JP2723306B2 - 質量流量計 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は質量流量計に係り、特に直線状のセンサチュ
ーブを有する質量流量計に関する。

従来の技術 従来、質量流量計として、Ｕ字状のセンサチューブを
並列に配した構成のもの（特開昭59−92314号）及び、
直線状のセンサチューブを並列に配した構成のもの（特
開昭61−223616号）がある。

発明が解決しようとする課題 前者においては、Ｕ字状のセンサチューブを使用する
ため、以下の課題があった。

圧力損失が大きい、 流体中の異物が曲り部に付着し易い。

付着物が多くなると、センサチューブの特性が変化す
る。曲管であるため、付着物の掃除がむずかしい。

液だまり、空気だまりが生ずることがある。

後者においては、上記，，の課題は殆ど解決さ
れる。しかし、各センサチューブを流れる流体の流量が
本管を流れる流量の1/2となるため、発生するコリオリ
も1/2となり、質量流量に比例する信号のS/N比が低い。

そこで、本発明は上記課題を解決した質量流量計を提
供することを目的とする。

課題を解決するための手段 本発明は、実質上同一長さを有し、両端を支持されて
一直線に整列された直線状の第1,第２のセンサチューブ
部と、 該第1,第２のセンサチューブ部を、180度位相をずら
して励振させる手段と、 該第1,第２のセンサチューブ部の流入側の対応する部
位の変位を検出する一対の流入側ピックアップと、 該第1,第２のセンサチューブ部の流出側の対応する部
位の変位を検出する一対の流出側ピックアップと、 該一対の流入側ピックアップの出力差信号を得る第１
の出力差信号形成回路と、 該一対の流出側ピックアップの出力差信号を得る第２
の出力差信号形成回路と、 該第1,第２の出力差信号形成回路の出力差信号の位相
を比較して質量流量に比例した位相差信号を出力する位
相比較回路とより構成してなる。

作用 共に直線状の第1,第２のセンサチューブ部が一直線に
整列しているため、従来の一対の曲線状のもの、直線状
の分岐型のものに比べて、各センサチューブ部に流れる
質量流量が大となり、これにより、発生するコリオリ力
が大となって、流量計測のS/N比が向上する。

また、圧力損失も低減し、異物の付着も少なくなり、
液だまり、空気だまりも生じない。

また流入側のピックアップの出力同士の差信号、流出
側のピックアップの出力同士の差信号を形成しているた
め、流量計測値には外部振動の影響が表われない。

実施例 第１図は、本発明の一実施例になる質量流量計１を示
す。

同図中、２は一のセンサチューブであり、第２図に併
せて示すようにベース３上の固定部3a,3b,3cに固定され
て直線状に且つ水平に支持されている。

これにより、質量流量計本体1aは、両端を固定部3aと
3bとにより固定された直線状の第１のセンサチューブ部
４と、両端を固定部3bと3cとにより固定された直線状の
第２のセンサチューブ部５とよりなる。

第1,第２のセンサチューブ4,5は等しい長さｌであ
り、一直線に整列している。

６は流入側、７は流出側である。

10,11は電磁ソレノイドと同様な構成の加振器であ
り、各センサチューブ部4,5の中央に設けてある。

12,13,14,15は夫々マグネット片とコイル部とよりな
るピックアップであり、第1,第２のセンサチューブ部4,
5の流入側の反対する部位と、流出側の対応する部位と
に設けてある。

16は励振回路、17は位相反転回路であり、これらと加
振器10,11とが励振手段18を構成する。

20は差動増幅器であり、共に流入側にあるピックアッ
プ12及び13の出力が接続してある。これらが第１の出力
差信号形成回路21を構成し、ピックアップ12,13の出力
差信号を形成する。

22は差動増幅器であり、共に流出側にあるピックアッ
プ14,15の出力が接続してある。これらが、第２の出力
差信号形成回路23を構成し、ピックアップ14,15の出力
差信号を形成する。

24は位相比較回路であり、差動増幅器20,22の出力信
号の位相比較して、質量流量に比例した位相差信号を出
力する。

25は処理回路であり、上記の位相差信号を整形、増
幅、時間積分し、質量流量に応じたパルス信号を形成す
る。これが端子26より出力される。

次に上記構成の質量流量計１の動作について説明す
る。

励振回路16よりの出力が、加振器10には直接、加振器
11には位相反転回路17を介して加えられ、第1,第２のセ
ンサチューブ部4,5が第３図、第４図に二点鎖線で示す
ように、180度位相がずれた状態で振動する。

流体が振動しているセンサチューブ２内を矢印27で示
すように流れると、コリオリの力が発生する。第1,第２
のセンサチューブ部4,5においては、チューブの振動が
流入側では正の加速度であり、流出側では負の加速度で
あるため、流体が流れたことにより発生するコリオリ力
は、第３図及び第４図に示すように、流出側が進み、流
入側が遅れるように働く。

第１のセンサチューブ部４の流入側のピックアップ12
の出力は、第５図中符号12aで示す如くになり、流出側
のピックアップ14の出力は同図中符号14aで示す如くに
なる。

第２のセンサチューブ部５の流入側のピックアップ13
の出力は、第６図中符号13aで示す如くになり、流出側
のピックアップ15の出力は同図中符号15aで示す如くに
なる。

共に流入側の出力の位相が流出側の出力よりφだけ遅
れている。

第1,第２のセンサチューブ部4,5の流入側のピックア
ップ12,13のうち、一のピックアップ12の出力12aは差動
増幅器20の非反転入力端子に加えられ、別のピックアッ
プ13の出力13aは差動増幅器20の反転入力端子に加えら
れる。

差動増幅器20は、第７図中、符号30で示す波形の出力
差信号を出力する。

第1,第２のセンサチューブ部4,5の流出側のピックア
ップ14,15のうち、一のピックアップ14の出力14aは差動
増幅器22の非反転入力端子に加えられ、別のピックアッ
プ15の出力15aは差動増幅器22の反転入力端子に加えら
れる。

差動増幅器22は、第７図中、符号31で示す波形の出力
差信号を出力する。

ここで、出力差信号30,31をピックアップ12,14の出力
12a,14aと比較するに、位相差φは同じであるが、レベ
ルが２倍となっている。

この出力差信号30,31の位相が、次段の位相比較回路2
4で比較され、位相差φに対応する位相差信号が出力さ
れる。

この位相差信号が処理回路25に加えられ、ここで、整
形、増幅、時間積分され、端子26より質量流量に比例し
たパルス信号が出力される。

外部から振動がベース差に加わった場合、この振動の
影響は、第1,第２のセンサチューブ部4,5に略等しく及
び、流入側のピックアップ12と13の出力は等しく変動
し、流出側のピックアップ14と15の出力も等しく変動す
る。上記の差動増幅器20,22では夫々一方のピックアッ
プの出力12a,14aより他方のピックアップの出力13a,15a
を減算しているため、ここで外部振動の影響は消去さ
れ、出力差信号30,31には外部振動の影響は生じない。
従って、位相比較回路24からは、外部振動の影響の無い
位相差信号が出力され、端子26よりのパルス信号は外部
振動の影響が無いものとなり、上記実施例の質量流量計
１は、質量流量を外部振動の影響を受けずに計測出来
る。

また、第1,第２のセンサチューブ部4,5が一列に整列
しているため、同一流速とした場合センサチューブ の径ｄは従来の分岐型の各センサチューブの径の二倍と
なる。

このため、各センサチューブ部4,5の内部を流れる質
量流量は、従来の分岐型の場合の各センサチューブを流
れる質量流量の二倍となる。これにより、発生するコリ
オリ力が従来の二倍となり、ピックアップ12〜15の出力
信号のS/N比が従来の二倍となり、質量流量を従来に比
べて安定に検出することが出来、広い流量範囲に亘って
計測することが出来る。

また、圧力損失は従来の場合より小さくすることがで
きる。

またセンサチューブ２内への異物の付着の程度も極力
小となる。付着した異物の掃除も容易である。

勿論、センサチューブ２内には液だまり、空気だまり
は生じない。

また、センサチューブ２は必ずしも水平でなくてもよ
い。

発明の効果 上述の如く、本発明になる質量流量計は、直線状の第
1,第２のセンサチューブ部が一直線に整列してなるた
め、並列に二本設けた構成に比べてセンサチューブの径
を太くでき、各センサチューブ部を流れる質量流量を大
とし得、これにより発生するコリオリ力を大きくし得、
流量計測のS/N比を改善することが出来る。また、圧力
損失を低減し得ると共に、センサチューブ部内への異物
の付着を少なくし得、センサチューブ部内の液だまり、
空気だまりの発生を防止し得る。

更には、第1,第２のセンサチューブ部を180度位相を
ずらして励振させ、各センサチューブ部の流入側のピッ
クアップの出力同士の差信号及び流出側のピックアップ
の出力同士の差信号を形成しているため、外部振動の影
響が相殺され、外部振動を受けても、流量計測を精度良
く行うことが出来る等の特長を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の質量流量計の一実施例を示す図、第２
図は第１図中の質量流量計本体の平面図、第３図はセン
サチューブ部の一の変形状態を示す図、第４図はセンサ
チューブ部の別の変形状態を示す図、第５図は第１のセ
ンサチューブ部の流入側、流出側のピックアップの出力
波形を示す図、第６図は第２のセンサチューブ部の流入
側、流出側のピックアップの出力波形を示す図、第７図
は二つの出力差信号の波形図である。 １…質量流量計、1a…質量流量計本体、２…センサチュ
ーブ、３…ベース、3a〜3c…固定部、４…第１のセンサ
チューブ部、５…第２のセンサチューブ部、６…流入
側、７…流出側、12〜15…ピックアップ、12a〜15a…ピ
ックアップの出力、18…励振手段、20,22…差動増幅
器、21…第１の出力差信号形成回路、23…第２の出力差
信号形成回路、24…位相比較回路、25…処理回路、30,3
1…出力差信号。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】実質上同一長さを有し、両端を支持されて
   一直線に整列された直線状の第1,第２のセンサチューブ
   部と、 該第1,第２のセンサチューブ部を、180度位相をずらし
   て励振させる手段と、 該第1,第２のセンサチューブ部の流入側の対応する部位
   の変位を検出する一対の流入側ピックアップと、 該第1,第２のセンサチューブ部の流出側の対応する部位
   の変位を検出する一対の流出側ピックアップと、 該一対の流入側ピックアップの出力差信号を得る第１の
   出力差信号形成回路と、 該一対の流出側ピックアップの出力差信号を得る第２の
   出力差信号形成回路と、 該第1,第２の出力差信号形成回路の出力差信号の位相を
   比較して質量流量に比例した位相差信号を出力する位相
   比較回路とよりなることを特徴とする質量流量計。