JP2006514298A - コリオリ流量計の力の釣合を取る方法及び装置 - Google Patents

Abstract

コリオリ流量計は、少なくとも１本の流管と、前記少なくとも１本の流管に取付けられた駆動機構と、前記少なくとも１本の流管に取付けられた釣合機構とを備え、前記釣合機構の運動量と前記駆動機構の運動量とが、互いに大きさが等しく、互いに逆向きになるように、前記釣合機構の大きさ及び取付位置が選定されている。

Description

本発明は、コリオリ流量計の力の釣合を取ることに関するものである。

コリオリ質量流量計などのように、流管を振動させるようにしたセンサは、一般的に、振動させている流管の中に物質を流し、その流管の運動を検出することによって、センサとして機能するものである。流管に取付けた運動トランスデューサから送出される信号に処理を施すことによって、その流管の中を流動している物質の、例えば質量流量や密度などの様々な特性を測定することができ、それらを測定することができるのは、流管とその中を流れている物質とから成る振動系は、一般的に、その振動モードが、その流管と物質とから成る振動系全体の質量、剛性、それに減衰特性の影響を受けるからである。

コリオリ質量流量計は１本または複数本の流管を備えている。その典型的な使用法は、コリオリ質量流量計の流管をパイプラインなどの輸送系統に組込み、その輸送系統によって輸送されている例えば流体やスラリーなどの物質が、そのコリオリ質量流量計の流管の中を流れるようにするというものである。コリオリ質量流量計の各流管は、その固有振動のモードとして、複数の振動モードを持つものであり、それら振動モードには、単純曲げ振動、単純ひねり振動、単純ねじり振動などの振動モードに加えて、それら振動モードが複合した複合振動モードもある。コリオリ質量流量計を用いて測定を行う場合の典型的な測定法は、物質を流している状態にある流管を励振して、１つまたは複数の振動モードで振動させ、そのときの流管の運動を、その流管の長手方向に間隔をおいた複数の測定箇所で測定するというものである。流管を励振する手段としては、一般的に、電気機械的デバイスなどから成るアクチュエータが用いられ、その具体的な一例を挙げるならば、ボイスコイル型の駆動機構などが使用されている。この励振によって、流管に周期的な摂動を発生させ、そして、複数のトランスデューサ取付箇所において夫々に検出される流管の運動の間に存在する、時間遅れないし位相差を測定することにより、質量流量などを求めることができる。

この時間遅れは非常に小さく、ナノ秒単位で測定されるほどの小さな時間遅れであることも珍しくはない。従って、トランスデューサの出力は非常に高精度であることが要求される。トランスデューサの精度は、コリオリ質量流量計の構造に非線形性や非対称性があると損なわれ、また、外力により運動が発生することによっても損なわれる。例えば、コリオリ質量流量計の構成部品のうちに、釣合の取れていない構成部品があると、それによってコリオリ質量流量計のケースやフランジに、そのコリオリ質量流量計の駆動振動周波数の振動が発生することがあり、また、コリオリ質量流量計がその駆動振動周波数でパイプラインを振動させることがある。このような振動が発生すると、そのために、時間遅れを表している信号に摂動が発生し、発生するその摂動の大きさは、取付構造の剛性に応じたものとなる。しかるに、取付構造の剛性は、大抵の場合、正確に把握することが不可能である上に、経年変化の影響も受け、更に、温度によっても変化することがあるため、釣合の取れていない構成部品の影響を払拭することは不可能であり、また、釣合の取れていない構成部品が存在していると、それによってコリオリ質量流量計の性能に大きな悪影響が及ぶおそれがある。釣合の取れていないことに起因する振動による悪影響、並びに取付構造の剛性の変化による悪影響は、コリオリ流量計の構造そのものを釣合の取れたものとした上で、信号処理技術を用いて不都合な運動成分の影響を補償することによって低減することができる。

以上の説明において釣合の取れている振動といえるのは、一方向の振動、即ち、Ｚ方向の振動だけである。ここでいうＺ方向とは、流管を振動させて変位させる方向のことである。その他の方向、即ち、パイプラインの延在方向であるＸ方向と、Ｚ方向及びＸ方向の双方に対して垂直な方向であるＹ方向とに関しては、釣合の取れていない振動になる。この基準座標系が重要な意味を持つのは、コリオリ流量計においては、Ｙ方向に作用する正弦波状に変化する二次的な力が発生するからである。このＹ方向の二次的な力のために、コリオリ流量計は釣合の取れていないＹ方向の振動を発生し、その振動がコリオリ流量計に誤差を生じさせる。

この二次的な力の発生原因の１つは、コリオリ流量計の駆動機構の構成部品であるアセンブリの質量中心の位置である。典型的な駆動機構は、一方の流管に取付けられたマグネット・アセンブリと、他方の流管に取付けられたコイル・アセンブリとを含んでいる。そして、駆動機構のマグネット・アセンブリの質量中心が、そのマグネット・アセンブリが取付けられている流管の中心線を含むＸＹ平面上に位置していないことによって、また、駆動機構のコイル・アセンブリの質量中心が、そのコイル・アセンブリが取付けられている流管の中心線を含むＸＹ平面上に位置していないことによって、Ｙ方向の振動が発生する。流管どうしの衝突を避けるために、一方の流管の中心線を含むＸＹ平面と、他方の流管の中心線を含むＸＹ平面との間には、ある程度の大きさの間隔を確保しておく必要がある。それに加えて、マグネット・アセンブリ及び／またはコイル・アセンブリの質量中心を、それらアセンブリが取付けられている流管の中心線を含むＸＹ平面からオフセットさせておく必要もあり、それが必要であるのは、コイルの位置が、マグネットの先端に対して同心的な位置に、即ち、磁界中の最適位置にくるようにせねばならないからである。

流管を駆動して振動させたとき、その流管は、厳密に平行移動的な運動をするのではなく、その流管の固定部位に曲げ変形を生じることにより、周期的な屈曲振動をする。この屈曲運動は、その流管の固定部位を回転中心とした回転振動によって近似することができる。そして、そのように近似した場合、その流管の振動は、回転中心ＣＲを持ち小さな角度範囲で周期的に運動する回転振動と見なすことができる。また、その回転振動の角振幅は、Ｚ方向の振動振幅の目標値と、その回転振動の回転中心から駆動機構の取付位置における流管の中心までの距離ｄとによって決まる。従って、この回転振動の角振幅Δθは、下記の（１）式で与えられる。

駆動機構構成部品（マグネット・アセンブリまたはコイル・アセンブリ）の質量中心が流管の中心線に対してオフセットしているために、駆動機構構成部品の質量中心の振動には、Ｙ方向の振動成分が含まれている。駆動機構構成部品の質量中心は、通常、流管の中心線からＺ方向へ、少なくとも流管の半径に対応した距離だけオフセットしている。そして、この流管の中心線からのオフセットを角度で表したオフセット角φは、無視することのできない大きさを持つ。駆動機構構成部品の質量中心は、そのオフセットした位置を中立点として、流管と同じ角振幅Δθをもって振動する。この振動に伴う駆動機構構成部品の質量中心の運動を、その質量中心と回転中心ＣＲとを結ぶ直線に対して垂直な運動で近似するならば、駆動機構構成部品の質量中心のＹ方向の運動成分ΔＹｍは、下記の（２）式で与えられる。

このように、駆動機構構成部品の質量中心の運動が、Ｙ方向の運動成分を含んでいるために、コリオリ流量計全体がＹ方向に振動することになる。ここで、コリオリ流量計が自由運動可能な状態で支持されているものとするならば、運動量保存の法則から、コリオリ流量計全体のＹ方向の振動の振幅は、駆動機構のＹ方向の振動の振幅に、この駆動機構の質量をコリオリ流量計の質量で除した商である質量比を乗じた大きさになる。従って、コリオリ流量計全体がＹ方向に振動することは、流管をＺ方向に振動させていることと、駆動機構構成要素の質量中心が角方向にオフセットしていることとの、２つの事項から必然的に帰着する結果である。このように、流管の振動とコリオリ流量計全体の不都合なＹ方向の振動とが、互いに関連性を有することから、コリオリ流量計のＹ方向の振動を減衰させようとすると、流管のＺ方向の振動までも減衰させてしまうことになる。また、コリオリ流量計の取付構造の剛性を高めれば、流管の振動周波数を上昇させてしまい、その剛性を低下させれば、流管の振動周波数を低下させてしまうことになる。取付構造の剛性を変化させることによって流管の振動周波数が変動することは、Ｙ方向に大きな振幅で振動するコリオリ流量計について行った実験において実際に観察されている。このことは問題であり、なぜならば、流管の振動周波数は、流体の密度を求めるための基礎データとして用いられるものであり、また、その振動周波数は、流管の剛性を示すものでもあるからである。取付構造の剛性を変化させたならば、それによって流管の剛性が変化し、その結果、コリオリ流量計の較正係数も変化してしまう。更に、駆動機構が発生する振動は、コリオリ流量計の周囲環境と密接な関連性を持つものであるため、コリオリ流量計のゼロ点（流れが存在しないときの流量信号値）も不安定になる。

本発明は、駆動機構の影響を打ち消せるように大きさ及び取付位置を選定した釣合機構を用いて、釣合の取れていない振動の力に起因する以上の問題の解決を図るものである。

釣合機構の具体的な構成例のうちには、その釣合機構が、流管に取付けたＹ方向釣合質量から成るものがあり、このＹ方向釣合質量は、流管の駆動機構構成部品と反対側の側面に取付けられている。そして、駆動機構構成部品の質量とこのＹ方向釣合質量との合成質量中心が、流管の中心線を含むＸＹ平面上に位置するように、このＹ方向釣合質量の大きさ及び取付位置が選定されている。

また、釣合機構の具体的な構成例のうちには、動的Ｙ方向釣合機構と呼ばれる釣合機構を流管上に構成し得るようにしたものがある。この動的Ｙ方向釣合機構は、板ばねの一端に釣合質量を連結し、その板ばねの他端を流管の駆動機構に近接した箇所に連結することにより構成されている。この動的Ｙ方向釣合機構は、マグネットの質量中心の位置、コイルの質量中心の位置、それにコリオリ流量計の構造（単管式か複管式か）に応じて、１本の流管上に構成されることもあり、２本の流管上に構成されることもある。

動的Ｙ方向釣合機構は、流管のＺ方向の運動を利用して動的Ｙ方向釣合質量をＹ方向に振動させることによって機能するものである。設計に際しては、この動的Ｙ方向釣合質量のＹ方向の運動量と、駆動機構構成部品のＹ方向の運動量とが、互いに相殺するようにしておき、それによって、コリオリ流量計のケース並びにコリオリ流量計の周囲環境の部材が振動するのを防止することができる。また、これと同じ原理により、周囲環境の部材の振動や、周囲環境の部材による振動減衰作用が、コリオリ流量計に影響するのを防止することも可能である。

本発明の１つの局面として、コリオリ流量計があり、このコリオリ流量計は、
少なくとも１本の流管と、
前記少なくとも１本の流管に取付けられた駆動機構と、
前記少なくとも１本の流管に取付けられた釣合機構とを備え、
前記釣合機構の運動量と前記駆動機構の運動量とが、互いに大きさが等しく、互いに逆向きになるように、前記釣合機構の大きさ及び取付位置が選定されている、
ことを特徴とするコリオリ流量計である。

前記釣合機構が、釣合質量から成るものとすることが好ましい。

前記駆動機構と前記釣合機構との合成質量中心が、前記少なくとも１本の流管の中心線を含む平面の近傍に位置するように、前記釣合機構の大きさ及び取付位置を選定しておくことが好ましい。

前記釣合機構が、板ばねを介して前記少なくとも１本の流管に取付けられた釣合質量から成るものとすることが好ましい。

前記釣合機構の固有振動周波数が前記コリオリ流量計の駆動振動周波数より低くなるように、前記板ばねの剛性及び前記釣合質量の大きさを選定しておくことが好ましい。

前記釣合機構が、前記少なくとも１本の流管とは異なった位相で振動するようにすることが好ましい。

前記釣合機構が、前記少なくとも１本の流管の前記駆動機構と反対側の側面に取付けられており、且つ、前記少なくとも１本の流管が延在する平面に対して約４５°の角度で延在しているようにすることが好ましい。

前記釣合機構が、前記少なくとも１本の流管の前記駆動機構と反対側の側面に取付けられているようにすることが好ましい。

駆動方向に対して垂直な方向における前記釣合機構の運動量と前記駆動機構の運動量とが、互いに大きさが等しく、互いに逆向きになるように、前記釣合機構の大きさ及び取付位置を選定しておくことが好ましい。

本発明のもう１つの局面として、少なくとも１本の流管を備えたコリオリ流量計の力の釣合を取る方法があり、この方法は、
前記少なくとも１本の流管に駆動機構を取付けるステップと、
前記少なくとも１本の流管に釣合機構を取付けるステップと、
前記釣合機構の運動量と前記駆動機構の運動量とが、互いに大きさが等しく、互いに逆向きになるように、前記釣合機構の取付位置及び大きさを選定するステップと、
を含むことを特徴とする方法である。

前記方法は、前記釣合機構を釣合質量で構成するステップを含むものとすることが好ましい。

前記方法は、前記駆動機構と前記釣合機構との合成質量中心が、前記少なくとも１本の流管の中心線を含む平面の近傍に位置するように、前記釣合機構の取付位置及び大きさを選定するステップを含むものとすることが好ましい。

前記少なくとも１本の流管に釣合機構を取付ける前記ステップが、板ばねを介して前記少なくとも１本の流管に釣合質量を取付けるステップから成るものとすることが好ましい。

前記方法は、前記釣合機構の固有振動周波数が前記コリオリ流量計の駆動振動周波数より低くなるように、前記板ばねの剛性及び前記釣合質量の大きさを選定するステップを含むものとすることが好ましい。

前記方法は、前記釣合機構を前記少なくとも１本の流管とは異なった位相で振動させるステップを含むものとすることが好ましい。

前記少なくとも１本の流管に釣合機構を取付ける前記ステップが、
前記釣合機構を前記少なくとも１本の流管の前記駆動機構と反対側の側面に取付けるステップと、
前記釣合機構を前記少なくとも１本の流管が延在する平面に対して約４５°の角度で延在させるステップと、
から成るものとすることが好ましい。

前記方法は、前記釣合機構を前記少なくとも１本の流管の前記駆動機構と反対側の側面に取付けるステップを含むものとすることが好ましい。

前記釣合機構の取付位置及び大きさを選定する前記ステップが、駆動方向に対して垂直な方向における前記釣合機構の運動量と前記駆動機構の運動量とが、互いに大きさが等しく、互いに逆向きになるように、前記釣合機構の取付位置及び大きさを選定するステップから成るものとすることが好ましい。

図１〜図５並びに以下の説明は、本発明の具体的な実施例を示すことで、本発明を実施するための最良の形態をいかにして製作し使用するかを、当業者に教示することを目的としたものである。従って、本発明の原理を教示するためのものであるから、本発明の具体的な構成のうち、従来から存在する構成については、それを簡略に示すにとどめることもあり、また、全く示さずに省略することもある。ただし、当業者であれば、本発明の範囲に含まれ得る、以下に示す実施例の様々な変更例にも想到するのは当然のことである。また、当業者であれば、以下に示す数多くの特徴を様々に組合せることによって、本発明の多くの変更例を構成し得るということも理解するはずである。それゆえ、本発明は、以下に説明する具体的な実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されたところのもの、並びに、その均等物に相当するものに限定されるものである。

図１は、コリオリ流量計５を示した図であり、このコリオリ流量計５は、流量計アセンブリ１０と、流量計電子回路部２０とを備えている。流量計電子回路部２０は、リード線１００を介して流量計アセンブリ１０に接続されており、また、信号経路２６を介して、密度、質量流量、体積流量、累積質量流量、それに温度などをはじめとする様々な情報を送出するように構成されている。尚、当業者には容易に理解されるように、本発明は様々な種類のコリオリ流量計に適用することができ、特に、コリオリ流量計に装備されている駆動機構の個数、ピックオフ・センサの個数、流管の本数などに関する制約は存在せず、また、コリオリ流量計が機能する際の振動モードに関する制約もない。

流量計アセンブリ１０は、一対のフランジ１０１及び１０１’と、マニホルド１０２及び１０２’と、駆動機構１０４と、ピックオフ・センサ１０５及び１０５’と、流管１０３Ａ及び１０３Ｂとを備えている。駆動機構１０４並びにピックオフ・センサ１０５及び１０５’は、流管１０３Ａ及び１０３Ｂに取付けられている。

フランジ１０１及び１０１’は、夫々が、マニホルド１０２及び１０２’に固設されている。マニホルド１０２及び１０２’は、夫々が、スペーサ１０６の両端に装備されている。スペーサ１０６は、マニホルド１０２とマニホルド１０２’との間の間隔を維持すると共に、流管１０３Ａ及び１０３Ｂに不都合な振動が発生するのを防止する機能を果たしている。流量計アセンブリ１０を、測定対象の物質が流れているパイプライン系統（不図示）に組込んだ場合には、そのパイプライン系統を流れている物質が、フランジ１０１を通って流量計アセンブリ１０の中へ流入する。流入した物質は、その全量が流入側マニホルド１０２を通過し、この流入側マニホルド１０２から、流管１０３Ａの中と、流管１０３Ｂの中とへ、分かれて流入する。流管１０３Ａを通過した物質と、流管１０３Ｂを通過した物質とは、いずれも流出側マニホルド１０２’へ流入し、そして、この流出側マニホルド１０２’からフランジ１０１’を通って流出することで、流量計アセンブリ１０から出て行く。

流管１０３Ａ及び１０３Ｂは、流管１０３Ａが屈曲軸心Ｗ−Ｗを中心として屈曲変形する際のこの流管１０３Ａの質量分布、慣性モーメント、及び弾性率と、流管１０３Ｂが屈曲軸心Ｗ’−Ｗ’を中心として屈曲変形する際のこの流管１０３Ｂの質量分布、慣性モーメント、及び弾性率とが、互いに略々等しくなるように、適切に設計され且つ流入側マニホルド１０２及び流出側マニホルド１０２’に適切に取付けられている。また、流管１０３Ａ及び１０３Ｂは、互いに実質的に並列的に延在するようにして、マニホルド１０２及び１０２’から延出している。

流管１０３Ａ及び１０３Ｂは、駆動機構１０４によって互いに逆向きに駆動され、それによって、流管１０３Ａは屈曲軸心Ｗ−Ｗを中心として屈曲変形するように振動し、流管１０３Ｂは屈曲軸心Ｗ’−Ｗ’を中心として屈曲変形するように振動する。この振動モードを、コリオリ流量計の一次屈曲振動モードという。様々な構成の駆動機構が公知となっており、駆動機構１０４は、それら公知の駆動機構のうちから適当なものを選択して用いればよい。その具体例を挙げるならば、例えば、駆動機構１０４を、流管１０３Ａに取付けたマグネットと、このマグネットに対向させて流管１０３Ｂに取付けたコイルとで構成したものとしてもよい。この構成によれば、マグネットに対向させたコイルに交流電流を供給することで、双方の流管を振動させることができる。また、そのための適当な駆動信号を、流量計電子回路部２０が、リード線１１０を介して駆動機構１０４へ供給するようにすればよい。尚、図１に関する以上の説明は、コリオリ流量計の動作の具体例を示すための説明であり、本発明の教示が、以上に説明したものだけに限定されるというものではない。

流量計電子回路部２０は、センサ信号がリード線１１１及び１１１’を介して伝達されるように構成されている。また、流量計電子回路部２０は、駆動機構１０４に流管１０３Ａ及び１０３Ｂを振動させるための駆動信号が、リード線１１０を介して供給されるように構成されている。更に、流量計電子回路部２０は、ピックオフ・センサ１０５から送出される左側速度信号と、ピックオフ・センサ１０５’から送出される右側速度信号とに信号処理を施して、質量流量を算出するように構成されている。尚、信号経路２６は、流量計電子回路部２０とオペレータとの間のインターフェースのための入出力手段として機能するものである。

図２は、好適実施例に係るコリオリ流量計５に用いられる駆動機構１０４を示した図である。この好適実施例において、駆動機構１０４は、コイル・アセンブリと、マグネット・アセンブリとで構成されている。ただし、当業者には容易に理解されるように、図示したものとは異なった構成の駆動機構を使用することも可能である。

駆動機構１０４は、マグネット・アセンブリ２１０と、コイル・アセンブリ２２０とで構成されている。マグネット・アセンブリ２１０の一対のブラケット部２１１と、コイル・アセンブリ２２０の一対のブラケット部２１１とは、互いに反対側へ、即ち外側へ向かって延出している。各一対のブラケット部２１１は、平板状のベース部材から外側へ向かって延出した一対の突出片であり、それら突出片は、流管１０３Ａないし１０３Ｂの外周面が嵌合する彎曲した縁部２９０が下辺に形成されている。溶接などの適当な接合手段を用いて、それらブラケット部２１１の彎曲した縁部２９０を流管１０３Ａないし１０３Ｂの外周面に接合することによって、この駆動機構１０４がコリオリ流量計５に取付けられる。

マグネット・アセンブリ２１０は、そのベース部材として、磁束を導くヨーク２０２を備えている。このヨーク２０２の第１側面から、上述した一対のブラケット部２１１が延出している。また、このヨーク２０２の第２側面の両側端から外側へ向かって、一対の壁部２１３，２１４が延出している。それら壁部２１３，２１４によってマグネット２０３の磁界の方向が規制され、その磁界の方向がコイル２０４の巻線の延在方向に対して垂直な方向となるようにしてある。

マグネット２０３は、第１端と第２端とを有する略々円筒形の永久磁石である。マグネット２０３は、マグネット・スリーブ（不図示）の中に嵌合されている。更に、マグネット２０３が嵌合されたそのマグネット・スリーブが、ヨーク２０２の第２側面に固定されることによって、マグネット２０３がマグネット・アセンブリ２１０に固定されている。マグネット２０３の第２端には、通常、磁極片（不図示）が取付けられ、この磁極片（不図示）は、キャップ型の部材であって、マグネット２０３の第２端に嵌着されて、磁界の方向をコイル２０４の中へ導くものである。

コイル・アセンブリ２２０は、コイル２０４とコイル・ボビン２０５とを備えている。コイル・ボビン２０５は、ブラケット２１１に取付けられている。コイル・ボビン２０５は、第１面から突出したスプールを備えており、このスプールの周囲にコイル２０４が巻回されている。また、コイル２０４は、マグネット２０３に対向するようにしてコイル・ボビン２０５に取付けられている。コイル２０４にはリード線１１０が接続されており、このリード線１１０を介してコイル２０４へ交流電流が供給される。そして、交流電流が供給されると、コイル２０４とマグネット２０３とは、互いに吸引し、また排斥し、それによって流管１０３Ａと流管１０３Ｂとが互いに逆向きに振動する。

図３は、流管１０３のＸ軸断面を示した模式図である。流管１０３には駆動機構１０４が取付けられている。駆動機構１０４は流管１０３に対してオフセットして取付けられており、そのオフセット角をφで表している。流管１０３はＺ方向に振動し、その振動振幅をΔＺで表している。流管１０３は、Ｚ方向に平行移動的な運動をするとき、実際には、この流管１０３の固定部位を回転中心とした回転運動をする。その回転中心をＣＲで表しており、また、そのように回転運動をして振動するときの角振幅をΔθで表している。この流管１０３の回転振動に伴って駆動機構１０４も、即ち駆動機構１０４の質量中心ＣＭも回転振動をし、その角振幅は流管１０３の角振幅と等しいため、同じくΔθで表されている。ただし、駆動機構構成部品１０４は、流管１０３に対してオフセット角φをもってオフセットして取付けられているため、駆動機構構成部品１０４の質量中心ＣＭの振動は傾斜した直線Ｌに沿った振動になる。そのため、駆動機構構成部品１０４の質量中心ＣＭの運動は、上下方向の運動成分ΔＹｍを含むものとなる。

図４は、本発明の第１実施例における釣合機構４００を示した図である。この釣合機構４００は、流管１０３Ａ及び１０３Ｂに取付けられた釣合錘４０１及び４０２で構成されている。釣合錘４０１及び４０２を取付ける方法としては、機械的な取付方法、ロウ付けによる方法、接着剤を用いた方法などをはじめとする様々な方法を用いることができる。図中のＣＭ_ｂ１は、釣合錘４０１の質量中心である。釣合錘４０１に関しては、この釣合錘４０１の質量中心ＣＭ_ｂ１とコイル・アセンブリの質量中心ＣＭ_ｃとの合成質量中心ＣＣＭ_１が、流管１０３Ａの中心線を含むＸＹ平面上に位置するように、釣合錘４０１の大きさ及び取付位置を選定してある。また、図中のＣＭ_ｂ２は、釣合錘４０２の質量中心である。釣合錘４０２に関しては、この釣合錘４０２の質量中心ＣＭ_ｂ２とマグネット・アセンブリの質量中心ＣＭ_ｍとの合成質量中心ＣＣＭ_２が、流管１０３Ｂの中心線を含むＸＹ平面上に位置するように、釣合錘４０２の大きさ及び取付位置を選定してある。これら釣合錘の特性は、各流管において、その流管に取付けられている釣合錘の質量にその釣合錘のＹ方向の速度成分を乗じた積と、その流管に取付けられている駆動機構構成部品の質量にその駆動機構構成部品のＹ方向の速度成分を乗じた積とが、互いに大きさが等しく、互いに逆向きになるというものであり、これを数式で表すと下記の（３）式になる。

また、別の言葉で言い表すならば、各流管において、その流管に取付けられている釣合錘の運動量と、その流管に取付けられている駆動機構アセンブリの運動量とが、互いに相殺されるのであり、これを数式で表すと下記の（４）式になる。

図５は、本発明の第２実施例における釣合機構５００を示した図である。この釣合機構５００は、板ばね５０４及び５０５を介して流管１０３Ａ及び１０３Ｂに取付けられた釣合錘５０１及び５０２で構成されている。板ばね５０４は、ＸＹ平面に対して約４５°の角度で延在するようにして、流管１０３Ａのコイル・アセンブリ２２０と反対側の側面に取付けられている。板ばね５０４の剛性及び釣合錘５０１の質量は、この動的Ｙ方向釣合錘５０１の一次固有振動周波数（飛び込み板のように振動する振動モードでの固有振動周波数）が、コリオリ流量計の駆動振動周波数より低くなるように選定してある。このように、釣合錘５０１の一次固有振動周波数を、励振振動周波数（駆動振動周波数）より低くすることにより、釣合錘５０１は、流管１０３Ａと異なった位相で振動するようになる。即ち、流管１０３Ａが左方（−Ｚ方向）へ運動するとき、動的Ｙ方向釣合錘５０１は流管１０３Ａに対して相対的に右方（＋Ｚ方向）へ運動する。ただし、板ばね５０４がＸＹ平面に対して約４５°の角度で延在しているため、釣合錘５０１は、この板ばね５０４によって運動方向が規制され、右方（＋Ｚ方向）へ運動するときには同時に下方（−Ｙ方向）へも運動することを強制される。これによって好適な結果が得られるのは、流管１０３Ａが左方へ運動するとき、この流管１０３Ａに対してオフセットして取付けられているコイル・アセンブリ２２０は、左方（−Ｚ方向）へ運動すると同時に、上方（＋Ｙ方向）へも運動するからである。そのため、設計に際して、動的Ｙ方向釣合錘のＹ方向の運動量（質量×速度）と、オフセットさせて取付ける駆動機構構成部品のＹ方向の運動量とが、互いに大きさが等しく、互いに逆向きになるように、質量及びばね定数を選定することによって、コリオリ流量計全体としてのＹ方向の外部振動を略々完全に排除することが可能となる。また、流管１０３Ｂにも、同じ設計原理を適用する。

第２実施例は、更にその他の利点も有している。釣合錘５０１及び５０２は、板ばね５０４及び５０５を介して流管１０３Ａ及び１０３Ｂに取付けられているため、流管１０３Ａ及び１０３Ｂとは異なった位相で振動する。そのため流管１０３Ａ及び１０３Ｂには、釣合錘の全質量のうちの、非常に僅かな質量だけしか結合されずに済む。

以上に説明した実施例の作用効果は、駆動機構構成部品の質量中心がオフセットしていることの影響を補償することだけにとどまらない。例えば、マニホルドを構成している部材が、流管から作用する力によって弾性変形するような場合には、コリオリ流量計のフランジが、Ｙ方向に振動することがある。そこで、そのフランジの振動と、駆動機構構成部品の質量中心がオフセットしていることに起因して発生する振動とが同位相である場合には、釣合錘の質量を増大させることによって、マニホルドの弾性変形に起因して発生する分の振動も併せて打消すことができる。これとは逆に、マニホルドの弾性変形に起因して発生するフランジの振動が、駆動機構構成部品の質量中心がオフセットしていることに起因して発生する振動と位相が異なる場合には、釣合錘の質量を減少させればよい。

コリオリ流量計を示した図である。 コリオリ流量計の駆動機構を示した図である。 コリオリ流量計の流管のＸ軸断面を示した図である。 本発明の第１実施例における釣合機構を示した図である。 本発明の第２実施例における釣合機構を示した図である。

Claims (18)

1. 少なくとも１本の流管と、
   前記少なくとも１本の流管に取付けられた駆動機構と、
   前記少なくとも１本の流管に取付けられた釣合機構とを備え、
   前記釣合機構の運動量と前記駆動機構の運動量とが、互いに大きさが等しく、互いに逆向きになるように、前記釣合機構の大きさ及び取付位置が選定されている、
   ことを特徴とするコリオリ流量計。
2. 前記釣合機構が、釣合質量から成ることを特徴とする請求項１記載のコリオリ流量計。
3. 前記駆動機構と前記釣合機構との合成質量中心が、前記少なくとも１本の流管の中心線を含む平面の近傍に位置するように、前記釣合機構の大きさ及び取付位置が選定されていることを特徴とする請求項１記載のコリオリ流量計。
4. 前記釣合機構が、板ばねを介して前記少なくとも１本の流管に取付けられた釣合質量から成ることを特徴とする請求項１記載のコリオリ流量計。
5. 前記釣合機構の固有振動周波数が前記コリオリ流量計の駆動振動周波数より低くなるように、前記板ばねの剛性及び前記釣合質量の大きさが選定されていることを特徴とする請求項４記載のコリオリ流量計。
6. 前記釣合機構が、前記少なくとも１本の流管とは異なった位相で振動するようにしてあることを特徴とする請求項１記載のコリオリ流量計。
7. 前記釣合機構が、前記少なくとも１本の流管の前記駆動機構と反対側の側面に取付けられており、且つ、前記少なくとも１本の流管が延在する平面に対して約４５°の角度で延在していることを特徴とする請求項１記載のコリオリ流量計。
8. 前記釣合機構が、前記少なくとも１本の流管の前記駆動機構と反対側の側面に取付けられていることを特徴とする請求項１記載のコリオリ流量計。
9. 駆動方向に対して垂直な方向における前記釣合機構の運動量と前記駆動機構の運動量とが、互いに大きさが等しく、互いに逆向きになるように、前記釣合機構の大きさ及び取付位置が選定されていることを特徴とする請求項１記載のコリオリ流量計。
10. 少なくとも１本の流管を備えたコリオリ流量計の力の釣合を取る方法において、
    前記少なくとも１本の流管に駆動機構を取付けるステップと、
    前記少なくとも１本の流管に釣合機構を取付けるステップと、
    前記釣合機構の運動量と前記駆動機構の運動量とが、互いに大きさが等しく、互いに逆向きになるように、前記釣合機構の取付位置及び大きさを選定するステップと、
    を含むことを特徴とする方法。
11. 前記釣合機構を釣合質量で構成するステップを含むことを特徴とする請求項１０記載の方法。
12. 前記駆動機構と前記釣合機構との合成質量中心が、前記少なくとも１本の流管の中心線を含む平面の近傍に位置するように、前記釣合機構の取付位置及び大きさを選定するステップを含むことを特徴とする請求項１０記載の方法。
13. 前記少なくとも１本の流管に釣合機構を取付ける前記ステップが、板ばねを介して前記少なくとも１本の流管に釣合質量を取付けるステップから成ることを特徴とする請求項１０記載の方法。
14. 前記釣合機構の固有振動周波数が前記コリオリ流量計の駆動振動周波数より低くなるように、前記板ばねの剛性及び前記釣合質量の大きさを選定するステップを含むことを特徴とする請求項１３記載の方法。
15. 前記釣合機構を前記少なくとも１本の流管とは異なった位相で振動させるステップを含むことを特徴とする請求項１０記載の方法。
16. 前記少なくとも１本の流管に釣合機構を取付ける前記ステップが、
    前記釣合機構を前記少なくとも１本の流管の前記駆動機構と反対側の側面に取付けるステップと、
    前記釣合機構を前記少なくとも１本の流管が延在する平面に対して約４５°の角度で延在させるステップと、
    から成ることを特徴とする請求項１０記載の方法。
17. 前記釣合機構を前記少なくとも１本の流管の前記駆動機構と反対側の側面に取付けるステップを含むことを特徴とする請求項１０記載の方法。
18. 前記釣合機構の取付位置及び大きさを選定する前記ステップが、駆動方向に対して垂直な方向における前記釣合機構の運動量と前記駆動機構の運動量とが、互いに大きさが等しく、互いに逆向きになるように、前記釣合機構の取付位置及び大きさを選定するステップから成ることを特徴とする請求項１０記載の方法。

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