JP3416157B2 - 波形の流管を有するコリオリ流量計 - Google Patents
波形の流管を有するコリオリ流量計Info
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Description
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明はコリオリ流量計に関し、特に波形の流管を有
するコリオリ流量計に関する。
するコリオリ流量計に関する。
技術的問題点
直管型のコリオリ質量流量計は従来知られている。こ
れは１本の直線状流管と、この流管を取り囲む円筒形の
バランス管と、流管およびバランス管の両方を収容する
より大きい円筒形ケースとを有する流量計からなる。バ
ランス管は各々の端部で受けバーによって流管に固着さ
れている。ケースは各々の端部で厚い端板によって取り
付けられている。流管はケースの端部を通り抜けてフラ
ンジにより配管に連結されている。流量計のケースはケ
ース内に収容された流量計の部品を物理的に保護する。
これらの部品は駆動部、センサーおよび関連する電子部
品のような繊細な装置を含むであろう。これらの部品は
流量計が動作する周囲環境から物理的に保護されるのが
望ましい。この保護はケースによってなされ、このケー
スは十分な厚さの比較的強度の高い材料で形成されるの
がよい。
れは１本の直線状流管と、この流管を取り囲む円筒形の
バランス管と、流管およびバランス管の両方を収容する
より大きい円筒形ケースとを有する流量計からなる。バ
ランス管は各々の端部で受けバーによって流管に固着さ
れている。ケースは各々の端部で厚い端板によって取り
付けられている。流管はケースの端部を通り抜けてフラ
ンジにより配管に連結されている。流量計のケースはケ
ース内に収容された流量計の部品を物理的に保護する。
これらの部品は駆動部、センサーおよび関連する電子部
品のような繊細な装置を含むであろう。これらの部品は
流量計が動作する周囲環境から物理的に保護されるのが
望ましい。この保護はケースによってなされ、このケー
スは十分な厚さの比較的強度の高い材料で形成されるの
がよい。
動作時に流管は１本のアンバランス流管に伴う振動を
減少させるように設けられるバランス管に対して位相を
ずらして電気力学的に振動する。この振動は流管を通っ
て流れる物質にコリオリ加速度を与える。コリオリ加速
度に対する反力は流管の振動モードの形状に対しわずか
な捩れを生ぜしめる。この捩れは流管に連結され、ある
いは組合せられたセンサーにより測定される。センサー
は速度型のものでも、位置型のものでもよい。物質の流
量は直線状流管の長さ方向に配置された２つのこのよう
なセンサーによって生ずる信号の間の時間または位相の
遅れに比例する。１つだけのセンサーを用いてもよい。
センサーの出力信号は流管内の物質に関して質量流量の
ような所望の情報を生成する電子回路に供給される。
減少させるように設けられるバランス管に対して位相を
ずらして電気力学的に振動する。この振動は流管を通っ
て流れる物質にコリオリ加速度を与える。コリオリ加速
度に対する反力は流管の振動モードの形状に対しわずか
な捩れを生ぜしめる。この捩れは流管に連結され、ある
いは組合せられたセンサーにより測定される。センサー
は速度型のものでも、位置型のものでもよい。物質の流
量は直線状流管の長さ方向に配置された２つのこのよう
なセンサーによって生ずる信号の間の時間または位相の
遅れに比例する。１つだけのセンサーを用いてもよい。
センサーの出力信号は流管内の物質に関して質量流量の
ような所望の情報を生成する電子回路に供給される。
２本流管型のコリオリ流量計も知られている。これは
第１の流管に並列的に第２の流管を有することを除いて
１本の直管型流量計と同様である。第２の流管は１本の
流管の場合のバランスバーに代るものである。２本の流
管はその端部で受入れた物質の流れを２本の流管の間で
分割する分流マニホルドに連結されている。２本流管型
流量計は流管を相互に連結する受けバーを有していて
も、あるいは有していなくてもよい。２本流管型のコリ
オリ質量流量計はバランスバーと位相をずらして振動す
るのではなく、相互に位相をずらして振動する。それ以
外はその動作は１本流管型の流量計と同じである。
第１の流管に並列的に第２の流管を有することを除いて
１本の直管型流量計と同様である。第２の流管は１本の
流管の場合のバランスバーに代るものである。２本の流
管はその端部で受入れた物質の流れを２本の流管の間で
分割する分流マニホルドに連結されている。２本流管型
流量計は流管を相互に連結する受けバーを有していて
も、あるいは有していなくてもよい。２本流管型のコリ
オリ質量流量計はバランスバーと位相をずらして振動す
るのではなく、相互に位相をずらして振動する。それ以
外はその動作は１本流管型の流量計と同じである。
両方の型の直管型コリオリ流量計における質量の流れ
の測定は物質の流れと、それに伴う流管が受ける電気力
学的振動によって生ずるコリオリ力で生成する捩れある
いは撓みに依存する。コリオリ質量流量計はほぼ0.1％
の読取り精度を有するのが望ましいことが多い。この精
度を達成するために、流管の捩れは流量計の種々の部分
の間の動作温度の差によって生ずるような応力や外部の
力や応力の影響を受けるのでなく、ただ生したコリオリ
力だけに依存することが必要である。これらの応力は流
管に望ましくない軸方向の張力あるいは圧縮力を生ぜし
め得る。
の測定は物質の流れと、それに伴う流管が受ける電気力
学的振動によって生ずるコリオリ力で生成する捩れある
いは撓みに依存する。コリオリ質量流量計はほぼ0.1％
の読取り精度を有するのが望ましいことが多い。この精
度を達成するために、流管の捩れは流量計の種々の部分
の間の動作温度の差によって生ずるような応力や外部の
力や応力の影響を受けるのでなく、ただ生したコリオリ
力だけに依存することが必要である。これらの応力は流
管に望ましくない軸方向の張力あるいは圧縮力を生ぜし
め得る。
軸方向の張力は流管を硬くして生ずるコリオリ力に応
答しにくくする傾向にある。これによりコリオリ力によ
って生ずる流管の情報が過小になる。同様に軸方向の圧
縮力は流管を柔らかくして生ずるコリオリ力の情報を過
大にする。従来直管型コリオリ流量計の製造の際にケー
ス端部の剛性を極端に大きくして、外部から加わる荷重
が剛性の大きいケース端部によって流管でなくケースに
伝えられるようにしている。これで流管を外部の荷重か
ら分離できるが、ケースおよびケース端部の剛性のため
流管の熱的膨脹・収縮や流管と流量計ケースとの間の温
度差による問題が生ずる。
答しにくくする傾向にある。これによりコリオリ力によ
って生ずる流管の情報が過小になる。同様に軸方向の圧
縮力は流管を柔らかくして生ずるコリオリ力の情報を過
大にする。従来直管型コリオリ流量計の製造の際にケー
ス端部の剛性を極端に大きくして、外部から加わる荷重
が剛性の大きいケース端部によって流管でなくケースに
伝えられるようにしている。これで流管を外部の荷重か
ら分離できるが、ケースおよびケース端部の剛性のため
流管の熱的膨脹・収縮や流管と流量計ケースとの間の温
度差による問題が生ずる。
直管型のコリオリ流量計（米国特許第4,768,384号）
において、流管内の物質と流量計の外側の空気との間に
しばしば存在する温度差により流管がケースとは異なる
温度を有することになり得る。これにより流管とケース
との熱的膨張の大きさの差が生ずる。剛性の大きいケー
ス端部ではこの膨脹の差が禁止され、流管を軸方向に圧
縮（伸張）して流管における高い軸方向の応力と指示さ
れる流量の誤差を生ぜしめる軸方向の力が生ずる。
において、流管内の物質と流量計の外側の空気との間に
しばしば存在する温度差により流管がケースとは異なる
温度を有することになり得る。これにより流管とケース
との熱的膨張の大きさの差が生ずる。剛性の大きいケー
ス端部ではこの膨脹の差が禁止され、流管を軸方向に圧
縮（伸張）して流管における高い軸方向の応力と指示さ
れる流量の誤差を生ぜしめる軸方向の力が生ずる。
かくして流管とそのケースとの間の温度差のために流
管に軸方向の応力が生じて軸方向の圧縮力あるいは軸方
向の張力となる。この応力は流量計の精度に影響するこ
とのほかに、流管を形成する材料の降伏応力を超えるこ
とがある。軸方向の張力の応力は流管の端部をケースの
端部から切離したり流管事態の裂開させたりし得る。こ
の応力はまた流管の材料を永久的に変形させてそのキャ
リブレーション・ファクターを永久的に変化させて使用
できなくすることがある。例えばステンレス鋼の流管が
20インチ（50.8cm）の長さでケースより200゜F（100
℃）だけ温度が高ければ、流管はケースより0.036イン
チ（0.009cm）多く膨張しようとするであろう。ケース
およびケース端部の剛性が比較的大きければ、このよう
に膨張しようとすることにより流管に約50000ポンド／
平方インチ（3.44×108N/m2）の圧縮応力が生じ得るで
あろう。この応力は流管を降伏させたり変形させたりす
るのに十分な大きさである。流管がケースより温度が低
いときに、応力が圧縮応力でなく引張応力であることの
ほかは同様な状態が存在する。
管に軸方向の応力が生じて軸方向の圧縮力あるいは軸方
向の張力となる。この応力は流量計の精度に影響するこ
とのほかに、流管を形成する材料の降伏応力を超えるこ
とがある。軸方向の張力の応力は流管の端部をケースの
端部から切離したり流管事態の裂開させたりし得る。こ
の応力はまた流管の材料を永久的に変形させてそのキャ
リブレーション・ファクターを永久的に変化させて使用
できなくすることがある。例えばステンレス鋼の流管が
20インチ（50.8cm）の長さでケースより200゜F（100
℃）だけ温度が高ければ、流管はケースより0.036イン
チ（0.009cm）多く膨張しようとするであろう。ケース
およびケース端部の剛性が比較的大きければ、このよう
に膨張しようとすることにより流管に約50000ポンド／
平方インチ（3.44×108N/m2）の圧縮応力が生じ得るで
あろう。この応力は流管を降伏させたり変形させたりす
るのに十分な大きさである。流管がケースより温度が低
いときに、応力が圧縮応力でなく引張応力であることの
ほかは同様な状態が存在する。
熱により生じた応力を減少させるために従来２つの方
法が用いられている。これらのうち最も一般的なものは
（米国特許第5,476,013号）ケースが形成されている材
料より熱膨張率の小さい材料で流管を形成することであ
る。チタンは熱膨張率が小さく耐腐蝕性が良好であるの
で流管として典型的に用いられる。そのときチタンのほ
ぼ２倍の熱膨張率を有するステンレス鋼がケースとして
用いられる。ケースの温度はより温度の高い（この例
で）流管からの熱の流入とより温度の低い大気への熱の
損失とによって決定される。流管からケースへの伝導経
路を適当に設定することによって、流量計はケースの平
衡温度が流れる物質の温度と周囲の空気の温度との中間
になるように設定される。ケースの熱膨張率が流管の熱
膨張率の２倍であるので、これにより流体の温度によら
ない流管の軸方向の応力が生ずる。しかしながら流管と
ケースとの間に熱膨張率の差があるので流管の応力が周
囲の温度の関数であることになる。暑い日にはケースが
流管より多く膨張して流管の張力が生じ、寒い日にはケ
ースが流管より多く収縮して流管の圧縮力が生ずる。，
熱応力に関するこの状況は流体の温度に対する感度と周
囲の温度に対する感度とを入れ替えるにすぎない。
法が用いられている。これらのうち最も一般的なものは
（米国特許第5,476,013号）ケースが形成されている材
料より熱膨張率の小さい材料で流管を形成することであ
る。チタンは熱膨張率が小さく耐腐蝕性が良好であるの
で流管として典型的に用いられる。そのときチタンのほ
ぼ２倍の熱膨張率を有するステンレス鋼がケースとして
用いられる。ケースの温度はより温度の高い（この例
で）流管からの熱の流入とより温度の低い大気への熱の
損失とによって決定される。流管からケースへの伝導経
路を適当に設定することによって、流量計はケースの平
衡温度が流れる物質の温度と周囲の空気の温度との中間
になるように設定される。ケースの熱膨張率が流管の熱
膨張率の２倍であるので、これにより流体の温度によら
ない流管の軸方向の応力が生ずる。しかしながら流管と
ケースとの間に熱膨張率の差があるので流管の応力が周
囲の温度の関数であることになる。暑い日にはケースが
流管より多く膨張して流管の張力が生じ、寒い日にはケ
ースが流管より多く収縮して流管の圧縮力が生ずる。，
熱応力に関するこの状況は流体の温度に対する感度と周
囲の温度に対する感度とを入れ替えるにすぎない。
異なる材料でケースと流管とを形成することに関する
他の重要な問題は製造経費である。チタンは高価であ
り、加工しにくい。チタンは従来の工程ではステンレス
鋼に溶接されず、はんだ付けによるほかはなく、それも
困難である。
他の重要な問題は製造経費である。チタンは高価であ
り、加工しにくい。チタンは従来の工程ではステンレス
鋼に溶接されず、はんだ付けによるほかはなく、それも
困難である。
熱により生じた流管の応力を減少させる他の広く用い
られる手法、は流管に形状的な歪み除去部を設定するこ
とである。屈曲した流管の流量計はこのカテゴリーに入
る。これは流管がＵ形（米国特許第4,252,028号）、Ｖ
形、さらに直管（米国特許第4,891,991号）とは異なる
不規則な形状を有する他の流管を含む。直管型の流量計
では歪み除去部は従来ケース端部とケース端部の近くの
受けバーとの徒に配置されている。この位置で流管は力
学的に動作せず、かくして歪み除去部の性質は流管の振
動部分の運動に影響を与えない。用いられる歪み除去部
の種々な形態の中にＯリング、滑り接手（米国特許第4,
803,867号）、金属ベローズ（米国特許第5,663,509
号）、ダイアフラムとして作用する流管直径の縮小部が
ある。これらの歪み除去の方法は意図する作用を十分に
行うが、独自の問題を有している。
られる手法、は流管に形状的な歪み除去部を設定するこ
とである。屈曲した流管の流量計はこのカテゴリーに入
る。これは流管がＵ形（米国特許第4,252,028号）、Ｖ
形、さらに直管（米国特許第4,891,991号）とは異なる
不規則な形状を有する他の流管を含む。直管型の流量計
では歪み除去部は従来ケース端部とケース端部の近くの
受けバーとの徒に配置されている。この位置で流管は力
学的に動作せず、かくして歪み除去部の性質は流管の振
動部分の運動に影響を与えない。用いられる歪み除去部
の種々な形態の中にＯリング、滑り接手（米国特許第4,
803,867号）、金属ベローズ（米国特許第5,663,509
号）、ダイアフラムとして作用する流管直径の縮小部が
ある。これらの歪み除去の方法は意図する作用を十分に
行うが、独自の問題を有している。
ベローズおよび滑り接手の形態に関する主たる問題は
容易に清掃されないことである。清掃可能性は利用者が
直管型流量計を選択する際にあげるごく普通の理由の一
つであることからして、これは重要な問題である。直管
の端部近くの流管の直径の縮小部を用いる流量計は高い
圧力低下となる欠点を有することが多い。他の形状形態
もあるが、全て清掃可能性、圧力低下、あるいは排出性
の欠点を有している。
容易に清掃されないことである。清掃可能性は利用者が
直管型流量計を選択する際にあげるごく普通の理由の一
つであることからして、これは重要な問題である。直管
の端部近くの流管の直径の縮小部を用いる流量計は高い
圧力低下となる欠点を有することが多い。他の形状形態
もあるが、全て清掃可能性、圧力低下、あるいは排出性
の欠点を有している。
前述のことは流管とこれを取囲むケースとの間の熱的
応力の関係に関する問題を論じたものである。バランス
管が流管に取付けられている１本流管型の流量計におい
て、温度差と熱的応力に関する限り、バランス管と流管
との関係はケースと流管との関係と同じである。バラン
ス管は通常その端部で流管に堅固に取付けられる。かく
して流管とバランス管との間の膨張の問題は流管とケー
スとの間の前述した問題と同じである。厚く柔軟性のな
いケースを有する流量計に関して流管の膨張−収縮の問
題を最少にする種々の手法があるけれども、欠点のない
ものはないことがわかるであろう。特に温度勾配と変化
する周囲温度との問題は未解決のままである。
応力の関係に関する問題を論じたものである。バランス
管が流管に取付けられている１本流管型の流量計におい
て、温度差と熱的応力に関する限り、バランス管と流管
との関係はケースと流管との関係と同じである。バラン
ス管は通常その端部で流管に堅固に取付けられる。かく
して流管とバランス管との間の膨張の問題は流管とケー
スとの間の前述した問題と同じである。厚く柔軟性のな
いケースを有する流量計に関して流管の膨張−収縮の問
題を最少にする種々の手法があるけれども、欠点のない
ものはないことがわかるであろう。特に温度勾配と変化
する周囲温度との問題は未解決のままである。
解決手段
本発明は前述の問題を克服し、流管が力学的に動作す
る範囲で軸方向に柔軟性のあるような形状にした流量計
とすることによって技術的な進歩を与えるものである。
流管はその軸方向の柔軟性により流管にかかる軸方向の
応力が減少するようにして流量計のケースとバランス管
（設けられる場合）に対して軸方向に収縮および膨張可
能になる。これにより流管、流量計のケース、バランス
管が同じ材料で形成されるようになる。さらに流管の柔
軟性のある範囲を力学的な動作領域の位置にすることに
より、流量計は流れおよび密度の測定に関する精度を増
大させるように形成させられる。
る範囲で軸方向に柔軟性のあるような形状にした流量計
とすることによって技術的な進歩を与えるものである。
流管はその軸方向の柔軟性により流管にかかる軸方向の
応力が減少するようにして流量計のケースとバランス管
（設けられる場合）に対して軸方向に収縮および膨張可
能になる。これにより流管、流量計のケース、バランス
管が同じ材料で形成されるようになる。さらに流管の柔
軟性のある範囲を力学的な動作領域の位置にすることに
より、流量計は流れおよび密度の測定に関する精度を増
大させるように形成させられる。
本発明の流管は力学的な非動作領域よりも力学的な動
作領域における波形形状によって従来の流管よりも軸方
向の柔軟性を増大させる。波形形状は流管の軸方向にそ
の直径の周期的な増大および減小が生ずるという点にお
いて従来の鋼製暗渠にあるのと同様である。流管壁部の
軸方向の変形を、直線状壁部の流管に見られるような純
粋な引張りおよび圧縮から壁部の曲げと格段に減小した
引張りおよび圧縮とに変えることにより、波形形状は流
管の軸方向の柔軟性を増大させる。波形の流管の壁部の
曲げは軸対称であるので、流管は直線状のままで軸方向
に変形する。
作領域における波形形状によって従来の流管よりも軸方
向の柔軟性を増大させる。波形形状は流管の軸方向にそ
の直径の周期的な増大および減小が生ずるという点にお
いて従来の鋼製暗渠にあるのと同様である。流管壁部の
軸方向の変形を、直線状壁部の流管に見られるような純
粋な引張りおよび圧縮から壁部の曲げと格段に減小した
引張りおよび圧縮とに変えることにより、波形形状は流
管の軸方向の柔軟性を増大させる。波形の流管の壁部の
曲げは軸対称であるので、流管は直線状のままで軸方向
に変形する。
かくして波形の流管は、流管より低い温度の周囲の流
量計のケースおよび／またはバランスバーが流管を損傷
させるだけの応力を生ぜしめたり流れの感度を格段に変
化させたりせずに波形の流管を軸方向に圧縮し得るの
で、熱的応力の問題を解決する。同様に流管より温度の
高い周囲の流管のケースおよび／またはバランス管は波
形の流管を損傷ないし感度の変化を与えずに軸方向に引
張ることができる。
量計のケースおよび／またはバランスバーが流管を損傷
させるだけの応力を生ぜしめたり流れの感度を格段に変
化させたりせずに波形の流管を軸方向に圧縮し得るの
で、熱的応力の問題を解決する。同様に流管より温度の
高い周囲の流管のケースおよび／またはバランス管は波
形の流管を損傷ないし感度の変化を与えずに軸方向に引
張ることができる。
流管の力学的な動作領域における波形形状はさらに従
来の流管に対して物質の流れに対する感度が増大すると
いう利点を有する。波形の流管は小さい力で永久的に変
形せずに軸方向に圧縮されるとともに、小さい力で永久
的に変形せずに曲げられる。曲げに際して流管が柔らか
くなることは流量計の感度に対して３つの効果を有す
る。この効果のうち２つは相互に打ち消し合うものであ
るが、第３のものは流れの感度を増大させる。一様な波
形の流管は硬さを減小させるが、これは駆動振動数をよ
り低くする。振動数の減少は２つの効果を有する。第１
に与えられた物質の流量に対するコリオリ力を減小させ
る。コリオリ力は流管の角速度に比例する。流管の振動
数を減少させることにより角速度が減小し、かくしてコ
リオリ力が減小する。力の減小により（流れによって生
じた）流管の変形が減少することになる。流れによって
生ずる変形の流管の変形の減少により、振動数の減少で
また流管の速度が減小することになるということ以外
は、流管の２つのセンサーによって生ずる信号の時間遅
延が減少することなるであろう。流管の速度の減小によ
り与えられた流管の変形に対してより長い時間遅延とな
るであろう。流管の速度の減小（時間遅延の増大）とコ
リオリ力の減小（時間遅延の減少）とは相互に打ち消し
合って振動数にはよらないセンサー（流れの信号）の間
の時間遅延が生ずる。
来の流管に対して物質の流れに対する感度が増大すると
いう利点を有する。波形の流管は小さい力で永久的に変
形せずに軸方向に圧縮されるとともに、小さい力で永久
的に変形せずに曲げられる。曲げに際して流管が柔らか
くなることは流量計の感度に対して３つの効果を有す
る。この効果のうち２つは相互に打ち消し合うものであ
るが、第３のものは流れの感度を増大させる。一様な波
形の流管は硬さを減小させるが、これは駆動振動数をよ
り低くする。振動数の減少は２つの効果を有する。第１
に与えられた物質の流量に対するコリオリ力を減小させ
る。コリオリ力は流管の角速度に比例する。流管の振動
数を減少させることにより角速度が減小し、かくしてコ
リオリ力が減小する。力の減小により（流れによって生
じた）流管の変形が減少することになる。流れによって
生ずる変形の流管の変形の減少により、振動数の減少で
また流管の速度が減小することになるということ以外
は、流管の２つのセンサーによって生ずる信号の時間遅
延が減少することなるであろう。流管の速度の減小によ
り与えられた流管の変形に対してより長い時間遅延とな
るであろう。流管の速度の減小（時間遅延の増大）とコ
リオリ力の減小（時間遅延の減少）とは相互に打ち消し
合って振動数にはよらないセンサー（流れの信号）の間
の時間遅延が生ずる。
流量計の感度に対する波形形状の第３の効果は曲げ易
さが増大することにより生じたコリオリ力に対する応答
が大きくなることである。正味の効果は波形流管の流量
計の物質の流れに対する感度が従来の流管を有する流量
計の感度よりずっと高い。減小した駆動振動数の効果は
減小した流管の速度の効果によって打ち消される。しか
しながらコリオリ力に対する増大した応答性により流量
計の感度の正味の増大となる。
さが増大することにより生じたコリオリ力に対する応答
が大きくなることである。正味の効果は波形流管の流量
計の物質の流れに対する感度が従来の流管を有する流量
計の感度よりずっと高い。減小した駆動振動数の効果は
減小した流管の速度の効果によって打ち消される。しか
しながらコリオリ力に対する増大した応答性により流量
計の感度の正味の増大となる。
流管に沿っての波形形状の配置は一様である必要はな
く、実際に波形形状の一様でない配置にはいくつかの利
点がある。物質の流れがない場合の駆動振動で生ずる流
管の変形した形状は駆動モードの形状として知られ、流
管の曲率の向きが変化する反曲点として知られる２つの
点を有している。これらの反曲点の近くの短い領域では
曲率がなく、したがって曲げモーメントは存在し得な
い。（正常には直線状の流管に曲げモーメントがかかる
と常に屈曲した流管になる。）駆動モードの反曲点では
曲げモーメントがないので、ここには波形形状が配置さ
れ、その曲げの際の柔軟性で駆動モードの形状や流管の
駆動振動数にほとんど作用が加わらない。しかしながら
コリオリの屈撓形状では流管のこれらの同じ位置（駆動
モード反曲点）は大きな曲率、曲げモーメントとなる。
それゆえこれらの位置（駆動モード反曲点）における波
形形状は生じたコリオリ力に対して硬さを大きく減少さ
せることになる。物質が流れる際に流管は駆動モード形
状で周期的に屈撓し、同時に（90゜位相がずれて）コリ
オリ力により捩れる。かくして駆動モードでの反曲点に
おいて選択的に波形形状を配置すると高い振動数、大き
いコリオリ力、また同時にコリオリ力に対する高い感度
を有する流量計となる。
く、実際に波形形状の一様でない配置にはいくつかの利
点がある。物質の流れがない場合の駆動振動で生ずる流
管の変形した形状は駆動モードの形状として知られ、流
管の曲率の向きが変化する反曲点として知られる２つの
点を有している。これらの反曲点の近くの短い領域では
曲率がなく、したがって曲げモーメントは存在し得な
い。（正常には直線状の流管に曲げモーメントがかかる
と常に屈曲した流管になる。）駆動モードの反曲点では
曲げモーメントがないので、ここには波形形状が配置さ
れ、その曲げの際の柔軟性で駆動モードの形状や流管の
駆動振動数にほとんど作用が加わらない。しかしながら
コリオリの屈撓形状では流管のこれらの同じ位置（駆動
モード反曲点）は大きな曲率、曲げモーメントとなる。
それゆえこれらの位置（駆動モード反曲点）における波
形形状は生じたコリオリ力に対して硬さを大きく減少さ
せることになる。物質が流れる際に流管は駆動モード形
状で周期的に屈撓し、同時に（90゜位相がずれて）コリ
オリ力により捩れる。かくして駆動モードでの反曲点に
おいて選択的に波形形状を配置すると高い振動数、大き
いコリオリ力、また同時にコリオリ力に対する高い感度
を有する流量計となる。
振動モードでの流管の硬さあるいは振動数にほとんど
作用を与えないように流管の振動モードの反曲点に、あ
るいは流管の硬さと振動数に大きく作用するように流管
の大きく屈曲した点に波形形状を配置することが駆動モ
ードのほかに振動モードを調整するために用いられる。
例えば駆動モードの数倍の振動数のより高次の振動モー
ドが生ずることがある。これは駆動振動数での流管の捩
れの測定から生ずる流れの信号との干渉を生ぜしめ得
る。この干渉は、一方のモードの形状の大きい屈曲部
と、他方のモードの形状の小さい屈曲部あるいは反曲点
を有する流管の領域における波形形状を用いることによ
り流管の振動数の１つをシフトさせることによって避け
られる。
作用を与えないように流管の振動モードの反曲点に、あ
るいは流管の硬さと振動数に大きく作用するように流管
の大きく屈曲した点に波形形状を配置することが駆動モ
ードのほかに振動モードを調整するために用いられる。
例えば駆動モードの数倍の振動数のより高次の振動モー
ドが生ずることがある。これは駆動振動数での流管の捩
れの測定から生ずる流れの信号との干渉を生ぜしめ得
る。この干渉は、一方のモードの形状の大きい屈曲部
と、他方のモードの形状の小さい屈曲部あるいは反曲点
を有する流管の領域における波形形状を用いることによ
り流管の振動数の１つをシフトさせることによって避け
られる。
波形の流管の他の利点は、波形形状を用いると物質の
密度がより正確に測定されるようになることである。コ
リオリ流量計は駆動モードにおける流管の自然振動数か
ら密度を測定する。流管は既知の密度の異なる２種類の
（通常は空気および水）を内含する流管の自然振動数を
記録することによって密度に関する較正がなされる。そ
れから他の物質の密度が自然振動数からの内挿（あるい
は外挿）により決定される。空気と水との間での流管の
大きい位相シフトで小さい位相シフトより高い密度分解
能が得られる。波形の流管は含まれる波形形状の量が増
大することによって空気と水との間の振動数がより高く
なり、かくして直線状壁部の流管より密度の精度が高く
なる。
密度がより正確に測定されるようになることである。コ
リオリ流量計は駆動モードにおける流管の自然振動数か
ら密度を測定する。流管は既知の密度の異なる２種類の
（通常は空気および水）を内含する流管の自然振動数を
記録することによって密度に関する較正がなされる。そ
れから他の物質の密度が自然振動数からの内挿（あるい
は外挿）により決定される。空気と水との間での流管の
大きい位相シフトで小さい位相シフトより高い密度分解
能が得られる。波形の流管は含まれる波形形状の量が増
大することによって空気と水との間の振動数がより高く
なり、かくして直線状壁部の流管より密度の精度が高く
なる。
流管の力学的動作領域に波形形状を配置することの他
の利点は、そのようにすることによって流量計の長さを
増大させずに多数の波形形状を配置する余裕ができるこ
とである。各々の波形形状はより低い軸方向の柔軟性に
適合する必要があるので、多数の波形形状は各々の波形
形状をより小さくすることができる。例えば流管が温度
差によってある量だけ膨張／収縮しようとする場合、あ
るいはこの熱的膨張／収縮による流管の軸方向応力を除
去するために波形形状を用いるのが望ましい場合、各々
の波形形状が適合すべき膨張／収縮の量は膨張／収縮に
適合するように用いられる波形形状の数であることがわ
かる。これら多数の小さい波形形状はより大きい波形形
状より小さい大径と小径との差によって特徴づけられ
る。このより小さい差は少ない数の大きい波形形状を有
する流管よりも清掃性がよくなり、圧力低下が少なくな
る。
の利点は、そのようにすることによって流量計の長さを
増大させずに多数の波形形状を配置する余裕ができるこ
とである。各々の波形形状はより低い軸方向の柔軟性に
適合する必要があるので、多数の波形形状は各々の波形
形状をより小さくすることができる。例えば流管が温度
差によってある量だけ膨張／収縮しようとする場合、あ
るいはこの熱的膨張／収縮による流管の軸方向応力を除
去するために波形形状を用いるのが望ましい場合、各々
の波形形状が適合すべき膨張／収縮の量は膨張／収縮に
適合するように用いられる波形形状の数であることがわ
かる。これら多数の小さい波形形状はより大きい波形形
状より小さい大径と小径との差によって特徴づけられ
る。このより小さい差は少ない数の大きい波形形状を有
する流管よりも清掃性がよくなり、圧力低下が少なくな
る。
図面の簡単な説明
本発明のこれらの、また他の利点および目的は図面を
参照して以下の詳細な説明からよりよく理解されよう。
参照して以下の詳細な説明からよりよく理解されよう。
図１は波形形状を有する直管型コリオリ流量計を示す
図である。
図である。
図２は波形の流管を有する２本直管型コリオリ流量計
を示す図である。
を示す図である。
図３および図４は流管の一部だけに波形形状を有する
１対の実質的にＵ形の波形流管を有するコリオリ流量計
を示す図である。
１対の実質的にＵ形の波形流管を有するコリオリ流量計
を示す図である。
図５は波形の外部と波形でなく滑らかな内部を有する
コリオリ流管を示す図である。
コリオリ流管を示す図である。
図６および図７は図１の直線状コリオリ流管がとるい
くつかの振動モードのモード形状を示す図である。
くつかの振動モードのモード形状を示す図である。
詳細な説明
図１は円筒形のバランスバー104と、バランスバー104
と流管110との両方を取り囲むケース103とによって取り
囲まれる波形流管110を有する流量計100を示している。
流管110の端部はケース端部108を通り抜けてフランジ10
9に取り付けられており、フランジ109は配管系（図示せ
ず）に取り付けられよう。流管は入口114および出口116
を有する。入口114はスタブ111により流管110の端部112
に連結されており、出口116はスタブ111により流管110
の端部117に連結されている。端部112はケース端部108
とバランスバー104の端部113との両方に固着されてい
る。端部117は右側のケース端部108と円筒形バランスバ
ー104の右側端部113との両方に連結されている。
と流管110との両方を取り囲むケース103とによって取り
囲まれる波形流管110を有する流量計100を示している。
流管110の端部はケース端部108を通り抜けてフランジ10
9に取り付けられており、フランジ109は配管系（図示せ
ず）に取り付けられよう。流管は入口114および出口116
を有する。入口114はスタブ111により流管110の端部112
に連結されており、出口116はスタブ111により流管110
の端部117に連結されている。端部112はケース端部108
とバランスバー104の端部113との両方に固着されてい
る。端部117は右側のケース端部108と円筒形バランスバ
ー104の右側端部113との両方に連結されている。
センサーS1,S2および駆動部Ｄと組合せたマグネット
Ｍが流管110に取り付けられている。センサー素子S1,S2
および駆動部Ｄは、結線125を介して駆動部Ｄに駆動信
号を供給するとともに結線124および126を介して流管11
0のコリオリ振動を示すセンサーの信号を受けるのに必
要となる周知の回路を含む流量計電子回路102に、それ
ぞれ導線124、125および126によって接続されている。
流量計電子回路102はセンサーの信号を受け、周知のよ
うにして流管110を通る物質の流れに関する情報を引き
出す。この情報は物質の密度、体積流量、質量流量を含
み、結線123に供給される。
Ｍが流管110に取り付けられている。センサー素子S1,S2
および駆動部Ｄは、結線125を介して駆動部Ｄに駆動信
号を供給するとともに結線124および126を介して流管11
0のコリオリ振動を示すセンサーの信号を受けるのに必
要となる周知の回路を含む流量計電子回路102に、それ
ぞれ導線124、125および126によって接続されている。
流量計電子回路102はセンサーの信号を受け、周知のよ
うにして流管110を通る物質の流れに関する情報を引き
出す。この情報は物質の密度、体積流量、質量流量を含
み、結線123に供給される。
流量計100の動作時に、流管110、これを取り囲む円筒
形のバランスバー104、これを取り囲む円筒形ケース103
の間に温度差が生じ得る。流管110はバランスバー104お
よび／またはケース103がこれらの温度変化により膨張
／収縮しようとする量に対して膨張／収縮しようとする
ので、これらの温度差は流管110に軸方向の応力を生じ
得る。バランスバー104の厚い端部113とケース103の厚
い端部とにより流管110がバランスバー104およびケース
103に対して軸方向に膨張／収縮することができなくな
る。例えばバランスバー104の厚い端部113は流管110が
バランスバー104と異なる軸方向の長さとなることを防
止する。ケース端部108と流管110の長さとの関係ににつ
いても同様のことが言える。流管がバランスバー104お
よび／またはケース端部108とは異なる軸方向の量だけ
膨張／収縮しようとすれば常に流管110に軸方向の応力
が生ずる。この応力は流管110がバランスバー104の端部
113およびケース103の端部108と同じ長さのままである
ことができるように軸方向に屈撓する波形形状106によ
ってこの応力が格段に減少する。この波形形状により流
管110がバランスバー104およびケース103と一致して膨
張／収縮して流管110にかかる軸方向応力を大幅に削減
できるようになる。
形のバランスバー104、これを取り囲む円筒形ケース103
の間に温度差が生じ得る。流管110はバランスバー104お
よび／またはケース103がこれらの温度変化により膨張
／収縮しようとする量に対して膨張／収縮しようとする
ので、これらの温度差は流管110に軸方向の応力を生じ
得る。バランスバー104の厚い端部113とケース103の厚
い端部とにより流管110がバランスバー104およびケース
103に対して軸方向に膨張／収縮することができなくな
る。例えばバランスバー104の厚い端部113は流管110が
バランスバー104と異なる軸方向の長さとなることを防
止する。ケース端部108と流管110の長さとの関係ににつ
いても同様のことが言える。流管がバランスバー104お
よび／またはケース端部108とは異なる軸方向の量だけ
膨張／収縮しようとすれば常に流管110に軸方向の応力
が生ずる。この応力は流管110がバランスバー104の端部
113およびケース103の端部108と同じ長さのままである
ことができるように軸方向に屈撓する波形形状106によ
ってこの応力が格段に減少する。この波形形状により流
管110がバランスバー104およびケース103と一致して膨
張／収縮して流管110にかかる軸方向応力を大幅に削減
できるようになる。
図２の説明
図２はケース103内に収容された１対の直線状の波形
流管203および204を有する流量計200を示す図である。
２本の流管203および204は頂点206で合わさって入口112
をなしている。２本の流管は頂点207で合わさって出口2
07をなしている。入口112および出口117の末端はフラン
ジ109になっている。入口部112は左側ケース端部108に
連結され、出口部117は右側ケース端部108に取り付けら
れている。左側の入口114から入った物質は右側に流
れ、頂点206のところに来て分岐し、流管203および204
を通って流れる。流管203および204から出た物質は頂点
207で合わさり流管部分117を通って出口116およびフラ
ンジ109に流れる。図１および図２の流管スタブ111はケ
ース端部108をフランジ109に連結する。流管200はまた
センサーS1およびS2と駆動部Ｄとともにそれらと協働す
るマグネットＭを含む。センサーおよび駆動部を図１の
流量計電子回路102に対応する流量計電子回路に連結す
る導線は図面の複雑さを少なくするために示されていな
い。流管203および204の力学的な動作部分は受けバー22
1と222との間の部分である。流管の静的部分は受けバー
221の左側と受けバー222の右側になる。
流管203および204を有する流量計200を示す図である。
２本の流管203および204は頂点206で合わさって入口112
をなしている。２本の流管は頂点207で合わさって出口2
07をなしている。入口112および出口117の末端はフラン
ジ109になっている。入口部112は左側ケース端部108に
連結され、出口部117は右側ケース端部108に取り付けら
れている。左側の入口114から入った物質は右側に流
れ、頂点206のところに来て分岐し、流管203および204
を通って流れる。流管203および204から出た物質は頂点
207で合わさり流管部分117を通って出口116およびフラ
ンジ109に流れる。図１および図２の流管スタブ111はケ
ース端部108をフランジ109に連結する。流管200はまた
センサーS1およびS2と駆動部Ｄとともにそれらと協働す
るマグネットＭを含む。センサーおよび駆動部を図１の
流量計電子回路102に対応する流量計電子回路に連結す
る導線は図面の複雑さを少なくするために示されていな
い。流管203および204の力学的な動作部分は受けバー22
1と222との間の部分である。流管の静的部分は受けバー
221の左側と受けバー222の右側になる。
図３及び図４の説明
図３および図４は１対の実質的にＵ形の流管309およ
び309Aを有するコリオリ流量計を示している。図３に関
して、流管309は上側部材310と１対の側方脚部307およ
び308とを有している。上側部材は左側の波形の部分303
と右側の波形部分304とを含む。左側の脚部は下側の直
線部分312と、直線部分312の下側端部に連結された受け
バー302と、受けバー302の下側部分をマニホルド311の
上面に相互に連結する直線状部分305とを有している。
右側の脚部は直線状部分313、受けバー302、右側の受け
バー302の下面をマニホルド311の上面に相互に連結する
直線状部分306を含む、左側の脚部に対応する部分を含
む。図３および図４に示されるように、センサーS1およ
びS2は駆動部Ｄとともに流管309および309Aに連結され
ている。流管のスタブ111はマニホルド311の端部をフラ
ンジ109に連結するが、このフランジ109により流量計30
0が配管系（図示せず）に連結される。
び309Aを有するコリオリ流量計を示している。図３に関
して、流管309は上側部材310と１対の側方脚部307およ
び308とを有している。上側部材は左側の波形の部分303
と右側の波形部分304とを含む。左側の脚部は下側の直
線部分312と、直線部分312の下側端部に連結された受け
バー302と、受けバー302の下側部分をマニホルド311の
上面に相互に連結する直線状部分305とを有している。
右側の脚部は直線状部分313、受けバー302、右側の受け
バー302の下面をマニホルド311の上面に相互に連結する
直線状部分306を含む、左側の脚部に対応する部分を含
む。図３および図４に示されるように、センサーS1およ
びS2は駆動部Ｄとともに流管309および309Aに連結され
ている。流管のスタブ111はマニホルド311の端部をフラ
ンジ109に連結するが、このフランジ109により流量計30
0が配管系（図示せず）に連結される。
図４において、後側の流管309Aはその各部分が添字Ａ
を有するほかは図３の流管309について前述したのと対
応する部分を有している。
を有するほかは図３の流管309について前述したのと対
応する部分を有している。
図３および図４において、波形の部分303、303A、304
および304Aは、流管が駆動部Ｄによって振動する際に上
側の部材309、309Aを物質の流れが一致することから生
ずるコリオリ力に対する感度がより高く、より柔軟性が
あるものにするように上側の部材の可撓性を増大させ
る。
および304Aは、流管が駆動部Ｄによって振動する際に上
側の部材309、309Aを物質の流れが一致することから生
ずるコリオリ力に対する感度がより高く、より柔軟性が
あるものにするように上側の部材の可撓性を増大させ
る。
受けバー302の上側の流管部分は流管の動的部分から
なる。流管の部分305、306、305Aおよび306Aは流管の静
的部分からなる。作動時に従来よく知られているよう
に、駆動部Ｄが流管310および310Aを回動点としての受
けバー302を中心として相互に位相をずらして振動させ
る。図３のマニホルド311は図４では簡略化のため省略
されている。しかしながら作動時に物質が左側のフラン
ジ109および流量計の流管スタブ111を介して流量計300
に入り、マニホルド311内に進み、マニホルド311は受け
入れた物質の流れを分割し流管309および309Aを通って
並行して流れるようにする。物質の流れは流管を出て再
びマニホルド311に入り、ここで合流し右側の流管スタ
ブ111および右側のフランジ部分109を通って外方に進
む。
なる。流管の部分305、306、305Aおよび306Aは流管の静
的部分からなる。作動時に従来よく知られているよう
に、駆動部Ｄが流管310および310Aを回動点としての受
けバー302を中心として相互に位相をずらして振動させ
る。図３のマニホルド311は図４では簡略化のため省略
されている。しかしながら作動時に物質が左側のフラン
ジ109および流量計の流管スタブ111を介して流量計300
に入り、マニホルド311内に進み、マニホルド311は受け
入れた物質の流れを分割し流管309および309Aを通って
並行して流れるようにする。物質の流れは流管を出て再
びマニホルド311に入り、ここで合流し右側の流管スタ
ブ111および右側のフランジ部分109を通って外方に進
む。
波形形状303、304、303Aおよび304Aはコリオリ振動を
検出するための流管の上側部材309、309Aの柔軟性を増
大させる。波形形状は駆動振動モードで曲げ応力が小さ
い箇所の位置にあり、それゆえ波形形状はわずかな質量
増大により駆動振動数に対しわずかに低下させる以外の
効果をほとんど与えない。しかしながら以下に詳細に説
明するように、波形形状303および304はコリオリ力に関
して流管の捩れの場合に応力が大きくなる箇所を含む。
波形形状303および304は流管309および309A上で、生じ
たコリオリ力に応じて流管の屈撓能力を増大させるよう
な位置にある。増大したコリオリ感度によりセンサーS1
およびS2から大きさが増大した信号が生ずる。これによ
り（図１の）対応する流量計電子回路102が精度の高く
なった物質の流れの情報を生ぜしめることが可能にな
る。
検出するための流管の上側部材309、309Aの柔軟性を増
大させる。波形形状は駆動振動モードで曲げ応力が小さ
い箇所の位置にあり、それゆえ波形形状はわずかな質量
増大により駆動振動数に対しわずかに低下させる以外の
効果をほとんど与えない。しかしながら以下に詳細に説
明するように、波形形状303および304はコリオリ力に関
して流管の捩れの場合に応力が大きくなる箇所を含む。
波形形状303および304は流管309および309A上で、生じ
たコリオリ力に応じて流管の屈撓能力を増大させるよう
な位置にある。増大したコリオリ感度によりセンサーS1
およびS2から大きさが増大した信号が生ずる。これによ
り（図１の）対応する流量計電子回路102が精度の高く
なった物質の流れの情報を生ぜしめることが可能にな
る。
図５の説明
図５は外側の波形形状502と滑らかな内側の流路504と
を有するコリオリ流管を示している。流路504の壁部の
外側と流管の内側壁部508との中間における流管501の内
側の空間は低い弾性係数を有する物質で満たされている
ので、流路504は滑らかである。弾性係数の低い材料
（ゴム等）では波形形状が軸方向にほとんど拘束されず
に膨張あるいは収縮できるようになる。この材料は流管
501の内側部分503を満たし、波形領域の内側のアンジュ
レーションを含む。この材料はまた流路504の外面と外
側壁部508の内面との間の空間を満たしている。
を有するコリオリ流管を示している。流路504の壁部の
外側と流管の内側壁部508との中間における流管501の内
側の空間は低い弾性係数を有する物質で満たされている
ので、流路504は滑らかである。弾性係数の低い材料
（ゴム等）では波形形状が軸方向にほとんど拘束されず
に膨張あるいは収縮できるようになる。この材料は流管
501の内側部分503を満たし、波形領域の内側のアンジュ
レーションを含む。この材料はまた流路504の外面と外
側壁部508の内面との間の空間を満たしている。
図５の実施例は流管の内側部分が定期的に清掃されな
ければならない場合に用いるのに清掃を容易にするよう
に滑らかにした流路504を与える。これはは流量計が種
々の材料の流れの測定に用いられる食品処理工業におい
て重要である。このような用途においては、ある物質の
処理の終期で他の物質の処理より前に流量計が清掃され
ることが重要である。図５の実施例は、流管501の内側
領域503および507における柔軟性のある物質によって囲
まれた滑らかな流路504を含む波形形状の流管501を形成
することによって、この目的を達成している。図５の実
施例は滑らかな内側の流路504を与えるとともに流管501
が図１の流管110と同じ程度に可撓性があるように波形
形状502の利点を保持している。流管501は広い範囲の熱
的動作状態にある際に一定した軸方向の全長を維持する
ように軸方向に柔軟性がある。
ければならない場合に用いるのに清掃を容易にするよう
に滑らかにした流路504を与える。これはは流量計が種
々の材料の流れの測定に用いられる食品処理工業におい
て重要である。このような用途においては、ある物質の
処理の終期で他の物質の処理より前に流量計が清掃され
ることが重要である。図５の実施例は、流管501の内側
領域503および507における柔軟性のある物質によって囲
まれた滑らかな流路504を含む波形形状の流管501を形成
することによって、この目的を達成している。図５の実
施例は滑らかな内側の流路504を与えるとともに流管501
が図１の流管110と同じ程度に可撓性があるように波形
形状502の利点を保持している。流管501は広い範囲の熱
的動作状態にある際に一定した軸方向の全長を維持する
ように軸方向に柔軟性がある。
図６および図７の説明
図６は図１の110のような直線状流管の最初の３つの
振動モードを示している。第１の駆動モードは要素601
として示されている。要素602はコリオリ屈撓モードと
形状が非常によく似た第２の振動モードを表している。
要素603は第３の振動モードを表している。要素601に関
して、流管110は流管部分604および605において波形形
状620および621を有している。流管部分608は、図６に
は示されていないが図１に示されている対応する電子回
路部分102からの駆動信号を受ける駆動部（図６には示
されていない）に連結されている。これらの駆動信号は
要素601によって示される第１の屈曲ないし駆動のモー
ドで流管を振動させる。このモードで流管110は最大の
屈曲点608と反曲点604および605とを有している。これ
らの反曲点は流管の曲率が符号を変える箇所である。そ
れらは実質的に直線状であり、＋の符号で表される反曲
点の中心の各々の側で小さい距離にわたって曲げモーメ
ントがない。最大の屈曲点608は点線631と流管110との
交点の近傍である。流管110の右側も点線632と流管110
との交点の近傍にある反曲点605を有している。流管110
は反曲点を表す＋の符号の各々の側で小さい距離だけ実
質的に直線状である。反曲点605と604との近傍で流管11
0は比較的曲げモーメントを受けないので、反曲点604お
よび605の近傍の波形形状620、621は駆動振動数にほと
んど影響を与えない。
振動モードを示している。第１の駆動モードは要素601
として示されている。要素602はコリオリ屈撓モードと
形状が非常によく似た第２の振動モードを表している。
要素603は第３の振動モードを表している。要素601に関
して、流管110は流管部分604および605において波形形
状620および621を有している。流管部分608は、図６に
は示されていないが図１に示されている対応する電子回
路部分102からの駆動信号を受ける駆動部（図６には示
されていない）に連結されている。これらの駆動信号は
要素601によって示される第１の屈曲ないし駆動のモー
ドで流管を振動させる。このモードで流管110は最大の
屈曲点608と反曲点604および605とを有している。これ
らの反曲点は流管の曲率が符号を変える箇所である。そ
れらは実質的に直線状であり、＋の符号で表される反曲
点の中心の各々の側で小さい距離にわたって曲げモーメ
ントがない。最大の屈曲点608は点線631と流管110との
交点の近傍である。流管110の右側も点線632と流管110
との交点の近傍にある反曲点605を有している。流管110
は反曲点を表す＋の符号の各々の側で小さい距離だけ実
質的に直線状である。反曲点605と604との近傍で流管11
0は比較的曲げモーメントを受けないので、反曲点604お
よび605の近傍の波形形状620、621は駆動振動数にほと
んど影響を与えない。
要素602は流管110を通る物質の流れと駆動部Ｄとによ
って与えられる駆動モードの振動が一致することから生
ずる流管のコリオリ屈撓モードの形状を示している。コ
リオリ屈撓は駆動モードの振動より振幅がずっと小さい
ので、要素602によって示されるコリオリ屈撓モードの
形状は要素601に比較して格段に誇張されたものであ
る。コリオリ屈撓モードの形状602に関して、部分606は
屈曲しており、部分609は直線状で曲げモーメントがな
く、部分611は屈曲している。屈曲した部分606および61
1は最大の曲げモーメントを受け、それゆえ波形形状620
および621を設けると流管110を柔軟にして曲げの柔軟性
を増すことになる。これは生じたコリオリ力に対する流
管110の屈撓感度を高くする。これはまたセンサーS1お
よびS2（図１）から流量計電子回路102への信号を増大
させてより高い精度の物質の流れの情報を生ぜしめられ
るようにする。
って与えられる駆動モードの振動が一致することから生
ずる流管のコリオリ屈撓モードの形状を示している。コ
リオリ屈撓は駆動モードの振動より振幅がずっと小さい
ので、要素602によって示されるコリオリ屈撓モードの
形状は要素601に比較して格段に誇張されたものであ
る。コリオリ屈撓モードの形状602に関して、部分606は
屈曲しており、部分609は直線状で曲げモーメントがな
く、部分611は屈曲している。屈曲した部分606および61
1は最大の曲げモーメントを受け、それゆえ波形形状620
および621を設けると流管110を柔軟にして曲げの柔軟性
を増すことになる。これは生じたコリオリ力に対する流
管110の屈撓感度を高くする。これはまたセンサーS1お
よびS2（図１）から流量計電子回路102への信号を増大
させてより高い精度の物質の流れの情報を生ぜしめられ
るようにする。
前述した例では点線632および633に交差する流管の位
置の近傍における波形形状の配置について説明されてい
る。図６において、波形形状620、621が流管の直線状部
分604、605にあるので、要素601の駆動振動数は影響を
受けない。この配置は、波形形状620、621がコリオリ応
答のピークの屈曲部分606および611にあるので、要素60
2の最大のコリオリ感度を与える。
置の近傍における波形形状の配置について説明されてい
る。図６において、波形形状620、621が流管の直線状部
分604、605にあるので、要素601の駆動振動数は影響を
受けない。この配置は、波形形状620、621がコリオリ応
答のピークの屈曲部分606および611にあるので、要素60
2の最大のコリオリ感度を与える。
図６の要素603は流管110の第３の振動モードの屈撓形
状を示している。要素603において、波形形状620、621
は流管の応答の直線状部分607、612にあるので、波形形
状の位置は第３の振動モードにほとんど作用を与えな
い。
状を示している。要素603において、波形形状620、621
は流管の応答の直線状部分607、612にあるので、波形形
状の位置は第３の振動モードにほとんど作用を与えな
い。
コリオリ流量計の使用の際に、より高い振動数の振動
モードが流量計を取り囲む周囲振動の振動数、またはそ
れに近い振動数となることが時々生ずる。この周囲振動
はポンプや工場の機械から生じ得るものであり、電源の
周波数60ヘルツ（ヨーロッパでは50ヘルツ）の数倍にな
ることが多くある。この自然振動数と周囲振動数との一
致は望ましくなく、コリオリ流量計の流管に不必要な振
動を生起させることがある。これは流量計によって生ず
る流れの情報の精度に逆効果を与える。コリオリ流量計
をこの望ましくない振動から分離するために従来の装置
はショックアブソーバ等のような特殊な装置を用いてい
た。
モードが流量計を取り囲む周囲振動の振動数、またはそ
れに近い振動数となることが時々生ずる。この周囲振動
はポンプや工場の機械から生じ得るものであり、電源の
周波数60ヘルツ（ヨーロッパでは50ヘルツ）の数倍にな
ることが多くある。この自然振動数と周囲振動数との一
致は望ましくなく、コリオリ流量計の流管に不必要な振
動を生起させることがある。これは流量計によって生ず
る流れの情報の精度に逆効果を与える。コリオリ流量計
をこの望ましくない振動から分離するために従来の装置
はショックアブソーバ等のような特殊な装置を用いてい
た。
本発明は高次のモードが周囲振動の振動数に一致しな
いように流管の振動の振動数を調整するために流管に選
択的に配置された波形形状を用いられるようにする。こ
れは図７に示されており、ここで波形形状720および721
は要素703によって示される流管110の第３の振動モード
の振動数を変化させるように配置されている。
いように流管の振動の振動数を調整するために流管に選
択的に配置された波形形状を用いられるようにする。こ
れは図７に示されており、ここで波形形状720および721
は要素703によって示される流管110の第３の振動モード
の振動数を変化させるように配置されている。
要素703で示される流管110の応答は共通の周囲周波数
（300ヘルツ）と同じ振動数であって、周囲ノイズが第
３の振動モード703に不必要な振動を与えるのを最少に
するように流管の振動数をシフトさせるのが望ましいも
のとする。この場合波形形状720、721は線732および733
と流管110との交点を含む位置にある。ここで波形形状7
20、721は流管の屈曲した部分の近傍にあるので701の駆
動振動数はある程度低下する。要素702に関して、706お
よび711における波形形状はそれらが反曲点において生
ずるのでコリオリ感度にほとんど影響を与えない。要素
703に関して、波形形状720、721はピーク707および712
の位置にある。これはこの振動モードにおける流管を柔
軟にし、そのモードの自然振動数（280ヘルツ）を、図
６の点線634および635に対応する流管の位置に比較して
周囲ノイズ（300ヘルツ）に対応する振動数からよりよ
く分離するように、低下させる。
（300ヘルツ）と同じ振動数であって、周囲ノイズが第
３の振動モード703に不必要な振動を与えるのを最少に
するように流管の振動数をシフトさせるのが望ましいも
のとする。この場合波形形状720、721は線732および733
と流管110との交点を含む位置にある。ここで波形形状7
20、721は流管の屈曲した部分の近傍にあるので701の駆
動振動数はある程度低下する。要素702に関して、706お
よび711における波形形状はそれらが反曲点において生
ずるのでコリオリ感度にほとんど影響を与えない。要素
703に関して、波形形状720、721はピーク707および712
の位置にある。これはこの振動モードにおける流管を柔
軟にし、そのモードの自然振動数（280ヘルツ）を、図
６の点線634および635に対応する流管の位置に比較して
周囲ノイズ（300ヘルツ）に対応する振動数からよりよ
く分離するように、低下させる。
本発明は好ましい実施例の説明に限定されず、発明の
思想の範囲内での他の変形変更をも含むことが理解され
よう。
思想の範囲内での他の変形変更をも含むことが理解され
よう。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭63−30721（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−99723（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−35872（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−194201（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01F 1/84
Claims (22)
- 【請求項１】流管手段と、該流管手段（110）を振動さ
せるための駆動手段（Ｄ）と、振動する上記流管手段を
通る物質の流れから生ずる上記流管手段のコリオリ屈撓
を検出するように上記流管手段に連結され上記物質の流
れに関する出力情報を生ぜしめるようにコリオリ流管の
屈撓に応答するセンサー手段（S1、S2）とを有するコリ
オリ流量計において、上記流管手段が静的部分と、上記
駆動手段によって振動せしめられる動的部分とを有し、
さらに 上記流管手段の動的部分が振動する際に上記静的部分を
実質的に動かないように保持するための上記流管手段の
静的部分に取り付けられた装着手段（113）と、 上記流管手段の少なくとも１つの振動モードの振動特性
を変えるための、上記流管手段の上記動的部分における
波形形状（620、621）と、 を含み 上記流管に対する上記波形形状（620、621;720、720）
の配置は、上記振動特性が変化させられる振動モード
（602;703）では上記流管が実質的な曲げモーメントを
受ける位置にあると同時に、上記振動特性が変化させら
れない振動モード（601、603;702）では上記流管が小さ
な曲げモーメントを受ける位置において１つまたは２つ
以上の流管部分に設けてなること、 を特徴とするコリオリ流量計。 - 【請求項２】上記流管手段が１本の流管（110）からな
ることを特徴とする請求の範囲１に記載のコリオリ流量
計。 - 【請求項３】上記流管手段が２本以上の流管（203、20
4）からなることを特徴とする請求の範囲１に記載のコ
リオリ流量計。 - 【請求項４】上記流管が実質的に直線状であることを特
徴とする請求の範囲１に記載のコリオリ流量計。 - 【請求項５】上記流管手段（110）が不規則な形状であ
り、動的部分において少なくとも１つの屈曲した部分を
有することを特徴とする請求の範囲１に記載のコリオリ
流量計。 - 【請求項６】上記流管手段（309）が実質的にＵ形であ
ることを特徴とする請求の範囲１に記載のコリオリ流量
計。 - 【請求項７】上記流管手段（110）が実質的に動的部分
の長さにわたって波形形状を有することを特徴とする請
求の範囲１に記載のコリオリ流量計。 - 【請求項８】上記流管手段（309）が上記動的部分の全
長より短い範囲での波形形状を含むことを特徴とする請
求の範囲１に記載のコリオリ流量計。 - 【請求項９】上記の流管手段が上記動的部分の少なくと
も１つの振動モードの形状の実質的に直線状の部分（60
4、605）における波形形状を含むことを特徴とする請求
の範囲１に記載のコリオリ流量計。 - 【請求項１０】上記流管手段が上記動的部分の少なくと
も１つの振動モードの形状の実質的に屈曲した部分（60
6、611）における波形形状を含むことを特徴とする請求
の範囲１に記載のコリオリ流量計。 - 【請求項１１】上記流管手段が少なくとも１つの他の振
動モード（602）の振動特性を変えるように振動駆動手
段のモードの形状（601）の動的部分の実質的に直線状
の反曲部分（604、605）における波形形状を含むことを
特徴とする請求の範囲１に記載のコリオリ流量計。 - 【請求項１２】上記流管手段が振動駆動のモードと少な
くとも１つより高い振動モード（703）の振動特性を変
えるように振動駆動のモードの形状の動的部分の実質的
に屈曲した部分（704、705）における波形形状を含むこ
とを特徴とする請求の範囲１に記載のコリオリ流量計。 - 【請求項１３】上記流管手段（110）が実質的に直線状
であり、上記動的部分における波形形状が上記流管手段
の受ける変動する熱的条件のもとで上記流管手段および
装着手段の軸方向の応力を減少させることを特徴とする
請求の範囲１に記載のコリオリ流量計。 - 【請求項１４】上記流管手段を取り囲むケース（103）
と、 上記流管手段の端側部分（107）に取り付けられた上記
ケースの各端部における端側部材（108）と、 をさらに含み、 上記流管手段の動的部分が上記端側部材の中間にあり、 上記波形形状（106）が上記流管手段と上記ケースとの
間の温度差から生ずる流管手段における軸方向の応力を
減少させるように流管手段に沿って軸方向に配置されて
いる ことを特徴とする請求の範囲13に記載のコリオリ流量
計。 - 【請求項１５】上記流管手段が１本の流管からなり、 上記ケースの内側に配置され上記流管を取り囲むバラン
スバー（104）と、 上記流管に取り付けられた上記バランスバーの端側部材
（113）と、 をさらに含み、上記流管の動的部分が上記バランスバー
の端側部材の中間にあり、 上記波形状（106）が上記流管手段と上記バランスバー
との間の温度差から生ずる上記流管における軸方向の応
力を減少させるように上記流管に沿って軸方向に配置さ
れている ことを特徴とする請求の範囲14に記載のコリオリ流量
計。 - 【請求項１６】上記波形形状（501）が上記流管手段の
外面と上記流管手段の対応する内面とをなし、 上記流管手段が上記流管手段の内面における滑らかな円
筒形の内面（504）を有するライナーを含み、 該ライナーが上記流管手段の対応する内面と上記ライナ
ーの滑らかな円筒形の内面との間の空間を占める可撓形
の材料（503）からなる ことを特徴とする請求の範囲１に記載のコリオリ流量
計。 - 【請求項１７】上記流管手段（309）が実質的にＵ形で
あり、上記波形形状（303、304）が上記流管手段の１つ
の振動駆動モードの形状の曲げ応力が小さい部分からな
る上記流管手段の上側部分に配置されていることを特徴
とする請求の範囲１に記載のコリオリ流量計。 - 【請求項１８】上記流管手段が上記流管手段の１つの振
動駆動モードの形状の動的部分の実質的に曲げ応力が小
さい部分における波形形状（303、304）を含み、他の振
動モードの振動特性を変えるようにしたことを特徴とす
る請求の範囲９に記載のコリオリ流量計。 - 【請求項１９】上記流管手段が上記流管手段の１つの振
動駆動モードの形状（601）の実質的に直線状の部分（6
04、605）と、上記流管手段のより高次の振動モードの
形状（603）の実質的に直線状の部分（607、612）およ
びコリオリ屈撓モードの形状（602）の屈曲した部分（6
06、611）とにおける波形形状を含むことを特徴とする
請求の範囲９に記載のコリオリ流量計。 - 【請求項２０】上記流管手段が動きのない静的部分と上
記駆動手段によって振動する動的部分とを有する第１の
実質的に直線状の流管手段（110）からなり、 上記流管を取り囲むケース（103）と、 該ケースの内側に配置され上記流管手段を取り囲むバラ
ンスバー（104）と、 各々が上記流管の異なる端側部分に取り付けられるよう
にした上記ケースの各端部におけるケース端（108）
と、 各々が上記流管の異なる端側部材に取り付けられるよう
にした上記バランスバー各端部における端側部材（11
3）と、 上記流管の振動特性を変えるための上記流管の動的部分
における波形形状（620、621）と、 を含み、 上記流管に対する上記波形形状（620、621、720、720）
の配置は、上記振動特性が変化させられる振動モード
（602;703）では上記流管が実質的な曲げモーメントを
受ける位置にあると同時に、上記振動特性が変化させら
れない振動モード（601、603;702）では上記流管が小さ
な曲げモーメントを受ける位置において１つまたは２つ
以上の流管部分に設けてなること、 上記波形形状が上記バランスバーに対する上記流管の熱
的変化の際に上記流管を上記バランスバーの軸方向の長
さによって決定される軸方向の長さに保持する作用をな
す ようにしたことを特徴とする請求の範囲１に記載のコリ
オリ流量計。 - 【請求項２１】上記流管手段が各々動きのない静的部分
と上記駆動手段によって振動する動的部分とを有する相
互に実質的に平行に配置された第１（203）および第２
（204）の実質的に直線状の流管からなり、 各々の上記流管の静的部分が上記流管の動的部分の振動
の際に上記静的部分を動かないように保持するための装
着手段（113）に取り付けられており、 上記第１および第２の流管を収容するケース（103）
と、 各々のケース端が各々の上記流管の異なる端部に取り付
けられるようにした上記ケースの各々の端部におけるケ
ース端（108）と、 上記流管の振動特性を変えるための上記流管の動的部分
における波形形状と、をさらに含み、 上記流管に対する上記波形形状（620、621、720、720）
の配置は、上記振動特性が変化させられる振動モード
（602;703）では上記流管が実質的な曲げモーメントを
受ける位置にあると同時に、上記振動特性が変化させら
れない振動モード（601、603;702）では上記流管が小さ
な曲げモーメントを受ける位置において１つまたは２つ
以上の流管部分に設けてなること、 上記波形形状が上記ケースに対する上記流管手段の熱的
変化の際に上記流管を上記ケースの軸方向の長さによっ
て決定される軸方向の長さに保持するように作用する ことを特徴とする請求の範囲１に記載のコリオリ流量
計。 - 【請求項２２】上記波形形状（106）が上記流管手段の
振動特性を変えるように上記流管手段の動的部分の実質
的に全長にわたることを特徴とする請求の範囲１に記載
のコリオリ流量計。
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