JP3363256B2 - フルイディック式ガスメータ用圧力変動除去装置 - Google Patents

フルイディック式ガスメータ用圧力変動除去装置

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JP3363256B2 JP12158394A JP12158394A JP3363256B2 JP 3363256 B2 JP3363256 B2 JP 3363256B2 JP 12158394 A JP12158394 A JP 12158394A JP 12158394 A JP12158394 A JP 12158394A JP 3363256 B2 JP3363256 B2 JP 3363256B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、フルイディック式ガス
メータにかかる外圧の変動を除去する装置に関し、特に
微小流量の計測時に外圧の影響をフルイディック式ガス
メータに与えない装置に関する。
【0002】
【従来の技術】フルイディック式ガスメータ1は、噴出
ノズル2、側壁3、排出流路4、帰還流路5などの流体
振動素子から成り、特開昭63−313018号公報、
特開平1−250725号公報などから公知である。図
12(1)に示すように、フルイディック式ガスメータ
1は、流路の入口側に噴出ノズル2が設けられ、この噴
出ノズル2から噴出された流体ガスは、コアンダ効果に
よって左右いずれかの側壁3、たとえば左側の側壁3L
に沿って矢符6のように排出流路4Lに流れる。この流
体の一部は、矢符7のように帰還流体となり帰還流路5
Lに流れ、その流体エネルギが噴出流体に付与され、こ
れによって図12(2)に示すように噴出流体は、右側
の側壁3Rに沿って流れ、今度はこの流体の一部が、図
12(3)に示すように帰還流体となり、流体エネルギ
を噴出流体に付与し、これによって噴出流体は図12
(4)に示すように再び左側の側壁4Lに沿って流れる
ようになる。そしてこの1サイクルに要する時間は、流
体の通過量と関係する。つまり噴出ノズル2から流路内
に噴出される流体の振動現象によって出口8に交番圧力
波が生じる。この交番圧力波を圧電膜センサ9などによ
って検出し、この周波数から流体流量、すなわちガス流
量を算出している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら前述のよ
うに構成されたフルイディック式ガスメータは、交番圧
力波を検出するので、外圧(ガスメータ入口の圧力)の
変動の影響を受け易い。特にガス流量が小さい時は、近
隣に圧力変動を発生させる膜式ガスメータやガス消費機
器があるとその影響を受ける。
【0004】本発明の目的は、外圧が変動しても、その
影響をフルイディック式ガスメータに与えず、許容限度
内の圧力損失で精度良くガス量を計測できるフルイディ
ック式ガスメータ用圧力変動除去装置を提供することで
ある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、流体振動素子
を利用してガス流量を測定するフルイディック式ガスメ
ータの上流側に設ける装置であって、狭小通路と、ダイ
ヤフラムと一体的に作動する可動弁と、弁座とを有し、
出口のガス圧力が、前記可動弁とダイヤフラムの一方の
側とに作用し、フルイディック式ガスメータ出口のガス
圧力が、前記ダイヤフラムの他方の側に作用し、ガス通
過量に応じて発生する前記両ガス圧力の差を利用し、ガ
ス通過量が少なくなるに従い可動弁と弁座との開口面積
が減少し、あるガス通過量以下では可動弁が閉じること
を特徴とするフルイディック式ガスメータ用圧力変動除
去装置である。
【0006】また本発明は、前記狭小通路が弁座側に設
けられることを特徴とする。
【0007】また本発明は、前記ダイヤフラムと可動弁
とが一体的に構成されることを特徴とする。
【0008】また本発明は、前記狭小通路が可動弁に設
けられることを特徴とする。
【0009】また本発明は、前記可動弁上に、前記狭小
通路よりも小さい第2狭小通路を有する小弁と小弁の弁
座とを設けることを特徴とする。
【0010】
【作用】本発明に従えば、フルイディック式ガスメータ
(以下「FDガスメータ」という)が外圧変動の影響を
受け易い小流量のガス通過時には、FDガスメータの上
流側に圧力変動除去装置を設け、その狭小通路からガス
をFDガスメータの入口側に供給する。これによって外
圧の圧力振動がFDガスメータに伝達するのを防ぐ。ガ
ス通過量が増加するに従って、FDガスメータ入出口間
の差圧が増大するので、これを本装置に設けたダイヤフ
ラムで感知し、可動弁と弁座の開口面積を増加して、本
装置とFDガスメータの合計差圧を許容限度内にする。
ガス通過量がある一定量以上となれば、可動弁は全開と
なるが、FDガスメータの噴出ノズルから噴出する流体
ガスのエネルギも大きくなるので外圧の圧力振動はガス
流量の計測にほとんど影響しなくなる。
【0011】狭小通路は、弁座側に設けることも可動弁
に設けることも可能である。
【0012】狭小通路を弁座側に設けた場合は、可動弁
とダイヤフラムを一体的に構成することもでき、構成を
単純化できる。
【0013】狭小通路を可動弁に設けた場合は、可動弁
上に小弁を設けることもできる。この場合小弁に狭小通
路よりも小さい第2狭小通路を設け、ガス通過量が極少
量のときは、ガスを2段に狭小通路から噴出させるの
で、外圧変動の影響をさらに少なくすることができる。
そしてガス通過量が若干増加したときも、狭小通路から
出たガスは小弁と可動弁上の弁座との開口部から供給さ
れ、FDガスメータに与える外圧変動の影響を少なくす
ることができる。
【0014】
【実施例】以下実施例でもって、本発明に係るFDガス
メータ用圧力変動除去装置をより具体的に説明する。
【0015】図1は本発明の一実施例のFDガスメータ
用圧力変動除去装置11の断面図である。ガスはP1の
圧力で入口12から入り、本装置11から管路13を通
って、圧力P2でFDガスメータ14に入り、ここで流
量を計測され、圧力P3で図示しないガス消費機器に供
給される。圧力変動除去装置11は、狭小通路21、ダ
イヤフラム22、ダイヤフラム22と一体的に作動する
可動弁23および弁座24とから構成される。FDガス
メータ14は、従来技術で説明したと略同じであるの
で、内部の構成は省略してある。出口のガス圧力P3は
導圧管25によってダイヤフラム22の他方の側に導か
れる。ガス流量が少ないときは、ガス圧力P1,P2,
P3は略等しく、可動弁23の重量によって可動弁23
は弁座24に着座している。ガスは入口12から狭小通
路21と管路13とを通ってFDガスメータ14の入口
に達する。この状態でガス入口圧力P1が変動しても、
狭小通路21から噴出するガス量はほとんど変動せず、
略一定の圧力P2でFDガスメータ14に達し、流量を
計測されて、圧力P3でガス消費機器に供給される。
【0016】図2は、流量と本装置11およびFDガス
メータ14の合計圧力損失との関係を示すグラフであ
る。点線はFDガスメータ14の圧力損失を示す。ガス
流量がA(たとえばFDガスメータ14の最大通過量Q
maxの約1/30)以下のときは、FDガスメータ1
4の圧力損失は殆どなく、可動弁23はその重量によっ
て弁座24に着座している。ガス流量がAを超えると、
FDガスメータ14に僅かの圧力損失を生じ、FDガス
メータの出口P3の圧力がその入口の圧力P2より小と
なり、その差圧(P2−P3)がダイヤフラム22に作
用し、可動弁23の重量に抗して、可動弁23が開き始
める。そして流量が増加するに従って可動弁23と弁座
24との開口面積が増大する。ガス通過量がB(たとえ
ばFDガスメータ14の最大通過量Qmaxの90〜9
5%)で可動弁23は全開となる。ガス通過量が増加す
るに従って、外圧P1の変動があっても、ガス流量の計
測に影響を受けなくなる。また可動弁23全開時の本装
置11の差圧(P1−P2)をできるだけ小さくし、ガ
スメータとして許容される値以下に本装置11とFDガ
スメータ14との合計圧力損失を保持する。
【0017】一例として、最大ガス通過量6,000L
/hのFDガスメータ14の上流側に、可動弁23の径
を30mm、ダイヤフラム22の径を40mm、可動弁
23とダイヤフラム22との重量を14g、狭小通路の
面積を4mm2 の本装置11を設けて、流体として空気
を用いて測定したところ、190L/hのとき可動弁2
3が開き始めた。このとき本装置11とFDガスメータ
14との合計圧力損失は、19.8mmH2 Oであっ
た。ガス流量が増加しても、合計圧力損失は増加せずか
えって若干減少し、5,630L/hで可動弁23は全
開となった。このときの合計圧力損失は17.35mm
2 Oとなった。この後はガス流量の増加に従って合計
圧力損失が増し、最大通過量6,000L/hでは、1
9.73mmH2 Oの合計圧力損失となった。これらは
いずれも計量法で規定されているガスメータとして許容
される圧力損失値以下である。なお上記圧力損失には、
FDガスメータ14に内蔵される遮断弁の圧力損失1.
5mmH2 Oが含まれる。
【0018】次に本発明の装置を前置したFDガスメー
タと、本装置を前置しないものとを比較する実験結果を
示す。図3は、本実験に用いたガスの配管系統を示す。
ガスホルダ31からのガスは、近隣に相当する管路36
から膜式ガスメータ(N7)37を経て大型ガス消費機
器39でガスが燃焼される。本発明の装置11をテスト
する配管32には、本装置11の下流側にFDガスメー
タ14と正確にガスを計量するための湿式ガスメータ3
3と、FDガスメータ14の最大通過ガス量Qmaxの
約1/20にガス量を調節するバルブ35と、そのガス
を燃焼できるブンゼンバーナ34が接続されガスが燃焼
される。また本装置11にはバイパスバルブ38が設け
られる。管路36には、本装置11の入口側ガス圧を変
動させるために、膜式ガスメータ37と大型ガス消費機
器39とが設けられている。
【0019】図4は、図3のガス配管系統を用いて、外
圧を変動させたときのFDガスメータ14の誤差率(ε
%)を縦軸に、圧力変動の割合を横軸にして示したグラ
フである。○印は、バイパスバルブ38を閉じ、本装置
11を正常に作動させた状態(可動弁23が若干開いた
状態)を示し、×印はバイパスバルブ38を開いて本装
置を作動させない状態を示す。ここで圧力変動の割合を
示す指標Δf(P)/Δf(FD)οは次のものを意味
する。
【0020】Δf(P)=f(P)−f(FD)ο f(P)は、外圧の圧力振動サイクルの周波数を示し、
f(FD)οは圧力変動がない状態でFDガスメータ1
4にQ(FD)のガスを流したときのFDガスメータ1
4の発振周波数を示す。ここでf(P)=f(FD)ο
のとき、すなわちFDガスメータ14の発振周波数と同
じ周波数で外圧の圧力振動が加わったとき、最も影響を
受け易いので、0.95f(FD)ο<f(P)<1.
05f(FD)οの間で実験を行った。
【0021】この結果から本装置11を前置したFDガ
スメータ14は、本装置11を前置しないFDガスメー
タ14に比べて誤差率が格段に小さい。
【0022】可動弁23の形状は、上に述べた球面状弁
の他に図5に示す平面状弁や図6に示す円錐台状弁であ
ってもよい。狭小通路21は、上に述べたように弁座2
4側に設けられても、図5,図6に示すように可動弁2
3に設けられてもよく、図7に示すように2個設けられ
ても、それ以上何個であってもよく、その合計面積が関
係する。
【0023】さらに可動弁23が、図8に示すように小
弁27を有する複弁になっていてもよい。この場合狭小
通路21を出た小流量のガスは、小弁27を押上げて流
れる。また図9に示すように小弁27に狭小通路21よ
りも面積の小さい第2の狭小通路28を設けてもよい。
この場合、ガス流量が極く小量の時は、狭小通路21か
ら出たガスは、小弁27がその弁座に着座しているので
第2の狭小通路28から流出し、さらに外圧変動の影響
が少なくなる。極く小量以上のときは、ガス圧力によっ
て小弁27を押上げてガスが流れる。図10は、ダイヤ
フラムと可動弁とが一体化しているもので、これらが別
個に設けられるよりも構成が簡単になる。また可動弁2
3の振動を軽減するために、図11に示すようにダイヤ
フラム22上にスプリング29を設けたものを用いても
よい。
【0024】また図5〜図11において可動弁23と一
体的に作動するダイヤフラム22の他方の側(これらの
図において上側)には、FDガスメータ14の出口側の
圧力を導入する孔26が設けられている。
【0025】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、FDガス
メータの上流側にFDガスメータ用圧力除去装置を設
け、外圧変動の影響を受け易い小流量のガス通過時に
は、本装置の狭小通路からガスをFDガスメータに供給
するので、圧力変動がFDガスメータに伝達するのが防
がれる。またガス通過量が増加するに従って、FDガス
メータ入出口間の差圧が増大するので、これを本装置の
ダイヤフラムによって検知し、可動弁を開けて、本装置
とFDガスメータとの合計圧力損失を許容限度以下に保
持する。これによってガス通過量に関らず外圧変動の影
響を受けずにFDガスメータによって正確にガス流量を
計測し、ガスメータとして許容される値以下に本装置と
FDガスメータとの合計圧力損失を保持できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のフルイディック式ガスメー
タ用圧力除去装置11の断面図である。
【図2】流量と本装置11およびフルイディック式ガス
メータ14との合計圧力損失の関係を示すグラフであ
る。
【図3】外圧に変動を与えるためのガス配管系統図であ
る。
【図4】本装置11に外圧変動を与えたとき、後流のフ
ルイディック式ガスメータ14の誤差率を示すグラフで
ある。
【図5】本発明の第2実施例の断面図である。
【図6】本発明の第3実施例の断面図である。
【図7】本発明の第4実施例の断面図である。
【図8】本発明の第5実施例の断面図である。
【図9】本発明の第6実施例の断面図である。
【図10】本発明の第7実施例の断面図である。
【図11】本発明の第8実施例の断面図である。
【図12】従来のフルイディック式ガスメータ1の原理
を説明するための断面図である。
【符号の説明】
11 フルイディック式ガスメータ用圧力除去装置 12 ガス入口 13 管路 14 フルイディック式ガスメータ 21 狭小通路 22 ダイヤフラム 23 可動弁 24 弁座 25 導圧管 27 小弁 28 第2狭小通路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 000116633 愛知時計電機株式会社 愛知県名古屋市熱田区千年1丁目2番70 号 (73)特許権者 000156813 関西ガスメータ株式会社 京都府京都市下京区中堂寺鍵田町10 (73)特許権者 000142425 株式会社金門製作所 東京都板橋区大原町13番1号 (73)特許権者 000150109 株式会社竹中製作所 大阪府大阪市生野区中川西1丁目1番51 号 (73)特許権者 000222211 東洋ガスメーター株式会社 富山県新湊市本江2795番地 (72)発明者 温井 一光 神奈川県藤沢市みその台9−10 (72)発明者 岡林 誠 大阪府大阪市中央区平野町四丁目1番2 号 大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 南 忠幸 大阪府大阪市中央区平野町四丁目1番2 号 大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 木村 幸雄 愛知県東海市新宝町507−2 東邦瓦斯 株式会社 総合技術研究所内 (72)発明者 神田 廣一 愛知県名古屋市熱田区千年一丁目2番70 号 愛知時計電機株式会社内 (72)発明者 波元 政信 大阪府大阪市東成区東小橋2丁目10番16 号 関西ガスメータ株式会社内 (72)発明者 大池 英行 東京都板橋区志村1丁目2番3号 株式 会社金門製作所中央研究所内 (72)発明者 友田 馨一 大阪府東大阪市西岩田4丁目7番31号 株式会社金門製作所 関西研究所内 (72)発明者 上手 峰幸 千葉県船橋市旭町3丁目15番7号 (72)発明者 水越 靖 富山県新湊市本江2795番地 東洋ガスメ ーター株式会社内 (56)参考文献 特開 平5−45190(JP,A) 特開 平7−324955(JP,A) 実開 昭61−96060(JP,U) 特許3342572(JP,B2) 特許3315005(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01F 1/20 F16K 31/126

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 流体振動素子を利用してガス流量を測定
    するフルイディック式ガスメータの上流側に設ける装置
    であって、 狭小通路と、ダイヤフラムと一体的に作動する可動弁
    と、弁座とを有し、 出口のガス圧力が、前記可動弁とダイヤフラムの一方の
    側とに作用し、フルイディック式ガスメータ出口のガス
    圧力が、前記ダイヤフラムの他方の側に作用し、ガス通
    過量に応じて発生する前記両ガス圧力の差を利用し、ガ
    ス通過量が少なくなるに従い可動弁と弁座との開口面積
    が減少し、あるガス通過量以下では可動弁が閉じること
    を特徴とするフルイディック式ガスメータ用圧力変動除
    去装置。
  2. 【請求項2】 前記狭小通路が弁座側に設けられること
    を特徴とする請求項1記載のフルイディック式ガスメー
    タ用圧力変動除去装置。
  3. 【請求項3】 前記ダイヤフラムと可動弁とが一体的に
    構成されることを特徴とする請求項2記載のフルイディ
    ック式ガスメータ用圧力変動除去装置。
  4. 【請求項4】 前記狭小通路が可動弁に設けられること
    を特徴とする請求項1記載のフルイディック式ガスメー
    タ用圧力変動除去装置。
  5. 【請求項5】 前記可動弁上に、前記狭小通路よりも小
    さい第2狭小通路を有する小弁と小弁の弁座とを設ける
    ことを特徴とする請求項4記載のフルイディック式ガス
    メータ用圧力変動除去装置。
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