JP2850556B2 - コリオリ質量流量計 - Google Patents

コリオリ質量流量計

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JP2850556B2
JP2850556B2 JP5735091A JP5735091A JP2850556B2 JP 2850556 B2 JP2850556 B2 JP 2850556B2 JP 5735091 A JP5735091 A JP 5735091A JP 5735091 A JP5735091 A JP 5735091A JP 2850556 B2 JP2850556 B2 JP 2850556B2
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vibration
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coriolis
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central portion
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義則 松永
敏嗣 植田
長興 嘉山
健一 黒森
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、コリオリ力による変位
を大きくし、かつ、外部振動の影響を除き得るコリオリ
質量流量計に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図12は従来より一般に使用されている
従来例の構成説明図で、例えば、特開昭58−1174
16号、発明の名称:「流量計」、特許出願人:本願出
願人、に示されている。図において、1は、配管Aに両
端が取付けられたU字形の測定管である。 2は、測定管1の取付けベ―スである。 3は、U字形をなす測定管1の先端に設けられた振動子
である。 4,5は、測定管1の両側にそれぞれ設けられた変位検
出センサである。 6は、ばねで、一端がコリオリ振動モ―ド(コリオリ力
によって表われる振動モ―ドで、この場合は、捩じり振
動(非対称たわみ振動))の節となる測定管1の中央部
に接続され、他端がベ―ス2に固定されている。
【0003】以上の構成において、測定管1に測定流体
が流され、振動子3が駆動される。振動子3の振動方向
の角速度『ω』、測定流体の流速『V』(以下『』で囲
まれた記号はベクトル量を表す。)とすると、 Fc=―2m『ω』×『V』 のコリオリ力が働く、コリオリ力に比例した振動の振幅
を測定すれば、質量流量が測定出来る。
【0004】しかし、一般には、コリオリ力に比例した
振動の振幅は、加振による振動の振幅より極めて小さ
く、コリオリ力に比例した振動の振幅を直接検出するこ
とが出来ない。
【0005】今、図12のZ視の方向から見ると、振動
子3の加振により、振動方向をα、βに別けて考える
と、流速『V』の向きによって、図13(A)、(B)
に示す如く、コリオリ力の方向が異なるので、逆相とな
り、測定管1が捩れながら振動する。これを変位検出セ
ンサ4,5、例えば磁気センサで変位を検出し、変位検
出センサ4,5の変位の位相差が、(コリオリ力に比例
した振動の振幅)/(加振による振動の振幅)に比例す
るので質量流量を求める事ができる。位相差は波形がゼ
ロをクロスする時間の差Δtとして測定出来るので、結
果としてコリオリ力が測定出来る。
【0006】このように、コリオリ振動モ―ド(この場
合は、捩じり振動(非対称撓み振動))の節となる部分
を、ばね6によって拘束すると、測定管1の駆動モ―ド
(駆動手段によって表われる振動モ―ドで、この場合
は、縦振動(対称撓み振動))の固有振動数が上昇する
のに対し、コリオリ振動モ―ド(この場合は、捩じり振
動(非対称撓み振動))の固有振動数には殆んど影響し
ない。また、一般に、測定管1の捩じり振動(非対称撓
み振動)の固有振動数は、縦振動(対称撓み振動))の
固有振動数よりも高い。
【0007】従って、適当な定数のばね6を用いること
によって、測定管1の駆動モ―ド(この場合は、縦振動
(対称撓み振動))の固有振動数を上昇させて、コリオ
リ振動モ―ド(この場合は、捩じり振動(非対称撓み振
動))の固有振動数とほぼ等しくする事が出来る。
【0008】このように構成すると、コリオリの力によ
って発生する測定管1の変位は、コリオリ振動モ―ド
(この場合は、捩じり振動(非対称撓み振動))のQに
よって増幅されて表われるので、検出感度を大幅に向上
させる事が出来る。但し、位相差で検出する方法では、
測定管1の往路と復路の間の位相差を作るために、駆動
周波数と前記の固有振動数とを少しずらして設定する必
要がある。駆動周波数を前記固有振動数に一致させた場
合は、測定管1の往路と復路の間に位相差は生じない
が、振幅に差が生じるので、この場合は、振幅の差を測
定する事により質量流量を求める事が出来る。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】一般に、この様な、装
置においては、ばね6で拘束しているのみであるので、
測定値には影響ないと一般には考えられる。しかしなが
ら、実際に使用してみると、ばね6による拘束は、図1
4に示す如き、ばね6のない場合に比べて、図15に示
す如く、1次モ―ドの波形を変化させてしまう事が分か
った。従って、必ずしも理想的な増幅比を得ることが出
来ない。
【0010】本発明は、この問題点を解決するものであ
る。本発明の目的は、コリオリ力による変位を大きく
し、かつ、外部振動の影響を除き得るコリオリ質量流量
計を提供するにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、振動する測定管内に測定流体を流し、そ
の流れと測定管の角振動によって生じるコリオリ力によ
り、測定管を変形振動させるコリオリ質量流量計であっ
て、前記測定管のコリオリ振動モ―ドの節となる箇所を
弾性材を介して拘束し、駆動モ―ドの固有振動数と、コ
リオリ振動モ―ドの固有振動数とをほぼ一致させるよう
にしたコリオリ質量流量計において、コリオリ振動モ―
ドの節を中心に全長の20%程度の測定管中央部分の剛
性を両端部分よりも大きくしてなる測定管を具備した事
を特徴とするコリオリ質量流量計を構成したものであ
る。
【0012】
【作用】以上の構成において、振動子は、測定管の固有
振動数を追尾しながら、測定管を共振させる。ばねによ
って、1次モ―ドの固有振動数が高くなると、振動は、
測定管中央部よりも両端部の変位が大きくなり易いが、
測定管中央部の剛性を大きくしたので、測定管中央部の
変位よりも両端部の変位が大きくなる傾向が防止出来
る。以下、実施例に基づき詳細に説明する。
【0013】
【実施例】図1は、本発明の一実施例の要部構成説明図
である。図において、図10と同一記号の構成は同一機
能を表わす。以下、図10と相違部分のみ説明する。図
において、図10と同一記号の構成は同一機能を表わ
す。
【0014】11は、測定流体が内部を流れ、両端が、
ケ―ス12に固定された棒状の測定管である。測定管1
1は、この場合は、ヤング率が小さい両端部13と、コ
リオリ振動モ―ドの節を中心に全長の20%程度の長さ
の測定管中央部分のヤング率を大きくした中央部14と
よりなる。測定管11は、両端部13は4沸化エチレン
樹脂(商標名テフロン)、中央部14は4沸化エチレン
樹脂の回りをステンレス材で焼ばめしたもの。あるい
は、両端部13は4沸化エチレン樹脂、中央部14はガ
ラス強化形4沸化エチレン樹脂からなる。而して、この
場合は、ばね6は、1次モ―ドの固有振動数を高くし、
2次モ―ドとほぼ一致するように、ばね定数が定められ
ている。
【0015】以上の構成において、振動子3は、測定管
1の固有振動数を追尾しながら、測定管1を共振させ
る。ばね6によって、1次モ―ドの固有振動数が高くな
ると、図2に示す如く、振動は、測定管中央部14より
も両端部13の変位が大きくなり易いが、本発明では、
測定管中央部14の剛性を大きくしたので、図3に示す
如く、測定管中央部14の変位よりも両端部13の変位
が大きくなる傾向が防止出来る。
【0016】この結果、測定管中央部14の剛性を大き
くすることで、コリオリ力による変位の大きさを大きく
する事が出来る。図4に、その結果を示す。測定管中央
部14の高剛性部分の長さを、測定管11の全長の20
%程度にすることで、その効果を得ることが出来る。
【0017】図5は本発明の他の実施例の要部構成説明
図である。本実施例においては、測定管の両端部13よ
りも測定管中央部14を太くして剛性を変えたものであ
る。
【0018】図6は本発明の他の実施例の要部構成説明
図である。本実施例においては、測定管の中央部14に
板ばね15を連結したものである。板ばね15は、測定
管11との固定部で、測定管の中央部14の剛性を変
え、ばね性と管剛性の両者の機能を同時に備えている。
【0019】以上は、測定管は単管の例について説明し
たが、測定管が2本に分岐している場合でも同様に考え
る事が出来る。
【0020】図7は本発明の他の実施例の要部構成説明
図である。本実施例においては、測定管の両端部13よ
りも測定管中央部14のヤング率を変えて、剛性を変え
て、測定管11を互いにばね6で拘束したものである。
【0021】図8は本発明の他の実施例の要部構成説明
図である。本実施例においては、測定管11の中央部1
4を、それぞれ板ばね15を介してケ―ス12に固定し
たものである。板ばね15は、測定管11との固定部
で、測定管の中央部14の剛性を変え、ばね性と管剛性
の両者の機能を同時に備えている。
【0022】図9は本発明の他の実施例の要部構成説明
図である。本実施例においては、測定管11の中央部1
4を、互いに板ばね15を介して固定したものである。
板ばね15は、測定管11との固定部で、測定管の中央
部14の剛性を変え、ばね性と管剛性の両者の機能を同
時に備えている。
【0023】図10は本発明の他の実施例の要部構成説
明図で、図11は図10の要部A−A断面図である。本
実施例においては、測定管11の中央部14付近にリブ
16が設けられたものである。リブ16により、測定管
11の中央部14の剛性を大きくする事が出来る。
【0024】なお、本発明は、測定管が直管に限らず、
曲管においても同様に実現することが出来る。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、振動す
る測定管内に測定流体を流し、その流れと測定管の角振
動によって生じるコリオリ力により、測定管を変形振動
させるコリオリ質量流量計であって、前記測定管のコリ
オリ振動モ―ドの節となる箇所を弾性材を介して拘束
し、駆動モ―ドの固有振動数と、コリオリ振動モ―ドの
固有振動数とをほぼ一致させるようにしたコリオリ質量
流量計において、コリオリ振動モ―ドの節を中心に全長
の20%程度の測定管中央部分の剛性を両端部分よりも
大きくしてなる測定管を具備した事を特徴とするコリオ
リ質量流量計を構成した。
【0026】この結果、測定管中央部14の剛性を大き
くすることで、コリオリ力による変位の大きさを大きく
する事が出来る。
【0027】従って、本発明によれば、コリオリ力によ
る変位を大きくし、かつ、外部振動の影響を除き得るコ
リオリ質量流量計を実現することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の要部構成説明図である。
【図2】図1の動作説明図である。
【図3】図1の動作説明図である。
【図4】図1の動作説明図である。
【図5】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。
【図6】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。
【図7】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。
【図8】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。
【図9】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。
【図10】本発明の他の実施例の要部構成説明図であ
る。
【図11】図10の要部A−A断面図である。
【図12】従来より一般に使用されている従来例の構成
説明図である。
【図13】図12の動作説明図である。
【図14】図12の動作説明図である。
【図15】図12の動作説明図である。
【符号の説明】
3…振動子 4…変位検出センサ 5…変位検出センサ 6…ばね 11…測定管 12…ケ―ス 13…両端部 14…中央部 15…板ばね 16…リブ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 黒森 健一 東京都武蔵野市中町2丁目9番32号 横 河電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平2−206722(JP,A) 特開 昭58−178218(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】振動する測定管内に測定流体を流し、その
    流れと測定管の角振動によって生じるコリオリ力によ
    り、測定管を変形振動させるコリオリ質量流量計であっ
    て、前記測定管のコリオリ振動モ―ドの節となる箇所を
    弾性材を介して拘束し、駆動モ―ドの固有振動数と、コ
    リオリ振動モ―ドの固有振動数とをほぼ一致させるよう
    にしたコリオリ質量流量計において、コリオリ振動モ―
    ドの節を中心に全長の20%程度の測定管中央部分の剛
    性を両端部分よりも大きくしてなる測定管を具備した事
    を特徴とするコリオリ質量流量計。
JP5735091A 1991-03-20 1991-03-20 コリオリ質量流量計 Expired - Lifetime JP2850556B2 (ja)

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