JPH06147950A - コリオリ式質量流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 測定管を直管状にし、この直管状測定管の固
定部となるべき部分に測定管の振動方向に対して変位し
ないように補強材を設け、この補強材をこの振動方向の
曲げ剛性が測定管の振動方向の曲げ剛性より十分大きく
設定することにより、流量計の測定管における気泡の抜
けを良くし、洗浄が容易で、圧損が少なく、さらに安定
した振動が得られ、流量計を小型軽量に保ちながら安定
した流量計測および密度計測を実現し得るコリオリ式質
量流量計を得る。 【構成】 測定管２１を直管状に構成し、この測定管２
１の固定部２２、２３となるべき部分に該測定管の振動
方向の振動を打ち消すような補強材２４、２５を設け、
前記測定管の振動方向の前記補強材の曲げ剛性を前記測
定管の曲げ剛性よりも十分大きく設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、コリオリ式質量流量
計に係り、特に振動する測定管内を流体が流れる時に発
生するコリオリ力を使用した直管状の質量流量計におけ
る測定管固定部の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の流量計としては、例えば特公昭
６０−３４６８３号公報に記載のものが知られている。

【０００３】図４は、従来から知られているコリオリ式
質量流量計の流量検出部１０の概略構成図である。すな
わち、図４において、ハウジング１２には、片持ち支持
されたＵ字型の測定管１４が取付けられている。この、
測定管１４の片持ち支持された両端部１６、１８の間の
位置には、片持ち梁状の共振体２０が取付けられてい
る。これら測定管１４と共振体２０の共振周波数は、そ
れぞれ揃えられており、互いに共鳴するように構成され
ている。Ｕ字型測定管１４の先端と、共振体２０の先端
部との間にコイルおよび磁石により構成されたドライバ
ー２２が取付けられている。このドライバー２２と駆動
回路２４により、Ｕ字型測定管１４と共振体２０は、そ
の共振周波数で駆動される。また、このＵ字型測定管１
４の両側の直管状部の先端には、それぞれ変位（あるい
は、コイルおよび磁石により構成されるような速度セン
サでも良い）を検出するセンサ２６、２８が取付けられ
ており、各センサ２６、２８の出力信号は信号処理回路
３０に入力されて流量信号に変換されるよう構成されて
いる。このようにして、片持ち支持されたＵ字型測定管
１４内には、図示されていない流量管よりａ部から測定
流体が流入する。そして、測定管１４を流過した流体
は、ｂ部より図示されていない流通管へ流出して行くよ
うに構成されている。

【０００４】このように構成された流量計において、ま
ず流体の流量がゼロの場合について考える。今、Ｕ字型
測定管１４と共振体２０は、ドライバー２２と駆動回路
２４によりその共振周波数で加振されているものとす
る。この場合、左右の変位センサ２６、２８が取付けら
れている位置において、それぞれ同じ運動をしている左
右の変位センサ２６、２８からは位相差のない出力信号
が得られる。

【０００５】次に、流体の流れが生じた場合は、振動す
る測定管１４内を流体が流れる流体速度の直角方向にコ
リオリ力が発生するが、Ｕ字型測定管１４の両側では流
体の方向が逆になるため、コリオリ力の発生方向も逆に
なる。従って、Ｕ字型測定管１４には、Ｏ軸に関するモ
ーメントが発生する。すなわち、Ｗ−Ｗ軸に関する撓み
振動に、Ｏ軸に関する捩じり振動が重畳することにな
る。このため、前記変位センサ２６、２８の出力は、互
いに位相差を持った信号として検出される。

【０００６】しかるに、コリオリ力は、質量流量に比例
しているため、前記変位センサ２６、２８の出力信号の
位相差（時間差）が質量流量に比例した量になる。従っ
て、前記出力信号の位相差（時間差）を測定することに
より、流体の質量流量を測定することができる。

【０００７】また、測定管１４の共振周波数は、その質
量と剛性に依存する。この場合、剛性は一定で変化しな
いから、測定管１４の（内部に充満している流体の質量
も含めて）質量変化により変化する測定管１４の密度変
化は、非常に小さいため、その共振周波数は測定管１４
内の測定流体密度の変化により変化する。従って、共振
周波数を計測することにより、測定流体の密度を測定す
ることができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、この種のコ
リオリ式質量流量計は、後述するような２つの問題点を
有している。第１の問題点は、測定管を、図４に示すＵ
字型測定管のように、複雑な構成とすることは、測定管
内に気泡が生じたり混入した場合、その抜けが悪いため
に測定精度に悪影響を及ぼしたり、洗浄が困難となり、
圧損が大きくなることである。

【０００９】また、第２の問題点としては、消費電力を
少なくするために、測定管の駆動力を小さくし、高精度
な流量計測と密度計測を行うために、測定管の振動を安
定させることが必要であり、このためには、測定管のメ
カニカルＱを十分高く維持する必要があることである。
そして、このメカニカルＱを高く維持するには、測定管
の固定部を十分に大きくするか、あるいは共振体を設け
て、音叉状に振動させることが有効であるが、固定部を
十分に大きくする方法は、流量計が大きく重くなるため
に現実的な方法ではない。また、共振体を設ける方法
は、計測すべき流体の密度が変化した場合、測定管の共
振周波数が変化するため、共振体の共振周波数との間に
ずれが生じ、安定した振動（メカニカルＱが十分に高
い）が得られなくなる難点を有している。

【００１０】そこで、本発明の目的は、前記の問題点を
解決するために、測定管を直管状にすると共に、この直
管状測定管の固定部となるべき部分に該測定管の振動方
向に対して変位しないように補強材を設け、この補強材
をこの振動方向の曲げ剛性を測定管の振動方向の曲げ剛
性より十分大きく設定することにより、流量計の測定管
における気泡の抜けを良くし、洗浄が容易で、圧損が少
なく、さらに安定した振動が得られ、流量計を小型軽量
に保ちながら安定した流量計測および密度計測を実現す
ることができるコリオリ式質量流量計を提供することに
ある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明に係るコリオリ式質量流量計は、振動する測
定管内を流れる流体の質量流量に比例して発生するコリ
オリ力を利用して質量流量を測定するコリオリ式質量流
量計において、測定管を直管状に構成し、この測定管の
固定部となるべき部分に該測定管の振動方向の振動を打
ち消すような補強材を設け、前記測定管の振動方向の前
記補強材の曲げ剛性を前記測定管の曲げ剛性よりも十分
大きく設定することを特徴とする。

【００１２】この場合、前記測定管の振動方向の前記補
強材の曲げ剛性は、前記測定管の曲げ剛性の７５０倍以
上に設定すれば好適である。

【００１３】

【作用】本発明に係るコリオリ式質量流量計によれば、
測定管を直管状にすると共に、この管状測定管の固定部
となるべき部分に該測定管の振動方向に対して変位しな
いように補強材を設け、この補強材をこの振動方向の曲
げ剛性を測定管の振動方向の曲げ剛性の７５０倍以上、
好ましくは１０００倍以上とすることにより、流量計の
測定管における気泡の抜けを良くし、洗浄が容易で、圧
損が少なく、さらに安定した振動が得られ、流量計を小
型軽量に保ちながら安定した流量計測と密度計測とを容
易に実現することができる。

【００１４】

【実施例】次に、本発明に係るコリオリ式質量流量計の
実施例につき、添付図面を参照しながら以下詳細に説明
する。

【００１５】図１の（ａ）、（ｂ）は検出部の一実施例
を示す要部構成図である。図１に示す検出部４０は、図
示されていない流量信号処理回路、測定管駆動回路によ
り構成される。

【００１６】図１の（ａ）、（ｂ）において、検出部４
０は、１本の直管状測定管４２と、この直管状測定管４
２の両端部にロウ付けあるいは溶接等の手段により固定
されている固定部４４、４６と、この固定部４４、４６
の直管状測定管４２の振動方向の振動を打ち消すため固
定部４４、４６を連結するように溶接あるいはねじ止め
等の手段により取付けられた補強材４８、５０と、直管
状測定管４２の中央部に取付けられたコイルおよび磁石
により構成されたドライバー５２と、コイルおよび磁石
により構成された速度センサ５４、５６（あるいは、変
位センサと加速度センサとにより、変位または加速度を
検出しても良い）とから構成されている。

【００１７】このような構成において、補強材４８、５
０のＺ軸方向の曲げ剛性を、直管状測定管４２のＺ軸方
向の曲げ剛性の７５０倍以上、好ましくは１０００倍以
上に設定したものでは、図３に示すように、直管状測定
管４２のメカニカルＱの高い安定した振動が得られ、ま
た７５０倍より低いものでは、直管状測定管４２のメカ
ニカルＱが急減し、安定した振動が得られないことが確
認されている。

【００１８】前記したように、補強材４８、５０のＺ軸
方向の曲げ剛性を、直管状測定管４２のＺ方向の曲げ剛
性の７５０倍以上、好ましくは１０００倍以上に設定し
た補強材４８、５０を使用して検出部４０を構成すれ
ば、補強材４８、５０は、測定管４２の固定部４４、４
６となるべき部分のＺ軸方向の振動を良好に打ち消すの
に十分なＺ軸方向の曲げ剛性を有することができる。こ
の結果、固定部４４、４６が振動することによるエネル
ギーの放出を低減する効果が得られ、検出部４０はメカ
ニカルＱの非常に高い振動系として構成することができ
る。つまり、ドライバー５２により、少ない消費電力
で、直管状測定管４２に安定した振動を供給することが
できる。

【００１９】また、測定管４２を、ドライバー５２によ
り測定管４２の共振周波数で振動させる場合、前記のよ
うに構成すれば、直管状測定管４２の測定流体の密度が
変化した場合でも、共振体を有しないために振動が不安
定になることもない。

【００２０】さらに、物理的に大きな質量を持つ固定部
を必要としないため、流量全体として小型軽量に構成す
ることができる。

【００２１】図２の（ａ）、（ｂ）は、検出部４０の他
の実施例の要部構成図を示す。なお、本実施例と前記実
施例との相違は、直管状測定管４２に対する補強材６
２、６４を固定部５８、６０のＸ−Ｘ平面に平行な面に
取付けることにより構成されている点である。

【００２２】このように構成した本実施例の検出部４０
によれば、ドライバー６６および速度センサ６８、７０
を、補強材６２、６４に取付けることにより、構造を簡
単にすることができる。

【００２３】なお、前述した実施例においては、それぞ
れ測定管が一本の場合について説明したが、測定管は複
数でも良いことは勿論である。

【００２４】以上、本発明の好適な実施例について説明
したが、本発明は前記実施例に限定されることなく、本
発明の精神を逸脱しない範囲内において種々の設計変更
をなし得る。

【００２５】

【発明の効果】前述した実施例から明らかなように、本
発明のコリオリ式質量流量計によれば、振動する測定管
内を流れる流体の質量流量に比例して発生するコリオリ
力を利用して質量流量を測定するコリオリ式質量流量計
において、前記測定管を直管状とし、前記測定管の固定
部となるべき部分に前記測定管の振動方向の振動を打ち
消すような補強材を設け、前記測定管の振動方向の前記
補強材の曲げ剛性を前記測定管の曲げ剛性よりも十分大
きく設定することにより、測定管内の気泡の抜けを良く
し、洗浄が容易で、圧損の少ない流量計を得ることがで
きる。

【００２６】また、直管型測定管の固定部を補強するこ
とにより、安定した直管型測定管の振動が得られ、これ
により流量計を小型軽量に保ちながら、安定した流量計
測および密度測定を実現することができる。

【００２７】さらに、共振体を必要としないため、測定
流体の密度が変化しても測定管の振動が不安定になるこ
とがなく、常に安定した計測を行うことができる等の優
れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のコリオリ式質量流量計の一実施例とし
ての検出部の要部構成を示し、（ａ）は平面概略図、
（ｂ）は側面概略断面図である。

【図２】本発明のコリオリ式質量流量計の検出部の他の
実施例としての要部構成を示し、（ａ）は側面概略断面
図、（ｂ）は正面概略図である。

【図３】メカニカルＱとＺ軸方向の曲げ剛性比との関係
を示す特性線図である。

【図４】従来のコリオリ式質量流量計における流量検出
部の要部斜視図である。

【符号の説明】

４０ 検出部 ４２ Ｕ字型測定管 ４４、４６ 固定部 ４８、５０ 補強材 ５２ ドライバー ５４、５６ 速度センサ ５８、６０ 固定部 ６２、６４ 補強材 ６６ ドライバー ６８、７０ 速度センサ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 振動する測定管内を流れる流体の質量流
   量に比例して発生するコリオリ力を利用して質量流量を
   測定するコリオリ式質量流量計において、 測定管を直管状に構成し、この測定管の固定部となるべ
   き部分に該測定管の振動方向の振動を打ち消すような補
   強材を設け、前記測定管の振動方向の前記補強材の曲げ
   剛性を前記測定管の曲げ剛性よりも十分大きく設定する
   ことを特徴とするコリオリ式質量流量計。
2. 【請求項２】 前記測定管の振動方向の前記補強材の曲
   げ剛性は、前記測定管の曲げ剛性の７５０倍以上に設定
   してなる請求項１記載のコリオリ式質量流量計。