JPH04339220A - コリオリ式質量流量計 - 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】

【０００１】

【技術分野】本発明は、流体充填に用いられる質量流量
計に関し、より詳細には一つの質量流量計を用いて同時
に複数の流体充填を可能とするコリオリ式質量流量計に
関する。

【０００２】

【従来技術】流体の充填、特に液体の充填は液体搬送の
ために必要な一工程であり、製品およびマーケットの多
用化に伴って容器形状、大きさも多くの種類をもってい
る。また充填の合理化が叫ばれており、迅速に充填がで
き、しかも安価で高精能な充填ができる充填機が要求さ
れている。

【０００３】従来、液体の充填に当っては、通常計量機
として力計が用いられており重量で充填量が測定されて
いる。力計としては、ひずみ計を用いたロードセルとか
台秤等のはかりが使用されているが、ロードセルは、弾
性体を受圧部としたひずみ量を、台秤は、レバーの平衡
を検知するものであり、何れも被測定体の力平衡後の撓
みを検知するための平衡までに時間を要し迅速な計測に
不向きであった。

【０００４】流量計は配管内を流通する体積流量を計測
するものであり流量計の読みによって弁を閉止するので
応答性がすぐれているが、特に質量流量計は前記力計と
同様に質量の計測ができる点で前記力計にない特徴をも
っている。

【０００５】質量流量計としては、コリオリの力を利用
したコリオリ式質量流量計が挙げられる。コリオリ式質
量流量計にも多くの形状のものが用いられているが、基
本的には流管を２点で支持し支持位置間において流管を
振動した場合、コリオリの力は、振動方向と流体流れと
のベクトル積方向に発生し、質量流量に比例した量であ
ることを利用したものである。

【０００６】代表的なコリオリ式質量流量計としては、
流管を支持点として流入、流出口を有する同形等寸のＵ
字形導管を平行に配設して、前記流管のＵ字形導管の流
入口、流出口間を閉止し平行して配設されたＵ字形導管
の各々に被測流体が等量に流通するようにし、該Ｕ字形
導管を前記流管とＵ字形導管とが音叉状に振動するよう
に加振し流管に垂直なＵ字導管軸まわりに発生するコリ
オリの力をＵ字導管の腕が、基準面を通過する時間差と
して計量し、該コリオリの力から質量流量を計測する。

【０００７】前記コリオリ式質量流量計は、音叉を形成
する一対のＵ字導管からなるものであるが、導管がＵ字
管に限らず、真管の場合も、Ｓ字形の場合も多くは共振
を利用するために対をなす二つの流管から構成されてい
る。

【０００８】叙上のコリオリ式質量流量計を充填に使用
する場合は、流管を流通する同一流体を前記コリオリ式
質量流量計を構成する対をなす導管に流してコリオリの
力を計測後、再び排出側流管に戻す方式が採用されるの
で、一つの容器に充填するためには前記の構成をもつ一
つの質量流量計が必要であり、複数の充填に当っては、
同じ数の質量流量計の数が必要であった。

【０００９】図３は従来の充填システムを説明するため
の図で、図中、２１は流管、２２は分岐管、２３，２４
は分流管、２６，２７，２９，３０は支持部材、２５，
２８はコリオリ式質量流量計、２５ａ，２５ｂ，２８ａ
，２８ｂはＵ字導管、３１，３２は駆動及び検出器、３
３，３４は質量変換器、３５，３６は仕込用バッチユニ
ット、３７，３８は制御弁、３９，４０は排出管、４１
，４２は充填容器、４１ａ，４２ａは充填口、４３ａ，
４３ｂ，４３ｃ，４４ａ，４４ｂ，４４ｃは導線である
。

【００１０】図示の充填システムは２系列の充填を行う
場合のものである。被充填液は流管２１を通って分岐管
２２により略々等流量に分流されて分岐管２３，２４に
送られる。分流された被充填液は各々コリオリ式質量流
量計２５，２８で計測される。コリオリ式質量流量計２
５は、同形等寸のＵ字形導管２５ａ，２５ｂを流入側に
おいて支持部材２６、流出側において支持部材２７によ
り各々が平行に支持した構造であり、被充填液体を支持
部材２６側でＵ字形導管２５ａ，２５ｂにより略等流と
なるように分流して支持部材２７側で再び合流して分岐
管２３に流出する。

【００１１】Ｕ字形導管２５ａ，２５ｂは駆動および検
出器３１により、支持部材２６，２７に対してお互いが
近接、反溌する方向の共振振動で駆動し、質量変換器３
３により定振幅に制御駆動されコリオリの力をＵ字導管
２５ａ，２５ｂの基準面を通過する時間差として求める
ことにより質量流量が検知される。質量流量信号は導線
４３ａ，ｂにより仕込用バッチユニット３５に伝送され
る。仕込用バッチユニット３５は充填容器４１に充填す
る充填質量を予め設定する設定器で、設定値に達すると
制御弁３７を閉弁し排出管への充填液の移送を停止し、
次回の充填の準備に当る。

【００１２】コリオリ式質量流量計２８も、前記同様に
分岐管２４に分流した被充填液の質量流量を計測し仕込
用バッチユニット３６に設定した量に達したとき制御弁
３８が閉止し充填容器４２への充填を停止する。

【００１３】叙上の如く、従来の方式によると、各々の
質量流量計に対応する質量変換器、仕込用バッチユニッ
トを必要とするため充填系の数が増すと、それだけ充填
装置は高価なものとなった。又、充填装置を安価にする
為に、例えば１台の質量流量計の後流に出口選択バルブ
を備えて、時分割にてＡライン、Ｂラインを交互に充填
する方法もあるが、充填能力は１台分でしかない。

【００１４】

【目的】本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされた
もので、複数の容器に対して一つのコリオリ式質量流量
計を用いて、該コリオリ式質量流量計を構成する導管の
一つを、一つの容器に対応して充填するもので、力計方
式に対して流量計方式の充填作業に対する応答面での優
位性を生かすとともに、計量精度を低下することなく安
価な充填装置を可能とするコリオリ式質量流量計を提供
することを目的とするものである。

【００１５】

【構成】本発明は、上記目的を達成するために、（１）
流体の流れを複数の流路に分岐し、分岐した各々の流路
の質量流量を等しくして排出する流路において、前記複
数の流路を共通した一対の支持部材間に支持される複数
の同一形状振動管と該振動管の各々に直列に接続される
背圧調整ユニットからなり、前記複数の振動管を一対の
支持部材間において同一振動数、定振幅で駆動し、駆動
により該振動管に生ずるコリオリの力から流体の質量流
量を計測し、複数の各々の流路を流通する質量流量を前
記背圧調整ユニットにより補正し等質量流量にすること
、更には、（２）前記背圧調整ユニットはオリフィスと
し該オリフィスに流量調整孔を設けたこと、更には、（
３）前記背圧調整ユニットは流れ方向に複数の小口径流
路を並置したこと、更には、（４）前記背圧調整ユニッ
トと排出口との区間の配管長さおよび又は口径を可変と
して接続し背圧の微調整を行うことを特徴としたもので
あり、以下、本発明の実施例に基づいて説明する。

【００１６】図１は、本発明の概要を説明するためのブ
ロック図で、図中、１は流管、１ａ，１ｂは分流管、２
は制御弁、３はコリオリ式質量流量計、４，５は支持部
材、６は駆動および検出器、７は質量流量変換器、８は
仕込用バッチユニット、９ａ，９ｂは背圧流量調整ユニ
ット、１０ａ，１０ｂは排出管、１１ａ，１１ｂは充填
容器である。

【００１７】コリオリ式質量流量計３は、同形等寸のＵ
字形導管３ａ，３ｂを僅かに隔てて平行に配置して上流
側の支持部材４と下流側の支持部材５とに各々支持され
、流管１を流れる被充填液を支持部材４内で略等流に分
流してＵ字形導管３ａ，３ｂに流出し、分流した被充填
液は合流することなく分流管１ａ，１ｂに流れる。

【００１８】Ｕ字管導管３ａ，３ｂは、駆動および検出
器６により、図示Ａ部分でお互いが近接反溌する振動を
支持部材４，５により音叉状構成してなる共振周波数で
質量流量変換器７により定振幅に駆動され、Ｂ，Ｃ部に
設けられた検出器によりＵ字導管３ａ，３ｂの腕部の速
度を検知し、質量流量変換器７において前記速度信号よ
り前記腕部が基準面を通過する時間差としてコリオリの
力を検知し、質量流量に変換される。

【００１９】質量流量信号は仕込用バッチユニット８に
伝送され質量流量が設定値に達したとき制御弁２を閉弁
する。Ｕ字形導管３ａ，３ｂは同形等寸であるから各々
に分流した充填液は等質量流量になることが期待される
が、実際は多少異る。

【００２０】背圧流量調整ユニット９ａ，９ｂは、流管
１から上流側の支持部材４において分流してから背圧流
量調整ユニット９ａ，９ｂに到る間の圧力損失を一定に
調整して等質量流量にするためのものである。

【００２１】図２（ａ），（ｂ）は、背圧流量調整ユニ
ット９ａ，９ｂの構造を示す図で、図（ａ）はオリフィ
ス、図（ｂ）は多連パイプである。

【００２２】図（ａ）において１２はオリフィス、１２
ａは開口、１３は調整孔である。背圧流量調整ユニット
９ａ，９ｂとして用いられるときは開口１２ａは等しい
口径で圧損は等しく選ばれ、調整孔１３の口径により等
質量流量となる圧損が得られるように調節される。

【００２３】図（ｂ）の多連パイプにおいて、１４は長
さＬ３の多連パイプで、軸方向に多数の細孔１５が貫通
して長さ方向に長さに比例した圧損が得られる。圧損の
調整は、長さΔＬを調整するか、細孔１５の一つ或いは
複数閉止することにより行われる。

【００２４】叙上の如く、各々の分流管１ａ，１ｂ内の
質量流量は一定となるように調整され排出管１０ａ，１
０ｂより各々充填容器１１ａ，１１ｂに充填されるが、
叙上の調整によっても同一の質量流量が得られない場合
はアダプタ（図示せず）を設けて排出管１０ａ，１０ｂ
の長さをＬ１，Ｌ２を変更するか又は管径を僅かに変更
する等の微差圧調整することにより同一の質量流量を得
ることができる。

【００２５】叙上の如く、対をなし共振駆動されるＵ字
形導管３ａ，３ｂの各々に分流する質量流量を一定にす
ることにより１台の質量流量計で２つの等質量流量に分
流でき、２台分の充填ができる。

【００２６】以上は、Ｕ字導管３ａ，３ｂの二本の場合
に説明したが、更に並列に配設し一つの駆動装置により
４本の分流が可能となり、更には６本…８本と偶数の等
分流を可能とすることができる。

【００２７】なお、以上の説明においては、Ｕ字導管を
あげたが、Ｕ字導管に限らず、直管、Ｓ字形管等からな
るコリオリ式質量流量計に適用することができる。

【００２８】

【効果】以上の説明から明らかなように、本発明のコリ
オリ式流量計によると、流体充填に当って一台の質量流
量計により複数の充填容器に同時に充填できるので、質
量流量計の特徴である迅速充填を精度損うことなく安価
充填可能とするコリオリ式質量計を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の概要を説明するためのブロック図であ
る。

【図２】（ａ），（ｂ）背圧流量調整ユニット構造を示
す図で、図（ａ）はオリフィス、図（ｂ）は多連パイプ
である。

【図３】従来の充填システムを説明するための図である
。

【符号の説明】

１　　流管 １ａ，１ｂ　　分流管 ２　　制御弁 ３　　コリオリ式質量流量計 ３ａ，３ｂ　　同形等寸のＵ字形導管 ４，５　　支持部材 ６　　駆動および検出器 ７　　質量流量変換器 ８　　仕込用バッチユニット ９ａ，９ｂ　　背圧流量調整ユニット １０ａ，１０ｂ　　排出管 １１ａ，１１ｂ　　充填容器

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　流体の流れを複数の流路に分岐し、分
   岐した各々の流路の質量流量を等しくして排出する流路
   において、前記複数の流路を共通した一対の支持部材間
   に支持される複数の同一形状振動管と該振動管の各々に
   直列に接続される背圧調整ユニットからなり、前記複数
   の振動管を一対の支持部材間において同一振動数、定振
   幅で駆動し、駆動により該振動管に生ずるコリオリの力
   から流体の質量流量を計測し、複数の各々の流路を流通
   する質量流量を前記背圧調整ユニットにより補正し等質
   量流量にすることを特徴としたコリオリ式質量流量計。
2. 【請求項２】　　前記背圧調整ユニットはオリフィスと
   し該オリフィスに流量調整孔を設けたことを特徴とする
   請求項１記載のコリオリ式質量流量計。
3. 【請求項３】　　前記背圧調整ユニットは流れ方向に複
   数の小口径流路を並置したことを特徴とする請求項１記
   載のコリオリ式質量流量計。
4. 【請求項４】　　前記背圧調整ユニットと排出口との区
   間の配管長さおよび又は口径を可変として接続し背圧の
   微調整を行うことを特徴とした請求項１記載のコリオリ
   式質量流量計。