JP2005207836A

JP2005207836A - Ｓ形チューブコリオリ流量計

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Publication number: JP2005207836A
Application number: JP2004013550A
Authority: JP
Inventors: Daiichi Kitami; 大一北見
Original assignee: Oval Corp
Current assignee: Oval Corp
Priority date: 2004-01-21
Filing date: 2004-01-21
Publication date: 2005-08-04

Abstract

【課題】単純な形状構成で安価なのは勿論のこと、安定した信号が得られるＳ形チューブコリオリ流量計を提供する。
【解決手段】中点８を中心に点対称となる第一湾曲管部９及び第二湾曲管部１０を有し且つその第一湾曲管部９及び第二湾曲管部１０それぞれの形成する面が同一平面１３上に位置するような略Ｓ字状の形状にフローチューブ３を形成する。また、中点８で且つ同一平面１３に直行する方向の軸回りにフローチューブ３を交番駆動させるように駆動装置４を複数配置する。一方の端部と第一湾曲管部９との間、及び他方の端部と第二湾曲管部１０との間に、中点８を通る水平軸上に位置する第一ストレート管部１１及び第二ストレート管部１２を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、コリオリ流量計に関し、特に、湾曲管からなる少なくとも一本のフローチューブを備えて構成したＳ形チューブコリオリ流量計に関する。

コリオリ流量計は、被測定流体の流通する流管を片持ち梁又は両持ち梁のいずれによる振動系に形成し、流管の流れ方向と垂直な方向に振動を加えたときに、流管（以下、振動が加えられるべき流管をフローチューブという）に作用するコリオリの力が質量流量に比例することを利用した質量流量計である。コリオリ流量計は周知のものであり、コリオリ流量計におけるフローチューブの形状は直管式と湾曲管式とに大別されている。

直管式のコリオリ流量計は、両端が支持された直管の中央部直管軸に垂直な方向の振動を加えたとき、直管の支持部と中央部との間でコリオリの力による直管の変位差、すなわち位相差信号が得られ、その位相差信号に基づいて質量流量を検知するように構成されている。このような直管式のコリオリ流量計は、シンプル、コンパクトで堅牢な構造を有している。しかしながら、高い検出感度を得ることができないという問題点もあわせ持っている。

これに対して、湾曲管式のコリオリ流量計は、コリオリの力を有効に取り出すための形状を選択できる面で、直管式のコリオリ流量計よりも優れており、実際、高感度の質量流量を検出することができている。尚、湾曲管式のコリオリ流量計としては、一本のフローチューブを備えるもの（例えば特許文献１参照）や、並列二本のフローチューブを備えるもの（例えば特許文献２参照）、或いは一本のフローチューブをループさせた状態に備えるもの（例えば特許文献３参照）などが知られている。
特公平４−５５２５０号公報特許第２９３９２４２号公報特許第２９５１６５１号公報

ところで、湾曲管式のコリオリ流量計のうち、一本のフローチューブを備えるものにあっては、最も単純な形状構成で安価に質量流量計を提供することができるという利点を有する反面、次のような問題点もあわせ持っている。すなわち、フローチューブが一本であることから、二本の場合のような振動バランスを確保することができず、安定した信号が得られないという問題点を有している。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされるもので、単純な形状構成で安価なのは勿論のこと、安定した信号が得られるＳ形チューブコリオリ流量計を提供することを課題とする。

上記課題を解決するためなされた請求項１記載の本発明のＳ形チューブコリオリ流量計は、流出入口が形成された両端部で支持される少なくとも一本の湾曲管からなるフローチューブと、該フローチューブを回転方向に交番駆動させる駆動装置と、前記フローチューブに作用するコリオリの力に比例した位相差を検出する一対の振動検出センサと、を備えたコリオリ流量計であって、中点を中心に点対称となる第一湾曲管部及び第二湾曲管部を有し且つその第一湾曲管部及び第二湾曲管部それぞれの形成する面が同一平面上に位置するような略Ｓ字状の形状に前記フローチューブを形成するとともに、前記中点で且つ前記同一平面に直行する方向の軸回りに前記フローチューブを交番駆動させるように前記駆動装置を複数配置したことを特徴としている。

このような特徴を有する本発明によれば、駆動装置を駆動させると、その駆動によりフローチューブが中点を中心に回転するような振動、言い換えれば、フローチューブが流入流出方向に振動する。このようなフローチューブの振動は、流入流出方向に直交して振動させる場合よりも耐振動性が向上し、その結果、振動検出センサを介して得られる信号も安定する。

請求項２記載の本発明のＳ形チューブコリオリ流量計は、請求項１に記載のＳ形チューブコリオリ流量計において、一方の前記端部と前記第一湾曲管部との間、及び他方の前記端部と前記第二湾曲管部との間に、前記中点を通る水平軸に平行又は軸上となるストレート管部を形成したことを特徴としている。このような特徴を有する本発明によれば、フローチューブの支持がストレート管部でなされる。点対称の形状を崩さずにフローチューブの支持をよりよい状態にすることが可能になる。

請求項３記載の本発明のＳ形チューブコリオリ流量計は、請求項１又は請求項２に記載のＳ形チューブコリオリ流量計において、前記駆動装置及び前記振動検出センサの構成をコイルとマグネットとを備えるとともに、前記コイルを前記フローチューブとは別の静止部材に配置し、さらには前記マグネットを前記フローチューブに配置したことを特徴としている。このような特徴を有する本発明によれば、配線の必要なコイルをフローチューブに取り付けずにすむことから、フローチューブの振動に及ぼす影響が極力軽減される。

請求項１に記載された本発明によれば、フローチューブを中点を中心に回転するような、言い換えれば、フローチューブを流入流出方向に振動させることから、耐振動性を向上させることができる。従って、振動検出センサを介して安定した信号が得られるＳ形チューブコリオリ流量計を提供することができるという効果を奏する。また、湾曲管からなる少なくとも一本のフローチューブを備えるＳ形チューブコリオリ流量計であることから、単純な形状構成であって比較的安価な提供を実現することができるという効果を奏する。

請求項２に記載された各本発明によれば、ストレート管部でフローチューブを支持するようになることから、フローチューブの支持状態をよりよくすることができるという効果を奏する。

請求項３に記載された本発明によれば、フローチューブとは別の静止部材に配線の必要なコイルを配置し、フローチューブにはマグネットを配置することから、フローチューブの振動に及ぼす影響を極力軽減することができるという効果を奏する。

以下、図面を参照しながら説明する。図１は本発明によるＳ形チューブコリオリ流量計の一実施の形態を示す構成図である。また、図２は、フローチューブの斜視図、図３はフローチューブの作用説明図である。

図１及び図２において、本発明のＳ形チューブコリオリ流量計１は、筐体２と、その筐体２内に収納される一本のフローチューブ３と、フローチューブ３を駆動するための一対の駆動装置４、４と、フローチューブ３に作用するコリオリの力に比例した位相差を検出する一対の振動検出センサ５、５とを備えて構成されている。以下、各構成部材について説明する。

上記筐体２は、曲げやねじれに強固な構造を有している。また、筐体２は、フローチューブ３と、そのフローチューブ３自身が形成する面（後述する同一平面１３に相当するものとする）に対して平行に配置される静止部材６とを収納することができる大きさに形成されている。さらに、筐体２は、フローチューブ３等の流量計要部を保護することができるように形成されている。このような筐体２の内部には、アルゴンガス等の不活性ガスが充填されている。不活性ガスの充填により、フローチューブ３等への結露が防止されるようになっている。

静止部材６は、例えば図示のような形状に形成されており、その一部が筐体２に対して固着されている。静止部材６には、フローチューブ３の流入口側及び流出口側を支持固定するためのブロック形状の支持部７、７が取り付け固定されている。尚、本発明のＳ形チューブコリオリ流量計１は、外乱振動を増幅させたりせず、また、支持部７、７を介してのフローチューブ３への振動伝達が起こり難い構造になっているものとする。

上記フローチューブ３は、湾曲管からなるものであって、中点８を中心に点対称となる第一湾曲管部９と第二湾曲管部１０とを有している。また、フローチューブ３は、一方の支持部７に固定され且つ第一湾曲管部９に連続する第一ストレート管部１１と、他方の支持部７に固定され且つ第二湾曲管部１０に連続する第二ストレート管部１２とを有している。第一湾曲管部９及び第二湾曲管部１０は、本形態において、それぞれＵ字状に形成されており、湾曲方向が互いに逆になるように、且つ、第一湾曲管部９及び第二湾曲管部１０それぞれの形成する面が同一平面１３上に位置するように形成されている。フローチューブ３は、このような第一湾曲管部９及び第二湾曲管部１０を有することから、略Ｓ字状の形状となるように形成されている。

第一湾曲管部９と第一ストレート管部１１は、滑らかな円弧を形成するように繋がっている。また、第二湾曲管部１０と第二ストレート管部１２も同様に滑らかな円弧を形成するように繋がっている。これに対して第一湾曲管部９及び第二湾曲管部１０の連続部分、言い換えれば、中点８が存在する部分は、本形態において、図示のように直線的に繋がっている。第一ストレート管部１１及び第二ストレート管部１２は、中点８を通る水平軸上に配置されている。

フローチューブ３の材質は、ステンレス、ハステロイ、チタン合金等のこの技術分野において通常のものが用いられている。フローチューブ３の上記流出入口には、流入口側接続部１４及び流出口側接続部１５が取り付けられている。

図２中の矢線ＩＮ方向から流入口側接続部１４及び流入口を介してフローチューブ３に流入した被測定流体は、順に第一ストレート管部１１、第一湾曲管部９、第二湾曲管部１０、第二ストレート管部１２を流通し、流出口及び流出口側接続部１５に流出（矢線ＯＵＴ参照）するようになっている。

上記駆動装置４、４は、それぞれコイル１６とマグネット１７とを備えて構成されている。このような構成の駆動装置４、４のうち、一方の駆動装置４は、第一湾曲管部９の内側に配置されている。また、他方の駆動装置４は、第二湾曲管部１０の内側に配置されている。より具体的に説明すると、一方の駆動装置４は、第一湾曲管部９の内側であって、中点８の略直上の位置となるように配置されている。また、他方の駆動装置４は、第二湾曲管部１０の内側であって、中点８の略直下の位置となるように配置されている。駆動装置４、４の各コイル１６は、静止部材６に取り付けられている。また、駆動装置４、４の各マグネット１７は、専用の取付具を用いてフローチューブ３に取り付けられている。一方の駆動装置４と他方の駆動装置４は、その向きが逆になるように配置されている。

駆動装置４、４は、中点８で且つ図２に示される上記同一平面１３に直行する方向の軸１８回りにフローチューブ３を交番駆動させるように配置されている。言い換えれば、駆動装置４、４は、フローチューブ３を矢線ＩＮ方向及び矢線ＯＵＴ方向で示される軸流方向に平行して（若しくは上記同一平面１３に平行して）振動させるように配置されている。

駆動装置４、４において吸引作用が生じると、駆動装置４、４のマグネット１７がコイル１６に差し込まれるような状態になる。その結果、第一湾曲管部９及び第二湾曲管部１０が中点８を中心に紙面に対して左回り方向に回転移動する。これに対し、駆動装置４、４において反発作用が生じると、駆動装置４、４のマグネット１７がコイル１６から押し出されるような状態になる。その結果、第一湾曲管部９及び第二湾曲管部１０が中点８を中心に紙面に対して右回り方向に回転移動する。

上記振動検出センサ５、５は、上述の如く、フローチューブ３に作用するコリオリの力に比例した位相差を検出するセンサであって、それぞれコイル１９とマグネット２０とを備えて構成されている（速度検出方式の構成）。このような構成の振動検出センサ５、５のうち、一方の振動検出センサ５は、第一湾曲管部９の内側であって、一方の駆動装置４の直上の位置となるように配置されている（引用符号５′で示すような逆側の位置に配置してもよいものとする）。また、他方の振動検出センサ５は、第二湾曲管部１０の内側であって、他方の駆動装置４の直下の位置となるように配置されている（引用符号５′で示すような逆側の位置に配置してもよいものとする）。

振動検出センサ５、５は、その取り付け位置を特に限定するものではないが、フローチューブ３を振動させたときに生じる節に対しては、ずれた位置となるように配置されている。振動検出センサ５、５の各コイル１９は、静止部材６に取り付けられている。振動検出センサ５、５の各マグネット２０は、専用の取付具を用いてフローチューブ３に取り付けられている。

本形態において、駆動装置４、４及び振動検出センサ５、５の各コイル１６及び１９は、適度な重量があり図示しないＦＰＣ（フレキシブル・プリント・サーキット）の配線（配線系の図示は省略する）も必要であることから、上述の如く、静止部材６の所定位置に取り付けられている。これにより、フローチューブ３の振動に及ぼす影響が極力軽減されている。尚、本発明においては、コイル１６及び１９とマグネット１７及び２０の取り付けを逆にしたり（コイル１６及び１９をフローチューブ３に取り付け、マグネット１７及び２０を静止部材６に取り付ける）することを妨げないものとする。

尚、特に図示しないが、本発明のＳ形チューブコリオリ流量計１の内部には、温度センサや基板等が設けられている。また、上記基板に接続されたワイヤハーネスが本発明のＳ形チューブコリオリ流量計１の外部に引き出されている。

上記構成において、フローチューブ３に被測定流体を流し、吸引・反発作用を連続して交互に繰り返すように駆動装置４、４を駆動すると、フローチューブ３は、中点８を中心にして図３の実線ｂ及び破線ａ、ｃで示されるような振動をする。そして、このようなフローチューブ３の振動状態においては、振動検出センサ５、５の点でのコリオリの力の差分により質量流量が算出される（振動検出センサ５、５の出力信号を、図示しない変換器により位置信号に変換して位相差を求め、質量流量を表示する）。

以上、図１ないし図３を参照しながら説明してきたように、本発明のＳ形チューブコリオリ流量計１は、単純な形状構成であって比較的安価に提供することができるという利点を有している。また、本発明のＳ形チューブコリオリ流量計１は、フローチューブ３を中点８を中心に回転させるような、言い換えれば流入流出方向に振動させるため、流入流出方向に直交して振動させる場合よりも耐振動性を向上させることができるという利点を有している。従って、振動検出センサ５、５を介して安定した信号を得ることができるという利点を有している。

次に、図４を参照しながらフローチューブの形状の他の例を説明する。図４（ａ）〜（ｄ）は他の例を示す模式図である。

図４（ａ）に示されるフローチューブ２１は、第一ストレート管部２２及び第二ストレート管部２３が中点２４を通る水平軸２５上に位置するものではなく、若干離れて平行に配置されるものであり、その他の第一湾曲管部２６及び第二湾曲管部２７は、基本的に上述のフローチューブ３と同じに形成されている。

図４（ｂ）に示されるフローチューブ３１は、第一湾曲管部３２及び第二湾曲管部３３がそれぞれ円弧状の部分とストレートの部分とを有する略扇状の形状になるものであり、その他の第一ストレート管部３４及び第二ストレート管部３５は、基本的に上述のフローチューブ３と同じに形成されている。

図４（ｃ）に示されるフローチューブ４１は、図４（ｂ）のフローチューブ３１に類似するものであり、上記ストレートの部分に相当する部分４２と水平軸４３とで挟む角度θが鋭角になるような、図示の第一湾曲管部４４及び第二湾曲管部４５を有する形状に形成されている。

図４（ｄ）に示されるフローチューブ５１は、第一湾曲管部５２及び第二湾曲管部５３のみで形成されている。すなわち、第一ストレート管部及び第二ストレート管部に相当する部分がない形状に形成されている。

その他、本発明は本発明の主旨を変えない範囲で種々変更実施可能なことは勿論である。

尚、上述の説明では、フローチューブの数を一本にしているが、これに限らず並列二本にしてもよいものとする。

本発明によるＳ形チューブコリオリ流量計の一実施の形態を示す構成図である。フローチューブの斜視図である。フローチューブの作用説明図である。フローチューブの形状の他の例を示す模式図である。

符号の説明

１Ｓ形チューブコリオリ流量計
２筐体
３フローチューブ
４駆動装置
５振動検出センサ
６静止部材
７支持部
８中点
９第一湾曲管部
１０第二湾曲管部
１１第一ストレート管部
１２第二ストレート管部
１３同一平面
１４流入口側接続部
１５流出口側接続部
１６、１９コイル
１７、２０マグネット
１８軸

Claims

流出入口が形成された両端部で支持される少なくとも一本の湾曲管からなるフローチューブと、該フローチューブを回転方向に交番駆動させる駆動装置と、前記フローチューブに作用するコリオリの力に比例した位相差を検出する一対の振動検出センサと、を備えたコリオリ流量計であって、
中点を中心に点対称となる第一湾曲管部及び第二湾曲管部を有し且つその第一湾曲管部及び第二湾曲管部それぞれの形成する面が同一平面上に位置するような略Ｓ字状の形状に前記フローチューブを形成するとともに、
前記中点で且つ前記同一平面に直行する方向の軸回りに前記フローチューブを交番駆動させるように前記駆動装置を複数配置した
ことを特徴とするＳ形チューブコリオリ流量計。
請求項１に記載のＳ形チューブコリオリ流量計において、
一方の前記端部と前記第一湾曲管部との間、及び他方の前記端部と前記第二湾曲管部との間に、前記中点を通る水平軸に平行又は軸上となるストレート管部を形成した
ことを特徴とするＳ形チューブコリオリ流量計。
請求項１又は請求項２に記載のＳ形チューブコリオリ流量計において、
前記駆動装置及び前記振動検出センサの構成をコイルとマグネットとを備えるとともに、前記コイルを前記フローチューブとは別の静止部材に配置し、さらには前記マグネットを前記フローチューブに配置した
ことを特徴とするＳ形チューブコリオリ流量計。