JP2840578B2 - コリオリ流量計 - Google Patents

コリオリ流量計

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JP2840578B2 JP33868895A JP33868895A JP2840578B2 JP 2840578 B2 JP2840578 B2 JP 2840578B2 JP 33868895 A JP33868895 A JP 33868895A JP 33868895 A JP33868895 A JP 33868895A JP 2840578 B2 JP2840578 B2 JP 2840578B2
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公宏 一瀬
日出海 関
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、コリオリ流量計に
関し、より詳細には、同軸な直管構成されるコリオリ流
量計の構造に関する。
【0002】
【従来の技術】周知のように、コリオリ流量計は、質量
流量mの流体が流れるフローチューブを両端支持して支
持点まわりに角速度ωで交番振動を与えたとき、フロー
チューブに質量流量mと角速度ωのベクトル積に比例し
たコリオリの力Fが作用することを利用したもので、コ
リオリの力Fを計測して質量流量を求める質量流量計で
ある。フローチューブは、このコリオリの力Fにより変
形され、コリオリの力に比例した位相差が生ずるので、
この位相差を検出して質量流量mを求めることができ
る。更に、角速度ωを支持点まわりの固有振動数ω0
選ぶことにより、駆動エネルギが小さく、しかも、固有
振動数ω0から流体の密度ρを計測することもできるの
で、通常、コリオリ流量計のフローチューブは、固有振
動数で駆動される。
【0003】このように、フローチューブは、コリオリ
の力を発生させ、更には、密度を求めるコリオリ流量計
の要部をなすものであるが、コリオリの力は、駆動力と
比べて極めて小さく、従って、コリオリの力によるフロ
ーチューブの変形量も小さく、SN比の小さい検出信号
しか得られないので、安定したコリオリの力を検出する
ためには、高度な技術が要求される。このため、従来、
フローチューブの形状を軸対称な湾曲管形状にしてコリ
オリの力に比例したフローチューブの変形量を大きくす
るようにしている。
【0004】しかし、一般に湾曲管形状のフローチュー
ブは、形状が大きくなり、また、汚濁物質が管内に付着
しやすい流体を計測するときは、管内を清掃するメンテ
ナンスを定期的に行うことを必要とするが、湾曲形状の
ため、清掃することは困難である。フローチューブを直
管にすることにより、上述の課題を解決できるが、両端
支持された直管のフローチューブは剛性が大きく、変形
しにくいので、コリオリ力の検出信号のSN比は小さ
く、従って、配管振動,流体の温度や圧力変化等の影響
を受け易いという欠点があり、実用的な直管形コリオリ
流量計とすることが困難であった。これに対して、本出
願人は、図3に示すように、アウターチューブを両端固
定して同軸2重管とし、該同軸2重管のインナーチュー
ブをフローチューブとして被計測流体を流し、アウター
チューブに重鍾を取り付け、各々の固有振動数を等しく
調整して共振駆動することにより、フローチューブを小
さい駆動エネルギで大振幅に駆動し高感度にして直管式
のコリオリ流量計が低感度であるという問題を解決し
た。
【0005】図3は、従来の直管式のコリオリ流量計の
構造例を示す図で、図3(A)は、図3(B)に示す流
れ方向の矢視A−A線断面図、図3(B)は、図3
(A)の矢視B−B線断面図、図3(C)は、図3
(A)の矢視C−C線断面図であり、図中、1は外筒、
2はインナーチューブ、3は拡大開口部、4はアウター
チューブ、5はベースブロック、6は支持板、7は駆動
部、8,9は検出器、10は重鍾であり、図3以降の図
においても、図3と同様の作用をする部分には、図3の
場合と同じ参照番号を付してある。
【0006】図3において、外筒1は、両端が接続フラ
ンジ1bで、中間が筒部1aを有する筒状体で、外筒1
内にはインナーチューブ2が同軸に両端固定されてい
る。インナーチューブ2は計測流体が流れる直管で、両
端はラッパ状の拡大開口部3で軸方向に伸縮するばね作
用を有しており、外筒1と接続フランジ1b近傍で拡大
開口部3の外周で液密に固着されている。また、筒部1
a内のインナーチューブ2の直管部は、外側に設けられ
たアウターチューブ4とで2重管構造となっており、イ
ンナーチューブ2とアウターチューブ4とはアウターチ
ューブ4の両端で円筒状のベースブロック5を介して同
軸に接合されている。
【0007】更に、インナーチューブ2とアウターチュ
ーブ4との中央位置には駆動部7が、その両側対称位置
にはコリオリの力を検出するための検出器8,9が各々
取り付けられており、駆動部7による駆動方向のアウタ
ーチューブ4外壁には、外部から重量が調整可能な重鍾
10がボルト10a等により固着されている。なお、重
鍾10の重量を外部から調整可能とするため外筒1には
開閉可能な重鍾調整蓋1cが設けられており、上述した
インナーチューブ2,アウターチューブ4,駆動部7,
検出器8,9,重鍾10等により、チューブアッセンブ
リを構成している。各々のベースブロック5の中間位置
には、駆動部7と重鍾10とを結ぶ線、すなわち共振振
動方向と直角な方向にフローチューブ2の軸と直角な面
を有する短冊状の支持板6の中央が固着され、各々半径
方向に延び、上記チューブアッセンブリと外筒1とは支
持板6の他端側が筒部1aの内壁に固着されている。
【0008】図3に示すように構成された直管式のコリ
オリ流量計は、被測定流体がインナーチューブ2に流れ
たとき、ベースブロック5まわりのインナーチューブ2
アウターチューブ4の固有振動数とが等しくなるように
重鍾10の重さを調整後、駆動部7により共振駆動され
検出器8,9によりコリオリの力に比例した位相差信号
が検出される。このとき、インナーチューブ2とアウタ
ーチューブ4とからなる共振系は、各々のベースブロッ
ク5の中間位置で外筒1の内壁に支持板6を介して支持
され、更に、前記共振系から延長されたフローチューブ
2の拡大開口部3は接続フランジ1b位置で支持され、
計4点で支持されているが、各々の支持位置は節部とな
っているので、系外部に振動を与えることなく安定した
振動となる。
【0009】図3に示したコリオリ流量計は、上述のよ
うに、チューブアッセンブリを外筒1に支持する支持位
置を振動の節部としたので、チューブアッセンブリでの
振動が外筒1に伝達されることなく、安定した特性の質
量流量を計測できるが、図3に示したコリオリ流量計
は、原理的な構成を示したもので、実際に支持板6をチ
ューブアッセンブリを取り付けてから、支持板6の他端
を外筒内壁に固着することが不可能である。
【0010】図4は、図3(B)に示したコリオリ流量
計の組立工程を説明するための図であり、図中、11は
支持筒、12は支持板受け座、13はボルト、Mは溶接
部である。
【0011】図4において、外筒1は、筒部1aと接続
フランジ1bおよび筒部1aと接続フランジ1bとの間
のベースブロック5の位置に対応する部分に設けられた
同径の支持筒11からなり、各々外周の溶接部Mで溶着
される。支持筒11は、内部に中心軸まわりに開口12
aを有する支持板受け座12を有し、支持筒11と支持
板受け座12とは一体に構成されている。
【0012】コリオリ流量計の組立工程においては、両
端に接続フランジ1bが溶接されていない状態でベース
ブロック5を介して同軸に組立られたアウターチューブ
4とインナーチューブ2の何れか一方側に支持板6の一
端を溶接しておき、これを、筒部1a内に挿入してボル
ト13により支持板6と支持板受け座12とを固着し、
その後、他方の支持板6をチューブアッセンブリに溶接
し、ボルト13により支持板受け座12に固着して、最
後に両端側の接続フランジ1bを接続部Mで溶接する。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、図3に
示した従来のコリオリ流量計は、組立工程において、チ
ューブアッセンブリを外筒1内に取り付ける場合、少な
くとも一方の支持板6は、チューブアッセンブリを外筒
1内に挿入後取り付ける必要があるが、このとき、チュ
ーブアッセンブリへの支持板6の取り付けを溶接,ロー
付け等の高温での固着手段で行うと、駆動部7,検出部
8,9等に使用されるコイルマグネット,ワイヤリング
等の機能部品を損傷するので、機械的な結合や低温接続
等の固着手段によりなされるが、これらの固着手段によ
ると、固着が不確実であり、特に、温度変化に対して性
能が不安定となっていた。
【0014】本発明は、予め、チューブアッセンブリ単
体で、両サイドの支持板6と溶接,ロー付等の高温溶接
を行ってから、そのまま外筒1内に挿入組付けができる
ようにしたコリオリ流量計を提供することを目的とする
ものである。
【0015】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、両端
部に軸方向の移動を吸収する機能を有する直管で被測定
流体が流れるインナーチューブと、該インナーチューブ
の直管区間の外側で、ベースブロックを介して同軸に両
端固着されたアウターチューブと、前記インナーチュー
ブと該アウターチューブとを各々の固有振動数を等しく
するための重鍾を該アウターチューブに取り付けて共振
駆動する駆動手段と、前記インナーチューブに作用する
コリオリの力を検出する検出手段とからなるチューブア
ッセンブリと、該チューブアッセンブリと全長が略等し
く両端に接続フランジを有する外筒とからなり、該外筒
内に、前記チューブアッセンブリを前記インナーチュー
ブ両端と前記ベースブロック部に固着し、前記インナー
チューブの軸方向に自由度を持ち軸直角方向に剛な支技
板とにより支持したコリオリ流量計において、前記外筒
と前記支持板を、前記外筒と一体で該外筒と軸直角な面
を有し、前記チューブアッセンブリと前記支持板とを挿
通可能な切り欠きを開口した支持受け座とで固着し支持
するようにしたものである。
【0016】
【発明の実施の形態】図1は、本発明によるコリオリ流
量計の実施の形態の一例を説明するための図であり、図
1(A)は、流れ方向を示す図1(B)の矢視A−A線
断面図、図1(B)は、図1(A)の矢視B−B線断面
図であり、図中、1は外筒、2はインナーチューブ、3
は拡大開口部、4はアウターチューブ、5はベースブロ
ック、6は支持板、7は駆動部、8,9は検出器、10
は重鍾、11は円筒部、12は支持板受け座、13はボ
ルト、14は切り欠きである。
【0017】図1において、インナーチューブ2は、両
端にラッパ状の拡大開口部3を有する直管で、軸方向に
伸縮するばね作用を有する被測定体を流すフローチュー
ブである。インナーチューブ2の直管部には、インナー
チューブ2よりも大径なアウターチューブ4が両端でベ
ースブロック5を介して同軸に溶着され同軸の2重管を
構成している。この2重管には、各々を反対位相で駆動
する駆動部7と、駆動によりインナーチューブ2に作用
するコリオリの力に比例した位相信号を検出するための
一対の検出器8,9が、駆動部7の対称位置に取り付け
られている。また、アウターチューブ4の直径上駆動部
7との対称位置に重鍾10がボルト10aで固着されて
おり、重鍾10の重さはインナーチューブ2と固有振動
数が等しくなるように調整されており、以上のように組
立られた構成は、コリオリ流量計の要部であり、チュー
ブアッセンブリと呼んでいる。
【0018】チューブアッセンブリの各々のベースブロ
ック5には、直径方向に伸びる支持板6が中央で溶着さ
れており、チューブアッセンブリを軸方向には移動可能
で、軸と直角方向では剛である板ばねの作用を有して、
後述する円筒1に同軸にチューブアッセンブリを支持す
る。
【0019】外筒1は、円筒1aと、円筒1aと同径の
支持筒11と、接続フランジ1bとからなり、両端側に
接続フランジ1bを、中央に円筒1aを配置して、各々
の間には支持筒11が配置され、各々は溶接部Mで同軸
に溶着される。支持筒11は、内側に軸直角で支持筒1
1と一体な支持板受け座12を有し、支持板受け座12
にはアウターチューブ4より大径な開口12aと該開口
12aを含む直径上に駆動部7,重鍾10および支持板
6を挿通可能な幅と長さをもった切り欠き14を有して
いる。
【0020】図2は、図1に示したコリオリ流量計の組
立の実施の形態を説明するための部分斜視図である。図
1と同様の作用をする部分には図1の場合と同様の参照
番号を付してある。なお、接続フランジ1bの図示を省
いている。
【0021】両端のベースブロック5に予め両端の支持
板6を、溶着したチューブアッセンブリを外筒1内に支
持板受け座12の切り欠き14を支持板6を挿通して矢
印F1方向に挿入し、挿通後、支持板6を矢印F2方向に
約90゜回転して支持板6を支持板受け座12の外側面
にボルト13により固着する。同様に図示しない他方側
の支持板6も支持板受け座12にボルト13で固着す
る。
【0022】
【発明の効果】請求項1に対応する効果:両端部に軸方
向の移動を吸収する機能を有する直管で被測定流体が流
れるインナーチューブと、該インナーチューブの直管区
間の外側で、ベースブロックを介して同軸に両端固着さ
れたアウターチューブと、前記インナーチューブと該ア
ウターチューブとを各々の固有振動数を等しくするため
の重鍾を該アウターチューブに取り付けて共振駆動する
駆動手段と、前記インナーチューブに作用するコリオリ
の力を検出する検出手段とからなるチューブアッセンブ
リと、該チューブアッセンブリと全長が略等しく両端に
接続フランジを有する外筒とからなり、該外筒内に、前
記チューブアッセンブリを前記インナーチューブ両端と
前記ベースブロック部に固着され、前記インナーチュー
ブの軸方向に自由度を持ち軸直角方向に剛な支技板とに
より支持したコリオリ流量計において、前記外筒と前記
支持板を、前記外筒と一体で該外筒と軸直角な面を有
し、前記チューブアッセンブリと前記支持板とを挿通可
能な切り欠きを開口した支持受け座とで固着し支持した
ので、 (1)支持板をチューブアッセンブリに単独で固着で
き、コイル,マグネット,ワイヤリング完了後、簡単に
レースに挿入固定できる。 (2)支持板が溶接,ロー付等で一体的にチューブアッ
センブリに固着できるので、温度,振動等によるゼロ安
定性が良くなる。 (3)チューブアッセンブリの取り付け、取り外しが容
易になる。 (4)振動体なので、実際の取り付け状態での動作試験
が望まれるが、チューブアッセンブリを簡単にケースに
取り付けでき、動作試験が簡単にできる。 等の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明によるコリオリ流量計の実施の形態の
一例を説明するための図である。
【図2】 図1に示したコリオリ流量計の組立の実施の
形態を説明するための部分斜視図である。
【図3】 従来の直管式のコリオリ流量計の構造例を示
す図である。
【図4】 図3(B)に示したコリオリ流量計の組立工
程を説明するための図である。
【符号の説明】
1…外筒、2…インナーチューブ、3…拡大開口部、4
…アウターチューブ、5…ベースブロック、6…支持
板、7…駆動部、8,9…検出器、10…重鍾、11…
円筒部、12…支持板受け座、13…ボルト、14…切
り欠き。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 関 日出海 東京都新宿区上落合3丁目10番8号 株 式会社オーバル内 (72)発明者 二川 修 東京都新宿区上落合3丁目10番8号 株 式会社オーバル内 (56)参考文献 特開 平7−333030(JP,A) 特開 平6−241857(JP,A) 特開 平4−155221(JP,A) 特開 平7−270207(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01F 1/84

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 両端部に軸方向の移動を吸収する機能を
    有する直管で被測定流体が流れるインナーチューブと、
    該インナーチューブの直管区間の外側で、ベースブロッ
    クを介して同軸に両端固着されたアウターチューブと、
    前記インナーチューブと該アウターチューブとを各々の
    固有振動数を等しくするための重鍾を該アウターチュー
    ブに取り付けて共振駆動する駆動手段と、前記インナー
    チューブに作用するコリオリの力を検出する検出手段と
    からなるチューブアッセンブリと、該チューブアッセン
    ブリと全長が略等しく両端に接続フランジを有する外筒
    とからなり、該外筒内に、前記チューブアッセンブリを
    前記インナーチューブ両端と前記ベースブロック部に固
    着し、前記インナーチューブの軸方向に自由度を持ち軸
    直角方向に剛な支技板とにより支持したコリオリ流量計
    において、前記外筒と前記支持板を、前記外筒と一体で
    該外筒と軸直角な面を有し、前記チューブアッセンブリ
    と前記支持板とを挿通可能な切り欠きを開口した支持受
    け座とで固着し支持することを特徴とするコリオリ流量
    計。
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DE10159809B4 (de) * 2001-12-05 2020-07-16 Endress + Hauser Flowtec Ag Messaufnehmer vom Vibrationstyp

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