JPH04155221A - コリオリ質量流量計 - 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、管長を短くでき、加振力を小さくできるコリ
オリ質量流量計に関するものである。

〈従来の技術〉 第７図は従来より一般に使用されている従来例の構成説
明図である。

図において、１は配管Ａに、両端が取付けられたＵ字形
の測定管である。

２は管ＨＡへの測定管１の取付はフランジである。

３はＵ字形をなす測定管１の先端に設けられた振動子で
ある。

４．５は測定管１の両側にそれぞれ設けられた変位検出
センサである。

以上の構成において、測定管１に測定流体が流され、振
動子３が駆動される。＠動子３の振動方向の角速度「ω
」、測定流体の流速「Ｖ」　（以下「」で囲まれた記号
はベクトル量を表す、）とすると、 Ｆｃ−−２ｍ　　ｒωｊ　Ｘ　　ｒＶ」のコリオリカが
働く、コリオリカに比例した振動の振幅を測定すれば、
質量流量が測定出来る。

しかし、一般には、コリオリカに比例した振動の振幅は
、加振による振動の振幅より極めて小さく、コリオリカ
に比例した振動の振幅を直接検出することが出来ない。

今、第７図のＺ視の方向から見ると、振動子３の加振に
より、振動方向をα、βに別けて考えると、流速ｒ■」
の向きによって、第８図（Ａ）、（Ｂ）に示す如く、コ
リオリカの方向が異なるので、逆相となり、測定管１が
捩れながら振動する。

これを変位検出センサ４，５、例えば磁気センサで変位
を検出し、変位検出センサ４，５の変位の位相差が、（
コリオリカに比例した振動の振＠）／（加振による振動
の振幅）に比例するので質量流量を求める事ができる。

位相差は波形がゼロをクロスする時間の差Δｔとして測
定出来るので、結果としてコリオリカが測定出来る。

第９図は従来より一般に使用されている他の従来例の構
成説明図である。

本従来例では、更に、ノイズを低減し、信号を大きくと
るために、測定管１を、２管式にしたものである。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、この様な、コリオリ質量流量計では、パ
イプが大口径になった場合、パイプを振動させる為に、
非常に大きな力が必要になり、加振部やパイプ固定部が
大掛かりになるばかりでなく、耐久性の点からも間組を
生じる。

本発明は、この問題点を解決するものである。

本発明の目的は、管長を短くでき、加振力を小さくでき
るコリオリ質量流量計を提供するにある。

く課題を解決するための手段〉 この目的を達成するために、本発明は、コリオリ力を利
用して質量流量を測定するコリオリ質量流量計において
、 管路の中心に管路方向に設けられた基準軸と、該基準軸
と同心状に設けられ両端が閉じられて該基準軸に固定さ
れた内側パイプと、該内側ノ（イブと前記基準軸との間
に設けられ該内側パイプを励振する加振手段と、該加振
手段の両側の前記内側パイプと前記基準軸との間に設け
られ該内側）（イブの変位を検出する変位検出手段と、
前記基準軸と同心状に前記内側パイプの外側に設けられ
前記内側パイプとの間に測定流体の流れる外側）（イブ
と、該外側パイプと前記内側パイプとを結合する結合板
とを具備してなるコリオリ質量流量計を構成したもので
ある。

〈作　用〉 以上の構成において、外側パイプと内側パイプとの間に
測定流体が流され、加振手段が駆動される。

加振手段の駆動によって、内側パイプは振動する。

振動方向の角速度「ω」、外側パイプの内部を流れる測
定流体の流速「ｖ」とすると、Ｆｃ＝＝−２ｍ’ωｊＸ
ｒＶｊ のコリオリカが働く、流速ｒ　Ｖ　Ｊの向きによって、
内側パイプにはコリオリカによる変形が加わり、内側パ
イプは変形する。

この変形を変位検出手段により検出し、差動演算するこ
とによりノイズの影響を除去した質量流量が測定される
。

以下、実施例に基づき詳細に説明する。

〈実施例〉 第１図は本発明の一実施例の要部構成説明図、第２図は
第１図のＡ−Ａ断面図、第３図は第１図のＢ−Ｂ断面図
である。

１１は、管路の中心に管路方向に設けられた剛性が高い
、基準軸である。

１２は、基準軸１１と同心状に設けられ、両端が閉じら
れて基準軸１１に固定された内側パイプである。

１３は、内側パイプ１２と基準軸１１との間に設けられ
、内側パイプ１２を加振する加振手段で、゛Ｚ力方向振
動させる。

１４は、加振手段１３の両側の内側パイプ１２と基準軸
１１との間に設けられ、内側パイプ１２の変位を検出す
る変位検出手段である。

変位検出手段１４は、この場合は、永久磁石とコイルか
らなり、誘導起電力の変化から変位を検出する。

１５は、基準軸１１と同心状に、内側パイプ１２の外側
に設けられ、内側パイプ１２との間に測定流体が流れる
外側パイプである。

１６は、外側パイプ１５と内側パイプ１２とを結合する
結合板である。

１７は、外側パイプ１５を覆い、防振を兼ねたケースで
ある。

１８は配管と接続する為のフランジである。

以上の構成において、外側パイプ１５に測定流体が流さ
れ、加振手段１３が駆動される。

加振手段１３の駆動により内側バイ１１２は振動する。

振動方向の角速度「ωＪ、外側パイプ１５の内部を流れ
る測定流体の流速ｒ　Ｖ　Ｊとすると、Ｆ　ｃ　＝−２
ｍ　’（ｄＪ　ｘ　ｒＶ」のコリオリカが働く、流速ｒ
ｙＪの向きによって、内側パイプ１２にはコリオリカに
よる変形が加わり、内側パイプ１２は変形する。この変
形を変位検出手段１４により検出し、差動演算すること
によりノイズの影響を除去した質量流量が測定される。

すなわち、加振手段１３の駆動により、内側パイプ１２
を振動させ、両端固定の一次モード共振状態にする。

内側パイプ１２の変形の無い状態から、振動によって、
第４図に示す如く、変形した場合を考える。

内側パイプ１２の変形の無い場合、測定流体粒子は、本
来、第５図に示す如く、ベクトルｒＡＡｒ０」のような
運動をするはずが、内側パイプ１２の変形の為にｒＡＡ
ｒ　Ｊの様な運動をする。流路の変形分であるｒＡｒＡ
ｒＯＪがパイプより受けた力によるものであり、抗力と
してｒＡｒＡｒＯＪの力が内側パイプ１２に加わる。

内側パイプ１２の近傍では、測定流体は内側パイプ１２
の変形に、はぼ追従する。

すなわち、内側パイプ１２の近傍の測定流体は、管軸方
向に直角な方向の速度成分を持つため、コリオリカＦｃ
：２ρｓｖω＝２Ｑωをパイプに加える（ρ：測定流体
の密度、Ｓ：単位面積、Ｖ：測定流体の流速、ω：回転
中心を中心とした角速度）、内側パイプ１２から（ｙ、
Ｚ）方向に（Ｒｙ、Ｒｚ＞Ｍれた流体粒子は、コリオリ
カＦｃ＝２Ｋ　（Ｒｙ、Ｒｚ　）Ｑωを発生する。全測
定流体粒子が発生するコリオリカＦｃ＝ｆ／２Ｋ　（Ｒ
ｙ。

Ｒｚ）Ｑωａｙａｚ＝２ＫＱω　　　　　（１）である
。

（Ｋは内側外側パイプの直径比等から決定される。

内側パイプ１２は、周囲を流れる測定流体から、第６図
に示す如く、矢印で示したようなコリオリカＦｃを受け
、流れの無い場合に比べて、第６図の実線のような変形
を受ける。変形の大きさは、コリオリカＦｃに比例する
ので、（１）式よりＫとωを決定し、Ｚ方向の変位を測
定する事により質量流量Ｑを測定出来る。

この結果、 （１）大口径の外側パイプ１５を振動させず、小口径の
内側パイプ１２を振動させれば良いので、同じ共振周波
数でも管長を短くする事が出来、小形化が図れる。

（２）大口径の外側パイプ１５に比べ、小さな力で、同
じパイプの振動振幅が得られるので、加振手段１３が小
さくて済み、パイプ固定部分も比較的大掛かりなものを
必要としない。

（３）加振手段１３が小さくて済むので、パイプに無理
な力を加え無くて済み、耐久性を向上出来る。

なお、前述の実施例においては、変位検出手段１８は磁
気的なものについて説明したが、これに限ることはなく
、例えば、発光ダイオードとフォトダイオードの間に、
コリオリカによる変位と共に動く遮蔽板を配置し、光の
強度変調から変位を求める光検出方式、あるいは、コン
デンサーの容量変化を利用するものでもよく、要するに
、変位を検出出来るものであれば良い。

また、測定パイプの形状は、Ｕ次管タイプ等どのような
形状でもよい。

また、パイプの共振モードは、２次以上の高次モードで
もよい、その場合は、加振手段１３と変位検出手段１４
の数、位置は適宜変化する。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明は、コリオリ力を利用して
質量流量を測定するコリオリ質量流量計において、 管路の中心に管路方向に設けられた基準軸と、該基準軸
と同心状に設けられ両端が閉じられて該基準軸に固定さ
れた内側パイプと、該内側パイプと前記基準軸との間に
設けられ該内側パイプを励振する加振手段と、該加振手
段の両側の前記内側パイプと前記基準軸との間に設けら
れ該内側パイプの変位を検出する変位検出手段と、前記
基準軸と同心状に前記内側パイプの外側に設けられ前記
内側パイプとの間に測定流体の流れる外側パイプと、該
外側パイプと前記内側パイプとを結合する結合板とを具
備してなるコリオリ質量流量計を構成した。

この結果、 （１）大口径の外側パイプを振動させず、小Ｏ径の内側
パイプを振動させれば良いので、同じ共振周波数でも管
長を短くする事が出来、小形化が図れる。

（２）大口径の外側パイプに比べ、小さな力で、同じパ
イプの振動振幅が得られるので、加振手段が小さくて済
み、パイプ固定部分も比較的大掛かりなものを必要とし
ない。

（３）加振手段が小さくて済むので、パイプに無理な力
を加え無くて済み、耐久性が向上出来る。

従って、本発明によれば、管長を短くでき、加振力を小
さくできるコリオリ質量流量計を実現することが出来る
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の要部構成説明図、第２図は
第１図のＡ−Ａ断面図、第３図は第１図のＢ−Ｂ断面図
、第４図から第６図は第１図の動作説明図、第７図は従
来より一般に使用されている従来例の構成説明図、第８
図は第７図の動作説明図、第９図は従来より一般に使用
されている他の従来例の構成説明図である。 １１・・・基準軸、１２・・・内側パイプ、１３・・・
加振手段、１４・・・変位検出手段、１５・・・外側パ
イプ、１６・・・連結板、１７・・・ケース、１８・・
・フランジ。 、く 代理人　　弁理士　　　小　沢　信　飯〈 第”３図 第　４　図 一−−−−↑−’−，Ｔ−、−，７，］〜６、−一′＠
５図 襄　／：）　　図 第２図 第Ｓ図 （Ａ） （Ｂ） 第デ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 コリオリ力を利用して質量流量を測定するコリオリ質量
   流量計において、 管路の中心に管路方向に設けられた基準軸と、該基準軸
   と同心状に設けられ両端が閉じられて該基準軸に固定さ
   れた内側パイプと、 該内側パイプと前記基準軸との間に設けられ該内側パイ
   プを励振する加振手段と、 該加振手段の両側の前記内側パイプと前記基準軸との間
   に設けられ該内側パイプの変位を検出する変位検出手段
   と、 前記基準軸と同心状に前記内側パイプの外側に設けられ
   前記内側パイプとの間に測定流体の流れる外側パイプと
   、 該外側パイプと前記内側パイプとを結合する結合板と を具備してなるコリオリ質量流量計。