JPH0477623A - 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、特にセンサチューブの軽量
化に対応す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、粘度なと）
、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。

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。

この種の質量流量計においては、特開昭５４５２５７０
号公報に記載の如く一対のセンサチューブに流体を流し
、加振器（励磁コイル）の駆動力により一対のセンサチ
ューブを互いに近接、離間する方向に振動させる構成と
されている。コリオリの力はセンサチューブの振動方向
に働き、かつ入口側と出口側とで逆向きであるのでセン
サチューブに捩れが生じ、この捩れ角は質量流量に比例
する。従って、一対のセンサチューブの入口側及び出口
側夫々の捩れる位置に振動を検出するピックアップ（振
動センサ）を設け、両センサの出力検出信号の時間差を
計測して上記センサチューブの捩れ、つまり質量流量を
計測している。

発明が解決しようとする課題 しかるに、上記質量流量計では、センサチューブにピッ
クアップを設けてなり、ピックアップがセンサチューブ
に支持される構成となっていた。

そのため、コイルとマグネットとを組合せたピックアッ
プの重量及びこれらをセンサチューブに取り付けるため
のサポート部品の重量がセンサチューブに作用すること
になり、センサチューブの軽量化を図ることが難しく、
又一対のセンサチューブ間にピックアップを設けるスペ
ースが必要であるので、その分小形化を図ることが離し
いといった課題があった。さらには、ピックアップのコ
イルからのコードがセンサチューブ上に配線されるため
コード自体の重量もセンサチューブに作用することにな
る。従って、従来はセンサチューブに上記ピックアップ
を取付は後、センサチューブにコードをテープあるいは
接着剤を使用して固定させる作業が必要となり、ピック
アップの取付作業が面倒であるばかりかコードがセンサ
チューブの振動により外れたりあるいはコードがセンサ
チューブに密着せず振動によりこすれたりすると断線が
生ずるといった課題がある。

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、被測流体か通過するセンサチューブを振動さ
せ、被測流体の流量に応じて発生するコリオリ力による
センサチューブの変位を検出して流量を計測する質量流
量計において、 前記センサチューブの変位部分に対向するようにマグネ
ットを設け、 前記センサチューブに前記マグネットとの相対変位に応
じた信号を出力する薄膜状のセンサを設けてなる。

作用 センサチューブに薄膜状のセンサを設けてなるため、セ
ンサチューブに作用する荷重を軽減してセンサチューブ
の軽量化を図るとともにピックアップの小型化を図るこ
とにより装置を小型化しうる。さらに、ピックアップの
取付作業が容易に行え、コードの外れ、断線を防止しう
る。

実施例 第１図乃至第３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１は直管状の一対のセンサチューブ
２，３を流入側マニホールド４と流出側マニホールド５
との間に平行に装架させてなる。

６は円筒状のケースで流入側開口には流入側マニホール
ド４が嵌合し、流出側開口には流出側マニホールド５が
嵌合しており、一対のセンサチューブ２，３を保護する
とともに両マニホールド４゜５を支持している。

流入側マニホールド４の上流側端部には中央に流入口４
ａが開口するフランジ４ｂが設けられ、下流側端部には
流入口４ａより分岐した一対の接続口４ｃ、４ｄが穿設
されている。又、流出側マニホールド５は上記流入側マ
ニホールド４と同様な構成であり、下流側端部に流出口
５ａが開口するフランジ５ｂを有し、上流側端部に流出
口５ａに連通ずる一対の接続口５ｃ、５ｄを有する。

従って、直管状のセンサチューブ２，３は一端が上流側
マニホールド４の接続口４ｃ、４ｄに嵌合固定され、他
端が下流側マニホールド５の接続口５ｃ、５ｄに嵌合固
定される。

７〜ｌＯはセンサチューブ２．３の変位を検出するピッ
クアップで、夫々センサチューブ２，３の上流側固定部
分より１／４　、３／４の長さ位置に配設されている。

尚、各ピックアップ７〜１０は夫々同一構成であるので
ここではピックアップ７について説明することにする。

ピックアップ７はセンサチューブ２の両側に対向して設
けられた一対のマグネット１１．１２と、センサチュー
ブ２の外周に設けられたセンサ１３とよりなる。マグネ
ット１１．１２は第２図に示すようにケース６の内壁６
ａに固着されたブラケット１６上に固定され、センサチ
ューブ２と所定寸法離間する位置に設けられている。又
、第３図に示すようにマグネット１１．１２は夫々セン
サチューブ２に対向する側が円弧状に凹んでおり、夫々
この凹部１１ａ、１２ａがＮ極、Ｓ極に磁化され、反対
側端面１１ｂ、＋２ｂがＳ極、Ｎ極に磁化されている。

第３図乃至第６図に示す如く、センサ１３はセンサチュ
ーブ２の延在方向に沿うように下側の外周に貼着されて
いる。センサ１３はセンサチューブ２に貼着されるベー
ス層１３ａと、プリント配線パターン１３ｂと、保護用
コーティング層１３Ｃとを積層してなるフレキシブル基
板構造となっている。ベース層１３ａ及び保護用コーテ
ィング層１３ｃは絶縁性のエポキシ樹脂、あるいはポリ
イミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂等により形成されて
いる。又、ベース層１３ａと保護用コーティング層１３
ｃとの間には第４図に示す素子パターン１３ｂ＋を有す
るプリント配線パターン１３ｂが介在しており、素子パ
ターン１３ｂｌは第５図に示すようなくし歯状に形成さ
れ磁気抵抗効果素子として機能する。このプリント配線
パターン１３は例えば強磁性体（ＣｏＰｔ、Ｃ０Ｆｅ、
０４．Ｃｒｏｗ、ＣｒＴｅ、ＮｉＣｏ、Ｃｕ＊ＭｎＡ１
等）をフォトリングラフ等の微細加工技術により第５図
に示す所定パターンに形成される。又、プリント配線パ
ターン＋３ｂは上記素子パターン１３ｂ、がマグネット
１１と１２との磁界中にあり、この素子パターン１３ｂ
、からマニホールド４側へ延在する延在部１３ｂ２゜＋
３ｂ３の端部には端子１３ｂ４，１３ｂｓか設けられて
いる。この端子１３ｂ４，１３ｂ、はり一ド線１４．１
５を介して流量積算回路（図示せず）に接続され、素子
パターンｌｓ　ｂ　＋で得られた信号はリード線１４．
１５を介して出力される。

センサ１３は上記のように薄膜状の可撓性フィルムを積
層してなるため、極めて軽量であり、センサチューブ２
，３の強度に対してほとんど無視できる程度に軽量化さ
れている。従って、センサチューブ２，３はセンサ１３
の重量をほとんど考慮しないで製作することが可能とな
り、その分センサチューブ２，３を軽量化することがで
きる。

又、センサ１３はベース層１３ａの全面がセンサチュー
ブ２の外周に粘着されているため、強固に接着されてお
り、センサチューブ２の振動によりセンサ１３がはがれ
るおそれがない。しかもリード線１４．１５がほとんど
振動しないセンサチューブ２のつけ根部分に位置する端
子部１３ｂ、。

１３ｂｓに半田付けされているので、センサチューブ２
，３の振動によりリード線１４．１５か外れる心配もな
い。

１７．１８は加振器で、センサチューブ２．３の外周に
固着された磁性体１．９．２０と励振素子２１．２２と
よりなる。励振素子２１．２２は磁性体１９．２０に対
向するようにケース６の取付孔６ａ、６ｂに螺入され、
内部には磁性体１９゜２０を励振させるドライブコイル
（図示せず）が設けられている。

ここで、上記構成になる質量流量計１の計測動作につい
て説明する。

流量計測時、各励振素子２１．２２は一定の周期で通電
されてセンサチューブ２，３に固着された磁性体１９．
２０を吸引する。そのため、センサチューブ２．３はマ
ニホールド４，５との接続部分を支点として磁性体１９
．２０を存する中間部分か円弧状に撓む。そして、セン
サチューブ２３のばね定数と流量によって決まる固有振
動数でセンサチューブ２，３はＸ方向に振動する。

このようにして、一対のセンサチューブ２，３は上記加
振器１７．＋８の励振動作によりその中央部分が大きく
加振され、互いに近接、離間するように振動する。流体
は流入口４ａより流入して略等しい分流比でセンサチュ
ーブ２．３に分流し、流出口５ａで合流して下流側へ流
出する。このように、振動するセンサチューブ２，３内
に流体が流れると流量に比例し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２．３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７，９と
８．１０との出力信号に位相差があられれる。

一方各ピツクアップ７〜１０のセンサ１３は、マグネッ
ト１１．１２との磁界中に位置しており、センサチュー
ブ２，３の振動に伴って強磁性金属薄膜かくし歯状に形
成された素子パターン１３ｂ＋　にセンサ１３とマグネ
ットＩＩ、＋２との相対変位に応じて抵抗値か変化する
。そこで、各ピックアップ７〜１０に一定電流を流せば
、上記抵抗値の変化を電圧信号として取り出すことかで
きる。次に、センサチューブ２．３の流入側のピックア
ップ７．９に基づく電圧信号を加算し、またセンサチュ
ーブ２，３の流出側のピックアップ８，１０に基づく電
圧信号を加算し、この加算した流入側の電圧信号と流出
側の電圧信号との位相差をとれば、この位相差が流量に
比例するため、ピックアップ７〜１０からの出力信号の
位相差に基づいて流量が求まる。尚、上記コリオリ力に
よ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、ここでは詳細な計測動作の説明は省略する
。

上記質量流量計１ではセンサチューブ２．３に薄膜状の
センサ１３を貼着しであるので、センサチューブ２．３
か軽量化され、その分励振素子２１．２２による駆動力
も小さくて済み、加振器８．９の小型化、軽量化を図る
ことか可能となる。

又、センサ１３か極めて薄いので一対のセンサチューブ
２と３との間隔が従来のように制限されず、センサチュ
ーブ２と３とをより接近させて、流量計全体の小型化を
図ることもてきる。

又、上記実施例ではセンサチューブ２，３の下側にセン
サ１３を設けたか、第７図に示す如くセンサチューブ２
，３の上、下側に２個のセンサ１３を設けるようにして
も良い。このように２個のセンサ１３を設けることによ
り２倍の出力信号か得られ計測精度か高まる。

尚、上記実施例では直管状のセンサチューブ２゜３を用
いて説明したが、これに限らず他の形状に折曲されたセ
ンサチューブにも適用できるのは言うまでもない。

又、上記実施例ではセンサ１３か磁気抵抗素子として機
能するとして説明したか、これに限らずセンサ１３がマ
グネット１１．１２との相対変位量に応じた信号を出力
するような薄膜状の素子、例えばＩｎＳｂ　（インジウ
ム・アンチモン）を（し歯状のパターンに形成してなる
ホール素子をセンサとして使用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、センサチュー
ブにマグネットとの相対変位量に応じた信号を出力する
薄膜状のセンサを設けてなるため、センサチューブに作
用する荷重を軽減してセンサチューブの軽量化を図るこ
とができ、又従来のピックアップより大幅に小型化して
装置全体の小型化にも対応することができる。さらに、
コードをセンサチューブに固定する必要がないので組付
作業が容易となるばかりか、従来のようにコードの外れ
や断線のおそれも無い等の特長を有する。

【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横断面図
、第２図は第１図中■−■線に沿う縦断面図、第３図は
ピックアップを説明するための拡大断面図、第４図は本
発明の要部を拡大して示す底面図、第５図はセンサの素
子パターンを示す底面図、第６図はセンサが取付けられ
た状態の縦断面図、第７図は本発明の詳細な説明するた
めの縦断面図である。 ｌ・・・質量流量計、２，３・・・センサチューブ、７
〜ＩＯ・・・ピックアップ、１１．１２・・・マグネッ
ト、１３・・・センサ、１３ａ・・・ベース層、１３ｂ
・・・プリント配線パターン、１３ｂ、・・・素子パタ
ーン、１３ｃ・・・保護用コーティング層、１７．１８
川加振器、１９．２０・・・磁性体、２１．２２・・・
励振素子。 特許出願人　１・　キ　コ　株式会社 第３図 第４ 図 第５図 ３ｂ３ 第６ 図 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 被測流体が通過するセンサチューブを振動させ、被測流
   体の流量に応じて発生するコリオリ力によるセンサチュ
   ーブの変位を検出して流量を計測する質量流量計におい
   て、 前記センサチューブの変位部分に対向するようにマグネ
   ットを設け、 前記センサチューブに前記マグネットとの相対変位に応
   じた信号を出力する薄膜状のセンサを設けてなることを
   特徴とする質量流量計。