JPS63233327A - 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 本発明は質量流量計に係り、特に被測流体の質吊流潰を
直接計測する構成とされた質＠流量計に関する。

従来の技術 被測流体の流量は流体の種類、物性（密度、粘度など）
、プロセス条件（温度、圧力）によって影響を受けない
質量で表わされることが望ましい。

従来、被測流体の質ａ重量を計測する質量８ｉ量計とし
ては、例えば被測流体の体積流量を計測しこの計測値を
質量に換算するいわゆる間接型質量流量計と、間接型質
量流量計よりも誤差が小さく被１１流体の質量流量を直
接計測するいわゆる直接型質量流量計とがある。この種
の！Ｉｍ流黴計では特に流量をより高精度に計測できる
直接型質Ｆ！に流量計として各々異なった原理に基づい
た種々の流量計が提案されつつある。また、その中の一
つとして振動するセンサチューブ内に流体を流したとき
に生ずるコリオリの力を利用して質量流量を直接計測す
る流量計がある。

発明が解決しようとする問題点 しかるに、上記コリオリの力を利用して流量を計測する
直接型の質量流量計においては、被８Ｉｌ流体が通過す
るセンサチューブにおける圧力損失を低減し、さらにセ
ンサチューブの加工が容易に行なえるとともに、より高
精度に被測流体の質量流量を計測できることが要望され
ている。

そこで、本発明は上記要望に応じた質量流量計を提供す
ることを目的とする。

問題点を解決するための手段及び作用 本発明はベースより離間して位置され、互いにクランク
状に屈曲し、被測流体が流入する流入口に夫々の一端が
連通し、夫々の他端が流出口に接続してなる第１のセン
サチューブと第２のセンサチューブとを、その屈曲部が
所定距離離間した位置で交差するように配設し、第１の
センケチ１−ブと第２のセンサデユープとの屈曲部間に
設けられ第１及び第２のセンサチューブを振動させるよ
うに支持部材を介して前記ベース上に設けられた加振器
と、屈曲部間の相対変位を検出するピックアップとを具
備してなり、センサチューブにおける圧力損失を低減し
計測精度の向上を図るとともにセンサチューブの加工を
容易にできるようにしたものである。

実施例 第１図及び第２図に本発明になる質量流量計の一実施例
を示す。両図中、センサユニット１は互いにクランク状
に屈曲された第１のセンサチューブ２と、第２のセンサ
チューブ３とを有する。第１のセンサチューブ２は、夫
々一端をベース４の前側で垂立する支持部４ａに嵌入さ
せて支持される腕部２ａと、一端をベース４の後側で垂
立する支持部４ｂに嵌入させて支持される腕部２ｂと、
一方の腕部２ａの他端及び他方の腕部２ｂの他端より９
０度屈曲され腕部２ａと腕部２ｂとの間を接続する屈曲
部２Ｃとよりなる。また、第２のセンサチ１−１３は上
記第１のセンサチューブ２と同様な形状とされセンサチ
ューブ２に対して対称に配設された腕部３ａ、３ｂと屈
曲部３Ｃとよりなる。なお、屈曲部２ｃと３ｃとは、夫
々上、下方向に所定距離離間した位置で対向している。

即ち、一対のセンサチューブ２と３とは、屈曲部２ｃ、
３ｃで交差するように設けられている。

センサチューブ２の一方の腕部２ａの一端は支持部４ａ
を山通し、被測流体が流入する流入口６より直交する左
、右方向に分岐する一方の分岐管７ａに連通している。

また、センサチューブ３の一方の腕部３ａの一端も支持
部４ａを山通し他方の分岐管７ｂに連通している。さら
に、他方の腕部２ｂ、３ｂは夫々支持部４ｂ＠１２を通
し、流出口８より左、右方向に分岐した分岐管９ａ、９
ｂに夫々通通している。

なお、センサチューブ２．３は夫々上記の如くクランク
状に屈曲形成されているので、形状が複雑でなく加工が
容易である。また、センサチューブ２．３は腕部２ａ、
２ｂ、３ａ、３ｂ及び屈曲部２ｃ、３ｃが夫々直線形状
であり、被測流体がセンサチューブ２．３内を通過する
ときの圧力損失が少なくて済む。さらに、センサチュー
ブ２゜３は両端をベース４の支持部４ａ、４ｂにより締
結固定されるように強固に支持されている。そのため、
センサユニット１の構造は十分な機械的強度を有する構
成となっている。

第１図乃至第３図に示す如く、屈曲部２Ｃと３Ｃとの間
には、流入口６の中心と流出口８の中心とを結ぶ中心線
上に加振器１０が介在する。加振器１０は屈曲部２Ｃと
３０との間に設けられた環状のコイル部１０ａと、コイ
ル部１０ａに嵌入するマグネット１１０ｂとよりなる。

第４図に示す如く、コイル部１０ａはその前。

後をベース４より垂立するＬ字状の支持部材５により、
屈曲部２Ｃ，３０間に位置するよう支持されている。ま
た、マグネット部１０ｂは一端が屈曲部２Ｃに結合し、
他端が屈曲部３Ｃに結合して屈曲部２Ｇ、３Ｃを連結す
る連結棒１０ｃと一体に設けられている。加振器１０は
コイル部１０ａに電流を供給することにより磁界を発生
し、これによりマグネット部１０ｂを上、下方向に変位
させる。従って、マグネット部１０ｂはセンサチューブ
２．３の屈曲部２Ｇ、３Ｃを夫々同一方向に振動させる
ように設けられている。センサチューブ２．３は両端部
を夫々支持部４ａ、４ｂに支持されているため、両端部
を支点として、加振器１０の加振動作によりその固有振
動数に近い振動数で上、下方向に振動する。

また、屈曲部２ｃ、３ｃの両端部近傍（屈曲部２．３．
！：腕ｍ２ａ、２ｂ、３ａ、３ｃ、！＝（７）Ｉ［８分
近傍）には屈曲部２Ｇ、３Ｇの相対変位を検出するピッ
クアップ１１．１２が設けられている。

各ピックアップ１１．１２は一対のセンサチューブ２，
３の上、下振動に伴う屈曲部２Ｃ，３ｃの相対変位を検
出する。

なお、ピックアップ１１．１２としては例えば下側の屈
曲部３Ｃに環状のコイル部を設け、上側の屈曲部２Ｃに
マグネット部を設けてなる電磁ピックアップが考えられ
ている。ｉ！磁ピックアップの場合、各ピックアップ１
１．１２はセンサチューブ２，３の変位とともに、マグ
ネット部の変位量に応じた起電力が得られる。即ち、こ
の起電力により流量に応じたセンサチューブ２，３の変
位量が計測される。

ここで、第５図及び第６図を併せ参照して上記構成の質
ＩＩ流量計の計測動作につき説明する。

被測流体は流入口８より流入し、略等しい分流比で分岐
管７ａ、７ｂに分流する。さらに、被測流体は分岐管７
ａ、７ｂより振動するセンサチューブ２．３の腕部２ａ
、３ａに流入し、屈曲部２ｃ、３ｃ及び腕部２ｂ、３ｂ
、分岐管９ａ。

９ｂを介して合流し流出口８より流出する。

流量計測時、センサチューブ２．３は加振器１０により
加振されているため、センサチューブ２．３ａ体のバネ
定数と、センサチューブ２．３内を流れる流体の質量と
によって定まる固有振動数に近い振動数で上、下方向に
振動している。このように振動するセンサチューブ２．
３内に被測流体が流れると屈曲部２Ｃ，３ｃではコリオ
リの力によって捩れが発生する。

即ち、センサユニット１はこの捩れ角度がセンサチュー
ブ２，３内を通過する流体の質量流量に比例することを
利用して質量流量を計測する。

ここで〈第５図に示す如く、センサチューブ２が矢印で
示す方向に振動したときの１行程を考えてみる。

第５図中、流入側の腕部２ａでは端部より屈曲部２ｃ側
にいくほど振幅が大きくなり、また流出側の腕部２ｂで
は屈曲部２Ｃより端部にいくほど振幅が小さくなる。従
って、流入側の腕部２ａでは屈曲部２ｃにいくほど流体
に加速度ａがつき、また流出側の腕部２ｂでは端部にい
くほど流体に負の加速度がつく。この加速度ａに対して
加速度の方向と逆方向にコリオリの力Ｆ（−ｍａ）が働
く。従って、屈曲部２Ｃの流入側の腕部２ａと流出側の
腕部２ｂでは夫々反対方向に同じ大きさの力Ｆが作用す
るため、屈曲部２Ｃにおいて捩れが発生する。

又、センサチューＪ２が上方向に変位するとき、センサ
チューブ３も同方向に変位する。よって、他方のセンサ
チューブ３では上記センサチューブ２と同様なコリオリ
の力Ｆが上、不対称となる向きで作用する。そのため、
センサチューブ２，３の屈曲部２ｃ、３ｃでは、第６図
に示すような捩れが生ずる。このような、屈曲部２Ｇ、
３Ｃの変位はピックアップ１１．１２により検出されて
おり、ピックアップ１１．１２は屈曲部２ｃ、３ｃの捩
れ角θを時間差の信号として検出する。

なお、ピックアップ１１．１２がＴｉ磁ピックアップの
場合、ある基準電圧から異なるある電圧に変化するまで
の時間を計測し、この時間が流量に比例する。

即ち、第６図中、センサチューブ２．３内を流れる流体
の質Ｉ流量は、８１点と１２点とがＡ−Ａ軸を横切ると
きの時間差に比例し、センサチューブ２．３の振動周波
数には関係がない。また、ピックアップ１１．１２は夫
々屈曲部２ｃ、３ｃの両端に位置し、センサチューブ２
．３の相対変位を検出しやすい位置に設けられている。

屈曲部２ｃ、３ａ間の相対変位は第６図に示す如くなり
、Ｐ＋−Ｐ４点間では互い近接し、Ｐ２−Ｐｓ点点間は
互いに離間する。従って、ピックアップ１１゜１２によ
る屈曲部２ｃ、３ｃの変位差（捩れ角）は２θで表わさ
れ、変位検出がより容易となり、流量に応じた屈曲部２
ｃ、３ｃの捩れによる８１点（Ｐ３点）と１２点（Ｐ４
点）との時間差を精度良く検出することができる。また
、ピックアップ１１．１２が一対のセンサチューブ１１
．１２の屈曲部２ｃ、３Ｃ間の相対的変位を検出するの
で、外部振動の影響を受けにくく、計測精度が安定する
。

なお、両ピッ゛クアツブ１１．１２の位相差信号は整形
、増幅されたのら、時間積分により質量流量に比例した
電圧信号となる。さらに、この電圧信号は周波数信号に
変換され、出力回路（図示せず）より電圧パルス信号及
びアナログ信号として出力される。

なお、ピックアップとしては電磁ピックアップに限らず
、例えばフォトカブラ等の光学式センサを用いても良い
のは勿論ある。

発明の効果 上述の如く、本発明になる質量流量計は、センサチュー
ブをクランク形状と簡単な形状に形成してなるため、セ
ンサチューブの製作が容易であり、センサチューブを直
線形状の組み合せで形成できるので流量計測時の圧力損
失をより低減できる。

また、一対の屈曲部間の相対変位に伴って流量に比例し
て生ずる屈曲部の捩れにより流入側と流出側との変位時
間差を検出することにより、検出精度をより高めること
ができるとともに外部撮動による影響を受けにくくでき
るので、流量計測の信頼性の向上を図ることができる等
の特長を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になる質ＩＩ流量計の一実施例の平面図
、第２図は第１図に示す質量流量計の側面図、第３図は
第１図に示す質量流量計の斜視図、第４図は第１図中Ｉ
Ｖ−ｒＶ線に沿う縦断面図、第５図は振動するセンサチ
ューブで発生するコリオリの力を説明するための図、第
６図は一対のセンサチューブの屈曲部の変位動作を説明
するための図である。 １・・・センサユニット、２．３・・・センサチューブ
、２ｃ、３ｃ・・・屈曲部、４・・・ベース、４ａ、４
ｂ・・・支持部、１０・・・加振器、１１．１２−・・
ピックアップ。 第４図 第５図 窮６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ベースより離間して位置され、互いにクランク状に屈曲
   し、被測流体が流入する流入口に夫々の一端が連通し、
   夫々の他端が流出口に接続してなる第１のセンサチュー
   ブと第２のセンサチューブとを、その屈曲部が所定距離
   離間した位置で交差するように配設し、該第１のセンサ
   チューブと該第２のセンサチューブとの屈曲部間に設け
   られ該第１及び第２のセンサチューブを振動させるよう
   に支持部材を介して前記ベース上に設けられた加振器と
   、該屈曲部間の相対変位を検出するピックアップとを具
   備してなることを特徴とする質量流量計。