JPH06174515A

JPH06174515A - コリオリ流量計

Info

Publication number: JPH06174515A
Application number: JP35124692A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Ogawa; 胖小川; Shingo Gomi; 信吾五味; Shoichi Hanzawa; 正一半澤
Original assignee: Oval Corp
Current assignee: Oval Corp
Priority date: 1992-12-07
Filing date: 1992-12-07
Publication date: 1994-06-24
Anticipated expiration: 2015-10-10
Also published as: JP3096181B2

Abstract

(57)【要約】【目的】直管式のコリオリ流量計において、高感度で
測定流体の温度及び圧力影響を受けないようにする。【構成】重量の大きい支持管１内に測定管４の両端を
板ばね６と１６とで同軸に支持し、測定流体の温度変化
により膨張収縮する測定管の熱ひずみを板ばね６と１６
のばね撓みで吸収し、また、支持管１と測定管４とで形
成した均圧室１３内に、板ばね６又は１６の少くとも何
れか一方に形成した透孔６ａ又は１６ａを開口して、測
定管４の内外の圧力差をなくして測定流体の圧力影響を
なくし、測定管４を薄肉パイプにすることを可能にして
感度をあげる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、コリオリ流量計に関し、より詳
細には、測定流体の温度圧力等の環境の影響を受けない
高感度な直管式のコリオリ流量計の構造に関する。

【０００２】

【従来技術】測定管を両端で支持し、支持された測定管
の中央部を支持線に垂直な方向に交番駆動することによ
り、測定管の支持部と中央部との間において位相差が生
ずる。この位相差は、コリオリの力に基づくもので、駆
動周波数と質量流量とに比例した値であり、前記位相差
を検知して質量流量を計測する直管式のコリオリ流量計
は周知である。

【０００３】直管方式のコリオリ流量計では、形状は最
も単純な直管であり、流れ方向と垂直な方向では小形に
することができるが、測定管の軸に垂直な方向では該測
定管の剛性が高く、高感度に検出するためには流れ方向
に長くする必要があり、形状としては必ずしも有利とな
るものではなく、更に共振周波数が低下するので、外部
振動影響を受け易い。直管方式のコリオリ流量計の従来
例として、特開昭６３−１５８４１９号公報に記載され
たコリオリ流量計は、円筒状の支持管内に両端を支持し
た少くとも１つの測定管を有し、測定管の支持部に環状
のダイヤフラムを設け、環状ダイヤフラムを介して測定
管を支持管に懸架したものである。これによると、両端
固定された場合の測定管は温度に依存して機械的な応力
が生じ、これにより固有振動数が変化し、更には、測定
管の振動エネルギーが支持管および接続導管に伝達す
る。これを改善するため、環状ダイヤフラムの弾性変形
を利用して、これにより上記の問題点を除去するもので
ある。

【０００４】しかし、上記の質量流れ測定器は、環状ダ
イヤフラムを節部として測定管の中央部で該測定管の軸
と直角な方向に振動するので、前記環状ダイヤフラムの
節部支持部分に応力が集中し、この部分の疲労強度が弱
くなるという問題がある。また、上記従来例のコリオリ
流量計においては、コリオリの力による位相差が小さ
く、感度が悪い。感度を上げるためには、測定管の内径
を小さくして流速をあげるか、又は測定管を薄内パイプ
として曲げ剛性を下げるかを選択しなければならない。
流速を増大させると、圧力損失が大きくなり、更には流
体流れによる振動も大きくなり、ＳＮ比が低下する。薄
肉パイプにすると、測定流体の圧力によりパイプ径が変
化し、固有振動数が変るだけでなく、曲げ剛性も変化
し、精度を低下させるという問題点があった。

【０００５】

【目的】本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもの
で、温度，圧力等の環境影響を受けることなく、高感度
な直管式のコリオリ流量計を提供することを目的とする
ものである。

【０００６】

【構成】本発明は、上記目的を達成するために、（１）
測定流体が流れる配管に接続される支持筒と、該支持筒
の内径より小さい外径で測定流体が流れる測定管と、前
記支持筒内に軸方向のみに移動可能に前記測定管の両端
を同軸に支持し、前記支持管体と測定管内に連通する透
孔を少くとも何れか一端側に開口する板ばねと、該板ば
ねを節部とし、前記測定管の中央部を軸と直角方向に駆
動する加振手段と、該加振手段と前記板ばねとの間に配
設され、前記測定管に作用するコリオリの力に基づく測
定管の位相差を検出する検出器とからなること、更に
は、（２）前記（１）において、前記測定管内に、該測
定管の断面を測定流体の流れ方向に平行で、加振方向に
直角に複数に区画する分流板を配設したことを特徴とす
るものであり、以下、本発明の実施例に基いて説明す
る。

【０００７】図１（ａ）,（ｂ）,（ｃ）,（ｄ）は、本
発明におけるコリオリ流量計を説明するための構造の一
例を示す図で、（ａ）図は縦断面図、（ｂ）図は（ａ）
図の矢視Ｂ−Ｂ線断面図、（ｃ）図は（ａ）図の矢視Ｃ
−Ｃ線断面図、（ｄ）図は（ａ）図の矢視Ｄ−Ｄ線断面
図であり、図中、１は支持管、２,３はフランジ、４は
測定管、５は支持リング、６，１６は板ばね、７は継
鉄、８,９はテーパリング、１０は加振器、１１，１２
は検出器、１３は均圧室である。

【０００８】図において、支持管１は測定流体が流れる
配管（図示せず）に装着され、軸方向に剛性が高くし、
装着されたときの配管ストレスによって変形することが
ないように肉厚の寸法が選ばれている。支持管１内に
は、薄肉パイプからなる測定管４が配設され、板ばね
６，１６により前記支持管１と同軸に支持されている。
板ばね６，１６は、外周面６ｂを段部１ａに、内周面を
支持リング５に固着されている。支持リング５は、測定
管４の両端外周面に溶着された測定管４の補強用のリン
グである。

【０００９】板ばね６，１６は、測定管４を軸方向に移
動可能で軸と直角な半径方向に移動できなくする作用を
もっており、測定管４が熱膨張して軸方向に伸びる伸び
を吸収する。また、板ばね６，１６の少くとも何れか一
方には、前記支持管１と測定管４とで形成される円筒状
の均圧室１３に連通する透孔６ａが開口している。図１
では、（ｂ）,（ｄ）図のように、何れの板ばね６，１
６にも開口している例を示す。（ｂ）図の板ばね６で
は、周方向に複数の透孔６ａが開口しており、他端側の
板ばね１６には小径の透孔１６ａが開口している。

【００１０】図１において、板ばね６には複数の透孔６
ａが、板ばね１６には小径の透孔１６ａが開口している
が、本発明においては、板ばね６及び１６の両方に透孔
を配設する必要はなく、何れか一方、例えば、後流側の
板ばね１６側のみに透孔１６ａを開口し、前端の板ばね
６の透孔６ａをなくして測定流体を閉止してもよい。要
は、支持管１と測定管４間の均圧室１３の圧力と測定管
４内との圧力が等しく、測定管４内の圧力差がなくな
り、しかも測定管４が軸方向に移動できればよい。な
お、板ばね６，１６には、配管から測定管４に流れる測
定流体の動圧が作用すると、測定管４が作用した圧力方
向に移動するので、流体の圧力が板ばね６，１６に作用
しないように、テーパリング８,９が微小な隙を隔て、
各々板ばね６，１６の前後に取り付けられている。

【００１１】測定管４の中央部外周面の一部又は周上に
は、高透磁率の継鉄７が溶接等で固着されており、該継
鉄７と対向した支持管１の壁面上に加振器１０が配設さ
れている。加振器１０は、外部電源（図示せず）が接続
され、継鉄７を一定の周波数及び振幅で駆動するコイル
等で構成されている。外部電源周波数としては、支持管
１の固有振動であることが好ましい。図１において、加
振器１０と対向する継鉄１０の一部のみを図示している
が、測定管４が駆動により変形するのを防ぐために、こ
の部分で周方向に巻き付けてもよい。また、電磁的な駆
動ではなく、圧電ひずみ等を利用してもよい。

【００１２】更に、加振器１０と板ばね６との間には検
出器１１が、加振器１０と板ばね１６との間には検出器
１２が支持管１に各々取り付けられており、加振器１０
の駆動により測定管４内に流れる測定流体に作用するコ
リオリの力が重畳する測定管４の振動を検出する。検出
器１１，１２は、同じ検出特性のもので、光学式又は電
磁式の何れの方式のものでもよい。

【００１３】次に、以上の如く構成されたコリオリ流量
計の動作について説明する。まず、測定流体が矢印Ｑ方
向から流れて、テーパリング８により絞られて測定管４
に流入する測定流体は、支持される板ばね６に動圧を作
用させることなく、測定管４内と板ばね６の透孔６ａか
ら均圧室１３内に流入する。このとき、測定流体は板ば
ねの透孔の小面積の方、ここでは、板ばね１６の透孔１
６ａの面積と測定管４の断面積との比に応じて透孔１６
ａと測定管４とに分流し、測定管４の内外の圧力は等し
くなり、測定管４には流体圧による応力が作用しないの
で、測定管４の肉圧は薄いものでよい。

【００１４】測定管４内は、継鉄７を介して加振器１０
から加振されると、測定流体には加振器１０に関して上
流測と下流測とでは互いに反対向きのコリオリの力が作
用する。すなわち、検出器１１と１２とからは、同相成
分の加振振動に対してコリオリの力が畳重した信号が出
力され、この中から同相の加振振動成分を取り除き、質
量流量に比例した逆位相のコリオリの力による位相差信
号のみを取り出し、コリオリの力に比例した質量流量を
計測する。

【００１５】しかし、透孔１６ａが開口していると、透
孔１６ａを流れる流体の流量が測定管４で測定された流
量の誤差分となる。この誤差を取り除くために、透孔１
６ａの面積を小さくして、測定管４の内外の圧力差をな
くすことができる程度にしておくと、この誤差を無視す
ることができる。また、透孔６ａを閉止し、透孔１６ａ
を大きくすることにより、前記誤差をなくして測定管４
に対する圧力影響を取り除くことができる。特に、測定
流体が気体の場合は、この構成は有効である。

【００１６】図２（ａ）,（ｂ）は、本発明におけるコ
リオリ流量計の他の実施例の測定管の一例を示す図で、
（ａ）図は側断面図、（ｂ）図は（ａ）図のＢ−Ｂ線矢
視断面図であり、図中、１４は分流板で、図１と同じ作
用をする部分には、図１と同一の参照番号を付してい
る。

【００１７】複数の分流板１４は、測定管４を流れ方
向、すなわち軸方向に平行で、軸に直角な面で区分した
もので、特に気体用又は固気２相流のコリオリ流量計に
適用する。コリオリの力は周知の通り、測定管４内を流
れる測定流体の質量流量と加振角速度とのベクトル積に
比例した量であらわされるが、圧縮性の気体流れに対し
ては、加振力が伝達しないので、正確なコリオリの力、
すなわち質量流量が得られない。しかし、分流板１４で
流れを区画することにより、分流された気体に均等に振
動が伝達するので、従来の不都合が解決され、しかも分
流板１４は振動方向に対して直角であるから、加振方向
の剛性は増大することがなく、効率よく気体の質量流量
の測定が可能となる。

【００１８】

【効果】以上の説明から明らかなように、本発明による
と、以下の効果がある。（１）測定管の両端を板ばねで支持管に同軸に支持した
ので、測定管に作用する測定流体等の温度変化による熱
膨張の熱ひずみを除去し、また、板ばねの少くとも一方
に透孔を開口し、支持管と測定管とで形成される円筒室
の圧力を測定管内の圧力と等しくしたので、測定管に圧
力ひずみを生ずることがない。すなわち、温度，圧力の
影響を受けることがないので、測定管の肉厚を薄くする
ことができ、直管式でも高感度で外部環境影響の小さい
コリオリ流量計とすることができる。（２）測定管内を流れに平行に区画したので、気体等の
圧縮性のある流体に対しても均一な振動を与えることが
できる。このため、高精度の気体の質量流量が得られ、
従来の温度計，圧力計及び演算器等を用いた間接形の気
体質量流量計に比べて安価な気体用コリオリ流量計とす
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明におけるコリオリ流量計を説明するた
めの構造の一例を示す図である。

【図２】本発明におけるコリオリ流量計の他の実施例
の測定管の一例を示す図である。

【符号の説明】

１…支持管、２,３…フランジ、４…測定管、５…支持
リング、６，１６…板ばね、７…継鉄、８…テーパリン
グ、１０…加振器、１１，１２…検出器、１３…均圧
室、１４…分流板。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】測定流体が流れる配管に接続される支持
筒と、該支持筒の内径より小さい外径で測定流体が流れ
る測定管と、前記支持筒内に軸方向のみに移動可能に前
記測定管の両端を同軸に支持し、前記支持管体と測定管
内に連通する透孔を少くとも何れか一端側に開口する板
ばねと、該板ばねを節部とし、前記測定管の中央部を軸
と直角方向に駆動する加振手段と、該加振手段と前記板
ばねとの間に配設され、前記測定管に作用するコリオリ
の力に基づく測定管の位相差を検出する検出器とからな
ることを特徴とするコリオリ流量計。
【請求項２】前記測定管内に、該測定管の断面を測定
流体の流れ方向に平行で、加振方向に直角に複数に区画
する分流板を配設したことを特徴とする請求項１に記載
のコリオリ流量計。