JP2006275682A - コリオリ流量計の上下流配管構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 配管ストレスによる影響を最小にすることが可能な、また、外力が上下流配管や流量計本体に加わってもゼロ点シフトや器差のスパンシフトが生じ難いコリオリ流量計の上下流配管構造を提供する。
【解決手段】 コリオリ流量計１の流量計本体４から延びる上流配管５と下流配管６の各一箇所同士を近づけるとともに、この近づけた部分を配管サポート部材７を用いて一つにまとめる。また、上流配管５と下流配管６の管軸のうち、ライン配管２、３側の一対の配管の管軸同士を一致させるとともに、流量計本体４側の一対の配管の管軸同士も一致させる。流量計本体４を架台１２に対して固定するにあたり、三点のボルト２０及びナット２１の締め付けで流量計本体４を固定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、流管に作用するコリオリの力に比例した位相差及び／又は振動周波数を検出することにより被計測流体の質量流量及び／又は密度を得るコリオリ流量計の流量計本体から延びる上流配管と下流配管の構造、すなわちコリオリ流量計の上下流配管構造に関する。

コリオリ流量計は、被計測流体の流通する流管の一端又は両端を支持し、その支持点回りに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 特公平５−６９４５３号公報

小口径のコリオリ流量計は、流量計本体から延びる上流配管及び下流配管が細く、配管のみのサポートでは強度が弱いため、流量計本体を支えることが困難な場合がある。通常、このような場合には、流量計本体を図３０に示されるように固定するが、上流配管及び下流配管の各サポートと流量計本体の固定部分との間に、二つのループ構造が生じてしまうことになる。このループ構造の剛性が低い場合においては、振動要素となり、これが配管ストレスや架台の歪み等により上下流方向で変化すると、ゼロ点シフトや器差のスパンシフトの要因となってしまう。一般的にコリオリ流量計の取り扱いで謳われているように、配管以外の要素、例えば流量計本体の筐体が架台（又は大地）に接触しているとゼロ点がシフトし易いのはこの原理に基づいているからである。上下流方向での振動要素の変化を最小に抑えるためには、二箇所のサポート間の剛性を高めることが得策である。しかしながら、架台の剛性を高めるにも限界がある。

一方、配管ストレスが架台を通じて流量計本体の固定部分に到達した場合や、架台の溶接構造等の残留応力が開放された場合、架台の流量計本体取り付け部分の平面度が悪い場合、さらには、上下流の配管から流量計本体に向けて直接応力が伝播した場合にも、ゼロ点シフトや器差のスパンシフトの要因となってしまう。

コリオリ流量計において、流量計本体を架台に固定せざるを得ない場合、従来はバネ要素も加わって振動系の設計が困難であった。

その他、ガス体の流量計測の場合において、流れが絞られると流体温度が変化することが知られている。例えば、コリオリ流量計の上流に調圧弁があると、その下流が冷え、温度変化が上流から下流へ伝播することがあり、この場合、ゼロ点調整を行った時点での配管ストレスと、計測中の配管ストレスとが異なってしまうことになる。また、コリオリ流量計自体が絞りとなり、コリオリ流量計の上流配管及び下流配管の温度が異なることでも配管ストレスが変化してしまうことがある。また、パージ（置換）の必要性からの流路の切り替え、逆流、流量や圧力の変化、外気温の変化、さらには、急な弁開閉による衝撃等、配管ストレスは常に一定とは限らない。従来のコリオリ流量計の配管サポートでは、位相差の小さい（低感度）のセンサにおいて、これら配管状態の変化によって、ゼロ点シフトや器差のスパンシフトが生じていた。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、配管ストレスによる影響を最小にすることが可能なコリオリ流量計の上下流配管構造を提供することを課題とする。また、外力が上下流配管や流量計本体に加わってもゼロ点シフトや器差のスパンシフトが生じ難いコリオリ流量計の上下流配管構造を提供することを課題とする。

上記課題を解決するためになされた請求項１記載の本発明のコリオリ流量計の上下流配管構造は、コリオリ流量計の流量計本体から延びる上流配管と下流配管の各一箇所同士を近づけるとともに、この近づけた部分を配管サポート部材を用いて一つにまとめることを特徴としている。

請求項２記載の本発明のコリオリ流量計の上下流配管構造は、請求項１に記載のコリオリ流量計の上下流配管構造において、前記配管サポート部材を架台に対して固定するにあたり、前記近づけた部分の配管同士の中間に位置する一軸上で固定することを特徴としている。

請求項３記載の本発明のコリオリ流量計の上下流配管構造は、請求項１又は請求項２に記載のコリオリ流量計の上下流配管構造において、前記配管サポート部材を用いて一つにまとめた前記上流配管と前記下流配管の管軸のうち、ライン配管側の一対の配管の管軸同士を一致させるとともに、前記流量計本体側の一対の配管の管軸同士も一致させることを特徴としている。

請求項４記載の本発明のコリオリ流量計の上下流配管構造は、請求項１ないし請求項３いずれか記載のコリオリ流量計の上下流配管構造において、前記配管サポート部材を用いて一つにまとめた前記上流配管と前記下流配管のうち、前記流量計本体側の一対の配管の固有振動数を、前記コリオリ流量計の駆動周波数の整数倍に不一致であるように調整するとともに、前記一対の配管の互いの固有振動数を不一致であるように調整することを特徴としている。

請求項５記載の本発明のコリオリ流量計の上下流配管構造は、請求項１ないし請求項４いずれか記載のコリオリ流量計の上下流配管構造において、前記配管サポート部材を用いて一つにまとめた前記上流配管と前記下流配管のうち、前記流量計本体側の一対の配管を、コ字状又はＵ字状に形成することを特徴としている。

請求項６記載の本発明のコリオリ流量計の上下流配管構造は、請求項１ないし請求項５いずれか記載のコリオリ流量計の上下流配管構造において、前記流量計本体を架台に対して固定するにあたり、三点のボルト及びナット締め等の結束手段で前記流量計本体を固定することを特徴としている。

本発明のコリオリ流量計の上下流配管構造に係る作用に関しては、発明を実施するための最良の形態の欄で詳細に説明する。

請求項１に記載された本発明によれば、配管ストレスによる影響を最小にすることができる。

請求項２に記載された本発明によれば、配管ストレスを、架台に対して固定を行った配管サポート部材の一点に集中させることができる。また、配管サポート部材の固定に係る作業性を向上させることができる。

請求項３に記載された本発明によれば、上流配管が接続される上流ライン配管からの配管ストレスと、下流配管が接続される下流ライン配管からの配管ストレスとを相殺することができる。また、流量計本体から上流配管に漏洩する振動と、流量計本体から下流配管に漏洩する振動とを相殺することができる。

請求項４に記載された本発明によれば、上流配管及び下流配管をコリオリ流量計の駆動周波数によって共振させないようにすることができる。また、対になった上流配管及び下流配管の外乱振動による共振を増幅（音叉状）させないようにすることができる。

請求項５に記載された本発明によれば、コリオリ流量計に作用する温度ストレスや配管サポート部材の変位によるストレスの影響を最小に抑えることができる。

請求項６に記載された本発明によれば、外力が上流配管及び下流配管や流量計本体に加わってもゼロ点シフトや器差のスパンシフトが生じ難い、高い安定性を持ったコリオリ流量計とすることができる。

以下、図面を参照しながら説明する。
図１は本発明のコリオリ流量計の上下流配管構造の一実施の形態を示す平面図、図２は正面図、図３は側面図である。また、図４は上流配管及び下流配管の平面図、図５は正面図、図６は側面図である。さらに、図７は配管サポート部材を構成する配管サポート板の平面図、図８は配管サポート板の一部断面を含む正面図である。

図１ないし図３において、引用符号１は、被測定流体（図示省略）が流れる上流側のライン配管２及び下流側のライン配管３の間に取り付けられるコリオリ流量計を示している。このコリオリ流量計１は、流量計本体４と、流量計本体４から延びる上流配管５及び下流配管６と、配管サポート部材７とを備えて構成されている。上流配管５は、流量計本体４から上流側のライン配管２へ向けて延び、この上流側のライン配管２に対しては、流量制御弁８及びチーズ（Ｔ）９を介して接続されている。また、下流配管６は、流量計本体４から下流側のライン配管３へ向けて延び、この下流側のライン配管３に対しては、流量制御弁１０を介して接続されている。上流配管５及び下流配管６は、各一箇所同士が近づけられており、この近づけた部分に配管サポート部材７が設けられている。

本発明は、配管サポート部材７を用いて上流配管５及び下流配管６の中間を一旦一つに纏める、というコリオリ流量計１の上下流配管構造に特徴を有している。また、本発明は、この配管構造を有するコリオリ流量計１の流量計本体４の固定に関しても特徴を有している。以下、図１ないし図８を参照しながらコリオリ流量計１の各構成部材や配管構造の特徴について説明する。

流量計本体４は、筐体１１と、流量計本体４を架台１２に対して取り付ける台座補強板１３と、筐体１１内に収納されるフローチューブ（図示省略）と、駆動装置（図示省略）、一対の振動検出センサ（図示省略）及び温度センサ（図示省略）を有するセンサ部（図示省略）と、このセンサ部からの信号に基づいて質量流量等の演算処理を行う信号演算処理部（図示省略）と、前記駆動装置を励振するための励振回路部（図示省略）と、前記信号演算処理部及び前記励振回路部を内蔵するとともに電源接続部１４を有する端子箱１５とを備えて構成されている。このような構成の流量計本体４は、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及び／又は振動周波数を検出することにより前記被計測流体の質量流量及び／又は密度を得るようになっている。

筐体１１は、曲げやねじれに強固な構造を有している。また、筐体１１は、前記フローチューブ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１１は、前記フローチューブ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１１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、前記フローチューブ等への結露が防止されるようになっている。

台座補強板１３は、台座取付板１６と、一対の継ぎ手１７と、この一対の継ぎ手１７を支持する継ぎ手支持部１８とを有している。台座取付板１６と一対の継ぎ手支持部１８は、金属の一体物で形成されている。台座取付板１６の上面略中央には、筐体１１が固着されている。台座取付板１６は、この下面が架台１２の流量計本体取付部１９に対して面接触するような状態で固定されている。台座取付板１６の流量計本体取付部１９に対する固定に関しては、三点のボルト２０及びナット２１の締め付けが採用されている。三点のボルト２０及びナット２１の締め付けを採用することにより、空間座標において面が確定するようになる。従って、流量計本体４は、架台１２に対して一定位置に保持されている。尚、引用符号２２は球面座金を示している。

一対の継ぎ手１７には、前記フローチューブの一対の流入出口部２３が各々接続されている。一対の流入出口部２３は、筐体１１から外方へ突出するように配置形成されている。

上流配管５は、上流側のライン配管２と流量計本体４とを繋ぐ配管であって、図示のようにこの一端が上流側のライン配管２に接続されるとともに、他端が流量計本体４の継ぎ手１７に接続されている。上流配管５は、配管サポート部材７を設ける中間部分２４と、上流側のライン配管２側となるライン配管接続部分２５と、流量計本体４側となる流量計本体接続部分２６とを有している。中間部分２４は、ライン配管接続部分２５の向きを９０°転向させるように円弧状に屈曲形成されている。ライン配管接続部分２５は、直線状の形状に形成されている。ライン配管接続部分２５の管軸は、中間部分２４によって流量計本体接続部分２６の管軸に対し直交するように設定されている。流量計本体接続部分２６は、コ字状（又はＵ字状）の形状に形成されている。このような形状の流量計本体接続部分２６の配置は、中間部分２４の位置を、言い換えれば配管サポート部材７の位置を流量計本体４の上方に位置させるように配置されている。

下流配管６は、下流側のライン配管３と流量計本体４とを繋ぐ配管であって、図示のようにこの一端が下流側のライン配管３に接続されるとともに、他端が流量計本体４の継ぎ手１７に接続されている。下流配管６は、配管サポート部材７を設ける中間部分２７と、下流側のライン配管３側となるライン配管接続部分２８と、流量計本体４側となる流量計本体接続部分２９とを有している。中間部分２７は、ライン配管接続部分２８の向きを９０°転向させるように円弧状に屈曲形成されている。ライン配管接続部分２８は、直線状の形状に形成されている。ライン配管接続部分２８の管軸は、中間部分２７によって流量計本体接続部分２９の管軸に対し直交するように設定されている。流量計本体接続部分２９は、コ字状（又はＵ字状）の形状に形成されている。このような形状の流量計本体接続部分２９の配置は、中間部分２７の位置を、言い換えれば配管サポート部材７の位置を流量計本体４の上方に位置させるように配置されている。

上流配管５及び下流配管６についてもう少し詳しく説明すると、上流配管５における流量計本体接続部分２６と、下流配管６における流量計本体接続部分２９は、次の点で差異を有している。すなわち、二本の配管の高さＨは、例えば２０６．５ｍｍで共通しているものの、幅方向の長さＷ１、Ｗ２は、一方（Ｗ１）が２６３ｍｍ、もう一方（Ｗ２）が２６８ｍｍで異なっている。また、流量計本体４における駆動周波数を例えば８２Ｈｚとすると、この駆動周波数８２Ｈｚに対し前者が３．５倍の２８７Ｈｚ、後者が３．３倍の２７０Ｈｚとなっている。尚、この周波数差は６％、チューブ周波数に対しては２０％となっており、一般的には音叉現象が生じ難い周波数差となっている。

その他、曲げの曲率半径は、高圧ガス保安協会の基準により、耐圧上４Ｄ以上が有利であることが知られている。本形態において、全ての配管の曲げの曲率半径は、５Ｄとなっている（Ｄ：チューブ直径）。上流配管５及び下流配管６の継ぎ手１７に対する接続は、流量計本体接続部分２６及び２９の形状がコ字状であることから、流量計本体接続部分２６及び２９を若干撓ませることにより、容易に接続することができるようになっている。

配管サポート部材７は、上流配管５及び下流配管６の中間部分２４及び２７を一旦一つに纏めるために設けられている。本形態において、配管サポート部材７は、中間部分２４及び２７を上下から挟み込むような一対の配管サポート板３０で構成されている。配管サポート板３０は、特に限定するものではないが、図示のような略円盤状に形成されている。このような配管サポート板３０には、中央に架台１２に対しての固定用の貫通孔３１が形成されている。また、配管サポート板３０には、四つの配管支持溝３２と、中間部分２４及び２７を収容するための円形収容凹部３３と、四つの貫通孔３４とが形成されている。

上流配管５及び下流配管６の中間部分２４及び２７は、一対の配管サポート板３０により上下から挟み込まれると、中間部分２４及び２７の屈曲部分同士が貫通孔３１を挟む両側で近接するとともに対向するようになっている。また、上流配管５及び下流配管６は、配管支持溝３２で支持されるようになっている。配管サポート部材７は、中央の貫通孔３１にボルト３５を差し込み、そして、ナット３６を螺合させると、架台１２の一対の配管サポート部材取付部３７に対して固定されるようになっている。尚、配管サポート板３０同士の固定のために、四つの貫通孔３４を用いても良いものとする。

配管サポート部材７は、架台１２の一対の配管サポート部材取付部３７に固定されると、この固定軸が上流配管５及び下流配管６のライン配管接続部分２５及び２８の管軸を結ぶ線を交叉するように、また、流量計本体接続部分２６及び２９の管軸を結ぶ線を交叉するようになっている。

架台１２は、十分に剛性の高い構造のものであって、流量計本体取付部１９と、一対の配管サポート部材取付部３７と、柱部３８とを備えて構成されている。流量計本体取付部１９と一対の配管サポート部材取付部３７は、所定の間隔をあけて柱部３８に強固に取り付けられている。

以上、図１ないし図８を参照しながら説明してきたように、本発明によれば、コリオリ流量計１の上流配管５及び下流配管６を、配管サポート部材７を用いて一旦一つに纏め、この配管サポート部材７を架台１２に対して一箇所で固定するとともに、流量計本体４の架台１２への固定を３点としている。従って、本発明によれば、外力が上流配管５及び下流配管６や流量計本体４に加わっても、ゼロ点シフトや器差のスパンシフトが生じない高い安定性を持ったコリオリ流量計１とすることができる。

また、本発明によれば、ガス計測に限らず液体計測においても、ＤＣ成分的な配管ストレス（圧力や温度による影響、履歴が残るような衝撃圧による影響）だけでなくＡＣ成分的な連続する配管振動に対してもコリオリ流量計１の配管状態を長期に亘り安定な状態に保つことができる。

また、本発明によれば、配管サポート部材７を用いていることから、ほぼ単純な２つの上流配管５及び下流配管６のみの振動系とすることができる。

また、本発明によれば、配管サポート部材７と架台１２との固定を１点とし、上流配管５及び下流配管６を上流側のライン配管２及び下流側のライン配管３の方向に対し互いに対向する９０°水平方向に転向させることで、配管のストレスを１点の固定部（配管サポート部材７の前記固定軸）に集中させることができる。そして、これにより配管ストレスを相殺することができる。尚、本形態のように力点と固定点とを可能な限り近接させることで、配管に曲げモーメントを発生させることなく上流側のライン配管２及び下流側のライン配管３の配管ストレスを架台１２に伝えることができる。

また、本発明によれば、仮にコリオリ流量計１自体から振動が漏洩したとしても、この漏洩する振動に対し、上流配管５及び下流配管６の管軸方向に伝わる振動要素を対向させていることから、鏡像のベクトルとして配管サポート部材７の部分において振動を相殺することができる。従って、上流側のライン配管２及び下流側のライン配管３への振動漏洩を最小限に抑えることができる（これは従来からの本体を架台に固定せず配管のみでサポートするタイプのコリオリ流量計に対し、より理想的な配管となり、基準器としての使用用途としても有効な流量計固定方法となる）。

また、本発明によれば、流量計本体４を架台１２に対して三点のボルト２０及びナット２１の締め付けによって固定していることから、配管ストレスが架台１２を通じて流量計本体４の固定部分に到達した場合や、架台１２の溶接構造等の残留応力が開放された場合、さらには上流配管５及び下流配管６から流量計本体４に向け直接応力が伝播した場合が仮にあったとしても、架台１２と流量計本体４との間に応力が生じないようにすることができる。従って、固定の条件を常に一定を保つことができる。

次に、図９ないし図２９を参照しながら本発明の補足説明をする。ここでは、本発明がいかに効果的であるかを模式的な図を用いて説明する。尚、図中には符号のかわりに部材名称等が入っている。

図９は、コリオリ流量計の架台への固定方法を示す立体図である。コリオリ流量計の架台への固定として、図９では４点で固定を行っている（固定はボルト＋ナットによる結束）。この場合、架台が歪んでいる（架台と流量計本体との固定点が一致しない）と、固定の際にコリオリ流量計の筐体（本体）に歪みや応力が生じてしまう可能性がある。このため、コリオリ流量計の器差性能等の特性が悪化したり、長期に亘って応力が開放されると、固定の条件が変化することによってゼロ点がシフトしたり、器差がシフトする可能性がある。

一方、図１０では、コリオリ流量計の架台への固定として３点で固定を行っており（固定はボルト＋ナットによる結束）、この場合、架台が歪んでいても固定の際にコリオリ流量計の筐体（本体）に歪みや応力が生じることはない。このため、コリオリ流量計の器差性能等の特性が長期に亘って安定したものとなる。これは前記４点を厳密に平面内に含めるために大変な労力を要し、現実には不可能であることからも分かるように、前記３点の固定が有効になる。

図１１（ａ）〜図１１（ｅ）、図１２（ａ）〜図１２（ｅ）は、流量計本体の固定方法に関し、架台のバネ要素とコリオリ流量計の上下流の配管系のバネ要素とを模式的に表したものである。

図１１（ａ）は、流量計本体を架台に固定していない場合の例であり、上下流の配管が一旦配管サポート部（部材）の１点で纏められている状態を示している。上下流の配管は、バネ要素となりうるが、配管サポート部材の位置に外力が働いても、ここでは１点なので上下流の配管は外力の影響を受けないものとなる。

図１１（ｂ）は、図１１（ａ）の状態で流量計本体を架台に１点のみで固定した場合の例を示している。ここで配管サポート部材と架台との間もバネ要素となりうる。配管サポート部材に外力が働くと、流量計本体がｚ軸方向の変位以外の自由度で動く可能性がある。但し、上下流配管のバネ要素には均等に外力が作用するので、センサへの影響は少ないものとなる。

図１１（ｃ）は、流量計本体の架台への固定を２点とした場合の例である。この場合、流量計本体の固定としては不十分である。

図１１（ｄ）は、流量計本体の固定を３点とした場合の例である。この場合、３点で面が空間座標において確定することから、流量計本体は架台に対し一定位置に保持される。

図１１（ｅ）は、流量計本体の架台への固定を４点とした場合の例である。この場合、４点では固定の面の条件が一定とはなり得ず、また、配管サポート部材へ働く外力が架台にも伝播してしまうと、架台が歪み、流量計本体に応力が生じてしまう場合があるので、流量計全体（流量計本体＋上下流配管）の固定が一定条件とはなり得ない。

図１２（ａ）は、流量計本体を架台に固定していない場合の例である。図１２（ａ）は、上下流の配管が２箇所の離れた位置でサポートされている状態を示している。通常の口径の大きいコリオリ流量計はこの方式が殆どである。上下流の配管は、バネ要素となっている。図１１（ａ）と異なる部分は、外力により２つの固定端間の相対関係（変位、角変位）が変化すると、上下流配管のバネ要素が変化することである。

図１２（ｂ）は、図１２（ａ）の状態で流量計本体を架台に１点で固定した場合の例を示している。２つの配管サポート部材と架台との間に２つのバネ要素が存在している。２つの固定端に対して相対的に異なる方向に変位（角変位）を与えた場合、ここでの例示の中で最悪の結果となるものである（ゼロシフトや器差シフトが大きい）。図１２（ｂ）は、従来の配管のみで固定されたコリオリ流量計において、ケース（筐体）が軽く架台（大地）に接触している状態に相当する。

図１２（ｃ）は、流量計本体の架台への固定を２点とした場合の例である。この場合、流量計本体の固定としては不十分である。

図１２（ｄ）は、流量計本体の架台への固定を３点とした場合の例である。この場合、３点で面が空間座標において確定することから、流量計本体は架台に対して一定位置に保持される。

図１２（ｅ）は、流量計本体の架台への固定を４点とした場合の例である。この場合、４点では固定の面の条件が一定とはなり得ず、また、配管サポート部材へ働く外力が架台にも伝播してしまうと、架台が歪み、流量計本体に応力が生じてしまう場合があるので、流量計全体（流量計本体＋上下流配管）の固定が一定条件とはなり得ない。

尚、図１２（ａ）〜図１２（ｅ）に共通していえることは、外力により２つの固定端間の相対関係（変位、角変位）が変化しなくても、絶対的な変位や角変位が生じるだけで、上下流配管のバネ要素の相対関係が大きく変化してしまうことである。理想的な配管は、図１１（ａ）の例であるが、流量計本体を架台に固定せざるを得ない場合には、図１１（ｄ）の例となる。

図１３（ａ）〜図１３（ｄ）、図１４（ａ）〜図１４（ｄ）は、流量計本体の固定点と配管サポート部材の点を結んだ図である。ここでは相対的な位置関係を決定する要素（振動要素ではない）が示されている。

図１３（ａ）は、固定点が１点で配管サポート部材の位置も１点の場合の例であり、図１１（ｂ）に相当する。要素数は１である。図１３（ａ）では、空間において要素の軸回りに回転自由であることが分かる。

図１３（ｂ）は、固定点が２点で配管サポート部材の位置が１点の場合の例であり、図１１（ｃ）に相当する。要素数は３である。図１３（ｂ）では、空間座標において面が決定される。配管サポート部材に、固定点の２点を結ぶ軸に対して垂直方向に外力が働いた場合には、固定点の２点を結ぶ軸回りに回転することが分かる。

図１３（ｃ）は、固定点が３点で配管サポート部材の位置が１点の場合の例であり、図１１（ｄ）に相当する。要素数は６である。図１３（ｃ）は、立方体を形作る最小単位であることから、配管サポート部材に外力が働いても構造体は不動である。

図１３（ｄ）は、固定点が４点で配管サポート部材の位置が１点の場合の例であり、図１１（ｅ）に相当する。要素数は１０である。図１３（ｄ）は、図１３（ｃ）に対し固定点が１点増えるものである。しかしながら、構造が複雑になって解析や設計が難しくなることが分かる。

図１４（ａ）は、固定点が１点で配管サポート部材の位置が２点の場合の例であり、図１２（ｂ）に相当する。要素数は２である。図１４（ａ）では、２箇所の配管サポート部材の変位により構造体が固定点を基準に回転自由に変形することが分かる。

図１４（ｂ）は、固定点が２点で配管サポート部材の位置が２点の場合の例であり、図１２（ｃ）に相当する。要素数は５である。図１４（ｂ）は、２箇所の配管サポート部材の変位が２つの固定点を結ぶ軸に対して回転の自由度が与えられている。しかしながら、２箇所の配管サポート部材同士は互いに拘束しあうことをしていないのでそれぞればらばらな回転運動をする。

図１４（ｃ）は、固定点が３点で配管サポート部材の位置が２点の場合の例であり、図１２（ｄ）に相当する。要素数は８である。図１４（ｃ）では、２箇所の配管サポート部材の位置が各々３点の固定点により空間内で決定されている。しかしながら、図１３（ｃ）に比べると要素が増え、解析や設計が難しくなるのに加え、上下流の配管サポート部材での固定の条件を等しくすることは困難である。

図１４（ｄ）は、固定点が４点で配管サポート部材の位置が２点の場合の例であり、図１２（ｅ）に相当する。要素数は１４である。図１４（ｄ）では、上下流の配管サポート部材で固定の条件を等しくすることは容易であるが、構造が複雑になり解析や設計が難しくなることが分かる。

理想的な配管は、図１３（ｃ）（図１１（ｄ））の例となる。

図１５（ａ）〜図１５（ｄ）、図１６（ａ）〜図１６（ｄ）、図１７（ａ）〜図１７（ｄ）は、流量計本体の固定位置の個数と、外力の作用点の位置の関係とを示した説明図である。空間座標の中での物体の挙動には、６つの自由度（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向の変位とｘ軸、ｙ軸、ｚ軸回りの角変位）があるが、ここでは特に外力（変位のみ）により図心（固定部又は複数の固定部分の中心）にどのような角変位が生じるかを示している。角変位に着目したのは、角変位によりコリオリ流量計のゼロ点シフトや器差のスパンシフトが生じ易いからである。

作用点に働く外力として、ｙ方向プラス向きを流れ方向とすると、左右、前後、上下方向の変位（外力をここでは変位として表す）と、図心を通る左右軸、前後軸、上下軸回りの回転運動とを次に示す記号で表すことにする。流量計本体の上流から下流方向に向かって左右、前後、上位下方向にそれぞれｘ軸、ｙ軸、ｚ軸をとると、次のようになる。

（１）作用点に働く左右方向（ｘ軸方向）の変位（外力）：Ｘ、（２）作用点に働く前後方向（ｙ軸方向）の変位（外力）：Ｙ、（３）作用点に働く上下方向（ｚ軸方向）の変位（外力）：Ｚ、（４）図心の左右軸（ｘ軸）回りの角変位：Ｘｐ（ピッチング）、（５）図心の前後軸（ｙ軸）回りの角変位：Ｙｒ（ローリング）、（６）図心の上下軸（ｚ軸）回りの角変位：Ｚｙ（ヨーイング）

図１５（ａ）は、固定位置が１箇所で作用点が固定位置に一致している場合の例である。外力Ｘ、Ｙ、Ｚが作用点に働いてもモーメントが生じないので、図心（固定点）には角変位が生じないものとなる。

図１５（ｂ）は、固定位置が２箇所で、作用点が２箇所の固定位置を結ぶ線上の中間地点に存在する場合の例である。外力Ｘ、Ｙ、Ｚが作用点に働いてもモーメントが生じないので、図心（固定点）には角変位が生じないものとなる。

図１５（ｃ）は、固定位置が３箇所で、作用点が３箇所の固定位置を含む平面上で且つ三角形の図心に存在する場合の例である。外力Ｘ、Ｙ、Ｚが作用点に働いてもモーメントが生じないので、図心（固定点）には角変位が生じないものとなる。

図１５（ｄ）は、固定位置が４箇所で、作用点が４箇所の固定位置を含む平面上で且つ四角形の図心に存在する場合の例である。外力Ｘ、Ｙ、Ｚが作用点に働いてもモーメントが生じないので、図心（固定点）には角変位が生じないものとなる。

図１６（ａ）は、固定位置が１箇所で、作用点がｙ軸上にあり且つ固定位置から距離δだけ離れている場合の例である。外力Ｘ、Ｙ、Ｚが作用点に働くと、図心（固定点）回りには外力Ｚによるモーメントによってｘ軸回りの角変位Ｘｐが生じることになる。また、外力Ｘによるモーメントによってｚ軸回りの角変位Ｚｙが生じることになる。

図１６（ｂ）は、固定位置が２箇所で、作用点が２箇所の固定位置を結ぶ線上の中間地点（図心）からｙ軸方向に距離δだけ離れて存在する場合の例である。外力Ｘ、Ｙ、Ｚが作用点に働くと、図心回りには外力Ｚによるモーメントによってｘ軸回りの角変位Ｘｐが生じることになる。また、２つの固定位置を結ぶ構造体の剛性が低い場合には、外力Ｘによってｚ軸回りの角変位Ｚｙが生じることになる。

図１６（ｃ）は、固定位置が３箇所で、作用点が３箇所の固定位置を含む平面上で且つ三角形の図心からｙ軸方向に距離δだけ離れて存在する場合の例である。外力Ｘ、Ｙ、Ｚが作用点に働くと、図心回りには、３つの固定位置を結ぶ構造体の剛性が低い場合に、外力Ｚによるモーメントによってｘ軸回りの角変位Ｘｐが生じることになる。また、３つの固定位置を結ぶ構造体の剛性が低い場合には、外力Ｘによってｚ軸回りの角変位Ｚｙが生じることになる。

図１６（ｄ）は、固定位置が４箇所で、作用点が４箇所の固定位置を含む平面上で且つ四角形の図心からｙ軸方向に距離δだけ離れて存在する場合の例である。外力Ｘ、Ｙ、Ｚが作用点に働くと、図心回りには、４つの固定位置を結ぶ構造体の剛性が低い場合に、外力Ｚによるモーメントによってｘ軸回りの角変位Ｘｐが生じることになる。また、４つの固定位置を結ぶ構造体の剛性が低い場合には、外力Ｘによってｚ軸回りの角変位Ｚｙが生じることになる。

図１７（ａ）は、固定位置が１箇所で、作用点がｚ軸上にあり且つ固定位置から距離δだけ離れている場合の例である。外力Ｘ、Ｙ、Ｚが作用点に働くと、図心（固定点）回りには外力Ｙによるモーメントによってｘ軸回りの角変位Ｘｐが生じることになる。また、外力Ｘによるモーメントによってｙ軸回りの角変位Ｙｒが生じることになる。

図１７（ｂ）は、固定位置が２箇所で、作用点が２箇所の固定位置を結ぶ線上の中間地点（図心）からｚ軸方向に距離δだけ離れて存在する場合の例である。外力Ｘ、Ｙ、Ｚが作用点に働くと、図心回りには外力Ｙによるモーメントによってｘ軸回りの角変位Ｘｐが生じることになる。また、２つの固定位置を結ぶ構造体の剛性が低い場合には、外力Ｘによってｙ軸回りの角変位Ｙｒが生じることになる。

図１７（ｃ）は、固定位置が３箇所で、作用点が３箇所の固定位置を含む平面上で且つ三角形の図心からｚ軸方向に距離δだけ離れて存在する場合の例である。外力Ｘ、Ｙ、Ｚが作用点に働くと、図心回りには、３つの固定位置を結ぶ構造体の剛性が低い場合に、外力Ｙによるモーメントによってｘ軸回りの角変位Ｘｐが生じることになる。また、３つの固定位置を結ぶ構造体の剛性が低い場合には、外力Ｘによるモーメントによってｙ軸回りの角変位Ｙｒが生じることになる。

図１７（ｄ）は、固定位置が４箇所で、作用点が４箇所の固定位置を含む平面上で且つ四角形の図心からｚ軸方向に距離δだけ離れて存在する場合の例である。外力Ｘ、Ｙ、Ｚが作用点に働くと、図心回りには、４つの固定位置を結ぶ構造体の剛性が低い場合に、外力Ｙによるモーメントによってｘ軸回りの角変位Ｘｐが生じることになる。また、４つの固定位置を結ぶ構造体の剛性が低い場合には、外力Ｘによるモーメントによってｙ軸回りの角変位Ｙｒが生じることになる。

図１８（ａ）〜図１８（ｄ）は、図１５、図１６、図１７における流量計本体を３点で支持する場合を例にしており、図心から外力の作用点の距離を一定とし、その結んだ直線と３点の固定部分を含む平面との角度を、垂直から水平方向に傾けた場合の詳細な説明図である。

図１８（ａ）は、図１５（ｃ）に相当する。本発明では、コリオリ流量計の上下流の配管を一旦一つに束ねることが条件となっているので、流量計本体の３点の固定部を含む平面内に配管を束ねた配管サポート部材と図心（重心）とを設けることは非常に困難である。実際には、図１８（ｂ）のように距離δだけ三角形の図心から離れた位置に配管サポート部材を設けるようになる。

図１８（ｃ）は、４５°だけ配管サポート部材の位置を傾けた例の図である。また、図１８（ｄ）は、図１６ｃに相当する図であり、配管サポート部材の位置を９０°まで傾けて水平とした図である。図１８（ｂ）、図１８（ｃ）、図１８（ｄ）のうち、作用点に働く外力Ｘ、Ｙ、Ｚの全てに対し、剛性を確保し易いのは図１８（ｂ）であることが固定点から作用点までの距離ａ、ｂ、ｃが均等で力を分散できることから明らかである。従って、配管サポート部材の位置は、三角形の面に対し垂直で図心を含んだ軸上に存在することが最も良いと言える。

図１９（ａ）は、コリオリ流量計の上下流配管を一旦束ねる配管サポート部材の位置関係を示す全体図である。上下流のライン配管及び上下流配管のライン配管接続部分は、上下流配管の流量計本体接続部分に対して、ｘｙ平面内で対向するとともに、９０°転向するように保持されている。ここで、ライン配管は、圧力、温度、配管ストレスが変化すると管軸方向に移動する。この時、配管サポート部材を１点で固定しているため、外力により配管サポート部材が回転してしまい、コリオリ流量計の上下流配管に応力を与えてしまう可能性がある。そこで、ライン配管の配管サポート部材への接続は、上下流のライン配管の管軸を固定点（配管サポート部材の固定部）に一致させ、且つ上流の配管の管軸と、下流の配管の管軸とを一致させることが望ましいものとする。以下、具体的に説明する。

図１９（ｂ）は、上下流のライン配管及び上下流配管のライン配管接続部分が共にｘ軸方向プラス側にオフセットしている場合の例である。ここでは、上下流のライン配管及び上下流配管のライン配管接続部分の管軸が一致していることになる。このような状態において、外力Ａが互いに逆方向に作用してもその量が異ならない限り、固定点にはモーメントが生じないことになる。しかしながら、外力Ｂが互いに同方向に作用する場合には、いかなる場合であっても固定点にｚ軸回りの角変位Ｚｙが生じることになる。

図１９（ｃ）は、上下流のライン配管及び上下流配管のライン配管接続部分の管軸が一致し、且つ固定点を通過している場合の例である。ここでは、外力Ａが互いに逆方向に作用してもその量が異ならない限り、固定点が動かないことになる。しかしながら、外力Ｂが互いに同方向に作用する場合には、固定点がｙ軸方向に変位する可能性がある（固定が十分強固であれば問題ない）。

図１９（ｄ）は、上流のライン配管及び上流配管のライン配管接続部分がｘ軸方向プラス側にオフセット、下流のライン配管及び下流配管のライン配管接続部分がｘ軸方向マイナス側にオフセットしている場合の例である。すなわち、上下流のライン配管及び上下流配管のライン配管接続部分の管軸が一致していないことになる。ここで、外力Ａが互いに逆方向に作用すると、いかなる場合でも固定点にはｚ軸回りの角変位Ｚｙが生じることになる。また、外力Ｂが互いに同方向に作用する場合には、固定点がｙ軸方向に変位する可能性がある（固定が十分強固であれば問題ない）。

図１９（ｅ）は、上下流のライン配管及び上下流配管のライン配管接続部分が共にｚ軸方向プラス側にオフセットしている場合の例である。ここでは、上下流のライン配管及び上下流配管のライン配管接続部分の管軸が一致していることになる。このような状態において、外力Ａが互いに逆方向に作用してもその量が異ならない限り、固定点にはモーメントが生じないことになる。しかしながら、外力Ｂが互いに同方向に作用する場合には、いかなる場合であっても固定点にｘ軸回りの角変位Ｘｐが生じることになる。

図１９（ｆ）は、図１９（ｃ）と同じであるので説明を省略する。

図１９（ｇ）は、上流のライン配管及び上流配管のライン配管接続部分がｚ軸方向プラス側にオフセット、下流のライン配管及び下流配管のライン配管接続部分がｚ軸方向マイナス側にオフセットしている場合の例である。すなわち、上下流のライン配管及び上下流配管のライン配管接続部分の管軸が一致していないことになる。ここで、外力Ａが互いに逆方向に作用すると、いかなる場合でも固定点にはｘ軸回りの角変位Ｘｐが生じることになる。また、外力Ｂが互いに同方向に作用する場合には、固定点がｙ軸方向に変位する可能性がある（固定が十分強固であれば問題ない）。

従って、配管サポート部材での上下流配管のライン配管接続部分の固定は、図１９（ｃ）（図１９（ｆ））に示すように上下流配管のライン配管接続部分の管軸が一致し、且つ固定点を通過していることが望ましいことが分かる。尚、本原理は、配管サポート部材に繋がる上下流配管の流量計本体接続部分についても同様に適用することができる。

続いて、図２０ないし図２９を参照しながら本発明のコリオリ流量計の上下流配管構造の他の一実施の形態を説明する。尚、図中には符号のかわりに部材名称等を入れるものとする。

図２０は、コリオリ流量計の流量計本体上面が直接架台に固着されている例を示している。コリオリ流量計の上下流配管は、一旦配管サポート部材で纏められ、且つ９０°水平方向に転向し、配管ラインに接続されている。配管サポート部材は、この下面中央において架台に対し固着されている。

図２１は、コリオリ流量計の流量計本体が直接架台に固着されていない例を示している。コリオリ流量計の上下流配管は、一旦配管サポート部材で纏められ、且つ９０°水平方向に転向し、配管ラインに接続されている。配管サポート部材は、この下面中央において架台に対し固着されている。

図２２は、コリオリ流量計の流量計本体上面が直接架台に固着されている例を示している。コリオリ流量計の上下流配管は、一旦配管サポート部材で纏められ、且つ１８０°垂直方向に転向し、配管ラインに接続されている。配管サポート部材は、この下面中央において架台に対し固着されている。

図２３は、コリオリ流量計の流量計本体が直接架台に固着されていない例を示している。コリオリ流量計の上下流配管は、一旦配管サポート部材で纏められ、且つ１８０°垂直方向に転向し、配管ラインに接続されている。配管サポート部材は、この下面中央において架台に対し固着されている。

図２４は、コリオリ流量計の流量計本体上面が直接架台に固着されている例を示している。コリオリ流量計の上下流配管は、一旦配管サポート部材で纏められ、且つ９０°垂直方向に転向し、さらに、連続して同一平面上で逆方向に９０°転向（クランク状の曲がり）し、そして、配管ラインに接続されている。配管サポート部材は、この下面中央において架台に対し固着されている。

図２５は、コリオリ流量計の流量計本体が直接架台に固着されていない例を示している。コリオリ流量計の上下流配管は、一旦配管サポート部材で纏められ、且つ９０°垂直方向に転向し、さらに、連続して同一平面上で逆方向に９０°転向（クランク状の曲がり）し、そして、配管ラインに接続されている。配管サポート部材は、この下面中央において架台に対し固着されている。

図２６は、コリオリ流量計の流量計本体下面が直接架台に固着されている例を示している。コリオリ流量計の上下流配管は、一旦配管サポート部材で纏められ、且つ９０°水平方向に転向し、配管ラインに接続されている。配管サポート部材は、この上面中央において架台に対し固着されている。

図２７は、コリオリ流量計の流量計本体下面が直接架台に固着されている例を示している。コリオリ流量計の上下流配管は、一旦配管サポート部材で纏められ、且つ９０°水平方向に転向し、配管ラインに接続されている。配管サポート部材は、この下面中央において架台に対し固着されている。

図２８は、コリオリ流量計の流量計本体上面が直接架台に固着されている例を示している。コリオリ流量計の上下流配管は、一旦配管サポート部材で纏められ、且つ９０°水平方向に転向し、配管ラインに接続されている。配管サポート部材は、この上面中央において架台に対し固着されている。

図２９は、コリオリ流量計の流量計本体下面が直接架台に固着されている例を示している。コリオリ流量計の上下流配管は、一旦配管サポート部材で纏められ、且つ９０°水平方向に転向し、配管ラインに接続されている。配管サポート部材は、この上面中央及び下面中央において架台に対し固着されている。図２９は、図１ないし図３の例に相当する。

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。

本発明のコリオリ流量計の上下流配管構造の一実施の形態を示す平面図である。 コリオリ流量計の上下流配管構造の正面図である。 コリオリ流量計の上下流配管構造の側面図である。 上流配管及び下流配管の平面図である。 上流配管及び下流配管の正面図である。 上流配管及び下流配管の側面図である。 配管サポート部材を構成する配管サポート板の平面図である。 配管サポート板の一部断面を含む正面図である。 コリオリ流量計の架台への固定方法（４点で固定）を示す立体図である。 コリオリ流量計の架台への固定方法（３点で固定）を示す立体図である。 架台のバネ要素とコリオリ流量計の上下流の配管系のバネ要素とを模式的に表した説明図（配管サポート部材が１点）である。 架台のバネ要素とコリオリ流量計の上下流の配管系のバネ要素とを模式的に表した説明図（配管サポート部材が２点）である。 流量計本体の固定点と配管サポート部材の点を結んだ図（配管サポート部材が１点）である。 流量計本体の固定点と配管サポート部材の点を結んだ図（配管サポート部材が２点）である。 流量計本体の固定位置の個数と、外力の作用点の位置の関係とを示した説明図である。 流量計本体の固定位置の個数と、外力の作用点の位置の関係とを示した説明図（作用点がｙ軸方向に離れる）である。 流量計本体の固定位置の個数と、外力の作用点の位置の関係とを示した説明図（作用点がｚ軸方向に離れる）である。 流量計本体を３点で支持する場合を例にした図であり、図心から外力の作用点の距離を一定とし、その結んだ直線と３点の固定部分を含む平面との角度を、垂直から水平方向に傾けた場合の説明図である。 上下流のライン配管及び上下流配管のライン配管接続部分の位置関係および作用を示す説明図である。 本発明のコリオリ流量計の上下流配管構造の他の一実施の形態を示す模式図であり、（ａ）は平面図（配管のみ）、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。 本発明のコリオリ流量計の上下流配管構造の他の一実施の形態を示す模式図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。 本発明のコリオリ流量計の上下流配管構造の他の一実施の形態を示す模式図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。 本発明のコリオリ流量計の上下流配管構造の他の一実施の形態を示す模式図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。 本発明のコリオリ流量計の上下流配管構造の他の一実施の形態を示す模式図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。 本発明のコリオリ流量計の上下流配管構造の他の一実施の形態を示す模式図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。 本発明のコリオリ流量計の上下流配管構造の他の一実施の形態を示す模式図である。 本発明のコリオリ流量計の上下流配管構造の他の一実施の形態を示す模式図である。 本発明のコリオリ流量計の上下流配管構造の他の一実施の形態を示す模式図である。 本発明のコリオリ流量計の上下流配管構造の一実施の形態を示す模式図（図１〜図３に相当）である。 従来例のコリオリ流量計の取り付け状態を示す模式図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。 従来例のコリオリ流量計の取り付け状態を示す模式図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。

符号の説明

１ コリオリ流量計
２ 上流側のライン配管
３ 下流側のライン配管
４ 流量計本体
５ 上流配管
６ 下流配管
７ 配管サポート部材
１１ 筐体
１２ 架台
１３ 台座補強板
１６ 台座取付板
１７ 継ぎ手
１８ 継ぎ手支持部
２０ ボルト
２１ ナット
３０ 配管サポート板

Claims (6)

1. コリオリ流量計の流量計本体から延びる上流配管と下流配管の各一箇所同士を近づけるとともに、この近づけた部分を配管サポート部材を用いて一つにまとめる
   ことを特徴とするコリオリ流量計の上下流配管構造。
2. 請求項１に記載のコリオリ流量計の上下流配管構造において、
   前記配管サポート部材を架台に対して固定するにあたり、前記近づけた部分の配管同士の中間に位置する一軸上で固定する
   ことを特徴とするコリオリ流量計の上下流配管構造。
3. 請求項１又は請求項２に記載のコリオリ流量計の上下流配管構造において、
   前記配管サポート部材を用いて一つにまとめた前記上流配管と前記下流配管の管軸のうち、ライン配管側の一対の配管の管軸同士を一致させるとともに、前記流量計本体側の一対の配管の管軸同士も一致させる
   ことを特徴とするコリオリ流量計の上下流配管構造。
4. 請求項１ないし請求項３いずれか記載のコリオリ流量計の上下流配管構造において、
   前記配管サポート部材を用いて一つにまとめた前記上流配管と前記下流配管のうち、前記流量計本体側の一対の配管の固有振動数を、前記コリオリ流量計の駆動周波数の整数倍に不一致であるように調整するとともに、前記一対の配管の互いの固有振動数を不一致であるように調整する
   ことを特徴とするコリオリ流量計の上下流配管構造。
5. 請求項１ないし請求項４いずれか記載のコリオリ流量計の上下流配管構造において、
   前記配管サポート部材を用いて一つにまとめた前記上流配管と前記下流配管のうち、前記流量計本体側の一対の配管を、コ字状又はＵ字状に形成する
   ことを特徴とするコリオリ流量計の上下流配管構造。
6. 請求項１ないし請求項５いずれか記載のコリオリ流量計の上下流配管構造において、
   前記流量計本体を架台に対して固定するにあたり、三点のボルト及びナット締め等の結束手段で前記流量計本体を固定する
   ことを特徴とするコリオリ流量計の上下流配管構造。

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