KR20060123760A - 코리올리 유량계 - Google Patents

Abstract

제 1 축에 대하여 대칭의 형상이 되는 만곡관으로 이루어지고, 또한 유출입구를 갖는 지지부(8,8)에 의해서 양 끝단이 지지된 적어도 한 개의 플로우 튜브(3)를 양 끝단의 지지부(8,8)에 의해서 지지된 위치를 연결하는 제 2 축을 중심으로 회전방향으로 교대로 구동하는 구동장치(4)를 코리올리 유량계(1)의 수직축에 배치한다. 또한, 플로우 튜브(3)를 회전방향으로 교대로 구동하는 한 쌍의 제 2 구동장치(5,5)를 설치하고, 그 한 쌍의 제 2 구동장치(5,5)를 구동장치(4)의 좌우 양쪽의 대칭인 위치에 배치한다. 이 한 쌍의 제 2 구동장치(5,5)끼리를 동상(同相)으로 구동하는 것과 동시에, 구동장치(4)와 한 쌍의 제 2 구동장치(5,5)를 역상(逆相)으로 구동한다. 그리고, 구동장치(4)의 좌우 양쪽의 대칭인 위치에 부착되고 플로우 튜브(3)에 작용하는 코리올리의 힘에 비례한 위상차를 가진 진동을 검출하는 한 쌍의 진동검출센서(6,6)의 각각을, 구동장치(4)와 한 쌍의 제 2 구동장치(5,5)와의 사이에 배치한다.

Description

코리올리 유량계{CORIOLIS FLOWMETER}

본 발명은, 코리올리 유량계에 관한 것으로, 특히, 만곡관(彎曲管)으로 이루어지는 적어도 한 개의 플로우 튜브를 구비하여 구성한 코리올리 유량계에 관한 것이다.

코리올리 유량계는, 피측정유체가 유통하는 유관(流管)의 일끝단 또는 양 끝단을 지지하고, 그 지지점 주위에 유관의 흐름방향과 수직인 방향으로 진동을 가했을 때에, 유관(이하, 진동이 가해져야 할 유관을 플로우 튜브(flow tube)라고 한다)에 작용하는 코리올리의 힘이 질량유량에 비례하는 것을 이용한 질량유량계이다. 코리올리 유량계는 주지의 것으로서, 코리올리 유량계에 있어서의 플로우 튜브의 형상은 직관(直管)식과 만곡관식으로 크게 나뉘어져 있다.

직관식의 코리올리 유량계는, 양 끝단이 지지된 직관의 중앙부 직관축에 수직인 방향의 진동을 가했을 때, 직관의 지지부와 중앙부와의 사이에서 코리올리의 힘에 의한 직관의 변위차, 즉 위상차 신호를 얻을 수 있고, 그 위상차 신호에 기초하여 질량유량을 검지하도록 구성되어 있다. 이러한 직관식의 코리올리 유량계는, 심플하고 컴팩트하며 견뢰(堅牢)한 구조를 가지고 있다. 그러나, 높은 검출감도를 얻을 수 없다고 하는 문제점도 더불어 가지고 있다.

이에 비해서, 만곡관식의 코리올리 유량계는, 코리올리의 힘을 유효하게 추출하기 위한 형상을 선택할 수 있다고 하는 점에서, 직관식의 코리올리 유량계보다 뛰어나고, 실제로, 고감도의 질량유량을 검출할 수 있게 되어 있다. 한편, 만곡관식의 코리올리 유량계로서는, 한 개의 플로우 튜브를 구비하는 것(예를 들면, 일본 특허공고공보 평성 4-55250호 참조)이나, 병렬인 2 개의 플로우 튜브를 구비하는 것(예를 들면, 일본 특허공보 제 2939242호 참조), 혹은, 한 개의 플로우 튜브를 루프(loop)시킨 상태로 구비하는 것(예를 들면, 일본 특허공보 제 2951651호 참조) 등이 알려져 있다.

그런데, 만곡관식의 코리올리 유량계 중, 한 개의 플로우 튜브를 구비하는 코리올리 유량계에 있어서는, 형상 구성이 가장 단순하기 때문에, 염가로 질량 유량계를 제공할 수 있다고 하는 이점을 가지고 있다. 그 반면, 다음과 같은 문제점도 더불어 가지고 있다. 즉, 한 개의 플로우 튜브를 구비하는 코리올리 유량계에 있어서는 플로우 튜브가 한 개이기 때문에, 플로우 튜브를 진동시켰을 경우에 2개의 플로우 튜브를 구비하는 코리올리 유량계의 경우와 같은 진동 밸런스를 확보할 수 없어서, 안정된 출력신호를 얻을 수 없다고 하는 문제점을 가지고 있다.

본 발명의 목적은, 단순한 형상의 구성으로, 염가로 제공할 수 있고, 또한, 플로우 튜브를 진동시켰을 경우, 안정된 출력신호를 얻을 수 있는 코리올리 유량계를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위해서, 청구항 1에 기재된 본 발명의 코리올리 유량계는, 제 1 축에 대하여 대칭의 형상이 되는 만곡관으로 이루어지고 , 또한 유출입구를 갖는 지지부에 의해서 양 끝단이 지지된 적어도 한 개의 플로우 튜브와, 상기 양 끝단의 지지부에 의해서 지지된 위치를 연결하는 제 2 축을 중심으로 상기 플로우 튜브를 회전방향으로 교대로 구동하는 구동장치와, 상기 구동장치의 좌우 양쪽의 대칭인 위치에 부착되어 상기 플로우 튜브에 작용하는 코리올리의 힘에 비례한 위상차를 가진 진동을 검출하는 한 쌍의 진동검출센서를 구비한 코리올리 유량계로서, 상기 구동장치를 상기 제 1 축상에 배치함과 동시에, 상기 플로우 튜브를 상기 회전방향으로 교대로 구동하는 한 쌍의 제 2 구동장치를 상기 구동장치의 좌우 양쪽의 대칭인 위치에 배치하고, 또한, 상기 한 쌍의 제 2 구동장치끼리를 동상(同相)으로 구동하는 것과 동시에, 상기 구동장치와 상기 한 쌍의 제 2 구동장치를 역상(逆相)으로 구동하도록 구성되어 있다.

이와 같이 구성하는 것에 의해, 청구항 1에 기재된 코리올리 유량계는, 구동장치와 한 쌍의 제 2 구동장치를 구동하면, 그들 구동장치의 구동에 의해서 플로우 튜브는, 3차 진동모드의 진동 빔을 형성하도록 진동한다. 즉, 한 쌍의 제 2 구동장치끼리는 동상으로 구동하고, 구동장치는 한 쌍의 제 2 구동장치와는 역상으로 구동하는 것으로부터, 플로우 튜브가 3차 진동모드의 진동빔을 형성하도록 진동한다. 이 청구항 1에 기재된 코리올리 유량계의 플로우 튜브는, 한 쌍의 제2 구동장치를 설치하지 않은 구동장치만의 코리올리 유량계의 플로우 튜브와 비교하면, 청구항 1에 기재된 코리올리 유량계의 플로우 튜브의 진동이 현격히 안정되고, 그 결과, 한 쌍의 진동검출센서로부터 얻을 수 있는 검출신호도 안정된다. 청구항 1에 기재된 코리올리 유량계는, 이상의 구성으로부터도 알 수 있듯이, 단순한 형상으로 구성할 수 있고, 염가로 할 수 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위해서, 청구항 2에 기재된 발명에 관한 코리올리 유량계는, 청구항 1에 기재된 코리올리 유량계에 있어서, 상기 한 쌍의 진동검출센서를 상기 구동장치와 상기 한 쌍의 제 2 구동장치의 사이의 각각에 배치하여 구성되어 있다. 또한, 본 발명의 목적을 달성하기 위해서, 청구항 3에 기재된 발명에 관한 코리올리 유량계는, 청구항 1에 기재된 코리올리 유량계에 있어서, 상기 한 쌍의 진동검출센서를 상기 한 쌍의 제 2 구동장치와 상기 유출입구를 갖는 지지부와의 사이에 배치하여 구성되어 있다.

이와 같이 구성하는 것에 의해, 청구항 2 및 청구항 3에 기재된 코리올리 유량계는, 한 쌍의 진동검출센서를 배치하는 위치를 적절히 선택할 수 있고, 플로우 튜브에 작용하는 코리올리의 힘에 비례한 위상차를 보다 좋은 위치에서 검출할 수 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위해서, 청구항 4에 기재된 발명에 관한 코리올리 유량계는, 청구항 1, 청구항 2, 청구항 3 중의 어느 한 항에 기재된 코리올리 유량계에 있어서, 상기 플로우 튜브를 직선부와 이 직선부의 양 끝단에 연속하는 한 쌍의 다리부로 이루어지는 문(門) 모양의 형상으로 형성함과 동시에, 상기 구동장치와 상기 한 쌍의 제 2 구동장치를 상기 직선부를 따라서 배치하여 구성되고 있다. 이와 같이 구성하는 것에 의해, 청구항 4에 기재된 코리올리 유량계는, 플로우 튜브의 진동을 보다 안정된 상태로 할 수 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위해서, 청구항 5에 기재된 발명에 관한 코리올리 유량계는, 청구항 1, 청구항 2, 청구항 3, 청구항 4 중의 어느 한 항에 기재된 코리올리 유량계에 있어서, 상기 한 쌍의 진동검출센서의 각각을 코일과 마그넷을 구비하여 구성하고, 상기 각각의 코일을 상기 플로우 튜브에 대해서 평행한 정지부재에 설치하고, 상기 각각의 마그넷을 상기 플로우 튜브에 설치하여 구성하고 있다. 이와 같이 구성하는 것에 의해, 청구항 5에 기재된 코리올리 유량계는, 배선(配線)이 필요한 코일을 플로우 튜브에 부착하지 않아도 되기 때문에, 플로우 튜브의 진동에 미치는 영향을 극력 경감할 수 있다.

청구항 1에 기재된 발명에 의하면, 플로우 튜브의 진동 빔을 3차 진동모드로 하는 것으로부터, 플로우 튜브의 진동을 종래보다 현격히 안정시킬 수 있다. 따라서, 진동검출센서를 통하여 안정된 신호를 얻을 수 있는 코리올리 유량계를 제공할 수 있다고 하는 효과를 이룬다. 또한, 만곡관으로 이루어지는 적어도 한 개의 플로우 튜브를 구비하는 코리올리 유량계인 것으로부터, 단순한 형상구성이며 비교적 염가의 제공을 실현할 수 있다고 하는 효과를 이룰 수 있다.

청구항 2, 3에 기재된 각 본 발명에 의하면, 진동검출센서의 배치를 구동장치와 제 2 구동장치와의 사이, 또는 제 2 구동장치와 유출입구와의 사이로 하는 것으로부터, 플로우 튜브에 작용하는 코리올리의 힘에 비례한 위상차를, 보다 좋은 위치에서 검출할 수 있다고 하는 효과를 이룰 수 있다.

청구항 4에 기재된 본 발명에 의하면, 문 모양의 플로우 튜브로 그 직선부를 따라서 구동장치와 제 2 구동장치를 배치하는 것으로부터, 플로우 튜브의 진동을 보다 안정된 상태로 할 수 있다고 하는 효과를 이룰 수 있다.

청구항 5에 기재된 본 발명에 의하면, 플로우 튜브에 평행한 정지부재에 배선이 필요한 코일을 배치하고, 플로우 튜브에는 마그넷을 배치하는 것으로부터, 플로우 튜브의 진동에 미치는 영향을 극력 경감할 수 있다고 하는 효과를 이룰 수 있다.

도 1은, 본 발명에 의한 코리올리 유량계의 일실시형태를 나타내는 사시도이다.

도 2는, 본 발명에 의한 코리올리 유량계의 다른 일실시형태를 나타내는 도면이고, 한 개의 만곡관타입의 플로우 튜브를 수직면내에 부착하고, 그 정면에서 본 도면이다.

도 3은, 도 2에 나타내는 코리올리 유량계를 위쪽에서 본 도면이다.

도 4는, 도 2에 나타내는 코리올리 유량계를 중앙 부근에서 절단한 단면도이다.

도 5는, 플로우 튜브를 모식적으로 나타낸 작용 설명도이다.

도 6(a)은, 도 5의 플로우 튜브의 구부림 진동의 속도를 나타내는 도면이다.

도 6(b)은, 도 6(a)에 도시하는 한 쌍의 진동검출센서가 배치되어 있는 지점의 플로우 튜브의 코리올리의 힘을 나타내는 도면이다.

도 7은, 본 발명에 의한 코리올리 유량계의 또 다른 일실시형태를 나타내는 도면이고, 한 개의 만곡관타입의 플로우 튜브를 수직면내에 부착하여, 그 정면에서 본 도면이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다.

도 1에는, 본 발명에 관한 코리올리 유량계의 제 1 실시형태가 도시되어 있다. 도면에 있어서, 도 1은, 본 발명에 관한 코리올리 유량계의 일실시형태를 나타내는 사시도이다.

도 1에 있어서, 제 1 실시형태가 되는 본 발명의 코리올리 유량계(1)는, 상자체(2)와, 그 상자체(2)에 수납되는 한 개의 플로우 튜브(3)와, 플로우 튜브(3)를 구동하기 위한 구동장치(4) 및 한 쌍의 제 2 구동장치(5,5)와, 플로우 튜브(3)에 작용하는 코리올리의 힘에 비례한 위상차를 검출하는 한 쌍의 진동검출센서(6,6)를 구비하여 구성되어 있다. 이하, 이러한 각 구성부재에 대해 설명한다.

상기 상자체(2)는, 구부림이나 뒤틀림에 강고한 구조를 가지고 있다. 또한, 상자체(2)는, 플로우 튜브(3)와, 그 플로우 튜브(3) 자신이 형성하는 면에 대해서 평행하게 배치되는 정지부재(7)를 수납할 수 있는 크기로 형성되어 있다. 또한, 상자체(2)는, 플로우 튜브(3) 등의 유량계 주요부를 보호할 수 있도록 형성되고 있다. 이러한 상자체(2)의 내부에는, 아르곤가스 등의 불활성가스가 충전되어 있다. 이 불활성가스의 충전에 의해서, 상자체(2)의 내부에서는, 플로우 튜브(3) 등으로의 결로(結露)가 방지되고 있다.

정지부재(7)는, 예를 들면, 평면도로 보아 직사각형형상으로서, 도시된 것과 같은 평판형상으로 형성되고 있다. 또한, 정지부재(7)는, 그 일부가 상자체(2)에 고착되어 있다. 이 정지부재(7)에는, 플로우 튜브(3)를 지지 고정하기 위한 블록 형상의 지지부(8,8)가 부착 고정되어 있다. 이와 같이 본 발명의 코리올리 유량계(1)는, 외란(外亂)진동을 증폭시키거나 하지 않고, 또한, 지지부(8,8)를 통한 플로우 튜브(3)로의 진동전달이 일어나기 어려운 구조가 되어 있다.

상기 플로우 튜브(3)는, 도 1에 도시하는 S1로 나타낸 제 1 축{코리올리 유량계(1)의 수직축에 일치한다}에 대해서 대칭의 형상이 되는 만곡관으로 구성되어 있고, 측정 유체의 유입구측 및 유출구측이 지지부(8,8)에 고착되어 있고, 지지되어 있다. 이 플로우 튜브(3)는, 문 모양의 형상으로 형성되어 있고, 직선부(9)와, 그 직선부(9)의 양 끝단에 연속하는 한 쌍의 다리부(10,10)를 가지고 있다. 그리고 플로우 튜브(3)의 재질은, 스텐인레스, 하스텔로이, 티탄합금 등의 이 기술분야에서 통상 사용되는 재질의 것이 이용되고 있다. 또한, 플로우 튜브(3)의 상기 유출입구에는, 유입구측 접속부(11) 및 유출구측 접속부(12)가 부착되어 있다. 도 1에 도시된 화살표 IN방향으로부터 유입구측 접속부(11) 및 유입구를 통하여 플로우 튜브(3)에 유입한 측정유체는, 순서대로 유입구측의 다리부(10), 직선부(9), 유출구측의 다리부(10)를 유통하여, 유출구 및 유출구측 접속부(12)에 유출(화살표 OUT 참조)하게 되어 있다.

상기 구동장치(4)는, 플로우 튜브(3)를 3차 진동모드의 진동 빔을 형성하도록 진동시키기 위한 것으로, 특별히 도시하지 않지만, 코일과 마그넷을 구비하여 구성되어 있다. 이러한 구동장치(4)는, 상기 제 1 축(S1)상에 배치, 구체적으로는 플로우 튜브(3)의 직선부(9)의 중앙위치, 또한 유로중심축을 따라서 배치되어 있 다. 또한, 구동장치(4)의 코일은, 정지부재(7)에 부착되어 있다. 그리고, 구동장치(4)의 마그넷은, 플로우 튜브(3)에, 예를 들면 전용의 부착구를 이용하여, 부착되어 있다.

지금, 구동장치(4)에 있어서, 흡인작용이 생기면, 마그넷이 코일에 꽂아 넣어지는 상태가 된다. 그 결과, 플로우 튜브(3)가 정지부재(7)에 대해서 근접하게 된다. 이에 대하여, 구동장치(4)에 있어서, 반발작용이 생기면, 플로우 튜브(3)가 정지부재(7)에 대해서 이간하게 된다.

이와 같이 구동장치(4)는, 플로우 튜브(3)가 그 양 끝단부에 있어서 지지부(8,8)에 고착되어 있기 때문에, 그 플로우 튜브(3)를, 지지부(8,8)를 연결하는 제 2 축(S2)(수평축에 평행한 축)을 중심으로 하여 회전방향으로 교대로 구동시키도록 구성되어 있다.

상기 한 쌍의 제 2 구동장치(5,5)는 구동장치(4)와 마찬가지로, 각각 코일과 마그넷을 구비하여 구성되어 있다. 또한, 한 쌍의 제 2 구동장치(5,5)는, 구동장치(4)의 좌우 양쪽의 대칭의 위치에 배치되어 있다. 이 한 쌍의 제 2 구동장치(5,5)는, 본 실시형태에 있어서, 플로우 튜브(3)의 직선부(9)의 상승부분 및 하강부분의 정점부근에서, 또한 플로우 튜브(3)의 유로중심축을 따라서 배치되어 있다. 따라서, 한 쌍의 제 2 구동장치(5,5) 및 구동장치(4)는, 플로우 튜브(3)의 직선부(9)를 따라서 가로로 일렬로 배치되어 있다. 또한, 이것들은, 소정의 간격을 두고 배치되어 있다. 그리고, 한 쌍의 제 2 구동장치(5,5)의 각 코일은, 정지부재(7)에 부착되어 있다. 또한, 한 쌍의 제 2 구동장치(5,5)의 각 마그넷은, 플로 우 튜브(3)에 부착되어 있다.

한 쌍의 제 2 구동장치(5,5)끼리는, 동상으로 구동하도록 설정되어 있다. 또한, 한 쌍의 제 2 구동장치(5,5)와 구동장치(4)는, 역상으로 구동하도록 설정되어 있다. 한 쌍의 제 2 구동장치(5,5)에 있어서 흡인작용이 생기면, 마그넷이 코일에 꽂아 넣어지는 상태가 된다. 그 결과, 플로우 튜브(3)가 정지부재(7)에 대하여 근접하게 된다{이 때, 구동장치(4)에서는 반발작용이 생긴다}. 이에 대해서, 구동장치(5,5)에 있어서, 반발작용이 생기면, 플로우 튜브(3)가 정지부재(7)에 대해서 이간하게 된다{이 때, 구동장치(4)에서는 흡인작용이 생긴다}. 이와 같이 한 쌍의 제 2 구동장치(5,5)는, 구동장치(4)와 같이 플로우 튜브(3)를 상기 회전방향으로 교대로 구동하도록 구성되어 있다.

한 쌍의 진동검출센서(6,6)는 상술한 바와 같이, 플로우 튜브(3)에 작용하는 코리올리의 힘에 비례한 위상차의 진동을 검출하는 센서로서, 각각 코일과 마그넷을 구비하여 구성되어 있다(속도검출방식의 구성). 또한, 한 쌍의 진동검출센서(6,6)는, 구동장치(4)의 좌우 양쪽의 대칭의 위치에 배치되어 있다. 이 한 쌍의 진동검출센서(6,6)는, 본 실시형태에 있어서, 유입구측의 제 2 구동장치(5)와 구동장치(4)와의 사이, 및 유출구측의 제 2 구동장치(5)와 구동장치(4)와의 사이에 배치되어 있다{이 진동검출센서(6,6)의 설치위치는, 이 위치에 한정되는 것은 아니다}. 또한, 한 쌍의 진동검출센서(6,6)는, 본 실시형태에 있어서, 플로우 튜브(3)를 진동시켰을 때에, 유입구측의 제 2 구동장치(5)에 대응하는 부분과 구동장치(4)에 대응하는 부분과의 사이에 생기는 마디, 및 유출구측의 제 2 구동장치(5)에 대 응하는 부분과 구동장치(4)에 대응하는 부분과의 사이에 생기는 마디로부터 어긋난 위치에 설치되어 있다. 이 한 쌍의 진동검출센서(6,6)의 각 코일은, 정지부재(7)에 부착되어 있다. 또한, 한 쌍의 진동검출센서(6,6)의 각 마그넷은, 플로우 튜브(3)에 부착되어 있다.

본 발명에 관한 코리올리 유량계의 제 1 실시형태에 있어서, 한 쌍의 제 2 구동장치(5,5), 구동장치(4), 및 한 쌍의 진동검출센서(6,6)의 각 코일은, 적당한 중량이 있고 도시하지 않는 FPC(플렉서블·프린트·서킷)의 배선(배선계의 도시는 생략한다)도 필요하기 때문에, 정지부재(7)의 소정의 위치에 부착되고 있다. 이와 같이 코일을 정지부재(7)의 소정위치에 부착하는 것에 의해, 본 발명에 관한 코리올리 유량계의 제 1 실시형태에 있어서는, 플로우 튜브(3)의 진동에 미치는 영향을 극력 경감하고 있다.

한편, 본 발명에 관한 코리올리 유량계의 제 1 실시형태에 있어서는, 코일과 마그넷의 부착을 반대로 하거나{코일을 플로우 튜브(3)에 부착하고, 마그넷을 정지부재(7)에 부착한다}, 교대로 하거나{예를 들면 구동장치(4)의 코일을 정지부재(7)에 부착함과 동시에, 구동장치(4)의 마그넷을 플로우 튜브(3)에 부착하고, 이것과는 반대로, 한 쌍의 제 2 구동장치(5,5)의 코일을 플로우 튜브(3)에 부착함과 동시에, 한 쌍의 제 2 구동장치(5,5)의 마그넷을 정지부재(7)에 부착하는 등} 하는 것을 제한하는 것은 아니다. 또한, 마그넷의 플로우 튜브(3)에의 부착에 관해서는, 특별히 도시하지 않지만, 전용의 부착구가 이용되고 있다.

본 발명에 관한 코리올리 유량계(1)의 작용에 대해서는, 제 2 실시형태가 되 는 코리올리 유량계(21)와 함께 후술한다.

다음에, 도 2 내지 도 4를 참조하면서 본 발명에 관한 코리올리 유량계의 다른 일실시형태를 설명한다.

도 2에는, 본 발명에 관한 코리올리 유량계의 제 2 실시형태가 도시되어 있다.

도면에 있어서, 도 2는, 본 발명에 관한 코리올리 유량계의 일실시형태를 나타내는 도면이고, 한 개의 만곡관타입의 플로우 튜브를 수직면내에 부착하여, 그 정면에서 본 도면이다. 또한, 도 3은, 도 2에 도시하는 코리올리 유량계를 위쪽에서 본 도면, 도 4는, 도 2에 도시하는 코리올리 유량계를 중앙 부근에서 절단한 단면도이다.

도 2 내지 도 4에 있어서, 제 2 실시형태가 되는 본 발명의 코리올리 유량계(21)는, 상자체를 형성하는 본체(22) 및 내압(耐壓)케이스(23)와, 상자체 내에 수납되는 한 개의 플로우 튜브(24)와, 그 플로우 튜브(24)를 구동하기 위한 구동장치(25) 및 한 쌍의 제 2 구동장치(26, 26)와, 플로우 튜브(24)에 작용하는 코리올리의 힘에 비례한 위상차를 검출하는 한 쌍의 진동검출센서(27,27)를 구비하여 구성되어 있다. 이하, 이러한 각 구성부재에 대해서 설명한다.

상기 본체(22)는, 상면이 개구되어 있음과 동시에 단면이 U자형상이 되는 대략 배 밑바닥 형상으로 형성되어 있다. 이러한 형상의 본체(22)는, 구부림이나 뒤틀림에 강고한 구조를 가지고 있고, 그 길이방향(도 2를 보았을 경우, 도 2의 좌우방향과 일치한다)의 양 끝단부에는, 유입구측 접속부(28)와 유출구측 접속부 (29) 가 연결되어 이루어져 있다. 유입구측 접속부(28) 및 유출구측 접속부(29)는, 각각 본체(22)의 안팎을 연이어 통하도록 형성되어 있다. 또한, 유입구측 접속부(28) 및 유출구측 접속부(29)는, 원호의 부분을 가지고 있고, 그 원호의 부분에 의해서 측정유체의 흐름의 방향을 90도 바꿀 수 있도록 형성되어 있다. 유입구측 접속부(28) 및 유출구측 접속부(29)의 각각에는, 본체(22)의 바깥쪽에 있어서, 측정 유체를 흘리는 외부 유관(流管)을 결합하기 위해, 플랜지(30,30)가 쌍을 이루도록 부착되어 있다. 한편, 본 실시형태에서는, 측정유체가 도 2의 좌측으로부터 유입하여 우측으로부터 유출하는 것이라 가정한다. 또한, 본체(22)의 안쪽으로서 상기 상면 근방에는, 베이스 플레이트(31)가 설치되어 있다.

상기 내압 케이스(23)는, 본체(22)의 상면에 부착되는 개구부를 가지고 있고, 단면이 도시된 것과 같은 U자 형상이 되는 형상으로 형성되고 있다. 또한, 내압 케이스(23)는, 두께가 얇고 모든 바깥둘레가 원호형상이 되도록 형성되고 있다. 이러한 형상의 내압 케이스(23)는, 얇아도 매우 높은 내압성이 확보되고 있어, 플로우 튜브(24)가 만에 하나 파손되는 일이 있어도, 플로우 튜브(24)를 흐르는 측정 유체가 상자체를 형성하는 본체(22) 및 내압 케이스(23)로부터 외부로 흘러나오지 않게 배려되고 있다. 이 내압 케이스(23)는, 용접 등의 적당한 수단으로 본체(22)에 대해서 고착되어 있다. 또한, 본체(22) 및 내압 케이스(23)로 구성된 상자체는, 플로우 튜브(24) 등의 유량계 주요부를 보호할 수 있게 되어 있다. 또한, 본체(22) 및 내압 케이스(23)로 구성된 상자체내에는, 아르곤가스 등의 불활성 가스가 충전되고 있다. 이 불활성 가스의 충전에 의해서, 상자체 내부에서는, 플로우 튜브(24) 등으로의 결로가 방지되고 있다.

상기 플로우 튜브(24)는, 도 1에 도시하는 제 1 축(S1)(도 2를 보았을 경우, 도 2의 수직축에 일치한다)에 대해서 대칭의 형상이 되는 만곡관으로 구성되고 있고, 측정유체의 유입구측 접속부(28) 및 유출구측 접속부(29)에 고착되어 있고, 지지되는 두 개의 개구부, 즉 유출입구를 가지고 있다. 좀 더 구체적으로 설명하면, 플로우 튜브(24)는, 직선부(32)와, 그 직선부(32)의 양 끝단에 연속하는 한 쌍의 다리부(33,33)를 갖는 문 모양의 형상으로 형성되어 있고, 상기 유출입구를 통하여 유입구측 접속부(28) 및 유출구측 접속부(29) 에 고착되어 있다. 그리고 플로우 튜브(24)의 재질은, 스텐인레스, 하스텔로이, 티탄합금 등의 이 기술 분야에 있어 통상 사용되는 재질의 것이 이용되고 있다.

유입구측 접속부(28)를 통하여 도 2의 좌측의 유입구로부터 플로우 튜브(24)에 유입한 측정 유체는, 순서대로 좌측의 다리부(33), 직선부(32), 우측의 다리부(33)를 유통하고, 우측의 유출구를 통하여 유출구측 접속부(29)에 유출하게 되어 있다. 이 유입구측 접속부(28)의 유로 단면적은, 연속적으로 감소하여 플로우 튜브(24)의 단면적에 일치하도록 되어 있다. 또한, 유출구측 접속부(29)의 유로 단면적은, 플로우 튜브(24)의 단면적에 일치하는 부분으로부터 연속적으로 증대하여 외부 유관 단면적에 일치하도록 되어 있다.

상기 구동장치(25)는, 플로우 튜브(3)를 3차 진동모드의 진동 빔을 형성하도록 진동시키기 위한 것으로서, 코일(34)과 마그넷(35)을 구비하여 구성되고 있다. 이러한 구동장치(25)는, 상기 제 1 축(S1)상에 배치되어 있다. 즉, 구동장치(25) 는, 플로우 튜브(24)의 직선부(32)의 중앙위치, 또한 유로중심축을 따라서 배치되어 있다, 또한, 구동장치(25)의 코일(34)은, 플로우 튜브(24) 자신이 형성하는 면에 대해서 평행하게 배치되는 정지부재(36)에 부착되고 있다. 코일(34)로부터는, 특별히 도시하지 않지만, FPC(플렉서블·프린트·서킷)가 인출되어 있어, 후술하는 지지기둥(37)의 소정위치에 고정되는 기판(도시하지 않음)에 접속되어 있다. 그리고, 구동장치(25)의 마그넷(35)은, 플로우 튜브(24)에, 예를 들면 전용의 부착구를 이용하여, 부착되어 있다.

지금, 구동장치(25)에 있어서 흡인작용이 생기면, 마그넷(35)이 코일(34)에 꽂아 넣어지는 상태가 된다. 그 결과, 플로우 튜브(24)가 정지부재(36)에 대해서 근접하게 된다. 이것에 대해, 구동장치(25)에 있어서, 반발작용이 생기면, 플로우 튜브(24)가 정지부재(36)에 대해서 이간하게 된다.

이와 같이 구동장치(25)는, 플로우 튜브(24)가 그 양 끝단부에 있어서 유입구측 접속부(28) 및 유출구측 접속부(29)에 고착되어 있기 때문에, 그 플로우 튜브(24)를, 유입구측 접속부(28) 및 유출구측 접속부(29)를 연결하는 도 2에 도시하는 제 2 축(S2)(도 2를 보았을 경우, 도 2의 수평축에 평행한 축)을 중심으로 하여 회전방향으로 교대로 구동하도록 구성되어 있다.

플로우 튜브(24) 자신이 형성하는 면에 대해서 평행하게 배치되어 있는 정지부재(36)를 부착하는 지지기둥(37)은, 구동장치(25), 한 쌍의 제 2 구동장치(26,26), 한 쌍의 진동검출센서(27,27), 및 온도센서(도시하지 않음)에 배선하기 위한 것으로서, 코리올리 유량계(21)의 도 1에 도시하는 제 1 축(S1)과 동일한 수 직축상에 배치되어 있다. 또한, 지지기둥(37)은, 상기 상자체의 내부와 외부를 걸치도록 배치되어 있다. 이 지지기둥(37)에는, 종공의 지지기둥 본체(38)가 부착되어 있고, 이 지지기둥 본체(38)의 끝단부에는 기판 고정부(39)가 설치되어 있다. 그리고, 이 기판 고정부(39)에는, 상기 기판(도시하지 않음)이 고정되어 있고, 이 기판에 접속된 와이어 하네스(도시하지 않음)는, 지지기둥 본체(38)내를 지나 지지기둥(37)을 통하여 외부로 인출되도록 되어 있다. 이 지지기둥 본체(38)내의 일부는, 와이어 하네스(도시하지 않음)와 함께 수지몰드 등으로 밀봉되어 있다.

상기 정지부재(36)는, 도 2, 도 3에 나타내는 바와 같이 판형상으로 형성되어 있고, 기판 고정부(39)의 예를 들면 상부에 고착되어 있다. 이 정지부재(36)의 형상은, 반드시 판형상으로 한정되는 것은 아니다. 즉, 이 정지부재(36)의 형상은, 구동장치(25), 한 쌍의 제 2 구동장치(26,26), 및 한 쌍의 진동검출센서(27,27)의 배치에 따라 그때마다 적절하게 설계되고 있다. 이 도 2, 도 3에 도시하는 형상은, 정지부재(36)의 형상의 일례이다. 한편, 정지부재(36)는, 지지기둥(37)에 한정되지 않고 본체(2)에 직접 부착해도 좋다.

상기 한 쌍의 제 2 구동장치(26,26)는, 구동장치(25)와 마찬가지로, 각각 코일 (40)과 마그넷(41)을 구비하여 구성되어 있다. 또한, 한 쌍의 제 2 구동장치(26,26)는 구동장치(25)의 좌우 양측의 대칭의 위치에 배치되어 있다. 이 한 쌍의 제 2 구동장치(26,26)는, 본 실시형태에 있어서, 플로우 튜브(24)의 직선부(32)의 상승부분 및 하강부분의 정점 부근에서, 한편 플로우 튜브(24)의 유로 중심축을 따라서 배치되어 있다. 따라서, 한 쌍의 제 2 구동장치(26,26) 및 구동장치(25) 는, 플로우 튜브(24)의 직선부(32)를 따라서 가로로 일렬로 배치되어 있다. 또한, 이것들은, 소정의 간격을 두고 배치되어 있다. 그리고, 코일(40)은, 정지부재(36)에 부착되어 있다. 이 코일(40)로부터는, 특별히 도시하지 않지만, FPC(플렉서블·프린트·서킷)가 인출되어 있어, 상기 기판(도시하지 않음)에 접속되어 있다. 또한, 마그넷(41)은, 플로우 튜브(24)에 부착되어 있다.

한 쌍의 제 2 구동장치(26,26)끼리는, 동상으로 구동되도록 설정되어 있다. 또한, 한 쌍의 제 2 구동장치(26,26)와 구동장치(25)는, 역상으로 구동되도록 설정되어 있다. 한 쌍의 제 2 구동장치(26,26)에 있어서 흡인작용이 생기면, 마그넷(41)이 코일(40)에 꽂아 넣어지는 상태가 된다. 그 결과, 플로우 튜브(24)가 정지부재(36)에 대해서 근접하게 된다{이 때, 구동장치(25)에서는 반발작용이 생긴다}. 이것에 대해서, 구동장치(25)에 있어서, 한 쌍의 제 2 구동장치(26,26)에 대해 반발작용이 생기면, 플로우 튜브(24)가 정지부재(36)에 대해서 이간하게 된다{이 때, 구동장치(25)에서는 흡인작용이 생긴다}. 이 한 쌍의 제 2 구동장치(26,26)는, 구동장치(25)와 같이, 플로우 튜브(24)를 상기 회전방향으로 교대로 구동하도록 구성되어 있다.

한 쌍의 진동검출센서(27,27)는, 상술한 바와 같이, 플로우 튜브(24)에 작용하는 코리올리의 힘에 비례한 위상차의 진동을 검출하는 센서로서, 각각 코일(42)과 마그넷(43)을 구비하여 구성되어 있다(속도검출방식의 구성). 또한, 한 쌍의 진동검출센서(27,27)는, 구동장치(25)의 좌우 양쪽의 대칭의 위치에 배치되어 있다. 이 한 쌍의 진동검출센서(27,27)는, 본 실시형태에 있어서, 좌측의 제 2 구동 장치(26)와 구동장치(25)와의 사이, 및 우측의 제 2 구동장치(26)와 구동장치(25)와의 사이에 배치되어 있다. 또한, 이 한 쌍의 진동검출센서(27,27)는, 본 실시형태에 있어서, 플로우 튜브(24)의 유로중심축을 따라서 배치되어 있다. 또한, 한 쌍의 진동검출센서(27,27)는, 본 실시형태에 있어서, 플로우 튜브(24)를 진동시켰을 때에, 좌측의 제 2 구동장치(26)에 대응하는 부분과 구동장치(25)에 대응하는 부분과의 사이에 생기는 마디, 및 우측의 제 2 구동장치(26)에 대응하는 부분과 구동장치(25)에 대응하는 부분과의 사이에 생기는 마디로부터 어긋난 위치에 배치되어 있다.

한 쌍의 진동검출센서(27,27)의 각각의 코일(42)은, 정지부재(36)에 부착되어 있다. 이 한 쌍의 진동검출센서(27,27)의 각각의 코일(42)로부터는, 특별히 도시하지 않지만, FPC(플렉서블·프린트·서킷)가 인출되어 있어, 상기 기판(도시하지 않음)에 접속되고 있다. 또한, 한 쌍의 진동검출센서(27,27)의 각각의 마그넷(43)은, 플로우 튜브(24)에 부착되어 있다.

본 발명에 관한 코리올리 유량계의 제 2 실시형태에 있어서, 한 쌍의 제 2 구동장치(26,26), 구동장치(25), 및 한 쌍의 진동검출센서(27,27)의 각 코일(34,40,42)은, 적절한 중량이 있고 FPC의 배선도 필요하기 때문에, 정지부재(36)의 소정의 위치에 부착되어 있다. 이와 같이 코일을 정지부재(36)의 소정위치에 부착하는 것에 의해, 본 발명에 관한 코리올리 유량계의 제 2 실시형태에 있어서는 플로우 튜브(24)의 진동에 미치는 영향을 극력 경감하고 있다.

한편, 본 발명에 관한 코리올리 유량계의 제 2 실시형태에 있어서는, 코일과 마그넷의 부착을 반대로 하거나{코일을 플로우 튜브(24)에 부착하고, 마그넷을 정지부재(36)에 부착한다}, 교대로 하거나{예를 들면 구동장치(25)의 코일을 정지부재(36)에 부착함과 동시에, 구동장치(25)의 마그넷을 플로우 튜브(24)에 부착하고, 이것과는 반대로, 한 쌍의 제 2 구동장치(26,26)의 코일을 플로우 튜브(24)에 부착함과 동시에, 한 쌍의 제 2 구동장치(26,26)의 마그넷을 정지부재(36)에 부착하는 등} 하는 것을 제한하는 것은 아니다. 또한, 마그넷의 플로우 튜브(24)에의 부착에 관해서는, 특별히 도시하지 않지만, 전용의 부착구가 이용되고 있다.

본 발명에 관한 코리올리 유량계의 제 2 실시형태에 있어서, 온도센서(도시하지 않음)는, 코리올리 유량계(21)의 온도 보상(補償)을 하기 위한 것으로서, 적절한 수단으로 플로우 튜브(24)에 부착되어 있다. 구체적으로는, 이 온도센서(도시하지 않음)는, 예를 들면 유입구측 접속부(28)에 고착된 부분의 부근에 부착되어 있다. 이 온도센서로부터 인출된 FPC(플렉서블·프린트·서킷) 또는 전선은, 상기 기판에 접속되고 있다.

상기 본 발명에 관한 코리올리 유량계의 제 1 실시형태 및 상기 본 발명에 관한 코리올리 유량계의 제 2 실시형태의 구성에 있어서, 플로우 튜브(3){플로우 튜브(24)}에 측정유체를 흘려, 흡인·반발작용이 연속하여 교대로 반복되도록 구동장치(4) 및 한 쌍의 제 2 구동장치(5,5){구동장치(25) 및 한 쌍의 제 2 구동장치(26,26)}를 구동시키면, 한 쌍의 제 2 구동장치(5,5){한 쌍의 제 2 구동장치 (26,26)}끼리는 동상, 한 쌍의 제 2 구동장치(5,5){한 쌍의 제 2 구동장치(26,26)}와 구동장치(4){구동장치(25)}는 역상으로 구동한다. 이와 같이, 한 쌍의 제 2 구 동장치(5,5){한 쌍의 제 2 구동장치(26,26)}, 구동장치(4){구동장치(25)}를 구동하는 것에 의해, 플로우 튜브(3){플로우 튜브(24)}는, 도 5에 도시하는 실선 및 파선으로 나타나는 바와 같이, 3차 진동모드의 진동 빔을 형성하도록 구부림 진동한다.

한편, 도 5에 도시하는 Dr1의 점은 구동장치(4){구동장치(25)}의 배치, 도 5에 도시하는 Dr2∼Dr3의 점은 한 쌍의 제 2 구동장치(5,5){한 쌍의 제 2 구동장치(26,26)}의 배치, 도 5에 도시하는 PO1∼PO2의 점은 한 쌍의 진동검출센서(6,6){한 쌍의 진동검출센서(27,27)}의 배치를 각각 나타내고 있다. 또한, 도 5에 도시하는 O',O"의 점은 진동의 마디를 나타내고 있다.

도 6(a)에는, 이와 같이 진동하는 플로우 튜브(3){플로우 튜브(24)}의 상기 진동 상태에 있어서의 구부림 진동속도가 도시되어 있다. 또한, 도 6 (b)에는, 도 6(a)에 도시되는 한 쌍의 진동검출센서(6,6){한 쌍의 진동검출센서(27,27)}가 배치되어 있는 지점에 대응하는 점(PO1∼PO2)에서의 코리올리의 힘이 화살표로 나타나 있다.

한편, 질량 유량은, PO1∼PO2의 점에서의 코리올리의 힘의 차분(差分)(P O1-PO2)에 의해서 산출된다(한 쌍의 진동검출센서(6,6){한 쌍의 진동검출센서(27,27)의 출력 신호를, 도시하지 않은 변환기에 의해 위치 신호로 변환하여 위상차를 구하여, 질량 유량으로서 표시한다).

이상, 도 1∼도 6을 참조하면서 설명해 온 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시형태와 관련된 코리올리 유량계(1) 및 본 발명의 제 2 실시형태와 관련된 코리올리 유량계(21)에 의하면, 단순한 형상으로 구성할 수 있고, 비교적 염가로 제공할 수 있으며, 3차 진동모드로 구동시키기 때문에, 외란진동에 대해서도 강하다고 하는 효과를 가지고 있다. 또한, 본 발명의 코리올리 유량계(1) 및 코리올리 유량계(21)에 의하면, 한 쌍의 제 2 구동장치(5,5){한 쌍의 제 2 구동장치(26,26)}를 설치하지 않은 구동장치(4){구동장치(25)}만의 질량 유량계(종래 타입의 질량 유량계)와 비교하면, 플로우 튜브(3){플로우 튜브(24)}의 진동을 현저히 안정시킬 수 있다고 하는 효과를 가지고 있다. 따라서, 한 쌍의 진동검출센서(6,6){한 쌍의 진동검출센서(27,27)}를 통하여 안정된 신호를 얻을 수 있다고 하는 효과를 가지고 있다.

다음에, 도 7을 참조하면서 본 발명과 관련된 코리올리 유량계의 또 다른 하나의 실시형태를 설명한다.

도 7에는, 본 발명과 관련된 코리올리 유량계의 제３ 실시형태가 나타나 있다.

도면에 있어서, 도 7은, 본 발명과 관련된 코리올리 유량계의 하나의 실시형태를 나타내는 도면으로, 한 개의 만곡관 타입의 플로우 튜브를 수직면내에 부착하여, 그 정면에서 본 도면이다. 도 7에 있어서, 제 3 실시형태가 되는 본 발명의 코리올리 유량계(21')는, 상술의 제 2 실시형태의 코리올리 유량계(21)와는, 제 2 실시형태의 코리올리 유량계(21)에 대해서 한 쌍의 진동검출센서(27,27)를 다른 위치에 배치하고 있는 점이 다를 뿐이다. 즉, 본 발명과 관련된 코리올리 유량계의 제 3 실시형태에 있어서는, 한 쌍의 진동검출센서(27,27)는, 좌측의 제 2 구동장치(26)와 플로우 튜브(24)의 좌측의 유입구와의 사이, 및 우측의 제 2 구동장 치(26)와 플로우 튜브(24)의 우측의 유출구와의 사이에 배치되어 있다.

한 쌍의 진동검출센서(27,27)의 각각의 코일은, 예를 들면, 기판 고정부(39)에 고착되는 정지부재(36')에 부착되어 있다. 이 한 쌍의 진동검출센서(27,27)의 각각의 코일로부터 인출된 FPC(플렉서블·프린트·서킷)는 기판에 접속되어 있다. 또한, 한 쌍의 진동검출센서(27,27)의 각각의 마그넷은, 부착구를 통하여 플로우 튜브(24)에 부착되어 있다. 이와 같이 구성되는 코리올리 유량계(21')도 상술의 제 1 실시형태의 코리올리 유량계(1), 제 2 실시형태의 코리올리 유량계(21)와 마찬가지로, 단순한 형상으로 구성할 수 있고, 비교적 염가로 제공할 수 있다고 하는 효과를 가지고 있다. 또한, 본 발명과 관련된 코리올리 유량계(21')에 의하면, 한 쌍의 제 2 구동장치(5,5){한 쌍의 제 2 구동장치(26,26)}를 설치하지 않은 구동장치(4){구동장치(25)}만의 질량 유량계(종래 타입의 질량 유량계)와 비교하면, 플로우 튜브(3){플로우 튜브(24)}의 진동을 현저히 안정시킬 수 있다고 하는 효과를 가지고 있다.

그 외, 본 발명은, 본 발명의 주된 취지를 바꾸지 않는 범위에서 여러 가지 설계를 변경하여 실시할 수 있음은 물론이다.

한편, 상술한 설명에 있어서는, 플로우 튜브(3,24)의 형상을 문 모양의 형상으로 하고 있지만, 플로우 튜브(3,24)의 형상은, 문 모양의 형상에 한정되는 것이 아니고, 예를 들면, U자형 등의 임의의 형상의 만곡관으로 할 수 있다. 또한, 본 발명에 있어서는, 플로우 튜브(3,24)의 수가 1개인 실시형태를 예로 들고 있지만, 플로우 튜브(3,24)의 수는, 1개에 한정되는 것이 아니고, 병렬의 2개로 할 수 있 다.

Claims (5)

1. 제 1 축에 대하여 대칭의 형상이 되는 만곡관으로 이루어지고 또한 유출입구를 가진 지지부에 의해서 양 끝단부가 지지된 적어도 한 개의 플로우 튜브와,

   상기 양 끝단의 지지부에 의해서 지지된 위치를 연결하는 제 2 축을 중심으로 상기 플로우 튜브를 회전방향으로 교대로 구동하는 구동장치와,

   상기 구동장치의 좌우 양쪽의 대칭인 위치에 부착되어 상기 플로우 튜브에 작용하는 코리올리의 힘에 비례한 위상차를 가진 진동을 검출하는 한 쌍의 진동검출센서를 구비한 코리올리 유량계로서,

   상기 구동장치를 상기 제 1 축상에 배치함과 동시에, 상기 플로우 튜브를 상기 회전방향으로 교대로 구동하는 한 쌍의 제 2 구동장치를 더 구비하여 상기 한 쌍의 제 2 구동장치를 상기 구동장치의 좌우 양쪽의 대칭인 위치에 배치하고,

   또한, 상기 한 쌍의 제 2 구동장치끼리를 동상(同相)으로 구동함과 동시에, 상기 구동장치와 상기 한 쌍의 제 2 구동장치를 역상(逆相)으로 구동하도록 한 것을 특징으로 하는 코리올리 유량계.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 한 쌍의 진동검출센서를 상기 구동장치와 상기 한 쌍의 제 2 구동장치의 사이의 각각에 배치한 것을 특징으로 하는 코리올리 유량계.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 한 쌍의 진동검출센서를 상기 한 쌍의 제 2 구동장치와 상기 유출 입구를 가진 지지부의 사이에 배치한 것을 특징으로 하는 코리올리 유량계.
4. 제 1, 2, 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,

   상기 플로우 튜브를 직선부와 상기 직선부의 양 끝단에 연속하는 한 쌍의

   다리부(脚部)로 이루어지는 문(門) 모양의 형상으로 형성함과 동시에, 상기 구동장치와 상기 한 쌍의 제 2 구동장치를 상기 직선부를 따라서 배치한 것을 특징으로 하는 코리올리 유량계.
5. 제 1, 2, 3, 4 항 중의 어느 한 항에 있어서,

   상기 한 쌍의 진동검출센서의 각각을 코일과 마그넷을 구비하여 구성하고, 상기 각각의 코일을 상기 플로우 튜브에 대해서 평행한 정지부재에 설치하고, 상기 각각의 마그넷을 상기 플로우 튜브에 설치한 것을 특징으로 하는 코리올리 유량계.

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