JP2840578B2 - コリオリ流量計 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コリオリ流量計に
関し、より詳細には、同軸な直管構成されるコリオリ流
量計の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、コリオリ流量計は、質量
流量ｍの流体が流れるフローチューブを両端支持して支
持点まわりに角速度ωで交番振動を与えたとき、フロー
チューブに質量流量ｍと角速度ωのベクトル積に比例し
たコリオリの力Ｆが作用することを利用したもので、コ
リオリの力Ｆを計測して質量流量を求める質量流量計で
ある。フローチューブは、このコリオリの力Ｆにより変
形され、コリオリの力に比例した位相差が生ずるので、
この位相差を検出して質量流量ｍを求めることができ
る。更に、角速度ωを支持点まわりの固有振動数ω₀に
選ぶことにより、駆動エネルギが小さく、しかも、固有
振動数ω₀から流体の密度ρを計測することもできるの
で、通常、コリオリ流量計のフローチューブは、固有振
動数で駆動される。

【０００３】このように、フローチューブは、コリオリ
の力を発生させ、更には、密度を求めるコリオリ流量計
の要部をなすものであるが、コリオリの力は、駆動力と
比べて極めて小さく、従って、コリオリの力によるフロ
ーチューブの変形量も小さく、ＳＮ比の小さい検出信号
しか得られないので、安定したコリオリの力を検出する
ためには、高度な技術が要求される。このため、従来、
フローチューブの形状を軸対称な湾曲管形状にしてコリ
オリの力に比例したフローチューブの変形量を大きくす
るようにしている。

【０００４】しかし、一般に湾曲管形状のフローチュー
ブは、形状が大きくなり、また、汚濁物質が管内に付着
しやすい流体を計測するときは、管内を清掃するメンテ
ナンスを定期的に行うことを必要とするが、湾曲形状の
ため、清掃することは困難である。フローチューブを直
管にすることにより、上述の課題を解決できるが、両端
支持された直管のフローチューブは剛性が大きく、変形
しにくいので、コリオリ力の検出信号のＳＮ比は小さ
く、従って、配管振動，流体の温度や圧力変化等の影響
を受け易いという欠点があり、実用的な直管形コリオリ
流量計とすることが困難であった。これに対して、本出
願人は、図３に示すように、アウターチューブを両端固
定して同軸２重管とし、該同軸２重管のインナーチュー
ブをフローチューブとして被計測流体を流し、アウター
チューブに重鍾を取り付け、各々の固有振動数を等しく
調整して共振駆動することにより、フローチューブを小
さい駆動エネルギで大振幅に駆動し高感度にして直管式
のコリオリ流量計が低感度であるという問題を解決し
た。

【０００５】図３は、従来の直管式のコリオリ流量計の
構造例を示す図で、図３（Ａ）は、図３（Ｂ）に示す流
れ方向の矢視Ａ−Ａ線断面図、図３（Ｂ）は、図３
（Ａ）の矢視Ｂ−Ｂ線断面図、図３（Ｃ）は、図３
（Ａ）の矢視Ｃ−Ｃ線断面図であり、図中、１は外筒、
２はインナーチューブ、３は拡大開口部、４はアウター
チューブ、５はベースブロック、６は支持板、７は駆動
部、８，９は検出器、１０は重鍾であり、図３以降の図
においても、図３と同様の作用をする部分には、図３の
場合と同じ参照番号を付してある。

【０００６】図３において、外筒１は、両端が接続フラ
ンジ１ｂで、中間が筒部１ａを有する筒状体で、外筒１
内にはインナーチューブ２が同軸に両端固定されてい
る。インナーチューブ２は計測流体が流れる直管で、両
端はラッパ状の拡大開口部３で軸方向に伸縮するばね作
用を有しており、外筒１と接続フランジ１ｂ近傍で拡大
開口部３の外周で液密に固着されている。また、筒部１
ａ内のインナーチューブ２の直管部は、外側に設けられ
たアウターチューブ４とで２重管構造となっており、イ
ンナーチューブ２とアウターチューブ４とはアウターチ
ューブ４の両端で円筒状のベースブロック５を介して同
軸に接合されている。

【０００７】更に、インナーチューブ２とアウターチュ
ーブ４との中央位置には駆動部７が、その両側対称位置
にはコリオリの力を検出するための検出器８，９が各々
取り付けられており、駆動部７による駆動方向のアウタ
ーチューブ４外壁には、外部から重量が調整可能な重鍾
１０がボルト１０ａ等により固着されている。なお、重
鍾１０の重量を外部から調整可能とするため外筒１には
開閉可能な重鍾調整蓋１ｃが設けられており、上述した
インナーチューブ２，アウターチューブ４，駆動部７，
検出器８，９，重鍾１０等により、チューブアッセンブ
リを構成している。各々のベースブロック５の中間位置
には、駆動部７と重鍾１０とを結ぶ線、すなわち共振振
動方向と直角な方向にフローチューブ２の軸と直角な面
を有する短冊状の支持板６の中央が固着され、各々半径
方向に延び、上記チューブアッセンブリと外筒１とは支
持板６の他端側が筒部１ａの内壁に固着されている。

【０００８】図３に示すように構成された直管式のコリ
オリ流量計は、被測定流体がインナーチューブ２に流れ
たとき、ベースブロック５まわりのインナーチューブ２
アウターチューブ４の固有振動数とが等しくなるように
重鍾１０の重さを調整後、駆動部７により共振駆動され
検出器８，９によりコリオリの力に比例した位相差信号
が検出される。このとき、インナーチューブ２とアウタ
ーチューブ４とからなる共振系は、各々のベースブロッ
ク５の中間位置で外筒１の内壁に支持板６を介して支持
され、更に、前記共振系から延長されたフローチューブ
２の拡大開口部３は接続フランジ１ｂ位置で支持され、
計４点で支持されているが、各々の支持位置は節部とな
っているので、系外部に振動を与えることなく安定した
振動となる。

【０００９】図３に示したコリオリ流量計は、上述のよ
うに、チューブアッセンブリを外筒１に支持する支持位
置を振動の節部としたので、チューブアッセンブリでの
振動が外筒１に伝達されることなく、安定した特性の質
量流量を計測できるが、図３に示したコリオリ流量計
は、原理的な構成を示したもので、実際に支持板６をチ
ューブアッセンブリを取り付けてから、支持板６の他端
を外筒内壁に固着することが不可能である。

【００１０】図４は、図３（Ｂ）に示したコリオリ流量
計の組立工程を説明するための図であり、図中、１１は
支持筒、１２は支持板受け座、１３はボルト、Ｍは溶接
部である。

【００１１】図４において、外筒１は、筒部１ａと接続
フランジ１ｂおよび筒部１ａと接続フランジ１ｂとの間
のベースブロック５の位置に対応する部分に設けられた
同径の支持筒１１からなり、各々外周の溶接部Ｍで溶着
される。支持筒１１は、内部に中心軸まわりに開口１２
ａを有する支持板受け座１２を有し、支持筒１１と支持
板受け座１２とは一体に構成されている。

【００１２】コリオリ流量計の組立工程においては、両
端に接続フランジ１ｂが溶接されていない状態でベース
ブロック５を介して同軸に組立られたアウターチューブ
４とインナーチューブ２の何れか一方側に支持板６の一
端を溶接しておき、これを、筒部１ａ内に挿入してボル
ト１３により支持板６と支持板受け座１２とを固着し、
その後、他方の支持板６をチューブアッセンブリに溶接
し、ボルト１３により支持板受け座１２に固着して、最
後に両端側の接続フランジ１ｂを接続部Ｍで溶接する。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、図３に
示した従来のコリオリ流量計は、組立工程において、チ
ューブアッセンブリを外筒１内に取り付ける場合、少な
くとも一方の支持板６は、チューブアッセンブリを外筒
１内に挿入後取り付ける必要があるが、このとき、チュ
ーブアッセンブリへの支持板６の取り付けを溶接，ロー
付け等の高温での固着手段で行うと、駆動部７，検出部
８，９等に使用されるコイルマグネット，ワイヤリング
等の機能部品を損傷するので、機械的な結合や低温接続
等の固着手段によりなされるが、これらの固着手段によ
ると、固着が不確実であり、特に、温度変化に対して性
能が不安定となっていた。

【００１４】本発明は、予め、チューブアッセンブリ単
体で、両サイドの支持板６と溶接，ロー付等の高温溶接
を行ってから、そのまま外筒１内に挿入組付けができる
ようにした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。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、両端
部に軸方向の移動を吸収する機能を有する直管で被測定
流体が流れるインナーチューブと、該インナーチューブ
の直管区間の外側で、ベースブロックを介して同軸に両
端固着されたアウターチューブと、前記インナーチュー
ブと該アウターチューブとを各々の固有振動数を等しく
するための重鍾を該アウターチューブに取り付けて共振
駆動する駆動手段と、前記インナーチューブに作用する
コリオリの力を検出する検出手段とからなるチューブア
ッセンブリと、該チューブアッセンブリと全長が略等し
く両端に接続フランジを有する外筒とからなり、該外筒
内に、前記チューブアッセンブリを前記インナーチュー
ブ両端と前記ベースブロック部に固着し、前記インナー
チューブの軸方向に自由度を持ち軸直角方向に剛な支技
板とにより支持したコリオリ流量計において、前記外筒
と前記支持板を、前記外筒と一体で該外筒と軸直角な面
を有し、前記チューブアッセンブリと前記支持板とを挿
通可能な切り欠きを開口した支持受け座とで固着し支持
するようにしたものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１は、本発明によるコリオリ流
量計の実施の形態の一例を説明するための図であり、図
１（Ａ）は、流れ方向を示す図１（Ｂ）の矢視Ａ−Ａ線
断面図、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）の矢視Ｂ−Ｂ線断面
図であり、図中、１は外筒、２はインナーチューブ、３
は拡大開口部、４はアウターチューブ、５はベースブロ
ック、６は支持板、７は駆動部、８，９は検出器、１０
は重鍾、１１は円筒部、１２は支持板受け座、１３はボ
ルト、１４は切り欠きである。

【００１７】図１において、インナーチューブ２は、両
端にラッパ状の拡大開口部３を有する直管で、軸方向に
伸縮するばね作用を有する被測定体を流すフローチュー
ブである。インナーチューブ２の直管部には、インナー
チューブ２よりも大径なアウターチューブ４が両端でベ
ースブロック５を介して同軸に溶着され同軸の２重管を
構成している。この２重管には、各々を反対位相で駆動
する駆動部７と、駆動によりインナーチューブ２に作用
するコリオリの力に比例した位相信号を検出するための
一対の検出器８，９が、駆動部７の対称位置に取り付け
られている。また、アウターチューブ４の直径上駆動部
７との対称位置に重鍾１０がボルト１０ａで固着されて
おり、重鍾１０の重さはインナーチューブ２と固有振動
数が等しくなるように調整されており、以上のように組
立られた構成は、コリオリ流量計の要部であり、チュー
ブアッセンブリと呼んでいる。

【００１８】チューブアッセンブリの各々のベースブロ
ック５には、直径方向に伸びる支持板６が中央で溶着さ
れており、チューブアッセンブリを軸方向には移動可能
で、軸と直角方向では剛である板ばねの作用を有して、
後述する円筒１に同軸にチューブアッセンブリを支持す
る。

【００１９】外筒１は、円筒１ａと、円筒１ａと同径の
支持筒１１と、接続フランジ１ｂとからなり、両端側に
接続フランジ１ｂを、中央に円筒１ａを配置して、各々
の間には支持筒１１が配置され、各々は溶接部Ｍで同軸
に溶着される。支持筒１１は、内側に軸直角で支持筒１
１と一体な支持板受け座１２を有し、支持板受け座１２
にはアウターチューブ４より大径な開口１２ａと該開口
１２ａを含む直径上に駆動部７，重鍾１０および支持板
６を挿通可能な幅と長さをもった切り欠き１４を有して
いる。

【００２０】図２は、図１に示したコリオリ流量計の組
立の実施の形態を説明するための部分斜視図である。図
１と同様の作用をする部分には図１の場合と同様の参照
番号を付してある。なお、接続フランジ１ｂの図示を省
いている。

【００２１】両端のベースブロック５に予め両端の支持
板６を、溶着したチューブアッセンブリを外筒１内に支
持板受け座１２の切り欠き１４を支持板６を挿通して矢
印Ｆ₁方向に挿入し、挿通後、支持板６を矢印Ｆ₂方向に
約９０゜回転して支持板６を支持板受け座１２の外側面
にボルト１３により固着する。同様に図示しない他方側
の支持板６も支持板受け座１２にボルト１３で固着す
る。

【００２２】

【発明の効果】請求項１に対応する効果：両端部に軸方
向の移動を吸収する機能を有する直管で被測定流体が流
れるインナーチューブと、該インナーチューブの直管区
間の外側で、ベースブロックを介して同軸に両端固着さ
れたアウターチューブと、前記インナーチューブと該ア
ウターチューブとを各々の固有振動数を等しくするため
の重鍾を該アウターチューブに取り付けて共振駆動する
駆動手段と、前記インナーチューブに作用するコリオリ
の力を検出する検出手段とからなるチューブアッセンブ
リと、該チューブアッセンブリと全長が略等しく両端に
接続フランジを有する外筒とからなり、該外筒内に、前
記チューブアッセンブリを前記インナーチューブ両端と
前記ベースブロック部に固着され、前記インナーチュー
ブの軸方向に自由度を持ち軸直角方向に剛な支技板とに
より支持したコリオリ流量計において、前記外筒と前記
支持板を、前記外筒と一体で該外筒と軸直角な面を有
し、前記チューブアッセンブリと前記支持板とを挿通可
能な切り欠きを開口した支持受け座とで固着し支持した
ので、 （１）支持板をチューブアッセンブリに単独で固着で
き、コイル，マグネット，ワイヤリング完了後、簡単に
レースに挿入固定できる。 （２）支持板が溶接，ロー付等で一体的にチューブアッ
センブリに固着できるので、温度，振動等によるゼロ安
定性が良くなる。 （３）チューブアッセンブリの取り付け、取り外しが容
易になる。 （４）振動体なので、実際の取り付け状態での動作試験
が望まれるが、チューブアッセンブリを簡単にケースに
取り付けでき、動作試験が簡単にできる。 等の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明によるコリオリ流量計の実施の形態の
一例を説明するための図である。

【図２】 図１に示したコリオリ流量計の組立の実施の
形態を説明するための部分斜視図である。

【図３】 従来の直管式のコリオリ流量計の構造例を示
す図である。

【図４】 図３（Ｂ）に示したコリオリ流量計の組立工
程を説明するための図である。

【符号の説明】

１…外筒、２…インナーチューブ、３…拡大開口部、４
…アウターチューブ、５…ベースブロック、６…支持
板、７…駆動部、８，９…検出器、１０…重鍾、１１…
円筒部、１２…支持板受け座、１３…ボルト、１４…切
り欠き。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 関 日出海 東京都新宿区上落合３丁目10番８号 株 式会社オーバル内 (72)発明者 二川 修 東京都新宿区上落合３丁目10番８号 株 式会社オーバル内 (56)参考文献 特開 平７−333030（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−241857（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−155221（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−270207（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01F 1/84

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 両端部に軸方向の移動を吸収する機能を
   有する直管で被測定流体が流れるインナーチューブと、
   該インナーチューブの直管区間の外側で、ベースブロッ
   クを介して同軸に両端固着されたアウターチューブと、
   前記インナーチューブと該アウターチューブとを各々の
   固有振動数を等しくするための重鍾を該アウターチュー
   ブに取り付けて共振駆動する駆動手段と、前記インナー
   チューブに作用するコリオリの力を検出する検出手段と
   からなるチューブアッセンブリと、該チューブアッセン
   ブリと全長が略等しく両端に接続フランジを有する外筒
   とからなり、該外筒内に、前記チューブアッセンブリを
   前記インナーチューブ両端と前記ベースブロック部に固
   着し、前記インナーチューブの軸方向に自由度を持ち軸
   直角方向に剛な支技板とにより支持したコリオリ流量計
   において、前記外筒と前記支持板を、前記外筒と一体で
   該外筒と軸直角な面を有し、前記チューブアッセンブリ
   と前記支持板とを挿通可能な切り欠きを開口した支持受
   け座とで固着し支持することを特徴とするコリオリ流量
   計。