本發(fā)明涉及一種隔離地保持測量管的科里奧利質(zhì)量流量計(jì)(Coriolis Mass Flow Meter)。

背景技術(shù)：

因作用于以速度V朝向旋轉(zhuǎn)振動系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)中心或離開旋轉(zhuǎn)中心的質(zhì)量m的質(zhì)點(diǎn)上的科里奧利力和質(zhì)量m與速度V的乘積成正比例，所以科里奧利質(zhì)量流量計(jì)是測量出科里奧利力而求出質(zhì)量流量這種方式的流量計(jì)。

與壓差式、電磁式、容積式等流量計(jì)相比，科里奧利質(zhì)量流量計(jì)在以下各方面具有良好的特長：可直接獲得質(zhì)量流量；不存在產(chǎn)生磨損等的機(jī)械可動部分；維護(hù)性優(yōu)良；及原理上能通過測量管的振動頻率的計(jì)量而計(jì)量密度等。

例如，專利文獻(xiàn)1中已公開一種使用圖10所示的U字形測量管的科里奧利質(zhì)量流量計(jì)。測量管是由1根U字形測量管1構(gòu)成，懸臂梁狀的U字形測量管1將經(jīng)由安裝法蘭2a、2b而固定的點(diǎn)作為中心，以加振的共振頻率反復(fù)上下振動。

流入該測量管1內(nèi)的測量流體從入口流向U字形的彎曲部時(shí)，根據(jù)相對于測量管1的速度而產(chǎn)生科里奧利力，使測量管1產(chǎn)生變形，當(dāng)測量流體從曲管部流向出口時(shí)，因科里奧利力而賦予測量管1逆向的變形而形成振動。

在測量管1的呈U字形的前端設(shè)著振子3，在彎曲部的兩側(cè)的測量管1分別安裝著移位檢測傳感器4a、4b。

測量管1內(nèi)流有測量流體，驅(qū)動振子3且對測量管1進(jìn)行加振。若振子3的振動方向的角速度設(shè)為ω、測量流體的流速設(shè)為ν，則作用有Fc＝-2mω×ν的科里奧利力，利用移位檢測傳感器4a、4b檢測與該科里奧利力Fc成正比例的振動的振幅，進(jìn)行運(yùn)算，便能測量出質(zhì)量流量。

[現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)]

[專利文獻(xiàn)]

專利文獻(xiàn)1：日本專利特開平3-41319號公報(bào)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

[發(fā)明所要解決的問題]

此現(xiàn)有例的科里奧利質(zhì)量流量計(jì)中，測量管1通常使用剛性大的金屬管，以使得即便測量管1內(nèi)充滿測量流體，也不會例如由于U字狀的曲管部因自重等產(chǎn)生垂下等變形而導(dǎo)致產(chǎn)生測量誤差。然而，金屬管難以加工，難以加工出特性相同的金屬管，使用時(shí)其支撐構(gòu)造大型化，重量也變重，價(jià)格也變高。

因此，考慮對測量管使用合成樹脂管，但使用合成樹脂管時(shí)，雖加工性有利且能輕量化，然而尤其需要保持曲管部中易變形的測量管并增大對于振動的剛性的構(gòu)造。

本發(fā)明的目的在于提供一種解決所述問題并能實(shí)現(xiàn)小型化且經(jīng)濟(jì)的科里奧利質(zhì)量流量計(jì)。

[解決問題的技術(shù)手段]

為了達(dá)成所述目的，本發(fā)明的科里奧利質(zhì)量流量計(jì)具有：測量管，供測量流體向一個(gè)方向流通；磁性保持部，隔離地保持所述測量管的規(guī)定的位置；加振驅(qū)動部，賦予所述測量管振動；及移位檢測部，在所述測量管的往路管和返路管的2個(gè)部位檢測所述測量管的移位；所述磁性保持部對于配設(shè)在所述測量管的磁性作用體或由強(qiáng)磁體構(gòu)成的所述測量管自身的磁性作用體，作用磁吸引力、磁排斥力，從而隔離地保持所述測量管。

[發(fā)明的效果]

根據(jù)本發(fā)明的科里奧利質(zhì)量流量計(jì)，利用磁吸引力或磁排斥力隔離地保持測量管，從而測量管不會因自重等變形，能依據(jù)產(chǎn)生的科里奧利力穩(wěn)定地測量流量。

附圖說明

圖1是實(shí)施例1的科里奧利質(zhì)量流量計(jì)的立體圖。

圖2是側(cè)視圖。

圖3是主要部分的放大結(jié)構(gòu)圖。

圖4是溫度測量部的結(jié)構(gòu)圖。

圖5是實(shí)施例2的立體圖。

圖6是實(shí)施例3的立體圖。

圖7是一側(cè)的加強(qiáng)板的立體圖。

圖8是實(shí)施例4的磁性結(jié)合部的結(jié)構(gòu)圖。

圖9a是實(shí)施例5的磁性結(jié)合部的結(jié)構(gòu)圖。

圖9b是放大橫截面圖。

圖9c是實(shí)施例5的變形例的磁性結(jié)合部的結(jié)構(gòu)圖。

圖10是現(xiàn)有例的科里奧利質(zhì)量流量計(jì)的立體圖。

圖中：

11為測量管、11a為曲管部、11b為往路管、11c為返路管、11d為第1磁性體托架、11d’為磁性體托架兼加強(qiáng)托架、11e、11l為磁性作用體、12為磁性保持部、12a為第2磁性體托架、12b、12c為永久磁鐵、12d為外側(cè)永久磁鐵、13為加振驅(qū)動部、13a為加振體、13b為電磁線圈、14為移位檢測部、15為溫度測量部、16為基板、17為殼體。

具體實(shí)施方式

根據(jù)圖1～圖9所示的實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明。

[實(shí)施例1]

圖1是實(shí)施例1的科里奧利質(zhì)量流量計(jì)的立體圖，圖2是側(cè)視圖。該科里奧利質(zhì)量流量計(jì)主要由以下機(jī)構(gòu)構(gòu)成：測量管11，供測量流體向一個(gè)方向流通；磁性保持部12，利用磁性結(jié)合而隔離地保持測量管11的規(guī)定的位置；加振驅(qū)動部13，對測量管11進(jìn)行加振；移位檢測部14，檢測測量管11的移位；溫度測量部15，對測量流體進(jìn)行測溫；及未圖示的運(yùn)算控制部，對這些機(jī)構(gòu)輸入、輸出檢測信號、控制信號，算出測量流體的流量。

測量管11是由合成樹脂制的例如氟樹脂管構(gòu)成，直徑例如為3.2mm，中央部具有U字狀的曲管部11a。另外，若測量流體不具有腐蝕性，則測量管11也可并非氟樹脂管，而為通常的合成樹脂管。然而，測量管11須為具有能充分傳遞振動的硬度的彈性系數(shù)且不柔軟的材質(zhì)。測量管11的直徑為1例，當(dāng)然可使用任意直徑的測量管11。

以測量管11的曲管部11a為分界的往路管11b與返路管11c的平行的2個(gè)部位被配置在基板16上的殼體17夾著，從而測量管11被固定于殼體17。從而，比這些固定位置更靠曲管部11a側(cè)的測量管11成為無機(jī)械性的支撐部的自由端。

如圖3所示的主要部分的放大結(jié)構(gòu)圖所示，在測量管11的曲管部11a配設(shè)著合成樹脂制的第1磁性體托架11d，在第1磁性體托架11d的前端嵌入著磁極面朝向前方的永久磁鐵、或者鐵、鈷、鎳、或它們的合金等的強(qiáng)磁體作為磁性作用體11e。

在與嵌設(shè)在第1磁性體托架11d且由永久磁鐵或強(qiáng)磁體構(gòu)成的磁性作用體11e對向的隔離位置，磁性保持部12的合成樹脂制的第2磁性體托架12a設(shè)置在基板16上。在第2磁性體托架12a，以與第1磁性體托架11d中的磁性作用體11e對向的方式，配置著由強(qiáng)力的例如釹磁石等構(gòu)成且磁極面朝向磁性作用體11e的永久磁鐵12b。當(dāng)磁性作用體11e為永久磁鐵時(shí)，對向的磁極彼此為異極，也就是S極與N極對向。從而，磁性保持部12的第2磁性體托架12a的永久磁鐵12b利用磁吸引力強(qiáng)力地吸引磁性作用體11e，從而可發(fā)揮利用磁性結(jié)合方式來隔離地保持測量管11的曲管部11a的作用。

這樣，實(shí)施例1的測量管11的曲管部11a被強(qiáng)力地吸引到第2磁性體托架12a側(cè)。從而，曲管部11a由第2磁性體托架12a保持在規(guī)定位置，即便在此狀態(tài)下測量流體流入測量管11內(nèi)，測量管11也不會因測量流體的重量而垂下，測量管11的曲管部11a的位置保持不變。

另外，在第2磁性體托架12a，也可使用電磁線圈代替永久磁鐵12b來吸引磁性作用體11e。而且，也能將由永久磁鐵構(gòu)成的磁性作用體11e安裝于第1磁性體托架11d，將強(qiáng)磁體配置于第2磁性體托架12a，利用磁性作用體11e的永久磁鐵所產(chǎn)生的磁束對第2磁性體托架12a的強(qiáng)磁體作用磁吸引力。

而且，在基板16上，設(shè)著用于產(chǎn)生科里奧利力的加振驅(qū)動部13。在第1磁性體托架11d的下側(cè)，作為加振體13a的永久磁鐵是將磁極面朝下方安裝，且該加振體13a作為加振驅(qū)動部13的一部分。在加振體13a下方的基板16上，設(shè)著電磁石即電磁線圈13b，其與加振體13a共同地作為加振驅(qū)動部13。

對卷繞在電磁線圈13b的鐵芯13c上的線圈13d一面切換電流的方向一面通電，通過切換鐵芯13c的端部產(chǎn)生的磁束的方向，反復(fù)對加振體13a作用磁吸引力、磁排斥力。從而能經(jīng)由加振體13a、第1磁性體托架11d對測量管11以非接觸的方式施加規(guī)定的振動。

另外，此振動優(yōu)選的是施加在測量管11的左右對稱的中心位置。而且，振動頻率是測量管11中充滿測量流體的狀態(tài)下測量管11的共振頻率、或其整數(shù)倍，通常為利用自動調(diào)諧技術(shù)求出的數(shù)十～數(shù)百Hz，且會根據(jù)測量管11的彈性系數(shù)、形狀、測量流體的種類而不同。

另外，加振驅(qū)動部13的加振量是微量的，所以，即便測量管11由磁性保持部12保持，也能對測量管11進(jìn)行加振。另外，加振驅(qū)動部13也可使用電磁線圈13b以外的其他加振驅(qū)動機(jī)構(gòu)。而且，加振體13a除了永久磁鐵以外，還可使用由鐵、鈷、鎳、或它們的合金構(gòu)成的強(qiáng)磁體。

為了檢測流量測量中的測量管11因加振所致的移位的大小也就是科里奧利力的大小，在測量管11的平行部分的往路管11b、返路管11c的2個(gè)部位，配置著采用光傳感器的移位檢測部14。在測量管11分別安裝著光反射部14a，在光反射部14a下方的基板16上分別配置著送光受光部14b。

在該移位檢測部14，將來自送光受光部14b的光束送向光反射部14a，利用送光受光部14b接收其反射光，從而檢測反射光的位置偏移。根據(jù)該位置偏移分別測量送光受光部14b到光反射部14a的距離也就是送光受光部14b到往路管11b與返路管11c的距離，由運(yùn)算控制部利用時(shí)間差檢測而求出相當(dāng)于因科里奧利力所致的往路管11b與返路管11c的扭轉(zhuǎn)量的量。而且，根據(jù)這些檢測量求出流量，其運(yùn)算方式等為公知的，所以省略其說明。

另外，該移位檢測部14是利用位置偏移檢測方式測量距離，但也可利用模糊檢測方式、光干擾方式等檢測距離?；蛘?，也可代替光檢測方式，而替代使用例如電磁式的移位檢測器等。然而，光檢測方式不會對測量管11作用有力，所以不會影響微小的科里奧利力，能高精度地進(jìn)行流量測量。

在測量管11下方的基板16上，配置著遠(yuǎn)程地對測量管11內(nèi)的測量流體進(jìn)行測溫的溫度測量部15。測量管11若根據(jù)測量流體的溫度而變暖或變冷則彈性系數(shù)會變化，從而測量管11的共振振動頻率或扭轉(zhuǎn)面會微微地變化，因此，為了對這些進(jìn)行修正，優(yōu)選的是對測量管11內(nèi)的流體進(jìn)行測溫。另外，該測量流體若在該科里奧利質(zhì)量流量計(jì)以外的其他部位測溫，則無需使用該溫度測量部15進(jìn)行測溫。

圖4表示用作溫度測量部15的例如紅外線放射溫度計(jì)的結(jié)構(gòu)圖，溫度測量部15具有透鏡光學(xué)系統(tǒng)15a和溫度感測元件15b。透鏡光學(xué)系統(tǒng)15a使所得的紅外線的焦點(diǎn)自身與透明或半透明的合成樹脂制的測量管11內(nèi)的測量流體和溫度感測元件15b共軛。溫度感測元件15b經(jīng)由未圖示的波長選擇性光學(xué)濾波器而感測依存于測量管11內(nèi)的流體溫度的紅外線且以非接觸的方式遠(yuǎn)程地進(jìn)行測溫。另外，實(shí)施例中，利用罩體罩住該科里奧利質(zhì)量流量計(jì)使內(nèi)部成為暗室，所以周圍的外部光線不會成為溫度測量的外部干擾。

[實(shí)施例2]

圖5是實(shí)施例2的立體圖。該實(shí)施例2的主要部分與實(shí)施例1相同，對于與實(shí)施例1相同的符號標(biāo)注相同構(gòu)件。在曲管部11a被覆著由金屬管或合成樹脂管構(gòu)成的加強(qiáng)管11f作為用于保形的加強(qiáng)構(gòu)件，優(yōu)選為由金屬管構(gòu)成。當(dāng)測量管11為合成樹脂管時(shí)，在制造時(shí)或使用時(shí)曲管部11a易變形，所以適宜以覆蓋曲管部11a的方式設(shè)置加強(qiáng)管11f。

這樣，通過利用加強(qiáng)管11f被覆曲管部11a，即便為合成樹脂制的測量管11，曲管部11a也不可能變形而能保形。

實(shí)施例2的由加強(qiáng)管11f被覆的曲管部11a與實(shí)施例1同樣被磁吸引力強(qiáng)力地吸引到磁性體托架12a側(cè)。從而，即便在該狀態(tài)下測量流體流入測量管11內(nèi)，曲管部11a也不會因測量流體的重量垂下而令位置變化，從而能彈性地得到保持，且能利用加強(qiáng)管11f防止曲管部11a變形。

[實(shí)施例3]

圖6表示實(shí)施例3的立體圖，圖7表示一側(cè)的加強(qiáng)板的立體圖。在測量管11的曲管部11a安裝著磁性體托架兼加強(qiáng)托架11d’作為用于保形的加強(qiáng)構(gòu)件。該磁性體托架兼加強(qiáng)托架11d’是由合成樹脂材或金屬材構(gòu)成且由重疊使用的一對加強(qiáng)板11g、11h構(gòu)成。

在這些加強(qiáng)板11g、11h的貼合面，形成與曲管部11a形狀相同的截面半圓狀的溝槽部11i，若加強(qiáng)板11g、11h重疊地從上下兩側(cè)固定于曲管部11a，則曲管部11a被夾入加強(qiáng)板11g、11h而收納在溝槽部11i內(nèi)。

另外，在加強(qiáng)板11g、11h的前端側(cè)分別形成著凹部11j，在該凹部11j內(nèi)配置著磁性作用體11e。另外，在磁性體托架兼加強(qiáng)托架11d’的下表面也就是加強(qiáng)板11h的下表面，安裝著作為加振驅(qū)動部13的一部分發(fā)揮功能的加振體13a。

利用此構(gòu)成，磁性保持部12利用永久磁鐵12b對磁性作用體11e的磁吸引力而彈性地吸引且保持曲管部11a，加振驅(qū)動部13經(jīng)由加振體13a而對測量管11進(jìn)行加振，這一情況也和實(shí)施例1、2相同。而且，測量管11的曲管部11a由加強(qiáng)板11g、11h保形，形狀不會變形，能穩(wěn)定地進(jìn)行流量測量。

[實(shí)施例4]

圖8是實(shí)施例4的磁性結(jié)合部的結(jié)構(gòu)圖。在如實(shí)施例1所示配設(shè)在測量管11的曲管部11a的第1磁性體托架11d的前端，配置著由永久磁鐵構(gòu)成的磁性作用體11k，該磁性作用體11k的N極、S極的磁極面朝向與往路管11b和返路管11c的連結(jié)面正交的上下方向。相對于該磁性作用體11k兩側(cè)的磁極面，在磁性保持部12配置著固定于第2磁性體托架12a且具有在上下方向上對向的磁極面的C字狀的永久磁鐵12c。磁性作用體11k和永久磁鐵12c的磁極面彼此對向配置，這些對向的磁極的極性彼此相同，磁性作用體11k、永久磁鐵12c的磁極間相互作用有磁排斥力。

利用該構(gòu)成，第1磁性體托架11d也不會因磁性作用體11k與永久磁鐵12c的磁排斥力而向上下任一方向移位，測量管11的曲管部11a由第2磁性體托架12a隔離地保持在規(guī)定位置。

另外，在如此利用磁排斥力的情況下，須在構(gòu)造上花功夫，以使一方的磁極不會超出另一方的磁極的磁力范圍。

[實(shí)施例5]

圖9a、圖9b表示實(shí)施例5，圖9a是磁性結(jié)合部的結(jié)構(gòu)圖，圖9b是放大后的橫截面圖。安裝于測量管11的曲管部11a且突出于前方的第1磁性體托架11d呈截面圓形，且周圍環(huán)設(shè)著環(huán)狀的永久磁鐵即磁性作用體11l。而且，作為磁性保持部12，隔離地位于磁性作用體11l周圍的環(huán)狀的外側(cè)永久磁鐵12d由第2磁性體托架12a支撐且固定地配置在基板16上。并且，磁性作用體11l外周的磁極面與外側(cè)永久磁鐵12d內(nèi)周的磁極面的極性相同，相互作用有磁排斥力。

由此，環(huán)繞在測量管11的磁性作用體11l周圍而設(shè)的第1磁性體托架11d保持在與外側(cè)永久磁鐵12d的中心隔離的位置，即便測量管11內(nèi)有測量流體流通，也保持此位置關(guān)系。

圖9c表示實(shí)施例5的變形例的磁性結(jié)合部，環(huán)狀的永久磁鐵即磁性作用體11l直接環(huán)繞并設(shè)置在測量管11的曲管部11a周圍，作為磁性保持部12，環(huán)狀的外側(cè)永久磁鐵12d由第2磁性體托架12a隔離地支撐在該磁性作用體11l周圍，且固定地配置在基板16上。并且，磁性作用體11l外周的磁極面與外側(cè)永久磁鐵12d內(nèi)周的磁極面的極性相同。

在此情況下，測量管11的曲管部11a也保持在外側(cè)永久磁鐵12d的中心位置，同樣，即便測量管11內(nèi)有測量流體流通，測量管11也由磁排斥力而隔離地得到保持。另外，該變形例的磁性結(jié)合部也可有效地用于不具有曲管部11a的直管式測量管。

所述實(shí)施例1～5中，在測量管11配設(shè)磁性作用體，從外部利用第2磁性體托架12a保持測量管11的位置，但只要測量管11是由鐵、鎳、鈷等或它們的合金構(gòu)成的強(qiáng)磁體，那么也可將測量管11自身用作磁性作用體。

而且，各實(shí)施例中，測量管11是水平配置的，但也可配置在鉛垂方向而檢測科里奧利力。

另外，本說明書中的上下是針對圖式表述的方向，未必指的是實(shí)際裝置的上下。

[工業(yè)上的可利用性]

本發(fā)明適宜用于采用包括實(shí)施例以外的直管方式在內(nèi)的各種形狀的測量管的科里奧利質(zhì)量流量計(jì)。而且，即便測量管是金屬制的，也能利用磁吸引力或磁排斥力保持形狀，所以可不使用剛性大的支撐構(gòu)造，價(jià)格上有利。