JP3327325B2 - コリオリ質量流量計 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、耐ノイズ特性が良
好で、消費電力が少なく、高精度な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６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、特開平６−１０９５１
２号の従来例に示されている。図において、１はフラン
ジ２に、両端が取付けられた振動チューブである。フラ
ンジ２は管路Ａへ振動チューブ１を取付けるためのもの
である。

【０００３】３は振動チューブ１の中央部に設けられた
励振器である。４，５は振動チューブ１の両側にそれぞ
れ設けられた振動検出センサである。６は、振動チュー
ブ１の両端が固定されるハウジングである。

【０００４】以上の構成において、振動チューブ１に測
定流体が流され、励振器３が駆動される。励振器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、

【０００５】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。

【０００６】図７は従来より一般に使用されている他の
従来例の構成説明図である。本従来例では、更に、ノイ
ズを低減し、信号を大きくとるために、振動チューブ１
を２管式にし、ノイズを打消すようにしたものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この様
な装置においては、図６従来例では、振動チューブ１は
近似的に両端固定条件で振動するが、限られた大きさの
流量計では、どうしても固定部は完全な固定端になら
ず、わずかに振動してしまう。

【０００８】これでは、振動が管路Ａに伝わり、上下流
端のわずかな固定条件の相違、例えば溶接強度等、によ
り、対象性が崩れ、零点やスパンが変動し易い。更に、
励振に大きなエネルギーを必要とする。

【０００９】検出器ハウジング６のセンサ取付位置と、
振動チューブ１の相対距離(運動)を測定することになる
ので、振動ノイズ、応力、温度変化等で、ハウジング６
や振動チューブ１が振動したり、変形した場合に、振動
測定データに誤差が生じてしまう。すなわち、これらの
環境変化や外的要因に対し、弱く、精度の悪いコリオリ
流量計になりがちである。

【００１０】一方、図７従来例では、２本の振動チュー
ブ１が互いに反対方向に振動することで、分岐部で力が
打ち消しあって、図８，９に示す如く、音叉の原理によ
り振動が外に漏れにくい構造となつている。

【００１１】しかし、分岐点の無い振動チューブ１本の
構造は取れなくなる。また、振動チューブ１の振動の検
出は、検出器ハウジング６のセンサ取付位置と、振動チ
ューブ１の相対距離を測定することになる。

【００１２】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、耐ノイズ特性が良好で、消費電力
が少なく、高精度なコリオリ質量流量計を提供するにあ
る。

【００１３】

【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、振動チューブ内に測定流体が流れ、該測
定流体の流れと前記振動チューブの角振動によって生じ
るコリオリ力により、該振動チューブを変形振動させる
コリオリ質量流量計において、前記測定流体が流れる振
動チューブと、該振動チューブの軸方向と同方向に設け
られ中央部分が切り離されて形成された第１，第２の補
償振動体と、前記振動チューブと前記補償振動体とを連
結する結合体と、前記振動チューブと前記補償振動体と
が互いに逆位相に振動するように励振する励振器と、前
記振動チューブの振動を検出する振動検出センサとを具
備したこと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。

【００１４】

【作用】以上の構成において、振動チューブに測定流体
が流され、励振器が駆動されると、コリオリ力が働く、
この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。

【００１５】而して、振動チューブと補償振動体との、
振動系の振動の節となる場所で、振動チューブと補償振
動体とを、流量計ハウジングと接続させることで、振動
チューブと補償振動体と結合体からなる振動系の振動
を、内部に閉じこめるようにした。以下、実施例に基づ
き詳細に説明する。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施例の要部
構成説明図、図２は、図１の動作説明図である。図にお
いて、図６と同一記号の構成は同一機能を表わす。以
下、図６と相違部分のみ説明する。

【００１７】１１は、測定流体が流れる直管状の振動チ
ューブである。２１，２２は、振動チューブ１１の軸方
向と同方向に設けられ、中央部分が切り離されて形成さ
れた第１，第２の補償振動体である。１３は、振動チュ
ーブ１１と補償振動体２１，２２の振動の節となる個所
を連結する結合体である。

【００１８】１４は、振動チューブ１１と、補償振動体
２１，２２との間に設けられ、振動チューブ１１と補償
振動体２１，２２とを励振する励振器である。１５は、
振動チューブ１１と補償振動体２１，２２との間に設け
られ、振動チューブ１１と補償振動体２１，２２との相
対振動を検出する振動検出センサである。

【００１９】以上の構成において、振動チューブ１１に
測定流体が流され、励振器１４が駆動されると、コリオ
リ力が働く、このコリオリ力に比例した振動チューブ１
１の振動の振幅を測定すれば、質量流量が測定出来る。

【００２０】而して、振動チューブ１１と補償振動体２
１，２２と結合体１３との、振動系の振動の節となる場
所で、振動チューブ１１と補償振動体２１，２２と結合
体１３とを、流量計ハウジング６と接続させることで、
振動チューブ１１と補償振動体２１，２２と結合体１３
からなる振動系の振動を、内部に閉じこめることができ
る。

【００２１】すなわち、図２に示す如く、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸
方向を決めると、励振器１４により、振動チューブ１１
と、第１，第２の補償振動体２１，２２は、図に示した
ようにＹ方向で互いに逆向きに振動し、４つの補償振動
体２１，２２は同一方向に振動する。

【００２２】この振動系は、ちょうど結合体１３が振動
の節となるように作られるので、励振状態であっても、
結合体１３では、ほぼ動きがなくなる。なお、振動チュ
ーブ１１、第１，第２の補償振動体２１，２２、結合体
１３は、全体で一つの振動系を形成し、通常は、図２に
示したような振動モードで、常に共振状態になるように
制御されている。

【００２３】この結果、 （１）内部振動系の振動が外部と絶縁されているので、
内部振動系は高Ｑ値を実現でき、外部ノイズが加わって
もその影響が相対的に少なく、振動が安定なので、外部
振動ノイズに強いコリオリ質量流量計が得られる。

【００２４】（２）内部振動系の振動が外部と絶縁され
ているので、少ないエネルギで安定した励振を実現でき
るので、低消費電流のコリオリ質量流量計が得られる。

【００２５】（３）内部振動系の振動が外部と絶縁され
ているので、外部への振動エネルギの散逸量が変化した
り、上下流で散逸量のバランスが崩れると、内部の振動
系に影響が及び、ゼロ点やスパンが変動してしまう。本
発明では、常に、内部に振動が閉じこもっているのでそ
の心配がなく、高精度なコリオリ質量流量計が得られ
る。

【００２６】（４）第１，第２の補償振動体２１，２２
が、連続していない片持ち構造であるので、急激な測定
流体の温度変化による温度差が生じた場合でも、装置に
無理な熱応力が加わらないコリオリ質量流量計が得られ
る。

【００２７】（５）第１，第２の補償振動体２１，２２
が、連続していない片持ち構造であるので、熱応力によ
る破壊等の心配が無くなるだけでなく、ゼロ点安定性や
スパン精度も向上するコリオリ質量流量計が得られる。

【００２８】図３は本発明の他の実施例の要部動作説明
図である。本実施例においては、第１，第２の補償振動
体２１，２２が各１個の場合を示す。

【００２９】図４は本発明の他の実施例の要部動作説明
図である。本実施例において、５１，５２は、振動チュ
ーブ１１の両側に並行に設けられ、その両端が、それぞ
れ、振動チューブ１１に結合体１３により接続され、中
央部分が切り離されて形成された第１，第２の補償振動
体である。

【００３０】５３，５４は、振動チューブ１１の両側に
並行に設けられ、その両端が、それぞれ、振動チューブ
１１に結合体１３により接続され、中央部分が切り離さ
れて形成された第３，第４の補償振動体である。

【００３１】図４において、励振器１４により、振動チ
ューブ１１と、第１，第２，第３，第４の補償振動体５
１，５２，５３，５４とは、図４に示したようにＹ方向
で互いに逆向きに振動し、４つの補償振動体５１，５
２，５３，５４は同一方向に振動する。

【００３２】この振動系は、ちょうど結合体１３が振動
の節となるように作られるので、励振状態であっても、
結合体１３では、ほぼ動きがなくなる。

【００３３】なお、振動チューブ１１、第１，第２，第
３，第４の補償振動体５１，５２，５３，５４と結合体
１３とは、全体で一つの振動系を形成し、通常は、図５
に示したような振動モードで、常に共振状態になるよう
に制御されている。

【００３４】この結果、第１，第２，第３，第４の補償
振動体５１，５２，５３，５４が、連続していない片持
ち構造であるので、

【００３５】（１）急激な測定流体の温度変化による温
度差が生じた場合でも、装置に無理な熱応力が加わらな
いコリオリ質量流量計が得られる。

【００３６】（２）熱応力による破壊等の心配が無くな
るだけでなく、ゼロ点安定性やスパン精度も向上するコ
リオリ質量流量計が得られる。

【００３７】なお、前述の実施例においては、低次の振
動モード形状で振動させた場合について説明したが、こ
れに限ることはなく、図５に示す如く、高次の振動モー
ド形状で振動させても良い。また振動系が非共振状態の
場合でも良い。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、 （１）内部振動系の振動が外部と絶縁されているので、
内部振動系は高Ｑ値を実現でき、外部ノイズが加わって
もその影響が相対的に少なく、振動が安定なので、外部
振動ノイズに強いコリオリ質量流量計が得られる。

【００３９】（２）内部振動系の振動が外部と絶縁され
ているので、少ないエネルギで安定した励振を実現でき
るので、低消費電流のコリオリ質量流量計が得られる。

【００４０】（３）内部振動系の振動が外部と絶縁され
ているので、外部への振動エネルギの散逸量が変化した
り、上下流で散逸量のバランスが崩れると、内部の振動
系に影響が及び、ゼロ点やスパンが変動してしまう。本
発明では、常に、内部に振動が閉じこもっているのでそ
の心配がなく、高精度なコリオリ質量流量計が得られ
る。

【００４１】（４）第１，第２の補償振動体が、連続し
ていない片持ち構造であるので、急激な測定流体の温度
変化による温度差が生じた場合でも、装置に無理な熱応
力が加わらないコリオリ質量流量計が得られる。

【００４２】（５）第１，第２の補償振動体が、連続し
ていない片持ち構造であるので、熱応力による破壊等の
心配が無くなるだけでなく、ゼロ点安定性やスパン精度
も向上するコリオリ質量流量計が得られる。

【００４３】従って、本発明によれば、耐ノイズ特性が
良好で、消費電力が少なく、高精度なコリオリ質量流量
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】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。

【図４】本発明の他の実施例の要部動作説明図である。

【図５】図４の動作説明図である。

【図６】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７】従来より一般に使用されている他の従来例の構
成説明図である。

【図８】図７の動作説明図である。

【図９】図７の動作説明図である。

【符号の説明】

２ フランジ ６ ハウジング １２ 補償振動体 １３ 結合体 １４ 励振器 １５ 振動検出センサ １６ 補償振動体 １７ 補償振動体 ２１ 第１の補償振動体 ２２ 第２の補償振動体 ５１ 第１の補償振動体 ５２ 第２の補償振動体 ５３ 第３の補償振動体 ５４ 第４の補償振動体

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】振動チューブ内に測定流体が流れ、該測定
   流体の流れと前記振動チューブの角振動によって生じる
   コリオリ力により、該振動チューブを変形振動させるコ
   リオリ質量流量計において、 前記測定流体が流れる振動チューブと、 該振動チューブの軸方向と同方向に設けられ中央部分が
   切り離されて形成された第１，第２の補償振動体と、 前記振動チューブと前記補償振動体とを連結する結合体
   と、 前記振動チューブと前記補償振動体とが互いに逆位相に
   振動するように励振する励振器と、 前記振動チューブの振動を検出する振動検出センサとを
   具備したことを特徴とするコリオリ質量流量計。