JPS61165624A - 流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はコリオリの力を利用した液体、気体及び流動性
固形物質のような流動性物質の質＠流量を測定する流Ｍ
計に関する。

コリオリカ型流量計は流路導管内の流体中に計器部品や
検出部そのものを浸漬・侵入させることなく導管の振動
状態を検測して流量を算定し得るので、近時その有用性
゛が次第に認識されるに至っているが、従来のコリオリ
カ型流体測定装置はいくつかの改良を重ねてきたにも拘
らずその実用化に到達し得たものは殆んどない。

従来技術としてのボーレ等の米国特許第２，６３５，４
６２号は、音叉の２つの枝を形成するように２つの中空
振動要素を構成したデンソメータを開示している。この
各中空振動要素はデンソメータを通る流路を形成するた
めの２つの同心状流管の一組で構成されている。音叉の
各校が振動するとこの振動の固有撮動数はデンソメータ
中の流動物質の密度によって変化する。撮動発生器への
フィードバック系はデンソメータを流れる物質の密度を
測定するようにされている。音叉の枝にＵ字状流管を用
いるデンソメータは流動性物質が固定部材中の入口を通
って第一のＵ字状ループ中へ入り、このループを通って
固定部材へ戻り、相互連結流路を通って第二のＵ字状管
へ入り、第二のＵ字状管を通って固定部材へ戻り、最後
に固定部材中の出口を通って流出するように構成されて
いる。

このデンソメータでは、第一のＵ字状管の振動が第二の
Ｕ字状管の共成を発生して音叉構造に必要なＦｊ１ｆｉ
ｊ＋を生じさせるに必要な動力を減じている。

上記技術は同心状の０字管構造を採り構造が複雑で製作
・調整が著しく厄介であり、密ｇ１測定精度においても
特段の向上が期待できず実用化されるには至らなかった
。

従来技術では流体流量変化に伴う微小なコリオリカの変
化を検出することは困難であるという根本的ｔＩＮ点が
あった。

本発明による流量計は上述した様な従来技術の難点を解
決するもので、この流量計は特願昭５３−９００４８号
（特公昭６０−３４６８３号）に関係してＪ３り測定づ
べき流動性物質が流れている時に振動するループ状導管
を有し、この管は一］すＡりの偶力を高感度且つ容易に
測定し得るように構成さ机る。

この流量計は音叉を形成するようにｍ成された２つの円
形状のループ状導管を有する。この音叉式構成は単一の
管が振動している時に必要な力Ｊ、りはるかに小さい力
で管を振動させ、さらに円形状ループでねじれによるモ
ーメント腕の大きな位置にセンサーを配設し得るので原
註の微小な変化をも敏感に検測可能にする。すなわち、
本発明はこのため第１のループ状導管及び第２のループ
状導管から成る連続した湾曲導管と、これら〜ループ状
導管の入１］端及び出口端を固定して支持した固定取付
部と、前記第１のループ状１管及び第２のループ状導管
を該ループ状導管が形成する平面に直交して音叉状に振
動せしめるための駆動部と、前記第１のループ状導管及
び第２のループ状導管を通じて流れる流体の質量流用の
関数として発生したコリオリカの大きさを測定するため
の前記各ループ状導管のたわみを検知する測定部と、を
具備し、各ループ状導管が実質的に円形状をしてなる二
つのループ状導管を流れる流体の質量流用を測定する二
」リオリｈ型流量計、を特色どするものである。本発明
はまた、ループ状導管に第１のセンサー及び第２のセン
サーを配設し、各センサーは、ループ状導管が静止位置
にある時第１の状態を又静止位置から変位を生じた時第
２の状態となる電子スイッチを具備し、電子スイッチの
第１及び第２の状態の間の位相差を検知してループ状導
管を通して流れる流体の質量流間を測定する如くした点
をも特色とするものである。

上記二つの管はコリオリの偶力が各円形状の管に反対の
トルクを生じるように構成されている。

管は：１リオリの偶力によって作用されるモーメント腕
を増すように直径部で最大間隔となりこの円形部分を何
形してこれらコリオリの力に対Ｊる計鼎の感度をさらに
増大させる。

一般に、直管を一端で枢着しｄつ枢着部の周りに回転さ
せながら流動物質を管内に流りと、流闇のベクトル及び
角速度のベクトルの交差積に管を流れる物質の密度を掛
けた値の２倍に等しいコリオリカがこの管に作用する。

右手の指を回転１ｉ　ｈＪへ巻いた場合に、親指は角速
度のベクトルの方向を指す。知られているように、コリ
オリカによる加速度は角速度のベクトル及び流れの方向
に対して直角である。

ループ状導管がその２つの開いた端部′ｒ−Ｉｌｉ！る
されて枢着部のまわりに回転され、且つ物質をこの管に
流すとコリオリの偶力は管の入口部分及び出口部分に作
用する。この偶力はこれら入口及び出口部分中の物質の
流れが反対方向であれば反対になる。この偶力は、ルー
プ状導管の形状は平面内にある軸線のまわりに管をねじ
る。

２つの円形状のループ状導管を音叉の形に構成すると、
単一のループ状３ｓ管を振動させるのに要する動力より
はるかに小さい動力で２つの管を振動さＩ！得る。これ
によってわずかなｉａの変化でも正確にこれを感知でき
るようになり流ωの測定制度が格段に向上するものとな
る。２つの円形状の管が音叉として振動する時に、管は
交互に最小間隔まで互いに近づき次に最大間隔まで離れ
る。

従って、一方の管の角速度のベクトルが他方の管の角速
度のベクトルと常に反対であることが理解され得る。２
つの管を通る流れが同じである場合、即ち入口部分中の
流れが両方共第−の方向であり且つ出口部分中の流れが
両方共成対方向である場合には、管は反対の角速度のベ
クトルのために反対の１−ルクの作用を受ける。

従って、指示した流れによって、２つの円形状の管は反
対トルクで交互にねじれ、それにより例えば２つの入口
部分は前記した振動中に交互に互いに近づく方へねじれ
且つ次に互いに離れる方へねじれる。

出口１３、固定取付部９及び２つの音叉状に振動（７得
るループ状導管１０及び１１をイｊ１゛る流量シ１を示
す、。

ループ状導管１０及び１１の円形状頂部に駆動部をなす
ブロック３０及び３１が示されている。ソレノイド３２
のような駆動手段がブロック３１に取付りられ［１つ連
結手段３３がソレノイド３２のプランジＶに取１」けら
れ且つブロック３１を貝通してプ【］ツク３０に取付け
られている。また、図示したように−ｈのループ状導管
に取付けられたセンサー４０．４１及び４２及び他方の
ループ状３＋１！管に取付りられたＭ１ｇｉ刃４３゜４
４及び４５がループ状導管１０及び１１に取付けられて
いる。

ループ状導管１０の出口２１は図示したように可撓性ホ
ースのような連結手段２０によってループ状導管１１の
入口１９に連結されていると人口１２へ流れた流動性、
物質はループ状導管１０中へ流れ、ループ状導管１０を
周回してこのループ状導管の出口２１へ流れ、連結手段
２０を通って第二のループ状導管１１の入口１９へ流れ
る。測定される物質は次に第二のループ状導管を通って
流量計の出口１３へ流れる。

ソレノイド３２は電気パルスを端子３４及び３５へ印加
”ツることによって作動される。端子３４及び３５への
電気パルスの印加はループ状導管１０及び１１が連結手
段３３によって互いに引張られるようにソレノイド３２
を作動する。電気パルスの終端ｒ：２つのループ状導管
１０及び１１のばね作用はループを引ｗｔＴｌ。

従って、管の振動の振動数は端子３４及び３５へ加えら
れる電気パルスの周波数を制御することによって制御さ
れ得る。

ループ状導管に振動を与えるために、ループ状導管１０
及び１１を互いに交互に引付は且つ引離すように電磁石
を用いることができる。また、電動機又は他の形式の駆
動手段を用いて一方を一方向へだけ引張り又はループを
交互に引張り且つ押して所望の音叉状の振動を生じさせ
ることができる。

これらのループ状導管は矢印５２及び５３で示したよう
にＺ軸のまわりに撮動σることが理解できよう。これら
の振動及び管を流れる流動性物質はコリオリの偶力を生
じさせてループ状導管１０及び１１をＸ軸のまわりにね
じる。円形状につながる人口及び出口部分１４及び１５
があるとこれは］リオリの力がループ状導管１０及び１
１をねじるように作用するモーメント腕を増り゛役目を
する。これらの°［−メント腕は矢印５０及び５１で示
されており且つ矢印５４及び５５で示したようにＸ軸の
まわりに撮動を生じさぼる。同様のモーメント腕及び振
動がループ状導管１０についてもできることは理解され
Ｊ、う。

ループ状導管１０及び１１が音叉の枝としくｎ用り−る
ことは理解され得る。ソレノイド３２の端子３４及び３
５へ加えられる電気パルスの周波数は、ループ状導管が
水のような既知の物質で満たされている時にループ状導
管１０及び１１によって形成される音叉の固有振動数で
あることができる。従−）で、ソレノイド３２により力
をブロック３０及び３１に加えることによって、ループ
状導管１０及び１１によって形成された音叉に振動が生
じることは叩解され得る。

これらの振動は流動性物質がループ内を流れていると矢
印５４及び５５によって示されるねじり振動を生じるコ
リオリの力を発生させる。この構成は、最小の動力で各
ループ状導管に所望の縦振動を生じさせ且つ矢印５４及
び５５で示した弾性的なたわみをコリオリの力で生じさ
せる。

センサー４２及び遮断刃４５は振動の振幅が一定の値に
達した時に感応するように構成されている。

既知のようなセンサー４２を含む自動利得制御又はフィ
ードバック・ループが所望のレベル及び一定の振動数に
撮動の縦振幅を保つために端子３４及び３５へ供給され
る電気パルスの動力を制御し且つ測定するために使用さ
れ得る。

第１図に示したよう１３　Ｘ軸のまわりのループ状導管
１０及び１１のコリオリカによるたわみ又はねじり撮動
はセンサー４０及び４１によってピックアップされ測定
され得る。

センサー４０及び４１は１つの好適な態様では光遮断各
型装置である。光源をサドルの一側部に有し且つサドル
の伯側部にフォト・トランジスタのような光感知スイッ
チを有する。光′ａＩ＄７ｉ器型装置は口型装置ルの光
感知スイッチ及び光源の間に板を置くことによってオフ
になる。これらのセンサーはループ状導管１０及び１１
０入口端及び出口端に設けるひずみ計又は磁気速度セン
サーを含む。

当業界で知られているように、２つのセンサーの出力の
間にはコリオリの偶力及びルー１１０．１１の角速度に
比例する位相差が生ずる。

ルー１１０及び１１の一定の縦振動のために、入口部分
１６及び２３及び出口部分１７及び２５が第１図に示し
たように部分１００及び１０１で固定取付部９を量適す
る場合疲労により破壊することを防止する必要があり、
このためループ状導管１０及び１１は疲労破壊に強くて
長寿命の流量計を捉供する材料で作られることが望まし
い。

以上に述べた本発明の二つの円形状のループ状導管の音
叉構造を採るコリオリカ型流藁語はループへの最小の縦
振動の付与で流子変化を鋭敏に感知して高精度の質量流
ｍの計測を可能にするものであり、又これは機械的にも
小型で剛固な構成をなし安定した測定が長期間にわたっ
て保証されるなど様々な利点をもたらすものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であって２つの円形図である
。 ９・・・固定取付部 １０、１１・・・振動し得るループ状導管１２、１９・
・・入口端　　　　１３．２１・・・出口端３０、３１
．３２・・・駆動部　　４０．４１．４２・・・センサ
ー４３、４４．４５・・・遮断刃 第２図 手続補正書（方式） 昭和６０年ｉ許願第　２３？ｚ知号 ３、補正をする者 事件との関係　　出　願　人 住所 ４　　ｔ！ｒ　マイクＯ−も−シフン・インコー寸・レ
ーテ、ト、。 ４、代理人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、第１のループ状導管及び第２のループ状導管から成
   る連続した湾曲導管と、これらループ状導管の入口端及
   び出口端を固定して支持した固定取付部と、前記第１の
   ループ状導管及び第２のループ状導管を該ループ状導管
   が形成する平面に直交して音叉状に振動せしめるための
   駆動部と、前記第１のループ状導管及び第２のループ状
   導管を通じて流れる流体の質量流量の関数として発生し
   たコリオリカの大きさを測定するための前記各ループ状
   導管のたわみを検知する測定部と、を具備し、前記各ル
   ープ状導管が実質的に円形状をなしたことを特徴とする
   二つのループ状導管を流れる流体の質量流量を測定する
   コリオリカ型流量計。 ２、特許請求の範囲第１項記載のコリオリカ型流量計に
   おいて、前記ループ状導管に第１のセンサー及び第２の
   センサーを配設し、前記各センサーは、前記ループ状導
   管が静止位置にある時第１の状態を又前記静止位置から
   変位を生じた時第２の状態となる電子スイッチを具備し
   、前記電子スイッチの前記第１及び第２の状態の間の位
   相差を検知して前記ループ状導管を通して流れる流体の
   質量流量を測定する如くしてなる前記流量計。