振動式測定装置
【課題】 本発明はセンサチューブを収納するケースの耐圧強度を確保すると共に、コンパクトな構成とすることを課題とする。
【解決手段】 質量流量計１０は、金属性の耐圧ケース１２と、密閉された耐圧ケース１２の内部に形成されたＵ字状のセンサチューブ挿入通路１４と、センサチューブ挿入通路１４内に挿入されたＵ字状のセンサチューブ１６と、センサチューブ１６を加振する加振器１８と、流入側管路１６ｂの変位を検出する流入側ピックアップ２０と、流出側管路１６ｃの変位を検出する流出側ピックアップ２２とを有する。センサチューブ挿入通路１４は、センサチューブ１６の形状に対応する形状に形成されている。そのため、流入側通路１４ａ、流出側通路１４ｂの内径を必要最小限の大きさに設定しているため、ケース本体１２Ａをできるだけコンパクトな構成で耐圧強度を維持することが可能になる。
【解決手段】 質量流量計１０は、金属性の耐圧ケース１２と、密閉された耐圧ケース１２の内部に形成されたＵ字状のセンサチューブ挿入通路１４と、センサチューブ挿入通路１４内に挿入されたＵ字状のセンサチューブ１６と、センサチューブ１６を加振する加振器１８と、流入側管路１６ｂの変位を検出する流入側ピックアップ２０と、流出側管路１６ｃの変位を検出する流出側ピックアップ２２とを有する。センサチューブ挿入通路１４は、センサチューブ１６の形状に対応する形状に形成されている。そのため、流入側通路１４ａ、流出側通路１４ｂの内径を必要最小限の大きさに設定しているため、ケース本体１２Ａをできるだけコンパクトな構成で耐圧強度を維持することが可能になる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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、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、加振器及びピックアップは、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 Natural Gas）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。（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平６−３３１４０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
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、収納ケースを密閉構造であるため、被測流体の供給圧力が高くなるほど、収納ケースの耐圧強度を高める必要がある。従って、従来のようにセンサチューブの形状に拘わらず、センサチューブ全体を大きな空間内に収納させる構成では、収納ケース内壁の受圧面積が大きくなってしまうため、例えば、燃料電池車の燃料タンクに７０ＭＰａの高圧水素を充填する場合には、収納ケースの耐圧強度を確保するためには、圧力増大に応じて収納ケースの肉厚を大幅に厚くしなければならず、収納ケースがかなり大型化して重量増大するという問題が生じる。
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。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は上記課題を解決するため、以下のような特徴を有する。
【００１２】
請求項１記載の発明は、被測流体が流入される流入側管路と被測流体が流出される流出側管路とが平行に配され、前記流入側管路と前記流出側管路との間を連通する連通管路とを有するセンサチューブと、
前記センサチューブを収納するための通路が前記センサチューブの形状に対応するように形成された耐圧ケースと、
前記通路に前記センサチューブを流れる被測流体の一部を供給して前記通路の圧力を前記センサチューブの内部圧力と同圧に保つ圧力供給手段と、
前記耐圧ケースに設けられ、前記流入側管路の端部が連通される流入口と、
前記耐圧ケースに設けられ、前記流出側管路の端部が連通される流出口と、
前記連通管路に取り付けられた駆動用磁石と、前記耐圧ケースに設けられ、前記駆動用磁石を振動方向に駆動する駆動コイルとからなる加振器と、
前記流入側管路及び前記流出側管路に取り付けられた検出用磁石と、前記耐圧ケースに設けられ、前記検出用磁石の変位を検出する検出部とからなるピックアップと、
を有することを特徴とする。
【００１３】
請求項２記載の発明は、
前記耐圧ケースは金属塊からなり、
前記通路は、該金属塊に穿設されて形成され前記流入側管路が挿入される流入側通路と、該金属塊に穿設されて形成され前記流出側管路が挿入される流出側通路と、該流入側通路と流出側通路とを接続する接続空間とからなることを特徴とする。
【００１４】
請求項３記載の発明は、前記センサチューブの前記流入側管路の端部及び前記流出側管路の端部が着脱可能に前記耐圧ケースに保持されることを特徴とする。
【００１５】
請求項４記載の発明は、前記耐圧ケースが、前記駆動用磁石の加振方向に対向する逃げ部を有し、該逃げ部は前記駆動用磁石の側面に接触しない位置に内壁が形成されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、耐圧ケースの内部にセンサチューブを収納するための通路がセンサチューブの形状に対応するように形成し、この通路にセンサチューブを流れる被測流体の一部を供給して通路の圧力をセンサチューブの内部圧力と同圧に保つように構成したため、センサチューブの形状が曲げ部を有するような形状であってもセンサチューブが挿通される通路の受圧面積に応じた肉厚で耐圧ケースを製作できるので、従来のようにセンサチューブ全体を広い空間に収納させるよりも耐圧ケースを小型化及び軽量化することが可能になる。
【００１７】
また、センサチューブの流入側管路の端部及び流出側管路の端部が着脱可能に組み付けられるため、組み付け作業が容易に行える。
【００１８】
また、耐圧ケースが駆動用磁石の加振方向に対向する逃げ部を有し、該逃げ部が駆動用磁石の側面に接触しない位置に壁部を有するため、センサチューブを加振した際に駆動用磁石が耐圧ケースの内壁に接触せず、センサチューブを安定的に振動させることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面と共に本発明の一実施例について説明する。
図１は本発明になる振動式測定装置の実施例１としてのコリオリ式質量流量計の縦断面図である。図２は図１中Ａ−Ａ線に沿う横断面図である。図３は図１中Ｂ−Ｂ線に沿う横断面図である。図４は図１中Ｃ−Ｃ線に沿う横断面図である。図５は図１中Ｄ−Ｄ線に沿う横断面図である。
【００２０】
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。
【００２１】
図１乃至図５に示されるように、質量流量計１０は、ステンレス鋼などの金属塊からなる金属性の耐圧ケース１２と、密閉された耐圧ケース１２の内部に形成されたＵ字状のセンサチューブ挿入通路１４と、センサチューブ挿入通路１４内に挿入されたＵ字状のセンサチューブ１６と、センサチューブ１６の湾曲された連通管路１６ａの中間部分を加振する加振器１８と、振動するセンサチューブ１６の流入側管路１６ｂの変位を検出する流入側ピックアップ２０と、振動するセンサチューブ１６の流出側管路１６ｃの変位を検出する流出側ピックアップ２２とを有する。センサチューブ挿入通路１４は、センサチューブ１６の形状に対応する形状に形成されている。
【００２２】
耐圧ケース１２は、センサチューブ１６を収納するケース本体１２Ａと、ケース本体１２Ａの上部を密閉する蓋１２Ｂとから構成されている。ケース本体１２Ａの下部側面の一側には、被測流体（例えば、ＣＮＧあるいは水素等の高圧ガス）が流入される流入口２４が設けられ、ケース本体１２Ａの下部側面の他側には、被測流体が流出される流出口２６が設けられている。
【００２３】
また、ケース本体１２Ａの下面には、センサチューブ１６の流入側管路１６ｂの端部を固定する固定部材２８が螺入される流入側固定用孔３０と、センサチューブ１６の流出側管路１６ｃの端部を固定する固定部材３２が螺入される流出側固定用孔３４とが設けられている。流入側固定用孔３０は、連通路３６を介して流入口２４と連通されており、流出側固定用孔３４は連通路３８を介して流出口２６と連通されている。
【００２４】
また、流入側固定用孔３０及び流出側固定用孔３４の下面側開口は、閉止プラグ４０が螺入されており、閉止プラグ４０に保持されたＯリングからなるシール部材４０ａにより被測流体が漏れないように気密状態で閉塞されている。
【００２５】
固定部材２８，３２は、流入側管路１６ｂの端部に固着された固定用ボス４４，４６を外周から挟持する円錐形状のＣ字状リング４８，５０を押圧するテーパ部２８ａ，３２ａを有する。固定用ボス４４，４６は、センサチューブ１６より大径な円筒形状に形成されており、内部には軸方向に貫通する流路４４ａ，４６ａを有し、外周には軸方向の切欠きを有するＣ字状リング４８，５０が嵌合している。そして、固定部材２８，３２が流入側固定用孔３０及び流出側固定用孔３４に螺入されることにより、テーパ部２８ａ，３２ａがＣ字状リング４８，５０を内側に押圧して縮径させ、Ｃ字状リング４８，５０が固定用ボス４４，４６の外周をクランプする。
【００２６】
このように、センサチューブ１６の両端は、固定部材２８，３２及びＣ字状リング４８，５０により着脱自在に固定されるため、組み付け作業が容易に行われると共に、メンテナンス作業時にセンサチューブ１６を取り出すことも可能である。
【００２７】
また、固定部材２８は、固定用ボス４４が挿通される中央孔２８bと、中央孔２８bの周囲に形成された貫通孔２８ｃとを有する。この貫通孔２８ｃは、軸方向に貫通しており、流入側固定用孔３０とセンサチューブ挿入通路１４の流入側通路１４ａとをバイパスするバイパス通路５２に連通される。従って、流入口２４から流入した被測流体は、固定用ボス４４の流路４４ａからセンサチューブ１６に流入し、その一部が固定部材２８の貫通孔２８ｃ及びバイパス通路５２を介してセンサチューブ挿入通路１４に供給される。そして、センサチューブ１６内を通過した被測流体は、流出側の固定用ボス４６の流路４６ａから連通路３８を介して流出口２６へ流出する。
また、貫通孔２８ｃは、固定部材２８を螺入させる際の工具（図示せず）を挿入するための工具挿入孔としても使用される。
【００２８】
これにより、センサチューブ１６の内部の圧力と外部（センサチューブ挿入通路１４）の圧力とが同圧になり、センサチューブ１６の耐圧強度を高める必要がないので、センサチューブ１６の肉厚を計測感度の良い薄さにして計測することが可能になる。
【００２９】
また、流入側の固定部材２８は、下端が面する流入側固定用孔３０の圧力と、上端が面するバイパス通路５２の圧力に差がなく、且つ受圧面積の差も小さいので、固定用ボス４４に対するＣ字状リング４８の締結力を維持することができる。
【００３０】
流出側の固定部材３２は、固定用ボス４６が挿通される中央孔３２bと、中央孔３２bの周囲に形成された工具挿入孔３２ｃとを有する。この固定部材３２は、流入側のような貫通孔２８ｃが設けられていない。そして、固定部材３２の外周をシールするＯリングからなるシール部材５３と、中央孔３２bと固定用ボス４６との間をシールするＯリングからなるシール部材５４とが設けられている。
【００３１】
また、流出側固定用孔３４は、バイパス通路５６を介してセンサチューブ挿入通路１４と連通されており、下端が面する流出側固定用孔３４の圧力と、上端が面するバイパス通路５６の圧力に差がなく、且つ受圧面積の差も小さいので、固定用ボス４６に対するＣ字状リング５０の締結力を維持することができる。
【００３２】
センサチューブ１６は、被測流体が流入される流入側管路１６ｂと被測流体が流出される流出側管路１６ｃとが平行に配され、流入側管路１６ｂと流出側管路１６ｃとの間を連通する連通管路１６ａとを有する。そして、センサチューブ挿入通路１４は、流入側管路１６ｂが挿通される流入側通路１４ａと、流出側管路１６ｃが挿通される流出側通路１４ｂと、連通管路１６ａが挿通される平面状通路１４ｃ（接続空間）とを有する。
【００３３】
この流入側通路１４ａと流出側通路１４ｂは、ステンレス等の塊に穴を穿設することにより形成される。さらに、平面状通路１４ｃは、連通管路１６ａの中間位置に取り付けられた四角形状の駆動用マグネット１８ｂの揺動範囲を許容する逃げ部６２が設けられている。すなわち、逃げ部６２は、内壁が駆動用マグネット１８ｂの側面に接触しない位置に形成されている。
【００３４】
駆動用マグネット１８ｂに対向する高さ位置には、加振器１８の駆動コイル１８ａが設けられており、駆動コイル１８ａからの電磁力によってセンサチューブ１６の連通管路１６ａをＹ方向（図１中紙面に対して鉛直方向）に駆動する。
【００３５】
図２に示されるように、平面状通路１４ｃは、ケース本体１２Ａの上面に開口するように形成されており、蓋１２Ｂが締結ボルト５８によりケース本体１２Ａに締結されることで密閉される。また、平面状通路１４ｃの上部開口１４ｄは、図２に示されるように、上方からみると流入側通路１４ａと流出側通路１４ｂとの間に平面状通路１４ｃが介在するため、流入側通路１４ａ、流出側通路１４ｂを囲む円形部分と平面状通路１４ｃを囲む直線部分と逃げ部６２を囲む膨らみ部分とを有する。そして、このセンサチューブ挿入通路１４の上部開口１４ｄを囲む周縁部分は、上部開口１４ｄの輪郭形状に対応した形状に形成されたシール部材６４によって気密にシールされる。
【００３６】
図３に示されるように、流入側管路１６ｂ及び流出側管路１６ｃの上端間は、平面状通路１４ｃの内部に装架されたサポート部材６６により、流入側管路１６ｂ及び流出側管路１６ｃが平行な状態に支持されている。
【００３７】
図４に示されるように、流入側管路１６ｂ、流出側管路１６ｃは、円形の流入側通路１４ａ、流出側通路１４ｂの軸線に沿うように挿通されており、長手方向のほぼ中間位置には四角形状の検出用マグネット２０ｂ，２２ｂが取り付けられている。流入側通路１４ａ、流出側通路１４ｂは、検出用マグネット２０ｂ，２２ｂが揺動する範囲より大径に形成されており、計測時に検出用マグネット２０ｂ，２２ｂが接触しないように設けられている。このように、流入側通路１４ａ、流出側通路１４ｂの内径を必要最小限の大きさに設定しているため、被測流体が流入側通路１４ａ、流出側通路１４ｂに供給された際の耐圧強度を確保するための肉厚も必要最小限で済む。これにより、ケース本体１２Ａをできるだけコンパクトな構成で耐圧強度を維持することが可能になる。
【００３８】
さらに、ケース本体１２Ａの検出用マグネット２０ｂ，２２ｂと同じ高さ位置には、流入側ピックアップ２０のセンサコイル２０ａ、流出側ピックアップ２２のセンサコイル２２ａが設けられている。従って、Ｙ方向に振動するセンサチューブ１６の、流入側管路１６ｂと流出側管路１６ｃとの位相差は、流量に比例しており、マグネット２０ｂ，２２ｂの変位に応じたセンサコイル２０ａ，２２ａにより検出信号が出力される。
【００３９】
このように質量流量計１０では、耐圧ケース１２の内部にセンサチューブ１６を収納するためのセンサチューブ挿入通路１４がセンサチューブ１６の形状に対応するように形成し、このセンサチューブ挿入通路１４にセンサチューブ１６を流れる被測流体の一部を供給してセンサチューブ挿入通路１４の圧力をセンサチューブ１６の内部圧力と同圧に保つように構成したため、センサチューブ１６の形状が曲げ部を有するような形状であってもセンサチューブ１６が挿通されるセンサチューブ挿入通路１４の受圧面積に応じた肉厚で耐圧ケース１２を製作できるので、従来のようにセンサチューブ全体を広い空間に収納させるよりも耐圧ケース１２を小型化及び軽量化することが可能になる。
【００４０】
また、質量流量計１０では、流量計測時、流量計測制御回路（図示せず）によって加振器１８が駆動され、センサチューブ１６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１６の連通管路１６ａをＹ方向に加振させる。
【００４１】
このように、振動するセンサチューブ１６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、センサチューブ１６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２０と流出側ピックアップ２２との出力信号に位相差が生じる。
【００４２】
流量計測制御回路は、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１６の変位が流入側ピックアップ２０及び流出側ピックアップ２２により検出されると、流量計測制御回路は上記センサチューブ１６の振動に伴う上記位相差を質量流量に変換する。
【００４３】
図６はセンサチューブ取付構造の変形例を示す縦断面図である。尚、図６において、上記実施例と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
図６に示されるように、固定用ボス４４,４６は、固定部材２８,３２の中央孔２８ａ，３２ａを貫通して下方に突出するおねじ部４４ｂ，４６ｂを有しており、おねじ部４４ｂ，４６ｂにはナット７０が螺合される。従って、ナット７０の締め付けにより固定用ボス４４,４６を固定部材２８,３２に固定できるので、上記実施例のＣ字状リング４８,５０をなくすことが可能になる。
【００４４】
ここで、実施例２について説明する。
図７は本発明の実施例２の縦断面図である。図８は実施例２のセンサチューブ固定構造を拡大して示す縦断面図である。図９は図７中Ｅ−Ｅ線に沿う横断面図である。図１０は図７中Ｆ−Ｆ線に沿う横断面図である。図１１は図７中Ｇ−Ｇ線に沿う横断面図である。図１２は図７中Ｈ−Ｈ線に沿う横断面図である。図１３は図７中Ｉ−Ｉ線に沿う横断面図である。尚、図７乃至図１３において、上記実施例と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
【００４５】
図７乃至図１３に示されるように、質量流量計８０は、ステンレス鋼などからなる金属性の耐圧ケース８２と、密閉された耐圧ケース８２の内部に形成された一対のセンサチューブ挿入通路８４，８５と、一対のセンサチューブ挿入通路８４，８５の夫々に挿入された一対のセンサチューブ８６，８７と、センサチューブ８６，８７の湾曲された連通管路８６ａ,８７ａの中間部分を加振する一対の加振器１８と、振動するセンサチューブ８６，８７の流入側管路８６ｂ,８７ｂの変位を検出する一対の流入側ピックアップ２０と、振動するセンサチューブ８６，８７の流出側管路８６ｃ，８７ｃの変位を検出する一対の流出側ピックアップ２２とを有する。センサチューブ挿入通路８４，８５は、センサチューブ８６，８７の形状に対応するＵ字状に形成されている。
【００４６】
耐圧ケース８２は、センサチューブ８６，８７を収納するケース本体８２Ａと、ケース本体８２Ａの上部を密閉する蓋８２Ｂとから構成されている。ケース本体８２Ａの下部側面の一側には、被測流体（例えば、ＣＮＧあるいは水素等の高圧ガス）が流入される流入口２４が設けられ、ケース本体８２Ａの下部側面の他側には、被測流体が流出される流出口２６が設けられている。
【００４７】
また、ケース本体８２Ａの下面には、センサチューブ８６，８７の流入側管路８６ｂ，８７ｂの端部を固定する固定部材２８が螺入される一対の流入側固定用孔３０と、センサチューブ８６，８７の流出側管路８６ｃ，８７ｃの端部を固定する固定部材３２が螺入される一対の流出側固定用孔３４とが設けられている。一対の流入側固定用孔３０は、連通路３６を介して流入口２４と連通されており、一対の流出側固定用孔３４は連通路３８を介して流出口２６と連通されている。
【００４８】
流入側固定用孔３０、流出側固定用孔３４に螺入された固定部材２８，３２は、実施例１と同様にＣ字状リング４８，５０を介して固定用ボス４４，４６を外周から挟持する構成である。このように、センサチューブ８６，８７の両端は、固定部材２８，３２及びＣ字状リング４８，５０により着脱自在に固定されるため、組み付け作業が容易に行われると共に、メンテナンス作業時にセンサチューブ８６，８７を取り出すことも可能である。
【００４９】
また、流入側固定用孔３０、流出側固定用孔３４には、実施例１と同様に、バイパス通路５２，５６を介してセンサチューブ挿入通路８４，８５と連通されている。これにより、センサチューブ８６，８７の内部の圧力と外部（センサチューブ挿入通路８４，８５）の圧力とが同圧になり、センサチューブ８６，８７の耐圧強度を高める必要がないので、センサチューブ８６，８７の肉厚を計測感度の良い薄さにして計測することが可能になる。
【００５０】
また、固定部材２８，３２は、実施例１と同様に、下端と上端に作用する圧力に差がなく、且つ両端の受圧面積の差も小さいので、固定用ボス４４，４６に対するＣ字状リング４８，５０の締結力を維持することができる。
【００５１】
センサチューブ挿入通路８４，８５の平面状通路８４ｃ，８５ｃは、ケース本体８２Ａの上面に開口するように形成されており、蓋８２Ｂが締結ボルト５８によりケース本体１２Ａに締結されることで密閉される。また、平面状通路８４ｃ，８５ｃの上部開口８４ｄ，８５ｄは、図９に示されるように、上方からみると流入側通路８４ａ，８５ａと流出側通路８４ｂ，８５ｂとの間に平面状通路８４ｃ，８５ｃが介在するため、流入側通路８４ａ，８５ａ、流出側通路８４ｂ，８４ｂを囲む円形部分と平面状通路８４ｃ，８５ｃを囲む直線部分と逃げ部６２を囲む膨らみ部分とを有する。そして、このセンサチューブ挿入通路８４，８５の上部開口８４ｄ，８５ｄを囲む周縁部分は、上部開口８４ｄ，８５ｄの輪郭形状に対応した形状に形成された一対のシール部材６４によって気密にシールされる。
【００５２】
図１０に示されるように、センサチューブ８６，８７は、流入側管路８６ｂ，８７ｂ及び流出側管路８６ｃ，８７ｃの上端間は、平面状通路８４ｃ，８５ｃの内部に装架されたサポート部材６６により、流入側管路８６ｂ，８７ｂ及び流出側管路８６ｃ，８７ｃが平行な状態に支持されている。
【００５３】
図１１に示されるように、流入側管路８６ｂ，８７ｂ及び流出側管路８６ｃ，８７ｃは、円形の流入側通路８４ａ，８５ａ、流出側通路８４ｂ，８５ｂの軸線に沿うように挿通されており、長手方向のほぼ中間位置には四角形状の検出用マグネット２０ｂ，２２ｂが取り付けられている。流入側通路８４ａ，８５ａ、流出側通路８４ｂ，８５ｂは、夫々検出用マグネット２０ｂ，２２ｂが揺動する範囲より大径に形成されており、計測時に検出用マグネット２０ｂ，２２ｂが接触しないように設けられている。このように、流入側通路８４ａ，８５ａ、流出側通路８４ｂ，８５ｂの内径を必要最小限の大きさに設定しているため、被測流体が流入側通路８４ａ，８５ａ、流出側通路８４ｂ，８５ｂに供給された際の耐圧強度を確保するための肉厚も必要最小限で済む。これにより、ケース本体８２Ａをできるだけコンパクトな大きさで耐圧強度を維持することが可能になる。
【００５４】
図１２に示されるように、ケース本体８２Ａの検出用マグネット２０ｂ，２２ｂと同じ高さ位置には、流入側ピックアップ２０のセンサコイル２０ａ、流出側ピックアップ２２のセンサコイル２２ａが設けられている。従って、Ｙ方向に振動するセンサチューブ８６，８７の、流入側管路８６ｂ，８７ｂと流出側管路８６ｃ，８７ｃとの位相差は、流量に比例しており、マグネット２０ｂ，２２ｂの変位に応じたセンサコイル２０ａ，２２ａにより検出信号が出力される。
【００５５】
図１２に示されるように、センサチューブ挿入通路８４，８５の平面状通路８４ｃ，８５ｃは、連通管路８６ａ，８７ａの中間位置に取り付けられた四角形状の駆動用マグネット１８ｂの揺動範囲を許容する逃げ部６２が設けられている。また、一対の駆動用マグネット１８ｂに対向する高さ位置には、一対の加振器１８の駆動コイル１８ａがＹ方向に対称に設けられており、駆動コイル１８ａからの電磁力によってセンサチューブ８６，８７の連通管路８６ａ，８７ａをＹ方向に駆動する。
【００５６】
図１３に示されるように、一対の流入側固定用孔３０は、連通孔９０を介して連通されており、且つ連通孔９０は、連通路３６を介して流入口２４と連通されている。また、一対の流出側固定用孔３４は、連通孔９２を介して連通されており、且つ連通孔９２は、連通路３８を介して流出口２６と連通されている。
【００５７】
このように質量流量計８０では、耐圧ケース８２の内部にセンサチューブ８６，８７を収納するためのセンサチューブ挿入通路８４，８５がセンサチューブ８６，８７の形状に対応するように形成し、このセンサチューブ挿入通路８４，８５にセンサチューブ８６，８７を流れる被測流体の一部を供給してセンサチューブ挿入通路８４，８５の圧力をセンサチューブ８６，８７の内部圧力と同圧に保つように構成したため、センサチューブ８６，８７の形状が曲げ部を有するような形状であってもセンサチューブ８６，８７が挿通されるセンサチューブ挿入通路８４，８５の受圧面積に応じた肉厚で耐圧ケース８２を製作できるので、従来のようにセンサチューブ全体を広い空間に収納させるよりも耐圧ケース８２を小型化及び軽量化することが可能になる。
【００５８】
また、質量流量計８０では、流量計測時、流量計測制御回路（図示せず）によって一対の加振器１８が駆動され、センサチューブ８６，８７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８６，８７の連通管路８６ａ，８７ａをＹ方向に加振させる。
【００５９】
このように、振動するセンサチューブ８６，８７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、センサチューブ８６，８７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２０と流出側ピックアップ２２との出力信号に位相差が生じる。
【００６０】
流量計測制御回路は、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８６，８７の変位が流入側ピックアップ２０及び流出側ピックアップ２２により検出されると、流量計測制御回路は上記センサチューブ８６，８７の振動に伴う上記位相差を質量流量に変換する。
【００６１】
尚、上記実施例では、ＣＮＧあるいは水素ガス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、他の高圧の流体を計測するのにも適用できるのは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明になる振動式測定装置の実施例１としてのコリオリ式質量流量計の縦断面図である。
【図２】図１中Ａ−Ａ線に沿う横断面図である。
【図３】図１中Ｂ−Ｂ線に沿う横断面図である。
【図４】図１中Ｃ−Ｃ線に沿う横断面図である。
【図５】図１中Ｄ−Ｄ線に沿う横断面図である。
【図６】センサチューブ取付構造の変形例を示す縦断面図である。
【図７】本発明の実施例２の縦断面図である。
【図８】実施例２のセンサチューブ固定構造を拡大して示す縦断面図である。
【図９】図７中Ｅ−Ｅ線に沿う横断面図である。
【図１０】図７中Ｆ−Ｆ線に沿う横断面図である。
【図１１】図７中Ｇ−Ｇ線に沿う横断面図である。
【図１２】図７中Ｈ−Ｈ線に沿う横断面図である。
【図１３】図７中Ｉ−Ｉ線に沿う横断面図である。
【符号の説明】
【００６３】
１０，８０ 質量流量計（振動式測定装置に相当する）
１２，８２ 耐圧ケース
１２Ａ，８２Ａ ケース本体
１４，８４，８５ センサチューブ挿入通路（請求項１の通路に相当する）
１６，８６，８７ センサチューブ
１８ 加振器
２０ 流入側ピックアップ
２２ 流出側ピックアップ
２４ 流入口
２６ 流出口
２８，３２ 固定部材
３０ 流入側固定用孔
３４ 流出側固定用孔
３６，３８，９０，９２ 連通路
４４，４６ 固定用ボス
４８，５０ Ｃ字状リング
５６，５２ バイパス通路
６２ 逃げ部（
６６ サポート部材
７０ ナット
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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、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、加振器及びピックアップは、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 Natural Gas）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。（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平６−３３１４０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
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、収納ケースを密閉構造であるため、被測流体の供給圧力が高くなるほど、収納ケースの耐圧強度を高める必要がある。従って、従来のようにセンサチューブの形状に拘わらず、センサチューブ全体を大きな空間内に収納させる構成では、収納ケース内壁の受圧面積が大きくなってしまうため、例えば、燃料電池車の燃料タンクに７０ＭＰａの高圧水素を充填する場合には、収納ケースの耐圧強度を確保するためには、圧力増大に応じて収納ケースの肉厚を大幅に厚くしなければならず、収納ケースがかなり大型化して重量増大するという問題が生じる。
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。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は上記課題を解決するため、以下のような特徴を有する。
【００１２】
請求項１記載の発明は、被測流体が流入される流入側管路と被測流体が流出される流出側管路とが平行に配され、前記流入側管路と前記流出側管路との間を連通する連通管路とを有するセンサチューブと、
前記センサチューブを収納するための通路が前記センサチューブの形状に対応するように形成された耐圧ケースと、
前記通路に前記センサチューブを流れる被測流体の一部を供給して前記通路の圧力を前記センサチューブの内部圧力と同圧に保つ圧力供給手段と、
前記耐圧ケースに設けられ、前記流入側管路の端部が連通される流入口と、
前記耐圧ケースに設けられ、前記流出側管路の端部が連通される流出口と、
前記連通管路に取り付けられた駆動用磁石と、前記耐圧ケースに設けられ、前記駆動用磁石を振動方向に駆動する駆動コイルとからなる加振器と、
前記流入側管路及び前記流出側管路に取り付けられた検出用磁石と、前記耐圧ケースに設けられ、前記検出用磁石の変位を検出する検出部とからなるピックアップと、
を有することを特徴とする。
【００１３】
請求項２記載の発明は、
前記耐圧ケースは金属塊からなり、
前記通路は、該金属塊に穿設されて形成され前記流入側管路が挿入される流入側通路と、該金属塊に穿設されて形成され前記流出側管路が挿入される流出側通路と、該流入側通路と流出側通路とを接続する接続空間とからなることを特徴とする。
【００１４】
請求項３記載の発明は、前記センサチューブの前記流入側管路の端部及び前記流出側管路の端部が着脱可能に前記耐圧ケースに保持されることを特徴とする。
【００１５】
請求項４記載の発明は、前記耐圧ケースが、前記駆動用磁石の加振方向に対向する逃げ部を有し、該逃げ部は前記駆動用磁石の側面に接触しない位置に内壁が形成されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、耐圧ケースの内部にセンサチューブを収納するための通路がセンサチューブの形状に対応するように形成し、この通路にセンサチューブを流れる被測流体の一部を供給して通路の圧力をセンサチューブの内部圧力と同圧に保つように構成したため、センサチューブの形状が曲げ部を有するような形状であってもセンサチューブが挿通される通路の受圧面積に応じた肉厚で耐圧ケースを製作できるので、従来のようにセンサチューブ全体を広い空間に収納させるよりも耐圧ケースを小型化及び軽量化することが可能になる。
【００１７】
また、センサチューブの流入側管路の端部及び流出側管路の端部が着脱可能に組み付けられるため、組み付け作業が容易に行える。
【００１８】
また、耐圧ケースが駆動用磁石の加振方向に対向する逃げ部を有し、該逃げ部が駆動用磁石の側面に接触しない位置に壁部を有するため、センサチューブを加振した際に駆動用磁石が耐圧ケースの内壁に接触せず、センサチューブを安定的に振動させることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面と共に本発明の一実施例について説明する。
図１は本発明になる振動式測定装置の実施例１としてのコリオリ式質量流量計の縦断面図である。図２は図１中Ａ−Ａ線に沿う横断面図である。図３は図１中Ｂ−Ｂ線に沿う横断面図である。図４は図１中Ｃ−Ｃ線に沿う横断面図である。図５は図１中Ｄ−Ｄ線に沿う横断面図である。
【００２０】
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。
【００２１】
図１乃至図５に示されるように、質量流量計１０は、ステンレス鋼などの金属塊からなる金属性の耐圧ケース１２と、密閉された耐圧ケース１２の内部に形成されたＵ字状のセンサチューブ挿入通路１４と、センサチューブ挿入通路１４内に挿入されたＵ字状のセンサチューブ１６と、センサチューブ１６の湾曲された連通管路１６ａの中間部分を加振する加振器１８と、振動するセンサチューブ１６の流入側管路１６ｂの変位を検出する流入側ピックアップ２０と、振動するセンサチューブ１６の流出側管路１６ｃの変位を検出する流出側ピックアップ２２とを有する。センサチューブ挿入通路１４は、センサチューブ１６の形状に対応する形状に形成されている。
【００２２】
耐圧ケース１２は、センサチューブ１６を収納するケース本体１２Ａと、ケース本体１２Ａの上部を密閉する蓋１２Ｂとから構成されている。ケース本体１２Ａの下部側面の一側には、被測流体（例えば、ＣＮＧあるいは水素等の高圧ガス）が流入される流入口２４が設けられ、ケース本体１２Ａの下部側面の他側には、被測流体が流出される流出口２６が設けられている。
【００２３】
また、ケース本体１２Ａの下面には、センサチューブ１６の流入側管路１６ｂの端部を固定する固定部材２８が螺入される流入側固定用孔３０と、センサチューブ１６の流出側管路１６ｃの端部を固定する固定部材３２が螺入される流出側固定用孔３４とが設けられている。流入側固定用孔３０は、連通路３６を介して流入口２４と連通されており、流出側固定用孔３４は連通路３８を介して流出口２６と連通されている。
【００２４】
また、流入側固定用孔３０及び流出側固定用孔３４の下面側開口は、閉止プラグ４０が螺入されており、閉止プラグ４０に保持されたＯリングからなるシール部材４０ａにより被測流体が漏れないように気密状態で閉塞されている。
【００２５】
固定部材２８，３２は、流入側管路１６ｂの端部に固着された固定用ボス４４，４６を外周から挟持する円錐形状のＣ字状リング４８，５０を押圧するテーパ部２８ａ，３２ａを有する。固定用ボス４４，４６は、センサチューブ１６より大径な円筒形状に形成されており、内部には軸方向に貫通する流路４４ａ，４６ａを有し、外周には軸方向の切欠きを有するＣ字状リング４８，５０が嵌合している。そして、固定部材２８，３２が流入側固定用孔３０及び流出側固定用孔３４に螺入されることにより、テーパ部２８ａ，３２ａがＣ字状リング４８，５０を内側に押圧して縮径させ、Ｃ字状リング４８，５０が固定用ボス４４，４６の外周をクランプする。
【００２６】
このように、センサチューブ１６の両端は、固定部材２８，３２及びＣ字状リング４８，５０により着脱自在に固定されるため、組み付け作業が容易に行われると共に、メンテナンス作業時にセンサチューブ１６を取り出すことも可能である。
【００２７】
また、固定部材２８は、固定用ボス４４が挿通される中央孔２８bと、中央孔２８bの周囲に形成された貫通孔２８ｃとを有する。この貫通孔２８ｃは、軸方向に貫通しており、流入側固定用孔３０とセンサチューブ挿入通路１４の流入側通路１４ａとをバイパスするバイパス通路５２に連通される。従って、流入口２４から流入した被測流体は、固定用ボス４４の流路４４ａからセンサチューブ１６に流入し、その一部が固定部材２８の貫通孔２８ｃ及びバイパス通路５２を介してセンサチューブ挿入通路１４に供給される。そして、センサチューブ１６内を通過した被測流体は、流出側の固定用ボス４６の流路４６ａから連通路３８を介して流出口２６へ流出する。
また、貫通孔２８ｃは、固定部材２８を螺入させる際の工具（図示せず）を挿入するための工具挿入孔としても使用される。
【００２８】
これにより、センサチューブ１６の内部の圧力と外部（センサチューブ挿入通路１４）の圧力とが同圧になり、センサチューブ１６の耐圧強度を高める必要がないので、センサチューブ１６の肉厚を計測感度の良い薄さにして計測することが可能になる。
【００２９】
また、流入側の固定部材２８は、下端が面する流入側固定用孔３０の圧力と、上端が面するバイパス通路５２の圧力に差がなく、且つ受圧面積の差も小さいので、固定用ボス４４に対するＣ字状リング４８の締結力を維持することができる。
【００３０】
流出側の固定部材３２は、固定用ボス４６が挿通される中央孔３２bと、中央孔３２bの周囲に形成された工具挿入孔３２ｃとを有する。この固定部材３２は、流入側のような貫通孔２８ｃが設けられていない。そして、固定部材３２の外周をシールするＯリングからなるシール部材５３と、中央孔３２bと固定用ボス４６との間をシールするＯリングからなるシール部材５４とが設けられている。
【００３１】
また、流出側固定用孔３４は、バイパス通路５６を介してセンサチューブ挿入通路１４と連通されており、下端が面する流出側固定用孔３４の圧力と、上端が面するバイパス通路５６の圧力に差がなく、且つ受圧面積の差も小さいので、固定用ボス４６に対するＣ字状リング５０の締結力を維持することができる。
【００３２】
センサチューブ１６は、被測流体が流入される流入側管路１６ｂと被測流体が流出される流出側管路１６ｃとが平行に配され、流入側管路１６ｂと流出側管路１６ｃとの間を連通する連通管路１６ａとを有する。そして、センサチューブ挿入通路１４は、流入側管路１６ｂが挿通される流入側通路１４ａと、流出側管路１６ｃが挿通される流出側通路１４ｂと、連通管路１６ａが挿通される平面状通路１４ｃ（接続空間）とを有する。
【００３３】
この流入側通路１４ａと流出側通路１４ｂは、ステンレス等の塊に穴を穿設することにより形成される。さらに、平面状通路１４ｃは、連通管路１６ａの中間位置に取り付けられた四角形状の駆動用マグネット１８ｂの揺動範囲を許容する逃げ部６２が設けられている。すなわち、逃げ部６２は、内壁が駆動用マグネット１８ｂの側面に接触しない位置に形成されている。
【００３４】
駆動用マグネット１８ｂに対向する高さ位置には、加振器１８の駆動コイル１８ａが設けられており、駆動コイル１８ａからの電磁力によってセンサチューブ１６の連通管路１６ａをＹ方向（図１中紙面に対して鉛直方向）に駆動する。
【００３５】
図２に示されるように、平面状通路１４ｃは、ケース本体１２Ａの上面に開口するように形成されており、蓋１２Ｂが締結ボルト５８によりケース本体１２Ａに締結されることで密閉される。また、平面状通路１４ｃの上部開口１４ｄは、図２に示されるように、上方からみると流入側通路１４ａと流出側通路１４ｂとの間に平面状通路１４ｃが介在するため、流入側通路１４ａ、流出側通路１４ｂを囲む円形部分と平面状通路１４ｃを囲む直線部分と逃げ部６２を囲む膨らみ部分とを有する。そして、このセンサチューブ挿入通路１４の上部開口１４ｄを囲む周縁部分は、上部開口１４ｄの輪郭形状に対応した形状に形成されたシール部材６４によって気密にシールされる。
【００３６】
図３に示されるように、流入側管路１６ｂ及び流出側管路１６ｃの上端間は、平面状通路１４ｃの内部に装架されたサポート部材６６により、流入側管路１６ｂ及び流出側管路１６ｃが平行な状態に支持されている。
【００３７】
図４に示されるように、流入側管路１６ｂ、流出側管路１６ｃは、円形の流入側通路１４ａ、流出側通路１４ｂの軸線に沿うように挿通されており、長手方向のほぼ中間位置には四角形状の検出用マグネット２０ｂ，２２ｂが取り付けられている。流入側通路１４ａ、流出側通路１４ｂは、検出用マグネット２０ｂ，２２ｂが揺動する範囲より大径に形成されており、計測時に検出用マグネット２０ｂ，２２ｂが接触しないように設けられている。このように、流入側通路１４ａ、流出側通路１４ｂの内径を必要最小限の大きさに設定しているため、被測流体が流入側通路１４ａ、流出側通路１４ｂに供給された際の耐圧強度を確保するための肉厚も必要最小限で済む。これにより、ケース本体１２Ａをできるだけコンパクトな構成で耐圧強度を維持することが可能になる。
【００３８】
さらに、ケース本体１２Ａの検出用マグネット２０ｂ，２２ｂと同じ高さ位置には、流入側ピックアップ２０のセンサコイル２０ａ、流出側ピックアップ２２のセンサコイル２２ａが設けられている。従って、Ｙ方向に振動するセンサチューブ１６の、流入側管路１６ｂと流出側管路１６ｃとの位相差は、流量に比例しており、マグネット２０ｂ，２２ｂの変位に応じたセンサコイル２０ａ，２２ａにより検出信号が出力される。
【００３９】
このように質量流量計１０では、耐圧ケース１２の内部にセンサチューブ１６を収納するためのセンサチューブ挿入通路１４がセンサチューブ１６の形状に対応するように形成し、このセンサチューブ挿入通路１４にセンサチューブ１６を流れる被測流体の一部を供給してセンサチューブ挿入通路１４の圧力をセンサチューブ１６の内部圧力と同圧に保つように構成したため、センサチューブ１６の形状が曲げ部を有するような形状であってもセンサチューブ１６が挿通されるセンサチューブ挿入通路１４の受圧面積に応じた肉厚で耐圧ケース１２を製作できるので、従来のようにセンサチューブ全体を広い空間に収納させるよりも耐圧ケース１２を小型化及び軽量化することが可能になる。
【００４０】
また、質量流量計１０では、流量計測時、流量計測制御回路（図示せず）によって加振器１８が駆動され、センサチューブ１６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１６の連通管路１６ａをＹ方向に加振させる。
【００４１】
このように、振動するセンサチューブ１６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、センサチューブ１６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２０と流出側ピックアップ２２との出力信号に位相差が生じる。
【００４２】
流量計測制御回路は、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１６の変位が流入側ピックアップ２０及び流出側ピックアップ２２により検出されると、流量計測制御回路は上記センサチューブ１６の振動に伴う上記位相差を質量流量に変換する。
【００４３】
図６はセンサチューブ取付構造の変形例を示す縦断面図である。尚、図６において、上記実施例と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
図６に示されるように、固定用ボス４４,４６は、固定部材２８,３２の中央孔２８ａ，３２ａを貫通して下方に突出するおねじ部４４ｂ，４６ｂを有しており、おねじ部４４ｂ，４６ｂにはナット７０が螺合される。従って、ナット７０の締め付けにより固定用ボス４４,４６を固定部材２８,３２に固定できるので、上記実施例のＣ字状リング４８,５０をなくすことが可能になる。
【００４４】
ここで、実施例２について説明する。
図７は本発明の実施例２の縦断面図である。図８は実施例２のセンサチューブ固定構造を拡大して示す縦断面図である。図９は図７中Ｅ−Ｅ線に沿う横断面図である。図１０は図７中Ｆ−Ｆ線に沿う横断面図である。図１１は図７中Ｇ−Ｇ線に沿う横断面図である。図１２は図７中Ｈ−Ｈ線に沿う横断面図である。図１３は図７中Ｉ−Ｉ線に沿う横断面図である。尚、図７乃至図１３において、上記実施例と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
【００４５】
図７乃至図１３に示されるように、質量流量計８０は、ステンレス鋼などからなる金属性の耐圧ケース８２と、密閉された耐圧ケース８２の内部に形成された一対のセンサチューブ挿入通路８４，８５と、一対のセンサチューブ挿入通路８４，８５の夫々に挿入された一対のセンサチューブ８６，８７と、センサチューブ８６，８７の湾曲された連通管路８６ａ,８７ａの中間部分を加振する一対の加振器１８と、振動するセンサチューブ８６，８７の流入側管路８６ｂ,８７ｂの変位を検出する一対の流入側ピックアップ２０と、振動するセンサチューブ８６，８７の流出側管路８６ｃ，８７ｃの変位を検出する一対の流出側ピックアップ２２とを有する。センサチューブ挿入通路８４，８５は、センサチューブ８６，８７の形状に対応するＵ字状に形成されている。
【００４６】
耐圧ケース８２は、センサチューブ８６，８７を収納するケース本体８２Ａと、ケース本体８２Ａの上部を密閉する蓋８２Ｂとから構成されている。ケース本体８２Ａの下部側面の一側には、被測流体（例えば、ＣＮＧあるいは水素等の高圧ガス）が流入される流入口２４が設けられ、ケース本体８２Ａの下部側面の他側には、被測流体が流出される流出口２６が設けられている。
【００４７】
また、ケース本体８２Ａの下面には、センサチューブ８６，８７の流入側管路８６ｂ，８７ｂの端部を固定する固定部材２８が螺入される一対の流入側固定用孔３０と、センサチューブ８６，８７の流出側管路８６ｃ，８７ｃの端部を固定する固定部材３２が螺入される一対の流出側固定用孔３４とが設けられている。一対の流入側固定用孔３０は、連通路３６を介して流入口２４と連通されており、一対の流出側固定用孔３４は連通路３８を介して流出口２６と連通されている。
【００４８】
流入側固定用孔３０、流出側固定用孔３４に螺入された固定部材２８，３２は、実施例１と同様にＣ字状リング４８，５０を介して固定用ボス４４，４６を外周から挟持する構成である。このように、センサチューブ８６，８７の両端は、固定部材２８，３２及びＣ字状リング４８，５０により着脱自在に固定されるため、組み付け作業が容易に行われると共に、メンテナンス作業時にセンサチューブ８６，８７を取り出すことも可能である。
【００４９】
また、流入側固定用孔３０、流出側固定用孔３４には、実施例１と同様に、バイパス通路５２，５６を介してセンサチューブ挿入通路８４，８５と連通されている。これにより、センサチューブ８６，８７の内部の圧力と外部（センサチューブ挿入通路８４，８５）の圧力とが同圧になり、センサチューブ８６，８７の耐圧強度を高める必要がないので、センサチューブ８６，８７の肉厚を計測感度の良い薄さにして計測することが可能になる。
【００５０】
また、固定部材２８，３２は、実施例１と同様に、下端と上端に作用する圧力に差がなく、且つ両端の受圧面積の差も小さいので、固定用ボス４４，４６に対するＣ字状リング４８，５０の締結力を維持することができる。
【００５１】
センサチューブ挿入通路８４，８５の平面状通路８４ｃ，８５ｃは、ケース本体８２Ａの上面に開口するように形成されており、蓋８２Ｂが締結ボルト５８によりケース本体１２Ａに締結されることで密閉される。また、平面状通路８４ｃ，８５ｃの上部開口８４ｄ，８５ｄは、図９に示されるように、上方からみると流入側通路８４ａ，８５ａと流出側通路８４ｂ，８５ｂとの間に平面状通路８４ｃ，８５ｃが介在するため、流入側通路８４ａ，８５ａ、流出側通路８４ｂ，８４ｂを囲む円形部分と平面状通路８４ｃ，８５ｃを囲む直線部分と逃げ部６２を囲む膨らみ部分とを有する。そして、このセンサチューブ挿入通路８４，８５の上部開口８４ｄ，８５ｄを囲む周縁部分は、上部開口８４ｄ，８５ｄの輪郭形状に対応した形状に形成された一対のシール部材６４によって気密にシールされる。
【００５２】
図１０に示されるように、センサチューブ８６，８７は、流入側管路８６ｂ，８７ｂ及び流出側管路８６ｃ，８７ｃの上端間は、平面状通路８４ｃ，８５ｃの内部に装架されたサポート部材６６により、流入側管路８６ｂ，８７ｂ及び流出側管路８６ｃ，８７ｃが平行な状態に支持されている。
【００５３】
図１１に示されるように、流入側管路８６ｂ，８７ｂ及び流出側管路８６ｃ，８７ｃは、円形の流入側通路８４ａ，８５ａ、流出側通路８４ｂ，８５ｂの軸線に沿うように挿通されており、長手方向のほぼ中間位置には四角形状の検出用マグネット２０ｂ，２２ｂが取り付けられている。流入側通路８４ａ，８５ａ、流出側通路８４ｂ，８５ｂは、夫々検出用マグネット２０ｂ，２２ｂが揺動する範囲より大径に形成されており、計測時に検出用マグネット２０ｂ，２２ｂが接触しないように設けられている。このように、流入側通路８４ａ，８５ａ、流出側通路８４ｂ，８５ｂの内径を必要最小限の大きさに設定しているため、被測流体が流入側通路８４ａ，８５ａ、流出側通路８４ｂ，８５ｂに供給された際の耐圧強度を確保するための肉厚も必要最小限で済む。これにより、ケース本体８２Ａをできるだけコンパクトな大きさで耐圧強度を維持することが可能になる。
【００５４】
図１２に示されるように、ケース本体８２Ａの検出用マグネット２０ｂ，２２ｂと同じ高さ位置には、流入側ピックアップ２０のセンサコイル２０ａ、流出側ピックアップ２２のセンサコイル２２ａが設けられている。従って、Ｙ方向に振動するセンサチューブ８６，８７の、流入側管路８６ｂ，８７ｂと流出側管路８６ｃ，８７ｃとの位相差は、流量に比例しており、マグネット２０ｂ，２２ｂの変位に応じたセンサコイル２０ａ，２２ａにより検出信号が出力される。
【００５５】
図１２に示されるように、センサチューブ挿入通路８４，８５の平面状通路８４ｃ，８５ｃは、連通管路８６ａ，８７ａの中間位置に取り付けられた四角形状の駆動用マグネット１８ｂの揺動範囲を許容する逃げ部６２が設けられている。また、一対の駆動用マグネット１８ｂに対向する高さ位置には、一対の加振器１８の駆動コイル１８ａがＹ方向に対称に設けられており、駆動コイル１８ａからの電磁力によってセンサチューブ８６，８７の連通管路８６ａ，８７ａをＹ方向に駆動する。
【００５６】
図１３に示されるように、一対の流入側固定用孔３０は、連通孔９０を介して連通されており、且つ連通孔９０は、連通路３６を介して流入口２４と連通されている。また、一対の流出側固定用孔３４は、連通孔９２を介して連通されており、且つ連通孔９２は、連通路３８を介して流出口２６と連通されている。
【００５７】
このように質量流量計８０では、耐圧ケース８２の内部にセンサチューブ８６，８７を収納するためのセンサチューブ挿入通路８４，８５がセンサチューブ８６，８７の形状に対応するように形成し、このセンサチューブ挿入通路８４，８５にセンサチューブ８６，８７を流れる被測流体の一部を供給してセンサチューブ挿入通路８４，８５の圧力をセンサチューブ８６，８７の内部圧力と同圧に保つように構成したため、センサチューブ８６，８７の形状が曲げ部を有するような形状であってもセンサチューブ８６，８７が挿通されるセンサチューブ挿入通路８４，８５の受圧面積に応じた肉厚で耐圧ケース８２を製作できるので、従来のようにセンサチューブ全体を広い空間に収納させるよりも耐圧ケース８２を小型化及び軽量化することが可能になる。
【００５８】
また、質量流量計８０では、流量計測時、流量計測制御回路（図示せず）によって一対の加振器１８が駆動され、センサチューブ８６，８７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８６，８７の連通管路８６ａ，８７ａをＹ方向に加振させる。
【００５９】
このように、振動するセンサチューブ８６，８７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、センサチューブ８６，８７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２０と流出側ピックアップ２２との出力信号に位相差が生じる。
【００６０】
流量計測制御回路は、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８６，８７の変位が流入側ピックアップ２０及び流出側ピックアップ２２により検出されると、流量計測制御回路は上記センサチューブ８６，８７の振動に伴う上記位相差を質量流量に変換する。
【００６１】
尚、上記実施例では、ＣＮＧあるいは水素ガス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、他の高圧の流体を計測するのにも適用できるのは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明になる振動式測定装置の実施例１としてのコリオリ式質量流量計の縦断面図である。
【図２】図１中Ａ−Ａ線に沿う横断面図である。
【図３】図１中Ｂ−Ｂ線に沿う横断面図である。
【図４】図１中Ｃ−Ｃ線に沿う横断面図である。
【図５】図１中Ｄ−Ｄ線に沿う横断面図である。
【図６】センサチューブ取付構造の変形例を示す縦断面図である。
【図７】本発明の実施例２の縦断面図である。
【図８】実施例２のセンサチューブ固定構造を拡大して示す縦断面図である。
【図９】図７中Ｅ−Ｅ線に沿う横断面図である。
【図１０】図７中Ｆ−Ｆ線に沿う横断面図である。
【図１１】図７中Ｇ−Ｇ線に沿う横断面図である。
【図１２】図７中Ｈ−Ｈ線に沿う横断面図である。
【図１３】図７中Ｉ−Ｉ線に沿う横断面図である。
【符号の説明】
【００６３】
１０，８０ 質量流量計（振動式測定装置に相当する）
１２，８２ 耐圧ケース
１２Ａ，８２Ａ ケース本体
１４，８４，８５ センサチューブ挿入通路（請求項１の通路に相当する）
１６，８６，８７ センサチューブ
１８ 加振器
２０ 流入側ピックアップ
２２ 流出側ピックアップ
２４ 流入口
２６ 流出口
２８，３２ 固定部材
３０ 流入側固定用孔
３４ 流出側固定用孔
３６，３８，９０，９２ 連通路
４４，４６ 固定用ボス
４８，５０ Ｃ字状リング
５６，５２ バイパス通路
６２ 逃げ部（
６６ サポート部材
７０ ナット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測流体が流入される流入側管路と被測流体が流出される流出側管路とが平行に配され、前記流入側管路と前記流出側管路との間を連通する連通管路とを有するセンサチューブと、
前記センサチューブを収納するための通路が前記センサチューブの形状に対応するように形成された耐圧ケースと、
前記通路に前記センサチューブを流れる被測流体の一部を供給して前記通路の圧力を前記センサチューブの内部圧力と同圧に保つ圧力供給手段と、
前記耐圧ケースに設けられ、前記流入側管路の端部が連通される流入口と、
前記耐圧ケースに設けられ、前記流出側管路の端部が連通される流出口と、
前記連通管路に取り付けられた駆動用磁石と、前記耐圧ケースに設けられ、前記駆動用磁石を振動方向に駆動する駆動コイルとからなる加振器と、
前記流入側管路及び前記流出側管路に取り付けられた検出用磁石と、前記耐圧ケースに設けられ、前記検出用磁石の変位を検出する検出部とからなるピックアップと、
を有することを特徴とする振動式測定装置。
【請求項２】
前記耐圧ケースは金属塊からなり、
前記通路は、該金属塊に穿設されて形成され前記流入側管路が挿入される流入側通路と、該金属塊に穿設されて形成され前記流出側管路が挿入される流出側通路と、該流入側通路と流出側通路とを接続する接続空間とからなることを特徴とする請求項１記載の振動式測定装置。
【請求項３】
前記センサチューブは、前記流入側管路の端部及び前記流出側管路の端部が着脱可能に前記耐圧ケースに保持されることを特徴とする請求項１記載の振動式測定装置。
【請求項４】
前記耐圧ケースは、前記駆動用磁石の加振方向に対向する逃げ部を有し、該逃げ部は前記駆動用磁石の側面に接触しない位置に内壁が形成されたことを特徴とする請求項１記載の振動式測定装置。
【請求項１】
被測流体が流入される流入側管路と被測流体が流出される流出側管路とが平行に配され、前記流入側管路と前記流出側管路との間を連通する連通管路とを有するセンサチューブと、
前記センサチューブを収納するための通路が前記センサチューブの形状に対応するように形成された耐圧ケースと、
前記通路に前記センサチューブを流れる被測流体の一部を供給して前記通路の圧力を前記センサチューブの内部圧力と同圧に保つ圧力供給手段と、
前記耐圧ケースに設けられ、前記流入側管路の端部が連通される流入口と、
前記耐圧ケースに設けられ、前記流出側管路の端部が連通される流出口と、
前記連通管路に取り付けられた駆動用磁石と、前記耐圧ケースに設けられ、前記駆動用磁石を振動方向に駆動する駆動コイルとからなる加振器と、
前記流入側管路及び前記流出側管路に取り付けられた検出用磁石と、前記耐圧ケースに設けられ、前記検出用磁石の変位を検出する検出部とからなるピックアップと、
を有することを特徴とする振動式測定装置。
【請求項２】
前記耐圧ケースは金属塊からなり、
前記通路は、該金属塊に穿設されて形成され前記流入側管路が挿入される流入側通路と、該金属塊に穿設されて形成され前記流出側管路が挿入される流出側通路と、該流入側通路と流出側通路とを接続する接続空間とからなることを特徴とする請求項１記載の振動式測定装置。
【請求項３】
前記センサチューブは、前記流入側管路の端部及び前記流出側管路の端部が着脱可能に前記耐圧ケースに保持されることを特徴とする請求項１記載の振動式測定装置。
【請求項４】
前記耐圧ケースは、前記駆動用磁石の加振方向に対向する逃げ部を有し、該逃げ部は前記駆動用磁石の側面に接触しない位置に内壁が形成されたことを特徴とする請求項１記載の振動式測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００６−１７５２０（Ｐ２００６−１７５２０Ａ）
【公開日】平成１８年１月１９日（２００６．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−１９３７２９（Ｐ２００４−１９３７２９）
【出願日】平成１６年６月３０日（２００４．６．３０）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）国等の委託研究の成果に係る特許出願（水素安全利用等基盤技術開発 水素インフラに関する研究開発 水素充てん機の実用化技術の開発、産業活力再生特別措置法第３０条の適用を受けるもの）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月１９日（２００６．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年６月３０日（２００４．６．３０）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）国等の委託研究の成果に係る特許出願（水素安全利用等基盤技術開発 水素インフラに関する研究開発 水素充てん機の実用化技術の開発、産業活力再生特別措置法第３０条の適用を受けるもの）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]