JP6428040B2 - 励振装置及び質量流量計 - Google Patents
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Description
この発明によると、第1振動ユニットに設けられた第1,第2磁石及び第1〜第3磁性部材によって2つの磁気回路が形成され、巻回方向が互いに逆向きにされて直列接続された第1,第2コイルのうちの第1コイルに2つの磁気回路によって生ずる磁束が鎖交し、第2コイルに1つの磁気回路によって生ずる磁束が鎖交する。
また、本発明の励振装置は、前記第1,第2,第3磁性部材が、磁性を有する金属材料によって形成されていることを特徴としている。
また、本発明の励振装置は、前記第1,第2磁石及び前記第1,第2磁性部材が、中央部に貫通孔(H1)が形成された環状形状であり、前記貫通孔に挿通されて、前記第1,第2磁石及び前記第1,第2磁性部材を前記第3磁性部材に固定する固定部材(16)を備えることを特徴としている。
また、本発明の励振装置は、前記第3磁性部材の中央部にはボルト穴(H2)が形成されており、前記固定部材が、軸部が前記貫通孔に介挿されて、前記ボルト穴に螺合されることにより前記第1,第2磁石及び前記第1,第2磁性部材を前記第3磁性部材に固定するボルトであることを特徴としている。
また、本発明の励振装置は、前記固定部材が、非磁性材料によって形成されていることを特徴としている。
また、本発明の励振装置は、前記第1振動ユニットが、前記第2磁性部材を介して前記第2磁石に第2磁極を向かい合わせて配置された第3磁石(17)と、該第3磁石の第1磁極に配置された第4磁性部材(18)とを備えており、前記第3磁性部材が、前記第1,第2磁石及び前記第1,第2磁性部材に加えて、前記第3磁石及び前記第4磁性部材の周囲を取り囲むようにされていることを特徴としている。
また、本発明の励振装置は、前記第2振動ユニットが、前記第4磁性部材に対応するよう前記第1,第2,第3磁石及び前記第1,第2,第4磁性部材と前記第3磁性部材との間の空間に配置され、巻回方向が前記第2コイルの巻回方向と逆向きにされて前記第1,第2コイルに直列接続された第3コイル(24)を備えることを特徴としている。
また、本発明の励振装置は、前記第1,第2,第3磁石及び前記第1,第2,第4磁性部材は、中央部に貫通孔(H1)が形成された環状形状であり、前記貫通孔に挿通されて、前記第1,第2,第3磁石及び前記第1,第2,第4磁性部材を前記第3磁性部材に固定する固定部材(16)を備えることを特徴としている。
また、本発明の励振装置は、前記第3磁性部材の中央部にはボルト穴(H2)が形成されており、前記固定部材が、軸部が前記貫通孔に介挿されて、前記ボルト穴に螺合されることにより前記第1,第2,第3磁石及び前記第1,第2,第4磁性部材を前記第3磁性部材に固定するボルトであることを特徴としている。
また、本発明の励振装置は、前記固定部材が、非磁性材料によって形成されていることを特徴としている。
本発明の質量流量計は、測定対象である流体が流れる測定チューブ(35a,35b)を励振する励振装置(EX)と、励振された前記測定チューブの振動を検出する振動検出装置(D1、D2)とを備えており、前記振動検出装置の検出結果を用いて前記流体の流量を測定する質量流量計(MF)において、前記励振装置として、上記の何れかに記載の励振装置(1〜3)を備えることを特徴としている。
また、このような従来よりも高い励振性能を有する励振装置を質量流量計に設けることで、流体の流量を従来よりも精度良く測定することが可能であるという効果がある。
〈励振装置の構成〉
図1は、本発明の第1実施形態による励振装置の側断面図である。また、図2は、図1中のA−A線に沿う励振装置の断面矢視図である。図1に示す通り、本実施形態の励振装置1は、磁石を有する振動ユニット10(第1振動ユニット)と、コイルを有する振動ユニット20(第2振動ユニット)とを備えており、振動ユニット20のコイルに駆動電流(例えば、正弦波交流)が流れることにより、振動ユニット10,20が図1中の振動方向Xに相対的に振動するものである。
次に、上記構成における励振装置1の動作について簡単に説明する。不図示の駆動回路から振動ユニット20のコイル22,23に駆動電流(例えば、正弦波交流)が供給されると、振動ユニット20と磁気回路が形成されている振動ユニット20との間で電磁力(吸引力及び反発力)が発生する。これにより、振動ユニット10,20は、図1中の振動方向Xに相対的に振動する。
次に、励振装置1で発生する電磁力について考察する。図4は、本発明の第1実施形態による励振装置の寸法を規定する図である。図4に規定されている寸法は以下の通りである。
a1,a2:コイル22,23の高さ(巻線部分における1層当たりの導線数)
b1,b2:コイル22,23の厚み(巻線部分における導線の層数)
N1,N2:コイル22,23の巻回数
・磁極板13,14
c1,c2:磁極板13,14の厚み
Do:永久磁石11,12の外径
Di:永久磁石11,12の内径
Q1,Q2:永久磁石11,12の高さ
・ヨーク15
Ty:ヨーク15の側壁部15aの厚み
Ly:ヨーク15の側壁部15aの高さ
・その他
G1,G2:コイル22,23と磁極板13,14(永久磁石11,12)との間隔
g1,g2:コイル22,23とヨーク15の側壁部15aとの間隔
〈励振装置の構成〉
図5は、本発明の第2実施形態による励振装置の側断面図である。尚、図5においては、図1中に示す部材に相当する部材については同一の符号を付してある。図5に示す通り、本実施形態の励振装置2は、図1に示す励振装置1の振動ユニット10に、永久磁石17(第2磁石)及び磁極板18(第4磁性部材)を追加し、ヨーク15の側壁部15aの高さを、永久磁石11,12及び磁極板13,14に加えて永久磁石17及び磁極板18を取り囲むようにしたものである。
次に、上記構成における励振装置2の動作について簡単に説明する。尚、コイル24が設けられていない場合の動作は、図6に示す磁束FX3が生じてコイル23に鎖交する点を除いて、第1実施形態の動作とほぼ同じである。このため、以下では、コイル24が設けられている場合の動作について説明する。
次に、励振装置2で発生する電磁力について考察する。尚、以下では、コイル24が設けられている場合に発生する電磁力を検討する。図7は、本発明の第2実施形態による励振装置の寸法を規定する図である。図7において、新たに規定された寸法は以下の通りである。尚、以下に示す寸法以外の寸法は、図4に示されているものと同じである。
a3:コイル24の高さ(巻線部分における1層当たりの導線数)
b3:コイル24の厚み(巻線部分における導線の層数)
N3:コイル24の巻回数
・磁極板18
c3:磁極板18の厚み
Q3:永久磁石17の高さ
・その他
G3:コイル24と磁極板13,14,18(永久磁石11,12,17)との間隔
g3:コイル24とヨーク15の側壁部15aとの間隔
図8は、本発明の第3実施形態による励振装置の断面矢視図である。尚、図8に示す断面矢視図は、図2に示す断面矢視図(図1中のA−A線に沿う励振装置の断面矢視図)に相当するものである。尚、図8においては、図1又は図5に示す部材に相当する部材には同一の符号を付してある。本実施形態の励振装置3は、前述した第1,第2実施形態の励振装置1,2が備えるヨーク15の形状を変更して小型化及び軽量化したものである。
図9は、本発明の一実施形態による質量流量計の概略構成を示す図である。図9に示す通り、本実施形態の質量流量計MFは、検出部30と流量測定部40とを備えるコリオリ式質量流量計である。検出部30は、フランジ31,32、内部箱体33、外部箱体34、測定チューブ35a,35b、及びカバー36を備える。尚、図9では、外部箱体34及びカバー36を切り欠いて図示している。
10 振動ユニット
11,12 永久磁石
13,14 磁極板
15 ヨーク
16 ボルト
17 永久磁石
18 磁極板
20 振動ユニット
22,23 コイル
24 コイル
35a,35b 測定チューブ
D1,D2 振動検出装置
DI 駆動電流
EX 励振装置
H1 貫通孔
H2 ボルト穴
MF 質量流量計
SP 空間
Claims (11)
- 磁石を有する第1振動ユニットと、コイルを有する第2振動ユニットとを備えており、前記コイルに駆動電流が流れることにより前記第1,第2振動ユニットが相対的に振動する励振装置において、
前記第1振動ユニットは、第1磁極を向かい合わせて配置された第1,第2磁石と、該第1,第2磁石の間に配置された第1磁性部材と、前記第2磁石の第2磁極に配置された第2磁性部材と、前記第1,第2磁石及び前記第1,第2磁性部材の周囲を取り囲むように前記第1磁石の第2磁極に配置された第3磁性部材とを備えており、
前記第2振動ユニットは、前記第1,第2磁性部材にそれぞれ対応するよう前記第1,第2磁石及び前記第1,第2磁性部材と前記第3磁性部材との間の空間に配置され、巻回方向が互いに逆向きにされて直列接続された第1,第2コイルを備え、
前記第1,第2コイルは、前記第1コイルの巻回数が前記第2コイルの巻回数以上とされて防爆規格に適合するようにされている
ことを特徴とする励振装置。 - 前記第1,第2,第3磁性部材は、磁性を有する金属材料によって形成されていることを特徴とする請求項1記載の励振装置。
- 前記第1,第2磁石及び前記第1,第2磁性部材は、中央部に貫通孔が形成された環状形状であり、
前記貫通孔に挿通されて、前記第1,第2磁石及び前記第1,第2磁性部材を前記第3磁性部材に固定する固定部材を備える
ことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の励振装置。 - 前記第3磁性部材の中央部にはボルト穴が形成されており、
前記固定部材は、軸部が前記貫通孔に介挿されて、前記ボルト穴に螺合されることにより前記第1,第2磁石及び前記第1,第2磁性部材を前記第3磁性部材に固定するボルトである
ことを特徴とする請求項3記載の励振装置。 - 前記固定部材は、非磁性材料によって形成されていることを特徴とする請求項3又は請求項4記載の励振装置。
- 前記第1振動ユニットは、前記第2磁性部材を介して前記第2磁石に第2磁極を向かい合わせて配置された第3磁石と、該第3磁石の第1磁極に配置された第4磁性部材とを備えており、
前記第3磁性部材は、前記第1,第2磁石及び前記第1,第2磁性部材に加えて、前記第3磁石及び前記第4磁性部材の周囲を取り囲むようにされている
ことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の励振装置。 - 前記第2振動ユニットは、前記第4磁性部材に対応するよう前記第1,第2,第3磁石及び前記第1,第2,第4磁性部材と前記第3磁性部材との間の空間に配置され、巻回方向が前記第2コイルの巻回方向と逆向きにされて前記第1,第2コイルに直列接続された第3コイルを備えることを特徴とする請求項6記載の励振装置。
- 前記第1,第2,第3磁石及び前記第1,第2,第4磁性部材は、中央部に貫通孔が形成された環状形状であり、
前記貫通孔に挿通されて、前記第1,第2,第3磁石及び前記第1,第2,第4磁性部材を前記第3磁性部材に固定する固定部材を備える
ことを特徴とする請求項6又は請求項7記載の励振装置。 - 前記第3磁性部材の中央部にはボルト穴が形成されており、
前記固定部材は、軸部が前記貫通孔に介挿されて、前記ボルト穴に螺合されることにより前記第1,第2,第3磁石及び前記第1,第2,第4磁性部材を前記第3磁性部材に固定するボルトである
ことを特徴とする請求項8記載の励振装置。 - 前記固定部材は、非磁性材料によって形成されていることを特徴とする請求項8又は請求項9記載の励振装置。
- 測定対象である流体が流れる測定チューブを励振する励振装置と、励振された前記測定チューブの振動を検出する振動検出装置とを備えており、前記振動検出装置の検出結果を用いて前記流体の流量を測定する質量流量計において、
前記励振装置として、請求項1から請求項10の何れか一項に記載の励振装置を備えることを特徴とする質量流量計。
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