JPH01136026A - 振動式測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は質Ｒ流♀Ｘ１に係り、特に被測流体の質量流ω
を直接計測する構成とされたＩｎ流流量に関する。

従来の技術 被測流体の流出は流体の種類、物性（密度、粘度など）
、プロセス条件（温度、圧力）によって影響を受けない
質量で表わされることが望ましい。

従来、被測流体の質量流量を４測する質量流量計として
は、例えば被測流体の体積流ｉＸを計測しこのｈ１測値
を質ｒに換惇するいわゆる間接望質量流聞５１と、間接
型質Ｇ流量計よりも誤差が小さく被測流体の質量流８を
直接４測するいわゆる直接型￥１帛流目計とがある。こ
の種の質量流量ｈ１では特に流出をより高精度に工１測
できる直接型質量流量計として各々異なった原理に基づ
いた種々の流出み１が捉案されつつある。また、その中
の一つとして振動するセンサブ１−ブ内に流体を流した
ときに生ずるコリオリの力を利用して質量流＄を直接４
測する流ω５１がある。

また、このコリオリカを利用する質♀劃■１としては、
例えば０字状に形成された一対のセンサチューブを流入
口、流出口を有する流量計本体に接続し、一対のセンサ
チューブをｎいに近接、離間する方向に振動させｔｌ是
流聞に比例するコリオリノ〕の発生に伴うセンサチュー
ブの変位を検出して質量流量を得る構成のものがある。

発明が解決しようとする問題点 しかるに、上記コリオリの力を利用する質量流８詰では
、一対のセンサチューブが配管延在方向と直角方向に延
出するように設けられているため、配管の設置スペース
よりセンサチューブが大きく突出する格好で配設される
ことになり、従ってより大きな設置スペースを要すると
いった問題点を有する。

又、従来の質量Ｆｆｆｉｉｌでは、流ｍ計木体及びセン
サチューブを含む流量計自体が人望化してしまうばかり
か、他の機器が密集して設置されているような狭い場所
には容易に設置することができず、他の機器を避けて設
置することになるので設置作業が面倒であるといった問
題点がある。

さらに、質量流量剖にあっては小τ１化を図るとと６に
配管振動の影響を受（）ずに流ｍ計測できることが要望
されている。

そこで、本発明は上記問題点を解決するとともに要望に
応じた質量流Ｇ語を提供することを目的とする。

問題点を解決するための手段及び作用 本発明は、ｗ！ｌ３ＩＩｌ流体が流れる配管の延在方向
に延在する平行な一対の直慎・部と一対の直管部の先端
間を接続する管路とよりなり、一方の直管部の基端を上
流側配管に接続し、他方の直管部の基端を下流側配管に
接続してなる第１のセンサチューブと、第１のセンサチ
ューブと同・−形状に形成され配管を介して第１のセン
サブ１−ブと苅称に配設された第２のセンリブ１−ブと
、配管と非接触に設けられ第１のセンサチューブの管路
と第２のセンサチューブの管路とを相りに保持する保持
部材と、第１．第２のセンサチューブの各直管部を近接
又は離間する方向に振動させる加振器と、各直管部の変
位を検出するピックアップとがうなり、配管の外周より
センサチューブの突出量を小さくして流Ｒ工ｉ自体の小
型化を図り、設置スペースをより小さくするようにする
とともに配管振動の影響を受けないようにしてｈ！測精
度の向上を図るようにしたものである。

実施例 第１図乃至第３図に本発明になる質量流ｆｆ１Ｋ＋の一
実施例を示す。

各図中、質量流が計１は一対のセンリブ１−ブ２．３が
マニホールド４に組付けられてなる。第２図に示す如く
マニホールド４は流入管５と流出管６との間に設けられ
、流入管５に接続された流入路４ａと、流出９６に接続
された流出路４ｂとを有する。又、第３図に示す如く、
流入路４８は上、下に分岐する接続口４ａ＋　、４ａ２
に連通している。

なお、第２図及び第４図に示すように、流出路４ｂも流
入路４ａと同様に分岐した接続口４ｂ＋。

４ｂ２と連通している。

１°側のセンリブ１−１２は、その基端を流入路４ａの
接続口４ａ＋に接続され、配管方向に延在づる４９１部
２ａと、基端を流出路４ｂの接続口４ｂ＋に接続され、
ｉｉｊ＠部２ａと平行に延６する直凱部２ｂと、直管部
２ａ、　２ｂの先端で折り返すように曲げられた曲部２
Ｇ、２ｄと、この曲部２Ｃと２ｄとを接続する（）字状
の接続部（管路）２ｅとよりなる。

又、下側のセンリヂ１−ブ３は上記センサ１１−ブ２と
同一形状に形成され、直管部３ａ、３ｂが流出管６及び
直管部２ａ、　２ｂと平行となるようにセンサーチュー
ブ２と上、不対称に配設されている。なお、センサチュ
ーブ２．３の接続部２ｅ。

３０間は第６図に示す保持部材８により接続保持されて
いる。

保持部材８は流出管６が貫通するリング部８ａの外周に
センサチューブ２．３の接続部２ｅ。

３ｅの中間位置に接続固定される接続部Ｂｂ。

８Ｃを有してなる。即ち、保持部材８は流出管６を間に
介して対向する接続部２０，３ｅを相Ｈに保持している
。

尚、リング部８ａの内径Ｄ＋は流出管６の外径りよりも
大径であり、流出分６の外周どリング部８ａの内周との
間には隙間が介在している。従って、一対のセンサチュ
ーブ２．３の接続部２ｅ。

３Ｃは流出管６と非接触状態で所定の位置に保持されて
おり、流出管６からの配管振動はセンサチューブ２．３
に直接伝達されないようになっている。

また、センサナ１−ブ２，３は保持部材８の接続固定に
より流出管６を基準にして接続部２ｅ。

３ｅの離間位置がバラツキなく所定の位置に位置決めさ
れる。このように、保持部材８によりセンサチューブ２
．３の先端の接続部２ｅ、３ｅが離間しているにも拘ら
ず設馴された所定１１７首に保持されることになり、接
続部２ｅ、３ｅに連続する直管部２ａ、　２ｂ及び３ａ
、３ｂの離間位置が所定位置に位置決めされるとともに
各直管部２ａ。

２ｂ、３ａ、３ｂの平行度が保たれる。従って、レン号
ノチューブ２．３を製竹する際８直管部２ａ。

２ｂ、３ａ、３ｂの延在位置又は平行度が若干ずれてし
まったとしても、上記保持部材８が接続部２ｅ、３Ｃ間
を接続保持することにより上記直管部２ａ、２ｂ、３ａ
、３ｂの組付加工誤差を無くずように直管部２ａ、２ｂ
、３ａ、３ｔｌ）組イ・１位問を補正することができる
。

従って、保持部月８はセンυデー１−７２．３を！′１
例ける際接続部２ｅ、３ｅ間を保持するとともに、各直
管部２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂの延７ｉ荀首及び平行度を
位置決めするための組イ・１用ゲージとしても機能しう
る３゜ 即ち、センサナ１−ブ２，３が正しい（＞７．　’ｕ”
；に組（−Ｊ　ＩＪられるので、後述するピックアラ７
９．１０のコイル部とマグネット部との位置関係を正確
に〕々制Ｊ゛ることが可能となる。よって、組立完了後
ピックアップ９．１０のコイル部とマグネット部との相
対位置を調整する手間が不要となる。

一対のセンサチューブ２．３の直管部２ａ。

２ｂ、３ａ、３ｂは支持板７を貫通し、支持板７に溶接
で固定されるとともに、その端部はマニホールド４の各
接続口４ａ＋　、４ａ２．４ｂ＋　。

４ｂ２に接続固定されている。

従って、一方のレンサチｌ−ブ２は流出管６の１一方で
配管方向に延在して設けられ、他方のセンサチューブ３
は流出管６の一トｈで配管方向に延在して設置ノられて
いるので、質ｍ流帛計１は一対のセンサチューブ２．３
を右するにもかかわらｆ設置スペースが小さくて済み、
コンバク！−な構成となっている。

さらに、質量流ω６１１ではセンリチ１−７２゜３が流
出管６の近傍で配管方向に延６するよう設けられている
ので、配管振動のＩＷを受けにくい構成となっていて、
流ｉをより精度良く４測しうる。

なお、支持板７の中央には孔７ａが穿設されており、流
出管６はこの孔７ａを貫通する。

第１図乃至第３図及び第７図に示す如く、流入側の直管
部２ａと３ａとの間、及び流出側の直管部２ｂと３ｂと
の間にはピックアップ９．１０が配設されている。

なＪ３、ピックアップ９，１０は夫々同一１７４成であ
るので一方のピックアップ９につき説明する。

第７図中、ピックアップ９はセングチ１−ブ３の直管部
３ａの途中より上りに突出するブラケット１１に保持さ
れたコイル部９ａと、コイル部９ａに上、下り向で対向
するように口字状のブラケット１２に設けられたマグネ
ット９ｂ、９ｃとよりなる。なお、ブラケット１２は上
１ノ向に延在し、センサチューブ２の直管部２ａに接続
されている。

従って、セングチ１−ブ２．３が振１ｉＩＪ　Ｔると、
直管部４ａに設けられたコイル部９ａがマグネット９ｂ
、９Ｃ間で矢印Ｘ方向に相対的に変位する。

そのため、コイル部９ａには直管部２ａ、３ａの相対変
位に応じた起電力が発生し、ピックアツプ９番３１コイ
ル部９ａの電Ｂより直管部４ａの変位を検出する。尚、
ピックアップ９．１０を支持するための支持部材は不要
である。

１３．１４は加振器で、直管部２ａと２ｂとの先端間、
直管部３ａと３ｂとの先端間に設けられている。

加振器１３は実質電磁ソレノイドと同様な構成であり、
流入側の直管部２ａに取付けられたコイル部１３ａと、
流出側の直管部２ｂに取イ４けられ、コイル部り３ａ内
に嵌入するマグネット部１３ｂとよりなる。従って、加
振器１３はコイル部１３ａに通電されると、直管部２ａ
、２ｂを矢印Ｘ方向に加振する。

尚、加振器１４は上記加振器１３と同一構成であるので
、その説明は省略する。

次に、上記構成になる質Ｆｉ１流呈計の計測動作につき
説明する。

流ω晶１測時、一対のヒンサチューブ２．３は上記加振
器１３．１４の動伯により内部に流体が流れている状態
で加振される。流入管５よりマニホールド４の流入路４
ａに流入した被測流体は、分流してセンサチューブ２，
３の直管部２ａ、３ａに流入し、曲部２Ｃ，３Ｇ、接続
部２ｅ、３ｅ、曲部２ｄ、３ｄを通過して直管部２ｂ、
３ｂに至り、マニホールド４の流出路４ｂで合流して流
出管６より流出する。又、センサチューブ２．３は加振
器１３，１４により加振されているので、センサチュー
ブ２，３のばね定数とセン１ノチ１−ブ２．３内を流れ
る流ωによって決まる固有振ｉ８１数で矢印Ｘ方向に振
動する。

まず、一対のセンＶヂ１−ブ２．３のうち上方のセンサ
ナ１−ブ２の動作について説明する。

なお、直管部２ａ、２ｂ及び３ａ、３ｂは振動する際、
互いに離間する１ノ向に弾性変形した後、直管部２ａ、
２ｂ、３ａ、３ｂ自体の弾性復元力でｎいに近接する方
向に変形する。

第８図に示す如く、直管部２ａ、２ｂは支持板７で固定
されているため、支持板７の量適部分を吏員として先端
にいくほど矢印Ｘ方向に大きく振動する。従って、直管
部２ａ、２ｂでは上記振動に伴って角速度ωの変形が生
ずる。また、曲部２ｄ、２ｅはα状に曲げられているた
め、加振器１３が矢印Ｘ方向の加果動作をしても曲部２
ｄ。

２ｅが加振方向に撓み、直管部２ａ、２ｂの先端側の変
位を許容する。

Ｆ記の如く、＠動するセン４Ｊデユープ２内に流体が流
れると、流入側の直管部２ａにおいてはその先端へいく
ほど振幅が大きくなるため、流体の矢印Ｘ方向の速度が
人となる。よって、流体には撮動方向の加速度が与えら
れる。また、流出側の直管部２ｂにおいては、マニホー
ルド４側へ戻るほど矢印Ｘ方向の速度が徐々に減少する
ため、流体には負の加速度がつく。このように、センサ
チューブ２の振動に伴って流体に加速度がつくと、加速
度の方向と逆の方向のコリオリカ（Ｆｃ　）が生ずる。

第８図（Ａ）、（Ｂ）に示す如く、流入側の直管部２ａ
が角速度−ωで矢印×１方向に変位し、流出側の直管部
２ｂが角速度＋ωで矢印×２７′ｉ向に変位したとする
。このように、直管部２ａ。

２ｂが互いに離間する方向に変位する１行稈においては
、第９図（Ａ＞、（Ｂ）に示すように直管部２ａ、２ｂ
で矢印×２方向のコリオリカＦｃが発生する。よって、
直管部２ａ、２ｂは２点鎖線で示ケ本来の変位１０首よ
り６人々実線で示す位置に−６，４−δずれる。

次に、第８図（Ｃ）、（Ｄ）に示す如く、流入側の直管
部２ａが角速１ｑ＋ωで矢印×２方向に変（ｒ／　Ｌ／
、流出側の直管部２ｂが角速度ωで矢印×１方向に変位
したとする。このように、直管部２ａ。

２ｂがＵいに近接する方向に変（９する１行稈において
は、第９図（Ｃ）、（Ｄ）に示す如く直管部’２ａ、２
ｂで矢印Ｘ１方向のコリオリカＦｃが発生する。、従っ
て、ｉ管部２ａ、２ｂは２点鎖線〈本来の変位位置）よ
り実線で丞す位置に一δ。

十δずれる。

尚、一対のセン４ノヂュー１２．３は夫々１８０゜の位
相差でもって加振されており、例えば上側のレン勺チュ
ーブ２の直管部２ａ、２ｔ）間が離間するとき、小側の
センサチューブ３の直管部３ａ。

３ｂ間が近接する。

即ち、センサチューブ２が第８図（Δ＞、（Ｂ）に六す
ように変位するとき、センサチューブ３が第８図（Ｃ）
、（Ｄ＞に示寸ように変位する４、よっで、上側のセン
サチューブ２の直管部２ａ。

２ｂでは第９図（Ａ＞、（Ｂ）に示すようにコリオリカ
が発生し、下側のセンリヂ１−１３の直管部３ａ、３ｂ
では第９図（Ｃ）、（Ｄ）に示すようなコリオリカが生
ヂる。

上記コリオリカＦＣは、ピックアップ９．１０により直
管部２ａ、２ｂの変位−δ、十δの人ぎさ、あるいは直
管部２ａ、２ｂの位相角度差を検出することにより求ま
る１、またコリオリカＦｃはＦｃ＝２ωｍｖで表わされ
、質量流量（ｍｖ）は角速磨ω及びコリオリカＦｃを求
めることにより得られる。

ピックアップ９．１０は直管部２ａ、２ｂの変位−δ、
÷δを時間差の５８号として検出する。よって、ピック
アップ９．１０のコイル部で１りられる電圧がある基準
電圧から異なるある電圧に変化するまでの時間をπｌ測
し、この時間が流ｍに比例する。

なお、ピックアップ９．１０の信号は整形、増幅された
のち、時間積分により質量流給に比例した電圧信号とな
る。さらに、この電／Ｊ−信号は周波数信号に変換され
、出力回路（図示せｆ）より電圧パルス信号及びアナロ
グ（８号として出力される。

１１１ｆ　ｆＶ流流量１ではゼンリ′ヂ１−プ２，３に
生ずるコリオリカによる直管部２ａ、３ａ及び２ｂ。

３ｂの変位が２倍となって検出でき、流ｈ１を精１α良
く計測できる。また、上記コリオリカの発生に伴うセン
サチ１−７２，３の位相差を検出する際、外部振動（振
動ノイズ）が入力されても相殺され外部振動の影響を受
けることなく安定に流引を５１測できる。

さらに、−外１のセン１ノヂューブ２．３の接続部２ｅ
、３ｅ間は流出管６はノ１接触とされた保持部材８によ
り所定離間位置に保持されているので、流出管６の振動
が保持部材８を介（てセンケチ１−ブ２，３に伝達され
ることはない。従・）で、質品流♀５１１においてはセ
ンサチューブ２．３に伝達される配管振動はマニホール
ド４を介することになり、その間に減衰される。そのた
め、ピックアップ９．１０が振動ノイズを検知したとし
ても、それは極めて微小であり、流出計測上許容しうる
稈度である。

第１０図及び第１１図に本発明の変形例を示す。

両図中、一対のセンサチューブ２．３の接続部２ｅ、３
ｅ間を接続保持する保持部材１５は、流出管６の外径よ
りも大径な円弧部１５ａと、円弧部１５ａの端部より上
、下方向に突出する接続部１５ｂ、１５Ｃとよりなる。

この保持部材１５は円弧部１５ａを有するため、センサ
チ１−７２゜３及び流出管６をマニホールド４に接続固
定した後で６、円弧部１５ａを流出管６に非接触な状態
としたまま接続部１５ｂ、１５ｃをセン１ノヂユーブ２
．３に接続することができる。そのため、上記保持部材
１５の場合、前記実施例のものよりも取付作業が容易で
あり、しかも軽量である。

発明の効果 上述の如く、本発明になる質ｍ流量計は、センサチュー
ブの直管部を配管方向に延自させてなるため、小スペー
ス内にコンパクトに設置することができ、他の機器の制
約を受けずに容易に取付けることかできる。これととも
に、前管とノ１接触とされた保持部材によって一対のヒ
ンリヂ１−ブの先端間を接続保持するため、配管振動が
保持部材を介してセンザヂ１−ブに伝達することを防止
でき、従って配管振動の影響を直接受けることなく高粘
度に流量バＩ測することができる。また、保持部材によ
って一対のセンサチューブの管路間が接続保持されるこ
とにより、各ヒンザチ゛ｔ　−’７での直管部の延右位
置を所定（り首に位置決めでき、又６直管部の平行度を
保つように位置決めてきろので、保持部材を配管をＶ、
準とする一対のセンサチューブの組（４用ゲージとして
も使用でき、即ちセンサチューブの各直管部の組付位置
を１確に位置決めすることができるので、！１何後のピ
ックアップの位置調整を不要にできる雪の特長をｈツる
。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図ｔま夫々本発明になる質量流Ｑ計の一
実施例の斜視図、平面図、側面図、第４図は第３図中Ｉ
Ｖ　−ＩＶ線に沿う縦断面図、第５図は第３図中Ｖ−Ｖ
線に沿う縦断面図、第６図は本発明の要部である保持部
材の斜視図、第７図はピックアップの拡大図、第８図及
び第９図は流量η１測時の動作を説明りるための平面図
、第１０図及び第１１図は変形例を説明するための縦断
面図、斜視図である。 １・・・質量流量み１．２，３・・・レンリヂューブ、
５・・・流入管、６・・・流出管、８．１５・・・保持
部材、８ａ・・・リング部、９，１０・・・ピックアッ
プ、１３゜１４・・・加振器。 特許出願人　ト　キ　］　株式会社 嬉３図 病４図 第５図 ＠６図 ＠７図 ソ 第８図　　　　　　第９図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被測流体が流れる配管の延在方向に延在する平行な一対
   の直管部と該一対の直管部の先端間を接続する管路とよ
   りなり、前記一方の直管部の基端を上流側配管に接続し
   、前記他方の直管部の基端を下流側配管に接続してなる
   第１のセンサチューブと、該第１のセンサチューブと同
   一形状に形成され前記配管を介して該第１のセンサチュ
   ーブと対称に配設された第２のセンサチューブと、前記
   配管と非接触に設けられ前記第１のセンサチューブの管
   路と前記第２のセンサチューブの管路とを相互に保持す
   る保持部材と、前記第１、第２のセンサチューブの各直
   管部を近接又は離間する方向に振動させる加振器と、各
   直管部の変位を検出するピックアップとからなることを
   特徴とする質量流量計。