JPS62147320A - コリオリカ質量流量計 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はコリオリの力を利用して流体の７：［ｉａ流吊
を測定づるコリオリカ質帛流通計に関するしのである。

〔従来の技術〕

従来、特開昭５９−９２３１４号公報に示されるように
、コリオリの力を利用した質ｒＡ流準計が知られている
。

この種の質吊流串８１の測定原理は、・流体を回転ｊ：
たは振動Ｊる曲管を通して流すと、この曲管内を運動す
る流体質量の速度と曲管の回転または振動の角速麿ベク
１−ルとの双方に対して組直イナコリＡりの力（曲管に
ねじれを起す力）が生成され、またこのコリオリの力に
基づくたわみの吊また【よりは前記曲管内の質母流量と
一定の関係にあるので、前記コリオリの力を何等かの手
段によって検出することにより前記質吊流昂を測定する
ことができる。

この］すＡリカ質品流爪８１は、回転羽根等の流体に対
する障害物がないため、高ｖｉ度（Ａの流速ａ！１１定
に対応できるなどの利点を有する。

そして前記公報に記載の質量流ｉ？！計は、平行に配設
された一側Ｕ型曲管および他測り型曲管の自由端間に設
けた電磁層＠様構によりコリオリカ発生に必要な振動変
位を両側のＵ型曲管の自由端に与えながらこの各曲管の
一端から他端に流体を通し、発生するコリオリの力を測
定する手段として曲管のたわみの舟を検出している。

そしてこのたわみの樋を検出するＩこめに、両側のＵ型
曲管の電磁駆動部の側部すなわち前記曲管が自由に運動
できる自由端の近傍部にコイルおよびマグネットからな
る電磁センサを設【プ、この曲管の柔構造部分の振動変
位すなわち振幅をコリオリカの測定信号として取出すよ
うにしている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、このような振動変位を出力として取出す揚台は
、電磁駆動部に大きな振動変位を入力として与える必要
があり、また柔構造にして振動変位（振幅）を出力とし
て取出すことは構造簡単であるが曲管振動系が連成振動
を起しやすいとともに信号処理にも工夫を要する問題が
ある。

本発明の目的は、曲管の形状を変えて確実な測定に必要
な人さなコリＡりの力を１！？られるようにするととら
に、そのコリオリカを曲管振動系の硬構造部分に設けた
圧力感応型センサにより従来のように変位で＜１　＜力
で・検出することにより前記）ＩＦ成娠動雪の問題を解
決することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、装置本体１１に平行に設置Ｊられた一側の曲
管１４Ｊ３よび他側の曲管１５の自由端１７に振動を与
えながらこの各曲管１４．１５の一端から他端に流体を
通したときに両側の曲管１４．１．Ｊｉｉに生ずるコリ
オリの力に基づく変化を検出して前記流体の流出を測定
するコリオリカ質は流１７ｆに関するものである。

すなわら前記一側の曲管１４お」：び他側の曲管１５が
それぞれ環状に形成され、この両側の曲管１４゜１５に
おける前記自由端１７とは反対側に位置する一端および
他端の固定接続部１６が相互に接近されて前記装置本体
１１に固定接続され、この両側の曲管１４、１５の固定
接続部１６の近傍部間に両側の曲管１４゜１５間に生ず
るコリオリの力を検出するための圧ツノ感応型センサ４
５が設けられている。

〔作用〕

本発明は、両側の曲管振動系において十分変位を取れる
比較的柔かい曲管自由端１７に振動入力をうえ、そして
流体流量に関係するコリオリの力はこの曲管振動系の固
い部分である装置本体１１に対１°る固定接続部１６の
近傍部間にて圧力感応型センナ４５によって検出する。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示される各実施例を参照して詳細
に訳明する。

第１図乃至第４図は本発明の第１実施例を示し、装置本
体１１にボルト１２により曲管接続部１３が一体に設り
られ、この装置本体１１の曲管接続部１３に一側の曲管
１４および他側の曲管１５の一端および他端の固定接続
部１６が相互に接近されて固定接続され、この固定接続
部１Ｇの反対側が自由端１７として自由に動き１！７る
構造に構成されている。

前記装置本体１１の両側面にはねじ穴２１が設けられ、
この両側のねじ穴２１に流入口部２２と流出口部２３と
がそれぞれ設りられている。さらに前記口部２２、２３
は装置本体１１内の通孔２４ｊ３よび１ｌｆｉ記曲管接
続部１３内の通孔２５を介して前記両側の曲管１４．１
５の両端の固定接続部１６に連通接続されている。前記
管接続部１３内の通孔２５の開口部は合ねじ２Ｇにより
塞がれている。

さらに前記両側の曲管１４．１５の前記自″由端１７に
振動入ツノを与える電磁駆動機構３０が設けられている
。寸なわら前記装置本体１１にねじ３１にｊ；り第４図
に示されるマグネット木体３２が固定され、このマグネ
ット本体３２の両側面にドーナッツ状マグネッ！−３３
が一体に固着され、また前記装置本体１１の一側面およ
び他側面にねじ３４により前記曲管１４゜１５の第１図
左右方向の揺れを防止する機能ら右する板ばね３５の一
端が固定され、この両側の仮ばね３５の他端部ｔま溶接
部３Ｇを介して前記各曲管１４．１５の自由端１７に固
着されている。この板ばね３５の内側面に【、１コイル
３７が固着され、このコイル３７が前記マグネット本体
３２の凸部３２ａと前記ドーナッツ状マグネット３３と
の間に形成された間隙３８に准ｊＲ自在に嵌入されてい
る。この構造の電磁駆動機構３０ににると前記コイル３
７が小形軽量となるため、曲１ａ１４．１５の固有振動
数を高め十分な変位が得られる。

また前記一側の曲管１４および他側の曲管１５において
１１ａ記自由端１７の反対側の固定接続部１６の近傍に
は平行部４１とこの平行部４１に対し直角の開き部４２
とが形成されている。その両側の曲９１４．１５の第１
図左右の聞ぎ部４２にはそれぞれセンサ取付部４３が溶
接付けされ内側に突設されており、この左右部において
上下のセンサ取付部４３間にポル１−およびナツト４４
により圧力感応型センサとしての圧電子〈セラミック）
４５が挟圧保持されている。この圧電子４５は、圧電子
本体４Ｇの両側に設けた抑圧板部４７からの押圧力に応
じた電圧を出力するものであり、４８は出力信号取出部
である。

そうして、両側の曲管振動系において前記電磁駆動機構
３０のコイル３７に通電を行うことにより、十分変位を
取れる比較的柔かい曲管自由端１７にこの自由端１７が
開閉運動を繰返すように振動入力をりえる。

このとき曲管１４．１５内に流動流体がない場合は、第
２図にてこの曲管１４．１５の左右部は左右対称に１７
１閉振動する。このどき曲管振動系の固い部分である装
置本体１１に対する固定接続部１６の近傍部間に設置ノ
られた両側の圧電子４５から曲管１４．１５の振動によ
る曲げおよびねじり応ツノの変化に対応する出力が得ら
れるが、前記振動が左右対称であるため左右両側の圧電
子４５の出力の差を取出すと左右の圧電子出力が相殺し
合ってＯになる。

また前記振動中の曲管１４．１５内に流体が流れると、
その流体の流出に関係するコリオリの力が発生し、この
コリオリの力により第２図に示されるように前記曲管１
４．１５には左右で反対方向のねじれ現象が生ずる。こ
の現象はＩ）η記曲管１４．１５内流体の流量が大きい
程順署に現れ、両側の圧電子４５の出力の差も前記流ａ
に応じて現れる。したがってこの差の信号波形の振幅を
検出することにより、コリオリの力と一定の関係にある
流体流量をぶり定できる。

なおこの第１実施例において前記圧力感応型セン督すと
して前記センサ取付部４３間に圧電子４５を挟着したが
、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば前記
一対のセンサ取付部４３間に彎曲したＭ板を取付け、こ
の簿板に圧力感応型センサとしてストレンゲージを張設
するＪ：うにしてもよい。

次に第５図乃至第７図は本発明の第２実施例を示し、前
記両側の曲管１４．１５の前記平行部４１に前記センサ
取付部４３が溶接付けされて第５図左右方向に突設され
、この左右部に４３ける上下のセンサ取付部４３間に前
記圧電子４５が挟着されている。この場合はフリオリの
力が生じたとき前記圧電子４５にねじりおＪ：び曲げ応
力がともに作用されるが、さらに平行部４１を十分艮く
するどともに、圧電子４５をこの平行部４１であって開
き部４２に近い位置に取付けると、本発明の趣旨である
曲管１４．１５の振動系を十分ソフ１−にかつ出力セン
サ部分を十分ハードにすることが達成され、ＳＮ比が改
善される。

他の構造ｄ３よびＶ「用は前記第１実施例と同様である
からその説明を省略する。

次に第８図乃至第１０図は本発明の第３実施例を示し、
装置本体５１の２箇所にスリーブ５２が嵌着され、この
各スリーブ５２に一対のカラー５３．５４が嵌着され、
このカラー５３．５４に接続された一側の曲管５５Ｊ３
よび他側の曲管５６の一端および他端の固定接続部５７
が相互に接近された状態で１１１記装置本体５１に対し
固定され、この固定接続部５１の反対側が自由端５８と
して自由に動き（７る構造に構成されている。

１）ｒ＃記２箇所のスリーブ５２の一端間口には流入口
部６１と流出口部６２とがそれぞれ設けられ℃いる。

そしてこの口部６１．６２は前記スリーブ５２内の内孔
を介して前記両側の曲管５５．５Ｇの固定接続部５７に
連通接続されている。前記スリーブ５２の他端開口（ま
盲ねじ６３により塞がれている。

さらに前記両側の曲管５！ｉ、　ＳＧの前記自由端５８
に振動入力をりえる電磁駆動機構６４が設けられている
。ずなわち前記一側の曲管５５にマグネット取付板６５
が溶接イ４けされ、この取（’ｔ　Ｆｉ　６５にマグネ
ット６６が固着され、また前記他側の曲管５６にコイル
取ｆ＝Ｉ板６７が溶接付【プされ、この取付板６７に前
記マグネット６Ｇと嵌合するコイル６８が取付【プられ
ている。

また前記装置本体５１の一側面および他側面にねじ６９
にＪ：り前記曲管５５．５６の第８図左右方向の揺れを
防止するための板ばね７０の一端が固定され、この両側
の板ばね７０の他端は溶接部７１を介して前記各面１ｓ
ｓ、　ｓｅの自由端５８に固着されている。

また前記一側の曲管５５および他側の曲管５６において
前記自由端５８の反対側の固定接続部５７の近傍には平
行部７５が形成されている。この両側の曲管５５、５６
の平行部７５には第９図に示されるように左右部で（れ
ぞれ一対のトルクアーム７Ｇが溶接付けされ、この左右
部で上下のトルクアーム７Ｇ間にそれぞれ板ばね７７が
固定され、この左右の板ばね７７がセンＶ取付ロッド７
８によって接続され、さらにこのロッド７８の両側軸部
７８ａに斤量はカラー７９が嵌着され、この斤量【プカ
ラー７９の外周面に圧力感応型センサとしての圧電子（
セラミック）　８０が嵌るされている。この圧電子８０
は前記圧電子４５と同一構造のｂのであり、航記カラー
７９のフランジ部８１と１Ｔｉ記装置本体５１にねｌ；
８２により取付けられたレンリ取（＝Ｊ部８３どにＪ：
り前記軸部７８ａと螺合するプツト８４の所定の締（４
力ににり挟圧保持されている。

そうして、両側の曲管振動系に３３いて前記電磁駆動機
４Ｙ＋６４のコイル６８に通電を行うことにより、−１
分度位を取れる比較的柔かい曲管自由端５８にこの自由
端５８が開閉運動を繰返すように振動入力をりえる。こ
の曲管５５．５６の自由端５８の開閉１股動は前記平行
部７５ではねじり運動に変換されて作用される。

このどき曲管５５．５ｆ３内に流動流体がない場合は、
１１４記左右の平行部７５のねじり運動が第９図にて左
右対称に起こる。したがって〕Ｅ右のねじり運動が前記
板ばね７７Ｊ３よびロッド７８を介し相互に相殺し合っ
て、左右両側の圧電子８０からの出力に【ま変化がない
。

また０な記振動中の曲管５５．５Ｇ内に流体が流れると
、その流体の流（ｂに関係するコリオリの力が発生し、
このコリオリの力により第９図に示されろように前記曲
１５５．５６には左右で反対方向のねじれ現象が生じ左
右の板ばね７７が鎖線で示されるよ・）に同一方向に変
形するため、一方の圧電子８ｏには加圧作用がかかると
ともに他方の圧電子には減圧作用がかかり、両側の圧電
子８０の出力に差が生ずる。この現やは１）η記曲管５
５．５Ｇ内流体の流量が大きい程顕著に現れ、両側の圧
電子８ｏの出力の差し前記流量に応じて現れる。したが
ってこの両側圧電子の出力差波形の娠幅を検出ザること
により、コリＡりの力と一定の関係にある流体流１１を
測定できる。

この第３実施例では前記圧力感応■！センサとして圧電
子７１０を用いたが、本発明はこれに限定されるもので
はなく、例えば前記−ス・ｊＩ７５板ばね７７に圧力感
応−１′！センリとしてストレングージを張設するよう
にしてｔＪＪこい。

第１１図は１１な２第１、第２おにび第３実施例にＪ５
りる一側おＪ：び他側の曲管と圧力感応型センナとの関
係を略図的に示したしのであるが、本発明はこの形に限
定されるものではなく、第１２図に示されるように曲管
不休Δに対し外側に折曲された平行部Ｂを装首木（ホに
固定接続するようにしてもよいし、第１３図Ｊ３よび第
１４図に示されるように楕円型の曲管Ｃにしてもよく、
このようにするとコリオリの力の影響が圧力感応型セン
サＤに顕万に現れるし、さらに第１５図に示されるよう
に円弧状に折曲された部分Ｅを装置本体に対する固定接
続部Ｊｊよびその近傍部とするｂのでもよい。

また前記一側および他側の曲管の新面は真円に限定され
るものではなく、前記曲管どして長円断面、長方形断面
等のパイプを使用してしよい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、一側の曲管および他側の曲管がそれぞ
れ環状に形成され、この両側の曲管にＪ３ける自由鰯；
とは反対側に位置する一端Ｊ３よびｆｌ！！端の固定接
続部が相Ｈに接近されＣ装置本体に固定接続され、この
両側の曲管の固定接続部の近傍部間に両側の曲管間に生
ずるコリΔりの力を検出するための圧力感応型センサが
設けられたから、環状曲管の付根部分に近い＋１ｆｆ記
センリ′にＪ：リコリＡリの力の影響を感度良く取出す
ことができ確実な測定ができる。またこの曲管振動系の
硬構造部分に設けた圧力ｔ・ム応型センサでコリオリの
力を直接的に検出できるから、従来のように振動変位を
検出する場合に有している大きな振動変位を入力として
与える必要性、曲管振動系が連成振動を起しやづい、信
号処理に工夫を要覆る等の問題を一挙に解決できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のコリオリカ質畠流量計の第１実施例を
示す平面図、第２図はその正面図、第３図はその側面図
、第４図はその電磁駆！ＦＪＪ機椙の分解図、第５図は
本発明の第２実施例を示寸一部の平面図、第６図はその
正面図、第７図はその側面図、第８図は本発明の第３実
施例を示す平面図、第９図は第８図のｔｘ　−ｒＸ線断
面図、第１０図は第８図のＸ−Ｘ線断面図、第１１図、
第１２図、第１３図、第１４図および第１５図はそれぞ
れ曲管の変形例を示す略図である。 １１・・装置本体、１４．１５・・曲管、１６・・固定
接続部、１７・・白山ルｔ、４５・・圧力感応型ピンリ
。 昭和６０イ１−１２月２０日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）装置本体に平行に設けられた一側の曲管および他
   側の曲管の自由端に振動を与えながらこの各曲管の一端
   から他端に流体を通したときに両側の曲管間に生ずるコ
   リオリの力に基づく変化を検出して前記流体の流量を測
   定するコリオリ力質量流量計において、前記一側の曲管
   および他側の曲管がそれぞれ環状に形成され、この両側
   の曲管における前記自由端とは反対側に位置する一端お
   よび他端の固定接続部が相互に接近されて前記装置本体
   に固定接続され、この両側の曲管の固定接続部の近傍部
   間に両側の曲管間に生ずるコリオリの力を検出するため
   の圧力感応型センサが設けられたことを特徴とするコリ
   オリ力質量流量計。