(57)【要約】  流量計（２００）がフローチューブ（２１０）とバランスシステム（２１１）とを備えている。バランスシステム（２１１）はフローチューブ（２１０）へ結合されている。フローチューブ（２１０）およびバランスシステム（２１１）は質量中心を有している。バランスシステム（２１１）は、フローチューブ（２１０）およびバランスシステム（２１１）の総質量中心（Ｃｃｍ）がフローチューブ（２１０）の回転軸線の近傍に位置するようにそのサイズおよび位置が決められている。
2011512541.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フローチューブ（２１０）と、
前記フローチューブ（２１０）に結合されているバランスシステム（２１１）とを備えており、
前記バランスシステム（２１１）は、前記フローチューブ（２１０）および前記バランスシステム（２１１）の総質量中心（Cｃｍ）が前記フローチューブ（２１０）の回転軸線の近傍に位置するようにそのサイズおよび位置が決められるように構成されてなる、流量計（２００）。
【請求項２】
前記バランスシステム（２１１）が、バランス棒（２１２）と、一または複数のブレース棒（２１３）とを有してなる、請求項１に記載の流量計（２００）。
【請求項３】
前記バランスシステム（２１１）が、一または複数の重み付きスリーブ（３１５）を有してなる、請求項１に記載の流量計（２００）。
【請求項４】
前記流量計（２００）がコリオリ流量計（２００）を含んでなる、請求項１に記載の流量計（２００）。
【請求項５】
前記流量計（２００）が２つ以上のフローチューブ（２１０Ａ、２１０Ｂ）を備えてなる、請求項１に記載の流量計（２００）。
【請求項６】
フローチューブ（２１０）と、
ドライバ（４２０）と、
一または複数のピックオフ（４２１、４２２）と、
前記フローチューブ（２１０）へ結合されているバランスシステム（２１１）とを備えており、
前記バランスシステム（２１１）は、前記流量計（４００）の総質量中心（Ｃｃｍ）が前記フローチューブ（２１０）の回転軸線の近傍に位置するようにそのサイズおよび位置が決められるように構成されてなる、流量計（４００）。
【請求項７】
前記バランスシステム（２１１）が、バランス棒（２１２）と、一または複数のブレース棒（２１３）とを有してなる、請求項６に記載の流量計（４００）。
【請求項８】
前記バランスシステム（２１１）が、一または複数の重み付きスリーブ（３１５）を有してなる、請求項６に記載の流量計（４００）。
【請求項９】
前記流量計（４００）がコリオリ流量計（４００）を含んでなる、請求項６に記載の流量計（４００）。
【請求項１０】
前記流量計（４００）が２つ以上のフローチューブ（２１０Ａ、２１０Ｂ）を備えてなる、請求項６に記載の流量計（４００）。
【請求項１１】
フローチューブを有している流量計をバランスさせるための方法であって、
バランスシステムを前記フローチューブに結合するステップを有しており、
前記バランスシステムは、前記流量計の総質量中心が前記フローチューブの回転軸線の近傍に位置するようにそのサイズおよび位置が決められている、方法。
【請求項１２】
前記バランスシステムが、バランス棒と、一または複数のブレース棒とを有している、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記バランスシステムが、一または複数の重み付きスリーブを有している、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記流量計がコリオリ流量計を含んでいる、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記流量計が、２つ以上のフローチューブを備えている、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
フローチューブとドライブシステムとを有している流量計のバランスを取る方法であって、
バランスシステムをフロー導管に結合するステップを有しており、
前記バランスシステムは、前記フローチューブ、前記ドライブおよび前記バランスシステムの総質量中心が前記フローチューブの回転軸線の近傍に位置するようにそのサイズおよび位置が決められている、方法。
【請求項１７】
前記バランスシステムが、バランス棒と、一または複数のブレース棒とを有している、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記バランスシステムが、一または複数の重み付きスリーブを有している、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記流量計が、コリオリ質量流量計を含んでいる、請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
前記流量計が、２つ以上のフローチューブを備えている、請求項１６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するものであり、さらに詳細には改良されたバランスシステムを備える流量計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コリオリ質量流量計の如き振動式導管センサーは、材料の入っている振動導管の運動を検出するように動作するのが一般的である。導管内での質量流量、密度などの如き導管内の材料に関する物性について、導管に接続されている運動トランスデューサからの信号を処理することにより求めることが可能である。というのは、材料が入っている振動システムの振動モードは、通常、導管および当該導管に入っている材料の質量、剛性および減衰特性によって影響を受けるからである。
【０００３】
典型的なコリオリ質量流量計は、パイプラインまたは他の輸送システムにインラインで接続されてシステム内のたとえば流体、スラリーなどの材料を移送するための一または複数の導管を有している。各導管は、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含む一組の固有振動モードを有しているものとして考えられる。コリオリ質量流量測定の典型的な用途においては、材料が導管を流れている際に、導管が一または複数の振動モードで励振され、当該導管の運動が導管の複数の部位で間隔おいて測定される。励振は、導管を周期的に摂動するボイスコイルタイプのドライバの如き電気機械デバイスのようなアクチュエータにより通常加えられる。質量流量は、複数のトランスデューサ位置における運動間の時間遅れまたは位相差を測定することによって求めることができる。
【０００４】
上記時間遅れの程度は、非常に小さく、ナノ秒の単位であることが多い。したがって、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。トランスデューサの精度は、流量計の構造の非線形性および非対称性または外部の力から生じる運動により悪くなる。たとえば、バランスがとれていない構成部品を有するコリオリ質量流量計は、流量計の駆動周波数で、そのケース、フランジおよびパイプラインを振動しうる。この振動は、マウントの剛性に依存する時間遅れ信号の大きさを乱してしまう。マウントの剛性については、一般的に知られておらず、時間および温度とともに変わりうるため、バランスの取れていない構成部品の影響は、補償が可能でなく、流量計の性能に対して大きな影響を与えてしまう場合もある。このようなバランスの取れていない振動やマウントの振動に関しては、バランスの取れた流量計を設計することによっておよび望ましくない構成要素の運動を信号処理技術を用いて補償することによって減少させることができる。
【０００５】
２重チューブコリオリ流量計の典型的な設計では、材料の流れが２つのマニホルドを用いて二つのストリームへと分流され、これら２つのストリームがフローチューブの中へ移送されるようになしてある。２つのチューブは、形状が通常対称になっており、相互に並列になるように取り付けられている。２つのチューブは、同一の周波数でしかし逆位相で振動するようになっている。チューブが対称となっておりかつ相互に逆位相に振動するので、２つのチューブが一緒になるところでは、これらの振動は相殺されるのが普通である。このことにより、バランスの取れた流量計が形成されることになる（すなわち、マニホルドでは流量計の振動は少ししかまたは全くないことになる）。２本のチューブを流れる材料の密度が変化すると二つのチューブの質量も同様に変化するので、これら２つのチューブは広範囲の材料密度にわたってバランスを保ち続けることとなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
２重のチューブを備えた計量器が圧力降下問題または詰まりの問題があるたに望ましくないような用途が幾つかあるが、このような場合には、単一のチューブを備えた計量器が望まれる。単一チューブコリオリ流量計の問題は、流体の密度が変わるとバランスが取れなくなる可能性が存在することである。流体の密度が変わると、流量計の質量中心も変わる。この不均衡は、流量計の性能および信頼性に対して悪い影響を与える恐れがある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
したがって、当該技術分野において、広範囲の材料密度にわたってバランスを保つことができる単一チューブコリオリ流量計の必要性がある。本発明はこの問題および他の問題を克服して技術進歩を達成する。しかしながら、いうまでもなく、本発明は、単一チューブ設計において特に頻繁に見られる問題を克服するものであるものの、２重のチューブを備えた計量器にも同様に適用可能である。
【０００８】
本発明の一つの態様では、流量計は、フローチューブ（２１０）と、このフローチューブ（２１０）へ結合されているバランスシステム（２１１）とを備えており、バランスシステム（２１１）は、フローチューブ（２１０）およびバランスシステム（２１１）の総質量中心（Ｃｃｍ）がフローチューブ（２１０）の回転軸線の近傍に位置するようにそのサイズおよび位置が決められるように構成されている。
好ましくは、バランスシステムは、バランス棒と一または複数のブレース棒とを有している。
好ましくは、バランスシステムは一または複数の重み付きスリーブを有している。
好ましくは、流量計はコリオリ流量計を含んでいる。
好ましくは、流量計は２つ以上のフローチューブを備えている。
【０００９】
本発明の一つの態様では、流量計（４００）は、フローチューブ（２１０）と、ドライバ（４２０）と、一または複数のピックオフ（４２１、４２２）と、フローチューブ（２１０）へ結合されているバランスシステム（２１１）とを備えており、バランスシステム（２１１）は、流量計（４００）の総質量中心（Ｃｃｍ）がフローチューブ（２１０）の回転軸線の近傍に位置するようにそのサイズおよび位置が決められるように構成されている。
好ましくは、バランスシステムは、バランス棒と、一または複数のブレース棒とを有している。
好ましくは、バランスシステムは一または複数の重み付きスリーブを有している。
好ましくは、流量計はコリオリ流量計を含んでいる。
好ましくは、流量計は２つ以上のフローチューブを備えている。
【００１０】
本発明の一つの態様では、フローチューブを有している流量計のバランスを取るための方法は、バランスシステムをフローチューブに結合するステップを有しており、バランスシステムは、流量計の総質量中心がフローチューブの回転軸線の近傍に位置するようにそのサイズおよび位置が決められている。
好ましくは、バランスシステムは、バランス棒と、一または複数のブレース棒とを有している。
好ましくは、バランスシステムは一または複数の重み付きスリーブを有している。
好ましくは、流量計はコリオリ流量計を含んでいる。
好ましくは、流量計は２つ以上のフローチューブを備えている。
【００１１】
本発明の一つの態様では、フローチューブとドライブシステムとを有している流量計のバランスを取る方法は、バランスシステムをフロー導管に結合するステップを有しており、バランスシステムは、フローチューブ、ドライブおよびバランスシステムの総質量中心がフローチューブの回転軸線の近傍に位置するようにそのサイズおよび位置が決められている。
好ましくは、バランスシステムは、バランス棒と、一または複数のブレース棒とを有している。
好ましくは、バランスシステムは一または複数の重み付きスリーブを有している。
好ましくは、流量計はコリオリ流量計を含んでいる。
好ましくは、流量計は２つ以上のフローチューブを備えている。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】流量計１００を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る流量計２００を示す図である。
【図３】本発明の他の実施形態に係る流量計２００を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る流量計４００を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係る流量計５００を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１〜図５および下記記載には、本発明の最良のモードを構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。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。 
【００１４】
図１にはフローチューブ１００が示されている。フローチューブ１００は、流入口部１０１と、流出口部１０２と、第一の屈曲部１０３と、第二の屈曲部１０４と、第一の線形部１０５と、第二の線形部１０６と、湾曲頂点部１０７とを備えている。流入口部１０１および流出口部１０２は、同軸上に設けられ、流入口マニホルド１０８および流出口マニホルド１０９のそれぞれに対応して接合されている。流入口マニホルド１０８および流出口マニホルド１０９は、フローチューブ１００をパイプライン（図示せず）または他の輸送システムへ結合し、たとえばシステム内の流体、スラリーなどを移送するようになっている。第一の屈曲部１０３は流入口部１０１へ結合されている。第二の屈曲部１０４は流出口部１０２へ結合されている。第一の線形部１０５は第一の屈曲部１０３へ結合されている。第二の線形部１０６は第二の屈曲部１０４へ結合されている。湾曲頂点部１０７は第一の線形部１０５と第二の線形部１０６とに結合されている。湾曲頂点部１０７は、円弧形状を有していてもよいし、または、他の湾曲形状を有していてもよい。一例では、湾曲頂点部１０７は、第一の屈曲部１０３および第二の屈曲部１０４へ直接に結合されている。
【００１５】
図１に示されているように、フローチューブ１００は、Ｘ−Ｙ−Ｚ座標系を基準にして示されている。この図はＹ−Ｚ面に位置するフローチューブ１００を示しているが、いうまでもなく、選択された座標系は例示のみを意図したものであり、他の座標系を用いてもよい。フローチューブ１００は、（図１のＹ−Ｚ面として示されている）実質的に一つの面上に形成されている。通常、フローチューブ１００は一または複数のドライバ（図示せず）と、一または複数のピックオフ（図示せず）と、他の測定装置とを備えている。これらの構成部品は簡略化のために省略されているが、しかしながら、いうまでもなくこれらの構成部品はフローチューブ１００の動作時には存在している。動作中にフローチューブ１００をドライバ（図示せず）を用いて振動させる場合、フローチューブ１００はＸ方向に振動する。他の方向としては、パイプラインに沿ったＺ方向ならびにＸ方向およびＺ方向に対して垂直なＹ方向が挙げられる。図示されているように、フローチューブ１００が振動すると、それは、パイプラインに実質的に沿ったまたは図示されているように流入口部１０１と流出口部１０２とに沿った回転軸線を実質的に中心とし回転する。図示されているように、回転軸線はｚ軸線である。いうまでもなく、フローチューブ特性を記述する目的でｚ軸線が選択されているのであって、他の座標系が選択されてもよい。したがって、本発明の技術範囲をｚ軸線の使用に限定すべきではない。 
【００１６】
フローチューブ１００が湾曲しているため、質量中心Ｃｍは回転軸線（ｚ軸線）の上方に位置することになる。フローチューブ１００が、Ｘ軸線およびＹ軸線に対して実質的に対称であるので、説明をｚ軸線に対する質量中心に限定する。（回転軸線から）オフセットされている（ズレている）質量中心Ｃｍは問題を引き起こすことになる。というのは、フローチューブ１００が振動すると、オフセットされた質量中心ＣｍはＹ方方の振動をもたらしてしまうからである。場合によっては、オフセットされた質量中心Ｃｍは、Ｘ方向の振動をもたらす場合もあるが、最も大きな振動はＹ方向にもたらされるので、以下の説明をＹ方向振動に限定する。しかしながら、いうまでもなく、この説明はＸ方向振動に対しても同様に適用可能である。これらの振動は、流量計に誤差を生じさせ、流量計の寿命を短くし、流量計の構成部品を損傷させる恐れがある。
【００１７】
ここで、Ｙ方向振動およびＸ方向振動により生じる力を理解しておくことが重要である。Ｙ方向振動は、フローチューブ１００の流入口部１０１と流出口部１０２とでそのそれぞれに対応する反力Ｆｙｉｎと反力Ｆｙｏｕｔとが生じる。図示されている実施形態では、これらの反力Ｆｙｉｎと反力Ｆｙｏｕｔとは、そのそれぞれと対応するフランジ１０８とフランジ１０９とで作用する。上述のように、これらの図にはＹ方向の反力Ｆｙｉｎおよび反力Ｆｙｏｕｔしか示されていないが、いうまでもなく、Ｘ方向には、反力Ｆｘｉｎおよび反力Ｆｘｏｕｔが存在する。流動流体により生じるコリオリ力がフローチューブ１００に作用するため、通常、流入口部１０１の反力は＋Ｙ方向および＋Ｘ方向であり、流出口部１０２の反力は−Ｙ方向および−Ｘ方向である。しかしながら、その反対であってもよいし、または、これらの反力が同一の方向であってもよい。
【００１８】
これらの反力を最小限に抑えるために、これらの反力を特徴づける方法を知っていることが重要である。上述のように、フローチューブ１００を流れる液体は＋Ｚ方向に向かって流れている。振動するパイプライン内の流体の流れが角速度ωを生じることは当該技術分野において公知になっている。加えて、フローチューブ１００が各面に慣性モーメントＩを有していることは当該技術分野において公知になっている。したがって、Ｉｙｚ、ＩｘｚおよびＩｘｙが存在する。各軸線についてのモーメントを角速度ωおよび慣性モーメントＩから以下の式を用いて求めることができる。
【００１９】
【数１】
2011512541.tif 000003
【００２０】
しかしながら、角速度ωが一定、したがって角加速度ωが０であるということを前提とすると、式１〜３を簡略化することができる。この場合、式１〜３は以下のように表すことができる。
【００２１】
【数２】
2011512541.tif 000004
【００２２】
各軸線についてのモーメントを慣性モーメントＩおよび角速度ωで特徴づけすると、どの方向に対しても、反力を慣性モーメントＩおよび角速度ωで特徴づけすることができる。これは、一般的に知られている以下の式によるものである。
【００２３】
【数３】
2011512541.tif 000005
【００２４】
この式７で、Ｆは力であり、ｄは距離である。
したがって、式４および式７に基づいて、ＦｙｉｎおよびＦｙｏｕｔを以下のように特徴づけすることができる。
【００２５】
【数４】
2011512541.tif 000006
【００２６】
式８および式９から明らかなように、ｙ−ｚ面の慣性モーメントを最小限に抑えれば、反力Ｆｙｉｎおよび反力Ｆｙｏｕｔも最小限に抑えられる。質量中心Ｃｍの位置を回転軸線に沿って変えることにより慣性モーメントＩｙｚを最小限に抑えることができる。
【００２７】
図２には、本発明の実施形態に係る流量計２００が示されている。本発明の一実施形態によれば、流量計２００はコリオリ質量流量計から構成されている。しかしながら、流量計２００は他のタイプの流量計から構成されていてもよく、本発明をコリオリ質量流量計に限定すべきではない。流量計２００はフローチューブ２１０とバランスシステム２１１とを備えている。流量計２００が単一のフローチューブ２１０を備えたものとして示されているが、いうまでもなく、他の実施形態では、流量計２００は複数のフローチューブ２１０を備えていてもよい。たとえば、一部の実施形態によれば、流量計２００は２重のフローチューブを備えた計量器から構成されている（図５を参照）。
【００２８】
バランスシステム２１１はフローチューブ２１０へ結合されている。図示されているように、フローチューブ２１０は図１に示されている位置と実質的に同一の位置に質量中心Ｃｍ１を有している。しかしながら、バランスシステム２１１も質量中心Ｃｍ２を有している。したがって、バランスシステム２１１がフローチューブ２１０へ結合されると、流量計２００は総質量中心Ｃｃｍを有することになる。図示されている実施形態では、バランスシステム２１１は、総質量中心Ｃｃｍが回転軸線（図２に示されるようなｚ軸線）の近傍に位置するようにそのサイズおよび位置が決められている。いうまでもなく、総質量中心Ｃｃｍをぴったりと回転軸線上の位置に配置することは有利ではあるが、設計上の制約によりこの実行可能性が制限される場合もある。しかしながら、総質量中心Ｃｃｍが回転軸線に近ければ近いほど、慣性モーメントＩｙｚは小さくなるため、反力ＦｙｉｎおよびＦｙｏｕｔがより小さくなる。したがって、総質量中心Ｃｃｍの位置が回転軸線のより近くに変更されると、反力Ｆｙｉｎ、Ｆｘｉｎ、ＦｙｏｕｔおよびＦｘｏｕｔが最小限に抑えられることになる。
【００２９】
加えて、総質量中心Ｃｃｍを回転軸線の近傍の位置に配置することにより、流量計２００が流体密度の変化による影響を余り受けなくなる。というのは、流体密度は流量計２００の質量中心をほんのわずかしか変えないからである。流量計２００の総質量中心Ｃｃｍが回転軸線の近傍に位置すると、慣性モーメントが最小限に抑えられるので、流体密度の変化が流量計に対して与える影響を削減することができる。
【００３０】
説明が総質量中心Ｃｃｍの位置を回転軸線に対して変えることのみに向けられ、Ｘ軸またはＹ軸に対する総質量中心Ｃｃｍの位置には向けられていないが、フローチューブ１００に関して先に記載されているように、流量計２００がこれらの軸に対して実質的に対称であるので、質量中心の位置を変える必要性は少しもない。しかしながら、このような対称性を有していない計量器では、バランスシステム２１１は、これらの軸線に対して流量計２００のバランスが取れるようにそのサイズおよび位置が決められるようになっていてもよい。
【００３１】
本発明の実施形態によれば、バランスシステム２１１は、バランス棒２１２と、一または複数のブレース棒２１３とを有している。図２に示されている実施形態では、バランスシステム２１１は、フローチューブの各端部に１つずつ設けられている２つのブレース棒２１３を有している。しかしながら、いうまでもなく、他の実施形態では、２を超えるブレース棒２１３が用いられてもよく、ブレース棒の数が本発明の技術範囲を制限すべきではない。本発明の実施形態によれば、これらのブレース棒２１３をバランス棒２１２およびフローチューブ２１０へ結合することができる。ブレース棒２１３は、たとえば接着剤、ボンディング（ｂｏｎｄｉｎｇ）、ろう付、溶接、摩擦嵌めなどの如きいかなる公知の技術を用いてフローチューブ２１０に結合されてもよい。フローチューブ２１０にブレース棒２１３を結合するために用いられる方法により本発明の技術範囲が制限されるものではない。図示されているように、ブレース棒２１３は、流入口部２０１および流出口部２０２の近傍でフローチューブ２１０に結合されている。ブレース棒２１３は、フローチューブ２１０に沿ってフローチューブ２１０の他の部分へ結合されてもよく、ブレース棒２１３の位置により本発明の技術範囲が制限されるものではない。
【００３２】
本発明の実施形態によれば、ブレース棒２１３はバランス棒２１２にも結合されている。したがって、ブレース棒２１３はバランス棒２１２をフローチューブ２１０に結合させるために用いられる。先の場合と同様に、ブレース棒２１３をバランス棒２１２に結合させるために用いられる技術は本発明の目的にとって重要なものではないので、本発明の技術範囲がそれにより制限されるものではない。バランスシステム２１１の重要な側面は、それが総質量中心Ｃｃｍの位置を回転軸線の近傍の位置に変えるということである。その際、慣性モーメントＩｙｚが最小限に抑えられるかまたは場合によってはゼロとなり、このことによって、反力Ｆｙｉｎ、Ｆｘｉｎ、Ｆｙｏｕｔ、Ｆｘｏｕｔが最小限に抑えられることになる。 
【００３３】
図３には、本発明の他の実施形態に係る流量計２００が示されている。図３の流量計２００は、バランスシステム２１１以外は、図２の流量計２００と実質的に同一である。図３に示されている実施形態では、バランスシステム２１１は２つの重み付きスリーブ３１５を有している。２つの重み付きスリーブ３１５のみが示されているが、いうまでもなく、他の実施形態では、２を超えるまたは２未満の数の重み付きスリーブ３１５が用いられてもよい。これらの重み付きスリーブ３１５は、当該技術分野で一般的に知られているいかなる方法を用いてフローチューブ２１０へ結合されてもよい。さらに、用語「スリーブ」が用いられているが、重み付き構成部品は、フローチューブ２１０を完全に取り囲む必要はなく、さらに正確にいえば、一部の実施形態では、フローチューブ２１０の側面へ単に取り付けられるだけでもよい。
【００３４】
重み付きスリーブ３１５は、フローチューブ２１０の流入口部２０１および流出口部２０２の近傍に結合されている。流入口部２０１の近傍の重み付きスリーブ３１５は質量中心Ｃｍ２を有しており、流出口部２０２の近傍の重み付きスリーブ３１５は質量中心Ｃｍ３を有している。図から明らかなように、質量中心Ｃｍ２および質量中心Ｃｍ３は回転軸線よりも下方に位置している。したがって、質量中心Ｃｍ１を有したフローチューブ２１０へ結合されると、流量計２００の総質量中心Ｃｃｍは回転軸線の近傍に位置することとなる。流量計２００の総質量中心Ｃｃｍは、フローチューブ２１０の質量中心Ｃｍ１と、重み付きスリーブ３１５の各々の質量中心Ｃｍ２およびＣｍ３とから構成されている。したがって、重み付きスリーブ３１５を用いたバランスシステム２１１は、バランス棒２１２およびブレース棒２１３を用いたバランスシステム２１１と総質量中心Ｃｃｍに対して実質的に同一の効果を有している。
【００３５】
図４には、本発明の第二の実施形態に係る流量計４００が示されている。流量計２００と同様に、流量計４００はコリオリ流量計から構成されている。しかしながら、流量計４００は他のタイプの流量計から構成されてもよく、コリオリ流量計に限定されるものではない。流量計４００は図２および図３に示されている同様のフローチューブ２１０を有しているが、流量計４００はドライバ４２０とピックオフ４２１、４２２とをさらに備えている。ドライバ４２０およびピックオフ４２１、４２２は、リード線４２３、４２４、４２５を通じて計量器電子機器４５０へ接続されている。計量器電子機器４５０は、密度、質量流量、温度および他の測定量を提供することができる。ドライバ４２０およびピックオフ４２１、４２２がカウンタパートを有しているが、これらの構成部品のうちのその他の半分はフローチューブ２１０に取り付けられておらず、明瞭さの目的で省略されている。
【００３６】
当該技術分野において一般的に知られている方法によれば、ドライバ４２０およびピックオフ４２１、４２２はフローチューブ２１０へ結合されている。これらの構成部品は、フローチューブ２１０へ結合されているので、流量計４００の質量を増すことになる。たとえば、ドライバ４２０は質量中心ＣｍＤを有し、ピックオフ４２１は質量中心Ｃｍｐ１を有し、ピックオフ４２２は質量中心Ｃｍｐ２を有している。加えて、フローチューブ２１０は質量中心Ｃｍ１を有している。したがって、本発明の実施形態によれば、バランスシステム２１１は、フローチューブの質量中心Ｃｍ１、ドライバの質量中心ＣｍＤおよびピックオフの質量中心Ｃｍｐ１、Ｃｍｐ２を補償するようにそのサイズおよび位置が決められている。このように、図４のバランスシステム２１１は、流量計４００の総質量中心Ｃｃｍの位置を回転軸線の近傍に変えるため、図２のバランスシステム２１１より大きな質量を有していなければならないかまたはフローチューブ２１０からより長い距離オフセットされていなければならない。いうまでもなく、バランス棒２１２とブレース棒２１３と有しているバランスシステム２１１を備えた流量計４００が示されているが、それに代えて、流量計４００は、重み付きスリーブ３１５を備えたものであってもよい。
【００３７】
図５には、本発明の実施形態に係る流量計５００が示されている。本発明の実施形態によれば、流量計５００はコリオリ流量計から構成されている。しかしながら、流量計５００は他のタイプの流量計から構成されていてもよく、本発明はコリオリ流量計に限定されるものではない。流量計５００は、流量計５００が単一チューブ流量計ではなく二重チューブ流量計を有していること以外は図１〜図４に示されている流量計に類似している。したがって、先の流量計の構成部品に加えて、流量計５００は流入口マニホルド５６０と流出口マニホルド５６１とを備えている。流入口マニホルド５６０は、流量計５００に流入する流体を分流し、第一の流入口部２０１Ａおよび第二の流入口部２０１Ｂの中へと流体を流す。第一の流入口部２０１Ａおよび第二の流入口部２０１Ｂは、そのそれぞれに対応して、第一のフローチューブ２１０Ａへの流入口および第二のフローチューブ２１０Ｂへの流入口を表わしている。流出口マニホルド５６１は流量計５００から流出する前に流体を再び合流させるために設けられている。
【００３８】
第一のフローチューブ２１０Ａおよび第二のフローチューブ２１０Ｂに加えて、流量計５００はバランスシステム５１１をさらに備えている。加えて、図５には、ドライバ５２０およびピックオフ５２１、５２２が示されている。ドライバ５２０およびピックオフ５２１、５２２は、図４に関して説明したのと同様の方法で計量器電子機器５５０に接続されている。ドライバ５２０およびピックオフ５２１、５２２は、当該技術分野において一般的に知られている方法でフローチューブ２１０Ａおよび２１０Ｂへ結合されている。これらの構成部品が、フローチューブ２１０Ａ、２１０Ｂへ結合されているので、流量計５００の質量を増すこととなる。たとえば、ドライバ５２０は質量中心ＣＭＤを有し、ピックオフ５２１は質量中心ＣＭＰ１を有し、ピックオフ５２２は質量中心ＣＭＰ２を有している。加えて、フローチューブ２１０Ａおよび２１０Ｂの各々が、ドライバ５２０およびピックオフ５２１、５２２から独立して、質量中心（図示せず）を有している。フローチューブ２１０Ａ、２１０Ｂ、ドライバ５２０およびピックオフ５２１、５２２の質量中心がＣＭ１として表わされている。
【００３９】
図示されている実施形態によれば、ＣＭ１の中心は、フローチューブ２１０Ａとフローチューブ２１０Ｂとの間に位置し、かつ、システムの回転軸線の上方に位置すると示されている。したがって、流量計５００はバランスシステム５１１を有している。バランスシステム５１１は質量中心ＣＭ２を有しており、この質量中心ＣＭ２は、２つのフローチューブ２１０Ａ、２１０Ｂの間かつ回転軸線の下方に位置している。本発明の実施形態によれば、バランスシステム５１１は、流量計５００の総質量中心Ｃｃｍが回転軸線の近傍に位置するようにそのサイズおよび位置が決められている。重要な点は、バランスシステム５１１は、当該バランスシステム５１１が２重フローチューブ流量計を実現するようにそのサイズおよび位置が決められている点以外は、バランスシステム２１１と実質的に同一の目的に役立つよう設けられている。同様に、ドライバ５２０とピックオフ５２１、５２２とを備えた流量計５００が示されているが、他の実施形態では、バランスシステム５１１は、ドライバ５２０とピックオフ５２１、５２２との質量を考慮することなく流量計５００の質量中心ＣＣＭの位置を変えるようにそのサイズおよび位置が決められている。
【００４０】
図示されている実施形態では、バランスシステムは、バランス棒５１２と、流量計の各端部に設けられている一または複数のブレース棒５１３とを備えている。しかしながら、他の実施形態では、バランスシステム５１１は、図３に示されている重み付きスリーブ３１５に類似する一または複数の重み付きスリーブを有している。
【００４１】
上記記載は、流量計の質量中心の位置を回転軸線の近傍に位置するように変えることができる流量計用のバランスシステム２１１および５１１を説明したものである。このように構成することで、反力Ｆｙｉｎ、Ｆｘｉｎ、Ｆｙｏｕｔ、Ｆｘｏｕｔが最小限に抑えられる。加えて、不必要なＹ方向およびＸ方向の振動も最小限に抑えられる。このことにより、流量計のより正確な測定を実現することができるだけでなく、流量計組立体の寿命を延ばすことができる。加えて、流体密度変化に起因する流量計の性能の変化も最小限に抑えられる。いうまでもなく、バランスシステム２１１および５１１の具体的な構成は例示のみを意図して示されたものであって、流量計の総質量中心の位置を回転軸線の近傍に位置するように変えることができる構成は他にも知られている。これらの他の構成も特許請求の範囲内であるので、本発明は記載された例示の実施形態に限定されるものではない。さらに、上述の説明は、コリオリ流量計の如き振動式流量計に関するものであるが、バランスシステム２１１および５１１は他の流量計に対しても同様に適用可能である。
【００４２】
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。さらに正確にいえば、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構成してもよい。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、本発明の技術および教示の範囲に含まれるさらなる実施形態を構成するために、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。
【００４３】
以上のように、本発明の具体的な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示されている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下記の請求項によって決められるものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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