JPH04130224A - 質量流量計 - 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】 産業上の利用分野 本発明は質量流量計に係り、特に被測流体の質量流量を
直接計測する構成とされた質量流量計に関する。

従来の技術 被測流体の流量は流体の種類、物性（密度、粘度など）
、プロセス条件（温度、圧力）によって影響を受けない
質量で表わされることが望ましい。

従来、被測流体の質量流量を計測する質量流量計として
は、例えば被測流体の体積流量を計測しこの計測値を質
量に換算するいわゆる間接型質量流量計と、間接型質量
流量計よりも誤差が小さく被測流体の質量流量を直接計
測するいわゆる直接型質量流量計とがある。この種の質
量流量計では特に流量をより高精度に計測できる直接型
質量流量計として各々異なった原理に基づいた種々の流
量計が提案されつつある。また、その中の一つとして振
動するセンサチューブ内に流体を流したときに生ずるコ
リオリの力を利用して質量流量を直接計測する流量計が
ある。

また、このコリオリカを利用する質量流量計としては、
例えば第５図に示すものが考えられている。

第５図中、質量流量計１はマニホールドｌａに一対のセ
ンサチューブ２，３が組付けられている。

一方のセンサチューブ２は、流入口１ｂに連通する直管
部２ａと、図示しない流出口に連通ずる直管部２ｂと、
直管部２ａ、２ｂの先端で折り返すように曲げられた曲
部２ｃ、２ｄと、曲部２ｃ。

２ｄとを接続するＵ字状の接続部２ｅよりなる。

又、他のセンサチューブ３は上記センサチューブ２と同
一形状に形成され、各直管部２ａ、２ｂ。

３ａ、３ｂが平行となる向きでセンサチューブ２と左、
右対称に配設されている。

直管部２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂの一端は固定板４を貫通
し、所定間隔とされてマニホールドｌａに接続固定され
ている。又、センサチューブ２゜３の接続部２ｅ、３ｅ
は両者間に介在する支持部材９により所定離間位置に支
持される。

流入側の直管部２ａと３ａとの間及び流出側の直管部２
ｂと３ｂとの間にはピックアップ５．６か配設されてい
る。ピックアップ５，６は、コイル部が下側の直管部３
ａ、３ｂに固定され、コイル部の上、下面に対向するマ
グネット部が上側の直管部２ａ、２ｂに固定されている
。７，８は加振器で、直管部２ａと２ｂとの先端間、直
管部３ａと３ｂとの先端間に設けられている。

流量計測時、センサチューブ２，３は加振器７゜８によ
り加振され、センサチューブ２，３のばね定数とセンサ
チューブ２，３内を流れる流量によって決まる固有振動
数で振動する。

従って、振動するセンサチューブ２．３内を流体が通過
すると、コリオリの力が発生し直管部２ａ、２ｂ、３ａ
、３ｂにコリオリカによる変位が生ずる。一対のセンサ
チューブ２．３は夫々１８０°の位相差でもって加振さ
れており、例えばセンサチューブ２の直管部２ａ、２ｂ
間が離間するとき、センサチューブ３の直管部３ａ、３
ｂ間が近接する。

ピックアップ５，６は夫々振動するセンサチューブに２
，３の相対的な変位を検出する。そして、ピックアップ
５，６の出力信号に基づき、センサチューブ２．３内を
流れる流体の質量流量が求まる。

発明が解決しようとする課題 上記質量流量計では、例えば気体が混入している液体の
流量を計測する場合、液体中の気体が水平方向に延在す
るセンサチューブ２．３内に滞留することがある。この
場合、気体の滞留によりセンサチューブ企、３の管内を
流れる流体の質量が変化するため、センサチューブ２，
３の固有振動数が変化してしまう。特に微少流量を計測
するとき液体の流速が小さいので、気体が滞留しやすい
。

さらに具体的に説明すると、第５図に示す如くセンサチ
ューブ２，３を左右対称に配設してなる質量流量計１で
は、一方のセンサチューブ２においては水平方向に延在
する直管部２ａ、２ｂ及び曲部２ｃ、２ｄに液体中の気
体が滞留しやすく、他方のセンサチューブ３においても
直管部３ａ、３ｂ及び曲部３ｃ、３ｄに気体が滞留しや
すい。上記質量流量計では滞留する気体が少量であって
もセンサチューブ２と３との固有振動数がずれてしまう
。しかも、第５図に示す質量流量計１では一対のセンサ
チューブ２，３を夫々共振状態に振動させて大きな振幅
で振動させているが、固有振動数が気体の滞留によりず
れてしまうと、センサチューブ２．３の共振状態で振動
させることができなくなる。そのため、センサチューブ
２．３は振幅が小さくなり、コリオリカが充分得られな
くなる。

従って、上記質量流量計においては、センサチューブ２
．３の気体滞留によりセンサチューブ２．３のバランス
が相対的にくずれ、固有振動数もバラツクため、センサ
チューブ２，３の変位を検出するピックアップ５，６の
出力信号も乱れ安定な流量計測を行なうことが難しいと
いった課題が生ずる。

そこで、本発明は上記課題を解決した質量流量計を提供
することを目的とする。

課題を解決するための手段 本発明は、被測流体が流入する流入口と被測流体が流出
する流出口との間に延在するように設けられたセンサチ
ューブを振動させ、該センサチューブの振動に伴う流量
に比例した該センサチューブの変位を検出する質量流量
計において、前記センサチューブの水平方向に延在する
管路を流入側から流出側へ移るにつれて上方位置となる
ように傾斜させてなる。

作用 センサチューブの水平方向に延在する管路を傾斜させで
あるので、気体が混入した液体の流量を計測する場合で
もセンサチューブ内に気体が滞留することを防止しうる
。

実施例 第１図乃至第４図に本発明になる質量流量計の一実施例
を示す。

各図中、質量流量計１１は流入口１１ａ＋がその中心部
に開口する流入側フランジｌｌａと、流出口１　ｌｂ、
が開口する流出側フランジｌｌｂとの間に、一対のンセ
サチューブ１２，１３（第２図に示す）が接続されるマ
ニホールド１４と、センサチューブ１２．１３を収納し
、これを保護する箱状のカバー１１ｃとが配設されてな
る。

第４図に示す如く、一対のセンサチューブ１２゜１３は
マニホールド１４に組付けられており、マニホールド１
４は流入管１５と流出管１６との間に設けられ、流入管
１５に接続された流入路１４ａと、流出管１６に接続さ
れた流出路１４ｂとを存する。又、流入路１４ａは左、
右に分岐する接続口１４ａ＋、１４ａ＝に連通している
。尚、流出路１４ｂも流入路１４ａと同様に分岐した接
続口１４ｂ＋、１４ｂｔと連通している。

第２図に示す如く、一対のセンサチューブ１２゜１３は
上記マニホールド１４より水平方向に延在し、且つ上下
方向に起立する垂直面を介して横方向に対称となるよう
に配設される。

一方のセンサチューブ１２は、その基端か支持板１７を
貫通して流入路１４ａの接続口１４ａ＋に溶接、ろう付
は等により接続固定された流入側の第１の直管部１２ａ
と、基端が支持板１７を貫通して流出路１４ｂの接続口
１４ｂ、に接続固定された流出側の第２の直管部１２ｂ
と、第１．第２の直管部１２ａ、１２ｂの先端より基端
側へ折り返すように曲げられた曲部１２ｃ、１２ｄと、
この曲部１２ｃと１２ｄとを接続するＵ字状の接続部１
２ｅとよりなる。

尚、質量流量計１１は流入管１５．流出管１６が水平方
向に延在する向きで上、下流側配管（図示せず）に接続
固定されている。上記センサチューブ１２は前述の如く
直管部１２ａ、１２ｂ。

曲部１２ｃ、１２ｄ、接続部１２ｅ等の各管路を連続的
に設けてなり、上記管路のうち水平方向に延在する直管
部１２ａ、１２ｂ、曲部１２Ｃ１１２ｄは水平方向に対
して所定角度α（第３図に示す）傾斜している。

直管部１２ａ、１２ｂ及び曲部１２ｃ、１２ｄは流入側
から流出側へ移るにつれて上方に位置するようにし傾斜
している。従ってセンサチューブ１２を通過する流体は
角度α傾斜した第１の直管部１２ａ内を通過して曲部１
２ｃに至る。その際液体中に気泡が混入していても気泡
は上方へ移動しやすいため、流体が直管部１２ａ内を流
れるとともに上方向に傾斜した管路内壁に沿って流出側
の曲部１２ｃ側へ流れる。

又、曲部１２ｃ、１２ｄ及び直管部１２ｂも上記直管部
１２ａと同様に流入側から流出側へ移るにつれて上方向
に傾斜しており、接続部１２ｅは下側の曲部２２ｃと上
側の曲部２２ｄとを接続するように上下方向に湾曲して
いる。そのため、液体中に気泡が混入していても、気泡
は液体とともにセンサチューブ１２内を流れて流出管１
６へ流れる。よって、センサチューブ１２内における気
体の滞留が防止される。

これにより、気体の滞留によって生ずるセンサチューブ
１２の固有振動数がずれることが防止される。

又、他方のセンサチューブ１３は上記センサチューブ１
２と同一形状に形成され、直管部１３ａ、１３ｂが直管
部１２ａ、１２ｂと平行となるように、センサチューブ
１２と対称に配設されている。従って、センサチューブ
１３においても上記チューブ１２と同様液体中の気体が
滞留することが防止される。

なお、センサチューブ１２．１３１７）接続部１２ｅ、
１３ｅ間は保持部材１８により接続され相互に保持され
ている。この保持部材１８は流出管１６と非接触であり
、流出管１６の配管振動はセンサチューブ１２．１３に
直接伝達されないようになっている。

一対のセンサチューブ１２．１３は上下方向に起立する
垂直面を介して対称な向きとなるように水平方向に延在
しているため、流量計測時例えば気体が混入している液
体を計測する場合、気体の滞留が無いため気体滞留によ
りバランスがくずれることなく、その結果夫々の固有振
動数がくずれてしまうことも無い。

上記一対のセンサチューブ１２．１３においては、流入
側の直管部１２ａと１３ａとの間、及び流出側の直管部
１２ｂと１３ｂとの間にはピックアップ１９．２０か配
設されている。

なお、ピックアップ１９．２０は夫々同一構成であるの
で一方のピックアップ１９につき説明する。

第４図中、ピックアップ１９はセンサチューブ！２の直
管部１２ａの途中より突出するブラケット２１に保持さ
れたコイル部１９ａと、コイル部１９ａに左、右方向で
対向するようにコ字状のブラケット２２に設けられたマ
グネット１９ｂ。

１９ｃとよりなる。なお、ブラケット２２は横方向に延
在し、センサチューブ１３の直管部１３ａに接続されて
いる。

従って、センサチューブ１２．１３か振動すると、直管
部１３ａに設けられたコイル部１９ａかマグネット１９
ｂ、１９ａ間で矢印Ｘ方向に相対的に変位する。そのた
め、コイル部１９ａには直管部１２ａ、１３ａの相対変
位に応じた起電力か発生し、ピックアップ１９はコイル
部１９ａの電圧より直管部１３ａの変位を検出する。

２３．２４は加振器で、直管部１２ａと１２ｂとの先端
間、直管部１３ａと１３ｂとの先端間に設けられている
。

加振器２３は実質電磁ソレノイドと同様な構成であり、
流入側の直管部１２ａに取付けられたコイル部２３ａと
、流出側の直管部１２ｂに取付けられ、コイル部り３ａ
内に嵌入するマグネット部２３ｂとよりなる。従って、
加振器２３はコイル部２３ａに通電されると、直管部１
２ａ、１２ｂを矢印Ｘ方向（上、下方向）に加振する。

尚、加振器２４は上記加振器２３と同一構成であるので
、その説明は省略する。

次に、上記構成になる質量流量計１１の計測動作につい
て説明する。

流量計測時、一対のセンサチューブ１２．１３は上記加
振器２３，２４の動作により内部に流体が流れている状
態で加振される。流入管１５よりマニホールド１４の流
入路１４ａに流入した被測流体は、分流してセンサチュ
ーブ１２．２３の下方の直管部１２ａ、１３ａに流入し
、曲部１２ｃ。

１３ｃ、接続部１２ｅ、１３ｅ、曲部１２ｄ。

１３ｄを通過して上方の直管部１２ｂ、１３ｂに至り、
マニホールド１４の流出路１４ｂで合流して流出管１６
より流出する。又、センサチューブ１２．１３は加振器
２３，２４により加振されているので、センサチューブ
１２．１３のばね定数とセンサチューブ１２．１３内を
流れる流量によって決まる固有振動数で矢印Ｘ方向（上
下方向）に振動する。

上記のように振動するセンサチューブ１２゜１３内を流
れる液体中に気体か混入しているとき、特に、流速の遅
い微少量を計測する場合、センサチューブ１２，１３内
に気体が滞留しやすくなる。

しかるに、一対のセンサチューブ１２と１３とは第３図
に示す如く水平方向に延在する管路が水平方向に対して
角度α傾斜して流出側が上方位置となるので、液体中に
気体が混入していてもセンサチューブ１２．１３内に気
体が滞留しにくくなる。

従って、一対のセンサチューブ１２．１３は気体滞留が
防止されるため、気体の滞留により固有振動数がずれて
しまうことが防止され、結果的に気体滞留により出力信
号が乱れてしまうことが防止される。

このように振動するセンサチューブ１２．１３内に液体
か流れると、流量に比例した大きさのコリオリカが生じ
、流入側のピックアップ１９と流出側のピックアップ２
０の出力位相差が生ずる。

なお、ピックアップ１９．２０の出力信号は整形、増幅
されたのち、時間積分により質量流量に比例した電圧信
号となる。さらに、この電圧信号は周波数信号に変換さ
れ、出力回路（図示せず）より電圧パルス信号及びアナ
ログ信号として出力される。

発明の効果 上述の如く、本発明になる質量流量計は、センサチュー
ブの水平方向に延在する管路を傾斜させ流出側が流入側
より上方位置となるようにしたため、気体か混入した液
体の流量を計測する場合でも気泡を液体とともに流出側
に流すことができ、これによりセンサチューブ内に気体
か滞留することを防止できる。そのため、センサチュー
ブにおける気体滞留によるセンサチューブの固有振動数
がずれてしまうことを防止でき、気体混入の液体の流量
を正確に検出することができる等の特長を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になる質量流量計の一実施例の斜視図、
第２図はその横断面図、第３図は質量流量計の縦断面図
、第４図は第３図中ＩＶ−ＩＶ線に沿う縦断面図、第５
図は従来の質量流量計の斜視図である。 １１・・・質量流量計、１２．１３・・・センサチュー
ブ、１４・・・マニホールド、１５・・・流入管、１６
・・・流出管、１９．２０・・・ピックアップ、２３．
２４・・・加振器。 特許出願人　ト　キ　コ　株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 被測流体が流入する流入口と被測流体が流出する流出口
   との間に延在するように設けられたセンサチューブを振
   動させ、該センサチューブの振動に伴う流量に比例した
   該センサチューブの変位を検出する質量流量計において
   、 前記センサチューブの水平方向に延在する管路を流入側
   から流出側へ移るにつれて上方位置となるように傾斜さ
   せてなることを特徴とする質量流量計。