JPS63501034A - 振動する構造体にセンサ−を取付けるための装置 - 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】 振動する構造体にセンサーを取付けるための装置［技術分野］ 本発明は撮動する機械構造体への電子的部分の装着と、少なくとも一方が他方に 対して振動している２つの構造体の間での信号伝達のための導線を提供すること とに関する。特に本発明は電子的駆動装置を有する撮動する構造体とこの振動す る構造体に装着されたセンサー部分とを含むコリオリカ質量流量計に有効である ことがねがった。本発明の導線は相互に対して絶縁されるものであり、撮動によ り導線の疲労及び破壊が生じないように配置され、導線が装着される構造体の間 での機械的偶力及び減衰を最少にする。

［技術的背景］ 流体の質量流」測定の技術において、回転または振動する管路に流体を流すとそ の管路を通過する質量体の速度と回転または振動する管路の角速度ベクトルとの 両方に垂直に作用するコリオリカが生ずることが知られている。またこのような コリオリカの大きさは管路を通過する質量流量と管路の角速度との両方に関連す ることも知られている。

コリオリカ質量流量計を設計し製造しようとするこれまでの工夫に関連する主た る技術的な問題の一つに発生したコリオリカの大きさが決定されそれゆえ管路を 通って流れる物質の質量流量を計算することができるように管路の角速度を正確 に測定するか制御することが必要だったということがある。管路の角速度が決定 されあるいは制御されても、発生したコリオリカの大きざの正確な決定はこれま でのコリオリカ質最流偕計の設計及び製造に関連する伯の技術的問題でめった。

この問題は部分的には発生したコリオリカが非常に小さくて振動または回転する 管路に生ずる歪みが微小であるために起こる。ざらにコリオリカが小さいために 例えば近接する機械や流体流路内での圧力サージにより生ずる管路の歪みで質量 流量を誤って決定することがある。このような誤差発生源は発生するコリオリカ によって生ずる効果を完全に妨げて流路計を使用できなくすることがある。

特に（ａ＞コリオリカ質量流量計流れ検出管路の角速度の大きさを測定または制 御する必要性を避け、（ｂ）発生したコリオリカによって生ずる効果の測定に必 要な感度と精度とを同時に与え、（Ｃ）外部の撮動源から誤差が生じにくい力学 的形態及び測定手法が再発行米国特許第３１４５０号、米国特許第４４２２３３ ８号、同第４４９１０２５号に開示されている。これらの特許に開示されている 力学的形態はベローズまたは他の圧力で変形可能な部分のような感圧部分を有し ていない屈曲した流れ検出管路を備えている。屈曲した流れ検出管路はその固着 部分の近くの位置にある軸の回りにばね状に振動らに固着される屈曲した管路を 固着部の近くの位置にある軸の回りでの共鳴振動数がコリオリカの作用する軸の 回りでの振動数より小さくなるように設定することにより、発生するコリオリカ に対向する力が主として線形・のばね力であるような力学的状態が生ずる。流体 が管路を流れる際のこのように固着された屈曲した管路の振動はコリオリカの偶 力を発生させることになる。このコリオリカの偶力は連続的に管路９２つの部分 、すなわ、ち角速度ベクトルの方向の管路を通る流体の速度成分がある部分と角 速度ベクトルから外れる方向の流体速度成分がある部分とに発生する。線形のば ね力に対向するコリオリカの偶力はコリオリカが生ずる連続的な管路の部分の間 、の軸の回りに屈曲した管路を捩りあるいはトルクを与える。捩れあるいはトル クの大きさは生じたコリオリカと生じたコリオリカに対向する線形ばね力との関 数である。

管路はコリオリカで捩られるのに加えてまた振動駆動がなされる。従ってコリオ リカが作用する連続的な管路の一方の部分は管路が移動する方向に続くように捩 られまたコリオリカが作用する他方の部分は第一の管路部分を流れるように捩ら れるであろう。振動する管路の捩られた部分が所定の地点を通過するのに必要な 時間は管路を通過する流体の質量流量の線形関数である。管路を通過する質量流 量と測定された時間との間の関係は連続的な管路とその固着との力学的状態から 導かれる定数にだけ依存する。この関係は測定あるいは制御されなければならな い伯の変数にはよらない。質量流量が決定される際の必要な時間の測定を行うた めの光学的センサーが４再発行米国特許第３１４５０号に詳細に開示されており 、また電磁的速度センサーが米国特許第４４２２３３８号及び第４４９１０２５ 号に詳細に開示されている。

必要な時間の測定を行うためのセンサーを有する二重管路の実施例が米国特許第 ４４９１０２５号に詳細に開示されている。米国特許第４４９１０２５号に開示 されオリ力質量流量計の形態を与えるものである。同調フォークの動作は振動の 外力の効果を最少にするのに寄与する。振動の外力を最小にすることはこの力が 必要な時間の測定における誤差を生ぜしめるので重要である。この実施例はまた 管路が固着されている支持体を通じて伝達される振動の力によって制限されるこ となく流体の質量流量を正確に決定することを可能にするものである。ここで関 係する支持体を通じて伝達される振動の力は管路の振動によって生ずるものであ る。管路の質量が増大すると管路を振動させることによって支持体に伝達される 力が同様に増大する。管路は同調フォーク状の形態で振動するので、支持体に生 ずる力は等しい大きざである。

この力は主として相互に対向する向きであって、それゆえ打消しあう。

流量計の支持体はは米国特許第４４９１０２５号に示されているような複合的構 造を含むことができる。管路を第一の支持構造体に溶接しあるいははんだ付けす るのに加えて、また金属板のようなスペーサ・バーが第一の支持構造体からほぼ 等距離で二重管路の実施例の近接する部分に溶接されあるいははんだ付けされる 。管路を第一の支持構造体及びスペーサ・バーに溶接あるいははんだ付けする結 合では管路を振動させることによって生ずる応力が集中する管路の長さが増大す ることになる。この管路の長さの効果的な増大により管路の受ける歪みがｇ小し 、それゆえ管路を振動させる際に亀裂が生ずることの少ない形態が与えられる。

スペーサ・バーを使用するとまた管路が撮動する際の軸の第一の支持構造体から 外れる移動が生ずる。

正確なコリオリカ流量計の製造に関する他の問題はコリオリカ流量計の振動する 管路から装着されている電気的部分と振動しない流量計のケースとの間での信号 伝達のための導線を備える必要性である。

連続的に振動する振動構造体の間で電気信号を伝えるための装着ワイヤの配置は 振動で生ずるいくつかの結果により部分的に制限される。ワイヤの変動的に伸長 する動作によりワイヤが疲労を受けることがあり、このためにワイヤの破壊やキ ングが生ずることがあり、これは周期的な動作と合わさって疲労を増強させワイ ヤを破壊させることになる。

振動する構造体からワイヤを装着する際の他の結果は制動力あるいは駆動力が振 動する構造体に結合し得ることである。制動力は例えば（ａ）ワイヤの間の摩擦 またはある形態においてはワイヤと近接する構造体との間の摩擦（これらの摩擦 力はワイヤ上の絶縁材料がテフロンという商標で市販されているような合成樹脂 ポリマー潤滑材料であるときにも生ずる）や（ｂ）材料自体の内部構造から生ず る。駆動力の例には近接する振動する機構、から生ずるものが含まれる。制動力 及び駆動力を振動する構造体に結合させると振動する構造体が動作が変化するが 、これは構造体の変化しない振動動作を測定すべきときには認められない結果で ある。

これらの問題点を処理するための試みの例として、管路が支持構造体に対して連 続的に振動するようなコリオリカ質量流量計の製造において、管路が支持体に固 着されて振動しない基台部からワイヤがセンサー及び他の電気的部分に連結され る振動する管路上の位置までワイヤが管路の回りに巻きつけられることが知られ ている。ワイヤはまた管路の全長にわたってテープまたは接着による接合がなさ れる。

ワイヤを例えばテープまたは接着により振動する構造体に巻きつけ、あるいは取 付けると、ワイヤが実質的に線状に維持されそれの装着されている構造体により キンクが生じないようにされるのでほぼキンクが防止される。

疲労の問題に関して、ワイヤの力学的特性が振動する構造体の特性と同等あるい はそれ以上であれば、ワイヤの力学的特性が振動する構造体と同等の技術的問題 となる。

しかしながら巻きつけ、テープあるいは接着等によるこれらの解決では管路に巻 きつけられたときに導線の長さが増加するかテープまたは接着剤が付加されるた めに管路にざらに質量を付加することになる。この付加された質量は構造体の振 動動作を変化させることがある。ざらに接着剤やテープへの温度及び湿度の影響 は一様でないので、構造体の振動動作を変化させ得る制動の差が接着剤及びテー プに生じ得る。かくして導線を確実に取付けられるようにするとともに導線の長 さあるいはテープや接着剤の使用量を最少にするような振動する構造体を電気的 に相互に連結する装置とするのがよいであろう。

振動する構造体に対し制動力及び駆動力の偶力を最小にする問題を設定すること はキンク及び疲労を防止するのとは異なる問題である。ワイヤが３４ゲ一ジ程度 と非常に軽くそれの巻付けられる構造体が壁厚０．：３ｃｍで直径２．５４０ｍ のステンレス鋼の管路のようにずっと重量があるものでない場合、コリオリカ質 量流量計の例では振動構造体への偶力の大ξさが必ずしも無視できない。ワイヤ が巻付けられあるいは振動する構造体の２つ以上の部分に何らかの方法で取付け られるときにその２つの部分にかかる制動力または駆動力の偶力が同一ではない ことがあるので振動する構造体にかかる偶力の問題を大きくする他の要因が生ず る。それゆえ異なる力の合力で構造体が捩られることがおる。

用いられるワイヤのゲージを減小させ、剛度及び摩擦を最小にするようにワイヤ の絶縁を調整し、できるだけ可撓性があるが温度に感応性のないワイヤを用いる のは撮動する構造体の間に装着された導線に信号を伝達するという問題に直面し たときに技術者がとり得る、容易に実現される考え方である。しかしながら特定 の考え方だけでは必ずしも十分ではない。従ってワイヤの破断と振動する構造体 の動作を変化させ得る制動力及び駆動力の偶力とを実質的に最少にするような、 ワイヤを振動する構造体の間に装着するための手段を提供することが本発明の一 つの目的である。本発明の他の目的は導線を振動する構造体に確実に取付けると ともに導線の長さあるい　・はテープ及び接着剤の使用量を最少にすることがで きるようにすることである。

［発明の概略］ コリオリカ質量流量計の管路の回りに角速度ベクトルを発生させる必要性により 流量計の不均衡な動作が生じ得る。管路が力学的に均衡状態になければ管路の振 動でトルク及び並進的な両方の力が生ずるが、これは流量計の構造体の振動モー ドを励起したり質量流量の決定における誤差信号を与える他のモードに振動エネ ルギーを付加することがある。管路の振動によって発生する力は管路が装着され ている位置で逆方向の力により打消されるかあるいは効果的に減衰しなければな らない。コリオリカ質量流量計を設計する際にこのような問題に対し適切に考慮 しないと質量流量を測定しようとするためには実際的でない、全体的に使用でき ない設計となることがある。

力学的に均衡状態にあるコリオリカ質量流量計を製造するための公知の手法は２ 本の管路、あるいは１本の管路と力学的に釣合うばね構造体をほぼ平１テ状態に 装着しそれらを相互に１８０°位相が外れるように振動させて２本の管路あるい は１本の管路及び釣合うばね構造体が同調フォークの歯のように振動させること を含む。これは再発行米国特許題３１４５０号、米国特許第４１９２１８４号、 第４３１１０５４号及び第４４９１０２５号を参照するとよい。２つの構造体の このような振動により相等しく方向が反対の力がそれぞれの対の構造体の装着箇 所に生ずることがある。この手法の有効性はとりわけ米国特許第４４９１０２５ 号に従って形成された市販のコリオリカ質量流量計で示されており、これは質量 流量の±０．４％までの精度の測定をなし得るものである。

このような精度の流体の質量流量の測定は再発行米国特許第３１４５０号の発明 として開示されている装置が提示されるより前の市販の装置では達せられなかっ た。

２本の管路の形状を理想的に力学的な均衡状態にすることは両方の管路がほぼ同 じばね定数を有し管路が振動する際の軸の回りにほぼ同じ憤モーメントを有する ようにする必要がある。この条件は管路に取付けられた機構の慣性モーメントへ の寄与を詳細に考慮せずに同じ材料で形成され同じ重量のほぼ同じ形状の管路を 用いた前述の市販の装置で実質的に近似されている。このような取付けられた機 構は管路を撮動状態に励起するための駆動機構とコリオリカにより生ずる効果を 測定するために用いられるセンサー装置とを含むものであった。管路に取付けた ものが慣性モーメントに寄与するところはこれまで取付けたものが対象的に装着 されていたので必然的なものとは考えられていなかった。駆動機構はコリオリカ が生ずる管路の部分の間のほぼ中間の位置に装着され、２つのセンサー装置の各 々はコリオリカが作用する管路の部分の各々に他方のセンサーに対してほぼ対称 的な位置に装着されている。しかしながらこのように取付は物を装着すると、管 路上での駆動機構またはセンサー装置の位置設定により取付けられた質量体が管 路の回りで振動して捩れの撓みが生ずる第一の振動モードがあるよう、に管路か ら変位した重心が生ずるので、最終的な力学的均衡状態が与えられないものと考 えられている。それゆえ前述の市販の流量計において例えばセンサー装置のよう に管路の回りでの取付けられた機構の振動により測定された信号においである程 度の誤差が生じ得る。管路の内の１本での取付けられた重心が、管路が振動する 際の軸からの距離が他方の管路に取付けられた機構の重心と同じでないときに振 動する管路の底部における不均一な力の発生が見られる。またこのような不均一 な力は多くの振動モードが励起されるように流量計の構造体を振動させることが 知られている。

多くの商業的用途の場合にこのようなセンサー及び駆動機構の装着によって生ず る不均一な力はより重量のある管路の振動によって生ずる実質的な力に比較して 無視できるものである。質量流量測定をより正確に考慮する他の場合に本発明は ざらに理想的な力学的均衡状態を与え、かくして概略的に同じ型の流量計でこれ までに達せられていたよりざらに正確に精度よくすることが可能になる。

本発明において各管路から装着されている駆動機構及びセンサー装置の部分は直 線形の梁状の構造体に取付けられる。梁状の構造体はそれが管路に装着される箇 所までの管路が振動駆動される際の軸からの距離が等しくなるように管路上に装 着される。さらに取付は物を有する各梁状構造体の全質量が等しいので等しい質 量と等しいモーメントの腕との結合により振動する管路の底部において発生する 等しい大きざで逆向きのカが生ずる。

独自のセンサー装置の形態により駆動機構及び梁状構造体だけでなくセンサー装 置の部分の質量の位置ｇ２定は管路に話者されたときに取付けられた部分を有す る梁状構造体の重心がほぼコリオリカで管路が捩られる際の軸上にあるように分 布するようにできる。管路と駆動機構の関連する部分とをそのような形状にする と、センサー装置及びその装着具によりセンサー装置の位置で発生するコリオリ カによる管路の最大の捩れと取付は物を管路小の捩れとが確実になる。この誤差 が生ずる捩れを最小にするのはほぼ生Ｃたコリオリカで管路が捩れる際の軸上に ある管路への取付は物の重心によって生ずる。従って振動する管路に取付けられ た質量体によって生ずるトルクを発生させるモーメントは与えられない。

管路への取付は物の重心を発生したコリオリカで管路が捩れる際の軸上の位置に するのに加えて、発生したコリオリカが作用する軸の回りでの共鳴振動数がよす 高り駆動機構の部分及びセンサー装置をこのように管路に装着することでコリオ リカ質量流量計の零点安定性が１０倍程度改善されている。

また本発明により振動する構造体の間にワイヤを装着するための従来の方法、特 にコリオリカ質量流量計にワイヤを装着する方法の欠陥が、ワイヤの破断及び振 動する構造体への偶力の発生を防止するための解決策を必要とせずに、克服され る。

本発明の装置による振動する構造体からの電気信号を導くための全てのワイヤは 装着された端部間のワイヤの部分が自由な懸架状態に保持されるようにして一端 で構造体の一方に装着され他端で他方の構造体に装着されたワイヤを用いて伝達 される。ワイヤは装着物の間の空間で半ループ形をなしている。この半ループ形 状によりワイヤが装着される構造体上の位置の間の線にほぼ垂直な軸の回りでワ イヤが回転できるようになる。この半ループの形状及び回転によりキンクが防止 され屈曲が回避されるが、これらは疲労と破断とを速めるものである。

振動する構造体への制動カヤ駆動力のいずれの偶力をも最小にするためにほぼ振 動する構造体の屈撓によって決定される軸において振動する構造体からワイヤが 装着される。特に選択される屈撓の軸はワイヤが構造体上の電気的部分に連結さ れなければならない屈撓軸の構造体との交差部から最も近い距離にあるものであ る。ワイヤをそのように装着すると軸からワイヤまでのモーメントの腕が最小に なり、またそれゆえ振動する構造体への外力の偶力の効果が最小になる。

ワイヤに懸架された半ループの形状を用い屈撓軸に近接してワイヤを装着するこ とがコリオリカ質量流量計に関して開示されている。本発明の出願人に権利譲渡 されている１９８５年８月２９日に出願された「高温コリオリカ質量流量計」と いう米国特許出願第７７０５７３号を参照するとよい。

懸下された可撓性の回路部分の半ループの形状を維持することは困難なことであ る。半ループの形状が継続的に維持されなければ懸下された部分はＳ字形等の他 の形状に移行し得る。他の形状への移行またはそれらの形状の間での周期的な移 行により可撓性の回路が振動する際にキンクや疲労が定常的に生ずるであろう。

可撓性の回路の半ループの形状だけを継続的に維持できるようにすることが本発 明の目的である。

本発明の好ましい実施例は多数の導線を有する可撓性の回路を用いたものである 。可撓性の回路が装着される各端部の近くで可撓性の回路の幅はワイヤが半ルー プの形状に維持される領域での幅から増大する。増大した幅により半ループの形 状が維持され、かくして装着された端部の間での可撓性の回路の疲労及びキンク が防止される。他の実施例は可撓性の回路を振動する構造体に点溶接するのに用 いられるシート状の金属層または金属被覆された層を有する可撓性の回路を備え るものである。

［図面の簡単な説明］ 第１図は本発明によるコリオリカ質量流量計の透視図である。

第２図は従来技術によるコリオリカ質量流量計の透視図である。

第３図は本発明による速度センサーの断面図である。

第４図は第１図に示されるコリオリカ質量流量計の前側平面図である。

第５図は第１図に示されるコリオリカ質量流量計の側方平面図である。

第６図は本発明の可撓性回路の好ましい実施例をより詳細に示す本発明によるコ リオリカ質量流量計の透視図である。

第７図は第６図に示される本発明の可撓性回路の前面図である。

第８図は第７図に示される本発明の可撓性回路の直線８−８上にとった断面図で ある。

第９図は第６図に示されるコリオリカ質量流量計の側断面図である。

ｉ１０図は第７図に示される可撓性回路の直線１０−異なる図で対応する部分が 同じ引用番号で示されている。

［発明の実施の最良形態］ 図面を参照すると本発明によるコリオリカ質量流量計が第１図に全体的に番号１ ０で示されている。質量流量計１０は２本の屈曲した。管路１４及び１４′がほ ぼ平行状態でカンチレバー状に装着されている管１２を含む。

管１４及び１４′の両方とも連続的に筒体から形成され感圧性の接合部がない。

管路１．４及び１４′の両方に管１２と結合して管路１４及び１４′のカンチレ バー状の装着をなす支持体１６が固着されている。管路１４及び１４′はほぼ支 持体１６の回りの位置にある振動軸Ｗ−ｗ、ｗ’　−ｗ’　の回りにほぼ同じ慣 性モーメントと同じばね定数を有するように選択され装着されている。管路。

１４及び１４′は自由端部を有してほぼ平行にカンチレバー状に装着されており それぞれの振動軸ｗ−ｗ、ｗ’−Ｗ′の回りにほぼ同じ慣性モーメント及び同じ ばね定数を有するので、これらの管路］４及び１４′は同調フォークの歯として 作用するようにほぼ同じ共鳴振動数でこれらの振動軸ｗ−ｗ、　ｗ’−ｗ’の回 りに相互に逆方向に駆動される。

またコリオリカによって生ずる効果を・測定するためのセンサー装置と管路１４ 及び１４′を振動状態に駆動するための機構とがコリオリカ質量流量計の動作の ために必要である。駆動機構及びセンサー装置、好ましくは速度センサーの両方 ともワイヤのコイルに近接して配置された永久磁石を用いた形態とすることがで きる（米国特許第４４２２３３８号及び第４４９１０２５号を参照）。

駆動機構１８及び一連の速度センサー２０を装着するための公知の形態が第２図 に示されている。第２図に示されている速度センサー２０はコイル２２及び馬蹄 形磁石２４を含み、それらは管路１４及び１４′が駆動機構１８により振動駆動 されるときにコイル２２が磁石２４の両極面に生ずる一様な磁場内で移動するよ うな相互に対する形態となっている。速度センサー２０及び駆動機構１８は種々 の部分を梁状体２６及び２６′　に装着しそれから梁状体２６及び２６′を管路 １４及び１４′に取付けることにより管路１４及び１４′に取付けられる。

梁状体２６及び２６′それぞれの振動軸ｗ−ｗ、ｗ’　−Ｗ′から等距離に管路 １４及び１４′上に装着されるが、速度センサー２０の馬蹄形磁石２４はコイル ２２より振動軸ｗ’　−ｗ’　に近くに装着されるので馬蹄形磁石２４及びコイ ル２２の重心それらの振動軸Ｗ−Ｗ及びＷ′−Ｗ′まで等しい距離だけ変位して いる。この重心の変位と馬蹄形磁石２４及びコイル２２の間の固有な質量差によ り速度センサー２０の慣性モーメントが生じ、これによって管路１４及び１４′ を力学的に不均衡な状態にする管路１４及び１４′の異なる慣性モーメントが生 ずる。

磁石２４、コイル２２、磁石２８及びコイル３０を有する駆動機構１８、梁状体 ２６及び２６′の慣性モーメントの全体的な差はコイル２２及び３０の質量を有 する梁状体２６の質量を磁石２４及び２８を有する梁状体２６′質量にほぼ等し く設定することによりこの形態で若干減少し得るものである。しかしながら速度 センサー２０の装着形態により、コイル２２及び３０か取付けられた梁状体２６ ′の重心が振動の軸Ｗ−Ｗから、磁石２４及び２８を取付けた梁状体２６′の重 心が振動の軸ｗ’　−ｗ’から変位しているよりも大きく変位している。質量が 等しく振動の軸からの距離が異なれば慣性モーメントの差が梁状体２６の取付け られた管路］４と梁状体２６′の取付けられた管路２６′との間にある。

駆動機構１８のコイル３０に電気的エネルギーを与え速度センサー２０のコイル ２２から信号を伝えるために管路１４にワイヤ３２３を取付けるのは第２図に示 される流量計の管路１４及び１４′の力学的均衡を低下させることになる。ワイ ヤ３２を管路１４に取付けると管路１４の力学的状態を管路１４′とは異なるよ うに定常的に変化させることになる。

本発明による駆動機構３６と独自の速度センサー３４、またそれらの管路１４及 び１４′への取付けが第１図に示されている。新たな速度センサー３４及びその 装着により第２図における実施例の力学的欠点が克服され、振動の軸Ｗ−Ｗ、及 びｗ’　−ｗ’　に対する管路１４と１４′との両方のの慣性モーメントがほぼ 等しく、それゆえ管路１４と１４′との力学的状態が実質的に同等になる。

第１図に示されるコリオリカ質量流量計１０の力学的均衡状態を確実にするため に、速度センサー３４は、振動の軸ｗ−ｗ、ｗ’−ｗ’からほぼ同じ距離にあり コリオリカの作用する際の軸Ｂ−Ｂ、Ｂ’−８’上の位置にぁるように装着され たときに磁石３８及びコイル４０の質量がほぼ等しく磁石３８及びコイル４０の 全体の重心を有するような形態になっている。速度センサー３４の形態が第３図 に示されている。馬蹄形磁石を用いるかわりに本発明の好ましい実施例の速度セ ンサー３４はコイル４０に１つの極だけの磁場が交差するように装着された棒磁 石を用いている。本発明のコリオリカ質量流量計の速度センサーに必要となるよ うに、管路１４及び１４′が振動するときに実質的にコイル３８によって発生す る一様な磁場だけと交差するのを確実にするために、磁石３８の直径ｄがコイル ４０の開いた内側の直径りの１／２以下となるように設定可能であり、この比率 が１／２より小さくなるのが好ましい。ざらに管路１４及び１４′の振動とコリ オリカで生ずる歪みとによって生ずる、磁石３８のコイル４０に対する相対的移 動がコイル４０の巻線部４１の縦方向の範囲Ｘの１／２またはそれ以下となるよ うに設定可能である。

速度センサー３４の前述の形態で、梁状体４２をその各端部に取付けられた速度 センサー３４の棒磁石３８と一体にすることができる。梁状体４２の中心に駆動 機構３６の第三の棒磁石４４が取付けられる。このとき梁状体４２は振動の軸Ｗ −Ｗから管路１４に梁状体４２が取付けられている管路１４の部分までの距離が ほぼ等しくなるように第一の管路１４に取付けられている。

半円形の支持体４６及びねじ部を有するＵ形すング４８が梁状体４２を管路１４ に取付けるために用いられる。

半円形支持体４６は梁状体４２と取付けられた磁石３８及び４４とを合せた形状 が駆動機構３６の中心の軸Ａ−Ａに沿って配置されまた振動の軸Ｗ−Ｗの回りで の管路１４の振動と管路１４を通る物質の流れとの組合わせによって発生するコ １）オリ力が作用する際の軸Ｂ−８上にある〈第１図を参照〉ように管路１４か らの梁状体４２の距離を維持するような形状になっている。これで取付けられた 梁状体４２とその取付は物とを有する管路１４の振動で生ずる慣性モーメントの 結合で管路１４に作用するコリオリカの測定に誤差を与えるようなトルクが発生 しないようになる。

速度センサー３４のコイル４０が梁状体５０の各端部取付けられている速度セン サー３４の前述の形態によりまた第二の梁状体５０が形成される。梁状体５０の 中心に駆動機構３６の第三のコイル５２が取付けられる。それから梁状体５０は 振動の軸ｗ’−ｗ’から梁状体５０が管路１４′に取付けられる管路１４′の部 分までの距離がほぼ等しくなるように第二の管路１４′に取付けらる。半円形の 支持体４６′及びねじ部を有するＵ形すング４８′が梁状体５０を管路１４′に 取付けるために用いられる。半円形の支持体４６′は梁状体５０と取付け。

られたコイル４０及び５２との全体的な形状が駆動機構３６の中心の軸Ａ−Ａに 沿った位置にありまた振動の軸ｗ’−ｗ’の回りでの管路１４′の振動と管路１ ４′を通る物質の流れとの結合によって生ずるコリオリカが作用する際の−Ｂ’ −Ｂ’（第１図参照）上にもあるような形状になっている。これで梁状体５０及 びその取付は物に関し管路１４′の振動から生ずる慣性モーメントにより管路１ ４′に作用するコリオリカの測定に誤差を与えるようなトルクが生じないように なる。

両極面が用いられる馬蹄形磁石の回りに配置された速度センサーは、磁石及びコ イルの質量が等しくこれらの取付は物を有する第二の梁状体５０及び第−力梁状 体４２の両方に関する重心が発生したコリオリカの作用するそれぞれの軸Ｂ−８ 及びＢ’−Ｂ’上にあるならば、本発明に従って装着され得る。

発生したコリオリカが作用する際の軸Ｂ−Ｂ及びＢ′−Ｂ’から梁状体４２及び ５０に装着された速度センサー３４のコイル４０及び磁石３８までの距離は管路 １４及び１４′への取付は物の慣性モーメントが管路１４及び１４′への取付は 物の共鳴振動数を振動の軸Ｗ−Ｗ及びｗ’−ｗ’の回りでの共鳴振動数より高い 値に維持するがハーモニックの関係にはないように選択される。これら２つの振 動数のハーモニックの関係の場合は零シフトを与える誤差の同期サンプリングと なり、非ハーモニックの関係の場合はランダムなサンプリングになり、それゆえ ある数のサンプリングにわたって誤差信号の無効化がなされる。

梁状体５０上に装着されたコイル４・Ｏ及び５２に対する他の要請は駆動機構３ ６のコイル５２に電流を与え速度センサー３４のコイル４０から電気信号を伝え るのが必要なことである。１つの実施例としては従来知られている多数の導線を 有する平坦な可撓性のリボン５４が用いられている。平坦な可撓性のリボン５４ はそれが駆動機構３６のコイル５２の位置で梁状体５０に取付けられるように梁 状体５６によって支持されている。平坦な可撓性のリボン５４は管路１４′が振 動すると平坦な可撓性のリボン５４が管路１４′を引く力が最小になるような梁 状体に対する方向になっている。引く力を最小にするのは梁状体５６から駆動機 構３６への直線状に装着されるのでなく第５図に示されるように管路１４′とと もに自由に振動できる半円形の形状の平坦な可撓性のりボンとすることによって 確実になされる。さらに中心のコイル５２の位置で梁状体５０に平坦な可撓性の りボン５４を取付けることで平坦な可撓性のりボン５４の中心の軸が、平坦な可 撓性のリボン５４からのトルクの寄与が最少になるようにコリオリカの作用する 管路１４′の軸Ｂ−８（第４図）とほぼ一致するようになる。

半円形を有する平坦な可撓性のリボンをコリオリカ質量流量計だけに用いるのは このような平坦な可撓性のリボンの唯一の使用法と理解すべきではない。半ルー プ形の可撓性のリボンは実際にこの技術で理解されているように振動する構造体 の間に電気信号が伝達されるいがなる電気機器構造体にも用いられる。

コリオリカ質量流量計５８に半ループ形の平坦な可撓性のリボンの他の好ましい 実施例が第６図に示されている。本発明を理解するためにコリオリカ質量流量計 ５８は駆動機構３６によって振動駆動される２本の連続的な管路１４及び１４′ を含むようにしである。駆動機構３６の部分は梁状体４２及び５０によって管路 １４及び１４′に連結されている。また梁状体４２及び５ｏに２つの速度センサ ー３４の部分が装着されている。前述のように管路１４及び１４′への制動力及 び駆動力の偶力は最小にされなければならない。

第６図で用いられている平坦な可撓性のリボンは焼なまして巻かれた銅の導線６ ４を補強層６２上に重ねたカプトンという商標で市販されているような合成絶縁 性補強層６２（第８図参照）から形成される可撓性回路６０（第７図参照）であ る。このとき銅の導線６４上に他の合成絶縁性被覆層６６を重ねることができる 。補強層及び被覆層（６２及び６８）は可撓性となるように例えば子分のｏ、” ＋２ｃｍ及び子分の２．５ｃｍ程度の薄さである。従って銅の導線６４はまた例 えば子分の３，５０ｍと非常に薄くなっている。

可撓性回路６０は公知の外部感圧接着剤７０を用いてコリオリカ質量流量計５８ に装着可能であり、この接着剤は可撓性回路６０が静止した支持体７２上あるい は梁状体４２及び５０に沿ってコリオリカ質量流量計５８の構造体に接触する可 撓性回路６０の領域上で補強層６２上に施される。公知のように可撓性回路６０ を装＠する前にこれを保護するためにレリーズ・ライナー７４が外部感圧接着剤 ７０上に施される（第１０図）。

可撓性回路を梁状体４２及び５０に取付けるための他の手段は接着剤の層７０の 代わりにあるいはこれと合せて金属被覆した層または薄い金属シートの層を備え るこまたははんだ付けによって梁状体４２及び５０に固着されよう。接着剤の層 及び金属被覆された層の両方が用いられる場合、接着剤の層は点溶接またははん だ付けが完。

了するまで可撓性回路６０を位置決めするために用いられよう。あるいは梁状体 ４２及び５０に沿った可撓性回路６０の部分にねじ、点溶接された保持分または タブ、あるいは他の従来の取付は部が挿入され梁状体４２及びコリオリカ質量流 量計５８に用いた本発明の好ましい実施例では、コリオリカ質量流量計５８の駆 動機構３６及び速度センサー３４からの電気信号が振動する管路１４及び１４′ とコリオリカ質量流量計５８の底部７６に装着された静止支持体７２との間で可 撓性回路６０を介して伝達される。可撓性回路６０は必要な数の銅の導線６４が 相互にほぼ平行に配置され相互にできるだけ便宜的に近接した間隔とした可撓性 回路６０の喉部７８が梁状体５０と静止支持体７２との間の空間に配置されある いは懸下されるように装着される。

可撓性回路６０の喉部７８の長ざは梁状体５ｏと静止支持体７２との間の直線距 離より大きい。それゆえ喉８５７８は最初の形としては梁状体５０と静止支持体 ７２との間で半ループ形をなしている（第９図参照）。Ｓ形等他の形でも形成さ れよう。しかしながら半ループ形のほかの形状はすべて好ましくない。半ループ 形のほかの形状では喉部７８の形が異なる形の間で移行しないようにすることを 考慮しなければならない。例えばＳ形の部分は半ループ形とＳ形との間で移行す るであろう。ざらに静止支持体７２と梁状体５０との間での相対的移動により反 復的に振動するとぎに鋭い屈曲部が銅の導線６４、補強層６２あるいはその両方 の疲労破壊に至゛るので可撓性回路６’０の喉部７８の全長にわたって鋭い屈曲 部が形成されることが許されない。

喉部７８の半ループ形状により梁状体５０が静止支持体７２に対して移動すると きに可撓、性回路の転動ないし波状の移動が生ずる。半ループの形状を継続的に 維持し可撓性回路６０が装着される位置に近接した領域での鋭い屈曲部の形成を 防止するために、懸下された可撓性回路６０の部分の幅Ｆ及びＧが、可撓性回路 ６０が固着されている２つの位置の前の喉部７８の幅Ｈより増大している。これ によって可撓性回路６０の剛度が喉部７８よりも増大する。この剛度の増大によ り喉部７８の領域内での半ループ形状の維持が確実になされ、可撓性回路６０の 装着位置の近くでの鋭い屈曲部が防止される。幅Ｈから幅Ｆへの移行と幅Ｈから 幅Ｇへの移行とは急激にすべきではなく、第７図に示されるように可撓性回路６ ０の。

各々の横方向縁部に沿った漸次的で滑らかな外方にテーパ状になった領域とすべ きである。これらの外方にテーパ状になった領域は縦方向の中心線Ｌ−Ｌに沿っ てほぼ対称的になっているのが好ましい。取付けの箇所で急激な移行があると、 可撓性回路６０が取付は箇所でヒンジ状に屈撓し、取付は箇所の方は非常に局所 的な領域での応力集中が生じて導線６４が疲労することになろう。しかしながら 剛度の増大で管路１４′への偶力は増大しない。剛度の増大から生ずる力の成分 は固定された装着物に近接した可撓性回路６０の折目を与えるような鋭い屈曲の 防止と管路１４′への偶力を最小にする半ループの形状の維持とに向けられる。

制動力または駆動力が可撓性回路６０の縦方向の軸Ｌ−Ｌ（第７図参照）に平行 になっているときに管路１４′への偶力が可撓性回路６０によって最も効果的に 得られる。これは可撓性回路６０を直線上で引いたり押したりすることになろう 。しかしながら喉部７８の領域での半円形の形状のために可撓性回路６０はその 縦方向の軸Ｌ−Ｌに力が一致するのが防止される。

本発明の詳細な説明及び関連する図は主としてその好の説明の実際に意味すると ころに対して多くの変形をなし得ることはあきらかであり、このような変形が本 発明の範囲を逸脱せずになし得ることが理解されよう。

ＰＲＩＯＲＡＲＴ Ｉｌテ５ Ｉ爾イ Ｆ五ｉ７ Ｆ預〒Ｂ　１５〒Ｅ 国際調査報告

Claims (27)

【特許請求の範囲】
1. １．測定される流体が流れるある長さの管路の各々を振動させるように装着され た２本の管路を有する流体の質量流量を測定するための装置において、ａ）少な くとも２つのセンサー手段部分を有し、該センサー手段部分がほぼ等しい質量を 有する、コリオリカで生ずる上記管路の歪みを検出するための第一のセンサー手 段と、 ｂ）少なくとも２つのセンサー手段部分を有し、該センサー手段部分がほぼ等し い質量を有する、コリオリカで生ずる上記管路の歪みを検出するための第二のセ ンサー手段と、 ｃ）第一のセンサー手段部分と第二のセンサー手段部分とが両端で取付けられて いる第一の梁状体と、ｄ）該第一の梁状体とほぼ等しい質量を有し、第一のセン サー手段部分と第二のセンサー手段部分とが両端で取付けられている第二の梁状 体と、 ｅ）上記第一の梁状体が第一の管路に取付けられる位置が上記第一の管路が振動 する際の軸からほぼ等しい第一の距離にあるように上記第一の管路に上記第一の 梁状体を取付け、上記第一及び第二のセンサー手段部分を合せた上記第一の梁状 体の重心が発生したほぼコリオリカの作用する軸上にあるように上記第一の管路 に上記第一の梁状体を取付けるための手段と、 ｆ）上記第二の梁状体が第二の管路に取付けられる位置が上記第二の管路が振動 する際の軸からほぼ等しい第二の距離にあるように上記第二の梁状体を上記第二 の管路に取付け、上記第一及び第二のセンサー手段部分を合せた上記第二の梁状 体の重心がほぼ発生したコリオリカの作用する軸上にあるように上記第二の管路 に上記第二の梁状体を取付けるための手段 とからなることを特徴とする流体の質量流量を測定するための装置。
2. ２．駆動コイルがこれと上記第一及び第二のセンサー手段とを合せた上記第一の 梁状体の重心がほぼ発生するコリオリカの作用する軸上にあるように上記第一の 梁状体の中間に取付けられ、上記駆動コイルにほぼ等じい質量を有する駆動磁石 がこれと上記第一及び第二のセンサー手段部分とを合せた上記第二の梁状体の重 心がほぼ発生するコリオリカの作用する軸上にあるように上記第二の梁状体の中 間に取付けられるようにした請求の範囲第１項に記載の装置。
3. ３．上記第一のセンサー手段が第一のセンサー磁石及び第一のセンサー・コイル を含み、該第一のセンサー磁石及び第一のセンサー・コイルがほぼ等しい質量を 有し、上記第二のセンサー手段が第二のセンサー磁石及び第二のセンサー・コイ ルを含み、該第二のセンサー磁石及び第二のセンサー・コイルがほぼ等しい質量 を有するようにした請求の範囲第１項に記載の装置。
4. ４．センサー磁石の１つの極だけがセンサー・コイルに入り、該センサー・コイ ルに電気信号を発生させるようにした請求の範囲第３項に記載の装置。
5. ５．発生するコリオリカの作用する軸の回りでの上記第一及び第二の管路の共鳴 振動数が上記第一及び第二の管路の振動駆動される際の軸の回りでの共鳴振動数 より高いがそのハーモニックにならないように上記第一及び第二のセンサー手段 部分の位置が上記第一及び第二の梁状体の両方で選択されるようにした請求の範 囲第１項に記載の装置。
6. ６．上記センサー磁石の直径が上記センサー・コイルの内径の１／２以下であり 、上記センサー・コイルに対する上記センサー磁石の相対的移動が上記センサー ・コイルの縦方向の距離の１／２以下であるようにした請求の範囲第４項に記載 の装置。
7. ７．電気的結合手段により上記第一及び第二の梁状体とともに振動しない静止構 造体と上記第一及び第二の梁状体に装着された上記第一及び第二のセンサー手段 の間で信号を伝達するための導線が与えられ、上記電気的結合手段が上記梁状体 と上記静止構造体との間に半ループ状に懸下された動作をなすようにした請求の 範囲第１項に記載の装置。
8. ８．各々のある長さの部分が同調フォークの歯のように振動するように装着され た２本の管路を有し、２つのセンサー手段部分がコリオリカを検出するため各々 の振動する管路に装着されている流体の質量流量を測定するための装置において 、 上記２つのセンサー手段と上記センサー手段を上記管路の各々に取付けるための 手段との全体的な重心がほぼ（ａ）各管路に発生したコリオリカが作用する軸上 、（ｂ）各管路について該管路が振動する際の軸から等しい距離にあるように上 記センサー手段を上記管路の各々に取付けるための手段 を有するようにしたことを特徴とする流体の流量を測定するための装置。
9. ９．一方が相互に対して振動する少なくとも２つの構造体を電気的に連結するた めの多数の導線を有する装置において、 （ａ）上記多数の導線を絶縁手段が装着されている上記構造体の間の直線距離よ り大きい上記導線の長さに沿って第一の距離にわたる面内でほぼ平行状態に保持 するための可撓性絶縁手段と、 （ｂ）上記絶縁手段が上記構造体に取付けられる位置に近接した上記絶縁手段の 上記第一の距離の各端部における強化手段 とを有するようにしたことを特徴とする構造体を電気的に連結するための導線を 有する装置。
10. １０．上記強化手段が上記絶縁手段が上記構造体に取付けられる位置の前でほぼ 一定な第一の幅が増大するようにした両端部を除いて上記第一の距離にわたり上 記面にわたって上記絶縁手段の上記一定の幅を維持することを含むようにした請 求の範囲第９項に記載の装置。
11. １１．上記端部の近くでの上記第一の幅の増大が上記端部の間に延びる上記面の 中心線の回りでのほぼ対称的な、滑らかに外方にテーパ状になった増大であるよ うにした請求の範囲第１０項に記載の装置。
12. １２．上記絶縁手段を上記構造体に固定された状態に装着するための手段をさら に含むようにした請求の範囲第１０項に記載の装置。
13. １３．上記絶縁手段を装着するための手段がそれが上記構造体に取付けられる位 置に一致して上記絶縁手段上に設けられた接着剤の層であるようにした請求の範 囲第１２項に記載の装置。
14. １４．上記絶縁手段を装着するための手段がそれが上記構造体に取付けられる位 置に一致して上記絶縁手段上に設けらた金属層であり、それによって該金属層が 上記構造体に点溶接されるようにした請求の範囲第１２項に記載の装置。
15. １５．上記絶縁手段を上記構造体に固定された状態で装着するための手段をさら に含むようにした請求の範囲第１１項に記載の装置。
16. １６．上記絶縁手段を装着するための手段がそれが上記構造体に取付けられる位 置に一致して上記絶縁手段上に設けられた接着剤の層であるようにした請求の範 囲第１５項に記載の装置。
17. １７．上記絶縁手段を装着するための手段がそれが上記構造体に取付けらける位 置に一致して上記絶縁手段上に設けられた金属層であり、それによって該金属層 が上記構造体に点溶接されるようにした請求の範囲第１５項に記載の装置。
18. １８．管路と、該管路の装着手段と、該装着手段に対して上記管路を振動させる ための手段と、上記管路を通る流体の流れによって生する上記管路の屈撓を検出 して該屈撓に応じた信号を発生させるための手段と、上記振動させるための手段 と検出するための手段とを支持するように上記管路に近接して装着された支持梁 状体手段とを有するコリオリカ質量流量計において、上記振動させるための手段 及び上記支持梁状体手段上の検出するための手段を上記装着手段に電気的に連結 するための多数の導線を有し、 （ａ）上記多数の導線を可撓性の絶縁手段が装着される上記支持梁状体と上記装 着手段との間の直線距離より大きい上記導線の長さに沿って第一の距離にわたっ てある面内でほぼ平行な状態に保持するための上記絶縁手段と、（ｂ）上記絶縁 手段が上記装着手段及び上記支持梁状体手段に取付けられる位置に近接した上記 絶縁手段の第一の距離の各端部における強化手段 とを有することを特徴とする電気的連結を行うための多数の導線を有する装置。
19. １９．上記強化手段が上記絶縁手段が上記装着手段及び上記支持梁状体手段に取 付けられる位置の前でほぼ一定の第一の幅が増大する両端部を除いて上記第一の 距離にわたり上記面にわたって上記絶縁手段の上記第一の幅を維持することを含 むようにした請求の範囲第１８項に記載の装置。
20. ２０．上記両端部の近くでの第一の幅の増大が上記端部の間に延びる上記面の中 心線の回りにほぼ対称的で滑らかな外方にテーパ状の増大であるようにした請求 の範囲第１９項に記載の装置。
21. ２１．上記絶縁手段を上記装着手段及び上記支持梁状体手段に固定された状態で 装着するための手段をさらに含むようにした請求の範囲第１９項に記載の装置。
22. ２２．上記絶縁手段を装着するための手段がそれが上記装着手段及び上記支持梁 状体手段に取付けられる位置に一致して上記絶縁手段上に設けられた接着剤の層 であるようにした請求の範囲２１項に記載の装置。
23. ２３．上記絶縁手段を装着するための手段が上記絶縁手段が上記装着手段及び上 記支持梁状体手段に取付けられる位置に一致して上記絶縁手段上に設けられ金属 層であり、それによって該金属層が上記装着手段及び上記支持梁状体手段に点溶 接されるようにした請求の範囲第２１項に記載の装置。
24. ２４．上記絶縁手段を上記装着手段及び上記支持梁状体手段に固定された状態で 装着するための手段をさらに含むようにした請求の範囲第２０項に記載の装置。
25. ２５．上記絶縁手段を装着するための手段が上記絶縁手段が上記装着手段及び上 記支持梁状体手段に取付けられる位置に一致して上記絶縁手段上に設けられた接 着剤の層であるようにした請求の範囲第２４項に記載の装置。
26. ２６．上記絶縁手段を装着するための手段が上記絶縁手段が上記装着手段及び上 記支持梁状体手段に取付けられる位置に一致して上記絶縁手段上に設けられた金 属層であり、それによって該金属層が上記支持装着手段及び上記支持梁状体手段 に点溶接されるようにした請求の範囲第２４項に記載の装置。
27. ２７．管路と、該管路の装着手段と、該装着手段に対して上記管路を振動させる ための手段と、上記管路を通る流体の流れによって生じた信号を発生させるため の手段と、上記振動させるための手段と検出するための手段とを支持するように 上記管路に近接して装着された支持梁状体手段とを有するコリオリ質量流量計に おいて、上記振動させるための手段及び上記支持梁状体手段の検出するための手 段を上記装着手段に電気的に連結しするための多数の導線を有し、 （ａ）上記多数の導線手段を可撓性の絶縁手段が装着される上記支持梁状体手段 と上記装着手段との間の直線距離より大きい上記導線の長さに沿って第一の距離 にわたってある面内でほぼ平行な状態に保持するための上記絶縁手段と、 （ｂ）上記地縁手段が上記装着手段及び上記支持梁状体手段に取付けられる位置 に近接した上記絶縁手段の第一の距離の各端部における上記可撓性の絶縁手段を 強化するための強化手段 とを有し、上記強化手段は上記絶縁手段が上記装着手段及び上記支持梁状体手段 に取付けられる位置の前でほぼ一定な第一の幅が漸次的に、滑らかに、外方にテ ーパ状増大する両端部を除いて上記第一の距離にわたり上記面にわたって上記絶 縁手段の上記第一の幅を維持することを含み、また上記絶縁手段を上記装着手段 及び上記支持梁状体手段に対し固定された状態に保持するための接着手段を有す るようにしたことを特徴とする電気的連結を行うための多数の導線を有する装置 。