JP2000055710A

JP2000055710A - コリオリ質量流量計

Info

Publication number: JP2000055710A
Application number: JP10222936A
Authority: JP
Inventors: Norikazu Osawa; 紀和大沢
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1998-08-06
Filing date: 1998-08-06
Publication date: 2000-02-25

Abstract

(57)【要約】【課題】安定性、精度、耐振性が向上されるコリオリ
質量流量計を実現する。【解決手段】両端が固定され少なくとも１個所の断面
は非真円形形状を有し測定流体が流れる振動チューブ
と、振動チューブに平行して設けられ両端が振動チュー
ブの両端側にそれぞれ固定支持される補償振動体と、振
動チューブを管軸回りのねじれが主体となるように励振
すると共に補償振動体をこの補償振動体の振動が管軸と
同じ軸あるいはこの管軸と平行な軸を中心に回転するね
じれ振動であり且つ振動チューブの振動とは逆位相で振
動チューブと補償振動体との連結部では逆位相で振動す
ることにより管軸回りのねじれ振動が互いに打ち消し合
い発生する振動を削減するように励振する励振手段と、
コリオリ力による振動チューブの振動の変化を検出する
振動検出センサとを具備したことを特徴とするコリオリ
質量流量計である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流量計内部の振動
チューブの振動を外に漏らさないようにすることと、外
部からの振動ノイズや応力の影響を受けにくくすること
によって、安定性、精度、耐振性が向上されるコリオリ
質量流量計に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１４は、従来より一般に使用されてい
る従来例の構成説明図で、曲げモードを用いた直管１本
式コリオリ質量流量計である。直管１本式コリオリ質量
流量計では、振動チューブ１の振動に伴って、その重心
も大きく移動する。

【０００３】また最大変形が生じたときの両固定端２、
３には、図１４に示すように、回転力Ｆ₁と、振動チュ
ーブ１の管軸方向の引っ張りの力Ｆ₂が加わり、振動を
閉じ込めておくことが難しい。また、２本平行管タイプ
に比べ、Ｑ値が低く、ゼロ点が不安定になりやすい。図
において、４は励振器、５，６は振動検出センサであ
る。

【０００４】図１５は、従来より一般に使用されている
従来例の構成説明図で、ラジアルモードを用いた直管１
本式コリオリ質量流量計で、たとえば、特開平１−２５
９２２１に示されている。図１６は、図１５の側断面図
である。

【０００５】図において、１１は振動チューブ、１２、
１３は固定端である。１４は励振器で、図１６に示す如
く、振動チューブ１１の半径方向の両側から、同時に圧
縮、或いは引っ張りと、圧縮と引っ張りとを交互に加え
ている。１５，１６は振動検出センサである。

【０００６】このような、従来のラジアルモード形の直
管式コリオリ質量流量計は、本来完全に丸い断面形状の
振動チューブ１１を、電磁コイル１７等を使用して、楕
円等の歪んだ形状に変形させている。

【０００７】すなわち、非励振状態では完全に丸い断面
を持つ振動チューブ１１を使用している。而して、図１
６に示す如く、断面形状を歪ませるように、変形させ、
その変形モードの共振周波数で励振させている。振動モ
ードは、円と楕円が交互に現れるように見える。

【０００８】円形断面の形状を歪ませるのは、非常に堅
く、弾性変形の範囲内では、その変形量は、ごくわずか
である。コリオリ力は２ＱｍΩで、変形量に比例するの
で、変形が僅かだと発生するコリオリ力による振動チュ
ーブ１１の変形もごく僅かで、その検出は困難である。
すなわち、振動等各種ノイズに弱く、精度良い質量流量
測定ができなかった。

【０００９】ラジアルモード振動の場合、曲げモード振
動のコリオリ流量計と異なり、振動チューブ１１全体が
重心の移動を伴って移動はしないので、振動チューブ１
１内の測定流体ＦＬ_o全体が、コリオリ力発生原因とな
る角速度を、得るわけではない。

【００１０】図１６に示すように、振動チューブ１１の
振動により移動するのは、管壁近傍の測定流体ＦＬ_oに
限られ、振動チューブ１１の中心部１８の測定流体ＦＬ
_oには、コリオリ力は発生しない。このような現象があ
るため、流体速度分布の影響を受けやすく、感度も低
い。

【００１１】図１７は、この問題点に鑑み、本願出願人
が出願した、先願に係わる特願平９−０２１４５９号、
発明の名称「コリオリ質量流量計」、平成９年２月４日
出願、である。

【００１２】図において、図１４と同一記号の構成は同
一機能を表わす。振動チューブ２１は、両端２２、２３
が固定され、測定流体ＦＬ_oが流れる振動チューブであ
る。

【００１３】励振器２４は、振動チューブ２１に設けら
れ、振動チューブ２１の管軸を中心に、振動チューブ２
１が捻じれ振動を発生するように励振する。すなわち、
振動チューブ２１は、管軸を中心とした、ねじれ回転の
単振動をしている。

【００１４】振動検出センサ２５，２６は、コリオリ力
による振動チューブ２１の振動の変化を検出する。励振
器２４と振動検出センサ２５，２６とは、この場合は、
電磁コイルと永久磁石とで構成されている。

【００１５】但し、励振手段２４や検出手段２５，２６
は、この実施例以外にも、歪ゲージを用いるなど、いろ
いろな手法が考えられる。

【００１６】以上の構成において、振動チューブ１は励
振器２４によって、図１８に示したような、管軸を中心
にしたねじれ振動を行う。C-Cでの振幅が一番大きく、B
-B、D-Dでの振幅は小さくなる。時間進行に伴いそれぞ
れ図１８に示したように、単振動を繰り返す。

【００１７】この際、通常は、１次のねじれモードの共
振周波数で振動させるように励振器２４と振動検出セン
サ２５，２６とを制御する。内部の測定流体ＦＬ_oが、
静止状態のときは、C-Cを中心とした対称な振動を行う
が、測定流体ＦＬ_oが流れると、コリオリ力Ｆ_Cが発生
し、振動の状態が変化する。

【００１８】図１９に測定流体ＦＬ_oが流れたときの概
念図を示す。図１９のように振動する振動チューブ２１
を、楕円の長軸方向に、仮想流路Ａと、仮想流路Ｂの２
つに分けて考える。

【００１９】楕円振動チューブ全体が管軸を中心に右回
りにねじれ３１たとき、流路Ａは、両端固定２２，２３
で、中央部がＺ方向に変形するような曲げモード変形と
同様な変形になる。

【００２０】一方、流路Ｂは、両端固定２２，２３で、
中央部がＺ方向の負の方向に変形するような曲げモード
変形相当の変形になる。それぞれ測定流体が流れている
ので、この変形に伴い、図１９に示した方向にコリオリ
力Ｆcが発生する。

【００２１】流路Ａと流路Ｂに働くコリオリ力をあわせ
て考えると、上流側には右回りのねじれの力３２が、下
流側には左回りのねじれの力３３が働く。

【００２２】以上の説明を式で表すと下記のようにな
る。楕円振動チューブのねじれ角度をθ(ωt)とする。
（θ≪１のときは、θ(ωt）≒Ｚ(ωt) ）

【００２３】図２０に示す如く、流体が流れていないと
き。上流側の変形：θ_B＝Ａsin(ωt) 下流側の変形：θ_D＝Ａsin(ωt)

【００２４】質量流量Ｑで、流体が流れるとき上流側の変形：θ_Bq＝Ａsin(ωt)＋ｋＱcos(ωt)＝Ａ'sin(ωt＋δ) 下流側の変形：θ_Dq＝Ａsin(ωt)−ｋＱcos(ωt)＝Ａ'sin(ωt−δ) ｋは比例定数、δ＝tan-1(ｋＱ／Ａ) Ａ'＝√(Ａ²＋ｋＱ²)

【００２５】上流側と下流側のねじれ変形の位相差を検
出することで、質量流量Ｑを求めることができる。

【００２６】この結果、（１）ラジアルモード振動と同様に、本発明のねじれモ
ード振動では、振動チューブ２１が振動しても重心位置
は変動しない。

【００２７】重心移動が無いので、振動チューブ２１の
振動が外に漏れづらく、振動の絶縁が容易で、高いＱ値
が実現できる。これらの特徴から、外部振動ノイズに強
く、環境の変化に対してもゼロ点変化が少ない、安定
で、高精度のコリオリ質量流量計が得られる。

【００２８】（２）ラジアル振動タイプは、振動チュー
ブ２１の断面形状を変える強制変形をさせ、発生したコ
リオリ力で、更に、振動チューブの断面形状を変化させ
る。十分な信号を得るためには、振動チューブの隔壁を
薄くする必要がある。このため、十分な耐圧強度を得る
のが困難となり、共振周波数等の設計の自由度が低い。

【００２９】一方、本発明の、捻じり振動タイプは、断
面形状は角度が変わるだけで、振動の有無に関わらず断
面形状は変化しない。従って、振動チューブ２１の肉厚
は比較的自由に設定でき、また、共振周波数の設計の自
由度も高いコリオリ質量流量計が得られる。

【００３０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この様
な振動チューブ２１チューブのねじれモード振動励振を
用いた、１本直管式コリオリ質量流量計において、

【００３１】両端で固定２２，２３された振動チューブ
２１は、管軸を中心にねじれ振動を行うので、両端固定
端２２，２３には回転力が加わる。限られた大きさのコ
リオリ質量流量計では、端点を完全固定状態にして、振
動を完全に絶縁することは困難であり、その際以下の２
つの問題がある。

【００３２】一つは、内部の振動チューブ２１の振動
が、外部配管に、漏れてしまうことである。振動が外に
漏れ、振動絶縁が不十分になると、以下のような問題が
発生する。

【００３３】（１）Ｑ値が低くなるので、内部の振動が
不安定になり、励振振動以外の余計な振動ノイズの影響
を受けやすくなる。（２）励振に大きなエネルギーが必要になり、消費電力
が増加する。

【００３４】（３）設置方法や、配管応力、温度等の環
境変化や外的要因により、振動の漏れ程度も大きく変わ
り、振動チューブ２１の振動状況も変化し、零点やスパ
ンが変化しやすくなる。

【００３５】一つは、外部からの影響を受けやすいこと
である。すなわち、流量計外部から、配管振動や、配管
応力が加わったばあい、流量計のハウジング（筐体）で
はその影響を受け止めきれず、内部の振動チューブ２１
に外部振動や、応力が加わり、振動チューブ２１の振動
状態が変化し、出力揺動や、ゼロ点変化等の誤差になっ
て現れてしまう。

【００３６】本発明は、この問題点を解決するものであ
る。本発明の目的は、流量計内部の振動チューブの振動
を外に漏らさないようにすることと、外部からの振動ノ
イズや応力の影響を受けにくくすることによって、安定
性、精度、耐振性が向上されるコリオリ質量流量計を提
供するにある。

【００３７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、（１）振動する振動チューブ内に測定流体を流し、この
測定流体の流れと前記振動チューブの角振動によって生
じるコリオリ力により、前記振動チューブを変形振動さ
せ、振動の変化を振動検出センサで測定し、質量流量や
密度を求める直管式のコリオリ質量流量計において、両
端が固定され少なくとも１個所の断面は非真円形形状を
有し前記測定流体が流れる振動チューブと、前記振動チ
ューブに平行して設けられ両端が前記振動チューブの両
端側にそれぞれ固定支持される補償振動体と、前記振動
チューブを前記管軸回りのねじれが主体となるように励
振すると共に前記補償振動体をこの補償振動体の振動が
前記管軸と同じ軸あるいはこの管軸と平行な軸を中心に
回転するねじれ振動であり且つ前記振動チューブの振動
とは逆位相で前記振動チューブと前記補償振動体との連
結部では逆位相で振動することにより前記管軸回りのね
じれ振動が互いに打ち消し合い発生する振動を削減する
ように励振する励振手段と、前記コリオリ力による前記
振動チューブの振動の変化を検出する振動検出センサと
を具備したことを特徴とするコリオリ質量流量計。（２）前記励振手段として、一端が前記振動チューブに
接続され他端が前記補償体に接続された励振器を具備し
たことを特徴とする（１）記載のコリオリ質量流量計。（３）前記振動チューブを前記管軸方向に平行な複数の
流路に分割すように前記振動チューブに設けられた隔板
を具備したことを特徴とする（１）乃至（２）の何れか
に記載のコリオリ質量流量計。（４）前記管軸方向の全部長領域或いは一部長領域にお
いて該振動チューブの管路を完全に区切る事無く前記振
動チューブの管壁に前記管軸に平行に設けられた隔板を
具備したことを特徴とする（１）乃至（２）の何れかに
記載のコリオリ質量流量計。（５）全ての断面が非真円形形状の断面形状を有する振
動チューブを具備したことを特徴とする請求項１乃至請
求項２の何れかに記載のコリオリ質量流量計。（６）動の中心軸付近を流れる測定流体の流量が少なく
なるように中心軸付近まで凹形部が食い込むようにされ
た断面形状を有する振動チューブを具備したことを特徴
とする（１）乃至（２）の何れかに記載のコリオリ質量
流量計。（７）少なくとも１個所の断面が偏平形状を有し前記管
軸方向に連続的に断面形状が変化する振動チューブを具
備したことを特徴とする（１）乃至（２）の何れかに記
載のコリオリ質量流量計。（８）前記補償振動体として、外部からの配管応力や振
動ノイズが加わった場合にこの補償振動体や前記振動チ
ューブの形状変化が発生しないように十分に高い剛性を
有する補償振動体を具備したことを特徴とする（１）乃
至（７）の何れかに記載のコリオリ質量流量計。（９）前記振動チューブの両端固定部と前記補償振動体
との間の前記振動チューブに設けられ前記管軸の方向の
伸縮と前記管軸回りの回転振動を吸収する柔構造部を具
備したことを特徴とする請求項１乃至（８）の何れかに
記載のコリオリ質量流量計。を構成したものである。

【００３８】

【作用】以上の構成において、振動チューブに測定流体
が流され、励振器が駆動されると、振動チューブに管軸
を中心にしたねじれ振動が印加されると共にコリオリ力
が働く。

【００３９】振動検出センサにより、このコリオリ力に
比例した振動の振幅を測定すれば、質量流量が測定出来
る。以下、実施例に基づき詳細に説明する。

【００４０】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施例の要部
構成説明図で、請求項１と請求項２の一実施例である。
図２は、図１の動作説明図である。

【００４１】振動チューブ４１は、測定流体ＦＬ_oが内
部を流れる。振動チューブ４１の断面のうち、少なくと
も一部分は、非円形形状である。フランジ４２は、外部
配管と接続するためのものである。

【００４２】励振器４３は、振動チューブ４１を励振さ
せる。振動検出センサ４４、４５は、振動チューブ４１
の振動を検出する。ハウジング４６は、コリオリ質量流
量計を形作るケースである。

【００４３】固定部４７，４８は、振動チューブ４１の
両端のハウジング４６への固定部である。基準軸（管
軸）４９は、両固定部４７，４８を結ぶ軸である。

【００４４】補償振動体５１は、振動チューブ４１に平
行して設けられ、両端５２，５３が振動チューブ４１の
両端４７，４８側にそれぞれ固定支持されている。

【００４５】励振手段５４は、振動チューブ４１を、管
軸４９回りのねじれが主体となるように励振する。一
方、励振手段５４は、補償振動体５１を、この補償振動
体５１の振動が、管軸４９と同じ軸、あるいは、この管
軸４９と平行な軸を中心に、回転するねじれ振動に励振
する。

【００４６】且つ、補償振動体５１の振動は、振動チュ
ーブ４１の振動とは、逆位相で、振動チューブ４１と補
償振動体５１との連結部５２，５３では、逆位相で振動
することにより、管軸４９回りのねじれ振動が、互いに
打ち消し合い、発生する振動を削減するように励振す
る。

【００４７】即ち、励振手段５４は、振動チューブ４１
と、補償振動体５１との間に取り付けられており、振動
チューブ４１と補償振動体５１とは、作用反作用の関係
でＸ軸周りに、お互い逆向き（Ｔ1とＴ2）の力が加わ
り、逆向きに回転する。この場合は、励振手段５４は、
励振器４３が使用されている。

【００４８】図２は、振動チューブ４１と補償振動体５
１との、振動の様子を示す斜視図である。フランジ４２
やハウジング４６は省略されている。

【００４９】振動チューブ４１と補償振動体５１は、Ｘ
軸回りにお互い逆向きに（図では振動チューブ４１は左
回りT1、補償振動体５１は右回りT2）の力を受ける。振
動チューブ４１と補償振動体５１との連結部５２，５３
では、お互いに逆向きの力が加わり、振動はキャンセル
される。

【００５０】この結果、振動チューブ４１と、補償振動
体５１とは、基準軸４９に関して、互いに逆回転の振動
が発生する。振動チューブ４１と、補償振動体５１と
は、結合している固定端５２，５３で、逆方向に力が働
き合い、互いに打ち消し合って、振動の節を形成する。

【００５１】基準軸４９回りの回転成分を抑えることが
できるので、振動絶縁性を高めることができる。このよ
うに振動絶縁を高めることで、以下のような利点を発揮
する。

【００５２】（１）内部振動系は高Ｑ値を実現でき、外
部ノイズが加わってもその影響が相対的に少なく、振動
が安定なので、外部振動ノイズに強いコリオリ質量流量
計が得られる。

【００５３】（２）少ないエネルギで安定した励振を実
現できるので、低消費電流のコリオリ質量流量計が得ら
れる。

【００５４】（３）外部への振動エネルギの散逸量が変
化したり、上下流で散逸量のバランスが崩れると、内部
の振動系に影響が及び、ゼロ点やスパンが変動してしま
う。本発明では、常に、内部に振動を閉じ込める事が出
来るので、その心配がなく、高精度なコリオリ質量流量
計が得られる。

【００５５】図３は本発明の他の実施例の要部構成説明
図で、請求項３の一実施例である。図において、隔板６
１は、振動チューブ４１を管軸方向に平行な複数の流路
に分割するように振動チューブ４１に設けられている。
この場合は、２個の流路Ａ，Ｂに分割する隔板が使用さ
れている。

【００５６】以上の構成において、２つの流路Ａ，Ｂを
流れる測定流体ＦＬ_oそれぞれにコリオリ力が働き、上
流側と下流側で位相差が生じることから、図１８の動作
説明と同様な動作となる。

【００５７】断面形状は、図４に示す如く、複数の領域
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに分割しても良く、断面外形も、図５に
示す如く、円でなくてもよい。

【００５８】なお、このような実施例を採用すれば、外
周は完全に丸い通常の振動チューブ４１を用いることも
可能で、高耐圧が期待できる。

【００５９】図６は本発明の他の実施例の要部構成説明
図で、請求項４の一実施例である。図において、隔板６
５は、振動チューブ４１の管軸方向の全部長領域におい
て、振動チューブ４１の管路を完全に区切る事無く、振
動チューブ４１の管壁に振動チューブ４１の管軸に平行
に設けられた隔板である。この場合は、平板が用いられ
ている。

【００６０】流路は、図３に示す如く、完全に区切る必
要な必ずしもなく、一部分だけ隔板６５を設置すれば、
測定流体ＦＬ_oに発生したコリオリ力を、その隔板６５
で受けとめることができる。

【００６１】なお、図７に示す如く、隔板７１は、振動
チューブ４１の管軸方向の一部長領域において、振動チ
ューブ４１の管路を完全に区切る事無く、振動チューブ
４１の管壁に、振動チューブ４２１の管軸に平行に設け
られた隔板である。したがって、隔板の不連続部分７２
が存在することになる。

【００６２】図３実施例の場合に比べ、振動チューブ４
１の構造が簡単で、圧損も小さいコリオリ質量流量計が
得られる。

【００６３】図８は本発明の他の実施例の要部構成説明
図で、請求項５の一実施例である。図において、振動チ
ューブ７５は、非真円形形状の断面形状を有する振動チ
ューブである。この場合は、長方形断面をなす。

【００６４】このように、細長い形状ならば、図１８で
説明したように、十分に大きなコリオリ力を得ることが
できる。また、図３、図６実施例のように、流路を区切
ったり、内部に付加構造物がないので、製造が容易であ
り、コストが低減出来、圧損やつまりの問題も少ないコ
リオリ質量流量計が得られる。

【００６５】図９は本発明の他の実施例の要部構成説明
図で、請求項６の一実施例である。図において、８１
は、振動の中心軸付近を流れる測定流体ＦＬ_oの流量が
少なくなるように、振動チューブの管軸８２付近まで凹
形部８３が食い込むようにされた断面形状を有する振動
チューブである。

【００６６】以上の構成において、振動チューブ８１を
流れる測定流体ＦＬ_oの多くは、振動の中心軸８２から
離れた場所を流れることになる。従って、十分に大きな
コリオリ力を得ることができる。

【００６７】また、図３、図６実施例のように、流路を
区切ったり、内部に付加構造物がないので、製造が容易
であり、コストが低減出来、圧損やつまりの問題も少な
いコリオリ質量流量計が得られる。

【００６８】すなわち、振動チューブの管軸８２付近
は、振動チューブ８１の励振振動による移動距離が少な
く、すなわち角速度が小さいので、この付近に存在する
流体からはコリオリ力がほとんど発生しない。

【００６９】本実施例の形状は、この付近を流れる流体
が少なく、コリオリ力が大きく発生する振動軸８２から
離れたところに測定流体ＦＬ_oが多く流れることにな
る。

【００７０】よって、他の実施例に比し、コリオリ力が
大きく発生し、Ｓ／Ｎ比に優れ、精度が良いコリオリ質
量流量計が得られる。なお、凹形部８３の部分は、図９
に示す如く、１ヶ所以上有ればよい。

【００７１】図１０は、本発明の他の実施例の要部構成
説明図で、請求項７の一実施例である。図において、振
動チューブ８５は、少なくとも１個所の断面が偏平形状
を有し、管軸方向に連続的に断面形状が変化する振動チ
ューブである。

【００７２】管軸方向の位置により、その断面形状はな
めらかに連続的に円→楕円→円と変化する。

【００７３】なお、円→楕円→円→楕円→円のように何
度も変形してもよく、また円や楕円だけでなく、長方形
や、その他の形状でもよい。要するに、偏平形状部分が
あれば良い。

【００７４】この結果、図３，図６，図８，図９実施例
のような振動チューブ形状に比べ、このような形状の振
動チューブ８５は、普通の円形振動チューブをつぶして
塑性変形をさせることで、十分な耐圧性能と、耐久性を
もった振動チューブ８５を容易に安価に製造することが
できるコリオリ質量流量計が得られる。

【００７５】圧力損失や、つまりの問題も通常の円形の
振動チューブとほとんど変わらないコリオリ質量流量計
が得られる。

【００７６】図１１は、本発明の他の実施例の要部構成
説明図で、請求項８の一実施例である。図１２は図１１
の側面図である。本実施例においては、補償振動体９１
は、外部からの配管応力や振動ノイズが加わった場合
に、この補償振動体９１や振動チューブ４１の形状変化
が発生しないように十分に高い剛性を有する。

【００７７】この結果、ハウジング４６内に十分に高い
剛性を持つ振動補償体９１を設置することで、外部から
応力や振動ノイズが加わっても、振動補償体９１内部の
振動チューブ４１にその影響を伝えず、安定した励振を
続けることができる。すなわち、外部から応力や振動の
影響を受けにくい、安定して高精度なコリオリ質量流量
計が得られる。

【００７８】図１３は、本発明の他の実施例の要部構成
説明図で、請求項９の一実施例である。本実施例におい
ては、柔構造部９５は、振動チューブ４１の両端固定部
４７，４８と、補償振動体５１との間の振動チューブ４
１に設けられ、管軸４９の方向の伸縮と管軸４９回りの
回転振動を吸収する。

【００７９】この結果、柔構造部９５が、振動チューブ
４１の両端固定部４７，４８と、補償振動体５１との間
の振動チューブ４１に設けられたので、（１）熱膨張を吸収することが可能になり、広い温度範
囲で、安定して、高精度で測定が可能なコリオリ質量流
量計が得られる。

【００８０】（２）配管応力が加わった場合でも、柔構
造部９５で吸収出来、内部まで影響を及ぼさず、安定し
て高精度なコリオリ質量流量計が得られる。

【００８１】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の請
求項１によれば、振動チューブに補償振動体が設けられ
たので、振動絶縁性を高めることができる。このように
振動絶縁を高めることで、以下のような利点を発揮す
る。

【００８２】（１）内部振動系は高Ｑ値を実現でき、外
部ノイズが加わってもその影響が相対的に少なく、振動
が安定なので、外部振動ノイズに強いコリオリ質量流量
計が得られる。

【００８３】（２）少ないエネルギで安定した励振を実
現できるので、低消費電流のコリオリ質量流量計が得ら
れる。

【００８４】（３）外部への振動エネルギの散逸量が変
化したり、上下流で散逸量のバランスが崩れると、内部
の振動系に影響が及び、ゼロ点やスパンが変動してしま
う。本発明では、常に、内部に振動を閉じ込める事が出
来るので、その心配がなく、高精度なコリオリ質量流量
計が得られる。

【００８５】本発明の請求項２によれば、励振器を、振
動チューブと補償体との間に設置することで、振動チュ
ーブと補償体との両方を、互いに、逆位相で振動させる
事が可能になる。

【００８６】振動チューブと補償体それぞれ用の励振器
を一個に纏めることができるので、構成が簡単になり、
低コストなコリオリ質量流量計が得られる。

【００８７】本発明の請求項３によれば、（１）隔板で分割した断面形状を採用することで、ラジ
アルモード振動に比べ、流体に大きな角速度を与えるこ
とができる。また、ラジアルモードでは大きな割合を占
める、振動チューブ中央付近のコリオリ力がほとんど発
生しない領域を、少なくすることができる。

【００８８】以上のことから、ラジアルモードに比べ
て、コリオリ力発生に関係する流体の割合を増やし、加
える加速度も大きくできるので、発生するコリオリ力が
飛躍的に増大し、コリオリ成分の検出が楽になり、Ｓ／
Ｎ比がよく、高精度のコリオリ質量流量計が得られる。

【００８９】（２）外周は完全に丸い通常の振動チュー
ブを用いることができ、高耐圧が期待できる。

【００９０】本発明の請求項４によれば、（１）隔板で分割した断面形状を採用することで、ラジ
アルモード振動に比べ、流体に大きな角速度を与えるこ
とができる。また、ラジアルモードでは大きな割合を占
める、振動チューブ中央付近のコリオリ力がほとんど発
生しない領域を、少なくすることができる。

【００９１】以上のことから、ラジアルモードに比べ
て、コリオリ力発生に関係する流体の割合を増やし、加
える加速度も大きくできるので、発生するコリオリ力が
飛躍的に増大し、コリオリ成分の検出が楽になり、Ｓ／
Ｎ比がよく、高精度のコリオリ質量流量計が得られる。

【００９２】（２）振動チューブの構造が簡単で、圧損
も小さいコリオリ質量流量計が得られる。

【００９３】本発明の請求項５によれば、（１）非真円形状の断面形状を採用することで、ラジア
ルモード振動に比べ、流体に大きな角速度を与えること
ができる。

【００９４】また、ラジアルモードでは大きな割合を占
める、振動チューブ中央付近のコリオリ力がほとんど発
生しない領域を、少なくすることができる。

【００９５】以上のことから、ラジアルモードに比べ
て、コリオリ力発生に関係する流体の割合を増やし、加
える加速度も大きくできるので、発生するコリオリ力が
飛躍的に増大し、コリオリ成分の検出が楽になり、Ｓ／
Ｎ比がよく、高精度のコリオリ質量流量計が得られる。

【００９６】（２）非真円形形状の断面形状を有する振
動チューブであるので、十分に大きなコリオリ力を得る
ことができる。また、流路を区切ったり、内部に付加構
造物がないので、製造が容易であり、コストが低減出
来、圧損やつまりの問題も少ない、コリオリ質量流量計
が得られる。

【００９７】本発明の請求項６によれば、（１）非真円形状の断面形状を採用することで、ラジア
ルモード振動に比べ、流体に大きな角速度を与えること
ができる。また、ラジアルモードでは大きな割合を占め
る、振動チューブ中央付近のコリオリ力がほとんど発生
しない領域を、少なくすることができる。

【００９８】以上のことから、ラジアルモードに比べ
て、コリオリ力発生に関係する流体の割合を増やし、加
える加速度も大きくできるので、発生するコリオリ力が
飛躍的に増大し、コリオリ成分の検出が楽になり、Ｓ／
Ｎ比がよく、高精度のコリオリ質量流量計が得られる。

【００９９】（２）振動チューブの管軸付近は、振動チ
ューブの励振振動による移動距離が少なく、すなわち角
速度が小さいので、この付近に存在する流体からはコリ
オリ力がほとんど発生しない。本実施例の形状は、この
付近を流れる流体が少なく、コリオリ力が大きく発生す
る振動軸から離れたところに測定流体が多く流れる。

【０１００】よって、他の実施例に比し、コリオリ力が
大きく発生し、Ｓ／Ｎ比に優れ、精度が良いコリオリ質
量流量計が得られる。

【０１０１】本発明の請求項７によれば、（１）非真円形状の断面形状を採用することで、ラジア
ルモード振動に比べ、流体に大きな角速度を与えること
ができる。また、ラジアルモードでは大きな割合を占め
る、振動チューブ中央付近のコリオリ力がほとんど発生
しない領域を、少なくすることができる。

【０１０２】以上のことから、ラジアルモードに比べ
て、コリオリ力発生に関係する流体の割合を増やし、加
える加速度も大きくできるので、発生するコリオリ力が
飛躍的に増大し、コリオリ成分の検出が楽になり、Ｓ／
Ｎ比がよく、高精度のコリオリ質量流量計が得られる。

【０１０３】（２）普通の円形振動チューブをつぶして
塑性変形をさせることで、十分な耐圧性能と耐久性をも
った振動チューブを容易に安価に製造することができる
コリオリ質量流量計が得られる。圧力損失や、つまりの
問題も通常の円形の振動チューブとほとんど変わらない
コリオリ質量流量計が得られる。

【０１０４】本発明の請求項８によれば、ハウジング内
に十分に高い剛性を持つ振動補償体を設置することで、
外部から応力や振動ノイズが加わっても、振動補償体内
部の振動チューブにその影響を伝えず、安定した励振を
続けることができる。

【０１０５】すなわち、外部から応力や振動の影響を受
けにくい、安定して高精度なコリオリ質量流量計が得ら
れる。

【０１０６】本発明の請求項９によれば、柔構造部が、
振動チューブの両端固定部と、補償振動体との間の振動
チューブに設けられたので、（１）熱膨張を吸収することが可能になり、広い温度範
囲で、安定して、高精度で測定が可能なコリオリ質量流
量計が得られる。

【０１０７】（２）配管応力が加わった場合でも、柔構
造部で吸収出来、内部まで影響を及ぼさず、安定して高
精度なコリオリ質量流量計が得られる。

【０１０８】従って、本発明によれば、流量計内部の振
動チューブの振動を外に漏らさないようにすることと、
外部からの振動ノイズや応力の影響を受けにくくするこ
とによって、安定性、精度、耐振性が向上されるコリオ
リ質量流量計を実現することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の要部構成説明図である。

【図２】図１の動作説明図である。

【図３】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。

【図４】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。

【図５】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。

【図６】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。

【図７】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。

【図８】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。

【図９】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。

【図１０】本発明の他の実施例の要部構成説明図であ
る。

【図１１】本発明の他の実施例の要部構成説明図であ
る。

【図１２】図１１の側面図である。

【図１３】本発明の他の実施例の要部構成説明図であ
る。

【図１４】従来より一般に使用されている従来例の構成
説明図である。

【図１５】従来より一般に使用されている他の従来例の
構成説明図である。

【図１６】図１５の動作説明図である。

【図１７】先願に係わる先願例の要部構成説明図であ
る。

【図１８】図１７の動作説明図である。

【図１９】図１７の動作説明図である。

【図２０】図１７の動作説明図である。

【符号の説明】

４１振動チューブ４２フランジ４３励振器４４振動検出センサ４５振動検出センサ４６ハウジング４７固定部４８固定部４９軸５１補償振動体５２固定端５３固定端５４励振手段６１隔板６５平板７１平板７２隔板の不連続区間７５振動チューブ８１振動チューブ８２管軸８３凹形部８５振動チューブ９１高い剛性を有する補償振動体９５柔構造部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】振動する振動チューブ内に測定流体を流
し、この測定流体の流れと前記振動チューブの角振動に
よって生じるコリオリ力により、前記振動チューブを変
形振動させ、振動の変化を振動検出センサで測定し、質
量流量や密度を求める直管式のコリオリ質量流量計にお
いて、両端が固定され少なくとも１個所の断面は非真円形形状
を有し前記測定流体が流れる振動チューブと、前記振動チューブに平行して設けられ両端が前記振動チ
ューブの両端側にそれぞれ固定支持される補償振動体
と、前記振動チューブを前記管軸回りのねじれが主体となる
ように励振すると共に前記補償振動体をこの補償振動体
の振動が前記管軸と同じ軸あるいはこの管軸と平行な軸
を中心に回転するねじれ振動であり且つ前記振動チュー
ブの振動とは逆位相で前記振動チューブと前記補償振動
体との連結部では逆位相で振動することにより前記管軸
回りのねじれ振動が互いに打ち消し合い発生する振動を
削減するように励振する励振手段と、前記コリオリ力による前記振動チューブの振動の変化を
検出する振動検出センサとを具備したことを特徴とする
コリオリ質量流量計。
【請求項２】前記励振手段として、一端が前記振動チュ
ーブに接続され他端が前記補償体に接続された励振器を
具備したことを特徴とする請求項１記載のコリオリ質量
流量計。
【請求項３】前記振動チューブを前記管軸方向に平行な
複数の流路に分割すように前記振動チューブに設けられ
た隔板を具備したことを特徴とする請求項１乃至請求項
２の何れかに記載のコリオリ質量流量計。
【請求項４】前記管軸方向の全部長領域或いは一部長領
域において該振動チューブの管路を完全に区切る事無く
前記振動チューブの管壁に前記管軸に平行に設けられた
隔板を具備したことを特徴とする請求項１乃至請求項２
の何れかに記載のコリオリ質量流量計。
【請求項５】全ての断面が非真円形形状の断面形状を有
する振動チューブを具備したことを特徴とする請求項１
乃至請求項２の何れかに記載のコリオリ質量流量計。
【請求項６】振動の中心軸付近を流れる測定流体の流量
が少なくなるように中心軸付近まで凹形部が食い込むよ
うにされた断面形状を有する振動チューブを具備したこ
とを特徴とする請求項１乃至請求項２の何れかに記載の
コリオリ質量流量計。
【請求項７】少なくとも１個所の断面が偏平形状を有し
前記管軸方向に連続的に断面形状が変化する振動チュー
ブを具備したことを特徴とする請求項１乃至請求項２の
何れかに記載のコリオリ質量流量計。
【請求項８】前記補償振動体として、外部からの配管応
力や振動ノイズが加わった場合にこの補償振動体や前記
振動チューブの形状変化が発生しないように十分に高い
剛性を有する補償振動体を具備したことを特徴とする請
求項１乃至請求項７の何れかに記載のコリオリ質量流量
計。
【請求項９】前記振動チューブの両端固定部と前記補償
振動体との間の前記振動チューブに設けられ前記管軸の
方向の伸縮と前記管軸回りの回転振動を吸収する柔構造
部を具備したことを特徴とする請求項１乃至請求項８の
何れかに記載のコリオリ質量流量計。