JPH0574009B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 双対駆動コリオリ形式の質量流量計にして、
サポートと、 入口端部および出口端部がサポートに一体的に取
り付けられている連続する導管のループと、 ループに沿つたそれぞれの異なつた地点で当該
ループに作用し、このループを振動軸線の廻りで
振動させるための一対の駆動手段と、 前記導管の部分内を物質が流れ、振動運動する
ことによつて生じるコリオリの力の大きさを測定
する手段とを有している双対駆動コリオリ形式の
質量流量計。

２ 請求項１記載の双対駆動コリオリ形式の質量
流量計にして、前記それぞれの地点が前記ループ
の対称軸から等しく間隔を開けられている双対駆
動コリオリ形式の質量流量計。

３ 請求項１記載の双対駆動コリオリ形式の質量
流量計において、前記対の駆動手段の間の前記ル
ープの部分がほぼ直線部分である双対駆動コリオ
リ形式の質量流量計。

４ 請求項１記載の双対駆動コリオリ形式の質量
流量において、前記測定手段が、それぞれ前記駆
動手段に並列に設けられた位置検知器を備えてい
る双対駆動コリオリ形式の質量流量計。

５ 請求項１記載の双対駆動コリオリ形式の質量
流量計において、さらに、 別のサポートと、入力端部および出口端部がこ
の別のサポートに一体的に取り付けられている別
の連続する導管のループと、振動軸線の廻りで前
記別のループを振動させるための別の駆動手段
と、 前記第２の導管が振動運動している際、この第
２の導管内を物質が流れることによつて生じるコ
リオリの力の大きさを測定するための、前記第２
のループに対応した手段とを有している双対駆動
コリオリ形式の質量流量計。

６ 請求項５記載の双対駆動コリオリ形式の質量
流量計において、前記別の駆動手段が、別のルー
プに沿つたそれぞれの異なつた地点に作用する第
２の一対の駆動手段を備えている双対駆動コリオ
リ形式の質量流量計。

７ コリオリ形式の質量流量計において、 単一の剛性のあるマニホルドブロツクと、 各々が前記ブロツクを事実上取り囲み、また
各々がお互いにしかも他方のループの端部に対し
並列の関係に前記ブロツクに一体的に取り付けら
れた入口端部および出口端部を持ち、平行な直線
部分を備えているようなほぼ同一の２つの導管の
ループと、 平行な垂直２等分線の廻りでそれぞれ前記直線
部分を振動させるための駆動手段と、 それぞれの直線部分が振動運動している際、直
線部分内を物質が流れることによつて生じるコリ
オリの力の大きさを測定するための手段とを有し
ているコリオリ形式の質量流量計。

８ 請求項７記載のコリオリ形式の質量流量計に
おいて、さらに、 前記ブロツク内に形成された流量計の同軸的な
人口および出口を有し、 前記直線部分が入口／出口の軸線に直交してい
るコリオリ形成の質量流量計。

９ 請求項７記載のコリオリ形式の質量流量計に
おいて、さらに、 前記ブロツク内に形成された流量計の同軸的な
人口および出口を有し、 前記直線部分が、入口／出口の軸線に平行して
いるコリオリ形式の質量流量計。

１０ 請求項７記載のコリオリ形式の質量流量計
において、前記ブロツクに取り付けられている前
記ループの端部がすべて平行であり、前記直線部
分に直交しているコリオリ形式の質量流量計。

１１ 請求項７記載のコリオリ形式の質量流量計
において、前記マニホルドブロツクは流量計の入
口および出口を備え、当該マニホルドは内側チヤ
ンネル手段を備え、この内側チヤンネル手段は、
流量計の入口をそれぞれのループの相対する入口
端部に連絡し、また流量計の出口をそれぞれのル
ープの相対する出口端部に連絡しているようなコ
リオリ形式の質量流量計。

１２ 請求項７記載のコリオリ形式の質量流量計
において、前記マニホルドブロツクは流量計の入
口および出口を備え、当該マニホルドは内側チヤ
ンネル手段を備え、この内側チヤンネル手段は流
量計の入口を前記ループの一方の入口端部に連絡
し、一方のループの出口端部を他方のループの入
口端部に連絡し、また他方のループの出口端部を
流量計の出口に連絡し、これらループを通る連絡
した流れを形成しているようなコリオリ形式の質
量流量計。

１３ コリオリ形式の手段を備えた流量計装置に
して、 連続した流れを形成する剛性のあるマニホルド
ブロツクと、 平行な流れを形成する剛性のあるマニホルドブ
ロツクとを有し、 これらブロツクは、同じように配置された流量
計の入口および出口と、ループの端部に連絡する
並列に配置された４つのボートを備えており、 当該流量計装置は、さらに 並列な端部を持つほぼ同一な２つの導管のルー
プを有し、 前記連続した流れを形成するブロツクは、流量
計の入口を前記ループの一方の入口端部に連絡
し、一方のループの出口端部を他方のループの入
口端部に連絡し、他方のループの出口端部を流量
計の出口に連絡して、これらループを通る連続し
た流れを形成し、 前記平行な流れを形成するブロツクは、流量計
の入口を両方のループの入口端部に連絡し、両方
のループの出口端部を流量計の出口に連絡して、
これらループを通る平行な流れを形成しており、 当該流量計装置は、さらに、 前記ループの相対する部分を振動させるための
手段と、 それぞれの部分が振動運動している際、この部
分内を物質が流れることによつて生じるコリオリ
の力の大きさを測定するための手段とを有し、そ
の結果、前記ブロツクを交換して、流量計のルー
プに連続するかまたは平行な流れを作り出せるよ
うになつているコリオリ形式の手段を備えた流量
計装置。

１４ 請求項１３記載のコリオリ形式の手段を備
えた流量計装置において、前記ループ部分は平行
で直線部分であり、また前記振動手段が、平行な
垂直２等分線の廻りで当該直線部分を振動させる
ための手段を備えているコリオリ形式の手段を備
えた流量計装置。

１５ 請求項１３記載のコリオリ形式の手段を備
えた流量計装置において、箇々の前記ループが事
実上当該ループの端部を取り囲んでいるコリオリ
形式の手段を備えた流量計装置。

１６ 請求項１４記載のコリオリ形式の手段を備
えた流量計装置において、ループの端部はすべて
平行でしかも前記直線部分に直交しているコリオ
リ形式の手段を備えた流量計装置。

１７ コリオリ形式の質量流量計にして、 サポートと、 当該サポートに一体的に取り付けられた上側端
部を持つ、全体が洋服掛けの形をした連続する導
管のループと、 当該ループの長い直線部分を垂直２等分線の廻
りで振動させるための駆動手段と、 導管の長い直線部分が振動運動している際、こ
の長い直線部分内を物質が流れることによつて生
じるコリオリの力の大きさを測定するための手段
とを有しているコリオリ形式の質量流量計。

１８ 請求項１７記載のコリオリ形式の質量流量
計において、前記サポートは内部にチヤンネルの
設けられた剛性のある胴体からなり、前記ループ
の端部は平行でしかも前記直線部分に直交してお
り、 その結果、前記直線部分の振動運動が当該端部
区域のねじり応力によつて消去されるコリオリ形
成の質量流量計。

１９ 請求項１８記載のコリオリ形成の質量流量
計において、さらに、 前記第１のループとほぼ同一の形をしている第
２のループを有し、これらループは各々が平行な
平面内に名目的に位置し、第２のループの端部が
前記第１のループと同じブロツクに一体的に取り
付けられているコリオリ形式の質量流量計。

２０ 請求項１７記載のコリオリ形式の質量流量
計において、さらに、 前記胴体に一体的に連結された相対する一対の
片持ちアームを有し、 前記駆動手段は、前記ループの直線部分のそれ
ぞれの端部に隣接して箇々の片持ちアームの端部
に取り付けられた一対の駆動手段を備えているコ
リオリ形式の質量流量計。

２１ コリオリ形式の質量流量計にして、 サポートと、 直線部分並びに平行な人口端部および出口端部
を備え、前記入口端部および出口端部は、前記入
口／出口の区域が形成した平面上への前記直線部
分の直角投影箇所に直交しており、またこれら端
部区域が前記サポートに一体的に取り付けられて
いるような導管のループと、 前記直線部分の端部間のある地点を通り抜けて
いる直交軸線の廻りで、前記直線部分を振動させ
るための駆動手段と、 直線部分が振動運動している際、この直線部分
内を物質が流れることによつて生じるコリオリの
力の大きさを測定するための手段とを有している
コリオリ形式の質量流量計。

２２ コリオリ形式の質量流量計にして、 流量計の同軸的な入口および出口を備えている
単一の剛性のあるマニホルドブロツクと、 平行な直線部分を備え、またそれぞれの端部が
お互いに平行でしかも前記直線部分に直交してい
て、互いに接近して前記ブロツクに一体的に取り
付けられている第１および第２の導管のループ
と、 前記マニホルドブロツク内に設けられていて、
当該マニホルドブロツクの入口をそれぞれのルー
プの入口端部の少なくとも一方に連結し、またこ
のマニホルドブロツクの出口をそれぞれのループ
の出口端部の少なくとも一方に連絡して、連続す
るかまたは平行な流れを形成するためのチヤンネ
ル手段と、 箇々のループに付属し、それぞれの直線部分の
ほぼ端部に配置されていて、当該直線部分を垂直
２等分線の廻りで振動させるための一対の駆動手
段と、 駆動手段のそれぞれの対に並列に設けられ、前
記ループの名目上の平面から外れる前記直線部分
の偏位量を検知するための位置検知器手段と、 所定のループの前記位置検知器の出力に応答し
て、これと同じグループに設けられている前記駆
動手段を制御するための制御手段と、 両方のループに設けられている位置検知器の手
段に応答して、導管ループの直線部分が振動運動
している際、この直線部分内を物質が流れること
によつて生じるコリオリの力の大きさを測定する
ための手段とを有しているコリオリ形式の質量流
量計。

２３ 請求項２２記載のコリオリ形式の質量流量
計において、一対の共通する支持手段を備え、そ
れぞれの対の駆動手段と相対する位置検知器がこ
れら支持手段の各々により支持されているコリオ
リ形式の質量流量計。

２４ 請求項２３記載のコリオリ形式の質量流量
計において、前記支持手段は、前記マニホルドブ
ロツクから片持ち状態に支持された相対するアー
ムであるコリオリ形式の質量流量計。

２５ 請求項２２記載のコリオリ形式の質量流量
計において、前記ループの直線部分が、前記マニ
ホルドブロツク入口／出口の軸線を横切つている
コリオリ形式の質量流量計。

２６ 請求項２２記載のコリオリ形式の質量流量
計において、前記ループの直線部分は前記マニホ
ルドブロツクの入口／出口の軸線に平行であるコ
リオリ形式の質量流量計。

２７ 少なくとも１つの振動導管を備えているコ
リオリ形式の質量流量計の信号処理および制御方
法にして、 導管の一部分を振動させる段階と、 当該一部分のそれぞれの端部の偏位量を検知
し、各々が駆動成分とコリオリ成分を含んでいる
相対する相補関係にある２つの検知器出力を作り
出す段階と、 前記２つの検知器出力から前記成分の少なくと
も一方を回復させる段階とを有するコリオリ形式
の質量流量計の信号処理および制御方法。

２８ 請求項２７記載のコリオリ形式の質量流量
計の信号処理および制御方法にして、さらに、 前記一方の部分に同期して他方の導管部分を振
動させる段階と、 前記他方の部分の端部の偏位量を検知し、相対
する相補関係にある他の２つの検知器出力を作り
出す段階とを有し、 前記回復段階が、さらに、両方の対の検知器出
力から前記成分の少なくとも一方を回復させる段
階を備えているコリオリ形式の質量流量計の信号
処理および制御方法。

２９ 請求項２７または２８記載のコリオリ形式
の質量流量計の信号処理および制御方法にして、
コリオリ成分を回復させるコリオリ形式の質量流
量計の信号処理および制御方法。

３０ 請求項２７または２８記載のコリオリ形式
の質量流量計の信号処理および制御方法にして、
駆動成分を回復させるようになつているコリオリ
形式の質量流量計の信号処理および制御方法。

３１ 少なくとも１つの振動導管を備えているコ
リオリ形式の質量流量計において、 導管に接続され当該導管の一部分を振動させる
振動駆動装置と、 前記一部分の端部の偏位量を検知して、各々が
駆動成分とコリオリ成分を含んでいる相対する相
補関係にある検知器出力を作り出すように構成さ
れた検知装置と、 前記検知器出力を受け取り、当該検知出力から
前記成分の一方を回復させることができるように
連結された信号処理回路とを有しているコリオリ
形式の質量流量計。

３２ 請求項３１記載のコリオリ形式の質量流量
計にして、さらに、 別の導管を有し、 また、前記振動駆動装置が前記他方の導管に接
続され、前記一方の導管の一部分に同期してこの
他方の導管の一部分を振動させるようになつてお
り、 しかも、前記検知装置は、前記他方の導管の一
部分の端部の偏位量を検知し、各々が駆動成分と
コリオリ成分を含んでいる相対する相補関係にあ
る検知器出力を作り出すように構成されているコ
リオリ形式の質量流量計。

３３ 請求項３１または３２記載のコリオリ形式
の質量流量計にして、前記信号処理回路がコリオ
リ成分を回復させるようになつており、さらに、 前記信号処理回路から前記回復されたコリオリ
成分を受け取り、物質の流量を表わす出力信号を
得るように連結された検知器回路を有しているコ
リオリ形式の質量流量計。

３４ 請求項３３記載のコリオリ形式の質量流量
計にして、前記微分回路は、回復したコリオリ成
分と駆動成分に一致した基準信号を受け取り、ま
た物質の流れを表わす出力信号を形成するように
接続された同期復調器を備えているコリオリ形式
の質量流量計。

３５ 請求項３４記載のコリオリ形式の質量流量
計にして、前記信号処理回路が前記２つの検知器
出力から駆動成分を回復させるようになつてお
り、さらに、回復した駆動成分を受け取るように
接続され、90度位相のずれた出力求積基準信号を
形成する求積基準発生器を有しているコリオリ形
成の質量流量計。

３６ 請求項３５記載のコリオリ形式の質量流量
計にして、さらに、 回復した駆動成分を受け取るように接続された
入力部と、前記振動駆動装置への駆動信号入力部
を形成している出力部とを備えた微分器を有して
いるコリオリ形式の質量流量計。

３７ 請求項３６記載のコリオリ形式の質量流量
計にして、さらに、 前記微分器の出力に応答して、前記振動駆動装
置に供給する駆動信号出力を作り出す駆動信号発
生器と、 前記微分器と前記駆動信号発生器の間に設けた
可変利得制御回路とを有しているコリオリ形式の
質量流量計。

３８ 請求項３６記載のコリオリ形式の質量流量
計にして、前記振動駆動装置は、箇々の導管部分
のそれぞれの端部に接続された駆動装置を備え、
相補形をした前記駆動信号が箇々の導管部分の両
端にある相補関係の力を発揮する駆動装置に加え
られるコリオリ形式の質量流量計。

３９ 請求項３１または３２記載のコリオリ形式
の質量流量計にして、前記信号処理回路が駆動成
分を回復するようになつており、さらに、 駆動成分を受け取るように接続された入力部
と、前記振動駆動装置への駆動信号入力部を形成
している出力部とを備えている微分回路を有して
いるコリオリ形式の質量流量計。

４０ 請求項３９記載のコリオリ形式の質量流量
計にして、前記微分回路が微分器を備えているコ
リオリ形式の質量流量計。

４１ 請求項４０記載のコリオリ形式の質量流量
計にして、前記微分回路が可変振幅制御回路を備
えているコリオリ形式の質量流量計。

４２ 請求項３９記載のコリオリ形式の質量流量
計にして、前記振動駆動装置が、箇々の導管部分
の両端にそれぞれ接続された一対の駆動装置を備
え、前記駆動信号が相補形の状態でそれぞれ前記
駆動装置に加えられるコリオリ形式の質量流量
計。

４３ 請求項３１または３２記載のコリオリ形式
の質量流量計にして、前記信号処理回路が両方の
前記成分を回復させるようになつており、さら
に、 少なくとも１つの出力を持つ回復した駆動成分
に応答して所定の位相関係で基準信号を形成する
基準発生器と、 回復したコリオリ成分を受け取るように接続さ
れた信号入力部を備え、また前記基準信号並びに
検知したパラメータを表わす出力を受け取るよう
に接続された基準入力部を備えている少なくとも
１つの同期復調器とを有しているコリオリ形式の
質量流量計。

発明の背景 本発明は、一般的には、コリオリ形式の質量流
量計に係り、とりわけ、振動する導管を用いた質
量流量計に関係している。

パイプラインを通じて輸送されている物質の輸
送量を測定することが求められている。こうした
要求に答えて、様々な構造原理を持つ数多くのタ
イプの流量計が開発されてきている。最も汎用さ
れている流量計のタイプの１つに体積流量計があ
る。しかしながら、こうした体積流量計では、輸
送物質の密度が温度もしくは原料の変化に伴つて
変化する場合、またパイプラインを通じてポンプ
輸送されている流体がスラリーのような多相状態
であつたり、あるいは流体がマヨネーズやその他
の食品物のような非ニユートン流体である場合、
輸送物質の量をあまり正確に測定することができ
ない。石油の分野における、いわゆる“管理輸
送”においては、パイプラインを通じて搬送され
ている油またはガソリンの正確な量を精密に測定
することが求められている。油の価格が高ければ
高い程、不正確な流量の測定によつて大きな損失
を被る。また、割合が臨界量に達して生じる質量
反応のような化学的な反応においては、体積流量
計では十分に役割を果たすことができない。

これらの問題点は、パイプラインを通じて搬送
される物質の流量を分子レベルで理論的に捕えて
直接表示する流量計によつて解消されている。移
動している流れの質量を測定するには、この流れ
に力を加え、その結果得た加速度を検知測定する
必要がある。

本発明は、コリオリ効果流量計としては技術的
に周知の形式の直接質量測定用流量計の改良技術
に関する。コリオリの力は、回転表面上で半径方
向に運動する物体に見られる。平らな表面がこの
表面に直交する軸線を中心として一定の角速度で
回転しているものとすれば、表面上を半径方向外
向きに一定の直線速度で移動しているように見え
る物体は、実際には接線方向に速度が速まつてい
く。この速度の変化は物体が加速されたことを意
味している。物体の加速によつて、回転平面内に
おいて物体の瞬間の半径方向運動成分に直交する
反作用力が生じる。これをベクトル解析すれば、
コリオリの力のベクトルは、角速度ベクトル（回
転軸に平行）と回転軸に対する移動方向（例え
ば、半径方向）における物体の速度ベクトルとの
クロス乗積である。作業員が回転テーブル上を歩
行する際の質量変化を考慮に入れ、これに伴う反
作用力を個別にリストアツプしておけば加速度を
補償することができる。

コリオリ効果を流れている物体の質量測定に応
用できることは以前から判つていた。パイプに直
交する枢軸線の廻りでパイプを回転させれば、パ
イプを通じて流れている物質は半径方向に移動し
て加速されるようになる。コリオリの反作用力に
よつて回転平面内におけるコリオリの力のベクト
ルの向きにパイプが変形し、偏位する。

回転によりコリオリの力を発生させる従来技術
の質量流量計は、連続的に回転するものと振動す
るものの２種類のカテゴリーに分類される。これ
ら２種類のカテゴリーの原理の作用上の相違点
は、振動させるものにおいては連続的な回転を行
なうものとは異なり、周期的（すなわち、通常で
は正弦曲線的）に、角速度が変化し、この結果コ
リオリの力が連続的に変化する点にある。また、
振動方式においては、コリオリの力の作用が、駆
動力や外部から加えられる振動に比較して比較的
小さいことに大きな問題がある。一方、振動方式
は、振動用のヒンジまたは枢軸点としてピツプ
（pip）自体の持つ曲げ弾性力を利用できるため、
新たに回転継手または可撓性継手を別個に用いる
必要がない。

従来形式のコリオリ効果質量流量計の他の問題
点として、こうした流量計が外部から加わる振動
に対しあまりにも過敏に反応し、振動の加わる導
管部分のバランスを正確にとる必要があり、パイ
プラインの軸方向長さに沿つてかなりの範囲を占
有してしまい、しかも不都合な応力を生じて導管
のたわみ箇所に金属疲労を生じ、また振動する導
管にとつて適切な機械的な基盤となるものがない
ことが挙げられる。

発明の要約 本発明の主な目的は、流量計の全体の構造を最
適にすることにより、コリオリ形式の質量流量計
の性能を改善することにある。より具体的な目的
は、流量計を過度に複雑にしたり製造コストを上
昇させてしまうことなく従来技術の質量流量計に
見られる問題点を解消するかまたは問題点を少な
くして信頼性を高め、さらにコンパクトにし、外
部荷重による障害が起こりにくくし、勿論のこ
と、従来のものより正確にすることにある。

本発明のこれらの目的並びにその他の目的は、
本明細書に記載の様々な特徴の組合わせにより達
成される。発明の範囲を特定するにあたつては明
細書の特許請求の範囲を考慮する必要がある。す
なわち、剛性のある中央ブロツクは、このブロツ
クを介して流量計の入口および出口に連結された
少なくとも１本の管ループを支持している。ルー
プ自体の入口端部および出口端部は、好ましく
は、それぞれ真つ直ぐで平行な導管の脚部を介し
てブロツクに連結されている。これら脚部は互い
に接近した状態で間隔を開けられ、基部端がブロ
ツクに強固に連結されている。ループは、好まし
くは、入口および出口の脚部に直交した直線部分
を備えている。しかしながら、通例では、平行な
入口／出口の脚部は、これら脚部が形成する平面
上に直線部分を直角に投影した箇所にほぼ直交さ
せる必要がある。直線部分の両側の端部は、側部
領域または突出部を介して入口および出口に連結
されている。ある実施例では、側部領域は傾斜し
ていてしかも真つ直ぐであり、平行な入口／出口
の脚部を除いて全体が洋服掛けに似た形をしてい
る。駆動手段は、垂直２等分線の廻り、好ましく
はループの対称軸線の廻りでこの直線部分を前後
に振動させるために設けられている。直線部分の
両端またはこれら両端付近には相補型に位置検知
器が用いられ、データを読み取つてコリオリに関
係した項を求めるためにこのデータに代数的な操
作が加えられる。

本発明の別の形態では、直線部分の両端に一対
の相補型駆動ユニツトが配置されている。これら
駆動ユニツトは直線部分に振動運動を伝え、垂直
２等分線の廻りで振動させる。従つて、直線部分
の中間域は拘束されていない。好ましい実施例で
は、ループに沿つたほぼ同じ地点に相対する駆動
ユニツトと位置検知器が配置され、同じように運
動させまたその結果を同じように検知するように
なつている。

本発明の別の形態に則つた好ましい実施例で
は、第１のループに平行な第２のループを同じブ
ロツクが支えている。第２のループは第１のルー
プと同じものであることが好ましく、これらルー
プは接近して間隔を設けた平行な平面内に位置し
ている。ブロツクにはマニホルドとして機能する
チヤンネルが設けられ、取扱いパイプラインに接
続されている。流入する流体はブロツクを通じて
口の開いた入口マニホルドに入り、２つのループ
の入口端部の少なくとも一方に流れていく。ルー
プの出口端部の少なくとも一方はブロツクを通る
開口につながり、パイプラインに再び連絡した出
口マニホルドへと続いている。従つて、ブロツク
は箇々のループに必要な機械的な基盤として機能
するだけでなく、マニホルドとしても働いてい
る。しかしながら、ブロツクには連続する流れか
または平行な流れを形成するチヤンネルを設ける
ことができる。ループ内の流れの方向は同じであ
ることが好ましい。

好ましい実施例では、ループは180度位相をず
らして駆動される。両方の直線部分に平行でしか
も両者の中間に位置する中心線を想定した場合、
ループの２つの直線部分の相対する端部はこの中
心線に向けて運動するか、またはこの中心線から
互いに離れる向きに運動する。箇々のループの運
動は、マニホルドブロツクにそれぞれのループを
連結している真つ直ぐで平行な脚部により、この
脚部のねじり偏位として吸収される。しかも、２
つのループとマニホルドブロツクは音さ組立体
（tuning fork assembly）を構成している。２つ
のループの運動はブロツクの位置で相殺され、さ
らにブロツクの慣性がループを外部の振動から遮
断するようになつている。さらに、こうした遮断
性は、マニホルドから間隔をおいて遮断プレート
にチユーブを溶接した場合に一相高められる。

ループが形成する平面は、取扱いパイプライン
に直交させるかまたは平行（直線状）に向けるこ
とができる。直角な向きにループを配置する場
合、直線部分の端部にある駆動装置と検知器の組
立体は、好ましくは、マニホルドブロツクから片
持ち状態に突き出た相対するアームの端部に支持
されている。取扱いパイプラインの方向に見た流
量計の軸方向長さは、１インチ（2.54センチ）チ
ユーブの場合には１フイート（30.48センチ）程
度と非常に短くすることができる。ループの向き
を変えた場合、例えばループのなす平面が取扱い
パイプラインに平行な場合には、駆動装置／検知
器の組立体を取扱いパイプラインに沿つて同じよ
うに片持ち状態に突き出たアームによつて支持す
ることがてきる。直線的なループ構造によれば、
ある種の振動に対する流量計の感応性を減少させ
ることができるが、その代わりに流量計の軸方向
長さは長くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る２重ループを用いた、
双対駆動式の、中央マニホルドを備えている。コ
リオリ効果を利用した質量流量計の等測斜視図で
ある。

第２図は、平行な流れを形成するマニホルドブ
ロツクの設けられた、第１図の流量計の概略平面
図である。

第２Ａ図は、連続的な流れを形成するマニホル
ドブロツクの設けられた、第２図と同じ流量計の
一部を示す概略平面図である。

第３図は、第２図の装置の３−３に沿つて矢印
の方向に見た概略側面図である。

第４図は、第１図の装置を詳細に見た側部断面
図にして、中央マニホルド組立体の一部を取り除
いて入口室および出口室を図示している。

第５図は、第４図の５−５線に沿つて矢印の方
向に平面にして見た断面図である。

第６図は、第４図の６−６線に沿つて矢印の方
向に断面にして見た、チユーブと支持アームを備
えている中央マニホルド組立体の側面図である。

第７図は、本発明に係る２重ループを用いた、
双対駆動式のコリオリ効果を利用した質量流量計
の平面図にして、ループのなす平面は取扱い配管
に平行に向けられている。

第８図は、第７図の装置の側部正面図である。

第９図は、第１図と第７図の装置の３種類の運
動モードを表わした概略図である。

第１０Ａ図と第１０Ｂ図は、激しいねじりを受
けて平面内で偏位を起こしている複ノードプレー
トと単一ノードプレートを比較して示す概略図で
ある。

第１１Ａ図と第１１Ｂ図は、それぞれ直交する
場合と連続する場合の実施例において、鋳造体１
６に連結されたパイプラインに加わる過激なねじ
り偏位を比較して示す概略図である。

第１２図は、第１図と第７図の直交するものと
直線状に延びるものの実施例に取り入れられてい
る。駆動装置および検知器の電気回路の働きを示
すブロツク図である。

第１３図と第１４図は、それぞれ変更例のルー
プ構造を表わした概略斜視図と概略平面図であ
る。

好ましい実施例の説明 本明細書中では、取扱い流体の方向、すなわち
流量計の挿入されるパイプラインの真つ直ぐな箇
所を流れる流体の移動方向に直交したものと、こ
の方向に沿つて直線状に向けられたものの２種類
のチユーブ構造についての説明が行なわれてい
る。図示した設備は、例えば石油系の燃料を含め
て様々な製品の輸送に用いられる１インチ（2.54
センチ）パイプライン用のものとして構成されて
いる。本発明は、こうした用途以外にも他の種々
の用途に用いられる様々な構造の流量計にも広く
利用することができる。

第１図は、２重ループを用いた、駆動装置／検
知器を示している。この装置のチユーブの端部は
ねじり荷重を受けるようになつており、これら端
部は剛性のある単一の中央マニホルドに連結され
ている。中央マニホルドは、取扱いパイプライン
に直線状に連結されている。同じ実施例が第１
図、第２図および第３図から第６図に示されてお
り、第４図から第６図にはさらに細部構造が示さ
れている。

第１図の質量流量計はパイプライン１０の途中
に挿入されるように構成されている。このパイプ
ライン１０は、流量計を収めるスペースを確保す
るための小さい区画域を備えている。パイプライ
ン１０は、装着フランジ１４が宛てがわれる開口
フランジ１２を備えている。装着フランジ１４
は、中央マニホルド質量ブロツク１６に連結され
た短いパイプ部分１０′に溶接されている。前記
中央マニホルド質量ブロツク１６は平行な２つの
平坦ループ１８と２０を支えている。ループ１８
と２０の形状は基本的に同じである。従つて、ル
ープ１８の形状についての説明はループ２０にも
同じことが言える。マニホルドブロツク１６は、
好ましくは、平らな水平上側表面または頂上部１
６ａおよび一体化されたパイプ部分１０′を備え
ている。矩形の中実なブロツクの形をした鋳造体
である。ループ１８の端部は、真つ直ぐで平行に
なつている好ましくは垂直な入口と出口の部分す
なわち脚部２２と２４から構成されている。これ
ら脚部２２と２４は、例えば突合わせ溶接により
互いに接近した状態でマニホルドの頂上部１６ａ
に確実に固定されている。ループ１８の下部は直
線状に長く形成され、鋳造体１６の底表面に設け
られたアンダーカツトチヤンネル２８を非拘束な
状態で通り抜けている。ループ１８の下部の長い
直線部分２６は、立ち上がり脚部２２と２４に両
側の傾斜部分３０と３２を介して連結されてい
る。ループ１８の各直線部分の間の４つの連結箇
所は大きな半径でもつて丸く形成され、できるだ
け流通抵抗が少なくなるようにしてある。さらに
詳しく説明すると、立ち上がり脚部２２と２４
は、それぞれ頂点湾曲部３４と３６を介して箇々
の傾斜部分３０と３２に連絡している。長い直線
部分２６の端部は、丸みの付いた下側湾曲部３８
と４０を介して傾斜部分３０と３２のそれぞれの
端部に連絡している。

両方のループ１８と２０の平行な入口／出口端
部２２，２４は、同じ大きさの穴の開いている隔
離プレートまたはノードプレート４１を通り抜け
ている。このノードプレート４１は表面１６ａと
平行で、この表面から所定の距離、例えば１イン
チ（2.54センチ）パイプの場合には0.825インチ
（2.10センチ）隔てて配置されている。ノードプ
レートは荷重遮断部材として機能し、またそれぞ
れのループに共通の機械的基盤をなしている。

鋳造体１６を用いる場合に比べてノードプレー
ト４１を機械的な基盤として使用すれば、プレー
トと入口／出口の脚部２２，２４を接合する場
合、プレートの上下表面において、箇々の脚部の
周囲に沿つて外側から円形に溶接することができ
る利点がある。これに対し、鋳造体１６のボスに
突合わせ溶接した場合、チユーブの端部は取扱い
流体に内部が晒され、溶接部が常にねじり応力に
抗する状態にあれば、この取扱い流体が溶接部を
急速にだめにする傾向がある。

マニホルド鋳造体１６には内部にチヤンネルが
設けられ、第２図に示すように、入口の流れはル
ープ１８と２０の立ち上がり脚部２２に平行に分
流される。立ち上がり脚部２４のループ出口は流
量計の出口に連絡しパイプライン１０につながつ
ている。このように、ループ１８と２０は流体を
平行に流す幾何学的な関係に連結されている。

第２Ａ図は、マニホルドブロツク１６′のチヤ
ンネルを修正して、ループを通じ連続して流すこ
とのできる変更例を示している。ブロツク１６と
１６′は交換することができる。

マニホルド鋳造体１６が第４図と第５図に示さ
れている。チヤンネル４２と４４は取扱いパイプ
ラインに平行でかつ、同パイプラインから偏位し
た状態で並んでおり、通路４６と４８を介して入
口および出口のそれぞれのパイプ部分１０′に連
結されている。チヤンネル４２と４４はそれぞれ
流量計の入口および出口に連絡し、取入れマニホ
ルドと吐出しマニホルドを形成している。鋳造体
１６を通り抜ける間隔を設けた垂直なポート５４
は、ループ１８と２０の立ち上がり出口脚部２４
をチヤンネル４４の形成する吐出しマニホルドに
連絡している。第４図と第６図に示すように、２
つの対の立ち上がり脚部２２と２４の端部は穴の
空いた円錐形のボス５６に突合わせ溶接されてい
る。前記穴の空いた円錐形のボス５６は、それぞ
れがポート５２および５４と同軸的に鋳造体と一
体的にこの鋳造体から持ち上がつている。

電気的な駆動装置／検知器の組立体が、Ｔ字梁
の形をした剛性のある相対するアーム６０と６２
の外側端部に個別に支持されている。前記アーム
６０と６２は、円盤形をした装着フランジ６４を
介しマニホルド鋳造体１６の両側の面に取り付け
られている。フランジ６４と鋳造体１６は、第５
図に示すようにキー溝により噛合い係合し、動く
ことがない。片持ち支持したアーム６０と６２は
２つのループ１８と２０の平面内で平行に位置
し、アームの垂直プレートは、駆動装置／検知器
の組立体が配置されている両方のループのコーナ
ー３８と４０の間を通り抜けている。

片持ち支持された箇々のアーム６０，６２の上
側デツキ端部には、ソレノイド形式の同一の２つ
の駆動装置組立体７０が配置され、駆動装置ブラ
ケツト７２により所定位置に保持されている。
各々の駆動装置は、鉄磁性スラグ７６に作用する
一対のソレノイドコイルと磁極片７４を備えてい
る。前記鉄磁性スラグ７６は、下側湾曲部３８，
４０の両側に溶接されている。こうして、それぞ
れのループ１８，２０の各々の端部に一対ずつ、
８個の駆動装置が設けられている。箇々の駆動装
置は、スラグ７６が挟んだチユーブを横向きに往
復運動させる。

同じチユーブの両端に対の関係で設けられた駆
動装置を同じ強さの正弦波形（波形の位相が180
度ずれている）の電流で励磁することにより、直
線部分２６は第１図に示すように地点ｃの位置で
チユーブと交わつている垂直２等分線７９の廻り
で回転するようになる。従つて、駆動回転は好ま
しくは地点ｃの廻りの水平面内で行なわれる。両
方のループの直線部分に対する垂直２等分線７９
は、好ましくは、第１図に示すように、両方のル
ープに対して対称な共通の平面内に位置してい
る。

相補型駆動装置７０の励磁用電流を繰り返して
逆転させる（例えば、正弦曲線に沿つて制御す
る）ことにより、ループ１８の直線部分２６が水
平面に沿つて地点ｃの廻りを振動運動する。直線
部分２６は、各々が蝶ネクタイ状になぞる動作を
する。コーナー３８と４０の位置でのループの横
方向の総偏位量は小さく、１インチ（2.54セン
チ）のパイプでかつ、直線部分２６がの長さが２
フイート（60.96センチ）の例では1/8インチ
（0.32センチ）にわたり偏位する。この偏位は、
ノードプレート４１を始点とする脚部２２と２４
の軸線の廻りのねじり偏位として、これら直立し
た平行な脚部２２と２４に伝えられる。片持ち支
持したアーム６０と６２の上側デツキの外側端部
に支えられている相補型の別の対の駆動装置７０
により、ループ２０の直線部分にも同じような振
動運動が起こされる。

Ｔ字梁の中央垂直部分はそれぞれ２つのループ
１８と２０のコーナー３８と４０の間に位置し、
アーム６０と６２のそれぞれの端部位置でブラケ
ツト８２により検知器組立体８０を支持してい
る。４つの検知器組立体８０の各々は、位置−速
度検知器または位置−加速度検知器、例えば固定
ブラケツト８２に取り付けられた一対のコイル
と、チユーブコーナー３８，４０に固定されたコ
イル間の可動エレメントとを持つ可変デイフアレ
ンシヤル・トランスを備えている。可動エレメン
トは、図示のようにループのコーナー３８，４０
に溶接された当て金に連結されている。これらに
代えて、従来から用いられてきている光学式の可
変容量または直線的に偏位量を変えられる変換器
（LVDT's）を使用することもできる。位置検知
器は、一定の偏位範囲内での偏位に対しては直線
的に変化し、また、箇々のループの平面に対し事
実上ゆがんだ運動が行なわれても、あまり影響を
受けていないことが望ましい。ただし、検知器に
ついては設計上の選択事項であり、本発明の要部
を構成していない。

ループ１８の駆動装置／検知器の組立体の対７
０，８０は、ループ１８の直線部分２６の両端に
あつて符号ＡとＢで表わされている。同様に、他
方の平行なループの駆動装置／検知器の組立体
は、図面で見て左右の端部にあつて符号ＣとＤで
表わされている。

同じ平行なループを回転させた変更例が、第７
図と第８図に示されている。この例では、ループ
１８と２０の平面は取扱い流体の流れる向きに平
行に配置されている。装着フランジの長さの幾分
短いマニホルド鋳造体１６に連結する一直線に並
んだパイプ部分１０″は、ループ１８と２０の一
方の側の全長を横切つて延びている（または、別
に用意したパイプセグメントに連結されている）。
ループの動作の状態並びにノードプレートと駆動
装置／検知器の組立体の配置形態は、第１図に示
す直角に配置した実施例のものと同じである。し
かしながら一線上に配置した構造の第７図と第８
図の実施例では、必要とあらば、箇々のパイプ部
分１０″を用いて駆動装置／検知器の組立体のア
ーム６０′と６２′をこれらアームの全長にわたつ
て支持することもできる。第７図と第８図のルー
プ１８と２０の間の平行な流通路は、第１図の実
施例における流通路と同じものである。マニホル
ド鋳造体１６″のチヤンネルの形状は、マニホル
ド４２′と４４′が同軸的な入口／出口配管に直交
している点が第１図のものとは異なつている。

直角かまたは直線状の何れか一方の構成を取り
入れたループ１８と２０の直線部分２６の運動
は、第９図にａ，ｂおよびｃの３種類のモードで
表わされている。駆動モードｂは地点ｃの廻りで
振動しており、２つのループは同期的に回転して
いるが向きは反対である。すなわち、ループ１８
は時計方向に回転しているが、ループ２０は反時
計方向の回転に晒されている。従つて、第９図に
示すようにａおよびｃのようなそれぞれの端部
は、周期的に互いに接近したり離れるようにな
る。この種の駆動運動に伴つて、第９図に示すよ
うな反対向きのコリオリ効果が生じる。こうして
生じたコリオリモード運動はループ１８と２０の
全体の表面を反対向きに回転させようとする。２
つの直線部分２６が第９図に示すように平行の時
に正弦曲線に則つて変化する角速度が最大値を取
るため、コリオリ効果は、その時に最も大きくな
る。箇々のループのコリオリモード運動が反対向
きに行なわれるため、直線部分２６は第９図に示
すようにお互いに向けて（またはお互いから遠ざ
かる向きに）僅かに運動する。共通モード運動
は、第９図ｃに示すようにループを同じ方向に変
形させるため、本装置にとつては、好ましくな
い。この種の運動は、第１図の実施例ではループ
がパイプラインに直交しているためにパイプライ
ン自体の軸方向の振動によつて生じることがあ
る。第７図と第８図の直線状の実施例では、こう
した付随的な運動の影響を受にくい。

コリオリ運動と共通モード運動の共振周波数
は、直線部分の振動運動すなわち駆動モードの共
振周波数とは一致しないように構造を決定する必
要がある。

第１図のノードプレート４１を鋳造体１６から
遠ざければ、それだけ駆動モードにおけるループ
の共振周波数は高くなる。しかしながら、ノード
プレートを鋳造体１６から遠ざければ、このノー
ドプレートはコリオリ効果の偏位量を少なくする
傾向がある。２つのノードプレート４１ａと４１
ｂを用いて、第１０Ａ図に示すようなループの相
対する端部を連結することもできる。しかしなが
ら、第１図および第１０Ｂ図に示すように１枚の
プレートを用いた方が良好な遮断性が得られる。
マニホルドからノードプレートまでの距離が大き
くなるにつれ、流量計はコリオリモードに対する
感応性が低下するようになり、同じチユーブ構造
の場合でもより大きな駆動力を必要とする。

第７図と第８図の直線状の変更例は、第１１Ａ
図と第１１Ｂ図に示した第１図の直交する構造の
モデルよりも幾つかの点で優れている。取扱い流
体のラインにループが直交する流量計の場合に
は、表面１６ｂには引張力がまた表面１６ｃには
圧縮力が作用するために、鋳造体１６のねじり応
力が鋳造体を僅かに変形させ、取扱い流体のライ
ンが連結されている表面をゆがめようとする傾向
がある。マニホルド鋳造体ケース１６は第１０Ａ
図と第１０Ｂ図に示すノードプレートよりも曲が
りが少なく、側部から側部へのパイプラインの僅
かな横向きの振動によつて第１１Ａ図に示すよう
な状態が起こる。パイプラインは表面１６ｂと１
６ｃに連結され、これら表面が第１１Ｂ図に示す
ように他の２つの表面に比べて平行に変形するた
め、直線状の構造が受ける影響が少なくて済む。
勿論のこと、何れの実施例においても鋳造体のね
じり応力の大きさは、ノードプレートを用いるこ
とによつて少なくなる。

第１２図に見られるように、検知と制御の仕方
を概略的に示した図には、それぞれのループの端
部毎に双対検知器と双対駆動装置が用いられてい
る。ループ１８の場合には、下側コーナー３８と
４０の位置ＡとＢをそれぞれ検知器と駆動装置が
占めている。同様に、相対する検知器と駆動装置
がループ２０の真つ直ぐな下側部分の端部の位置
ＣとＤを占めている。４つの位置検知器、好まし
くは可変デイフアレンシヤル・トランスが、振動
装置１００から送られてくる30KHzの正弦波によ
つて作動される。トランスコイルの出力は振幅復
調器１０２により復調され、図示の和と差の回路
に送られる。この回路において、検知器Ａの出力
電圧は以下の数式で表わされる。

V_A＝A_Dsin ωt＋A_ccosωtまた、Ｂ検知器の出
力は以下の数式で表わされる。

V_B＝−A_Dsin ωt＋A_ccosωt 正弦項は駆動モード運動を表わしており、またこ
の正弦項から90度位相のずれた余弦項はコリオリ
モードの運動を表わしている。これらの電圧信号
の差（DRV1）を取ると駆動項が２倍され、また
コリオリ項が消去される。電圧信号の和
（CHRI）を取るとコリオリ項が２倍され、また
駆動項が消去される。上記駆動項は微分器１０４
によつて微分され、余弦波に変換される。この余
弦波は駆動信号として用いられる。同じようにし
て正弦駆動モード項（DRV2）をループ２０の位
置検知器ＣとＤから得て、必要に応じて、位相を
ロツクサーボ１０６内でループ１８からの駆動モ
ード項と比較する。回路１０６から送られてくる
エラー信号は制御信号として位相制御ブロツク１
０内で用いられ、必要に応じ、微分された項に正
弦成分を加え戻して位相を回転させる。駆動モー
ド項（正弦）DRV1は振幅サーボ１１０によつて
DC基準値と比較され、利得制御増幅器１１２に
送られて駆動装置７０への駆動信号の振幅を調節
し、駆動出力項の平均振幅を一定に保つている。
振幅サーボ１１０の代わりに、正弦駆動モード項
の振幅を変化させることができ、簡単にモニター
したり駆動回路の出力に加えることができる。

位相と利得を調節された信号は微分器１０４か
ら出力された駆動モードのダンピング信号と比較
され、加算器１１４と増幅器を経てループ１８の
駆動装置Ａに送られる。加算器１１４は、必要に
応じてコリオリモード項と共通モードのダンピン
グ項を算入する。コリオリモードのダンピングに
は余弦項COR1またはCOR2が用いられ、例えば
流れの遠心加速度によつてコリオリモード動作が
みかけ上増大するのに伴つて、コリオリモードの
反対向きにコリオリモードの共振周波数で駆動す
るようになる。

共通のモードのダンピングにおいては、それぞ
れのループからの逆コリオリ項COR1とCOR2を
加算され、これらコリオリ項が反対向きになつて
いるかどうか、すなわちこれら項が等しくなくか
つ正反対であるかどうかを判断される。この項
は、加算器１１４内で駆動信号を補償する以前に
コリオリ項に算入される。

Ｂ駆動装置の力信号は、駆動モード信号が正反
対であることを除いて、完全に同じようにして取
り出される。ループ２０の駆動装置ＣとＤの駆動
信号も同じようにして取り出される。

コリオリモード運動を捕捉する出力信号は、コ
リオリ項の大きさを加算し、90度位相のずれた駆
動モード運動信号を用いることにより得られ、求
積基準１１６として用いられる。この求積基準１
１６は、コリオリ項を駆動信号の位相に比較する
同期復調器１１８で使われる。復調器１１８の出
力はローパス・フイルターに通され、ノイズが取
り除かれる。同期復調過程は、駆動信号により位
相の成分を取り除いてコリオリ項を整理してい
る。

２つのループの間の共通モードのダンピング機
能と位相ロツキングは、本発明の範囲に属する構
造のものあるいはその他の用途に用いる構造にも
利用価値があるが、こうした組合わせ機能は第１
図の実施例に見られる標準タイプのものには必ず
しも必要とされていない。実際には、２つのルー
プの間に共通モード動作並びに位相差があまり問
題とされないためである。

ループの全体形状は、先に詳細に示した実施例
の“洋服掛け”の形状にのみ限定されるものでは
ない。“洋服掛け”以外のその他の形状を用いて
も、真つ直ぐな振動部分の端部を側部部分または
突起を介してそれぞれの平行な入口／出口脚部１
_１と１₂に連結する原理を具体化することができ
る。前記平行な入口／出口脚部１₁と１₂は、第１
３図に示すように、直線部分Ｓを脚部の平面に直
角に投影した箇所S′にほぼ直交している。洋服掛
けの構造は、第１３図の構造原理の特殊な鋳造体
であると見なすこともできる。

第１４図は、この原理を取り入れた別の形のほ
ぼ平行なループ構造を示している。幅Ａ、直線部
分Ｂ、丈Ｃおよび半径ｒは、異なつた運転特性を
得るために変更することができる。

本発明並びに前述した実施例には幾つかの利点
がある。実際に、ループ毎に設けた独立して制御
される双対駆動装置によれば、直線部分２６の長
さに沿つて不安定な状態やゆがみの生じることが
ない。こうした不安定さやゆがみは軸線８０に沿
つた片側の振動駆動によつて生じることがある。
また双対駆動装置によれば、ループの両端を個別
に制御して動作を管理することができる。駆動装
置の位置に検知器を設ければ、装置は正しいモー
ドで駆動を行ない検知器がこの正しいモードを検
知するとができる。また形状全体を対称的に構成
すれば安定性が増す。剛性のある中央マニホルド
は機械的な基盤として機能するノードプレートと
共に作用し、相補関係にねじれた状態にある２対
の直立脚部２２，２４は剛性のあるブロツクを伴
つて音さ効果を発揮するようになる。ループは直
角な向きに配置されているため、第１図から第６
図に示す流量計が占める軸方向のパイプライン長
は、第２図の長さ１で示すように極力短くするこ
とができる。第７図と第８図の変更例の構造で
は、パイプラインに沿つて占有する長さ１′はか
なり長くなるが、流量計のサイズすなわち横幅
w′は第７図に示すように大幅に減少している。
また、第７図と第８図の直線構造の実施例によれ
ば零オフセツトを省略することができ、流れが停
止するような場合、直交した構造のものよりも便
利である。

直線部分２６が振動しても、それぞれの端部の
直線的な総偏位量はパイプ部分の直径に比較して
非常に小さな値である。実際には、適当な標準タ
イプのものでこの振幅量はパイプの直径のぼ10％
程度であつた。

前述の実施例は説明のためのものであり、発明
を限定するものではない。必要とあらば、例え
ば、ループの向きを90度回転させて長い直線部分
２６を縦向きに設置することもできる。事実、流
量計の性能に影響を及ぼさないで、ループは他の
様々な姿勢に向き決めすることができる。装置は
対称形をしており、構成要素の向きを変化させて
も装置の性能に影響を及ぼさないため、必要とあ
らば装置の対称性を変更することもできる。全体
の構造を変えないでも、流量計は図示のように平
行な流れのループを構成したり、また平行でしか
も連続するマニホルドにして流量の少ない連続的
な流れのループを構成することができる。また、
アーム６０と６２は必要不可欠なものではない。
流量計は共通モード動作に多少影響が及ぶことに
なるが、検知器と駆動装置の組立体をループに直
接取り付けることもできる。本明細書中で説明を
加えた押し／引き形式の駆動ユニツトを用いれ
ば、他に振動運動を加える適当な手段を使用する
必要がなく満足のいく結果の得られることが判明
している。

発明の精神または範囲から逸脱することなく、
図示の実施例に他の変更を加えたり、新たな部分
を付加したりおよび／または構造の一部を削除す
ることもできる。これらの事柄は、請求の範囲並
びにこれを補佐する記載事項から明らかである。