JPH1123341A - コリオリ質量流量計 - Google Patents

コリオリ質量流量計

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JPH1123341A
JPH1123341A JP18242997A JP18242997A JPH1123341A JP H1123341 A JPH1123341 A JP H1123341A JP 18242997 A JP18242997 A JP 18242997A JP 18242997 A JP18242997 A JP 18242997A JP H1123341 A JPH1123341 A JP H1123341A
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JP
Japan
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vibration
vibrating
tube
vibrating tube
exciter
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Application number
JP18242997A
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English (en)
Inventor
Norikazu Osawa
紀和 大沢
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Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐ノイズ特性が良好で、消費電力が少なく、
高精度なコリオリ質量流量計を実現する。 【解決手段】 振動チューブ内に測定流体が流れ、該測
定流体の流れと前記振動チューブの角振動によって生じ
るコリオリ力により、該振動チューブを変形振動させる
コリオリ質量流量計において、前記測定流体が流れ互い
に直列に第1の連結部で接続された第1,第2の振動チ
ューブ素子からなる振動チューブと、該振動チューブの
両端が固定されるハウジングと、前記第1の振動チュー
ブ素子を励振する第1の励振器と、前記第2の振動チュ
ーブ素子を該第1の励振器と同じ周波数で位相がπ/2
異なる位相で励振する第2の励振器と、前記振動チュー
ブの振動を検出する振動検出センサとを具備したことを
特徴とするコリオリ質量流量計である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、耐ノイズ特性が良
好で、消費電力が少なく、高精度なコリオリ質量流量計
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図5は、従来より一般に使用されている
従来例の構成説明図で、例えば、特開平6−10951
2号の従来例に示されている。図において、1はフラン
ジ2に、両端が取付けられた振動チューブである。フラ
ンジ2は管路Aへ振動チューブ1を取付けるためのもの
である。
【0003】3は振動チューブ1の中央部に設けられた
励振器である。4,5は振動チューブ1の両側にそれぞ
れ設けられた振動検出センサである。6は、振動チュー
ブ1の両端が固定されるハウジングである。
【0004】以上の構成において、振動チューブ1に測
定流体が流され、励振器3が駆動される。励振器3の振
動方向の角速度『ω』、測定流体の流速『V』(以
下『』で囲まれた記号はベクトル量を表す。)とする
と、
【0005】Fc=―2m『ω』×『V』 のコリオリ力が働く、コリオリ力に比例した振動の振幅
を測定すれば、質量流量が測定出来る。
【0006】図6は従来より一般に使用されている他の
従来例の構成説明図である。本従来例では、振動チュー
ブ1に2本平行管構造を採用し、互いに反対方向に振動
させ、加振方向の振動をキャンセルさせることで、振動
の絶縁を計ったタイプもある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この様
な装置においては、図5従来例では、振動チューブ1は
近似的に両端固定条件で振動するが、限られた大きさの
流量計では、どうしても固定部は完全な固定端になら
ず、わずかに振動してしまう。
【0008】これでは、振動が管路Aに伝わり、上下流
端のわずかな固定条件の相違、例えば溶接強度等によ
り、対象性が崩れ、零点やスパンが変動し易い。更に、
励振に大きなエネルギーを必要とする。
【0009】検出器ハウジング6のセンサ取付位置と、
振動チューブ1の相対距離(運動)を測定することになる
ので、振動ノイズ、応力、温度変化等で、ハウジング6
や振動チューブ1が振動したり、変形した場合に、振動
測定データに誤差が生じてしまう。すなわち、これらの
環境変化や外的要因に対し弱く、精度の悪いコリオリ流
量計になりがちである。
【0010】一方、図6従来例では、2本の振動チュー
ブ1が互いに反対方向に振動することで、分岐部で力F
1が打ち消しあって、図7,8に示す如く、音叉の原理
により振動が外に漏れにくい構造となつている。
【0011】しかし、振動チューブ1の変形に伴い、図
9に示す如く、振動チューブ1の軸方向にも大きな力F
2が加わる。この成分については、2本平行管でもキャ
ンセルできず、むしろ増幅する傾向である。振動絶縁が
うまくいかないので、内部の振動が不安定で、ゼロ点や
スパンが変動しやすく、励振に大きなエネルギーが必要
になる等の欠点がある。
【0012】本発明は、この問題点を解決するものであ
る。本発明の目的は、耐ノイズ特性が良好で、消費電力
が少なく、高精度なコリオリ質量流量計を提供するにあ
る。
【0013】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、 (1)振動チューブ内に測定流体が流れ、該測定流体の
流れと前記振動チューブの角振動によって生じるコリオ
リ力により、該振動チューブを変形振動させるコリオリ
質量流量計において、前記測定流体が流れ互いに直列に
第1の連結部で接続された第1,第2の振動チューブ素
子からなる振動チューブと、該振動チューブの両端が固
定されるハウジングと、前記第1の振動チューブ素子を
励振する第1の励振器と、前記第2の振動チューブ素子
を該第1の励振器と同じ周波数で位相がπ/2異なる位
相で励振する第2の励振器と、前記振動チューブの振動
を検出する振動検出センサとを具備したことを特徴とす
るコリオリ質量流量計。 (2)振動チューブ内に測定流体が流れ、該測定流体の
流れと前記振動チューブの角振動によって生じるコリオ
リ力により、該振動チューブを変形振動させるコリオリ
質量流量計において、前記測定流体が流れ互いに直列に
第1の連結部で接続された第1,第2の振動チューブ素
子からなる少なくとも1個の振動チューブと、該振動チ
ューブの両端が固定されるハウジングと、前記振動チュ
ーブに平行に設けられ該振動チューブの両端に両端がそ
れぞれ接続され互いに直列に第2の連結部で接続された
第1,第2の振動体素子からなる少なくとも1個の振動
体と、前記第1の振動チューブ素子と前記第1の振動体
素子とを励振する第1の励振器と、前記第2の振動チュ
ーブ素子と前記第2の振動体素子とを該第1の励振器と
同じ周波数で位相がπ/2異なる位相で励振する第2の
励振器と、前記振動チューブと前記振動体の振動を検出
する振動検出センサと、前記第1の連結部と前記第2の
連結部とを連結する連結体とを具備したことを特徴とす
るコリオリ質量流量計。を構成したものである。
【0014】
【作用】以上の構成において、振動チューブに測定流体
が流され、励振器が駆動されると、コリオリ力が働く、
このコリオリ力に比例した振動の振幅を測定すれば、質
量流量が測定出来る。
【0015】而して、振動チューブの両端側で、振動の
位相がπ/2ずれているので、振動チューブの軸方向に
発生する力がキャンセルされ、振動チューブの振動系の
振動を、内部に閉じこめることができる。以下、実施例
に基づき詳細に説明する。
【0016】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の一実施例の要部
構成説明図である。図において、図5と同一記号の構成
は同一機能を表わす。以下、図5と相違部分のみ説明す
る。
【0017】11は、測定流体が流れ、互いに直列に第
1の連結部111で接続された、第1,第2の振動チュ
ーブ素子112、113からなる振動チューブである。
この場合は、丸パイプよりなる。12は、振動チューブ
11の両端が固定されるハウジングである。13は、第
1の振動チューブ素子112を励振する第1の励振器で
ある。
【0018】14は、第2の振動チューブ素子113
を、第1の励振器13と同じ周波数で位相がπ/2異な
る位相で励振する第2の励振器である。15は、振動チ
ューブ11とハウジング12との間に設けられ、振動チ
ューブ11とハウジング12との相対振動を検出する振
動検出センサである。
【0019】以上の構成において、振動チューブ11に
測定流体が流され、励振器13,14が駆動されると、
コリオリ力が働く、このコリオリ力に比例した振動チュ
ーブ11の振動の振幅を測定すれば、質量流量が測定出
来る。
【0020】而して、振動チューブ11の両端側で、振
動の位相がπ/2ずれているので、振動チューブ11の
軸方向に発生する力がキャンセルされ、振動チューブ1
1の振動系の振動を、内部に閉じこめることができる。
【0021】すなわち、図2に示す如く、振動数が等し
く、π/2位相の異なる2つの第1,第2の励振器1
3,14の励振による、振動チューブ11の変形の様子
を示したものである。時間が進むに従って、図2に示す
ような振動になる。
【0022】図2に示した矢印は、T=π/4の時を基
準として、振動チューブ11のチューブ端部がどのよう
な力Fを受けるかを示したものである。図2に示したよ
うに、振動チューブ11には、変形最大の時に内側に引
き込むような力が発生し、変形ゼロの時に外側に押しや
るような力が発生する。
【0023】しかし、振動チューブ11の両端側で位相
がπ/2ずれているので、伸びと縮みがキャンセルし合
うので、振動チューブ11の軸方向成分F2の振動の漏
れがなくなる。
【0024】この結果、振動チューブ11は、両端側で
その振動の位相がπ/4ずれているので、振動チューブ
11の軸方向の伸びと縮みがキャンセルし合うので、振
動チューブ11の軸方向成分の振動の漏れがなくなる。
【0025】すなわち、振動チューブ11の振動が外部
から絶縁されているので、 (1)内部振動系は高Q値を実現でき、外部ノイズが加
わってもその影響が相対的に少なく、振動が安定なの
で、外部振動ノイズに強いコリオリ質量流量計が得られ
る。
【0026】(2)少ないエネルギで安定した励振を実
現できるので、低消費電流のコリオリ質量流量計が得ら
れる。
【0027】(3)外部への振動エネルギの散逸量が変
化したり、上下流で散逸量のバランスが崩れると、内部
の振動系に影響が及び、ゼロ点やスパンが変動してしま
う。本発明では、常に、内部に振動が閉じこもっている
のでその心配がなく、高精度なコリオリ質量流量計が得
られる。
【0028】図3は本発明の他の実施例の要部構成説明
図である。本実施例において、21は、振動チューブ1
1に平行に設けられ、振動チューブ11の両端に、両端
がそれぞれ接続され、互いに直列に第2の連結部211
で接続された第1,第2の振動体素子212、213か
らなる振動体である。
【0029】22は、第1の振動チューブ素子112と
第1の振動体素子212とを励振する第1の励振器であ
る。23は、第2の振動チューブ素子113と第2の振
動体素子213とを、第1の励振器22と同じ周波数で
位相がπ/2異なる位相で励振する第2の励振器であ
る。
【0030】24は、振動チューブ11と振動体21の
振動を検出する、振動検出センサである。25は、第1
の連結部111と第2の連結部211とを連結する連結
体である。この場合は、平板が使用されている。また、
振動チューブ11と振動体21の両端にも、この場合は
使用され、合計3個使用されている。
【0031】以上の構成において、互いに平行な振動チ
ューブ11と振動体21とは、お互いに振動方向が逆に
なるように励振される。そして、加振方向の成分はお互
いにキャンセルしあう。
【0032】振動チューブ11の管軸方向の成分は、変
形最大の時に内側に引き込むような力が発生し、変形ゼ
ロの時に外側に押しやるような力が発生する。位相がπ
/2ずれているので、伸びと縮みがキャンセルし合うの
で、振動チューブ11の軸方向成分F2の振動の漏れが
なくなる。
【0033】なお、前述の実施例においては、振動チュ
ーブ11と振動体21とが平行に設けられていると説明
したが、2本の平行管が共に内部を測定流体が流れる振
動チューブ11であっても良い。
【0034】要するに、内部を流体が流れる振動チュー
ブは最低1本あれば良い。それ以外の振動体21は必ず
しも内部を測定流体が流れる構造になっている必要はな
い。ダミーとなる補償振動体でよい。
【0035】この結果、図1実施例では、振動チューブ
11の軸方向成分の振動の漏れのみを無くすことができ
たが、図2実施例によれば、振動チューブ11の軸方向
とは垂直な、振動チューブ11の加振方向成分の振動の
漏れも無くすことができる。
【0036】従って、振動の絶縁をより完全にできるの
で、 (1)内部振動系は高Q値を実現でき、より外部振動ノ
イズに強いコリオリ質量流量計が得られる。
【0037】(2)少ないエネルギで安定した励振を実
現できるので、より低消費電流のコリオリ質量流量計が
得られる。 (3)常に、内部に振動が閉じこもっているので、より
高精度なコリオリ質量流量計が得られる。
【0038】なお、前述の実施例においては、低次の振
動モード形状で振動させた場合について説明したが、こ
れに限ることはなく、高次の振動モード形状で振動させ
ても良い。
【0039】また、振動系が非共振状態の場合でも良
い。また、前述の実施例においては、振動チューブ11
は丸パイプと説明したが、これに限ることはなく、種々
な形状で良い。要するに、振動チューブ11内を測定流
体が流れれば良い。
【0040】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項1
によれば、振動チューブは、両端側でその振動の位相が
π/4ずれているので、振動チューブの軸方向の伸びと
縮みがキャンセルし合うので、振動チューブの軸方向成
分の振動の漏れがなくなる。
【0041】すなわち、振動チューブの振動が外部から
絶縁されているので、 (1)内部振動系は高Q値を実現でき、外部ノイズが加
わってもその影響が相対的に少なく、振動が安定なの
で、外部振動ノイズに強いコリオリ質量流量計が得られ
る。
【0042】(2)少ないエネルギで安定した励振を実
現できるので、低消費電流のコリオリ質量流量計が得ら
れる。
【0043】(3)外部への振動エネルギの散逸量が変
化したり、上下流で散逸量のバランスが崩れると、内部
の振動系に影響が及び、ゼロ点やスパンが変動してしま
う。本発明では、常に、内部に振動が閉じこもっている
のでその心配がなく、高精度なコリオリ質量流量計が得
られる。
【0044】本発明の請求項2によれば、振動チューブ
の軸方向とは垂直な、振動チューブの加振方向成分の振
動の漏れも無くすことができる。従って、振動の絶縁を
より完全にできるので、 (1)内部振動系は高Q値を実現でき、より外部振動ノ
イズに強いコリオリ質量流量計が得られる。
【0045】(2)少ないエネルギで安定した励振を実
現できるので、より低消費電流のコリオリ質量流量計が
得られる。 (3)常に、内部に振動が閉じこもっているので、より
高精度なコリオリ質量流量計が得られる。
【0046】従って、本発明によれば、耐ノイズ特性が
良好で、消費電力が少なく、高精度なコリオリ質量流量
計を実現することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の要部構成説明図である。
【図2】図1の動作説明図である。
【図3】本発明の他の実施例の要部動作説明図である。
【図4】図2の動作説明図である。
【図5】従来より一般に使用されている従来例の構成説
明図である。
【図6】従来より一般に使用されている他の従来例の構
成説明図である。
【図7】図6の動作説明図である。
【図8】図6の動作説明図である。
【図9】図6の動作説明図である。
【符号の説明】
2 フランジ 11 振動チューブ 111 第1の連結部 112 第1の振動チューブ素子 113 第2の振動チューブ素子 12 ハウジング 13 第1の励振器 14 第2の励振器 15 振動検出センサ 21 振動体 211 第2の連結部 212 第1,第2の振動体素子 213 第2の振動体素子 22 第1の励振器 23 第2の励振器 24 振動検出センサ 25 連結体

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】振動チューブ内に測定流体が流れ、該測定
    流体の流れと前記振動チューブの角振動によって生じる
    コリオリ力により、該振動チューブを変形振動させるコ
    リオリ質量流量計において、 前記測定流体が流れ互いに直列に第1の連結部で接続さ
    れた第1,第2の振動チューブ素子からなる振動チュー
    ブと、 該振動チューブの両端が固定されるハウジングと、 前記第1の振動チューブ素子を励振する第1の励振器
    と、 前記第2の振動チューブ素子を該第1の励振器と同じ周
    波数で位相がπ/2異なる位相で励振する第2の励振器
    と、 前記振動チューブの振動を検出する振動検出センサとを
    具備したことを特徴とするコリオリ質量流量計。
  2. 【請求項2】振動チューブ内に測定流体が流れ、該測定
    流体の流れと前記振動チューブの角振動によって生じる
    コリオリ力により、該振動チューブを変形振動させるコ
    リオリ質量流量計において、 前記測定流体が流れ互いに直列に第1の連結部で接続さ
    れた第1,第2の振動チューブ素子からなる少なくとも
    1個の振動チューブと、 該振動チューブの両端が固定されるハウジングと、 前記振動チューブに平行に設けられ該振動チューブの両
    端に両端がそれぞれ接続され互いに直列に第2の連結部
    で接続された第1,第2の振動体素子からなる少なくと
    も1個の振動体と、 前記第1の振動チューブ素子と前記第1の振動体素子と
    を励振する第1の励振器と、 前記第2の振動チューブ素子と前記第2の振動体素子と
    を該第1の励振器と同じ周波数で位相がπ/2異なる位
    相で励振する第2の励振器と、 前記振動チューブと前記振動体の振動を検出する振動検
    出センサと、 前記第1の連結部と前記第2の連結部とを連結する連結
    体とを具備したことを特徴とするコリオリ質量流量計。
JP18242997A 1997-07-08 1997-07-08 コリオリ質量流量計 Pending JPH1123341A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005054791A1 (ja) * 2003-12-02 2005-06-16 Oval Corporation コリオリ流量計

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