JPH11230804A - コリオリ流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、洗浄を容易にすると共に、配管口
径面積に対してフローチューブ面積比を大きく取って圧
力損失を小さくし、また、フローチューブを加振方向に
変形し易くして、感度を上げることを目的としている。 【解決手段】 本発明のコリオリ流量計は、測定流体が
フランジの流入口２１及び流出口２４と連通して直管状
の並列２本のフローチューブに流れるように構成されて
いる。そして、フローチューブを共振振動させる駆動装
置と、該振動により該フローチューブに作用するコリオ
リの力に比例した位相差を検知することにより質量流量
を測定する一対のセンサが備えられている。並列２本の
フローチューブ４ａ、４ｂはそれぞれ、断面形状におい
て、振動方向に偏平した形状を有し、そして並列２本の
フローチューブ４ａ、４ｂのそれぞれが、流入側フラン
ジ２ａの流入口２１及び流出側フランジ２ｂの流出口２
４と一直線になっている断面部分を有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コリオリ流量計に
関し、特に、並列２本の直管フローチューブを用いるコ
リオリ流量計に関する。

【０００２】

【従来の技術】コリオリ流量計は、測定媒体が流れる両
端支持された測定管を振動させたとき、測定管に作用す
るコリオリの力が測定媒体の質量流量に比例することを
利用して質量流量の測定を行うものである。

【０００３】振動させる測定管としての形状は湾曲管と
直管とに大別されるが、直管単管式のコリオリ流量計
は、両端を支持された単管の中央部単管軸に垂直な方向
に振動したとき、単管の支持部と中央部との間でコリオ
リの力による単管の変位差、即ち位相差信号として質量
流量を検知する。単管式のコリオリ流量計は、単管の中
央部に配設された加振器により、両端支持点を節として
１次の振動モードにより駆動されると共に、その中央加
振器と、両端支持点のそれぞれとの間に対称に位相検出
器が配設され、測定流体の流通によりコリオリの力に基
づき単管に作用する位相差が検出される。

【０００４】このような単管式のコリオリ流量計は、コ
ンパクトで液溜まりが無いなどの特徴で注目されている
が、しかし、単管を振動させるには、エネルギーが外に
漏れることがないように流量計そのものの重量を重くす
るか流量計の取付を強固にする必要があり、実際には所
期の精度を得ることができない。このため、計測チュー
ブに同軸若しくは平行のカウンタバランスチューブを逆
位相で振動させ、振動バランスを保つことが知られてい
る。

【０００５】図４は、同軸カウンタチューブを備えた従
来技術の二重直管型のコリオリ流量計の概念図を、ま
た、図５は、平行カウンタチューブを備えた従来技術の
平行直管型のコリオリ流量計の概念図をそれぞれ示して
いる。

【０００６】図４のコリオリ流量計は、同軸のカウンタ
チューブ９をフローチューブ４の外周側に備えているの
に対して、図５に示したコリオリ流量計は、カウンタチ
ューブ９をフローチューブ４と平行に備えるものであ
る。

【０００７】これらいずれの形式のものも、被測定流体
が流れる直管状のフローチューブ４は、同軸若しくは平
行のカウンタチューブ９と、その両側で連結ブロック１
２により同軸に固着されている。カウンタチューブ９に
取り付けた図示しないバランスウエイトの重量により、
両側の連結ブロック１２を支持部としたフローチューブ
４の固有振動数と、カウンタチューブ９の固有振動数が
等しくなるよう調整されている。更に、カウンタチュー
ブ９の中央部には、フローチューブ４をカウンタチュー
ブ９と互いに反対位相で共振駆動するための駆動装置７
が取り付けられ、そして駆動装置７の両側の対称位置に
一対のセンサ８が設置されて、コリオリの力によるフロ
ーチューブ４の位相差を検知している。

【０００８】このようなコリオリ流量計のフローチュー
ブ４は、流体の通る入口から出口まで、パッキン、ベロ
ーズ、マニフォールド部分等がいっさいない、真円を形
成することができるが、温度影響、及び密度影響を受け
る。測定流体の温度が変わると、フローチューブ４は直
ちに追随して温度が変わるのに対して、カウンタチュー
ブ９の温度変動には遅れが生じる。このため、フローチ
ューブ４とカウンタチューブ９は伸びに差を生じて、長
手方向に連結ブロック１２に対して応力が発生し、これ
によるバネ定数の変化によりチューブの固有振動数が変
化する。或いは、流体密度に変動が生じても、チューブ
の固有振動数が変化する。これらカウンタチューブ９を
用いるコリオリ流量計は、その対策のための別途の手段
が必要となる。

【０００９】図６は、並列２本の直管状フローチューブ
を用いる従来技術のコリオリ流量計を示している。図に
おいて、支持部材２０と２３は、左右対称に、それぞれ
測定流体の流入口２１と流出口２４、及び該流入口２１
及び流出口２４に連通した分岐管２２と２５を有してい
る。分岐管２２と２５の間には、同寸の直管からなるフ
ローチューブ４ａ、４ｂが互いに平行に連通して固着支
持されている。フローチューブ４ａ、４ｂの中央部に
は、コイルとコアとからなる駆動装置７が設けられ、さ
らに、駆動装置の両側で、フローチューブ４ａ、４ｂに
は、コイルとマグネットからなる一対のセンサ８が設け
られている。このようなコリオリ流量計は、図示しない
配管フランジ間にフランジ２ａ、２ｂを接合して配管と
同軸に装着されて使用される。

【００１０】駆動装置７は、センサ８の電圧をフィード
バックすることにより、一定振幅に制御しつつ、フロー
チューブ４ａと４ｂを反対位相で加振している。流体が
流通するフローチューブ４ａと４ｂには、この加振に基
づきコリオリの力が作用し、一対のセンサ８が、このコ
リオリの力に比例する位相差信号を検出する。

【００１１】流体密度或いは温度に変動があっても、そ
の影響は２本の並列フローチューブ４ａ、４ｂに等しく
及ぶので、同軸或いは平行のカウンタチューブを、フロ
ーチューブとは別に備える前述の例と比較して、密度影
響或いは温度影響を受けにくく、チューニングフォーク
状の安定した振動を得ることが可能である。しかし、２
本の並列フローチューブに分流、或いは合流させるため
の分岐管２２、２５を有しているために、流入口２１か
ら流出口２４を見通すことができず、それ故、洗浄が困
難であるという問題を生じている。また、直管形は、変
形し難く、原理的に感度が悪いという欠点を持っている
ことに加えて、従来の構成は、配管径に対してフローチ
ューブ通過面積が小さく、それ故、圧力損失が大きいと
いう問題を生じている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、流入口から
流出口を見通すことを可能にして洗浄を容易にすると共
に、配管口径面積に対してフローチューブ面積比を大き
く取って圧力損失を小さくした並列２本の直管偏平チュ
ーブを用いるコリオリ流量計を提供することを目的とし
ている。

【００１３】また、本発明は、密度影響或いは温度影響
を受けにくく、チューニングフォーク状の安定した振動
を得ることを目的としている。さらに、本発明は、フロ
ーチューブが加振方向に変形し易く、感度を上げること
を可能にすることを目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明のコリオリ流量計
は、被測定流体の流入口２１を有する流入側フランジ２
ａ及び流出口２４を有する流出側フランジ２ｂを備え、
これらの流入側フランジ２ａと流出側フランジ２ｂの間
に並列２本のフローチューブ４ａと４ｂが結合されて、
測定流体が流入口２１及び流出口２４と連通して直管状
の並列２本のフローチューブに流れるように構成されて
いる。そして、並列２本のフローチューブを逆位相で共
振振動させる駆動装置と、該振動により該フローチュー
ブに作用するコリオリの力に比例した位相差を検知する
ことにより質量流量を測定する一対のセンサが備えられ
ている。

【００１５】前記並列２本のフローチューブ４ａ、４ｂ
はそれぞれ、断面形状において、振動方向に偏平した形
状を有し、そして並列２本のフローチューブ４ａ、４ｂ
のそれぞれが、流入側フランジ２ａの流入口２１及び流
出側フランジ２ｂの流出口２４と一直線になっている断
面部分を有している。（請求項１）これによって、流入
口から流出口を見通すことを可能にして洗浄を容易にす
ると共に、配管口径面積に対してフローチューブ面積比
を大きく取って圧力損失を小さくすることができ、ま
た、フローチューブを加振方向に変形し易くして、検出
感度を上げることが可能になる。

【００１６】また、本発明のコリオリ流量計は、フロー
チューブ４ａ、４ｂの扁平断面形状として、楕円形状、
半月形状、又は蒲鉾形状を選択したことを特徴としてい
る（請求項２）。

【００１７】さらに、本発明のコリオリ流量計の前記並
列２本のフローチューブ４ａ、４ｂはいずれも、その断
面積の大部分が、流入口２１及び流出口２４の口径内に
位置していることを特徴としている（請求項３）。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を、その実施の形態
に基づき、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本
発明を適用する並列２本の直管偏平チューブを用いるコ
リオリ流量計の一例の縦断面図を、また図２はその直管
扁平チューブの横断面図を示している。図において、１
は外筐、２ａ及び２ｂは配管と接続するためのフラン
ジ、４ａ、４ｂは測定流体が流れる並列２本のフローチ
ューブ、７はフローチューブを共振振動させる駆動装
置、８は駆動装置７の両側に対称に設けられた一対のセ
ンサである。

【００１９】この並列２本の直管偏平チューブを有する
コリオリ流量計は、両端で接続フランジ２ａ、２ｂに結
合された中空円筒状の外筐１を有し、外筐１内には、被
測定流体が流れる直管かつ偏平の、例えばステンレス、
ハステロイ、チタン合金等から構成される２本のフロー
チューブ４ａ、４ｂが加振方向（図１及び図２の上下方
向）に平行かつ対称に配設されている。この接続フラン
ジ２ａ、２ｂと、並列２本のフローチューブ４ａ、４ｂ
及び外筐１との結合は、ロー付け、溶接等の適宜の手段
を用いて行うことができる。

【００２０】コイルとマグネット等からなる駆動装置７
は、フローチューブ４ａと４ｂを逆位相で共振振動させ
るために、一方にコイル、他方にマグネットを取り付け
ている。このようにして、フローチューブ４ａと４ｂを
その固有振動の一次モードで振動させる。さらに、一般
的に、この種のコリオリ流量計は、センサにより検出さ
れる振幅値が一定になるように、駆動装置を制御してい
る。

【００２１】流体が流れたとき、振動のスピードが最大
となる中央部を境に、流入側と流出側ではコリオリ力が
反対方向となりフローチューブ４ａ、４ｂはうねるよう
にたわむことになる。これを二次モード成分と称してい
るが、フローチューブ４ａ、４ｂは、駆動装置による加
振に基づく一次モードの振動と、コリオリ力に基づく二
次モードの振動が重畳される形で変位する。コイルとマ
グネット等から構成することのできる一対のセンサ８
が、駆動装置７の両側で二次モード成分が最大となる位
置で、フローチューブ４ａ、４ｂに設置されて、コリオ
リの力によるフローチューブ４ａ、４ｂの位相差を検知
し、これによって質量流量を知ることができる。

【００２２】本発明を適用するコリオリ流量計のフロー
チューブの横断面図である図２に見られるように、フロ
ーチューブ４ａ、４ｂはそれぞれ、断面形状において、
加振方向に偏平した楕円形状を有している。コリオリの
力は、流速と密度の積算値である質量流量と駆動周波数
とのベクトル積に比例して生じ、コリオリの力はフロー
チューブの曲げ変位による位相差として検出するもので
あるから、フローチューブを変形し易くすることによ
り、ＳＮ比の高い高感度なコリオリの力を検出すること
ができる。このように、フローチューブを加振方向に偏
平させることにより、フローチューブは変形し易くな
り、感度を上げることができる。

【００２３】図２の外周側に点線で示す円形は、配管口
径を示しているが、この配管口径は、フランジ２ａ及び
２ｂの流入口２１及び流出口２４の径とも通常一致して
いる。図示した例において、フローチューブ４ａ、４ｂ
の断面の略全体が、この流入口２１或いは流出口２４の
径内にあるように構成されている。これによって、流入
口２１から、流出口２４を見通すことができ、洗浄が容
易となる。しかも、前述のように、フローチューブを扁
平させたために、配管口径面積に対してチューブ面積比
を大きくすることができる。図２において各フローチュ
ーブ４ａ、４ｂ内に点線で示す円形は、楕円形状のフロ
ーチューブとの断面積比較のために示すものである。円
管を楕円形状に扁平させることにより、図示の楕円フロ
ーチューブ内の点線ハッチング部分だけ、配管口径内に
位置するチューブ断面積を増加させることが可能にな
る。

【００２４】図３は、偏平フローチューブの別の例を示
している。この図示の例において、偏平形状は、半月形
状、或いは蒲鉾（かまぼこ）形状である。このような形
状によって、配管口径面積に対して、そこに占めるフロ
ーチューブの面積をさらに大きくすることが可能とな
る。同時に、前述の楕円形状と同様に、フローチューブ
４ａ、４ｂは偏平方向に変形し易く、感度を上げること
ができると共に、フローチューブ４ａ、４ｂの断面の大
部分が、流入口２１或いは流出口２４の径内にあって、
洗浄容易な構成となっている。

【００２５】なお、洗浄容易な構成とするために、図示
の構成のように、フローチューブ断面の大部分が流入口
２１或いは流出口２４の径内にあることが望ましいが、
フローチューブの断面の少なくともその一部が、流入口
２１及び流出口２４と一直線になっているならば、フロ
ーチューブを洗浄することが可能である。

【００２６】

【発明の効果】本発明のコリオリ流量計は、振動方向に
偏平した断面形状の並列２本のフローチューブを有し、
そして該並列２本のフローチューブのそれぞれが、フラ
ンジの流入口及び流出口と一直線になっている断面部分
を有していることにより、流入口から流出口を見通すこ
とを可能にして、洗浄を容易にすると共に、配管口径面
積に対するフローチューブ面積比を大きく取って、圧力
損失を小さくすることができる。

【００２７】また、本発明は、密度影響或いは温度影響
を受けにくく、チューニングフォーク状の安定した振動
を得ることができると共に、フローチューブが加振方向
に変形し易く、感度を上げることができるという効果を
有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用する並列２本の直管偏平チューブ
を用いるコリオリ流量計の一例の縦断面図である。

【図２】図１に示した本発明のコリオリ流量計の直管扁
平チューブの横断面図を示している。

【図３】直管偏平フローチューブの別の例を示す横断面
図である。

【図４】同軸カウンタチューブを備えた従来技術の二重
直管型のコリオリ流量計の概念図を示している。

【図５】平行カウンタチューブを備えた従来技術の平行
直管型のコリオリ流量計の概念図を示している。

【図６】並列２本の直管状フローチューブを用いる従来
技術のコリオリ流量計を示している。

【符号の説明】

１ 外筐 ２ａ、２ｂ 接続フランジ ４ａ、４ｂ フローチューブ ７ 駆動装置 ８ センサ ２１ 流入口 ２４ 流出口

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測定流体の流入口を有する流入側フラ
   ンジ及び流出口を有する流出側フランジと、両端で該流
   入側フランジ及び流出側フランジに結合されて、前記流
   入口及び流出口と連通している直管状の並列２本のフロ
   ーチューブと、該並列２本のフローチューブを逆位相で
   共振振動させる駆動装置と、該振動により該フローチュ
   ーブに作用するコリオリの力に比例した位相差を検知す
   ることにより質量流量を測定する一対のセンサとから成
   るコリオリ流量計において、 前記並列２本のフローチューブはそれぞれ、断面形状に
   おいて、振動方向に偏平した形状を有し、そして前記並
   列２本のフローチューブのそれぞれが、前記フランジの
   流入口及び流出口と一直線になっている断面部分を有し
   ている、 ことを特徴とするコリオリ流量計。
2. 【請求項２】 前記フローチューブの扁平断面形状が、
   楕円形状、半月形状、又は蒲鉾形状であることを特徴と
   する請求項１に記載のコリオリ流量計。
3. 【請求項３】 前記並列２本のフローチューブはいずれ
   も、その断面積の大部分が、前記流入口及び流出口の口
   径内に位置していることを特徴とする請求項１又は２に
   記載のコリオリ流量計。