JPH04291119A

JPH04291119A - コリオリ質量流量計

Info

Publication number: JPH04291119A
Application number: JP5735091A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Matsunaga; 松永　義則; Toshitsugu Ueda; 敏嗣植田; Nagaoki Kayama; 長興嘉山; Kenichi Kuromori; 黒森　健一
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1991-03-20
Filing date: 1991-03-20
Publication date: 1992-10-15
Anticipated expiration: 2014-01-27
Also published as: JP2850556B2

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コリオリ力による変位
を大きくし、かつ、外部振動の影響を除き得るコリオリ
質量流量計に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１２は従来より一般に使用されている
従来例の構成説明図で、例えば、特開昭５８−１１７４
１６号、発明の名称：「流量計」、特許出願人：本願出
願人、に示されている。図において、１は、配管Ａに両
端が取付けられたＵ字形の測定管である。２は、測定管１の取付けベ―スである。３は、Ｕ字形をなす測定管１の先端に設けられた振動子
である。４，５は、測定管１の両側にそれぞれ設けられた変位検
出センサである。６は、ばねで、一端がコリオリ振動モ―ド（コリオリ力
によって表われる振動モ―ドで、この場合は、捩じり振
動（非対称たわみ振動））の節となる測定管１の中央部
に接続され、他端がベ―ス２に固定されている。

【０００３】以上の構成において、測定管１に測定流体
が流され、振動子３が駆動される。振動子３の振動方向
の角速度『ω』、測定流体の流速『Ｖ』（以下『』で囲
まれた記号はベクトル量を表す。）とすると、Ｆｃ＝―
２ｍ『ω』×『Ｖ』のコリオリ力が働く、コリオリ力に比例した振動の振幅
を測定すれば、質量流量が測定出来る。

【０００４】しかし、一般には、コリオリ力に比例した
振動の振幅は、加振による振動の振幅より極めて小さく
、コリオリ力に比例した振動の振幅を直接検出すること
が出来ない。

【０００５】今、図１２のＺ視の方向から見ると、振動
子３の加振により、振動方向をα、βに別けて考えると
、流速『Ｖ』の向きによって、図１３（Ａ）、（Ｂ）に
示す如く、コリオリ力の方向が異なるので、逆相となり
、測定管１が捩れながら振動する。これを変位検出セン
サ４，５、例えば磁気センサで変位を検出し、変位検出
センサ４，５の変位の位相差が、（コリオリ力に比例し
た振動の振幅）／（加振による振動の振幅）に比例する
ので質量流量を求める事ができる。位相差は波形がゼロ
をクロスする時間の差Δｔとして測定出来るので、結果
としてコリオリ力が測定出来る。

【０００６】このように、コリオリ振動モ―ド（この場
合は、捩じり振動（非対称撓み振動））の節となる部分
を、ばね６によって拘束すると、測定管１の駆動モ―ド
（駆動手段によって表われる振動モ―ドで、この場合は
、縦振動（対称撓み振動））の固有振動数が上昇するの
に対し、コリオリ振動モ―ド（この場合は、捩じり振動
（非対称撓み振動））の固有振動数には殆んど影響しな
い。また、一般に、測定管１の捩じり振動（非対称撓み
振動）の固有振動数は、縦振動（対称撓み振動））の固
有振動数よりも高い。

【０００７】従って、適当な定数のばね６を用いること
によって、測定管１の駆動モ―ド（この場合は、縦振動
（対称撓み振動））の固有振動数を上昇させて、コリオ
リ振動モ―ド（この場合は、捩じり振動（非対称撓み振
動））の固有振動数とほぼ等しくする事が出来る。

【０００８】このように構成すると、コリオリの力によ
って発生する測定管１の変位は、コリオリ振動モ―ド（
この場合は、捩じり振動（非対称撓み振動））のＱによ
って増幅されて表われるので、検出感度を大幅に向上さ
せる事が出来る。但し、位相差で検出する方法では、測
定管１の往路と復路の間の位相差を作るために、駆動周
波数と前記の固有振動数とを少しずらして設定する必要
がある。駆動周波数を前記固有振動数に一致させた場合
は、測定管１の往路と復路の間に位相差は生じないが、
振幅に差が生じるので、この場合は、振幅の差を測定す
る事により質量流量を求める事が出来る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】一般に、この様な、装
置においては、ばね６で拘束しているのみであるので、
測定値には影響ないと一般には考えられる。しかしなが
ら、実際に使用してみると、ばね６による拘束は、図１
４に示す如き、ばね６のない場合に比べて、図１５に示
す如く、１次モ―ドの波形を変化させてしまう事が分か
った。従って、必ずしも理想的な増幅比を得ることが出
来ない。

【００１０】本発明は、この問題点を解決するものであ
る。本発明の目的は、コリオリ力による変位を大きくし
、かつ、外部振動の影響を除き得るコリオリ質量流量計
を提供するにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、振動する測定管内に測定流体を流し、そ
の流れと測定管の角振動によって生じるコリオリ力によ
り、測定管を変形振動させるコリオリ質量流量計であっ
て、前記測定管のコリオリ振動モ―ドの節となる箇所を
弾性材を介して拘束し、駆動モ―ドの固有振動数と、コ
リオリ振動モ―ドの固有振動数とをほぼ一致させるよう
にしたコリオリ質量流量計において、コリオリ振動モ―
ドの節を中心に全長の２０％程度の測定管中央部分の剛
性を両端部分よりも大きくしてなる測定管を具備した事
を特徴とするコリオリ質量流量計を構成したものである
。

【００１２】

【作用】以上の構成において、振動子は、測定管の固有
振動数を追尾しながら、測定管を共振させる。ばねによ
って、１次モ―ドの固有振動数が高くなると、振動は、
測定管中央部よりも両端部の変位が大きくなり易いが、
測定管中央部の剛性を大きくしたので、測定管中央部の
変位よりも両端部の変位が大きくなる傾向が防止出来る
。以下、実施例に基づき詳細に説明する。

【００１３】

【実施例】図１は、本発明の一実施例の要部構成説明図
である。図において、図１０と同一記号の構成は同一機
能を表わす。以下、図１０と相違部分のみ説明する。図
において、図１０と同一記号の構成は同一機能を表わす
。

【００１４】１１は、測定流体が内部を流れ、両端が、
ケ―ス１２に固定された棒状の測定管である。測定管１
１は、この場合は、ヤング率が小さい両端部１３と、コ
リオリ振動モ―ドの節を中心に全長の２０％程度の長さ
の測定管中央部分のヤング率を大きくした中央部１４と
よりなる。測定管１１は、両端部１３は４沸化エチレン
樹脂（商標名テフロン）、中央部１４は４沸化エチレン
樹脂の回りをステンレス材で焼ばめしたもの。あるいは
、両端部１３は４沸化エチレン樹脂、中央部１４はガラ
ス強化形４沸化エチレン樹脂からなる。而して、この場
合は、ばね６は、１次モ―ドの固有振動数を高くし、２
次モ―ドとほぼ一致するように、ばね定数が定められて
いる。

【００１５】以上の構成において、振動子３は、測定管
１の固有振動数を追尾しながら、測定管１を共振させる
。ばね６によって、１次モ―ドの固有振動数が高くなる
と、図２に示す如く、振動は、測定管中央部１４よりも
両端部１３の変位が大きくなり易いが、本発明では、測
定管中央部１４の剛性を大きくしたので、図３に示す如
く、測定管中央部１４の変位よりも両端部１３の変位が
大きくなる傾向が防止出来る。

【００１６】この結果、測定管中央部１４の剛性を大き
くすることで、コリオリ力による変位の大きさを大きく
する事が出来る。図４に、その結果を示す。測定管中央
部１４の高剛性部分の長さを、測定管１１の全長の２０
％程度にすることで、その効果を得ることが出来る。

【００１７】図５は本発明の他の実施例の要部構成説明
図である。本実施例においては、測定管の両端部１３よ
りも測定管中央部１４を太くして剛性を変えたものであ
る。

【００１８】図６は本発明の他の実施例の要部構成説明
図である。本実施例においては、測定管の中央部１４に
板ばね１５を連結したものである。板ばね１５は、測定
管１１との固定部で、測定管の中央部１４の剛性を変え
、ばね性と管剛性の両者の機能を同時に備えている。

【００１９】以上は、測定管は単管の例について説明し
たが、測定管が２本に分岐している場合でも同様に考え
る事が出来る。

【００２０】図７は本発明の他の実施例の要部構成説明
図である。本実施例においては、測定管の両端部１３よ
りも測定管中央部１４のヤング率を変えて、剛性を変え
て、測定管１１を互いにばね６で拘束したものである。

【００２１】図８は本発明の他の実施例の要部構成説明
図である。本実施例においては、測定管１１の中央部１
４を、それぞれ板ばね１５を介してケ―ス１２に固定し
たものである。板ばね１５は、測定管１１との固定部で
、測定管の中央部１４の剛性を変え、ばね性と管剛性の
両者の機能を同時に備えている。

【００２２】図９は本発明の他の実施例の要部構成説明
図である。本実施例においては、測定管１１の中央部１
４を、互いに板ばね１５を介して固定したものである。板ばね１５は、測定管１１との固定部で、測定管の中央
部１４の剛性を変え、ばね性と管剛性の両者の機能を同
時に備えている。

【００２３】図１０は本発明の他の実施例の要部構成説
明図で、図１１は図１０の要部Ａ−Ａ断面図である。本
実施例においては、測定管１１の中央部１４付近にリブ
１６が設けられたものである。リブ１６により、測定管
１１の中央部１４の剛性を大きくする事が出来る。

【００２４】なお、本発明は、測定管が直管に限らず、
曲管においても同様に実現することが出来る。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、振動す
る測定管内に測定流体を流し、その流れと測定管の角振
動によって生じるコリオリ力により、測定管を変形振動
させるコリオリ質量流量計であって、前記測定管のコリ
オリ振動モ―ドの節となる箇所を弾性材を介して拘束し
、駆動モ―ドの固有振動数と、コリオリ振動モ―ドの固
有振動数とをほぼ一致させるようにしたコリオリ質量流
量計において、コリオリ振動モ―ドの節を中心に全長の
２０％程度の測定管中央部分の剛性を両端部分よりも大
きくしてなる測定管を具備した事を特徴とするコリオリ
質量流量計を構成した。

【００２６】この結果、測定管中央部１４の剛性を大き
くすることで、コリオリ力による変位の大きさを大きく
する事が出来る。

【００２７】従って、本発明によれば、コリオリ力によ
る変位を大きくし、かつ、外部振動の影響を除き得るコ
リオリ質量流量計を実現することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の要部構成説明図である。

【図２】図１の動作説明図である。

【図３】図１の動作説明図である。

【図４】図１の動作説明図である。

【図５】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。

【図６】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。

【図７】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。

【図８】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。

【図９】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。

【図１０】本発明の他の実施例の要部構成説明図である
。

【図１１】図１０の要部Ａ−Ａ断面図である。

【図１２】従来より一般に使用されている従来例の構成
説明図である。

【図１３】図１２の動作説明図である。

【図１４】図１２の動作説明図である。

【図１５】図１２の動作説明図である。

【符号の説明】

３…振動子４…変位検出センサ５…変位検出センサ６…ばね１１…測定管１２…ケ―ス１３…両端部１４…中央部１５…板ばね１６…リブ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】振動する測定管内に測定流体を流し、その
流れと測定管の角振動によって生じるコリオリ力により
、測定管を変形振動させるコリオリ質量流量計であって
、前記測定管のコリオリ振動モ―ドの節となる箇所を弾
性材を介して拘束し、駆動モ―ドの固有振動数と、コリ
オリ振動モ―ドの固有振動数とをほぼ一致させるように
したコリオリ質量流量計において、コリオリ振動モ―ド
の節を中心に全長の２０％程度の測定管中央部分の剛性
を両端部分よりも大きくしてなる測定管を具備した事を
特徴とするコリオリ質量流量計。