JPH03199922A - コリオリ質量流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、保守洗浄が容易で、耐震性が良好なコリオリ
質量流量計に関するものである。

〈従来の技術〉 第９図は従来より一般に使用されている従来例の構成説
明図である。

図において、１は配管Ａに、両端が取付けられたＵ字形
の測定管である。

２は管路Ａへの測定管１の取付はフランジである。

３はＵ字形をなす測定管ｌの先端に設けられた振動子で
ある。

４．５は測定管１の両側にそれぞれ設けられた変位検出
センサである。

以上の構成において、測定管１に測定流体が流され、振
動子３が駆動される。振動子３の振動方向の角速度ｒω
」、測定流体の流速ｒｖ」　（以下「」で囲まれた記号
はベクトル量を表す。）とすると Ｆｃ＝−２ｍｒωＪＸｒＶＪ のコリオリカが働く、コリオリカ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。

しかし、一般には、コリオリカに比例した振動の振幅は
、加振による振動の振幅より極めて小さく、コリオリカ
に比例した振動の振幅を直接検出することが出来ない。

今、第９図の２視の方向から見ると、振動子３の加振に
より、振動方向をα、βに別けて考えると、流速ｒｙＪ
の向きによって、第１０図（Ａ＞、（Ｂ）に示す如く、
コリオリカの方向が異なるので、逆相となり、測定管１
が捩れながら振動する。

これを変位検出センサ４，５、例えば磁気センサで変位
を検出し、変位検出センサ４，５の変位の位相差が、（
コリオリカに比例した振動の振幅）／（加振による振動
の振幅）に比例するので質量流量を求める事ができる。

位相差は波形がゼロをクロスする時間の差Δｔとして測
定出来るので、結果としてコリオリカが測定出来る。

第１０図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、測定管１を、２管式にしたものである。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、この様な、第１０図装置においても、外
部振動等に対する耐震性は向上するが、測定流路が２本
に分離されていて、測定管の洗浄が困難になる、分岐部
に付着物が溜り易い、等の欠点を有する。

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、保守洗浄が容易で、耐震性が良好なコ
リオリ質量流量計を提供するにある。

〈課題を解決するだめの手段〉 この目的を達成するために、本発明は、コリオリ力を利
用して質量流量を測定するコリオリ質量流量計において
、 測定流体の流れる直管状の測定管と、該測定管の管軸に
平行に設けられた平板と、該平板と前記測定管の両端が
固定される防振枠と、前記管軸に直交して設けられ前記
測定管の中央部付近で該測定管と前記平板とを結合する
結合板と、前記管軸と前記平板とに直交し前記結合板と
前記防振枠との間に対向して設けられ前記平板を振動さ
せる振動駆動装置と前記平板の変位速度を測定する速度
測定装置と、前記測定管の端部と結合板の取付は部との
中間部付近に設けられ該測定管と前記平板との相対変位
を検出する相対変位検出装置とを具備したことを特徴と
するコリオリ質量流量計を構成したものである。

く作　用〉 以上の構成において、測定管に測定流体が流され、振動
子が駆動される。振動子により測定管と平板は同一方向
に振動する。

振動方向の角速度ｒω１、測定管の内部を流れる測定流
体の流速ｒｙＪとすると、 Ｆｃ−−２ｍ　ｒωＩ　Ｘ　ｒＶ３ のコリオリカが働く、流速ｒＶＪの向きによって、測定
管にはコリオリカによる変形が加わり、測定管は変形す
る。

しかし、平板はコリオリカの影響は受けない。

従って、コリオリカによる相対変位が相対変位測定装置
により測定される。

而して、測定された相対変位信号を速度測定装置で割算
する事により質量信号が得られる。

一方、測定値にノイズとして働く、主配管の振動に対し
て、測定管と平板は両端近くを、防振枠で固定されてい
るので、外部の振動を受は難い。

以下、実施例に基づき詳細に説明する。

〈実施例〉 第１図は本発明の一実施例の要部構成説明図、第２図は
第１図のＡ−Ａ断面図、第３図は第１図のＢ−Ｂ断面図
である。

１１は配管路と接続するフランジである。

１２は口の字形の防振枠である。

１３は、測定流体の流れる直管状の測定管で、両端は防
振枠に固定されている。この場合は、配管路よりも管直
径は小さい直径から構成され、配管路と縮小部、拡大部
で結合されている。

１４は測定管１３の管軸に平行に設けられた平板で、両
端は防振枠に固定されている。平板１４は、測定管１３
と最小共振周波数が、同一になるように板厚が選ばれて
いる。

１５は、測定管１３の管軸に直交して設けられ、測定管
１３の中央部付近で測定管１３と平板１４とを結合する
結合板である。

１６．１７は、測定管１３の管軸と平板１４とに直交し
結合板１５と防振枠１２との間に対向して設けられ、平
板１４を振動させる振動駆動装置と、平板１４の変位速
度を測定する速度測定装置である。

１８は、測定管１３の端部と結合板１５の取付は部との
中間部付近に設けられ測定管１３と平板１４との相対変
位を検出する相対変位検出装置である。

相対変位検出装置１８は、この場合は、スリット１８１
、発光装置１８２と受光装置１８３よりなる。

第４図に、電気回路ブロック図を示す。

２１は、平板１４と測定管１３の相対変位を電圧に変換
する相対変位変換回路である。

相対変位変換口ｖ＠２１はスリット１８１、発光装置１
８２、受光装Ｗ１８３、演算回路２２とよりなる。

２３は、速度測定装置１７の出力から、変位に比例した
電圧信号を出力する、速度値３回路である。

２４は相対変位変換回路２１の出力を平滑する平滑回路
である。

２５は速度信号同１ｉ２３の出力を平滑する平滑回路で
ある。

２６は平滑回路２４と平滑回路２５との出力を割算する
割算回路である。

２７は、コイルと鉄心からなる振動駆動装置１６の駆動
回路で、速度信号回路２３の周波数信号と平滑回路２５
の平滑信号を利用して、周波数、大きさをコントロール
する。

以上の構成において、測定管１３に測定流体が流され、
振動駆動装置１６が駆動される。振動駆動装置ｊ６によ
り測定管１３と平板１４は同一方向に振動する。

振動方向の角速度「ω」、測定管１３の内部を流れる測
定流体の流速ｆ　Ｖ　Ｊとすると、Ｆｃ　−−２ｍ　’
ωＪ　Ｘ　ｒＶＪ のコリオリカが働く、流速「Ｖ！の向きによって、測定
管１３にはコリオリカによる変形が加わり、測定管１３
は変形する６ しかし、平板１４はコリオリカの影響は受けない。従っ
て、コリオリカによる相対変位が相対変位測定装置によ
り測定される。

而して、測定された相対変位信号を、速度測定装置１７
で割算する事により、質量信号が得られるう 一方４測定値にノイズとして働く、主配管の振動に対し
て、測定管１３と平板１４は両端近くを、防振枠１２で
固定されているので、外部の振動を受は難い。

即ち、 第５図に、測定管１３と平板１４との動きを示す。

振動駆動装置１６が駆動されると、結合板１５に周期的
な力が加わり、一体の状態で撓み振動する。第７図（Ａ
）は測定流体の流れが無い場合、第７図（Ｂ）は測定流
体の流れが有る場合である。

測定流体の流れが無い場合は、第５図（Ａ）に示す如く
、平板１４の変位δ、と測定管１３の変位δ２は一致し
ている。従って、平板１４を基準として見た測定管１３
の変位δ２−δ１は第６図（Ａ）に示す如く、ゼロであ
る。

測定流体の流れがある場合は、第５図（Ｂ）に示す如く
、測定管１３には質量流量に比例したコリオリカが加わ
り、測定管１３は上下流で逆方向に歪む。従って、平板
１４を基準として見た測定管１３の変位δ２−δ、は第
６図（Ｂ）に示す如く、正弦波状に変化するが、これは
、コリオリカ（即ち、質量流量）に比例する。

δ２−δ＋＝にωＭ（υ） ω：測定管１３の角速度 Ｍ（υ）：質量流量 次に、第８図に相対変位検出装置１８の部分の動きを示
す。

第８図（Ａ）は相対変位が無い場合である。

発光装置１８２から出た光は、スリット１８１で遮られ
、一部が受光装置１８３に到達する。受光装置１８３は
一対の構成で、相対変位が無い場合には、同一の光量の
光を受光する。

第８図（Ａ＞は相対変位が有る場合である。

スリット１８１が移動するために、一対の受光装置１８
３に到達する光はアンバランスとなる。

夫々の光量をＡ　＋　、　Ａ　２とずれば、Ａ２　　Ａ
ｔは相対変位に比例する。

而して、受光装置１８３の出力電圧Ｅ（Ａｔ）。

Ｅ　（Ａ２　）の差を演算回路２２で演算し、平滑回路
２４で平滑することにより、下式のようにコリオリカに
比例した信号を得ることが出来る。

Ｅｏ　−Ｅ　（Ａ２　＞　　−Ｂ　（Ａｔ　）＝１２　
（Ａ２　　Ａｔ　） ＝１２Ｊ！３　（δ２−δ、） Ａ、１２１３０Ｍ　（？Ｊ　） 更に、結合板１５の、速度測定装置１７からの速度に比
例した出力Ｅυ−に４ωで上記平滑信号を割る事により
質量信号に比例した信号が得られる。

ｌｌ：ｏ　１１　ｔ　−Ｅｒｌ　／Ｅ１゜”（１＋　　
Ａ２　ｆｉ３ωＭ（υ））／（Ａ４　ω） この結果、 （１）−本の配管から構成されていて、液だまり、分岐
部が無いので、保守、洗浄が容易である。

（２）＠動の検出には、測定管１３と平板１４の振動の
差を利用しているので、外部の振動を受は難い。

なお、速度測定装置１７の速度を一定になるように駆動
する場合、割算回路２６を省略してもよい。

相対変位検出装置１８は、光学式でなく、静電容量式電
磁誘導式、ストレインゲージ式、ＰＺＴを用いてもよい
。

１ 速度測定装置１７は電磁誘導式でなく、変位センサの出
力を微分する方法、加速度センサの出力を積分する方法
でもよい。

相対変位検出装置１８の数は、結合板１５の対称位置に
一対取付けたが、一対の変位信号をピックアップ後演算
処理する事によりＳ／Ｎ比を向上する事ができる。

センサの信号をＡ／Ｄ変換して演算すれば、演算精度を
向上する事ができる。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明は、コリオリ力を利用して
質量流量を測定するコリオリ質量流量計において、 測定流体の流れる直管状の測定管と、該測定管の管軸に
平行に設けられた平板と、該平板と前記測定管の両端が
固定される防振枠と、前記管軸に直交して設けられ前記
測定管の中央部付近で該測定管と前記平板とを結合する
結合板と、前記管軸と前記平板とに直交し前記結合板と
前記防振枠との間に対向して設けられ前記平板を振動さ
せる振　２ 動駆動装置と前記平板の変位速度を測定する速度測定装
置と、前記測定管の端部と結合板の取付は部との中間部
付近辷設けられ該測定管と前記平板との相対変位を検出
する相対変位検出装置とを具備したことを特徴とするコ
リオリ質量流量計を構成した。

この結果、 （１）−本の配管から構成されていて、液だまり、分岐
部が無いので、保守、洗浄が容易である。

〈２〉振動の検出には、測定管と平板の振動の差を利用
しているので、外部の振動を受は難い。

従って、本発明によれば、保守洗浄が容易で、耐震性が
良好な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】

第１図は本発明の一実施例の要部構成説明図、第２図は
第１図のＡ−Ａ断面図、第３図は第１図のＢ−Ｂ断面図
、第４図は第１図の電気回路ブロック図、第５図から第
８図は第１図の動作説明図、第９図は従来より一般に使
用されている従来例の構成説明図、第１０図は第９図の
動作説明図、第１１図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。 １１・・・フランジ、１２・・・防振枠、１３・・・測
定管、１４・・・平板、１５・・・結合板、１６・・・
振動駆動装置、１７・・・測度測定装置、１８・・・相
対変位検出装置、１８１・・・スリット、１８２・・・
発光装置、１８３・・・受光装置、２１・・・相対変位
回路、２２・・・演算回路、２３・・・速度信号回路、
２４．２５・・・平滑回路、２６・・・割算口ｍ＝ 第 ５ 図 ネ木々Ｓ１ 第 図 Ｓｚ４＋ ５ｚ−５；＋

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 コリオリ力を利用して質量流量を測定するコリオリ質量
   流量計において、 測定流体の流れる直管状の測定管と、 該測定管の管軸に平行に設けられた平板と、該平板と前
   記測定管の両端が固定される防振枠と、 前記管軸に直交して設けられ前記測定管の中央部付近で
   該測定管と前記平板とを結合する結合板と、 前記管軸と前記平板とに直交し前記結合板と前記防振枠
   との間に対向して設けられ前記平板を振動させる振動駆
   動装置と前記平板の変位速度を測定する速度測定装置と
   、 前記測定管の端部と結合板の取付け部との中間部付近に
   設けられ該測定管と前記平板との相対変位を検出する相
   対変位検出装置と を具備したことを特徴とするコリオリ質量流量計。