WO1999063309A1 - Debitmetre massique de type coriolis - Google Patents

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Yuichi Nakao
Yasuichi Shiraishi
Satoru Nihei
Seiji Kobayashi
Yasushi Ito
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Oval Corporation
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Definitions

  • the present invention relates to a Coriolis mass flowmeter, and more particularly to a Coriolis mass flowmeter of a type using two parallel flow tubes and an arrangement of a coil and a magnet thereof.
  • a mass flow meter (Coriolis mass flow meter) utilizing the fact that the Coriolis force acting on a flow tube is proportional to the mass flow rate is well known.
  • the shape of the Coriolis mass flowmeter as a flow tube is roughly divided into a curved tube and a straight tube.
  • the straight tube type Coriolis mass flow meter is designed so that when it vibrates in the direction perpendicular to the straight tube axis at the center of the straight tube supported at both ends, the straight tube is driven by the Coriolis force between the straight tube support and the center. , That is, the mass flow rate is detected as a phase difference signal.
  • Such a straight tube type Coriolis mass flowmeter has a simple, compact and robust structure, but cannot obtain high detection sensitivity.
  • the curved tube type can detect mass flow rate with high sensitivity because it can select the shape to effectively extract the Coriolis force. It is also known that, in order to drive the bending measurement tube more efficiently, the bending tube through which the measurement fluid flows is configured with two parallel tubes.
  • FIG. 10 is a schematic configuration diagram of such a conventional parallel two-bend Coriolis mass flow meter.
  • the flow tubes 1 and 2 are composed of two parallel curved tubes (U-shaped tubes) and a drive unit 15 composed of a coil and a magnet at the center.
  • Flow tubes 1 and 2 are driven in resonance with opposite phases.
  • a pair of vibrations composed of a coil and a magnet
  • the detection sensors 16 and 1 are installed at symmetrical positions on both the left and right sides with respect to the mounting position of the drive unit 15, and detect a phase difference proportional to the Coriolis force.
  • the measuring fluid flows into the tubular body 34 from an external flow tube connected via the flange 18 on the inlet side, where the direction is turned 90 ° by the end plate 35 and the two Branched equally into flow tubes 1 and 2. Then, while merging at the outlet side of the flow tubes 1 and 2, the direction is turned 90 ° by the end plate 36 and flows out to the external flow pipe connected via the flange 19 on the outlet side. In this way, the flow of the measurement fluid equally to the two flow tubes 1 and 2 ensures that the two flow tubes 1 and 2 always have the unique characteristics regardless of the type of fluid or the temperature. It is known that the frequency can be made equal, thereby enabling efficient and stable driving and the construction of a Coriolis mass flowmeter free from external vibration and temperature effects.
  • the conventional Coriolis mass flowmeter using a flow tube composed of two curved tubes in parallel has not been perfect in isolating vibration transmission from the outside.
  • the substrates 27 and 28 are attached to the two flow tubes 1 and 2 with force, and this point becomes the first fulcrum of vibration and the two flow tubes 1 and 2
  • the connection between, 2 and the body 34 is the second fulcrum for the vibration of the flow tube, and is an important basis for the whole tube vibration.
  • This second fulcrum is not isolated from external vibration transmission, and external vibration is transmitted from the main structure and the case, etc., and adversely affects the performance of the Coriolis mass flow meter.
  • Such a Coriolis mass flowmeter using a flow tube composed of two parallel curved tubes has a branch at the measurement fluid inlet and a junction at the measurement fluid outlet because of its structure.
  • problems such as pressure loss and clogging of fluid. This is a problem especially for highly viscous fluids and liquids that are easily perishable and clogged, such as foods.
  • Coriolis mass flowmeter must be robust at low cost and robust in structure, and must be reliable even in the event of tube breakage.
  • the flow meter was not fully considered.
  • conventional Coriolis mass flowmeters do not take into account the effects of higher-order vibration modes that always exist in vibrating flow tubes.
  • a driving device 15 for driving the flow tubes 1 and 2 composed of two parallel bending tubes at the center thereof is usually composed of a coil and a magnet.
  • the drive coil is mounted on one of the two flow tubes 1 and 2, and the magnet is mounted on the other flow tube, so that the two flow tubes 1 and 2 resonate in opposite phases. It is driving.
  • a pair of vibration detection sensors 16 and 1 ⁇ ⁇ are composed of a coil and a magnet, and are installed at symmetrical positions on both the left and right sides with respect to the mounting position of the driving device 15. Phase difference is detected.
  • the coil and magnet of this sensor also have a coil attached to one flow tube and a magnet attached to the other flow tube separately via a fixture.
  • the driving device 15 and the pair of vibration detection sensors 16 and 17 only the coil is required, and the magnet does not need to be wired. Only the flow tube with the coil attached had its surface wired.
  • the conventional Coriolis mass flowmeter does not consider the effect of such wiring on the vibration of the flow tube, but instead installs a drive device 15 and a pair of vibration detection sensors 16 in one flow tube.
  • the 17 coils were mounted in a concentrated manner. The effect of the wiring mass and tension was concentrated only on the tube to which the coil was attached, which resulted in a poor balance between the two flow tubes, which had an adverse effect on the performance of the Coriolis mass flow meter.
  • the present invention solves the problem of the Coriolis mass flow meter using two parallel curved tubes, and provides high vibration stability by isolating external vibration transmission to the vibration fulcrum. It is intended to provide an accurate Coriolis mass flowmeter. Further, the present invention aims to reduce the influence of the higher-order vibration mode of the flow tube.
  • Another object of the present invention is to make it difficult to transmit vibrations through the inflow path, and to significantly reduce the pressure loss at the branch portion at the measurement fluid inlet and at the junction at the measurement fluid outlet. .
  • the present invention provides a low cost, mechanically robust and reliable configuration.
  • the purpose is to improve the vibration balance between the two flow tubes and obtain high accuracy.
  • the present invention disperses the coils of the driving device and the pair of sensors into two flow tubes, and at the same time, disperses the influence of the wiring to maintain the balance between the two flow tubes, thereby improving the Coriolis mass flow meter.
  • the aim is to reduce the adverse effects on performance. Disclosure of the invention
  • the Coriolis mass flowmeter of the present invention includes two flow tubes 1 and 2 each including two parallel curved tubes.
  • the drive unit 15 is driven to resonate one flow tube relative to the other flow tube in the opposite phase, while the pair of vibration detection sensors 16 and 17 are connected to the mounting position of the drive unit 15. It is installed at symmetrical positions on both sides to detect the phase difference proportional to the Coriolis force.
  • the inlet-side manifold 24 branches the measurement fluid from the inflow port into the two flow tubes 1 and 2, and the force-side outlet 25 into the two flow tubes 1 and 2. The flowing measuring fluids are merged and discharged from the outlet.
  • the inlet and outlet manifolds are mechanically connected to the body 30 only at the inlet side of the inlet manifold 24 and at the outlet side of the outlet manifold 25. Are joined.
  • the main body 30 and all the structures connected to the main body 30 and the flow tubes 1 and 2 at the respective connecting ends of the inlet and outlet manifolds 24 and 25 serving as the vibration fulcrum and the flow tubes 1 and 2 are formed.
  • the effect of vibration transmission from objects can be reduced.
  • the present invention provides high vibration stability by providing a structure in which the connection between the flow tube and the main body, which is the fulcrum of the tube vibration, is isolated from the transmission of vibration from the outside.
  • the present invention provides that the flow paths of the inlet-side manifold 24 and the outlet-side manifold 25 are smoothly turned by drawing arcs from the inlet or the outlet, respectively. In both cases, the total cross-sectional area of the flow path is continuously changed. As a result, there is no pressure loss or clogging of the fluid at the branch and junction of the measurement fluid.
  • the present invention does not have a special natural frequency because the shapes of the inlet-side manifold 24 and the outlet-side manifold 25 are continuously expanded and formed into a curved block shape. Thus, it is possible to obtain a configuration that does not amplify disturbance vibration and does not easily vibrate.
  • the present invention provides a box-shaped structure in which the main body 30 holding the connection ports at both ends and the entire flow meter has a U-shaped cross-section, and a base plate is arranged on the upper part of the force so as not to contact the vibration fulcrum.
  • the present invention has a structure that is strong against bending and torsion, provides a high-precision flow meter without affecting the tube vibration against external stress to the connection port, and makes the main body thinner and lower cost. Can be configured.
  • the present invention has a U-shaped case 31 which is integrally connected to the main body 30 and has an arc shape on the entire periphery, thereby ensuring extremely high pressure resistance even with a thin wall, and in the unlikely event that the tube is damaged. Therefore, it is possible to form a reliable pressure vessel.
  • the present invention provides the drive unit 15 and the pair of vibration detection sensors 16 and 17 between the two flow tubes and between the shafts thereof, so that the inertia moment due to the vibration inertia force is reduced. Can be prevented.
  • the present invention provides an effect of the secondary vibration mode by arranging the mounting positions of the pair of vibration detection sensors 16 and 17 at the nodes of the secondary vibration mode on the inflow side and the outflow side leg. In this way, it is possible to completely maintain the symmetry of the vibrating beam and to minimize the intrusion of external vibrations.
  • the present invention provides a flexible printed board 12, 13 in which wiring to the drive unit 15 and the pair of vibration detection sensors 16, 17 is symmetrically bent from both of the flow tubes in the center axis.
  • the coil 3 of the drive unit is attached to one flow tube 1, and the magnet 6 of the drive unit is attached to the other flow tube 2.
  • Each of the magnets 7, 8 is attached to one of the mouth tubes 1 to which the coil 3 of the driving device is attached, and the coils 4, 5 of a pair of vibration detection sensors are attached to the other flow tube 2. It is. In this way, the drive device and each coil of the pair of sensors are distributed to the two flow tubes, and at the same time, the influence of the wiring is dispersed. The adverse effect on the performance of the device can be reduced.
  • the Coriolis mass flowmeter of the present invention is provided with a support 10 having a front end face opposed to a drive device 15 attached to the center of the flow tube and having a wire for wiring inserted therein.
  • the first flexible printed board 12 connects to the coil 3 of the self-driving device from the leading end surface of the coil, and the second flexible printed board 13 connects the flow tube from the coils 4 and 5 of the pair of vibration detection sensors.
  • Wiring (Teflon wire 14) running along the surface is connected to the center of the flow tube so as to bend almost symmetrically with respect to the vibration center of each flow tube.
  • the rigidity and shape of the flexible printed circuit board for wiring passed from the flow tube to the support were made almost the same, and divided into two flow tubes.
  • the width of the flexible printed circuit board can be reduced, thereby minimizing the influence of the flexible printed circuit board on the flow tube.
  • FIG. 1 is a diagram showing a first example of a Coriolis mass flowmeter to which the present invention is applied, in which two parallel curved flow tubes are mounted in a vertical plane and viewed from the front thereof.
  • FIG. 1 is a diagram showing a first example of a Coriolis mass flowmeter to which the present invention is applied, in which two parallel curved flow tubes are mounted in a vertical plane and viewed from the front thereof.
  • FIG. 2 is a view of the coriolis mass flow meter shown in FIG. 1 as viewed from above.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the coriolis mass flow meter shown in FIG. 1 cut at the center.
  • FIG. 4 is a diagram showing a second example of a Coriolis mass flowmeter to which the present invention is applied, in which two parallel curved flow tubes are mounted in a vertical plane and viewed from the front thereof. Shows the case.
  • FIG. 5 is a view of the Coriolis mass flow meter shown in FIG. 4 as viewed from above.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the Coriolis mass flow meter shown in FIG. 4 cut at the center.
  • FIG. 7 is a diagram showing parts A and B shown in FIG.
  • FIG. 8 is a diagram showing details of a portion C shown in FIG.
  • FIG. 9 is a view taken in the direction of the arrows D-D as viewed from the direction of the lines D-D shown in FIG.
  • FIG. 10 shows a schematic configuration diagram of a conventional parallel two-bend tube type Coriolis mass flow meter.
  • FIG. 11 is a diagram showing a model of one straight pipe vibration beam in order to explain the effect reduction of the secondary vibration mode.
  • the present invention can be applied equally to Coriolis mass flowmeters of the type using two parallel flow tubes ⁇
  • the Coriolis mass flow rate belonging to the portal type, especially among the two parallel curved tube types This will be described by taking an example as an example.
  • FIGS. 1 to 3 are diagrams showing a first example of a Coriolis mass flow meter to which the present invention is applied, assuming that two parallel curved flow tube tubing are mounted in a vertical plane. ing.
  • Figure 1 is a view from the front.
  • FIG. 2 is a partially cutaway view of the Coriolis mass flowmeter mounted in a vertical plane as viewed from above (from above in FIG. 1)
  • FIG. 3 is a Coriolis mass flowmeter shown in FIG. It is sectional drawing which cut
  • the flow tubes 1 and 2 of the exemplified Coriolis mass flow meter are portal-shaped curved tubes of the same shape, and each end portion has a manifold described later in detail as one of the features of the present invention. 24, 25. It is assumed that the measurement fluid flows in from the left side of Fig. 1 and flows out to the right side. That is, the measurement fluid flows in from the external flow pipe connected via the flange 18 and is equally branched into the two flow tubes 1 and 2 at the inlet side manifold 24. Then, at the outlet side of the flow tubes 1 and 2, they merge at the manifold 25 and flow out to the external flow pipe connected via the flange 19.
  • the main body 30 holding the connection ports at both ends and the entire flowmeter is as shown in Fig. 1.
  • a U-shaped section is provided, and the upper opening of the main body 30 is, except for the manifolds 24, 25, It is connected by a base plate 26 so as to cover the lid.
  • the main body 30 is formed in a box shape having a U-shaped cross section.
  • the fixing point of the flow tubes 1 and 2 by the substrates 27 and 28 becomes the first fulcrum of the vibration, and the flow tubes 1 and 2 and the manifolds 24, 25
  • the coupling end at the upper end of the tube serves as a second fulcrum, which is an important base of the whole tube vibration.
  • the second fulcrum of the vibration is the main body 30 and the base plate 2. 6. It is isolated from all structures connected to the main body such as the pressure-resistant case 31.
  • the main body 30 is mechanically connected only to the inlet side of the manifold 24 and the outlet side of the manifold 25.
  • a substrate may be used similarly to the first fulcrum.
  • an integral block-shaped manifold as illustrated.
  • a box-shaped structure composed of a main body 30 having a U-shaped cross section and a base plate 26 has a structure that is strong against bending and twisting.
  • the U-shaped cross section main body 30 is configured so that the pressure-resistant case 31 with the U-shaped cross section is integrated, all outer peripheries are arc-shaped, ensuring a very high withstand pressure even with a thin wall. However, even if the tube should be damaged, the fluid flowing here will not flow out of the pressure vessel.
  • the measurement fluid passes through the flange 18 on the flow channel inlet side, and is equally branched from the inlet side manifold 24 into the two flow tubes 1 and 2. Then, in the same manner, they join by the manifold 25.
  • the flow path of the manifold 24 is smoothly turned 90 ° by drawing an arc from the inlet (the connection with the flange 18) (see Fig. 1), and the flow tubes 1 and 2 are connected. To the connection.
  • two flow paths are formed so as to branch from one inflow port into two flow tubes 1 and 2 (see Fig. 3), but the total cross-sectional area of the flow paths decreases continuously. Connects to the tube cross-sectional area.
  • the pressure loss can be significantly reduced.
  • the total cross-sectional area of the flow tube is The area is about 0.7-0.8 o
  • the manifold 24 having the flow path formed in this manner should be designed so as not to have a special natural frequency by forming it into a curved block shape while continuously expanding its shape. Accordingly, the configuration can be made such that the disturbance vibration is not amplified and the vibration is not easily transmitted.
  • the manifold 25 on the outlet side of the flow path of the measurement fluid is also configured symmetrically with the flow path and shape of the manifold 24 on the inlet side, detailed description is omitted. From the two flow tubes 1 and 2, they merge while continuously increasing the total cross-sectional area of the flow path, and continue to the outlet flow path.
  • the drive unit 15 is usually composed of a magnet and a coil, and the two flow tubes 1 and 2 resonate in opposite phases at the center of the flow tubes 1 and 2 consisting of two parallel curved tubes. It is driving.
  • the pair of vibration detection sensors 16 and 17 are each composed of a magnet and a coil, are installed at symmetrical positions on both the left and right sides with respect to the mounting position of the driving device 15, and have a position proportional to the Coriolis force. Phase difference is detected.
  • the illustrated drive unit 15 and the pair of vibration detection sensors 16 and 17 are both arranged between the tube shafts between the flow tubes 1 and 2. In other words, as shown in FIG.
  • the driving device 15 and the pair of vibration detection sensors 16 and 17 are respectively moved between the two flow tubes.
  • they are arranged around a line connecting the respective central axes of the two flow tubes.
  • a driving force is applied on a line connecting the central axes of the two flow tubes, and the Coriolisa based on the driving force and the driving force is detected. Therefore, no inertial moment due to the oscillating inertial force is generated.
  • FIG. 11 is a view showing a model of one straight pipe vibration beam in order to explain the reduction of the influence of the secondary vibration mode.
  • the legs on each of the inflow and outflow sides of the two flow tubes 1 and 2 described above can be regarded as one straight tube vibration beam in total.
  • This straight tube vibrating beam is a force that can be modeled as shown in Fig. 11 (A).
  • the first fulcrum of the vibration is the substrate 27 of the flow tubes 1 and 2
  • the second fulcrum corresponds to the connection end at the upper end of the flow tubes 1 and 2 and the manifolds 24 and 25. It is assumed that a fixed weight is connected to the tip of this straight tube vibration beam.This is due to the mass of the zenith connecting the two right and left legs of the flow tube (Including the mass of the flowing fluid) and the mass of the drive (D r).
  • Such a straight tube vibration beam always has a higher-order vibration mode in addition to the first-order fundamental vibration mode used for Coriolis mass flow measurement as shown in Fig. 11 (B).
  • the higher-order vibration modes the one with the greatest effect is the second-order vibration mode, whose natural frequency is close, and this is shown in Fig. 11 (C). If a detection sensor (indicated by P / 0 in Fig. 11 (A)) is placed in the node of this secondary vibration mode, it is not affected by the secondary vibration mode.
  • the position of the node of this secondary vibration mode is determined by the weight of the zenith, the driving device, and the detection sensor.When the distance from the first fulcrum to the zenith is L, the first From the fulcrum, it is in the range of 0.65 to 85L.
  • the wiring from the drive unit 15 and the pair of vibration detection sensors 16 and 17 to the outside should be connected to the opposite flow tubes 1 and 2 on the center axis of the mouth tube (left and right center lines in Fig. 3). Since it is performed by flexible printed boards 12 and 13 symmetrically bent from both sides, the mass added to the vibrating flow tubes 1 and 2 and the vibrating flow tubes 1 and 2 come into contact with the outside. As a result, the stress acting on it (additional stress) is made completely symmetric, so that high vibration stability is obtained and the structure is less susceptible to external vibration. The result is a very accurate mass flow meter.
  • reference numeral 10 denotes a support for wiring to the driving device 15 and the pair of vibration detection sensors 16 and 17 and wiring to the temperature sensor.
  • the support 10 is supported by the base plate 26 and penetrates the main body 30.
  • the wiring to the drive unit 15 and the pair of vibration detection sensors 16 and 17 is routed from there along the surfaces of the flow tubes 1 and 2 and then through the flexible printed boards 12 and 13 It reaches the front end of the column 10, passes through the inside, and is directly connected to a terminal box 9 provided outside the Coriolis mass flow meter or an electric control circuit. Wirings to a plurality of temperature sensors that are usually provided are also led out through the columns 10. At this time, the wire outlet is sealed by the pressure-resistant wire penetration portion 11 provided in the support post 10 and molded with plastic, and the internal space is cooperated with the pressure-resistant case 31 as described above. It is shut off from the outside.
  • FIGS. 4 to 9 are diagrams showing a second example of a Coriolis mass flow meter to which the present invention is applied.
  • FIG. 4 shows two parallel curved flow tube tubes arranged in a vertical plane.
  • FIG. FIG. 5 is a view of the Coriolis mass flow meter as viewed from above (from above in FIG. 4), and details of the parts A and B are shown in FIG.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the center of FIG. 4, and details of the portion C are shown in FIG.
  • FIG. 9 is a view taken in the direction of arrows D-D as viewed from the line DD direction shown in FIG.
  • the Coriolis mass flow meter exemplified here has a normal configuration except for the arrangement and wiring of the coils and magnets of the driving device 15 and the pair of vibration detection sensors 16 and 17 which are features of the present invention. is there.
  • the flow tubes 1 and 2 are gate-shaped curved tubes having the same shape, and both ends are connected to a manifold (not shown) so as to form a measurement fluid flow path.
  • substrates 27 and 28 are provided for forming a node of vibration when the horse moves in a tuning fork shape, and the flow tubes 1 and 2 are arranged in parallel. Mutually adhered to be maintained.
  • the fluid to be measured passes through the flange 18 and is equally branched at the inlet side into the two flow tubes 1 and 2, and merges at the outlet side of the flow tubes 1 and 2.
  • the drive unit 15 is located at the center of the flow tubes 1 and 2 composed of such two parallel curved tubes,
  • the two flow tubes 1 and 2 are resonantly driven in opposite phases.
  • the pair of vibration detection sensors 16 and 17 are installed at symmetrical positions on both the left and right sides with respect to the mounting position of the driving device 15 and detect a phase difference proportional to the Coriolis force.
  • the illustrated Coriolis mass flowmeter has features in its arrangement and wiring.
  • 10 is a support for wiring to the drive unit 15 and the pair of vibration detection sensors 16 and 17 and wiring to the temperature sensor, and 20 is an example of wiring to the temperature sensor. are doing.
  • the column 10 is supported by the base 38 so that the end face thereof faces the driving device 15, and penetrates the main body 37.
  • dispersing the coils of the drive unit 15 and the pair of vibration detection sensors 16 and 17 into two flow tubes and simultaneously dispersing the influence of the wiring can be performed without using the support 10, for example.
  • it is possible to bring the wiring along the surface of the flow tube toward the inlet and outlet sides of the flow tube it is possible to disperse the influence of the wiring more reliably by using this support post 10. Can be done.
  • the driving device 15 is provided at the center of the inlet side and the outlet side of the flow tube, Drive device coil 3
  • the drive device magnet 6 is attached to one of the flow tubes 1 via the attachments to the other flow tube 2, respectively.
  • the wiring to the drive coil 3 is connected to the outside of the Coriolis mass flow meter via the flexible printed board 12 soldered at the soldering section 22 and via the wiring inside the support post 10.
  • the flexible printed circuit board itself is well known, and here, as shown in FIG. 9, a sheet having a predetermined width in which a copper foil for wiring is sandwiched between polyimide films is used.
  • the pair of vibration detection sensors 16 and 17 have the detection sensor magnet 7 in one flow tube 1 and the other in the flow tube 1.
  • the detection sensor coil 4 is attached to the flow tube 2 via a fixture. That is, the magnet 7 of the detection sensor and the magnet 6 of the driving device were attached to one flow tube 1 to which the coil 3 of the driving device was attached.
  • the coil 4 of the detection sensor is attached to the other flow tube 2.
  • Teflon wire 14 copper wire or copper foil covered with Teflon. This Teflon wire 14 is directed from the coils 4 and 5 of the vibration detection sensor installed in the flow tubes at the symmetrical positions on both the left and right sides with respect to the mounting position of the drive device 15 to the center column 10. To the center of the flow tube 2 and the left and right Teflon wires 14 are integrated into a flexible printed board 1
  • this flexible printed board 13 has almost the same rigidity and shape as a pair with the flexible printed board 12 for wiring to the drive coil 3, and
  • the flow tubes 1 and 2 are configured substantially symmetrically so that the effects of mass and the like on the flow tubes 1 and 2 are minimized and the same.
  • FIG. 9 showing the end surface of the support 10 the left flexible printed board 12 is for wiring to the drive coil 3, and the right flexible printed board 13 is a pair of vibration detection boards. This is for wiring to sensor coils 4 and 5.
  • a wiring terminal for a temperature sensor wired through the support 10 is illustrated. Industrial applicability

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Description

明細書 コリオリ質量流量計 技術分野
本発明は、 コリオリ質量流量計に関し、 特に並列 2本のフローチューブを用い るタイプのコリオリ質量流量計及びそのコイルとマグネットの配置に関する。 背景技術
被測定流体の流通する流管の一端又は両端を支持し、 該支持点回りに流管を該 流管の流れ方向と垂直な方向に振動したとき、 流管 （以下振動が加えられるべき 流管を、 フローチューブという） に作用するコリオリの力が質量流量に比例する ことを利用した質量流量計 （コリオリ質量流量計） は周知である。 このコリオリ 質量流量計におけるフローチューブとしての形状は湾曲管と直管とに大別される o
直管式のコリオリ質量流量計は、 両端を支持された直管の中央部直管軸に垂直 な方向に振動したとき、 直管の支持部と中央部との間でコリオリの力による直管 の変位差、 即ち位相差信号として質量流量を検知する。 このような直管式のコリ オリ質量流量計は、 シンプル、 コンパク卜で堅牢な構造を有しているものの、 高 い検出感度を得ることができない。
これに対して、 湾曲管方式のものはコリォリの力を有効に取り出すための形状 を選択できる面で高感度の質量流量検出ができる。 そして、 この湾曲測定管をよ り効率よく駆動するために、 測定流体を流す湾曲管を、 並列 2本の構成とするこ とも公知である。
第 1 0図は、 このような従来の並列 2本湾曲管型のコリオリ質量流量計の概略 構成図である。 図示のように、 フローチューブ 1、 2は、 2本の並列湾曲管 （U 字管） によって構成されると共に、 中央部でコイルとマグネッ卜から構成されて いる駆動装置 1 5によって、 この 2本のフローチューブ 1、 2を互いに反対位相 で共振駆動している。 また、 コイルとマグネットから構成されている一対の振動 検出センサ 1 6、 1 Ίが、 駆動装置 1 5の取付位置に対して左右両側の対称位置 に設置され、 コリオリの力に比例した位相差を検知している。
測定流体は、 入口側のフランジ 1 8を介して接続される外部流管より管状構成 の本体 3 4に流入し、 ここで端部プレート 3 5により方向を 9 0 ° 転向して、 2 本のフローチューブ 1、 2に等しく分岐される。 そしてフローチューブ 1、 2の 出口側で合流すると共に、 端部プレート 3 6により方向を 9 0 ° 転向して、 出口 側のフランジ 1 9を介して接続される外部流管に流出する。 このようにして、 2 本のフローチューブ 1、 2に等しく測定流体を流すことにより、 流体の種類が変 わっても、 温度の変動があっても、 常に 2本のフローチューブ 1、 2の固有振動 数を等しくすることができ、 これによつて、 効率よく安定に駆動することができ ると共に、 外部振動や温度影響の無いコリォリ質量流量計を構成できることが知 られている。
し力、し、 このような従来の並列 2本の湾曲管から成るフローチューブを用いる コリオリ質量流量計は、 外部からの振動伝達の隔絶において完全なものではなか つた。
図示したように、 2本のフローチューブ 1、 2には、 基板 2 7、 2 8力く取り付 けられていて、 この点が振動の第 1の支点になると共に、 2本のフローチューブ 1、 2と、 本体 3 4との接続部分が、 フローチューブの振動の第 2の支点となつ ていて、 チューブ振動全体の重要な基盤となっている。 し力、し、 この第 2の支点 は、 外部からの振動伝達において隔絶されておらず、 本体構造物及びケース等か ら外部振動が伝達して、 コリオリ質量流量計の性能に悪影響を及ぼしていた。 また、 このような並列 2本の湾曲管から成るフローチューブを用いるコリオリ 質量流量計は、 その構造上、 測定流体入口での分岐部、 及び測定流体出口での合 流部を有するため、 ここにおいて、 圧力損失が生じたり、 流体のつまりが生じる という問題がある。 これは、 特に、 高粘性流体や食品等の腐り易く詰まり易い液 体のときに問題となる。
また、 このようなコリオリ質量流量計は、 その構造上も、 安いコストで、 強固 なものとし、 チューブの万一の破損に対しても信頼性あるものとする必要がある が、 従来のコリオリ質量流量計は、 十分に考慮されたものではなかった。 さらに、 従来のコリオリ質量流量計は、 振動するフローチューブに必ず存在す る高次振動モ一ドの影響を考慮したものではなかつた。
また、 並列 2本の湾曲管から成るフローチューブ 1、 2を中央部で駆動する駆 動装置 1 5は通常、 コイルとマグネッ卜から構成されている。 駆動装置のコイル は、 2本のフローチューブ 1、 2の内の一方に、 またマグネットは、 他方のフロ 一チューブに取り付けられて、 この 2本のフローチューブ 1、 2を互いに反対位 相で共振駆動している。 また、 一対の振動検出センサ 1 6、 1 Ίが、 コイルとマ グネッ 卜から構成されて、 駆動装置 1 5の取付位置に対して左右両側の対称位置 に設置され、 コリオリの力に比例した位相差を検知している。 このセンサのコィ ルとマグネットもまた、 一方のフローチューブにコイルが、 そして他方のフロー チューブにマグネットが取付具を介して別々に取り付けられている。
これら駆動装置 1 5、 及び一対の振動検出センサ 1 6、 1 7に対して、 配線を 必要とするのは、 コイルのみであり、 マグネットに配線は必要としない。 コイル を取り付けたフローチューブのみに、 その表面に配線がはわせられていた。 しか し、 従来のコリオリ質量流量計は、 このような配線が、 フローチューブの振動に 及ぼす影響を考慮したものではなく、 一方のフローチューブに、 駆動装置 1 5及 び一対の振動検出センサ 1 6、 1 7のそれぞれのコイルを集中して取り付けてい た。 配線の質量及び張力が及ぼす影響はコィルを取り付けたチューブのみに集中 し、 そのため、 2本のフローチューブのバランスが悪くなり、 コリオリ質量流量 計の性能に悪影響を及ぼしていた。
そこで、 本発明は、 かかる並列 2本の湾曲管を用いるコリオリ質量流量計の問 題点を解決して、 振動支点への外部からの振動伝達を隔絶して高い振動の安定性 をもたらし、 高精度なコリオリ質量流量計を提供することを目的としている。 また、 本発明は、 フローチューブの高次振動モードの影響を低減することを目 的としている。
また、 本発明は、 流入路を通しての振動の伝達がし難い構成にすると共に、 測 定流体入口での分岐部、 及び測定流体出口での合流部における圧力損失を大幅に 減ずることを目的としている。
さらに、 本発明は、 低コストで、 機械的に強固な信頼性ある構成にすると共に 、 2本のフローチューブの振動バランスを改善して、 高い精度を得ることを目的 としている。
また、 本体形状と一体ィ匕した全ての角部を円弧形状として、 薄肉で非常に高い 圧力に耐える耐圧ケースを具備することを目的としている。
さらに、 本発明は、 駆動装置及び一対のセンサの各コイルを、 2本のフローチ ユーブに分散させ、 同時に配線による影響を分散させて、 2本のフローチューブ のバランスを保ち、 コリオリ質量流量計の性能への悪影響を軽減させることを目 的としている。 発明の開示
本発明のコリオリ質量流量計は、 並列 2本の湾曲管から構成される 2本のフロ 一チューブ 1、 2を備えている。 駆動装置 1 5力く、 一方のフローチューブを他方 のフローチューブに対して互いに反対位相で共振駆動する一方、 一対の振動検出 センサ 1 6、 1 7力く、 駆動装置 1 5の取付位置に対して左右両側の対称位置に設 置されてコリオリの力に比例した位相差を検出している。 入口側マニフォ一ルド 2 4は、 測定流体を流入口より前記 2本のフローチューブ 1、 2に分岐し、 力、つ 、 出口側マニフォ一ルド 2 5は、 2本のフローチューブ 1、 2に流れる測定流体 を合流させて、 流出口より流出させている。 このようなコリオリ質量流量計にお いて、 入口側及び出口側マニフォ一ルドは、 入口側マニフオールド 2 4の流入側 及び出口側マニフォ一ルド 2 5の流出側のみにおいて本体 3 0に機械的に結合さ れている。 これによつて、 振動支点となる入口側及び出口側マニフォ一ルド 2 4 、 2 5とフローチューブ 1、 2とのそれぞれの結合端において、 本体 3 0及びそ れに結合されている全ての構造物からの振動伝達の影響を軽減することができる 。 このように、 本発明は、 チューブ振動の支点となるフローチューブと本体との 接続部分を、 外部からの振動伝達において隔絶した構成としたことにより、 高い 振動の安定性をもたらし、 高精度なコリオリ質量流量計を提供することができる o
また、 本発明は、 入口側マニフォ一ルド 2 4及び出口側マニフォ一ルド 2 5の 流路を、 それぞれその流入口或いは流出口から円弧を描いて滑らかに転向すると 共に、 流路の合計断面積を連続的に変化させている。 これによつて、 測定流体の 分岐部及び合流部において、 圧力損失が生じたり、 流体のつまりが生じることは ない。
また、 本発明は、 入口側マニフォ一ルド 2 4及び出口側マニフォ一ルド 2 5の 形状を、 連続的に拡大しつつ、 湾曲したブロック状に形成したことにより、 特別 の固有振動数を持たないように構成することができ、 これによつて、 外乱振動を 増幅したりせず、 振動のし難い構成にすることができる。
また、 本発明は、 両端の接続口と流量計全体を保持する本体 3 0が、 U形断面 を有し、 力、つ上部に前記振動支点に接触しないようにベースプレートを配置した 箱形構造にしたことにより、 曲げ、 ねじれに強固な構造とし、 接続口への外部応 力に対して、 チューブの振動に影響を与えず、 高精度な流量計をもたらすと共に 、 本体を薄肉にして、 低コストに構成することができる。
また、 本発明は、 本体 3 0と一体に結合され、 全ての外周が円弧形状を有する U形ケース 3 1を備えることにより、 薄肉でも非常に高い耐圧を確保し、 チュー ブの万一の破損に対しても信頼性ある耐圧容器を構成することができる。
また、 本発明は、 駆動装置 1 5及び一対の振動検出センサ 1 6、 1 7を、 2本 のフローチューブ間で、 その軸間に配置したことにより、 振動慣性力による慣性 モ一メン卜が生じないようにすることができる。
また、 本発明は、 一対の振動検出センサ 1 6、 1 7の取り付け位置を、 流入側 、 流出側各々の脚部において 2次振動モードの節に配置したことにより、 2次振 動モードの影響を受けず、 振動ビームの対称性を完全に確保すると共に、 外部か らの振動の進入を極限まで隔絶することができる。
さらに、 本発明は、 駆動装置 1 5及び一対の振動検出センサ 1 6、 1 7への配 線を、 センタ軸において、 フローチューブの両方から対称に撓ませたフレキシブ ルプリント板 1 2、 1 3を用い、 力、つ付加質量及び付加応力を対称にするよう行 うことにより、 非常に安定した振動が得られ、 かつ外部からの振動の影響を受け 難くし、 非常に高い精度を得ることができる。
また、 駆動装置のコイル 3は一方のフローチューブ 1に、 かつ駆動装置のマグ ネット 6は他方のフローチューブ 2に取付けると共に、 一対の振動検出センサの それぞれのマグネッ卜 7、 8を、 前記駆動装置のコイル 3を取り付けた一方のフ 口一チューブ 1に、 かつ一対の振動検出センサのそれぞれのコイル 4、 5を他方 のフローチューブ 2に取付けたものである。 このように、 駆動装置及び一対のセ ンサの各コイルを、 2本のフローチューブに分散させ、 同時に配線による影響を 分散させたことにより、 2本のフローチューブのバランスを保ち、 コリオリ質量 流量計の性能への悪影響を軽減させることができる。
また、 本発明のコリオリ質量流量計は、 フローチューブ中央部に取り付けた駆 動装置 1 5に先端面を対向させると共に配線のための電線を内部に挿通した支柱 1 0を設け、 該支柱 1 0の先端面から第 1のフレキシブルプリント板 1 2により 前言己駆動装置のコイル 3に接続し、 かつ第 2のフレキシブルプリント板 1 3によ り、 一対の振動検出センサのコイル 4 , 5からフローチューブ表面上を沿わせら れた配線 （テフロン線 1 4 ) に、 フローチューブ中央部で各フローチューブの振 動中心に対してほぼ対称にたわませて接続している。 このように、 特に、 フロー チューブから支柱に渡す配線のためのフレキシブルプリント板の剛性と形状をほ ぼ同一にして、 2本のフローチューブのそれぞれに分割したために、 フレキシブ ルプリント板のフローチューブへの影響を分散できるだけでなく、 フレキシブル プリント板の幅を狭くすることができ、 これによつてフレキシブルプリント板の フローチューブへの影響を最少かつ同一にすることができる。 図面の簡単な説明
第 1図は、 本発明を適用するコリォリ質量流量計の第 1の例を示す図であり、 並列 2本の湾曲管夕イブのフローチューブを垂直面内に取り付けて、 その正面か ら見た図である。
第 2図は、 第 1図に示すコリォリ質量流量計を上側から見た図である。
第 3図は、 第 1図に示すコリォリ質量流量計を中央で切断した断面図である。 第 4図は、 本発明を適用するコリォリ質量流量計の第 2の例を示す図であり、 並列 2本の湾曲管夕イブのフローチューブを垂直面内に取り付けて、 その正面か ら見た場合を示している。
第 5図は、 第 4図に示したコリオリ質量流量計を上側から見た図である。 第 6図は、 第 4図に示したコリオリ質量流量計を中央で切断した断面図である 第 7図は、 第 5図に示した A部及び B部言羊細を示す図である。
第 8図は、 第 6図に示した C部詳細を示す図である。
第 9図は、 第 8図に示したライン D— D方向から見た D— D矢視図である。 第 1 0図は、 従来の並列 2本湾曲管型のコリオリ質量流量計の概略構成図を示 している。
第 1 1図は、 2次振動モードの影響低減を説明するために、 1本の直管振動ビ 一ムをモデル化して示す図である。 発明を実施するための最良の形態
本発明は、 並列 2本のフローチューブを用いるタイプのコリオリ質量流量計に 等しく適用することができる力^ 以下、 並列 2本の湾曲管タイプの中でも、 特に 門形夕ィプに属するコリオリ質量流量計を例にとつて説明する。
第 1図〜第 3図は、 本発明を適用するコリォリ質量流量計の第 1の例を示す図 であり、 並列 2本の湾曲管タイブのフローチューブを垂直面内に取り付けた場合 を想定している。 第 1図は、 その正面から見た図である。 第 2図は、 垂直面内に 取り付けたコリオリ質量流量計を上側から （第 1図の上側から） 見た部分的に断 面で示す図であり、 第 3図は、 第 1図に示すコリオリ質量流量計を中央で切断し た断面図である。
例示したコリオリ質量流量計のフローチューブ 1、 2は、 門形に湾曲した同一 形状の湾曲管であり、 各々の両端部は、 本発明の特徴の 1つとして詳細は後述す る、 マニフォ一ルド 2 4、 2 5に結合されている。 測定流体は、 第 1図の左側よ り流入し、 右側に流出すると仮定している。 即ち、 測定流体は、 フランジ 1 8を 介して接続されている外部流管より流入し、 入口側マニフォ一ルド 2 4で 2本の フローチューブ 1、 2に等しく分岐される。 そしてフローチューブ 1、 2の出口 側では、 マニフォ一ルド 2 5で合流して、 フランジ 1 9を介して接続されている 外部流管に流出する。
両端の接続口と流量計全体を保持している本体 3 0は、 第 1図に示されるよう に、 或いは、 それと直角方向に見た第 3図に示されるように、 U形断面を有する と共に、 この本体 3 0の上部開口部は、 マニフォ一ルド 2 4、 2 5の部分を除い て、 その蓋をするように、 ベースプレート 2 6により結合されている。 このよう に、 本体 3 0は、 U形断面を有する箱形に構成されている。
フローチューブ 1、 2の両端近傍には、 音叉状に駆動したとき振動の節部を形 成させるための基板 2 7、 2 8が設けられ、 かっこれは、 フローチューブ 1、 2 が並列に維持されるように相互固着している。
従来技術を参照して前述したように、 フローチューブ 1、 2の基板 2 7、 2 8 による固着点が振動の第 1の支点になると共に、 フローチューブ 1、 2とマニフ オールド 2 4、 2 5の上端の結合端が第 2の支点となって、 チューブ振動全体の 重要な基盤となっている力^ 本発明のこの例においては、 振動の第 2の支点が、 本体 3 0、 及びベースプレート 2 6、 耐圧ケース 3 1等の本体に結合されている 全ての構造物から隔離されている。 本体 3 0にはマニフォ一ルド 2 4の流入側及 びマニフォ一ルド 2 5の流出側のみで機械的に結合されている。 なお、 第 2の振 動支点を構成するためには、 この点で、 2本のフローチューブを一体に結合する 必要があり、 これは、 例えば、 第 1の支点と同様に基板を用いることもできるが 、 例示したような一体のプロック形状のマニフォ一ルドを用いることによつても 可能である。
本発明は、 このように、 この第 2の振動支点が外部からの振動伝達の影響を軽 減した構成となっているので、 高い振動安定性をもたらし、 コリオリ質量流量計 を高精度なものにする。 さらに、 U形断面の本体 3 0とベースプレート 2 6によ り構成される箱形構造により、 曲げ、 ねじれに強固な構造となっている。
また、 この断面 U形の本体 3 0には、 断面 U形の耐圧ケース 3 1が一体化する よう構成されているので、 全ての外周が円弧形状を構成し、 薄肉でも非常に高い 耐圧を確保し、 チューブが万一破損するようなことがあっても、 ここを流れてい る流体が、 耐圧容器の外部に流れ出ることはない。
前述のように、 測定流体は、 流路入口側でフランジ 1 8を通り、 入口側マニフ オールド 2 4から 2本のフローチューブ 1、 2に等しく分岐される。 そして、 同 様に、 マニフォ一ルド 2 5により合流する。 この際、 本発明の一例として例示し たマニフォ一ルド 2 4の流路は、 その流入口 （フランジ 1 8との接続部） から円 弧を描いて滑らかに 9 0 ° 転向して （第 1図参照） 、 フローチューブ 1、 2との 接続部に至る。 その際、 1つの流入口から、 2本のフローチューブ 1、 2に分岐 するよう 2つの流路を形成するが （第 3図参照） 、 流路の合計断面積は、 連続的 に減少してチューブ断面積に連なる。 これによつて、 圧力損失を大幅に減少させ ることができる。 なお、 一般的には、 流体が、 外部流管を流れるときよりもフロ 一チューブを流れるときに流速を高くしてコリオリカを大きくするために、 フロ 一チューブの合計断面積は、 外部流管断面積の 0 . 7〜0 . 8程度にされている o
このように形成された流路を有するマニフォ一ルド 2 4は、 その形状を連続的 に拡大しつつ、 湾曲したブロック状に形成することにより、 特別の固有振動数を 持たないように設計することができ、 これによつて、 外乱振動を増幅したりせず 、 振動の伝達がし難い構成にすることができる。
同様に、 測定流体の流路出口側のマニフォ一ルド 2 5もまた、 上記入口側のマ ニフォ一ルド 2 4の流路及び形状と対称に構成しているので、 詳細な説明は省く 、 2本のフローチューブ 1、 2から流路の合計断面積を連続的に増大しつつ合 流して出口流路に連なる。
駆動装置 1 5は、 通常マグネットとコイルから構成されて、 このような並列 2 本の湾曲管から成るフローチューブ 1、 2の中央部で、 2本のフローチューブ 1 、 2を互いに反対位相で共振駆動している。一対の振動検出センサ 1 6、 1 7は 、 また、 それぞれマグネッ卜とコイルから構成されて、 駆動装置 1 5の取付位置 に対して左右両側の対称位置に設置され、 コリオリの力に比例した位相差を検知 している。 図示した駆動装置 1 5及び一対の振動検出センサ 1 6、 1 7は、 いず れも、 フローチューブ 1とフローチューブ 2の間のチュ一ブ軸間に配置されてい る。 言い換えると、 第 1図に示すように、 2本のフローチューブを重なる方向に 見たときに、 駆動装置 1 5及び一対の振動検出センサ 1 6、 1 7のそれぞれを、 両フロ一チューブの間で、 しかも両フローチューブのそれぞれの中心軸を結ぶ線 上を中心として配置したものである。 これによつて、 両フローチューブの中心軸 を結ぶ線上で駆動力を作用させ、 力、つこの駆動力に基づくコリオリカを検出する ことができるから、 振動慣性力による慣性モ一メン卜が生じることはない。
また、 図示の例において、 一対の振動検出センサ 1 6、 1 7の取り付け位置は 、 振動のビームとなる流入側、 流出側の各々の脚部において、 2次振動モードの 節に配置されている。 第 1 1図は、 2次振動モードの影響低減を説明するために 、 1本の直管振動ビームをモデル化して示す図である。 前述の 2本のフローチュ ーブ 1、 2の流入側、 流出側各々の脚部はそれぞれ 1本の、 全体で 4本の直管振 動ビームと見ることができる。 この直管振動ビームは、 第 1 1図 （A) に示すよ うにモデル化することができる力 これは、 前述のように、 振動の第 1の支点が フローチューブ 1、 2の基板 2 7、 2 8による固着点であり、 かつ第 2の支点が フローチューブ 1、 2とマニフォ一ルド 2 4、 2 5の上端の結合端に対応する。 この直管振動ビームの先端には、 一定の大きさの重りが結合されるものと仮定し ているが、 これは、 フローチューブの左右 2本の脚部を連結する天頂部の質量 ( そこを流れる流体の質量を含む） 及び駆動装置 （D r ) の質量に対応する。
このような直管振動ビームには、 第 1 1図 （B ) に示すようなコリオリ質量流 量計測に利用する 1次の基本振動モードの他に、 高次の振動モードが必ず存在す る。 高次の振動モードの内、 影響が最も大きいのは固有振動数が近い 2次振動モ ードであり、 第 1 1図 （C ) はこれを示している。 この 2次振動モードの節に、 検出センサ （第 1 1図 （A) において P / 0で示す） を配置すれば、 2次振動モ ードの影響を受けない。 この 2次振動モードの節となる位置は、 天頂部、 駆動装 置、 検出センサの重さによって決定されるが、 第一の支点から天頂部までの距離 を Lとしたときに、 第一の支点から、 0 . 6 5〜 8 5 Lの範囲にある。
駆動装置 1 5及び一対の振動検出センサ 1 6、 1 7から外部への配線は、 フ口 一チューブのセンタ軸 （第 3図の左右の中心線） において、 対向するフローチュ ーブ 1、 2の両方から対称に撓ませたフレキシブルプリント板 1 2、 1 3によつ て行っているので、 振動するフローチューブ 1、 2に付加される質量、 及び振動 するフローチューブ 1、 2に外部から接触してそれに作用する応力 （付加応力） を完全に対称にし、 高い振動安定性が得られると共に、 外部からの振動の影響を 受けにくいような構成となっている。 その結果、 非常に高い精度の質量流量計が 得られる。 図中、 1 0は、 駆動装置 1 5及び一対の振動検出センサ 1 6、 1 7への配線、 及び温度センサへの配線のための支柱である。 この支柱 1 0は、 ベースプレート 2 6に支持されると共に、 本体 3 0を貫通している。 駆動装置 1 5及び一対の振 動検出センサ 1 6、 1 7への配線は、 そこから、 フローチューブ 1、 2の表面上 を沿わせられた後、 フレキシブルプリント板 1 2、 1 3を介して、 支柱 1 0の先 端部に至り、 その内部を通って、 コリオリ質量流量計の外部に備えられる端子箱 9、 或いは電気的制御回路に直接接続される。 通常複数備えられる温度センサへ の配線は、 また、 この支柱 1 0を通して外部に引き出される。 その際、 この支柱 1 0内に備えられ、 プラスチックによりモールドされた耐圧電線貫通部 1 1によ り、 電線取り出し口を封じて、 前述したような耐圧ケース 3 1と共同して、 内部 空間を外部と遮断している。
第 4図〜第 9図は、 本発明を適用するコリォリ質量流量計の第 2の例を示す図 であり、 第 4図は、 並列 2本の湾曲管タイプのフローチューブを垂直面内に取り 付けて、 その正面から見た場合の図である。 第 5図は、 コリオリ質量流量計を上 側から （第 4図の上側から） 見た図であり、 その A部及び B部詳細は、 第 7図に 示している。 第 6図は、 第 4図の中央で切断した断面図であり、 その C部詳細は 、 第 8図に示している。 第 9図は、 第 8図に示したライン D— D方向から見た D 一 D矢視図である。
ここに例示したコリオリ質量流量計は、 本発明の特徴とする駆動装置 1 5及び 一対の振動検出センサ 1 6、 1 7のコイルとマグネッ卜の配置及び配線を除いて 、 通常の構成のものである。 フローチューブ 1、 2は、 門形に湾曲した同一形状 の湾曲管であり、 各々の両端部は、 測定流体流路を形成するように、 図示しない マニフォ一ルドと接続されている。 また、 フローチューブ 1、 2の両端近傍には 、 音叉状に馬区動したとき振動の節部を形成させるための基板 2 7 , 2 8が設けら れ、 さらに、 フローチューブ 1、 2が並列に維持されるように相互固着されてい 。
測定流体は、 フランジ 1 8を通り、 入口側で 2本のフローチューブ 1、 2に等 しく分岐され、 そしてフローチューブ 1、 2の出口側で、 合流する。 駆動装置 1 5は、 このような 2本並列の湾曲管から成るフローチューブ 1、 2の中央部で、 2本のフローチューブ 1、 2を互いに反対位相で共振駆動している。 一対の振動 検出センサ 1 6、 1 7は、 駆動装置 1 5の取付位置に対して左右両側の対称位置 に設置され、 コリオリの力に比例した位相差を検知している。
また、 駆動装置 1 5及び一対の振動検出センサ 1 6、 1 7力く、 それぞれコイル とマグネッ 卜から構成される点でも、 従来技術と相違するものではないが、 第 4 図〜第 9図に例示したコリォリ質量流量計は、 それらの配置及び配線に特徴を有 している。 図中、 1 0は、 駆動装置 1 5及び一対の振動検出センサ 1 6、 1 7へ の配線、 及び温度センサへの配線のための支柱であり、 2 0は、 温度センサへの 配線を例示している。 この支柱 1 0は、 その先端面が駆動装置 1 5に対向するよ うに、 基台 3 8に支持されると共に、 本体 3 7を貫通している。 なお、 駆動装置 1 5及び一対の振動検出センサ 1 6、 1 7の各コイルを、 2本のフローチューブ に分散させ、 同時に配線による影響を分散させることは、 支柱 1 0を用いること なく、 例えば、 配線をフローチューブの表面上を沿わせてフローチューブの入口 側及び出口側の方に持ってくることにより可能であるが、 この支柱 1 0を用いる ことにより、 より確実に配線の影響を分散させることができる。
駆動装置 1 5は、 第 5図の A部詳細を示す第 7図、 或いは第 6図の C部詳細を 示す第 8図に見られるようにフローチューブの入口側と出口側の中央部において 、 駆動装置コイル 3カ^ 一方のフローチューブ 1に、 駆動装置マグネット 6が他 方のフローチューブ 2にそれぞれ取付具を介して取り付けられている。 駆動装置 コイル 3への配線は、 はんだ付部 2 2ではんだ付けされたフレキシブルプリント 板 1 2を介して、 かつ支柱 1 0内の配線を介して、 このコリオリ質量流量計外部 に接続される。 フレキシブルプリント板自体は周知のものであり、 ここでは、 特 に第 9図に見られるように、 配線用の銅箔をポリイミ ドフィルムで挟んだ所定幅 のものを用いた。
一対の振動検出センサ 1 6、 1 7は、 第 5図に示した B部の詳細図を示す第 7 図に見られるように、 一方のフローチューブ 1に、 検出センサマグネット 7力く、 他方のフローチューブ 2に検出センサコイル 4がそれぞれ取付具を介して取り付 けられている。 即ち、 前述の駆動装置のコイル 3を取り付けた一方のフローチュ ーブ 1に、 検出センサのマグネット 7を、 駆動装置のマグネット 6を取り付けた 他方のフローチューブ 2に、 検出センサのコイル 4を取り付けている。
一対の検出センサのコイル 4、 5への配線は、 特に第 7図の B部詳細図に示さ れるように、 はんだ付部 2 1ではんだ付けされ、 かつフローチューブ 2の表面上 をはわせられたテフロン線 1 4 (銅線又は銅箔をテフロンで被覆したもの） を介 して行われる。 このテフロン線 1 4は、 駆動装置 1 5の取付位置に対して左右両 側の対称位置のフローチューブに設置されている振動検出センサのコイル 4、 5 から、 中央の支柱 1 0の方に向けて、 フローチューブ 2の表面上をはわせられ、 中央部に至って、 左右のテフロン線 1 4を一体にしてフレキシブルプリント板 1
3に接続され （第 8図） 、 支柱内配線を介してコリオリ質量流量計外部に配線さ れる。 第 8図及び第 9図に示すように、 このフレキシブルプリント板 1 3は、 駆 動装置コイル 3への配線のためのフレキシブルプリント板 1 2と対をなすように 剛性と形状をほぼ同一にし、 フローチューブ 1、 2に対する質量等の影響を最少 力、つ同一になるように略対称に構成されている。 支柱 1 0の先端面を示す第 9図 において、 左側のフレキシブルプリント板 1 2は、 駆動装置コイル 3への配線の ためのものであり、 かつ右側のフレキシブルプリント板 1 3は、 一対の振動検出 センサコイル 4、 5への配線のためのものである。 その他に、 支柱 1 0を通して 配線される温度センサ用の配線端子が例示されている。 産業上の利用の可能性
以上説明した如く、 本発明によれば、 並列 2本のフローチューブを用いるタイ プのコリオリ質量流量計において、 高い振動の安定性をもたらし、 高精度なコリ ォリ質量流量計を提供することが可能になる。

Claims

請求の範囲
1 . 並列に設置した湾曲管から構成される 2本のフローチューブと、 測定流体 流入口より前記 2本のフローチューブに分岐する入口側マニフオールドと、 前記 2本のフローチューブに流れる測定流体を合流して測定流体流出口より流出させ る出口側マニフオールドと、 一方のフローチューブを他方のフローチューブに対 して互いに反対位相で共振駆動させる駆動装置と、該駆動装置の取付位置に対し て左右両側の対称位置に設置されてコリォリの力に比例した位相差を検出する一 対の振動検出センサとを備えるコリオリ質量流量計において、
両側の接続口と流量計全体を保持する本体を備え、
該本体と前記入口側及び出口側マ二フォールドとの機械的結合は、 入口側マ二 フォールドの流入側及び出口側マ二フォールドの流出側のみにおいて行い、 振動 支点となる入口側及び出口側マニフォ一ルドとフローチューブとのそれぞれの結 合端は、 本体及びそれに結合されている全ての構造物から隔離して配置した、 ことを特徴とするコリオリ質量流量計。
2 . 前記入口側マニフォ一ルドの流路は、 その流入口から円弧を描いて滑らか に転向すると共に、 流路の合計断面積を連続的に減少させて 2本のフローチュー ブに分岐し、 そして、 前記出口側マニフォ一ルドの流路は、 2本のフローチュー ブとの接続端から円弧を描いて滑らかに転向すると共に、 流路の合計断面積を連 続的に増大させつつ合流して、 測定流体流出側に連なることを特徴とする請求項 1に記載のコリオリ質量流量計。
3 . 前記入口側マニフオールド及び出口側マニフオールドは、 それぞれ測定流 体流入ロ或 、は測定流体流出口より 2本のフローチューブとの結合端に向けて、 連続的に拡大しつつ、 湾曲したプロック状に形成したことを特徴とする請求項 1 に記載のコリオリ質量流量計。
4 . 前記本体は、 U形断面を有し、 かつ上部に前記振動支点に接触しないよう にベースプレートを配置した箱形構造にしたことを特徴とする請求項 1に記載の コリオリ質量流量計。
5 . 前記本体は、 一体に結合されて、 全ての外周が円弧形状を有する U形ケー スを備えることを特徴とする請求項 4に記載のコリオリ質量流量計。
6 . 前記駆動装置及び前記一対の振動検出センサは、 前記 2本のフローチュー ブ間で、 その軸間に配置されることを特徴とする請求項 1に記載のコリォリ質量 流量計。
7 . 前記駆動装置及び前記一対の振動検出センサへの配線は、 前記フローチュ 一ブ入口側と出口側の中央にあるセンタ軸において、 2本のフローチューブの両 方から対称に橈ませたフレキシブルプリント板を用い、 かつ 2本のフローチュー ブのそれぞれへの付加質量及び付加応力を対称にするよう行うことを特徴とする 請求項 1に記載のコリオリ質量流量計。
8 . 前記一対の振動検出センサの取り付け位置を、 振動のビームとなる流入側 、 流出側の各々の脚部において、 2次振動モードの節に配置したことを特徴とす る請求項 1に記載のコリオリ質量流量計。
9 . 並列 2本の湾曲管タイプのフローチューブと、 一方のフローチューブを他 方のフローチューブに対して互いに反対位相で共振駆動させ、 前記フローチュー ブ中央部に取り付けられた駆動装置と、 該駆動装置の取付位置に対して左右両側 の対称位置のフローチューブに設置されてコリオリの力に比例した位相差を検出 する一対の振動検出センサとを備え、 前記駆動装置及び一対の振動検出センサが それぞれ一つのコイルと一つのマグネットから構成されるコリオリ質量流量計に おいて、
前記駆動装置のコイルを一方のフローチューブに、 かつ駆動装置のマグネット を他方のフローチューブに取付け、
前記一対の振動検出センサのそれぞれのマグネットを前記一方のフローチュー ブに、 かつ一対の振動検出センサのそれぞれのコィルを前記他方のフローチュー ブに取付けたことを特徴とするコリオリ質量流量計。
1 0 . 前記フローチューブ中央部に取り付けられた前記駆動装置に先端面を対 向させると共に配線のための電線を内部に挿通した支柱を設け、 該支柱の先端面 から前記一方のフローチューブに向けた第 1のフレキシブルプリント板により前 記駆動装置のコィルに接続し、 かつ前記支柱の先端面から前記他方のフローチュ —ブに向けた第 2のフレキシブルプリント板により、 前記一対の振動検出センサ のコィルからフ口一チューブ表面上を沿わせられた配線に、 前記フ口一チューブ 中央部で各フローチューブの振動中心に対してほぼ対称にたわませて接続した請 求項 9に記載のコリオリ質量流量計。
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