JPH11230805A - カウンタバランスチューブ式コリオリ流量計 - Google Patents
カウンタバランスチューブ式コリオリ流量計Info
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- JPH11230805A JPH11230805A JP2936598A JP2936598A JPH11230805A JP H11230805 A JPH11230805 A JP H11230805A JP 2936598 A JP2936598 A JP 2936598A JP 2936598 A JP2936598 A JP 2936598A JP H11230805 A JPH11230805 A JP H11230805A
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Abstract
て、振動バランスをとることを可能にすると共に、測定
流体に温度変動があっても、フローチューブに非対称な
応力が加わることがないようにすることを目的としてい
る。 【解決手段】 カウンタバランスチューブ式コリオリ流
量計は、被測定流体が流れる直管状のフローチューブ4
と、該フローチューブ4と平行に配置された中空筒状の
カウンタチューブ9と、駆動装置7と、一対のセンサ8
とから構成されて、フローチューブ4をカウンタチュー
ブ9とは逆位相で駆動装置7によって共振振動させ、該
フローチューブ4に作用する位相差を一対のセンサ8で
検知することにより質量流量を測定する。本発明は、こ
のようなカウンタバランスチューブ式コリオリ流量計に
おいて、フローチューブ4と同軸の支持シリンダ5を備
え、該支持シリンダ5を、軸方向両側において、フロー
チューブ4に一体に結合プレート6で固定したものであ
る。
Description
平行に配置されたカウンタバランスチューブを備えるカ
ウンタバランスチューブ式のコリオリ流量計に関する。
端支持された測定管を振動させたとき、測定管に作用す
るコリオリ力の力が測定媒体の質量流量に比例すること
を利用して質量流量の測定を行うものである。
直管とに大別されるが、直管単管式のコリオリ流量計
は、両端を支持された単管の中央部単管軸に垂直な方向
に振動したとき、単管の支持部と中央部との間でコリオ
リの力による単管の変位差、即ち位相差信号として質量
流量を検知する。単管式のコリオリ流量計は、単管の中
央部に配設された加振器により、両端支持点を節として
1次の振動モードにより駆動されると共に、その中央加
振器と、両端支持点のそれぞれとの間に対称に位相検出
器が配設され、測定流体の流通によりコリオリの力に基
づき単管に作用する位相差が検出される。
ンパクトで液溜まりが無いなどの特徴で注目されている
が、しかし、単管を振動させるには、エネルギーが外に
漏れることがないように流量計そのものの重量を重くす
るか流量計の取付を強固にする必要があり、実際には所
期の精度を得ることができない。このため、計測チュー
ブに同軸若しくは平行のカウンタバランスチューブ(以
下カウンタチューブという)を逆位相で振動させ、振動
バランスを保つことが知られている。
来技術のコリオリ流量計の概念図を示している。このコ
リオリ流量計は、同軸のカウンタチューブ9をフローチ
ューブ4の外周側に備えた二重直管形のものである。直
管状のフローチューブ4には被測定流体が流れる。フロ
ーチューブ4とカウンタチューブ9は、その両側で剛体
である連結ブロック12により同軸に固着されている。
カウンタチューブ9に取り付けた図示しないバランスウ
エイトの重量により、両側の連結ブロック12を支持部
としたフローチューブ4の固有振動数と、カウンタチュ
ーブ5の固有振動数が等しくなるよう調整されている。
更に、カウンタチューブ9の中央部には、フローチュー
ブ4をカウンタチューブ9と互いに反対位相で共振駆動
するための駆動装置7が取り付けられ、そして駆動装置
7の両側の対称位置に一対のセンサ8が設置されて、コ
リオリの力によるフローチューブ4の位相差を検知して
いる。
は、測定流体の温度が変わると、フローチューブ4は直
ちに追随して温度が変わるのに対して、同軸のカウンタ
チューブ9の温度変動には遅れが生じる。このため、フ
ローチューブ4とカウンタチューブ9は伸びに差を生じ
て、長手方向に連結ブロック12に対して応力が発生す
る。この応力に基づく測定値への影響は補正する必要が
あるものの、この応力自体は、同軸二重管の中心に対し
て対称に発生するため、二重管を撓ませ、湾曲変形させ
ることがないという点で優れている。
とカウンタチューブ9の口径比を、あまりに大きくする
ことはできない。その結果として、フローチューブ4の
口径を一定限度以下に小さく構成することができない。
口径比を大きくすることができないのは、両者の剛性比
が大きくなると、フローチューブ4のカウンタチューブ
9に対する振動数が大きくなり、振動バランスがとりに
くくなるからである。他方、フローチューブ4とカウン
タチューブ9の間隔は、駆動装置及び検出センサの取付
等の機械加工上の観点より、絶対値として、最低3mm程
度が必要になるため、小さなフローチューブ4に対して
は、必然的に口径比が大きくなる。例えば、5mmの口径
のフローチューブ4に対しても、3mmの間隔が必要にな
り、カウンタチューブ9の口径を11mmにすることが必
要になる。この5mmと11mmの口径比は、振動バランス
をとりにくくする程に大きなものである。
チューブ4に対しては、カウンタチューブ9との口径比
が大きくなるため、上記のように、振動バランスをとる
ことが困難になる。
来のコリオリ流量計の概念図を示している。このコリオ
リ流量計は、フローチューブ4と、図示の下方に平行に
備えられたカウンタチューブ9とから成る平行直管形で
ある。直管状のフローチューブ4には被測定流体が流れ
る。フローチューブ4とカウンタチューブ9は、その両
側で剛体である連結ブロック12により振動方向(上下
方向)において平行に固着されている。二重直管形と同
様に、カウンタチューブ9に取り付けた図示しないバラ
ンスウエイトの重量により、両側の連結ブロック12を
支持部としたフローチューブ4の固有振動数と、カウン
タチューブ9の固有振動数が等しくなるよう調整されて
いる。更に、カウンタチューブ9の中央部には、フロー
チューブ4をカウンタチューブ9と互いに反対位相で共
振駆動するための駆動装置7が取り付けられ、そして駆
動装置7の両側の対称位置に、コリオリの力によるフロ
ーチューブ4の位相差を検知するための一対のセンサ8
が設置されている点でも、上述の同軸の二重直管形と異
なるものではない。
おいて、測定流体の温度が変わり、フローチューブとカ
ウンタチューブに温度差ができた場合には、二重直管形
同様に、両チューブ間に伸びの差を生じ、これが、長手
方向に連結ブロック12に対して応力を発生することに
なるが、この応力は、二重直管形とは異なり、フローチ
ューブ4の中心に対して非対称に発生する。このため、
フローチューブを撓ませ、湾曲変形させるような応力が
加わることになる。例えば、測定流体の温度が上昇した
とき、連結ブロック12間で、カウンタチューブ9より
もフローチューブ4の長さが長くなって、フローチュー
ブ4の中央部を上方に湾曲変形させることになる。ま
た、非常に細いチューブ上の3個のコイルへの配線を施
さなければならず、これは、振動の安定性を阻害し、流
量計の精度を悪化させることになる。
小さな細いフローチューブに対して、振動バランスをと
ることが困難になるという同軸の二重直管形の問題点を
解決することを目的としている。
を解決するためにカウンタチューブをフローチューブと
平行に備えるものであるが、上記平行直管形の問題点を
も解決して、測定流体に温度変動があっても、フローチ
ューブに非対称な応力が加わることがないようにした新
規なカウンタバランスチューブ式コリオリ流量計を提供
することを目的としている。
取り付け及び配線構成を改良して、特に細いフローチュ
ーブに対して振動の安定性を確保し流量計精度の悪化を
防いだ新規なカウンタバランスチューブ式コリオリ流量
計を提供することを目的としている。
ブ式コリオリ流量計は、被測定流体が流れる直管状のフ
ローチューブ4と、該フローチューブ4と平行に配置さ
れてカウンタバランサとして機能するように両端が該フ
ローチューブ4に固定された中空筒状のカウンタチュー
ブ9と、駆動装置7と、一対のセンサ8とから構成され
て、フローチューブ4をカウンタチューブ9とは逆位相
で駆動装置7によって共振振動させ、該振動によりフロ
ーチューブ4の両側において該フローチューブ4に作用
するコリオリの力に比例した位相差を一対のセンサ8に
より検知することにより質量流量を測定する。本発明
は、このようなカウンタバランスチューブ式コリオリ流
量計において、フローチューブ4の外周側に間隔をあけ
て同軸に支持シリンダ5を備え、該支持シリンダ5を、
フローチューブ4とカウンタチューブ9との軸方向両側
固定位置において、フローチューブ4に一体に固定する
ことを特徴としている(請求項1)。このように、フロ
ーチューブ4と同軸に固定されている支持シリンダ5に
より、測定流体温度に変動があっても、フローチューブ
4がその中心に対して非対称にひずんで、変形するよう
なことはなくなる。
式コリオリ流量計は、支持シリンダ5をフローチューブ
4に固定する手段として、カウンタチューブ9をも一体
に結合する板部材(結合プレート6)から構成し、かつ
この板部材は、前記フローチューブの半径方向両外方向
に伸びて板バネ14として機能する延長部を有し、この
延長部を外筐1に固定することを特徴としている(請求
項2)。この板部材の弾性により、流体温度の変動に基
づく各チューブの温度差による熱応力を吸収することが
できると共に、一体に形成した板バネ14によりフロー
チューブ4、カウンタチューブ9、チューブアッセンブ
リー全体の支持点が同一平面上にあり、支持部の特性変
化の影響を受けにくく、安定した振動を得ることができ
る。
式コリオリ流量計は、前記一対のセンサ8のピックアッ
プコイルを支持シリンダ5に設置したことを特徴として
いる(請求項3)。これによって、配線は剛性の高い振
動しない支持シリンダ5に施行でき、SN比の高い計測
が可能になる。
式コリオリ流量計は、センサ8を、支持シリンダ5に設
置したピックアップコイル17と、フローチューブ4と
カウンタチューブ9の各々に設置したマグネット18と
で構成したことを特徴としている(請求項4)。これに
よって、フローチューブ4とカウンタチューブ9の相対
出力を検出するようにして、外乱影響による誤差をなく
すことができる。
ブ式コリオリ流量計は、駆動装置7を、支持シリンダ5
に設置した駆動コイル15と、フローチューブ4とカウ
ンタチューブ9の各々に設置したマグネット16とで構
成したことを特徴としている(請求項5)。この構成に
したことにより、非常に細いチューブに大きなコイルを
設置することなく、かつ駆動コイル15及び駆動コイル
の配線は剛性の高い振動しない支持シリンダ5に施行で
きるので、フローチューブ4及びカウンタチューブ9の
振動を阻害せずに、安定した振動を得ることができる。
に基づき、図面を参照して詳細に説明する。図1は、本
発明を適用するカウンタバランス方式コリオリ流量計の
一例を示している。図2は、図1に示した結合プレート
6による結合部分を拡大して詳細に示す図である。図に
おいて、1は外筐、2は配管との接続フランジ、4は測
定流体が流れるフローチューブ、5は該フローチューブ
4を同軸に支持する支持シリンダ、6はフローチューブ
4と支持シリンダ5及びカウンタチューブ9とを一体に
結合する結合プレート、7はフローチューブ4を共振振
動させる駆動装置、8はセンサ、10はバランスウエイ
ト、14は板バネである。
は、両端に接続フランジ2を有する中空円筒状の外筐1
を有し、外筐1内には、被測定流体が流れる直管状の、
例えばステンレス、ハステロイ、チタン合金等から構成
されるフローチューブ4が配設されている。このフロー
チューブ4の図示下方には、その長さ方向両端部を除き
平行に、中空筒状カウンタチューブ9が、結合プレート
6を介して、その両側において固定されている。そし
て、この位置が振動支点となる。カウンタチューブ9
は、弾性を有する、例えばステンレス、ハステロイ、チ
タン合金等によって構成すると共に、その中央部にバラ
ンスウエイト10を取り付けていて、全体としてカウン
タバランサとして機能する。
リオリ流量計は、さらに、前記フローチューブ4の外周
側に間隔をあけて同軸に支持シリンダ5を備えている。
支持シリンダ5は、その両端が、前記結合プレート6に
よりフローチューブ4に、そしてそれ故、カウンタチュ
ーブ9に一体に結合されている。この結合プレート6は
また、例えばステンレス、ハステロイ、チタン合金等に
よって構成することができる。
置7は、フローチューブ4とカウンタチューブ9を逆位
相で共振振動させるために、一方にコイル、他方にマグ
ネットを取り付けている。このようにして、フローチュ
ーブ4をその固有振動の一次モードで振動させる。そし
て、流体が流れたとき、振動のスピードが最大となる中
央部を境に、流入側と流出側ではコリオリ力が反対方向
となりフローチューブはうねるようにたわむことにな
る。これを二次モード成分と称しているが、フローチュ
ーブは、駆動装置による加振に基づく一次モードの振動
と、コリオリ力に基づく二次モードの振動が重畳される
形で変位する。一対のセンサ8は、駆動装置7の両側で
二次モード成分が最大となる位置で、支持シリンダ5に
設置されて、コリオリの力によるフローチューブ4の位
相差を検知し、これによって質量流量を知ることができ
る。
により構成することのできる一対のセンサ8は、図示し
たように、フローチューブ4と支持シリンダ5間の相対
出力を検出するよう構成する。計測すべきは、フローチ
ューブ4の二次モード振動であるから、駆動装置7が設
置されて振動しているカウンタチューブ9ではなく、振
動していない支持シリンダ5にセンサ8のピックアップ
コイルを設置することにより、SN比の高い計測が可能
になる。さらに、一般的に、この種のコリオリ流量計
は、センサにより検出される振幅値が一定になるよう
に、駆動装置7を制御しているが、振幅値を、フローチ
ューブ4と支持シリンダ5の間で検出することにより、
流体密度に変動が生じても、振幅変化が生じることはな
く、このため、器差(測定値と実際の質量流量値との間
の誤差)変化が生じない。
リオリ流量計は、支持シリンダ5を設けたことにより、
測定流体温度に変動があっても、フローチューブが撓
み、変形することはない。例えば、仮に流体温度が上昇
したとすると、結合プレート6により相互に両端で結合
されているフローチューブ4は、カウンタチューブ9よ
りも伸びて、フローチューブを撓ませ、変形させる応力
を生じることになるが、フローチューブ4と同軸に結合
プレート6により固定されている支持シリンダが備えら
れているため、フローチューブ4がその中心に対して非
対称にひずんで、変形するようなことはなくなる。
ーブ4を機械的に同軸に支持し、そして必要に応じて、
センサ8を設置するためのものであって、カウンタバラ
ンサとして機能させることを意図していないから、フロ
ーチューブに対して大きな口径比のものも使用可能であ
る。そして、例えばステンレス、ハステロイ、チタン合
金等によって構成することができる。
ウンタチューブ9及び支持シリンダ5を結合するに際し
て、結合プレート6として例示したような板部材を用い
たが、これらを一体に結合するものであれば、板部材に
限らず、ブロック状の剛体を用いても結合できる。しか
し、例えばステンレス、ハステロイ、チタン合金等によ
って構成した図示したような板部材を用いるならば、そ
の弾性により、流体温度の変動に基づく各チューブの温
度差による熱応力を吸収することができる。そして、こ
のような一体結合は、例えば、ロー付けにより行うこと
ができる。
よって支持することにより、支持部の特性変化の影響を
受けにくく、安定した振動を得ることができることが従
来より知られているが、この図示した例においては、結
合プレート6を支持シリンダ5の半径方向外側にまで左
右対称に延長して両側に板バネ14を一体に構成し、こ
れを外筐1にロー付け等の適宜の手段によって固定して
いる。言い換えると、板バネ14と結合プレート6を一
体にして、一枚の板で共用するものである。このような
共用により、構成簡単にして、結合プレート6の機能
と、板バネ14の機能を併せ持たせることが可能にな
る。なお、図示した例においては、図の上下方向に振動
駆動することを想定して、それに対して直角の横断方向
に板バネ14を延長しているが、板バネ14の延長方向
は、図示した例とは直角の上下方向にして、振動駆動の
方向と同一にすること、或いは、半径方向四方に延長さ
せることもできる。
ス方式コリオリ流量計の他の例を示している。図におい
て、15は駆動コイル、16はマグネットである。これ
は駆動装置7の駆動コイル15を支持シリンダ5に、2
つのマグネット16を駆動コイル15に対応するように
フローチューブ4とカウンタチューブ9の各々に異極が
向かい合うようにして設置するようにしている。駆動装
置7をこのような構成にしたことにより、非常に細いカ
ウンタチューブ9に大きな駆動コイルを設置することな
く、かつ駆動コイル15及び駆動コイルの配線(図示せ
ず)は剛性の高い支持シリンダ5に施行できる。よって
フローチューブ4及びカウンタチューブ9の振動を阻害
せずに、安定した振動を得ることができる。
ス方式コリオリ流量計の更に他の例を示している。図に
おいて、17はピックアップコイル、18はマグネット
である。
を支持シリンダ5に、2つのマグネット18をピックア
ップコイル17に対応するようにフローチューブ4とカ
ウンタチューブ9の各々に異極が向かい合うようにして
設置するようにしている。センサ8をこのような構成に
したことにより、外乱影響を受けたときでも、フローチ
ューブ4とカウンタチューブ9の相対出力を検出するた
め、外乱影響による誤差をなくすことができる。
リオリ流量計は、フローチューブの外周側に間隔をあけ
て同軸に支持シリンダを備え、該支持シリンダを、フロ
ーチューブに同軸に固定したことにより、測定流体温度
に変動があっても、フローチューブがその中心に対して
非対称にひずんで、変形するようなことはなくなるとい
う効果を生じる。
支持シリンダ及びカウンタチューブを結合したことによ
り、その弾性によって、流体温度の変動に基づく各チュ
ーブの温度差による熱応力を吸収することが可能にな
る。そして、一体に形成した板バネによりフローチュー
ブ、カウンタチューブ、チューブアッセンブリー全体の
支持点が同一平面上にあり、支持部の特性変化の影響を
受けにくく、安定した振動を得ることができる。
ップコイルを支持シリンダに設置したことにより、配線
は剛性の高い振動しない支持シリンダ上で施行でき、S
N比の高い計測が可能になると共に、流体密度の変動が
あっても器差変化が無いという効果がある。
ダに設置したことにより、非常に細いチューブに大きな
コイルを設置することなく、かつ駆動コイル及び駆動コ
イルの配線は剛性の高い振動しない支持シリンダに施行
できるので、フローチューブ及びカウンタチューブの振
動を阻害せずに、安定した振動を得ることができる。
ーブとカウンタチューブの各々に設置したことにより、
フローチューブとカウンタチューブの相対出力を検出す
るようにして、外乱影響による誤差をなくすことができ
る。
リ流量計の一例を示している。
拡大して詳細に示す図である。
リ流量計の他の一例を示している。
リ流量計の更に他の一例を示している。
オリ流量計の概念図を示している。
オリ流量計の概念図を示している。
Claims (5)
- 【請求項1】 被測定流体が流れる直管状のフローチュ
ーブと、該フローチューブと平行に配置されてカウンタ
バランサとして機能するように両端が該フローチューブ
に固定された中空筒状のカウンタバランスチューブと、
前記フローチューブをカウンタバランスチューブと逆位
相で共振振動させる駆動装置と、該振動により該フロー
チューブに作用するコリオリの力に比例した位相差を検
知することにより質量流量を測定する一対のセンサとか
ら成るカウンタバランスチューブ式コリオリ流量計にお
いて、 前記フローチューブの外周側に間隔をあけて同軸に備え
られる支持シリンダと、 前記フローチューブと前記カウンタバランスチューブと
の軸方向両側の固定位置において、前記支持シリンダを
前記フローチューブに固定する手段と、をさらに備える
ことを特徴とするカウンタバランスチューブ式コリオリ
流量計。 - 【請求項2】 前記支持シリンダを前記フローチューブ
に固定する手段は、前記カウンタバランスチューブをも
一体に結合する板部材からなり、かつこの板部材は、前
記フローチューブの半径方向両外方向に伸びて板バネと
して機能する延長部を有し、この延長部を外筐に固定す
ることを特徴とする請求項1に記載のカウンタバランス
チューブ式コリオリ流量計。 - 【請求項3】 前記一対のセンサのピックアップコイル
を、前記支持シリンダに設置したことを特徴とする請求
項1又は2に記載のカウンタバランスチューブ式コリオ
リ流量計。 - 【請求項4】 前記一対のセンサを、前記ピックアップ
コイルと、前記フローチューブと前記カウンタチューブ
の各々に設置したマグネットとで構成したことを特徴と
する請求項3に記載のカウンタバランスチューブ式コリ
オリ流量計。 - 【請求項5】 前記駆動装置を、前記支持シリンダに設
置した駆動コイルと、前記フローチューブと前記カウン
タチューブの各々に設置したマグネットとで構成したこ
とを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれかに記載の
カウンタバランスチューブ式コリオリ流量計。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP02936598A JP3834144B2 (ja) | 1998-02-12 | 1998-02-12 | カウンタバランスチューブ式コリオリ流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP02936598A JP3834144B2 (ja) | 1998-02-12 | 1998-02-12 | カウンタバランスチューブ式コリオリ流量計 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11230805A true JPH11230805A (ja) | 1999-08-27 |
JP3834144B2 JP3834144B2 (ja) | 2006-10-18 |
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ID=12274156
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP02936598A Expired - Fee Related JP3834144B2 (ja) | 1998-02-12 | 1998-02-12 | カウンタバランスチューブ式コリオリ流量計 |
Country Status (1)
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---|---|
JP (1) | JP3834144B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012528325A (ja) * | 2009-05-26 | 2012-11-12 | マイクロ モーション インコーポレイテッド | バランス部材を備えたフローメーター |
DE102011119980A1 (de) * | 2011-12-02 | 2013-06-06 | Krohne Ag | Coriolis-Massedurchflussmessgerät |
-
1998
- 1998-02-12 JP JP02936598A patent/JP3834144B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012528325A (ja) * | 2009-05-26 | 2012-11-12 | マイクロ モーション インコーポレイテッド | バランス部材を備えたフローメーター |
DE102011119980A1 (de) * | 2011-12-02 | 2013-06-06 | Krohne Ag | Coriolis-Massedurchflussmessgerät |
US8677832B2 (en) | 2011-12-02 | 2014-03-25 | Krohne Ag | Coriolis mass flow meter |
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---|---|
JP3834144B2 (ja) | 2006-10-18 |
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