JPH08201134A - 振動式測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明はセンサチューブの伸縮をベローズに
より吸収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１１は、流体が流れるセンサチュ
ーブ１７，１８を加振器２９により振動させ、流量に比
例したコリオリ力によりセンサチューブ１７，１８の変
位を上下流側のピックアップ３０，３１により検出す
る。蓋部材２４，２５は、ケース１２の両端開口１２
ａ，１２ｂに溶接される。蓋部材２４，２５間には、一
対の梁３３，３４が装架されている。蓋部材２４，２５
は、梁３３，３４により所定間隔離間した位置に保持さ
れる。このように梁３３，３４に支持された状態の蓋部
材２４，２５は、流量計測する際の最適位置であり、こ
れにより質量流量計１１の計測精度を維持することがで
きる。また、梁３３，３４は、センサチューブ１７，１
８を保護するプロテクタとしても機能する。

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を有する管路の伸縮をベローズによ
り吸収するよう構成した振動式測定装置に関する。

【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。このコリオ
リ式質量流量計では、被測流体が通過するセンサチュー
ブを加振器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ピックアップ
により検出するよう構成されている。又、振動式密度計
も上記コリオリ式質量流量計と同様な構成になってお
り、センサチューブが被測流体の密度に応じた周波数で
振動する。

【０００３】上記センサチューブ、加振器、ピックアッ
プよりなる組立体は、周囲の影響を受けないように密閉
された筒状ケース内に収納されており、さらにセンサチ
ューブの表面に結露が発生すると固有振動数が変動して
計測精度が低下するため、ケース内部には結露防止のた
め乾燥した保護気体が充填されている。

【０００４】図５及び図６に従来の組立工程を示す。一
対のセンサチューブ１は、支持板２ａ，２ｂにより平行
の状態に支持され、且つ一対のセンサチューブ１間には
加振器３，ピックアップ４ａ，４ｂが配設されている。
また、センサチューブ１の両端部は流入側マニホールド
５ａ，流出側マニホールド５ｂに嵌合固定される。さら
に、流入側マニホールド５ａ及び流出側マニホールド５
ｂの端部には、ベローズ６ａ，６ｂが接続され、ベロー
ズ６ａ，６ｂの端部には蓋部材７ａ，７ｂが固定され
る。

【０００５】このように組立てられた組立体８は、筒状
ケース９（図中、一点鎖線で示す）内に挿入された後、
蓋部材７ａ，７ｂが筒状ケース９の両端開口９ａ，９ｂ
を閉蓋した状態で溶接されて筒状ケース９に固定され
る。そして、組立体８においては、温度変化に伴うセン
サチューブ１の伸縮を吸収するベローズ６ａ，６ｂが配
設されているため、図中破線で示すようにベローズ６
ａ，６ｂの長手方向のばらつき等により蓋部材７ａ，７
ｂが傾いたり、あるいは蓋部材７ａ，７ｂ間の距離が変
動するといった問題があった。

【０００６】そのため、組立体８を組み立てる際は、治
具（図示せず）によりベローズ６ａ，６ｂの長さや蓋部
材７ａ，７ｂ間の距離が所定の寸法になるように調整し
て各部材間を溶接していた。従って、組立体８は上記の
ような治具により各部材が所定位置となるように設定さ
れた後、治具が外されて筒状ケース９内に挿入される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ように治具を使用して組立体８の各部材を最適位置に設
定した場合、組立体８を筒状ケース９に挿入する前に治
具を外さなければならず、手間がかかると共に、治具を
外すことにより上記のように設定された組立体８の最適
値に狂いが生じるといった問題がある。

【０００８】即ち、従来のように治具を使用して組立体
８の各部材を最適位置に設定したにも拘わらず、治具を
外して組立体８を筒状ケース９内に挿入させる際には、
ベローズ６ａ，６ｂが変形してセンサチューブ１に歪が
発生し、これによりセンサチューブ１の振動特性が変化
して計測精度が低下してしまうといった問題があった。

【０００９】また、ベローズ６ａ，６ｂが変形した状態
で蓋部材７ａ，７ｂが筒状ケース９の両端開口９ａ，９
ｂに溶接されると、図５，図６において破線で示される
ように蓋部材７ａ，７ｂが傾いたまま溶接されたり、あ
るいは蓋部材７ａ，７ｂ間の距離が所定の設定値と異な
る寸法のまま溶接されることになる。この場合も溶接に
よる歪がセンサチューブ１に及ぶため、組立後は上記と
同様な理由により計測精度が低下するといった問題が生
ずる。

【００１０】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。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、被測流体が流
れるセンサチューブの端部と該センサチューブを収納す
るケースの開口を閉塞する蓋部材との間にベローズを配
設し、該センサチューブに加振器及びピックアップを設
けてなる振動式測定装置において、前記ケースの両端開
口を閉塞する一対の蓋部材を所定間隔の位置に支持する
支持部材を前記蓋部材間に装架したことを特徴とするも
のである。

【００１２】

【作用】本発明によれば、ケースの両端開口を閉塞する
一対の蓋部材を所定間隔の位置に支持する支持部材を蓋
部材間に装架することにより、一対の蓋部材間の間隔を
最適値に維持することが可能となり、従来のように治具
を外すといった面倒な作業を無くして組立工程の作業効
率をより高めるられる。また、センサチューブをケース
内に挿入する際に支持部材によりベローズの変形を防止
して、組立後の計測精度を維持することが可能となる。
また、センサチューブをケース内に挿入する際は、蓋部
材間に装架された支持部材がセンサチューブを保護し、
センサチューブがケースに接触して損傷することを防止
しうる。さらに、蓋部材をケースに溶接する際に最適値
に設定された状態のまま溶接できるので、溶接による歪
がセンサチューブに影響することを抑制できる。

【００１３】

【実施例】図１及び図２に本発明になる振動式測定装置
の一実施例を示す。尚、図１は振動式測定装置の縦断面
図であり、図２は振動式測定装置の横断面図である。ま
た、被測流体が流れるセンサチューブを振動させる構成
とされた振動式測定装置には、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密
度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。

【００１４】質量流量計１１は、密閉された筒状のケー
ス１２内に被測流体が通過する管路１３を挿通してな
る。管路１３は、軸方向に変位可能なベローズ１４ａ，
１４ｂと、流入管１５と、流入側マニホールド１６と、
一対のセンサチューブ１７，１８と、流出側マニホール
ド１９と、流出管２０とより構成されている。

【００１５】一対のセンサチューブ１７，１８は流体の
流れ方向（Ｘ方向）に直線状に延在するステンレス製の
直管よりなり、上記流入側マニホールド１６と流出側マ
ニホールド１９との間で平行に設けられている。又、セ
ンサチューブ１７，１８の両端近傍には、センサチュー
ブ１７，１８が貫通して固定される支持板２１，２２が
横架されている。そして、センサチューブ１７，１８
は、両端の支持板２１，２２により平行となるように支
持されている。

【００１６】ケース１２は円筒状に形成され、且つ両端
開口１２ａ，１２ｂを蓋部材２４，２５により閉蓋され
た密閉構造になっている。このように密閉されたケース
１２内には収納室２６が形成されており、収納室２６に
は上記管路３が収納される。さらに、密閉された収納室
２６には、乾燥した保護気体（例えば、アルゴンガス
等）が所定圧力に充填されており、センサチューブ１
７，１８の結露発生が防止される。そのため、センサチ
ューブ１７，１８の表面に結露が生じて計測精度が低下
することが防止される。

【００１７】この蓋部材２４，２５は、夫々管路３に設
けられたベローズ１４ａ，１４ｂとケース１２の両端開
口１２ａ，１２ｂとを結合するように設けられている。
また、蓋部材２４，２５の外周２４ａ，２５ａは、ケー
ス１２の両端開口１２ａ，１２ｂに嵌合された状態で
イ、ロの部分で溶接される。

【００１８】そのため、蓋部材２４，２５の外周２４
ａ，２５ａがケース１２の両端開口１２ａ，１２ｂに溶
接されることにより、流入側マニホールド１６、センサ
チューブ１７，１８、流出側マニホールド１９は、ベロ
ーズ１４ａ，１４ｂを介してケース１２内に装架され
る。

【００１９】そして、蓋部材２４，２５間には、一対の
梁（支持部材）３３，３４が装架されている。また、蓋
部材２４，２５は、夫々各梁３３，３４の端部３３ａ，
３３ｂ，３４ａ，３４ｂが固定される段部２４ｂ，２４
ｃ，２５ｂ，２５ｃを有する。この段部２４ｂ，２４
ｃ，２５ｂ，２５ｃは、ケース１２より内側に位置し、
後述する防振機構２７，２８より外側に位置するように
設けられている。

【００２０】各梁３３，３４は例えばステンレス材等よ
りなる平板状の金属材により形成され、夫々長手方向
（Ｘ方向）の全長が同一長さとなるように予め所定の長
さに切断されている。そして、梁３３，３４は両端部３
３ａ，３３ｂ，３４ａ，３４ｂが蓋部材２４，２５の段
部２４ｂ，２４ｃ，２５ｂ，２５ｃに取付ボルト３５に
より固定される。

【００２１】そのため、蓋部材２４，２５は、一対の梁
３３，３４によりケース１２の両端開口１２ａ，１２ｂ
を閉塞する所定間隔の位置に支持されている。このよう
に梁３３，３４に支持された状態の蓋部材２４，２５
は、流量計測する際の最適位置であり、これにより質量
流量計１１の計測精度を維持することができる。

【００２２】また、梁３３，３４は、蓋部材２４，２５
間の機械的強度を高めると共に、センサチューブ１７，
１８の外側に平行に延在するように設けられているた
め、センサチューブ１７，１８を保護するプロテクタと
しても機能する。上記流入管１５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１５ａを有
し、流入管１５の他端は蓋部材２４を貫通してケース１
２の内部に挿通されている。

【００２３】流入側マニホールド１６は、上流側がベロ
ーズ１４ａに接続固定され、下流側がセンサチューブ１
７，１８の上流側端部に接続固定されている。流出側マ
ニホールド１９は、上流側がセンサチューブ１７，１８
の下流側端部に接続され、下流側がベローズ１４ｂの上
流側端部に接続されている。

【００２４】流出管２０は、上流側端部が流出側マニホ
ールド１９に接続固定され、下流側端部が蓋部材２５を
貫通して下流側へ挿通されている。尚、流出管２０の下
流側端部には下流側配管（図示せず）に連結されるフラ
ンジ２０ａが設けられている。

【００２５】上流側のベローズ１４ａは、軸方向に伸縮
自在な構造でセンサチューブ１７，１８が熱膨張あるい
は収縮した場合、センサチューブ１７，１８の長手方向
（Ｘ方向）の伸縮を吸収する。そのため、蓋部材２４と
流入側マニホールド１６との間には、流入側マニホール
ド１６が振動しないように支持する防振機構２７が設け
られている。

【００２６】この防振機構２７は、一端が蓋部材２４に
固定され他端がケース１２内に延在する複数の支柱２７
ａと、複数の支柱２７ａの他端間に横架されて流入側マ
ニホールド１６に結合された金属ダイヤフラム２７ｂと
よりなる。従って、流入側マニホールド１６は、防振機
構２７により軸方向に移動可能に支持されるとともに、
横方向への移動を規制される。

【００２７】又、下流側のベローズ１４ｂも上記上流側
のベローズ１４ａと同様に伸縮自在な構造でセンサチュ
ーブ１７，１８が熱膨張あるいは収縮した場合、センサ
チューブ１７，１８の長手方向の伸縮を吸収する。その
ため、蓋部材２５と流出側マニホールド１９との間に
は、流入側マニホールド１９が振動しないように支持す
る防振機構２８が設けられている。

【００２８】この防振機構２８は、一端が蓋部材２５に
固定され他端がケース１２内に延在する複数の支柱２８
ａと、複数の支柱２８ａの他端間に横架されて流出側マ
ニホールド１９に結合された金属ダイヤフラム２８ｂと
よりなる。従って、流出側マニホールド１９は、防振機
構２８により軸方向に移動可能に支持されるとともに、
横方向への移動を規制される。

【００２９】２９は加振器で、励振信号が入力される励
振コイルとマグネットとを対向させた実質電磁ソレノイ
ドと同様な構成であり、一対のセンサチューブ１７，１
８の略中間部間に設けられている。３０は上流側ピック
アップで、センサチューブ１７，１８の振幅に応じた検
出信号を出力する検出コイルとマグネットとを対向させ
た構成であり、上記加振器２９より上流側に位置するよ
うに配設されている。

【００３０】３１は下流側ピックアップで、センサチュ
ーブ１７，１８の振幅に応じた検出信号を出力する検出
コイルとマグネットとを対向させた構成であり、上記加
振器２９より下流側に位置するように配設されている。
即ち、上記各ピックアップ３０，３１は、夫々電磁ソレ
ノイドと同様な構成であり、加振器２９により加振され
たセンサチューブ１７，１８の変位を検出する。

【００３１】流量計測時、上記構成になる質量流量計１
において、一対のセンサチューブ１７，１８は加振器２
９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
管１５より上流側のベローズ１４ａを通って流入側マニ
ホールド１６に至り、さらに流入側マニホールド１６の
流路を通過して振動するセンサチューブ１７，１８内に
流入する。そして、センサチューブ１７，１８を通過し
た流体は流出側マニホールド１９の流路より下流側のベ
ローズ１４ｂを通って流出管２０より下流側配管（図示
せず）に流出する。

【００３２】このように、振動するセンサチューブ１
７，１８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１７，１８の流入側と流出側で動作遅れが生じ、こ
れにより上流側のピックアップ３０の出力信号と下流側
のピックアップ３１の出力信号とでは位相差があらわれ
る。

【００３３】このように流入側と流出側との位相差が流
量に比例するため、流量計測制御装置３２は、ピックア
ップ３０からの出力信号とピックアップ３１からの出力
信号の位相差に基づいて流量を演算する。ここで、上記
のように構成された質量流量計１１の組立工程について
説明する。

【００３４】図３はケース１２に挿入される前の組立体
３６の正面図であり、図４はケース１２に挿入される前
の組立体３６の横断面図である。組立体３６は、ケース
１２及び流入管１５、流出管２０を組み付ける前の状態
であり、両端に位置する蓋部材２４，２５間が梁３３，
３４により連結されて所定間隔を維持するように支持さ
れているため、管路１３に可撓性を有するベローズ１４
ａ，１４ｂが設けられていてもベローズ１４ａ，１４ｂ
が撓むことを防止できる。

【００３５】また、上記のような組立体３６をケース１
２内に挿入する際、梁３３，３４がセンサチューブ１
７，１８及びセンサチューブ１７，１８間に配設された
加振器２９，ピックアップ３０，３１がケース１２内壁
に接触することが防止され、組立工程時にセンサチュー
ブ１７，１８、加振器２９，ピックアップ３０，３１が
損傷することを防止できる。

【００３６】従って、蓋部材２４，２５間に梁３３，３
４を装架させることにより、従来のように治具を使って
蓋部材２４，２５の間隔を所定距離に設定した後に治具
を外すといった面倒な作業が不要になるとともに、治具
を外した後に蓋部材２４，２５の間隔がずれてしまうお
それもない。

【００３７】また、センサチューブ１７，１８や加振器
２９，ピックアップ３０，３１がケース１２内壁に接触
する心配もないので、組立工程時の組立作業が容易とな
り、組立時の作業効率を高めることにより製造コストを
安価にしうる。また、上記組立体３６をケース１２内に
挿入した後も蓋部材２４，２５の間隔が梁３３，３４に
より所定距離に維持されるため、組立完了後も蓋部材２
４，２５が最適位置となるように保持され、ベローズ１
４ａ，１４ｂに不要な応力が作用しない。そのため、セ
ンサチューブ１７，１８にベローズ１４ａ，１４ｂの撓
みによる歪が生ずることがないため、センサチューブ１
７，１８の振動特性が影響を受けず、計測精度を維持す
ることができる。

【００３８】さらに、蓋部材２４，２５間を連結する梁
３３，３４により機械的強度が向上しているため、上記
組立体３６がケース１２内に挿入された後、蓋部材２
４，２５の外周２４ａ，２５ａをケース１２の両端開口
１２ａ，１２ｂに溶接する際、溶接熱により生じた歪が
センサチューブ１７，１８に影響することが防止され、
溶接後の計測精度を維持することができる。

【００３９】尚、上記実施例では、ベローズ１４ａ，１
４ｂが流入側マニホールド１６，流出側マニホールド１
９と蓋部材２４，２５との間に配設された構成を一例と
して挙げたが、これに限らず、例えばベローズ１４ａ，
１４ｂがセンサチューブ１７，１８と流入側マニホール
ド１６，流出側マニホールド１９との間に配設された構
成にも適用することができる。

【００４０】その場合、流入側マニホールド１６，流出
側マニホールド１９は蓋部材２４，２５に固定されるた
め、センサチューブ１７，１８をケース１２に結合する
ことになり、梁３３，３４は、上記実施例のように蓋部
材２４，２５に固定される構成としても良いし、あるい
は流入側マニホールド１６，流出側マニホールド１９に
固定される構成としても良い。

【００４１】また、上記実施例では、平板状の梁３３，
３４がセンサチューブ１７，１８と平行に配設された
が、梁３３，３４の形状はこれに限るものではなく、例
えばロッドを使用しても良い。また、梁３３，３４の数
は、２本以上でも良いし、２本未満でも良いのは言うま
でもない。

【００４２】

【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、ケースの
両端開口を閉塞する一対の蓋部材を所定間隔の位置に支
持する支持部材を蓋部材間に装架することにより、一対
の蓋部材間の間隔を最適値に維持することができる。ま
た、従来のように治具を外すといった面倒な作業を無く
して組立工程の作業効率をより高めることができる。ま
た、センサチューブをケース内に挿入する際に支持部材
によりベローズの変形を防止して、組立後の計測精度を
維持することが可能となる。また、センサチューブをケ
ース内に挿入する際は、蓋部材間に装架された支持部材
がセンサチューブを保護し、センサチューブがケースに
接触して損傷することを防止できる。さらに、支持部材
によりセンサチューブにベローズが接続された組立体の
機械的強度が向上して蓋部材をケースに溶接する際に最
適値に設定された状態のまま溶接できるので、溶接によ
る歪がセンサチューブに影響することを抑制し、溶接歪
による計測精度をの低下を防止できる。

【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として
の質量流量計の縦断面図である。

【図２】質量流量計の横断面図である。

【図３】ケースに挿入される前の組立体の正面図であ
る。

【図４】ケースに挿入される前の組立体の横断面図であ
る。

【図５】従来の構成の問題を説明するための図である。

【図６】従来の構成の問題を説明するための図である。

【符号の説明】

１１ 質量流量計 １２ ケース １３ 管路 １４ａ，１４ｂ ベローズ １５ 流入管 １６ 流入側マニホールド １７，１８ センサチューブ １９ 流出側マニホールド ２０ 流出管 ２４，２５ 蓋部材 ２９ 加振器 ３０，３１ ピックアップ ３３，３４ 梁 ３６ 組立体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測流体が流れるセンサチューブの端部
   と該センサチューブを収納するケースの開口を閉塞する
   蓋部材との間にベローズを配設し、該センサチューブに
   加振器及びピックアップを設けてなる振動式測定装置に
   おいて、 前記ケースの両端開口を閉塞する一対の蓋部材を所定間
   隔の位置に支持する支持部材を前記蓋部材間に装架した
   ことを特徴とする振動式測定装置。