JPH0574006B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 流体の質量流量を測定するためのコリオリ式
流量計であつて、 感圧性の接合部を実質上有しない１対の流管
と、 それぞれ上記流管に流体を導びき入れるととも
に該流管の各端部に接続された入口側のマニホル
ド及び出口側のマニホルドであり、上記入口側の
マニホルドは上記入口側のマニホルド内に配置さ
れた入口側のオリフイスから流入する流体を上記
１対の流管に分割し、さらに、上記出口側のマニ
ホルドは上記流管から流出して上記出口側のマニ
ホルド内に配置された出口側のオリフイスに流入
する流体を合流させる上記入口側及び出口側のマ
ニホルドと、を具備し、上記マニホルドの各々が 第一及び第二の端部と、これら端部の内部にそ
れぞれ配置された第一及び第二のオリフイスと、
上記第一の端部と第二の端部との間の通路とを有
してなる遷移部であり、上記流体は上記入口側の
マニホルド内の上記第一のオリフイスから第二の
オリフイスに向けて流れさらに出口側のマニホル
ド内の上記第二のオリフイスから第一のオリフイ
スに向けて流れ、上記通路が上記第一のオリフイ
スにおける第一の大きさからそれとは異なる上記
第二のオリフイスにおける第二の大きさまで漸次
変化する断面積を有するようにした上記遷移部
と、 対向的に位置する第一及び第二の表面を有する
溶接可能な材料で形成された装着ブロツクであ
り、該装着ブロツクは上記第一の表面を上記第二
の端部に突き合せて接して上記遷移部に配置さ
れ、かつ、上記第一の表面が上記第二のオリフイ
スと実質的に同じ断面積となり上記第二のオリフ
イスに位置合せされる部位において上記第一の表
面から内向きに延在する第一の開口を有し、上記
装着ブロツクはまた上記第二の表面から上記第一
の開口にまで内向きに延びて連通した１対の第二
の開口を有し、該第二の開口の各々が上記流管の
一方の対応端部を滑動するように受入れてなる上
記装着ブロツクと、 上記装着ブロツク内に上記第二の開口の各々に
対応して半径方向内向きに形設されていて上記対
応する第二の開口の直径を部分的に縮径してなる
突出部であり、これら各突出部が上記第一の表面
から所定の奥部に位置し、これによつて各突出部
が対応する上記流管の一方の内壁に衝合するよう
になされるとともに上記各突出部の質量が上記装
着ブロツクの残部の質量よりも小さいものとなし
て各突出部が溶接時変形可能になつた後に上記装
着ブロツクの残部が変形して上記対応する流管の
端部と上記装着ブロツクとの間に実質上流体密封
性の円周状の溶接部を形成せしめるための上記突
出部と、 からなり、さらに 上記流管の各々を所定の正弦波状に振動させる
ための振動手段と、 上記流管を通つて流れる流体によつて生ずるコ
リオリ力により生ずる上記流管の屈撓を検出しそ
れによつて該検出された屈撓から流体の質量流量
が決定されるようにするための検出手段と、 上記検出された屈撓に応答して上記流体の質量
流量を決定するための演算手段と、 を含むことを特徴とするコリオリ式流量計。

２ 上記流体密封性の連結部を形成するための手
段が上記流管の少なくとも一方と装着ブロツクと
の間に湿潤はんだ付け接合部からなることをさら
に特徴とする請求の範囲第１項に記載のコリオリ
式流量計。

３ 上記流管がＵ字形、Ｓ字形またはループ状か
らなる形状の群から選択された形状を有すること
を特徴とする請求の範囲第１項に記載のコリオリ
式流量計。

４ 上記検出手段が上記流管の近接する第一の対
の側方脚部の所定の振動の際の地点を通過する時
と、上記流管の近接する第二の対の側方脚部の所
定の振動の際の地点を通過する時との間に生ずる
時間間隔を測定するための手段からなり、それに
よつて上記測定された時間間隔から質量流量が決
定されるようにしたことを特徴とする請求の範囲
第３項に記載のコリオリ式流量計。

５ 上記遷移部の第一及び第二のオリフイスがそ
れぞれ円形及び長円の断面形状を有するようにし
たことを特徴とする請求の範囲第１項に記載のコ
リオリ式流量計。

６ 上記遷移部の第二の端部が上記第二のオリフ
イスから半径方向に測定してほぼ一様な厚さの上
記第二のオリフイスを取囲む壁部を有するように
したことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の
コリオリ式流量計。

７ 上記第一の面及び第二の端部がほぼ同じ断面
を有するようにしたことを特徴とする請求の範囲
第６項に記載のコリオリ式流量計。

８ 上記装着ブロツクが上記第二の面から上記第
一の面より引込んだ所定の位置まで延びる上記第
二の開口の間の内壁を有し、これが分流器をなす
ようにしたことを特徴とする請求の範囲第１項に
記載のコリオリ式流量計。

９ 上記壁部が楔形の凹形端部までテーパ状にな
つていることを特徴とする請求の範囲第８項に記
載のコリオリ式流量計。

１０ 上記装着ブロツクが上記第二の開口の対の
間の２つのほぼ平行な外面の各々における凹溝を
有し、該凹溝の各々が上記第二の面から上記位置
に合致した位置まで延びていることを特徴とする
請求の範囲第１項に記載のコリオリ式流量計。

１１ 上記振動手段が磁石及びコイルからなるこ
とを特徴とする請求の範囲第１項に記載のコリオ
リ式流量計。

１２ 上記検出手段が磁石及びコイルからなるこ
とを特徴とする請求の範囲第１項に記載のコリオ
リ式流量計。

１３ １対の流管に、または１対の流管から流体
を導びくための平行流路形コリオリ式質量流量計
に用いるマニホルドであつて、該マニホルドが、 それぞれ第一及び第二の端部並びにこれらの端
部内にそれぞれ配置された第一及び第二のオリフ
イスと、上記第一の端部と第二の端部との間の通
路とを有し、該通路が上記第一のオリフイスにお
ける第一の大きさからこれとは異なる上記第二の
オリフイスにおける第二の大きさまで漸次変化す
る断面積を有するようにした上記遷移部と、 対向的に位置する第一及び第二の表面を有する
溶接可能な材料で形成された装着ブロツクであ
り、該装着ブロツクは上記第一の表面を上記第二
の端部に突き合わせて接して上記遷移部に配置さ
れ、かつ、上記第一の表面が上記第二のオリフイ
スと実質的に同じ断面積となり上記第二のオリフ
イスに位置合せされる部位において上記第一の表
面から内向きに延在する第一の開口を有し、上記
装着ブロツクはまた上記第二の表面から上記第一
の開口にまで内向きに延びて連通した１対の第二
の開口を有し、該第二の開口の各々が上記流管の
一方の対応端部を滑動するように受入れてなる上
記装着ブロツクと、 を具備し、上記マニホルドがさらに、 上記装着ブロツク内に上記第二の開口の各々に
対応して半径方向内向きに形設されていて上記対
応する第二の開口の直径を部分的に縮径してなる
突出部であり、これら各突出部は上記第一の表面
から所定の奥部に位置し、これによつて各突出部
が対応する上記流管の一方の内壁に衝合するよう
になされるとともに上記各突出部の質量が上記装
着ブロツクの残部の質量よりも小さいものとなし
て各突出部が溶接時変形可能になつた後に上記装
着ブロツクの残部が変形して上記対応する流管の
端部と上記装着ブロツクとの間に実質上流体密封
性の円周状の溶接部を形成せしめるための上記突
出部と、 を具備することを特徴とするコリオリ式流量計に
用いるマニホルド。

１４ 上記流体密封性の連結部を形成するための
手段が少なくとも一の上記流管と装着ブロツクと
の間の湿潤はんだ付け接合部からなることをさら
に特徴とする請求の範囲第１３項に記載のマニホ
ルド。

１５ 上記遷移部の第二の端部が上記第二のオリ
フイスから半径方向に測定してほぼ一様な厚さの
上記第二のオリフイスを取囲む壁部を有するよう
にしたことを特徴とする請求の範囲第１３項に記
載のマニホルド。

１６ 上記第一の面及び第二端部がほぼ同じ断面
積を有するようにしたことを特徴とする請求の範
囲第１５項に記載のマニホルド。

１７ 上記装着ブロツクが上記第二の面から上記
第一の面より所定の引込んだ位置まで延びている
上記第二の開口の間の内壁を有して分流器として
動作せしめることを特徴とする請求の範囲第１３
項に記載のマニホルド。

１８ 上記壁部が上記所定の位置で楔形の凹形端
部までテーパ状になつていることを特徴とする請
求の範囲第１７項に記載のマニホルド。

１９ 上記装着ブロツクが上記第二の対の開口の
間の２つのほぼ平行な外面の各々に凹溝を有し、
該凹溝の各々が上記第二の面から上記位置に合致
した位置まで延びていることを特徴とする請求の
範囲第１３項に記載のマニホルド。

２０ 上記遷移部の上記第一及び第二のオリフイ
スはそれぞれ円形、卵形の断面を有することを特
徴とする請求の範囲第１３項に記載のマニホル
ド。

技術分野 本発明は平行流路形コリオリ質量流量計に関
し、より詳細には従来のものより製造が容易で測
定精度が改善された質量流量計に関するものであ
る。

従来技術 質量流量測定法は回転または振動する管路を通
つて流体が流れるときに管路を通つて移動する流
体の速度と回転または振動する管路の角速度とに
垂直なコリオリ力が生ずることを示唆している。
これらのコリオリ力の大きさは質量流量と管路の
角速度との積に比例する。この現象を用いた測定
器はコリオリ質量流量計と称するものである。

一般的にこれらの質量流量計で生ずるコリオリ
力は比較的小さい。従つて適度の質量流量及び相
応の角速度で生ずる管路の屈撓等の小さいコリオ
リ力の効果を正確に測定するために初期のコリオ
リ力質量流量計では感度がよく正確な装置を用い
ることが多かつた。このような装置は通常は非常
に高価なものであつた。さらに管路を通つて移動
する流体の質量流量を生ずるコリオリ力の大きさ
の関数として決定するためにまた管路の角速度が
正確に測定及び制御されなければならなかつた。

とりわけ管路の角速度の大きさを測定し制御す
る必要性を回避しまたコリオリ力を正確かつ高感
度に測定する装置の形態及び測定の手法が米国再
発行特許第31450号（1983年11月29日にスミスに
対して発行されたもので、以下では再発行特許’
450号と称する）に開示されている。この米国特
許はマニホルドの両側に開いた端部が取付けられ
ている感圧性の接合部のないＵ字形の管の流管を
備えた装置の形態を示している。このように装着
されたときにこの流管はＵ字形の側方脚部に垂直
な軸を中心として振動することができる。この軸
は管とマニホルドとの境界の近くにあり、Ｕ字形
の管が静止している平面内にある。この平面は以
下では振動の中間平面と称する。装着されたＵ字
形の流管を通つて流体が流れると充満した流管が
振動する。この振動は流管の自由端部が振動の中
間平面を通過するようにしそれによつて流管の自
由端部をある軸を中心として弾性的に屈撓させる
コリオリ力の偶力を発生させるのに十分である。
この軸は流管の平面内で側方脚部の中間位置にあ
りそれに平行になつている。この軸とこれに垂直
な他の軸とを中心として振動する流管の共振振動
数を考慮した形態により、発生したコリオリ力と
逆の力が主として線形のばね力となるような力学
的状況が生ずる。従つてこのような形態を用いれ
ばこのばね力により流管の２つの側方脚部の一方
が他方の脚部より前に振動の中間平面を通過でき
るようになる。それゆえ流管を通つて流れる流体
の質量流量は振動の中間平面を流管のそれぞれの
側方脚部が通過する際に生ずる時間間隔の幅に比
例する。この時間間隔と、またそれゆえ流体の質
量流量とは再発行特許’450号に示されているよ
うな光学的検出器を用いて、あるいは米国特許第
4422338号（1983年12月27日スミスに対して発行
された）に示されているような電磁的速度検出器
を用いることにより正確に測定できる。

再発行特許’450号はまたＵ字形の流管ととも
にマニホルドから突出したばねアームを用いるこ
とを示している。このばねアームがＵ字形の流管
と反対の方向に正弦波状に駆動されると、ばねア
ームとＵ字形の流管との組合せは音叉として作用
する。この作用は流管とマニホルドとの、またば
ねアームとマニホルドとの境界で生ずる望ましく
ない振動を実質的に減衰させる。この減衰は以下
のような理由で非常に有利である。実際にこの望
ましくない振動が特に管とマニホルドとの境界で
小さいコリオリ力によつて生ずる管の移動をかき
消す効果を与えるのに十分な強度で生じそれによ
つてＵ字形の管の側方脚部が振動の中間平面を通
過する際の時間間隔の測定に大きな誤差を生ぜし
めることが多くある。質量流量は時間間隔の測定
値に比例するので、この誤差は測定された質量流
量にかなりの不正確さを与ええる。音叉作用は実
質的にこの望ましくない振動を打消し、それによ
つて測定の精度を格段に増大せしめる。さらにマ
ニホルドに生ずる振動の減少によりまた振動によ
つて引起こされる長期的疲労効果が減少するが、
この振動はあるいは測定器の装着構造部に生ずる
こともあり得る。第一の流管と同様の形状を有す
る第二の流管をばねアームと入替えることにより
本来的に均衡のとれた音叉構造が与えられる。こ
のような構造における本来的な対称性によりさら
に望ましくない振動が減少し、それによつてさら
に測定の精度が増大する。このことは管内の流体
の密度を決定するために充満した流管の共振振動
数の測定が用いられる密度計の形態において認め
られている。例えば米国特許第2635462号（1957
年４月にプーレらに対して発行された）、同第
3456491号（1969年４月にブロツクハウスに対し
て発行された）を参照するとよい。

この技術はまたコリオリ質量流量計において２
本の直列形の流管の形状を用いることを示してい
る。この形状は米国特許第4127028号（1978年11
月28日にコツクスらに対して発行された）、同第
4192184号（1980年３月11日にコツクスらに対し
て発行された）、同第4311054号（1982年１月19日
にコツクスらに対して発行された）に開示されて
いる。ここで流入する流体は１本の流管、それか
ら連結管路、最後に他の流管を順次通過する。し
かし２本の直列形の流管の流量計は固有の欠点を
有している。流体が全て１本でなく２本の流管を
通過しなければならないので、質量計での流体圧
力低下は直列形でない通常のものの２倍になる。
この２倍の圧力低下を補償する１つの方法は流体
が質量計に供給される際の圧力を２倍にすること
である。しかしながらこれは質量計に流体を供給
する流体系全体のポンプ容量を増加させることに
なることが多い。

平行な流管を含む他の形状が米国特許第
4491025号（1985年１月１日にスミスに対して発
行され、以下には米国特許’025号と称する）に
開示されている。ここで流入する流体が２本の直
列形に連結された流管を順次通過するのではな
く、例えば２本のＵ字形のような平行な流管に分
割されて流れ込む。各々の平行な流管の流出端部
で流体は排出マニホルドで合流しここから質量計
を出てゆく。このとき２本の流管が正弦波状に振
動する。流体が両方の流管を通過する際にコリオ
リ力が生ずるが、これは流管の近接する脚部を交
互に屈撓させ、また流体の質量流量を決定するた
めの時間間隔の測定を可能にする。

平行な流管の形状は１本だけ、または直列形に
連結された流管を用いる前述の従来の形状よりも
格段の利点を与える。第一に各々の平行な流管が
比較的薄い壁部で形成され、この壁部はまた高い
感度を与える。流管の壁部の厚さが減小すると流
管の質量及び剛性も減小し、これによりまたコリ
オリ力で生ずる流管の撓みが増大する。所定の質
量流量で撓みを増大させると質量計の感度が増大
するという利点がある。第二に平行な流管の流量
計は一般的に１本だけの流管または直列形の流管
の流量計より作動が安定する。これは両方の流管
を通つて流れる流体が動的に均衡のとれた１対の
音叉の分枝となる、すなわち流体密度の増大によ
り一方の分枝の質量が変化すると他方の分枝の質
量も変化するということから生ずる。第三に平行
な流管の流量計は誤差の生ずる外部振動に対して
感度が低く、それゆえ１本だけの流管または直列
形の流管の流量計よりも正確な流体の流れの測定
をなし得る。これは流管の振動の中間平面に対し
て固定保持されている構造に物理的に関せずに時
間間隔の測定用検出器が流管に装着できることか
ら生ずる。第四に平行な流管の流量計はその全体
にわたつて直列形の流量計より小さい圧力低下を
示す。

しかしながら平行な流管の流量計に関して問題
点がある。１つにはこのような流量計の製造は時
間がかかり、それゆえ高価になる。さらに大きい
流量計では流体が流量計を出る際に流体中にキヤ
ビテーシヨンが発生することがある。これはまた
測定を不正確にするような振動を生ぜしめること
もある。

従つてこの技術に関して容易に製造できキヤビ
テーシヨンの可能性を最少にする平行流路形コリ
オリ質量流量計の必要性がある。

発明の概略 本発明は従来の平行流路形コリオリ流量計の多
くの利点を保持しながらその限界を克服するもの
である。

本発明によれば平行な流管が遷移部とこれに装
着された管装着ブロツクとを有する二分枝のマニ
ホルドから延びている。遷移部はこれを通り抜け
て延びる流体導通路を有しており、その断面は流
入部における第一の開口から遷移部と管装着ブロ
ツクとの境界における第一の開口と異なる第二の
開口へと滑らかに変化している。実施例において
第一及び第二の開口はそれぞれ丸く長円形の断面
を有している。管装着ブロツクはこれを通り抜け
て延びる２つの平行な開口を有しており、この開
口は内壁によつて分離されていて流管を平行な状
態に揃える。この内壁は流管に入つてくる流体を
滑らかに分割し流管から出る流体を滑らかに合流
させるように滑らかな楔形になつている。管装着
ブロツクを通る平行な開口はそれぞれ管の端部の
位置決め基準点となる内側肩部を備えている。熱
を用いて内側肩部を変形させて管の端部と装着ブ
ロツクとを溶接結合させることによりこの状態が
保持され流体密封性の結合が得られる。管装着ブ
ロツクはまた流管の補強はんだ付け及びこれへの
遷移部の溶接を行うための外側形状を有してい
る。

【図面の簡単な説明】

本発明の特徴は添附の図面を参照して以下の詳
細な説明から明確に理解されよう。図面におい
て、 第１図は本発明による平行流路形コリオリ質量
流量計の透視図であり、 第２図は従来の平行流路形コリオリ質量流量計
における流管とマニホルドとの境界の部分的な透
視図であり、 第３図は第１図の流量計に用いられる遷移部の
上面図であり、 第４図は第３図の切断線Ｂ−Ｂの方向にとつた
遷移部の断面図であり、 第５図及び第６図はそれぞれ第４図の切断線Ａ
−Ａの方向及びこれに垂直な方向にとつた各々の
遷移部を通る通路の直交断面図であり、 第７図、第８図及び第９図はそれぞれ第１図に
示される流量計に用いられる管装着ブロツクの底
面図、側面図及び上面図であり、 第１０図は第７図の切断線Ｃ−Ｃの方向にとつ
た、第７，８及び９図に示される管装着ブロツク
の断面図であり、 第１１Ａ図及び第１１Ｂ図は第１図に示される
平行な流管の組立て後の第１０図に示される管装
着ブロツクの断面図である。

容易に理解できるようにするため、各図に共通
な同一の部分を示すために同一の引用番号を用い
てある。

実施例の詳細な説明 第１図は本発明の特徴を備えた平行流路形コリ
オリ質量流量計１０を示している。

図示のように、流量計１０は１対のマニホルド
１００及び１００′、管状部材１５０、１対の平
行な流管１３０及び１３０′、駆動機構１８０、
１対のコイル１６０及び１６０′、１対の永久磁
石１６１及び１６１′を含む。従来技術の限界を
克服するためにマニホルド１００及び１００′は
それぞれ遷移部１１０及び１１０′と管装着ブロ
ツク１３０及び１３０′とを含む。流管１３０及
び１３０′はほぼＵ字形で、その端部が管装着ブ
ロツク１２０及び１２０′に取付けられている。
両方の流管には感圧性の接合部がない。

第１図に示されるように流管１３０及び１３
０′の側方脚部が管装着ブロツク１２０及び１２
０′に固定保持されまたこれらのブロツクの方は
遷移部１１０及び１１０′に固定保持されていて、
流量計１０にわたつて連続的な閉じた流体流路が
形成されている。特に流量計１０が貫流する流体
の質量流量を決定すべき管路系（図示せず）に流
入端部１０１及び排出端部１０１′を介して連結
されると、管路系の流体が遷移部１１０の流入端
部１０１におけるオリフイスを通つて流量計に入
り、漸次変化する断面積を有する流路を通じて管
装着ブロツク１２０に近接した第二の端部におけ
るオリフイスに導かれる。それから流体は管装着
ブロツク１２０を通つて流れ、ここで均等に分割
されて流管１３０及び１３０′に導かれる。流管
１３０及び１３０′を出てから流体は管装着ブロ
ツク１２０′内で１本の流れに合流し、その後に
開口を通じて遷移部１１０′に導かれる。遷移部
１１０′内で流体は漸次変化する断面積を有する
流路を通つて排出端部１０１′におけるオリフイ
スに流れる。端部１０１′で流体は管路系に再び
入る。管状部材１５０は流体を導くものではな
い。その代りにこの部材はマニホルド１００及び
１００′を軸方向に揃えその間に所定の大きさだ
けの間隔を維持してこれらのマニホルドが装着ブ
ロツク１２０及び１２０′と流管１３０及び１３
０′とを容易に受入れるようにする。

曲げの軸Ｗ−Ｗ及びW′−W′を中心としてそれ
ぞれ同じ慣性モーメント及びばね定数を有するよ
うにＵ字形の流管１３０及び１３０′が選択され
装着される。これらの曲げの軸はそれぞれＵ字形
の流管１３０及び１３０′の側方脚部に垂直であ
り、それぞれの装着ブロツク１２０及び１２０′
の近くの位置にある。Ｕ字形の流管は装着ブロツ
クから外方にほぼ平行な状態で延びていて、それ
ぞれの曲げの軸を中心として等しいばね定数及び
ほぼ等しい慣性モーメントを有している。これら
の流管は両方とも曲げの軸を中心として反対の方
向に、ほぼ同じ共振振動数で正弦波状に駆動され
る。このようにして流管が音叉の分枝と同じよう
に振動する。駆動機構１８０は流管１３０及び１
３０′に正弦波状の駆動力を与える。駆動機構１
８０は共通の共振振動数でそれぞれの曲げ軸を中
心として流管１３０及び１３０′を正弦波状に駆
動するための、交流電流が通過するコイル及び磁
石等の、多くの公知の装置のいずれかによつて構
成することができる。

前述のように流体が流管を通つて流れ流管１３
０及び１３０′が反対の方向に正弦波状に駆動さ
れると、流管１３０及び１３０′の側方脚部に近
接してこれに沿つて反対方向にコリオリ力が発生
するであろう。この現象は流体が流管１３０及び
１３０′を通つてほぼ同じ平行な方向に流れるけ
れども振動する流管の角速度ベクトルがほぼ平行
であつても反対の方向になつていることから生ず
る。従つて両方の流管の振動サイクルの1/2の間、
装着ブロツク１２０に取付けられた側方脚部が発
生したコリオリ力によつて装着ブロツク１２０′
に取付けられた側方脚部より一体的に近接して捩
られるであろう。次の1/2サイクルの間に発生し
たコリオリ力によりこの流管の同じ側方脚部が流
管の振動動作だけで生ずる距離以上に捩られるで
あろう。

流管の振動の際に相手側の側方脚部より一体的
に近接して押付けられた近接する側方脚部は相手
側の側方脚部より前に振動の中間平面を通過する
であろう。１対の近接する側方脚部が振動の中間
平面を通過する時点から相手側の対の、すなわち
さらに押し離された側方脚部が振動の中間平面を
通過する時点までに経過する時間間隔は流量計を
通つて流れる流体の全質量流量に比例する。平行
流路形コリオリ質量流量計の動作原理について前
述以上の詳細な説明と、特にこのような時間間隔
の測定から質量流量が決定されるということの説
明に関しては米国特許’025号を参照するとよい。

この時間間隔を測定するためにコイル１６０及
び１６０′が流管１３０及び１３０′のいずれか一
方にその自由端部の近くに取付けられ、また永久
磁石１６１及び１６１′が他方の流管の自由端部
の近くに取付けられる。磁石１６１及び１６１′
は磁束場がほぼ一定になる永久磁石を囲む空間容
積内にコイル１６０及び１６０′が位置するよう
に配置されている。このような形態でコイル１６
０及び１６０′によつて生ずる電気出力信号は流
管の全行程の速度分布形状を与え、時間間隔と、
また質量流量とを決定するように公知の方法で処
理できる。振動の中間平面が基準時間点として用
いられるということは限定的に考えるべきではな
い。速度信号のどの所定の点でも時間間隔の測定
または位相変化の基準として用いることができ
る。

前述の時間間隔の測定は従来技術による平行流
路形コリオリ流量質量計で用いられている。しか
しながらこのような流量計は遷移部１１０及び１
１０′と管装着ブロツク１２０及び１２０′とを用
いることによつて克服される装置及び測定の精度
に比較して固有の欠点を有している。この従来技
術の平行流路形流量計の限界を理解するために、
最初にその構造を概観することが必要である。

第２図は公知の方法で流入側及び流出側の流量
計のマニホルドに流管を装着するための平行流路
形コリオリ質量流量計に用いられる装置の部分的
透視図である。従来の流量計２０では流体がマニ
ホルド２７０の流入側端部２７１の円形オリフイ
スから流量計に入り、それから装着面２８１のそ
れぞれの拡開部に形成された２つの流出側円形オ
リフイス２８０に導かれる。それから流体は流管
１３０及び１３０′を通つて流れ、装着面２８
１′の拡開部に形成された円形オリフイス２８
０′からマニホルド２７０′に入り、その後にマニ
ホルド２７０′の流出側端部２７１′の円形のオリ
フイスを通つて流量計を出る。マニホルド２７０
及び２７０′の形状と併せてほぼ同じ流管１３０
及び１３０′を用いると流管１３０と１３０′との
間で流体が均等に分割され、それから流体が流量
計を出る前に合流する。流管１３０及び１３０′
を通つて流れる流体の質量流量は本発明に関し前
述したのと同様にして測定される。

流量計２０を組立てる際に、各々のマニホルド
の間の距離を一定にするスペーサ管２９０に２つ
のマニホルドが溶接される。さらに流管１３０と
１３０′との間の間隔を一定にし、またこれらの
流管とマニホルド２７０及び２７０′との間に剛
性構造の連結部を与えるために、流管が１対のス
ペーサ棒２５０及び２５０′にはんだ付けされる。
各々のスペーサ棒は流管の端部から内方に所定の
距離のところで流管にはんだ付けされる。この距
離は流管の直径のほぼ３倍に等しい。小さい質量
の各々の流管を大きい質量の各々のマニホルドに
溶接するのは非常に困難であるので、各々の流管
の端部は最初に各々の流管の端部における材料の
質量を増加させるスリツプ・カラー２６０に仮付
け溶接される。このようなスリツプ・カラーが４
つ必要である。次に円形のオリフイス２８０及び
２８０′と流管との間に流体密封性の連結を行う
ために流管、スペーサ棒、スリツプ・カラーの組
立体がマニホルド２７０及び２７０′に溶接され
る。スリツプ・カラーをマニホルドに周辺溶接し
た後にスリツプ・カラー及び流管がトーチはんだ
付けされてその間に残存する小さい間隙を全て充
填する。このはんだ付けで溶接部が流量計の通常
の動作の際に生ずる流管のいかなる振動にも耐え
られるようにスリツプ・カラーとマニホルドとの
間に形成された溶接部が補強される。はんだ付け
操作は溶接操作の後に行わなければならないが、
これはそのようにしないとマニホルドとスリツ
プ・カラーとの間に溶接部の位置にはんだ付け材
料が近接していることにより溶接の際にはんだ付
け材料が溶けるためである。さらにトーチはんだ
付けよりずつと速くより一様になる誘導加熱はん
だ付けは装置の大きさやはんだ付けすべき領域の
位置により実施できない。

第２図に示される従来の平行流路形コリオリ質
量流量計装置に関して他のいくつかの困難が生ず
る。例えば４つのスリツプ・カラーとマニホルド
の溶接部との間隔が近接しているので、特に２つ
の流管の間の領域において溶接部を形成しこの溶
接部の各々のＸ線検査を行うことは困難であり時
間がかかる。さらに溶接工程で平行な流管の適切
な位置合せを確実に行い維持するように多大の注
意を払わなければならない。最後にマニホルド２
７０及び２７０′の形状によりある場合にはキヤ
ビテーシヨンが生じ、これは測定の過程に誤差を
もたらすことにもなる。特に流体が流管１３０及
び１３０′を出てマニホルド２７０′内に入ると流
体の圧力がマニホルドのある位置で著しく低下
し、また流体の蒸気圧に近づいて蒸気空洞が発生
することがある。流体中の溶解している気体や気
体泡が核点となつてキヤビテーシヨンの発生を助
長する。マニホルド内の種々の下流の位置及び下
流の管路に近接した位置で流体の圧力が復元す
る。これはまた蒸気空洞を潰すことになる。キヤ
ビテーシヨンは大きい流量の箇所でより発生し易
く、マニホルド及び流管における不規則的振動の
発生源となり得る。このように、キヤビテーシヨ
ンはコリオリ力の測定に誤差を与え得るものであ
る。

第３〜６図は本発明で用いられ第１図に示され
ている遷移部１１０及び１１０′の詳細図である。
各遷移部は一体的な鋳造構造体として形成されて
おり、通路３０３′を通じて流体を端部１０１ま
たは１０１′におけるオリフイス３０１と端部４
０１におけるオリフイス３０２との間に導く。オ
リフイス３０１及び３０２は異なる断面積を有す
るのがよい。図示のように、オリフイス３０２は
オリフイス３０１よりかなり大きい断面積を有し
ている。これらのオリフイスのそれぞれの形状は
異なつており、オリフイス３０１は円形の形状で
あり、またオリフイス３０２は長円の形状を有し
ている。さらに通路３０３はオリフイス３０１の
円形断面からオリフイス３０２の長円形断面に漸
次変化する断面を有している。第４図に示される
切断線Ａ−Ａに沿つてとつた遷移部１１０及び１
１０′の断面図を示す第５図と、切断線Ａ−Ａに
垂直な方向にとつた遷移部１１０及び１１０′の
断面図を示す第６図とはこの漸次変化する通路を
示している。流体の流れの方向の急激な変化をな
くすことにより、通路３０３は流体の圧力が遷移
部内のどこでも著しく低下することが格段に減少
する。これはまた第２図に示された従来技術の装
置で発生するキヤビテーシヨンを実質的に解消
し、またそのようにすることによつて測定の不正
確さの原因となり得るものを除去するという利点
がある。各遷移部の端部４０１はほぼ平坦であ
り、わずかに円錘形になつている。オリフイス３
０２を取囲む壁部はオリフイス３０２の中心から
半径方向に測定して一様な厚さを有している。こ
の一様な厚さは遷移部１１０及び１１０′のそれ
ぞれの管装着ブロツク１２０及び１２０′への溶
接を容易にするものと言えよう（第１図参照）。

第７〜１０図は第１図に示された管装着ブロツ
ク１２０及び１２０′の種々の詳細図である。各
装着ブロツクは端部７０２における開口７０１か
ら端部７０４における１対の開口７０３まで延び
る流体の通路を有している。開口７０１の断面積
は第３〜６図に示す遷移部のオリフイス３０２の
断面積にほぼ等しいが、第７〜１０図に示す開口
７０３の断面積はこの開口が流管１３０または１
３０′の端部を滑り込ませて受入れることができ
るような大きさである。さらに各装着ブロツクを
それぞれの遷移部に溶接し易くするために、開口
７０１を取囲む壁部の厚さはオリフイス３０２を
取囲む壁部の厚さとほぼ同じである。

各装着ブロツクはまた流れの分割手段として作
用し特に開口７０１を２つの円形開口７０３に分
割する内壁７０６を含む。壁部７０６は端部７０
４から出ていて、下方に滑らかな楔形の端部７１
０となるテーパ状になつている。端部７１０は端
部７０２から引込んでいて装着ブロツク１２０及
び１２０′をそれぞれの遷移部に周辺溶接する前
に装着ブロツク組立体に各流管の端部を周辺溶接
できるようにする。一方の装着ブロツク、例えば
ブロツク１２０において、端部７１０が流管１３
０と１３０′との間で流体を均等に分割する。他
方の装着ブロツク、例えばブロツク１２０′にあ
る端部７１０は両方の流管から流れる流体を合流
させる。

各装着ブロツクはまた各開口７０３内の肩部７
０７を備えている。この肩部は壁部７１０に近接
してその後方に後退した位置にあつてそれによつ
て与えられる流れの分割及び合流の作用を妨げな
いようにする。この肩部は開口７０３内への挿入
の際の流管１３０の端部の位置合せ基準点として
作用するだけでなく、溶接時に、この肩部は融点
に達し、その後装着ブロツクの残部が融点に至
る、すなわち装着ブロツクの残部は肩部が融解し
始めたとき未だ融点よりも低温の状態にあり、こ
の結果流管を所定位置に周辺溶接し流管と装着ブ
ロツクとの間に流体密封性の連結を行う際の捨て
部材となり得るようにブロツクより低い溶接温度
で融解するものである。肩部を示したけれども、
装着ブロツクは溶接部の捨て部材として作用し得
る装着ブロツクの壁部の質量に比較して小さい質
量を有するリブまたは他の突出部を設けることが
できる。流量計の動作時に生ずる流管の振動の間
この溶接部を補強し流体密封性を確実にするため
に、流管と装着ブロツクとの間に生ずるいかなる
小さい間隙をも充填するようにはんだ付け材料１
１００（第１１図参照）が付加される。装着ブロ
ツクとの各流管へのはんだ付けを容易にするため
に、２つの開口７０３の間の共通の領域の外面７
０８に凹溝７０５が形成される。この凹溝は端部
７０４から端部７０２の方に延びていて肩部７０
７にほぼ合致した外面７０８上の地点に達してい
る。凹溝７０５を用いることによりブロツクと挿
入された流管とが同軸状である装着ブロツクの全
長にわたつてほぼ一様な各開口７０３から半径方
向に測定した、端部７０４における壁部の断面厚
さが与えられる。凹溝７０５がなければ、２つの
開口７０３の間の共通の壁部領域は壁部の他の部
分より断面が厚くなるであろう。共通の領域にお
ける一様なブロツクの厚さによりはんだ付け材料
と装着ブロツクとの間の示差収縮が最少になる。
第９図に示されるような形成された壁部の形状は
第８図の外観を有している。

第１１Ａ図は流管１３０及び１３０′の端部に
おいて周辺溶接を用いて装着ブロツクに装着され
た流管の一端の組立体を示している。各流管の一
端が肩部７０７と同一面になる位置まで挿入され
た後にブロツクに熱が加えられてこの肩部を溶解
させる。この肩部が溶解すると流管の端部とブロ
ツクとの間に周辺溶接部が形成される。それから
流管を位置決めして保持し流体密封性の連結部を
形成するこの溶接部はこのとき装着ブロツクと流
管との間に残存するいかなる間隙も充填するはん
だ付け材料１１００によつて補強する。この部分
組立体が完成した後に各装着ブロツクの端面７０
２が１回だけの周辺溶接を用いて端面４０１（第
３〜６図参照）に溶接される。第１１Ｂ図ははん
だ付けだけを用いて装着ブロツクに装着された流
管１３０及び１３０′の一端の組立体を示してい
る。この組立ての手順は流管の端部における周辺
溶接部が省略され流管がはんだ付けだけを用いて
取付けられていることを除いて第１１Ａ図に関し
て説明したのと実質的に同じである。流管と装着
ブロツクとの間の接合部は湿潤はんだ付け接合部
として知られている。これはこの型の接合部では
んだ付け材料が流量計を通つて流れる処理流体に
浸されあるいは湿潤されるためである。はんだ付
け材料は第１１Ａ図に示される溶接接合部では処
理流体で湿潤されない。

ここで第２図に示される従来の装着組立体に対
する本発明の他のいくつかの利点について説明す
る。第一に装着ブロツクと遷移部との間に周辺溶
接部を形成する前に装着ブロツク及び流管の組立
体が真空ないし誘導加熱はんだ付けを用いてはん
だ付けできる。このはんだ付けの工程はトーチは
んだ付けよりかなり速く一様になし得るものであ
つて、現状で使用可能である。誘導加熱はんだ付
けの場合組立体の開いた端部が誘導コイル内に容
易に挿入できるだけ十分に小さい。真空はんだ付
けの場合流量計全体ではなく流管及び装着ブロツ
クだけを真空炉内に入れればよい。これは流量計
全体を炉内に入れる場合より１回の操作でより多
くの組立体が真空はんだ付けされる。さらに流管
の端部が装着ブロツクと遷移部との間にある周辺
溶接部から引込んでいるので、はんだ付け材料が
高温の溶接領域から除去される。その結果溶接の
前にはんだ付けを行うことができる。さらに各遷
移部と各装着ブロツクとの間に溶接部が１箇所だ
けなのでこれは第２図に示される従来の組立体に
おける各流管とマニホルドとの間にある溶接部よ
りずつとＸ線検査を行い易い。全体として本発明
によつて構成される組立体では第２図の組立体か
ら時間のかかる溶接部が２箇所、はんだ付け部が
４箇所、スペーサ棒２５０及び２５０′、４つの
スリツプ・カラー２６０が省略され、それによつ
て部品点数、製造に要する時間が少なくなり、そ
れゆえコストが低下する。最後に前述のようにキ
ヤビテーシヨンを実質的に除去することにより、
本発明は従来の流量計で得られる質量流量の測定
の精度を高める。

前述の実施例はＵ字形の流管を用いているけれ
ども、明らかに通過する流体に関して非慣性基準
フレームを設定するようにある軸を中心として流
管が振動できる限りどのような大きさ及び形状の
ものを用いてもよいことは当業者にはすぐわかる
であろう。限定的でないものとして例をあげる
と、本発明ではＳ字形の流管やループ状の流管を
用いることができる。さらに流体は流管に対して
ほぼ垂直な方向にマニホルド１００及び１００′
に入るように示してあるけれども、各マニホルド
は流管の端部に対してほぼ平行な方向または任意
の角度をなしてその流体を受入れまた放出するよ
うにすることができる。最後に流量計は２本だけ
の平行な流管を含むものとして示してあるけれど
も、装着ブロツク及びその一端に結合する遷移部
の端部の形状が付加された平行な流管に適合する
ように適宜変更されれば３本、４本またはそれ以
上の流管を設けてもよい。