JPH0452516A - 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】 産業上の利用分野 本発明は質量流量計に係り、特に流体の流れるセンサチ
ューブを振動させ、流体の流量に応じて発生するコリオ
リカによるセンサチューブの変位を検出して流量を計、
測する質量流量計に関する。

従来の技術 被側流体の流量は流体の種類、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
質量で表されることか望ましい。

そのため、被側流体の質量流量を計測する種々の質量流
量計が開発されつつあり、その中の一つとして振動する
センサチュー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量を直接計測する流量計がある。

この種の質量流量計においては、一対のセンサチューブ
に流体を流し、加振器（励磁コイル）の駆動力により一
対のセンサチューブを互いに近接。

離間する方向に振動させる構成とされている。コリオリ
の力はセンサチューブの振動方向に働き、かつ入口側と
出口側とで逆向きであるのでセンサチューブに捩れが生
じ、この捩れ角は質量流量に比例する。従って、一対の
センサチューブの入口側及び出口側夫々の捩れる位置に
振動を検出するピックアップ（振動センサ）を設け、両
センサの出力検出信号の時間差を計測して上記センサチ
ューブの捩れ、つまり質量流量を計測している。

一般の産業流体及び粘体の質量流量を計測するこのよう
な質量流量計では、メンテナンス不可な計測部の異常診
断を行い流量計の信頼性を向上させていた。

従来はこのような、異常診断を行なう場合、対の平行な
チューブの振動信号のバランスを監視し、バランスの平
行状態が乱れた時に異常と判定し、警告を発する形を取
っていた。

発明が解決しようとする課題 しかるに、従来の質量流量計は一対の平行なチューブの
振動信号のバランスを監視し、バランスの平衡状態が乱
れた時に異常信号を発する形を取っていたため、一対（
２本）のチューブに均一な経年変化が生じている場合の
異常を知ることかできず、例えば、チューブの振動によ
る疲労、又は腐食性流体による減少等の経年変化的異常
か感知できない等の問題点があった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、経年変化的
異常も感知できる質量流量計を提供することを目的とす
る。

課題を解決するための手段 本発明は流体か流れるセンサチューブを励振手段により
振動させ、流体の流量に応じて発生するコリオリカによ
るセンサチューブの変位を検出手段により検出して流量
を計測する質量流量計において、前記センサチューブに
流体を流さない状態で、前記センサチューブを一担振動
させた後に停止させるように前記励振手段を制御する励
振制御手段と、前記センサチューブの振動減衰を検出す
る検出手段と、前記センサチューブの振動停止後の減衰
の仕方を前記検出手段により検出し、減衰の仕方に応じ
て前記センサチューブの異常を判断する判断手段と、前
記判断手段が前記センサチューブに異常があると判断し
たときに警報を発する警報手段とを具備してなる。

作用 センサチューブの異常を流体の流れていない状態で励振
制御手段により励振手段を制御してセンサチューブを一
担振動させた後に停止させる。検出手段により停止後の
センサチューブの振動の減衰を検出し、判断手段はこの
減衰の仕方によりセンサチューブの異常を判断する。警
報手段は判断手段がセンサチューブに異常があると検出
すると警報を発し、センサチューブに異常があることを
知らせる。

実施例 第１図は本発明の一実施例のブロック図を示す。

センサユニット１は第２図に示すように一対のセンサチ
ューブ２，３がマニホールド４に組付けられてなる。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より流入した流体をセンサチューブ２，３に分
岐させると共にセンサチューブ２，３から流出する流体
を流出管６より流出させる。

センサチューブ２は、配管方向に延在する直管部２ａと
、直管部２ａと平行に延在する直管部２ｂと、直管部２
ａ、２ｂの先端で折り返すように曲げられた曲部２ｃ、
３ｄと、この曲部２ｃと２ｄとを接続するＵ字状の接続
部（管路）２ｅとよりなる。

又、センサチューブ３は上記センサチューブ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チューブ２と右、
左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、３ｅ間は保
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８ｂ。

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２ｅ、３ｅを相互に保持している
。

尚、リング部８ａの内径は流出管６の外径よりも大径で
あり、流出量６の外周とリング部８ａの内周との間には
隙間か介在している。従って、対のセンサチューブ２．
３の接続部２ｅ、３ｅ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、センサチューブ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
ず設計された所定位置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
の離間位置か所定位置に位置決めされるとともに各直管
部２ａ。

２ｂ、３ａ、３ｂの平行度か保たれる。従って、センサ
チューブ２．３を製作する際各画管部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、３ｅ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すように直管部２ａ、２ｂ
、３ａ、３ｂの組付位置を補正することができる。

従って、保持部材８はセンサチューブ２，３を組付ける
際接続部２ｅ、３ｅ間を保持するとともに、各直管部２
ａ、２ｂ、３ａ、３ｂの延在位置及び平行度を位置決め
するための組付用ゲージとしても機能しうる。

即ち、センサチューブ２．３か正しい位置に組付けられ
るので、後述するピックアップ９．ｌＯのコイル部とマ
グネット部との位置関係を正確に規制することか可能と
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に接
続固定されている。

従って、一方のセンサチューブ２は流出管６の上方で配
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の下方で配管方向に延在して設けられているの
で、質量流量計１は一対のセンサチューブ２，３を有す
るにもかかわらず設置スペースが小さくて済み、コンパ
クトな構成となっている。

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。従って、センサチューブ２．３が振動すると、
直管部２ａ、２ｂに設けられたコイル部１０ａ及び９ａ
がマグネット１０ｂ。

１０ｃ及び９ｂ、９ａ間で矢印Ｘ方向に相対的に変位す
る。このため、コイル部９ａには直管部２ａ、２ｂ及び
３ａ、３ｂの相対変位に応じた起電力が発生し、センサ
チューブの変位を検出する。

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は実質電磁ツルイドと同様な構成であり、第
４図に示すように流入側の直管部２ａに取付けられたコ
イル部１３ａと、流出側の直管部２ｂに取付けられ、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。

次に計測部１１について第１図にもどって説明する。計
測部１１はマイクロコンピュータ等により構成されてい
る。ピックアップ９．ｌＯは流量計測を行なう計測手段
１５に接続されると共にセンサチューブ２，３の減衰を
検出する検出手段２０ｂに接続される。計測手段１５は
ピックアップ９．１０からの信号の位相差を検出して、
その位相差よりセンサチューブ２．３に流れる流体の質
量流量を計測する。計測手段１５による計測結果は表示
手段１６に供給される。

計測手段１５には表示手段１６と共に、流体停止確認手
段１７が接続される。流体停止確認手段ｌ７はセンサチ
ューブ２．３に流れる流体を停止させた状態で加振器１
３．１４によりセンサチューブ２，３を振動させたとき
のセンサチューブ２．３の変位をピックアップ９，１０
により検出し、ピックアップ９，１０の検出信号の位相
差が零であれば流体が停止していると判断し、励振制御
手段１８に停止信号を供給する。

励振制御手段１８には故障検出動作を指示するための操
作スイッチ１９が接続されると共に流体停止手段１７の
出力信号が入力される。励振制御手段１８は流体停止確
認手段１７から停止信号が供給され、かつ、操作スイッ
チ１９がオンされると、駆動回路２０ａを介して励振手
段である加振器１３，１４の駆動を停止して、センサチ
ューブ２．３の振動を停止させる。

加振器１３，１４は駆動回路２０ａと接続される。

検出手段２０ｂはピックアップ９，１０出力信号よりセ
ンサチューブ２，３の変位の減衰を検出してその検出信
号判断手段２Ｉに供給する。判断手段２１にはタイマ２
２か接続されると共に検出手段２０及び励振制御手段１
８より信号か入力される。判断手段２１は加振器１３，
１４によるセンサチューブ２，３の励振が停止し励振制
御手段１８より停止信号が入力されてからの時間をタイ
マ２２からのクロック信号により計測して一定時間経過
後の振動レベルを予め記憶させておいた基準レベルと比
較して振動レベルが基準レベルに近似していればセンサ
チューブ２，３に異常かないと判断し、振動レベルが基
準レベルより大きくずれているときにはセンサチューブ
２，３に異常があると判断する。

判断手段２１は警報手段２３に接続されていて、センサ
チューブ２．３に異常があると判断すると警報手段２３
を動作させ、センサチューブ２．３に異常があることを
知らせる。

ここで減衰状態の比較方法を第３図に示す。第３図（Ａ
）は正常な初期状態における励振停止直後の減衰を示す
。第３図（Ｂ）の場合は、減衰率が非常に大きくなって
いる状態で、例えばセンサチューブ２，３への異物付着
の状態等異常を示す。

また第３図（Ｃ）は減衰率が小さくなっており、例えば
腐食性流体などによる経年変化的減肉などが発生した場
合等が考えられる。

正常・異常を比較する方法として、第３図に示すように
流体が流れていない状態での励振停止から時間ｔ、経過
の後の時間１．の範囲におけるセンサ出力電圧値で比較
する。

次に点検時の動作について説明する。

点検はセンサチューブ２．３に流体を流さない状態で行
なう。このため、操作スイッチ１９をオンしたときに、
流体停止手段１７より流体の停止を確認する停止信号が
励振制御手段Ｉ８に入力されていなければ加振器１３，
１４が停止されず以上判定動作は行なわれない構成とさ
れている。

まず、電源が投入とされ、加振器１３．１４により、セ
ンサチューブ２，３が振動し、かっ励振制御手段１８に
流体の停止を示す停止信号が入力された状態で操作スイ
ッチ１９をオンにすると励振制御手段Ｉ８はセンサチュ
ーブ２，３を停止させるように制御信号を駆動回路２０
ａを介して加振器１３．１４に供給する。このため、セ
ンサチューブ２，３は振動状態より停止して振動が徐々
に減衰する。

検出手段２０ｂはピックアップ９．ｌＯの出力信号より
センサチューブ２，３の振動減衰を検出する。センサチ
ューブ２，３の振動減衰信号は判断手段２１に供給され
る。

判断手段２１はタイマ２２からのクロックを利用して、
加振器１３，１４の停止後より時間を計測していて、一
定時間ｔ０後の時間ｔ１の振動レベル（振幅）を基準レ
ベル（基準振幅）と比較して、その期間での振動レベル
が基準レベルと一致又はある一定の誤差内にあれば正常
と判断し、ある一定の誤差以上となれば異常と判断する
。

判断手段２１が異常ありと判断すると警報手段２３に警
報信号を供給する。警報手段２３は判断手段２１からの
警報信号を受けて異常を知らせる警報を発する。

このように本実施例では正常時の減衰を記憶させておき
、これとの違いにより異常を検出しているため、経年変
化的な異常をも検出することができ、計測器としての信
頼性を向上させることかできる。

なお、本実施例では減衰の仕方を一定時間経過後の振動
レベルを見ることにより判断したか、これに限ることは
なく、振動停止までの時間を比較することによっても判
断できる。例えば、第３図において、正常時の振動停止
時間をｔ２として記憶しておき、時間ｔｚ、ｔ４を計測
して時間ｔ２と大きく異なるものは異常ありと判断する
構成のものも考えられる。

また、本実施例ではセンサチューブ２．３の減衰をピッ
クアップ９，１０により検出しているが、減衰の検出時
は加振器１３．１４は駆動されないため、加振器１３，
１４を利用して検出を行なうこともできる。さらに、本
実施例では電源スィッチと異常検出のための操作スイッ
チ１９とを別々の構成としたが、電源スィッチと操作ス
イッチとを共通にして、電源スイツチ投入時に同時に異
常検出が行なわれる構成とすることもできる。

なお、本実施例では流体停止確認手段１７にはピックア
ップ９，１０より直接信号か入力されているか、計測手
段１５の計測結果を入力し、計測結果より流体の停止を
確認する構成としてもよい。

発明の効果 上述の如く、本発明によればセンサチューブの振動を停
止させた後の減衰の仕方によりセンサチューブの異常を
判断しているため、センサチューブに経年変化的劣化が
生じた場合でもその劣化による異常を検出することがで
き、製品の信頼性を向上させることができる等の特長を
有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のブロック図、第２図はセン
サユニットの斜視図、第３図は異常の判断方法を説明す
るための図、第４図は本発明の一実施例の要部の断面図
である。 １・・・質量流量計、２，３・・・セン力１０・・・ピ
ックアップ、１３．１４・・・・・励振制御手段、２０
ｂ・・・検出子８手段、 ３・・・警報手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 流体が流れるセンサチューブを励振手段により振動させ
   、該流体の流量に応じて発生するコリオリカによるセン
   サチューブの変位を検出して流量を計測する質量流量計
   において、 前記センサチューブに流体を流さない状態で、前記セン
   サチューブを一担振動させた後、停止させるように前記
   励振手段を制御する励振制御手段と、 前記センサチューブの振動減衰を検出する検出手段と、 前記センサチューブの振動停止後の減衰の仕方を前記検
   出手段により検出し、該減衰の仕方を予め記憶された基
   準となる減衰の仕方と比較して該比較結果に応じて前記
   センサチューブの異常を判断する判断手段と、 前記判断手段が前記センサチューブに異常があると判断
   したときに警報を発する警報手段とを具備したことを特
   徴とする質量流量計。