JPH0452517A - 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、特に直線状のセンサチュー
ブ内に被測流量を通過させるよう構成した質量流量計に
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か望ましい。

そのため、被測流体の質量流量を計測する種々の質量流
量計か開発されつつあり、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。

この種の従来の質量流量計の一例としては、特開昭６３
−３０７２１公報により開示された流量計がある。

この公報の質量流量計は、被測流体か通過する際の圧力
損失を低減するため直線状に延在するセンサチューブを
半径方向に振動させ、流量に比例したコリオリカによる
センサチューブの変位を検出するよう構成されている。

さらに、センサチューブは流入口、流出口を存するフラ
ンジ近傍に高温流体の流量計測時センサチューブの軸方
向の熱膨張を許容する蛇腹状のベローズが設けられてお
り、センサチューブの振動部分とベローズとの間には外
部振動かセンサチューブの振動部分に伝達しないように
するため十分に重い締付リングが固定されている。

発明が解決しようとする課題 上記質量流量計では、加振器（マグネットと励振コイル
よりなる）の励振コイルの電磁力によりセンサチューブ
を強制的に振動させ、振動方向で最も高い機械的なＱ（
ダンピングファクタの逆数）が得られる周波数でセンサ
チューブ共振状態で振動させている。このように、セン
サチューブのＱは外乱防止および出力信号の安定化を図
るため高くする必要があるか、直管方式のセンサチュー
ブではＱを高くすることか難しく、そのため従来は上記
ベローズ等を用いてセンサチューブの振動による軸方向
の変位を吸収していた。ところが、従来の質量流量計で
は、ベローズ部分がセンサチューブの軸方向の変位を吸
収するたけてなく撓みを生じてセンサチューブの振動部
分が軸方向以外の半径方向にもずれやすくなるといった
課題を有する。特に上記公報の場合重い締付リングの荷
重かベローズに作用するため、ベローズ部分か経年変形
することかあり、これによりセンサチューブの振動特性
かバラライたり、ピックアップの出力が不安定となり正
確な流量計測を行うことができなくなるといった課題か
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
する流出口との間で直線状に延在する直管部を有する管
路と、 前記直管部を半径方向に振動させる加振器と、前記直管
部の振動に伴う直管部の半径方向の変位を検出するピッ
クアップと、 前記直管部の軸方向の変位を吸収するように管路に設け
られた伸縮部と、 前記直管部の半径方向の変位を規制するが前記直管部の
軸方向への変位を許容するように前記管路を保持する保
持機構と、 よりなる。

作用 直線状に延在するセンサチューブの軸方向への変位を伸
縮部により吸収するとともに、保持機構によりセンサチ
ューブの端部が軸方向以外の半径方向へずれないように
保持してピックアップの出力信号が安定的に得られる。

実施例 第１図乃至第４図に本発明になる質量流量計の第１実施
例を示す。

各図中、質量流量計１は密閉された箱状のケーシング２
内に被測流体が通過する管路３と、管路３を軸方向に変
位可能に保持する保持機構４とを設けてなる。管路３は
流入口５ａを有する流入管５と、一対のセンサチューブ
６．７と、流出口８ａを有する流出管８とより形成され
ている。

流入管５は流入側端部に上流側配管（図示せず）に連結
されるフランジ５ｂを有し、流入管５の他端はケーシン
グ２の側壁２ａを貫通してケー９は流入側マニホールド
で、流入管５が接続固定される上流側接続口９ａと、セ
ンサチューブ６゜７の上流側端部か接続固定される下流
側接続口９ｂ、９ｃとを有する。上流側接続口９ａと下
流側接続口９ｂ、９ｃとは分流路９ｄ、９ｅを介して連
通されている。

１０は流出側マニホールドで、センサチューブ６．７の
下流側端部が接続固定される一対の接続口１０ａ、１０
ｂと、流出管８の上流側端部が接続される接続口］０’
ｃとを有する。又、流出側マニホールド１０内には一対
の接続口１０ａ。

１０ｂと接続口１０ｃとを連通する流路１０ｄ。

１０ｅか穿設されている。

一対のセンサチューブ６．７は流体の流れ方向（Ａ方向
）に直線状に延在する直管よりなり、上記流入側マニホ
ールド９と流出側マニホールド１０との間で平行に設け
られている。直管よりなるセンサチューブ６．７は被測
流体が通過する際の圧力損失が少ないばかりか複雑な形
状に加工す流出管８は上流側端部か流出側マニホールド
１０の接続口１０ｃに接続固定され、下流側端部かケー
シング２の側壁２Ｃを貫通して下流側（Ａ方向）へ突出
している。尚、流出管８の下流側端部には流出口８ａが
開口し、その外周には下流側配管（図示せず）に連結さ
れるフランジ８ｂが設けられている。

】１は蛇腹状に形成されたベローズ（伸縮部）で、上記
流出管８に設けられている。従って、高温流体が管路３
を通過するときセンサチューブ６゜７の熱膨張による軸
方向（Ａ方向）への変位は蛇腹状のベローズ１１により
吸収される。

又、保持機構４は、流出管８の外周に固着されたダイヤ
フラム１２と、ダイヤフラム１２を支持する筒状の支柱
１３とよりなる。ダイヤフラム１２は例えば剛性を有す
る金属製であり、流出管８が半径方向に変位することを
規制するが、流出管８か軸方向に変位することを許容す
るように設けられている。又、ダイヤフラム１２は筒状
の支柱１３の端部全周に固着されており、支柱１３はケ
ーシング２の側壁２ｃに固着されている。

ケーシング２は十分な剛性を有しているため、外部振動
か管路３に伝達しないように流入管５及び流出管８を保
持している。さらに、ダイヤフラム１２はケーシング２
に固着された支柱１３により強固に保持されているので
、流出管８か軸方向に変位することを許容するとともに
、流出管８か半径方向に変位することを防止する。

流入側マニホールド９と流出側マニホールド１０との間
に装架された一対のセンサチューブ６゜７間には一対の
センサチューブ６．７の中央部を半径方向（Ｘ方向）に
振動させる加振器１４と、加振器１４の上、下流側に設
けられセンサチューブ６．７の振動に伴う変位を検出す
るピックアップ１５．１６とが配設されている。加振器
１４は実質電磁ソレノイドと同様な構成であり、センサ
チューブ６側に設けられたコイル部１４ａと、センサチ
ューブ７側に設けられたマグネット部１４ｂとよりなり
、コイル部１４ａに通電されるとセンサチューブ６．７
を夫々近接あるいは離間するＸ方向に駆動する。

ピックアップ１５．１６は上記加振器１４と同様コイル
部１５ａ、１６ａと、マグネット部１５ｂ、１６ｂとよ
りなり、センサチューブ６゜７の振動に伴うセンサチュ
ーブ６．７の相対変位に応じた出力信号を得る。

流量計測時、一対のセンサチューブ６．７は加振器１４
により内部に流体が流れている状態で加振される。尚、
流入口５ａより管路３に流入した流体は流入側マニホー
ルド９の分流路９ｄ、９ｅで２分されセンサチューブ６
．７を等しい流量となって流れ、さらに流出側マニホー
ルド１０の流路１０ｄ、１’Ｏｅで合流して流出管８よ
り下流側配管へ流出する。このように、振動するセンサ
チューブ６．７に流体か流れると、その流量に応じたコ
リオリカが発生する。そのため、直管状のセンサチュー
ブ６．７の流入側と流出側で動作遅れが生じ、これによ
りピックアップ１５と１６との出力信号に位相差かあら
れれる。この位相差か流量に比例するため、ピックアッ
プ１５．１６からの出力信号の位相差に基づいて流量か
求まる。

尚、振動するセンサチューブ１５．１６を通過する流量
に応じて発生するコリオリカによる変位をピックアップ
１５．１６で検出する流量計測の原理は先に出願された
質量流量計と同様であるので、ここでは詳しい流量計測
動作の説明は省略する。

又、ベローズ１１はセンサチューブ６．７の熱膨張によ
る変位を吸収するため弾性変形しやすいが、上記ダイヤ
フラム１２を有する保持機構４により流出管８か保持さ
れているため、ベローズ１１に軸方向以外の力か作用せ
ず、変形しにくい構造となっている。

第５図、第６図に本発明の第２実施例を示す。

両図中、質量流量計２１は筒状のケーシング２２内に一
対のセンサチューブ（管路）２３゜２４を平行に配して
なる。ケーシング２２の両端開口には流入側マニホール
ド２５．流出側マニホールド２６が嵌合固定されている
。流入側マニホールド２５はセンサチューブ２３．２４
の流入側端部が挿入固定される一対の流路２５ａ。

２５ｂが穿設されている。又流出側マニホールド２６は
センサチューブ２３．２４の流出側端部が挿入固定され
る一対の流路２６ａ、２６ｂが穿設されている。一対の
センサチューブ２３．２４は直管をＡ方向に延在させて
なり、両端が上記流入側マニホールド２５．流出側マニ
ホールド２６に接続固定され、その端部近傍にはセンサ
チューブ２３．２４を相互に固定するサポート板２７゜
２８が横架している。そして、サポート板２７と２８と
の間にはセンサチューブ２３．２４の中間位置をＸ方向
に加振する加振器２９と、加振器２９の上、下流側で振
動するセンサチューブ２３゜２４の変位を検出するピッ
クアップ３０．３１とか設けられている。尚、加振器２
９及びピックアップ３０．３１は前記第１実施例の加振
器１４゜ピックアップ１５．１６と略同様な構成である
ので説明を省略する。

センサチューブ２３．２４の流出側端部近傍には蛇腹状
のベローズ３２．３３か設けられている。

従って、高温流体かセンサチューブ２３．２４内を通過
したときのセンサチューブ２３．２４の熱膨張による軸
方向の変位は、ベローズ３２．３３の伸縮動作により吸
収される。

３４は保持機構で、第６図に示すように、流出側マニホ
ールド２６の端面より突出する一対の支柱３５．３６と
、支柱３５．３６に支持された十字状の支持板３７とよ
りなる。支持板３７は支柱３５．３６に固着された支持
部３７ａ、３７ｂと、支持部３７ａ、３７ｂと直交する
Ｘ方向に突出した保持部３７ｃ、３７ｄとを有する。そ
して、保持部３７ｃ、３７ｄの端部にはセンサチューブ
２３．２４が貫通し、固着されている。

支持板３７の保持部３７ｃ、３７ｄは片持梁り状態でセ
ンサチューブ２３．２４を保持しているので、センサチ
ューブ２３．２４が軸方向に変位すると保持部３７ｃ、
３７ｄが軸方向に撓み軸方向の変位か許容される。しか
し、支持板３７は軸方向以外の方向に対しては剛性を有
するため、ベローズ３２．３３が半径方向に撓まないよ
うに支持している。

又、マニホールド２５．２６の端部には流入口３８ａ、
流出口３９ａを有するレジューサ３８゜３９が固着され
ている。レジューサ３８．３９の端部外周には上、下流
配管（図示せず）に接続されるフランジ３８ｂ、３９ｂ
が固着されている。

上流側配管からの被測流体は流入口３８ａより流入側マ
ニホールド２５の流路２５ａと２５ｂに分流して一対の
センサチューブ２３．２４内を通過する。センサチュー
ブ２３．２４はサポート板２７．２８を支点としてＸ方
向に振動し、流量に比例したコリオリカが発生する。さ
らに、流体は流出側マニホールド２６の流路２６ａ、２
６ｂを通過して合流し流出口３９ａより流出する。セン
サチューブ２３．２４はサポート板２７と２８との間で
振動するため、加振器２９による励振振動の周波数を他
のモードの振動周波数から分離させることができる。そ
のため、ピックアップ３０゜３１ではより安定した出力
信号が得られる。

第７図及び第８図に本発明の第３実施例を示す。

両図中、質量流量計４１は筒状のケーシング４２内に管
路４３をへ方向に配設してなる。管路４３は、一端に流
入口４４ａを有し他端にベローズ４４ｂを有する流入管
４４と、直管を平行に配してなる一対のセンサチューブ
４５．４６と、端に流出口４７ａを有し他端にベローズ
４７ｂを有する流出管４７とよりなる。

４８は流入側マニホールドで、流入管４４か接続される
接続０４８ａと、センサチューブ４５゜４６の上流側端
部が接続される一対の接続口４８ｂ、４８ｃとが穿設さ
れている。又、流入側マニホールド４８内には接続口４
８ａと接続口４８ｂ、４８ｃとを連通ずる流路４８ｄ、
４８ｅが設けられている。

４９は流出側マニホールドで、上記流入側マニホールド
４８と同様な構成であり、流出管４７が接続される接続
口４９ａと、センサチューブ４５゜４６の下流側端部が
接続される一対の接続口４９ｂ、４９ｃとが穿設されて
いる。又、流出側マニホールド４９内には接続口４９ａ
と４９ｂ。

４９ｃとを連通する流路４９ｄ、４９ｅか設けられてい
る。

又、流入管４４は流入口４４ａ側にフランジ４４ｃを有
し、ベローズ４４ｂ側がケーシング４２の側壁４２ａを
貫通し、流入側マニホールド４８に固着されている。流
出管４７も流出口４７ａ側にフランジ４７ｃを有し、ベ
ローズ４７ｂ側がケーシング４２の側壁４２ｂを貫通し
、流出側マニホールド４９に固着されている。

一対のセンサチューブ４５．４６間にはセンサチューブ
４５．４６の中間位置をＸ方向に加振する加振器５０と
、加振器５０の上、下流側で振動するセンサチューブ４
５．４６の変位を検出するピックアップ５１．５２とが
配設されている。又、ピックアップ５１．５２の上、下
流側には一対のセンサチューブ４５．４６を所定間隔に
保持するサポート板５３．５４が固着されている。その
ため、一対のセンサチューブ４５．４６はサポート板５
３．５４を支点としてＸ方向に振動し、十分な強度を有
するケーシング２及びサポート板５３゜５４により保持
されているので、外部振動の影響を受けにくい構成とな
っている。

５５は流入側保持機構て、ケーシング４２の側壁４２ａ
よりケーシング４２内に突出する支柱５５ａ、５５ｂと
、支柱５５ａ、５５ｂに支持されセンサチューブ４５．
４６の間に位置して流入側マニホールド４８に固定され
た固定板５５ｃとよりなる。５６は流出側保持機構で、
ケーシング４２の側壁４２ｂよりケーシング４２内に突
出する支柱５６ａ、５６ｂと、支柱５６ａ、５６ｂに支
持されセンサチューブ４５．４６の間に位置して流出側
マニホールド４９に固定された固定板５６ｃとよりなる
。

流量計測時、高温流体が上記管路４３を通過すると、セ
ンサチューブ４５．４６は熱膨張により軸方向（Ａ方向
）に変位する。その場合、センサチューブ４５．４６の
変位は流入管４４のベローズ４４ｂ及び流出管４７のベ
ローズ４７ｂの伸縮動作により吸収される。ベローズ４
４ｂ、４７ｂは軸方向以外方向にも変位しやすいか、上
記保持機構５５．５６の固定板５５ｃ、５６ｃが撓みマ
ニホールド４８．４９とともにベローズ４４ｂ。

４７ｂの変位方向として軸方向のみの変位を許容する。

即ち、ベローズ４４ｂ、４７ｂに半径方向の力が作用し
ても、マニホールド５５．５６か上記保持機構５５．５
６により保持されているので半径方向の変位が阻止され
る。従って、一対のセンサチューブ４５．４６は高温流
体の流量計測時にも安定した振動動作を行ない、ピック
アップより流量に応じた出力信号が安定的に得られる。

尚、上記実施例では固定板５５ｃ、５６ｃが一対のセン
サチューブ４５と４６の間に位置するようにしたがこれ
に限らないのは勿論である。例えば第７図中、１点鎖線
で示すように一対の固定板５５ｃ’　　５５ｃ’がセン
サチューブ４５．４６の上、下に位置して流出側マニホ
ールド４８に固定され、一対の固定板５６ｃ’、５６ｃ
’がセンサチューブ４５．４６の上、下に位置して流出
側マニホールド４９に固定されるようにしても良い。

又、上記固定板５５ｃ及び一対の固定板５５０′５５０
′を流入側マニホールド４８に固定し、且つ固定板５６
ｃ及び一対の固定板５６ｃ５６０′を流出側マニホール
ド４９に固定するようにしても良い。

上記各実施例ではセンサチューブの熱膨張をベローズで
吸収するようにしたが、これ以外の構成でセンサチュー
ブの軸方向の変位を吸収できるようにしても良いのは勿
論である。

発明の効果 上述の如く、本発明になる質量流量計は、例えば高温流
体の流量計測をする場合でもセンサチューブの熱膨張に
よる軸方向の変位の伸縮部の伸縮動作により吸収するこ
とかできるとともに伸縮部に軸方向以外の力が作用しな
いように保持機構により直管部が軸方向のみに変位でき
るよう規制することができる。そのため、センサチュー
ブの振動動作が安定して流量計測の出力信号かバラツク
ことを防止でき、より正確な流量計測を行うことができ
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第１実施例の横断面
図、第２図は第１図に示す質量流量計の縦断面図、第３
図は第２図中■−■線に沿う縦断面図、第４図は第２図
中ＩＶ−ＩＶ線に沿う縦断面図、第５図、第６図は夫々
本発明の第２実施例の横断面図、保持機構を説明するた
めの斜視図、第７図、第８図は夫々本発明の第３実施例
の横断面図、縦断面図である。 １．２１．４１・・・質量流量計、２・・・ケーシング
、３．４３・・・管路、４．３４，５５．５６・・・保
持機構、６，７，２３．２４，４５．４６・・・センサ
チューブ、９，２５．４８・・・流入側マニホールド、
１０．２６．４９・・・流出側マニホールド、１１゜３
２．３３，４４ｂ、４７ｂ・・・ベローズ、１２・・・
ダイヤフラム、２７，２８，５３．５４・・・サポート
板、１３，３５．３６・・・支柱、３７・・・支持板、
４４・・・流入管、　　４７・・・流出管。 第２図

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
   との間で直線状に延在する直管部を有する管路と、 前記直管部を半径方向に振動させる加振器と、前記直管
   部の振動に伴う直管部の半径方向の変位を検出するピッ
   クアップと、 前記直管部の軸方向の変位を吸収するように管路に設け
   られた伸縮部と、 前記直管部の半径方向の変位を規制するが前記直管部の
   軸方向への変位を許容するように前記管路を保持する保
   持機構と、 よりなることを特徴とする質量流量計。