JPH0783722A - 振動式測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明はマニホールドを溶接する際の熱によ
りセンサチューブに歪が生ずることを防止するよう構成
した振動式測定装置を提供することを目的とする。 【構成】 質量流量計は加振器１３により振動するセン
サチューブ７，８に流体を通過させ、ピックアップ１
４，１５により流量に応じた大きさのコリオリ力、即ち
時間差を検出する。マニホールド６，９は、主配管とし
ての流出管１０が保持機構４Ｂを介して接続される第２
の接続体１７をセンサチューブ７，８の端部が挿通され
る第１の接続体１８の凹部１８ｃに嵌合させてなる。第
１の接続体１７と第２の接続体１８とは、センサチュー
ブ７，８から充分に離間した嵌合部分で溶接される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は振動式測定装置に係り、
特にセンサチューブが接続されるマニホールドの溶接構
造の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】流体が供給された管路を振動させて流体
の物理量を測定する振動式測定装置として、例えばコリ
オリ式質量流量計又は振動式密度計がある。

【０００３】流量を計測する場合、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。

【０００４】そのため、被測流体の質量流量を計測する
種々の質量流量計が開発されつつあり、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
ずるコリオリの力を利用して質量流量を直接計測するコ
リオリ式質量流量計がある。この種の従来の質量流量計
の一例としては、特開昭６３−３０７２１号公報により
開示された流量計がある。この公報の質量流量計は、被
測流体が通過する際の圧力損失を低減するため直線状に
延在するセンサチューブを加振器（駆動コイルと磁石と
よりなる）により半径方向に振動させ、流量に比例した
コリオリ力によるセンサチューブの変位を振動センサ
（センサコイルと磁石とよりなる）により検出するよう
構成されている。

【０００５】上記センサチューブはその端部がマニホー
ルドの接続口に挿通されて上流又は下流の主配管に連通
する。そして、センサチューブの端部は溶接によりマニ
ホールドに固着される。

【０００６】又、上記構成の質量流量計においては、流
量がゼロのときにセンサチューブを振動させてもセンサ
チューブの流入側と流出側との変位が一致して流入側と
流出側との検出信号に位相差が生じないようになってい
る。ところが、実際の流量計測時には、例えば被測流体
の温度により流入側と流出側との検出信号に位相差が生
ずることがあり、その場合、流量がゼロであるにも拘わ
らず流入側の検出信号と流出側の検出信号から位相差が
検出されてしまい、計測誤差の原因となっていた。

【０００７】そのため、従来は質量流量計に温度センサ
を設け、この温度センサからの検出信号に基づいて、温
度補正を行っていた。

【０００８】尚、振動式密度計の場合も、上記コリオリ
式質量流量計と同様な構成とされ、センサチューブの固
有振動数より流体の密度を測定するようになっている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記の構成
では、温度によるゼロ点が変動した場合のドリフト量が
流量計毎に異なるため、質量流量計を組み立てた後、各
流量計毎に温度補正量を調整する作業が必要であり、し
かも補正式も単純な１次式とならないものが多く、調整
作業にも手間がかかり非常に難しいといった課題があ
る。

【００１０】このような、温度によるゼロ点変動の起こ
る最大の原因は、溶接によりセンサチューブの端部がマ
ニホールドに固着される過程で発生する歪にある。つま
り、マニホールドの接続口の周縁部分とセンサチューブ
の外周との間は、すみ肉溶接により固着されるが、この
溶接時の入熱量が大きいため、センサチューブに歪が生
じてしまう。しかしながら、このように発生する溶接歪
を無くすことは、例え熟練した作業者であっても容易で
はなかった。

【００１１】そこで、本発明は上記課題を解決した振動
式測定装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、測流体が通過
するセンサチューブと、該センサチューブの端部が接続
され上流又は下流からの管路と該センサチューブとを連
通するマニホールドと、を有する振動式測定装置におい
て、前記マニホールドは、一面に前記センサチューブの
端部が固定され、他面に凹所が形成された第１の接続体
と、一端が前記センサチューブに連通し他端が前記管路
に連通する通路を内部に有し、前記第１の接続体の凹所
に嵌合する第２の接続体と、よりなり、前記第１の接続
体と第２の接続体との嵌合部分を溶接してなることを特
徴とする。

【００１３】

【作用】本発明によれば、マニホールドが第１の接続体
と第２の接続体とに分割され、第１の接続体と第２の接
続体との嵌合部分を溶接することにより、センサチュー
ブに溶接による熱が伝わらず、センサチューブにおける
溶接熱による歪の発生を防止する。

【００１４】

【実施例】図１及び図２に本発明になる振動式測定装置
の一実施例としてのコリオリ式質量流量計を示す。

【００１５】尚、振動式測定装置としてはコリオリ式質
量流量計と振動式密度計がある。コリオリ式質量流量計
は振動式流量計と実質同様な構成であるので、本実施例
では質量流量計について詳細に説明する。

【００１６】両図中、質量流量計１は密閉された箱状の
ケーシング２内に被測流体が通過する管路３と、管路３
の両端部に管路３を軸方向に変位可能に保持する保持機
構４Ａ，４Ｂとを設けてなる。管路３は流入口５ａを有
する流入管５と、流入側マニホールド６と、一対のセン
サチューブ７，８と、流出側マニホールド９と、流出口
１０ａを有する流出管１０とより形成されている。

【００１７】流入管５は流入側端部に上流側配管（図示
せず）に連結されるフランジ５ｂを有し、流入管５の他
端はケーシング２の側壁２ａを貫通してケーシング２内
部に形成された室２ｂに延出している。

【００１８】流入側マニホールド６は、上流側の保持機
構４Ａが接続固定される上流側接続口６ａと、センサチ
ューブ７，８の上流側端部が接続固定される下流側接続
口６ｂ，６ｃとを有する。上流側接続口６ａと下流側接
続口６ｂ，６ｃとは分流路６ｄ，６ｅを介して連通され
ている。

【００１９】流出側マニホールド９は、センサチューブ
７，８の下流側端部が接続固定される一対の接続口９
ａ，９ｂと、下流側の保持機構４Ｂの上流側端部が接続
される接続口９ｃとを有する。又、流出側マニホールド
９内には一対の接続口９ａ，９ｂと接続口９ｃとを連通
する流路９ｄ，９ｅが穿設されている。

【００２０】一対のセンサチューブ７，８は流体の流れ
方向（Ｘ方向）に直線状に延在する直管よりなり、上記
流入側マニホールド６と流出側マニホールド９との間で
平行に設けられている。直管よりなるセンサチューブ
７，８は被測流体が通過する際の圧力損失が少ないばか
りか複雑な形状に加工する必要もないので製作が容易で
ある。

【００２１】流出管１０は上流側端部が保持機構４Ｂを
介して流出側マニホールド９の接続口９ｃに接続固定さ
れ、下流側端部がケーシング２の側壁２ｃを貫通して下
流側（Ｘ方向）へ突出している。尚、流出管１０の下流
側端部には流出口１０ａが開口し、その外周には下流側
配管（図示せず）に連結されるフランジ１０ｂが設けら
れている。

【００２２】上流側の保持機構４Ａは流入管５と流入側
マニホールド６との間に介在するよう管路３途中に設け
られている。即ち、、保持機構４Ａは小径な内周ベロー
ズ１１と大径な外周ベローズ１２とを有し、両ベローズ
１１，１２の上流側端部１１ａ，１２ａは流入管５の取
付部５ｃの内外周に溶接等により固着され、下流側端部
１１ｂ，１２ｂは流入側マニホールド６の接続口６ａの
内外周に溶接等により固着されている。

【００２３】このように、保持機構４Ａでは径の異なる
内周ベローズ１１と外周ベローズ１２とが同心状に配設
された２重構造となっており、流入管５より流入した流
体は内周ベローズ１１の内部を通過して流入側マニホー
ルド６へ流れる。よって、外周ベローズ１２は接液せ
ず、センサチューブ７，８が熱膨張したとき、内周ベロ
ーズ１１とともに収縮してセンサチューブ７，８の管路
延在方向の伸び変位を吸収する。

【００２４】尚、下流側の保持機構４Ｂは上記保持機構
４Ａと同様な構成であるので、その説明は省略する。

【００２５】１３は加振器で、実質電磁ソレノイドと同
様な構成であり、一対のセンサチューブ７，８の略中間
部の間に設けられている。

【００２６】１４は上流側のピックアップで、加振器１
３より上流側のセンサチューブ７，８間に設けられてい
る。

【００２７】１５は下流側のピックアップで、加振器１
３より下流側のセンサチューブ７，８間に設けられてい
る。ピックアップ１４，１５は夫々電磁ソレノイドと同
様な構成であり、加振器１３により加振されたセンサチ
ューブ７，８の変位を検出する。

【００２８】流量計測時、一対のセンサチューブ７，８
は加振器１３により近接、離間する方向（Ｙ方向）に加
振される。上流側配管（図示せず）から供給された被測
流体は流入口５ａより内周ベローズ１１を通ってマニホ
ールド６に至り、さらにマニホールド６の流路６ｄ，６
ｅを通過して振動するセンサチューブ７，８内に流入す
る。そして、センサチューブ７，８を通過した流体はマ
ニホールド９の流路９ａ，９ｂより下流側の保持機構４
Ｂに設けられた内周ベローズ１１を通って流出口１０ａ
より下流側配管（図示せず）に流出する。

【００２９】このように、振動するセンサチューブ７，
８に流体が流れると、その流量に応じた大きさのコリオ
リ力が発生する。そのため、直管状のセンサチューブ
７，８の流入側と流出側で動作遅れが生じ、これにより
ピックアップ１４と１５との出力信号に位相差があらわ
れる。この位相差が質量流量に比例するため、ピックア
ップ１４，１５からの出力信号の位相差に基づいて質量
流量が求まる。

【００３０】演算装置１６は、この位相差が流量に比例
するため、振動センサ１４，１５からの出力信号の位相
差に基づいて流量を演算する。

【００３１】次に本発明の要部を構成するマニホールド
６，９の構成について説明する。

【００３２】尚、上流側のマニホールド６と下流側のマ
ニホールド９とは、向きが１８０°異なるだけで、その
構成は同一である。従って、本実施例では、下流側のマ
ニホールド９の構成について、図２を参照して説明す
る。

【００３３】図２において、マニホールド９は、一面に
センサチューブ７，８の端部がろう付けにより固定さ
れ、他面に凹部１８ｃ（凹所）が形成された第１の接続
体１８と、一端がセンサチューブ７，８に連通し他端が
管路としての保持機構４Ｂに連通する通路１７ｂ，１７
ｃを内部に有し、第１の接続体１８の凹部１８ｃに嵌合
する第２の接続体１７と、よりなり、第１の接続体１８
と第２の接続体１７との嵌合部分を溶接してなる。

【００３４】第２の接続体１７は、保持機構４Ｂが接続
される接続口９ｃを形成する流出口１７ａと、センサチ
ューブ７，８の下流側端部に連通する流路９ｄ，９ｅを
形成する通路１７ｂ，１７ｃと、を有する。又、通路１
７ｂ，１７ｃの開口部には、後述するろう付け部分と当
接しないようにするため、逃げ部１７ｅ，１７ｆが設け
られている。

【００３５】又、第１の接続体１８は、センサチューブ
７，８の端部が挿通される接続口９ａ，９ｂを形成する
一対の貫通孔１８ａ，１８ｂと、第１の接続体１７が嵌
合する凹部１８ｃと、を有する。センサチューブ７，８
は、下流側端部が上記第２の接続体１８の貫通孔１８
ａ，１８ｂに挿通された状態でろう付けされる。

【００３６】即ち、センサチューブ７，８の下流側端部
を第１の接続体１８の貫通孔１８ａ，１８ｂの凹部１８
ｃ側の端部と一致させた状態で貫通孔１８ａ，１８ｂの
両端開口部分を銀ろうイ，ロにより固着する。ろう付の
場合、溶接のように母材を溶融させるのではなく融点の
低い銀ろうイ，ロを溶融させてセンサチューブ７，８と
貫通孔１８ａ，１８ｂの両端開口部分との隙間に添加し
て接合させるため、センサチューブ７，８に熱による歪
が発生せずに済む。

【００３７】そして、第２の接続体１７は、上記ろう付
け後に、第１の接続体１８の凹部１８ｃに嵌合するよう
に組み合わされる。第２の接続体１７の外周１７ｄと第
１の接続体１８の端部１８ｄとの間は、すみ肉溶接ハに
より固着される。

【００３８】このようにして第２の接続体１７と第１の
接続体１８とは、嵌合部分を溶接されて一体化される。
従って、第２の接続体１７と第１の接続体１８との溶接
は、センサチューブ７，８の下流側端部に対して半径方
向だけでなく配管延在方向にも離間する位置で行われ
る。

【００３９】その際、溶接による熱が発生するが、溶接
部分がセンサチューブ７，８より充分に離れた位置にあ
るため、溶接熱は第２の接続体１７及び第１の接続体１
８に拡散する。よって、溶接熱は殆どセンサチューブ
７，８に伝導せず、センサチューブ７，８に熱歪が発生
することは防止される。

【００４０】従って、溶接の影響による温度ドリフトが
なくなり、常に同等の計測性能を有する質量流量計１を
製作することができる。さらに、温度によるゼロ点の変
動が減少してセンサチューブ７，８の熱歪を原因とする
計測誤差がなくなり、計測精度が向上するとともに、上
記質量流量計１を組み立てた後、温度補正量を調整する
作業が不要となって製造工程の作業効率が高められる。

【００４１】尚、上記実施例では、一対のセンサチュー
ブを平行に配した構成を一例として挙げたが、これに限
らず、例えばセンサチューブがＵ字状に曲げられたも
の、あるいはセンサチューブがＪ字状に曲げられたもの
にも適用することができるのは勿論である。

【００４２】又、上記実施例では、質量流量計を用いて
説明したが、振動式の密度計にも適用することができる
のは勿論である。

【００４３】

【発明の効果】上述の如く、本発明になる振動式測定装
置は、マニホールドが第１の接続体と第２の接続体とを
分割して、第１の接続体と第２の接続体との嵌合部分を
溶接するため、センサチューブより充分に離間した位置
で溶接することができ、そのため、センサチューブに溶
接による熱が伝わらず、センサチューブに歪が発生する
ことを防止できる。従って、溶接の影響による温度ドリ
フトがなくなり、常に同等の計測性能を有するように製
作することができる。さらに、温度によるゼロ点の変動
が減少してセンサチューブの熱歪を原因とする計測誤差
をなくすことができ、計測精度を向上させるとともに、
組み立てた後、温度補正量を調整する作業が不要となっ
て製造工程の作業効率を高めることができる等の特長を
有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になる振動式測定装置の一実施例のコリ
オリ式質量流量計を示す縦断面図である。

【図２】マニホールドの縦断面図である。

【符号の説明】

１ 質量流量計 ７ センサチューブ １３ 加振器 １４，１５ ピックアップ １６ 演算装置 １７ 第２の接続体 １８ 第１の接続体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測流体が通過するセンサチューブと、
   該センサチューブの端部が接続され上流又は下流からの
   管路と該センサチューブとを連通するマニホールドと、
   を有する振動式測定装置において、 前記マニホールドは、 一面に前記センサチューブの端部が固定され、他面に凹
   所が形成された第１の接続体と、 一端が前記センサチューブに連通し他端が前記管路に連
   通する通路を内部に有し、前記第１の接続体の凹所に嵌
   合する第２の接続体と、 よりなり、前記第１の接続体と第２の接続体との嵌合部
   分を溶接してなることを特徴とする振動式測定装置。