JPH0769204B2 - 振動式測定装置 - Google Patents
振動式測定装置Info
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- JPH0769204B2 JPH0769204B2 JP62097183A JP9718387A JPH0769204B2 JP H0769204 B2 JPH0769204 B2 JP H0769204B2 JP 62097183 A JP62097183 A JP 62097183A JP 9718387 A JP9718387 A JP 9718387A JP H0769204 B2 JPH0769204 B2 JP H0769204B2
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は振動式測定装置に係り、特に振動する管路に発
生するコリオリ力を検出して流体の質量流量又は密度を
測定する振動式測定装置に関する。
生するコリオリ力を検出して流体の質量流量又は密度を
測定する振動式測定装置に関する。
従来の技術 被測流体の流量は流体の種類，物性（密度，粘度な
ど），プロセス条件（温度，圧力）によって影響を受け
ない質量で表わされることが望ましい。従来、被測流体
の質量流量を計測する質量流量計としては、例えば被測
流体の体積流量を計測しこの計測値を質量に換算するい
わゆる間接型質量流量計と、間接型質量流量計よりも誤
差が小さく被測流体の質量流量を直接計測するいわゆる
直接型質量流量計とがある。この種の質量流量計では特
に流量をより高精度にい計測できる直接型質量流量計と
して各々異なった原理に基づいた種々の流量計が提案さ
れつつある。また、その中の一つとして振動するセンサ
チューブ内に流体を流したときに生ずるコイオリの力を
利用して質量流量を直接計測する流量計がある。
ど），プロセス条件（温度，圧力）によって影響を受け
ない質量で表わされることが望ましい。従来、被測流体
の質量流量を計測する質量流量計としては、例えば被測
流体の体積流量を計測しこの計測値を質量に換算するい
わゆる間接型質量流量計と、間接型質量流量計よりも誤
差が小さく被測流体の質量流量を直接計測するいわゆる
直接型質量流量計とがある。この種の質量流量計では特
に流量をより高精度にい計測できる直接型質量流量計と
して各々異なった原理に基づいた種々の流量計が提案さ
れつつある。また、その中の一つとして振動するセンサ
チューブ内に流体を流したときに生ずるコイオリの力を
利用して質量流量を直接計測する流量計がある。
また、コリオリ力を利用する質量流量計としては、例え
ばＵ字状に形成された一対のセンサチューブを流入口，
流出口を有する流量計本体に接続し、一対のセンサチュ
ーブを互いに近接，離間する方向に振動させ質量流量に
比例すコリオリ力の発生に伴うセンサチューブの変位を
検出して質量流量を得る構成のものがある。
ばＵ字状に形成された一対のセンサチューブを流入口，
流出口を有する流量計本体に接続し、一対のセンサチュ
ーブを互いに近接，離間する方向に振動させ質量流量に
比例すコリオリ力の発生に伴うセンサチューブの変位を
検出して質量流量を得る構成のものがある。
尚、上記のように振動する管路に発生するコリオリ力を
検出する構成の振動式測定装置は、上記質量流量計の他
に振動式密度計としても使用することができる。
検出する構成の振動式測定装置は、上記質量流量計の他
に振動式密度計としても使用することができる。
発明が解決しようとする問題点 しかるに、上記コリオリの力を利用する質量流量計で
は、一対のセンサチューブを全く同一な寸法形状に製造
することが難しいので、一対のセンサチューブを振動さ
せたとき一対のセンサチューブの両者間の固有振動数に
バラツキが生じ易いという問題点がある。また、この質
量流量計ではセンサチューブ間のバラツキを補正し一対
のセンサチューブの固有振動数を一致させて流量計測精
度を高めるため、センサチューブに釣り合い重りを取付
けてバランスウェイト調整を行なう必要があり、その取
付及び調整作業が面倒であるという問題点がある。
は、一対のセンサチューブを全く同一な寸法形状に製造
することが難しいので、一対のセンサチューブを振動さ
せたとき一対のセンサチューブの両者間の固有振動数に
バラツキが生じ易いという問題点がある。また、この質
量流量計ではセンサチューブ間のバラツキを補正し一対
のセンサチューブの固有振動数を一致させて流量計測精
度を高めるため、センサチューブに釣り合い重りを取付
けてバランスウェイト調整を行なう必要があり、その取
付及び調整作業が面倒であるという問題点がある。
そこで、本発明は上記の問題点を解決した質量流量計を
提供することを目的とする。
提供することを目的とする。
問題点を解決するための手段 本発明は、被測流体が流入する流入口に一端が連通さ
れ、直線状に延在する第１の直管部と、 一端が流出口に連通され、該第１の直管部と平行に延在
する第２の直管部と、 一端が前記第１の直管部の他端に接続され、他端が前記
第１の直管部の一端側に戻る方向に湾曲された第１の曲
部と、 一端が前記第２の直管部の他端に接続され、他端が前記
第２の直管部の一端側に戻る方向に湾曲された第２の曲
部と、 前記第１の曲部及び第２の曲部の曲げ方向と異なる方向
に曲げられ、前記第１の曲部からの被測流体を前記第２
の曲部に導くように前記第１の曲部の他端と前記第２の
曲部の他端とを接続する接続部と、 前記第１の直管部と前記第２の直管部とを近接又は離間
する方向に振動させる加振器と、 前記第１の直管部及び前記第２の直管部の振動に伴う第
１の直管部，第２の直管部の変位を検出するピックアッ
プと、 からなることを特徴とする。
れ、直線状に延在する第１の直管部と、 一端が流出口に連通され、該第１の直管部と平行に延在
する第２の直管部と、 一端が前記第１の直管部の他端に接続され、他端が前記
第１の直管部の一端側に戻る方向に湾曲された第１の曲
部と、 一端が前記第２の直管部の他端に接続され、他端が前記
第２の直管部の一端側に戻る方向に湾曲された第２の曲
部と、 前記第１の曲部及び第２の曲部の曲げ方向と異なる方向
に曲げられ、前記第１の曲部からの被測流体を前記第２
の曲部に導くように前記第１の曲部の他端と前記第２の
曲部の他端とを接続する接続部と、 前記第１の直管部と前記第２の直管部とを近接又は離間
する方向に振動させる加振器と、 前記第１の直管部及び前記第２の直管部の振動に伴う第
１の直管部，第２の直管部の変位を検出するピックアッ
プと、 からなることを特徴とする。
作用 本発明によれば、第１の直管部と第２の直管部との間が
第１の曲部及び第２の曲部とこれとは異なる方向に曲げ
られた接続部とを介して接続されているので、第１の直
管部と第２の直管部との間を撓みやすい構成にできる。
従って、振動による応力が１点に集中せずに第1,第２の
曲部及び接続部に分散させることができ、よって第１の
直管部と第２の直管部とを互いに近接又は離間する方向
に振動させて振幅を大きくすることが可能となり、且つ
計測時に第1,第２の直管部においてコリオリ力が発生し
やすくなり、計測精度をより高めることができる。
第１の曲部及び第２の曲部とこれとは異なる方向に曲げ
られた接続部とを介して接続されているので、第１の直
管部と第２の直管部との間を撓みやすい構成にできる。
従って、振動による応力が１点に集中せずに第1,第２の
曲部及び接続部に分散させることができ、よって第１の
直管部と第２の直管部とを互いに近接又は離間する方向
に振動させて振幅を大きくすることが可能となり、且つ
計測時に第1,第２の直管部においてコリオリ力が発生し
やすくなり、計測精度をより高めることができる。
実施例 第１図乃至第３図に本発明になる振動式測定装置の第１
実施例としての質量流量計を示す。第１図中、質量流量
計１の流量計本体1aには金属パイプを加工してなるセン
サチューブ２が取付けられている。第２図に示す如く、
流量計本体1aは、両端部に上，下流側の配管（図示せ
ず）に接続される上流側フランジ1b,下流側フランジ1c
と、上流側配管に連通し被測流体が流入する流入口３
と、下流測配管に連通する流出口４とを有する。
実施例としての質量流量計を示す。第１図中、質量流量
計１の流量計本体1aには金属パイプを加工してなるセン
サチューブ２が取付けられている。第２図に示す如く、
流量計本体1aは、両端部に上，下流側の配管（図示せ
ず）に接続される上流側フランジ1b,下流側フランジ1c
と、上流側配管に連通し被測流体が流入する流入口３
と、下流測配管に連通する流出口４とを有する。
第１図乃至第３図に示す如く、センサチューブ２は、配
管方向と直交する方向に延在し互いに平行に配された流
入側の第１の直管部2a,流出側の第２の直管部2bと、一
対の直管部2a,2bの先端でα状に曲げ加工された第1,第
２の曲部2c,2dと、曲部2cと2dとの間を接続する接続部2
eとよりなる。
管方向と直交する方向に延在し互いに平行に配された流
入側の第１の直管部2a,流出側の第２の直管部2bと、一
対の直管部2a,2bの先端でα状に曲げ加工された第1,第
２の曲部2c,2dと、曲部2cと2dとの間を接続する接続部2
eとよりなる。
なお、流入側の直管部2aは一端が本体1aの取付孔1a1に
嵌入し且つ本体1aに溶接され、流入口３に連通する。ま
た、流出側の直管部2aは一端が本体1aの取付孔1a2に嵌
入し且つ本体1aに溶接され、流出口４に連通する。各直
管部2a,2bの一端側は本体1aに固定された支持部材５よ
り垂立するブラケット5aを貫通し、所定間隔離間した位
置に固定されている。
嵌入し且つ本体1aに溶接され、流入口３に連通する。ま
た、流出側の直管部2aは一端が本体1aの取付孔1a2に嵌
入し且つ本体1aに溶接され、流出口４に連通する。各直
管部2a,2bの一端側は本体1aに固定された支持部材５よ
り垂立するブラケット5aを貫通し、所定間隔離間した位
置に固定されている。
曲部2c,2dはα状に曲げ加工され直管部2a,2bより側方に
離間した位置より、直管部2a,2bの下側を潜るように折
曲されて接続部2eに連通する。従って、センサチューブ
２の直管部2a,2bの他端が曲部2c,2bを介して接続されて
いるため、直管部2a,2bの一端が固定されているにもか
かわらず直管部2a,2bの他端は互いに近接，離間する方
向（矢印Ｘ方向）に変位可能とされている。
離間した位置より、直管部2a,2bの下側を潜るように折
曲されて接続部2eに連通する。従って、センサチューブ
２の直管部2a,2bの他端が曲部2c,2bを介して接続されて
いるため、直管部2a,2bの一端が固定されているにもか
かわらず直管部2a,2bの他端は互いに近接，離間する方
向（矢印Ｘ方向）に変位可能とされている。
即ち、第１の直管部2aと第２の直管部2bとの間は、第１
の曲部2c及び第２の曲部2dとこれとは異なる方向に曲げ
られた接続部2eとを介して接続されているので、直管部
2aと直管部2bとの間が撓みやすい構成となっている。従
って、後述するように流量計測時の振動による応力が一
点に集中せずに曲部2c,2d及び接続部2eに分散され、直
管部2aと直管部2bとを互いに近接又は離間する方向に振
動させて振幅を大きくすることが可能となり、且つ計測
時に直管部2a,2bにおいてコリオリ力が発生しやすくな
り、計測精度をより高めることができる。
の曲部2c及び第２の曲部2dとこれとは異なる方向に曲げ
られた接続部2eとを介して接続されているので、直管部
2aと直管部2bとの間が撓みやすい構成となっている。従
って、後述するように流量計測時の振動による応力が一
点に集中せずに曲部2c,2d及び接続部2eに分散され、直
管部2aと直管部2bとを互いに近接又は離間する方向に振
動させて振幅を大きくすることが可能となり、且つ計測
時に直管部2a,2bにおいてコリオリ力が発生しやすくな
り、計測精度をより高めることができる。
また、平行に延在する直管部2a,2bの先端間には加振器
（実質電磁ソレノイドと同様な構成とされている）６が
取付けられている。例えば加振器６のコイル部6aは流出
側の直管部２に設けられ、コイル部6a内に嵌入するマグ
ネット部6bは流入側の直管部2aに設けられている。従っ
て、加振器６はコイル部6aに通電されると、直管部2a,2
bを矢印Ｘ方向に加振する。
（実質電磁ソレノイドと同様な構成とされている）６が
取付けられている。例えば加振器６のコイル部6aは流出
側の直管部２に設けられ、コイル部6a内に嵌入するマグ
ネット部6bは流入側の直管部2aに設けられている。従っ
て、加振器６はコイル部6aに通電されると、直管部2a,2
bを矢印Ｘ方向に加振する。
7,8はピックアップで、夫々センサチューブ２が加振器
６により振動させられたとき、直線状に延在する直管部
2a,2bの変位を検出する。ピックアップ7,8は夫々同一構
成であるので一方のピックアップ７につき、第４図，第
５図を併せ参照して説明する。第４図及び第５図中、ピ
ックアップ７はセンサチューブ２の直管部2aの途中より
側方に突出する保持部材９に保持されたコイル部7aと、
コイル部7aに上，下方向で対向するようにコ字状のブラ
ケット10に設けられたマグネット7b,7cとよりなる。な
お、ブラケット10は支持部材５の矢印Ｘ方向に延在する
支持部5b上に載置固定される。従って、センサチューブ
２が加振器６により加振されて振動すると、直管部2aに
設けられたコイル部7aが固定側のマグネット7b,7c間で
矢印Ｘ方向に変位する。そのため、コイル部7aには直管
部2aの変位に応じた起電力が発生し、ピックアップはコ
イル部7aの電圧より直管部2aの変位を検出する。
６により振動させられたとき、直線状に延在する直管部
2a,2bの変位を検出する。ピックアップ7,8は夫々同一構
成であるので一方のピックアップ７につき、第４図，第
５図を併せ参照して説明する。第４図及び第５図中、ピ
ックアップ７はセンサチューブ２の直管部2aの途中より
側方に突出する保持部材９に保持されたコイル部7aと、
コイル部7aに上，下方向で対向するようにコ字状のブラ
ケット10に設けられたマグネット7b,7cとよりなる。な
お、ブラケット10は支持部材５の矢印Ｘ方向に延在する
支持部5b上に載置固定される。従って、センサチューブ
２が加振器６により加振されて振動すると、直管部2aに
設けられたコイル部7aが固定側のマグネット7b,7c間で
矢印Ｘ方向に変位する。そのため、コイル部7aには直管
部2aの変位に応じた起電力が発生し、ピックアップはコ
イル部7aの電圧より直管部2aの変位を検出する。
なお、直線状に延在する直管部2a,2bは金属パイプより
なり、金属パイプは加工精度が高く均一な形状に製造さ
れる。従って、センサチューブ２は先端に曲部2c,2d及
び接続部2eを有するが、直管部2a,2dではその寸法，形
状が同一とされる。即ち、ピックアップ7,8は夫々同一
形状とされた直管部2a,2bの変位を検出する位置に配設
されているため、金属パイプを曲げ加工したセンサチュ
ーブの変位を検出する場合よりも、曲げ加工に伴う寸
法，形状のバラツキによる影響を受けずに精度良く検出
できる。
なり、金属パイプは加工精度が高く均一な形状に製造さ
れる。従って、センサチューブ２は先端に曲部2c,2d及
び接続部2eを有するが、直管部2a,2dではその寸法，形
状が同一とされる。即ち、ピックアップ7,8は夫々同一
形状とされた直管部2a,2bの変位を検出する位置に配設
されているため、金属パイプを曲げ加工したセンサチュ
ーブの変位を検出する場合よりも、曲げ加工に伴う寸
法，形状のバラツキによる影響を受けずに精度良く検出
できる。
ここで、上記構成になる質量流量計の流量計測動作につ
き、第６図及び第７図に併せ参照して説明する。
き、第６図及び第７図に併せ参照して説明する。
流量を計測するに際し、被測流体は流入口３より流入
し、センサチューブ２の直管部2aに至る。さらに、流体
は直管部2aより曲部2cを通過して接続部2eに至り、そし
て曲部2d,直管部2bを通って本体1aに帰還し流出口４よ
り流出する。上記流体の通過と共に、センサチューブ２
が加振器６により加振されると、直管部2a,2bはセンサ
チューブ２のバネ定数とセンサチューブ２内を流れる質
量流量によって定まる固有振動数で振動する。
し、センサチューブ２の直管部2aに至る。さらに、流体
は直管部2aより曲部2cを通過して接続部2eに至り、そし
て曲部2d,直管部2bを通って本体1aに帰還し流出口４よ
り流出する。上記流体の通過と共に、センサチューブ２
が加振器６により加振されると、直管部2a,2bはセンサ
チューブ２のバネ定数とセンサチューブ２内を流れる質
量流量によって定まる固有振動数で振動する。
従って、センサチューブ２は被側流体が流れている状態
で加振されて振動するため、そのときの流量に応じた固
有振動数で振動することになる。なお、直管部2a,2bは
振動する際、互いに離間する方向に弾性変形した後、直
管部2a,2b自体の弾性復元力で互いに近接する方向に変
形する。
で加振されて振動するため、そのときの流量に応じた固
有振動数で振動することになる。なお、直管部2a,2bは
振動する際、互いに離間する方向に弾性変形した後、直
管部2a,2b自体の弾性復元力で互いに近接する方向に変
形する。
直管部2a,2bは一端がブラケット5aで固定されているた
め、ブラケット5aの貫通部分を支点として先端にいくほ
ど矢印Ｘ方向に大きく振動する。従って、直管部2a,2b
では上記振動に伴って角速度ωの変形が生ずる。また、
曲部2c,2dはα状に曲げられているため、加振器６が矢
印Ｘ方向の加振動作をしても曲部2c,2dが加振方向に撓
み、直管部2a,2bの近接又は離間方向の変位を許容す
る。
め、ブラケット5aの貫通部分を支点として先端にいくほ
ど矢印Ｘ方向に大きく振動する。従って、直管部2a,2b
では上記振動に伴って角速度ωの変形が生ずる。また、
曲部2c,2dはα状に曲げられているため、加振器６が矢
印Ｘ方向の加振動作をしても曲部2c,2dが加振方向に撓
み、直管部2a,2bの近接又は離間方向の変位を許容す
る。
上記の如く、振動するセンサチューブ２内に流体が流れ
ると、流入側の直管部2aにおいてはその先端へいくほど
振幅が大きくなるため、流体の矢印Ｘ方向の速度が大と
なる。よって、流体には振動方向の加速度が与えられ
る。また、流出側の直管部2bにおいては、本体1a側へ戻
るほど矢印Ｘ方向の速度が徐々に減少するため、流体に
は負の加速度がつく。このように、センサチューブ２の
振動に伴って流体に加速度がつくと、加速度の方向と逆
の方向のコリオリ力（Fc）が生ずる。
ると、流入側の直管部2aにおいてはその先端へいくほど
振幅が大きくなるため、流体の矢印Ｘ方向の速度が大と
なる。よって、流体には振動方向の加速度が与えられ
る。また、流出側の直管部2bにおいては、本体1a側へ戻
るほど矢印Ｘ方向の速度が徐々に減少するため、流体に
は負の加速度がつく。このように、センサチューブ２の
振動に伴って流体に加速度がつくと、加速度の方向と逆
の方向のコリオリ力（Fc）が生ずる。
第６図（Ａ），（Ｂ）に示す如く、一方の直管部2aが角
速度＋ωで矢印X1方向に変位し、他方の直管部2bが角速
度−ωで矢印で矢印X2方向に変位したとする。このよう
に、直管部2a,2bが互いに離間する方向に変位する１行
程においては、第７図（Ａ），（Ｂ）に示すように直管
部2a,2bで矢印X2方向のコリオリ力Fcが発生する。よっ
て、直管部2a,2bは１点鎖線で示す本来の変位位置より
も夫々実線で示す位置に−δ，＋δずれる。
速度＋ωで矢印X1方向に変位し、他方の直管部2bが角速
度−ωで矢印で矢印X2方向に変位したとする。このよう
に、直管部2a,2bが互いに離間する方向に変位する１行
程においては、第７図（Ａ），（Ｂ）に示すように直管
部2a,2bで矢印X2方向のコリオリ力Fcが発生する。よっ
て、直管部2a,2bは１点鎖線で示す本来の変位位置より
も夫々実線で示す位置に−δ，＋δずれる。
次に、第６図（Ｃ），（Ｄ）に示す如く、一方の直管部
2aが角速度−ωで矢印X2方向に変位し、他方の直管部2b
が角速度ωで矢印X1方向に変位したとする。このよう
に、直管部2a,2bが互いに近接する方向に変位する１行
程においては、第７図（Ｃ），（Ｄ）に示す如く直管部
2a,2bで矢印X1方向のコリオリ力Fcが発生する。従っ
て、直管部2a,2bは１点鎖線（本来の変位位置）より実
線で示す位置に−δ，＋δずれる。
2aが角速度−ωで矢印X2方向に変位し、他方の直管部2b
が角速度ωで矢印X1方向に変位したとする。このよう
に、直管部2a,2bが互いに近接する方向に変位する１行
程においては、第７図（Ｃ），（Ｄ）に示す如く直管部
2a,2bで矢印X1方向のコリオリ力Fcが発生する。従っ
て、直管部2a,2bは１点鎖線（本来の変位位置）より実
線で示す位置に−δ，＋δずれる。
上記コリオリ力Fcは、ピックアップ7,8により直管部2a,
2bの変位−δ，＋δの大きさ、あるいは直管部2a,2bの
位相角度差を検出することにより求まる。またコリオリ
力FcはFc＝２ωmvで表わされ、質量流量（mv）は角速度
ω及びコリオリ力Fcを求めることにより得られる。
2bの変位−δ，＋δの大きさ、あるいは直管部2a,2bの
位相角度差を検出することにより求まる。またコリオリ
力FcはFc＝２ωmvで表わされ、質量流量（mv）は角速度
ω及びコリオリ力Fcを求めることにより得られる。
ピックアップ7,8は直管部2a,2bの変位−δ，＋δを時間
差の信号として検出する。よって、ピックアップ7,8の
コイル部で得られる電圧がある基準電圧から異なるある
電圧に変化するまでの時間を計測し、この時間が流量に
比例する。
差の信号として検出する。よって、ピックアップ7,8の
コイル部で得られる電圧がある基準電圧から異なるある
電圧に変化するまでの時間を計測し、この時間が流量に
比例する。
即ち、ピックアップ7,8の信号は整形，増幅されたの
ち、時間積分により質量流量に比例した電圧信号とな
る。さらに、この電圧信号は周波数信号に変換され、出
力回路（図示せず）より電圧パルス信号及びアナログ信
号として出力される。
ち、時間積分により質量流量に比例した電圧信号とな
る。さらに、この電圧信号は周波数信号に変換され、出
力回路（図示せず）より電圧パルス信号及びアナログ信
号として出力される。
なお、質量流量計１では寸法形状を同一とされた直管部
2a,2bにおける変位を検出して流量を計測するため、セ
ンサチューブ２の加工精度のバラツキの影響を受けずに
流量をより正確に計測でき、又、バランスウェイトによ
りバランス調整がより簡単である。
2a,2bにおける変位を検出して流量を計測するため、セ
ンサチューブ２の加工精度のバラツキの影響を受けずに
流量をより正確に計測でき、又、バランスウェイトによ
りバランス調整がより簡単である。
なお、センサチューブ２の接続部2eが直管部2a,2bの下
側を潜る格好となるようにしたが、接続部2eを直管部2
a,2bの上方に位置させも良い。
側を潜る格好となるようにしたが、接続部2eを直管部2
a,2bの上方に位置させも良い。
ここで例えば、センサチューブ２を配管方向と直交する
水平方向に加振する場合、センサチューブ２近傍に加振
器を支持する支持部材等を設ける必要があり、あるいは
一対のセンサチューブを対向させ、一対のセンサチュー
ブ間に加振器を設けるようにしなければならない。しか
しながら、本発明の質量流量計１では一対の直管部2a,2
bを互いに近接，離間する方向に加振するため、加振器
６を直管部2a,2b間に設ければ良く、上記のような支持
部材は不要である。
水平方向に加振する場合、センサチューブ２近傍に加振
器を支持する支持部材等を設ける必要があり、あるいは
一対のセンサチューブを対向させ、一対のセンサチュー
ブ間に加振器を設けるようにしなければならない。しか
しながら、本発明の質量流量計１では一対の直管部2a,2
bを互いに近接，離間する方向に加振するため、加振器
６を直管部2a,2b間に設ければ良く、上記のような支持
部材は不要である。
又、配管に生ずる振動は、配管の延在方向に対して直交
する方向での振動が発生しやすく、配管方向の振動は生
じにくい。そのため、センサチューブを配管と直交する
方向に加振する場合、配管振動によりセンサチューブの
振動特性が変化してしまい計測誤差が生ずる。しかる
に、質量流量計１では一対の直管部2a,2bを互いに近
接，離間する方向、即ち、配管延在方向に振動させるた
め、配管振動の影響を受けずに済み、センサチューブ２
内を流れる被測流体の質量流量をより精度良く計測でき
る。
する方向での振動が発生しやすく、配管方向の振動は生
じにくい。そのため、センサチューブを配管と直交する
方向に加振する場合、配管振動によりセンサチューブの
振動特性が変化してしまい計測誤差が生ずる。しかる
に、質量流量計１では一対の直管部2a,2bを互いに近
接，離間する方向、即ち、配管延在方向に振動させるた
め、配管振動の影響を受けずに済み、センサチューブ２
内を流れる被測流体の質量流量をより精度良く計測でき
る。
第８図乃至第10図に本発明の第２実施例を示す。各図
中、質量流量計11は流量計本体11aに一対のセンサチュ
ーブ12,13が取付けられている。一方のセンサチューブ1
2は、流入口14に連通する直管部12aと、流出口15と連通
する直管部12bと、直管部12a,12bの先端で折り返すよう
に曲げられた曲部12c,12dと、曲部12c,12dとを接続する
Ｕ字状の接続部12eとよりなる。
中、質量流量計11は流量計本体11aに一対のセンサチュ
ーブ12,13が取付けられている。一方のセンサチューブ1
2は、流入口14に連通する直管部12aと、流出口15と連通
する直管部12bと、直管部12a,12bの先端で折り返すよう
に曲げられた曲部12c,12dと、曲部12c,12dとを接続する
Ｕ字状の接続部12eとよりなる。
又、他のセンサチューブ13は上記センサチューブ12と同
一形状に形成され、各直管部12a,12b,13a,13bが平行と
なる向きでセンサチューブ12と上，下対称に配設されて
いる。
一形状に形成され、各直管部12a,12b,13a,13bが平行と
なる向きでセンサチューブ12と上，下対称に配設されて
いる。
直管部12a,12b,13a,13bの一端は固定板16を貫通し、所
定間隔とされて本体11aに接続固定されている。又、セ
ンサチューブ12,13の接続部12e,13eは両者間に介在する
支持部材17により所定離間位置に支持される。なお、本
体11a下部にはセンサチューブ12,13の延在方向の荷重を
支える支持ベース18が設けてある。
定間隔とされて本体11aに接続固定されている。又、セ
ンサチューブ12,13の接続部12e,13eは両者間に介在する
支持部材17により所定離間位置に支持される。なお、本
体11a下部にはセンサチューブ12,13の延在方向の荷重を
支える支持ベース18が設けてある。
流入側の直管部12aと13aとの間及び流出側の直管部12b
と13bと間にはピックアップ19,20が配設されている。ピ
ックアップ19,20は前記第１実施例のピックアップ7,8と
同一構成であり、コイル部が下側の直管部13a,13bに固
定され、コイル部の上，下面に対向するマグネット部が
上側の直管部12a,12bに固定されている。従って、ピッ
クアップ19,20を支持するための支持部材が必要であ
る。21,22は加振器で、夫々前記第１実施例の加振器６
と同一構成であり、直管部12aと12bとの先端間，直管部
13aと13bとの先端間に設けられている。
と13bと間にはピックアップ19,20が配設されている。ピ
ックアップ19,20は前記第１実施例のピックアップ7,8と
同一構成であり、コイル部が下側の直管部13a,13bに固
定され、コイル部の上，下面に対向するマグネット部が
上側の直管部12a,12bに固定されている。従って、ピッ
クアップ19,20を支持するための支持部材が必要であ
る。21,22は加振器で、夫々前記第１実施例の加振器６
と同一構成であり、直管部12aと12bとの先端間，直管部
13aと13bとの先端間に設けられている。
流量計測時、一対のセンサチューブ12,13は内部に流体
が流れている状態で加振される。流入口14より流入した
被測流体は、分流してセンサチューブ12,13の直管部12
a,13aに流入し、曲部12c,13c、接続部12e,13e、曲部12
d,13dを通過して直管部12b,13bに至り、直管部12b,13b
を介して流出口15より流出する。又、センサチューブ1
2,13は加振器21,22により加振され、センサチューブ12,
13のばね定数とセンサチューブ12,13内を流れる流量に
よって決まる固有振動数で振動する。
が流れている状態で加振される。流入口14より流入した
被測流体は、分流してセンサチューブ12,13の直管部12
a,13aに流入し、曲部12c,13c、接続部12e,13e、曲部12
d,13dを通過して直管部12b,13bに至り、直管部12b,13b
を介して流出口15より流出する。又、センサチューブ1
2,13は加振器21,22により加振され、センサチューブ12,
13のばね定数とセンサチューブ12,13内を流れる流量に
よって決まる固有振動数で振動する。
従って、振動するセンサチューブ12,13内を流体が通過
すると、コリオリの力が発生し直管部12a,12b,13a,13b
にコリオリ力により変位が生ずる。一対のセンサチュー
ブ12,13は夫々180゜の位相差でもって加振されており、
例えば上側のセンサチューブ12の直管部12a,12b間が離
間するとき、下側のセンサチューブの直管部13a,13b間
が近接する。
すると、コリオリの力が発生し直管部12a,12b,13a,13b
にコリオリ力により変位が生ずる。一対のセンサチュー
ブ12,13は夫々180゜の位相差でもって加振されており、
例えば上側のセンサチューブ12の直管部12a,12b間が離
間するとき、下側のセンサチューブの直管部13a,13b間
が近接する。
即ち、センサチューブ12が第６図（Ａ），（Ｂ）に示す
ように変位するとき、センサチューブ13が第６図
（Ｃ），（Ｄ）に示すように変位する。よって、上側の
センサチューブ12の直管部12a,12bでは第７図（Ａ），
（Ｂ）に示すようにコリオリ力が発生し、下側のセンサ
チューブ13の直管部13a,13bでは第７図（Ｃ），（Ｄ）
に示すようなコリオリ力が生ずる。
ように変位するとき、センサチューブ13が第６図
（Ｃ），（Ｄ）に示すように変位する。よって、上側の
センサチューブ12の直管部12a,12bでは第７図（Ａ），
（Ｂ）に示すようにコリオリ力が発生し、下側のセンサ
チューブ13の直管部13a,13bでは第７図（Ｃ），（Ｄ）
に示すようなコリオリ力が生ずる。
ピックアップ19,20は夫々上記の如く振動するセンサチ
ューブ12,13の相対的な変位を検出する。そして、ピッ
クアップ19,20の信号に基づき、センサチューブ12,13内
を流れる流体の質量流量が求まる。質量流量計11ではセ
ンサチューブ12,13に生ずるコリオリ力により直管部12
a,13a及び12b,13bの相対変位が第１実施例の場合より２
倍となって検出でき、流量を精度良く計測できる。ま
た、上記コリオリ力の発生に伴うセンサチューブ12,13
の位相差を検出する際、外部振動（振動ノイズ）が入力
されても相殺され外部振動の影響を受けることなく安定
に流量を計測できる。
ューブ12,13の相対的な変位を検出する。そして、ピッ
クアップ19,20の信号に基づき、センサチューブ12,13内
を流れる流体の質量流量が求まる。質量流量計11ではセ
ンサチューブ12,13に生ずるコリオリ力により直管部12
a,13a及び12b,13bの相対変位が第１実施例の場合より２
倍となって検出でき、流量を精度良く計測できる。ま
た、上記コリオリ力の発生に伴うセンサチューブ12,13
の位相差を検出する際、外部振動（振動ノイズ）が入力
されても相殺され外部振動の影響を受けることなく安定
に流量を計測できる。
又、流量計測精度を向上させるためには、一対のセンサ
チューブで12,13を全く同一な形状に製造することが必
要であるが、実際には若干の形状の差違が生じてしま
う。そのため、バランスウェイト等をセンサチューブ1
2,13に取付けて一対のセンサチューブ12,13の固有振動
数が同一となるように調整する。
チューブで12,13を全く同一な形状に製造することが必
要であるが、実際には若干の形状の差違が生じてしま
う。そのため、バランスウェイト等をセンサチューブ1
2,13に取付けて一対のセンサチューブ12,13の固有振動
数が同一となるように調整する。
しかるに、センサチューブ12,13は直線形状の直管部12
a,12b,13a,13bが主要部となっているので、製造過程で
センサチューブ12,13を加工する際、センサチューブ12,
13の形状の対称性、各部の重量の同一性を考えると、上
記バランス調整作業は容易である。
a,12b,13a,13bが主要部となっているので、製造過程で
センサチューブ12,13を加工する際、センサチューブ12,
13の形状の対称性、各部の重量の同一性を考えると、上
記バランス調整作業は容易である。
又、質量流量計11では夫々寸法，形状のバラツキがほと
んどない均一な直管部12a,12b,13a,13bにおける変位を
検出しているので、形状のバラツキによる影響を受けに
くい構成である。
んどない均一な直管部12a,12b,13a,13bにおける変位を
検出しているので、形状のバラツキによる影響を受けに
くい構成である。
なお、ピックアップとしては電磁ピックアップに限ら
ず、例えばフォトカプラ等の光学式センサを用いても良
いのは勿論である。
ず、例えばフォトカプラ等の光学式センサを用いても良
いのは勿論である。
又、上記各実施例では、質量流量計を一例として挙げた
が、これに限らず、本発明は振動式の密度計にも適用で
きるのは勿論である。
が、これに限らず、本発明は振動式の密度計にも適用で
きるのは勿論である。
尚、上記構成になる質量流量計1,11において、曲部2c,2
d及び12c,12d,13c,13dを、直管部2a,2b及び12a,12b,13
a,13bが振動する際、より変位しやすい形状とすること
も考えられる。例えば、直管部2a,2b及び12a,12b,13a,1
3bの先端間を接続する管路を断面肉厚寸法を直管部2a,2
b及び12a,12b,13a,13bの肉厚寸法よりも小さくしても良
い。この場合、上記管路が直管部2a,2b及び12a,12b,13
a,13bより薄肉のチューブ形成されるため、撓み易くな
り直管部の振動特性を向上させることができる。
d及び12c,12d,13c,13dを、直管部2a,2b及び12a,12b,13
a,13bが振動する際、より変位しやすい形状とすること
も考えられる。例えば、直管部2a,2b及び12a,12b,13a,1
3bの先端間を接続する管路を断面肉厚寸法を直管部2a,2
b及び12a,12b,13a,13bの肉厚寸法よりも小さくしても良
い。この場合、上記管路が直管部2a,2b及び12a,12b,13
a,13bより薄肉のチューブ形成されるため、撓み易くな
り直管部の振動特性を向上させることができる。
即ち、上記曲部が2c,2d及び12c,12d,13c,13dはその肉厚
寸法が直管部2a,2b及び12a,12b,13a,13bより薄くなる
と、同一荷重に対してより撓みやすい。従って、直管部
2a,2b及び12a,12b,13a,13bが近接，離間する方向に振動
する際に発生する曲部2c,2d及び12c,12d,13c,13dの反発
力が同一の肉厚パイプを使用する場合よりもより小さく
なる。そのため、加振器６及び21,22の加振力が小さく
て済み、加振器6,21,22の小型化を図れる。
寸法が直管部2a,2b及び12a,12b,13a,13bより薄くなる
と、同一荷重に対してより撓みやすい。従って、直管部
2a,2b及び12a,12b,13a,13bが近接，離間する方向に振動
する際に発生する曲部2c,2d及び12c,12d,13c,13dの反発
力が同一の肉厚パイプを使用する場合よりもより小さく
なる。そのため、加振器６及び21,22の加振力が小さく
て済み、加振器6,21,22の小型化を図れる。
又、加振器6,21,22への電流や電圧を小さくしても直管
部2a,2b,12a,12b,13a,13bを加振することができるの
で、防爆上の面でも有利である。
部2a,2b,12a,12b,13a,13bを加振することができるの
で、防爆上の面でも有利である。
さらに、加振された直管部2a,2b及び12a,12b,13a,13bは
先端間を接続する管路の反発力が小さくなるので、略質
量流量に応じたコリオリの力によってのみ変位すること
になる。その結果、センサチューブ内を流れる流体の流
量をより正確に計測することができる。
先端間を接続する管路の反発力が小さくなるので、略質
量流量に応じたコリオリの力によってのみ変位すること
になる。その結果、センサチューブ内を流れる流体の流
量をより正確に計測することができる。
又、上記のほかに第１実施例の曲部2c,2d及び第２実施
例の曲部12c,12d,13c,13dの断面形状をだ円形として撓
みやすい形状としても良い。その結果センサチューブの
振動特性を変化させることができる。
例の曲部12c,12d,13c,13dの断面形状をだ円形として撓
みやすい形状としても良い。その結果センサチューブの
振動特性を変化させることができる。
又、上記曲部2c,2d及び曲部12c,12d,13c,13dを有する管
路を直管部の外径より大径として流体の損失を減少させ
るようにしても良い。
路を直管部の外径より大径として流体の損失を減少させ
るようにしても良い。
又、管路の外径を直管部より小径とし、振動時撓みやす
いようにして上記曲部の肉厚を薄くしたときと同様な効
果が得られるようにしても良い。
いようにして上記曲部の肉厚を薄くしたときと同様な効
果が得られるようにしても良い。
又、直管部の先端間を接続する上記管路を直管部の材質
と異なる異種材料で形成するようにして管路がより撓み
やすくなるようにしても良い。
と異なる異種材料で形成するようにして管路がより撓み
やすくなるようにしても良い。
さらに、上記管路を直管部より弾性を有する金属材料で
形成するようにしても良いし、又管路自体をゴムあるい
は合成樹脂等の弾性部材で形成するようにしても良い。
形成するようにしても良いし、又管路自体をゴムあるい
は合成樹脂等の弾性部材で形成するようにしても良い。
又、上記のほか上記管路をフレキシブルチューブ（蛇腹
管を含む）等の変位可能なチューブで形成するようにし
て上記と同様な効果がえられるようにしても良い。
管を含む）等の変位可能なチューブで形成するようにし
て上記と同様な効果がえられるようにしても良い。
発明の効果 上述の如く、本発明になる振動式測定装置は、第１の直
管部と第２の直管部との間が第１の曲部及び第２の曲部
とこれとは異なる方向に曲げられた接続部とを介して接
続されているので、第１の直管部と第２の直管部との間
が撓みやすい。従って、振動による応力が１点に集中せ
ずに第1,第２の曲部及び接続部に分散させることがで
き、よって第１の直管部と第２の直管部とを互いに近接
又は離間する方向に振動させて振幅を大きくすることが
可能となり、且つ計測時に第1,第２の直管部においてコ
リオリ力が発生しやすくなり、計測精度をより高めるこ
とができる。
管部と第２の直管部との間が第１の曲部及び第２の曲部
とこれとは異なる方向に曲げられた接続部とを介して接
続されているので、第１の直管部と第２の直管部との間
が撓みやすい。従って、振動による応力が１点に集中せ
ずに第1,第２の曲部及び接続部に分散させることがで
き、よって第１の直管部と第２の直管部とを互いに近接
又は離間する方向に振動させて振幅を大きくすることが
可能となり、且つ計測時に第1,第２の直管部においてコ
リオリ力が発生しやすくなり、計測精度をより高めるこ
とができる。
従って、直線状に延在する直管部を主要部としてセンサ
チューブの形状精度を高めるとともに、センサチューブ
形状のバラツキによる影響を受けずに安定したコリオリ
力による変位を直管部で得ることができ、センサチュー
ブ内を流れる流量をより正確に計測できる。又、例えば
直管部を配管方向と直交する水平方向に振動させる場合
加振器を支持する支持部を設ける必要があるが、平行な
一対の直管部を互い近接，離間する配管方向に振動させ
るため、一対の直管部の間に加振器を設けることができ
上記のような支持部が不要である。
チューブの形状精度を高めるとともに、センサチューブ
形状のバラツキによる影響を受けずに安定したコリオリ
力による変位を直管部で得ることができ、センサチュー
ブ内を流れる流量をより正確に計測できる。又、例えば
直管部を配管方向と直交する水平方向に振動させる場合
加振器を支持する支持部を設ける必要があるが、平行な
一対の直管部を互い近接，離間する配管方向に振動させ
るため、一対の直管部の間に加振器を設けることができ
上記のような支持部が不要である。
さらに、配管に生じる振動としては配管延在方向の振動
が生じにくく、配管方向と直交する方向の振動が発生し
やすいが、本発明では一対の直管部を互いに配管方向に
加振する構成であるため、配管振動の影響による計測誤
差の発生がほとんどなく、高精度に流量を計測できる。
が生じにくく、配管方向と直交する方向の振動が発生し
やすいが、本発明では一対の直管部を互いに配管方向に
加振する構成であるため、配管振動の影響による計測誤
差の発生がほとんどなく、高精度に流量を計測できる。
また、直管部の先端間を撓みやすい管路で接続すること
により、直管部を振動させるとき、管路の反発力が小さ
くて済み、その分直管部が流量に応じたコリオリ力のみ
によって変位することになり、流量をより正確に計測で
きる。また、管路が撓みやすいので加振力が小さくて済
み、加振器を小型化しうる。
により、直管部を振動させるとき、管路の反発力が小さ
くて済み、その分直管部が流量に応じたコリオリ力のみ
によって変位することになり、流量をより正確に計測で
きる。また、管路が撓みやすいので加振力が小さくて済
み、加振器を小型化しうる。
又、センサチューブを製造する過程で形状及び質量の差
違により固有振動数のずれを補正するバランス補正作業
を容易に行なえる等の特長を有する。
違により固有振動数のずれを補正するバランス補正作業
を容易に行なえる等の特長を有する。
第１図は本発明になる振動式測定装置の第１実施例とし
ての質量流量計の斜視図、第２図及び第３図は第１図に
示す質量流量計の平面図及び側面図、第４図及び第５図
はピックアップの平面図及び正面図、第６図は流量計測
時，直管部の加振方向を示す平面図、第７図は流量計測
時に生ずるコリオリの力による直管部の変位を示す平面
図、第８図，第９図，第10図は夫々本発明の第２実施例
の斜視図，平面図，側面図である。 1,11……質量流量計、2,12,13……センサチューブ、2a,
2b……直管部、2c,2d……曲部、2e……接続部、６……
加振器、7,8……ピックアップ、7a……コイル部、7b,7c
……マグネット、12a,12b,13a,13b……直管部、12c,12
d,13c,13d……曲部、12e,13e……接続部、19,20……ピ
ックアップ、21,22……加振器。
ての質量流量計の斜視図、第２図及び第３図は第１図に
示す質量流量計の平面図及び側面図、第４図及び第５図
はピックアップの平面図及び正面図、第６図は流量計測
時，直管部の加振方向を示す平面図、第７図は流量計測
時に生ずるコリオリの力による直管部の変位を示す平面
図、第８図，第９図，第10図は夫々本発明の第２実施例
の斜視図，平面図，側面図である。 1,11……質量流量計、2,12,13……センサチューブ、2a,
2b……直管部、2c,2d……曲部、2e……接続部、６……
加振器、7,8……ピックアップ、7a……コイル部、7b,7c
……マグネット、12a,12b,13a,13b……直管部、12c,12
d,13c,13d……曲部、12e,13e……接続部、19,20……ピ
ックアップ、21,22……加振器。
Claims (1)
- 【請求項１】被測流体が流入する流入口に一端が連通さ
れ、直線状に延在する第１の直管部と、 一端が流出口に連通され、該第１の直管部と平行に延在
する第２の直管部と、 一端が前記第１の直管部の他端に接続され、他端が前記
第１の直管部の一端側に戻る方向に湾曲された第１の曲
部と、 一端が前記第２の直管部の他端に接続され、他端が前記
第２の直管部の一端側に戻る方向に湾曲された第２の曲
部と、 前記第１の曲部及び第２の曲部の曲げ方向と異なる方向
に曲げられ、前記第１の曲部からの被測流体を前記第２
の曲部に導くように前記第１の曲部の他端と前記第２の
曲部の他端とを接続する接続部と、 前記第１の直管部と前記第２の直管部とを近接又は離間
する方向に振動させる加振器と、 前記第１の直管部及び前記第２の直管部の振動に伴う第
１の直管部，第２の直管部の変位を検出するピックアッ
プと、 からなることを特徴とする振動式測定装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62097183A JPH0769204B2 (ja) | 1987-04-20 | 1987-04-20 | 振動式測定装置 |
| CN88102107.5A CN1022646C (zh) | 1987-04-20 | 1988-04-19 | 质量流量计 |
| US07/183,606 US4811606A (en) | 1987-04-20 | 1988-04-19 | Mass flowmeter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62097183A JPH0769204B2 (ja) | 1987-04-20 | 1987-04-20 | 振動式測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63262526A JPS63262526A (ja) | 1988-10-28 |
| JPH0769204B2 true JPH0769204B2 (ja) | 1995-07-26 |
Family
ID=14185465
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62097183A Expired - Fee Related JPH0769204B2 (ja) | 1987-04-20 | 1987-04-20 | 振動式測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0769204B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02306121A (ja) * | 1989-05-19 | 1990-12-19 | Tokico Ltd | 質量流量計 |
| US7228735B2 (en) * | 2005-02-03 | 2007-06-12 | Integrated Sensing Systems, Inc. | Fluid sensing device with integrated bypass and process therefor |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57137818A (en) * | 1981-02-19 | 1982-08-25 | Tokyo Keiki Co Ltd | Straight tube type mass flowmeter |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0339692Y2 (ja) * | 1985-10-09 | 1991-08-21 |
-
1987
- 1987-04-20 JP JP62097183A patent/JPH0769204B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57137818A (en) * | 1981-02-19 | 1982-08-25 | Tokyo Keiki Co Ltd | Straight tube type mass flowmeter |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63262526A (ja) | 1988-10-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |