JPH01503483A - コリオリ式質量流量計 - 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】 本発明は工業的に有利に使用され得るコリオリ式質量流量計に関する。

先行技術の説明 コリオリの力は回転する座標系に関して依存する速度として定義され且つこの原 理を含む質量流量計は知られており且つ商業的に入手可能でちる。

発明の大要 本発明の目的は、測定される流体を運ぶ管構造であって、質量流量計の作動中に 生ずる力が管構造の剛性引下げを可能にし且つその結果疲労破壊の危険？：減ら し且つ質量流量計を作動するに要する動力の節減を可能にするように構成された 管講造？提供することである。

本発明によれば、コリオリ式質量流量計は、測定される流体が同方向へ管を通過 するようにそれぞれ構成された実質的に平行な管でちって、６管がその端部間に 管の部分を形成する腕部がループから反対方向へ突出するようにループを形成し 、ループから遠方の腕部の端部が間隔をもって固定されπ管と、ループをそれら の平面中で反対位相の等しい撮動数で振動させ、それによジ管を流通する時に流 体の質量に依存する位相ずれを有する振動トルクをループに加えるように腕部に よってコリオリの力が感得される装置と、位相ずれに応動して質量流量測定信号 を提供する感知装置とを具備する。

図面の説明 本発明をはっきり理解し且つ即座に実施し得るために、本発明によるコリオリ式 質量流量計を次に添付図面を参照して例として説明する。図面において、第１図 はコリオリ式質量流量計の機械的組立体の平面図であり、 第２ａ図、第２ｂ図は第１図の組立体の側面図及び端面図であり、 第３ａ図、第６ｂ図及び第３Ｃ図は第１図及び第２図に示す構造の変形例の真に 略図的な平面図、側面図及び端面図であり、 第４図は第１図から第６図までの組立体と共に使用する電子回路を示すブロック 線図であり、第５図、第６図及び第７図は説明のための線図であり、 第８図は第１図、第２ａ図、第２ｂ図の組立体の変形例を示す線図であり、 第９図は第１図、第２ａ図、第２ｂ図の組立体の別の変形例を示す線図である。

第１図、第２ａ図、第２ｂ図は円形横断面を有する管の２つの同じ長さ部分１， ２を有する管構造を示す。

これら管の入口端部は３において合流して流体を受入れ、その質量流量が測定さ れる。それらの他端部において管は４において合流して流体全排出する。

６管の中央部分にそれ自体の上に折曲げられて丸くされた隅部を有する矩形ルー プ５，６を形成する。管１．２は平行であり且つ同様のループ５，６は第１図に 示すように並置され、腕部Ａ及びＢがそれから反対方向へ突出する。管１，２の 端部はループ５，６の上流側及び下流側で枠部材７，８に剛固に取付けられ、そ れによりループが後述するように振動される時に管はループの平面中でそれらの 固有振動数で振動きれる。

ループ５，６の振動は一方が上方へ移動する時に他方が下方へ移動するように反 対位相である。これはループにそれぞれ割当てられた電磁石９，１０によって行 われ、該電磁石（ζ管を曲げ様態で振動さセるに充分な振嘱を提供する。各電磁 石には、極片１１が焼鈍され１こ低炭素鋼から作られ、飽和することなく高磁束 密度をもって光分な磁界強さを生じ且つ横棒１３に固定される。これらの極片１ １と垂直方向に整合して極片１１に取付けられた関連したコイル１２のそれぞれ は２８ＡＧＷワイヤの７７６回巻を有する。

作動中に、流体の質量が矢線Ｖの方向へ流れている時、コリオリの力Ｃは第６図 及び第７図に示すように腕部Ａ、Ｂに発生される。これらは電磁石９．１０の往 復駆動力ＦＤによって得られるこれら腕部の振動回転Ｗ（第５図）による。一方 の電磁石による力ＦＤが一方の方向（第６図）にある時、関連したループの腕部 Ｂでのコリオリの力Ｃは駆動力を高めるが、腕部Ａでのコリオリの力Ｃは駆動力 に対抗する。反対方向（第７図）への電磁石による力ＦＤによって、腕部已での コリオリの力Ｃは再び駆動力を高めるが、腕部Ａでのコリオリの力は再び駆動力 に対抗する。これは腕部Ａの撓みを減速しようとするが、腕部Ｂの撓みを加速し ようとする。電磁石９，１０は位相が１８０°異なっているので、腕部のこれら 対Ａ、Ｂの対応する作用は位相が異なっており且つ時間位相ずれが腕部の対の間 に発生される。流れる流体の質量流量（Ｃ後述する２つの感知器の間の時間位相 ずれを測定することによって検知される。流れる流体の質量流量が変化すると、 この位相ずれは変化し且つ該変化は記録され得る。

前記した感知器のそれぞれは、一方のコイル巻きされた管の垂直方向リムに取付 けられた二極永久磁石１４と、該磁石に対向するさぐクコイル１５とを有し、さ ぐりコイルは他方のコイル巻きされた管の対応する垂直方向リムにあり、該他方 のコイル巻きされた管の第２の垂直方向リムは第１のコイル上のさぐクコイルに 対向する第２の感知器の永久磁石１４を交付する。

各コイル１５は３　Ｑ　ＡＷＧワイヤの４００回巻を有する。

ループ５を振動さセる１こめの電磁石９，１０・１ま、フィードバック連結部１ ６（第４図）、増幅器１７、自動ゲイン制御器１８及び電力増幅器１９によって 感知器コイル１５と同じ位相で駆動される。

質量流量測定信号は感知器間の時間位相ずれを検知することによって得られる。

この１こめに、感知器フィル１５のそれぞれはそれ自身のゲイン増幅器２０及び ゼロクロス比較器２１によって積分器２３へ給電する共通の構造のゲート２２へ 連結される。

第４図に示す種々の電子ユニットは歯業者に非常に良く知られていると考えられ るので、本明細書で更に説明する必要がない。

第３ａ図から第３ｃ図までは第１図から第２ｂ図までにおけると同じ原理を利用 する管の別の構造を真に略図的に示す。この構造の利点に、１つだけの駆動コイ ル２４が２つのループについて必要とされ、且つループがそれらの間のコイルと 交差する点で極片がループに直接に固定されてＡるので横棒を必要とセす、その 結果粋振動の影響を減らすことである。コイル２４へ加えられる交流電圧は極片 を分離させて一方のループを持上げると同時に他方のループを押さげ且つ次に極 片を互いに接近させて第１のループを押下げると同時に第２の′ループを持上げ る。

別の変形例では、２つの管（２支持枠部材７，８と接する前に互いに合流され、 次に更に離間され、それにより振動が計器の粋へ伝達される前に振動を抹殺し又 は最小限にする。

更に別の変形例では、各ループは円形である。

第８図に示す更に別の変形例では、各ループ５，６は閉じておらず、関連した同 軸状腕部Ａ、Ｈの間で開いている。駆動力ＦＤの往復動に関連した流体の運動量 の必要な相反は依然この構造から生ずる。

第９図は変形例を示し、そこでは節板２５が枠部材７の直ぐ前方で管１，２の入 力部へ固定され且つ節板２６が枠部材８の直ぐ前で管１，２の出力部へ固定され ている。これらの節板２５，２６はそれぞれの枠部材７，８から数直径分のとこ ろに配置される。これら節板の１つの利点は節板が２つのループ間の共振エネル ギを維持することである。第２の利点は節板が質量流量計へ及び質量流量計から の振動及びノイズの影響を減らすことである。第６の利点は節板が管及び枠部材 ７，８の間の結合部における曲げ応力を減らすことである。

補正書の翻訳文提出書　（特許姥１８４船７　）昭和６３年１２月９日 １、特許出願の表示　ＰＣＴ／ｌ１Ｂ８７１００３７Ｂ３、特許出願人 ４、代理人 ５、補正書の提出年月日　１９８８　年　５　月　１３　日補正書の提出年月日 　１９８８　年　６　月　２２　日６、添付書類の目録　補正四の翻訳文　１通 関　細　書 本発明（１工業的に有利に使用され得るコリオリ式質量流量計に関する。

先行技術の説明 コリオリの力１１物体の運動が回転する座標系に関して計算される時に見掛は上 生ずる力に依存する速度として定義され且つこの原理を含む質量流量計（ζ知ら れており且つ商業的に入手可能である。

発明の大要 本発明の目的は、測定される流体を運ぶ管構造であって、質量流量計の作動中に 生ずる力が管構造の剛性引下げを可能にし且つその結果疲労破壊の危険を減らし 且つ質量流量計を作動するに要する動力の節減を可能にするように構成された管 構造を提供することである。

本発明によれば、同方向へ流通する時に質量流が測定される流体のための実質的 に平行な管と、前記管をその一方の端部において一緒にそれを流通する前記流体 を受入れるように適合させる第１の装置と、前記管をその他方の端部において一 緒にそれを流通後の前記流体を送出するように適合させる第１の装置とを具備し 、前記管のそれぞれがその端部間にループを形成し、それから前記管の部分を構 成する２つの腕部が前記第１及び第２の装置へそれぞれ延び、更に流量計に固定 された前記腕部を保持する前記ループから遠方の装置を具備するコリオリ式質量 流量計は、各ループが平らな平面中に実質的に完全にあジ、且つ前記ループをそ の平面の領域中で前記平面を実質的に固定したままで且つ反対位相の同等の振動 数で振動させ、それによりコリオリの力が前記腕部によって感得される装置が設 けられ、前記腕部が前記ループと前記第１及び第２の装置との間で撓むことがで き、且つ前記振動が振動トルクを前記ループ上へそれらのそれぞれの平面中で加 えるようになっており、トルクが前記管を通過する時の前記流体の質量に依存す る位相ずれを有し、更に前記位相ずれに応動して前記管を通る前記流体の質量流 に対応する測定信号を提供する感知装置を異偏することを特徴とする。

因習の説明 本発明をはっきり理解し且つ即座に冥施し得るために、本発明によるコリオリ式 質量流量計を次に添付図面を参照して例として説明する。図面において、第１図 はコリオリ式質量流量計の機械的組立体の平面図であり、 第２ａ図、第２ｂ図は第１図の組立体の側蘭図及び端面図であり、 第３ａ図、第６ｂ図及び第３ｃ図（７第１図及び第２及び端面図であり、 第４図は第１図から第６図までの組立体と共に使用する電子回路を示すブロック 線図であり、第５図、第６図及び第７図は説明のための線図であり、 第８図は第１図、第２ａ図、第２ｂ図の組立体の変形例を示す線図であジ、 第９図は第１図、第２ａ図、第２ｂ図の組立体の別の変形例を示す線図である。

第１図、第２ａ図、第２ｂ図は円形横断面を有する管の２つの同じ長さ部分１， ２を有する管構造を示す。

これら管の入口端部は３において合流して流体を受入れ、その質量流量が測定さ れる。それらの他端部において管は４において合流して流体を排出する。

６管の中央部分（２それ自体の上に折曲げられて丸くされた隅部を有する矩形ル ープ５，６を形成する。管１．２は平行であり且つ同様のループ５，６は第１図 に示すように並置逼れ、腕部Ａ 請　求　の　範　囲 １．　同方向へ流通する時に質量流が測定される流体のための実質的（て平行な 管（１，２）と、前記管をその一方の端部において一緒にそれを流通する前記流 体を受入れるように適合させる第１の装置（３）と、前記管をその他方の端部に おいて一緒にそれ全流通後の前記流体を送出するように適合させる第２の装置（ ４）とを具備し、前記管のそれぞれがその端部間にループ（５，６）ｔ−形成し 、それから前記管の部分を構成する２つの腕部（Ａ、Ｂ）が前記第１及び第２の 装置へそれぞれ延び、更に流量計に固定され１こ前記腕部を保持する前記ループ から遠方の装置（７，８）を具備するコリオリ式質量流量計において、各ループ が平らな平面中に実質的に完全にあり、且つ前記ループをその平面の領域中で前 記平面を実質的に固定したままで且つ反対位相の同等の振動数で振動させ、それ に二りコリオリの力が前記腕部によって感得される装置（９゜１０．２４）が設 けられ、前記腕部が前記ループと前記第１及び第２の装置との間で撓むことがで き、且つ前記振動が振動トルクを前記ループ上へそれらのそれぞれの平面中で加 えるようになっており、トルクが前記管を通過する時の前記流体の質量に依存す る位相ずれを有し、更に前記位相ずれに応動して前記管を通る前記流体の質量流 に対応する測定信号を提供する感知装置（１４，１５）を具備することを特徴と するコリオリ式質量流量計。

２、前記管が同一の長さ及び直径を有することを特徴とする請求の範囲第１項に 従うコリオリ式質量流量計。

３　前記ループのそれぞれが立面図でみ１こ時丸くされた隅部（第２ａ図）を有 する矩形の形状であることを特徴とする請求の範囲第１項に従うコリオリ式質量 流量計。

４、　前記ループのそれぞれが立面図でみ１こ時円形の形状であることを特徴と する請求の範囲第１項に従うコリオリ式質量流量計。

５、　前記ループのそれぞれが横方向リブと前記横方向リブの両端部からそれぞ れ延びる２つの実質的に平行なリブとからなる開い１こループ（第８図）であり 、前記ループに関連し１こ前記２つの腕部が前記横方向リブから遠方の前記実質 的に平行なリブの端部からそれぞれ反対方向へ延びるように形成されていること を特徴とする請求の範囲第１項に従うコリオリ式質量流量計。

６、　前記ループが平行な平面中にそれぞれ配置されていることを特徴とする請 求の範囲第１項に従うコリオリ式質量流量計。

２　前記ループが交差する平面（第３ａ図）で所定の位置にそれぞれ配置され、 それにより前記ループが前記平面の交差線で互いに交差し、前記振動装置が実質 的に前記交差線に配置された単一の装置であることを特徴とする請求の範囲第１ 項に従うコリオリ式質量流量計。

８、　前記振動装置が電磁石装置（ｉｔ、１２）であることを特徴とする請求の 範囲第１項に従うコリオリ式質量流量計。

９　前記振動装置が離間した感知器を有し、該感知器のそれぞれが前記ループの 他方に取付けられたさぐクコイル（１５）に対向する前記ループの一方に取付け られた磁石（１４）’（ｌ−含むこと全特徴とする請求の範囲第１項に従うコリ オリ式質量流量計。

１０、前記振動装置及び前記感知装置を連結し且つ前記振動トルクによる前記振 動数の振動共振を維持するように作動する装置（１６，１７，１８，１９）を含 むこと全特徴とする請求の範囲第１項に従うフリオリ式質量流量計。

１１．２つの節板を含み、前記節板の一方（２５）が前記第１の装置（３）に近 接して前記管金橋絡するように取付けられ且つ前記節板の第２の方（２６）が前 記第２の装置（４）に近接して前記管を橋絡するように取付けられ、前記節板が 固定された前記腕部を保持する前記装置（７，８）から解放してあり且つ固定さ れた前記腕部を保持する前記装置が前記第１の装置及び前記一方の節板の間の第 １の位置で前記腕部を固定し且つ前記第２の装置及び前記第２の節板の間の第２ の位置で前記腕部を固定するように配置されたことを特徴とする請求の範囲第１ 項に従うコリオリ式質量流量計。

１２、前記節板が前記２つのループの間の共振エネルギを維持するように構成さ れていることを特徴とする請求の範囲第１１項に従うコリオリ式質、量流量計。

１３、前記節板が流量計へ及び流量計からのノイズの伝達を減らすように構成さ れていることを特徴とする請求の範囲第１１項に従うコリオリ式質量流量計。

１４、前記節板が前記第１及び第２の位置における前記管の曲げｔ−減らす工う に構成されていることを特徴とする請求の範囲第１１項に従うコリオリ式質量流 量計。

国際調査報告 ｍ−ｍ−ｍａ−―、　ＰＣＴ／ＧＢ　８７１００３７Ｂ　−２−Ａ、ＮＮＥＸ　 Ｔｏ　ＴＥＥ　ＺＮ？ＥＲＮＡ、？：ＯＮ；、Ｌ　５Ｅ）２Ｃ：　ＲＥ？ＣＲＴ 　ＯＮ

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. １．同方向へ流通する時に質量流が測定される流体のための実質的に平行な管と 、前記管をその一方の端部において一緒にそれを流通する流体を受入れるように 適合させる第１の装置と、前記管をその他方の端部において一緒にそれを流通す る流体を送出するように適合させる第２の装置とを具備し、前記管のそれぞれが その端部間にループを形成しており、それから前記管の部分を構成する２つの腕 部が前記第１及び第２の装置へそれぞれ延びており、更に流量計に固定された前 記腕部を保持する前記ループから遠方の装置と、前記ループをそれぞれその平面 中で反対位相の同等の振動数で振動させ、それにより前記管を通過する時に前記 流体の質量に依存した位相ずれを有する振動トルクを前記ループに加えるように 前記腕部によつてコリオリの力が感得される装置と、前記位相ずれに応動して前 記管を通る前記流体の質量流に対応する測定信号を提供する感知装量とを具備す るコリオリ式質量流量計。
2. ２．前記管が同一の長さ及び直径を有する請求の範囲第１項に従うコリオリ式質 量流量計。
3. ３．前記ループのそれそれが立面図でみた時丸くされた隅部を有する矩形の形状 である請求の範囲第１項に従うコリオリ式質量流量計。
4. ４．前記ループのそれぞれが立面図でみた時円形の形状である請求の範囲第１項 に従うコリオリ式質量流量計。
5. ５．前記ループのそれそれが横方向リブと前記横方向リブの両端部からそれそれ 延びる２つの実質的に平行なリブとからなる開いたループであり、前記ループに 関連した前記２つの腕部が前記横方向リブから遠方の前記実質的に平行なリブの 端部からそれぞれ反対方向へ延びるように形成されている請求の範囲第１項に従 うコリオリ式質量流量計。
6. ６．前記ループが平行な平面中にそれぞれ配置されている請求の範囲第１項に従 うコリオリ式質量流量計。
7. ７．前記ループが交差する平面で所定の位置にそれぞれ配置され、それにより前 記ループが前記平面の交差線で互いに交差し、前記振動装置が実質的に前記交差 線に配置された単一の装置である請求の範囲第１項に従うコリオリ式質量流量計 。
8. ８．前記振動装置が電磁石装置である請求の範囲第１項に従うコリオリ式質量流 量計。
9. ９．前記振動装置が離間した感知器を有し、該感知器のそれぞれが前記ループの 他方に取付けられたさぐりコイルに対向する前記ループの一方に取付けられた磁 石を含む請求の範囲第１項に従うコリオリ式質量流量計。
10. １０．前記振動装置及び前記感知装置を連結し且つ前記振動トルクによる前記振 動数の振動共振を維持するように作動する装置を含む請求の範囲第１項に従うコ リオリ式質量流量計。
11. １１．２つの節板を含み、前記節板の一方が前記第１の装置に近接して前記管を 橋絡するように取付けられ且つ前記節板の第２の方が前記第２の装置に近接して 前記管を橋絡するように取付けられ、前記節板が固定された前記腕部を保持する 前記装置から解放してあり且つ固定されに前記腕部を保持する前記装置が前記第 １の装置及び前記一方の節板の間の第１の位置で前記腕部を固定し且つ前記第２ の装置及び前記第２の節板の間の第２の位置で前記腕部を固定するように配置さ れた請求の範囲第１項に従うコリオリ式質量流量計。
12. １２．前記節板が前記２つのループの間の共振エネルギを維持するように構成さ れている請求の範囲第１１項に従うコリオリ式質量流量計。
13. １３．前記節板が流量計へ及び流量計からのノイズの伝達を減らすように構成さ れている請求の範囲第１１項に従うコリオリ式質量流量計。
14. １４．前記節板が前記第１及び第２の位置における前記管の曲げを減らすように 項成されている請求の範囲第１１項に従うコリオリ式質量流量計。