JPH08193864A - コリオリ質量流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 薄型でコンパクト化、温度特性の向上、高精
度，Ｓ／Ｎ比の向上、測定管形状選択の自由度拡大が得
られるコリオリ質量流量計を実現する。 【構成】 振動する測定管内に測定流体を流し、測定流
体の流れと測定管の角振動によって生じるコリオリ力に
より、測定管を変形振動させ、振動の変化を振動検出セ
ンサで測定し、質量流量や密度を求めるコリオリ質量流
量計において、両端が固定され前記測定流体が流れる測
定管と、該測定管に設けられ該測定管全体として１個の
平面内に配置されるようにされた少なくとも１個の湾曲
部と、前記測定管を前記平面上において該平面方向に加
振する加振器と、前記コリオリ力による測定管の振動の
変化を検出する振動検出センサとを具備したことを特徴
とするコリオリ質量流量計である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、曲管構造の振動測定管
を用い、その曲管が形成する平面と同一方向に測定管を
振動させることにより、薄型でコンパクト化を実現し、
湾曲部により、温度変化による熱応力や配管応力による
影響を低減し、温度特性が向上でき、両端固定の直管測
定管よりは剛性を小さくできて、感度向上による高精
度，Ｓ／Ｎ比が向上出来、測定管形状選択の自由度大に
より、各モードの共振周波数を比較的自由に選択出来る
コリオリ質量流量計に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図４０は、従来より一般に使用されてい
る従来例の構成説明図で、例えば、特開平６−１０９５
１２号に示されている。図において、１はフランジ２
に、両端が取付けられた直管状の測定管である。フラン
ジ２は管路Ａ（図示せず）へ測定管１を取付けるための
ものである。

【０００３】３は測定管１の中央部に設けられた加振器
である。加振器３は測定管１を測定管の中心軸に対し垂
直方向に加振して、図の上下方向に変位させる。４，５
は測定管１の両側にそれぞれ設けられた振動検出センサ
である。６，７は、測定管１の両側をそれぞれ固定する
固定部材である。

【０００４】以上の構成において、測定管１に測定流体
を流した状態で、中央部に設置した加振器３から振動を
与えると、図４０に示す如く、Ｍ１，Ｍ３に示すように
中央部が振動の腹となる１次モード形状で測定管１が振
動する。

【０００５】この振動は測定管１の上流側と下流側に付
いて考えると、各々固定端付近を中心とする回転運動を
していると見なし得るので、加振器３の振動方向の角速
度『ω』、測定流体の流速『Ｖ』（以下『』で囲まれた
記号はベクトル量を表す。）とすると、 Ｆｃ＝―２ｍ『ω』×『Ｖ』 のコリオリ力が働く、コリオリ力に比例した振動の振幅
を測定すれば、質量流量Ｑが測定出来る。

【０００６】これにより測定管１の中央点に対して、上
流部分と下流部分ではその撓み振動が対称になる振動モ
ードＭ４，Ｍ６が発生する。なお、実際には、この２種
類の振動パターンが重畳された形で測定管１は振動す
る。この変形を振動検出手段４、５で測定することによ
り質量流量Ｑを知ることができる。

【０００７】通常は振動検出手段４と５での振動振幅
や、振動検出手段４と５での位相差を求め、振動周波数
や温度による補正を行い、質量流量を求める。

【０００８】図４１は従来より一般に使用されている他
の従来例の構成説明図である。本従来例では、図３９実
施例に対して、更に、ノイズを低減し、信号を大きくと
るために、測定管１を２管式にし、ノイズを打消すよう
にしたものである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この様
な装置においては、測定流体や外気温の変化があると、
測定管１とその固定部や流量計ボディとに温度差が生
じ、熱膨張の影響で測定管１に応力が加わり、測定管１
の振動状態（共振周波数,振動形状等）が変化してしま
う。

【００１０】また、外部からの配管応力の影響も無視で
きず、やはり測定管１の振動状態に影響を与える。これ
らの現象により、流量や密度の測定誤差が生じるのみな
らず、場合によっては測定管１が応力破壊や疲労破壊を
起こす可能性がある。

【００１１】また、両端固定の直線ビーム状の測定管１
の剛性は、曲管に比べ高いので、共振周波数は高く、発
生振幅は小さい。高周波数で振動振幅が小さいと、変換
器での信号処理が難しく、Ｓ／Ｎが悪くなりがちで、精
度が悪い、揺動が大きい、変換器の製造が困難でコスト
が高くなる等の欠点がある。

【００１２】これに対して、図４２は図３９実施例の欠
点を考慮に入れた、従来より一般に使用されている他の
従来例の構成説明図で、例えば、米国特許４，４９１，
０２５号、発明の名称「PARALLEL PATH CORIOLIS MASS
FLOW RATE METER 」１９８２年１１月３日出願、１９８
５年１月１日特許に示されている。

【００１３】図において、１１は配管Ａに、両端が取付
けられたＵ字形の測定管である。１２は管路Ａへの測定
管１１の取付けフランジである。１３はＵ字形をなす測
定管１１の先端に設けられた加振器である。１４，１５
は測定管１１の両側にそれぞれ設けられた変位検出セン
サである。図４３は従来より一般に使用されている他の
従来例の構成説明図である。

【００１４】本従来例では、図４２実施例に対して、更
に、ノイズを低減し、信号を大きくとるために、測定管
１１を、２管式にし、ノイズを打消すようにしたもので
ある。

【００１５】図４２，図４３実施例のような曲がった測
定管１１を、その測定管１１が存在する平面に対して垂
直方向に振動させる方法もある。この場合、測定管１１
以外の付加構造物がなければ、測定管１１の共振周波数
は、測定管１１の長さによって支配的に決定されてしま
う。このため励振振動やコリオリ振動の共振周波数や、
それらのモードの共振周波数の比を自由に変更させるこ
とは困難である。

【００１６】本発明は、この問題点を解決するものであ
る。本発明の目的は、薄型でコンパクト化、温度特性の
向上、高精度，Ｓ／Ｎ比の向上、測定管形状選択の自由
度拡大が得られるコリオリ質量流量計を提供するにあ
る。

【００１７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、 （１）振動する測定管内に測定流体を流し、測定流体の
流れと測定管の角振動によって生じるコリオリ力によ
り、測定管を変形振動させ、振動の変化を振動検出セン
サで測定し、質量流量や密度を求めるコリオリ質量流量
計において、両端が固定され前記測定流体が流れる測定
管と、該測定管に設けられ該測定管全体として１個の平
面内に配置されるようにされた少なくとも１個の湾曲部
と、前記測定管を前記平面上において該平面方向に加振
する加振器と、前記コリオリ力による測定管の振動の変
化を検出する振動検出センサとを具備したことを特徴と
するコリオリ質量流量計。 （２）同一形状をなし同一平面上であって互いに平行に
配置された２個の測定管と、該一方の測定管に一端が取
付られ該他方の測定管に他端が取付られた加振器と、一
端が前記一方の測定管に取付られ他端が前記他方の測定
管或いはコリオリ質量流量計本体に取付られ前記２個の
測定管の相対的振動あるいはコリオリ質量流量計本体に
対する絶対的振動を検出する振動検出センサとを具備し
たことを特徴とする請求項１記載のコリオリ質量流量
計。 （３）同一形状をなし同一平面上であって互いに線対称
あるいは点対称に配置された２個の測定管と、該一方の
測定管に一端が取付られ該他方の測定管に他端が取付ら
れた加振器と、一端が前記一方の測定管に取付られ他端
が前記他方の測定管或いはコリオリ質量流量計本体に取
付られ前記２個の測定管の相対的振動あるいはコリオリ
質量流量計本体に対する絶対的振動を検出する振動検出
センサとを具備したことを特徴とする請求項１記載のコ
リオリ質量流量計。 （４）同一形状をなし互いに平行な異なる２つの平面上
であって互いに平行に配置された２個の測定管と、該一
方の測定管に一端が取付られ該他方の測定管に他端が取
付られた加振器と、一端が前記一方の測定管に取付られ
他端が前記他方の測定管或いはコリオリ質量流量計本体
に取付られ前記２個の測定管の相対的振動あるいはコリ
オリ質量流量計本体に対する絶対的振動を検出する振動
検出センサとを具備したことを特徴とする請求項１記載
のコリオリ質量流量計。を構成したものである。

【００１８】

【作用】以上の構成において、測定管に測定流体が流さ
れ、加振器が駆動されると、コリオリ力が働く、このコ
リオリ力に比例した振動の振幅を測定すれば、質量流量
が測定出来る。以下、実施例に基づき詳細に説明する。

【００１９】

【実施例】図１は、本発明の一実施例の要部構成説明図
である。２０は、測定流体が流れ緩やかな湾曲部１９を
有する測定管であり、この測定管２０の両端は固定部材
２１，２２で固定されている。本構成例では、測定管２
０の形状は、両固定端から等距離にある点を対称の中心
として点対称な測定管形状としされている。

【００２０】測定管２０には加振器２３が設置され、固
定端と測定管２０から決定される平面内で、対称の中心
の点が振動の腹となるような振動を発生させる。振動検
出センサーとして、電磁コイル２４と電磁コイル２５を
使用し、振動測定管の振動（速度）を検出する。コイル
２４，２５は両固定端から等距離の場所に設置する。

【００２１】図２に信号処理系の一般的な例を示す。セ
ンサ部２６１、前置増幅回路部２６２、時間(差)・位相
(差)検出回路部２６３、流量演算回路部２６４、加振回
路部２６５から構成される。

【００２２】以上の構成において、振動測定管２０は、
加振器２３により、図３のＭ２１，Ｍ２２，Ｍ２３に示
すような振動を行う。このとき測定管内を流体が流れる
と、コリオリ力が生じ、図３のＭ２４，Ｍ２５，Ｍ２６
のような振動モードが発生する。

【００２３】なお、実際には、加振振動（Ｍ２１，Ｍ２
２，Ｍ２３）とコリオリ力による振動（Ｍ２４，Ｍ２
５，Ｍ２６）の２種類の振動パターンが重畳した形で測
定管２０は振動する。励振振動による振動振幅をＡ、コ
リオリ振動による振動振幅をＣ（Ｃ＝ｋＱ，Ｑは質量流
量）とすると（一般的にはＡ≫Ｃ）、センサコイル２４
と２５の出力は、 コイル２４：Ｓ₂₄＝ Ａsinθ＋Ｃcosθ ＝ Ａ'sin（θ
＋δ） コイル２５：Ｓ₂₅＝ Ａsinθ−Ｃcosθ ＝ Ａ'sin（θ
−δ） 但し、Ａ'＝（Ａ²＋Ｃ²）^1/2、δ＝atan（Ｃ／Ａ）≒
ｋ'Ｑ 、ｋ,ｋ’は定数

【００２４】図２の信号処理回路により、センサ信号は
前置増幅回路部２６２で増幅され、時間(差)・位相(差)
検出回路部２６３で２つのセンサ出力の時間差や位相
（差）が検出される。さらに、流量演算回路部２６４で
振動周波数・温度・密度・振幅等で補正され、質量流量
が求められる。この他に、加振回路部２６５で測定管２
０を加振させるドライブ信号が作られる。

【００２５】この結果、 （１）２本管でも測定管２０、加振器２３、振動検出セ
ンサ２４，２５を同一平面におくことが可能になり、薄
型でコンパクトなコリオリ質量流量計を実現できる。 （２）曲管部１９を有する測定管２０を使用すること
で、流体や外気温による熱応力、配管応力等の影響を低
減できる。これにより、外部環境変化に対し安定で温度
特性が良好で、高精度なコリオリ質量流量計を実現でき
る。

【００２６】（３）測定管２０は、直管測定管と異なり
湾曲部１９を有しているので、同一の検出器ケースサイ
ズでも、測定管長を長くとれるので、振動振幅を稼ぎや
すく、比較的大きな振動センサ出力を得ることができ
る。これにより、変換器の負荷が減り、Ｓ／Ｎ比が向上
し揺動が減り、さらに精度の向上も期待できる。

【００２７】（４）両固定端と曲管測定管が構成する平
面に対し、垂直に振動させる従来の方法では、各振動モ
ードの共振周波数を決定するのは、測定管の長さに大き
く依存する。これに対し、振動方向も同一な本発明で
は、各モードの共振周波数は測定管の形状に大きく依存
する。従って、設計の自由度が大きいので、いろいろな
特徴をもたせやすい。

【００２８】（５）緩やかな湾曲部１９を有するので、
曲管測定管でありながら、圧損やセルフドレイン性は直
管測定管に近く、かつ、緩やかな湾曲部を持つことで、
熱応力や配管応力に強い特徴を有する。

【００２９】図４は、本発明の他の実施例の要部構成説
明図、図５，図６は図４の動作説明図である。本実施例
において、３０、３１は、湾曲部２９を有する測定管
で、コリオリ質量流量計に流れ込んだ流体は入り口で２
つに分岐、また、出口で１つに合流する。２つの同一形
状測定管３０、３１は、同一平面内に平行に設置する。
３２、３３は測定管の固定部材、３４は加振器、３５、
３６は２本の測定管３０、３１の相対振動を検出するセ
ンサコイルである。

【００３０】以上の構成において、振動測定管３０，３
１は、加振器３６により、図５のＭ３１，Ｍ３２，Ｍ３
３に示すような振動を行う。このとき測定管内を流体が
流れると、コリオリ力が生じ、図６のＭ３４，Ｍ３５，
Ｍ３６に示すような振動モードが発生する。

【００３１】なお実際には、図５と図６の２種類の振動
パターンが重畳した形で測定管３０は振動する。センサ
コイル３５，３６により振動測定管３０と３１の相対振
動が求められ、その出力は コイル３５：Ｓ₃₅＝ Ａsinθ＋Ｃcosθ ＝ Ａ'sin（θ
＋δ） コイル３６：Ｓ₃₆＝ Ａsinθ−Ｃcosθ ＝ Ａ'sin（θ
−δ） となる。

【００３２】この結果、本実施例でも、直管に近い形
状、圧損で、セルフドレイン性にも優れながら、緩やか
な湾曲部２９を持つことで、熱応力や配管応力に強いコ
リオリ質量流量計が得られる。

【００３３】更に、２本の測定管３０、３１は互いに反
対方向に振動するので、両端の固定部では互いに応力が
打ち消しあい、音叉の効果で、振動絶縁性に優れる。こ
れにより加振器３４に加えるエネルギが小さくて済む。
またＱ値が高くなるので、外部振動ノイズの影響を受け
にくくなる。また自らの振動が外に洩れて振動系に悪影
響を及ぼすこともなくなる。従って、耐振性に優れたコ
リオリ質量流量計を実現することができる。

【００３４】図７は、本発明の他の実施例の要部構成説
明図、図８，図９は図７の動作説明図である。本実施例
において、４０、４１は、それぞれ固定端近くに湾曲部
３９を有し、計２個の湾曲部３９を有する測定管で、コ
リオリ質量流量計に流れ込んだ流体は入り口で２つに分
岐、また、出口で１つに合流する。

【００３５】２つの同一形状測定管４０，４１は、同一
平面内に存在し、線対称または点対称な位置に設置す
る。４２、４３は測定管の固定部材、４４、４５は加振
器、４６、４７は２本の測定管４０，４１の相対振動を
検出するセンサコイルである。

【００３６】以上の構成において、測定管４０，４１は
加振器４４，４５により、図８のＭ４１，Ｍ４２，Ｍ４
３に示すような振動を行う。このとき測定管内に流体が
流れると、コリオリ力が生じ、図９のＭ４４，Ｍ４５，
Ｍ４６に示すような振動を行う（各振動モードの共振周
波数と励振周波数により振動形状は決定する。よって正
確な形状は若干異なってくる可能性がある）。実際に
は、図８と図９の２種類の振動パターンが重畳した形で
測定管は振動する。センサコイル４６，４７により振動
測定管４０と４１の相対振動が求められ、その出力は以
下のようになる。

【００３７】コイル４６：Ｓ₄₆＝Ａsinθ＋Ｃcosθ ＝
Ａ'sin（θ＋δ） コイル４７：Ｓ₄₇＝ −Ａsinθ＋Ｃcosθ ＝ −Ａ'sin
（θ−δ） なお、信号処理に付いては、図２と同様である。但し、
コイル４６の出力が図１実施例のときと符号が正負逆に
なっているので、通常は、符号反転または１８０度移相
の手段を併用する。

【００３８】この結果、本実施例でも、直管に近い形
状、圧損で、セルフドレイン性にも優れたコリオリ質量
流量計が得られる。

【００３９】更に、測定管４０、４１は、それぞれ固定
端近くに湾曲部３９を有しているので、剛性が低く、比
較的大きな振動を得ることができ、Ｓ／Ｎ比に優れた高
精度な流量計を実現できる。また、２本の測定管が互い
に逆方向に振動するので、図４実施例の場合と同じく耐
振性にも優れたコリオリ質量流量計が得られる。

【００４０】図１０は、本発明の他の実施例の要部構成
説明図、図１１，図１２，図１３，図１４は図１０の動
作説明図である。

【００４１】本実施例において、５０、５１は測定流体
が流されるＵ字形パイプよりなる測定管で、流量計の入
り口で２つに別れ、出口で合流する。２つの同一形状測
定管５０，５１は、互いに平行な異なる２つの平面に設
置される。５２は測定管の固定部材、５３、５４は加振
器、５５、５６は２本の測定管の相対振動を検出する振
動検出センサで、この場合は、コイルセンサが使用され
ている。

【００４２】以上の構成において、振動測定管５０、
は、加振器５３、５４により、紙面上を図１１のＭ５
１，Ｍ５２，Ｍ５３に示すような振動を行う。一方、振
動測定管５１は、加振器５３、５４により、紙面上を図
１２のＭ５１，Ｍ５２，Ｍ５３に示すような振動を行う
（図１０のように、測定管５０と測定管５１は、Ｚ座標
が異なる平行な位置関係にある。）

【００４３】このとき測定管５０，５１内に測定流体が
流れると、コリオリ力が生じ、図１３，図１４のＭ５
４，Ｍ５５，Ｍ５６に示すような振動を行う（図１０の
ように、測定管５０と測定管５１は、Ｚ座標が異なる平
行な位置関係にある。）。実際には、測定管５０は、図
１１と図１３の２種類の振動パターンが重畳した形状で
振動する。

【００４４】一方、測定管５１は、図１２と図１４の２
種類の振動パターンが重畳した形状で振動する。センサ
コイル５５、５６により測定管５０と５１の相対振動が
求められ、その出力は以下のようになる。 コイル５５：Ｓ₅₅＝ Ａsinθ＋Ｃcosθ ＝ Ａ'sin（θ
＋δ） コイル５６：Ｓ₅₆＝ Ａsinθ−Ｃcosθ ＝ −Ａ'sin
（θ−δ）

【００４５】この結果、剛性が低くできるので、比較的
大きな振動を得る事ができ、Ｓ／Ｎ比が優れた高精度な
コリオリ質量流量計を得る事ができる。また、湾曲部の
存在により、熱応力や配管応力に強いコリオリ質量流量
計が実現できる。

【００４６】なお、前述の実施例においては、測定管が
２本管の場合の分岐、合流は固定端の外側と説明した
が、これに限ることはなく、固定端の内側でも良い。例
えば、図７実施例に対応しては、図１５に示す如き構成
となる。

【００４７】また、図１、図４、図７、図１０で示した
４通りの実施例では、それぞれ特定の振動モードで励振
し、それにより特定のコリオリ力による変形の例を示し
た。しかし、ここに示した測定管形状でも、異なる振動
モードで励振し、発生するコリオリ力により異なる変形
を起こす場合が考えられる。また、同一測定管形状でも
１本管と２本平行管の両方が考えられ、特に２本管の場
合、お互いの測定管が同方向に振動する場合、逆方向に
振動する場合が考えられる。図７実施例で示した測定管
２０の形状のものについて、これら、考えられる組み合
わせの例を下記図１６〜図２０に示す。

【００４８】図１６においては、図１実施例の１本管の
測定管２０を、図１６に示す如く、２次モードで矢印ａ
方向に加振するようにしたものである。而して、測定管
２０内を測定流体が流れると、コリオリ力が生じ、図１
７に示す如き振動モードが発生する。

【００４９】図１８は、２本管の測定管２０を使用した
もので、２本管の測定管２０は同一平面上であって、互
いに平行な関係に配置され、矢印ａ方向に加振するよう
にしたもので、振動検出は２本管の測定管２０の相対位
置測定によるようにしたものである。

【００５０】図１９は、２本管の測定管２０を使用した
もので、２本管の測定管２０は同一平面上であって、互
いに対称な関係に配置され、矢印ａ方向に加振するよう
にしたもので、振動検出は２本管の測定管２０の絶対位
置測定によるようにしたものである。

【００５１】図２０は、２本管の測定管２０を使用した
もので、２本管の測定管２０は異なる平面上であって、
互いに平行な関係に配置され、矢印ａ方向に加振するよ
うにしたもので、振動検出は２本管の測定管２０の相対
位置測定によるようにしたものである。

【００５２】次に、なお、２本管の測定管２０の配置が
互いに平行或いは軸対称、加振方向を同方向振動或いは
逆方向振動、加振モードを１次モード励振或いは高次モ
ード励振、振動検出は絶対位置測定或いは相対位置測定
が採用できる。

【００５３】従って、これらの要素を組み合わせて、色
々な組み合わせが実現できる。加えるに、測定管形状に
ついても様々な形状が考えられる。それぞれの形状につ
いて、１本管か２本管か、１次モード励振か２次モード
またはそれ以上の高次モードの励振か、振動検出センサ
は固定部材基準の絶対位置測定か２本の測定管の相対位
置測定か、２本測定管のとき、測定管の並べ方は同一平
面上か異なる平面上か、そのとき測定管の並べ方は平行
な関係か対称な関係か、の選択要素が存在し、これらの
要素を組み合わせて、色々な組み合わせが実現できる。
測定管形状を主とした実施例について、図２１〜図３３
に示す。

【００５４】図２１、図２２は、Ｓ字形測定管６１を採
用し、矢印ａ方向に加振するようにしたものである。図
２３、図２４は、Ω字形測定管６２を採用し、矢印ａ方
向に加振するようにしたものである。

【００５５】図２５、図２６は、Ｕ字形測定管６３を採
用し、矢印ａ方向に加振するようにしたものである。図
２７、図２８は、Ｗ字形測定管６４を採用し、矢印ａ方
向に加振するようにしたものである。

【００５６】図２９〜図３３は、１個の湾曲部６５を有
する直線形測定管６６を採用し、矢印ａ方向に加振する
ようにしたものである。

【００５７】図３４〜図３８は、図３４に示す如く、２
個の湾曲部６８を両端部分に有し、中央部分に直管部６
９を有し全体として台形状をなす測定管６７を採用し、
矢印ａ方向に加振するようにしたものである。

【００５８】図３４は、測定管６７の形状図、図３５，
図３７は加振状態を示したもので、図３５は測定管６７
の中央部分を加振したもの、図３７直管部６９の両端部
分を加振したものである。図３６，図３８は、図３５あ
るいは図３７に示す加振に基づき、発生するコリオリ力
による測定管６７の変位状態を示したものである。

【００５９】本実施例においては、大きなコリオリ力が
得られるため、測定管６７の変形が大きくなり、結果的
に大きな位相差が得られ、精度が高い測定値が得られる
コリオリ質量流量計を得る事ができる。

【００６０】なお、前述の実施例においては、振動検出
センサとして電磁コイル（速度センサ）の場合を示して
説明したが、これに限ることはなく、例えば、変位セン
サ、応力センサ、歪センサでも良い。要するに、測定管
の振動検出が出来るものであればよい。

【００６１】なお、前述の実施例においては、図２の信
号処理説明図では、時間（差）または位相（差）検出に
よる方法を示して説明したが、これに限ることはなく、
例えば、同期整流と積分による励振成分とコリオリ成分
を分離してその比から質量流量を求める方法でも良い。
要するに、信号処理出来る方法であればよい。

【００６２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、 （１）振動する測定管内に測定流体を流し、測定流体の
流れと測定管の角振動によって生じるコリオリ力によ
り、測定管を変形振動させ、振動の変化を振動検出セン
サで測定し、質量流量や密度を求めるコリオリ質量流量
計において、両端が固定され前記測定流体が流れる測定
管と、該測定管に設けられ該測定管全体として１個の平
面内に配置されるようにされた少なくとも１個の湾曲部
と、前記測定管を前記平面上において該平面方向に加振
する加振器と、前記コリオリ力による測定管の振動の変
化を検出する振動検出センサとを具備したことを特徴と
するコリオリ質量流量計。 （２）同一形状をなし同一平面上であって互いに平行に
配置された２個の測定管と、該一方の測定管に一端が取
付られ該他方の測定管に他端が取付られた加振器と、一
端が前記一方の測定管に取付られ他端が前記他方の測定
管或いはコリオリ質量流量計本体に取付られ前記２個の
測定管の相対的振動あるいはコリオリ質量流量計本体に
対する絶対的振動を検出する振動検出センサとを具備し
たことを特徴とする請求項１記載のコリオリ質量流量
計。 （３）同一形状をなし同一平面上であって互いに線対称
あるいは点対称に配置された２個の測定管と、該一方の
測定管に一端が取付られ該他方の測定管に他端が取付ら
れた加振器と、一端が前記一方の測定管に取付られ他端
が前記他方の測定管或いはコリオリ質量流量計本体に取
付られ前記２個の測定管の相対的振動あるいはコリオリ
質量流量計本体に対する絶対的振動を検出する振動検出
センサとを具備したことを特徴とする請求項１記載のコ
リオリ質量流量計。 （４）同一形状をなし互いに平行な異なる２つの平面上
であって互いに平行に配置された２個の測定管と、該一
方の測定管に一端が取付られ該他方の測定管に他端が取
付られた加振器と、一端が前記一方の測定管に取付られ
他端が前記他方の測定管或いはコリオリ質量流量計本体
に取付られ前記２個の測定管の相対的振動あるいはコリ
オリ質量流量計本体に対する絶対的振動を検出する振動
検出センサとを具備したことを特徴とする請求項１記載
のコリオリ質量流量計。を構成した。

【００６３】この結果、 （１）２本管でも測定管２０、加振器２３、振動検出セ
ンサ２４，２５を同一平面におくことが可能になり、薄
型でコンパクトなコリオリ質量流量計を実現できる。

【００６４】（２）曲管部１９を有する測定管２０を使
用することで、流体や外気温による熱応力、配管応力等
の影響を低減できる。これにより、外部環境変化に対し
安定で温度特性が良好で、高精度なコリオリ質量流量計
を実現できる。

【００６５】（３）測定管２０は、直管測定管と異なり
湾曲部１９を有しているので、同一の検出器ケースサイ
ズでも、測定管長を長くとれるので、振動振幅を稼ぎや
すく、比較的大きな振動センサ出力を得ることができ
る。これにより、変換器の負荷が減り、Ｓ／Ｎ比が向上
し揺動が減り、さらに精度の向上も期待できる。

【００６６】（４）両固定端と曲管測定管が構成する平
面に対し、垂直に振動させる従来の方法では、各振動モ
ードの共振周波数を決定するのは、測定管の長さに大き
く依存する。これに対し、振動方向も同一な本発明で
は、各モードの共振周波数は測定管の形状に大きく依存
する。従って、設計の自由度が大きいので、いろいろな
特徴をもたせやすい。

【００６７】（５）緩やかな湾曲部１９を有するので、
曲管測定管でありながら、圧損やセルフドレイン性は直
管測定管に近く、かつ、緩やかな湾曲部を持つことで、
熱応力や配管応力に強い特徴を有する。

【００６８】更に、請求項２によれば、直管に近い形
状、圧損で、セルフドレイン性にも優れながら、２個の
測定管の振動信号を差動処理することにより耐ノイズ特
性が良好なコリオリ質量流量計が得られる。更に、２個
の測定管の振動方向を反対方向にすれば、振動絶縁性に
優れたコリオリ質量流量計が得られる。

【００６９】更に、請求項３によれば、直管に近い形
状、圧損で、セルフドレイン性、耐ノイズ特性、振動絶
縁性にも優れながら、さらに、設計の自由度が拡大され
たコリオリ質量流量計が得られる。

【００７０】更に、請求項４によれば、直管に近い形
状、圧損で、セルフドレイン性、耐ノイズ特性、振動絶
縁性にも優れながら、２個の測定管は別々の平面に存在
出来るので、更に、設計の自由度が拡大されたコリオリ
質量流量計が得られる。

【００７１】従って、本発明によれば、薄型でコンパク
ト化、温度特性の向上、高精度，Ｓ／Ｎ比の向上、測定
管形状選択の自由度拡大が得られるコリオリ質量流量計
を実現することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の要部構成説明図である。

【図２】図１の信号処理説明図である。

【図３】図１の動作説明図である。

【図４】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。

【図５】図４の動作説明図である。

【図６】図４の動作説明図である。

【図７】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。

【図８】図７の動作説明図である。

【図９】図７の動作説明図である。

【図１０】本発明の他の実施例の要部構成説明図であ
る。

【図１１】図１０の動作説明図である。

【図１２】図１０の動作説明図である。

【図１３】図１０の動作説明図である。

【図１４】図１０の動作説明図である。

【図１５】本発明の他の実施例の要部構成説明図であ
る。

【図１６】本発明の他の実施例の要部構成説明図であ
る。

【図１７】本発明の他の実施例の要部構成説明図であ
る。

【図１８】本発明の他の実施例の要部構成説明図であ
る。

【図１９】本発明の他の実施例の要部構成説明図であ
る。

【図２０】本発明の他の実施例の要部構成説明図であ
る。

【図２１】本発明の他の実施例の要部構成説明図であ
る。

【図２２】本発明の他の実施例の要部構成説明図であ
る。

【図２３】本発明の他の実施例の要部構成説明図であ
る。

【図２４】本発明の他の実施例の要部構成説明図であ
る。

【図２５】本発明の他の実施例の要部構成説明図であ
る。

【図２６】本発明の他の実施例の要部構成説明図であ
る。

【図２７】本発明の他の実施例の要部構成説明図であ
る。

【図２８】本発明の他の実施例の要部構成説明図であ
る。

【図２９】本発明の他の実施例の要部構成説明図であ
る。

【図３０】本発明の他の実施例の要部構成説明図であ
る。

【図３１】本発明の他の実施例の要部構成説明図であ
る。

【図３２】本発明の他の実施例の要部構成説明図であ
る。

【図３３】本発明の他の実施例の要部構成説明図であ
る。

【図３４】本発明の他の実施例の要部構成説明図であ
る。

【図３５】図３５の動作説明図である。

【図３６】図３５の動作説明図である。

【図３７】図３５の動作説明図である。

【図３８】図３５の動作説明図である。

【図３９】従来より一般に使用されている従来例の構成
説明図である。

【図４０】図３９の動作説明図である。

【図４１】従来より一般に使用されている他の従来例の
構成説明図である。

【図４２】従来より一般に使用されている従来例の構成
説明図である。

【図４３】従来より一般に使用されている他の従来例の
構成説明図である。

【符号の説明】

１９ 湾曲部 ２０ 測定管 ２１ 固定部材 ２２ 固定部材 ２３ 加振器 ２４ 振動検出センサ ２５ 振動検出センサ ２６１ センサ部 ２６２ 前置増幅器 ２６３ 時間(差)・位相(差)検出回路部 ２６４ 流量演算回路部 ２６５ 加振回路部 ２９ 湾曲部 ３０ 測定管 ３１ 測定管 ３２ 固定部材 ３３ 固定部材 ３４ 加振器 ３５ 振動検出センサ ３６ 振動検出センサ ３９ 湾曲部 ４０ 測定管 ４１ 測定管 ４２ 固定部材 ４３ 固定部材 ４４ 加振器 ４５ 加振器 ４６ 振動検出センサ ４７ 振動検出センサ ４９ 湾曲部 ５０ 測定管 ５１ 測定管 ５２ 固定部材 ５３ 加振器 ５４ 加振器 ５５ 振動検出センサ ５６ 振動検出センサ ６１ 測定管 ６２ 測定管 ６３ 測定管 ６４ 測定管 ６５ 湾曲部 ６６ 測定管 ６７ 測定管 ６８ 湾曲部 ６９ 直管部

フロントページの続き (72)発明者 桑山 秀樹 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横河 電機株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】振動する測定管内に測定流体を流し、測定
   流体の流れと測定管の角振動によって生じるコリオリ力
   により、測定管を変形振動させ、振動の変化を振動検出
   センサで測定し、質量流量や密度を求めるコリオリ質量
   流量計において、 両端が固定され前記測定流体が流れる測定管と、 該測定管に設けられ該測定管全体として１個の平面内に
   配置されるようにされた少なくとも１個の湾曲部と、 前記測定管を前記平面上において該平面方向に加振する
   加振器と、 前記コリオリ力による測定管の振動の変化を検出する振
   動検出センサとを具備したことを特徴とするコリオリ質
   量流量計。
2. 【請求項２】同一形状をなし同一平面上であって互いに
   平行に配置された２個の測定管と、 該一方の測定管に一端が取付られ該他方の測定管に他端
   が取付られた加振器と、 一端が前記一方の測定管に取付られ他端が前記他方の測
   定管或いはコリオリ質量流量計本体に取付られ前記２個
   の測定管の相対的振動あるいはコリオリ質量流量計本体
   に対する絶対的振動を検出する振動検出センサとを具備
   したことを特徴とする請求項１記載のコリオリ質量流量
   計。
3. 【請求項３】同一形状をなし同一平面上であって互いに
   線対称あるいは点対称に配置された２個の測定管と、 該一方の測定管に一端が取付られ該他方の測定管に他端
   が取付られた加振器と、 一端が前記一方の測定管に取付られ他端が前記他方の測
   定管或いはコリオリ質量流量計本体に取付られ前記２個
   の測定管の相対的振動あるいはコリオリ質量流量計本体
   に対する絶対的振動を検出する振動検出センサとを具備
   したことを特徴とする請求項１記載のコリオリ質量流量
   計。
4. 【請求項４】同一形状をなし互いに平行な異なる２つの
   平面上であって互いに平行に配置された２個の測定管
   と、 該一方の測定管に一端が取付られ該他方の測定管に他端
   が取付られた加振器と、 一端が前記一方の測定管に取付られ他端が前記他方の測
   定管或いはコリオリ質量流量計本体に取付られ前記２個
   の測定管の相対的振動あるいはコリオリ質量流量計本体
   に対する絶対的振動を検出する振動検出センサとを具備
   したことを特徴とする請求項１記載のコリオリ質量流量
   計。