JPH0727734A - ボイド率測定装置 - Google Patents
ボイド率測定装置Info
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- JPH0727734A JPH0727734A JP19309093A JP19309093A JPH0727734A JP H0727734 A JPH0727734 A JP H0727734A JP 19309093 A JP19309093 A JP 19309093A JP 19309093 A JP19309093 A JP 19309093A JP H0727734 A JPH0727734 A JP H0727734A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 流体中に含まれる気体の割合いを迅速かつ正
確に測定すること。 【構成】 流入口2を下に、流出口3を上にして配設し
たボイド率測定装置本体1の内部に、内側を測定用、外
側を比較基準用となした複数の円筒電極4、7を設け、
測定電極4の間には気液二相流が流入するように、比較
基準電極7の間には気泡の流入を抑えるメッシュフィル
タ5を介して液体のみが流入するようにして、同じ温度
条件のもとで両流体の静電容量の差からボイド率を測定
するようにしたもの。
確に測定すること。 【構成】 流入口2を下に、流出口3を上にして配設し
たボイド率測定装置本体1の内部に、内側を測定用、外
側を比較基準用となした複数の円筒電極4、7を設け、
測定電極4の間には気液二相流が流入するように、比較
基準電極7の間には気泡の流入を抑えるメッシュフィル
タ5を介して液体のみが流入するようにして、同じ温度
条件のもとで両流体の静電容量の差からボイド率を測定
するようにしたもの。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、気液二相流に混合する
気体の体積割合いを測定する装置に関する。
気体の体積割合いを測定する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】体積計量型の流量計は広い流量範囲にわ
たって計測精度が良くかつ安定しているため、ガソリン
スタンドの給液装置等において広く使用されている。し
かしながら、この種の流量計においても、液体中に圧縮
流体である空気が気泡として混入したような場合には、
大きな誤差が生じるため、混入空気を分離する前処理装
置が不可欠となる。
たって計測精度が良くかつ安定しているため、ガソリン
スタンドの給液装置等において広く使用されている。し
かしながら、この種の流量計においても、液体中に圧縮
流体である空気が気泡として混入したような場合には、
大きな誤差が生じるため、混入空気を分離する前処理装
置が不可欠となる。
【0003】このための気泡分離手段としては、一般に
気泡の浮力を利用する方式と遠心力を利用する方式が存
在するが、前者については、連続管内の流体には適用し
難く、また後者については、給液時以外でも遠心力を作
用させておく必要があって、その動力費が嵩むほか、低
流速域では分離効果が乏しいといった問題を有してい
る。
気泡の浮力を利用する方式と遠心力を利用する方式が存
在するが、前者については、連続管内の流体には適用し
難く、また後者については、給液時以外でも遠心力を作
用させておく必要があって、その動力費が嵩むほか、低
流速域では分離効果が乏しいといった問題を有してい
る。
【0004】一方、液体と気体の誘電率の違いを静電容
量の差として測定し、これをもとに給液量の測定値を補
正するようにすることも実用化されているが、特に液体
としてガソリンや軽油を扱う流量計においては、その誘
電率が空気の2倍程度に過ぎないため、電極面が比較的
小さな対極型の誘電率測定装置では、ボイド率を精度高
く測定することが困難であるほか、液種や温度等による
誤差の補正を十分に行い得ないといった問題を有してい
る。
量の差として測定し、これをもとに給液量の測定値を補
正するようにすることも実用化されているが、特に液体
としてガソリンや軽油を扱う流量計においては、その誘
電率が空気の2倍程度に過ぎないため、電極面が比較的
小さな対極型の誘電率測定装置では、ボイド率を精度高
く測定することが困難であるほか、液種や温度等による
誤差の補正を十分に行い得ないといった問題を有してい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような問
題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、
気液二相流に含有する気体を分離することなくその割合
いを迅速かつ正確に測定することのできる新たな装置を
提供することにある。
題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、
気液二相流に含有する気体を分離することなくその割合
いを迅速かつ正確に測定することのできる新たな装置を
提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明はこの
ような課題を達成するためのボイド率測定装置として、
給液通路の一部に、気体侵入防止手段を介して流入した
液体の静電容量値を測定する比較基準電極と、気体侵入
防止手段を介さずに流入した気液二相流の静電容量値を
測定する測定電極とを配設し、同じ温度条件のもとでこ
れらの静電容量の差からボイド率を容易にかつ正確に測
定するようにしたものである。
ような課題を達成するためのボイド率測定装置として、
給液通路の一部に、気体侵入防止手段を介して流入した
液体の静電容量値を測定する比較基準電極と、気体侵入
防止手段を介さずに流入した気液二相流の静電容量値を
測定する測定電極とを配設し、同じ温度条件のもとでこ
れらの静電容量の差からボイド率を容易にかつ正確に測
定するようにしたものである。
【0007】
【実施例】そこで以下に図示した実施例について説明す
る。図1は本発明の一実施例をなすボイド率測定装置を
示したものであり、また図3はこの装置を適用した給油
装置の一例を示したものである。
る。図1は本発明の一実施例をなすボイド率測定装置を
示したものであり、また図3はこの装置を適用した給油
装置の一例を示したものである。
【0008】図において符号1で示したボイド率測定装
置の本体1は、流入口2を下に、流出口3を上にした状
態で給液管路10中の給油ポンプ11と流量計13の間
に配設されている。
置の本体1は、流入口2を下に、流出口3を上にした状
態で給液管路10中の給油ポンプ11と流量計13の間
に配設されている。
【0009】この装置本体1は、下端の流入口から、上
端の流出口3へと気液二相流が垂直上向きに流れること
ができるように、かつ圧力損失を無視することができる
よう給油管路10の流路断面積より小さくならないよう
な大きさの筒状体として構成され、その内部には、円筒
状をなす複数の測定電極4‥‥が内側に位置するよう
に、比較基準電極7が外側に位置するように、互いに本
体1の軸心を共通の軸心とし、かつ本体1の流路断面積
の略1/100以下の間隙を有するようにしてそれぞれ
上下のステイ9、9に一体的に固定されている。
端の流出口3へと気液二相流が垂直上向きに流れること
ができるように、かつ圧力損失を無視することができる
よう給油管路10の流路断面積より小さくならないよう
な大きさの筒状体として構成され、その内部には、円筒
状をなす複数の測定電極4‥‥が内側に位置するよう
に、比較基準電極7が外側に位置するように、互いに本
体1の軸心を共通の軸心とし、かつ本体1の流路断面積
の略1/100以下の間隙を有するようにしてそれぞれ
上下のステイ9、9に一体的に固定されている。
【0010】内側に位置して気液二相流の静電容量を測
定する上記複数の測定電極4‥‥は、気泡が付着しない
よう表面が活性処理され、また流れ方向の長さLについ
ては、電極内の全液について測定することができるよう
に、最大流速と測定間隔時間とを掛けた値以上の長さ、
例えば、最大流量が3m/sec、測定間隔が30ms
ecの場合には、この電極4の長さLを9cm以上に採
る。
定する上記複数の測定電極4‥‥は、気泡が付着しない
よう表面が活性処理され、また流れ方向の長さLについ
ては、電極内の全液について測定することができるよう
に、最大流速と測定間隔時間とを掛けた値以上の長さ、
例えば、最大流量が3m/sec、測定間隔が30ms
ecの場合には、この電極4の長さLを9cm以上に採
る。
【0011】他方、これらの外側に位置して液体のみの
静電容量を測定する円筒状の上記した比較基準電極7
は、本体1の内面に接するように、かつ最外側の測定電
極4との間に全流入液量の1/100程度の液が流入す
るよう、各測定電極4‥‥相互の間の間隙δの1/2程
度の間隙をおいて最外側の測定電極4の外側に取付けら
れる。
静電容量を測定する円筒状の上記した比較基準電極7
は、本体1の内面に接するように、かつ最外側の測定電
極4との間に全流入液量の1/100程度の液が流入す
るよう、各測定電極4‥‥相互の間の間隙δの1/2程
度の間隙をおいて最外側の測定電極4の外側に取付けら
れる。
【0012】この比較基準電極7の表面は、測定電極4
と同様に、気泡が付着しないよう親水性を高める処理が
施され、また最外側の測定電極4の入口側周面、つまり
下端部周面には、目開きが10乃至100μm、好まし
くは20乃至60μmの親水性処理を施したポリエステ
ルモノフィラメントよりなる複数のメッシュフィルタ5
‥‥が通液孔6を覆うようにして設けられ、最外側の測
定電極4と比較基準電極7との間に空気が流入するのを
阻止するように構成されている。
と同様に、気泡が付着しないよう親水性を高める処理が
施され、また最外側の測定電極4の入口側周面、つまり
下端部周面には、目開きが10乃至100μm、好まし
くは20乃至60μmの親水性処理を施したポリエステ
ルモノフィラメントよりなる複数のメッシュフィルタ5
‥‥が通液孔6を覆うようにして設けられ、最外側の測
定電極4と比較基準電極7との間に空気が流入するのを
阻止するように構成されている。
【0013】そしてこのように、最外側の測定電極4の
下端に、メッシュフィルタ5を設けて気泡の流入を阻止
するように構成した場合、液圧が0.3乃至1.3kg
/cm2の範囲では、気泡の混入率が30%の液を供給
しても、図4に示したように、比較基準電極7への影響
は実際上無視することができる程度の0.8%以下に抑
えることができる。
下端に、メッシュフィルタ5を設けて気泡の流入を阻止
するように構成した場合、液圧が0.3乃至1.3kg
/cm2の範囲では、気泡の混入率が30%の液を供給
しても、図4に示したように、比較基準電極7への影響
は実際上無視することができる程度の0.8%以下に抑
えることができる。
【0014】これらの測定電極4と比較基準電極7は、
ボイド率計算手段21とリード線8を介して接続し、ほ
ぼ同一の温度条件のもとで検出した気泡を含む液体の静
電容量値と液体のみの静電容量値とからボイド率、つま
り全流路体積中で気相が占める体積の割合いを演算する
ように構成されている。
ボイド率計算手段21とリード線8を介して接続し、ほ
ぼ同一の温度条件のもとで検出した気泡を含む液体の静
電容量値と液体のみの静電容量値とからボイド率、つま
り全流路体積中で気相が占める体積の割合いを演算する
ように構成されている。
【0015】一方、図3における実液積算手段22は、
実供給液量を演算してその出力により表示と制御を行う
回路手段で、流量計13からの流量に比例したパルス信
号と、ボイド率計算手段21からの出力信号をもとに実
液量を積算して、表示手段25に積算値を表示するとと
もに、POS等の外部機器にこの信号を出力して供給液
量や、供給液量に応じた価格等を記憶させる一方、テン
キー23等から入力した設定値信号と積算値信号との一
致信号をモーター制御手段24に出力し、この出力信号
と給油ノズル15からの自動給油停止信号とによって給
油ポンプ12を停止させるように構成されている。
実供給液量を演算してその出力により表示と制御を行う
回路手段で、流量計13からの流量に比例したパルス信
号と、ボイド率計算手段21からの出力信号をもとに実
液量を積算して、表示手段25に積算値を表示するとと
もに、POS等の外部機器にこの信号を出力して供給液
量や、供給液量に応じた価格等を記憶させる一方、テン
キー23等から入力した設定値信号と積算値信号との一
致信号をモーター制御手段24に出力し、この出力信号
と給油ノズル15からの自動給油停止信号とによって給
油ポンプ12を停止させるように構成されている。
【0016】つぎにこのように構成した装置の動作につ
いて説明する。いま図示しないノズル掛けから外した給
油ノズル15を自動車の給油口に挿入し、レバーを引く
ことにより給油ポンプ11を作動させて給油を開始する
と、ガソリンや軽油の吸引とともに外部より吸込んだ空
気がこれらの中に気泡として混入する。
いて説明する。いま図示しないノズル掛けから外した給
油ノズル15を自動車の給油口に挿入し、レバーを引く
ことにより給油ポンプ11を作動させて給油を開始する
と、ガソリンや軽油の吸引とともに外部より吸込んだ空
気がこれらの中に気泡として混入する。
【0017】この気泡を含んだ気液二相流がボイド率測
定装置本体1内に流入すると、その一部、つまり全体の
略99/100の量の気液二相流は多重円筒構造となし
た各測定電極4‥‥の間隙内に流入し、また略1/10
0の気液二相流は最外側の測定電極4に設けたメッシュ
フィルタ5により気泡を除去された上で、この測定電極
4と比較基準電極7との間に流入し、各測定電極4‥‥
と比較基準電極7とにより気泡を含んだ液体の静電容量
値と液体のみの静電容量値が検出される。そして、さら
にこれらの検出データはボイド率計算手段21に送ら
れ、その時々の液温におけるボイド率が演算される。
定装置本体1内に流入すると、その一部、つまり全体の
略99/100の量の気液二相流は多重円筒構造となし
た各測定電極4‥‥の間隙内に流入し、また略1/10
0の気液二相流は最外側の測定電極4に設けたメッシュ
フィルタ5により気泡を除去された上で、この測定電極
4と比較基準電極7との間に流入し、各測定電極4‥‥
と比較基準電極7とにより気泡を含んだ液体の静電容量
値と液体のみの静電容量値が検出される。そして、さら
にこれらの検出データはボイド率計算手段21に送ら
れ、その時々の液温におけるボイド率が演算される。
【0018】いま、測定電極4の完全空気中における静
電容量測定値をCA、完全液体中における静電容量測定
値をCL、気液二相流における静電容量測定値をCM、
比較基準電極7の完全空気中における静電容量測定値を
BA、完全液体中における静電容量測定値をBL、気液
二相流における静電容量測定値をBM、比較基準電極7
の測定値の補正倍数をG、ボイド率をα、実液率をβ
(α+β=1)とすると、CL>CA BL>BA
であるからCL−CA=(BL−BA)G となるよう
にGを設定すると、 β=1−α=(CM−CA)/(CL−CA) =(CM−CA)/(BL−BA)G ‥‥(1) となる。
電容量測定値をCA、完全液体中における静電容量測定
値をCL、気液二相流における静電容量測定値をCM、
比較基準電極7の完全空気中における静電容量測定値を
BA、完全液体中における静電容量測定値をBL、気液
二相流における静電容量測定値をBM、比較基準電極7
の測定値の補正倍数をG、ボイド率をα、実液率をβ
(α+β=1)とすると、CL>CA BL>BA
であるからCL−CA=(BL−BA)G となるよう
にGを設定すると、 β=1−α=(CM−CA)/(CL−CA) =(CM−CA)/(BL−BA)G ‥‥(1) となる。
【0019】そして、比較基準電極7には気泡が入らな
いように構成されているので、BL=BMとみなすこと
ができるから、(1)式は、 β=1−α=(CM−CA)/(BM−BA)G ‥‥(2) となり、CA、BA、Gは初期校正時に調整固定し、測
定回路誤差は2式の分子、分母とも引算で消えてしま
い、温度補正はCMとBMが同じ温度環境にあって変化
分は相殺することができ、空気の圧力による誘電率の変
化は無視することができ、かつ液体の空気溶解による誘
電率も無視することができるので、ボイド率αは、測定
電極4の値CMと比較基準電極7の値BMとによって算
出することができる。
いように構成されているので、BL=BMとみなすこと
ができるから、(1)式は、 β=1−α=(CM−CA)/(BM−BA)G ‥‥(2) となり、CA、BA、Gは初期校正時に調整固定し、測
定回路誤差は2式の分子、分母とも引算で消えてしま
い、温度補正はCMとBMが同じ温度環境にあって変化
分は相殺することができ、空気の圧力による誘電率の変
化は無視することができ、かつ液体の空気溶解による誘
電率も無視することができるので、ボイド率αは、測定
電極4の値CMと比較基準電極7の値BMとによって算
出することができる。
【0020】このようにして算出されたボイド率αは、
ついで、ボイド率計算手段21から実液算出手段22に
出力され、流量計13による測定液量をこのボイド率に
より補正した上、その実液積算量を表示手段25上に表
示する一方、キーボード23から入力した設定量とこの
実液積算量とを比較し、一致信号をもって給油モータ1
2を停止させる。
ついで、ボイド率計算手段21から実液算出手段22に
出力され、流量計13による測定液量をこのボイド率に
より補正した上、その実液積算量を表示手段25上に表
示する一方、キーボード23から入力した設定量とこの
実液積算量とを比較し、一致信号をもって給油モータ1
2を停止させる。
【0021】なお、以上はガソリンスタンド等の給油装
置に適用した装置によって本発明を説明したものである
が、本発明に係るボイド率測定装置は、これ以外にメタ
ノールとガソリンとの混合比測定制御装置、コンタミ監
視機能つきの流量測定装置、その他の化学プラント等で
用いられる流量計測制御装置、さらには液体、粉粒体な
どの混合機における混合状態の測定装置等にも適用する
ことができる。
置に適用した装置によって本発明を説明したものである
が、本発明に係るボイド率測定装置は、これ以外にメタ
ノールとガソリンとの混合比測定制御装置、コンタミ監
視機能つきの流量測定装置、その他の化学プラント等で
用いられる流量計測制御装置、さらには液体、粉粒体な
どの混合機における混合状態の測定装置等にも適用する
ことができる。
【0022】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、給液
通路の一部に、気体侵入防止手段を介して流入した液体
の静電容量値を測定する比較基準電極と、気体侵入防止
手段を介さずに流入した気液二相流の静電容量値を測定
する測定電極を配設したので、ほぼ同一温度条件のもと
で気液二相流と液流との間の静電容量を測定することが
できて、ボイド率測定手段を単純化することができると
ともに、その測定精度を一段と向上させることができ
る。
通路の一部に、気体侵入防止手段を介して流入した液体
の静電容量値を測定する比較基準電極と、気体侵入防止
手段を介さずに流入した気液二相流の静電容量値を測定
する測定電極を配設したので、ほぼ同一温度条件のもと
で気液二相流と液流との間の静電容量を測定することが
できて、ボイド率測定手段を単純化することができると
ともに、その測定精度を一段と向上させることができ
る。
【0023】しかもこの装置を、測定電極を内側に比較
基準電極を外側に配設したので、側壁面を避けて気泡が
中心に集まり易い性質を利用して気液二相流と気泡を含
まない液との分離をより効果的に行わせることができ
る。
基準電極を外側に配設したので、側壁面を避けて気泡が
中心に集まり易い性質を利用して気液二相流と気泡を含
まない液との分離をより効果的に行わせることができ
る。
【図1】本発明の一実施例をなす装置を断面で示した側
面図である。
面図である。
【図2】(a)(b)はそれぞれ図1のA−A線及びB
−B線の断面図である。
−B線の断面図である。
【図3】同上装置を備えた給油装置の一例を示した構成
図である。
図である。
【図4】液一定流量中における混合空気量とボイド率と
の関係を示した図である。
の関係を示した図である。
【符号の説明】 1 ボイド率測定装置本体 4 測定電極 5 メッシュフィルタ 6 通液孔 7 比較基準電極 10 給油管 11 給油ポンプ 13 流量計 15 給油ノズル
Claims (3)
- 【請求項1】 給液通路の一部に、気体侵入防止手段を
介して流入した液体の静電容量値を測定する比較基準電
極と、該気体侵入防止手段を介さずに流入した気液二相
流の静電容量値を測定する測定電極とを配設したことを
特徴とするボイド率測定装置。 - 【請求項2】 上記測定電極と上記比較基準電極をとも
に筒状に形成し、かつ上記測定電極を内側に、上記比較
基準電極を外側にして共通の軸心を有するよう多重円筒
状に配設したことを特徴とする請求項1記載のボイド率
測定装置。 - 【請求項3】 上記比較基準電極に接する流路の始端部
に、気泡の侵入を阻止するメッシュ状のフィルタを配設
したことを特徴とする請求項1記載のボイド率測定装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19309093A JP2870370B2 (ja) | 1993-07-08 | 1993-07-08 | ボイド率測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19309093A JP2870370B2 (ja) | 1993-07-08 | 1993-07-08 | ボイド率測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0727734A true JPH0727734A (ja) | 1995-01-31 |
| JP2870370B2 JP2870370B2 (ja) | 1999-03-17 |
Family
ID=16302070
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19309093A Expired - Lifetime JP2870370B2 (ja) | 1993-07-08 | 1993-07-08 | ボイド率測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2870370B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2406911A (en) * | 2003-10-06 | 2005-04-13 | Ricardo Inc | Aeration sensing device |
| JP2010210269A (ja) * | 2009-03-06 | 2010-09-24 | Nippon Soken Inc | 気泡混入率センサおよびそれを備えたオイルレベル検出装置 |
| JP2013061152A (ja) * | 2011-09-10 | 2013-04-04 | Denso Corp | 燃料性状検出装置 |
| US9891185B2 (en) | 1998-10-08 | 2018-02-13 | Abbott Diabetes Care Inc. | Small volume in vitro analyte sensor |
| JPWO2023100793A1 (ja) * | 2021-11-30 | 2023-06-08 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| PL2612140T3 (pl) * | 2010-09-03 | 2017-10-31 | Los Alamos Nat Security Llc | Zintegrowany, akustyczny separator faz i urządzenie oraz sposób monitorowania wielofazowej, płynnej kompozycji |
-
1993
- 1993-07-08 JP JP19309093A patent/JP2870370B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9891185B2 (en) | 1998-10-08 | 2018-02-13 | Abbott Diabetes Care Inc. | Small volume in vitro analyte sensor |
| GB2406911A (en) * | 2003-10-06 | 2005-04-13 | Ricardo Inc | Aeration sensing device |
| GB2406911B (en) * | 2003-10-06 | 2006-10-18 | Ricardo Inc | Aeration sensing device |
| JP2010210269A (ja) * | 2009-03-06 | 2010-09-24 | Nippon Soken Inc | 気泡混入率センサおよびそれを備えたオイルレベル検出装置 |
| JP2013061152A (ja) * | 2011-09-10 | 2013-04-04 | Denso Corp | 燃料性状検出装置 |
| JPWO2023100793A1 (ja) * | 2021-11-30 | 2023-06-08 | ||
| WO2023100793A1 (ja) * | 2021-11-30 | 2023-06-08 | 京セラ株式会社 | 気泡率計 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2870370B2 (ja) | 1999-03-17 |
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