本發(fā)明涉及一種彈性保持測量管的一部分的科里奧利質(zhì)量流量計(jì)(coriolismassflowmeter)。

背景技術(shù)：

因作用于以速度v朝向旋轉(zhuǎn)振動(dòng)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(dòng)部分；維護(hù)性優(yōu)良；及原理上能通過測量管的振動(dòng)頻率的計(jì)量而計(jì)量密度等。

例如，專利文獻(xiàn)1中已公開一種圖10所示的使用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(dòng)。

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(duì)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(dòng)。

在測量管1中的呈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。

使測量管1內(nèi)流有測量流體，驅(qū)動(dòng)振子3且對(duì)測量管1進(jìn)行加振。若振子3的振動(dòng)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(dòng)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(hào)公報(bào)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

[發(fā)明所要解決的問題]

然而，此現(xiàn)有例的科里奧利質(zhì)量流量計(jì)中，測量管1通常使用金屬管，以使得即便測量管1內(nèi)充滿測量流體，也不會(huì)例如由于u字狀部分因自重等產(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。

而且，例如當(dāng)測量半導(dǎo)體制造裝置等中使用的腐蝕性液體時(shí)，不得不使用抗蝕性大的氟樹脂管等，當(dāng)使用合成樹脂管時(shí)，雖然測量管的加工性有利且能輕量化，然而需要減少變形且增大對(duì)于振動(dòng)的剛性的支撐構(gòu)造。

本發(fā)明的目的在于提供一種能解決所述問題、在1個(gè)點(diǎn)彈性保持測量管、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]

為了實(shí)現(xiàn)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；固定部，相對(duì)于該測量管配置在規(guī)定的位置；彈性構(gòu)件，配置在所述測量管與所述固定部之間；加振驅(qū)動(dòng)部，賦予所述測量管振動(dòng)；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；所述固定部經(jīng)由所述彈性構(gòu)件而彈性保持所述測量管。

[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)，通過彈性保持測量管，使得測量管不會(huì)因自重等產(chǎn)生變形，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的主要部分的放大立體圖。

圖6是實(shí)施例3的立體圖。

圖7是側(cè)視圖。

圖8是實(shí)施例4的側(cè)視圖。

圖9是實(shí)施例5的側(cè)視圖。

圖10是現(xiàn)有例的科里奧利質(zhì)量流量計(jì)的立體圖。

具體實(shí)施方式

根據(jù)圖1至圖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。該實(shí)施例1的科里奧利質(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；連結(jié)部12，用于保持測量管11；固定部13，相對(duì)于連結(jié)部12處于規(guī)定的位置；彈性構(gòu)件14，安裝于連結(jié)部12與固定部13之間；加振驅(qū)動(dòng)部15，對(duì)測量管11進(jìn)行加振；移位檢測部16，檢測測量管11的移位；溫度測量部17，對(duì)測量流體進(jìn)行測溫；及未圖示的運(yùn)算控制部，進(jìn)而對(duì)這些機(jī)構(gòu)輸入輸出檢測信號(hào)、控制信號(hào)，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，而是通常的合成樹脂管。然而，測量管11須為具有能充分傳遞振動(dòng)的硬度的彈性系數(shù)且并不柔軟的材質(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18上的殼體19夾著，由此，測量管11被固定于殼體19。

如圖3所示的主要部分的放大截面圖所示，在測量管11的曲管部11a配設(shè)著卡止部11d，在卡止部11d的前端沿上下方向穿設(shè)著角孔狀的孔部11e，在孔部11e的外側(cè)的內(nèi)壁面設(shè)著圓錐凹部11f。

連結(jié)部12的角環(huán)狀的連結(jié)環(huán)12a卡合于孔部11e，在朝向圓錐凹部11f的內(nèi)壁面，突出有作為針狀構(gòu)件的樞軸針12b，該樞軸針12b的前端抵接于圓錐凹部11f。并且，在連結(jié)環(huán)12a與固定部13之間，安裝著由螺旋彈簧等構(gòu)成的彈性構(gòu)件14。另外，卡止部11d、連結(jié)環(huán)12a既可為金屬制也可為合成樹脂制，但若考慮到耐久性，則優(yōu)選的是至少圓錐凹部11f、樞軸針12b為金屬制。

連結(jié)環(huán)12a由未圖示的2個(gè)以上的零件構(gòu)成，將連結(jié)環(huán)12a的零件插入孔部11e之后，經(jīng)過焊接、粘接、螺栓等手段形成為1個(gè)零件。

并且，通過使樞軸針12b的前端抵接于圓錐凹部11f的底部，能利用彈性構(gòu)件14，以樞軸針12b的前端的1個(gè)點(diǎn)而將卡止部11d彈性地向固定部13側(cè)牽引。另外，彈性構(gòu)件14的作用方向是和往路管11b與返路管11c連成的面平行的方向，而且保持位置是作用于測量管11的往路管11b、返路管11c的科里奧利力的中心位置，所以不會(huì)對(duì)科里奧利力產(chǎn)生較大影響。

而且，在基板18上，設(shè)著用于產(chǎn)生科里奧利力的加振驅(qū)動(dòng)部15。在卡止部11d的下側(cè)，作為加振體15a的永久磁鐵是將磁極面朝下方安裝，且該加振體15a作為加振驅(qū)動(dòng)部15的一部分而發(fā)揮功能。在加振體15a下方的基板18上，設(shè)著電磁石即電磁線圈15b，該電磁線圈15b與加振體15a磁性上配合地作為加振驅(qū)動(dòng)部15。

對(duì)卷繞在電磁線圈15b的鐵芯15c上的線圈15d一面切換電流的方向一面通電，通過切換鐵芯15c的端部產(chǎn)生的磁束的方向，反復(fù)對(duì)加振體15a作用磁吸引力、磁排斥力。由此，能經(jīng)由加振體15a、卡止部11d對(duì)測量管11以非接觸的方式施加規(guī)定的振動(dòng)。

另外，此振動(dòng)優(yōu)選的是施加在測量管11的左右對(duì)稱的中心位置。而且，振動(dòng)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(dòng)調(diào)諧技術(shù)求出的數(shù)10至數(shù)100hz，且會(huì)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(dòng)部15的加振量是微量的，所以即便測量管11被牽引至固定部13側(cè)，也能對(duì)測量管11進(jìn)行加振。而且，加振體15a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。另外，加振驅(qū)動(dòng)部15也可使用電磁線圈15b以外的其他加振驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。

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16。在測量管11分別安裝著光反射部16a，在光反射部16a下方的基板18上分別配置著送光受光部16b。

在該移位檢測部16，將來自送光受光部16b的光束送向光反射部16a，利用送光受光部16b接收其反射光，從而檢測出反射光的位置偏移。根據(jù)該位置偏移分別測量送光受光部16b到光反射部16a的距離、也就是送光受光部16b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。并且，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16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?；?，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(huì)對(duì)測量管11作用有力，所以不會(huì)影響微小的科里奧利力而進(jìn)行檢測，能高精度地進(jìn)行流量測量。

在測量管11下方的基板18上，配置著遠(yuǎn)程地且以不接觸的方式對(duì)測量管11內(nèi)的測量流體進(jìn)行測溫的溫度測量部17。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(huì)變化，從而測量管11的共振振動(dòng)頻率或扭轉(zhuǎn)面會(huì)微微地變化，因此，為了對(duì)這些進(jìn)行修正，優(yōu)選的是對(duì)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17進(jìn)行測溫。

圖4表示用作溫度測量部17的例如紅外線放射溫度計(jì)的結(jié)構(gòu)圖，溫度測量部17具有透鏡光學(xué)系統(tǒng)17a和溫度感測元件17b。透鏡光學(xué)系統(tǒng)17a使所得的紅外光的焦點(diǎn)自身與由透明或半透明的合成樹脂材構(gòu)成的測量管11內(nèi)部的測量流體和溫度感測元件17b共軛。溫度感測元件17b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)的流體溫度的紅外光且遠(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，所以周圍的外光不會(huì)成為測溫的外部干擾。

[實(shí)施例2]

圖5是實(shí)施例2的主要部分放大立體圖，固定部13并未經(jīng)由實(shí)施例1的連結(jié)部12，而是經(jīng)由彈性構(gòu)件14a而直接保持測量管11。即，在配設(shè)在測量管11上的卡止部11d的前端，突出有例如金屬制的半圓弧狀的連結(jié)環(huán)11g。通過將由拉伸螺旋彈簧等構(gòu)成的彈性構(gòu)件14a連接于連結(jié)環(huán)11g的前端，而使卡止部11d連結(jié)于固定部13。

此種結(jié)構(gòu)的實(shí)施例2中，測量管11也是利用連結(jié)環(huán)11g、彈性構(gòu)件14a而在1個(gè)點(diǎn)被彈性牽引且保持在固定部13側(cè)。

[實(shí)施例3]

圖6是本實(shí)施例3的立體圖，圖7是側(cè)視圖，與實(shí)施例1相同的符號(hào)表示相同的構(gòu)件。固定部13的上部伸出到卡止部11d的上方，且在固定部13與卡止部11d之間安裝著由拉伸螺旋彈簧等構(gòu)成的彈性構(gòu)件14b。曲管部11a經(jīng)由彈性構(gòu)件14b而從和往路管11b與返路管11c連成的面正交的方向也就是從上方的固定部13彈性地懸掛。

測量管11中的由彈性構(gòu)件14b保持的位置也就是卡止部11d中的彈性構(gòu)件14b的安裝位置位于往路管11b、返路管11c的中間，而且?guī)缀跏窃?個(gè)點(diǎn)彈性保持，所以不會(huì)對(duì)應(yīng)測量的科里奧利力產(chǎn)生較大影響。

[實(shí)施例4]

圖8是實(shí)施例4的側(cè)視圖。相對(duì)于實(shí)施例3，在卡止部11d的下側(cè)，還安裝著以下方的基板18作為固定部且由螺旋彈簧等構(gòu)成的另一個(gè)第2彈性構(gòu)件14c，卡止部11d也被向下方牽引。另外，上側(cè)的彈性構(gòu)件14b與下側(cè)的第2彈性構(gòu)件14c的卡止部11d的安裝位置在上下方向上一致。

此種結(jié)構(gòu)的實(shí)施例4中，曲管部11a也是利用彈性構(gòu)件14b、14c而幾乎在1個(gè)點(diǎn)被彈性地向彼此相反的上下兩個(gè)方向牽引，其位置保持在彈性構(gòu)件14b、14c的平衡位置。由此，實(shí)施例4中也能獲得與實(shí)施例3相同的作用效果。

[實(shí)施例5]

圖9是實(shí)施例5的側(cè)視圖。實(shí)施例4中，在卡止部11d的下側(cè)設(shè)置第2彈性構(gòu)件14c，從而也向下方牽引卡止部11d，而本實(shí)施例5中，代替第2彈性構(gòu)件14c，而使用利用電磁力向下方牽引的牽引機(jī)構(gòu)。

在卡止部11d的下表面，安裝著由永久磁鐵等構(gòu)成的磁性作用體15e。在磁性作用體15e下方的基板18上配置著電磁線圈15f，電磁線圈15f的鐵芯15g的磁極是與磁性作用體15e對(duì)向地配置。

若利用卷繞在鐵芯15g上的線圈15h產(chǎn)生吸引磁性作用體15e的磁束，則曲管部11a會(huì)經(jīng)由卡止部11d而被電磁線圈15f向下方吸引，從而與上方的彈性構(gòu)件14b的牽引力平衡地保持在規(guī)定位置。

此時(shí)，利用例如光傳感器感測卡止部11d的上下方向位置，若控制電磁線圈15f的吸引力以使曲管部11a在相同位置達(dá)到平衡，則曲管部11a會(huì)始終保持在同一位置。

而且，對(duì)于線圈15h上流動(dòng)的電流，若一面以共振頻率或其整數(shù)倍的頻率向電流賦予大小一面通電，則來自鐵芯15g的磁束會(huì)作用于磁性作用體15e，且反復(fù)作用有強(qiáng)弱的磁吸引力，從而作為加振驅(qū)動(dòng)部發(fā)揮功能。由此，能一面彈性保持曲管部11a，一面同時(shí)對(duì)測量管11進(jìn)行加振以進(jìn)行測量。另外，此時(shí)也可使用另一個(gè)機(jī)構(gòu)來對(duì)測量管11進(jìn)行加振。

而且，各實(shí)施例中，測量管11是配置在水平方向，但也可配置在鉛垂方向以便于檢測科里奧利力。

另外，實(shí)施例4、5中，利用包括電磁線圈的彈性構(gòu)件將測量管11向基板18側(cè)牽引，但也可代替這些彈性構(gòu)件，而對(duì)曲管部11a以使其從基板18側(cè)回推的方式進(jìn)行作用而使曲管部11a平衡。也就是說，可使用壓縮螺旋彈簧等可作用回推力的彈性構(gòu)件，此時(shí)也能控制電磁線圈的回推力而將曲管部11a準(zhǔn)確地保持在規(guī)定位置。

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

[產(chǎn)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，也能在幾乎1個(gè)部位彈性保持測量管，所以可不使用剛性大的支撐構(gòu)造，價(jià)格上有利。

符號(hào)的說明

11：測量管

11a：曲管部

11b：往路管

11c：返路管

11d：卡止部

11e：孔部

11f：圓錐凹部

11g：連結(jié)環(huán)

12：連結(jié)部

12b：樞軸針

13：固定部

14、14a至14c：彈性構(gòu)件

15：加振驅(qū)動(dòng)部

15a：加振體

15b、15f：電磁線圈

16：移位檢測部

17：溫度測量部

18：基板

19：殼體