JP2004061125A

JP2004061125A - 振動式測定装置

Info

Publication number: JP2004061125A
Application number: JP2002215578A
Authority: JP
Inventors: Kazumasa Kawasaki; 川嵜　一政; Koyata Sugimoto; 杉本　小弥太; Koji Ogasawara; 小笠原　恒治; Futoshi Takahashi; 高橋　太
Original assignee: Tokico Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2002-07-24
Filing date: 2002-07-24
Publication date: 2004-02-26

Abstract

【課題】本発明はセンサチューブの内部と外部を流体圧力としてセンサチューブの耐圧強度を確保すると共に、センサチューブの振動特性を高めることを課題とする。
【解決手段】質量流量計１０は、収納ケース１２に挿入されたセンサチューブ１４と、センサチューブ１４を加振する加振器１６と、流入側ピックアップ１８と、流出側ピックアップ２０とを有する。質量流量計１０では、駆動コイル１６ｃ，１６ｄ及びセンサコイル１８ｃ，１８ｄ，２０ｃ，２０ｄが収納ケース１２の外周に設けられているので、収納ケース１２の内部に可燃性ガスが充填されても引火する可能性が無いので、安全性が確保されている。また、質量流量計１０では、センサチューブ１４の内部と外部の圧力が平衡状態に保たれるので、センサチューブ１４の肉厚を薄くして振動しやすくなっており、比較的コリオリ力の小さい微小流量域での計測精度を高められている。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は振動式測定装置に係り、特にセンサチューブを加振してコリオリ力によるセンサチューブの変位を検出して流量または密度を計測するよう構成した振動式測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
流体が供給された管路を振動させて流体の物理量を測定する振動式測定装置として、例えばコリオリ式質量流量計又は振動式密度計がある。以下、コリオリ式質量流量計について説明する。
【０００３】
このコリオリ式質量流量計では、被測流体が通過するセンサチューブを加振器により半径方向に振動させ、流量に比例したコリオリ力によるセンサチューブの変位をピックアップにより検出するよう構成されている。また、振動式密度計も上記コリオリ式質量流量計と同様な構成になっており、センサチューブが被測流体の密度に応じた周波数で振動する。
【０００４】
従来の振動式測定装置としては、例えば特開平６−３３１４０６号により開示されたものがある。この公開公報に記載されたコリオリ式質量流量計の場合、一対のセンサチューブに流体を流し、加振器（駆動コイル）の駆動力により一対のセンサチューブを互いに近接、離間する方向に振動させる構成とされている。
【０００５】
また、従来の振動式測定装置では、加振器及びピックアップがマグネットとコイルとから構成されており、加振器の駆動コイルに駆動パルスまたは正負のある交番電圧（交流信号）が入力されると、センサチューブに取り付けられた駆動用マグネットに対して吸引力または反発力を作用させてセンサチューブを振動させ、振動するセンサチューブに取り付けられた検出用マグネットの変位をピックアップのセンサコイル（検出部）から出力される検出信号により検出するようになっている。
【０００６】
そして、コリオリの力は、センサチューブの振動方向に働き、かつ入口側と出口側とで逆向きであるのでセンサチューブに捩れが生じ、この捩れ角が質量流量に比例する。従って、一対のセンサチューブの入口側及び出口側夫々の捩れる位置に振動を検出するピックアップ（振動センサ）を設け、両センサの出力検出信号の時間差を計測して上記センサチューブの捩れ、つまり質量流量を計測している。
【０００７】
ところが、例えば自動車の燃料として使用されるＣＮＧ（Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ　ＮａｔｕｒａｌＧａｓ）等の高圧に加圧された圧縮性天然ガスを給送するガス供給系路に上記質量流量計を設けて流量計測を行う場合、センサチューブの耐圧強度を高める必要がある。
【０００８】
しかしながら、センサチューブの肉厚を厚くすると、センサチューブを振動させる加振器の駆動力を大きくしなければならず、且つセンサチューブの剛性が高くなった分、計測時の共振振幅が小さくなって外乱の影響を受けやすくなったり、流量計測時、流入側及び流出側の振動センサの位相差（ねじれ角）が小さくなったりして、計測精度が低下するといった課題が生じる。
【０００９】
そこで、従来の振動式測定装置では、センサチューブの圧力供給孔から収納ケース内に被測流体を供給することにより、センサチューブの内部と外部との圧力をバランスさせて、センサチューブの耐圧強度を高めなくても高圧流体を計測することができるようにしている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従来の振動式測定装置では、上記のように収納ケースの内部に被測流体を充填させて高圧流体を計測する場合、加振器及びピックアップが収納ケースの内部に収納されているため、被測流体が燃料等の可燃性流体である場合には、加振器の駆動コイル及びピックアップのセンサコイルを被測流体に接触しないように防爆ケースなどで覆う必要があり、電気信号によるスパークが生じない構成とする必要があった。
【００１１】
しかしながら、振動式測定装置においては、加振器の駆動コイル及びピックアップのセンサコイルに通電用ケーブル及び信号検出用ケーブルを接続して通電するため、ケーブル自体も防爆ケースに収納させることが難しく、可燃性流体を安全に計測することが難しかった。
そこで、本発明は上記問題を解決した振動式測定装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は以下のような特徴を有するものである。
上記請求項１記載の発明は、内部に密閉された空間が形成された収納ケースと、空間内に挿通され、被測流体が流れるセンサチューブと、センサチューブを加振する加振器と、センサチューブの変位を検出するピックアップと、センサチューブを通過する被測流体収納ケースの空間に供給する通路と、を有する振動式測定装置において、加振器は、センサチューブに取り付けられた駆動用マグネットと、収納ケースの外壁に設けられ、駆動用マグネットを振動方向に駆動する駆動コイルとからなり、ピックアップは、センサチューブに取り付けられた検出用マグネットと、収納ケースの外壁に設けられ、検出用マグネットの変位を検出する検出部とからなることを特徴とするものであり、加振器の駆動コイル及びピックアップの検出部を被測流体に接しない位置に設けられるので、被測流体が可燃性流体であっても安全に計測することが可能になる。
【００１３】
また、請求項２記載の発明は、センサチューブの振動部分に重りを取り付けることにより、センサチューブの振動部分の慣性質量を増大させてセンサチューブの振動特性を高めることが可能になる。
【００１４】
また、請求項３記載の発明は、重りが駆動用マグネット自体、または当該駆動用マグネットを保持する保持部材であるので、駆動用マグネット、または保持部材によってセンサチューブの振動部分の慣性質量を増大させてセンサチューブの振動特性を高めることが可能になる。
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明になる振動式測定装置について説明する。
図１は本発明になる振動式測定装置の一実施例としてのコリオリ式質量流量計の横断面図である。図２は図１中Ａ−Ａ線に沿う縦断面図である。図３は図１中Ｂ−Ｂ線に沿う縦断面図である。
【００１５】
尚、振動式測定装置は、被測流体の密度、及び密度を利用して質量流量を求めることができるため、振動式密度計及びコリオリ式質量流量計として用いられる。振動式密度計とコリオリ式質量流量計とは、同様な構成であるので、本実施例では質量流量計として用いた場合について詳細に説明する。
【００１６】
図１乃至図３に示されるように、質量流量計１０は、密閉された収納ケース１２の内部に挿入された１本のセンサチューブ１４と、センサチューブ１４の長手方向の中間部分を加振する加振器１６と、振動するセンサチューブ１４の流入側の変位を検出する流入側ピックアップ１８と、振動するセンサチューブ１４の流出側の変位を検出する流出側ピックアップ２０とを有する。
【００１７】
加振器１６、流入側ピックアップ１８、流出側ピックアップ２０は、センサチューブ１４の軸線に対して対称に配置され、且つ加振器１６を中心に流入側ピックアップ１８と流出側ピックアップ２０とが対称に設けられている。
【００１８】
収納ケース１２は、円筒状に形成されており、両端開口が円盤状に形成されたフランジ２２，２４によって閉塞されている。尚、フランジ２２，２４は、収納ケース１２の端部に溶接等によって一体的に固着される。
【００１９】
また、収納ケース１２は、被測流体がＣＮＧのような高圧流体が内部空間２６に充填されても圧力に耐えられるように耐圧強度が確保されている。
【００２０】
センサチューブ１４は、直管状に形成された金属パイプからなり、一端１４ａが流入側のフランジ２２を貫通する取付孔２２ａに挿入された状態で固着され、他端１４ｂが流出側のフランジ２４を貫通する取付孔２４ａに遊嵌状態で挿入される。また、センサチューブ１４の一端１４ａの外周には、円盤状の流入側支持板２８が嵌合固定され、流入側支持板２８の外周が収納ケース１２の一端に形成された環状の凹部１２ａに嵌合固定される。
【００２１】
また、センサチューブ１４の他端１４ｂの外周には、円盤状の流出側支持板３０が嵌合固定され、流出側支持板３０の外周が収納ケース１２の他端に形成された環状の凹部１２ｂに嵌合固定される。さらに、取付孔２４ａの内周には、鉤型の溝２４ｂが形成されている。
【００２２】
そして、流出側支持板３０は、鉤型の溝２４ｂに挿入される突起３２が設けられ、且つ突起３２に連続するように収納ケース１２の内周よりも内側に形成された凹部３０ａが設けられている。そのため、センサチューブ１４の他端１４ｂは、上記溝２４ｂと突起３２、及び凹部３０ａと収納ケース１２の内壁との間に形成された通路３４を介して内部空間２６に連通される。
【００２３】
よって、センサチューブ１４に流入された被測流体は、他端１４ｂから通路３４を通過して内部空間２６に供給される。これにより、センサチューブ１４の内部圧力と内部空間２６の圧力が平衡になり、センサチューブ１４の内部と外部との圧力差が小さくなる。
【００２４】
これにより、センサチューブ１４の肉厚を被測流体の圧力に応じた厚さにする必要がなくなり、例えば、ＣＮＧのように２０ＭＰａ以上の高圧で供給されるガスを計測する場合でもセンサチューブ１４の肉厚を厚くして耐圧強度を高める必要が無く、加振器１５の駆動力を増大させる必要もない。
【００２５】
センサチューブ１４の中間部分の外周には、加振器１６の駆動用マグネット１６ａ，１６ｂが１８０度の間隔で取り付けられている。また、センサチューブ１４の加振器１６より流入側の外周には、流入側ピックアップ１８の検出用マグネット１８ａ，１８ｂが１８０度の間隔で取り付けられている。また、センサチューブ１４の加振器１６より流出側の外周には、流出側ピックアップ２０の検出用マグネット２０ａ，２０ｂが１８０度の間隔で取り付けられている。
【００２６】
駆動用マグネット１６ａ，１６ｂは、検出用マグネット１８ａ，１８ｂ，２０ａ，２０ｂよりも重量が大であり、加振時の重り（慣性質量）としても機能する。
【００２７】
さらに、収納ケース１２の外周には、マグネット１６ａ，１６ｂに対向する駆動コイル１６ｃ，１６ｄと、マグネット１８ａ，１８ｂに対向するセンサコイル１８ｃ，１８ｄと、マグネット２０ａ，２０ｂに対向するセンサコイル２０ｃ，２０ｄとが取り付けられている。このように、質量流量計１０では、駆動コイル１６ｃ，１６ｄ及びセンサコイル１８ｃ，１８ｄ，２０ｃ，２０ｄが収納ケース１２の外周に設けられているので、例えば、収納ケース１２の内部にＣＮＧのような可燃性ガスが充填されても電気系統からのスパークが引火する可能性が無いので、安全性が確保されている。
【００２８】
また、収納ケース１２は、例えば、オーステナイト系からなる非磁性のステンレス材（ＳＵＳ３０４）により形成されている。さらに、駆動コイル１６ｃ，１６ｄの中心には、例えば、フェライト系の磁性材からなる鉄心１６ｅ，１６ｆが挿入されている。
【００２９】
そのため、駆動コイル１６ｃ，１６ｄが収納ケース１２の外周に設けられていても駆動コイル１６ｃ，１６ｄにより生じた磁束は、収納ケース１２を貫通してマグネット１６ａ，１６ｂに到達する。これにより、駆動コイル１６ｃ，１６ｄは、収納ケース１２の外周からマグネット１６ａ，１６ｂを振動方向（Ｙ方向）に加振することができる。
【００３０】
加振器１６は、上記マグネット１６ａ，１６ｂと、駆動コイル１６ｃ，１６ｄとから構成されており、駆動コイル１６ｃ，１６ｄに交互に正負のある交番電圧（交流信号）が印加されて生じる磁界に対してマグネット１６ａ，１６ｂが吸引または反発することで、センサチューブ１４の中間部分を横方向（Ｙ方向）に振動させる。
【００３１】
流入側ピックアップ１８は、上記マグネット１８ａ，１８ｂと、センサコイル（検出部）１８ｃ，１８ｄとから構成されており、マグネット１８ａ，１８ｂがセンサチューブ１４と共に横方向（Ｙ方向）に振動するのに伴ってセンサコイル１８ｃ，１８ｄに対して近接・離間するため、センサコイル１８ｃ，１８ｄからマグネット１８ａ，１８ｂの変位量（変位速度）に応じた検出信号を出力する。
【００３２】
流出側ピックアップ２０は、上記マグネット２０ａ，２０ｂと、センサコイル（検出部）２０ｃ，２０ｄとから構成されており、マグネット２０ａ，２０ｂがセンサチューブ１４と共に横方向（Ｙ方向）に振動するのに伴ってセンサコイル２０ｃ，２０ｄに対して近接・離間するため、センサコイル２０ｃ，２０ｄからマグネット２０ａ，２０ｂの変位量（変位速度）に応じた検出信号を出力する。
【００３３】
質量流量計１０では、上記のように収納ケース１２の内部空間２６に被測流体が充填されてセンサチューブ１４の内部と外部との圧力差が小さくなるので、センサチューブ１４の肉厚を小さくすることで、加振器１６の駆動力を小さくすることが可能になり、加振器１６の駆動コイル１６ｃ，１６ｄに流れる電流値を小さくして消費電力を節約することができる。
【００３４】
しかも、センサチューブ１４は、肉薄形状の金属パイプからなるため、コリオリ力によるセンサチューブ１４の変形・変位が大きくなり、ピックアップ１６より大きな出力が得られ、ＳＮ比を改善することができると共に、計測精度が向上する。
【００３５】
収納ケース１２の外周に設けられた加振器１６の駆動コイル１６ｃ，１６ｄ及びピックアップ１８，２０のセンサコイル１８ｃ，１８ｄ，２０ｃ，２０ｄは、ケーブル３６ａ〜３６ｆを介して流量計測制御回路３８と接続されている。駆動コイル１６ｃ，１６ｄ及びセンサコイル１８ｃ，１８ｄ，２０ｃ，２０ｄ及びケーブル３６ａ〜３６ｆは、収納ケース１２の内部に挿入されないため、安全性が高まる。
【００３６】
流量計測制御回路３８は、本質安全防爆バリア回路、励振・時間差検出回路、ヤング率・Ｖ／Ｆ変換回路、出力回路、電源回路、減衰率検出回路、判別回路、制御回路（夫々図示せず）等を有する。
【００３７】
流量計測時、上記構成になる質量流量計１０において、流量計測制御回路３８によって加振器１６が駆動され、センサチューブ１４の振動特性（固有振動数）に応じた周期、振幅でセンサチューブ１４の中間部分を横方向（Ｙ方向）に加振させる。
【００３８】
このように、振動するセンサチューブ１４に流体が流れると、その流量に応じた大きさのコリオリ力が発生する。そのため、直管状のセンサチューブ１４の流入側と流出側で動作遅れが生じ、これにより流入側ピックアップ１８と流出側ピックアップ２０との出力信号に位相差が生じる。
【００３９】
流量計測制御回路３８は、上記流入側の出力信号と流出側の出力信号との位相差が流量に比例するため、当該位相差に基づいて流量を演算する。よって、センサチューブ１４の変位が流入側ピックアップ１８及び流出側ピックアップ２０により検出されると、上記センサチューブ１４の振動に伴う上記位相差が流量計測制御回路３８により質量流量に変換される。
【００４０】
ここで、上記センサチューブ１４を加振器１５により振動させて被測流体の流量を計測する場合の原理について説明する。
【００４１】
図４は加振器１５がセンサチューブ１４を振動させる状態を模式的に示す図である。図５は振動するセンサチューブ１４に作用するコリオリ力を模式的に示す図である。
【００４２】
図４に示されるように、流量計測時は、加振器１６の駆動コイル１６ｃ，１６ｄに対して上記流量計測制御回路３８の励振回路から正負のある交番電圧（交流信号）が交互に出力されることで、センサチューブ１４の中間部分が共振状態で振動する。
【００４３】
すなわち、加振器１６は、一方の駆動コイル１６ｃがマグネット１６ａに対して反発力を付与すると共に、他方の駆動コイル１６ｄがマグネット１６ｂに対して吸引力を付与する。これにより、加振器１６は、センサチューブ１４の中間部分をＹ方向に押圧する加振力Ｆａを発生させる。これにより、センサチューブ１４は、両端１４ａ，１４ｂを節として中間部分が一点鎖線で示すように円弧状に撓む。
【００４４】
また、加振器１６は、一方の駆動コイル１６ｃがマグネット１６ａに対して吸引力を付与すると共に、他方の駆動コイル１６ｄがマグネット１６ｂに対して反発力を付与する。これにより、センサチューブ１４は、両端１４ａ，１４ｂを節として中間部分が破線で示すように円弧状に撓む。
【００４５】
このように、駆動コイル１６ｃ，１６ｄに交互に正逆の電圧を印加することで、センサチューブ１４は、一定の周期、振幅で振動する。そして、振動しているセンサチューブ１４内を被測流体が流れるときにコリオリの力が生じる。
【００４６】
また、駆動コイル１６ｃ，１６ｄに１８０度に位相差を持ったオン・オフのパルス信号を与えた場合は、オフ時には吸引力もしくは反発力が発生しないが、センサチューブ１４の振動の慣性により全く同じ動きをする。
【００４７】
図５に示されるように、センサチューブ１４の流入側と流出側とでは、逆方向のコリオリ力＋Ｆ，−Ｆが作用する。これにより、センサチューブ１４は、流入側と流出側とで振動に位相差が生じる。
【００４８】
すなわち、センサチューブ１４の中間部分が図４中一点鎖線で示すように駆動されるとき、図５中一点鎖線で示すようにセンサチューブ１４の流入側にコリオリ力＋Ｆが作用し、センサチューブ１４の流出側にコリオリ力−Ｆが作用する。また、センサチューブ１４が図４中破線で示すように駆動されるとき、図５中破線で示すようにセンサチューブ１４の流入側にコリオリ力−Ｆが作用し、センサチューブ１４の流出側にコリオリ力＋Ｆが作用する。
【００４９】
このセンサチューブ１４の変位は、ピックアップ１８，２０のセンサコイル１８ｃ，１８ｄ，２０ｃ，２０ｄにより検出され、流量計測制御回路３８において、加振器１５に入力された入力信号との時間差Δｔの信号に変換され、さらに流量パルスに変換される。
【００５０】
即ち、流量計測制御回路３８は、次式の演算を行って質量流量Ｑｍを算出する。
Ｑｍ＝Ａ・Δｔ…（１）
但し、Ａは質量流量計固有の定数である。
【００５１】
尚、上記実施例では、１本のセンサチューブ１４が収納ケース１２の内部に挿通される構成を一例として挙げたが、これに限らず、例えば、２本のセンサチューブを平行に配置して２本のセンサチューブの相対変位を検出するようにして良いのは勿論である。
【００５２】
ここで、変形例について説明する。
図６は変形例１の質量流量計４０の構成を示す横断面図である。図７は図６中Ｃ−Ｃ線に沿う縦断面図である。図８は図６中Ｄ−Ｄ線に沿う縦断面図である。尚、図６乃至図８において、上記図１乃至図３に示す質量流量計１０と同一部分には、同一符号を付してその説明を省略する。
【００５３】
図６乃至図８に示されるように、質量流量計４０は、密閉された収納ケース１２の内部に挿入されたセンサチューブ１４と、センサチューブ１４を加振する加振器４６と、振動するセンサチューブ１４の流入側変位を検出する流入側ピックアップ４８と、振動するセンサチューブ１４の流出側変位を検出する流出側ピックアップ５０とを有する。
【００５４】
加振器４６は、上記センサチューブ１４に設けられたマグネット４６ａ，４６ｂと、収納ケース１２の外周に設けられた駆動コイル４６ｃ，４６ｄとから構成されており、駆動コイル４６ｃ，４６ｄに交互に正負のある交番電圧（交流信号）が印加されて生じる磁界に対してマグネット４６ａ，４６ｂが吸引または反発することで、センサチューブ１４の中間部分を横方向（Ｙ方向）に振動させる。
【００５５】
また、収納ケース１２は、例えば、オーステナイト系からなる非磁性のステンレス材（ＳＵＳ３０４）により形成されている。さらに、駆動コイル４６ｃ，４６ｄの中心には、例えば、フェライト系の磁性材からなる鉄心４６ｅ，４６ｆが挿入されている。
【００５６】
そのため、駆動コイル４６ｃ，４６ｄが収納ケース１２の外周に設けられていても駆動コイル４６ｃ，４６ｄにより生じた磁束は、収納ケース１２を貫通してマグネット４６ａ，４６ｂに到達する。これにより、駆動コイル４６ｃ，４６ｄは、収納ケース１２の外周からマグネット４６ａ，４６ｂを振動方向（Ｙ方向）に加振することができる。
【００５７】
センサチューブ１４の中間部分の外周には、加振器４６のマグネット４６ａ，４６ｂがリング状に形成された保持部材５２により１８０度の間隔で取り付けられている。保持部材５２は、非磁性材からなる金属により形成された重り（慣性質量）であり、センサチューブ１４の中間部分の外周を全周で覆うように形成されている。
【００５８】
尚、本実施例では、マグネット４６ａ，４６ｂ及び保持部材５２が加振時の重りとして機能するが、マグネット４６ａ，４６ｂが保持部材５２を兼ねる構成である場合には、マグネット４６ａ，４６ｂのみが重りとして機能する。また、マグネット４６ａ，４６ｂ及び保持部材５２以外の所定重量を有する部材を重りとしてセンサチューブ１４の中間部分に装着することも可能である。
【００５９】
このように、保持部材５２は、振幅が最大となるセンサチューブ１４の中間部分の外周に固定されているので、加振される際に慣性質量として機能する。これにより、センサチューブ１４は、加振器４６の駆動力によって効率良く振動することが可能になり、共振周波数の付近で描く共振の尖鋭さ、共振特性の幅の狭さを示すＱ（ｑｕａｌｉｔｙ　ｆａｃｔｏｒ）が高められる。
【００６０】
また、振動系で使われるＱは、Ｑ＝ω／Δωで求まり、共振周波数ωの波形においてピークから３ｄＢ下がった高さでの幅Δωの数値（共振特性の幅）によって決まる。従って、Ｑ（ｑｕａｌｉｔｙ　ｆａｃｔｏｒ）は、共振周波数の尖鋭さを示すと同時に共振時における拡大度を示す数値でもあり、Δωが小さいほど共振特性の幅が小さくなって共振特性が高められる。これにより、質量流量計４０では、センサチューブ１４の振動部分の慣性質量を増大させてセンサチューブ１４の振動特性を高めることができ、例えば、コリオリ力が小さくなる微小流量域の計測精度を高めることができる。
【００６１】
流入側ピックアップ４８は、センサチューブ１４の流入側外周の上下位置に固着されたマグネット４８ａ，４８ｂと、収納ケース１２の外周の上下位置に設けられた磁気センサ（検出部）４８ｃ，４８ｄとから構成されており、マグネット４８ａ，４８ｂがセンサチューブ１４と共に横方向（Ｙ方向）に振動するのに伴って磁気センサ４８ｃ，４８ｄに対して近接・離間するため、磁気センサ４８ｃ，４８ｄからマグネット４８ａ，４８ｂの変位量に応じた検出信号を出力する。
【００６２】
流出側ピックアップ５０は、上記センサチューブ１４の流出側外周の上下位置に固着されたマグネット５０ａ，５０ｂと、収納ケース１２の外周の上下位置に設けられた磁気センサ５０ｃ，５０ｄとから構成されており、マグネット５０ａ，５０ｂがセンサチューブ１４と共に横方向（Ｙ方向）に振動するのに伴って磁気センサ５０ｃ，５０ｄに対して近接・離間するため、磁気センサ５０ｃ，５０ｄからマグネット５０ａ，５０ｂの変位量に応じた検出信号を出力する。
【００６３】
磁気センサ４８ｃ，４８ｄ及び５０ｃ，５０ｄは、例えば、微弱な磁界変化を検出することができる高感度のＧＭＲ（巨大磁気抵抗効果：ｇｉａｎｔ　ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ　ｅｆｆｅｃｔ）センサなどが用いられる。また、磁気センサ４８ｃ，４８ｄ及び５０ｃ，５０ｄは、高感度であるため、収納ケース１２の外周からでもマグネット４８ａ，４８ｂ及び５０ａ，５０ｂのＹ方向の振動に伴う磁界変化に応じた電流を検出信号として出力する。
【００６４】
また、変形例２の質量流量計４０の計測動作は、前述した質量流量計１０と同様であるので、その説明は省略する。
【００６５】
図９は変形例２の質量流量計６０の構成を示す横断面図である。図１０は図９中Ｅ−Ｅ線に沿う縦断面図である。図１１は図９中Ｆ−Ｆ線に沿う縦断面図である。尚、図９乃至図１１において、上記図１乃至図３に示す質量流量計１０と同一部分には、同一符号を付してその説明を省略する。
【００６６】
図９乃至図１１に示されるように、質量流量計６０において、駆動コイル１６ｃ，１６ｄ及びセンサコイル１８ｃ，１８ｄ，２０ｃ，２０ｄの中心には、鉄心６２ａ〜６２ｆが挿入されている。また、鉄心６２ａ〜６２ｆと対向する収納ケース１２の外周には、円柱状に形成された磁性材６４ａ〜６４ｆが嵌合固定される凹部６６ａ〜６６ｆが設けられている。
【００６７】
従って、収納ケース１２の凹部６６ａ〜６６ｆに埋め込まれた磁性材６４ａ〜６４ｆは、鉄心６２ａ〜６２ｆと当接しており、駆動コイル１６ｃ，１６ｄ及びセンサコイル１８ｃ，１８ｄ，２０ｃ，２０ｄからの磁束を収納ケース１２の内部に導く磁路として作用する。
【００６８】
そのため、収納ケース１２の肉厚が被測流体の圧力に耐えられるように設定されていても収納ケース１２の凹部６６ａ〜６６ｆに磁性材６４ａ〜６４ｆを嵌合固定することで、耐圧強度を保ちながら駆動コイル１６ｃ，１６ｄによる駆動力及び、センサコイル１８ｃ，１８ｄ，２０ｃ，２０ｄによる検出感度を高めることが可能になる。
【００６９】
これにより、質量流量計６０では、センサチューブ１４の振動部分の慣性質量を増大させてセンサチューブ１４の振動特性を高めることができ、例えば、コリオリ力が小さくなる微小流量域の計測精度を高めることができる。
【００７０】
また、変形例３の質量流量計６０の計測動作は、前述した質量流量計１０と同様であるので、その説明は省略する。
【００７１】
尚、上記実施例では、ＣＮＧのような可燃性ガスを被測流体として流量計測する場合を例に挙げたが、これに限らず、他の高圧、高温の流体を計測するのにも適用できるのは勿論である。
【００７２】
【発明の効果】
上述の如く、上記請求項１記載の発明によれば、内部に密閉された空間が形成された収納ケースと、空間内に挿通され、被測流体が流れるセンサチューブと、センサチューブを加振する加振器と、センサチューブの変位を検出するピックアップと、センサチューブを通過する被測流体収納ケースの空間に供給する通路と、を有する振動式測定装置において、加振器は、センサチューブに取り付けられた駆動用マグネットと、収納ケースの外壁に設けられ、駆動用マグネットを振動方向に駆動する駆動コイルとからなり、ピックアップは、センサチューブに取り付けられた検出用マグネットと、収納ケースの外壁に設けられ、検出用マグネットの変位を検出する検出部とからなるため、加振器の駆動コイル及びピックアップの検出部を被測流体に接しない位置に設けられるので、被測流体が可燃性流体であっても安全に計測することが可能になる。
【００７３】
また、請求項２記載の発明によれば、センサチューブの振動部分に重りを取り付けることにより、センサチューブの振動部分の慣性質量を増大させてセンサチューブの振動特性を高めることができ、例えば、コリオリ力が小さくなる微小流量域の計測精度を高めることができる。
【００７４】
また、請求項３記載の発明は、重りが駆動用マグネット自体、または当該駆動用マグネットを保持する保持部材であるので、駆動用マグネットまたは保持部材によってセンサチューブの振動部分の慣性質量を増大させてセンサチューブの振動特性を高めることができ、例えば、コリオリ力が小さくなる微小流量域の計測精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明になる振動式測定装置の一実施例としてのコリオリ式質量流量計の横断面図である。
【図２】図１中Ａ−Ａ線に沿う縦断面図である。
【図３】図１中Ｂ−Ｂ線に沿う縦断面図である。
【図４】加振器１５がセンサチューブ１４を振動させる状態を模式的に示す図である。
【図５】振動するセンサチューブ１４に作用するコリオリ力を模式的に示す図である。
【図６】変形例１の質量流量計４０の構成を示す横断面図である。
【図７】図６中Ｃ−Ｃ線に沿う縦断面図である。
【図８】図６中Ｄ−Ｄ線に沿う縦断面図である。
【図９】変形例２の質量流量計６０の構成を示す横断面図である。
【図１０】図９中Ｅ−Ｅ線に沿う縦断面図である。
【図１１】図９中Ｆ−Ｆ線に沿う縦断面図である。
【符号の説明】
１０，４０，６０　質量流量計
１２　収納ケース
１４　センサチューブ
１６，４６　加振器
１８，４８　流入側ピックアップ
２０，５０　流出側ピックアップ
２２，２４　フランジ
２６　内部空間
２８　流入側支持板
３０　流出側支持板
３４　通路
３６ａ〜３６ｆ　ケーブル
３８　流量計測制御回路
４８ｃ，４８ｄ，５０ｃ，５０ｄ　磁気センサ
５２　保持部材
６２ａ〜６２ｆ　鉄心
６４ａ〜６４ｆ　磁性材

Claims

内部に密閉された空間が形成された収納ケースと、
前記空間内に挿通され、被測流体が流れるセンサチューブと、
前記センサチューブを加振する加振器と、
前記センサチューブの変位を検出するピックアップと、
前記センサチューブを通過する被測流体収納ケースの空間に供給する通路と、
を有する振動式測定装置において、
前記加振器は、センサチューブに取り付けられた駆動用マグネットと、前記収納ケースの外壁に設けられ、前記駆動用マグネットを振動方向に駆動する駆動コイルとからなり、
前記ピックアップは、センサチューブに取り付けられた検出用マグネットと、前記収納ケースの外壁に設けられ、前記検出用マグネットの変位を検出する検出部とからなることを特徴とする振動式測定装置。
前記センサチューブの振動部分に重りを取り付けたことを特徴とする請求項１記載の振動式測定装置。
前記重りは、駆動用マグネット自体、または当該駆動用マグネットを保持する保持部材であることを特徴とする請求項２記載の振動式測定装置。