JP2005106572A - Vibration type measuring device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は振動式測定装置に係り、特にセンサチューブを加振してコリオリ力によるセンサチューブの変位を検出して流量または密度を計測するよう構成した振動式測定装置に関する。 The present invention relates to a vibration type measurement apparatus, and more particularly to a vibration type measurement apparatus configured to measure a flow rate or density by exciting a sensor tube to detect displacement of the sensor tube due to Coriolis force.
流体が供給された管路を振動させて流体の物理量を測定する振動式測定装置として、例えばコリオリ式質量流量計又は振動式密度計がある。以下、コリオリ式質量流量計について説明する。 For example, a Coriolis mass flow meter or a vibratory density meter is available as a vibratory measuring device that measures a physical quantity of a fluid by vibrating a pipeline supplied with the fluid. Hereinafter, the Coriolis type mass flow meter will be described.
このコリオリ式質量流量計では、被測流体が通過するセンサチューブを加振器により半径方向に振動させ、流量に比例したコリオリ力によるセンサチューブの変位をピックアップにより検出するよう構成されている。また、振動式密度計も上記コリオリ式質量流量計と同様な構成になっており、センサチューブが被測流体の密度に応じた周波数で振動する。 In this Coriolis type mass flow meter, a sensor tube through which a fluid to be measured passes is vibrated in a radial direction by a vibrator, and a displacement of the sensor tube due to a Coriolis force proportional to the flow rate is detected by a pickup. The vibration type density meter has the same configuration as the Coriolis type mass flow meter, and the sensor tube vibrates at a frequency corresponding to the density of the fluid to be measured.
従来の振動式測定装置としては、例えば、コリオリ式質量流量計の場合、一対のセンサチューブに流体を流し、加振器(駆動コイル)の駆動力により一対のセンサチューブを互いに近接、離間する方向に振動させる構成とされている。 For example, in the case of a Coriolis type mass flow meter, as a conventional vibration type measuring device, a fluid is caused to flow through a pair of sensor tubes, and the pair of sensor tubes are brought close to and away from each other by the driving force of a vibrator (drive coil) It is configured to vibrate.
また、加振器及びピックアップは、マグネットとコイルとから構成されており、加振器の駆動コイルに駆動パルスまたは正負のある交番電圧(交流信号)が入力されると、センサチューブに取り付けられた駆動用マグネットに対して吸引力または反発力を作用させてセンサチューブを振動させ、振動するセンサチューブに取り付けられた検出用マグネットの変位をピックアップのセンサコイル(検出部)から出力される検出信号により検出するようになっている。 Further, the vibrator and the pickup are composed of a magnet and a coil, and when a drive pulse or a positive / negative alternating voltage (AC signal) is input to the drive coil of the vibrator, it is attached to the sensor tube. The sensor tube is vibrated by applying an attractive force or a repulsive force to the drive magnet, and the displacement of the detection magnet attached to the vibrating sensor tube is detected by a detection signal output from the sensor coil (detector) of the pickup. It comes to detect.
そして、コリオリの力は、センサチューブの振動方向に働き、かつ入口側と出口側とで逆向きであるのでセンサチューブに捩れが生じ、この捩れ角が質量流量に比例する。従って、一対のセンサチューブの入口側及び出口側夫々の捩れる位置に振動を検出するピックアップ(振動センサ)を設け、両センサの出力検出信号の時間差を計測して上記センサチューブの捩れ、つまり質量流量を計測している。 Since the Coriolis force acts in the vibration direction of the sensor tube and is opposite in the inlet side and the outlet side, the sensor tube is twisted, and the twist angle is proportional to the mass flow rate. Accordingly, a pickup (vibration sensor) for detecting vibration is provided at the twisted positions on the inlet side and the outlet side of the pair of sensor tubes, and the time difference between the output detection signals of both sensors is measured to measure the twist of the sensor tube, that is, the mass. The flow rate is being measured.
ところが、例えば自動車の燃料として使用されるCNG(Compressed Natural Gas)等の高圧に加圧された圧縮性天然ガスを給送するガス供給系路に上記質量流量計を設けて流量計測を行う場合、センサチューブの耐圧強度を高める必要がある。 However, when performing the flow measurement by providing the mass flow meter in a gas supply system that feeds compressed natural gas pressurized to a high pressure such as CNG (Compressed Natural Gas) used as a fuel for automobiles, for example, It is necessary to increase the pressure resistance of the sensor tube.
しかしながら、センサチューブの肉厚を厚くすると、センサチューブを振動させる加振器の駆動力を大きくしなければならず、且つセンサチューブの剛性が高くなった分、計測時の共振振幅が小さくなって外乱の影響を受けやすくなったり、流量計測時、流入側及び流出側の振動センサの位相差(ねじれ角)が小さくなったりして、計測精度が低下するといった課題が生じる。 However, if the thickness of the sensor tube is increased, the driving force of the vibrator that vibrates the sensor tube must be increased, and the resonance amplitude at the time of measurement decreases as the rigidity of the sensor tube increases. There is a problem that the measurement accuracy is deteriorated due to being easily influenced by disturbances, or when the flow rate is measured, the phase difference (twist angle) between the vibration sensors on the inflow side and the outflow side becomes small.
そこで、従来の振動式測定装置では、センサチューブの圧力供給孔から収納ケース内に被測流体を供給することにより、センサチューブの内部と外部との圧力をバランスさせて、センサチューブの耐圧強度を高めなくても高圧流体を計測することができるようにしている。(例えば、特許文献1参照)。
また、従来の振動式測定装置では、上記のように収納ケースの内部に被測流体を充填させて高圧流体を計測する場合、加振器及びピックアップが収納ケースの内部に収納されているため、被測流体が燃料等の可燃性流体である場合には、加振器の駆動コイル及びピックアップのセンサコイルを被測流体に接触しないように防爆ケースなどで覆う必要があり、電気信号によるスパークが生じない構成とする必要があった。 Further, in the conventional vibration type measuring apparatus, when the high-pressure fluid is measured by filling the measurement case with the fluid to be measured as described above, the vibrator and the pickup are stored in the storage case. When the fluid to be measured is a flammable fluid such as fuel, it is necessary to cover the drive coil of the vibration exciter and the sensor coil of the pickup with an explosion-proof case or the like so as not to contact the fluid to be measured. It was necessary to have a configuration that did not occur.
さらに、被測流体によっては、加振器のマグネットやコイルの材質や絶縁被覆に影響を与える場合や、電気配線を内部まで通過させるために収納ケースに貫通端子を設けたりする必要があった。 Furthermore, depending on the fluid to be measured, it has been necessary to provide a penetrating terminal in the storage case in order to affect the material of the magnet and coil of the vibrator and the insulation coating, or to pass the electrical wiring to the inside.
このような問題を解消するため、電気信号が入出力される加振器の駆動コイルやピックアップのセンサコイルを収納ケースの外部に設けることが検討されている。 In order to solve such a problem, it has been studied to provide a drive coil of a vibrator and a sensor coil of a pickup for inputting and outputting an electric signal outside the storage case.
しかも、センサチューブに取り付けられるマグネットには、希土類の材料が使われる場合が多いが、希土類の金属は、水素と化合しやすく、水素雰囲気中では、磁力の低下や破壊される場合があり、被測流体に接触する場所での使用が難しかった。 In addition, rare earth materials are often used for the magnets attached to the sensor tube, but rare earth metals are likely to combine with hydrogen, and in a hydrogen atmosphere, the magnetic force may be reduced or destroyed. It was difficult to use it in a place where it comes into contact with fluid measurement.
そのため、燃料電池車の燃料タンクに高圧水素を充填する充填装置の燃料供給経路に質量流量計を設ける場合、センサチューブの耐圧強度を小さくして計測精度を高めるため、センサチューブを収納する収納ケース内にも被測流体が充填させる構成が採用されると、センサチューブに取り付けられたマグネットが水素に接触してしまいマグネットの磁力の低下や破壊を招くおそれがあったので、水素が浸透しにくい材質(例えば、ステンレス材)でマグネットを覆う必要があった。 Therefore, when installing a mass flow meter in the fuel supply path of the filling device that fills the fuel tank of the fuel cell vehicle with high-pressure hydrogen, a storage case that houses the sensor tube in order to reduce the pressure resistance of the sensor tube and increase the measurement accuracy If a configuration in which the fluid to be measured is filled is used, the magnet attached to the sensor tube may come into contact with hydrogen, which may cause a decrease in the magnetic force or destruction of the magnet. It was necessary to cover the magnet with a material (for example, stainless steel).
さらに、センサチューブの計測感度を上げるため、被測流体の圧力脈動に耐えうる限界まで薄肉化している。そのため、薄肉化されたセンサチューブは、収納ケース内に収納された状態で直線状に延在する部分を振動させて計測が行われるが、両端が収納ケースあるいは収納ケースに結合されるフランジなどに保持されて外力の影響を受けないように取り付けられている。 Furthermore, in order to increase the measurement sensitivity of the sensor tube, the sensor tube is thinned to the limit that can withstand the pressure pulsation of the fluid to be measured. For this reason, the thinned sensor tube is measured by vibrating a linearly extending portion in a state where it is stored in the storage case, but the both ends are connected to the storage case or a flange coupled to the storage case. It is held so that it is not affected by external force.
しかしながら、センサチューブを収納する収納ケースは、両端が管路のフランジにボルトとナットによって締結されてしまうため、温度上昇による軸方向の膨張を生じた場合、収納ケースに軸方向の圧縮荷重が付与される。このように、収納ケースに外部からの荷重が付与された状態では、センサチューブに軸方向の引張り荷重あるいは圧縮荷重が作用するため、センサチューブの振動特性(固有振動数)が変化してしまい、例えば、水素などのような質量の小さい気体の流量を計測する際の誤差の原因となっていた。
そこで、本発明は上記問題を解決した振動式測定装置を提供することを目的とする。
However, both ends of the storage case that stores the sensor tube are fastened to the flange of the pipe line by bolts and nuts. Therefore, when axial expansion occurs due to temperature rise, an axial compressive load is applied to the storage case. Is done. As described above, in a state where an external load is applied to the storage case, an axial tensile load or a compressive load acts on the sensor tube, so that the vibration characteristics (natural frequency) of the sensor tube change, For example, this has caused an error in measuring the flow rate of a gas having a small mass such as hydrogen.
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a vibration type measuring apparatus that solves the above problems.
請求項1記載の発明は、内部に密閉された空間が形成された収納ケースと、前記空間内に挿通され、被測流体が流れるセンサチューブと、前記センサチューブに取り付けられた駆動用磁石と、前記収納ケースの外壁に設けられ、前記駆動用磁石を振動方向に駆動する駆動コイルとからなる加振器と、前記センサチューブに取り付けられた検出用磁石と、前記収納ケースの外壁に設けられ、前記検出用磁石の変位を検出する検出部とからなるピックアップと、を有する振動式測定装置において、一端が前記収納ケースの少なくとも一端部に相対変位可能な状態で嵌合するとともに他端が管路への接続される保持機構を設けたことを特徴とする。 The invention according to claim 1 is a storage case in which a sealed space is formed, a sensor tube that is inserted into the space and through which a fluid to be measured flows, and a driving magnet attached to the sensor tube, Provided on the outer wall of the storage case, and comprising a vibration exciter comprising a drive coil for driving the drive magnet in a vibration direction, a detection magnet attached to the sensor tube, and provided on the outer wall of the storage case; And a pickup comprising a detection unit for detecting displacement of the detection magnet, wherein one end is fitted to at least one end of the storage case in a relatively displaceable manner and the other end is a pipe line A holding mechanism connected to is provided.
請求項2記載の発明は、前記保持機構が、前記収納ケースの一端部に軸方向に摺動可能に嵌合する第1のガイド孔を有する第1の保持部と、前記収納ケースの他端部に軸方向に摺動可能に嵌合する第2のガイド孔を有する第2の保持部と、をからなることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, the holding mechanism includes a first holding portion having a first guide hole that is slidably fitted in one end portion of the storage case in the axial direction, and the other end of the storage case. And a second holding portion having a second guide hole that is slidably fitted in the portion in the axial direction.
請求項3記載の発明は、前記保持機構が、前記収納ケースの端部と前記第1のガイド孔または前記第2のガイド孔との間に変位を許容する隙間を設けた状態で、前記第1の保持部及び前記第2の保持部を結合支持する支持部材を有することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the state where the holding mechanism is provided with a gap allowing displacement between the end portion of the storage case and the first guide hole or the second guide hole. It has the supporting member which couple | bonds and supports 1 holding | maintenance part and said 2nd holding | maintenance part, It is characterized by the above-mentioned.
本発明によれば、収納ケースや本振動式測定装置が取付けられる管路が温度変化等によって伸縮しても、保持機構により当該伸縮を吸収でき、これにより、収納ケースの内部に収納されたセンサチューブに引張り荷重あるいは圧縮荷重が作用することを防止し、センサチューブの振動部分の振動特性を安定させて、計測誤差を抑制することができる。 According to the present invention, even if a pipe line to which the storage case or the vibration measuring device is attached expands or contracts due to a temperature change or the like, the expansion and contraction can be absorbed by the holding mechanism, and thus the sensor stored in the storage case. It is possible to prevent a tensile load or a compressive load from acting on the tube, stabilize the vibration characteristics of the vibration portion of the sensor tube, and suppress measurement errors.
以下、図面と共に本発明の一実施例について説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明になる振動式測定装置の一実施例としてのコリオリ式質量流量計の縦断面図である。図2は図1中A−A線に沿う縦断面図である。 FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a Coriolis mass flow meter as an embodiment of a vibration type measuring apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a longitudinal sectional view taken along line AA in FIG.
尚、振動式測定装置は、被測流体の密度、及び密度を利用して質量流量を求めることができるため、振動式密度計及びコリオリ式質量流量計として用いられる。振動式密度計とコリオリ式質量流量計とは、同様な構成であるので、本実施例では質量流量計として用いた場合について詳細に説明する。 The vibration type measuring device can be used as a vibration type density meter and a Coriolis type mass flow meter because the mass flow rate can be obtained using the density and density of the fluid to be measured. Since the vibration type density meter and the Coriolis type mass flow meter have the same configuration, this embodiment will be described in detail when used as a mass flow meter.
図1及び図2に示されるように、質量流量計10は、密閉された収納ケース12の内部に挿入された1本のセンサチューブ14と、センサチューブ14の長手方向の中間部分を加振する加振器ユニット16と、振動するセンサチューブ14の流入側の変位を検出する流入側ピックアップユニット18と、振動するセンサチューブ14の流出側の変位を検出する流出側ピックアップユニット20とを有する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the mass flow meter 10 vibrates one
収納ケース12は、流入側ケース22と、流出側ケース24と、流入側ケース22と流出側ケース24との間に介在するセンサ部ケース26とを有する。
The
収納ケース12は、両端部を保持機構27によって長手方向(X方向)に変位可能な状態で保持されている。保持機構27は、収納ケース12の流入側端部12aを軸方向(X方向)に摺動可能に保持する第1の保持部28と、収納ケース12の流出側端部12bを軸方向(X方向)に摺動可能に保持する第2の保持部29と、第1の保持部28及び第2の保持部29を支持する板状のベース(支持部材)31と、を有する。尚、ベース31は、収納ケース12と熱膨張係数が同じになるように収納ケース12と同一の金属材料(例えば、ステンレス鋼など)によって形成されている。
The
このベース31は、第1の保持部28や第2の保持部29が収納ケース12から離間することを防止するもので、剛性の低い樹脂等であってもよい。しかし、剛性を高くすることにより、管路の熱等による伸縮を収納ケース12に伝えないようにすることもできる。
The base 31 prevents the
第1の保持部28は、流入側端部12aが軸方向(X方向)に摺動可能に嵌合する第1のガイド孔28aと、第1のガイド孔28aに連通された第1のガイド孔28aより小径で管路が接続される管路接続口28bと、ベース31にボルト31aによって締結された脚部28cとを有する。また、第1のガイド孔28aと管路接続口28bとの境界には、流入側端部12aのストッパとなる段部28dが設けられている。
The
第2の保持部29は、収納ケース12の流出側端部12bが軸方向(X方向)に摺動可能に嵌合する第2のガイド孔29aと、第2のガイド孔29aに連通された第2のガイド孔29aより小径で管路が接続される管路接続口29bと、ベース31にボルト31bによって締結された脚部29cとを有する。また、第2のガイド孔29aと管路接続口29bとの境界には、流出側端部12bのストッパとなる段部29dが設けられている。
The
収納ケース12の流入側端部12a及び流出側端部12bの外周には、第1のガイド孔28a及び第2のガイド孔29aの内周面との間をシールするシール部材(Oリング)35,37が設けられている。
A seal member (O-ring) 35 that seals between the inner periphery of the
保持機構27は、収納ケース12の端部と第1のガイド孔28aの段部28d、または第2のガイド孔29aの段部29dとの間に収納ケース12の軸方向の伸縮を許容する隙間33を有する。本実施例では、第1のガイド孔28aの内部に形成された段部28bと収納ケース12の流入側端部12aとの間に隙間33が形成されている。これは、第1の保持部28の流路28cに供給された被測流体の圧力によって、収納ケース12が下流側(流出側)へ押圧されているからである。
The
また、上記隙間33の軸方向の寸法は、計測可能な被測流体の上限温度と下限温度との範囲内で収縮する収納ケース12の変位量よりも大きい値に設定されている。そのため、収納ケース12が温度変化により伸縮しても、この伸縮量を吸収でき、さらに、ベース31の剛性が低い場合は、本質量流量計10が取付けられる管路の伸縮をも吸収できる。これにより、収納ケース12の内部に収納されたセンサチューブ14に引張り荷重あるいは圧縮荷重が作用することを防止し、温度変化に拘らずセンサチューブ14の振動部分の振動特性を安定させて、温度変化による計測誤差を抑制することができる。
Further, the dimension of the
また、センサチューブ14は、比較的比重の小さい流体(例えば、水素等)でも計測感度を維持するように、薄肉化され、且つ長手方向(X方向)に延在するように形成されているため、温度変化に対して比較的熱膨張量が大きくなってしまう傾向にある。これに対し、センサチューブ14の両端を保持する収納ケース12は、流体圧力に耐えるように耐圧強度が高められており、温度変化に対して比較的熱膨張量が小さくなっている。
Further, the
さらに、収納ケース12が第1の保持部28と第2の保持部29との間で軸方向に伸縮することができるので、収納ケース12の熱膨張による引張り荷重あるいは圧縮荷重が作用せず、また、取付けられる管路の熱膨張等による外力が作用しないので、温度変化等による計測誤差を抑制することができる。
Furthermore, since the
流入側ケース22は、オーステナイト系からなる非磁性のステンレス材(SUS316L)により形成されており、流入側端部12aの外周に摺動部22aが設けられ、他端にセンサ部ケース26の端部が螺入されるめねじ部22bが設けられている。また、摺動部22aは、軸方向からみると、円筒形状に形成されており、摺動部22aの内側には、被測流体が流入する流入口22cが設けられている。
The
流入側ケース22は、めねじ部22aと流入口22cとの間を貫通する貫通孔22dが中心線に沿って延在するように設けられている。この貫通孔22dは、センサチューブ14の一端に固定されたフランジ30が嵌合されてセンサチューブ14の取付位置を規制する。フランジ30は、流入口22cの壁面に固定される固定板32にボルト34によって締結される。
The
また、固定板32には、センサチューブ14の流入側端部に連通する中央孔32aが設けられている。さらに、フランジ30には、貫通孔22d内及びセンサ部ケース26の内部に被測流体を供給するための微小な通路(図示せず)が軸方向に貫通している。
The fixing
流出側ケース24は、上記流入側ケース22と同様に、オーステナイト系からなる非磁性のステンレス材(SUS316L)により形成されており、流出側端部12bの外周に摺動部24aが設けられ、他端にセンサ部ケース26の端部が螺入されるめねじ部24bが設けられている。また、摺動部24aは、軸方向からみると、円筒形状に形成されており、摺動部24aの内側には、被測流体が流出する流出口24cが設けられている。
Like the
流出側ケース24は、流出口24cとめねじ部24bとの間を貫通する貫通孔24dが中心線に沿って延在するように設けられている。この貫通孔24dは、センサチューブ14の他端に固定されたフランジ38が嵌合されてセンサチューブ14の取付位置を規制する。
The
また、フランジ38は、流出口24cの内壁に形成されためねじ24eに螺入された固定板40のピン42によって回転が規制される。また、固定板40には、センサチューブ14の流出側端部に連通する中央孔40aが設けられている。
Further, the rotation of the
センサ部ケース26は、オーステナイト系からなる非磁性のステンレス材(SUS316L)により形成されており、中心線に沿うように延在形成されたセンサチューブ挿通孔50を有する。センサチューブ挿通孔50の中心には、センサチューブ14が装架される。
The
また、センサ部ケース26の一端には、流入側ケース22のめねじ部22bに螺入されるおねじ部26aが設けられ、センサ部ケース26の他端には、流出側ケース24のめねじ部24bに螺入されるおねじ部26bが設けられている。そして、センサ部ケース26には、加振器52,54、流入側ピックアップ56,58、流出側ピックアップ60,62が設けられている。加振器52,54は、センサチューブ14の長手方向(X方向)の中間位置に対向するように取り付けられており、流入側ピックアップ56,58と流出側ピックアップ60,62とは、加振器52,54より所定距離離間した流入側、流出側に対称に配置されている。
Further, one end of the
センサ部ケース26の上面26c及び下面26dに設けられた凹部26e,26fには、加振器52,54の駆動コイル52a,54a、及び流入側ピックアップ56,58、流出側ピックアップ60,62のセンサコイル56a,58a,60a,62aが嵌合されている。そのため、駆動コイル52a,54a及びセンサコイル56a,58a,60a,62aは、マグネット52b,54b,56b,58b,60b,62bに近接するように取り付けられている。さらに、駆動コイル52a,54a、及びセンサコイル56a,58a,60a,62aが収納ケース12の外部に設けられているので、収納ケース12の内部にCNGあるいは水素のような可燃性ガスが充填されても電気系統からのスパークが引火する可能性が無いので、安全性が確保されている。
In the
また、加振器52,54、流入側ピックアップ56,58、流出側ピックアップ60,62のマグネット52b,54b,56b,58b,60b,62bは、センサチューブ14の外周に取り付けられている。従って、駆動コイル52a,54aからの電磁力によってセンサチューブ14の長手方向の中間部分がZ方向に駆動される。そして、Z方向に振動するセンサチューブ14の流入側と流出側との位相差は、流量に比例しており、マグネット56b,58b,60b,62bの変位に伴ってセンサコイル56a,58a,60a,62aにより検出信号が出力される。
The
加振器52,54は、駆動コイル52a,54aとマグネット52b,54bとを組み合わせた構成であり、駆動コイル52a,54aに交互に正負のある交番電圧(交流信号)が印加されて生じる磁界に対してマグネット52b,54bが吸引または反発することで、センサチューブ14の中間部分を横方向(Z方向)に振動させる。また、流入側ピックアップ56,58、流出側ピックアップ60,62も、加振器52,54と同様にセンサコイル56a,58a,60a,62aとマグネット56b,58b,60b,62bとを組み合わせた構成であり、センサコイル56a,58a,60a,62aとマグネット56b,58b,60b,62bとの間で相対変位が生じると、(変位速度)に応じた検出信号を出力する。
The
各コイル52a,54a,56a,58a,60a,62aは、コイルホルダ64に保持されており、各コイルホルダ64は、ボルト66によりセンサ部ケース26に固定される。さらに、センサ部ケース26の上面26c及び下面26dには、コイル52a,54a,56a,58a,60a,62aを保護するカバー部材68,70が取り付けられている。
Each
また、流入側ケース22、流出側ケース24、センサ部ケース26は、夫々高圧流体が供給されても圧力に耐えられるように耐圧強度が確保されている。さらに、センサチューブ14が挿通された貫通孔22c,24c、センサチューブ挿通孔50の内部には、高圧流体が導入されており、センサチューブ14の内側と外側の圧力差が殆どないようになっている。
In addition, the
従って、質量流量計10では、上記のようにセンサチューブ14の外周側の空間にも被測流体が充填されてセンサチューブ14の内側と外側との圧力差が小さくなるので、センサチューブ14の肉厚を小さくすることで、加振器16の駆動力を小さくすることが可能になり、加振器52,54の駆動コイル52a,54aに流れる電流値を小さくして消費電力を節約することができる。また、センサチューブ14は、加振器52,54の加振力によりZ方向に振動する。
Therefore, in the mass flow meter 10, the fluid to be measured is filled in the space on the outer peripheral side of the
さらに、センサチューブ14は、肉薄形状の金属パイプからなるため、コリオリ力によるセンサチューブ14の変形・変位が大きくなり、流入側ピックアップ56,58、流出側ピックアップ60,62より大きな出力が得られ、SN比を改善することができると共に、計測精度が向上する。
Furthermore, since the
駆動コイル52a,54a及びセンサコイル56a,58a,60a,62aは、流量計測制御回路72に接続されており、流量計測制御回路72は、本質安全防爆バリア回路、励振・時間差検出回路、ヤング率・V/F変換回路、出力回路、電源回路、減衰率検出回路、判別回路、制御回路(夫々図示せず)等を有する。
The drive coils 52a, 54a and the
流量計測時、上記構成になる質量流量計10において、流量計測制御回路72によって加振器52,54が駆動され、センサチューブ14の振動特性(固有振動数)に応じた周期、振幅でセンサチューブ14の中間部分を縦方向(Z方向)に加振させる。
When the flow rate is measured, in the mass flow meter 10 configured as described above, the
このように、振動するセンサチューブ14に流体が流れると、その流量に応じた大きさのコリオリ力が発生する。そのため、直管状のセンサチューブ14の流入側と流出側で動作遅れが生じ、これにより流入側ピックアップ56,58と流出側ピックアップ60,62との出力信号に位相差が生じる。
Thus, when a fluid flows through the vibrating
流量計測制御回路72は、上記流入側の出力信号と流出側の出力信号との位相差が流量に比例するため、当該位相差に基づいて流量を演算する。よって、センサチューブ14の変位が流入側ピックアップ52,54及び流出側ピックアップ56,58により検出されると、上記センサチューブ14の振動に伴う上記位相差が流量計測制御回路72により質量流量に変換される。
Since the phase difference between the inflow side output signal and the outflow side output signal is proportional to the flow rate, the flow rate
このように本実施例では、取付管路の熱膨張の影響をベース31で受けとめると共に、隙間33で、収納ケース12が温度変化等によって伸縮しても吸収でき、これにより、収納ケース12の内部に収納されたセンサチューブ14に引張り荷重あるいは圧縮荷重が作用することを防止し、センサチューブ14の振動部分の振動特性を安定させて、計測誤差を抑制することができる。
As described above, in this embodiment, the influence of the thermal expansion of the attachment pipe line is received by the base 31 and can be absorbed by the
なお、上記実施例では、本発明の保持機構としてベース(支持部材)31を設けた例を示したが、各第1の保持部28と第2の保持部29とに、収納ケース12からの抜止め機構を設ければ、ベース(支持部材)31を設けなくとも良い。この場合、取付管路の熱膨張を隙間33で吸収することとなる。
In the above embodiment, an example in which the base (support member) 31 is provided as the holding mechanism of the present invention has been shown. However, the
また、上記実施例では、収納ケース12の両端に第1の保持部28と第2の保持部29とを設けた例を示したが、収納ケース12の一端側に第1の保持部28のみ設け、他端側には、管路を取付ける継ぎ手を直接設けるようにしても良い.
In the above embodiment, the first holding
尚、上記実施例では、CNGのような可燃性ガスを被測流体として流量計測する場合を例に挙げたが、これに限らず、他の高圧、高温の流体を計測するのにも適用できるのは勿論である。 In the above-described embodiment, the flow rate measurement is performed using a combustible gas such as CNG as the fluid to be measured. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can be applied to measurement of other high-pressure and high-temperature fluids. Of course.
10 質量流量計
12 収納ケース
14 センサチューブ
16 加振器ユニット
18 流入側ピックアップユニット
20 流出側ピックアップユニット
22 流入側ケース
24 流出側ケース
26 センサ部ケース
27 保持機構
28 第1の保持部
29 第2の保持部
31 ベース
50 センサチューブ挿通孔
52,54 加振器
52a,54a 駆動コイル
52b,54b,56b,58b,60b,62b マグネット
56,58 流入側ピックアップ
56a,58a,60a,62a センサコイル
60,62 流出側ピックアップ
68,70 カバー部材
72 計測制御回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10
Claims (3)
前記空間内に挿通され、被測流体が流れるセンサチューブと、
前記センサチューブに取り付けられた駆動用磁石と、前記収納ケースの外壁に設けられ、前記駆動用磁石を振動方向に駆動する駆動コイルとからなる加振器と、
前記センサチューブに取り付けられた検出用磁石と、前記収納ケースの外壁に設けられ、前記検出用磁石の変位を検出する検出部とからなるピックアップと、
を有する振動式測定装置において、
一端が前記収納ケースの少なくとも一端部に相対変位可能な状態で嵌合するとともに他端が管路への接続される保持機構を設けたことを特徴とする振動式測定装置。 A storage case in which a sealed space is formed;
A sensor tube that is inserted into the space and through which the fluid to be measured flows;
A vibration exciter comprising a drive magnet attached to the sensor tube and a drive coil provided on an outer wall of the storage case and driving the drive magnet in a vibration direction;
A pickup comprising a detection magnet attached to the sensor tube, and a detection unit provided on an outer wall of the storage case and detecting a displacement of the detection magnet;
In a vibration measuring device having
A vibration type measuring apparatus, wherein a holding mechanism is provided in which one end is fitted to at least one end of the storage case in a relatively displaceable manner and the other end is connected to a pipe line.
前記収納ケースの一端部に軸方向に摺動可能に嵌合する第1のガイド孔を有する第1の保持部と、
前記収納ケースの他端部に軸方向に摺動可能に嵌合する第2のガイド孔を有する第2の保持部と、
をからなることを特徴とする請求項1記載の振動式測定装置。 The holding mechanism is
A first holding portion having a first guide hole fitted to one end portion of the storage case so as to be slidable in the axial direction;
A second holding portion having a second guide hole that is slidably fitted in the other end portion of the storage case in the axial direction;
The vibration type measuring apparatus according to claim 1, comprising:
前記収納ケースの端部と前記第1のガイド孔または前記第2のガイド孔との間に変位を許容する隙間を設けた状態で、前記第1の保持部及び前記第2の保持部を結合支持する支持部材を有することを特徴とする請求項2記載の振動式測定装置。
The holding mechanism is
The first holding part and the second holding part are coupled in a state where a gap allowing displacement is provided between an end of the storage case and the first guide hole or the second guide hole. The vibration type measuring apparatus according to claim 2, further comprising a supporting member for supporting.
Priority Applications (1)
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JP2003339293A JP2005106572A (en) | 2003-09-30 | 2003-09-30 | Vibration type measuring device |
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- 2003-09-30 JP JP2003339293A patent/JP2005106572A/en active Pending
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