JPH10160541A - コリオリ流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 支持管に環状ダイヤフラムを介して支持され
る測定管を有する直管式のコリオリ流量計の内部流れを
安定にし、測定精度を安定化する。 【解決手段】 直管で構成される測定管１２は、一端側
で測定管支持部材１３に接合される。測定管支持部材１
３は、薄肉筒状の付加部１４と軸直角な面を有する環状
ダイヤフラム１５および保持リング１６で構成され、保
持リング１６の外周面でフランジ１８ａに取り付けられ
る。取付フランジ１７の接続管１８内の流路１０ａから
環状ダイヤフラム１５に到る区間に、流路が連続的に減
少するテーパ部材１を挿着して流路１０ａから測定管１
２に流れる流体の流れを安定させ、計測流体の剥離やキ
ャビテーションの発生を防ぐ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コリオリ流量計に
関し、より詳細には、支持管内部両端で軸方向に移動可
能な形状で支持された測定管に流入する流体のキャビテ
ーションの発生を防ぎ、且つ、流体抵抗を減少させる直
管型のコリオリ流量計に関する。

【０００２】

【従来の技術】コリオリ流量計は、周知のように、コリ
オリの力を利用してコリオリの力に比例した質量流量を
計測する直接型の質量流量計である。

【０００３】従来技術として、特公平５−６９４５１号
公報に記載の「コリオリの原理で作動する質量流れ測定
器」がある。すなわちコリオリ流量計では、図４に示す
ように、測定管を直管形状として支持管の両端に環状ダ
イヤフラムを介して支持し、軸方向に移動可能にして、
測定管が熱膨張又は収縮して振動特性が変化するのを防
いでいる。

【０００４】図４は、従来のコリオリ流量計を説明する
ための流れ方向の部分断面図であり、図中、１０はコリ
オリ流量計、１１は支持管、１２は測定管、１３は測定
管支持、１４は付加部、１５は環状ダイヤフラム、１６
は保持リング、１７は取付フランジ、１８は接続管、１
９は加振器、２０，２１は振動センサである。

【０００５】図４に示したコリオリ流量計１０は、両端
に取付フランジ１７が接続された支持管１１を有し、該
支持管１１内に平行した２本の直管状の測定管１２が両
端で測定管支持部材１３に固着されている。測定管支持
部材１３は、２本の測定管１２に流体を均等に流すため
の厚い円形の板状体で、この測定管支持部材１３には取
付フランジ１７側に向け、順次、短い管状の付加部１４
と、管軸に直角な面を有する環状ダイヤフラム１５と、
円筒状の保持リング１６が一体に接続されている。この
ように構成された測定管支持部材１３は、保持リング１
６により取付フランジ１７側に固着される。

【０００６】前述のように、支持管１１の両端面には、
接続管１８の一端に設けられたフランジ１８ａがボルト
（図示せず）で接続され、接続管１８の他端側に取付フ
ランジ１７が設けられている。測定管１２の長手方向中
央部には、測定管１２を共振駆動するための加振器１９
が接続され、更に、測定管支持部材１３から等間隔の位
置に振動センサ２０，２１が取り付けられている。制御
回路（図示せず）は、測定管１２が共振周波数となるよ
うに加振器１９を駆動し、振動センサ２０，２１で検出
された振動信号の位相差に比例したコリオリの力から質
量流量を求めている。

【０００７】上述のように構成された従来のコリオリ流
量計は、測定管１２が環状ダイヤフラム１５で支持筒１
１内に移動可能に両端支持されているので、測定管１２
の軸方向の熱的な変形の影響を取り除き、更には、測定
管１２の振動エネルギを支持管１１および流管（図示せ
ず）に伝えることを防止している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】図４に示した従来のコ
リオリ流量計は、測定管１２を環状ダイヤフラム１５を
介して支持管１１に支持しているので、測定管１２の熱
膨張影響や振動影響を取り除くことができるという特徴
をもっている。しかし、環状ダイヤフラム１５は大口径
の接続管１８に対して同軸な小口径の測定管１２を軸直
角な面で支持するものであるから、接続管１８を通り、
測定管１２に流入する流体流れは縮流して流体抵抗を増
大する。また、流速が大きいときはキャビテーションが
発生し、流量測定精度を低下させ、更には測定管１２が
破損に致ることがある。

【０００９】本発明は、上述した実情に鑑みてなされた
もので、直管式のコリオリ流量計において、環状ダイヤ
フラム１５の機能を損なうことなく、接続管１８から測
定管１２に流れる流体抵抗を減少し、キャビテーション
の発生を防ぎ、直管式コリオリ流量計の特徴を生かすよ
うにしたものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、流管
に接続されるフランジを有する支持管と、該支持管内部
の両端で軸方向に移動可能に環状ダイヤフラムにより支
持された少なくとも一つの測定管と、該測定管の中央部
を加振し曲げ振動を与える加振器と、該測定管の支持位
置から等しい間隔で設けられた一対の振動センサを有
し、流体が流れる前記測定管の振動により生ずるコリオ
リの力を前記振動センサで検出し、該コリオリの力に比
例した質量流量を計測するコリオリ流量計において、前
記フランジ内周の所定位置から前記環状ダイヤフラムに
支持された前記測定管までの区間に流路内径が連続的に
変化するテーパ管を挿着するようにしたものである。

【００１１】請求項２の発明は、流管に接続されるフラ
ンジを有する支持管と、該支持管の前記フランジ内周で
両端が支持され、該フランジ内周から急激に絞られる絞
り部を有する内径一定な測定管と、該測定管の中央部を
加振し曲げ振動を与える加振器と、該測定管の支持位置
から等しい間隔で設けられた一対の振動センサを有し、
流体が流れる前記測定管の振動により生ずるコリオリの
力を前記振動センサで検出し、該コリオリの力に比例し
た質量流量を計測するコリオリ流量計において、前記フ
ランジ内周の所定位置から前記絞り部の内径一定な測定
管までの区間に流路内径が連続的に変化するテーパ管を
挿着するようにしたものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は、請求項１の発明の実施形
態を説明するためのコリオリ流量計の流れ方向の部分断
面図で、図中、１はテーパ部材、１０はコリオリ流量
計、１１は支持管、１２は測定管、１３は測定管支持部
材、１４は付加部、１５は環状ダイヤフラム、１６は保
持リング、１７は取付フランジ、１８は接続管、１９は
加振器、２０は振動センサである。なお、構成を明確に
するためテーパ部材１と環状ダイヤフラム１５との間
は、実際より大きい間隔で図示してある。

【００１３】図１に示すコリオリ流量計１０は、図４に
示したコリオリ流量計１０と同じ構造の直管式のもので
あり、要部のみを示している。支持管１１には両端に接
続管１８を有する取付フランジ１７が接続されており、
測定管１２の中央に位置する加振器１９に対して、振動
センサ２０と対称な測定管１２の位置に対をなす他の振
動センサ２１設けられているが、図１においては、これ
らの図示を省略している。

【００１４】図１において、支持管１１の端部には、支
持管１１の内径より小径な測定管支持部材１３と一体に
形成された保持リング１６がフランジ１８ａを介して固
着されている。測定管支持部材１３と保持リング１６と
の間には薄肉円筒状の付加部１４と、管軸に直角な面を
有する環状ダイヤフラム１５が段差を形成して設けら
れ、測定管支持部材１３には、図１に示すように１本の
直管状の測定管１２の端部が固着され、測定管支持部材
１３を介して測定管１２に流体を流入している。

【００１５】測定管１２は、測定管支持部材１３を節部
として、測定管１２の中央に設けられた加振器１９によ
り測定管１２の軸を含む面上で、正弦波状に加振され
る。加振により測定管１２に作用したコリオリの力は振
動センサ２０により正弦波状の信号として検出され、図
示しない他の振動センサとの間でコリオリの力による位
相差信号が検出される。

【００１６】取付フランジ１７および接続管１８の内部
に構成される流路１０ａは、環状ダイヤフラム１５の部
分で急激に絞られ段差が形成されるが、この段差をなく
し流入した流体が連続した流れとして付加部１４に達す
るように、接続管１８から環状ダイヤフラム１５の間
に、接続管１８から付加部１４に向け連続して小径とな
るテーパ部材１を挿着する。測定管１２の軸方向の変位
は微小であるから環状ダイヤフラム１５の変位も小さ
く、テーパ部材１の環状ダイヤフラム１５と対向する環
状面１ａとは、微小な間隔をもつようにテーパ部材１を
固着する。また、その微小な間隔には弾性材で埋めるこ
とができる。更に、テーパ部材１を軟質の弾性材とする
ことによりテーパ部材１が環状ダイヤフラム１５に接合
しても測定管１２の軸方向の変位を妨げることはない。

【００１７】このように、取付フランジ１７の接続管１
８と支持管１１の環状ダイヤフラム１５との間にテーパ
部材１を挿着することにより測定管１２に流入する流体
は、流路の不連続部がなくなり連続して絞られるので、
剥離やキャビテーションを防ぐことができる。なお、図
１に示した直管式のコリオリ流量計は、一例を示したも
のであり、測定管１２が平行な直管である場合や、測定
管自体が軸方向に移動可能支持部を有する場合も適用さ
れる。

【００１８】図２は、図１に示す測定管が平行な２本の
直管である場合を示す部分断面図で、図中、１２ａ，１
２ｂは測定管、１３ａは測定管支持部材であり、図１の
場合と同様な作用をする部分には、図１と同じ参照番号
を付してある。

【００１９】図２において、測定管１２ａ，１２ｂは、
同一寸法規格の直管で、両端を測定管支持部材１３ａで
支持されている。測定管支持部材１３ａは、測定管１２
ａ，１２ｂに等流量に分流する形状をもっており、接続
管１８側に向けて、順次、付加部１４，環状ダイヤフラ
ム１５および保持リング１６とが一体に形成されてい
る。環状ダイヤフラム１５は、測定管１２ａ，１２ｂの
軸方向と略直管な面を有し、接続管１８内で段差を形成
しているので、図１の場合と同様に接続管１８内周から
環状ダイヤフラム１５に向け内径が連続的に縮少するテ
ーパ部材１を挿着している。

【００２０】図３は、請求項２の発明の実施形態を説明
するための部分断面図で、図３（Ａ）は湾曲絞り部をも
つ測定管を有するコリオリ流量計、図３（Ｂ）はテーパ
絞り部をもつ測定管を有するコリオリ流量計で、図中、
２，３はテーパ部材、１２ｃ，１２ｅは測定管であり、
図１と同様の作用をする部分には、図１と同じ参照番号
を付してある。

【００２１】図３（Ａ）に示す測定管１２ｃは、端部に
拡大開口する湾曲絞り部１２ｄを有し、湾曲絞り部１２
ｄの外周端部で取付フランジ１７近傍の接続管１８内周
面に溶着されている。湾曲絞り部１２ｄ面は、平均して
測定管１２ｃの軸と略直角に近い角度をもっており、測
定管１２ｃを軸方向に移動可能に支持している。この状
態では、湾曲絞り部１２ｄの後流側では、流水の剥離や
キャビテーションが発生し易いので、湾曲絞り部１２ｄ
と取付フランジ１７の内周との間に、測定管１２ｃ側に
向けて順次小径となるテーパ部材２を挿着して、流入す
る流体の流水抵抗が増大するのを防いでいる。

【００２２】図３（Ｂ）に示す測定管１２ｅは、図３
（Ａ）に示す測定管１２ｃの場合と同様に端部に拡大開
口するテーパ絞り部１２ｆをもっており、テーパ絞り部
１２ｆの外周端部で、取付フランジ１７近傍の接続管１
８内周面に溶着され、測定管１２ｅを軸方向に移動可能
に支持している。移動を容易にするために、テーパ角が
大きくなり流れが剥離し易くなるのを取付フランジ１７
とテーパ絞り部１２ｆとの間にテーパ部材３を挿着して
防いでいる。

【００２３】

【発明の効果】請求項１に対応する効果：流管に接続さ
れるフランジを有する支持管と、該支持管内部の両端で
軸方向に移動可能に環状ダイヤフラムにより支持された
少なくとも一つの測定管と、該測定管の中央部を加振し
曲げ振動を与える加振器と、該測定管の支持位置から等
しい間隔で設けられた一対の振動センサを有し、流体が
流れる前記測定管の振動により生ずるコリオリの力を前
記振動センサで検出し、該コリオリの力に比例した質量
流量を計測するコリオリ流量計において、前記フランジ
内周の所定位置から前記環状ダイヤフラムに支持された
前記測定管までの区間に流路内径が連続的に変化するテ
ーパ管を挿着したので、コリオリ流量計内を流れる流体
流れが、環状ダイヤフラム近傍で剥離したり、キャビテ
ーションを発生することがなく、流れが安定するので圧
力損失が小さくなり安定した流量測定を可能とする。

【００２４】請求項２に対応する効果：流管に接続され
るフランジを有する支持管と、該支持管の前記フランジ
内周で両端が支持され、該フランジ内周から急激に絞ら
れる絞り部を有する内径一定な測定管と、該測定管の中
央部を加振し曲げ振動を与える加振器と、該測定管の支
持位置から等しい間隔で設けられた一対の振動センサを
有し、流体が流れる前記測定管の振動により生ずるコリ
オリの力を前記振動センサで検出し、該コリオリの力に
比例した質量流量を計測するコリオリ流量計において、
前記フランジ内周の所定位置から前記絞り部の内径一定
な測定管までの区間に流路内径が連続的に変化するテー
パ管を挿着するようにしたので、実質的にテーパ角度が
小さくなり、絞り部の後流側で流れが剥離したり、キャ
ビテーションを発生することがなく、流れが安定するの
で圧力損失が小さくなり安定した流量測定を可能とす
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 請求影１の発明の実施形態を説明するための
コリオリ流量計の流れ方向の部分断面図である。

【図２】 図１に示す測定管が平行な２本の直管である
場合を示す部分断面図である。

【図３】 請求項２の発明の実施形態を説明するための
部分断面図である。

【図４】 従来のコリオリ流量計を説明するための流れ
方向の部分断面図である。

【符号の説明】

１…テーパ部材、２，３…テーパ部材、１０…コリオリ
流量計、１１…支持管、１２，１２ａ，１２ｂ，１２
ｃ，１２ｅ…測定管、１３，１３ａ…測定管支持部材、
１４…付加部、１５…環状ダイヤフラム、１６…保持リ
ング、１７…取付フランジ、１８…接続管、１９…加振
器、２０，２１…振動センサ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 二川 修 東京都新宿区上落合３丁目10番８号 株式 会社オーバル内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流管に接続されるフランジを有する支持
   管と、該支持管内部の両端で軸方向に移動可能に環状ダ
   イヤフラムにより支持された少なくとも一つの測定管
   と、該測定管の中央部を加振し曲げ振動を与える加振器
   と、該測定管の支持位置から等しい間隔で設けられた一
   対の振動センサを有し、流体が流れる前記測定管の振動
   により生ずるコリオリの力を前記振動センサで検出し、
   該コリオリの力に比例した質量流量を計測するコリオリ
   流量計において、前記フランジ内周の所定位置から前記
   環状ダイヤフラムに支持された前記測定管までの区間に
   流路内径が連続的に変化するテーパ管を挿着したことを
   特徴とするコリオリ流量計。
2. 【請求項２】 流管に接続されるフランジを有する支持
   管と、該支持管の前記フランジ内周で両端が支持され、
   該フランジ内周から急激に絞られる絞り部を有する内径
   一定な測定管と、該測定管の中央部を加振し曲げ振動を
   与える加振器と、該測定管の支持位置から等しい間隔で
   設けられた一対の振動センサを有し、流体が流れる前記
   測定管の振動により生ずるコリオリの力を前記振動セン
   サで検出し、該コリオリの力に比例した質量流量を計測
   するコリオリ流量計において、前記フランジ内周の所定
   位置から前記絞り部の内径一定な測定管までの区間に流
   路内径が連続的に変化するテーパ管を挿着したことを特
   徴とするコリオリ流量計。