JPH0835872A - 振動式測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明はセンサチューブの振幅を大きくして
より大きなコリオリ力が得られるよう構成した振動式測
定装置を提供することを目的とする。 【構成】 質量流量計１のセンサチューブ８，９は、流
入側の一端８ａ，９ａがベローズ６，７に連通接続さ
れ、流出側の他端８ｂ，９ｂが流出側マニホールド１０
の流入口１０ａ，１０ｂに連通接続されている。そし
て、流出側マニホールド１０の流出口１０ｃには、流出
管１１が連通接続されている。センサチューブ８，９が
加振器１２により加振されると、ベローズ６，７が弾性
変形するため、センサチューブ８，９の一端８ａ，９ａ
の振幅が大きくなり、且つ角速度も大きい。振幅が大き
い分より大きなコリオリ力がセンサチューブ８，９に発
生する。又、ピックアップ１３の検出信号と加振器１２
への励振信号との位相差が流量に比例する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は振動式測定装置に係り、
特に流量に比例したコリオリ力の発生によるセンサチュ
ーブの変位を効率良く検出できるよう構成した振動式測
定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】流体が流れる管路を振動させて流体の物
理量を測定する振動式測定装置として、例えばコリオリ
式質量流量計又は振動式密度計がある。

【０００３】このコリオリ式質量流量計では、被測流体
が通過するセンサチューブを加振器により半径方向に振
動させ、流量に比例したコリオリ力によるセンサチュー
ブの変位をピックアップにより検出するよう構成されて
いる。又、振動式密度計も上記コリオリ式質量流量計と
同様な構成になっており、センサチューブが被測流体の
密度に応じた周波数で振動する。

【０００４】例えば質量流量計の場合、一対のセンサチ
ューブをこの内部に計測すべく流体が充満している状態
における固有振動数で振動させておき、このセンサチュ
ーブ内に流体を流し、センサチューブ内を流れる流体に
生ずるコリオリの力によって生じたセンサチューブの振
動の時間差を検出して、流体の流量を計測する。

【０００５】このような質量流量計において計測を安定
に行なうためには、センサチューブが上記の固有振動数
で安定に振動していることが重要である。

【０００６】そのため、コリオリ式の質量流量計では、
例えば一対のセンサチューブを平行に延在させ、一対の
センサチューブの長手方向の中間に加振器を横架させる
とともに、一対のセンサチューブの両端を固定的に支持
する支持部材を横架させていた。そして、上記加振器と
上流側の支持部材との間に被測流体が流入する流入側の
変位を検出する流入側ピックアップを設け、上記加振器
と下流側の支持部材との間に被測流体が流入する流出側
の変位を検出する流出側ピックアップを設けてなる。

【０００７】従って、コリオリ式の質量流量計では、加
振器が設けられたセンサチューブの中間位置と支持部材
に固定された両端との中間となる全長の１／４，３／４
の長さ位置の変位を検出するピックアップからの検出信
号に基づいてセンサチューブを流れる被測流体の流量を
演算している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、従来は、上
記のように流入側，流出側ピックアップがセンサチュー
ブの１／４，３／４の長さ位置の変位を検出する構成で
あるため、センサチューブの変位量（振幅）が小さかっ
た。その分、検出精度を確保するには、ピックアップに
高精度な変位検出センサ（例えば、レーザ変位計等）を
使用しなければならず、その場合高価なピックアップを
使用することになり、製造コストがより高価になってし
まうといった課題がある。

【０００９】又、従来は、センサチューブを長くしてピ
ックアップが検出する変位量を大きくすることにより計
測精度を高めている。そのため、センサチューブが長く
なり、装置全体が大型化するといった課題がある。

【００１０】そこで、本発明は上記課題を解決した振動
式測定装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記請求項１の発明は、
被測流体が流れるセンサチューブと、該センサチューブ
の一端に連通接続され、前記センサチューブの半径方向
の変位を許容するように前記センサチューブの一端を支
持する可撓管路と、前記センサチューブの他端を固定的
に支持する固定部材と、前記センサチューブの一端を加
振して振動させる加振器と、コリオリ力の発生による前
記センサチューブの一端の変位を検出するピックアップ
と、よりなることを特徴とする。

【００１２】上記請求項２の発明は、被測流体が流れる
センサチューブと、該センサチューブの両端に連通接続
され、前記センサチューブの半径方向の変位を許容する
ように前記センサチューブを支持する可撓管路と、前記
センサチューブの中間位置を固定的に支持する固定部材
と、前記センサチューブの両端を加振して振動させる加
振器と、コリオリ力の発生による前記センサチューブの
両端の変位を検出するピックアップと、よりなることを
特徴とする。

【００１３】

【作用】上記請求項１によれば、可撓管路に連通接続さ
れたセンサチューブの一端を加振器により加振するとと
もに、ピックアップによりセンサチューブの一端の変位
を検出することにより、可撓管路が弾性変形してセンサ
チューブの一端の振幅が大きくなり、且つ角速度も大き
くなる。その分より大きなコリオリ力がセンサチューブ
に発生し、外乱が生じてもコリオリ力が大きい分、外乱
による影響が小さくなる。

【００１４】上記請求項２によれば、可撓管路に連通接
続されたセンサチューブの両端を加振器により加振する
とともに、ピックアップによりセンサチューブの両端の
変位を検出することにより、可撓管路が弾性変形してセ
ンサチューブの両端の振幅が大きくなり、且つ角速度も
大きくなる。その分より大きなコリオリ力がセンサチュ
ーブに発生し、外乱が生じてもコリオリ力が大きい分、
外乱による影響が小さくなる。

【００１５】

【実施例】図１乃至図３に本発明になる振動式測定装置
の第１実施例としてのコリオリ式質量流量計を示す。

【００１６】尚、振動式測定装置としてはコリオリ式質
量流量計と振動式密度計がある。コリオリ式質量流量計
は振動式密度計と実質同様な構成であるので、本実施例
では質量流量計について詳細に説明する。

【００１７】各図中、質量流量計１は密閉されたケーシ
ング２内に被測流体が通過する管路３を挿通してなる。
管路３は、流入管４と、流入側マニホールド５と、一対
のベローズ６，７と、一対のセンサチューブ８，９と、
流出側マニホールド１０と、流出管１１とより形成され
ている。

【００１８】流入管４は流入側マニホールド５の流入口
５ａに挿入された状態で溶接等により固着されており、
一対のベローズ６，７は流入側マニホールド５の流出口
５ｂ，５ｃに挿入された状態で溶接等により固着されて
いる。

【００１９】一対のセンサチューブ８，９は、直管状の
金属パイプにより形成されているため、比較的加工が容
易であり、且つ被測流体の圧力損失も低減されている。
さらに、センサチューブ８，９は、全長が従来のものに
比べておよそ半分の長さになっており、これにより装置
全体がおよそ従来の半分の大きさに小型化されている。

【００２０】又、一対のセンサチューブ８，９は、流入
側の一端８ａ，９ａがベローズ６，７に連通接続され、
流出側の他端８ｂ，９ｂが流出側マニホールド１０の流
入口１０ａ，１０ｂに連通接続されている。そして、流
出側マニホールド１０の流出口１０ｃには、流出管１１
が連通接続されている。

【００２１】従って、一対のベローズ６，７及び一対の
センサチューブ８，９は、流入側マニホールド５と流出
側マニホールド１０との間で平行に延在している。又、
流入側ベローズ６，７は、蛇腹状に形成されているた
め、軸方向（長手方向）に伸縮できるとともに、センサ
チューブ８，９が加振された際センサチューブ８，９の
端部の加振方向への変位を許容するように半径方向（加
振方向）にも撓むことができる。

【００２２】上記センサチューブ８，９の一端８ａ，９
ａ間には、加振器１２とピックアップ１３とが横架する
ように配設されている。従って、従来よりもピックアッ
プ数が少なくなっている。

【００２３】加振器１２は、励振信号が入力される励振
コイル１２ａとマグネット１２ｂとを対向させた実質電
磁ソレノイドと同様な構成であり、励振コイル１２ａと
マグネット１２ｂと間で発生した反撥力あるいは吸引力
によりセンサチューブ８，９の一端８ａ，９ａを離間又
は近接する方向に駆動して振動させる。

【００２４】ピックアップ１３は、センサチューブ７，
８の一端８ａ，９ａの振幅に応じた検出信号を出力する
検出コイル１３ａとマグネット１３ｂとを対向させた構
成である。即ち、上記ピックアップ１３は、電磁ソレノ
イドと同様な構成であり、加振器１２により加振された
センサチューブ７，８の変位に応じた電圧を検出信号と
して出力する。

【００２５】センサチューブ８，９の一端８ａ，９ａが
加振器１２により加振されたとき、センサチューブ８，
９は流出側マニホールド１０に固着された他端８ｂ，９
ｂが支点となって振動するため、流出側マニホールド１
０が固定部材として機能することになる。

【００２６】又、加振器１２は、弾性変形可能なベロー
ズ６，７が接続された一端８ａ，９ａに設けられている
ため、センサチューブ８，９の一端８ａ，９ａを従来よ
りも大きく振動させることができる。そのため、流量計
測時のセンサチューブ８，９の一端８ａ，９ａの振幅が
大きくなって、その分より大きなコリオリ力が発生す
る。その結果、ピックアップ１３から出力される検出信
号の電圧値が大きくなり、より計測精度が高められると
ともにコリオリ力の小さい微小流量域でも安定的に計測
することができる。

【００２７】さらに、ピックアップ１３から出力される
検出信号の電圧値が大きくなるため、外乱の影響を受け
にくくなり、例えば配管振動がセンサチューブ８，９に
伝播してもピックアップ１３の検出信号の電圧値に比べ
てノイズが小さくて済み、計測精度を保つことができ
る。

【００２８】流量計測時、上記構成になる質量流量計１
において、一対のセンサチューブ８，９は加振器１２に
より近接、離間する方向（Ｙ方向）に加振される。上流
側配管（図示せず）から供給された被測流体は流入管４
より流入側マニホールド５を通ってベローズ６，７に至
り、さらに振動するセンサチューブ８，９内に流入す
る。そして、センサチューブ８，９を通過した流体は、
流出側マニホールド１０の流路を通って流出管１１より
下流側配管（図示せず）に流出する。

【００２９】このように、振動するセンサチューブ８，
９に流体が流れると、その流量に応じた大きさのコリオ
リ力が発生する。そのため、直管状のセンサチューブ
８，９には、図２中矢印で示すように加振器１２による
加振方向に応じたコリオリ力Ｆｃが発生する。従って、
センサチューブ８，９は、図３中破線で示すように撓む
ことになる。

【００３０】従って、センサチューブ８，９の一端８
ａ，９ａが加振器１２により加振されてＹ方向に振動さ
れると、図３中破線で示すようにセンサチューブ８，９
が変位するため、ピックアップ１３の検出信号は加振器
１２への励振信号より遅れて検出される。そのため、加
振器１２への励振信号とピックアップ１３の検出信号と
の間に上記コリオリ力Ｆｃの大きさに応じた位相差（時
間差）が生じる。

【００３１】よって、図４に示すように、加振器１２の
励振コイル１２ａに入力される励振信号とピックアップ
１３から出力された検出信号との間に位相差が生ずる。
この位相差が流量に比例するため、流量計測回路１４
は、加振器１２の励振コイル１２ａに入力される励振信
号とピックアップ１３から出力された検出信号との位相
差（時間差Δｔ）に基づいて流量を演算する。

【００３２】しかも、流量計測時にセンサチューブ８，
９が加振器１２により加振されると、ベローズ６，７が
軸方向だけでなく径方向にも弾性変形するため、センサ
チューブ８，９の一端８ａ，９ａは振幅が大きくなり、
且つ角速度も大きい。その分より大きなコリオリ力がセ
ンサチューブ８，９に発生するため、センサチューブ
８，９の全長が従来の半分しかないにも拘わらず、ピッ
クアップ１３の検出信号と加振器１２への励振信号との
位相差は、流量計測を行うのに十分な大きさが得られ
る。

【００３３】従って、流量計測時、センサチューブ８，
９の一端８ａ，９ａの角速度が大きくなるため、例えば
コリオリ力の小さい低流量域の流量を計測する場合でも
正確に計測することができ、計測可能範囲を拡大するこ
とができる。又、上記のような電磁ソレノイドと同様な
構成のピックアップ１３を使用して流量計測の計測精度
を高められるので、高価な高感度センサを使用しなくて
済む。

【００３４】ここで、上記コリオリ力Ｆｃは、次式のよ
うに表せる。

【００３５】 Ｆｃ＝−２ｍ（ω×ｖ） … （１） 但し、ｍ：流体及びセンサチューブの質量 ω：センサチューブの振動によるセンサチューブの長手
方向に対して法線方向の角速度 ｖ：流体の速度 上記（１）式より流体の速度ｖが一定のとき、角速度ω
が大きくなるとコリオリ力Ｆｃは大きくなる。従って、
外乱が生じてもコリオリ力Ｆｃが大きい分、影響が小さ
くて済む。又、微小な流量変化があってもコリオリ力Ｆ
ｃが大きいため、計測精度が高められている。

【００３６】図５に示すように、流量計測回路１４は、
センサユニット１５と接続された本質安全防爆バリア回
路１６と、励振・時間差検出回路１７と、ヤング率・Ｖ
／Ｆ変換回路１８と、出力回路１９と、電源回路２０
と、よりなる。

【００３７】本質安全防爆バリア回路１６は、センサユ
ニット１５の各センサ、即ち加振器１２の励振コイル１
２ａ、ピックアップ１３の検出コイル１３ａ、温度セン
サ２１の各信号を本質安全防爆化する電圧電流制限素子
（ツェナーダイオード，抵抗等よりなる）を有する。

【００３８】励振・時間差検出回路１７は、流量計測
時、センサチューブ８，９を共振状態で振動させる励振
回路２２と、後述するように振動するセンサチューブ
８，９の変位を検出し、励振コイル１２ａへの励振信号
と検出コイル１３ａから出力された検出信号との時間差
を検出する時間差検出回路２３と、さらにセンサチュー
ブ８，９の振動のアンバランスなど振動系の異常を検出
し、励振停止や警報出力などを行う安全回路２４と、時
定数を設定する時定数設定回路２５とよりなる。

【００３９】上記安全回路２４は、センサチューブ８，
９の過大振動や２本のセンサチューブ８，９の振動のア
ンバランスを検出し、センサチューブ８，９の振動の異
常を励振系（励振回路２３）とセンサチューブ８，９の
振動検出系（時間差検出回路３４）との両方から監視し
ている。

【００４０】ヤング率・Ｖ／Ｆ変換回路１８は、温度セ
ンサ２１の信号を増幅して、流体温度により変化するセ
ンサチューブ８，９の温度を検出し、センサチューブ
８，９の温度によりヤング率と連動するバネ定数（ヤン
グ率）を補正する温度検出回路２６と、ヤング率で補正
された時間差信号（電圧値）を周波数信号に変換するＶ
／Ｆ変換回路２７と、零点の校正を押し釦スイッチのオ
ンにより行うリモートゼロアジャスト回路２８と、流れ
の状態や零点のドリフトなどをＬＥＤ（発光ダイオー
ド）によりモニタする表示回路２９とよりなる。

【００４１】出力回路１９は、上記Ｖ／Ｆ変換回路２７
によりパルス化された時間差信号を時間差に比例した単
位質量パルス信号に変換する係数補正回路３０と、係数
補正回路３０から出力された単位質量パルス信号をある
約数の周波数に変換する分周回路３１と、分周回路３１
から出力された信号を増幅するパルス出力回路３２と、
上記Ｖ／Ｆ変換回路２７によりパルス化された時間差信
号をアナログ信号（定電圧又は定電流信号）に変換する
Ｆ／Ｖ変換回路３３と、このＦ／Ｖ変換回路３３から出
力された定電圧又は定電流信号を増幅して出力する定電
流出力回路３４とよりなる。

【００４２】通常の流量計測動作は、上記励振回路２２
から加振器１２に一定周期のパルスが出力され、センサ
チューブ８，９が共振状態で振動する。このように、振
動しているセンサチューブ８，９内を流体が流れるとき
流量に比例した大きさのコリオリの力が生ずる。これに
より、上記励振回路２２から出力された励振信号と検出
コイル１３ａから出力された検出信号との時間差が生じ
る。

【００４３】この励振信号と検出信号との時間差は、上
記時間差検出回路２３により時間差の信号に変換され、
さらに上記Ｖ／Ｆ変換回路２７，係数補正回路３０，分
周回路３１，パルス出力回路３２を介して流量パルスと
なる。

【００４４】電源回路３０は、防爆性能を保証する構成
とされた電源トランス（図示せず）と、３端子レギュレ
ータ（図示せず）よりなり、上記各回路に定電圧を供給
する。

【００４５】又、図１中一点鎖線で示すように、センサ
チューブ８，９の他端８ｂ，９ｂ間には、センサチュー
ブ８，９間に横架されるように固定された支持板３６を
介在させるようにしても良い。この場合、支持板３６が
センサチューブ８，９の振動の支点となり、固定部材と
して機能する。

【００４６】図６乃至図９に本発明の第２実施例を示
す。尚、各図中上記第１実施例と同一部分には同一符号
を付してその説明を省略する。

【００４７】図６中、質量流量計４１は、密閉されたケ
ーシング２内に被測流体が通過する管路４２を挿通して
なる。管路４２は、流入管４と、流入側マニホールド５
と、一対の流入側ベローズ６，７と、一対のセンサチュ
ーブ８，９と、一対の流出側ベローズ４３，４４と、流
出側マニホールド１０と、流出管１１とより形成されて
いる。

【００４８】一対のセンサチューブ８，９の長手方向の
中間位置には、センサチューブ８，９間に横架されるよ
うに支持板４５が固着されている。従って、センサチュ
ーブ８，９は、支持板４５の固着により中間位置が固定
されてセンサチューブ８，９の振動の支点となる。

【００４９】一対のセンサチューブ８，９は、流入側の
一端８ａ，９ａが流入側ベローズ６，７に連通接続さ
れ、流出側の他端８ｂ，９ｂが流出側ベローズ４３，４
４に連通接続されている。そして、流出側マニホールド
１０の流入口１０ａ，１０ｂには、流出側ベローズ４
３，４４の他端が連通接続されている。

【００５０】流出側ベローズ４３，４４は、流入側ベロ
ーズ６，７と同様に蛇腹状に形成されているため、軸方
向（長手方向）に伸縮できるとともに、センサチューブ
８，９が加振された際センサチューブ８，９の端部の加
振方向への変位を許容するように半径方向（加振方向）
にも撓むことができる。

【００５１】従って、センサチューブ８，９は、両端が
軸方向及び径方向に弾性変形しうる流入側ベローズ６，
７、流出側ベローズ４３，４４により支持されているた
め、一端８ａ，９ａ及び他端８ｂ，９ｂが振動しやすい
構成となっている。

【００５２】上記センサチューブ８，９の一端８ａ，９
ａ間には、加振器１２とピックアップ１３とが横架する
ように配設され、他端８ｂ，９ｂ間には、加振器４６と
ピックアップ４７とが横架するように配設されている。

【００５３】尚、加振器４６は前述した加振器１２と同
一構成であり、ピックアップ４７は前述したピックアッ
プ１３と同一構成であるので、その説明を省略する。

【００５４】従って、センサチューブ８，９の両端の変
位はピックアップ１３，４７により検出され、上記ピッ
クアップ１３，４７は、加振器１２，４６により加振さ
れたセンサチューブ７，８の変位に応じた電圧を検出信
号として出力する。

【００５５】又、流入側の加振器１２は、弾性変形可能
なベローズ６，７が接続された一端８ａ，９ａに設けら
れ、流出側の加振器４６は弾性変形可能なベローズ４
３，４４が接続された他端８ｂ，９ｂに設けられている
ため、センサチューブ８，９の両端を従来よりも大きく
振動させることができる。そのため、流量計測時のセン
サチューブ８，９の両端の振幅が大きくなり、且つ角速
度も大きい。その分より大きなコリオリ力が発生し、そ
の結果、ピックアップ１３，４７から出力される検出信
号の電圧値が大きくなる。

【００５６】さらに、センサチューブ８，９の角速度が
大きくなってコリオリ力が大きくなると、外乱が生じて
もコリオリ力Ｆｃが大きい分、影響が小さくて済む。
又、微小な流量変化があってもコリオリ力Ｆｃが大きい
ため、計測精度が高められている。

【００５７】又、センサチューブ８，９の一端８ａ，９
ａ及び他端８ｂ，９ｂの角速度が大きくなるため、例え
ばコリオリ力の小さい低流量域の流量を計測する場合で
も正確に計測することができ、計測可能範囲を拡大する
ことができる。しかも、上記のような電磁ソレノイドと
同様な構成のピックアップ１３を使用して流量計測の計
測精度を高められるので、高価な高感度のセンサを使用
しなくて済む。

【００５８】流量計測時、上記構成になる質量流量計１
において、一対のセンサチューブ８，９の両端は加振器
１２，４６により交互に近接、離間する方向（Ｙ方向）
に加振される。つまり、センサチューブ８，９は、一端
８ａ，９ａが互いに近接方向に駆動されるとき、他端８
ｂ，９ｂが互いに離間方向に駆動される。又、一端８
ａ，９ａが互いに離間方向に駆動されるとき、他端８
ｂ，９ｂが互いに近接方向に駆動される。

【００５９】上流側配管（図示せず）から供給された被
測流体は、流入管４より流入側マニホールド５を通って
ベローズ６，７に至り、さらに振動するセンサチューブ
８，９内に流入する。そして、センサチューブ８，９を
通過した流体は、ベローズ４３，４４及び流出側マニホ
ールド１０の流路を通って流出管１１より下流側配管
（図示せず）に流出する。

【００６０】このように、振動するセンサチューブ８，
９に流体が流れると、その流量に応じた大きさのコリオ
リ力が発生する。そのため、直管状のセンサチューブ
８，９には、図７中矢印で示すように加振器１２による
加振方向に応じたコリオリ力Ｆｃが発生する。又、セン
サチューブ８，９は、振動している状態を拡大すると図
８に示すようになり、支持板４５から離間するほど大き
な振幅で振動することになり、角速度も支持板４５から
離間するほど大きくなる。従って、センサチューブ８，
９は、両端が図９中破線で示すように撓むことになる。

【００６１】このように、振動するセンサチューブ８，
９に流体が流れると、その流量に応じた大きさのコリオ
リ力が発生する。そのため、直管状のセンサチューブ
７，８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１３と４７との出力信号に位相差があらわ
れる。

【００６２】この位相差が流量に比例するため、流量計
測回路４８は、ピックアップ１３，４７からの出力信号
の位相差に基づいて流量を演算する。

【００６３】又、本実施例では、前述したようにセンサ
チューブ８，９の一端８ａ，９ａが互いに近接方向に駆
動されるとき、他端８ｂ，９ｂが互いに離間方向に駆動
されるため、加振器１２，４６の励振コイル１２ａ，４
６ａの極性（＋，−）を逆にするか、あるいは加振器１
２，４６のマグネット１２ｂ，４６ｂの極性（Ｎ極，Ｓ
極）を逆にすれば、流量計測回路４８の同一の励振回路
から加振器１２，４６の励振コイルに励振信号を出力さ
せることができる。これにより、流量計測回路４８の回
路構成は、周知の回路構成をそのまま使用することがで
きる。

【００６４】図１０に本発明の第３実施例を示す。尚、
各図中上記第２実施例と同一部分には同一符号を付して
その説明を省略する。

【００６５】同図中、質量流量計５１は、前述した第２
実施例の変形例であり、一対のセンサチューブ８，９の
間隔が、３段階に異なる寸法になるように形成されてい
る。センサチューブ８，９の離間距離は、加振器１２及
びピックアップ１３が配設された流入側の一端８ａ，９
ａで間隔Ｌａとなり、支持板４５が固着された中間位置
８ｃ，９ｃで間隔Ｌｂとなり、加振器４６及びピックア
ップ４７が配設された流出側の他端８ｂ，９ｂで間隔Ｌ
ｃとなる。

【００６６】センサチューブ８，９の各位置での離間距
離は、Ｌａ＜Ｌｂ＜Ｌｃであるため、流出側へ移るにし
たがって間隔が段階的に大きくなる。又、一端８ａ，９
ａと中間位置８ｃ，９ｃとの間には、間隔ＬａからＬｂ
へ傾斜するように曲げられた曲げ部８ｄ，９ｄが介在
し、中間位置８ｃ，９ｃと他端８ｂ，９ｂとの間には、
間隔ＬｂからＬｃへ傾斜するように曲げられた曲げ部８
ｅ，９ｅが介在している。

【００６７】このように、センサチューブ８，９は、中
間位置８ｃ，９ｃの上下流側に曲げ部８ｄ，９ｄ及び８
ｅ，９ｅが介在して撓みやすくなっているため、加振器
１２，４６により加振される一端８ａ，９ａ及び他端８
ｂ，９ｂが半径方向（Ｙ方向）に振動しやすくなってい
る。従って、流量計測時に一端８ａ，９ａ及び他端８
ｂ，９ｂが加振されると、一端８ａ，９ａ及び他端８
ｂ，９ｂの振幅が大きくなり、ピックアップ１３，４７
により流量に比例したコリオリ力が検出しやすい。

【００６８】その分ピックアップ１３，４７から出力さ
れる検出信号の電圧値が大きくなるため、外乱の影響を
受けにくくなり、例えば配管振動がセンサチューブ８，
９に伝播してもピックアップ１３，４７の検出信号の電
圧値に比べてノイズが小さくて済み、計測精度を保つこ
とができる。

【００６９】さらに、センサチューブ８，９は前述した
第２実施例と同様に、流入側の一端８ａ，９ａが弾性変
形可能なベローズ６，７に接続され、流出側の他端８
ｂ，９ｂが弾性変形可能なベローズ４３，４４に接続さ
れているため、一端８ａ，９ａ及び他端８ｂ，９ｂが従
来よりも大きく振動させることができる。そのため、流
量計測時の一端８ａ，９ａ及び他端８ｂ，９ｂの振幅が
大きくなり、且つ角速度も大きい。その分より大きなコ
リオリ力が発生し、その結果、ピックアップ１３，４７
から出力される検出信号の電圧値が大きくなる。

【００７０】さらに、センサチューブ８，９の角速度が
大きくなってコリオリ力が大きくなると、外乱が生じて
もコリオリ力Ｆｃが大きい分、影響が小さくて済む。
又、微小な流量変化があってもコリオリ力Ｆｃが大きい
ため、計測精度が高められている。

【００７１】又、センサチューブ８，９の一端８ａ，９
ａ及び他端８ｂ，９ｂの角速度が大きくなるため、例え
ばコリオリ力の小さい低流量域の流量を計測する場合で
も正確に計測することができ、計測可能範囲を拡大する
ことができる。しかも、上記のような電磁ソレノイドと
同様な構成のピックアップ１３を使用して流量計測の計
測精度を高められるので、高価な高感度のセンサを使用
しなくて済む。

【００７２】図１１及び図１２に本発明の第４実施例を
示す。

【００７３】両図中、質量流量計６１は、密閉されたケ
ーシング６２内に被測流体が通過する一対のセンサチュ
ーブ６３，６４を収納させてなる。センサチューブ６
３，６４は逆Ｕ字状に湾曲されており、上下方向（Ｙ方
向）に延在する流入側直管部６３ａ，６４ａと、流入側
直管部６３ａ，６４ａと平行となる上下方向（Ｙ方向）
に延在する流出側直管部６３ｂ，６４ｂと、流入側直管
部６３ａ，６４ａと流入側直管部６３ｂ，６４ｂとの間
で湾曲された曲部６３ｃ，６４ｃとよりなる。

【００７４】流入側直管部６３ａ，６４ａの下端６３
ｄ，６４ｄには流入側ベローズ６５，６６が接続され、
流出側直管部６３ｂ，６４ｂの下端６３ｅ，６４ｅには
流出側ベローズ６７，６８が接続されている。

【００７５】又、曲部６３ｃ，６４ｃの中間位置には、
センサチューブ６３，６４間を横架するように固着され
た支持板６９が設けられている。従って、センサチュー
ブ６３，６４は、支持板６９の固着により中間位置が固
定されてセンサチューブ６３，６４の振動の支点とな
る。

【００７６】７０はマニホールドで、一端には流入路７
０ａが長手方向に穿設され、他端には流出路７０ｂが長
手方向に穿設されている。又、流入路７０ａの奥部に
は、直交する半径方向に延在する接続孔７０ｃが穿設さ
れ、流出路７０ｂの奥部にも直交する半径方向に延在す
る接続孔７０ｄが穿設されている。

【００７７】従って、流入側ベローズ６５，６６は、マ
ニホールド７０の接続孔７０ｃに挿入された状態で固着
され、流出側ベローズ６７，６８は、マニホールド７０
の接続孔７０ｄに挿入された状態で固着されている。

【００７８】上記各ベローズ６５〜６８は、蛇腹状に形
成されているため、軸方向（長手方向）に伸縮できると
ともに、センサチューブ６３，６４が加振された際セン
サチューブ６３，６４の両端である下端６３ｄ，６４ｄ
及び６３ｅ，６４ｅの加振方向への変位を許容するよう
に半径方向（加振方向）にも撓むことができる。

【００７９】上記センサチューブ６３，６４の流入側の
下端６３ｄ，６４ｄ間には、加振器７１とピックアップ
７２とが横架するように配設され、流出側の下端６３
ｅ，６４ｅ間には、加振器７３とピックアップ７４とが
横架するように配設されている。

【００８０】従って、センサチューブ６３，６４の両端
の変位はピックアップ７２，７４により検出され、上記
ピックアップ７２，７４は、加振器７１，７３により加
振されたセンサチューブ６３，６４の下端６３ｄ，６４
ｄ及び６３ｅ，６４ｅの変位に応じた電圧を検出信号と
して出力する。

【００８１】又、流入側の加振器７１は、弾性変形可能
なベローズ６５，６６が接続された下端６３ｄ，６４ｄ
に設けられ、流出側の加振器７３は弾性変形可能なベロ
ーズ６７，６８が接続された下端６３ｅ，６４ｅに設け
られているため、ベローズ６５，６６を有しないセンサ
チューブを逆Ｕ字状に曲げただけの従来の装置よりもセ
ンサチューブ６３，６４の両端を大きく振動させること
ができる。そのため、流量計測時のセンサチューブ６
３，６４の両端の振幅が大きくなり、且つ角速度も大き
い。その分より大きなコリオリ力が発生し、その結果、
ピックアップ７２，７４から出力される検出信号の電圧
値が大きくなる。

【００８２】このようにピックアップ７２，７４から出
力される検出信号の電圧値が大きくなるため、外乱の影
響を受けにくくなり、例えば配管振動がセンサチューブ
６３，６４に伝播してもピックアップ７２，７４の検出
信号の電圧値に比べてノイズが小さくて済み、計測精度
を保つことができる。

【００８３】又、センサチューブ６３，６４の両端（下
端６３ｄ，６４ｄ及び６３ｅ，６４ｅ）の角速度が大き
くなるため、例えばコリオリ力の小さい低流量域の流量
を計測する場合でも正確に計測することができ、計測可
能範囲を拡大することができる。しかも、上記のような
電磁ソレノイドと同様な構成のピックアップ７２，７４
を使用して流量計測の計測精度を高められるので、高価
な高感度のセンサを使用しなくて済む。

【００８４】流量計測時、上記構成になる質量流量計６
１において、一対のセンサチューブ６３，６４の両端は
加振器７１，７３により近接、離間する方向（Ｘ方向）
に加振される。

【００８５】上流側配管（図示せず）から供給された被
測流体は、マニホールド７０の流入路７０ａより流入側
ベローズ６５，６６を通って振動するセンサチューブ６
３，６４内に流入する。そして、センサチューブ６３，
６４の流入側直管部６３ａ，６４ａ、曲部６３ｃ，６４
ｃ、流出側直管部６３ｂ，６４ｂを通過した流体は、流
出側ベローズ６７，６８を介してマニホールド７０の流
出路７０ｂを通って下流側配管（図示せず）に流出す
る。

【００８６】このように、振動するセンサチューブ６
３，６４に流体が流れると、その流量に応じた大きさの
コリオリ力が発生する。そのため、センサチューブ６
３，６４の流入側直管部６３ａ，６４ａ及び流出側直管
部６３ｂ，６４ｂには、加振方向に応じたコリオリ力Ｆ
ｃが発生する。

【００８７】又、センサチューブ６３，６４は、支持板
６９を支点としてＸ方向に振動するため、支持板６９か
ら離間するほど大きな振幅で振動することになり、角速
度も支持板６９から離間するほど大きくなる。

【００８８】さらに、センサチューブ６３，６４は、Ｕ
字状の曲部６３ｃ，６４ｃの中間位置が支持板６９によ
り固定されているため、加振器７１，７３により流入側
直管部６３ａ，６４ａ及び流出側直管部６３ｂ，６４ｂ
がＸ方向に加振されると、曲部６３ｃ，６４ｃが捩じら
れて流入側直管部６３ａ，６４ａ及び流出側直管部６３
ｂ，６４ｂの下端６３ｄ，６４ｄ及び６３ｅ，６４ｅが
Ｘ方向に振動しやすくなっている。従って、流量計測時
に下端６３ｄ，６４ｄ及び６３ｅ，６４ｅが加振される
と、下端６３ｄ，６４ｄ及び６３ｅ，６４ｅの振幅が大
きくなり、ピックアップ７２，７４により流量に比例し
たコリオリ力を検出しやすい。

【００８９】このように、振動するセンサチューブ６
３，６４に流体が流れると、その流量に応じた大きさの
コリオリ力が発生する。そのため、流入側直管部６３
ａ，６４ａと流出側直管部６３ｂ，６４ｂで動作遅れが
生じ、これによりピックアップ７２と７４との出力信号
に位相差があらわれる。

【００９０】この位相差が流量に比例するため、流量計
測回路（図示せず）は、ピックアップ７２，７４からの
出力信号の位相差に基づいて流量を演算する。

【００９１】尚、上記各実施例では、センサチューブの
端部にベローズを接続した構成を一例として説明した
が、ベローズの代わりに例えば管路を弾性変形可能とな
るようにα状又はΩ状に湾曲させても良し、あるいは金
属性のフレキシブルチューブを使用しても良い。

【００９２】

【発明の効果】上述の如く、上記請求項１によれば、可
撓管路に連通接続されたセンサチューブの一端を加振器
により加振するとともに、ピックアップによりセンサチ
ューブの一端の変位を検出するため、可撓管路が弾性変
形することによりセンサチューブの一端の振幅が大きく
なり、且つ角速度も大きくできる。その分より大きなコ
リオリ力がセンサチューブに発生し、外乱が生じてもコ
リオリ力が大きい分、外乱による影響が小さくて済む。
又、微小な流量変化があってもコリオリ力が大きいた
め、計測精度が高められるとともにコリオリ力の小さい
微小流量域でも安定的に計測することができる。これに
より、比較的検出性能の低い安価なピックアップを使用
することが可能になって製造コストを削減できるととも
に、センサチューブの全長を短くしてもセンサチューブ
の一端の変位量を計測可能な量だけ確保することがで
き、これにより装置を小型化できる。

【００９３】上記請求項２によれば、可撓管路に連通接
続されたセンサチューブの両端を加振器により加振する
とともに、ピックアップによりセンサチューブの両端の
変位を検出するため、可撓管路が弾性変形することによ
りセンサチューブの両端の振幅が大きくなり、且つ角速
度も大きくできる。その分より大きなコリオリ力がセン
サチューブに発生し、外乱が生じてもコリオリ力が大き
い分、外乱による影響が小さくて済む。又、微小な流量
変化があってもコリオリ力が大きいため、計測精度が高
められるとともにコリオリ力の小さい微小流量域でも安
定的に計測することができる。これにより、比較的検出
性能の低い安価なピックアップを使用することが可能に
なって製造コストを削減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になる振動式測定装置の第１実施例とし
ての質量流量計の縦断面図である。

【図２】図１に示す振動式測定装置の計測動作により生
ずるコリオリ力を説明するための図である。

【図３】コリオリ力によるセンサチューブの変位を示す
図である。

【図４】励振信号と検出信号との時間差を示す波形図で
ある。

【図５】流量計測回路のブロック図である。

【図６】本発明の第２実施例の縦断面図である。

【図７】図６に示す振動式測定装置の計測動作により生
ずるコリオリ力を説明するための図である。

【図８】センサチューブの長手方向のコリオリ力の大き
さを示すグラフである。

【図９】コリオリ力によるセンサチューブの変位を示す
図である。

【図１０】本発明の第３実施例の縦断面図である。

【図１１】本発明の第４実施例のケーシングだけ断面し
た正面図である。

【図１２】本発明の第４実施例のケーシングだけ断面し
た側面図である。

【符号の説明】

１，４１，５１，６１ 質量流量計 ２，６２ ケーシング ４ 流入管 ５ 流入側マニホールド ６，７ ベローズ ８，９，６３，６４ センサチューブ １０ 流出側マニホールド １１ 流出管 １２，７１，７３ 加振器 １３，４７，７２，７４ ピックアップ １４，４６ 流量計測回路 ４５，６９ 支持板 ６５，６６ 流入側ベローズ ６７，６８ 流出側ベローズ ７０ マニホールド

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測流体が流れるセンサチューブと、 該センサチューブの一端に連通接続され、前記センサチ
   ューブの半径方向の変位を許容するように前記センサチ
   ューブの一端を支持する可撓管路と、 前記センサチューブの他端を固定的に支持する固定部材
   と、 前記センサチューブの一端を加振して振動させる加振器
   と、 コリオリ力の発生による前記センサチューブの一端の変
   位を検出するピックアップと、 よりなることを特徴とする振動式測定装置。
2. 【請求項２】 被測流体が流れるセンサチューブと、 該センサチューブの両端に連通接続され、前記センサチ
   ューブの半径方向の変位を許容するように前記センサチ
   ューブを支持する可撓管路と、 前記センサチューブの中間位置を固定的に支持する固定
   部材と、 前記センサチューブの両端を加振して振動させる加振器
   と、 コリオリ力の発生による前記センサチューブの両端の変
   位を検出するピックアップと、 よりなることを特徴とする振動式測定装置。