JP2012013648A - Coriolis mass flowmeter - Google Patents

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哲久 山田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a Coriolis mass flowmeter capable of generating stable vibration of a vibrating tube.SOLUTION: A Coriolis mass flowmeter measures a mass flow of measured fluid flowing through two vibrating tubes by using driving means composed of a coil and a magnet for vibrating the vibrating tubes in a mutually approaching and separating direction, and using two vibration sensors each composed of a coil and a magnet for detecting relative displacement of the vibrating tubes. The Coriolis mass flowmeter includes counterbalance means that vibrates in synchronization with the vibration of the tubes and counterbalances barycentric movement caused by flexure of the vibrating tubes.

Description

本発明は、コイルおよびマグネットからなる駆動手段(励振手段)により2本の振動チューブ(センサチューブ)を相互に近接および離間する方向に振動させ、該振動チューブの相対変位を、コイルおよびマグネットからなる2つの振動センサにより検出して、振動チューブ内を流れる被測定流体の質量流量を測定するコリオリ式流量計に関し、振動チューブの安定的な振動を実現可能なコリオリ式質量流量計に関するものである。   In the present invention, two vibration tubes (sensor tubes) are vibrated in directions close to and away from each other by a driving means (excitation means) composed of a coil and a magnet, and the relative displacement of the vibration tube is composed of a coil and a magnet. The present invention relates to a Coriolis type flow meter that detects the mass flow rate of a fluid to be measured flowing through a vibration tube by detecting with two vibration sensors, and relates to a Coriolis type mass flow meter that can realize stable vibration of the vibration tube.

図2は、従来のコリオリ式質量流量計の一例を示す構成説明図である。
図2において、従来のコリオリ式質量流量計は、被測定流体が流れる2本の振動チューブ(センサチューブ)1、2を駆動手段(励振手段)3により相互に近接および離間する方向に振動させ、流量に比例したコリオリ力による振動チューブ1、2の相対変位を2つの振動センサ4、5により検出する。
FIG. 2 is a configuration explanatory view showing an example of a conventional Coriolis mass flow meter.
In FIG. 2, a conventional Coriolis type mass flowmeter vibrates two vibration tubes (sensor tubes) 1 and 2 through which a fluid to be measured flows in directions close to and away from each other by a drive means (excitation means) 3. The relative displacement of the vibration tubes 1 and 2 due to the Coriolis force proportional to the flow rate is detected by the two vibration sensors 4 and 5.

振動チューブ1、2は、一端に流入口を、他端に流出口(図示略)をそれぞれ有するベース6上に平行に配列され、流入口および流出口に連通するようにベース6に両端部が連結されたU字形の2本のセンサ用のチューブである。   The vibrating tubes 1 and 2 are arranged in parallel on a base 6 having an inlet at one end and an outlet (not shown) at the other end, and both ends of the base 6 are connected to the inlet and the outlet. It is the tube for two connected U-shaped sensors.

駆動手段3、振動センサ1、2は、共にコイルおよびマグネットから構成され、この場合、2本のセンサチューブのうちの一方にコイルが、そのうちの他方にマグネットがそれぞれ取付けられる。   The driving means 3 and the vibration sensors 1 and 2 are both composed of a coil and a magnet. In this case, a coil is attached to one of the two sensor tubes, and a magnet is attached to the other of them.

駆動装置3は、2本の振動チューブ1、2を相互に近接および離間する方向に振動させる、つまり、対称に振動させる。   The driving device 3 vibrates the two vibrating tubes 1 and 2 in directions close to and away from each other, that is, vibrates symmetrically.

上記のように構成したコリオリ式質量流量計10は、主に、以下のように被測定流体の質量流量を計測する。
(1)被測定流体が、ベース6の流入口を介し2本の振動チューブ1、2内に流入する。
(2)駆動手段3の励振コイル等(図示せず)に(交番)電流を供給し、マグネット(図示せず)との電磁作用で2本の振動チューブ1、2を相互に近接および離間する方向に振動させる。
The Coriolis mass flow meter 10 configured as described above mainly measures the mass flow rate of the fluid to be measured as follows.
(1) The fluid to be measured flows into the two vibrating tubes 1 and 2 through the inlet of the base 6.
(2) An (alternating) current is supplied to an excitation coil or the like (not shown) of the driving means 3 to bring the two vibrating tubes 1 and 2 close to and away from each other by electromagnetic action with a magnet (not shown). Vibrate in the direction.

(3)被測定流体の質量に応じた大きさのコリオリ力が振動チューブ1、2に作用する。このとき、2本の振動チューブ1、2の流入側と流出側とでは、それぞれ反対方向に同じ大きさのコリオリ力が作用し、これにより2本の振動チューブ1、2に相対的なよじれが発生する。 (3) A Coriolis force having a magnitude corresponding to the mass of the fluid to be measured acts on the vibration tubes 1 and 2. At this time, the Coriolis force of the same magnitude acts in the opposite direction on the inflow side and the outflow side of the two vibration tubes 1 and 2, thereby causing relative kinking to the two vibration tubes 1 and 2. appear.

(4)振動センサ4、5は、2本の振動チューブ1、2の振動(速度)を検出し、その検出信号を信号線(図示せず)を介して制御装置(図示せず)内の演算回路へ送出される。 (4) The vibration sensors 4 and 5 detect vibrations (velocities) of the two vibration tubes 1 and 2 and send the detection signals in a control device (not shown) via signal lines (not shown). It is sent to the arithmetic circuit.

(5)このとき、各振動センサ4、5により検出された振動波形(センサ内の一対の検出コイルに誘起された検出波形)は、一方のセンサチューブ3の振動波形Aと他方の振動チューブの振動波形Bとの合成波形(A+B)となる。 (5) At this time, the vibration waveforms detected by the vibration sensors 4 and 5 (detected waveforms induced in the pair of detection coils in the sensor) are the vibration waveform A of one sensor tube 3 and the vibration waveform of the other vibration tube. This is a composite waveform (A + B) with the vibration waveform B.

(6)制御装置内の演算回路は、振動センサ4による検出結果に基づく合成波形と振動センサ5からの検出信号に基づく合成波形との位相差(時間差)から被測定流体の質量流量を演算し、その結果を表示手段(図示せず)に表示する。 (6) The arithmetic circuit in the control device calculates the mass flow rate of the fluid to be measured from the phase difference (time difference) between the combined waveform based on the detection result from the vibration sensor 4 and the combined waveform based on the detection signal from the vibration sensor 5. The result is displayed on a display means (not shown).

このように、従来のコリオリ式質量流量計は、駆動装置3が2本の振動チューブ1、2を相互に近接および離間する方向に振動させる(対称に振動させる)ため、ベース6に伝達される励振方向の振動がキャンセルしあって音叉の節のような場所を形成することにより、振動エネルギーの漏洩が少なり(内部の振動の外部への漏洩が少なくなり)振動のQ値が向上する。
なお、振動のQ値は大きいほど、振動が安定的であることを意味し、Q値が向上すればその分だけ質量流量の計測精度が向上する。
Thus, the conventional Coriolis mass flowmeter is transmitted to the base 6 because the drive device 3 vibrates the two vibrating tubes 1 and 2 in directions close to and away from each other (vibrates symmetrically). By canceling the vibration in the excitation direction and forming a place like a node of a tuning fork, the leakage of vibration energy is reduced (the leakage of internal vibration to the outside is reduced), and the Q value of vibration is improved.
The larger the Q value of the vibration, the more stable the vibration. If the Q value is improved, the measurement accuracy of the mass flow rate is improved accordingly.

たとえば、従来のコリオリ式質量流量計に関連する先行技術文献として下記の特許文献1がある。   For example, there is Patent Document 1 below as a prior art document related to a conventional Coriolis mass flow meter.

特開2008−209223号公報JP 2008-209223 A

しかしながら、従来のコリオリ式質量流量計では、駆動手段が2本の振動チューブを対称に振動させる際に、振動チューブが撓んでしまい、振動チューブの重心の(例えば管軸方向の)移動が生じ振動エネルギーの漏洩が発生してしまうという問題点があった。
このため、振動のQ値の向上を妨げてしまい振動チューブの安定的な振動を実現できず、高精度に質量流量の計測ができないという問題点があった。
However, in the conventional Coriolis type mass flowmeter, when the driving means vibrates the two vibrating tubes symmetrically, the vibrating tube is bent, and the center of gravity of the vibrating tube is moved (for example, in the tube axis direction), causing vibration. There was a problem that energy leakage occurred.
For this reason, the improvement of the Q value of the vibration is hindered, and stable vibration of the vibration tube cannot be realized, and there is a problem that the mass flow rate cannot be measured with high accuracy.

図3は従来のコリオリ式質量流量計の問題点の説明図である。図3に示すように、駆動手段が2本の振動チューブ1、2を対称に振動させる際に、振動チューブ1、2が撓んでしまう。このため、振動チューブ1、2は振動する際に重心の位置が(例えば管軸方向に)移動してしまい、振動が歪んでしまう。
そうすると振動エネルギーの漏洩が発生して(たとえば振動がベース6に漏れて)しまい、その振動がベース6等を介して振動チューブ1、2に戻ると、振動チューブ1、2の振動が不安定になり質量流量の正確な測定ができなくなるという問題点があった。
FIG. 3 is an explanatory diagram of problems of a conventional Coriolis mass flow meter. As shown in FIG. 3, when the driving means vibrates the two vibrating tubes 1 and 2 symmetrically, the vibrating tubes 1 and 2 are bent. For this reason, when the vibration tubes 1 and 2 vibrate, the position of the center of gravity moves (for example, in the tube axis direction), and the vibration is distorted.
Then, leakage of vibration energy occurs (for example, vibration leaks to the base 6), and when the vibration returns to the vibration tubes 1 and 2 through the base 6 and the like, the vibration of the vibration tubes 1 and 2 becomes unstable. Therefore, there was a problem that accurate measurement of mass flow rate was not possible.

本発明は、このような問題点を解決するものであり、その目的は、振動チューブの安定的な振動を発生可能なコリオリ式質量流量計を実現することである。   The present invention solves such problems, and an object thereof is to realize a Coriolis mass flow meter capable of generating stable vibration of a vibration tube.

上記目的を達成するために、本発明のうち請求項1に記載の発明は、
コイルおよびマグネットからなる駆動手段により2本の振動チューブを相互に近接および離間する方向に振動させ、該振動チューブの相対変位を、コイルおよびマグネットからなる2つの振動センサにより検出して、前記振動チューブ内を流れる被測定流体の質量流量を測定するコリオリ式流量計において、
前記振動チューブの振動に同期して振動し、前記振動チューブの撓みにより生じた重心移動を起因とする全部または一部の振動を相殺するカウンタバランス手段を備えたことを特徴とするコリオリ式質量流量計。
In order to achieve the above object, the invention described in claim 1 of the present invention is:
Two vibrating tubes are vibrated in directions close to and away from each other by driving means comprising a coil and a magnet, and the relative displacement of the vibrating tube is detected by two vibration sensors comprising a coil and a magnet. In the Coriolis type flow meter that measures the mass flow rate of the fluid to be measured flowing inside,
Coriolis mass flow rate characterized by comprising counter balance means that vibrates in synchronization with the vibration of the vibration tube and cancels all or part of vibration caused by the movement of the center of gravity caused by bending of the vibration tube. Total.

請求項2記載の発明は、請求項1に記載のコリオリ式質量流量計において、
前記カウンタバランス手段は、
中空部を有するフレーム部材と、前記中空部を横切る弾性を有する梁部と、前記中空部内に位置し、前記梁部に装着された錘部と、前記振動チューブの振動に同期して前記錘部を振動させる錘駆動手段と、を備えたことを特徴とする。
The invention according to claim 2 is the Coriolis type mass flow meter according to claim 1,
The counter balance means includes
A frame member having a hollow portion; a beam portion having elasticity crossing the hollow portion; a weight portion positioned in the hollow portion; and attached to the beam portion; and the weight portion in synchronization with vibration of the vibration tube And a weight driving means for vibrating the device.

請求項3記載の発明は、請求項2に記載のコリオリ式質量流量計において、
コイルおよび磁石の引力または反発力に基づいて前記錘部を振動させる、または、静電気力に基づき前記錘部を振動させることを特徴とする。
The invention according to claim 3 is the Coriolis mass flow meter according to claim 2,
The weight portion is vibrated based on an attractive force or a repulsive force of a coil and a magnet, or the weight portion is vibrated based on an electrostatic force.

請求項4記載の発明は、請求項2または3に記載のコリオリ式質量流量計において、
前記駆動手段の前記コイルに印加する駆動電流を検出すると、前記錘部を振動させるための電流を前記錘駆動手段に出力する駆動電流検出手段を備えたことを特徴とする。
The invention according to claim 4 is the Coriolis mass flow meter according to claim 2 or 3,
When the drive current applied to the coil of the drive means is detected, drive current detection means is provided for outputting a current for vibrating the weight portion to the weight drive means.

請求項5記載の発明は、請求項4に記載のコリオリ式質量流量計において、
前記梁部は、バネから構成されることを特徴とする。
The invention according to claim 5 is the Coriolis mass flow meter according to claim 4,
The beam portion is formed of a spring.

請求項6記載の発明は、請求項4または5に記載のコリオリ式質量流量計において、
前記駆動電流検出手段は、
前記錘駆動手段に出力する電流を制御して前記振動チューブと前記錘部の振動を共振状態にし、前記振動チューブの撓みにより生じた重心移動を起因とする全部または一部の振動を、カウンタバランス手段が発生する振動で相殺することを特徴とする。
The invention according to claim 6 is the Coriolis mass flowmeter according to claim 4 or 5,
The drive current detection means includes
The current output to the weight driving means is controlled to bring the vibration of the vibration tube and the weight portion into a resonance state, and all or part of the vibration caused by the center of gravity movement caused by the bending of the vibration tube is counterbalanced. It is characterized in that it is canceled out by vibrations generated by the means.

本発明によれば、振動チューブの振動に同期して振動し、振動チューブの撓みにより生じた重心移動を起因とする全部または一部の振動を相殺するカウンタバランス手段を備えたことにより、振動チューブの撓みによる生じる重心移動を起因とするベースに伝達される全部または一部の振動が打ち消されるため、振動のQ値が向上し、振動チューブの安定的な振動を実現でき、高精度に質量流量を計測できる。   According to the present invention, the vibration tube is provided with the counter balance means that vibrates in synchronization with the vibration of the vibration tube and cancels all or part of the vibration caused by the movement of the center of gravity caused by the bending of the vibration tube. Because all or part of the vibration transmitted to the base due to the center of gravity movement caused by the bending of the vibration is canceled out, the Q value of the vibration is improved, stable vibration of the vibrating tube can be realized, and the mass flow rate is highly accurate. Can be measured.

請求項4によれば、中空部を有するフレーム部材と、中空部を横切る弾性を有する梁部と、中空部内に位置し梁部に装着された錘部と、振動チューブの振動に同期して錘部を振動させる錘駆動手段から構成され、振動チューブの振動に同期して振動し、振動チューブの撓みによる重心移動を相殺するカウンタバランス手段と、駆動手段のコイルに印加する駆動電流を検出すると、カウンタバランス手段の錘部を振動させるための電流を錘駆動手段に出力する駆動電流検出手段を備えたことにより、カウンタバランス手段の錘部の振動により振動チューブの撓みによる生じる重心移動を起因とするベースに伝達される全部または一部の振動が打ち消されるため、振動のQ値が向上し、振動チューブの安定的な振動を実現でき、高精度に質量流量を計測できる。   According to claim 4, the frame member having the hollow portion, the elastic beam portion traversing the hollow portion, the weight portion positioned in the hollow portion and attached to the beam portion, and the weight in synchronization with the vibration of the vibration tube A counter balance means that is composed of weight drive means for vibrating the part, vibrates in synchronization with the vibration of the vibration tube, and cancels the movement of the center of gravity due to the bending of the vibration tube; and when a drive current applied to the coil of the drive means is detected, Due to the provision of the drive current detection means for outputting the current for vibrating the weight portion of the counter balance means to the weight drive means, the center of gravity movement caused by the deflection of the vibration tube due to the vibration of the weight portion of the counter balance means is caused. Since all or part of the vibration transmitted to the base is canceled, the Q value of the vibration is improved, stable vibration of the vibration tube can be realized, and mass flow rate is highly accurate. It can be measured.

請求項6によれば、駆動電流検出手段は、錘駆動手段に出力する電流を制御して振動チューブと錘部の振動を共振状態にし、振動チューブの撓みにより生じた重心移動を起因とする全部または一部の振動を、カウンタバランス手段が発生する振動で相殺することにより、非共振状態よりも多くの振動を打ち消すことができる点で有効である。   According to the sixth aspect of the present invention, the drive current detection means controls the current output to the weight drive means to bring the vibration of the vibration tube and the weight portion into a resonance state, and causes all of the center of gravity movement caused by the deflection of the vibration tube. Alternatively, it is effective in that a part of vibrations can be canceled by vibrations generated by the counter balance means, so that more vibrations can be canceled than in a non-resonant state.

本発明のコリオリ式質量流量計の一実施例を示す構成説明図である。It is composition explanatory drawing which shows one Example of the Coriolis type | mold mass flowmeter of this invention. 従来のコリオリ式質量流量計の一例を示す構成説明図である。It is composition explanatory drawing which shows an example of the conventional Coriolis type | mold mass flowmeter. 従来のコリオリ式質量流量計の問題点の説明図である。It is explanatory drawing of the problem of the conventional Coriolis type | mold mass flowmeter.

<第1の実施例>
以下、図面を参照して、本発明を詳細に説明する。図1は本発明のコリオリ式質量流量計の一実施例を示す構成説明図であり、図2と共通する部分は同一の符号を付し、適宜説明を省略する。図1(A)はコリオリ式質量流量計全体の構成説明図、(B)はカウンタバランス手段の構成説明図である。
<First embodiment>
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a structural explanatory view showing an embodiment of the Coriolis mass flow meter of the present invention. The parts common to those in FIG. FIG. 1A is a configuration explanatory diagram of the entire Coriolis mass flow meter, and FIG. 1B is a configuration explanatory diagram of counter balance means.

図1と図2との相違点は、振動チューブの振動(振動周波数)に同期して振動し、振動チューブの撓みによる重心移動を相殺するカウンタバランス手段を備えた点である。   The difference between FIG. 1 and FIG. 2 is that a counter balance unit that vibrates in synchronization with the vibration (vibration frequency) of the vibration tube and cancels the movement of the center of gravity due to the bending of the vibration tube is provided.

(構成の説明)
図1において、本発明に係るコリオリ式質量流量計20は、主に、被測定流体が流れる2本の振動チューブ(センサチューブ)1、2と、振動チューブ1、2を相互に近接および離間する方向に振動させる駆動手段(励振手段)3と、流量に比例したコリオリ力による振動チューブ1、2の相対変位を検出する2つの振動センサ(ピックアップ)4、5と、一端に流入口、他端に流出口(図示せず)を有する流体が流れる支持管等のベース6と、振動チューブ1、2の振動(振動周波数)に同期して振動し、振動チューブ1、2の撓みによる重心移動を相殺するベース6に取り付けられたカウンタバランス手段7を備える。
(Description of configuration)
In FIG. 1, a Coriolis type mass flow meter 20 according to the present invention mainly brings two vibrating tubes (sensor tubes) 1 and 2 through which a fluid to be measured flows and the vibrating tubes 1 and 2 close to and away from each other. Drive means (excitation means) 3 for vibrating in the direction, two vibration sensors (pickups) 4 and 5 for detecting relative displacement of the vibration tubes 1 and 2 due to Coriolis force proportional to the flow rate, an inlet at one end, and the other end The base 6 such as a support tube through which a fluid having an outlet (not shown) flows, and the vibration tubes 1 and 2 vibrate in synchronization with the vibration (vibration frequency). The counter balance means 7 attached to the base 6 to cancel is provided.

振動チューブ1、2は、一端に流入口を、他端に流出口(図示せず)をそれぞれ有するベース6上に平行に配列され、流入口および流出口に連通するようにベース6に両端部が連結されたU字形の2本のセンサ用のチューブである。   The vibrating tubes 1 and 2 are arranged in parallel on a base 6 having an inlet at one end and an outlet (not shown) at the other end, and both ends of the base 6 are connected to the inlet and the outlet. Are U-shaped two sensor tubes connected to each other.

ベース6の内部には、流入口から分岐された二股の流入側流路と流出口に集合する二股の流出側流路(図示せず)とが形成されており、2本の振動チューブ1、2の両端部が、これら二股の流入側流路および流出側流路に連通するようにベース6に連結される。
したがって、流入口からベース6内に供給された被測定流体は、二股の流入側流路により均等に分流されて2本の振動チューブ1、2に流入し、さらに二股の流出側流路から流出口で合流して外部へ流出する。
Inside the base 6, a bifurcated inflow side flow channel branched from the inflow port and a bifurcated outflow side flow channel (not shown) gathering at the outflow port are formed, and the two vibrating tubes 1, Both ends of 2 are connected to the base 6 so as to communicate with the bifurcated inflow and outflow channels.
Therefore, the fluid to be measured supplied into the base 6 from the inflow port is equally divided by the bifurcated inflow channel and flows into the two vibrating tubes 1 and 2, and further flows from the bifurcated outflow channel. Merge at the exit and flow out.

駆動手段3、振動センサ4、5は、共にコイルおよびマグネットから構成され、この場合、2本の振動チューブ1、2のうちの一方にコイルが、そのうちの他方にマグネットがそれぞれ取付けられる。   The drive means 3 and the vibration sensors 4 and 5 are both composed of a coil and a magnet. In this case, a coil is attached to one of the two vibration tubes 1 and 2, and a magnet is attached to the other of them.

駆動装置3のマグネットは、たとえば振動センサ4、5と同様に、同磁極が励振コイルに挿入されるように配置されている。
駆動装置3の(励振)コイルには、振動チューブ1、2の固有振動数にほぼ等しい振動数の(交番的な)電流が供給されるようになっており、この電流供給によりマグネットに対して吸引力および反発力が作用し、両者の電磁的な相互作用によって2本の振動チューブ1、2が相互に近接および離間する方向へ振動する。
The magnet of the drive device 3 is arranged so that the same magnetic pole is inserted into the excitation coil, for example, like the vibration sensors 4 and 5.
The (excitation) coil of the driving device 3 is supplied with an (alternative) current having a frequency substantially equal to the natural frequency of the vibration tubes 1 and 2. The attractive force and the repulsive force act, and the two vibrating tubes 1 and 2 vibrate in the directions approaching and separating from each other due to the electromagnetic interaction therebetween.

振動センサ4、5は、2本の振動チューブ1、2の相対変位を検出するもので、振動センサ4は振動チューブ1、2の流体の流入側に設置され、振動センサ5は振動チューブ1、2の流体の流出側に設置される。
振動センサ4、5は、各振動チューブ1、2の直管部に近接する部分に取付けられた検出コイルとマグネットとから構成される。各マグネットは、たとえば同磁極が検出コイルに挿入されるように配置されている。振動センサ4、5は、検出コイルとマグネットとの間に相対変位が生じると、検出コイルに電磁誘導電流が流れ、各振動チューブ1、2の振動(速度)に応じた大きさの検出信号を出力する。
The vibration sensors 4 and 5 detect the relative displacement of the two vibration tubes 1 and 2. The vibration sensor 4 is installed on the fluid inflow side of the vibration tubes 1 and 2. 2 on the outflow side of the fluid.
The vibration sensors 4 and 5 are constituted by a detection coil and a magnet attached to a portion close to the straight tube portion of each vibration tube 1 and 2. Each magnet is arranged such that, for example, the same magnetic pole is inserted into the detection coil. When a relative displacement occurs between the detection coil and the magnet, the vibration sensors 4 and 5 cause an electromagnetic induction current to flow through the detection coil and generate a detection signal having a magnitude corresponding to the vibration (speed) of each vibration tube 1 and 2. Output.

カウンタバランス手段7は、ベース6に取り付けられ、たとえばベース6の表面の一部であって振動チューブ1、2の両端部を結んで形成される四角形の領域内に設置される。   The counter balance means 7 is attached to the base 6 and is installed in a rectangular region that is formed, for example, as a part of the surface of the base 6 and connecting both ends of the vibration tubes 1 and 2.

このカウンタバランス手段7は、振動チューブの振動に同期して錘部を振動させ、その振動をベース6に伝達することより、振動チューブ1、2の撓みにより生じた重心移動を起因とするベース6に伝達される振動の全部または一部を打消す(相殺する)。   The counter balance means 7 vibrates the weight portion in synchronization with the vibration of the vibration tube and transmits the vibration to the base 6, thereby causing the base 6 caused by the movement of the center of gravity caused by the bending of the vibration tubes 1 and 2. Cancels (cancels) all or part of vibration transmitted to

カウンタバランス手段7は、主に、中空部71を有するフレーム部材72と、中空部71を横切る弾性を有する梁部73と、中空部71内に位置し(内設され)梁部73に装着された錘部74と、振動チューブ1、2の振動に同期して錘部73を振動させる錘駆動手段75を備える。   The counter balance means 7 is mainly attached to the frame member 72 having the hollow portion 71, the elastic beam portion 73 crossing the hollow portion 71, and the beam portion 73 located (internally provided) in the hollow portion 71. The weight portion 74 and weight driving means 75 for vibrating the weight portion 73 in synchronization with the vibration of the vibration tubes 1 and 2 are provided.

梁部73は、中空部71を横切る、いいかえれば中空部71の周縁の一端から他端にかけて橋渡しするような構成であって、弾性を有する材料から構成されるものであればどのようなものでもよく、たとえば板バネ、巻線型のバネであってもよい。
錘部74は、磁力の影響を受ける性質を有する材料から構成される。
錘駆動手段75は、コイルおよびマグネットから構成され、外部から供給される電流に基づきコイルおよび磁石の引力または反発力により錘部73を振動させる(または、静電気力に基づき錘部73を振動させるものでもよい)。
この錘駆動手段75は、外部より供給される電流に基づいて、振動チューブ1、2の振動周波数に同期させるように錘部73を振動させる。
The beam portion 73 is configured to cross the hollow portion 71, in other words, to be bridged from one end to the other end of the periphery of the hollow portion 71, and may be any material as long as it is made of an elastic material. For example, a leaf spring or a winding spring may be used.
The weight portion 74 is made of a material having the property of being influenced by magnetic force.
The weight driving means 75 is composed of a coil and a magnet, and vibrates the weight part 73 by an attractive force or a repulsive force of the coil and the magnet based on an electric current supplied from the outside (or vibrates the weight part 73 based on an electrostatic force). It may be)
The weight driving means 75 vibrates the weight portion 73 so as to synchronize with the vibration frequency of the vibration tubes 1 and 2 based on the current supplied from the outside.

また、本発明に係るコリオリ質量流量計20は、駆動手段3がコイルに出力する駆動電流を検出すると、錘部73を振動させるための(駆動)電流を錘駆動手段75に出力する駆動電流検出手段8も備える。駆動電流検出手段8と錘駆動手段75とは電気的に接続される。   Further, the Coriolis mass flow meter 20 according to the present invention detects the drive current output from the drive means 3 to the coil, and detects the drive current for outputting the (drive) current for vibrating the weight portion 73 to the weight drive means 75. Means 8 are also provided. The drive current detection means 8 and the weight drive means 75 are electrically connected.

なお、駆動電流検出装置8は、錘駆動手段75に供給する駆動力(駆動電流)を、駆動電流検出装置8で検出した振動チューブ1、2を振動させるための駆動装置3のコイルの駆動電流が最小のものとなるように制御するものでもよい。
つまり、駆動電流検出手段8は、錘駆動手段75に出力する電流を制御して振動チューブ1、2と錘73の振動を共振状態にし、振動チューブ1、2からベース6に伝達される振動を、カウンタバランス手段7による振動で打ち消す(相殺する)ものでもよい。共振状態とすれば、非共振状態よりも多くの振動を打ち消すことができる点で有効である。
The drive current detection device 8 is a drive current of the coil of the drive device 3 for vibrating the vibration tubes 1 and 2 detected by the drive current detection device 8 with a drive force (drive current) supplied to the weight drive means 75. May be controlled so as to be minimum.
That is, the drive current detection means 8 controls the current output to the weight drive means 75 to bring the vibrations of the vibration tubes 1 and 2 and the weight 73 into a resonance state, and the vibration transmitted from the vibration tubes 1 and 2 to the base 6 is detected. Alternatively, it may be canceled (cancelled) by vibration by the counter balance means 7. The resonance state is effective in that it can cancel more vibrations than the non-resonance state.

(動作の説明)
本発明のコリオリ質量流量計20は、上述のような構成で、主に、以下のように被測定流体の質量流量を計測する。
(1)被測定流体が、ベース6の流入口を介し2本の振動チューブ1、2内に流入する。
(2)駆動手段3の励振コイル等(図示せず)に電流を供給し、マグネット(図示せず)との電磁作用により2本の振動チューブ1、2を相互に近接および離間する方向に振動させる。
(Description of operation)
The Coriolis mass flowmeter 20 of the present invention has the configuration as described above, and mainly measures the mass flow rate of the fluid to be measured as follows.
(1) The fluid to be measured flows into the two vibrating tubes 1 and 2 through the inlet of the base 6.
(2) A current is supplied to an excitation coil or the like (not shown) of the driving means 3, and the two vibrating tubes 1 and 2 vibrate in a direction approaching and separating from each other by electromagnetic action with a magnet (not shown). Let

(3)駆動電流検出手段8は、駆動手段3のコイルに印加する駆動電流を検出すると、カウンタバランス手段7の錘部73を振動させるための電流を錘駆動手段75に出力する。 (3) When the drive current detection means 8 detects the drive current applied to the coil of the drive means 3, the drive current detection means 8 outputs a current for vibrating the weight portion 73 of the counter balance means 7 to the weight drive means 75.

(4)カウンタバランス手段7の錘駆動手段75は、供給される電流に基づいて、振動チューブ1、2の振動周波数に同期させて錘部73を振動させる。 (4) The weight driving means 75 of the counter balance means 7 vibrates the weight portion 73 in synchronization with the vibration frequency of the vibration tubes 1 and 2 based on the supplied current.

このため、錘部73による振動がベース6を介して振動チューブ1、2に伝達されることにより、振動チューブ1,2の撓みによる生じる重心移動を起因とするベース6に伝達される振動が、全部または一部、打ち消される(相殺される)。   For this reason, the vibration transmitted to the base 6 due to the movement of the center of gravity caused by the bending of the vibration tubes 1 and 2 is transmitted by the vibration by the weight portion 73 to the vibration tubes 1 and 2 through the base 6. All or a part is canceled (offset).

なお、駆動電流検出装置8は、錘駆動手段75に供給する駆動力(駆動電流)を、駆動電流検出装置8で検出した振動チューブ1、2を振動させるための駆動装置3のコイルの駆動電流が最小のものとなるように制御するものでもよい。   The drive current detection device 8 is a drive current of the coil of the drive device 3 for vibrating the vibration tubes 1 and 2 detected by the drive current detection device 8 with a drive force (drive current) supplied to the weight drive means 75. May be controlled so as to be minimum.

(5)被測定流体の質量に応じた大きさのコリオリ力が振動チューブ1、2に作用する。このとき、2本の振動チューブ1、2の流入側と流出側とでは、それぞれ反対方向に同じ大きさのコリオリ力が作用し、これにより2本の振動チューブ1、2に相対的なよじれが発生する。 (5) Coriolis force having a magnitude corresponding to the mass of the fluid to be measured acts on the vibration tubes 1 and 2. At this time, the Coriolis force of the same magnitude acts in the opposite direction on the inflow side and the outflow side of the two vibration tubes 1 and 2, thereby causing relative kinking to the two vibration tubes 1 and 2. appear.

(6)振動センサ4、5は、2本の振動チューブ1、2の振動(速度)を検出し、その検出信号を信号線(図示せず)を介して制御装置(図示せず)内の演算回路へ送出される。 (6) The vibration sensors 4 and 5 detect vibrations (velocities) of the two vibration tubes 1 and 2, and send the detection signals in a control device (not shown) via signal lines (not shown). It is sent to the arithmetic circuit.

(7)このとき、各振動センサ4、5により検出された振動波形(センサ内の一対の検出コイルに誘起された検出波形)は、一方のセンサチューブ3の振動波形Aと他方の振動チューブの振動波形Bとの合成波形(A+B)となる。 (7) At this time, the vibration waveforms detected by the vibration sensors 4 and 5 (detected waveforms induced in the pair of detection coils in the sensor) are the vibration waveform A of one sensor tube 3 and the other vibration tube. This is a composite waveform (A + B) with the vibration waveform B.

(8)制御装置内の演算回路は、振動センサ4による検出結果に基づく合成波形と振動センサ5からの検出信号に基づく合成波形との位相差(時間差)から被測定流体の質量流量を演算し、その結果を表示手段(図示せず)に表示する。 (8) The arithmetic circuit in the control device calculates the mass flow rate of the fluid to be measured from the phase difference (time difference) between the combined waveform based on the detection result from the vibration sensor 4 and the combined waveform based on the detection signal from the vibration sensor 5. The result is displayed on a display means (not shown).

この結果、本発明に係るコリオリ式質量流量計は、振動チューブの振動に同期して振動し、振動チューブの撓みによる重心移動を相殺するカウンタバランス手段を備えたことにより、振動チューブの安定的な振動を実現できる。   As a result, the Coriolis mass flowmeter according to the present invention includes a counter balance means that vibrates in synchronization with the vibration of the vibration tube and cancels the movement of the center of gravity due to the bending of the vibration tube. Vibration can be realized.

また、本発明に係るコリオリ式質量流量計は、中空部を有するフレーム部材と、中空部を横切る弾性を有する梁部と、中空部内に位置し梁部に装着された錘部と、振動チューブの振動に同期して錘部を振動させる錘駆動手段から構成され、振動チューブの振動に同期して振動し、振動チューブの撓みによる重心移動を相殺するカウンタバランス手段と、駆動手段のコイルに印加する駆動電流を検出すると、カウンタバランス手段の錘部を振動させるための電流を錘駆動手段に出力する駆動電流検出手段を備えたことにより、カウンタバランス手段の錘部の振動により振動チューブの撓みによる生じる重心移動を起因とするベースに伝達される全部または一部の振動が打ち消されるため、振動のQ値が向上し、振動チューブの安定的な振動を実現でき、高精度に質量流量を計測できる。   Further, the Coriolis mass flowmeter according to the present invention includes a frame member having a hollow portion, a beam portion having elasticity crossing the hollow portion, a weight portion positioned in the hollow portion and attached to the beam portion, and a vibrating tube. It is composed of weight drive means for vibrating the weight portion in synchronization with the vibration, and is applied to the counter balance means for oscillating in synchronization with the vibration of the vibration tube and canceling the movement of the center of gravity due to the bending of the vibration tube, and the coil of the drive means When the driving current is detected, the driving current detecting means for outputting the current for vibrating the weight portion of the counter balance means to the weight driving means is provided, so that the vibration of the vibrating tube is caused by the vibration of the weight portion of the counter balance means. Since all or part of the vibration transmitted to the base due to the movement of the center of gravity is canceled, the Q value of vibration is improved and stable vibration of the vibration tube is achieved. It can be measured mass flow rate with high accuracy.

また、本発明に係るコリオリ式質量流量計は、駆動電流検出手段は、錘駆動手段に出力する電流を制御して振動チューブと錘部の振動を共振状態にし、振動チューブの撓みにより生じた重心移動を起因とする全部または一部の振動を、カウンタバランス手段が発生する振動で相殺することにより、非共振状態よりも多くの振動を打ち消すことができる。   In the Coriolis mass flowmeter according to the present invention, the drive current detection means controls the current output to the weight drive means to bring the vibration of the vibration tube and the weight portion into a resonance state, and the center of gravity generated by the bending of the vibration tube By canceling all or part of the vibration caused by the movement with the vibration generated by the counter balance means, it is possible to cancel more vibrations than in the non-resonant state.

20 コリオリ質量流量計
1、2 振動チューブ
3 駆動手段
4、5 振動センサ
6 ベース
7 カウンタバランス手段
71 中空部
72 フレーム部材
73 梁部
74 錘部
75 錘駆動手段
8 駆動電流検出手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 Coriolis mass flowmeter 1, 2 Vibrating tube 3 Drive means 4, 5 Vibration sensor 6 Base 7 Counter balance means 71 Hollow part 72 Frame member 73 Beam part 74 Weight part 75 Weight drive means 8 Drive current detection means

Claims (6)

コイルおよびマグネットからなる駆動手段により2本の振動チューブを相互に近接および離間する方向に振動させ、該振動チューブの相対変位を、コイルおよびマグネットからなる2つの振動センサにより検出して、前記振動チューブ内を流れる被測定流体の質量流量を測定するコリオリ式流量計において、
前記振動チューブの振動に同期して振動し、前記振動チューブの撓みにより生じた重心移動を起因とする全部または一部の振動を相殺するカウンタバランス手段を備えたことを特徴とするコリオリ式質量流量計。
Two vibrating tubes are vibrated in directions close to and away from each other by driving means comprising a coil and a magnet, and the relative displacement of the vibrating tube is detected by two vibration sensors comprising a coil and a magnet. In a Coriolis flow meter that measures the mass flow rate of the fluid under measurement flowing
Coriolis mass flow rate characterized by comprising counter balance means that vibrates in synchronization with the vibration of the vibration tube and cancels all or part of vibration caused by the movement of the center of gravity caused by bending of the vibration tube. Total.
前記カウンタバランス手段は、
中空部を有するフレーム部材と、
前記中空部を横切る弾性を有する梁部と、
前記中空部内に位置し、前記梁部に装着された錘部と、
前記振動チューブの振動に同期して前記錘部を振動させる錘駆動手段と、
を備えたことを特徴とする請求項1記載のコリオリ式質量流量計。
The counter balance means includes
A frame member having a hollow portion;
A beam part having elasticity across the hollow part;
A weight portion located in the hollow portion and attached to the beam portion;
A weight driving means for vibrating the weight portion in synchronization with the vibration of the vibration tube;
The Coriolis type mass flow meter according to claim 1, comprising:
前記錘駆動手段は、
コイルおよび磁石の引力または反発力に基づいて前記錘部を振動させる、または、静電気力に基づき前記錘部を振動させることを特徴とする請求項2記載のコリオリ式質量流量計。
The weight driving means includes
The Coriolis mass flowmeter according to claim 2, wherein the weight portion is vibrated based on an attractive force or a repulsive force of a coil and a magnet, or the weight portion is vibrated based on an electrostatic force.
前記駆動手段の前記コイルに印加する駆動電流を検出すると、前記錘部を振動させるための電流を前記錘駆動手段に出力する駆動電流検出手段を備えたことを特徴とする請求項2または3に記載のコリオリ式質量流量計。   4. A drive current detection means for outputting a current for vibrating the weight portion to the weight drive means when a drive current applied to the coil of the drive means is detected. Coriolis type mass flow meter as described. 前記梁部は、
バネから構成されることを特徴とする請求項2〜4のいずれかに記載のコリオリ式質量流量計。
The beam portion is
The Coriolis type mass flow meter according to any one of claims 2 to 4, wherein the Coriolis type mass flow meter is constituted by a spring.
前記駆動電流検出手段は、
前記錘駆動手段に出力する電流を制御して前記振動チューブと前記錘部の振動を共振状態にし、前記振動チューブの撓みにより生じた重心移動を起因とする全部または一部の振動を、カウンタバランス手段が発生する振動で相殺することを特徴とする請求項4または5に記載のコリオリ式質量流量計。
The drive current detection means includes
The current output to the weight driving means is controlled to bring the vibration of the vibration tube and the weight portion into a resonance state, and all or part of the vibration caused by the center of gravity movement caused by the bending of the vibration tube is counterbalanced. 6. The Coriolis mass flow meter according to claim 4, wherein the mass flow meter cancels out the vibration generated by the means.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015024314A1 (en) * 2013-08-19 2015-02-26 四川中测流量科技有限公司 Vibrating tube and mass flow meter using same

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