JPH11211529A - コリオリ流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、ループタイプのコリオリ流量計の
長所、即ち分岐部、合流部がなく、圧力損失が生じた
り、流体の詰まりが生じることがないという長所を維持
しつつ、フローチューブの湾曲加工上の問題点を解決す
ることを目的としている。 【解決手段】本発明のコリオリ流量計は、フローチュー
ブ１、２を２本の平行した任意形状の湾曲管により構成
して、この２本のフローチューブ１、２内を測定流体が
直列に流れるいわゆるループタイプのものを前提として
いる。直列に流れるフローチューブ１、２を構成するた
めに、本発明は、入口流路４、出口流路６、及び相互接
続流路５を、内部に形成したマニフォールド３を備えて
いる。これによって、フローチューブ１、２に無理な湾
曲加工をすることなく、マニフォールド３の内部に形成
された３つの流路４、５、６によって、測定流体が直列
に流れるようにループ状の流路を構成することができ
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、コリオリ流量計に
関し、特に、２本の平行二重湾曲管を直列に接続した、
いわゆるループタイプのコリオリ流量計に関する。

【０００２】

【従来の技術】被測定流体の流通する流管の一端又は両
端を支持し、該支持点回りに流管を該流管の流れ方向と
垂直な方向に振動したとき、流管（以下振動が加えられ
るべき流管を、フローチューブという）に作用するコリ
オリの力が質量流量に比例することを利用した質量流量
計（コリオリ流量計）は周知である。このコリオリ流量
計におけるフローチューブとしての形状は湾曲管と直管
とに大別される。

【０００３】直管式のコリオリ流量計は、両端を支持さ
れた直管の中央部直管軸に垂直な方向に振動したとき、
直管の支持部と中央部との間でコリオリの力による直管
の変位差、即ち位相差信号として質量流量を検知する。
このような直管式のコリオリ流量計は、シンプル、コン
パクトで堅牢な構造を有しているものの、高い検出感度
を得ることができない。

【０００４】これに対して、湾曲管方式のものはコリオ
リの力を有効に取り出すための形状を選択できる面で高
感度の質量流量検出ができる。そして、この湾曲測定管
をより効率よく駆動するために、測定流体を流す湾曲管
を、平行２本の構成とすることも公知である。

【０００５】図３は、このような従来の平行２本湾曲管
型のコリオリ流量計の概念図を示している。図示のよう
に、フローチューブは、２本の平行Ｕ字管によって構成
され、かつその測定流体入口側に分岐部、及び出口側に
合流部が形成されている。測定流体は、入口側で２本の
フローチューブに等しく分岐され、そしてフローチュー
ブの出口側で、合流する。このように、２本の流体に等
しく測定流体を流すことにより、流体の種類が変わって
も、温度の変動があっても、常に２本のフローチューブ
の固有振動数を等しくすることができ、これによって、
効率よく安定に駆動することができると共に、外部振動
や温度影響の無いコリオリ流量計を構成できることが知
られている。

【０００６】ただ、測定流体入口での分岐部、及び測定
流体出口での合流部において、圧力損失が生じたり、流
体のつまりが生じることがある。これは、特に、高粘性
流体や食品等の腐り易く詰まり易い液体のときに問題と
なる。また、分岐があると、洗浄時、片側のフローチュ
ーブが貫通すると、他方のチューブの洗浄性が非常に悪
くなり、長時間を要することになる。

【０００７】これを改良するものとして、図４に示すよ
うに、事実上平行２本の湾曲管を、１本の管を湾曲させ
ることにより構成して、測定流体を直列に流すループタ
イプのコリオリ流量計がまた公知である。

【０００８】しかしながら、このような管は、上記した
ような分岐、合流を形成したことに基づく問題点は解決
できるものの、２次元的にではなく、３次元的に曲げる
ことを必要とするために、その湾曲加工が複雑、困難に
なると共に、加工の際のひずみが測定精度に影響すると
いう問題が生じる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、か
かる問題点を解決するために、上記したように１本の管
を湾曲させることにより平行二重の湾曲管をフローチュ
ーブとして構成したループタイプのコリオリ流量計の長
所、即ち分岐部、合流部がなく、圧力損失が生じたり、
流体の詰まりが生じることがないという長所を維持しつ
つ、その加工が複雑、困難になるという湾曲加工上の問
題点を解決すると共に、加工の際のひずみを低減させる
ことにより測定精度を向上させた平行二重湾曲管を用い
るコリオリ流量計を提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明のコリオリ流量計
は、加振すると共にそれに基づくコリオリ力を検出する
ためのフローチューブ１、２を２本の平行した任意形状
の湾曲管により構成して、この２本のフローチューブ
１、２内を測定流体が直列に流れるいわゆるループタイ
プのものを前提としている。このような直列に流れるフ
ローチューブ１、２を構成するために、本発明のコリオ
リ流量計は、入口流路４、出口流路６、及び相互接続流
路５を、内部に形成したマニフォールド３を備えてい
る。このマニフォールド３の入口流路４は、それを介し
て、測定流体が流入する入口配管と、一方のフローチュ
ーブ２の一端を接続する。相互接続流路５は、それを介
して、前記一方のフローチューブ２の他端と、他方のフ
ローチューブ１の一端を接続する。そして、出口流路６
は、それを介して、前記他方のフローチューブ１の他端
と、測定流体が流出する出口配管を接続している。

【００１１】前記入口配管及び出口配管と、マニフォー
ルド３の入口流路４及び出口流路６とのそれぞれの接続
は直接に行うこともできるが、マニフォールド３に固着
されたフランジ７、８を介して、或いはマニフォールド
３に固着された接続管９、１０及びそれに結合されたフ
ランジ７、８を介して行うことができる。

【００１２】このように、本発明のコリオリ流量計の２
本のフローチューブ１、２は、無理な湾曲加工をするこ
となく、マニフォールド３の内部に形成された３つの流
路４、５、６によって、測定流体が直列に流れるように
ループ状の流路を構成することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】最初に、本発明の前提とするコリ
オリ流量計について、一般的な平行二重Ｕ字管型コリオ
リ流量計の外観図を示す図２を例にして説明する。本発
明は、後述のマニフォールド３の内部構成に特徴があ
り、それ以外の構成において、例示されたような一般的
なコリオリ流量計と同一の構成にすることができる。

【００１４】図において、１及び２はフローチューブ、
３はマニフォールド、７及び８はフランジ、１１及び１
２は振動検出センサ、１３及び１４は支持体、１６は加
振器である。この２本の平行Ｕ字管構成のフローチュー
ブ１及び２には、従来構成と同じく、同一方向に測定流
体が流れるが、それはマニフォールド３の内部に形成さ
れた分岐部及び合流部によるものではなく、後述のよう
に、本発明の独特のマニフォールド内部構成により事実
上１本の直列に形成されたループ状の流路に基づくもの
である。

【００１５】このように構成されたコリオリ流量計の流
量測定は、通常のように行われる。安定した振動を得る
ための支持体１３及び１４を取り付け、フローチューブ
１及び２の中央部分に設けられた加振器１６で、一方の
フローチューブを他方に対して反対位相で、フローチュ
ーブ１、２が存在する平面に対し垂直方向に共振駆動す
る。そして、それに基づくコリオリ力による位相差が、
フローチューブ１、２の固定端と中央部との間にそれぞ
れ設けられた一対の振動検出センサ１１及び１２によっ
て検出される。

【００１６】即ち、フローチューブ１、２に測定流体を
流した状態で、中央部に設置した加振器１６から振動を
与えると、中央部が最大の振幅となる１次モード形状で
フローチューブが振動する。この振動はフローチューブ
１、２の上流側と下流側について考えると、各々固定端
付近を中心とする回転運動をしているとみなし得るの
で、質量ｍ、加振器１６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＝ー２ｍ・『ω』・『Ｖ』 のコリオリ力が働く。

【００１７】このコリオリ力により、フローチューブ
１、２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フ
ローチューブ１、２は振動する。この変形を振動検出セ
ンサ１１、１２で測定することにより質量流量Ｑを知る
ことができる。

【００１８】図１は、本発明を適用するコリオリ流量計
の原理構成図である。図において、１及び２はフローチ
ューブ、３はマニフォールド、４はマニフォールド３の
入口側に形成された入口流路、５は２本のフローチュー
ブ１、２を直列に接続するための相互接続流路、６はマ
ニフォールド３の出口側に形成された出口流路、９及び
１０はそれぞれ入口側及び出口側に備えられた接続管で
ある。

【００１９】フランジ７及び８は、それぞれ図示しない
入口配管及び出口配管と、接続管９及び１０の一端を接
続している。入口側の接続管９の他端は、マニフォール
ド３内の入口流路４と連通するように、マニフォールド
３と溶接などの適宜の手段を用いて固着されている。同
様に出口側の接続管１０は、マニフォールド３内の出口
流路６と連通するようにマニフォールド３に固着されて
いる。図示した例において、入口配管と出口配管を、マ
ニフォールド３に固着するに際して、接続管９、１０及
びこれに接続されたフランジ７、８を用いたが、入口配
管及び出口配管をマニフォールドに直接接続することも
可能である。或いはマニフォールド３の入口流路側及び
出口流路側にそれぞれフランジを直接固着し（言い換え
ると、図２に示したように接続管の機能をマニフォール
ド３に一体に組み入れて）、このフランジに入口配管及
び出口配管をそれぞれ接続することができる。

【００２０】それ故、本明細書において、入口配管及び
出口配管とマニフォールドとの接続とは、直接接続した
場合だけでなく、接続管９、１０、及びフランジ７、８
の一方又は双方を介して接続した場合も含めた意味で用
いている。

【００２１】マニフォールド３に形成された入口流路４
の他方には、フローチューブ２の入口端が、フローチュ
ーブ２の出口端は、マニフォールド３に形成された相互
接続流路５の一端に、相互接続流路５の他端はフローチ
ューブ１の入口端に、その出口端はマニフォールド３に
形成された出口流路６の一端に溶接などの適宜の手段を
用いてそれぞれ結合されている。出口流路６の他端は、
図示の例では接続管１０に接続され、そしてこの接続管
１０は、前記のようにフランジ８を介して出口配管に接
続されている。なお、説明においてフランジを用いた
が、ネジ込み式、クランプ式等の継手であれば、何を用
いてもよい。

【００２２】測定流体は、フランジ７により接続されて
いる入口配管から、接続管９、マニフォールド３の入口
流路４、フローチューブ２、相互接続流路５、フローチ
ューブ１、出口流路６、接続管１０をこの順に通って、
フランジ８に接続されている出口配管に流出することに
なる。本発明は、このようにフローチューブを複雑に湾
曲させる必要もなく、マニフォールド３に形成した流路
構成によって、途中に分岐或いは合流もない１本の連続
した同径の流路を構成することができる。

【００２３】前記のマニフォールド３、及びフローチュ
ーブ１、２の材質としては、ステンレス、ハステロイ、
チタン合金等のこの技術分野において通常のものを用い
ることができる。また、本明細書において、「マニフォ
ールド」なる用語は、「（財）日本規格協会編集のＪＩ
Ｓ工業用語大辞典（第４版）」に記載されているように
「内部に配管の役目をする通路を形成し、外部に２個以
上の機器を取り付けるための接続口を備えたブロック」
の意味で用いている。

【００２４】そして、このマニフォールド３は、鋳造に
より一体に形成するか、或いは分割して鋳造した後、溶
接等により一体に結合することができる。或いは、分割
して流路４、５、６を機械加工した後、溶接などにより
一体に結合することができる。

【００２５】本発明は、フローチューブとして前述した
Ｕ字管に限らず、例えば、円形状、門型等の任意形状の
湾曲管を用い、また、加振器及び振動検出センサとして
も任意構成のものを用いるコリオリ流量計に適用するこ
とができる。

【００２６】

【発明の効果】本発明のコリオリ流量計は、２本の平行
した湾曲管により構成されるフローチューブ内を測定流
体が直列に流れるよう構成するに際して、入口流路、出
口流路、及び相互接続流路を内部に形成したマニフォー
ルドによって行うものであるから、フローチューブは複
雑、困難な加工をする必要が無いことに加えて、測定流
路は直列に構成されて、分岐部、合流部も無いので、圧
力損失が生じたり、流体の詰まりが生じることがないと
いう効果を有している。

【００２７】また、流路に分岐がなく、あたかも１本の
連続チューブの如く流路が構成されるために、ピグ押し
が可能になると共に、洗浄性が向上するという効果があ
り、さらには、測定流体の温度に変動があっても、フロ
ーチューブには温度変動が均一に伝わって、その温度分
布が均一になり、それに基づくひずみが生じることがな
いという効果がある。

【００２８】また、入口配管と、出口配管のセンターを
一直線に合わせることが、マニフォールドの流路の配置
のみによって容易に可能となり、これによって、コリオ
リ流量計の配管内への取り付けが容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用するコリオリ流量計の原理構成図
である。

【図２】本発明の前提とする、一般的な平行二重Ｕ字管
型コリオリ流量計の外観図を示している。

【図３】従来技術の平行２本湾曲管型のコリオリ流量計
の概念図を示している。

【図４】従来技術の、１本の管を湾曲させることにより
直列構成にしたループタイプのコリオリ流量計の概念図
を示している。

【符号の説明】

１、２ フローチューブ ３ マニフォールド ４ 入口流路 ５ 相互接続流路 ６ 出口流路 ７、８ フランジ ９、１０ 接続管 １１、１２ 振動検出センサ １３、１４ 支持体 １６ 加振器

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【手続補正書】

【提出日】平成１１年１月２９日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 誠司 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

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】加振すると共にそれに基づくコリオリ力を
   検出するためのフローチューブを２本の平行した湾曲管
   により構成して、この２本のフローチューブ内を測定流
   体が直列に流れるコリオリ流量計において、 測定流体が流入する入口配管と、測定流体が流出する出
   口配管と、２本のフローチューブとを相互に接続して直
   列流路を形成する流路を内部に形成したマニフォールド
   を備えることを特徴とするコリオリ流量計。
2. 【請求項２】加振すると共にそれに基づくコリオリ力を
   検出するためのフローチューブを２本の平行した湾曲管
   により構成して、この２本のフローチューブ内を測定流
   体が直列に流れるコリオリ流量計において、 測定流体が流入する入口配管と、測定流体が流出する出
   口配管と、２本のフローチューブとを相互に接続して直
   列流路を形成するために、入口流路、出口流路、及び相
   互接続流路を内部に形成したマニフォールドを備え、 前記入口流路は、その一端側に入口配管を接続すると共
   に、その他端側に一方のフローチューブの一端を接続
   し、 前記相互接続流路は、その一端側に前記一方のフローチ
   ューブの他端を接続すると共に、その他端側に他方のフ
   ローチューブの一端を接続し、 前記出口流路は、その一端側に前記他方のフローチュー
   ブの他端を接続すると共に、その他端側に出口配管を接
   続した、 ことを特徴とするコリオリ流量計。
3. 【請求項３】前記入口配管及び出口配管と、マニフォー
   ルドの入口流路及び出口流路とのそれぞれの接続は、継
   手を介して行われる請求項２に記載のコリオリ流量計。
4. 【請求項４】前記入口配管及び出口配管と、マニフォー
   ルドの入口流路及び出口流路とのそれぞれの接続は、入
   口流路及び出口流路にそれぞれ結合された接続管、及び
   該接続管にそれぞれ接続された継手を介して行われる請
   求項２に記載のコリオリ流量計。