JPH06201427A - コリオリ流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 直管式コリオリ流量計を配管ストレスや環境
温度変化の影響を受けないようにする。 【構成】 両端の取付フランジ２，３と一体に形成され
た外筒１の流入口４近傍に第１支持板６を、流出口５近
傍に第２支持板７を各々同着し、第１支持板６に平行な
センサチューブ１１，１２の一端を固定し、他端側を第
２支持板７を液密に移動可能に支持する。このセンサチ
ューブ１１，１２を外筒内でベースホルダ８のベースプ
レート９，１０で両端固定し、ベースホルダ８内で励振
器１３、検出器１４，１５からなるコリオリ流量計を形
成する。更に、ベースホルダ８は支持突起１６により外
筒１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、配管への取付によるひずみや、環境温度変化に
よる熱膨張影響の小さい直管式のコリオリ流量計の構造
に関する。

【０００２】

【従来技術】測定流体の流通する流管の一端または両端
を支持し、流管を支持点回りに流管の流れ方向と垂直な
方向に振動したとき、該流管（センサチューブ）に作用
するコリオリの力が質量流量に比例することを利用した
質量流量計（コリオリ流量計）は周知である。このコリ
オリ流量計におけるセンサチューブは要部をなすもの
で、流量計の特性を決定づけるものである。センサチュ
ーブの基本的な形状として直管がある。直管方式のもの
は流れ方向に伸びる直管を有するので、形状は小さく管
内を洗浄し易いという長所を有するが、感度が低く、Ｓ
Ｎ比が低下するので外乱に対してより配慮しなければな
らない短所がある。

【０００３】本発明に関連した公知文献として、特開昭
６２−２３８４１９号公報がある。これは、平行に配設
された直管を振動管としたコリオリ流量計に関するもの
であり、以下に説明する。

【０００４】図３は、従来の直管式のコリオリ流量計を
説明するための図で、図中、３０，３５は支持部材、３
１，３６はフランジ、３２は流入口、３７は流出口、３
３，３４，３８，３９は分岐管、４０ａ，４０ｂはセン
サチューブ、４１は励振器、４２，４３は検出器、４４
は変換器である。

【０００５】図３において、支持部材３０と３５とは左
右対称形で、各々流入口３２と流出口３７に連通した分
岐管３３と３４および３８と３９とを有し、分岐管３３
と３８および３４と３９との間には同寸の直管であるセ
ンサチューブ４０ａと４０ｂとが互いに平行して連通し
固着支持されている。センサチューブ４０ａと４０ｂと
の中央部にはコイル４１ａと４１ｂとからなる励振器４
１が設けられ、コイル４１ａはセンサチューブ４０ａ側
に、コアー４１ｂはセンサチューブ４０ｂ側に、各々コ
アー４１ｂがコイル４１ａの中央に挿入されるように配
設され、更に、センサチューブ４０ａと４０ｂにおける
励振器４１と支持部材３０と３５との支持点の間には、
磁石４３ａとコイル４３ｂとからなる検出器４３と、磁
石４２ａとコイル４２ｂとからなる検出器４２とが配設
されている。これら検出器４２と４３および励振器４１
は変換器４４に接続されている。

【０００６】図３に示したコリオリ流量形は、まず、変
換器４４により励振器４１のコイル４１が駆動され、検
出器４２又は４３の何れかの検出コイルに出力する検出
電圧を変換器４４にポジティブフィードバックする閉路
を形成してコイル４１ａがコアー４１ｂを吸引反撥する
ように一定振幅に制御され、センサチューブ４０ａと４
０ｂとは反対位相で加振される。加振により流体が流通
するセンサチューブ４０ａと４０ｂとは、支持点に対し
て互いに反対の回転方向の駆動を受けるので、検出器４
３と４２とには励振による振動検出信号と回転角速度と
質量流量のベクトル積に比例したコリオリの力が重畳さ
れ、検出器４２と４３との間にはコリオリの力に比例す
る位相差信号が検出され、変換器４３により質量流量に
変換出力される。

【０００７】上述の直管式のコリオリ流量計は、配管フ
ランジ（図示せず）間にフランジ３１，３６を接合して
配管と同軸に装着される。しかし、配管軸は必ずしも同
軸でなく僅かに湾曲しているのが一般的である。また、
配管フランジ間の距離とパッキン等シール材の厚さを含
めたフランジ３１と３６間の距離は一般的には一致しな
い。更には、測定流体の温度変化および環境温度変化が
発生する。以上の要員は、コリオリ流量形の要部である
センサチューブ４０ａ，４０ｂに、曲げ応力や引張り圧
縮等の応力変化を与える。これらの応力の変化は、セン
サチューブ４０ａ，４０ｂの固有振動数の変化や非対称
な振幅変化をもたらし、この結果、コリオリ流量計の器
差が大きく変化するという問題があった。

【０００８】

【目的】本発明は、上述の実情に鑑みなされたもので、
直管式の特徴を生かしながら、配管装着時に生ずるコリ
オリ流量計への圧縮・引張り、および曲げ影響を削減
し、更には測定流体の温度や環境温度変化に対する熱膨
張影響をなくし安定性の優れた直管式のコリオリ流量計
を提供することを目的とする。

【０００９】

【構成】本発明は、上記目的を達成するために、（１）
測定流体が流れる配管に接続するために両端にフランジ
を有する円筒体で、該円筒内の一方のフランジ近傍に第
１支持板を固着し、他方のフランジ近傍に第２支持板を
固着した外筒と、一端が、前記第１支持板に固着し他端
が第２支持板に液密に移動可能に支持され測定流体が流
れる平行なセンサチューブと、前記外筒内で前記第２支
持板側で該外筒に移動可能に支持され、前記平行なセン
サチューブを両持固定するベースホルダと、前記センサ
チューブの中央に配設され、該センサチューブを軸と直
角方向に反対位相で駆動する励振器と、該センサチュー
ブに加振器と対称位置に配設され、コリオリの力に基づ
く前記センサチューブの位相差を検出する一対の検出器
とからなること、更には、（２）前記（１）において、
前記ベースホルダと、センサチューブの材質を同じにし
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。

【００１０】図１は、本発明におけるコリオリ流量計の
一例を説明するための縦断面図で、図中、１は外筒、
２，３はフランジ、４は流入口、５は流出口、６は第１
支持板、７は第２支持板、８はベースホルダ、９，１０
はベースプレート、１１，１２はセンサチューブ、１３
は励振器、１４，１５は検出器、１６は支持突起、１７
は０リングである。

【００１１】図１において外筒１は両端に流入口４と流
出口５を有し中間部１ａが膨大な一定断面を有する筒状
体で、フランジ２，３で測定流体が流れる配管のフラン
ジ（図示せず）に接合される。流入口４の流入口４と中
間部１ａとの境界近傍に貫通孔６ａ，６ｂを有する第１
支持板６が外筒１に固着され、流出口５の流出口５と中
間部１ａとの境界近傍に０リング１７を配設した貫通孔
７ａ，７ｂを有する第２支持板７が外筒１に固着されて
いる。第１支持板６の貫通孔６ａ，６ｂには各々直管の
センサチューブ１１，１２の一端が固着されており、他
端は各々貫通孔７ａ，７ｂを貫通し０リング１７により
液密に軸方向に移動可能に支持され、センサチューブ１
１と１２とは平行に配設されている。

【００１２】外筒１の中間部１ａ内には外筒１の内径よ
り小径な円筒状のベースホルダ８が外筒１と同軸に配設
されている。ベースホルダ８の両端面は各々ベースプレ
ート９およびベースプレート１０となっており、該ベー
スプレート９および１０には一端が固定されたセンサチ
ューブ１１，１２が貫通する透孔９ａ，９ｂおよび１０
ａ，１０ｂが穿孔されている。センサチューブ１１はベ
ースホルダ８に対して透孔９ａと１０ａとで固着され、
センサチューブ１２は透孔９ｂと１０ｂとで固着されて
いる。

【００１３】また、流出口５側のベースホルダ８の外周
面には複数の等高な支持突起１６又は環状の支持突起１
６が配設され、センサチューブ１１，１２の自由端側で
ベースホルダ８は外筒１内壁面で移動可能に支持されて
いる。支持突起１６の支持部形状は球状、又は針状何れ
の形状でもよい。要は、外筒１に対してベースホルダ８
が移動可能に支持できればよい。

【００１４】センサチューブ１１と１２の支持部である
ベースプレート９と１０との中間のセンサチューブ１１
と１２に励振器１３が取り付けられている。励振器１３
は、例えば、継鉄１３ａとコイル１３ｂとからなり、継
鉄１３ａをセンサチューブ１１に、コイル１３ｂをセン
サチューブ１２に固着し、コイル１３ｂに所定の周波
数、好ましくはセンサチューブ１１，１２の固有振動数
の励磁電源で駆動することにより、センサチューブ１１
と１２とを軸と直角方向に反対位相で駆動する。

【００１５】励振器１３に関し、センサチューブ１１，
１２の対称位置に検出器１４，１５を取り付ける。検出
器１４と１５とは同一特性のもので、例えば、磁石１４
ａ，１５ａとコイル１４ｂ，１５ｂとからなり、磁石１
４ａ，１５ａをセンサチューブ１１に、コイル１４ｂ，
１５ｂをセンサチューブ１２に固着し、励振器１３で駆
動したとき、コリオリの力に比例して生ずるセンサチュ
ーブ１１，１２の位相差信号を検出する。

【００１６】以上の如く構成されたコリオリ流量計は、
配管接続されたとき、もし、矢印Ｆ・Ｐで示すような曲
げモーメントが作用したとすると、外筒１はフランジ
２，３を支点としてＰ方向に湾曲する曲げが生ずる。曲
げに従って、外筒１の図示上方側では圧縮、下方側では
伸びが生ずるが、支持突起１６はＡ側とＢ側とでは互い
に逆方向に移動しベースホルダ８に曲げ応力が作用する
のを防ぐ。従ってベースホルダ８内にベースプレート
９，１０に固着されているセンサチューブ１１，１２に
は何の応力も作用しない。

【００１７】また、フランジ２と３との間に圧縮力又は
引張り応力が作用し、長さ変化が生じたときは、センサ
チューブ１１，１２は第１支持板６で固定され、第２支
持部７側は自由端となっているので、センサチューブ１
１，１２には何の外力も作用せず、しかもセンサチュー
ブ１１，１２はベースホルダ８内に両端を固着されてい
るので、センサチューブ１１，１２の振動条件は変化す
ることはない。

【００１８】コリオリ流量計の環境が変化した場合も同
様の効果がある。しかし、センサチューブ１１，１２の
材質と、ベースホルダ８の材質とが異なり熱膨張差があ
るときは、熱ひずみが生じセンサチューブ１１，１２の
固有振動の変化をもたらすので、これをなくすためセン
サチューブ１１，１２とベースホルダ８の材料は同じ材
質のものを選ぶことが必要である。熱膨張を完全に除く
ためにはインバー等の恒膨張材を用いることが必要であ
る。

【００１９】図２は、図１のベースプレートと第１支持
板とを一体にした構造を示す図で、図中、２０は主支持
部材で、図１と同じ作用をする部分には図１と同一の参
照番号を付している。

【００２０】主支持部材２０は、図１のベースプレート
９と第１支持部材６とを一体に形成してセンサチューブ
１１と１２とを２点支持する構造としたもので、図の場
合と比べて部品点数が少なく工作精度が向上する。な
お、センサチューブ１１，１２の自由端を移動可能に支
持する第２支持部材７をベースプレート１０と一体構造
とし支持突起１６を該一体構造部材に形成し、該支持突
起１６を流出口５内壁面で支持するようにしても同じ効
果が得られる。

【００２１】

【効果】以上の説明から明らかなように、本発明による
と、直管式のコリオリ流量計の構造をして平行なセンサ
チューブを取付フランジと一体な外筒内に一端を固定、
他端を自由端とし、更に該外筒内で外筒に一点支持され
たベースホルダにより前記センサチューブの所定区間を
両持固定する２重構造とし該両持固定区間で流量計測を
行うので、配管フランジ間に取り付けたときの配管スト
レスの影響を受けることなく、更に熱膨張によるサーマ
ルストレスの影響を取り除くことができ、安定した直管
式コリオリ流量計を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明におけるコリオリ流量計の一例を説明す
るための縦断面図である。

【図２】図１のベースプレートと第１支持板とを一体に
した構造を示す図である。

【図３】従来の直管式のコリオリ流量計を説明するため
の図である。

【符号の説明】

１…外筒、２，３…フランジ、４…流入口、５…流出
口、６…第１支持板、７…第２支持板、８…ベースホル
ダ、９，１０…ベースプレート、１１，１２…センサチ
ューブ、１３…励振器、１４，１５…検出器、１６…支
持突起、２０…主支持部材。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 測定流体が流れる配管に接続するために
   両端にフランジを有する円筒体で、該円筒内の一方のフ
   ランジ近傍に第１支持板を固着し、他方のフランジ近傍
   に第２支持板を固着した外筒と、一端が、前記第１支持
   板に固着し他端が第２支持板に液密に移動可能に支持さ
   れ測定流体が流れる平行なセンサチューブと、前記外筒
   内で前記第２支持板側で該外筒に移動可能に支持され、
   前記平行なセンサチューブを両持固定するベースホルダ
   と、前記センサチューブの中央に配設され、該センサチ
   ューブを軸と直角方向に反対位相で駆動する励振器と、
   該センサチューブに加振器と対称位置に配設され、コリ
   オリの力に基づく前記センサチューブの位相差を検出す
   る一対の検出器とからなることを特徴とするコリオリ流
   量計。
2. 【請求項２】 前記ベースホルダと、センサチューブの
   材質を同じにしたことを特徴とする請求項１に記載のコ
   リオリ流量計。