JP5096689B2

JP5096689B2 - 質量流量計

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Publication number: JP5096689B2
Application number: JP2006117700A
Authority: JP
Inventors: メーヘンダーレアディチャ; コンラッドレッタースヨースト; マリヌスツビッカーヤン
Original assignee: Berkin BV
Current assignee: Berkin BV
Priority date: 2005-05-02
Filing date: 2006-04-21
Publication date: 2012-12-12
Anticipated expiration: 2026-04-21
Also published as: US7340965B2; ES2414312T3; NL1028938C2; DK1719982T3; EP1719982B1; EP1719982A1; PL1719982T3; JP2006313153A; US20060243067A1

Description

本発明は、動作中に流れ媒体が流れる一つのループを形成する検出管と、このループ状の検出管を含む面上に位置する励起軸について上記検出管を振動させる励起手段とを有する、コリオリ型の質量流量計に関する。

かかる質量流量計は特許文献１で公知である。

この特許文献１で公知の質量流量計は、二つの側管部が一端側で連絡管部により連絡接続され他端で取付ビームにクランプされて、閉じていない（半回の）ループ管を有している。上記取付ビームはループ管を含む面に位置する中央軸線まわりに回転できるようにサポート部材により支持されている。（磁性）取付ビームと協働する電磁励起システムが、上記中央軸線について、上記取付ビームとループ管の回転振動をもたらす。上記中央軸線について回転するループ管に流れ媒体が流れると、上記中央軸線に直角に対して位置する連絡管部にコリオリ力が生じ、これが上記中央軸線に直角な軸線についてループ管に振動を起こさせる。この振動は、流量に比例していて、基本振動に重畳され連絡管部の両端での振動の間に位相差をもたらす。この位相差は、コリオリ力の大きさ、すなわち流量に比例する。

しかしながら、この特許文献１で公知のシステムの欠点は、ループ管の励起のために用いられている取付ビームが追加質量となってしまうことである。これは、管内を流れる流れ媒体の密度の関数としての励起振動数の変化を阻止してしまい、その結果、密度の測定（コリオリ流量計の追加的特性）を不正確にする。

本発明は、流れ媒体の密度をより正確に測定できる励起システムを有する高感度の流量計を提供することを目的としている。

冒頭に掲げた類の質量流量計は、上記目的のために、動作中に流れ媒体が流れる一つの機械的に閉じたループを形成する検出管を有する質量流量計であって、該検出管がフレームに取り付けられていると共に動作中に該ループ状の検出管を振動させる電磁励起手段を有し、検出管が可撓な流入管と可撓な流出管に接続され、該検出管が該検出管を含む面に位置する上記可撓な流入管と可撓な流出管によりフレームに対し弾性的に変位可能に懸吊されているコリオリ型質量流量計において、ループ状の検出管は該検出管を含む面での対称軸線Ｓを有し、該対称軸線Ｓが上記流入管と流出管の両管の間で該両管に平行に延びていて、該流入管と流出管によるフレームからの上記検出管の懸吊が、対称軸線Ｓまわりと該対称軸線Ｓに対して直角な検出管を含む面に位置する応答軸線Ｓ’まわりの動きを許容していること、電磁励起手段は非接触でループ状の検出管を対称軸線Ｓまわりに振動するように励起してコリオリ応答動が応答軸線Ｓ’まわりになされること、流量計が、さらに、時間の関数で検出管の管部に位置する二つの点のフレームに対する変位をそれぞれ検出する二つのセンサを有していて、この二つのセンサが対称軸線Ｓに関して対称位置でフレームに取り付けられ、該対称軸線Ｓと上記管部との交点近傍に位置していること、を特徴としている。

ループ状の検出管に関し、「機械的に閉じた経路」とは、検出管のループが中断部分を有し、この中断部分の両側で検出管が互いに対抗する第一端と第二端とを有していることである。これら両端は互いに適宜手段、例えば溶接により機械的に壁面同士で接続されている。力は検出管を通して伝達される。

こうして、ループ状の検出管は或る程度の剛性が確保される。励起による運動とコリオリ運動と同じ（低）周波数で生ずる管の局部的振動を防止するために必要である。検出管のループの両端での機械的接続は検出管を該検出管の懸吊部分よりもより高い剛性（高い固有振動数として表われる）にする。このように、本発明では、弛緩な懸吊がなされる剛性のあるループ状の検出管を提供する。

本発明によると、機械的に閉じた、ループ状の検出管は流入管と流出管から弾性的に懸吊されており、この流入管と流出管が可撓性接続要素として機能する。すなわち、この流入管と流出管が可撓性を有し捩りに対して多少の自由度を有していてばね部材として作用する。この懸吊は検出管のループを含む面にあって直交する二つの軸線についての動きを可能とする。すなわち、一つは励起による動きであり、もう一つはコリオリ運動である。

このように懸吊されたループ状の検出管をもつ質量流量計は、流入管と流出管が可及的に大きく自由な弾性部分の長さが与えられているので、感度が高められ、上記流入管と流出管が互いに平行で、好ましくは当接しているときに、与えられた直径に対して検出管の懸吊剛性が最小となる。流入管と流出管の取付点同士が互いに接してフレームに固定されているときの利点は、流量計の温度の感度が、流入管と流出管が取付点で互いに離れているときよりも低いことである。

以下に詳述するように、流入管と流出管は種々の形態のものが可能で、それぞれ利点がある。機械的見地から好ましく実際的な形態は、例えば、ループが流入管そして流出管と一部材として作られていることである。

設計に係りなく、予め設定した長さで自由路長を決める位置となる、流入管と流出管が検出管の端部へ接続される接続点から設定長さだけ離れた点で、直接あるいは取付手段を用いて、流入管そして流出管がフレームに取り付けられているということが重要である。

流入管そして流出管は、ループ状の検出管を含む面上に位置する。これらは全体が検出管内にあっても部分的に検出管のループ内にあってもよい。これらは、完全に検出管のループ外にあってもよく、例えば、検出管を含む面を横切るような面で整列し、あるいは検出管の面で整列し、あるいは検出管のループを含む面に対して角度をもつ面で平行に、さらには、検出管を含む面で平行だが検出管のループ外にあるようにしてもよい。

以下、さらに詳しく説明するように、ループ状の検出管は捩りあるいは回転モード、さらには揺動モードで接続できる。捩りモードは本発明において好ましくは、特に、検出管のループの対称面に位置する対称軸線まわりに行なわれる。

感度の向上ために有利となる形態では、検出管は、二つの平行な側管部と、これらの二つの側管部の第一端に接続された第一連絡管部と、側管部の第二端に一端側で接続されかつ流入管と流出管に他端で接続された二つの第二連絡管部とを有し、矩形状をなしていることを特徴としている。

上記構成をコンパクトとする形態は、流入管と流出管が検出管のループ内で延びていて、ループの対称軸線の両側で互いに近接しあるいは接しており、又、上記流入管と流出管が第二連絡管部よりも第一連絡管部に近い位置でフレームに取り付けられていることを特徴としている。特に、流入管と流出管の自由路長が該流入管と流出管に平行な方向で見たときのループ状の検出管の長さの少なくとも５０％の長さとなっていることである。これは、検出管が矩形状のループの場合、流入管と流出管の自由路長が各側管部の長さの少なくとも５０％の長さであるということを意味している。

ループ状の検出管は機械的に閉じた経路をなしていなくてはならない。この目的のために第一形態では、二つの第二連絡管部がそれらの接合部近傍で流入管そして流出管に機械的に接続されていることを特徴とする。必要時に、第一形態と組み合わせることができる第二形態は、流入管と流出管がそれらの自由路長にわたり互いに平行で近接あるいは接触して延びており、又、自由路長の少なくとも一部で互いに機械的に接続されていることを特徴とする。溶接が上記接続には好適である。

本発明の質量流量計のループ状管の励起（すなわち振動を起こすこと）は種々の方法で実行でき、例えば、検出管に取り付けられた磁気ディスクと空気‐コイルの電磁石とによってなされる。この検出管は、本来非常に軽いものであり、励起手段がここに取り付けられると、検出管を共振させるのに追加的エネルギを必要とする。したがって、検出管はさらに部材を追加する必要のない励起技術を用いることが好ましい。

この観点から、好ましい形態では、励起手段は、検出管の管壁内に（交番）電流発生のための手段、好ましくは誘導手段と、そして管内の電流方向を横切る磁界を発生するマグネット手段とを有し、磁界が管内の電流と協働して、直交する二つの軸線の一方の軸線について検出管を回転させるために、検出管に電磁力（ローレンツ力）を生じさせるようになっている。

この関連での第一形態では、マグネット手段は、検出管の管部が通っている空隙をもつ永久磁石マグネットヨークを有していることである。上述の揺動励起それによって生ずる。

トルク励起を実現する形態としては、マグネット手段は、二つの空隙にそれぞれ検出管の対応管部が通っている該空隙をもつ永久磁石マグネットヨークを有し、反対方向を向く磁界が上記空隙に生じていることを特徴とする。トルク励起は揺動励起モードと共に捩り励起モードを実現する。

コリオリ力の効果を測定するために、好ましくは、時間の関数として検出管の二点の変位を測定する二つのセンサが励起回転軸線となる対称軸線の両側で検出管に隣接して設けられている。もし、空間があまり大きくないときには、例えば、三角形状の検出管の場合には、マグネットヨークが空隙同士間に中央開口部があれば、センサがこの開口部に配設されるようにするとよい。

矩形状ループをもつ検出管が与えられたときには、センサとヨークを周囲に好ましい状態で配する空間がある。形態としては、矩形状ループをなす検出管のためのマグネットヨークが矩形状ループの一方の側に配され、反対側となる他方の側にセンサが配される。

本発明は以上のごとく、懸吊されたループ状の検出管のもつ質量流量計は、流入管と流出管が可及的に大きく自由な弾性部分の長さが与えられているので、感度が高められ、上記検出管が互いに平行で、好ましくは当接しているときに、与えられた直径に対して検出管の懸吊剛性が最小となる。流入管と流出管の取付点同士が互いに接してフレームに固定されているときの利点は、流量計の温度の感度が、流入管と流出管が取付点で互いに離れているときよりも低いことである。

以下、添付図面にもとづき、本発明の実施形態を説明する。

図１は、ほぼ周回路（ほぼ一つの全周）をなすように形成され、矩形状に屈曲されたループ状の検出管２をもつコリオリ型の流量計１を示している。ループ状検出管２は、二つの平行な側管部２ｃ，２ｄを有し、これらは一端側で第一連絡管部２ｅそして他端で二つの第二連絡管部２ａ，２ｂで接続されている。二つの第二連絡管部２ａ，２ｂは、これらが側管部２ｃ，２ｄに接続されている側で、流れ媒体のための可撓な流入管３と可撓な流出管４に接続されている。好ましくは、ループ状検出管２と流入管３そして流出管４は同一管の部分をなしている。ループ状検出管２は、全体として、丸みをもつ隅部をもった矩形状をなし、曲げ成形し易い形状になっている。流入管３、流出管４は、供給／排出ブロックを経て、供給ライン６そして排出ライン７にそれぞれ接続されている。この形態の流入管３と流出管４は、ループ状検出管２のループ内にあって、取付手段１２によってフレーム１３に取り付けられている。取付手段１２は、流入管３と流出管４の自由路長（すなわち、第二連絡管部２ａ，２ｂの接合位置と取付手段１２での取付位置との間での流入管３そして流出管４の部分）が側管部２ｃ，２ｄのそれぞれの長さの少なくとも５０％、好ましくは少なくとも６０％となるように、位置づけられる。可撓な流入管３と流出管４は検出管２のループの一部を形成していないが、フレーム１３へのループ状検出管２の可撓性をもった取付に供している。こうして、ループ状検出管２は、流入管と流出管によって可撓性をもって懸吊されているとみなすことができる。ループ状検出管２と流入管３そして流出管４は、一つの管材で作られていることが好ましい。これは、例えば、ステンレス鋼管で外径が約０．７ｍｍそして壁厚が約０．１ｍｍとして形成できる。検出管２のループの大きさと管が耐えられる圧力（例えば、１００ｂａｒ）にもよるが、管の外径は、通常、１ｍｍより小さく、壁厚は０．２ｍｍあるいはそれ以下である。

ループ状の検出管２は図３に詳しく示されている。この図３では図１に示された部分と共通した部分には同一符号を付してある。ループ状検出管２は略矩形構造をなし、二つの平行な側管部２ｃ，２ｄと、該側管部２ｃ，２ｄの第一（下）端部に接続された第一連絡管部２ｅと、一端で側管部２ｃ，２ｄの第二（上）端部に接続され、他端で中央側に延びる流入管３と流出管４にそれぞれ接続された二つの第二連絡管部２ａ，２ｂと、を有している。流入管３そして流出管４からループ状検出管２へ移行する部分は破線で示されている。ループ状検出管２の矩形構造は隅部で丸みをもっている。流入管３と流出管４は対称軸線Ｓに関して対称でこの対称軸線Ｓに近接して延びており、取付手段１２、例えばクランピング、鑞接、溶接によって取り付けられている。この取付手段１２はフレーム１３に取り付けられている。流入管３と流出管４は直接フレーム１３に取り付けられていてもよい。図３では、取付手段（ブロック）１２は空所１２ａを有していて、ここに流入管３そして流出管４が保持されている。流入管３と流出管４は可撓性を有していて、ループ状検出管２に対して懸吊ばねのごとく機能する。この懸吊は、対称軸線Ｓ（図１参照）そしてループ状検出管２のループの面にあってこの対称軸線Ｓに対して直角な第二軸線をなす応答軸線Ｓ’に対してのループ状検出管の動きを可能とする。

検出管を機械的に閉じるには（すなわち、検出管のループの始端と終端を直接あるいは間接的につなぐには）、流入管３と流出管４がこれらの自由路長の延長部で互いに沿うように接続するのが好ましく、例えば、互いに溶接、鑞接される。図３は、一例として、符号１５で示される数点で接合されている。

変形例としては、第二連絡管部２ａ，２ｂは、可能ならば、流入管３そして流出管４と、例えば、互いに近接している部位で支持要素１６に取り付けることにより、接続される。第二連絡管部２ａ，２ｂ間での接続そして／あるいは流入管３と流出管４との間の接続は、作動中に振動モードの修正を得るように機械的閉ループとするのに重要である。

良好なばね動作を得るためには、流入管３と流出管４はできるだけ大きい自由路長ｄを有するようになる。さらに詳しくは、ｄは側管部２ｃそして２ｄの長さＤの０．５倍以上であることが好ましい。したがって、取付手段１２は第二連絡管部２ａ，２ｂよりも第一連絡管部２ｅへ近づいて位置する。

流入管３と流出管４は、図３の形態では、取付手段１２を越えてループ状検出管２の面から外れ、すなわち第一連絡管部２ｅをまわり込んで供給そして排出ラインと接続される。これらは、好ましくは、この接続位置から互いに離れて行く。これは、図２によく見られる。好ましくは流入管と流出管の自由路長はループの管部と同じ面に位置する。

図４Ａ〜Ｆは矩形ループを基本として、流入管と流出管の配置そして取付けについてのいくつかの可能例を示し、どれも図３で示した懸吊原理を用いている。追加的弛緩が図４Ａ〜Ｆの例の懸吊ばね構造に加えられており、ここでは、流入管と流出管の取付点が図３における位置よりも遠くなっている。

図４Ａは、検出管のループの面でループ内で延びる流入管２０’と流出管２０を有するほぼ矩形ループをなす検出管２１を示しており、これらの流入管と流出管は与えられた点から異なる方向で側方に離れて行く。流入管２０’と流出管２０は検出管のループ内に位置する取付点２２，２３で保持されている。取付点が図３の位置よりも遠いということが弾性懸吊にさらなる弛緩を与えている。流入管２０’と流出管２０は曲げられてから取付点２２，２３を越え、ループ状の検出管２１の側管部に向け延びているが、これらは後方へ直角方向に曲げられていてもよい。

図４Ｂは、平行な流入管２７と流出管２８をもつほぼ矩形ループの検出管２６を示し、流入管２７と流出管２８は検出管のループの面内で延びそしてもう一回曲げられてから取付点に向け延びている。流入管２７と流出管２８は位置２９と３０で取り付けられている。取付点は、このようにして、図４Ａにおけるよりも、検出管のループ部分に対して流入管そして流出管が接続されている位置から遠く離れている。

流入管と流出管は検出管のループの面から外れるように曲げられることにより下方の連絡管部を越えるようにして（図２参照）、これらの流入管と流出管の自由路長を増すことが望まれることもあるが、これはばね特性を損なうことにもなる。この問題は図４Ｃの構造により解決される。

図４Ｃは流入管３３と流出管３２が互いに接近して一つの面内で延びているほぼ矩形のループ状検出管３１を示している。流入管３３と流出管３２は検出管３１のループの外に位置している取付手段３４により取り付けられている。流入管３３と流出管３２は、検出管３１の下側の連絡管部３５が下方に曲がっているのでキンクは生じない。

図４Ｄは、流入管３７そして流出管３８が最初のループ状の検出管３６の面で延び次に互いに反対方向に検出管３６の面から離れて行くようになっているほぼ矩形ループ状の検出管３６を示している。流入管３７と流出管３８は、自由路長を増すように検出管３６の面から距離をもった位置３９，４０で取り付けられている。

図４Ｅは、図４Ｄに代わる構造として、図４Ｄに示されるように最初、検出管のループ内で延びているという形態ではなく、流入管４２そして流出管４３が検出管４１のループの面から直ちに反対方向に離れて行く形態となっている。流入管４２と流出管４３は検出管４１の面外の位置４４，４５で取り付けられている。

図４Ｆは、流入管４８と流出管４７が同じ方向でループ状の検出管４６のループ面から直ちに離れるように延びている、ほぼ矩形のループ状の検出管４６を示している。好ましくは、流入管４８と流出管４７は平行で、ループ状検出管４６の面の外で取り付けられている。この構造は図４Ｅに代えてコンパクトな構造となる。

流入管と流出管の取付点が検出管のループを含む面の外に位置しているこれらの形態（図４Ｄ，４Ｅ，４Ｆ）において、これらがループを含む面に対して対称に配置されているようにすることが好ましい。

図４Ａから図４Ｆのすべてにおいて、符号ｂは鑞接点を示している。

上記の形態は矩形状ループの検出管を用いている例である。

しかしながら、検出管は機械的に閉ループをなしている限り、矩形状ループでなくとも他の形を用いることが可能である。これら矩形以外のいくつかは、すべて、図５に見られるように、検出管のループ内に位置する流入管そして流出管によって弾性的に懸吊されている。

図５Ａは多角形ループ状検出管５０の正面図を示している（この例では、八角形であるが、六角形でも八角形以上のものでも可能である）。

図５Ｂは楕円形ループ状検出管５１を示している。

図５Ｃは菱形ループ状検出管５２を示している。

図５Ｄは台形ループ状検出管５３を示している。

図５に示されたループの形状では、流入管と流出管の弾性部分は完全に検出管のループ内に収まっている。しかし、これらは、図４Ｃそして図４Ｄに示されるように一部が検出管のループ外にあったり、図４Ｅそして図４Ｆに示されるように完全に検出管のループ外にあるようにしてもよい。図５に示される検出管のループ形状をもつ質量流量計の感度は若干の差があるだけである。しかし、図３の矩形状は、与えられた外形寸法に対し、高い感度をもたらす。

図６Ａと図６Ｂは、図３の矩形ループ状の検出管の変形例とも言える三角形状をなす、本発明のループ状検出管５４，６１を示している。ループ状検出管５４（図６Ａ）は、ループ状の検出管５４の始点５６に隣接する、検出管５４に接続された流入管５５を有している。流入する流れ媒体は、この始点５６から三角形の第一斜側部を流れ、次にベース６０を流れ、最後に三角形の第二斜側部を流れる。終点５８において、三角形をなす検出管５４は流入管５７に接続されている。流入管５５と流出管５７は、検出管５４のループ内かつ該検出管５４のループの面内で互いに近接して平行に延び、図示しないフレームに対し取付手段５９によって取り付けられている。こうして、検出管５４の弾性懸吊が図３の検出管２と匹敵して可能となる。検出管５４はベース６０と各斜側部との間の移行部分に突出部あるいは「耳部」が設けられていてもよい。

図６Ｂに見られるごとく、ループ状の検出管６１は、やはり三角形に屈曲形成されているが、必要に応じて変形を加えてもよい。ここでは、流入管６２と流出管６４は検出管６１のループの面で互いに接近して平行に延びているが、検出管のループ外にあり、流入管と流出管により形成されたばねの自由路長を図６Ａの構造におけるよりも大きくすることができる。流入管６２と流出管６４は取付手段６６により一方の側でフレーム（図示せず）に取り付けられ、他方の側で三角形状の管６１の始点６３と終点６５に取り付けられている。

図６Ａそして図６Ｂに示されているループ状の検出管５４そして６１の機械的閉形状を得るには、それぞれの流入管５５，６２と流出管５７，６４は、例えば溶接あるいは鑞接によって、これらの自由路長の少なくとも一部にわたり接続される。機械的接続は、測定に支障となる固有振動の発生を抑制する。機械的接続は、各検出管５４，６１の始点５６，６３と終点５８，６５の間で行ってもよい。

本発明による閉三角形状の検出管は、単ループに代えて二重ループをもった構造であってもよい。設計によっては、二つのループ状検出管で同じ方向の流れをなすようにしても、反対方向の流れをもつようにしてもよい。

本発明の質量流量計のループ状検出管の（振動の）励起は、種々の方法で行われ、例えば、検出管に取り付けられた磁気ディスク手段と検出管から離れて位置する空気‐コイルによる電磁石である。しかし、この検出管はそれ自体、大変軽い物体であるので、励起手段がここに取り付けられていると、検出管を共振状態にもたらすには、さらに追加的エネルギを必要とする。したがって、図１と図２は、検出管にさらなる部材を追加する必要のない特殊な励起手段を示している。

共通部位に同一符号が付されている図１そして図２の構造において、対称軸線Ｓ（回転の主軸あるいは励起軸線）は、フレーム１３に固定され永久磁石１９が設けられた永久磁石マグネットヨーク８を有し、該ヨーク８は二箇所で空隙９，１０が形成され、この空隙９，１０に、ループ状の検出管２（上記第二連絡管部）の部分２ａ，２ｂと、検出管２内へ電流をもたらす手段とが通されている。これらは、図１と図２における誘導手段によって検出管２内へ電流を生じせしめるための手段である。永久磁石マグネットヨーク８は二つの上ヨーク部８ａと８ａ’とを有し、これらは空隙９，１０によって下ヨーク部８ｂから分離されている。検出管２はヨーク部８ｂにおける溝部８ｂ’を貫通している。ヨーク部８ａと８ａ’の間には永久磁石１９が配設されており、その一方の極（Ｎ極）はヨーク部８ａに向いており、他方の極（Ｓ極）はヨーク部８ａ’の方に向いている。

二つのトランスのコア１７，１７ａがそれぞれコイル１８ａ，１８ｂを有し、これらのコアが側管部２ｃ，２ｄを通っていて、これらのトランスのコアによって、検出管内に電流が生ずる。コイルは図示のごとくトランスのコアの内側に巻かれていても、あるいは他の側に巻かれていてもよい。永久磁石ヨーク８の空隙９，１０のそれぞれに電流の方向を横切り互いに反対に向く磁界が生ずるが、この磁界と検出管２内に生ずる（交番）電流との組み合わせが検出管にトルクをもたらし、対称軸線Ｓまわりの振動あるいは回転（捩りモード）を始める。

流れ媒体が検出管内を流れると、検出管は、コリオリ力の影響のもとで、対称軸線Ｓを横切る応答軸線Ｓ’に関して振動（揺動モード）を始める。作動中、流れ媒体の様子を表わす第一連絡管部２ｅの点における正弦波変位が、第一連絡管部２ｅに近接して配された第一センサ１１ａそして第二センサ１１ｂを有するコリオリ効果センサによって検知される。第一そして第二センサは、対称軸線Ｓと第一連絡管部２ｅとの交点近くで該対称軸線Ｓの両側に対称的に配置されている。第三センサ１１ｃが修正の目的に配されていてもよい。センサは、例えば、電磁型、誘導型、容量型あるいは超音波型とすることができる。しかし、本例の場合、光学センサが用いられている。光学センサとして、いわゆるオプトセンサ１１ａ，１１ｂそして１１ｃ（図１，２）が用いられ、それぞれフレーム１３に取り付けられたＵ字型ハウジングを有し、光源（例えばＬＥＤ）がＵ字の一方の脚部に配置され、感光セル（例えば、フォトトランジスタ）が他方の脚部で上記光源に対向して配置されている。第一連絡管部２ｅはＵ字状センサハウジング１１ａと１１ｂの間を移動可能となっていて、光源からの光を多かれ少なかれ遮断できる。

図１，２，３のすべては、多かれ少なかれ四角形に周回している矩形ループ状検出管を示している。これは、与えられた面積で、感度に関して好ましい形であるということが判る。もし、これが励振手段、電流発生手段、そして／又はコリオリ効果センサ手段の配置にとって好都合ならば、例えば、検出管のループを狭くそして比例的に高くすることが可能である。

端的には、本発明は、動作中に閉ループ状検出管に流れ媒体が流れ、動作中に対称軸線について励振させる振動モードで検出管を回転させるために、好ましくは電磁、非接触励振手段を有している検出管を備えたコリオリ型の質量流量計に関する。ループ状の検出管は始点と終点とを有している。始点と終点は互いに近接して位置し、それぞれ流入管そして流出管に接続されており、流入管と流出管は好ましくは平行で近接している。ループ状の検出管は、可撓な流入管そして流出管によって、流量計のフレームから弾性的に懸吊されていて、これらの流入管そして流出管は好ましくはループ状の検出管と一体的に形成される。

本発明のコリオリ流量計の正面図である。図１の流量計の斜視図である。図１と図２の流量計に用いられるループ状検出管の斜視図である。図３のループ状検出管の懸吊についての形態を示す正面図である。図３のループ状検出管の懸吊についての他の形態を示す正面図である。図３のループ状検出管の懸吊についてのさらに他の形態を示す斜視図である。図３のループ状検出管の懸吊についてのさらに他の形態を示す斜視図である。図３のループ状検出管の懸吊についてのさらに他の形態を示す斜視図である。図３のループ状検出管の懸吊についてのさらに他の形態を示す斜視図である。図３のループ状検出管の他の形態を示す正面図である。図３のループ状検出管のさらに他の形態を示す正面図である。図３のループ状検出管のさらに他の形態を示す正面図である。図３のループ状検出管のさらに他の形態を示す正面図である。図３のループ状検出管のさらに他の形態を示す正面図である。図３のループ状検出管のさらに他の形態を示す正面図である。

符号の説明

１流量計
２検出管
２ａ第二連絡管部
２ｂ第二連絡管部
２ｃ側管部
２ｄ側管部
２ｅ第一連絡管部
３流入管
４流出管
１３フレーム
８５電流を発生するための手段
Ｂ，Ｂ’ 磁界
Ｆ，Ｆ’ ローレンツ力
Ｓ対称軸線
Ｓ’ 応答軸線

Claims

動作中に流れ媒体が流れる一つの機械的に閉じたループを形成する検出管を有する質量流量計であって、該検出管がフレームに取り付けられていると共に動作中に該ループ状の検出管を振動させる電磁励起手段を有し、検出管が可撓な流入管と可撓な流出管に接続され、該検出管が該検出管を含む面に位置する上記可撓な流入管と可撓な流出管によりフレームに対し弾性的に変位可能に懸吊されているコリオリ型質量流量計において、
ループ状の検出管は該検出管を含む面での対称軸線Ｓを有し、該対称軸線Ｓが上記流入管と流出管の両管の間で該両管に平行に延びていて、該流入管と流出管によるフレームからの上記検出管の懸吊が、対称軸線Ｓまわりと該対称軸線Ｓに対して直角な検出管を含む面に位置する応答軸線Ｓ’まわりの動きを許容していること、
電磁励起手段は非接触でループ状の検出管を対称軸線Ｓまわりに振動するように励起してコリオリ応答動が応答軸線Ｓ’まわりになされること、
流量計が、さらに、時間の関数で検出管の管部に位置する二つの点のフレームに対する変位をそれぞれ検出する二つのセンサを有していて、この二つのセンサが対称軸線Ｓに関して対称位置でフレームに取り付けられ、該対称軸線Ｓと上記管部との交点近傍に位置していること、
を特徴とする質量流量計。
可撓な流入管と可撓な流出管はループ状の検出管のループ内に位置していることとする請求項１に記載の質量流量計。
流入管と流出管は、予め設定した長さで自由路長を決める位置となる、流入管と流出管が検出管の端部へ接続される接続点から設定長さだけ離れた点で、フレームに取り付けられていることとする請求項２に記載の質量流量計。
検出管は、二つの平行な側管部と、これらの二つの側管部の第一端に接続された第一連絡管部と、側管部の第二端に一端側で接続されかつ流入管と流出管に他端で接続された二つの第二連絡管部とを有して、矩形状をなしていることとする請求項１又は請求項２に記載の質量流量計。
流入管と流出管がループ状の検出管を含む面内で延びていて、検出管のループの対称軸線の両側で互いに近接しあるいは接しており、又、上記流入管と流出管が第二連絡管部よりも第一連絡管部に近い位置でフレームに取り付けられていることとする請求項４に記載の質量流量計。
流入管と流出管の自由路長が該流入管と流出管に平行な方向で見たときのループ状の検出管の長さの少なくとも５０％の長さとなっていることとする請求項３に記載の質量流量計。
流入管と流出管の自由路長が各側管部の長さの少なくとも５０％の長さであることとする請求項４に記載の質量流量計。
非接触の電磁励起手段は、検出管の管壁内にＡＣ電流を発生するための手段、そして検出管内のＡＣ電流方向を横切る磁界を発生するマグネット手段とを有し、該マグネット手段が、二つの空隙に検出管のそれぞれの対応管部が通っている該空隙をもつ永久磁石マグネットヨークを有し、反対方向を向く磁界が上記空隙に生じていて、磁界が管内のＡＣ電流と協働して、検出管にローレンツ力を生じさせるようになっていることとする請求項１に記載の質量流量計。
マグネットヨークが空隙同士間に中央開口部があること、センサがこの開口部に配設されていることとする請求項８に記載の質量流量計。
検出管が矩形状ループをなし、マグネットヨークが矩形状ループの一方の側に配され、反対側となる他方の側にセンサが配されていることとする請求項８に記載の質量流量計。