(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フロー導管（１０３Ａ）と、
前記導管（１０３Ａ）を振動させるように構成されているドライバ（１０４）と、
第一のピックオフコンポーネント（１０５Ａ）および第二のピックオフコンポーネント（１０５Ｂ）を有する第一のピックオフ（１０５）と、
基準部材（１５０）と、
前記基準部材（１５０）と結合されているバランスエレメント（２５３）とを備えており、
前記第一のピックオフコンポーネント（１０５Ａ）が前記基準部材（１５０）と結合されており、前記第二のピックオフコンポーネント（１０５Ｂ）が導管（１０３Ａ）における前記第一のピックオフコンポーネント（１０５Ａ）に近い部分と結合されてなり、
前記バランスエレメント（２５３）が、該バランスエレメント（２５３）の曲げ軸線（Ｗ−Ｗ）を中心とする運動量が前記基準部材（１５０）の前記曲げ軸線（Ｗ−Ｗ）を中心とする動作部分（１５１）の運動量と実質的に等しい又は大きいかつ反対方向であるようなサイズおよび位置に形成されてなる、フローメータ（２１０）。
【請求項２】
前記基準部材（１５０）が、該基準部材（１５０）の前記曲げ軸線（Ｗ−Ｗ）を少なくとも部分的に規定する１つ以上の脚部（１６０、１６０’）をさらに有してなる、請求項１に記載のフローメータ（２１０）。
【請求項３】
前記バランスエレメント（２５３）が前記基準部材（１５０）の動作部分（１５１）と結合されてなる、請求項１に記載のフローメータ（２１０）。
【請求項４】
前記バランスエレメント（２５３）が、前記基準部材（１５０）の前記曲げ軸線（Ｗ−Ｗ）を中心とする前記バランスエレメント（２５３）の動きが前記基準部材（１５０）の動作部分（１５１）の動きと実質的に反対方向であるようなサイズおよび位置に形成されてなる、請求項１に記載のフローメータ（２１０）。
【請求項５】
前記基準部材（１５０）と結合されている第一のピックオフコンポーネント（１０５Ａ’）と、前記導管（１０３Ａ）と結合されている第二のピックオフコンポーネント（１０５Ｂ’）とを有している少なくとも第二のピックオフ（１０５’）さらに備えてなる、請求項１に記載のフローメータ（２１０）。
【請求項６】
前記ドライバ（１０４）が、前記基準部材（１５０）と結合されている第一のコンポーネント（１０４Ａ）と、前記導管（１０３Ａ）と結合されている第二のコンポーネント（１０４Ｂ）とを有してなる、請求項１に記載のフローメータ（２１０）。
【請求項７】
前記バランスエレメント（２５３）が前記基準部材（１５０）と一体的に形成されてなる、請求項１に記載のフローメータ（２１０）。
【請求項８】
前記バランスエレメント（２５３）が、前記基準部材（１５０）と着脱可能に結合されてなる、請求項１に記載のフローメータ（２１０）。
【請求項９】
前記基準部材（１５０）が基準プレートを含んでなる、請求項１に記載のフローメータ（２１０）。
【請求項１０】
フローメータ（２１０）のための基準部材（１５０）であって、
曲げ軸線（Ｗ−Ｗ）を中心として振動するように構成されている動作部分（１５１）と、
前記基準部材（１５０）と結合され、前記曲げ軸線（Ｗ−Ｗ）を中心として前記動作部分（１５１）とは実質的に反対方向に振動するように構成されているバランスエレメント（２５３）とを備え、
前記バランスエレメント（２５３）が、該バランスエレメント（２５３）の運動量が前記動作部分（１５１）の運動量と実質的に等しい又は大きいかつ反対方向であるようなサイズおよび位置に形成されてなる、基準部材（１５０）。
【請求項１１】
前記曲げ軸線（Ｗ−Ｗ）を少なくとも部分的に規定する１つ以上の脚部（１６０、１６０’）をさらに備えてなる、請求項１０に記載の基準部材（１５０）。
【請求項１２】
前記バランスエレメント（２５３）が前記基準部材（１５０）の前記動作部分（１５１）と結合されてなる、請求項１０に記載の基準部材（１５０）。
【請求項１３】
前記基準部材（１５０）が基準プレートを含んでなる、請求項１０に記載の基準部材（１５０）。
【請求項１４】
フロー導管と、ドライバと、第一のピックオフコンポーネントおよび第二のピックオフコンポーネントを有する第一のピックオフとを備えているフローメータを形成するための方法であって、
前記フロー導管の近くに基準部材を位置決めするステップと、
前記第一のピックオフコンポーネントを前記基準部材と結合するステップと、
前記第二のピックオフコンポーネントを前記フロー導管における前記第一のピックオフコンポーネントに近い部分と結合するステップと、
前記基準部材にバランスエレメントを結合するステップと、
前記バランスエレメントの曲げ軸線（Ｗ−Ｗ）を中心とする運動量が前記基準部材の前記曲げ軸線（Ｗ−Ｗ）を中心とする動作部分の運動量と実質的に等しい又は大きいかつ反対方向であるようなサイズおよび位置に前記バランスエレメントを形成するステップと、
を有する、方法。
【請求項１５】
前記バランスエレメントを結合するステップが、前記バランスエレメントを前記基準部材の動作部分と結合することを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記基準部材の前記曲げ軸線を中心とする前記バランスエレメントの動きが前記曲げ軸線を中心とする前記基準部材の動作部分の動きと実質的に反対方向であるようなサイズおよび位置に前記バランスエレメントを形成するステップをさらに有する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
少なくとも第二のプックオフの第一のピックオフコンポーネントを前記基準部材と結合し、前記少なくとも第二のピックオフの第二のピックオフコンポーネントを前記フロー導管と結合するステップをさらに有する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
第一のドライバコンポーネントを前記基準部材と結合し、第二のドライバコンポーネントスを前記導管と結合するステップをさらに有する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
前記基準部材が基準プレートを含む、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動式フローメータに関するものであり、とくにバランスのとれた基準部材を備えている振動式フローメータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
たとえばデンシトメータおよびコリオリ流量計の如き振動式フローデバイスは、密度、質量流量、体積流量、総合質量流量、温度、他の情報などの如き流動物質の特性を測定するために用いられている。振動式フローデバイスは、１つ以上の導管を備えている。１つ以上の導管は、たとえば直線形状、Ｕ字形状または異形形状の如きさまざまな形状を有することが可能である。
【０００３】
１つ以上の導管は、たとえば単純曲げモード、ねじれモード、ラジアルモードおよび結合モードを含む一組の固有振動モードを有している。少なくとも１つのドライブは、流動物質の特性を求めるために、これらのモードのうちの一つのモードで、１つ以上の導管を共振周波数で振動させるようになしてある。また、１つ以上のメータ電子機器は正弦波駆動信号を少なくとも１つのドライバへ送信するようになっている。このドライバは、通常マグネット／コイルを組み合わせたものであり、このマグネットが導管に固定され、コイルが取付構造体または他の導管に固定されている。このドライブ信号により、ドライバがドライブモードでかつドライブ周波数で１つ以上の導管を振動させる。たとえば、ドライブ信号は、コイルに送信される周期的な電流であってもよい。
【０００４】
少なくとも一つのピックオフが、導管の振動を検出し、振動する導管の動きを表す正弦波ピックオフ信号を生成する。通常、ピックオフはマグネット／コイルを組み合わせたものであり、通常、このマグネットは導管に固定され、コイルは取付構造体または他の導管に固定される。しかしながらいうまでもなく、光学構造、容量構造、圧電構造など如き他のピックオフ構造も存在する。ピックオフ信号は、一つ以上の電子機器へ送信される。１つ以上の電子機器は、周知の原理に従って、流動物質の特性を求めるためにまたは必要ならばドライブ信号を調節するために、これらのピックオフ信号を用いてもよい。
【０００５】
通常、振動式フローデバイスには、本来的にバランスのとれたシステムを形成するために、反対方向に振動する２つ（デュアル）の振動導管が設けられている。したがって、各導管からの振動は、一方の導管からの望ましくない振動が他方の導管へ伝わるのを防止するように互いに打ち消し合うようになっている。しかしながら、圧力の降下または詰まりなどの問題によりデュアル（２つ）の導管が望ましくないような用途も存在する。このような状況では、シングル（単一）の導管が望ましい場合もある。
【０００６】
シングル導管型システムでは、ピックオフが、基準部材に設けられている第一のピックオフコンポーネントと導管に設けられている第二のピックオフコンポーネントとの間の相対的な位置を求めることにより動き（振動）を測定するためにインバランスが生じてしまう。したがって、基準部材に設けられているピックオフコンポーネントが基準部材に伝わる不必要な振動によって不適切に振動してしまうまたは動いてしまう恐れがある。このことにより、ピックオフコンポーネントの相対的な位置の検出が影響を受けて不正確なピックオフ信号を発生してしまう恐れがある。さらに、システムによっては、基準部材が、フロー導管に対して反対方向に振動するように設計されている場合もある。しかしながら、フロー導管を流れる流体の密度が変わる場合、基準部材はフロー導管の振動を打ち消すことができない恐れがある。
【０００７】
この問題を解決するためには、ブレースバーを通じて導管に取り付けられるダミーチューブを用いることと、このダミーチューブの振動を用いてシステムのバランスを取ることとが必要となる。状況によってはこのアプローチが適切な場合もあったが、広い範囲の流体密度にわたってシステムのバランスをとるのは通常困難であるため、従来のアプローチの有効性は限定的なものである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、これらおよび他の課題を克服し、当該技術分野の進歩を実現させようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の１つの実施形態にかかるフローメータが提供されている。かかるフローメータは、導管と、導管を振動させるように構成されているドライバとを備えている。本発明のある実施形態によれば、かかるフローメータは第一のピックオフをさらに備えている。この第一のピックオフは、第一のピックオフコンポーネントと、第二のピックオフコンポーネントとを有している。かかる振動式フローメータは基準部材をさらに備えている。第一のピックオフコンポーネントは基準部材と結合されており、第二のピックオフコンポーネントは導管における第一のピックオフコンポーネントに近い部分と結合されている。かかる振動式フローメータは、基準部材と結合されているバランスエレメントをさらに備えている。
【００１０】
本発明の他の実施形態によれば、フローメータのための基準部材が提供されている。かかる基準部材は動作部分を有することができる。本発明のある実施形態によれば、この動作部分は曲げ軸線Ｗ−Ｗを中心として振動するように構成されている。本発明のある実施形態によれば、かかる基準部材は、当該基準部材と結合されるバランスエレメントをさらに有している。このバランスエレメントは、曲げ軸線を中心として動作部分とは実質的に反対方向に振動するように構成することができる。
【００１１】
本発明の他の実施形態によれば、フロー導管と、ドライバと、第一のピックオフコンポーネントおよび第二のピックオフコンポーネントを有している第一のピックオフとを備えるフローメータを形成する方法が提供されている。かかる方法は、基準部材をフロー導管の近くに位置決めするステップと、第一のピックオフコンポーネントを基準部材と結合するステップとを有している。本発明のある実施形態によれば、かかる方法は、第二のピックオフコンポーネントをフロー導管における第一のピックオフコンポーネントに近い部分と結合するステップをさらに有している。本発明の他の実施形態によれば、かかる方法は、基準部材にバランスエレメントを結合するステップを有している。
【００１２】
態様
本発明の１つの態様によれば、フローメータは、フロー導管と、当該フロー導管を振動させるように構成されているドライバと、第一のピックオフコンポーネントおよび第二のピックオフコンポーネントを有している第一のピックオフと、基準部材と、基準部材に結合されているバランスエレメントとを備えており、第一のピックオフコンポーネントが基準部材と結合されており、第二のピックオフコンポーネントがフロー導管における第一のピックオフコンポーネントに近い部分と結合されている。
【００１３】
好ましくは、基準部材は、当該基準部材の曲げ軸線を少なくとも部分的に規定する１つ以上の脚部をさらに有している。
【００１４】
好ましくは、バランスエレメントは、基準部材の動作部分と結合されている。
【００１５】
好ましくは、バランスエレメントは、当該バランスエレメントの運動量が基準部材の動作部分の運動量と実質的に等しくかつ反対方向であるようなサイズおよび位置に形成されている。
【００１６】
好ましくは、バランスエレメントは、基準部材の曲げ軸線（Ｗ−Ｗ）を中心とする当該バランスエレメントの動きが基準部材の動作部分の動きと実質的に反対方向であるようなサイズおよび位置に形成されている。
【００１７】
好ましくは、フローメータは、基準部材と結合されている第一のピックオフコンポーネントと、導管と結合されている第二のピックオフコンポーネントと有している少なくとも第二のピックオフをさらに備えている。
【００１８】
好ましくは、ドライバは、基準部材と結合されている第一のコンポーネントと、導管と結合されている第二のコンポーネントとを有している。
【００１９】
好ましくは、バランスエレメントは、基準部材と一体的に形成されている。
【００２０】
好ましくは、バランスエレメントは、基準部材と着脱可能に結合されている。
【００２１】
好ましくは、基準部材は基準プレートを含んでいる。
【００２２】
本発明の他の態様によれば、フローメータのための基準部材は、曲げ軸線を中心として振動するように構成されている動作部分と、基準部材と結合され、動作部分とは実質的に反対方向に曲げ軸線（Ｗ−Ｗ）を中心として振動するように構成されているバランスエレメントとを備えている。
【００２３】
好ましくは、基準部材は、曲げ軸線を少なくとも部分的に規定する１つ以上の脚部をさらに備えている。
【００２４】
好ましくは、バランスエレメントは、当該バランスエレメントの運動量が動作部分の運動量と実質的に等しくかつ反対方向であるようなサイズおよび位置に形成されている。
【００２５】
好ましくは、バランスエレメントは、基準部材の動作部分と結合されている。
【００２６】
好ましくは、基準部材は基準プレートを含んでいる。
【００２７】
本発明の他の態様によれば、フロー導管と、ドライバと、第一のピックオフコンポーネントおよび第二のピックオフコンポーネントを有する第一のピックオフとを備えているフローメータを形成するための方法であって、フロー導管の近くに基準部材を位置決めするステップと、第一のピックオフコンポーネントを基準部材と結合するステップと、第二のピックオフコンポーネントをフロー導管における第一のピックオフコンポーネントに近い部分と結合するステップと、基準部材にバランスエレメントを結合するステップとを有している。
【００２８】
好ましくは、上記のバランスエレメントを結合するステップは、バランスエレメントに基準部材の動作部分を結合することを含んでいる。
【００２９】
好ましくは、かかる方法は、バランスエレメントの運動量が基準部材の動作部分の運動量と実質的に等しくかつ反対方向であるようなサイズおよび位置にバランスエレメントを形成するステップをさらに有している。
【００３０】
好ましくは、かかる方法は、基準部材の曲げ軸線を中心とするバランスエレメントの動きが曲げ軸線を中心とする基準部材の動作部分の動きと実質的に反対方向であるようなサイズおよび位置にバランスエレメントを形成するステップをさらに有している。
【００３１】
好ましくは、係る方法は、少なくとも第二のピックオフの第一のピックオフコンポーネントを基準部材と結合し、少なくとも第二のピックオフの第二のピックオフコンポーネントをフロー導管と結合するステップをさらに有している。
【００３２】
好ましくは、かかる方法は、基準部材に第一のドライバコンポーネントを結合し、導管に第二のドライバコンポーネントを結合するステップをさらに有している。
【００３３】
好ましくは、基準部材は基準プレートを含んでいる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】従来のデュアル導管型振動式フローデバイスを示す斜視図である。
【図２】従来のシングル導管型センサー組立体を示す斜視図である。
【図３】従来のシングル導管型センサー組立体を示す斜視図である。
【図４】シングル導管型センサー組立体の１つの実施形態を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
図１〜図４および下記の記載には、本発明の最良のモードを達成およ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。当業者にとって明らかなように、これらの実施形態の変形例も本発明の技術範囲内に含まれる。また、当業者にとって明らかなように、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ができる。したがって、本発明は、下記に記載の特定の実施形態に限定されるのではなく、特許請求の範囲およびその均等物によってのみ限定される。
【００３６】
図１には、フローメータ１０と１つ以上のメータ電子機器２０とを有しているコリオリフローメータの形態をとる従来の振動式センサー組立体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、フローメータ１０へ接続され、たとえば密度、質量流量、体積流量、総合質量流量、温度および他の情報の如き流動物質の特性を測定するようになしてある。
【００３７】
フローメータ１０は、一対のフランジ１０１、１０１’と、一対のマニホルド１０２、１０２’と、一対の導管１０３Ａ、１０３Ｂとを有している。マニホルド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’はマニホルド１０２、１０２’へ固定されている。また、本実施形態に係るマニホルド１０２、１０２’はスペーサ１０６の両端に固定されている。スペーサ１０６は、導管１０３Ａおよび１０３Ｂの不要な振動を避けるために、本実施形態のマニホルド１０２とマニホルド１０２’との間の間隔を維持するようになしてある。これらの導管はほぼ並列にマニホルドから外方に向けて延びている。流動物質を運ぶ配管システム（図示せず）の中にフローメータ１０が挿入されると、流動物質がフランジ１０１を通ってフローメータ１０の中に流入し、流入口マニホルド１０２を通り、ここで、流動物質の全量が導管１０３Ａおよび１０３Ｂの中に流され、導管１０３Ａおよび１０３Ｂを流れ、流出口マニホルド１０２’の中へ流れ込み、ここで、フランジ１０１’からフローメータ１０の外へと流出する。
【００３８】
フローメータ１０はドライバ１０４をさらに備えている。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へ固定されている。さらに具体的にいえば、ドライブ１０４は、導管１０３Ａに固定されている第一のドライブコンポーネント（図示せず）と、導管１０３Ｂに固定されている第二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対向するコイルが導管１０３Ｂに取り付けられる構成のような周知になっている多数の構成のうちの１つの構成を有している。
【００３９】
本実施形態では、ドライブモードは、第一の逆位相曲げモードであり、導管１０３Ａ、１０３Ｂは、それぞれ、曲げ軸線Ｗ−ＷおよびＷ’−Ｗ’に対して実質的に同一の質量分布、慣性モーメントおよ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、流入口マニホルド１０２および流出口マニホルド１０２’に適切に取り付けられていることが好ましい。ドライブモードが第一の逆位相曲げモードである本実施形態では、導管１０３Ａおよび導管１０３Ｂは、それぞれ、曲げ軸Ｗおよび曲げ軸Ｗ’に対して反対方向に向けてドライブ１０４により振動させられるようになしてある。交流の形態を有しているドライブ信号が、たとえば経路１１０を介して一つ以上の電子機器２０によって送られ、コイルを通り抜けて両方の導管１０３Ａ、１０３Ｂに振動を引き起こすようになしてある。当業者にとって明らかなように、他のドライブモードが用いられてもよいが、それらもまた本発明の技術範囲に含まれることになる。
【００４０】
上述のバランスの取れたシステムは、おおむね図示されるようなＺ方向にフロー導管１０３Ａ、１０３Ｂを振動させるようになしてある。他の方向としては、パイプラインに沿ったＸ方向ならびにＺ方向およびＸ方向に対して垂直になっているＹ方向が挙げられる。この座標系は、本明細書全体にわたって用いられ、本発明を理解するうえで助けとなると思われる。しかしながらいうまでもなく、他の座標系が用いられてもよく、どのような座標系を用いるかによって本発明の技術範囲が限定されるべきではない。
【００４１】
図示されているフローメータ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。さらに具体的にいえば、第一のピックオフコンポーネント（図示せず）が導管１０３Ａに設けられ、第二のピックオフコンポーネント（図示せず）が導管１０３Ｂに設けられている。図示されている実施形態では、ピックオフ１０５、１０５’は、導管１０３Ａ、１０３Ｂの両端部に設けられている。ピックオフ１０５、１０５’は、導管１０３Ａ、１０３Ｂの速度および位置を表わすピックオフ信号を発生するたとえばピックオフマグネットおよびピックオフコイルである電磁検出器であってもよい。たとえば、ピックオフ１０５、１０５’は、経路１１１、１１１’通じて一つ以上の電子機器へピックオフ信号を送るようになしてあってもよい。当業者にとって明らかなように、導管１０３Ａ、１０３Ｂの動きは、流動物質のなんらかの特性、たとえば導管１０３Ａ、１０３Ｂを流れる物質の質量流量および密度に比例している。
【００４２】
図１に示されている実施形態では、一つ以上の電子機器２０は、ピックオフ１０５、１０５’からピックオフ信号を受信するようになしてある。経路２６は、１つ以上の電子機器２０にオペレータとの通信を可能とする入力手段および出力手段を提供している。一つ以上の電子機器２０は、たとえば密度、質量流量、体積流量、総合質量流量、温度および他の情報の如き流動物質の特性を測定するようになしてある。さらに具体的にいえば、一つ以上の電子機器２０は、たとえばピックオフ１０５、１０５’からおよび１つ以上の温度センサー（図示せず）から１つ以上の信号を受け取り、この情報を用いて、たとえば密度、質量流量、体積流量、総合質量流量、温度および他の情報の如き流動物質の特性を測定する。
【００４３】
たとえばコリオリフローメータまたはデンシトメータの如き振動式測定デバイスが流動物質の特性を測定する技術はよく理解されている。たとえばここで参照することにより本明細書に援用する米国特許第６，５０５，１３１号を参照されたい。したがって、記載を簡潔にするため、詳細な説明は省略する。
【００４４】
ここで、図２および図３を参照すると、従来のフローメータの他の例が１１０で示されている。フローメータ１１０は、当該フローメータ１１０が単一の（シングル）導管１０３Ａと、ドライバ１０４およびピックオフ１０５、１０５’の一部分が取り付けられている基準部材１５０とを備えていること以外は図１に示されているフローメータ１０と類似したものである。図示されている実施形態では、導管１０３Ａと基準部材１５０とは直接には接続されてはいない。しかしながら、基準部材１５０は、当該技術分野において一般的に知られているように、ドライバ１０４およびピックオフ１０５、１０５’の第一コンポーネントおよび第二のコンポーネントが相互に作用することができるように、フロー導管１０３Ａに近い位置に設けられている。基準部材１５０とフロー導管１０３Ａとの間の具体的な距離は、たとえばフロー導管１０３Ａのサイズ、ドライバ１０４およびピックオフ１０５、１０５’のサイズ、ならびにフローメータ１１０を取り付ける取付構造を含む複数の検討事項に依存すると考えられる。したがって、いうまでもなく、基準部材１５０とフロー導管１０３Ａとの間の距離は、フローメータによって異なる。
【００４５】
本実施形態の他の態様によれば、フローチューブとは異なり、基準部材１５０は材料が流れることのない構造体であってもよい。たとえば、図示されているように、基準プレートであってもよいし、または形状にはこだわらない他の構造体であってもよい。したがって、基準部材１５０が基準プレートを含むように図示されているが、本発明はプレートに限定されるべきではない。もっと正確にいえば、基準部材１５０はいかなる所望の形状を有したものであってもよい。図示されていないが、いうまでもなく、基準部材１５０が静止コンポーネントにほぼ堅牢に結合されていてもよい。基準部材１５０を配管内に取り付けることも図示していなければフロー導管１０３Ａを配管内に取り付けることも図示していないが、これは図面の複雑さを減らすためである。また、図２〜図４にはメータ電子機器２０が省略されているが、これは図面の複雑さを簡略化するためである。しかしながら、いうまでもなく、フローメータ１１０および２１０は図１に関して説明されたような方法でメータ電子機器に接続されるようになしてある。
【００４６】
図示されているように、第一のドライバコンポーネント１０４Ａおよび第一のピックオフコンポーネント１０５Ａ、１０５Ａ’が基準部材１５０に結合されている。また、図示されているように、第二のドライバコンポーネント１０４Ｂおよび第二のピックオフコンポーネント１０５Ｂ、１０５Ｂ’が導管１０３Ａに結合されている。第一のコンポーネント１０４Ａ、１０５Ａ、１０５Ａ’がコイルであり、第二のコンポーネント１０４Ｂ、１０５Ｂ、１０５Ｂ’がマグネットであってもよい。それに代えて、第一のコンポーネント１０４Ａ、１０５Ａ、１０５Ａ’がマグネットであり、第二のコンポーネント１０４Ｂ、１０５Ｂ、１０５Ｂ’がコイルであってもよい。また、たとえば光センサー、容量センサーまたは圧電センサーの如き他の構成も可能である。したがって、本発明をマグネット／コイルセンサに限定すべきではない。
【００４７】
本実施形態では、ドライバ１０４の第一のドライバコンポーネント１０４Ａおよび第二のドライバコンポーネント１０４Ｂは、曲げ軸線Ｗ’−Ｗ’を中心として導管１０３Ａを振動させるようになしてある。図２および図３に示されている実施形態では、ドライバ１０４が軸線Ｗ’−Ｗ’を中心として導管１０３Ａを振動させるので、たとえ基準部材１５０が導管１０３Ａに直接接続されていなくとも、ドライバ１０４が基準部材１５０も励振させ、第一のピックオフコンポーネント１０５Ａおよび１０５Ａ’を振動させるようになっている。換言すれば、ドライバ１０４は、図１におけるフローチューブ１０３Ｂが振動するように、基準部材１５０の動作部分１５１を曲げ軸線Ｗ−Ｗを中心として振動させるが、実質的な静止部分１５２は、振動しないまたは少なくとも動作部分１５１程は振動しないようになしてある。基準部材の曲げ軸線Ｗ−Ｗの位置は、基準部材１５０の形状および剛性に基づいて少なくとも部分的に決まるようになっていてもよい。図３および図４に示されている基準部材１５０によれば、曲げ軸線Ｗ−Ｗは、１つ以上の脚部１６０および１６０’によって少なくとも部分的に規定される。２つの脚部１６０および１６０’が図示されているが、いうまでもなく、基準部材１５０は、たった１つの脚部を有するようになしてあってもよいし、または、２を超える数の脚部を有するようになしてあってもよい。したがって、いくつの数の脚部１６０および１６０’を設けるかということにより本発明の技術範囲が限定されるべきではない。
【００４８】
曲げ軸線Ｗ−Ｗを中心とするフローチューブ１０３Ｂの振動が望ましい図１に示されているシステムとは異なり、軸線Ｗ−Ｗを中心とする基準部材１５０の動作部分１５１の振動は通常好ましくないと考えられている。このことは、図示されている実施形態において、ドライバおよびピックオフの第一のコンポーネント１０４Ａ、１０５Ａ、１０５Ａ’が基準部材１５０の動作部分１５１に結合されているので、基準部材１５０の動作部分１５１の振動が導管を流れる流体によって引き起こされた振動であると受け取られ、誤った測定結果を引き起こしてしまう恐れがあるからである。しかしながらいうまでもなく、ドライバおよびピックオフの第一のコンポーネント１０４Ａ、１０５Ａ、１０５Ａ’が基準部材１５０の静止部分１５２に結合されるとしても、動作部分１５１に起因する振動を依然として受け、測定誤差が生じる。さらに他の問題として、センサー組立体１１０の外部の振動、たとえばポンプまたは弁によって生じる振動もまた基準部材１５０へと伝達される恐れがあることも挙げられる。このような望ましくない振動は、第一のピックオフコンポーネント１０５Ａ、１０５Ａ’に望ましくない振動を与え、ピックオフ１０５および１０５’からのピックオフ信号の精度に悪い影響を与えてしまう恐れがある。
【００４９】
基準部材１５０の振動を制限しようとすれば、基準部材１５０の動作部分１５１の振動を減らすこととなるが、通常、なんらかの振動を依然とし受ける。このことは、フロー導管１０３Ａを流れる流体の流体密度が変わるときにとくにそうである。流体密度の変化が振動の振幅に影響を与え、より大きなまたはより小さな駆動力が必要となるので、基準部材１５０が受ける力に変化が生じる。
【００５０】
図４には、本発明のある実施形態にかかるフローメータシステム２１０が示されている。図示されているように、フローメータ２１０は、基準部材１５０が少なくとも１つのバランスエレメント２５３を有しているということ以外、図２および図３に示されているフローメータ１１０と類似している。本発明にかかる実施形態によれば、バランスエレメント２５３は、基準部材１５０において、当該基準部材１５０に伝達される振動を相殺するための手段となる部分である。本発明にかかる実施形態によれば、バランスエレメント２５３は、脚部１６０と脚部１６０’との間において、基準部材１５０の曲げ軸線Ｗ−Ｗを少なくとも部分的に規定する位置に設けることができる。本発明の実施形態によれば、バランスエレメント２５３は、基準部材１５０の動作部分１５１に結合されてもよい。しかしながらいうまでもなく、他の実施形態では、バランスエレメント２５３が、基準部材１５０の他の部分、たとえば非動作部分１５２、または脚部１６０および１６０’のうちの一方に結合されてもよい。
【００５１】
有利には、曲げ軸線Ｗ−Ｗを中心とする基準部材１５０の振動とバランスエレメント２５３の振動とがほぼ反対方向となるようなサイズおよび位置に、バランスエレメント２５３を基準部材１５０に形成することができる。実施形態によっては、バランスエレメント２５３は、バランスエレメント２５３の運動量が曲げ軸線Ｗ−Ｗを中心として基準部材１５０の動作部分の運動量と実質的に等しくかつ反対方向となるようなサイズおよび位置に形成される場合もある。換言すれば、図示されている座標系を用いると、動作部分１５１がフロー導管１０３Ａとは逆の方向に向かって−Ｚ方向かつ−Ｙ方向に動こうとすると、曲げ軸線Ｗ−Ｗに対して反対側に設けられているバランスエレメント２５３は、＋Ｚ方向かつ＋Ｙ方向に動く。したがって、基準部材１５０の動作部分１５１の動きを実質的に相殺（ｃｏｕｎｔｅｒｅｄ）することができる。したがって、バランスエレメント２５３は、Ｗ−Ｗ軸線を中心とするバランスエレメント２５３の質量×速度（運動量）が基準部材１５０の動作部分１５１の質量×速度と実質的に等しなるようにすることにより、実質的に等しいかつ反対方向の運動量を形成するようなサイズおよび位置に形成されるようになしてあってもよい。他の実施形態では、バランスエレメント２５３は、当該バランスエレメント２５３の運動量が基準部材１５０の動作部分１５１の運動量と比べて実質的に反対方向でありかつ大きくなるようなサイズおよび位置に形成されるようになしてあってもよい。このようにすることにより、動作部分１５１の振動をさらに制限することが可能となる。
【００５２】
実施形態によっては、バランスエレメント２５３の固有周波数がドライブ周波数未満であるように、バランスエレメント２５３の剛性および質量が選択される場合もある。したがって、バランスエレメント２５３は、基準部材１５０の動作部分１５１の振動とは位相がずれる傾向がある。したがって、基準部材１５０の振動が最小化され、そのことによりドライバおよびピックオフの第一のコンポーネント１０４Ａ、１０５Ａ、１０５Ａ’の振動が最小限に抑えられる。
【００５３】
本発明のある実施形態によれば、バランスエレメント２５３は、当該バランスエレメント２５３が基準部材１５０、もっと詳細にいえば基準部材１５０の動作部分１５１とは反対側に向かって動くようなサイズおよび位置で基準部材１５０に設けられるようになしてあってもよい。たとえば、上述のように、実施形態によっては、ドライバ１０４がフロー導管１０３Ａを振動させると、ドライバ１０４はさらに基準部材１５０を励振させ、基準部材１５０を軸線Ｗ−Ｗを中心として振動させるようになしてある場合もある。振動しない静止している基準部材１５０を形成することが望ましいものの、そのような試みが困難なことであることが分かっており、また、フローメータの取付状態に依存して結果が異なる。しかしながら、軸線Ｗ−Ｗを中心とする基準部材１５０の振動に対してバランスエレメント２５３が対抗するように、バランスエレメント２５３を設けることができる。したがって、第一のドライバコンポーネントおよびピックオフコンポーネント１０４Ａ、１０５Ａ、１０５Ａ’の領域の基準部材１５０の動きを最小限に抑えることができる。というのは、第一のドライバコンポーネントおよびピックオフコンポーネント１０４Ａ、１０５Ａ、１０５Ａ’である基準部材１５０の上側部（動作部分１５１）が第一の方向、たとえば−Ｚ方向かつ−Ｙ方向に向かって動く場合、バランスエレメント２５３は、第二の方向、たとえば第一の方向の反対である＋Ｚ方向かつ＋Ｙ方向に向かって動くからである。したがって、基準部材１５０が動くためには、基準部材１５０の剛性を克服するのに十分な力が必要となるだけでなく、バランスエレメント２５３の逆向きの力を克服するのに十分な力も必要となる。
【００５４】
当業者にとって明らかなように、バランスエレメント２５３は、基準部材１５０へ伝達される振動を相殺する適切な材料、位置、形状、長さ、幅、厚さ、質量、および／または他の特性を決めることにより調節することができる。さらに当業者にとって明らかなように、実際問題として、振動式測定デバイスは同一ではないのが普通である。限定するわけではないがたとえば、振動式測定デバイスは、少なくともある程度、質量、質量分布、使用される振幅および／または周波数、導管を流れる流動物質、ならびにその流動物質の密度の点において異なっていることが一般的である。さらに当業者にとって明らかなように、質量、質量分布、振幅および／または周波数の差が小さくても、また、導管を流れる物質またはその物質の密度がどのようなものであっても、バランスエレメント２５３の材料、位置、形状、長さ、幅、厚さ、質量および／または他の特性に影響を与える。したがって、当業者にとって明らかなように、バランスエレメント２５３の適切な材料、形状、長さ、幅、厚さ、質量および／または他の特性を求めるため、ある定期的な試験を必要としうる。たとえば、あるバランスエレメント２５３を、あるサイズに形成し、ある位置に設けることにより、ある流体密度範囲に対応するようになしてあってもよい。この流体密度範囲は、予想される流体の密度に基づいて選択されてもよい。異なる密度を有する流体を測定する場合、この新しい流体密度に対応させるために、このバランスエレメント２５３を適切なサイズに形成されたバランスエレメント２５３と取り替えることができる。
【００５５】
当業者にとって明らかなように、１つ以上のバランスエレメント２５３を用いてもよく、そのことも本発明の技術範囲内に含まれる。さらに、そのような状況で、バランスエレメント２５３が異なる形状、長さ、幅、厚みおよび／または質量を有していてもよい。当業者にとって明らかなように、バランスエレメント２５３が、図示されているように、基準部材１５０と一体的に形成されていてもよい。それに代えて、バランスエレメント２５３が、基準部材１５０に接続、限定するわけではないがたとえば着脱可能に接続される別個の構造体であってもよい。さらに、図示されているように、ドライバ１０４が、基準部材１５０へ接続されている第一のドライバコンポーネント１０４Ａと、導管１０３Ａへ接続される第二のドライバコンポーネント１０４Ｂとを有しているものの、当業者にとって明らかなように、他の実施形態では、限定するわけではないが、たとえば、ドライバ１０４が、基準部材１５０ではなく導管１０３Ａに接続される圧電素子であってもよい。
【００５６】
当業者にとって明らかなように、ドライバの数、ピックオフの数、振動の動作モードまたは流動物質の所定の特性にかかわらず、たとえばコリオリ流量計、デンシトメータを含むいかなるタイプの振動式測定デバイスに対して本明細書に記載の技術思想を適用することであっても本発明の技術範囲に含まれる。さらに、上記の記載はシングルチューブ型フローメータに限定されているが、本発明の特徴をデュアルフローチューブ型フローメータに組み入れることも本発明の技術範囲に含まれる。たとえば、基準部材１５０をフローチューブ１０３Ａとフローチューブ１０３Ｂとの間に設けるようにしてもよい。それに加えて、図示されている実施形態が湾曲したまたはＵ字型のフロー導管を示しているが、いうまでもなく、本発明は、真っ直ぐなチューブのフローメータまたは不規則な形状のフローチューブを有するフローメータにも同様に適用可能である。本明細書には、本発明の最良の形態を実施または利用する方法を当業者に教示するための特定の実施形態が記載されている。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。当業者にとって明らかなように、これらの実施形態の変形例も本発明の技術範囲内に含まれる。
【００５７】
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。もっと正確にいえば、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部材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および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、本発明の技術範囲および教示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。
【００５８】
以上のように、本発明の特定の実施形態または実施例が例示の目的で記載されているが、当業者にとって明らかなように、本発明の技術範囲内において、さまざまな変更が可能である。本明細書に記載の教示を上述のかつそれに対応する図に記載の実施形態のみでなく他の実施形態にも適用することができる。したがって、本発明の技術範囲は添付の請求項によって決められる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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