JPH06160148A - コリオリ流量計 - Google Patents

コリオリ流量計

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JPH06160148A JP4310534A JP31053492A JPH06160148A JP H06160148 A JPH06160148 A JP H06160148A JP 4310534 A JP4310534 A JP 4310534A JP 31053492 A JP31053492 A JP 31053492A JP H06160148 A JPH06160148 A JP H06160148A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 流路としては、１本チューブで配管振動等の
外部振動や配管ストレス、温度等の環境変化に影響を受
けることなく安定したコリオリの力を計測する。 【構成】 フランジ１，２に結合する肉厚の外筒３の端
面板を円環部１１と可動円板部１２とに分離して、可動
円板部１２に外側チューブ４と内側チューブ５の両端を
固着して各々のチューブ間に加振部６とセンサ７，８を
取り付け、外側チューブ４には、固有振動数を等しくす
る共振周波数調整用のバランサ９を配設する。また、可
動円板部１２は外筒の３円環部１１に対してＯリング１
６を介してばね室１３内でばね１４により軸方向に移動
可能に支持される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】本発明は、コリオリ流量計に関し、より詳
細には、直管式のコリオリ流量計の構造に関する。
【０００２】
【従来技術】測定管を両端で支持し、支持された測定管
の中央部を抽線に垂直な方向に交番駆動することによ
り、測定管の支持部と中央部との間において位相差が生
ずる。この位相差は、コリオリの力に基づくもので、駆
動周波数と質量流量とに比例した値であり、前記位相差
を検知して質量流量を計測する直管方式のコリオリ流量
計は周知である。
【０００３】直管方式のコリオリ流量計は、形状は最も
単純な直管であり、流れ方向と垂直な方向での形状を小
形にすることができるが、測定管は両持支持されるた
め、測定管の軸に垂直な方向では測定管の剛性が高く、
感度は低く、ＳＮ比は低下する。高感度に検出するため
には、測定管を流れ方向に長く薄肉パイプにする必要が
あり、形状としては必ずしも有利となるものではなく、
更に共振周波数が低下するので、外部振動の影響を受け
易い。同様に、測定流体の圧力変化による寸法変化によ
り固有振動数の変化が生ずる等の問題がある。直管方式
のコリオリ流量計の従来例として、特開昭６３−１５８
４１９号公報に記載されたコリオリ流量計は、円筒状の
支持管内に両端を支持した少くとも１つの測定管を有
し、測定管の支持部に環状のダイヤフラムを設け、環状
ダイヤフラムを介して測定管を支持管に懸架したもので
ある。これによると、両端固定された場合の測定管は温
度に依存して機械的な応力が生じ、これにより固有振動
数が変化し、更には、測定管の振動エネルギーが支持管
および接続導管に伝達する。これを改善するため、環状
ダイヤフラムの弾性変形を利用して、測定管の熱膨張に
よる応力変化をなくしている。
【０００４】しかし、この手段によっては、寸法形状を
そのままとした場合では測定環境による雑音は除去でき
るとしても、ダイヤフラム自体を測定管の支持体とする
ので、支持部での疲労強度が弱く長期間の使用において
信頼性に問題がある。又、ダイヤフラムの特性上チュー
ブ断面積がダイヤフラム部で急拡大し、キャビテーショ
ンが発生し、振動ノイズとなり安定性を著しく損うこと
が知られている。また、寸法を変えた場合、例えば、測
定管の長さに関しては考慮していない。すなわち、従来
の直管方式では、高感度なコリオリの力を検知するため
には、曲げ剛性を小さくするために、測定管の長さを長
くすること、又は流速を上げる必要があるが、測定管が
長くなると固有振動数が低下し、外部振動影響を受易
く、また流速を上げると圧力損失が大きくなる。同時に
配管ストレスの影響も大きくなる。
【０００５】
【目的】本発明は、上述の実情に鑑みてなされたもの
で、配管振動等の外部振動や配管ストレス、温度等の環
境変化に影響を受けることなく安定したコリオリの力を
計測できるコリオリ流量計を提供することを目的とする
ものである。
【０００６】
【構成】本発明は、上記目的を達成するために、（１）
一対のフランジと同軸で両端面が該フランジに結合され
た円筒状の外筒と、両端が前記外筒と同軸に固着され前
記フランジを通して測定流体が流れる小径な内側チュー
ブと、両端が前記外筒内の端面に固着され前記内側チュ
ーブと同軸な外側チューブと、該外側チューブおよび前
記内側チューブの中央近傍に配設され各々を軸に直角な
方向の反対位相で加振する加振部と、該加振部と前記外
筒端面間に位置し前記内側チューブと外側チューブとの
間の振動を検知する一対のセンサとからなり、該センサ
間の位相差に比例して質量流量を検知するようにしたこ
と、更には、（２）前記（１）において、測定流体が流
れる内側チューブと、外側チューブの固有振動数を実質
的に等しくするために前記外側チューブの中央部外壁に
配設された固有振動数調整手段を有すること、更には、
（３）前記（１）又は（２）において、前記外筒の端面
を、内側チューブと外側チューブの面端を同心に固着し
た可動円板部と、円環部とに分離し、該可動円板部と円
環部とを移動可能にシールするシール手段と、前記可動
円板部が軸方向に移動可能に支持するばねとを配設した
ことを特徴とするものである。以下、本発明の実施例に
基づいて説明する。
【０００７】図１（ａ）,（ｂ）は、本発明におけるコ
リオリ流量計を説明するための構造図で、（ａ）図は縦
断面図、（ｂ）図は（ａ）図の矢視Ｂ−Ｂ線断面図で、
図中、１,２はフランジ、３は外筒、４は外側チュー
ブ、５は内側チューブ、６は加振器、７，８はセンサ、
９はバランサ（固有振動数調整装置）、１０はキャップ
である。
【０００８】図１において、配管フランジ（図示せず）
に結合する一対のフランジ１，２には円筒状の外筒３の
端面３ｂが固着される。外筒３は厚肉の円筒壁３ａと前
記両端面３ｂとからなり、中央に配管に連通する透孔３
ｃを有している。このため、外筒３の重量は等長の配管
重量に比べて極めて重くなっている。前記外筒３には両
端面の透孔３ｃに連通する内側チューブ５の両端が固着
されている。更に、外筒３内には前記内側チューブ５と
同軸な外側チューブ４が配設され、該外側チューブ４の
両端部は端面板３ｂに固着されている。なお、図では明
示されないが、好ましくは両端固定された外側チューブ
４と内側チューブ５の固有振動数は略々等しくなるよう
に肉厚が選ばれている。
【０００９】外側チューブ４と内側チューブ５の中央部
には、両端固定された外側チューブ４と内側チューブ５
を軸と直角な方向に互いに反対位相で駆動する加振器６
が取り付けられている。加振器６は、例えば、コイルと
継鉄とからなり外部電源（図示せず）によって、好まし
くは共振周波数で駆動される。更に、外側チューブ４と
内側チューブ５の加振器６と端面板３ｂとの間にセンサ
７，８が取り付けられている。センサ７，８は同一のも
ので、例えば、コイルと磁石とからなり、外側チューブ
４と内側チューブ５の振動に応じた交流信号が出力され
る。
【００１０】外側チューブ４の中央部外壁にバランサ９
が取り付けられている。該バランサ９は、例えば、ボル
ト、ナット等からなり、外側チューブ４の固有振動数を
調整する。バランサ９の重量が増すと固有振動数ば低下
し、バランサ９の重畳が減少すると固有振動数は増加す
る。内側チューブ５の固有振動数は測定流体の密度によ
り変化するので、該バランサ９は、これと同一の周波数
に調整し、前記加振器６の駆動周波数が共振周波数とな
るように調節され、調節が完了するとキャップ１０を閉
める。
【００１１】上述のコリオリ流量計によると、外筒３の
重量が配管に比べて大きいので、固有振動数は該コリオ
リ流量計の重量に支配されて微少振動の影響がなくな
り、固有振動周波数が低下する。この中で、加振器６は
外側チューブ４と内側チューブ５とを共振周波数で駆動
することによってセンサ７と８との間に出力するコリオ
リの力による交流信号間の位相差を質量流量変換器（図
示せず）によって検出し、位相差に比例したコリオリの
力から質量流量を検知する。このとき、コリオリ流量計
に作用する外部振動は、コリオリ流量計の重量で定めら
れる振動数であるから、センサ７と８とも同相の外部振
動で振動され、外部振動を打ち消すので、外部振動の影
響をなくすことができる。
【００１２】図２（ａ）,（ｂ）,（ｃ）,（ｄ）は、本
発明におけるコリオリ流量計の他の実施例を説明するた
めの図で、（ａ）図は縦断面図、（ｂ）図，（ｃ）図及
び（ｄ）図は（ａ）図Ａ部の実施例を示し、図中、１１
は円環部、１２は可動円板部、１３はばね室、１４は板
ばね、１５，１６はＯリング、１７はブリード孔であ
り、図１と同じ作用をする部分には図１と同一の参照番
号を付してある。
【００１３】図において、図１の外筒３の両端面板３ｂ
は、外側チューブ４と内側チューブ５の両端を固着する
可動円板部１２と、該可動円板部１２をＯリング１５で
液密にシールして軸方向に移動可能に支持する円環部１
１とに分離される。また、前記可動円板部１２は円環状
の板ばね１４で張設されており、軸方向に移動可能に支
持されている。
【００１４】（ｂ）図の実施例は、可動円板部１２の支
持部分の一例の詳細を示す。前記ばね室１３には、フラ
ンジ１側からの測定流体が流入するので、これを防ぐた
めに可動円板部１２の内径部をフランジ１側に伸ばして
シールリング１２ａを形成し、該シールリング１２ａの
外周面をＯリング１５でシールしている。また、ばね室
１３と外気との圧バランスをとるため、フランジ１と外
筒３との結合面から外気に通ずるブリード孔１７をフラ
ンジ１に配設している。
【００１５】（ｃ）図は、（ｂ）図部分の可動円板部１
２の支持部分の他の実施例の詳細を示す図で、（ｂ）図
において、可動円板部１２と円環部１１及びシールリン
グ１２ａ部分とフランジ１部とを間隙をもってＯリング
１６及び１５で弾性的に支持したものである。この構造
によると、コリオリ流量計としては直管式であるが、高
剛性の外筒があるため、外側，内側チューブ４,５は配
管ストレスによるフランジ軸方向の引張り，圧縮及び曲
げに対して影響を受けることなく、また、外側，内側チ
ューブ４，５は互いに振動してマスバランスを保ってい
るので、安定した振動が可能である。
【００１６】（ｄ）図は、（ｃ）図の支持構造におい
て、シールと支持をより確実にするために、テフロンリ
ング１８と１９とでＯリング１５と１６の流体圧源側の
圧力が直接Ｏリング１５，１６に作用しないように各々
バックアップしたものである。バックアップリング１５
と１６を付加することにより、Ｏリングシールをより確
実にし、外側，内側チューブ４,５の一体構造を弾性的
に支持することができる。
【００１７】以上の如く構成された直管式のコリオリ流
量計では、図１の場合と同様に外筒３の重量は、殆んど
変化しないので耐振効果も変化しない。更に、外気温度
や測定流体の温度変化等により内側チューブ５や外側チ
ューブ４が熱膨張した場合でも可動円板１２は軸方向に
のみ移動して外側、内側チューブ４，５の内部応力に変
化を与えないので、熱膨張によるストレスのため固有振
動の大幅な変化もなく安定した計測ができる。
【００１８】
【効果】以上の説明から明らかなように、本発明のコリ
オリ流量計によれば、以下のような効果がある。 （１）外筒部周壁を厚くして、配管ストレスの影響をな
くすとともに、コリオリ流量計の重量を増大したため、
コリオリ流量計に作用する微少な配管振動が少なくな
る。しかも外筒内に同軸に配設された外側チューブと内
側チューブとの間で内側チューブに作用するコリオリの
力による位相差信号を検出するので外部振動による同相
の誤差信号が打消すことができる。すなわち、流路とし
ては洗浄性に非常に優れた１本のチューブ構成として、
振動の安定性，耐振性は平行に配設された２本チューブ
と同等の性能を有し、Ｓ／Ｎ比，耐振性の高いコリオリ
流量計とすることができる。 （２）外側チューブと内側チューブとの固有振動数を等
しく調整できるので共振状態で測定でき、高感度で効率
のよいコリオリ流量計とすることができる。 （３）外側チューブと内側チューブとを可動円板に取り
付け、該可動円板を軸方向にのみ移動できるように支持
したので、外側チューブ及び内側チューブの熱膨張影響
を取り除くことができる。この結果、温度センサを配設
して特別の温度補正演算を施すことが不用となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明におけるコリオリ流量計を説明するた
めの構造図である。
【図２】 本発明におけるコリオリ流量計の他の実施例
を説明するための図である。
【符号の説明】
１,２…フランジ、３…外筒、４…外側チューブ、５…
内側チューブ、６…加振器、７，８…センサ、９…バラ
ンサ、１０…キャップ、１１…円環部、１２…可動円板
部、１３…ばね室、１４…板ばね、１５，１６…Ｏリン
グ、１７…グリード孔。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 一対のフランジと同軸で両端面が該フラ
    ンジに結合された円筒状の外筒と、両端が前記外筒と同
    軸に固着され前記フランジを通して測定流体が流れる小
    径な内側チューブと、両端が前記外筒内の端面に固着さ
    れ前記内側チューブと同軸な外側チューブと、該外側チ
    ューブおよび前記内側チューブの中央近傍に配設され各
    々を軸に直角な方向の反対位相で加振する加振部と、該
    加振部と前記外筒端面間に位置し前記内側チューブと外
    側チューブとの間の振動を検知する一対のセンサとから
    なり、該センサ間の位相差に比例して質量流量を検知す
    るようにしたことを特徴とするコリオリ流量計。
  2. 【請求項２】 測定流体が流れる内側チューブと、外側
    チューブの固有振動数を実質的に等しくするために前記
    外側チューブの中央部外壁に配設された固有振動数調整
    手段を有することを特徴とする請求項１記載のコリオリ
    流量計。
  3. 【請求項３】 前記外筒の端面を、内側チューブと外側
    チューブの面端を同心に固着した可動円板部と、円環部
    とに分離し、該可動円板部と円環部とを移動可能にシー
    ルするシール手段と、前記可動円板部が軸方向に移動可
    能に支持するばねとを配設したことを特徴とする請求項
    １又は２の何れかに記載のコリオリ流量計。
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