JPH032525A - コリオリ流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技監公国 本発明は、流体の流通する支持管を軸として音叉振動す
る湾曲導管に作用するコリオリの力から質量を計測する
算量流量計を部分流量計とし、該部分流量計を支持管に
関して対称に配設したコリオリ流量計に関する。

ｋ米鼓術 被測定流体の流通する導管を所定間隔を隔てた２点で支
持し、該支持点中央部において専管軸と直交する方向に
単振駆動すると、支持点まわりの角速度と質量流量との
べり１〜ル積に比例したコリオリの力が発生し、各々の
支持点と駆動点間における導管振動においてコリオリの
力に比例した位相差が生ずる。この位相差は質量流量に
比例するので、この位相差を検知することにより質量流
量を求めるコリオリ流量計か知られている。しかし、導
管が直管の場合は支持点まわりの曲げ剛性が高いので、
コリオリの力による位相変位は微小となり、検出感度は
小さく、配管振動、熱影響による雑音が無視できず、高
精度な質量流量を求めることは困難であった。この問題
点を解決するため、特公昭６０−３４６８３号公報にお
いて下記の提案がなされた。即ち、導管を２つの開口部
を有する第２軸に対称な湾曲導管として開口部近傍で第
２軸に直交する支持部で支持し、該支持部を結んだ第１
軸まわりに第２軸上に設けられた駆動手段により前記湾
曲導管を駆動する。この駆動は、支持部材に第１軸と平
行して固着され、前記湾曲導管の第１軸まわりの固有振
動数と実質的に等しい固有振動数を有する振動部材と湾
曲導管とにより音叉状に駆動するコリオリ流量計であり
、微小な駆動エネルギーにより駆動可能とし、第２軸ま
わり発生するコリオリ偶力を湾曲導管の両腕が基準面を
通過する時間差として求めた。この方法によれば第２軸
まわりの湾曲導管のねじれ感度を高くすることができる
ので、微小なコリオリの力をも検知することが可能とな
り実用されている。

従迷ＪＪＬＩ町【恵 上に述へたコリオリ流量計における湾曲導管の形状は、
第５図（ａ）図にしめしたＵ字形導管ｌと（ｂ）図・に
じめしたループ状導管２のものが典型としてあげられる
。（ａ）、（ｂ）図の湾曲導管１，２は共に点Ａ、Ｂに
おいて支持され、流体は矢標Ｑ方向に流通する。流体の
流通する湾曲導管１，２は軸０−０まわりに角速度±ω
、端部Ｐで振幅２Ｌで正弦駆動され、コリオリの刀は、
湾曲導管５の対称軸Ｍ−Ｍまわりの変動偶力として発生
するが、販動量±Ｌに比べてきわめて小さい量で巨視的
にはコリオリカの影響は無視してよい。（ｃ）図は振動
の様子を軸０−Ｏ方向、即ち湾曲導管１，２の静止面と
平行方向から該湾曲導ｇ１，２のＰ点の軌跡を示したも
ので点線範囲ＯＰｌ、　　（Ｐ＋、）で振動する。Ｐ点
が基イ（６面を通過するときＰ点の速度は最大で、最大
振幅上Ｐｔ、においては零となる。湾曲導管１，２には
速度の２乗に比例した遠心力が作用するので速度最大点
である基準面を通過するとき最大となり、±Ｐ、、のど
ころでは零となる。（ｄ）図はこれを示したものである
。上述の説明から明らかなように、振動する湾曲導管に
は回転軸に繰返し張力を与える遠心力が作用し支持点を
不安定にするという問題点がある。

徘凱２菟邂１り礪ｆ殺− 本発明は、成上の問題点に鑑みてなされたもので、湾曲
導管を正弦振動する場合に生ずる遠心力影響を打消すた
め軸〇−〇に関し対称位置に同一の湾曲導管を配設した
もので、より詳細には、被測流体を流通する管路に介装
され、内部に流水を遮断する隔壁を有する支持管と、該
支持管に隔壁を隔て開１０支持される軸対称な第１の湾
曲導管と、前記支持管に関して対称且つ同一平面」二で
導流に分流するように対をなして配置した第２の湾曲導
管と、該対をなす前記第１及び第２の湾曲導管を各々支
持管軸まわりに正弦駆動する駆動手段と、振動軸と直交
した湾曲導管軸まわりにコリオリの力に比例した偶力を
検知する手段とからなり、前記駆動手段を対をなす湾曲
導管が駆動により支持管に及ぼす各々の分力が打消す位
相で駆動するコリオリ流量計を提供することを目的とす
るものである。

ズ１［餅 第１図は、本発明のコリオリ流量側の一実施例を説明す
るための構成図で、主要な構成要素のみを示し、（ａ）
図は平面図、（ｂ）図は（ａ）図の矢視Ａ−Ａ断面図で
ある。１０は支持管で、基板２７に支持腕１０　ｃ、１
０　ｃによって水平に配設される。１０ｂは該支持管１
０を主流配管に介装するだめのフランジをしめし、管内
は隔壁１０ａにより支持管］０内を流通する被測流体を
遮断している。１１．１２は支持管軸Ｘ−−−Ｘに直交
する軸Ｙ−Ｙに対称なＵ字形の湾曲導管で隔ＪＡｊ！、
１．０　ａを挾んだ支持管１０の管壁に各々ｌｌａ、ｌ
ｌｂ。

および］、２ａ、１２ｂで開口するように管壁に溶着さ
れ該Ｕ字形湾曲導管は軸Ｘ−Ｘ、、Ｙ−Ｙに対称で同一
平面上にある。１４．　、１７は磁性体の棒状体で湾曲
導管」−］−２１２の軸Ｙ−Ｙ上に該湾曲専管１１．，
１２面に直交するように固設され、駆動コイル１３．１
６内に非接触に挿入し、図示しない交流電源により軸Ｘ
−Ｘまわりの所定振幅で交番駆動される。１５．１８は
基板２７に固着され、駆動コイル１．３．１６を固設す
る架台である。

１９．２１および２４．２５は検出磁石で、各々は湾曲
導管］−１および１２の腕部に対称位置に磁極面が基板
２７に直交するように固着されている。

該検出磁石１９．２１および２４．２５と対向して検出
コイル２０．２１および２４．．２５が配設される。２
０ａ、２１ａおよび２４ａ、２５ｂは各々のコイルを基
板２７に固設する保持金具である。

次に叙上のコリオリ流量計の作用について述べる。図示
しない配管のフランジＩＯＨ，１０ｂにおいて介装され
た支持管１０には被測流体が流入し、隔壁１０ａにより
遮ぎられた流体は導流に湾曲導管１１．１２に分流する
。駆動コイル１３゜１６は図示しない同一駆動電源によ
り湾曲導管１１．１２を同一周波数で定振幅で駆動され
る。

尚、検出コイル２０，２２，２４．．２６の何れかの検
出信号および駆動増幅器（図示せず）と駆動コイル１３
又は１６との閉ループを形成することにより、湾曲導管
１１．１２の固有振動数で駆動され、効率的な駆動を行
なうことができる。この駆動は湾曲導管１１．１２の基
板２７に対して尚に対称位置とするような運動をするの
で、湾曲導管１１．１２の支持管１０に及ぼす遠心力の
作用は常に反対向きで等しい力となるのでお互いに打消
し合って、支持管１０には振動に伴う影響は打消されＳ
ＮＨの優れた安定な駆動が行われる。この結果、検出信
号もＳＮＲが良好となり極めて微小なコリオリ信号の検
出の精度を高め、特に、小流の感度が向上する結果、流
量の計測範囲を拡大することができる。

第２図は、他の実施例で、駆動コイル１３゜］６、検出
コイル２０．２２および２４．２６等第１図と共通して
コリオリ流量計の原理構成要素となるものについては第
１図と同一番号を付し説明を省く（以下の他の実施例に
おいても同様である）。図において、３０，３１．は各
々底部３０ａ。

３１ａを有する支持管で、３０ｂ、３１ｂは各々フラン
ジである。３２．３３は前記支持３０゜３１の底部３０
ａ、３１ａに開口して固着されるループ状の湾曲導管で
、軸Ｘ、−Ｘ、Ｙ−Ｙに対して軸対称形で、該ループ状
湾曲導管３２．３３の先端を含む基準面Ｌ−Ｌは基板２
７に平行である。

この第２図のコリオリ流量計においてもループ状湾曲導
管３２．３３は駆動コイル１３．１６により基板２７に
対して同位相で駆動されるので支持管軸Ｘ−Ｘに対して
及ぼす遠心力が相殺して安定した振動が得られる。

第３図は、他の実施例で、支持管１］−〇の隔壁１１ａ
により遮断された流体は、該隔壁１１ａの上、下流の支
持管１１０の管壁に開口な同形等大の平行な湾曲導管１
１１ａ、１ｌｌｂおよび該湾曲導管］、１１ａ、１ｌｌ
ｂの支持管軸Ｙ−Ｙに関して刻称で、同形等大の平行な
湾曲導管１１２ａ。

１１２ｂとに等流量に分流される。従って、湾曲導管１
１１　ａ　、　１１１−　ｂおよび１．１２　ａ　、　
１１２　ｂは支持管１］０軸Ｙ−Ｙを含む基準面Ｌ−Ｌ
に関して対称に配置される。この場合の各々の湾曲導管
は先端近傍で軸Ｙ−Ｙに平行に該湾曲導管腕部に固設さ
れたフレーム１３０，１４０および１６０．１７０に各
々装着された駆動コイル１３゜１６および磁性棒状体１
４．．１７により固有振動数で同位相に駆動される。

コリオリの力は検出コイル２０．２２および２４．２６
の各々が基準面Ｌ−Ｌを通過する時間差として求められ
全流量は各々の和となる。この場合も支持管１１０に及
ぼす遠心力は、湾曲導管１１１　ａ　、　１．１．　］
−ｂの和とこれを打消す湾曲導管１１２ａ、１１２ｂの
和が作用することから結果的には何の影響も及ぼさず第
１図に示した実施例と同様、安定したコリオリの力を検
出することができる。

第４図は、更に湾曲専管の数を増して支持管２１０まわ
りに隔板２１０ａを隔て、開口した他の実施例をしめす
もので、同形等大の対をなし平行に配設された湾曲専管
２１１ａ、２１１ｂと該湾曲導管２１１ａ、２１１．ｂ
の遠心力を打消す軸対称な湾曲導管２１３ａ、２１３ｂ
および同様の効果をもつ湾曲導管２１．２　ａ　、　２
１２　ｂと２１．４ａ、２１．４ｂとからなるもので、
複数の湾曲導管を並列接続しているため流体抵抗を小さ
くすることができる。逆に言えば、同一流体抵抗とした
場合湾曲導管を細管とすることができるため、コリオリ
の力を感度よく検出でき、しかも支持管軸に対して安定
した駆動ができるのでＳＮＲの優れた質量流量を求める
ことができる。なお、図においては４対の平行湾曲導管
を配設した場合をしめしているが本発明はこの数は限定
されるものでなく任意に選択できるものである。

［−じ吐 叙上の説明から明らかなように、本発明のコリオリ流量
計によれば、支持管による支持固定された湾曲導管を支
持管軸まわりに正弦駆動することによる支持管に及ぼす
遠心力による振動影響即ち支持管振動が打消され、節部
の安定した湾曲導管振動が得られる結果ＳＮＲの優れた
コリオリ信号を検知できる。このことは流量範囲の拡大
という効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のコリオリ流量計の原理構造を示す図
で、（ａ）図は平面図、（ｂ）図は（ａ）図矢視Ａ−Ａ
断面図、第２図は、他の実施例を示す図で、（ａ）図は
平面図、（ｂ）図は（ａ）図の矢視Ｂ−Ｂ断面図、第３
図は、他の実施例を示す図で、（、）図は平面図、（ｂ
）図は（ａ）図の矢視Ａ−Ａ断面図、第４図は、更に他
の実施例を示す図、第５図は、本発明の詳細な説明する
ための従来例の説明図である。 １０．３０，３１，１１．０．２１０・・・支持管、１
０ａ、３０ａ、３１ａ、１１０ａ、２１０ａ’隔壁、１
１．１２，３２，３３，１ｌｌａ、１ｌｌｂ、］−１２
ａ。 １］２ｂ、２１１ａ、２１１ｂ、２１２ａ、２１２ｂ。 ２１３ａ、２１３ｂ、２１４　ａ、２１４ｂ−湾曲導管
、２７・・・基板、１３．１６・・・駆動コイル、］−
４，１，７・・・磁性棒状体、１９，２１，２３．２５
・・・検出磁石、２０，２１゜２４．２６　・検出コイ
ル。 特許出願人　　オーバル機器工業株式会社（Ｃ） （ｄ） ｌ Ｐｔ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被測流体を流通する管路に介装され、内部に流水を
   遮断する隔壁を有する支持管と、該支持管に隔壁を隔て
   開口支持される軸対称な第１の湾曲導管と、前記支持管
   に関して対称且つ同一平面上で等流に分流するように対
   をなして配置した第２の湾曲導管と、該対をなす前記第
   １及び第２の湾曲導管を各々支持管軸まわりに正弦駆動
   する駆動手段と、振動軸と直交した湾曲導管軸まわりに
   コリオリの力に比例した偶力を検知する手段とからなり
   、前記駆動手段を対をなす湾曲導管が駆動により支持管
   に及ぼす各々の分力が打消す位相で駆動することを特徴
   とするコリオリ流量計。 ２、前記湾曲導管と支持管とで音叉状に共振駆動される
   同形等寸の略々平行した１組の分流管とし、該分流管を
   対としたことを特徴とする請求項１記載のコリオリ流量
   計。 ３、湾曲導管を支持管に直交した軸に対称なＵ字形とし
   たことを特徴とする請求項１又は２記載のコリオリ流量
   計。 ４、支持管を流入口側と流出口側とに２分割し、対向す
   る端面を封止し且つ離間して配置し、湾曲導管を流入口
   側端面と流出口側端面とに開口するループ形としたこと
   を特徴とする請求項１記載のコリオリ流量計。 ５、支持管軸に関し対称に同一平面に配設された対をな
   す前記湾曲導管を支持管まわりに複数対配置したことを
   特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のコリ
   オリ流量計。