(57)【要約】      （修正有）【課題】メータ電子機器に接続されたセンサ組立体を有する流量計を提供する。【解決手段】センサ組立体１０は、、少なくとも１つのドライバ１０４と少なくとも１つのピックオフ１０５と導管アレイを備える。導管アレイはその中に複数の小さな導管を有し、複数の小さな導管はプロセス流体を受け入れるように構成され、更に流量計５のベータ比を選択的に調整するように構成されている。導管アレイは３つから３０個の小さな導管を備えている。あるいは３０個から３００個、または３０個から３０００個の小さな導管を備えている。【選択図】図１
2020153999.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
メータ電子機器(２０)に接続され、少なくとも１つのドライバ(１０４)と少なくとも１つのピックオフ(１０５)を備えるセンサ組立体(１０)を有する流量計であって、
その中に複数の小さな導管(３０２)を有する導管アレイ(３００)を備え、
該複数の小さな導管はその中にプロセス流体を受け入れるように構成され、更に流量計(５)のベータ比を選択的に調整するように構成された、流量計(５)。
【請求項２】
導管アレイ(３００)は、３つから３０個の小さな導管(３０２)を備える、請求項１に記載の流量計(５)。
【請求項３】
導管アレイ(３００)は、３０個から３００個の小さな導管(３０２)を備える、請求項１に記載の流量計(５)。
【請求項４】
導管アレイ(３００)は、３０個から３０００個の小さな導管(３０２)を備える、請求項１に記載の流量計(５)。
【請求項５】
導管アレイ(３００)は、プロセス流体流れが利用し得る小さな導管(３０２)の総面積を調整するように構成されている、請求項１に記載の流量計(５)。
【請求項６】
複数の小さな導管(３０２)の各々は、その中を通る流れを付与するように選択可能である、請求項１又は５に記載の流量計(５)。
【請求項７】
小さな導管の中を通るプロセス流体を受け入れるべく、複数の小さな導管(３０２)の一部に流体を行き来させるように構成されたバルブが配備されている、請求項１に記載の流量計(５)。
【請求項８】
流量計を形成する方法であって、
導管と少なくとも１つのドライバと導管に取り付けられた少なくとも１つのピックオフを備えたセンサ組立体を付与するステップを備え、
導管はその中にプロセス流体を受け入れるように構成され、更に流量計のベータ比を選択的に調整するように構成された複数の小さな導管を備えた導管アレイである、方法。
【請求項９】
導管アレイは、３つから３０個の小さな導管を備える、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
導管アレイは、３０個から３００個の小さな導管を備える、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
導管アレイは、３０個から３０００個の小さな導管を備える、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
プロセス流体流れが利用し得る小さな導管の総面積を調整するステップを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
複数の小さな導管の各々は、その中を通る流れを付与するように選択可能である、請求項８又は１２に記載の方法。
【請求項１４】
小さな導管の中を通るプロセス流体を受け入れるべく、複数の小さな導管の一部に流体を行き来させるように構成されたバルブを配備するステップを含む、請求項８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流量計に関し、特にターンダウン(下降量)を最大化するように構成された流量計及び関連する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、振動式デンシトメータ及びコリオリ式流量計の如き振動式センサが、一般的
に知られており、流量計の導管を流れる物質の質量流量及び他の情報を測定するために用いられている。コリオリ式流量計の代表例が、Ｊ．Ｅ．スミスらに発行されている米国特許第4,109,524号、米国特許第4,491,025号及び再発行特許第31,450号に開示されている。これらの流量計は、直線構造または曲線構造を有している１つ以上の導管を備えている。コリオリ式質量流量計の各導管構造は、単純曲げモード、ねじれモードまたは結合タイプでありうる一組の固有振動モードを有している。各導管を好ましいモードで振動させることができる。
【０００３】
流量計の入口側にて接続されたパイプラインから流量計内への物質流れは、導管を通って向けられ、流量計の出口側を通って流量計を出る。振動システムの固有振動モードは部分的に、導管の質量及び導管内を流れる物質の組合わせ質量によって規定される。
【０００４】
流量計に何も流れていないとき、振動力が導管に加えられると、導管に沿った全ての部位が、同一位相で振動するか、または、小さな「ゼロオフセット」で振動し、該ゼロオフセットはゼロ流量で測定される時間遅れである。流量計に物質が流れ始めると、コリオリの力により、導管に沿った各部位が異なる位相を有する。例えば、流量計の入口端部での位相は中央のドライバの位置の位相より遅れ、然るに流出口での位相は中央のドライバの位置の位相よりも進んでいる。導管上のピックオフセンサは導管の運動を表す正弦波信号を発生する。ピックオフから出力される信号は処理されてピックオフ間の時間遅れを決定する。２つ以上のピックオフ間の時間遅れは、導管を流れる物質の質量流量に比例する。
【０００５】
ドライバに接続されているメータ電子機器は、ドライブ信号を出力してドライバを動作させ、ピックオフから受信する信号から物質の質量流量及び他の特性を決定する。ドライバは、複数の周知の構成のうちの１つの構成を有しうる。しかし、流量計の産業界において、磁石及びそれに対向するドライブコイルは非常に成功している。交流が、駆動コイルに流され、所望の流れチューブの振幅及び振動数で導管を振動させる。また当該技術分野において、ドライバの構成と極めて同じようにマグネットとコイルとが配置されたピックオフを提供することが知られている。しかし、ドライバが動作を誘発する電流を受け取り、ピックオフがドライバにより提供される運動を用いて電圧を誘発させることができる。ピックオフにより測定される時間遅れの大きさは非常に小さく、ナノセカンド単位で測られることが多い。従って、トランスデューサの出力が非常に正確であることが必要となる。
【０００６】
従来技術の流量計において、コリオリの力は速度の二乗に伴って変化するので、コリオリの力が小さくなるにつれて、正確な測定値を得ることがより困難になり、誤差が生じる。 別の結果は、比較的小さな速度のターンダウンを有する流量計である。
【０００７】
従って、当該技術分野で流量計のターンダウンを最大化する方法及び関連する装置に対するニーズがある。本実施形態は、流量計のターンダウンを最大にする方法及び関連する装置を提供することによって、これらおよび他の問題を克服する。特に、流量計が被るプロセス流体の流れに基づいて流路を最適化する流量計及び関連する方法が提供される。流
量が減少すると、流れチューブの配置が変化してコリオリの力が最適に増加し、より大きなターンダウンが可能になり、当該技術分野での進歩が達成される。
【発明の概要】
【０００８】
一実施形態に従って、メータ電子機器に接続されたセンサ組立体を有する流量計が提供される。センサ組立体は少なくとも１つのドライバと少なくとも１つのピックオフと更に導管アレイを備え、導管アレイはその中にプロセス流体を受け入れるように構成され、更に流量計のベータ比を選択的に調整するように構成されたた複数の小さな導管を備える。
【０００９】
一実施形態に従って、流量計を形成する方法が提供される。導管と少なくとも１つのドライバと導管に取り付けられた少なくとも１つのピックオフを備えるセンサ組立体が提供される。導管は導管アレイであり、該導管アレイはその中にプロセス流体を受け入れるように構成され、更に流量計のベータ比を選択的に調整するように構成された複数の小さな導管を備える。
【００１０】
態様
一態様に従って、メータ電子機器に接続され、少なくとも１つのドライバと少なくとも１つのピックオフを備えるセンサ組立体を有する流量計は、その中に複数の小さな導管を有する導管アレイを備え、該複数の小さな導管はその中にプロセス流体を受け入れるように構成され、更に流量計のベータ比を選択的に調整するように構成されている。
【００１１】
好ましくは、導管アレイは３つから３０個の小さな導管を備える。
好ましくは、導管アレイは３０個から３００個の小さな導管を備える。
好ましくは、導管アレイは３０個から３０００個の小さな導管を備える。
好ましくは、導管アレイはプロセス流体流れが利用し得る小さな導管の総面積を調整するように構成されている。
好ましくは、複数の小さな導管の各々は、その中を通る流れを付与するように選択可能である。
好ましくは、小さな導管の中を通るプロセス流体を受け入れるべく、複数の小さな導管の一部に流体を行き来させるように構成されたバルブが配備されている。
【００１２】
一態様に従って、流量計を形成する方法は、導管と少なくとも１つのドライバと導管に取り付けられた少なくとも１つのピックオフを備えたセンサ組立体を付与するステップを備え、導管はその中にプロセス流体を受け入れるように構成され、更に流量計のベータ比を選択的に調整するように構成された複数の小さな導管を備えた導管アレイである。
【００１３】
好ましくは、導管アレイは３つから３０個の小さな導管を備える。
好ましくは、導管アレイは３０個から３００個の小さな導管を備える。
好ましくは、導管アレイは３０個から３０００個の小さな導管を備える。
好ましくは、プロセス流体流れにとって利用可能な小さな導管の総面積を調整するステップを備えている。
好ましくは、複数の小さな導管の各々は、その中を通る流れを付与するように選択可能である。
好ましくは、方法は小さな導管の中を通るプロセス流体を受け入れるべく、複数の小さな導管の一部に流体を行き来させるように構成されたバルブを配備するステップを備える。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、一実施形態に従った流量計のセンサ組立体を示す。
【図２】図２は、一実施形態に従ったメータ電子機器を示す。
【図３】図３は、従来技術の導管と一実施形態に従った導管アレイを比較した断面図である。
【図４】図４は、一実施形態に従った導管アレイの断面図を示す。
【図５】図５は、従来技術の流れ導管と一実施形態に従った導管アレイを比較したグラフである。
【図６】図６は、一実施形態に従ったセンサ組立体の一部を示す図である。
【図７】図７は、図６のセンサ組立体の断面図である。
【図８】図８は、図３の断面図の詳細図である。
【図９】図９は、一実施形態に従ったセンサ組立体の一部を示す図である。
【図１０】図１０は、図９のセンサ組立体の導管の断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１-図１０及び下記の記載には、本発明の最良のモードを作成及び利用する方法を当
業者に教示するための具体的な実施形態が示されている。本発明の原理を教示するために、従来技術の一部が単純化または省略されている。当業者は、これらの実施形態の変形例もまた本発明の技術範囲内に含まれることを理解するだろう。当業者は、下記の記載の構成要素をさまざまな方法で組み合わせて本発明の複数の変形例を形成することもできることを理解するだろう。従って、本発明は、下記に記載の特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲及びその他の均等物によってのみ限定される。
【００１６】
図１には、センサ組立体１０と１つ以上のメータ電子機器２０とを備えるコリオリ式流量計の形態をとる流量計５の一例が示されている。１つ以上のメータ電子機器２０は、センサ組立体１０に接続され、例えば密度、質量流量、体積流量、総合質量流量、温度及び他の情報の如き流動物質の特性を測定する。
【００１７】
センサ組立体１０は、１対のフランジ１０１、１０１’と、１対のマニホールド１０２、１０２’と、１対の導管１０３A、１０３Bとを有している。マニホールド１０２、１０２’は、導管１０３A、１０３Bの両端に固定されている。本実施形態にかかるフランジ１０１、１０１’はマニホールド１０２、１０２’に固定されている。また、本実施形態にかかるマニホールド１０２、１０２’はスペーサ１０６の両端に固定されている。本実施形態ではスペーサ１０６は、マニホールド１０２とマニホールド１０２’との間の間隔を維持して導管１０３A、１０３Bの不要な振動を回避するようになっている。導管１０３A
、１０３Bは、マニホールドから外側に向けてほぼ並列に延出している。流れ物質を運ぶ
パイプラインシステム（図示せず）の中にセンサ組立体１０が挿入されると、物質がフランジ１０１を通ってセンサ組立体１０の中へ流入し、流入口マニホールド１０２を通り、ここで物質の全量が導管１０３A及び１０３Bに入るように向けられ、導管１０３A及び１
０３Bを流れ、流出口マニホールド１０２’へ戻り、ここでフランジ１０１’を通ってセ
ンサ組立体１０の外へと流出する。
【００１８】
センサ組立体１０はドライバ１０４を有していてもよい。ドライバ１０４は、当該ドライバ１０４が導管１０３A、１０３Bをドライブモードで振動させることができる位置で導管１０３A、１０３Bに固定されている。更に具体的にいえば、ドライバ１０４は、導管１０３Aに固定される第１のドライブコンポーネント（図示せず）と、導管１０３Bに固定される第２のドライブコンポーネント（図示せず）とを有している。ドライバ１０４は、マグネットが導管１０３Aに取り付けられかつその反対側にあるコイルが導管１０３Bに取り付けられる構成のような複数の周知の構成のうちの１つの構成を有していてもよい。
【００１９】
本実施形態では、ドライブモードは第１の逆位相(不一致位相)曲げモードである。導管１０３A、１０３Bは、それぞれ、曲げ軸線Ｗ−Ｗ及びＷ’−Ｗ’に対して実質的に同一の質量分布、慣性モーメント及び弾性モジュールを有するバランスの取れたシステムを提供
するように、選択され、流入口マニホールド１０２及び流出口マニホールド１０２’に適切に取り付けられることが好ましい。ドライブモードが第１の逆位相曲げモードである本実施形態では、導管１０３A及び導管１０３Bは、それぞれの対応する曲げ軸線Ｗ−Ｗ及び曲げ軸線Ｗ’−Ｗ’を中心として、互に逆方向に向けてドライバ１０４によって駆動される。交流の形態を有するドライブ信号が、例えばリード１１０を介して１つ以上のメータ電子機器２０によって付与され、コイルを通り抜けて両方の導管１０３A、１０３Bの振動を引き起こす。
【００２０】
図示されているセンサ組立体１０は、導管１０３A、１０３Bに固定されている一対のピックオフ１０５、１０５’を有している。特に、第１のピックオフ要素(図示せず)が導管１０３A上に位置し、第２のピックオフ要素(図示せず)が導管１０３B上に位置している。図示されている実施形態では、ピックオフ１０５、１０５’は電磁検出器、例えば導管１０３A、１０３Bの速度及び位置を表わすピックオフ信号を生成するピックオフ磁石とピックオフコイルとであってもよい。例えば、ピックオフ１０５、１０５’は、経路１１１、１１１’を通じて１つ以上のメータ電子機器へピックオフ信号を送信するようになっていてもよい。当業者は、導管１０３A、１０３Bの動きは、流動物質のなんらかの特性、例えば導管１０３A、１０３Bを流れる物質の質量流量及び密度に比例していることを理解するだろう。
【００２１】
図１に示されている実施形態では、１つ以上のメータ電子機器２０は、ピックオフ１０５、１０５’からピックオフ信号を受信する。経路２６は、１つ以上の電子機器２０がオペレータと通信することを可能とする入力手段及び出力手段を提供する。１つ以上のメータ電子機器２０は、例えば位相差、周波数、時間遅延、密度、質量流量、体積流量、総合質量流量、温度、メーター検証、圧力及び他の情報の如き流動物質の特性を測定する。さらに具体的にいえば、１つ以上のメータ電子機器２０は、例えばピックオフ１０５、１０５’及び１つ以上の抵抗型温度素子(ＲＴＤ)の如き１以上の温度センサ１０７から１つ以上の信号を受け取り、この情報を用いて流動物質の特性を測定する。
【００２２】
図２は、本発明の実施形態に従ったメータ電子機器２０を示す。メータ電子機器２０は、インターフェイス２０１と処理システム２０３を含む。処理システム２０３は、格納システム２０４を含むことができる。格納システム２０４は、内部メモリを含むことができ、及び/又は外部メモリを含むことができる。メータ電子機器２０は、駆動信号２１１を
生成し、該駆動信号２１１を経路１１０を介してドライバ１０４に供給する。更に、メータ電子機器２０は、ピックオフ/速度センサ信号、ひずみ信号、光学的信号、温度信号ま
たは当該技術分野で知られている他の信号であるピックオフ１０５、１０５'からのセン
サ信号２１０を受信することができる。メータ電子機器２０は、デンシトメータとして動作することができ、またはコリオリ流量計として動作することを含む質量流量計として動作することができる。メータ電子機器２０は、他のタイプの振動センサ組立体としても動作してもよく、付与された特定の例は、本発明の範囲を限定するものではないことは理解されるべきである。メータ電子機器２０は、流れ導管１０３A、１０３Bを流れる材料の流量特性を得るためにセンサ信号２１０を処理する。いくつかの実施形態では、メータ電子機器２０は、例えば、1つまたは複数の抵抗温度検出器(RTD)センサまたは他の温度センサ１０７から温度信号２１２を受信する。
【００２３】
インターフェイス２０１は、夫々経路１１０、１１１、１１１'を介してドライバ１０
４又はピックオフ１０５、１０５'からセンサ信号を受信することができる。インターフ
ェイス２０１は、任意のフォーマット、増幅、バッファリングなどの任意の必要な又は所望の信号調整を行うことができる。或いは、信号調整の一部又は全部を処理システム２０３で実行することができる。更にインターフェイス２０１はメータ電子機器２０と外部デバイスとの間の通信を可能にする。インターフェイス２０１は、任意の形式の電子的、光
学的、または無線通信が可能である。
【００２４】
一実施形態にて、インターフェイス２０１は、デジタイザ２０２を含み、センサ信号はアナログセンサ信号である。デジタイザ２０２は、アナログセンサ信号をサンプリングしてデジタル化し、デジタル化されたセンサ信号を発生させることができる。デジタイザ２０２はまた、いかなる必要なデシメーションを実行することもでき、デジタルセンサ信号は、間引き(decimated)されて、必要とされる信号処理量を減らして処理時間を短縮する
。
【００２５】
処理システム２０３は、メータ電子機器２０の動作を実行することができ、また、センサ組立体１０からの流れ測定値を処理することができる。処理システム２０３は、これらには限定されないが、作動ルーチン(operating routine）２１３、密度ルーチン２１４、質量流量ルーチン２１５、流路調整ルーチン２１６の如き１つ以上の処理ルーチンを実行することができ、それによって流量測定値を処理して、流量計５を動作させ、所望の機能を実行し、そして任意の他の関連する計算を行うために最終的に使用される1つ以上の流
量測定値を生成する。
【００２６】
処理システム２０３は、汎用コンピュータ、マイクロプロセッシングシステム、論理回路、またはその他の汎用またはカスタマイズされた処理デバイスを含むことができる。処理システム２０３は、複数の処理デバイスに分散させることができる。処理システム２０３は、格納システム２０４のような任意の方式の一体型または独立した電子格納媒体を含むことができる。
【００２７】
処理システム２０３は、とりわけ、駆動信号２１１を生成するためにセンサ信号２１０を処理する。駆動信号２１１は、例えば図１の導管１０３のような関連する導管を振動させるためにドライバ１０４に供給される。
メータ電子機器２０は当該技術分野で一般的に公知である他の種々の要素及び機能を含み得ることは理解されるべきである。これらの更なる特徴は、説明を簡潔にするために記載及び図面から省略されている。従って、本発明は、示され説明された特定の実施形態に限定されるべきではない。
【００２８】
一実施形態に従って、メータ電子機器２０は、質量流量ルーチン２１５の一部として流量計５を通る流れを測定するように構成することができる。一実施形態に従って、メータ電子機器２０はまた、温度信号２１２を測定し、測定された温度に基づいて計算された流量を調整することができる。
コリオリの力は、以下に例示の式によって計算される。
【数１】
2020153999.tif 000003
この式は周波数(ω)で振動するシステムにて速度
【数１Ａ】
2020153999.tif 000004
で動く質量(ｍ)がコリオリの力(ＦＣ)を生成することを示す。この式は演算の為に一定の質量を用いる。流量計５において、流量計を通って流れる質量は、典型的には、プロセス流体の安定した流れである。この流体の流れを所定の時間に単一の質量として考えるために、計算の目的用に、以下の式を使用することができる。
【数２】
2020153999.tif 000005
【００２９】
ここで、ρはプロセス流体の密度、Ａは流路の面積、dtは時間差である。いくつかの実施形態では、時間差は所定の時間量であってもよいことに留意されたい。以前の２つの方程式を組み合わせると、次の式が形成される。
【数３】
2020153999.tif 000006
【００３０】
流体流れが振動に直交していると仮定すると、式は以下の如く簡略化される。
【数４】
2020153999.tif 000007
流量計５について、上述の式による流量計の構成によって変更可能な唯一のパラメータは、流れ導管１０３の断面積(Ａ)であることは、当業者には明らかであろう。以下により十分に記載するように、流路調整ルーチン２１６の一例として、導管１０３の数及び/又
は面積、あるいは導管１０３内または導管１０３なしの構造が調整されて、センサ組立体１０内の流体の流れを調整する。要するに、一実施形態では、メータ電子機器２０は、センサ組立体１０の流れ領域の変調を仲介するのを手助けすることができる。以下により十分に記載するように、これは特定数の流れ導管が特定の時間に動的になることを可能にするだけで達成される。これにより、低流量の流体を正確に測定できるが、圧力損失が大きくなくても高い流量を処理できるため、ターンダウンを最大にする。動的な導管の流路領域/数を調整するのと併せて、流れ領域決定ルーチン２１８は、質量流量、密度流れ、及
び他の流量計５の値を計算するために利用され得る動的な導管１０３の決定された領域を格納する。
【００３１】
従来技術の流量計では、コリオリの力は、プロセス流体の速度の二乗で変化する。コリオリの力が小さくなるにつれて、流量を正確に決定することがより困難になり、最終的には特定の流量計の最大ターンダウンの流量を決定する。
【００３２】
図３に戻り、実施形態に従って、質量流量が減少するにつれて感度を増加させるべく、流れ導管１０３の断面積は、導管アレイ３００に示すように、単一の大きな管の代わりに複数の小さな導管に変更される。導管アレイ３００は複数の小さな導管３０２を提供する。プロセス流体がそこを通過できるようにする動的な小さな導管３０２の数は調整可能である。
質量流量が減少すると、個々の小さな導管３０２は、導管アレイ３００の総断面積を減少させるためにブロックされ、このようにして、流体速度を増加させる。図３は、４つの小さな導管３０２を有する導管アレイ３００を示す。これは単なる一例に過ぎず、小さな導管３０２の数は、図４に示すように、３つと少なくても良く、且つ数百または数千もの大きさであり得る。導管アレイ３００は図４のように円筒形でも、図３のように矩形であってもよい。また、正方形、三角形、多角形、楕円形、湾曲、または当該技術分野で知られている他の任意の形状であるアレイが考えられる。同様に、小さな導管３０２は、円形、正方形、多角形、および当技術分野で知られている他の任意の形状であってもよい。
【００３３】
数百又は数千の小さな導管３０２を備える実施形態にて、流量計５は極めて断面積の範
囲が広く、極めて高いターンダウンを可能にする。
図３を続けて参照すると、これは、導管アレイ３００の小さな導管３０２の面積の合計が、図示の標準的な流れ導管１０３と同じ流れ面積を有する例を示す。４本のみの小さな導管３０２があるので、各々の小さな導管３０２は、標準的な流れ導管１０３の流れ面積の25％を有する。質量流量が標準的な流れ導管１０３を有する従来技術の流量計を通って減少すると、質量流量をもはや確実に決定することができなくなるであろう。対照的に、流量計５の実施形態にて付与された個々の小さな導管３０２は、導管アレイ３００の断面積を減少させるために、適切な所定の流量で閉じられる。これは、コリオリの力を増加させ、より高いターンダウン能力を可能にする。
【００３４】
再び、コリオリの力がプロセス流体の流速の二乗に比例して変化することに注目すると、任意のユニットを使用した例は、本実施形態による従来技術に対する改善を強調する。これは図５のグラフに示される。８ユニットの高い質量流量では、標準的な流れ導管１０３内のコリオリの力は、６４ユニットに等しくなるように直接二乗される。同じ６４個のユニットは、全ての４つの小さな導管３０２を通って流体が流れるようにする結果である、何故なら標準的な流れ導管１０３の面積は、結合された４つの小さな導管３０２の全ての面積と同じであるからである。しかし、質量流量が２ユニットに低下した場合、標準的な流れ導管１０３内のコリオリの力は４ユニットに過ぎない。導管アレイ３００は調整可能であるので、４つの小さな導管３０２のうちの1つのみを流体の流れに開放することに
よって、流れ面積は標準的な流れ導管１０３のわずか25％であるので、流速は比較的高いままである。標準的な導管１０３の導管アレイ３００における流れの割合は、グラフ４００の上部に示されている。従って、小さな導管３０２のうちの１つだけを開いた導管アレイ３００のこの例におけるコリオリの力は、１６ユニットとなり、これは従来技術の流量計で生じるより４００％大きい。
【００３５】
実施形態について考える別の方法は、ベータ比に関する。ベータ比は流量計の有効直径とパイプライン直径の比である。従来技術の流量計は、一般的には約０.８のベータ比を
有する。これは、精度、感度、圧力降下、及び流量の間の良好な妥協であることが判明している。このベータ比βは以下のように決定される。
β＝ｄ/Ｄ                            (５)
ここで、
β＝ベータ比
Ｄ＝入口パイプの直径、
ｄ＝導管の直径
である。
【００３６】
実施形態に従った流量計５は、本質的には、理想的な流量計の直径を維持することを可能にするベータ比が可変の流量計であり、更にベータ比が低くなることを可能にし、流量及び圧力低下が減少するにつれ、より敏感で正確な測定値を提供する。所与の最大流量の場合、導管の所定の最小断面積が、最適な流量計の性能のために必要とされ、これは更なる小さな導管３０２を開くことによって提供される。
一実施形態では、小さな導管３０２が開閉されると、流れ較正係数(FCF)が調整される
。従って、メータ電子機器２０は、用いられる小さな導管３０２の数に基づいて適切なFCFを適用する。
【００３７】
図６-図８は、一実施形態に従ったセンサ組立体１０の一部を示す。図６は、バルブ組
立体６００を示す。バルブ組立体６００はゲートバルブとして示されているが、小さな導管３０２を通る流体の制御を可能にする任意のタイプのバルブが考えられる。図７は図６の断面を示し、図８は流れ導管１０３A、１０３Bの断面の詳細図を示す。本実施形態において、各流れ導管１０３A、１０３Bは、図４に示されるものと同様の断面を有する導管ア
レイ３００を備える。バルブ組立体６００が開くと、プロセス流体にアクセス可能な小さな導管３０２の数が増加し、上述したようにより大きな流量に対応することができる。
【００３８】
図９及び図１０は、一実施形態に従ったセンサ組立体１０の一部を示す。バルブ組立体６００は、ゲートバルブとして示されているが、導管１０３a、１０３b、１０３a '、１
０３b'、１０３a "、１０３b"、１０３a "'、１０３b" "を通る流体の制御を可能にする
任意のタイプのバルブが考えられる。図１０は、図９の導管１０３a、１０３b、１０３a '、１０３b'、１０３a "、１０３b"、１０３a ""および１０３b ""の断面を示す。この実施形態において、複数の流れ導管１０３a、１０３b、１０３a '、１０３b'、１０３a ''
、１０３b ''、１０３a ''、１０３b '' 'が存在する。一実施形態に従って、質量流量が減少する際に感度を増加させるために、１つまたは２つの大きな導管の代わりに複数の小さな導管の組み合わせを選択することによって、流れ導管１０３の断面積を変えることができる。図９及び図１０に示す複数の導管１０３は、異なるサイズの断面の８本の導管を示す。流体が通過することが出来る動的な導管１０３の数は調節可能であり、バルブ組立体６００によって制御される。質量流量が減少すると、個々の導管１０３は遮断されて、動的な導管１０３の総断面積を減少させて流体速度を増加させる。図９及び図１０は、８本の導管１０３a、１０３b、１０３a '、１０３b'、１０３a "、１０３b"、１０３a ""および１０３b "を有する導管アレイ３００を示す。これは一例に過ぎず、導管の数は、３
つだけでもよく、図４に示すように、数百または数千にも及ぶこともある。更に、図示されているように、導管は同じ断面積を有してもよく、または異なっていてもよい。
【００３９】
上述の本発明は、可変に調整された流れ導管に関連する様々なシステム及び方法を提供する。上述の様々な実施形態は、流量計、特にコリオリ流量計を指向しているが、本発明は、コリオリ流量計に限定されるべきではなく、本明細書で説明される方法は、コリオリ流量計の測定能力の一部を欠いている他のタイプの流量計または他の振動センサと共に利用され得ることを理解されたい。
【００４０】
上述の実施形態の詳細な記載は、本発明の技術範囲内に含まれるものとして本発明者が考えているすべての実施形態を完全に網羅するものではない。実際、当業者にとって明らかなように、上述の実施形態のうちの一部の構成要素をさまざまに組み合わせてまたは除去してさらなる実施形態を作成してもよいし、また、このようなさらなる実施形態も本発明の技術範囲内、教示範囲内に含まれる。また、当業者にとって明らかなように、本発明の技術、教示の範囲に含まれるさらなる実施形態を作成するために、上述の実施形態を全体的にまたは部分的に組み合わせてもよい。
発明の特定の実施形態が説明の目的のためにここに記述されているが、当業者が認識するように、様々な等価な修正は現在の記述の範囲内で可能である。ここに提供される開示は、他の振動式センサに適用可能であり、上記に記載され添付の図面に示された実施形態だけではない。従って、上記の実施形態の範囲は、添付の特許請求の範囲から決定されるべきである。
【図１】
2020153999.tif 000008
【図２】
2020153999.tif 000009
【図３】
2020153999.tif 000010
【図４】
2020153999.tif 000011
【図５】
2020153999.tif 000012
【図６】
2020153999.tif 000013
【図７】
2020153999.tif 000014
【図８】
2020153999.tif 000015
【図９】
2020153999.tif 000016
【図１０】
2020153999.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】令和2年6月15日(2020.6.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
メータ電子機器(２０)に接続され、少なくとも１つのドライバ(１０４)と少なくとも１つのピックオフ(１０５)を備えるセンサ組立体(１０)を有する流量計であって、
バルブアセンブリ(６００)と、
その中に複数の小さな導管(３０２)を有する単一の導管を備え、
該複数の小さな導管はその中にプロセス流体を受け入れるように構成され、
バルブアセンブリ(６００)は、小さな導管の中を通るプロセス流体を受け入れるべく、複数の小さな導管(３０２)の一部に流体を行き来させるように構成され、
更に流量計(５)のベータ比を選択的に調整するように構成された、流量計(５)。
【請求項２】
前記単一の導管は、３つから３０個の小さな導管(３０２)を備える、請求項１に記載の流量計(５)。
【請求項３】
前記単一の導管は、３０個から３００個の小さな導管(３０２)を備える、請求項１に記載の流量計(５)。
【請求項４】
前記単一の導管は、３０個から３０００個の小さな導管(３０２)を備える、請求項１に記載の流量計(５)。
【請求項５】
前記単一の導管は、プロセス流体流れが利用し得る小さな導管(３０２)の総面積を調整するように構成されている、請求項１に記載の流量計(５)。
【請求項６】
複数の小さな導管(３０２)の各々は、その中を通る流れを付与するように選択可能である、請求項１又は５に記載の流量計(５)。
【請求項７】
少なくとも２つの前記単一の導管があり、各単一の導管は複数の小さな導管(３０２)を備える、請求項１に記載の流量計(５)。
【請求項８】
流量計を形成する方法であって、
少なくとも１つの導管と少なくとも１つのドライバと該導管に取り付けられた少なくとも１つのピックオフを備えたセンサ組立体を付与するステップを備え、
少なくとも１つの導管は、複数の小さな導管を備えた導管であり、その中にプロセス流体を受け入れるように構成され、更に流量計のベータ比を選択的に調整するように構成され、
更に、複数の小さな導管の一部に流体を行き来させるように構成されたバルブを配備するステップを含む、方法。
【請求項９】
前記導管は、３つから３０個の小さな導管を備える、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記導管は、３０個から３００個の小さな導管を備える、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記導管は、３０個から３０００個の小さな導管を備える、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
プロセス流体流れが利用し得る小さな導管の総面積を調整するステップを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
複数の小さな導管の各々は、その中を通る流れを付与するように選択可能である、請求項８又は１２に記載の方法。
【外国語明細書】
2020153999000001.pdf