JPH10232155A - 振動式測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明はセンサチューブの圧縮応力が作用し
て共振周波数が変動することを課題とする。 【解決手段】 振動式密度計１においては、センサチュ
ーブ７，８、流入側押圧板１３及び流出側押圧板１４、
流入側バネ受け部材１７及び流出側バネ受け部材１８を
一体的に接合したセンサチューブ組立体２１が長手方向
に摺動可能に取り付けられている。センサチューブ７，
８には、コイルバネ１９，２０のバネ力による張力がセ
ンサチューブ７，８の長手方向（Ｘ方向）に付与され
る。従って、センサチューブ７，８に被測流体の圧力が
圧縮荷重として作用してもコイルバネ１９，２０のバネ
力がこの圧縮荷重をキャンセルしてセンサチューブ７，
８に不要な応力が掛かることを防止している。これによ
り、センサチューブ７，８の共振周波数が低下すること
を防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は振動式測定装置に係
り、特にセンサチューブの固有振動数の変動を抑えて計
測精度を高め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。また、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
プは、周囲の影響を受けないように密閉されたケーシン
グ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、ケーシングの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。従来のケーシングは、例
えば円筒状のケーシング本体と、ケーシング本体の両端
開口に嵌合する円盤状の蓋部材とを有する。ケーシング
本体は、鉄製のパイプよりなり、内部に上記センサチュ
ーブ、加振器、ピックアップが挿入される収納室が形成
される。

【０００４】また、蓋部材は、中央部にセンサチューブ
に連通する管路が貫通するための貫通孔が穿設され、外
周が上記ケーシング本体の開口に嵌合する寸法に加工さ
れている。そして、ケーシング本体の開口に蓋部材を嵌
合させた状態で、開口端部と蓋部材の外周とをすみ肉溶
接していた。このように、溶接されたケーシングは、セ
ンサチューブを支持する支持部材としても機能するた
め、センサチューブが直接ケーシングに固定されている
と、例えば周囲の温度より高温の被測流体がセンサチュ
ーブを流れてセンサチューブが長手方向に膨張した場
合、センサチューブが歪んでしまい正確な計測ができな
くなる。そのため、センサチューブの両端とケーシング
の蓋部材との間には、センサチューブの長手方向の伸縮
を吸収するための伸縮部材として蛇腹状のベローズが設
けられている。

【０００５】しかるに、上記のように、センサチューブ
の長手方向の伸縮を吸収するベローズが設けられている
と、センサチューブを上記円筒状のケーシング本体内に
挿入する際、センサチューブの重みによりベローズが撓
んでセンサチューブがケーシング本体内でふらつくこと
がある。そのため、従来の構成では、ベローズが撓みや
すいので、ベローズから内側の部分が外部振動等により
ベローズを振動の節として共振振動を起こす場合があ
る。

【０００６】そこで、上記ベローズの代わりにセンサチ
ューブの両端とケーシングの蓋部材とを摺動自在に嵌合
する構成が考えられている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のような摺動機構
を有する構成では、被測流体による配管圧力がセンサチ
ューブの両端に作用することにより、センサチューブは
両側から力が加えられた状態となり、圧力荷重が作用し
ていた。センサチューブは、長手方向の中央部分が半径
方向に撓んで振動するため、比較的薄肉のステンレスパ
イプ等が使用されており、圧縮荷重が作用すると固有振
動数が変動しやすい。

【０００８】そのため、センサチューブの熱膨張を吸収
できるようにマニホールドが軸方向（長手方向）に摺動
可能な構成では、マニホールド全体がピストンのように
被測流体の圧力を受けることになるため、被測流体の圧
力がマニホールドに作用すると、センサチューブの共振
周波数が変動してしまうといった問題がある。特に振動
式密度計の場合、センサチューブの振動周波数が被測流
体の密度に比例することを利用しているため、センサチ
ューブに圧縮荷重が作用して振動周波数が変動した場
合、密度測定誤差が生じていた。

【０００９】そこで、本発明は上記問題を解決した振動
式測定装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、以下のような特徴を有する。上記請求項１
の発明は、被測流体が流れるセンサチューブを加振器に
より振動させると共に、ピックアップにより該センサチ
ューブの振動周波数を検出する振動式測定装置におい
て、前記センサチューブに長手方向の張力を付与する張
力付与手段を備えてなることを特徴とするものである。

【００１１】従って、上記請求項１の発明によれば、セ
ンサチューブに長手方向の張力を付与するため、センサ
チューブに被測流体の圧力による圧縮荷重が作用して
も、この圧縮荷重をキャンセルしてセンサチューブの共
振周波数が低下することを防止できる。そのため、圧縮
荷重によるセンサチューブの共振周波数の変動を抑制
し、密度測定誤差を無くすことができる。

【００１２】また、請求項２の発明は、前記張力付与手
段が、バネ部材のバネ力による張力を前記センサチュー
ブの長手方向に付与することを特徴とするものである。
従って、請求項２の発明によれば、バネ部材のバネ力に
よる張力をセンサチューブの長手方向に付与するため、
バネ力の大きさによりセンサチューブの共振周波数を安
定させることができる。

【００１３】また、請求項３の発明は、前記張力付与手
段が、被測流体の圧力による張力を前記センサチューブ
の長手方向に付与することを特徴とするものである。従
って、請求項３の発明によれば、被測流体の圧力による
張力をセンサチューブの長手方向に付与するため、セン
サチューブにかかる被測流体の圧力が変動した場合でも
センサチューブにかかる被測流体の圧力の大きさに比例
して変動させることができ、被測流体の圧力変動に応じ
てセンサチューブの共振周波数を安定させることができ
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１に本発明になる振動式測定装
置の第１実施例としての振動式密度計を示す。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。振動式密度計はコリオリ式質量流量計と実質
同様な構成であるので、本実施例では振動式密度計につ
いて詳細に説明する。

【００１５】振動式密度計１は、大略、筒状のケーシン
グ２と、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
出管１０とより構成されている。流入管５と流入側マニ
ホールド６は、一体的に形成されており、流出側マニホ
ールド９と流出管１０も一体的に形成されている。ま
た、センサチューブ７，８の両端は、流入側マニホール
ド６の接続孔６ａ，６ｂ及び流出側マニホールド９の接
続孔９ａ，９ｂに長手方向（Ｘ方向）に摺動可能に挿入
されている。さらに、センサチューブ７，８の両端近傍
には、センサチューブ７，８が貫通して固定される支持
板１１，１２が横架されている。

【００１６】また、支持板１１より上流側には流入側押
圧板１３がセンサチューブ７，８に固定され、支持板１
２より下流側には流出側押圧板１４がセンサチューブ
７，８に固定されている。従って、センサチューブ７，
８は支持板１１，１２及び押圧板１３，１４により平行
となるように支持されている。流入側押圧板１３及び流
出側押圧板１４のケーシング２側に対向する端面には、
バネ受け用凹部１３ａ，１４ａが設けられている。この
バネ受け用凹部１３ａ，１４ａは、周方向上４箇所又は
６箇所に等間隔で配設されている。

【００１７】センサチューブ７，８の両端外周は、接続
孔６ａ，６ｂ及び接続孔９ａ，９ｂの内周に埋設された
Ｏリング６ｃ，６ｄ及び９ｃ，９ｄによりシールされて
いる。流入側押圧板１３は流入側マニホールド６のケー
シング２側に形成された凹部６ｅに変位可能に挿入され
ている。また、流出側押圧板１４は流出側マニホールド
９のケーシング２側に形成された凹部９ｅに変位可能に
挿入されている。

【００１８】センサチューブ７，８は、高温流体を計測
する際に膨張した場合、流入側押圧板１３又は流出側押
圧板１４が凹部６ｅ又は凹部９ｅに当接するまで長手方
向（Ｘ方向）に変位することができる。ケーシング２の
両端には、取付ボルト１５，１６が螺入されるネジ孔２
ａ，２ｂが設けられている。そして、ケーシング２の流
入側端部には、流入側マニホールド６が取り付けられ、
ケーシング２の流出側端部には、流出側マニホールド９
が取り付けられる。

【００１９】すなわち、流入側マニホールド６のフラン
ジ部６ｆに形成された取付孔６ｇに挿通された取付ボル
ト１５によりケーシング２の一端に締結される。また、
流出側マニホールド９のフランジ部９ｆの取付孔９ｇに
挿通された取付ボルト１６によりケーシング２の他端に
締結される。１７は流入側バネ受け部材で、流入側マニ
ホールド６とケーシング２の流入側端部との間で挟持さ
れている。この流入側バネ受け部材１７は、センサチュ
ーブ７，８が挿通される中央孔１７ａを有する環状に形
成されており、外径がケーシング２及び流入側マニホー
ルド６の外径と同径になっている。また、流入側バネ受
け部材１７の流入側マニホールド６に対向する端面に
は、バネ受け用凹部１７ｂが設けられている。さらに、
流入側バネ受け部材１７は、上記取付ボルト１５が挿通
される貫通孔１７ｃを有する。

【００２０】１８は流出側バネ受け部材で、流出側マニ
ホールド９とケーシング２の流出側端部との間で挟持さ
れている。この流出側バネ受け部材１８は、流入側バネ
受け部材１７と同様にセンサチューブ７，８が挿通され
る中央孔１８ａを有する環状に形成されており、外径が
ケーシング２及び流出側マニホールド９の外径と同径に
なっている。また、流出側バネ受け部材１８の流出側マ
ニホールド９に対向する端面には、バネ受け用凹部１８
ｂが設けられている。さらに、流出側バネ受け部材１８
は、上記取付ボルト１５が挿通される貫通孔１８ｃを有
する。

【００２１】バネ受け用凹部１７ｂ，１８ｂは、流入側
押圧板１３及び流出側押圧板１４のバネ受け用凹部１３
ａ，１４ａに対応する位置に設けられている。そして、
バネ受け用凹部１３ａと１７ｂとの間、及びバネ受け用
凹部１４ａと１８ｂとの間には、センサチューブ７，８
に長手方向（Ｘ方向）の張力を付与するコイルバネ（張
力付与手段）１９，２０が介装されている。各コイルバ
ネ１９，２０のバネ定数は、後述するように夫々流入側
圧力、流出側圧力に応じた値のバネ定数に設定されてい
る。

【００２２】このコイルバネ１９，２０は、バネ受け用
凹部１３ａと１７ａとの間、及びバネ受け用凹部１４ａ
と１８ａとの間で圧縮されているが、流入側バネ受け部
材１７及び流出側バネ受け部材１８がマニホールド６，
９とケーシング２との間で固定されているので、可動側
の流入側押圧板１３及び流出側押圧板１４が夫々離間方
向に押圧される。その結果、流入側押圧板１３及び流出
側押圧板１４が固着されたセンサチューブ７，８には、
コイルバネ１９，２０のバネ力による張力がセンサチュ
ーブ７，８の長手方向（Ｘ方向）に付与される。

【００２３】上記のようにセンサチューブ７，８、流入
側押圧板１３及び流出側押圧板１４、流入側バネ受け部
材１７及び流出側バネ受け部材１８は一体的に接合され
たセンサチューブ組立体２１を構成している。そのた
め、密閉されたケーシング２の収納室２ｃに収納された
センサチューブ組立体２１は、コイルバネ１９，２０に
よる張力を付与された状態で長手方向（Ｘ方向）に摺動
可能に取り付けられている。

【００２４】そのため、センサチューブ７，８に被測流
体の圧力が圧縮荷重として作用してもコイルバネ１９，
２０のバネ力がこの圧縮荷重をキャンセルしてセンサチ
ューブ７，８に不要な応力が掛かることを防止してい
る。これにより、センサチューブ７，８に被測流体の圧
力による圧縮荷重が作用しても、センサチューブ７，８
の共振周波数が低下することを防止できる。そのため、
被測流体の圧力によるセンサチューブ７，８の振動周波
数の変動を抑制し、密度測定誤差を無くすことができ
る。

【００２５】２２は加振器で、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７，８の略中間部間に設けられてい
る。２３は流入側ピックアップで、上記加振器２２より
上流側に位置するように配設されている。２４は流出側
ピックアップで、上記加振器２２より下流側に位置する
ように配設されている。上記各ピックアップ２３，２４
は夫々電磁ソレノイドと同様な構成であり、加振器２２
により加振されたセンサチューブ７，８の振動を検出す
る。

【００２６】密度計測時、上記構成になる振動式密度計
１において、一対のセンサチューブ７，８は加振器２２
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５の流路５ａから流入側マニホールド６に至り、さら
に流入側マニホールド６の流路６ｄ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を通過した流体は流出側マニホールド９の
流路９ｄを通過して流出管１０の流路１０ａより下流側
配管（図示せず）に流出する。

【００２７】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
流入側のピックアップ２３の出力信号と流出側のピック
アップ２４の出力信号とでは位相差があらわれる。そし
て、センサチューブ７，８は、被測流体の密度に応じた
固有振動数で振動する。

【００２８】被測流体の密度に応じたセンサチューブ
７，８の固有振動数は、ピックアップ２３，２４により
検出される。すなわち、ピックアップ２３，２４から出
力された信号の波形から振動周波数が得られ、この周波
数からセンサチューブ７，８の固有振動数又は固有周期
が得られるので、被測流体の密度を演算することができ
る。

【００２９】２６は密度演算回路で、後述するようにピ
ックアップユニット２３，２４からの出力信号及び温度
センサ２５により測定された被測流体の温度に基づいて
被測流体の密度を演算する。図２は密度演算回路２６の
ブロック図である。密度演算回路２６は、周波数測定回
路２７と、密度演算部２８と、記憶部２９とからなる。
周波数測定回路２７はピックアップユニット２３，２４
から出力された信号からセンサチューブ７，８の固有振
動数を測定する。そして、周波数測定回路２７により測
定されたセンサチューブ７，８の固有振動数又は固有周
期は密度演算部２８に入力される。

【００３０】密度演算部２８は、周波数測定回路２７に
より測定されたセンサチューブ７，８の固有振動数又は
固有周期に基づいてセンサチューブ７，８を流れる被測
流体の密度を所定の演算式で演算する。上記記憶部２９
には、被測流体の温度ｔ₁ 、センサチューブ７，８の振
動周期（又は周波数）Ｉ₁ のときの密度ρ₁ を算出する
演算式（１）が記憶されている。

【００３１】

【数１】

【００３２】密度演算部２８は、演算式（１）の演算を
行って温度ｔ₁ のときの密度ρ₁ を求めた後、後述する
ように被測流体の種類を判別して記憶部２９に記憶され
た密度−温度特性の演算式を選択し、選択された演算式
に基づいて基準温度に対応する被測流体の密度を演算
し、その演算結果を表示部３０に表示する。ここで、セ
ンサチューブ７，８の共振周波数ｆ_req と、流体による
配管圧力Ｐと、センサチューブ７，８に作用するテンシ
ョン（張力）Ｔと、センサチューブ７，８の内径の断面
積（被測流体の断面積）Ａ_T と、流体による配管圧力が
センサチューブ７，８の内側と外側で圧力差がない状態
ときの固有周波数ｆ_req0との関係は、次式のようにあら
わせる。

【００３３】

【数２】

【００３４】そして、Ｔ＝０，Ｐ＝０（大気圧の場合）
のときｇ₍₀₎ ＝１となる。流体の圧力がかかると、
（２）式のＰの値が増加して共振周波数ｆ_req が低下す
る。つまり、共振周波数ｆ_req は、流体による配管圧力
Ｐによって決まり、圧力がＰ₁ に増加すると、−Ｐ₁ ・
Ａ_T の圧縮荷重が作用したことになり、共振周波数はｆ
_req1に低下することになる。

【００３５】本実施例では、前述したようにコイルバネ
１９，２０のバネ力による張力がセンサチューブ７，８
の長手方向（Ｘ方向）に付与されているため、（２）式
より圧縮荷重は軽減され、共振周波数ｆ_req は上昇す
る。例えば、被測流体による配管圧力がほぼ定常状態で
作用し、予めその配管圧力の値が分かっている場合に
は、その配管圧力値をＰ₁ とすると、共振周波数の変動
を防止するためには、

【００３６】

【数３】

【００３７】となる。すなわち、Ｔ−Ｐ₁ ・Ａ_T ＝０と
なれば良い。従って、コイルバネ１９，２０のバネ定数
の和をＫ、変位量の和をΔＬとすると、 Ｔ_s1−Ｐ₁ ・Ａ_T ＝０ Ｋ・ΔＬ−Ｐ₁ ・Ａ_T ＝０ … （３） となるようにＫを設定すれば、圧縮荷重Ｐ₁ ・Ａ_T が張
力Ｔ_S1にキャンセルされて共振周波数ｆ_req は変動しな
い。

【００３８】

【数４】

【００３９】となる。また、流体の圧力がＰ_n となるこ
とが予め分かっている場合は、コイルバネ１９，２０の
バネ定数ｋをｋ_n ×ΔＬ＝Ｐ_n ×Ａ_T の関係から、 ｋ_n ＝Ｐ_n ×Ａ_T ／ΔＬ … （５） となるようなバネ定数ｋ_n のコイルバネ１９，２０を取
り付けることにより、センサチューブ７，８の共振周波
数ｆ_req は変動しない。

【００４０】このようにして、センサチューブ７，８に
長手方向の張力を付与することにより、センサチューブ
７，８に圧力による圧縮荷重が作用しても、この圧縮荷
重をキャンセルしてセンサチューブ７，８の共振周波数
が低下することを防止できる。そのため、圧縮荷重によ
るセンサチューブ７，８の共振周波数の変動を抑制し、
密度測定誤差を無くして計測精度を高めることができ
る。

【００４１】また、上記取付ボルト１５，１６を外すこ
とによりコイルバネ１９，２０の交換が可能であるの
で、振動式密度計１にかかる流体による配管圧力が変化
した場合でも、変化後も定常的な配管圧力が作用するな
らば、変化後に配管圧力に応じたバネ定数を有するコイ
ルバネ１９，２０に容易に交換することができる。その
ため、振動式密度計１が設置された後で配管圧力が変化
した場合でもコイルバネ１９，２０を交換してセンサチ
ューブ７，８の共振周波数が変動することを防止でき
る。

【００４２】図３は本発明の第２実施例の構成を示す縦
断面図である。尚、図３において、上記第１実施例と同
一部分には同一符号を付してその説明を省略する。第２
実施例の振動式密度計３１は、センサチューブ７，８の
両端が流入側押圧部材３２及び流出側押圧部材３３に嵌
合固定されている。従って、センサチューブ７，８と、
支持板１１，１２と、流入側押圧部材３２、流出側押圧
部材３３とからセンサチューブ組立体３４が構成されて
いる。

【００４３】そして、流入側押圧部材３２は、流入側マ
ニホールド６のガイド孔３５に摺動可能に嵌合される摺
動部３２ａと、流入側押圧板１３に対向するように半径
方向に突出する鍔部３２ｂと、流入側押圧板１３のバネ
受け用凹部１３ａと対向する位置に設けられたバネ受け
用凹部３２ｃとを有する。バネ受け用凹部１３ａとバネ
受け用凹部３２ｃとの間には、コイルバネ１９が介装さ
れており、流入側押圧部材３２の摺動部３２ａは、流入
側マニホールド６のガイド孔３５の内周に埋設されたＯ
リング３６によりシールされる。

【００４４】また、流出側押圧部材３３は、流出側マニ
ホールド９のガイド孔３７に摺動可能に嵌合される摺動
部３３ａと、流出側押圧板１８に対向するように半径方
向に突出する鍔部３３ｂと、流入側押圧板１４のバネ受
け用凹部１４ａと対向する位置に設けられたバネ受け用
凹部３３ｃとを有する。センサチューブ７，８は、両端
に結合された流入側押圧部材３２及び流出側押圧部材３
３の摺動部３２ａ，３３ａがガイド孔３５，３７の端面
に当接するまで長手方向（Ｘ方向）に変位することがで
きる。

【００４５】バネ受け用凹部１４ａとバネ受け用凹部３
３ｃとの間には、コイルバネ２０が介装されており、流
出側押圧部材３２の摺動部３３ａは、流出側マニホール
ド９のガイド孔３７の内周に埋設されたＯリング３８に
よりシールされる。この構成の場合、流入側押圧部材３
２の摺動部３２ａの外周がＯリング３６によりシールさ
れるため、摺動部３２ａの端面と摺動部３３ａの端面と
が同一形状であるので、摺動部３２ａの端面と摺動部３
３ａの端面の両方に被測流体の圧力が作用する。

【００４６】図４は流出側押圧部材３２の摺動部３２ａ
の端面の受圧面積Ａ_s とセンサチューブ７，８の内径の
断面積（被測流体の断面積）Ａ_T を示す図である。受圧
面積Ａ_s は、前述した第１実施例の場合よりも大きくな
っている。そのため、圧力による圧縮応力が大となって
センサチューブ７，８に作用する。この場合、コイルバ
ネ１９，２０のバネ力による張力Ｔの作用が大きく影響
することになる。

【００４７】本実施例の場合のバネ定数ｋは、次式のよ
うに設定される。 Ｔ_s1＋Ｔ_p1−Ｐ₁ ・Ａ_T ＝０ ｋΔＬ−Ｐ₁ ・Ａ_P −Ｐ₁ ・Ａ_T ＝０ ∴ ｋ₁ ＝Ｐ₁ ×（Ａ_P ＋Ａ_T ）／ΔＬ … （６） このように、上式の関係が成り立つようにバネ定数ｋを
設定することにより、流出側押圧部材３２の摺動部３２
ａの端面と摺動部３３ａの端面の受圧面積Ａ_s に作用す
る流入側及び流出配管側の圧力による圧縮荷重がコイル
バネ１９，２０のバネ力による張力Ｔにキャンセルされ
てセンサチューブ７，８が圧縮されることを防止でき
る。

【００４８】従って、被測流体の圧力がＰ_n となったと
きは、ｋ_n ＝Ｐ_n ×（Ａ_P ＋Ａ_T ）／ΔＬのバネ定数の
コイルバネ１９，２０を取り付けることにより、センサ
チューブ７，８の共振周波数の変動を抑制して安定させ
ることができる。このように、センサチューブ７，８に
長手方向の張力を付与することにより、センサチューブ
７，８に圧力による圧縮荷重が作用しても、この圧縮荷
重をキャンセルしてセンサチューブ７，８の共振周波数
が低下することを防止できる。そのため、圧縮荷重によ
るセンサチューブ７，８の共振周波数の変動を抑制し、
密度測定誤差を無くして計測精度を高めることができ
る。

【００４９】図５は本発明の第３実施例の構成を示す縦
断面図である。尚、図５において、上記第１，２実施例
と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
第３実施例の振動式密度計４１は、センサチューブ７，
８の両端が流入側押圧部材４２及び流出側押圧部材４３
に嵌合固定されている。従って、センサチューブ７，８
と、支持板１１，１２と、流入側押圧部材４２、流出側
押圧部材４３とからセンサチューブ組立体４４が構成さ
れている。

【００５０】流入側押圧部材４２は、流入側マニホール
ド６のガイド孔４５に摺動可能に嵌合する摺動部４２ａ
と、流入側マニホールド６の凹部６ｅに摺動可能に嵌合
する鍔部４２ｂと、ケーシング２の流入側ガイド孔４６
に摺動可能に嵌合する摺動部４２ｃと、鍔部４２ｂをＸ
方向に貫通する圧力導入孔４２ｄとを有する。また、ガ
イド孔４５の内周には、摺動部４２ａの外周をシールす
るＯリング４７が埋設され、凹部６ｅの内周には、鍔部
４２ｂの外周をシールするＯリング４８が埋設され、流
入側ガイド孔４６の内周には、摺動部４２ｃの外周をシ
ールするＯリング４９が埋設されている。

【００５１】そして、鍔部４２ｂとケーシング２の流入
側端面２ｄとの間に形成された環状の空間５０には、圧
力導入孔４２ｄを介して流入側圧力が導入されている。
また、流入側端面２ｄには、空間５０の外周側をシール
して空間５０に供給された被測流体が外部に流出するこ
とを防止するＯリング５９が埋設されている。また、流
出側押圧部材４３は、流出側マニホールド９のガイド孔
５１に摺動可能に嵌合する摺動部４３ａと、流出側マニ
ホールド９の凹部９ｅに摺動可能に嵌合する鍔部４３ｂ
と、ケーシング２の流入側ガイド孔５２に摺動可能に嵌
合する摺動部４３ｃと、鍔部４３ｂをＸ方向に貫通する
圧力導入孔４３ｄとを有する。

【００５２】また、ガイド孔５１の内周には、摺動部４
３ａの外周をシールするＯリング５３が埋設され、凹部
９ｅの内周には、鍔部４３ｂの外周をシールするＯリン
グ５４が埋設され、流入側ガイド孔５２の内周には、摺
動部４３ｃの外周をシールするＯリング５５が埋設され
ている。そして、鍔部４３ｂとケーシング２の流出側端
面２ｅとの間に形成された環状の空間５６には、圧力導
入孔４３ｄを介して流出側圧力が導入されている。ま
た、流出側端面２ｅには、空間５６の外周側をシールし
て空間５６に供給された被測流体が外部に流出すること
を防止するＯリング６０が埋設されている。

【００５３】流入側押圧部材４２、流出側押圧部材４３
は、張力付与手段として機能する圧力導入孔４２ｄ，４
３ｄから空間５０，５６に流入側、流出側の圧力が導入
されており、この圧力により長手方向（Ｘ方向）におい
て互いに離間する方向に附勢される。この空間５０，５
６に対向する鍔部４２ｂ，４３ｂの受圧面積Ａ₂ は、摺
動部４２ａ，４３ａの端面の受圧面積Ａ₁ （センサチュ
ーブ７，８の流路面積を除く）よりも大きくなるように
設定されている（Ａ₁ ＜Ａ₂ ）。

【００５４】そのため、受圧面積Ａ₁ とＡ₂ との部分に
等しい流体の圧力がかかると、受圧面積Ａ₁ とＡ₂ との
差に比例した力が張力Ｔとなってセンサチューブ７，８
の両端に作用する。従って、（２）式と同様、

【００５５】

【数５】

【００５６】∴Ｔ−Ｐ・Ａ_T ＝０ これにより、Ｔ＝Ｐ・Ａ_T ＝Ｐ（Ａ₂ −Ａ₁ ）つまり、
Ａ_T ＝Ａ₂ −Ａ₁ となるように受圧面積Ａ₁ とＡ₂ を設
定すれば良い。また、ケーシング２の内部には、センサ
チューブ７，８と平行に延在するロッド６１，６２がセ
ンサチューブ７，８の両側に装架されている。このロッ
ド６１，６２には、センサチューブ７，８の中央部分を
加振する加振器６３，６４と、加振器６３，６４の上流
側に設けられた上流側ピックアップ６５，６６と、加振
器６５，６６の下流側に設けられた下流側ピックアップ
６７，６８とが取り付けられている。

【００５７】本実施例では、被測流体による配管圧力を
流入側押圧部材４２、流出側押圧部材４３とケーシング
２の両端との間に形成された空間５０，５６に供給する
ように構成されているため、センサチューブ７，８に長
手方向の張力を付与することが可能になり、センサチュ
ーブ７，８に圧縮荷重が作用しても、この圧縮荷重をキ
ャンセルしてセンサチューブ７，８の共振周波数が低下
することを防止できる。そのため、圧縮荷重によるセン
サチューブ７，８の共振周波数の変動を抑制し、密度測
定誤差を無くして計測精度を高めることができる。

【００５８】また、本実施例では、センサチューブ７，
８に付与する張力Ｔの発生源として被測流体の圧力を導
入しているため、動作中に被測流体の圧力が変動する場
合でもそれに応じて張力も順次変動する。従って、被測
流体の圧力が非定常である場所に設置された場合でも、
センサチューブ７，８にかかる圧縮荷重を常に等しい大
きさの張力でキャンセルすることができ、センサチュー
ブ７，８の共振周波数を安定させることができる。

【００５９】尚、上記実施例では、一対のセンサチュー
ブ７，８が平行に配設された構成を一例として説明した
が、これに限らず、例えば１本のセンサチューブを有す
る構成にも本発明が適用できるのは言うまでもない。ま
た、上記実施例では、振動式密度計を一例として説明し
たが、これと同様な構成とされたコリオリ式質量流量計
にも適用できるのは勿論である。

【００６０】

【発明の効果】上述の如く、請求項１の発明によれば、
センサチューブに長手方向の張力を付与するため、セン
サチューブに被測流体の圧力による圧縮荷重が作用して
も、この圧縮荷重をキャンセルしてセンサチューブの共
振周波数が低下することを防止できる。そのため、圧縮
荷重によるセンサチューブの共振周波数の変動を抑制
し、密度測定誤差を無くして計測精度を高めることがで
きる。

【００６１】また、請求項２の発明によれば、バネ部材
のバネ力による張力をセンサチューブの長手方向に付与
するため、バネ力の大きさによりセンサチューブの共振
周波数を安定させることができ、請求項１と同様な効果
が得られる。また、請求項３の発明によれば、被測流体
の圧力による張力をセンサチューブの長手方向に付与す
るため、動作中に被測流体の圧力が変動する場合でもそ
れに応じて張力も順次変動する。従って、被測流体の圧
力が非定常である場所に設置された場合でも、センサチ
ューブにかかる圧縮荷重を常に等しい大きさの張力でキ
ャンセルすることができ、センサチューブの共振周波数
を安定させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になる振動式測定装置の第１実施例が適
用された振動式密度計の縦断面図である。

【図２】密度演算回路のブロック図である。

【図３】本発明の第２実施例の振動式密度計の縦断面図
である。

【図４】第２実施例の受圧面積の大きさを説明するため
の断面図である。

【図５】本発明の第３実施例の振動式密度計の縦断面図
である。

【符号の説明】

１，３１，４１ 振動式密度計 ２ ケーシング ５ 流入管 ６ 流入側マニホールド ７，８ センサチューブ ９ 流出側マニホールド １０ 流出管 １３ 流入側押圧板 １４ 流出側押圧板 １７ 流入側バネ受け部材 １８ 流出側バネ受け部材 １９，２０ コイルバネ ２１ センサチューブ組立体 ２２ 加振器 ２３ 流入側ピックアップ ２４ 流出側ピックアップ ２６ 密度演算回路 ２７ 周波数測定回路 ２８ 密度演算部 ３２，４２ 流入側押圧部材 ３３，４３ 流出側押圧部材 ３４，４４ センサチューブ組立体 ３５，３７，４５，４６，５１，５２ ガイド孔 ５０，５６ 空間 ６１，６２ ロッド ６３，６４ 加振器 ６５，６６ 上流側ピックアップ ６７，６８ 下流側ピックアップ

Claims (3)

【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を加振
   器により振動させると共に、ピックアップにより該セン
   サチューブの振動周波数を検出する振動式測定装置にお
   いて、 前記センサチューブに長手方向の張力を付与する張力付
   与手段を備えてなることを特徴とする振動式測定装置。
2. 【請求項２】 前記張力付与手段は、バネ部材のバネ力
   による張力を前記センサチューブの長手方向に付与する
   ことを特徴とする請求項１記載の振動式測定装置。
3. 【請求項３】 前記張力付与手段は、被測流体の圧力に
   よる張力を前記センサチューブの長手方向に付与するこ
   とを特徴とする請求項１記載の振動式測定装置。