二重ループ構造のフローチューブを備えたコリオリ流量計
【課題】 振動漏洩の軽減に寄与する二重ループ構造のフローチューブを備えたコリオリ流量計を提供する。
【解決手段】 第１湾曲管３１の出発管部２７は、第２湾曲管３２の出発管部２８、又は第１湾曲管３１の戻り管部２９と第２湾曲管３２の出発管部２８との連続部分３５に対して略平行な第１平行部分２７ａと、この第１平行部分２７ａに連続する第１曲げ部分２７ｂと、第１曲げ部分２７ｂの存在により第２湾曲管３２の出発管部２８との距離が徐々に広がる第１出発管部本体部分２７ｃとを有する。第２湾曲管部３２の戻り管部３０は、第１湾曲管３１の戻り管部２９又は連続部分３５に対して略平行な第２平行部分３０ａと、この第２平行部分３０ａに連続する第２曲げ部分３０ｂと、第２曲げ部分３０ｂの存在により第１湾曲管３１の戻り管部２９との距離が徐々に広がる第２戻り管部本体部分３０ｃとを有する。
【解決手段】 第１湾曲管３１の出発管部２７は、第２湾曲管３２の出発管部２８、又は第１湾曲管３１の戻り管部２９と第２湾曲管３２の出発管部２８との連続部分３５に対して略平行な第１平行部分２７ａと、この第１平行部分２７ａに連続する第１曲げ部分２７ｂと、第１曲げ部分２７ｂの存在により第２湾曲管３２の出発管部２８との距離が徐々に広がる第１出発管部本体部分２７ｃとを有する。第２湾曲管部３２の戻り管部３０は、第１湾曲管３１の戻り管部２９又は連続部分３５に対して略平行な第２平行部分３０ａと、この第２平行部分３０ａに連続する第２曲げ部分３０ｂと、第２曲げ部分３０ｂの存在により第１湾曲管３１の戻り管部２９との距離が徐々に広がる第２戻り管部本体部分３０ｃとを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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及び／又は振動周波数を検出して被測定流体の質量流量及び／又は密度を得るコリオリ流量計に関し、詳しくは、フローチューブが二重ループ構造となるコリオリ流量計に関する。
【背景技術】
【０００２】
コリオリ流量計は、被計測流体の流通する流管の一端又は両端を支持し、その支持点回りに流管の流れ方向と垂直な方向に振動を加えたときに、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である。コリオリ流量計は周知のものであり、コリオリ流量計におけるフローチューブの形状は直管式と湾曲管式とに大別されている。
【０００３】
直管式のコリオリ流量計は、両端が支持された直管の中央部直管軸に垂直な方向の振動を加えたとき、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、すなわち位相差信号が得られ、その位相差信号に基づいて質量流量を検知するように構成されている。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。しかしながら、高い検出感度を得ることができないという問題点もあわせ持っている。
【０００４】
これに対して、湾曲管式のコリオリ流量計は、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、直管式のコリオリ流量計よりも優れており、実際、高感度の質量流量を検出することができている。尚、湾曲管式のコリオリ流量計としては、一本のフローチューブを備えるもの（例えば特許文献１参照）や、並列二本のフローチューブを備えるもの（例えば特許文献２参照）、或いは一本のフローチューブをループさせた状態に備えるもの（例えば特許文献３参照）などが知られている。
【特許文献１】特公平４−５５２５０号公報
【特許文献２】特許第２９３９２４２号公報
【特許文献３】特公平５−６９４５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
フローチューブを対向振動させる構造のコリオリ流量計として、例えば上記特許文献３のものでは、振動系が完全に相対的にバランスが取れていても、次のような問題点を有している。すなわち、フローチューブを固定部材に対して固定する部分の剛性が低かったり、フローチューブの相対する固定端間の距離が離れていたりすると、フローチューブの天頂から固定端に向けた縦方向において、振動漏洩が生じてしまうという問題点を有している。そして、この振動漏洩によりフローチューブの上流方向と下流方向とでエネルギー散逸の比率が変化すると、ゼロ点シフト発生の恐れがあるという問題点を有している。
【０００６】
上記の振動漏洩を軽減するためには、相対する固定端間の距離を狭めればよく、また、これと同時に固定端の剛性を高めればよいということを本願発明者は見出している。
【０００７】
ところで、フローチューブに取り付けられる駆動手段や振動検出手段は、振動するフローチューブの管軸の軌跡上に配置することが最も効率がよいことが知られている。従って、駆動手段や振動検出手段を対向するフローチューブ間に配置するためには、これらのサイズを考慮してフローチューブの間隔を広げる必要がある。ここで、本願発明者の見出した上記内容を考慮すると、フローチューブの構造は、固定端から天頂方向に向けてチューブ間距離が相対的に広がる構造となる。
【０００８】
固定端から天頂方向に向けてチューブ間距離が相対的に広がるフローチューブの構造に関して、以下図面を参照しながら説明する。
【０００９】
図３において、引用符号１は二重ループ構造のフローチューブ、２はフローチューブ１を固定する固定部材を示している。フローチューブ１は、第１湾曲管３と、第２湾曲管４と、第１湾曲管３に連続する流入管５と、第２湾曲管４に連続する流出管６とを有している。このようなフローチューブ１内を流れる被測定流体（図示省略）は、流入管５から第１湾曲管３の出発管部７へ流れ込み、天頂部８及び戻り管部９を通過するようになっている。そして、第１湾曲管３と第２湾曲管４との連続部分１０から第２湾曲管４の出発管部１１へ流れ込み、さらには天頂部１２及び戻り管部１３を通過して流出管６へ移動するようになっている。
【００１０】
フローチューブ１は、第１湾曲管３の出発管部７と第２湾曲管４の出発管部１１との間隔が徐々に広がるように配置されている。また、第１湾曲管３の戻り管部９と第２湾曲管４の戻り管部１３も徐々に間隔が広がるように配置されている。
【００１１】
図３のフローチューブ１は、流入管５及び流出管６の各曲げ部分１４が連続部分１０に対して干渉しないようなギリギリの位置に配置されてなっているものであり、固定端間には引用符号ｔで示される間隔が生じている。この間隔ｔは、振動漏洩に影響するものであり、干渉が生じない状態で間隔ｔを狭めるためには、固定部材２の直径を縮径させる対策が挙げられる。しかしながら、この対策をとると、センサ全体の外乱振動に対する剛性が低下して結果的に安定した構造が得られなくなってしまう。また、フローチューブ１の外径が大きくなると固定部材２においてフローチューブ１を挟み込み固定するための溝加工、又は穴加工が困難となる場合があった。
【００１２】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、振動漏洩の軽減に寄与する二重ループ構造のフローチューブを備えたコリオリ流量計を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するためになされた請求項１記載の本発明の二重ループ構造のフローチューブを備えたコリオリ流量計は、センサユニット部分の基本構成図となる図１に示されるように、被計測流体を流す一本のフローチューブ２３と、該フローチューブ２３を固定する固定部材２４とを備え、前記フローチューブ２３は、前記固定部材２４から出る方向の出発管部２７、２８及び前記固定部材２４へ戻る方向の戻り管部２９、３０をそれぞれ有して相対向する第１、第２湾曲管３１、３２と、前記第１湾曲管３１に連続する流入管３３と、前記第２湾曲管３２に連続する流出管３４とを備える二重ループ構造のコリオリ流量計２１において、前記第１湾曲管３１の前記出発管部２７は、前記第２湾曲管３２の前記出発管部２８に対して、又は前記第１湾曲管３１の前記戻り管部２９と前記第２湾曲管３２の前記出発管部２８との連続部分３５に対して略平行な第１平行部分２７ａと、該第１平行部分２７ａに連続する第１曲げ部分２７ｂと、該第１曲げ部分２７ｂの存在により前記第２湾曲管３２の前記出発管部２８との距離が徐々に広がる第１出発管部本体部分２７ｃとを有し、前記第２湾曲管部３２の前記戻り管部３０は、前記第１湾曲管３１の前記戻り管部２９又は前記連続部分３５に対して略平行な第２平行部分３０ａと、該第２平行部分３０ａに連続する第２曲げ部分３０ｂと、該第２曲げ部分３０ｂの存在により前記第１湾曲管３１の前記戻り管部２９との距離が徐々に広がる第２戻り管部本体部分３０ｃとを有することを特徴としている。
【００１４】
請求項２記載の本発明の二重ループ構造のフローチューブを備えたコリオリ流量計は、請求項１に記載の二重ループ構造のフローチューブ２３を備えたコリオリ流量計２１において、前記第１湾曲管３１の前記戻り管部２９と前記連続部分３５と前記第２湾曲管３２の前記出発管部２８との管軸を合わせるとともに、前記第１出発管部本体部分２７ｃと前記第２戻り管部本体部分３０ｃとの管軸も合わせることを特徴としている。
【００１５】
このような特徴を有する本発明によれば、固定部材２４の剛性を維持した状態でフローチューブ２３の固定端側の間隔（Ｔ）を最小に狭めることが可能になるとともに、固定端側から天頂方向に向けてフローチューブ２３のチューブ間距離を相対的に広げることが可能になる。また、このようなフローチューブ２３においては、天頂側のチューブ間距離を最適に設定することが可能になる。天頂側のチューブ間距離を最適に設定すれば、駆動手段（２５）の構成同士、振動検出手段（２６）の構成同士を専用のブラケットを用いることなく近接させることが可能になり、温度変化によるフローチューブ２３の変形に伴ったブラケット先端の不確実な移動や、余計な付加質量がないことで耐振性にも配慮することが可能になる。一方、フローチューブ２３の各部分の管軸を合わせることで、第１、第２湾曲管３１、３２を略鏡像の構造にすることが可能になる。これにより、安定した振動系にすることが可能になる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、二重ループ構造のフローチューブを備えたコリオリ流量計の振動漏洩を従来よりも軽減させることができるという効果を奏する。また、振動系の温度特性や耐振性を従来よりも向上させることができるという効果を奏する。さらに、従来よりも安定した振動系にすることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施の形態を示すコリオリ流量計のセンサユニット部分の基本構成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）はＡ−Ａ線断面図、（ｃ）はＢ−Ｂ線断面図、（ｄ）は側面図、（ｅ）は要部拡大図である。
【００１８】
図１において、本発明のコリオリ流量計２１は、筐体２２と、この筐体２２内に収納されるフローチューブ２３と、フローチューブ２３を固定する固定部材２４とを備えて構成されている。また、本発明のコリオリ流量計２１は、駆動装置２５、一対の振動検出センサ２６、２６、及び温度センサ（図示省略）を有するセンサ部（図示省略）と、このセンサ部からの信号に基づいて質量流量等の演算処理を行う信号演算処理部（図示省略）と、駆動装置２５を励振するための励振回路部（図示省略）とを備えて構成されている。以下、各構成部材について説明する。
【００１９】
上記筐体２２は、曲げやねじれに強固な構造を有している。筐体２２は、フローチューブ２３を固定するための固定部材２４を取り付けた状態で、このフローチューブ２３を収納することができる大きさに形成されている。筐体２２は、フローチューブ２３等の流量計要部、すなわちセンサユニット部分を保護することができるように形成されている。このような筐体２２の内部には、アルゴンガス等の不活性ガスが充填されている。不活性ガスの充填により、フローチューブ２３等への結露が防止されるようになっている。
【００２０】
固定部材２４には、筐体２２が適宜手段で取り付けられている。固定部材２４は、平面視円形状に形成されている（平面視円形状が好ましいが、この限りではないものとする。十分な剛性が確保できればよいものとする。例えば、平面視四角形状の固定部材や、図２に示される固定部材２４′のように形成してもよいものとする）。固定部材２４は、本形態において、内部に空間を有する環状の壁となるように形成されている。固定部材２４の材質は、ステンレス等のこの技術分野において通常のものが用いられている。
【００２１】
上記フローチューブ２３は、一本の測定用の流管をループさせてなる二重ループ構造のものであって、固定部材２４から出る方向の出発管部２７、２８及び固定部材２４へ戻る方向の戻り管部２９、３０をそれぞれ有して相対向する第１湾曲管３１及び第２湾曲管３２と、第１湾曲管３１に連続する流入管３３と、第２湾曲管３２に連続する流出管３４とを有している。フローチューブ２３の第１湾曲管３１と第２湾曲管３２は、連続部分３５により連結されている。
【００２２】
尚、図中における符号なしの矢印は、フローチューブ２３の内部を流れる被測定流体（図示省略）の流れ方向を示している。また、矢印Ｐは上下方向、矢印Ｑは左右方向を示している。
【００２３】
先ず、第１湾曲管３１及び第２湾曲管３２について説明する。第１湾曲管３１及び第２湾曲管３２は、共に左右方向に長い略長円形状に形成されている。第１湾曲管３１及び第２湾曲管３２は、略鏡像となる形状に形成されている。
【００２４】
第１湾曲管３１及び第２湾曲管３２の構成を被測定流体（図示省略）の流れ方向に沿って説明する。第１湾曲管３１は、流入管３３が連続する出発管部２７と、この出発管部２７が連続するとともに被測定流体（図示省略）の流れ方向が反転する反転用曲げ管部３６と、反転用曲げ管部３６が連続する天頂管部３７と、天頂管部３７が連続する反転用曲げ管部３８と、この反転用曲げ管部３８が一端に連続するとともに他端に連続部分３５が連続する戻り管部２９とを有して構成されている。
【００２５】
一方、第２湾曲管３２は、連続部分３５が連続する出発管部２８と、この出発管部２８が連続する反転用曲げ管部３９と、反転用曲げ管部３９が連続する天頂管部４０と、天頂管部４０が連続する反転用曲げ管部４１と、この反転用曲げ管部４１が一端に連続するとともに他端に流出管３４が連続する戻り管部３０とを有して構成されている。
【００２６】
第１湾曲管３１の出発管部２７は、例えば第２湾曲管３２の出発管部２８及び連続部分３５の連続する部分（又は出発管部２８、連続部分３５でも可）に対して略平行な第１平行部分２７ａと、この第１平行部分２７ａに連続する第１曲げ部分２７ｂと、第１曲げ部分２７ｂの存在により第２湾曲管３２の出発管部２８との距離が徐々に広がる第１出発管部本体部分２７ｃとを有している。
【００２７】
第１平行部分２７ａは、真っ直ぐな形状であって、この一端に流入管３３が連続するように配置形成されている。第１平行部分２７ａは、本形態において、固定部材２４に対し強固に固定されている。第１平行部分２７ａは、出発管部２８及び連続部分３５の上記連続する部分に対して干渉しないようなギリギリの位置に配置形成されている。
【００２８】
第１曲げ部分２７ｂは、第１平行部分２７ａの他端に連続するように配置形成されている。また、第１曲げ部分２７ｂは、本形態において、ちょうど固定部材２４の外周面から突出するような位置に配置形成されている。第１曲げ部分２７ｂは、本形態において、これに連続する真っ直ぐな第１出発管部本体部分２７ｃが、第２湾曲管３２の出発管部２８に対して約８°傾くように形成されている（一例であるものとする。本形態においては振動検出センサ２６のサイズに合わせて傾きが設定されている）。
【００２９】
第１湾曲管３１の出発管部２７と、第２湾曲管３２の出発管部２８は、第１湾曲管３１の出発管部２７の構造によって、固定端間が最小の寸法Ｔ（Ｔ＜ｔ、ｔは図３参照）となるように配置されている。出発管部２７を構成する第１出発管部本体部分２７ｃと、第２湾曲管３２の出発管部２８は、ブレースバー４２により固定されている。ブレースバー４２は、２つの管に跨るような板状の部材であって、固定部材２４に近い位置に配置されている。ブレースバー４２は、対向振動するフローチューブ２３の各振動モードの同相振動と逆相振動の固有振動数を離すことにより、耐振動性を向上させるために用いられている。また、ブレースバー４２は、振動の基部における応力を分散し、耐久性を増すような働きを有している。
【００３０】
第２湾曲管３２の戻り管部３０は、例えば第１湾曲管３１の戻り管部２９及び連続部分３５の連続する部分（又は戻り管部２９、連続部分３５でも可）に対して略平行な第２平行部分３０ａと、この第２平行部分３０ａに連続する第２曲げ部分３０ｂと、第２曲げ部分３０ｂの存在により第１湾曲管３１の戻り管部２９との距離が徐々に広がる第２戻り管部本体部分３０ｃとを有している。
【００３１】
第２平行部分３０ａは、真っ直ぐな形状であって、この一端に流出管３４が連続するように配置形成されている。第２平行部分３０ａは、本形態において、固定部材２４に対し強固に固定されている。第２平行部分３０ａは、戻り管部２９及び連続部分３５の上記連続する部分に対して干渉しないようなギリギリの位置に配置形成されている。
【００３２】
第２曲げ部分３０ｂは、第２平行部分３０ａの他端に連続するように配置形成されている。また、第２曲げ部分３０ｂは、本形態において、ちょうど固定部材２４の外周面から突出するような位置に配置形成されている。第２曲げ部分３０ｂは、本形態において、これに連続する真っ直ぐな第２戻り管部本体部分３０ｃが、第１湾曲管３１の戻り管部２９に対して約８°傾くように形成されている（一例であるものとする。本形態においては振動検出センサ２６のサイズに合わせて傾きが設定されている）。
【００３３】
第２湾曲管３２の戻り管部３０と、第１湾曲管３１の戻り管部２９は、第２湾曲管３２の戻り管部３０の構造によって、固定端間が最小の寸法Ｔ（Ｔ＜ｔ、ｔは図３参照）となるように配置されている。戻り管部３０を構成する第２戻り管部本体部分３０ｃと、第１湾曲管３１の戻り管部２９は、上記のものと同じブレースバー４２により同位置で固定されている。
【００３４】
第１湾曲管３１の戻り管部２９、連続部分３５、及び第２湾曲管３２の出発管部２８は、これらの管軸が一致するように形成されている。また、第１湾曲管３１の第１出発管部本体部分２７ｃ及び第２湾曲管３２の第２戻り管部本体部分３０ｃも同様に管軸が一致するように形成されている。第１湾曲管３１の戻り管部２９及び第２湾曲管３２の出発管部２８は、本形態において、固定部材２４に対し強固に固定されている。
【００３５】
第１湾曲管３１及び第２湾曲管３２の天頂管部３７及び４０は、本形態において、これらの中間が駆動装置２５のサイズに合わせて近接するような図示の形状に形成されている（一例であるものとする。中間を近接させずに真っ直ぐに形成することも当然によいものとする）。天頂管部３７及び４０の中央位置は、駆動装置２５に対する取り付け部分となっている。また、平行に配置される反転用曲げ管部３６と３９、及び反転用曲げ管部３８と４１の各中央位置は、振動検出センサ２６に対する取り付け部分となっている。
【００３６】
流入管３３は、第１湾曲管３１の第１平行部分２７ａに連続する曲げ部分４３と、この曲げ部分４３に連続する真っ直ぐな流入管本体４４とを有して構成されている。また、流出管３４も同様に、第２湾曲管３２の第２平行部分３０ａに連続する曲げ部分４５と、この曲げ部分４５に連続する真っ直ぐな流出管本体４６とを有して構成されている。流入管３３及び流出管３４は、同一形状に形成されている。流入管３３の流入管本体４４と流出管３４の流出管本体４６は、これらの管軸が一致するように配置されている。流入管３３の流入管本体４４と流出管３４の流出管本体４６は、本形態において、固定部材２４に対し強固に固定されている。
【００３７】
第１湾曲管３１の出発管部２７及び戻り管部２９と、第２湾曲管３２の出発管部２８及び戻り管部３０と、流入管３３と、流出管３４は、本形態において、同一平面上に固定されている（一例であるものとする）。
【００３８】
フローチューブ２３は、上記固定端の間隔が極めて狭いことから、振動漏洩が起こり難い構造になっている。また、詳細な説明は省略するが、フローチューブ２３は第１湾曲管３１及び第２湾曲管３２に生じる捻り応力が相殺されるような構造になっている。すなわち、固定部材２４にほぼ振動が生じないような構造になっている。一方、フローチューブ２３は、天頂管部３７及び４０の間隔が狭いことから、駆動装置２５で生じる相対的な位置関係の温度や振動によるズレが最小になるような構造になっている。また、振動検出センサ２６、２６においても同様に相対的な位置関係の温度や振動によるズレが最小になるような構造になっている。
【００３９】
尚、フローチューブ２３の材質は、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が用いられている。
【００４０】
上記センサ部を構成する上記駆動装置２５は、フローチューブ２３の第１湾曲管３１及び第２湾曲管３２を対向振動させるためのものであって、コイルとマグネットとを備えて構成されている。このような駆動装置２５は、フローチューブ２３の天頂管部３７及び４０の中央位置に、且つこれらによって挟まれるような状態で配置されている。言い換えれば、駆動装置２５は、フローチューブ２３の振動方向に対してオフセットしてない位置に取り付けられている。
【００４１】
駆動装置２５のコイルは、専用の取付具（取付具は後述のブラケットではないものとする）を用いてフローチューブ２３の天頂管部３７に取り付けられている。また、コイルからは、特に図示しないが、ＦＰＣ（フレキシブル・プリント・サーキット）又は電線が引き出されている。駆動装置２５のマグネットは、専用の取付具を用いてフローチューブ２３の天頂管部４０に取り付けられている（コイル及びマグネットの配置は上記の逆であってもよいものとする）。
【００４２】
駆動装置２５において吸引作用が生じると、マグネットがコイルに対して差し込まれるような状態になり、その結果、フローチューブ２３の天頂管部３７及び４０同士が近接するようになる。これに対し、反発作用が生じると、フローチューブ２３の天頂管部３７及び４０同士が離間するようになる。駆動装置２５は、フローチューブ２３が上述の如く固定部材２４に固定されていることから、このフローチューブ２３を、固定部材２４を中心にして回転方向に交番駆動させるように構成されている。
【００４３】
上記センサ部を構成する上記振動検出センサ２６、２６は、フローチューブ２３の振動を検出するとともに、フローチューブ２３に作用するコリオリの力に比例した位相差を検出するためのセンサであって、それぞれコイルとマグネットとを備えて構成されている（これに限らず、加速度センサ、光学的手段、静電容量式、歪み式（ピエゾ式）等の変位、速度、加速度のいずれかを検出する手段であればよいものとする）。
【００４４】
このような構成の振動検出センサ２６、２６は、コリオリの力に比例した位相差を検出することが可能な位置に配置されている。振動検出センサ２６、２６は、本形態において、平行に配置される反転用曲げ管部３６と３９、及び反転用曲げ管部３８と４１の各中央位置に配置されている。
【００４５】
振動検出センサ２６、２６の各コイルは、専用の取付具を用いてフローチューブ２３の反転用曲げ管部３９と４１に取り付けられている。各コイルからは、特に図示しないが、ＦＰＣ（フレキシブル・プリント・サーキット）又は電線が引き出されている。振動検出センサ２６、２６の各マグネットは、専用の取付具を用いて反転用曲げ管部３６と３８に取り付けられている。
【００４６】
本発明のコリオリ流量計２１の内部には、特に図示しないが、基板等が設けられている。この基板には、筐体２２の外部に引き出されるワイヤハーネスが接続されている。また、基板には、駆動装置２５や振動検出センサ２６、２６からのＦＰＣ又は電線が接続されている。
【００４７】
上記センサ部の一部を構成する温度センサは、コリオリ流量計２１の温度補償をするためのものであって、適宜手段でフローチューブ２３に取り付けられている。具体的な配置としては、例えば第１湾曲管３１の戻り管部２９に取り付けられている。尚、温度センサから引き出される図示しないＦＰＣ（フレキシブル・プリント・サーキット）又は電線は、上記基板に接続されている。
【００４８】
上記信号演算処理部には、一方の振動検出センサ２６からの、フローチューブ２３の変形に関する検出信号、他方の振動検出センサ２６からの、フローチューブ２３の変形に関する検出信号、及び温度センサからの、フローチューブ２３の温度に関する検出信号がそれぞれ入力されるように配線及び接続がなされている。このような信号演算処理部では、センサ部より入力された各検出信号に基づいて質量流量及び密度の演算がなされるように構成されている。また、信号演算処理部では、演算により得られた質量流量、密度が図示しない表示器に対して出力されるように構成されている。
【００４９】
上記励振回路部は、平滑部と比較部と目標設定部と可変増幅部と駆動出力部とを備えて構成されている。平滑部は、一方の振動検出センサ２６（又は他方の振動検出センサ２６）からの検出信号を取り出すように配線されている。また、平滑部は、入力された検出信号を整流し平滑するとともに、その振幅に比例した直流電圧を出力することができるような機能を有している。比較部は、平滑部からの直流電圧と目標設定部から出力される目標設定電圧とを比較するとともに、可変増幅部の利得を制御して共振振動の振幅を目標設定電圧に制御することができるような機能を有している。
【００５０】
上記構成において、フローチューブ２３に被測定流体（図示省略）を流すとともに、駆動装置２５を駆動させてフローチューブ２３の第１湾曲管３１及び第２湾曲管３２を対向振動させると、振動検出センサ２６、２６の点でのコリオリの力によって生じる位相の差分により、質量流量が上記信号演算処理部で算出される。また、本形態においては、振動周波数から密度も算出される。
【００５１】
次に、図２を参照しながらフローチューブ及び固定部材の変形例を説明する。図２はフローチューブ及び固定部材の変形例を示すセンサユニット部分の基本構成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）はＡ−Ａ線断面図、（ｃ）はＢ−Ｂ線断面図である。
【００５２】
図２において、本発明のコリオリ流量計は、筐体（図示省略。図１の引用符号２２と同じものとする）と、この筐体内に収納されるフローチューブ２３′と、フローチューブ２３′を固定する固定部材２４′と、駆動装置２５、一対の振動検出センサ２６、２６、及び温度センサ（図示省略）を有するセンサ部（図示省略）と、このセンサ部からの信号に基づいて質量流量等の演算処理を行う信号演算処理部（図示省略）と、駆動装置２５を励振するための励振回路部（図示省略）とを備えて構成されている。コリオリ流量計は、上述の形態に対して、フローチューブ２３′と固定部材２４′とが若干異なっている（センサユニット部分の作用は同じであるものとする）。以下、相違点のみ説明する。
【００５３】
フローチューブ２３′の第１湾曲管３１を構成する出発管部２７は、第１平行部分２７ａと、第１曲げ部分２７ｂと、第１出発管部本体部分２７ｃとを有しており、第１平行部分２７ａがちょうど固定部材２４′の外周面から突出するような位置に配置形成されている。一方、第２湾曲管３２を構成する戻り管部３０は、第２平行部分３０ａと、第２曲げ部分３０ｂと、第２戻り管部本体部分３０ｃとを有しており、こちらも第２平行部分３０ａがちょうど固定部材２４′の外周面から突出するような位置に配置形成されている。固定部材２４′は、図示のようなブロック状に形成されている。
【００５４】
他の相違点としては、特にダッシュの符号を付さないが、平行に配置される反転用曲げ管部３６と３９、及び反転用曲げ管部３８と４１の形状が若干異なっている。また、天頂管部３７及び４０の形状が真っ直ぐになる点が異なっている。
【００５５】
以上、本発明によれば、固定部材２４（２４′）の剛性を従来と同様に維持した状態でフローチューブ２３（２３′）の固定端側の間隔を従来よりも狭めることができる。従って、従来の問題点となっていた振動漏洩を軽減することができる。また、本発明によれば、フローチューブ２３（２３′）の固定端側から天頂方向に向けてチューブ間距離を相対的に広げることができる。このようなフローチューブ２３（２３′）においては、天頂側のチューブ間距離を最適に設定することができる。従って、専用のブラケットを用いることなく駆動装置２５及び振動検出センサ２６、２６を近接させることができる。これにより、温度変化によるフローチューブ２３（２３′）の変形に伴ったブラケット先端の不確実な移動や、余計な付加質量がないことで耐振性にも配慮することができる。一方、フローチューブ２３（２３′）の各部分の管軸を合わせることで、第１、第２湾曲管３１、３２を略鏡像の構造にすることができる。従って、振動系を安定させることができる。
【００５６】
その他、本発明は本発明の主旨を変えない範囲で種々変更実施可能なことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の一実施の形態を示すコリオリ流量計のセンサユニット部分の基本構成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）はＡ−Ａ線断面図、（ｃ）はＢ−Ｂ線断面図、（ｄ）は側面図、（ｅ）は要部拡大図である。
【図２】フローチューブ及び固定部材の変形例を示すセンサユニット部分の基本構成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）はＡ−Ａ線断面図、（ｃ）はＢ−Ｂ線断面図である。
【図３】従来例のコリオリ流量計のセンサユニット部分の構成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）はＣ−Ｃ線断面図、（ｃ）は要部拡大図である。
【符号の説明】
【００５８】
２１ コリオリ流量計
２２ 筐体
２３ フローチューブ
２４ 固定部材
２５ 駆動装置
２６ 振動検出センサ
２７ 出発管部
２７ａ 第１平行部分
２７ｂ 第１曲げ部分
２７ｃ 第１出発管部本体部分
２８ 出発管部
２９ 戻り管部
３０ 戻り管部
３０ａ 第２平行部分
３０ｂ 第２曲げ部分
３０ｃ 第２戻り管部本体部分
３１ 第１湾曲管
３２ 第２湾曲管
３３ 流入管
３４ 流出管
３５ 連続部分
３６、３８、３９、４１ 反転用曲げ管部
３７、４０ 天頂管部
４２ ブレースバー
４３、４５ 曲げ部分
４４ 流入管本体
４６ 流出管本体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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及び／又は振動周波数を検出して被測定流体の質量流量及び／又は密度を得るコリオリ流量計に関し、詳しくは、フローチューブが二重ループ構造となるコリオリ流量計に関する。
【背景技術】
【０００２】
コリオリ流量計は、被計測流体の流通する流管の一端又は両端を支持し、その支持点回りに流管の流れ方向と垂直な方向に振動を加えたときに、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である。コリオリ流量計は周知のものであり、コリオリ流量計におけるフローチューブの形状は直管式と湾曲管式とに大別されている。
【０００３】
直管式のコリオリ流量計は、両端が支持された直管の中央部直管軸に垂直な方向の振動を加えたとき、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、すなわち位相差信号が得られ、その位相差信号に基づいて質量流量を検知するように構成されている。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。しかしながら、高い検出感度を得ることができないという問題点もあわせ持っている。
【０００４】
これに対して、湾曲管式のコリオリ流量計は、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、直管式のコリオリ流量計よりも優れており、実際、高感度の質量流量を検出することができている。尚、湾曲管式のコリオリ流量計としては、一本のフローチューブを備えるもの（例えば特許文献１参照）や、並列二本のフローチューブを備えるもの（例えば特許文献２参照）、或いは一本のフローチューブをループさせた状態に備えるもの（例えば特許文献３参照）などが知られている。
【特許文献１】特公平４−５５２５０号公報
【特許文献２】特許第２９３９２４２号公報
【特許文献３】特公平５−６９４５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
フローチューブを対向振動させる構造のコリオリ流量計として、例えば上記特許文献３のものでは、振動系が完全に相対的にバランスが取れていても、次のような問題点を有している。すなわち、フローチューブを固定部材に対して固定する部分の剛性が低かったり、フローチューブの相対する固定端間の距離が離れていたりすると、フローチューブの天頂から固定端に向けた縦方向において、振動漏洩が生じてしまうという問題点を有している。そして、この振動漏洩によりフローチューブの上流方向と下流方向とでエネルギー散逸の比率が変化すると、ゼロ点シフト発生の恐れがあるという問題点を有している。
【０００６】
上記の振動漏洩を軽減するためには、相対する固定端間の距離を狭めればよく、また、これと同時に固定端の剛性を高めればよいということを本願発明者は見出している。
【０００７】
ところで、フローチューブに取り付けられる駆動手段や振動検出手段は、振動するフローチューブの管軸の軌跡上に配置することが最も効率がよいことが知られている。従って、駆動手段や振動検出手段を対向するフローチューブ間に配置するためには、これらのサイズを考慮してフローチューブの間隔を広げる必要がある。ここで、本願発明者の見出した上記内容を考慮すると、フローチューブの構造は、固定端から天頂方向に向けてチューブ間距離が相対的に広がる構造となる。
【０００８】
固定端から天頂方向に向けてチューブ間距離が相対的に広がるフローチューブの構造に関して、以下図面を参照しながら説明する。
【０００９】
図３において、引用符号１は二重ループ構造のフローチューブ、２はフローチューブ１を固定する固定部材を示している。フローチューブ１は、第１湾曲管３と、第２湾曲管４と、第１湾曲管３に連続する流入管５と、第２湾曲管４に連続する流出管６とを有している。このようなフローチューブ１内を流れる被測定流体（図示省略）は、流入管５から第１湾曲管３の出発管部７へ流れ込み、天頂部８及び戻り管部９を通過するようになっている。そして、第１湾曲管３と第２湾曲管４との連続部分１０から第２湾曲管４の出発管部１１へ流れ込み、さらには天頂部１２及び戻り管部１３を通過して流出管６へ移動するようになっている。
【００１０】
フローチューブ１は、第１湾曲管３の出発管部７と第２湾曲管４の出発管部１１との間隔が徐々に広がるように配置されている。また、第１湾曲管３の戻り管部９と第２湾曲管４の戻り管部１３も徐々に間隔が広がるように配置されている。
【００１１】
図３のフローチューブ１は、流入管５及び流出管６の各曲げ部分１４が連続部分１０に対して干渉しないようなギリギリの位置に配置されてなっているものであり、固定端間には引用符号ｔで示される間隔が生じている。この間隔ｔは、振動漏洩に影響するものであり、干渉が生じない状態で間隔ｔを狭めるためには、固定部材２の直径を縮径させる対策が挙げられる。しかしながら、この対策をとると、センサ全体の外乱振動に対する剛性が低下して結果的に安定した構造が得られなくなってしまう。また、フローチューブ１の外径が大きくなると固定部材２においてフローチューブ１を挟み込み固定するための溝加工、又は穴加工が困難となる場合があった。
【００１２】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、振動漏洩の軽減に寄与する二重ループ構造のフローチューブを備えたコリオリ流量計を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するためになされた請求項１記載の本発明の二重ループ構造のフローチューブを備えたコリオリ流量計は、センサユニット部分の基本構成図となる図１に示されるように、被計測流体を流す一本のフローチューブ２３と、該フローチューブ２３を固定する固定部材２４とを備え、前記フローチューブ２３は、前記固定部材２４から出る方向の出発管部２７、２８及び前記固定部材２４へ戻る方向の戻り管部２９、３０をそれぞれ有して相対向する第１、第２湾曲管３１、３２と、前記第１湾曲管３１に連続する流入管３３と、前記第２湾曲管３２に連続する流出管３４とを備える二重ループ構造のコリオリ流量計２１において、前記第１湾曲管３１の前記出発管部２７は、前記第２湾曲管３２の前記出発管部２８に対して、又は前記第１湾曲管３１の前記戻り管部２９と前記第２湾曲管３２の前記出発管部２８との連続部分３５に対して略平行な第１平行部分２７ａと、該第１平行部分２７ａに連続する第１曲げ部分２７ｂと、該第１曲げ部分２７ｂの存在により前記第２湾曲管３２の前記出発管部２８との距離が徐々に広がる第１出発管部本体部分２７ｃとを有し、前記第２湾曲管部３２の前記戻り管部３０は、前記第１湾曲管３１の前記戻り管部２９又は前記連続部分３５に対して略平行な第２平行部分３０ａと、該第２平行部分３０ａに連続する第２曲げ部分３０ｂと、該第２曲げ部分３０ｂの存在により前記第１湾曲管３１の前記戻り管部２９との距離が徐々に広がる第２戻り管部本体部分３０ｃとを有することを特徴としている。
【００１４】
請求項２記載の本発明の二重ループ構造のフローチューブを備えたコリオリ流量計は、請求項１に記載の二重ループ構造のフローチューブ２３を備えたコリオリ流量計２１において、前記第１湾曲管３１の前記戻り管部２９と前記連続部分３５と前記第２湾曲管３２の前記出発管部２８との管軸を合わせるとともに、前記第１出発管部本体部分２７ｃと前記第２戻り管部本体部分３０ｃとの管軸も合わせることを特徴としている。
【００１５】
このような特徴を有する本発明によれば、固定部材２４の剛性を維持した状態でフローチューブ２３の固定端側の間隔（Ｔ）を最小に狭めることが可能になるとともに、固定端側から天頂方向に向けてフローチューブ２３のチューブ間距離を相対的に広げることが可能になる。また、このようなフローチューブ２３においては、天頂側のチューブ間距離を最適に設定することが可能になる。天頂側のチューブ間距離を最適に設定すれば、駆動手段（２５）の構成同士、振動検出手段（２６）の構成同士を専用のブラケットを用いることなく近接させることが可能になり、温度変化によるフローチューブ２３の変形に伴ったブラケット先端の不確実な移動や、余計な付加質量がないことで耐振性にも配慮することが可能になる。一方、フローチューブ２３の各部分の管軸を合わせることで、第１、第２湾曲管３１、３２を略鏡像の構造にすることが可能になる。これにより、安定した振動系にすることが可能になる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、二重ループ構造のフローチューブを備えたコリオリ流量計の振動漏洩を従来よりも軽減させることができるという効果を奏する。また、振動系の温度特性や耐振性を従来よりも向上させることができるという効果を奏する。さらに、従来よりも安定した振動系にすることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施の形態を示すコリオリ流量計のセンサユニット部分の基本構成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）はＡ−Ａ線断面図、（ｃ）はＢ−Ｂ線断面図、（ｄ）は側面図、（ｅ）は要部拡大図である。
【００１８】
図１において、本発明のコリオリ流量計２１は、筐体２２と、この筐体２２内に収納されるフローチューブ２３と、フローチューブ２３を固定する固定部材２４とを備えて構成されている。また、本発明のコリオリ流量計２１は、駆動装置２５、一対の振動検出センサ２６、２６、及び温度センサ（図示省略）を有するセンサ部（図示省略）と、このセンサ部からの信号に基づいて質量流量等の演算処理を行う信号演算処理部（図示省略）と、駆動装置２５を励振するための励振回路部（図示省略）とを備えて構成されている。以下、各構成部材について説明する。
【００１９】
上記筐体２２は、曲げやねじれに強固な構造を有している。筐体２２は、フローチューブ２３を固定するための固定部材２４を取り付けた状態で、このフローチューブ２３を収納することができる大きさに形成されている。筐体２２は、フローチューブ２３等の流量計要部、すなわちセンサユニット部分を保護することができるように形成されている。このような筐体２２の内部には、アルゴンガス等の不活性ガスが充填されている。不活性ガスの充填により、フローチューブ２３等への結露が防止されるようになっている。
【００２０】
固定部材２４には、筐体２２が適宜手段で取り付けられている。固定部材２４は、平面視円形状に形成されている（平面視円形状が好ましいが、この限りではないものとする。十分な剛性が確保できればよいものとする。例えば、平面視四角形状の固定部材や、図２に示される固定部材２４′のように形成してもよいものとする）。固定部材２４は、本形態において、内部に空間を有する環状の壁となるように形成されている。固定部材２４の材質は、ステンレス等のこの技術分野において通常のものが用いられている。
【００２１】
上記フローチューブ２３は、一本の測定用の流管をループさせてなる二重ループ構造のものであって、固定部材２４から出る方向の出発管部２７、２８及び固定部材２４へ戻る方向の戻り管部２９、３０をそれぞれ有して相対向する第１湾曲管３１及び第２湾曲管３２と、第１湾曲管３１に連続する流入管３３と、第２湾曲管３２に連続する流出管３４とを有している。フローチューブ２３の第１湾曲管３１と第２湾曲管３２は、連続部分３５により連結されている。
【００２２】
尚、図中における符号なしの矢印は、フローチューブ２３の内部を流れる被測定流体（図示省略）の流れ方向を示している。また、矢印Ｐは上下方向、矢印Ｑは左右方向を示している。
【００２３】
先ず、第１湾曲管３１及び第２湾曲管３２について説明する。第１湾曲管３１及び第２湾曲管３２は、共に左右方向に長い略長円形状に形成されている。第１湾曲管３１及び第２湾曲管３２は、略鏡像となる形状に形成されている。
【００２４】
第１湾曲管３１及び第２湾曲管３２の構成を被測定流体（図示省略）の流れ方向に沿って説明する。第１湾曲管３１は、流入管３３が連続する出発管部２７と、この出発管部２７が連続するとともに被測定流体（図示省略）の流れ方向が反転する反転用曲げ管部３６と、反転用曲げ管部３６が連続する天頂管部３７と、天頂管部３７が連続する反転用曲げ管部３８と、この反転用曲げ管部３８が一端に連続するとともに他端に連続部分３５が連続する戻り管部２９とを有して構成されている。
【００２５】
一方、第２湾曲管３２は、連続部分３５が連続する出発管部２８と、この出発管部２８が連続する反転用曲げ管部３９と、反転用曲げ管部３９が連続する天頂管部４０と、天頂管部４０が連続する反転用曲げ管部４１と、この反転用曲げ管部４１が一端に連続するとともに他端に流出管３４が連続する戻り管部３０とを有して構成されている。
【００２６】
第１湾曲管３１の出発管部２７は、例えば第２湾曲管３２の出発管部２８及び連続部分３５の連続する部分（又は出発管部２８、連続部分３５でも可）に対して略平行な第１平行部分２７ａと、この第１平行部分２７ａに連続する第１曲げ部分２７ｂと、第１曲げ部分２７ｂの存在により第２湾曲管３２の出発管部２８との距離が徐々に広がる第１出発管部本体部分２７ｃとを有している。
【００２７】
第１平行部分２７ａは、真っ直ぐな形状であって、この一端に流入管３３が連続するように配置形成されている。第１平行部分２７ａは、本形態において、固定部材２４に対し強固に固定されている。第１平行部分２７ａは、出発管部２８及び連続部分３５の上記連続する部分に対して干渉しないようなギリギリの位置に配置形成されている。
【００２８】
第１曲げ部分２７ｂは、第１平行部分２７ａの他端に連続するように配置形成されている。また、第１曲げ部分２７ｂは、本形態において、ちょうど固定部材２４の外周面から突出するような位置に配置形成されている。第１曲げ部分２７ｂは、本形態において、これに連続する真っ直ぐな第１出発管部本体部分２７ｃが、第２湾曲管３２の出発管部２８に対して約８°傾くように形成されている（一例であるものとする。本形態においては振動検出センサ２６のサイズに合わせて傾きが設定されている）。
【００２９】
第１湾曲管３１の出発管部２７と、第２湾曲管３２の出発管部２８は、第１湾曲管３１の出発管部２７の構造によって、固定端間が最小の寸法Ｔ（Ｔ＜ｔ、ｔは図３参照）となるように配置されている。出発管部２７を構成する第１出発管部本体部分２７ｃと、第２湾曲管３２の出発管部２８は、ブレースバー４２により固定されている。ブレースバー４２は、２つの管に跨るような板状の部材であって、固定部材２４に近い位置に配置されている。ブレースバー４２は、対向振動するフローチューブ２３の各振動モードの同相振動と逆相振動の固有振動数を離すことにより、耐振動性を向上させるために用いられている。また、ブレースバー４２は、振動の基部における応力を分散し、耐久性を増すような働きを有している。
【００３０】
第２湾曲管３２の戻り管部３０は、例えば第１湾曲管３１の戻り管部２９及び連続部分３５の連続する部分（又は戻り管部２９、連続部分３５でも可）に対して略平行な第２平行部分３０ａと、この第２平行部分３０ａに連続する第２曲げ部分３０ｂと、第２曲げ部分３０ｂの存在により第１湾曲管３１の戻り管部２９との距離が徐々に広がる第２戻り管部本体部分３０ｃとを有している。
【００３１】
第２平行部分３０ａは、真っ直ぐな形状であって、この一端に流出管３４が連続するように配置形成されている。第２平行部分３０ａは、本形態において、固定部材２４に対し強固に固定されている。第２平行部分３０ａは、戻り管部２９及び連続部分３５の上記連続する部分に対して干渉しないようなギリギリの位置に配置形成されている。
【００３２】
第２曲げ部分３０ｂは、第２平行部分３０ａの他端に連続するように配置形成されている。また、第２曲げ部分３０ｂは、本形態において、ちょうど固定部材２４の外周面から突出するような位置に配置形成されている。第２曲げ部分３０ｂは、本形態において、これに連続する真っ直ぐな第２戻り管部本体部分３０ｃが、第１湾曲管３１の戻り管部２９に対して約８°傾くように形成されている（一例であるものとする。本形態においては振動検出センサ２６のサイズに合わせて傾きが設定されている）。
【００３３】
第２湾曲管３２の戻り管部３０と、第１湾曲管３１の戻り管部２９は、第２湾曲管３２の戻り管部３０の構造によって、固定端間が最小の寸法Ｔ（Ｔ＜ｔ、ｔは図３参照）となるように配置されている。戻り管部３０を構成する第２戻り管部本体部分３０ｃと、第１湾曲管３１の戻り管部２９は、上記のものと同じブレースバー４２により同位置で固定されている。
【００３４】
第１湾曲管３１の戻り管部２９、連続部分３５、及び第２湾曲管３２の出発管部２８は、これらの管軸が一致するように形成されている。また、第１湾曲管３１の第１出発管部本体部分２７ｃ及び第２湾曲管３２の第２戻り管部本体部分３０ｃも同様に管軸が一致するように形成されている。第１湾曲管３１の戻り管部２９及び第２湾曲管３２の出発管部２８は、本形態において、固定部材２４に対し強固に固定されている。
【００３５】
第１湾曲管３１及び第２湾曲管３２の天頂管部３７及び４０は、本形態において、これらの中間が駆動装置２５のサイズに合わせて近接するような図示の形状に形成されている（一例であるものとする。中間を近接させずに真っ直ぐに形成することも当然によいものとする）。天頂管部３７及び４０の中央位置は、駆動装置２５に対する取り付け部分となっている。また、平行に配置される反転用曲げ管部３６と３９、及び反転用曲げ管部３８と４１の各中央位置は、振動検出センサ２６に対する取り付け部分となっている。
【００３６】
流入管３３は、第１湾曲管３１の第１平行部分２７ａに連続する曲げ部分４３と、この曲げ部分４３に連続する真っ直ぐな流入管本体４４とを有して構成されている。また、流出管３４も同様に、第２湾曲管３２の第２平行部分３０ａに連続する曲げ部分４５と、この曲げ部分４５に連続する真っ直ぐな流出管本体４６とを有して構成されている。流入管３３及び流出管３４は、同一形状に形成されている。流入管３３の流入管本体４４と流出管３４の流出管本体４６は、これらの管軸が一致するように配置されている。流入管３３の流入管本体４４と流出管３４の流出管本体４６は、本形態において、固定部材２４に対し強固に固定されている。
【００３７】
第１湾曲管３１の出発管部２７及び戻り管部２９と、第２湾曲管３２の出発管部２８及び戻り管部３０と、流入管３３と、流出管３４は、本形態において、同一平面上に固定されている（一例であるものとする）。
【００３８】
フローチューブ２３は、上記固定端の間隔が極めて狭いことから、振動漏洩が起こり難い構造になっている。また、詳細な説明は省略するが、フローチューブ２３は第１湾曲管３１及び第２湾曲管３２に生じる捻り応力が相殺されるような構造になっている。すなわち、固定部材２４にほぼ振動が生じないような構造になっている。一方、フローチューブ２３は、天頂管部３７及び４０の間隔が狭いことから、駆動装置２５で生じる相対的な位置関係の温度や振動によるズレが最小になるような構造になっている。また、振動検出センサ２６、２６においても同様に相対的な位置関係の温度や振動によるズレが最小になるような構造になっている。
【００３９】
尚、フローチューブ２３の材質は、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が用いられている。
【００４０】
上記センサ部を構成する上記駆動装置２５は、フローチューブ２３の第１湾曲管３１及び第２湾曲管３２を対向振動させるためのものであって、コイルとマグネットとを備えて構成されている。このような駆動装置２５は、フローチューブ２３の天頂管部３７及び４０の中央位置に、且つこれらによって挟まれるような状態で配置されている。言い換えれば、駆動装置２５は、フローチューブ２３の振動方向に対してオフセットしてない位置に取り付けられている。
【００４１】
駆動装置２５のコイルは、専用の取付具（取付具は後述のブラケットではないものとする）を用いてフローチューブ２３の天頂管部３７に取り付けられている。また、コイルからは、特に図示しないが、ＦＰＣ（フレキシブル・プリント・サーキット）又は電線が引き出されている。駆動装置２５のマグネットは、専用の取付具を用いてフローチューブ２３の天頂管部４０に取り付けられている（コイル及びマグネットの配置は上記の逆であってもよいものとする）。
【００４２】
駆動装置２５において吸引作用が生じると、マグネットがコイルに対して差し込まれるような状態になり、その結果、フローチューブ２３の天頂管部３７及び４０同士が近接するようになる。これに対し、反発作用が生じると、フローチューブ２３の天頂管部３７及び４０同士が離間するようになる。駆動装置２５は、フローチューブ２３が上述の如く固定部材２４に固定されていることから、このフローチューブ２３を、固定部材２４を中心にして回転方向に交番駆動させるように構成されている。
【００４３】
上記センサ部を構成する上記振動検出センサ２６、２６は、フローチューブ２３の振動を検出するとともに、フローチューブ２３に作用するコリオリの力に比例した位相差を検出するためのセンサであって、それぞれコイルとマグネットとを備えて構成されている（これに限らず、加速度センサ、光学的手段、静電容量式、歪み式（ピエゾ式）等の変位、速度、加速度のいずれかを検出する手段であればよいものとする）。
【００４４】
このような構成の振動検出センサ２６、２６は、コリオリの力に比例した位相差を検出することが可能な位置に配置されている。振動検出センサ２６、２６は、本形態において、平行に配置される反転用曲げ管部３６と３９、及び反転用曲げ管部３８と４１の各中央位置に配置されている。
【００４５】
振動検出センサ２６、２６の各コイルは、専用の取付具を用いてフローチューブ２３の反転用曲げ管部３９と４１に取り付けられている。各コイルからは、特に図示しないが、ＦＰＣ（フレキシブル・プリント・サーキット）又は電線が引き出されている。振動検出センサ２６、２６の各マグネットは、専用の取付具を用いて反転用曲げ管部３６と３８に取り付けられている。
【００４６】
本発明のコリオリ流量計２１の内部には、特に図示しないが、基板等が設けられている。この基板には、筐体２２の外部に引き出されるワイヤハーネスが接続されている。また、基板には、駆動装置２５や振動検出センサ２６、２６からのＦＰＣ又は電線が接続されている。
【００４７】
上記センサ部の一部を構成する温度センサは、コリオリ流量計２１の温度補償をするためのものであって、適宜手段でフローチューブ２３に取り付けられている。具体的な配置としては、例えば第１湾曲管３１の戻り管部２９に取り付けられている。尚、温度センサから引き出される図示しないＦＰＣ（フレキシブル・プリント・サーキット）又は電線は、上記基板に接続されている。
【００４８】
上記信号演算処理部には、一方の振動検出センサ２６からの、フローチューブ２３の変形に関する検出信号、他方の振動検出センサ２６からの、フローチューブ２３の変形に関する検出信号、及び温度センサからの、フローチューブ２３の温度に関する検出信号がそれぞれ入力されるように配線及び接続がなされている。このような信号演算処理部では、センサ部より入力された各検出信号に基づいて質量流量及び密度の演算がなされるように構成されている。また、信号演算処理部では、演算により得られた質量流量、密度が図示しない表示器に対して出力されるように構成されている。
【００４９】
上記励振回路部は、平滑部と比較部と目標設定部と可変増幅部と駆動出力部とを備えて構成されている。平滑部は、一方の振動検出センサ２６（又は他方の振動検出センサ２６）からの検出信号を取り出すように配線されている。また、平滑部は、入力された検出信号を整流し平滑するとともに、その振幅に比例した直流電圧を出力することができるような機能を有している。比較部は、平滑部からの直流電圧と目標設定部から出力される目標設定電圧とを比較するとともに、可変増幅部の利得を制御して共振振動の振幅を目標設定電圧に制御することができるような機能を有している。
【００５０】
上記構成において、フローチューブ２３に被測定流体（図示省略）を流すとともに、駆動装置２５を駆動させてフローチューブ２３の第１湾曲管３１及び第２湾曲管３２を対向振動させると、振動検出センサ２６、２６の点でのコリオリの力によって生じる位相の差分により、質量流量が上記信号演算処理部で算出される。また、本形態においては、振動周波数から密度も算出される。
【００５１】
次に、図２を参照しながらフローチューブ及び固定部材の変形例を説明する。図２はフローチューブ及び固定部材の変形例を示すセンサユニット部分の基本構成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）はＡ−Ａ線断面図、（ｃ）はＢ−Ｂ線断面図である。
【００５２】
図２において、本発明のコリオリ流量計は、筐体（図示省略。図１の引用符号２２と同じものとする）と、この筐体内に収納されるフローチューブ２３′と、フローチューブ２３′を固定する固定部材２４′と、駆動装置２５、一対の振動検出センサ２６、２６、及び温度センサ（図示省略）を有するセンサ部（図示省略）と、このセンサ部からの信号に基づいて質量流量等の演算処理を行う信号演算処理部（図示省略）と、駆動装置２５を励振するための励振回路部（図示省略）とを備えて構成されている。コリオリ流量計は、上述の形態に対して、フローチューブ２３′と固定部材２４′とが若干異なっている（センサユニット部分の作用は同じであるものとする）。以下、相違点のみ説明する。
【００５３】
フローチューブ２３′の第１湾曲管３１を構成する出発管部２７は、第１平行部分２７ａと、第１曲げ部分２７ｂと、第１出発管部本体部分２７ｃとを有しており、第１平行部分２７ａがちょうど固定部材２４′の外周面から突出するような位置に配置形成されている。一方、第２湾曲管３２を構成する戻り管部３０は、第２平行部分３０ａと、第２曲げ部分３０ｂと、第２戻り管部本体部分３０ｃとを有しており、こちらも第２平行部分３０ａがちょうど固定部材２４′の外周面から突出するような位置に配置形成されている。固定部材２４′は、図示のようなブロック状に形成されている。
【００５４】
他の相違点としては、特にダッシュの符号を付さないが、平行に配置される反転用曲げ管部３６と３９、及び反転用曲げ管部３８と４１の形状が若干異なっている。また、天頂管部３７及び４０の形状が真っ直ぐになる点が異なっている。
【００５５】
以上、本発明によれば、固定部材２４（２４′）の剛性を従来と同様に維持した状態でフローチューブ２３（２３′）の固定端側の間隔を従来よりも狭めることができる。従って、従来の問題点となっていた振動漏洩を軽減することができる。また、本発明によれば、フローチューブ２３（２３′）の固定端側から天頂方向に向けてチューブ間距離を相対的に広げることができる。このようなフローチューブ２３（２３′）においては、天頂側のチューブ間距離を最適に設定することができる。従って、専用のブラケットを用いることなく駆動装置２５及び振動検出センサ２６、２６を近接させることができる。これにより、温度変化によるフローチューブ２３（２３′）の変形に伴ったブラケット先端の不確実な移動や、余計な付加質量がないことで耐振性にも配慮することができる。一方、フローチューブ２３（２３′）の各部分の管軸を合わせることで、第１、第２湾曲管３１、３２を略鏡像の構造にすることができる。従って、振動系を安定させることができる。
【００５６】
その他、本発明は本発明の主旨を変えない範囲で種々変更実施可能なことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の一実施の形態を示すコリオリ流量計のセンサユニット部分の基本構成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）はＡ−Ａ線断面図、（ｃ）はＢ−Ｂ線断面図、（ｄ）は側面図、（ｅ）は要部拡大図である。
【図２】フローチューブ及び固定部材の変形例を示すセンサユニット部分の基本構成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）はＡ−Ａ線断面図、（ｃ）はＢ−Ｂ線断面図である。
【図３】従来例のコリオリ流量計のセンサユニット部分の構成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）はＣ−Ｃ線断面図、（ｃ）は要部拡大図である。
【符号の説明】
【００５８】
２１ コリオリ流量計
２２ 筐体
２３ フローチューブ
２４ 固定部材
２５ 駆動装置
２６ 振動検出センサ
２７ 出発管部
２７ａ 第１平行部分
２７ｂ 第１曲げ部分
２７ｃ 第１出発管部本体部分
２８ 出発管部
２９ 戻り管部
３０ 戻り管部
３０ａ 第２平行部分
３０ｂ 第２曲げ部分
３０ｃ 第２戻り管部本体部分
３１ 第１湾曲管
３２ 第２湾曲管
３３ 流入管
３４ 流出管
３５ 連続部分
３６、３８、３９、４１ 反転用曲げ管部
３７、４０ 天頂管部
４２ ブレースバー
４３、４５ 曲げ部分
４４ 流入管本体
４６ 流出管本体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被計測流体を流す一本のフローチューブと、該フローチューブを固定する固定部材とを備え、前記フローチューブは、前記固定部材から出る方向の出発管部及び前記固定部材へ戻る方向の戻り管部をそれぞれ有して相対向する第１、第２湾曲管と、前記第１湾曲管に連続する流入管と、前記第２湾曲管に連続する流出管とを備える二重ループ構造のコリオリ流量計において、
前記第１湾曲管の前記出発管部は、前記第２湾曲管の前記出発管部に対して、又は前記第１湾曲管の前記戻り管部と前記第２湾曲管の前記出発管部との連続部分に対して略平行な第１平行部分と、該第１平行部分に連続する第１曲げ部分と、該第１曲げ部分の存在により前記第２湾曲管の前記出発管部との距離が徐々に広がる第１出発管部本体部分とを有し、
前記第２湾曲管部の前記戻り管部は、前記第１湾曲管の前記戻り管部又は前記連続部分に対して略平行な第２平行部分と、該第２平行部分に連続する第２曲げ部分と、該第２曲げ部分の存在により前記第１湾曲管の前記戻り管部との距離が徐々に広がる第２戻り管部本体部分とを有する
ことを特徴とする二重ループ構造のフローチューブを備えたコリオリ流量計。
【請求項２】
請求項１に記載の二重ループ構造のフローチューブを備えたコリオリ流量計において、
前記第１湾曲管の前記戻り管部と前記連続部分と前記第２湾曲管の前記出発管部との管軸を合わせるとともに、前記第１出発管部本体部分と前記第２戻り管部本体部分との管軸も合わせる
ことを特徴とする二重ループ構造のフローチューブを備えたコリオリ流量計。
【請求項１】
被計測流体を流す一本のフローチューブと、該フローチューブを固定する固定部材とを備え、前記フローチューブは、前記固定部材から出る方向の出発管部及び前記固定部材へ戻る方向の戻り管部をそれぞれ有して相対向する第１、第２湾曲管と、前記第１湾曲管に連続する流入管と、前記第２湾曲管に連続する流出管とを備える二重ループ構造のコリオリ流量計において、
前記第１湾曲管の前記出発管部は、前記第２湾曲管の前記出発管部に対して、又は前記第１湾曲管の前記戻り管部と前記第２湾曲管の前記出発管部との連続部分に対して略平行な第１平行部分と、該第１平行部分に連続する第１曲げ部分と、該第１曲げ部分の存在により前記第２湾曲管の前記出発管部との距離が徐々に広がる第１出発管部本体部分とを有し、
前記第２湾曲管部の前記戻り管部は、前記第１湾曲管の前記戻り管部又は前記連続部分に対して略平行な第２平行部分と、該第２平行部分に連続する第２曲げ部分と、該第２曲げ部分の存在により前記第１湾曲管の前記戻り管部との距離が徐々に広がる第２戻り管部本体部分とを有する
ことを特徴とする二重ループ構造のフローチューブを備えたコリオリ流量計。
【請求項２】
請求項１に記載の二重ループ構造のフローチューブを備えたコリオリ流量計において、
前記第１湾曲管の前記戻り管部と前記連続部分と前記第２湾曲管の前記出発管部との管軸を合わせるとともに、前記第１出発管部本体部分と前記第２戻り管部本体部分との管軸も合わせる
ことを特徴とする二重ループ構造のフローチューブを備えたコリオリ流量計。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００７−２４５０５（Ｐ２００７−２４５０５Ａ）
【公開日】平成１９年２月１日（２００７．２．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２０２５２１（Ｐ２００５−２０２５２１）
【出願日】平成１７年７月１２日（２００５．７．１２）
【特許番号】特許第３７８２４３８号（Ｐ３７８２４３８）
【特許公報発行日】平成１８年６月７日（２００６．６．７）
【出願人】（０００１０３５７４）株式会社オーバル (82)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年２月１日（２００７．２．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年７月１２日（２００５．７．１２）
【特許番号】特許第３７８２４３８号（Ｐ３７８２４３８）
【特許公報発行日】平成１８年６月７日（２００６．６．７）
【出願人】（０００１０３５７４）株式会社オーバル (82)
【Ｆターム（参考）】
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