WO2005054791A1 - コリオリ流量計 - Google Patents

Abstract

第一軸に対して対称の形状となる湾曲管からなり、かつ流出入口を有する支持部８，８によって両端が支持された少なくとも一本のフローチューブ３を両端の支持部８，８によって支持された位置を結ぶ第二軸を中心に回転方向に交番駆動する駆動装置４をコリオリ流量計１の垂直軸上に配置する。さらに、フローチューブ３を回転方向に交番駆動する一対の第二駆動装置５、５を設けて、その一対の第二駆動装置５、５を駆動装置４の左右両側の対称な位置に配置する。この一対の第二駆動装置５、５同士を同相で駆動するとともに、駆動装置４と一対の第二駆動装置５、５とを逆相で駆動する。そして、駆動装置４の左右両側の対称な位置に取り付けられフローチューブ３に作用するコリオリの力に比例した位相差を持った振動を検出する一対の振動検出センサ６、６のそれぞれを、駆動装置４と一対の第二駆動装置５、５との間に配置する。

Description

明 細 書 コリオリ流量計 技術分野

本発明は、 コリオリ流量計に関し、 特に、 湾曲管からなる少な く とも一本のフローチューブを備えて構成したコリオリ流量計に関 する。 背景技術

コリオリ流量計は、 被測定流体の流通する流管の一端又は両端 を支持し、 その支持点回りに流管の流れ方向と垂直な方向に振動を 加えたときに、 流管 （以下、 振動が加えられるべき流管をフローチ ユープという） 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である。 コリオリ流量計は周知のものであり 、 コリオリ流量計におけるフローチューブの形状は直管式と湾曲管 式とに大別されている。

直管式のコリオリ流量計は、 両端が支持された直管の中央部直 管軸に垂直な方向の振動を加えたとき、 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、 すなわち位相差信号が得ら れ、 その位相差信号に基づいて質量流量を検知するように構成され ている。 このような直管式のコリオリ流量計は、 シンプル、 コンパ タ トで堅牢な構造を有している。 しかしながら、 高い検出感度を得 ることができないという問題点もあわせ持っている。

これに対して、 湾曲管式のコリオリ流量計は、 コリオリの力を 有効に取り出すための形状を選択できるという点で、 直管式のコリ オリ流量計よりも優れており、 実際に、 高感度の質量流量を検出す ることができている。 なお、 湾曲管式のコリオリ流量計と しては、 一本のフローチューブを備えるもの （例えば、 特公平 4一 5 5 2 5 0号公報参照） や、 並列二本のフローチューブを備えるもの （例え ば、 特許第 2 9 3 9 2 4 2号公報参照） 、 あるいは、 一本のフロー チューブをループさせた状態に備えるもの （例えば、 特許第 2 9 5 1 6 5 1号公報参照） などが知られている。

ところで、 湾曲管式のコリオリ流量計のうち、 一本のフローチ ユープを備えるコリオリ流量計にあっては、 形状構成が最も単純で あるため、 安価に質量流量計を提供することができるという利点を 有している。 その反面、 次のような問題点もあわせ持っている。 す なわち、 一本のフローチューブを備えるコリオリ流量計にあっては 、 フローチューブが一本であることから、 フローチューブを振動さ せた場合に二本のフローチューブを備えるコリオリ流量計の場合の ような振動パランスを確保することができず、 安定した出力信号が 得られないという問題点を有している。 発明の開示

本発明の目的は、 単純な形状の構成で、 安価で提供することが でき、 かつ、 フローチューブを振動させた場合、 安定した出力信号 を得ることのできるコリオリ流量計を提供することにある。

本発明の目的を達成するために、 請求項 1に記載の本発明のコ リオリ流量計は、 第一軸に対して対称の形状となる湾曲管からなり 、 且つ流出入口を有する支持部によって両端が支持された少なく と も一本のフローチューブと、 前記両端の支持部によって支持された 位置を結ぶ第二軸を中心に前記フローチューブを回転方向に交番駆 動する駆動装置と、 前記駆動装置の左右両側の対称な位置に取り付 けられ前記フローチューブに作用するコリオリの力に比例した位相 差を持った振動を検出する一対の振動検出センサと、 を備えたコリ オリ流量計であって、 前記駆動装置を前記第一軸上に配置するとと もに、 前記フローチューブを前記回転方向に交番駆動する一対の第 二駆動装置を前記駆動装置の左右両側の対称な位置に配置し、 且つ 、 前記一対の第二駆動装置同士を同相で駆動するとともに、 前記駆 動装置と前記一対の第二駆動装置とを逆相で駆動するように構成さ れている。

このように構成することにより、 請求項 1に記載のコリオリ流 量計は、 駆動装置と一対の第二駆動装置とを駆動すると、 それら駆 動装置の駆動によってフローチューブは、 三次振動モードの振動ビ ームを形成するように振動する。 すなわち、 一対の第二駆動装置同 士は同相で駆動し、 駆動装置は一対の第二駆動装置とは逆相で駆動 することから、 フローチューブが三次振動モードの振動ビームを形 成するように振動する。 この請求項 1に記載のコリオリ流量計のフ ローチューブは、 一対の第二駆動装置を設けていない駆動装置のみ のコリオリ流量計のフローチューブと比べると、 請求項 1に記載の コリオリ流量計のフローチューブの振動の方が格段に安定し、 その 結果、 一対の振動検出センサから得られる検出信号も安定する。 請 求項 1に記載のコリオリ流量計は、 以上の構成からも分かるように 、 単純な形状で構成でき、 安価にすることができる。

本発明の目的を達成するために、 請求項 2に記載の発明に係る コリオリ流量計は、 請求項 1に記載のコリオリ流量計において、 前 記一対の振動検出センサを前記駆動装置と前記一対の第二駆動装置 の間のそれぞれに配置して構成されている。 また、 本発明の目的を 達成するために、 請求項 3に記載の発明に係るコリオリ流量計は、 請求項 1に記載のコリオリ流量計において、 前記一対の振動検出セ ンサを前記一対の第二駆動装置と前記流出入口を有する支持部との 間に配置して構成されている。

このように構成することにより、 請求項 2及ぴ請求項 3に記載 のコリオリ流量計は、 一対の振動検出センサを配置する位置を適宜 選択することができ、 フローチューブに作用するコリオリの力に比 例した位相差をよりよい位置で検出することができる。

本発明の目的を達成するために、 請求項 4に記載の発明に係るコ リオリ流量計は、 請求項 1、 請求項 2、 請求項 3のいずれか 1項に 記載のコリオリ流量計において、 前記フローチューブを直線部とこ の直線部の両端に連続する一対の脚部とからなる門型の形状に形成 するとともに、 前記駆動装置と前記一対の第二駆動装置とを前記直 線部に沿って配置して構成されている。 このよ うに構成することに より、 請求項 4に記載のコリオリ流量計は、 フローチューブの振動 をより安定した状態にすることができる。

本発明の目的を達成するために、 請求項 5に記載の発明に係るコ リオリ流量計は、 請求項 1、 請求項 2、 請求項 3、 請求項 4のいず れか 1項に記載のコリオリ流量計において、 前記一対の振動検出セ ンサのそれぞれをコイルとマグネッ トとを備えて構成し、 前記それ ぞれのコイルを前記フローチューブに対して平行な静止部材に設置 し、 前記それぞれのマグネッ トを前記フローチューブに設置して構 成されている。 このよ うに構成することにより、 請求項 5に記載の コリオリ流量計は、 配線の必要なコイルをフローチューブに取り付 けずにすむことから、 フローチューブの振動に及ぼす影響を極力軽 減することができる。

請求項 1に記載された発明によれば、 フローチューブの振動ビ ームを三次振動モードにすることから、 フローチューブの振動を従 来よりも格段に安定させることができる。 したがって、 振動検出セ ンサを介して安定した信号が得られるコリオリ流量計を提供するこ とができるという効果を奏する。 また、 湾曲管からなる少なく とも

—本のフローチューブを備えるコリオリ流量計であることから、 単 純な形状構成であって比較的安価な提供を実現することができると いう効果を奏することができる。

請求項 2、 3に記載された各本発明によれば、 振動検出センサ の配置を駆動装置と第二駆動装置との間、 又は第二駆動装置と流出 入口との間にすることから、 フローチューブに作用するコリオリの 力に比例した位相差を、 より よい位置で検出することができるとい う効果を奏することができる。

請求項 4に記載された本発明によれば、 門型のフローチューブ でその直線部に沿って駆動装置と第二駆動装置とを配置することか ら、 フローチューブの振動をより安定した状態にすることができる という効果を奏することができる。

請求項 5に記載された本発明によれば、 フローチューブに平行 な静止部材に配線の必要なコイルを配置し、 フローチューブにはマ グネッ トを配置することから、 フローチューブの振動に及ぼす影響 を極力軽減することができるという効果を奏することができる。 図面の簡単な説明

図 1は、 本発明によるコリオリ流量計の一実施の形態を示す斜 視図である。

図 2は、 本発明によるコリオリ流量計の他の一実施の形態を示 す図であり、 一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、 その正面から見た図である。

図 3は、 図 2に示すコリオリ流量計を上側から見た図である。 図 4は、 図 2に示すコリオリ流量計を中央付近で切断した断面 図である。

図 5は、 フローチューブを模式的に示した作用説明図である。 図 6 ( a ) は、 図 5のフローチューブの曲げ振動の速度を示す 図である。

図 6 ( b ) は、 図 6 ( a ) に図示の一対の振動検出センサの配 置されている地点のフローチューブのコリオリの力を示す図である 図 7は、 本発明によるコリオリ流量計の更に他の一実施の形態 を示す図であり、 一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、 その正面から見た図である。 発明を実施するための最良の形態

以下、 本発明の実施の形態について、 図面を参照しながら説明 する。

図 1には、 本発明に係るコリオリ流量計の第一の実施の形態が 示されている。

図において、 図 1は、 本発明に係るコリオリ流量計の一実施の 形態を示す斜視図である。

図 1において、 第一実施形態となる本発明のコリオリ流量計 1 は、 筐体 2と、 その筐体 2内に収納される一本のフローチューブ 3 と、 フローチューブ 3を駆動するための駆動装置 4及び一対の第二 駆動装置 5、 5と、 フローチューブ 3に作用するコリオリの力に比 例した位相差を検出する一対の振動検出センサ 6、 6 とを備えて構 成されている。 以下、 これらの各構成部材について説明する。

前記筐体 2は、 曲げやねじれに強固な構造を有している。 また 、 筐体 2は、 フローチューブ 3 と、 そのフローチューブ 3自身が开さ 成する面に対して平行に配置される静止部材 7 とを収納することが できる大きさに形成されている。 さらに、 筐体 2は、 フローチュー ブ 3等の流量計要部を保護することができるように形成されている 。 このような筐体 2の内部には、 アルゴンガス等の不活性ガスが充 填されている。 この不活性ガスの充填によって、 筐体 2内部では、 - フローチューブ 3等への結露が防止されている。

静止部材 7は、 例えば、 平面視矩形状であって、 図示のような 平板状に形成されている。 また、 静止部材 7は、 その一部が筐体 2 に固着されている。 この静止部材 7には、 フローチューブ 3を支持 固定するためのブロック形状の支持部 8、 8が取り付け固定されて いる。 このように本発明のコリオリ流量計 1は、 外乱振動を増幅さ せたりせず、 また、 支持部 8、 8を介してのフローチューブ 3への 振動伝達が起こり難い構造になっている。

前記フローチューブ 3は、 図 1に図示の S 1で示される第一軸 (コリオリ流量計 1の垂直軸に一致する） に対して対称の形状とな る湾曲管によって構成されており、 測定流体の流入口側及ぴ流出口 側が支持部 8、 8に固着されており、 支持されている。 このフロー チューブ 3は、 門型の形状に形成されており、 直線部 9と、 その直 線部 9の两端に連続する一対の脚部 1 0、 1 0を有している。 そし てフローチューブ 3の材質は、 ステンレス、 ハステロイ、 チタン合 金等のこの技術分野において通常使用される材質のものが用いられ ている。 また、 フローチューブ 3の前記流出入口には、 流入口側接 続部 1 1及ぴ流出口側接続部 1 2が取り付けられている。 図 1に図 示の矢線 I N方向から流入口側接続部 1 1及ぴ流入口を介してフロ 一チューブ 3に流入した測定流体は、 順に流入口側の脚部 1 0、 直 線部 9、 流出口側の脚部 1 0を流通し、 流出口及び流出口側接続部 1 2に流出 （矢線 O U T参照） するようになつている。

前記駆動装置 4は、 フローチューブ 3を三次振動モードの振動 ビームを形成するように振動させるためのものであって、 特に図示 しないが、 コイルとマグネッ トとを備えて構成されている。 このよ うな駆動装置 4は、 前記第一軸 S 1上に配置、 具体的にはフローチ ユーブ 3の直線部 9の中央位置、 且つ流路中心軸に沿って配置され ている。 また、 駆動装置 4のコイルは、 静止部材 7に取り付けられ ている。 そして、 駆動装置 4のマグネッ トは、 フローチューブ 3に 、 例えば専用の取付具を用いて、 取り付けられている。

いま、 駆動装置 4において、 吸引作用が生じると、 マグネッ ト がコイルに差し込まれるような状態になる。 その結果、 フローチュ ープ 3が静止部材 7に対して近接するようになる。 これに対し、 駆 動装置 4において、 反発作用が生じると、 フローチューブ 3が静止 部材 7に対して離間するようになる。

このように駆動装置 4は、 フローチューブ 3がその両端部にお いて支持部 8、 8に固着されていることから、 そのフローチューブ 3を、 支持部 8、 8を結ぶ第二軸 S 2 (水平軸に平行な軸） を中心 にして回転方向に交番駆動させるように構成されている。

前記一対の第二駆動装置 5、 5は、 駆動装置 4 と同様に、 それ ぞれコイルとマグネッ トとを備えて構成されている。 また、 一対の 第二駆動装置 5、 5は、 駆動装置 4の左右両側の対称の位置に配置 されている。 この一対の第二駆動装置 5、 5は、 本実施の形態にお いて、 フローチューブ 3の直線部 9の立ち上がり部分及ぴ立ち下が り部分の頂点付近で、 且つフローチューブ 3の流路中心軸に沿って 配置されている。 したがって、 一対の第二駆動装置 5、 5及び駆動 装置 4は、 フローチューブ 3の直線部 9に沿って横一列に配置され ている。 また、 これらは、 所定の間隔をあけて配置されている。 そ して、 一対の第二駆動装置 5、 5の各コイルは、 静止部材 7に取り 付けられている。 さらに、 一対の第二駆動装置 5、 5の各マグネッ トは、 フローチューブ 3に取り付けられている。

一対の第二駆動装置 5、 5同士は、 同相で駆動するように設定 されている。 また、 一対の第二駆動装置 5、 5 と駆動装置 4は、 逆 相で駆動するように設定されている。 一対の第二駆動装置 5、 5に おいて吸引作用が生じると、 マグネッ トがコイルに差し込まれるよ うな状態になる。 その結果、 フローチューブ 3が静止部材 7に対し て近接するようになる （この時、 駆動装置 4では反発作用が生じる ) 。 これに対し、 駆動装置 4において、 反発作用が生じると、 フロ 一チューブ 3が静止部材 7に対して離間するようになる （この時、 駆動装置 4では吸引作用が生じる） 。 このよ うに一対の第二駆動装 置 5、 5は、 駆動装置 4と同様に、 フローチューブ 3を上記回転方 向に交番駆動するように構成されている。

一対の振動検出センサ 6、 6は、 前述の如く、 フローチューブ

3に作用するコリオリの力に比例した位相差の振動を検出するセン サであって、 それぞれコイルとマグネッ トとを備えて構成されてい る （速度検出方式の構成） 。 また、 一対の振動検出センサ 6、 6は 、 駆動装置 4の左右两側の対称の位置に配置されている。 この一対 の振動検出センサ 6、 6は、 本実施の形態において、 流入口側の第 二駆動装置 5 と駆動装置 4 との間、 及び流出口側の第二駆動装置 5 と駆動装置 4 との間に配置されている （この振動検出センサ 6、 6 の設置位置は、 この位置に限られるものではない） 。 また、 一対の 振動検出センサ 6、 6は、 本実施の形態において、 フローチューブ 3を振動させたときに、 流入口側の第二駆動装置 5に対応する部分 と駆動装置 4に対応する部分との間に生じる節、 及び流出口側の第 二駆動装置 5に対応する部分と駆動装置 4に対応する部分との間に 生じる節からずれた位置に設置されている。 この一対の振動検出セ ンサ 6、 6の各コイルは、 静止部材 7に取り付けられている。 また 、 一対の振動検出センサ 6、 6の各マグネッ トは、 フローチューブ 3に敢り付けられている。

本発明に係るコリオリ流量計の第一の実施の形態において、 一 対の第二駆動装置 5、 5、 駆動装置 4、 及び一対の振動検出センサ 6、 6の各コイルは、 適度な重量があり図示しない F P C (フレキ シブル ' プリント · サーキッ ト） の配線 （配線系の図示は省略する ) も必要であることから、 静止部材 7の所定の位置に取り付けられ ている。 このようにコイルを静止部材 7の所定位置に取り付けるこ とにより、 本発明に係るコリオリ流量計の第一の実施の形態におい ては、 フローチューブ 3の捩動に及ぼす影響を極力軽減している。

なお、 本発明に係るコリオリ流量計の第一の実施の形態におい ては、 コイルとマグネッ トの取り付けを逆にしたり （コイルをフロ 一チューブ 3に取り付け、 マグネッ トを静止部材 7に取り付ける） 、 交互にしたり （例えば駆動装置 4のコイルを静止部材 7に取り付 けるとともに、 駆動装置 4のマグネッ トをフローチューブ 3に取り 付け、 これとは逆に、 一対の第二駆動装置 5、 5のコイルをフロー チューブ 3に取り付けるとともに、 一対の第二駆動装置 5、 5のマ グネッ トを静止部材 7に取り付ける等） することを妨げるものでは ない。 また、 マグネッ トのフローチューブ 3への取り付けに関して は、 特に図示しないが、 専用の取付具が用いられている。

本発明に係るコリオリ流量計 1の作用については、 第二実施形 態となるコリオリ流量計 2 1 と共に後述する。

次に、 図 2〜図 4を参照しながら本発明に係るコリオリ流量計 の他の一実施の形態を説明する。

図 2には、 本発明に係るコリオリ流量計の第二の実施の形態が 示されている。

図において、 図 2は、 本発明に係るコリオリ流量計の一実施の 形態を示す図であり、 一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、 その正面から見た図である。 また、 図 3は、 図 2に図示のコリオリ流量計を上側から見た図、 図 4は、 図 2に図示 のコリオリ流量計を中央付近で切断した断面図である。

図 2〜図 4において、 第二実施形態となる本発明のコリオリ流 量計 2 1は、 筐体を形成する本体 2 2及ぴ耐圧ケース 2 3 と、 筐体 内に収納される一本のフローチューブ 2 4 と、 そのフローチューブ 2 4を駆動するための駆動装置 2 5及び一対の第二駆動装置 2 6、 2 6と、 フローチューブ 2 4に作用する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 2 7、 2 7 とを備えて構成さ れている。 以下、 これらの各構成部材について説明する。

前記本体 2 2は、 上面が開口するとともに断面が U字状となる 略船底形状に形成されている。 このような形状の本体 2は、 曲げや ねじれに強固な構造を有しており、 その長手方向 （図 2を見た場合 、 図 2の左右方向に一致する） の両端部には、 流入口側接続部 2 8 と流出口側接続部 2 9 とが連成されている。 流入口側接続部 2 8及 ぴ流出口側接続部 2 9は、 それぞれ本体 2 2の内外を連通するよう に形成されている。 また、 流入口側接続部 2 8及び流出口側接続部 2 9は、 円弧の部分を有しており、 その円弧の部分によって測定流 体の流れの向きを 9 0度変えることができるように形成されている 。 流入口側接続部 2 8及ぴ流出口側接続部 2 9のそれぞれには、 本 体 2 2の外側において、 測定流体を流す外部流管を結合するため、 フランジ 3 0、 3 0が対をなすように取り付けられている。 なお、 本実施の形態では、 測定流体が図 2の左側から流入して右側から流 出するものと仮定する。 また、 本体 2 2の内側であって前記上面近 傍には、 ベースプレー ト 3 1が設けられている。

前記耐圧ケース 2 3は、 本体 2 2の上面に取り付けられる開口 部を有しており、 断面が図示のような U字状となる形状に形成され ている。 また、 耐圧ケース 2 3は、 薄肉であって全ての外周が円弧 形状になるように形成されている。 このよ うな形状の耐圧ケース 2 3は、 薄肉でも非常に高い耐圧性が確保されており、 フローチュー ブ 2 4が万が一破損するようなことがあっても、 フローチューブ 2 4を流れる測定流体が筐体を形成する本体 2 2及び耐圧ケース 2 3 から外部へ流れ出ないように配慮されている。 この耐圧ケース 2 3 は、 溶接等の適宜手段で本体 2 2に対して固着されている。 また、 本体 2 2及ぴ耐圧ケース 2 3で構成された筐体は、 フローチューブ 2 4等の流量計要部を保護することができるようになつている。 ま た、 本体 2 2及ぴ耐圧ケース 2 3で構成された筐体内には、 ァルゴ ンガス等の不活性ガスが充填されている。 この不活性ガスの充填に よって、 筐体内部では、 フローチューブ 2 4等への結露が防止され ている。

前記フローチューブ 2 4は、 図 1に図示の第一軸 S 1 (図 2を 見た場合、 図 2の垂直軸に一致する） に対して対称の形状となる湾 曲管によって構成されており、 測定流体の流入口側接続部 2 8及ぴ 流出口側接続部 2 9に固着されており、 支持される二つの開口部、 すなわち流出入口を有している。 もう少し具体的に説明すると、 フ ローチューブ 2 4は、 直線部 3 2と、 その直線部 3 2の両端に連続 する一対の脚部 3 3、 3 3 とを有する門型形状に形成されており、 前記流出入口を介して流入口側接続部 2 8及ぴ流出口側接続部 2 9 に固着されている。 そしてフローチューブ 2 4の材質は、 ステンレ ス、 ハステロイ、 チタン合金等のこの技術分野において通常使用さ れる材質のものが用いられている。

流入口側接続部 2 8を介して図 2の左側の流入口からフローチ ユーブ 2 4に流入した測定流体は、 順に左側の脚部 3 3、 直線部 3 2、 右側の脚部 3 3を流通し、 右側の流出口を介して流出口側接続 部 2 9に流出するようになっている。 この流入口側接続部 2 8の流 路断面積は、 連続的に減少してフローチューブ 2 4の断面積に一致 するようになつている。 また、 流出口側接続部 2 9の流路断面積は 、 フローチューブ 2 4の断面積に一致する部分から連続的に増大し て外部流管断面積に一致するようになっている。

前記駆動装置 2 5は、 フローチューブ 3を三次振動モードの振 動ビームを形成するように振動させるためのものであって、 コイル 3 4とマグネッ ト 3 5 とを備えて構成されている。 このよ うな駆動 装置 2 5は、 前記第一軸 S 1上に配置されている。 すなわち、 駆動 装置 2 5は、 フローチューブ 2 4の直線部 3 2の中央位置、 且つ流 路中心軸に沿って配置されている。 また、 駆動装置 2 5のコイル 3 4は、 フローチューブ 2 4自身が形成する面に対して平行に配置さ れる静止部材 3 6に取り付けられている。 コイル 3 4からは、 特に 図示しないが、 F P C (フレキシブル . プリント · サーキッ ト） が 引き出されており、 後述する支柱 3 7の所定位置に固定される基板 (不図示） に接続されている。 そして、 駆動装置 2 5のマグネッ ト 3 5は、 フローチューブ 2 4に、 例えば専用の取付具を用いて、 取 り付けられている。

いま、 駆動装置 2 5において吸引作用が生じると、 マグネッ ト 3 5がコイル 3 4に差し込まれるような状態になる。 その結果、 フ ローチューブ 2 4が静止部材 3 6に対して近接するようになる。 こ れに対し、 駆動装置 2 5において、 反発作用が生じると、 フローチ ユーブ 2 4が静止部材 3 6に対して離間するようになる。

このように駆動装置 2 5は、 フローチューブ 2 4がその両端部 において流入口側接続部 2 8及ぴ流出口側接続部 2 9に固着されて いることから、 そのフローチューブ 2 4を、 流入口側接続部 2 ' 8及 ぴ流出口側接続部 2 9を結ぶ図 2に図示の第二軸 S 2 (図 2を見た 場合、 図 2の水平軸に平行な軸） を中心にして回転方向に交番駆動 するように構成されている。

フローチューブ 2 4自身が形成する面に対して平行に配置され ている静止部材 3 6を取り付ける支柱 3 7は、 駆動装置 2 5、 一対 の第二駆動装置 2 6、 2 6、 一対の振動検出センサ 2 7、 2 7、 及 び温度センサ （不図示） に配線するためのものであって、 コリオリ 流量計 2 1の図 1に図示の第一軸 S 1 と同一の垂直軸上に配設され ている。 また、 支柱 3 7は、 前記筐体の内部と外部を跨るように配 設されている。 この支柱 3 7には、 中空の支柱本体 3 8が取り付け られており、 この支柱本体 3 8の端部には基板固定部 3 9が設けら れている。 そして、 この基板固定部 3 9には、 前記基板 （不図示） が固定されており、 この基板 （不図示） に接続されたワイヤハーネ ス （不図示） は、 支柱本体 3 8内を通って支柱 3 7を介して外部に 引き出されるようになつている。 この支柱本体 3 8内の一部は、 ヮ ィャハーネス （不図示） と共に樹脂モールド等で封止されている。

前記静止部材 3 6は、 図 2， 図 3に示すように板状に形成され ており、 基板固定部 3 9の例えば上部に固着されている。 この静止 部材 3 6の形状は、 必ずしも板状に限定するものではない。' すなわ ち、 この静止部材 3 6の形状は、 駆動装置 2 5、 一対の第二駆動装 置 2 6、 2 6、 及ぴ一対の振動検出センサ 2 7、 2 7の配置に応じ てその都度適宜設計されている。 この図 2， 図 3に図示の形状は、 静止部材 3 6の形状の一例である。 なお、 静止部材 3 6は、 支柱 3 7に限らず本体 2に直接取り付けてもよい。

前記一対の第二駆動装置 2 6、 2 6は、 駆動装置 2 5 と同様に 、 それぞれコイル 4 0とマグネッ ト 4 1 とを備えて構成されている 。 また、 一対の第： ί駆動装置 2 6、 2 6は、 駆動装置 2 5の左右両 側の対称の位置に配置されている。 この一対の第二駆動装置 2 6 、 2 6は、 本実施の形態において、 フローチューブ 2 4の直線部 3 2 の立ち上がり部分及び立ち下がり部分の頂点付近で、 且つフローチ ユープ 2 4の流路中心軸に沿って配置されている。 したがって、 ― 対の第二駆動装置 2 6 、 2 6及び駆動装置 2 5は、 フローチューブ 2 4の直線部 3 2に沿って横一列に配置されている。 また、 これら は、 所定の間隔をあけて配置されている。 そして、 コイル 4 0は、 静止部材 3 6に取り付けられている。 このコイル 4 0からは、 特に 図示しないが、 F P C (フレキシブル ' プリント ' サーキッ ト） が 引き出されており、 前記基板 （不図示） に接続されている。 さらに 、 マグネッ ト 4 1は、 フローチューブ 2 4に取り付けられている。

一対の第二駆動装置 2 6 、 2 6同士は、 同相で駆動されるよう に設定されている。 また、 一対の第二駆動装置 2 6 、 2 '6 と駆動装 置 2 5は、 逆相で駆動されるように設定されている。 一対の第二駆 動装置 2 6 、 2 6において吸引作用が生じると、 マグネッ ト 4 1が コイル 4 0に差し込まれるような状態になる。 その結果、 フローチ ユーブ 2 4が静止部材 3 6に対して近接するようになる （この時、 駆動装置 2 5では反発作用が生じる） 。 これに対し、 駆動装置 2 5 において、 一対の第二駆動装置 2 6 、 2 6において反発作用が生じ ると、 フローチューブ 2 4が静止部材 3 6に対して離間するように なる （この時、 駆動装置 2 5では吸引作用が生じる） 。 この一対の 第二駆動装置 2 6 、 2 6は、 駆動装置 2 5と同様に、 フローチュー ブ 2 4を前記回転方向に交番駆動するように構成されている。

一対の振動検出センサ 2 7 、 2 7は、 前述の如く、 フローチュ ーブ 2 4に作用するコリオリの力に比例した位相差の振動を検出す るセンサであって、 それぞれコィル 4 2とマグネッ ト 4 3 とを備え て構成されている （速度検出方式の構成） 。 また、 一対の振動検出 センサ 2 7 、 2 7は、 駆動装置 2 5の左右两側の対称の位置に配置 されている。 この一対の振動検出センサ 2 7 、 2 7は、 本実施の形 態において、 左側の第二駆動装置 2 6 と駆動装置 2 5 との聞、 及ぴ 右側の第二駆動装置 2 6と駆動装置 2 5 との間に配置されている。 また、 この一対の振動検出センサ 2 7、 2 7は、 本実施の形態にお いて、 フローチューブ 2 4の流路中心軸に沿って配置されている。 さらに、 一対の振動検出センサ 2 7、 2 7は、 本実施の形態におい て、 フローチューブ 2 4を振動させたときに、 左側の第二駆動装置 2 6に対応する部分と駆動装置 2 5に対応する部分との間に生じる 節、 及び右側の第二駆動装置 2 6に対応する部分と駆動装置 2 5に 対応する部分との間に生じる節からずれた位置に配置されている。

—対の振動検出センサ 2 7、 2 7のそれぞれのコイル 4 2は、 静止部材 3 6に取り付けられている。 この一対の振動検出センサ 2 7、 2 7のそれぞれのコイル 4 2からは、 特に図示しないが、 F P C (フレキシブル ' プリ ン ト . サーキッ ト） が引き出されており、 前記基板 （不図示） に接続されている。 また、 一対の振動検出セン サ 2 7、 2 7のそれぞれのマグネッ ト 4 3は、 フローチューブ 2 4 に取り付けられている。

本発明に係るコリオリ流量計の第二の実施の形態において、 一 対の第二駆動装置 2 6、 2 6、 駆動装置 2 5、 及び一対の振動検出 センサ 2 7、 2 7の各コィル 3 4、 4 0、 4 2は、 適度な重量があ り F P Cの配線も必要であることから、 静止部材 3 6の所定の位置 に取り付けられている。 このようにコィルを静止部材 3 6の所定位 置に取り付けることにより、 本発明に係るコリオリ流量計の第二の 実施の形態においては、 フローチューブ 2 4の振動に及ぼす影響を 極力軽減している。

なお、 本発明に係るコリオリ流量計の第二の実施の形態におい ては、 コイルとマグネッ トの取り付けを逆にしたり （コイルをフロ 一チューブ 2 4に取り付け、 マグネッ トを静止部材 3 6に取り付け る） 、 交互にしたり （例えば駆動装置 2 5のコイルを静止部材 3 6 に取り付けるとともに、 駆動装置 2 5のマグネッ トをフローチュー プ 2 4に取り付け、 これとは逆に、 一対の第二駆動装置 2 6、 2 6 のコイルをフローチューブ 2 4に取り付けるとともに、 一対の第二 駆動装置 2 6、 2 6のマグネッ トを静止部材 3 6に取り付ける等） することを妨げるものではない。 また、 マグネッ トのフローチュー ブ 2 4への取り付けに関しては、 特に図示しないが、 専用の取付具 が用いられている。

本発明に係るコリオリ流量計の第二の実施の形態において、 温 度センサ （不図示） は、 コリオリ流量計 2 1の温度補償をするため のものであって、 適宜手段でフローチューブ 2 4に取り付けられて いる。 具体的には、 この温度センサ (不図示) は、 例えば流入口側 接続部 2 8に固着された部分の付近に取り付けられている。 この温 度センサから引き出された F P C (フレキシブル ' プリ ント · サ一 キッ ト） 又は電線は、 前記基板に接続されている。

前記本発明に係るコリオリ流量計の第一の実施の形態及び前記 本発明に係るコリオリ流量計の第二の実施の形態の構成において、 フローチューブ 3 (フローチューブ 2 4 ) に測定流体を流し、 吸引 •反発作用が連続して交互に繰り返されるように駆動装置 4及び一 対の第二駆動装置 5、 5 (駆動装置 2 5及び一対の第二駆動装置 2 6、 2 6 ) を駆動させると、 一対の第二駆動装置 5、 5 (一対の第 二駆動装置 2 6、 2 6 ) 同士は同相、 一対の第二駆動装置 5、 5 ( 一対の第二駆動装置 2 6、 2 6 ) と駆動装置 4 (駆動装置 2 5 ) は 逆相で駆動する。 このよ うに、 一対の第二駆動装置 5、 5 (—対の 第二駆動装置 2 6、 2 6 ) 、 駆動装置 4 (駆動装置 2 5 ) を駆動す ることにより、 フローチューブ 3 (フローチューブ 2 4 ) は、 図 5 に図示の実線及ぴ破線で示される如く、 三次振動モードの振動ビー ムを形成するように曲げ振動する。

なお、 図 5に図示の D r 1の点は駆動装置 4 (駆動装置 2 5 ) の配置、 図 5に図示の D r 2〜D r 3の点は一対の第二駆動装置 5 、 5 (—対の第二駆動装置 2 6、 2 6 ) の配置、 図 5に図示の P O 1〜 P O 2の点は一対の振動検出センサ 6、 6 (一対の振動検出セ ンサ 2 7、 2 7) の配置をそれぞれ示している。 また、 図 5に図示 の 0' 、 0 " の点は振動の節を示している。

図 6 (a ) には、 このように振動するフローチューブ 3 (プロ 一チューブ 24 ) の前記振動状態における曲げ振動速度が示されて いる。 また、 図 6 ( b ) には、 図 6 ( a ) に図示される一対の振動 検出センサ 6、 6 (一対の振動検出センサ 2 7、 2 7 ) が配置され ている地点に対応する点 P O 1〜P O 2でのコ リオリの力が矢印で 示されている。

なお、 質量流量は、 P O 1〜 P O 2の点でのコリオリの力の差 分 （P O 1— P 02) によって算出される （一対の振動検出センサ 6、 6 (—対の振動検出センサ 2 7、 2 7 ) の出力信号を、 図示し ない変換器により位置信号に変換して位相差を求め、 質量流量とし て表示する） 。

以上、 図 1〜図 6を参照しながら説明してきたように、 本発明 の第一の実施の形態に係るコリオリ流量計 1及び本発明の第二の実 施の形態に係るコリオリ流量計 2 1によれば、 単純な形状で構成で き、 比較的安価で提供することができ、 三次振動モードで駆動させ るため、 外乱振動に対しても強いという効果を有している。 また、 本発明のコリオリ流量計 1及びコリオリ流量計 2 1によれば、 一対 の第二駆動装置 5、 5 (—対の第二駆動装置 2 6、 2 6 ) を設けず に駆動装置 4 (駆動装置 2 5) だけの質量流量計 （従来タイプの質 量流量計） と比較すると、 フローチューブ 3 (フローチューブ 2 4

) の振動を格段に安定させることができるという効果を有している

。 したがって、 一対の振動検出センサ 6、 6 (一対の振動検出セン サ 2 7、 2 7 ) を介して安定した信号を得ることができるという効 果を有している。

次に、 図 7を参照しながら本発明に係るコリオリ流量計の更に 他の一実施の形態を説明する。 図 7には、 本発明に係るコリオリ流量計の第三の実施の形態が 示されている。

図において、 図 7は、 本発明に係る,コリオリ流量計の一実施の 形態を示す図であり、 一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、 その正面から見た図である。

図 8において、 第三の実施の形態となる本発明のコリオリ流量 計 2 1 ' は、 前述の第二の実施の形態のコリオリ流量計 2 1 とは、 第二の実施の形態のコリオリ流量計 2 1に対して一対の振動検出セ ンサ 2 7、 2 7を異なつた位置に配置している点が異なっているだ けである。 すなわち、 本発明に係るコリオリ流量計の第三の実施の 形態においては、 一対の振動検出センサ 2 7、 2 7は、 左側の第二 駆動装置 2 6と、 フローチューブ 2 4の左側の流入口との間、 及び 右側の第二駆動装置 2 6 と、 フローチューブ 2 4の右側の流出口と の間に配置されている。

一対の振動検出センサ 2 7、 2 7のそれぞれのコイルは、 例え ば、 基板固定部 3 9に固着される静止部材 3 6 ' に取り付けられて いる。 この一対の振動検出センサ 2 7、 2 7のそれぞれのコイルか ら引き出された F P C (フ レキシブル · プリ ント · サーキッ ト） は 、 基板に接続されている。 また、 一対の振動検出センサ 2 7、 2 7 のそれぞれのマグネッ トは、 取付具を介してフローチューブ 2 4に 取り付けられている。 このように構成されるコリオリ流量計 2 1 z も前述の第一の実施の形態のコリオリ流量計 1、 第二の実施の形態 のコリオリ流量計 2 1 と同じく、 単純な形状で構成でき、 比較的安 価で提供することができるという効果を有している。 また、 本発明 に係るコリオリ流量計 2 1 ' によれば、 一対の第二駆動装置 5、 5 (一対の第；：駆動装置 2 6、 2 6 ) を設けずに駆動装置 4 (駆動装 置 2 5 ) だけの質量流量計 （従来タイプの質量流量計） と比較する と、 フローチューブ 3 (フローチューブ 2 4 ) の振動を格段に安定 させることができるとレ、う効果を有している。 その他、 本発明は、 本発明の主旨を変えない範囲で種々設計を 変更して実施することができることは勿論である。

なお、 前述の説明においては、 フローチューブ 3、 2 4の形状 を門型の形状にしているが、 フローチューブ 3、 2 4の形状は、 門 型の形状に限られるものではなく、 例えば、 U字型等の任意の形状 の湾曲管にすることができる。 また、 本発明においては、 フローチ ユーブ 3、 2 4の数が一本の実施の形態を例に採っているが、 フロ 一チューブ 3、 2 4の数は、 一本に限られるものではなく、 並列二 本にすることができる。

Claims

請求の範囲

1 . 第一軸に対して対称の形状となる湾曲管からなり且つ流出入口 を有する支持部によって両端部がで支持された少なく とも一本のフ ローチューブと、

前記両端の支持部によって支持された位置を結ぶ第二軸を中心に 前記フローチューブを回転方向に交番駆動する駆動装置と、

前記駆動装置の左右両側の対称な位置に取り付けられて前記フ口 —チューブに作用するコリオリの力に比例した位相差を持った振動 を検出する一対の振動検出センサと、

を備えたコリオリ流量計であって、

前記駆動装置を前記第一軸上に配置するとともに、 前曾己フローチ ユ ーブを前記回転方向に交番駆動する一対の第二駆動装置を更に備 えて該一対の第二駆動装置を前記駆動装置の左右両側の対称な位置 に配置し、 且つ、

前記一対の第二駆動装置同士を同相で駆動するとともに、 前記駆 動装置と前記一対の第二駆動装置とを逆相で駆動するようにした ことを特徴とするコリオリ流量計。

2 . 請求項 1に記載のコリオリ流量計において、

前記一対の振動検出センサを前記駆動装置と前記一対の第二駆動 装置との間のそれぞれに配置した

ことを特徴とするコリオリ流量計。

3 . 請求項 1に記載のコリオリ流量計において、

前記一対の振動検出センサを前記一対の第二駆動装置と前記流出 入口を有する支持部との間に配置した

ことを特徴とするコリオリ流量計。

4 . 請求項 1、 請求項 2、 請求項 3のいずれか 1項に記載のコリオ リ流量計において、

前記フローチューブを直線部と該直線部の両端に連続する一対の 脚部とからなる門型の形状に形成するとともに、 前記駆動装置と前 記一対の第二駆動装置とを前記直線部に沿って配置した

ことを特徴とするコリオリ流量計。

5 . 請求項 1、 請求項 2、 請求項 3、 請求項 4のいずれか 1項に記 載のコリオリ流量計において、

前記一対の振動検出センサのそれぞれをコイルとマグネッ トとを 備えて構成し、 前記それぞれのコイルを前記フローチューブに対し て平行な静止部材に設置し、 前記それぞれのマグネッ トを前記フロ 一チューブに設置した

ことを特徴とするコリオリ流量計。