JPH1144564A - コリオリ質量流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐ノイズ特性が良好で、消費電力が少なく、
高精度で、温度特性が良好で、小型化が図り得るコリオ
リ質量流量計を実現する。 【解決手段】 振動チューブ内に測定流体が流れ、該測
定流体の流れと前記振動チューブの角振動によって生じ
るコリオリ力により、該振動チューブを変形振動させる
コリオリ質量流量計において、前記測定流体が流れる振
動チューブと、該振動チューブの振動の節となる個所に
一端が接続され該振動チューブの軸に垂直に設けられた
少なくとも１個の補償振動体と、前記振動チューブと前
記補償振動体とを励振する励振器と、前記振動チューブ
の振動を検出する振動検出センサとを具備したことを特
徴とするコリオリ質量流量計である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、耐ノイズ特性が良
好で、消費電力が少なく、高精度で、温度特性が良好
で、小型化が図り得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５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６−１０９５１
２号の従来例に示されている。図において、１はフラン
ジ２に、両端が取付けられた振動チューブである。

【０００３】フランジ２は管路Ａへ振動チューブ１を取
付けるためのものである。３は振動チューブ１の中央部
に設けられた励振器である。４，５は振動チューブ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
は、振動チューブ１の両端が固定されるハウジングであ
る。

【０００４】以上の構成において、振動チューブ１に測
定流体が流され、励振器３が駆動される。励振器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、

【０００５】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、質量流量が測定出来る。

【０００６】図６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、更に、ノイ
ズを低減し、信号を大きくとるために、振動チューブ１
を２管式にし、ノイズを打消すようにしたものである。

【０００７】

【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、図５従来例では、振動チューブ１は
近似的に両端固定条件で振動するが、限られた大きさの
流量計では、どうしても固定部は完全な固定端になら
ず、わずかに振動してしまう。

【０００８】これでは、振動が管路Ａに伝わり、上下流
端のわずかな固定条件の相違、例えば溶接強度等によ
り、対象性が崩れ、零点やスパンが変動し易い。更に、
励振に大きなエネルギーを必要とする。

【０００９】検出器ハウジング６のセンサ取付位置と、
振動チューブ１の相対距離(運動)を測定することになる
ので、振動ノイズ、応力、温度変化等で、ハウジング６
や振動チューブ１が振動したり、変形した場合に、振動
測定データに誤差が生じてしまう。すなわち、これらの
環境変化や外的要因に対し、弱く、精度の悪いコリオリ
流量計になりがちである。

【００１０】一方、図６従来例では、２本の振動チュー
ブ１が互いに反対方向に振動することで、分岐部で力が
打ち消しあって、図７，８に示す如く、音叉の原理によ
り振動が外に漏れにくい構造となつている。しかし、分
岐点の無い振動チューブ１本の構造は取れなくなる。

【００１１】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、耐ノイズ特性が良好で、消費電力
が少なく、高精度で、温度特性が良好で、小型化が図り
得るコリオリ質量流量計を提供するにある。

【００１２】

【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）振動チューブ内に測定流体が流れ、該測定流体の
流れと前記振動チューブの角振動によって生じるコリオ
リ力により、該振動チューブを変形振動させるコリオリ
質量流量計において、前記測定流体が流れる振動チュー
ブと、該振動チューブの振動の節となる個所に一端が接
続され該振動チューブの軸に垂直に設けられた少なくと
も１個の補償振動体と、前記振動チューブと前記補償振
動体とを励振する励振器と、前記振動チューブの振動を
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
コリオリ質量流量計。 （２）前記振動チューブの両側に対称に設けられた２個
の前記補償振動体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。

【００１３】

【作用】以上の構成において、振動チューブに測定流体
が流され、励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。

【００１４】而して、振動チューブと補償振動体との、
振動系の振動の節となる場所で、振動チューブと補償振
動体とを、流量計ハウジングと接続させることで、振動
チューブと補償振動体からなる振動系の振動を、内部に
閉じこめることができる。以下、実施例に基づき詳細に
説明する。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施例の要部
構成説明図である。図において、図５と同一記号の構成
は同一機能を表わす。以下、図５と相違部分のみ説明す
る。

【００１６】１１は、測定流体が流れる直管状の振動チ
ューブである。この場合は、丸パイプが使用されてい
る。１２は、振動チューブ１１の両端が固定されるハウ
ジングである。

【００１７】１３は、振動チューブ１１の振動の節とな
る個所に一端１４が接続され、振動チューブ１１の軸に
垂直に設けられた少なくとも１個の補償振動体である。
この場合は、振動チューブ１１の両端側に２個設けられ
ている。

【００１８】１５は、補償振動体１３と振動チューブ１
１との間に設けられ、振動チューブ１１と補償振動体１
３とを励振する励振器である。１６は、振動チューブ１
１とハウジング１２との間に設けられ、振動チューブ１
１とハウジング１２との相対振動を検出する振動検出セ
ンサである。

【００１９】以上の構成において、振動チューブ１１に
測定流体が流され、励振器１５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チューブ１
１の振動の振幅を測定すれば、質量流量が測定出来る。

【００２０】而して、振動チューブ１１と補償振動体１
３との、振動系の振動の節となる場所で、振動チューブ
１１と補償振動体１３とを、流量計ハウジング１２と接
続させることで、振動チューブ１１と補償振動体１３か
らなる振動系の振動を、内部に閉じこめることができ
る。

【００２１】すなわち、図２に示す如く、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸
方向を決めると、励振器１５により、振動チューブ１１
と、補償振動体１３は、図に示したようにそれらの一端
１４付近を中心に互いに逆方向のモーメントを発生させ
るように振動し、そしてその結合点は、振動の節にな
る。

【００２２】励振器１５によって振動チューブ１１は振
動し、振動チューブ１１の内部に測定流体が流れると、
コリオリの力が発生し、振動チューブ１１の振動の状態
が変化する。それを振動検出センサ１６で測定し、質量
流量を求める。通常は、上流側センサと下流側センサの
位相差を求めて、質量流量を演算する。

【００２３】この結果、振動チューブ１１と補償振動体
１３との、振動系の振動の節となる場所で、振動チュー
ブ１１と補償振動体１３とを、流量計ハウジング１２と
接続させることで、振動チューブ１１と補償振動体１２
からなる振動系の振動を、内部に閉じこめることができ
る。従って、内部振動系の振動が外部と絶縁されている
ので、

【００２４】（１）内部振動系は高Ｑ値を実現でき、外
部ノイズが加わってもその影響が相対的に少なく、振動
が安定なので、外部振動ノイズに強いコリオリ質量流量
計が得られる。

【００２５】（２）少ないエネルギで安定した励振を実
現できるので、低消費電流のコリオリ質量流量計が得ら
れる。

【００２６】（３）外部への振動エネルギの散逸量が変
化したり、上下流で散逸量のバランスが崩れると、内部
の振動系に影響が及び、ゼロ点やスパンが変動してしま
う。本発明では、常に、内部に振動が閉じこもっている
のでその心配がなく、高精度なコリオリ質量流量計が得
られる。

【００２７】（４）温度変化に対して安定なコリオリ質
量流量計が得られる。 （ａ）測定流体に温度変化があった場合、その影響を受
けやすいフランジ２近傍で、補償振動体１３は連結され
ているので、振動チューブ１１と補償振動体１３との温
度差が生じにくい。 （ｂ）補償振動体１３は、片持ち構造なので、温度変化
により熱膨張をしても、装置に過度の応力が加わらな
い。

【００２８】（５）小型化が容易なコリオリ質量流量計
が得られる。補償振動体１３は、質量付加により小さく
短く構成できるので、非常にコンパクトに構成でき、小
さなコリオリ質量流量計が実現できる。従って、コスト
削減、信頼性向上にも繋がる。

【００２９】図３は本発明の他の実施例の要部構成説明
図である。本実施例においては、２個の前記補償振動体
１３が、振動チューブ１１の両側に対称に設けられたも
のである。

【００３０】２個の前記補償振動体１３が、対称に振動
するので、一端１４を厳密に振動の節にすることができ
る。この結果、厳密に、振動の節となる場所で、振動チ
ューブ１１が固定されるので、振動絶縁がより完全にな
るコリオリ質量流量計が得られる。

【００３１】従って、内部振動系の振動が外部と厳密に
絶縁されているので、 （１）内部振動系は高Ｑ値を実現でき、より外部振動ノ
イズに強いコリオリ質量流量計が得られる。

【００３２】（２）少ないエネルギで安定した励振を実
現できるので、より低消費電流のコリオリ質量流量計が
得られる。 （３）常に、内部に振動が閉じこもっているので、より
高精度なコリオリ質量流量計が得られる。

【００３３】なお、前述の実施例においては、低次の振
動モード形状で振動させた場合について説明したが、こ
れに限ることはなく、図４に示す如く、高次の振動モー
ド形状で振動させても良い。

【００３４】また、振動系が非共振状態の場合でも良
い。また、前述の実施例においては、振動チューブ１１
は丸パイプと説明したが、これに限ることはなく、種々
な形状で良い。要するに、振動チューブ１１内を測定流
体が流れれば良い。

【００３５】また、前述の実施例においては、振動チュ
ーブ１１は直管状と説明したが、これに限ることはな
く、曲り管でも良い。要するに、振動チューブ１１内を
測定流体が流れれば良い。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
によれば、振動チューブと補償振動体との、振動系の振
動の節となる場所で、振動チューブと補償振動体とを、
流量計ハウジングと接続させることで、振動チューブと
補償振動体からなる振動系の振動を、内部に閉じこめる
ことができる。

【００３７】従って、内部振動系の振動が外部と絶縁さ
れているので、 （１）内部振動系は高Ｑ値を実現でき、外部ノイズが加
わってもその影響が相対的に少なく、振動が安定なの
で、外部振動ノイズに強いコリオリ質量流量計が得られ
る。

【００３８】（２）少ないエネルギで安定した励振を実
現できるので、低消費電流のコリオリ質量流量計が得ら
れる。

【００３９】（３）外部への振動エネルギの散逸量が変
化したり、上下流で散逸量のバランスが崩れると、内部
の振動系に影響が及び、ゼロ点やスパンが変動してしま
う。本発明では、常に、内部に振動が閉じこもっている
のでその心配がなく、高精度なコリオリ質量流量計が得
られる。

【００４０】（４）温度変化に対して安定なコリオリ質
量流量計が得られる。 （ａ）測定流体に温度変化があった場合、その影響を受
けやすいフランジ近傍で、補償振動体は連結されている
ので、振動チューブと補償振動体との温度差が生じにく
い。

【００４１】（ｂ）補償振動体は、片持ち構造なので、
温度変化により熱膨張をしても、装置に過度の応力が加
わらない。

【００４２】（５）小型化が容易なコリオリ質量流量計
が得られる。補償振動体は、質量付加により小さく短く
構成できるので、非常にコンパクトに構成でき、小さな
コリオリ質量流量計が実現できる。従って、コスト削
減、信頼性向上にも繋がる。

【００４３】本発明の請求項２によれば、内部振動系の
振動が外部と厳密に絶縁されているので、 （１）内部振動系は高Ｑ値を実現でき、より外部振動ノ
イズに強いコリオリ質量流量計が得られる。

【００４４】（２）少ないエネルギで安定した励振を実
現できるので、より低消費電流のコリオリ質量流量計が
得られる。 （３）常に、内部に振動が閉じこもっているので、より
高精度なコリオリ質量流量計が得られる。

【００４５】従って、本発明によれば、耐ノイズ特性が
良好で、消費電力が少なく、高精度で、温度特性が良好
で、小型化が図り得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の動作説明図である。

【図３】本発明の他の実施例の要部動作説明図である。

【図４】本発明の他の実施例の要部動作説明図である。

【図５】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６】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７】図６の動作説明図である。

【図８】図６の動作説明図である。

【符号の説明】

２ フランジ １１ 振動チューブ １２ ハウジング １３ 補償振動体 １４ 一端 １５ 励振器 １６ 振動検出センサ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】振動チューブ内に測定流体が流れ、該測定
   流体の流れと前記振動チューブの角振動によって生じる
   コリオリ力により、該振動チューブを変形振動させるコ
   リオリ質量流量計において、 前記測定流体が流れる振動チューブと、 該振動チューブの振動の節となる個所に一端が接続され
   該振動チューブの軸に垂直に設けられた少なくとも１個
   の補償振動体と、 前記振動チューブと前記補償振動体とを励振する励振器
   と、 前記振動チューブの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コリオリ質量流量計。
2. 【請求項２】前記振動チューブの両側に対称に設けられ
   た２個の前記補償振動体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。