JPH0462324B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 少なくとも１個の半屈曲部を形成しかつ一方
の側で自体剛性のループ支持体に固定された少な
くとも１個の測定媒体を貫通させる管ループを備
え、これをループ支持体の平面に対し垂直に固定
部により規定された揺動軸線を中心として弾力的
に偏位しうるようにし、さらに加振装置を備えて
これにより管ループの操作に際し、所定の回転軸
線を中心として強制的に一次揺動運動させ、この
揺動運動とループにおける物質流過との連携によ
りコリオリの力を生ぜしめ、この力がループの揺
動特性に対し流量に比例した作用を及ぼし、さら
に流量に比例した揺動特性を計測する装置を備え
てなる物質流量計において、回転軸線DAは揺動
軸線SAに対し0°とは実質的に異なる角度（α）
にて交差し、かつループ面に対し平行な方向成分
を有することを特徴とする物質流量計。

２ 回転軸線DAが揺動軸線SAに対し約90°の角
度（α）にて交差し、または最小の間隔で交差す
ることを特徴とする請求の範囲第１項記載の物質
流量計。

３ ループ支持体２，２′をベアリング３に回転
軸線DAを中心として回転自在に軸支し、さらに
加振装置５がループ支持体２，２′とこれを介す
る管ループ１，１′などとを回転軸線DAを中心
として回転揺動させることを特徴とする請求の範
囲第１項または第２項記載の物質流量計。

４ 管ループ１，１′が、ループ支持体から相対
離間して延在する２本の側方脚部１ａ，１ｂ（側
脚部）と、これに対し支持体から離間した側で接
続した横脚部１ｃとからなることを特徴とする請
求の範囲第１項乃至第３項のいずれかに記載の物
質流量計。

５ 回転軸線DAが横脚部１ｃと交差しまたは最
小の間隔で交差することを特徴とする請求の範囲
第４項記載の物質流量計。

６ 管ループ１の側脚部１ａ，１ｂが互いにほぼ
平行に延在し、揺動軸線SAに対しほぼ垂直に延
在し、かつ横脚部がこれらに対しほぼ垂直である
ことを特徴とする請求の範囲第４項または第５項
記載の物質流量計。

７ 回転軸線DAが横脚部１ｃに対しその中央で
交差することを特徴とする請求の範囲第５項また
は第６項記載の物質流量計。

８ 計測装置９が、流量に比例した管ループ１に
おける横脚部１ｃの偏位７を回転軸線DAとの交
差点にて計測することを特徴とする請求の範囲第
５項乃至第７項のいずれかに記載の物質流量計。

９ 回転軸線DAとの交点における管ループ１，
１′の横脚部１ｃの偏位７を各偏位力を補償する
抗力の発生により阻止する装置に設け、計測装置
により抗力の大きさまたはこれにより生ずる物理
的大きさを計測することを特徴とする請求の範囲
第５項乃至第７項のいずれかに記載の物質流量
計。

１０ 計測装置８が、ループ支持体２から離間し
た側の、好ましくは管ループ１，１′の横脚部１
ｃの近傍における管ループ１，１′の側脚部１ａ，
１ｂで生じた揺動の相対的位相を計測することを
特徴とする請求の範囲第４項乃至第７項のいずれ
かに記載の物質流量計。

１１ ループ支持体２および管ループ１などの揺
動に応じてループ支持体２のベアリング３に作用
する重力を、同じ頻度で相対位相にて揺動し前記
ベアリング３に対し反作用を及ぼす質量バランス
装置１５，１６によつて補償することを特徴とす
る請求の範囲第１項乃至第１０項のいずれかに記
載の物質流量計。

１２ 質量バランス装置１６が管ループ１の同一
反復からなり、これに対応のループ支持体２を設
けたことを特徴とする請求の範囲第１１項記載の
物質流量計。

１３ 両管ループ１，１′には測定媒体を同方向
に流過させて、計測装置８，９により両者の個々
の流量の合計を計測することを特徴とする請求の
範囲第１２項記載の物質流量計。

１４ 両管ループ１，１′には測定媒体を反対方
向に流過させて、計測装置８，９により両流量の
差を計測することを特徴とする請求の範囲第１２
項記載の物質流量計。

１５ ループ支持体２，２′のベアリング３を流
量計のハウジングに対しバネ接続したことを特徴
とする請求の範囲第１１項乃至第１４項のいずれ
かに記載の物質流量計。

１６ 計測装置８，９をループ支持体２，２′の
ベアリング３に対し位置固定配置したことを特徴
とする請求の範囲第１１項乃至第１５項のいずれ
かに記載の物質流量計。

１７ 第二の計測装置１８を設けてループ支持体
２，２′の運動をそのベアリング３に対比して或
いは物質流量計のハウジングに対比して計測し、
その信号を外的作用により生じうるゼロ点誤差の
補正に関連させることを特徴とする請求の範囲第
１項乃至第１６項のいずれかに記載の物質流量
計。

明細書 本発明は、特許請求の範囲第１項の上位概念に
従う物質流量計に関するものである。

この種の公知物質流量計において、管ループは
一端部をループ支持体に固定した平行な側脚部と
これらの他端部で接続した横脚部とを備えるＵ字
型を呈し、回転軸線と揺動軸線とが一致してお
り、すなわち管ループは加振装置より一次揺動に
かけられて揺動軸線を中心として回転揺動する。
貫流に際し、管ループの側脚部にコリオリの力が
生じて横脚部の二次回転揺動をもたらし、この二
次揺動は一次加振揺動に対し約90℃変位してい
る。管ループは、二次回転揺動の軸線を中心とし
て揺動軸線に対するよりも著しく大きい可撓性を
有し、したがつて計測信号は極めて小さいもので
ある。

本発明の目的は、特許請求の範囲第１項の上位
概念に従うが、同程度の寸法の管ループにて公知
のこの種類の物質流量計よりもずつと大きい計測
信号を与え、したがつてずつと少ない貫流をも正
確に把握することができ、或いは同等な測定範囲
につき公知流量計の管ループよりもずつと大きい
壁部厚さを有する管ループにより同等な流量測定
範囲が得られ、したがつて極めて高い圧力での操
作と広範な用途の開発とが可能となるような物質
流量計を提供することである。

上記目的は、特許請求の範囲第１項の特徴部分
に記載した特徴により達成される。

本発明の物質流量計において、管ループとこれ
に伴なつて実際上常に存在する公知流量計の横脚
部に対応する管ループ部分とは、加振装置により
回転軸線を中心として一次回動揺動にかけられ
る。この一次回転揺動は、前記管ループ部分にお
いて、物質貫流との連携でコリオリの力を発生
し、加振揺動に対し90°変位した流量に比例する
この管ループ部分の並進偏位をもたらして一次回
転動揺に重なる。この並進偏位は管ループの揺動
軸線を中心とする前記管ループ部分の揺動として
現れる。この揺動軸線を中心とする管ループの可
撓性は、公知流量計における二次揺動軸線を中心
とした管ループが有する可撓性よりもずつと小さ
い。これにより、本発明の物質流量計において
は、同程度の寸法にてずつと大きい計測信号が得
られ、或いは同じ計測範囲にてより厚い管体を使
用しうるなど目標とする優れた効果が達成され
る。

実施態様項は、特許請求の範囲第１項の主題に
対する好適実施例に関する。

以下、添付図面を参照して本発明を実施例につ
きより詳細に説明する。

第１図は本発明による物質流量計の基本原理を
説明する略斜視図であり、 第２図は第１図の流量計における管ループの側
脚部と横脚部とに関する揺動の経時変化および相
対的位相を示す特性曲線図であり、 第３図は本発明の物質流量計における第１実施
例の略斜視図であり、 第４図は２実施例の略斜視図である。

第１図の本発明による流量計は管ループ１を備
え、その一方の側を自体剛性のループ支持体２に
固定すると共に、支持体に対しその平面に垂直に
固定部により規定される揺動軸線SAを中心とし
て弾力偏位することができる。管ループ１は半屈
曲部を形成し、ループ支持体２から相対離間して
延在する２本の側脚部１ａ，１ｂと、支持体２か
ら離間した側で側脚部と結合した横脚部１ｃとで
構成される。

ループ支持体２はベアリング３に回転軸線DA
を中心として回転自在に軸支され、この軸線DA
は揺動軸線SAと同様な管ループの平面内に位置
する。回転軸線DAは管ループ１の側脚部１ａ，
１ｂに対し平行に延在して揺動軸線SAに対し約
90°の角度を形成し、管ループ１の横脚部１ｃと
そのほぼ中央で交差する。

管ループ１は一方の固定端部から測定媒体（一
般に流体）が供給され、その他方の固定端部から
流出し、これを第１図において矢印４で示す。こ
の際、流体は側脚部１ａ、横脚部１ｃ、側脚部１
ｂの順序で貫流する。

ここの磁性材料からなるループ支持体２に直接
に隣接して電磁加振装置５に並置し、これにより
ループ支持体２とこれを介する管ループ１とを回
転軸線DAを中心として一次回転揺動させる。測
定媒体が管ループ１内の静止している間、すなわ
ち流量がゼロである場合、側脚部１ａは横脚部１
ｃに隣接した端部において第２ａおよび２ｂ図に
示したほぼ正弦状の揺動をもたらし、これらは互
いに180°変位し対向位相を形成する。第１図にお
いて、これらの揺動は矢印２５もしくは２６で示
され、ここで一方の実線矢印と他方の点線矢印と
で時間的に一致する対を形成する。

測定媒体が管ループ１中を流過すると、管ルー
プは先ず最初に横脚部１ｃが回転軸線DAの方向
へ運動し、次いでそこから再び離間運動する。こ
れにより、回転軸線DAを中心として生ずる回転
揺動の作用は横脚部１ｃとコリオリの力をもたら
し、その大きさは各流量に比例すると共に、脚部
１ｃを揺動軸線SAを中心とて偏位させる傾向を
与え、ここで偏位の方向は回転軸線DAを中心と
する管ループ１の回転揺動と共に周期的に変化す
る。揺動軸線SAを中心とする回転揺動として流
量に比例した大きさで管ループ１に生ずる横脚部
１ｃの並進偏位は、加振装置５によつて生ずる回
転軸線DAを中心とした管ループ１の一次回転揺
動に対して90°変位し、これを第２ｃ図に示す。
第１図において、この揺動は矢印７で示されてい
る。

コリオリの力による流量に比例した揺動は第２
ａおよび２ｂ図にそれぞれ点線で示したように、
これら図面に図示した基礎揺動と重なり、かつ側
脚部１ａおよび１ｂをその横脚部１ｃに隣接した
端部で生ずる各揺動の間に位相差Δをもたらし、
この位相差はコリオリの力、すなわち流量に正確
に比例する。

管ループ１は、その横脚部１ｃにおけるコリオ
リの力が二次揺動を引き起す揺動軸線SAを中心
として原理的に小さい可撓性を有し（勿論、これ
は管体の性質に依存する）、したがつて比較的少
ない流量の際にも厚い管体で矢印７に従う明確な
計測しうる測定偏位を与え、或いはより薄い管体
の場合極めて少ない流量でも明確な計測しうる測
定偏位が示される。

管ループ１の測定偏位は種々の方法で計測する
ことができる。これにつき、第１図は２種の異な
る適当な計測装置を示している。第一の計測装置
は参照符号８で示され、横脚部１ｃに隣接する側
脚部１ａ，１ｂの端部で生じた揺動の間の位相差
を計測する。第二の代案として使用しうる計測装
置は参照符号９で示され、矢印７に従う横脚部１
ｃの偏位の大きさをこの脚部と回転軸線DAとの
交点で計測し、したがつて第２ｃにおける揺動の
振幅に等しい。この位相差から或いは偏位の振幅
から電子装置１０を介して流量に比例する信号を
発生させ、表示装置１１に表示する。

横脚部１ｃに一次回転揺動の下で生ずるコリオ
リの力に基づき管ループ１中を流動する流量を計
測する他の可能性は、横脚部の偏位の回転軸線
DAとの交点にて各偏位力に対応する抗力の発生
により反作用させて、前記偏位を阻止する装置を
設け、計測装置によりこの抗力の大きさを計測
し、或いはこれにより生ずる物理的数値、たとえ
ば抗力による電磁力発生の際の電流を計測するこ
とである。

特殊の付加装置なしに第１図に従つて構成され
た流量計は、相当な動力を個々の流量計の部品が
配置されかつ保持されているハウジングに及ぼす
であろう。第３図および第４図は、第１図の原理
に従つて構成されるが、それぞれ上記欠点を防止
する装置を備えた実施例を示している。

第３図および第４図に示した両実施例の場合、
質量バランスなどを設け、ループ支持体２および
管ループ１の揺動に応じてループ支持体２のベア
リング３に作用する重力を、同じ頻度で相対位相
にて揺動しベアリング３に対し対抗作用を及ぼす
質量バランス装置１５もしくは１６によつて補償
する。第３図による実施例の場合、この質量バラ
ンス装置は、支持体２と同様にそのベアリング３
に回転自在に軸支され加振装置５により相対的位
相の揺動で変位する横梁１５を備えて、これに回
転軸線DAに対し平行な回転軸線を中心とする揺
動モーメントをかけ、これにより揺動流量測定部
の揺動モーメントを補償するものである。第４図
による実施例の場合には、この装置は同一の管ル
ープ１の反復で構成され、それぞれに対応するル
ープ支持体２を設ける。反復管ループ１′は対応
する支持体２′を備えて、第４図の実施例におい
ても管ループ１およびその支持体２に対し相対位
相で揺動する。

第４図の実施例は、互いに同一である２個の存
在する管ループ１，１′に基づき、次のような可
能性を与える。すなわち、計測装置８もしくは９
が同等の形態である場合、一方では管ループ１を
また他方では管ループ１′をそれぞれ流過する流
量の合計または差も計測することができる。した
がつてたとえば所定と測定媒体をシリーズとして
管ループ１および１′に給送して、その合計に際
し測定信号を２倍することができる。差の測定に
対する例は、一方の管ループを介して燃料をモー
タへ供給すると共に、他方の管ループを介してモ
ータでは消費されない過剰の燃料を導入するもの
であり、その結果としてモータで消費されない燃
料の差の計測値が示される。

上記した全実施例において、ベアリング３と加
振装置５と計測装置８もしくは９を流量計のハウ
ジングに対し堅固に接続し、さらに相互に堅固に
連結することもできる。

ループ支持体用のベアリング３は、上記実施例
の場合、流量形のハウジングに対しバネ接続する
こともできる。このバネ接続は、外部から生ずる
ハウジングの振動やハウジングに対する他の外的
作用を計測系から排除するという効果を有する。
この場合、加振装置５と計測装置８もしくは９と
をハウジングに対し堅固に接続せずに、ループ支
持体２または２，２′のベアリング３に対し堅固
に連結することが推奨される。

さらに、第４図は第二の計測装置１８をも示
し、これは計測装置８と同様に機能するが、異な
る点はループ支持体２および／または２′の運動
を物質流量計のハウジングと対比して計測し、そ
の信号を用いて外的作用によるゼロ点誤差の補正
を行ないうることである。補正信号は第４図の実
施例において電子装置１９で得られ、電子装置１
０からの信号に補正して重ねる。このようにし
て、計測装置の外乱を流量計のハウジングからほ
ぼ完全に除去することができる。

好ましくは、計測装置１８を流量計のハウジン
グに堅固に接続する。

上記説明および添付図面は、さらに本発明の実
施に関し現在知られている最良の途を与える。