JP3782422B2 - コリオリ流量計 - Google Patents

Description

本発明は、流管に作用するコリオリの力に比例した位相差及び／又は振動周波数を検出することにより被計測流体の質量流量及び／又は密度を得るコリオリ流量計に関する。

コリオリ流量計は、被計測流体の流通する流管の一端又は両端を支持し、その支持点回りに流管の流れ方向と垂直な方向に振動を加えたときに、流管（以下、振動が加えられるべき流管をフローチューブという）に作用するコリオリの力が質量流量に比例することを利用した質量流量計である。コリオリ流量計は周知のものであり、コリオリ流量計におけるフローチューブの形状は直管式と湾曲管式とに大別されている。

直管式のコリオリ流量計は、両端が支持された直管の中央部直管軸に垂直な方向の振動を加えたとき、直管の支持部と中央部との間でコリオリの力による直管の変位差、すなわち位相差信号が得られ、その位相差信号に基づいて質量流量を検知するように構成されている。このような直管式のコリオリ流量計は、シンプル、コンパクトで堅牢な構造を有している。しかしながら、高い検出感度を得ることができないという問題点もあわせ持っている。

これに対して、湾曲管式のコリオリ流量計は、コリオリの力を有効に取り出すための形状を選択できる面で、直管式のコリオリ流量計よりも優れており、実際、高感度の質量流量を検出することができている。尚、湾曲管式のコリオリ流量計としては、一本のフローチューブを備えるもの（例えば特許文献１参照）や、並列二本のフローチューブを備えるもの（例えば特許文献２参照）、或いは一本のフローチューブをループさせた状態に備えるもの（例えば特許文献３参照）などが知られている。
特公平４−５５２５０号公報 特許第２９３９２４２号公報 特公平５−６９４５３号公報

ところで、フローチューブを駆動するための駆動手段としては、コイルとマグネットの組み合わせで用いられることが一般的になっている。そのコイルとマグネットの取り付けに関しては、フローチューブの振動方向に対してオフセットしてない位置に取り付けることが、コイルとマグネットの位置関係のズレを最小にする上で好ましいので、上記特許文献２に開示されるような並列二本のフローチューブにあっては、コイルとマグネットとを挟み込む状態に取り付けられている。そのため、相対する二本のフローチューブの距離が少なくともコイルとマグネットとを挟み込む分だけ離れるような設計がなされている。

二本のフローチューブがそれぞれ平行する面内に存在するコリオリ流量計であって、口径が大きいコリオリ流量計やフローチューブの剛性が高いコリオリ流量計の場合には、駆動手段のパワーを高める必要があることから、大きな駆動手段を二本のフローチューブの間に挟み込まなければならない。そのため、フローチューブの根元である固定端部においても、そのフローチューブ同士の距離が必然的に広くなるように設計されている。

しかしながら、固定端部における上記距離が広くなると次のような問題点が生じてしまうことになる。すなわち、固定端部の剛性が不足して振動漏洩が起こり易くなるという問題点が生じてしまうことになる（フローチューブは曲げ振動により振動し、振動が漏洩してしまう）。

一方、上記特許文献３に開示されるような一本のフローチューブをループさせた形態にあっては、上記とは別の問題点が生じてしまうことになる。すなわち、図１１及び図１２に示されるような屈曲管部１０１を第一湾曲管部１０２及び第二湾曲管部１０３間に存在させる必要性があることから、図示のような曲げが急では製造が困難になることや、チューブ耐圧上の問題が生じてしまうことになる。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされるもので、位置関係のズレが最小でなおかつ振動漏洩が起こり難く、また、製造がし易く耐久性のあるコリオリ流量計を提供することを課題とする。

上記課題を解決するためなされた請求項１記載の本発明のコリオリ流量計は、基本構成図となる図１に示されるように、測定用の流管１を構成する一対の第一、第二湾曲管部２、３を対向振動させて、該第一、第二湾曲管部２、３に作用するコリオリの力に比例した位相差及び／又は振動周波数を検出することにより、被計測流体の質量流量及び／又は密度を得るコリオリ流量計１１であって、前記第一湾曲管部２に前記被計測流体を流入させる第一流入口部４と前記被計測流体を流出させる第一流出口部５とを形成するとともに、前記第二湾曲管部３に前記被計測流体を流入させる第二流入口部６と前記被計測流体を流出させる第二流出口部７とを形成するコリオリ流量計１１において、前記流管１を平面視したときの中間に位置するように固定部材８を設け、該固定部材８には前記第一流入口部４、前記第二流入口部６、前記第一流出口部５、及び前記第二流出口部７を固定し、前記固定部材８に対する固定に関しては、前記第一流入口部４、前記第二流入口部６、前記第一流出口部５、及び前記第二流出口部７の各管軸を同一平面上の配置となる固定とし、且つ、前記第一流入口部４と前記第二流入口部６とを前記固定部材８から離れるにしたがってこれら二つの間隔が広がる非平行状態の配置となる固定とし、且つ、前記第一流出口部５と前記第二流出口部７とを前記固定部材８から離れるにしたがってこれら二つの間隔が広がる非平行状態の配置となる固定とし、且つ、前記第一流入口部４及び前記第二流入口部６と、前記第一流出口部５及び前記第二流出口部７とを対称な配置となる固定とし、一方、前記第一、第二湾曲管部２、３の各被駆動部分１０、１０の間隔に関しては、該被駆動部分１０、１０に連続する部分（連結部分１６ａ、１６ａ）よりも狭い間隔にすることを特徴としている。

上記課題を解決するためなされた請求項２記載の本発明のコリオリ流量計は、図１に示されるように、測定用の流管１を構成する一対の第一、第二湾曲管部２、３を対向振動させて、該第一、第二湾曲管部２、３に作用するコリオリの力に比例した位相差及び／又は振動周波数を検出することにより、被計測流体の質量流量及び／又は密度を得るコリオリ流量計１１であって、前記第一湾曲管部２に前記被計測流体を流入させる第一流入口部４と前記被計測流体を流出させる第一流出口部５とを形成するとともに、前記第二湾曲管部３に前記被計測流体を流入させる第二流入口部６と前記被計測流体を流出させる第二流出口部７とを形成するコリオリ流量計１１において、前記流管１を平面視したときの中間に位置するように固定部材８を設け、該固定部材８には前記第一流入口部４、前記第二流入口部６、前記第一流出口部５、及び前記第二流出口部７を固定し、前記第一流出口部５及び前記第二流入口部６の間にはこれら二つを接続する接続管部９を設け、前記固定部材８に対する固定に関しては、前記第一流入口部４と前記第二流入口部６とを前記固定部材８から離れるにしたがってこれら二つの間隔が広がる非平行状態の配置となる固定とし、且つ、前記第一流出口部５と前記第二流出口部７とを前記固定部材８から離れるにしたがってこれら二つの間隔が広がる非平行状態の配置となる固定とし、且つ、前記第一流入口部４及び前記第二流入口部６と、前記第一流出口部５及び前記第二流出口部７とを対称な配置となる固定とし、前記第一流出口部５、前記第二流入口部６、及び前記接続管部９の配置に関しては、各管軸三つを一直線となる配置とし、一方、前記第一、第二湾曲管部２、３の各被駆動部分１０、１０の間隔に関しては、該被駆動部分１０、１０に連続する部分（連結部分１６ａ、１６ａ）よりも狭い間隔にすることを特徴としている。

請求項３記載の本発明のコリオリ流量計は、請求項１又は請求項２に記載のコリオリ流量計において、前記第一湾曲管部２の前記連続する部分（連結部分１６ａ、１６ａ）と前記第一流入口部４及び前記第一流出口部５とを平行に配置形成するとともに、前記第二湾曲管部３の前記連続する部分（連結部分１６ａ、１６ａ）と前記第二流入口部６及び前記第二流出口部７とを平行に配置形成することを特徴としている。

請求項４記載の本発明のコリオリ流量計は、請求項１ないし請求項３いずれか記載のコリオリ流量計において、前記固定部材８を平面視略円形状又は円弧形状に形成することを特徴としている。

請求項５記載の本発明のコリオリ流量計は、請求項４に記載のコリオリ流量計において、前記固定部材８を壁状に形成することを特徴としている。

以上のような特徴を有する本発明によれば、第一湾曲管部２及び第二湾曲管部３を対向振動させると（図１は駆動手段において反発作用が生じた状態を示す。吸引作用の場合は図１中の矢印が反対方向に向く）、第一流入口部４、第二流入口部６、第一流出口部５、及び第二流出口部７が固定される固定部材８には、その各固定部分において曲げ振動から変換された捻り振動による捻り応力が掛かるようになる。しかしながら、図１に示されるように、第一流入口部４及び第二流入口部６は非平行であり、また、第一流出口部５及び第二流出口部７も非平行であり、さらには、第一流入口部４及び第二流入口部６と、第一流出口部５及び第二流出口部７とが対称な位置関係であることから、第一流入口部４と第二流出口部７とによる捻り応力はこれら二つで相殺され、第二流入口部６と第一流出口部５とによる捻り応力もこれら二つで相殺されるようになる。従って、固定部材８にはほぼ振動が生じないような状態になる。第一流入口部４、第二流入口部６、第一流出口部５、及び第二流出口部７に掛かる負荷は少なくなる。固定部材８の剛性が低くても、また、質量が小さくても振動漏洩を効果的に抑制することが可能になる。一方、第一流出口部５、第二流入口部６、及び接続管部９は、図１に示されるように、一直線に連続することから、製造性と耐久性とを高めることが可能になる。他方、各被駆動部分１０、１０の間隔が狭いことから、これら被駆動部分１０、１０における駆動手段の位置関係のズレを最小にすることが可能になる。

請求項１に記載された本発明によれば、位置関係のズレが最小でなおかつ振動漏洩が起こり難いコリオリ流量計を提供することができるという効果を奏する。

請求項２に記載された本発明によれば、位置関係のズレが最小でなおかつ振動漏洩が起こり難く、また、製造がし易く耐久性のあるコリオリ流量計を提供することができるという効果を奏する。

請求項３に記載された本発明によれば、第一、第二湾曲管部の製造が一層し易くなるコリオリ流量計を提供することができるという効果を奏する。

請求項４に記載された本発明によれば、チューブ円周方向に均等に固定することができるため、振動漏洩が一層起こり難くなるコリオリ流量計を提供することができるという効果を奏する。

請求項５に記載された本発明によれば、軽量化及びコスト低減を図ることができるという効果を奏する。

以下、図面を参照しながら説明する。図１は本発明のコリオリ流量計の一実施の形態を示す模式図であり、コリオリ流量計の要部の基本構成図である。また、図２は図１のコリオリ流量計の中央位置での縦断面図（筐体を含む）である。

図１及び図２において、本発明のコリオリ流量計１１は、筐体１２と、その筐体１２内に収納される流管１（以下、フローチューブという）と、駆動装置１３、一対の振動検出センサ１４、１４、及び温度センサ（図示せず）を有するセンサ部（図示せず）と、そのセンサ部からの信号に基づいて質量流量等の演算処理を行う信号演算処理部（図示せず）と、駆動装置１３を励振するための励振回路部（図示せず）とを備えて構成されている。以下、各構成部材について説明する。

上記筐体１２は、曲げやねじれに強固な構造を有している。また、筐体１２は、フローチューブ１を固定するための固定部材８を取り付けた状態でそのフローチューブ１を収納することができる大きさに形成されている。さらに、筐体１２は、フローチューブ１等の流量計要部を保護することができるように形成されている。このような筐体１２の内部には、アルゴンガス等の不活性ガスが充填されている。不活性ガスの充填により、フローチューブ１等への結露が防止されるようになっている。

固定部材８には、筐体１２が適宜手段で取り付けられている。固定部材８は、平面視円形状に形成されている（平面視円形状が好ましいが、この限りではないものとする。すなわち、例えば平面視四角形状の固定部材や、図１０に示されるコリオリ流量計１″の円弧形状の固定部材８″のように形成してもよいものとする）。固定部材８は、本形態において、内部が空間となる壁状に形成されている。

上記フローチューブ１は、一本の測定用の流管をループさせてなるもの（この限りでないものとする。第六実施例を参照しながら後述する）であって、相対向して配置される第一湾曲管部２及び第二湾曲管部３と、これら第一湾曲管部２及び第二湾曲管部３を接続する接続管部９とを有して構成されている。ここで、図１中の矢線Ｐを垂直方向、矢線Ｑを水平方向と定義すると、第一湾曲管部２及び第二湾曲管部３は、共に水平方向に長くのびる略長円形状に形成されている。

このような第一湾曲管部２には、被計測流体が流入する第一流入口部４と、被計測流体が流出する第一流出口部５とが形成されている。また、第二湾曲管部３には、被計測流体が流入する第二流入口部６と、被計測流体が流出する第二流出口部７とが形成されている。接続管部９は、第一流出口部５及び第二流入口部６の間に設けられている。すなわち接続管部９は、第一流出口部５及び第二流入口部６の二つを接続するために設けられている。第一流出口部５、第二流入口部６、及び接続管部９は、一直線に連続するように、言い換えれば各管軸三つが一直線となるように配置形成されている。

第一流入口部４、第二流入口部６、第一流出口部５、及び第二流出口部７は、各々、固定部材８に固定されている。第一流入口部４及び第二流入口部６は、固定部材８から離れるにしたがってこれら二つの間隔が広がる非平行の状態となるように配置固定されている。また、同様に、第一流出口部５及び第二流出口部７も、固定部材８から離れるにしたがってこれら二つの間隔が広がる非平行の状態となるように配置固定されている。さらに、第一流入口部４及び第二流入口部６と、第一流出口部５及び第二流出口部７とが対称な位置関係となるように配置固定されている。

ここで、第一流入口部４、第二流入口部６、第一流出口部５、及び第二流出口部７は、固定部材８に対して固定される部分を見ると、同一平面上に固定されていることが分かるが、この限りではないものとする。例えば、第一流入口部４及び第二流出口部７が同一平面上、第一流出口部５及び第二流入口部６が同一平面上に固定されていてもよいものとする。

第一流入口部４の末端４ａは、被計測流体を流入させるために外部へ引き出されている。また、第二流出口部７の末端７ａは、被計測流体を流出させるために、上記末端４ａと同様、外部へ引き出されている。末端４ａ及び末端７ａは、図１の矢線Ｐに対して垂直方向且つ互いの向きが逆となる方向に引き出されている。第一流入口部４の末端４ａを介して流入した被計測流体は、第一湾曲管部２、接続管部９、及び第二湾曲管部３を通過し、第二流出口部７の末端７ａから流出することができるようになっている（被計測流体の流れは図１中の矢線参照）。

第一湾曲管部２には、第一流入口部４及び第一流出口部５の他に、略円弧状の湾曲部１５、１５と、屈曲する頂部１６とが形成されている。また、同様に、第二湾曲管部３にも第二流入口部６及び第二流出口部７の他に、略円弧状の湾曲部１５、１５と、屈曲する頂部１６とが形成されている。各頂部１６、１６は、平面視において互いが背中合わせになるような略コ字状に形成されている。すなわち、各頂部１６、１６には、被駆動部分１０と連結部分１６ａ、１６ａとが形成されている。連結部分１６ａ、１６ａは、被駆動部分１０の両側に各々連成されている。連結部分１６ａ、１６ａは、被駆動部分１０と湾曲部１５、１５とを連結する部分として形成されている。被駆動部分１０、１０は、湾曲部１５、１５よりも間隔が狭くなるように配置形成されている。

第一湾曲管部２の連結部分１６ａ、１６ａは、第一流入口部４及び第一流出口部５に対して平行に配置形成されている。また、第二湾曲管部３の連結部分１６ａ、１６ａも第二流入口部６及び第二流出口部７に対して平行に配置形成されている。このように形成することにより、湾曲部１５、１５の製造がし易くなるのは言うまでもない。

第一湾曲管部２の被駆動部分１０と第二湾曲管部３の被駆動部分１０は、比較的小さな駆動装置１３を挟み込む程度の間隔をあけて平行に配置されている。また、同様に、第一湾曲管部２の湾曲部１５、１５と第二湾曲管部３の湾曲部１５、１５も、振動検出センサ１４、１４を挟み込む程度の間隔をあけて配置されている。第一流入口部４及び第二流入口部６は、湾曲部１５、１５の位置でその間隔が広く、固定部材８の位置では間隔が狭くなるように配置形成されている。また、同様に、第一流出口部５及び第二流出口部７も、湾曲部１５、１５の位置でその間隔が広く、固定部材８の位置では間隔が狭くなるように配置形成されている。

固定部材８での間隔が狭いことから、振動漏洩が起こり難い構造になっている。また、後述するが、捻り応力が相殺されるような構造になっている。固定部材８にほぼ振動が生じないような構造になっている。一方、被駆動部分１０、１０の間隔が狭いことから、上記駆動装置１３で生じる位置関係のズレが最小になるような構造になっている。また、上記振動検出センサ１４、１４でも位置関係のズレが最小になるような構造になっている。

尚、フローチューブ１の材質は、ステンレス、ハステロイ、チタン合金等のこの技術分野において通常のものが用いられている。

上記センサ部を構成する上記駆動装置１３は、フローチューブ１の第一湾曲管部２及び第二湾曲管部３を対向振動させるためのものであって、コイル１７とマグネット１８とを備えて構成されている。このような駆動装置１３は、フローチューブ１の被駆動部分１０、１０の中央に、且つこれらによって挟まれるような状態で配置されている。言い換えれば、駆動装置１３は、フローチューブ１の振動方向に対してオフセットしてない位置に取り付けられている。

駆動装置１３のコイル１７は、専用の取付具を用いてフローチューブ１の一方の被駆動部分１０に取り付けられている。また、コイル１７からは、特に図示しないが、ＦＰＣ（フレキシブル・プリント・サーキット）又は電線が引き出されている。駆動装置１３のマグネット１８は、専用の取付具を用いてフローチューブ１の他方の被駆動部分１０に取り付けられている。

駆動装置１３において吸引作用が生じると、マグネット１８がコイル１７に対して差し込まれるような状態になり、その結果、フローチューブ１の被駆動部分１０、１０同士が近接するようになる。これに対し、反発作用が生じると、フローチューブ１の被駆動部分１０、１０同士が離間するようになる。駆動装置１３は、フローチューブ１が上述の如く固定部材８に固定されていることから、そのフローチューブ１を、固定部材８を中心にして回転方向に交番駆動させるように構成されている。

上記センサ部を構成する上記振動検出センサ１４、１４は、フローチューブ１の振動を検出するとともに、フローチューブ１に作用するコリオリの力に比例した位相差を検出するためのセンサであって、それぞれコイル１９とマグネット２０とを備えて構成されている（これに限らず、加速度センサ、光学的手段、静電容量式、歪み式（ピエゾ式）等の変位、速度、加速度のいずれかを検出する手段であればよいものとする）。

このような構成の振動検出センサ１４、１４は、例えばフローチューブ１の湾曲部１５、１５に挟まれる範囲内の位置、且つコリオリの力に比例した位相差を検出することが可能な位置に配置されている。

振動検出センサ１４、１４の各コイル１９は、専用の取付具を用いてフローチューブ１の一方の湾曲部１５に取り付けられている。また、各コイル１９からは、特に図示しないが、ＦＰＣ（フレキシブル・プリント・サーキット）又は電線が引き出されている。振動検出センサ１４、１４の各マグネット２０は、専用の取付具を用いてフローチューブ１の他方の湾曲部１５に取り付けられている。

本発明のコリオリ流量計１１の内部には、特に図示しないが、基板等が設けられている。また、その基板には、筐体１２の外部に引き出されるワイヤハーネスが接続されている。

上記センサ部の一部を構成する温度センサは、コリオリ流量計１１の温度補償をするためのものであって、適宜手段でフローチューブ１に取り付けられている。具体的な配置としては、例えば第一流入口部４に取り付けられている。尚、温度センサから引き出される図示しないＦＰＣ（フレキシブル・プリント・サーキット）又は電線は、上記基板に接続されている。

上記信号演算処理部には、一方の振動検出センサ１４からの、フローチューブ１の変形に関する検出信号、他方の振動検出センサ１４からの、フローチューブ１の変形に関する検出信号、及び温度センサからの、フローチューブ１の温度に関する検出信号がそれぞれ入力されるように配線及び接続がなされている。このような信号演算処理部では、センサ部より入力された各検出信号に基づいて質量流量及び密度の演算がなされるように構成されている。また、信号演算処理部では、演算により得られた質量流量、密度が図示しない表示器に対して出力されるように構成されている。

上記励振回路部は、平滑部と比較部と目標設定部と可変増幅部と駆動出力部とを備えて構成されている。平滑部は、一方の振動検出センサ１４（又は他方の振動検出センサ１４）からの検出信号を取り出すように配線されている。また、平滑部は、入力された検出信号を整流し平滑するとともに、その振幅に比例した直流電圧を出力することができるような機能を有している。比較部は、平滑部からの直流電圧と目標設定部から出力される目標設定電圧とを比較するとともに、可変増幅部の利得を制御して共振振動の振幅を目標設定電圧に制御することができるような機能を有している。

上記構成において、フローチューブ１に被計測流体を流すとともに、駆動装置１３を駆動させてフローチューブ１の第一湾曲管部２及び第二湾曲管部３を対向振動させると、振動検出センサ１４、１４の点でのコリオリの力によって生じる位相の差分により、質量流量が上記信号演算処理部で算出される。また、本形態においては、振動周波数から密度も算出される。

ここで、図３を参照しながら、図３（ａ）、（ｂ）の各タイプのものに対して本発明のコリオリ流量計１１が如何に効果的なものであるかを説明する。尚、図３中の矢線Ｐを垂直方向、矢線Ｑを水平方向と定義する。

図３（ａ）において、固定部材３１には、フローチューブを構成する第一湾曲管部３２及び第二湾曲管部３３が固定されている。第一湾曲管部３２及び第二湾曲管部３３は、共に逆Ｕ字形状に形成されており、対向するように配置されている。第一湾曲管部３２により形成される面及び第二湾曲管部３３により形成される面は、平行になっている。第一湾曲管部３２には、被計測流体が流入する第一流入口部３４と、被計測流体が流出する第一流出口部３５とが形成されている。また、第二湾曲管部３３には、被計測流体が流入する第二流入口部３６と、被計測流体が流出する第二流出口部３７とが形成されている。第一流入口部３４、第一流出口部３５、第二流入口部３６、及び第二流出口部３７は、垂直方向にのびており、固定部材３１の上面３１ａに対して直交するように固定されている。

上記構成において、第一湾曲管部３２及び第二湾曲管部３３の各頂部間で駆動を行い、第一湾曲管部３２及び第二湾曲管部３３を対向振動させると（図３（ａ）は駆動装置の反発作用が生じた状態を示す。吸引作用の場合は矢印が反対方向に向く。図３（ｂ）も同様）、図３（ａ）中の矢線で示されるような曲げ応力が発生する。その曲げ応力は、第一流入口部３４、第一流出口部３５、第二流入口部３６、及び第二流出口部３７の各固定部分を垂直方向に振動させる作用を有しており、第一流入口部３４と第二流入口部３６との間隔、及び第一流出口部３５と第二流出口部３７との間隔が比較的広い場合であると、上記垂直方向の振動による振動漏洩が発生する恐れがある。

図３（ｂ）において、固定部材５１には、フローチューブを構成する第一湾曲管部５２及び第二湾曲管部５３が固定されている。第一湾曲管部５２及び第二湾曲管部５３は、共に水平方向に長くのびる長円形状に形成されており、対向するように配置されている。第一湾曲管部５２により形成される面及び第二湾曲管部５３により形成される面は、互いに平行になっている。第一湾曲管部５２には、被計測流体が流入する第一流入口部５４と、被計測流体が流出する第一流出口部５５とが形成されている。また、第二湾曲管部５３には、被計測流体が流入する第二流入口部５６と、被計測流体が流出する第二流出口部５７とが形成されている。第一流入口部５４、第一流出口部５５、第二流入口部５６、及び第二流出口部５７は、水平方向にのびており、固定部材５１の側面５１ａ、５１ａに対して直交するように固定されている。

上記構成において、第一湾曲管部５２及び第二湾曲管部５３の各頂部間で駆動を行い、第一湾曲管部５２及び第二湾曲管部５３を対向振動させると、図３（ｂ）中の矢線で示されるような捻り応力が発生する。図３（ｂ）のタイプは、曲げ振動が捻り振動に変換されるような構造であり、その結果、捻り応力が発生する。従って、上述のような垂直方向の振動による振動漏洩はないと考えられる。しかしながら、第一流入口部５４による捻り応力と第一流出口部５５による捻り応力とが同じ方向の捻り応力であり、また、第二流入口部５６による捻り応力と第二流出口部５７による捻り応力とが同じ方向の捻り応力であることから、固定部材５１には湾曲するような撓みが発生する恐れがある。

図１に戻り、本発明のコリオリ流量計１１の第一湾曲管部２及び第二湾曲管部３を対向振動させると（図１は駆動装置１３の反発作用が生じた状態を示す。吸引作用の場合は図１中の矢印が反対方向に向く）、第一流入口部４、第二流入口部６、第一流出口部５、及び第二流出口部７が固定される固定部材８には、その各固定部分において曲げ振動から変換された捻り振動による捻り応力が掛かるようになる。しかしながら、図１に示されるように、第一流入口部４及び第二流入口部６は非平行であり、また、第一流出口部５及び第二流出口部７も非平行であり、さらには、第一流入口部４及び第二流入口部６と、第一流出口部５及び第二流出口部７とが対称な位置関係であることから、第一流入口部４と第二流出口部７とによる捻り応力はこれら二つで相殺され、第二流入口部６と第一流出口部５とによる捻り応力もこれら二つで相殺されるようになる。従って、固定部材８にはほぼ振動が生じないような状態になる。

本発明によれば、第一流入口部４、第二流入口部６、第一流出口部５、及び第二流出口部７に掛かる負荷は少なくなる。固定部材８の剛性が低くても、また、質量が小さくても振動漏洩を効果的に抑制することが可能になる。一方、第一流出口部５、第二流入口部６、及び接続管部９は、図１に示されるように、一直線に連続することから、製造性と耐久性とを高めることが可能になる。他方、各被駆動部分１０、１０の間隔が狭いことから、これら被駆動部分１０、１０における駆動装置１３の位置関係のズレを最小にすることが可能になる。

以上、本発明によれば、少なくとも駆動装置１３の位置関係のズレが最小でなおかつ振動漏洩が起こり難く、また、製造がし易く耐久性のあるコリオリ流量計１１を提供することができるという効果を奏する。

次に、図４ないし図９を参照しながらコリオリ流量計の要部のより具体的な形状例を説明する。

図４（ａ）〜（ｄ）において、フローチューブ１は、一本の測定用の流管をループさせてなるものであって、相対向して配置される第一湾曲管部２及び第二湾曲管部３と、これら第一湾曲管部２及び第二湾曲管部３を接続する接続管部９とを有して構成されている。図４（ａ）〜（ｄ）に示されるフローチューブ１等は、図１で説明したフローチューブ１等を具体化したものであり、以下、簡単に構成を説明する。

第一湾曲管部２には、第一流入口部４と第一流出口部５とが形成されている。また、第二湾曲管部３には、第二流入口部６と第二流出口部７とが形成されている。接続管部９は、第一流出口部５及び第二流入口部６の間に設けられている。第一流出口部５、第二流入口部６、及び接続管部９は、一直線に連続するように配置形成されている。

第一流入口部４と第二流入口部６は、同一平面上であって非平行状態に配置され、そして固定部材８に対して固定されている。また、同様に、第一流出口部５と第二流出口部７も同一平面上であって非平行状態に配置され、そして固定部材８に対して固定されている。第一流入口部４の末端４ａ及び第二流出口部７の末端７ａは、図１の矢線Ｐに対して垂直方向且つ互いの向きが逆となる方向に引き出されている。

第一湾曲管部２及び第二湾曲管部３の各頂部１６、１６間、すなわち被駆動部分１０、１０間には、駆動装置１３が設けられている。また、第一湾曲管部２及び第二湾曲管部３の各湾曲部１５、１５間には、振動検出センサ１４、１４が設けられている。第一流入口部４及び第二流入口部６には、これらに跨って既知のブレースバー２１が設けられている。また、同様に、第一流出口部５及び第二流出口部７にもこれらに跨って既知のブレースバー２１が設けられている。ブレースバー２１は、固定部材８から所定の間隔をあけて配置されている。尚、図中の矢線は被計測流体の流れを示している。

図５（ａ）〜（ｄ）に示されるフローチューブ１は、図４（ａ）〜（ｄ）に示されるフローチューブ１に対して第一流入口部４の末端４ａ及び第二流出口部７の末端７ａの引き出し方向を変更しただけのものである。第一流入口部４の末端４ａ及び第二流出口部７の末端７ａは、垂直方向（図１の矢線Ｐ参照）に引き出されている。また、中心線Ｌ１上に並ぶように引き出されている。

図６（ａ）〜（ｄ）に示されるフローチューブ１は、図４（ａ）〜（ｄ）に示されるフローチューブ１に対して第一流入口部４の末端４ａ及び第二流出口部７の末端７ａの引き出し方向を変更しただけのものである。第一流入口部４の末端４ａ及び第二流出口部７の末端７ａは、垂直方向（図１の矢線Ｐ参照）に引き出されている。また、クロスするような状態で中心線Ｌ１上に並ぶように引き出されている。

図７（ａ）〜（ｄ）に示されるフローチューブ１は、図４（ａ）〜（ｄ）に示されるフローチューブ１に対して第一流入口部４の末端４ａ及び第二流出口部７の末端７ａの引き出し方向を変更しただけのものである。第一流入口部４の末端４ａ及び第二流出口部７の末端７ａは、垂直方向（図１の矢線Ｐ参照）に引き出されている。また、屈曲しながら中心線Ｌ２上に並ぶように引き出されている。

図８（ａ）〜（ｄ）に示されるフローチューブ１は、図７（ａ）〜（ｄ）に示されるフローチューブ１に対して第一流入口部４の末端４ａ及び第二流出口部７の末端７ａの屈曲方向を変更しただけのものである。

図９（ａ）〜（ｄ）において、フローチューブ１′は、第一湾曲管部２′及び第二湾曲管部３′の二本で構成されている。第一湾曲管部２′には、第一流入口部４′と第一流出口部５′とが形成されている。また、第二湾曲管部３′には、第二流入口部６′と第二流出口部７′とが形成されている。第一流入口部４′と第二流入口部６′は、同一平面上であって非平行状態に配置され、そして固定部材８′のマニホールド２２に固定されている。また、同様に、第一流出口部５′と第二流出口部７′も同一平面上であって非平行状態に配置され、そして固定部材８′のマニホールド２３に固定されている。マニホールド２２には、被計測流体が流入するようになっている。また、マニホールド２３からは、被計測流体が流出するようになっている。

第一湾曲管部２′及び第二湾曲管部３′の各頂部１６′、１６′間、すなわち被駆動部分１０′、１０′間には、駆動装置１３が設けられている。また、第一湾曲管部２′及び第二湾曲管部３′の各湾曲部１５′、１５′間には、振動検出センサ１４、１４が設けられている。第一流入口部４′及び第二流入口部６′には、これらに跨ってブレースバー２１が設けられている。また、同様に、第一流出口部５′及び第二流出口部７′にもこれらに跨ってブレースバー２１が設けられている。ブレースバー２１は、固定部材８′から所定の間隔をあけて配置されている。尚、図中の矢線は被計測流体の流れを示している。

その他、本発明は本発明の主旨を変えない範囲で種々変更実施可能なことは勿論である。

本発明によるコリオリ流量計の一実施の形態を示す模式図であり、コリオリ流量計の要部の基本構成図である。 図１のコリオリ流量計の中央位置での縦断面図（筐体を含む）である。 本発明によるコリオリ流量計との比較をするための図であり、（ａ）は流入口部及び流出口部が紙面上方向に向くタイプの図、（ｂ）は流入口部及び流出口部が紙面横方向に向くタイプの図である。 第一実施例の図であり、（ａ）は要部の正面図、（ｂ）はＡ１−Ａ１線断面図、（ｃ）はＢ１−Ｂ１線断面図、（ｄ）は側面図である。 第二実施例の図であり、（ａ）は要部の正面図、（ｂ）はＡ２−Ａ２線断面図、（ｃ）はＢ２−Ｂ２線断面図、（ｄ）は側面図である。 第三実施例の図であり、（ａ）は要部の正面図、（ｂ）はＡ３−Ａ３線断面図、（ｃ）はＢ３−Ｂ３線断面図、（ｄ）は側面図である。 第四実施例の図であり、（ａ）は要部の正面図、（ｂ）はＡ４−Ａ４線断面図、（ｃ）はＢ４−Ｂ４線断面図、（ｄ）は側面図である。 第五実施例の図であり、（ａ）は要部の正面図、（ｂ）はＡ５−Ａ５線断面図、（ｃ）はＢ５−Ｂ５線断面図、（ｄ）は側面図である。 第六実施例の図であり、（ａ）は要部の正面図、（ｂ）はＡ６−Ａ６線断面図、（ｃ）はＢ６−Ｂ６線断面図、（ｄ）は側面図である。 固定部材の形状の他の例を押し召す説明図であり、（ａ）はコリオリ流量計の正面図、（ｂ）はＡ７−Ａ７線断面図、（ｃ）はＢ７−Ｂ７線断面図、（ｄ）は側面図である。 従来例のコリオリ流量計のフローチューブを示す斜視図である。 図１１のフローチューブの平面図である。

符号の説明

１ フローチューブ（流管）
２ 第一湾曲管部
３ 第二湾曲管部
４ 第一流入口部
５ 第一流出口部
６ 第二流入口部
７ 第二流出口部
８ 固定部材
９ 接続管部
１０ 被駆動部分
１１ コリオリ流量計
１２ 筐体
１３ 駆動装置
１４ 振動検出センサ
１５ 湾曲部
１６ 頂部
１６ａ 連結部分
１７、１９ コイル
１８、２０ マグネット
２１ ブレースバー
２２、２３ マニホールド

Claims (5)

1. 測定用の流管を構成する一対の第一、第二湾曲管部を対向振動させて、該第一、第二湾曲管部に作用するコリオリの力に比例した位相差及び／又は振動周波数を検出することにより、被計測流体の質量流量及び／又は密度を得るコリオリ流量計であって、
   前記第一湾曲管部に前記被計測流体を流入させる第一流入口部と前記被計測流体を流出させる第一流出口部とを形成するとともに、前記第二湾曲管部に前記被計測流体を流入させる第二流入口部と前記被計測流体を流出させる第二流出口部とを形成するコリオリ流量計において、
   前記流管を平面視したときの中間に位置するように固定部材を設け、
   該固定部材には前記第一流入口部、前記第二流入口部、前記第一流出口部、及び前記第二流出口部を固定し、
   前記固定部材に対する固定に関しては、前記第一流入口部、前記第二流入口部、前記第一流出口部、及び前記第二流出口部の各管軸を同一平面上の配置となる固定とし、且つ、前記第一流入口部と前記第二流入口部とを前記固定部材から離れるにしたがってこれら二つの間隔が広がる非平行状態の配置となる固定とし、且つ、前記第一流出口部と前記第二流出口部とを前記固定部材から離れるにしたがってこれら二つの間隔が広がる非平行状態の配置となる固定とし、且つ、前記第一流入口部及び前記第二流入口部と、前記第一流出口部及び前記第二流出口部とを対称な配置となる固定とし、
   一方、前記第一、第二湾曲管部の各被駆動部分の間隔に関しては、該被駆動部分に連続する部分よりも狭い間隔にする
   ことを特徴とするコリオリ流量計。
2. 測定用の流管を構成する一対の第一、第二湾曲管部を対向振動させて、該第一、第二湾曲管部に作用するコリオリの力に比例した位相差及び／又は振動周波数を検出することにより、被計測流体の質量流量及び／又は密度を得るコリオリ流量計であって、
   前記第一湾曲管部に前記被計測流体を流入させる第一流入口部と前記被計測流体を流出させる第一流出口部とを形成するとともに、前記第二湾曲管部に前記被計測流体を流入させる第二流入口部と前記被計測流体を流出させる第二流出口部とを形成するコリオリ流量計において、
   前記流管を平面視したときの中間に位置するように固定部材を設け、
   該固定部材には前記第一流入口部、前記第二流入口部、前記第一流出口部、及び前記第二流出口部を固定し、
   前記第一流出口部及び前記第二流入口部の間にはこれら二つを接続する接続管部を設け、
   前記固定部材に対する固定に関しては、前記第一流入口部と前記第二流入口部とを前記固定部材から離れるにしたがってこれら二つの間隔が広がる非平行状態の配置となる固定とし、且つ、前記第一流出口部と前記第二流出口部とを前記固定部材から離れるにしたがってこれら二つの間隔が広がる非平行状態の配置となる固定とし、且つ、前記第一流入口部及び前記第二流入口部と、前記第一流出口部及び前記第二流出口部とを対称な配置となる固定とし、
   前記第一流出口部、前記第二流入口部、及び前記接続管部の配置に関しては、各管軸三つを一直線となる配置とし、
   一方、前記第一、第二湾曲管部の各被駆動部分の間隔に関しては、該被駆動部分に連続する部分よりも狭い間隔にする
   ことを特徴とするコリオリ流量計。
3. 請求項１又は請求項２に記載のコリオリ流量計において、
   前記第一湾曲管部の前記連続する部分と前記第一流入口部及び前記第一流出口部とを平行に配置形成するとともに、前記第二湾曲管部の前記連続する部分と前記第二流入口部及び前記第二流出口部とを平行に配置形成する
   ことを特徴とするコリオリ流量計。
4. 請求項１ないし請求項３いずれか記載のコリオリ流量計において、
   前記固定部材を平面視略円形状又は円弧形状に形成する
   ことを特徴とするコリオリ流量計。
5. 請求項４に記載のコリオリ流量計において、
   前記固定部材を壁状に形成する
   ことを特徴とするコリオリ流量計。

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