蔽部材を、流速セン
サに対して上流側において、流路の中央部を除く領域を
遮蔽するようにして構成したものである。
【0018】この流量計では、流体が遮蔽部材の中央部
を通過することにより、その流速が増加する。遮蔽部材
の中央部を通過した流体の流速は、遮蔽部材の下流側に
設けられた流速センサによって検出される。
【0019】請求項7記載の流量計は、請求項1記載の
流量計において、遮蔽部材を、錐体形状、涙滴形状また
は板状の部材により構成したものである。
【0020】この流量計では、流体の流速が、錐体形
状、涙滴形状または板状の部材により構成された遮蔽部
材によって、流速センサに向かうに従い増加する。
【0021】請求項8記載のガスメータは、流体が通過
する流路を形成する配管と、この配管により形成された
流路中に設けられると共に、流路を通過する流体の流速
に応じた信号を出力する流速センサと、この流速センサ
が設けられた流路位置における流体の流速を増加させる
よう流路を部分的に遮蔽する遮蔽部材と、流速センサの
出力信号に基づいて流量を算出する流量演算手段と、こ
の流量演算手段により算出された流量を表示する表示手
段とを備えたものである。
【0022】このガスメータでは、流速センサによっ
て、流路を通過する流体の流速に応じた信号が出力され
る。このとき、遮蔽部材によって、流速センサが設けら
れた流路位置における流体の流速が増加する。流量演算
手段では、流速センサの出力信号に基づいて流量が算出
されると共に、この算出された流量が表示手段に表示さ
れる。
【0023】請求項9記載のガスメータは、請求項8記
載のガスメータにおいて、流量演算手段を、流速センサ
の出力信号に基づいて瞬時流量を算出するようにし、表
示手段を、流量演算手段により求められた瞬時流量を表
示するように構成したものである。
【0024】このガスメータでは、流量演算手段によっ
て、流速センサの出力信号に基づいて瞬時流量が算出さ
れる。また、表示手段によって、流量演算手段により求
められた瞬時流量が表示される。
【0025】請求項10記載のガスメータは、請求項8
記載のガスメータにおいて、流量演算手段を、流速セン
サの出力信号に基づいて瞬時流量を算出すると共に、算
出した瞬時流量を所定期間毎に積算して積算流量を求め
るようにし、表示手段を、流量演算手段により求められ
た積算流量を表示するように構成したものである。
【0026】このガスメータでは、流速センサの出力信
号に基づいて瞬時流量が算出されると共に、算出した瞬
時流量を所定期間毎に積算して積算流量が求められる。
また、表示手段によって、流量演算手段により求められ
た積算流量が表示される。
【0027】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。
【0028】図1は、本発明の一実施の形態に係るガス
メータの要部を表す断面図である。また、図2は、図1
のA−A′線の矢視方向の断面構造を表す図である。本
実施の形態に係るガスメータは、例えば、断面が円形状
を成し、流体(ガス)10が通過する流路を形成する配
管1と、この配管1の内壁面に取り付けられた流速セン
サ2a,2bと、これらの流速センサ2a,2bが設け
られた流路位置を通過するガス10の流速を増加させる
ための遮蔽部材3とを備えている。配管1の口径は、例
えば56mmである。
【0029】流速センサ2a,2bは、それぞれの取り
付け位置における流路を通過するガス10の流速に応じ
た信号を出力するものである。これらの流速センサ2
a,2bは、図示しないが、発熱部とこの発熱部の上流
側および下流側に配設された2つの温度センサを有し、
2つの温度センサによって検出される温度の差を一定に
保つために必要な発熱部に対する供給電力から流速に対
応する流量を求めたり、一定電流または一定電力で発熱
部を加熱し、2つの温度センサによって検出される温度
の差から流量を求めることができるようになっている。
【0030】なお、図1および図2においては、流速セ
ンサ2a,2bが上下対称位置に設けられている場合に
ついて示したが、流速センサ2a,2bが設けられる位
置は、図1および図2に示した位置に限定されず、他の
位置に設けられていてもよい。また、流路中に設けられ
るセンサの数は、2つに限定されず、1または3以上の
数であってもよい。但し、流速センサを複数設けた場合
には、1の流速センサに異常が発生した場合でも他の流
速センサで計測を行うことができるため、信頼性上、流
速センサの数は2以上とすることが望ましい。
【0031】遮蔽部材3は、例えば、鉄、アルミニウム
等の金属やセラミック等の剛体物または樹脂等によって
構成されるものであり、その形状は、円錐状となってい
る。この円錐状の遮蔽部材3は、流路中において、上流
側に円錐の頂点が位置し、下流側に底面が位置するよう
に配置されている。また、遮蔽部材3は、流路中におい
て、流速センサ2a,2bが設けられた位置よりも上流
側に配置されていると共に、流速センサ2a,2bの上
流側の流路を部分的に中央部を遮蔽するような位置に設
けられている。このように遮蔽部材3が配置されている
ことにより、流路中を流れるガス10が、流速センサ2
a,2bが取り付けられた配管1の壁面側に容易に導か
れると共に、流速センサ2a,2bに向かうに従い、流
路が次第に狭められ、その流速が増加するようになって
いる。これにより、流速センサ2a,2bは、遮蔽部材
3によって流速が増加したガス10の流速を検出するよ
うになるので、特に、微小流量域におけるガス10の検
出感度が向上するようになる。
【0032】なお、遮蔽部材3は、円錐状に限らず、他
の錐体形状、例えば、三角錐等の多角錐状に構成されて
いてもよい。
【0033】図3は、本実施の形態に係るガスメータの
回路部分の構成を示すブロック図である。
【0034】図3に示したように、本実施の形態に係る
ガスメータは、流量を計測するための流量計20と、こ
の流量計20により計測された流量を表示するための表
示部23とを備えている。流量計20は、前述の流速セ
ンサ2a,2bと、これらの流速センサ2a,2bの各
々の出力信号に基づいて、流速センサ2a,2bが設け
られた流路位置における流速の平均値を演算する平均流
速演算部21と、この平均流速演算部21で求められた
流速の平均値に基づいて、流量を算出する流量演算部2
2とを備えている。平均流速演算部21および流量演算
部22は、例えばマイクロコンピュータによって構成さ
れるものである。また、平均流速演算部21および流量
演算部22が、本発明における流量演算手段に対応す
る。
【0035】流量演算部22は、平均流速演算部21で
求められた流速の平均値に基づいて、瞬時流量を算出し
た後に、算出した瞬時流量を所定期間毎(例えば、1時
間毎)に積算して積算流量を求めるようになっている。
ここで求められた積算流量は、表示部23において表示
される。なお、流量演算部22において算出した瞬時流
量を、そのまま表示部23において表示するようにして
もよい。また、ここで、瞬時流量とは、流速センサ2
a,2bの出力信号に基づいて算出される瞬間的な流量
値のことを意味する。
【0036】次に、本実施の形態に係るガスメータの動
作について説明する。
【0037】配管1によって形成された流路中におい
て、ガス10は、まず、流路の中央部に設けられた円錐
状の遮蔽部材3に到達する。遮蔽部材3に到達したガス
10は、遮蔽部材3の作用によって、配管1の壁面側に
導かれる。このとき、ガス10は、配管1の壁面に取り
付けられた流速センサ2a,2bに向かうに従い、その
流速が増加するように配管1の壁面側に導かれる。
【0038】流速センサ2a,2bは、それぞれの取り
付け位置において、遮蔽部材3によって増加したガス1
0の流速に応じた信号を出力する。平均流速演算部21
は、流速センサ2a,2bの各々の出力信号に基づい
て、流速センサ2a,2bが設けられた流路位置におけ
る流速の平均値を演算する。流量演算部22は、この平
均流速演算部21で求められた流速の平均値に基づい
て、瞬時流量を算出する。このとき、流量演算部22
は、流速センサ2a,2bの出力信号に基づいて求めら
れた流速に、配管1の形状に対応した配管形状係数を乗
算して瞬時流量を算出する。また、流量演算部22は、
瞬時流量を算出した後に、算出した瞬時流量を所定期間
毎に積算して積算流量を求める。表示部23は、流量演
算部22によって求められた積算流量の値を表示する。
【0039】以上説明したように、本実施の形態に係る
ガスメータによれば、流速センサ2a,2bの上流側に
遮蔽部材3を設けることにより、流速センサ2a,2b
が設けられた流路位置におけるガス10の流速が増加
し、この増加したガス10の流速を流速センサ2a,2
bで検出すると共に、流速センサ2a,2bの出力信号
に基づいてガス10の流量を算出するようにしたので、
特に、微小流量域におけるガス10の計測精度が向上
し、微小流量域から大流量までの広い流量範囲で流量を
計測することができる。
【0040】また、本実施の形態に係るガスメータによ
れば、遮蔽部材3によって、ガス10の流速を増加させ
ることにより、配管1の壁面付近において流速の検出を
行うことを可能としたので、従来のように、センサを流
路の中心位置に配置する必要がない。これにより、流速
センサ2a,2bの取り付けを、取り付け作業の容易な
配管1の壁面において行うことができる。また、単純な
形状の遮蔽部材3を流路中に設けるだけでガス10の流
速を増加させることができるようにしたので、製造コス
トを低く抑えることができる。
【0041】[変形例]次に、本実施の形態の変形例に
ついて説明する。上記実施の形態においては、錐体形状
の遮蔽部材3を流路中に配置するようにしたが、以下の
変形例は、遮蔽部材3を、図1のガスメータとは異なっ
た形状にしたものである。
【0042】図4ないし図9は、本実施の形態の変形例
について説明するための図である。
【0043】図4は、図1に示したガスメータの一変形
例を表す断面図である。この図に示した変形例は、遮蔽
部材3を、錐体に類する涙滴形状の遮蔽部材3aによっ
て構成したものである。この涙滴形状の遮蔽部材3a
は、後端部が流線形状となっている以外は、図1に示し
た錐体形状の遮蔽部材3とほぼ同様の形状となってい
る。このように遮蔽部材3aの後端部が流線形状となっ
ていることにより、流路中を流れるガス10を、配管1
の壁面に取り付けられた流速センサ2a,2bに向かう
に従い、その流速が増加するように導くと共に、この流
速センサ2a,2bに導かれたガス10を、容易に遮蔽
部材3aの下流側に排出させることができる。これによ
り、例えば、遮蔽部材3aの後端部においてガス10が
澱むような事態を低減させることが可能となる。
【0044】図5は、図1に示したガスメータの他の変
形例を表す断面図である。また、図6は、図5に示した
ガスメータにおけるB−B′線の矢視方向の断面図であ
る。これらの図に示した変形例は、遮蔽部材3を、板状
の遮蔽部材13によって構成したものである。遮蔽部材
13は、その板面がガス10の流れ方向に対向するよう
にして、流速センサ2a,2bの上流側の流路中に配置
されている。この板状の遮蔽部材13は、図6に示した
ように、四角形状のものであるが、この遮蔽部材13
は、例えば、三角形やその他の多角形状もしくは円形状
の板で構成されていてもよい。
【0045】図7は、図1に示したガスメータの更に他
の変形例を表す断面図である。また、図8は、図7に示
したガスメータにおけるC−C′線の矢視方向の断面図
である。これらの図に示した変形例は、単一の流速セン
サ2cを、流路の中央部に設けるようにしたものであ
る。また、遮蔽部材3を、中央部に開口33aの空いた
板状の遮蔽部材33によって構成するようにし、流速セ
ンサ2cに対して上流側において、流路の中央部を除く
領域を遮蔽するようにしたものである。このガスメータ
では、ガス10が中央部の遮蔽部材33の開口33aを
通過することにより、その流速が増加する。開口33a
を通過したガス10の流速は、遮蔽部材の下流側におい
て、流速センサ2cによって検出される。流量演算部2
2は、流速センサ2cの出力信号に基づいて、流量を算
出する。なお、遮蔽部材33の下流側において、遮蔽部
材33の開口33aに対応する位置に、2以上の流速セ
ンサを配置するようにしてもよい。この場合には、図1
に示したガスメータと同様に、2以上の流速センサの各
々の出力信号に基づいて、流速の平均値を演算し、この
流速の平均値から流量を算出する。
【0046】なお、遮蔽部材33を、図9に示したよう
に、流路の長手方向に対して山形の流線型状を成した遮
蔽部材43によって構成してもよい。この遮蔽部材43
によっても、ガス10が遮蔽部材43の中央部の開口4
3aを通過することにより、その流速が増加する。
【0047】図4ないし図9に示したガスメータのその
他の構成、動作および効果は、図1に示したガスメータ
と同様である。
【0048】以上実施の形態を挙げて本発明を説明した
が、本発明は上記実施の形態に限定されるものではな
く、種々変形可能である。例えば、上記実施の形態にお
いて、流路の断面形状は円形に限らず、半円、楕円、四
角等の他の形状であってもよい。更に、流速センサとし
ては、発熱部と2つの温度センサを有するものに限ら
ず、例えば、1つの発熱部を有し、この発熱部の温度
(抵抗)を一定に保つために必要な発熱部に対する供給
電力から流速を求めたり、一定電流または一定電力で発
熱部を加熱し、発熱部の温度(抵抗)から流速を求める
ものでもよい。また、流速センサとして、超音波を利用
した超音波センサを用いても良い。
【0049】また、本発明の流量計は、ガスメータに利
用されるものに限定されず、ガス以外の気体および液体
の流量を計測するものにも適用することが可能である。
【0050】また、流路中に設ける遮蔽部材3の形状
は、板状の遮蔽部材13(図5)や錐体に類する形状の
遮蔽部材3a(図4)の他、例えば、円柱状や角柱状の
形状であってもよい。
【0051】
【発明の効果】以上説明したように請求項1ないし7の
いずれか1に記載の流量計または請求項8ないし10の
いずれか1に記載のガスメータによれば、遮蔽部材によ
って、流路を部分的に遮蔽することにより、流速センサ
が設けられた流路位置における流体の流速を増加するよ
うにし、この増加した流体の流速に応じた信号を流速セ
ンサが出力するようにしたので、特に、微小流量域にお
ける流体の計測精度が向上し、微小流量域から大流量ま
での広い流量範囲で流量を計測することができるという
効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態に係るガスメータの構成
を表す断面図である。
【図2】図1のA−A′線の矢視方向の断面図である。
【図3】図1に示したガスメータの回路構成を表すブロ
ック図である。
【図4】図1に示したガスメータの一変形例を表す断面
図である。
【図5】図1に示したガスメータの他の変形例を表す断
面図である。
【図6】図5に示したガスメータにおけるB−B′線の
矢視方向の断面図である。
【図7】図1に示したガスメータの更に他の変形例を表
す断面図である。
【図8】図7に示したガスメータにおけるC−C′線の
矢視方向の断面図である。
【図9】図7に示したガスメータの変形例を表す断面図
である。
【図10】従来の流量計の構成を説明するための構成図
である。
【符号の説明】
1 配管 2a,2b,2c 流速センサ 3,3a,13,33,43 遮蔽部材 33a,43a 開口 10 ガス 20 流量計 21 平均流速演算部 22 流量演算部 23 表示部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田代 健 埼玉県川越市大字砂久保36−3 (72)発明者 松下 雅彦 東京都渋谷区広尾5−1−11 (72)発明者 山田 一博 千葉県千葉市中央区白旗1−4、2棟503

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 流体が通過する流路を形成する配管と、 この配管により形成された流路中に設けられると共に、
    前記流路を通過する流体の流速に応じた信号を出力する
    流速センサと、 この流速センサが設けられた流路位置における流体の流
    速を増加させるよう前記流路を部分的に遮蔽する遮蔽部
    材と、 前記流速センサの出力信号に基づいて流量を算出する流
    量演算手段とを備えたことを特徴とする流量計。
  2. 【請求項2】 前記流量演算手段は、前記流速センサの
    出力信号に基づいて瞬時流量を算出することを特徴とす
    る請求項1記載の流量計。
  3. 【請求項3】 前記流量演算手段は、前記流速センサの
    出力信号に基づいて瞬時流量を算出すると共に、算出し
    た瞬時流量を所定期間毎に積算して積算流量を求めるこ
    とを特徴とする請求項1記載の流量計。
  4. 【請求項4】 前記遮蔽部材は、前記流路中において、
    前記流速センサに対して上流側に設けられていることを
    特徴とする請求項1記載の流量計。
  5. 【請求項5】 前記流速センサが、前記配管の内壁面の
    近傍に取り付けられていると共に、前記遮蔽部材が、前
    記流速センサに対して上流側の流路の中央部を遮蔽する
    ような位置に設けられていることを特徴とする請求項1
    記載の流量計。
  6. 【請求項6】 前記流速センサが、前記配管により形成
    された流路の中央部に設けられ、 前記遮蔽部材が、前記流速センサに対して上流側におい
    て、流路の中央部を除く領域を遮蔽するようにして設け
    られていることを特徴とする請求項1記載の流量計。
  7. 【請求項7】 前記遮蔽部材は、錐体形状、涙滴形状ま
    たは板状の部材により構成されていることを特徴とする
    請求項1記載の流量計。
  8. 【請求項8】 流体が通過する流路を形成する配管と、 この配管により形成された流路中に設けられると共に、
    前記流路を通過する流体の流速に応じた信号を出力する
    流速センサと、 この流速センサが設けられた流路位置における流体の流
    速を増加させるよう前記流路を部分的に遮蔽する遮蔽部
    材と、 前記流速センサの出力信号に基づいて流量を算出する流
    量演算手段と、 この流量演算手段により算出された流量を表示する表示
    手段とを備えたことを特徴とするガスメータ。
  9. 【請求項9】 前記流量演算手段は、前記流速センサの
    出力信号に基づいて瞬時流量を算出し、 前記表示手段は、前記流量演算手段により算出された瞬
    時流量を表示するようにしたことを特徴とする請求項8
    記載のガスメータ。
  10. 【請求項10】 前記流量演算手段は、前記流速センサ
    の出力信号に基づいて瞬時流量を算出すると共に、算出
    した瞬時流量を所定期間毎に積算して積算流量を求め、 前記表示手段は、前記流量演算手段により求められた積
    算流量を表示するようにしたことを特徴とする請求項8
    記載のガスメータ。
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