JPH05157605A - コリオリ質量流量計 - Google Patents

コリオリ質量流量計

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JPH05157605A
JPH05157605A JP32050291A JP32050291A JPH05157605A JP H05157605 A JPH05157605 A JP H05157605A JP 32050291 A JP32050291 A JP 32050291A JP 32050291 A JP32050291 A JP 32050291A JP H05157605 A JPH05157605 A JP H05157605A
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coriolis force
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Yoshiro Tomikawa
義朗 富川
Toshitsugu Ueda
敏嗣 植田
Yoshinori Matsunaga
義則 松永
Kenichi Kuromori
健一 黒森
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 S/N比が向上されたコリオリ質量流量計を
実現する。 【構成】 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において、
前記測定管に設けられコリオリ力に対して感度を有し駆
動振動に対しては感度が低く構成された付加振動子を具
備したことを特徴とするコリオリ質量流量計である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、S/N比が向上された
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16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、コリオリ質量流量計に使用せ
る例で、例えば、米国特許4,491,025号、発明
の名称「PARALLEL PATH CORIOLIS MASS FLOW RATE METE
R 」1982年11月3日出願、1985年1月1日特
許に示されている。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は管路Aへの測
定管1の取付けフランジである。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。
【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。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困難である。
【0004】今、図16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17、図18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。
【0005】図19は従来より一般に使用されている他
の従来例の構成説明図である。本従来例では、更に、ノ
イズを低減し、信号を大きくとるために、測定管1を、
2管式にし、ノイズを打消すようにしたものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この様
な装置においては、コリオリ力による変位は、駆動によ
る変位に比較し、約1/1000程度と小さい。その結
果、コリオリ力による時間の差Δtも小さくなり、分解
能が悪い。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直接検出
する事により、駆動信号に対するS/N比が向上された
コリオリ質量流量計を提供するにある。
【0007】
【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におい
て、前記測定管に設けられコリオリ力に対して感度を有
し駆動振動に対しては感度が低く構成された付加振動子
を具備したこと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。
【0008】
【作用】以上の構成において、測定管に測定流体を流
し、駆動装置で測定管を励振する。コリオリ力に対して
感度を有し、駆動振動に対しては感度が低く構成された
付加振動子が設けられているので、付加振動子の振動変
位を測定する事により、直接コリオリ力による変位を大
きく検出出来るので、S/N比が向上されたコリオリ質
量流量計が得られる。以下、実施例に基づき詳細に説明
する。
【0009】
【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16と同一記号の構成は同一機
能を表わす。以下、図16と相違部分のみ説明する。1
1は直線状の測定管、12はハウジングである。13
は、測定管11の軸に直交する方向に、測定管11を励
振する駆動部である。駆動部13は、ハウジング12取
付けられたコイル14と、測定管11に取付けられたコ
ア15とから構成されている。
【実施例】16は駆動変位検出センサで、駆動部13の
動作をチェックする。駆動変位検出センサ16は、磁石
17とコア18とから構成されている。19は付加振動
子である。付加振動子19は、図3に示す如く、付加振
動子固定部21と、縦梁22と横梁23とからなるT形
状の梁部24からなる。梁部24は、この場合は、一対
取付けられているが、必ずしも一対である必要はない。
25は圧電素子であり、付加振動子19の振動を測定す
る。付加振動子19は、コリオリ力に対して感度を有
し、駆動振動に対しては感度が低く構成されている。す
なわち、縦梁22は短く、横梁23は長く構成されてい
る。
【0010】以上の構成において、測定管11に測定流
体を流し、駆動装部13で測定管を励振する。コリオリ
力に対して感度を有し、駆動振動に対しては感度が低く
構成された付加振動子19が設けられているので、付加
振動子の振動変位を測定する事により、直接コリオリ力
による変位を大きく検出出来るので、S/N比が向上さ
れたコリオリ質量流量計が得られる。
【0011】すなわち、図4(a)(b)(c)(d)
に、測定管11に測定流体が流れていない場合の測定管
11の振動の状態を示す。図5(a)(b)(c)
(d)に、測定管11に測定流体が流れている場合の測
定管11の振動の状態を示す。
【0012】コリオリ力は測定管11の中心を原点とし
て上下流で回転対称な分布をするので、図6(a)
(b)(c)(d)に示す振動をする。この振動によっ
て、付加振動子19は、回転振動する。回転振動の振幅
はコリオリ力に比例するので、振幅を測定する事によっ
て、コリオリ力が測定される。コリオリ力は測定管11
を流れる質量流量に比例する。すなわち、付加振動子1
9の回転振幅を測定する事で質量流量が測定出来る。
【0013】この結果、 (1)コリオリ力を高感度に検出出来る。したがって、
検出信号のSN比が向上出来る。 (2)コリオリ力は駆動変位に比例する。コリオリ力の
検出が高感度で得られるので、駆動変位を従来よりも小
さくすることが出来る。したがって、振動による応力腐
蝕に基づく測定管11の破裂の恐れが少なくなる。
【0014】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、駆動振動の平面ないで
測定管11に直交した軸上に、板上の梁24から付加振
動子19が構成されたものである。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、
図3に示す付加振動子19の方向を測定管11と平行に
したものである。
【0015】図9は本発明の他の実施例の要部構成説明
図で、図10は図9の側面図、図11は図9の捩じれ変
位測定装置の詳細説明図である。本実施例においては、
駆動振動の平面に直交した軸31と、その先端の大きな
質量32と捩じれ変位測定装置33から構成される捩じ
り振動子で、付加振動子19を構成したものである。
【0016】捩じれ変位測定装置33は、図11に示す
如く、圧電素子34、結合部35、結合捩子36よりな
る。圧電素子34は、結合部35と結合捩子36とによ
り測定管11に固定され、ねじれが加わると、捩れに比
例した電圧を発生する。図12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、圧電素子
25として、滑りモ―ド検出タイプを使用したものであ
る。
【0017】図13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としてU
字管を使用したものである図14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としてS字管を使用したものである図15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として平行管を使用したものであるな
お、前述の実施例においては、振動検出センサとして
は、圧電素子25を使用したものについて説明したが、
これに限ることはなく、例えば、光センサ、動電形セン
サ、静電型センサでもよく、要するに、振動検出できる
ものであれば良い。また、駆動部13は電磁コイルでな
く、圧電素子を利用してもよい。また、駆動変位検出セ
ンサ16の検出は動電形センサ以外の光センサ、静電セ
ンサでもよい。また、付加振動子19の圧電素子25で
検出しても良い。
【0018】
【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において、前記測定管に設け
られコリオリ力に対して感度を有し駆動振動に対しては
感度が低く構成された付加振動子を具備したことを特徴
とするコリオリ質量流量計を構成した。
【0019】この結果、 (1)コリオリ力を高感度に検出出来る。したがって、
検出信号のSN比が向上出来る。 (2)コリオリ力は駆動変位に比例する。コリオリ力の
検出が高感度で得られるので、駆動変位を従来よりも小
さくすることが出来る。したがって、振動による応力腐
蝕に基づく管破裂の恐れが少なくなる。
【0020】従って、本考案によれば、S/N比が向上
された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A―A断面図である。
【図3】図1の要部詳細説明図である。
【図4】図1の動作説明図である。
【図5】図1の動作説明図である。
【図6】図1の動作説明図である。
【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】図9の側面図である。
【図11】図9の要部詳細説明図である。
【図12】本発明の他の実施例の要部構成説明図であ
る。
【図13】本発明の他の実施例の要部構成説明図であ
る。
【図14】本発明の他の実施例の要部構成説明図であ
る。
【図15】本発明の他の実施例の要部構成説明図であ
る。
【図16】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17】図16の動作説明図である。
【図18】図16の動作説明図である。
【図19】従来より一般に使用されている他の従来例の
構成説明図である。
【符号の説明】
11…測定管 12…ハウジング 13…振動部 14…コイル 15…コア 16…駆動変位検出センサ 17…磁石 18…コア 19…付加振動子 21…付加振動子固定部 22…縦梁 23…横梁 24…梁 25…圧電素子 31…軸 32…質量 33…捩じれ変位測定装置 34…圧電素子 35…結合部 36…結合捩子
フロントページの続き (72)発明者 松永 義則 東京都武蔵野市中町2丁目9番32号 横河 電機株式会社内 (72)発明者 黒森 健一 東京都武蔵野市中町2丁目9番32号 横河 電機株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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におい
    て、 前記測定管に設けられコリオリ力に対して感度を有し駆
    動振動に対しては感度が低く構成された付加振動子を具
    備したことを特徴とするコリオリ質量流量計。
JP32050291A 1991-12-04 1991-12-04 コリオリ質量流量計 Expired - Fee Related JP2951456B2 (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008268227A (ja) * 1998-12-08 2008-11-06 Emerson Electric Co コリオリ質量流量センサ

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008268227A (ja) * 1998-12-08 2008-11-06 Emerson Electric Co コリオリ質量流量センサ

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