(57)【要約】  本発明は、流れている物質の特徴を測定する流れ装置およびこの流れ装置を動作させる方法に関するものである。一実施形態では、少なくとも１つの導管（２０）を共振周波数で振動させるための第一の信号（５５）と、共振周波数とは異なる周波数で少なくとも１つの導管を振動させるための第二の信号（５６）とを受信するドライブ（４０）が提供されている。他の実施形態では、少なくとも１つの導管（１２０）を共振周波数で振動させるための駆動信号（１５５）を受信することと少なくとも１つの導管の運動を測定するためのピックオフ信号（１４５）を送信することとを交互に行うドライブ（１４０）が提供されている。他の実施形態では、少なくとも１つの導管（２０、１２０）の振動モードを求め、求められた振動モードを一または複数の基準振動モードと比較し、少なくとも１つの導管（２０，１２０）内を物質が流れているか否かを判断する一または複数の電子機器（５０、１５０）が提供されている。本発明の原理を用いて導管（２０）内を物質が流れているか否か、導管（２０）内を物質が流れている方向、および、導管（２０）内を流れている物質の質量流量を求めることが可能となる。さらに、本発明の原理を用いて、ピックオフ（３０）および他のピックオフ（３０）が流れ装置上で適切に機能しているか否かを求めることが可能となる。
2010540975.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流れ装置であって、
少なくとも１つの導管（２０）と、
前記少なくとも１つの導管（２０）の運動を測定するためのピックオフ信号（３５）を送信するピックオフ（３０）と、
前記少なくとも１の導管（２０）を共振周波数で振動させるための第一の信号（５５）を受信し、前記共振周波数とは異なる周波数で前記少なくとも１つの導管を振動させるための第二の信号（５６）を受信するドライブ（４０）と、
前記第一の信号（５５）および前記第二の信号（５６）を生成し、前記ピックオフ（３０）から前記ピックオフ信号（３５）を受信し、前記ドライブ（４０）により加えられる前記第二の信号（５６）の前記周波数と前記ピックオフ（３０）より検出される前記第二の信号（５６）の前記周波数との間の時間的シフトの変化を測定する一または複数の電子機器（５０）と
を備えてなる、流れ装置。
【請求項２】
前記一または複数の電子機器（５０）が、前記少なくとも１つの導管内を物質が流れているか否かを判断するために、前記時間的シフトの変化を測定するように構成されてなる、請求項１に記載の流れ装置。
【請求項３】
前記一または複数の電子機器（５０）が、前記少なくとも１つの導管内を物質が流れている方向を判断するために、前記時間的シフトの変化を測定するように構成されてなる、請求項１に記載の流れ装置。
【請求項４】
前記一または複数の電子機器（５０）が、前記少なくとも１つの導管内を流れる物質の質量流量を求めるために、前記時間的シフトの変化を測定するように構成されてなる、請求項１に記載の流れ装置。
【請求項５】
他のピックオフ（３０）をさらに備えており、前記ピックオフ（３０）および前記他のピックオフ（３０）が適切に機能しているか否かを判断するために、前記一または複数の電子機器が前記時間的シフトの変化を測定するように構成されてなる、請求項１に記載の流れ装置。
【請求項６】
流れ装置であって、
少なくとも１つの導管（１２０）と、
前記少なくとも１つの導管（１２０）の運動を測定するための第一のピックオフ信号（１３５）を送信するピックオフ（１３０）と、
前記少なくとも１つの導管（１２０）を共振周波数で振動させるための駆動信号（１５５）を受信することと、前記少なくとも１つの導管の運動を測定するための第二のピックオフ信号（１４５）を送信することとを交互に行うドライブ（１４０）と、
前記ピックオフおよび前記ドライブから前記第一のピックオフ信号（１３５）および前記第二のピックオフ信号（１４５）を受信し、前記駆動信号（１５５）を生成する一または複数の電子機器と
を備えてなる、流れ装置。
【請求項７】
前記一または複数の電子機器（１５０）が、前記少なくとも１つの導管内を物質が流れているか否かを判断するために、前記時間的シフトの変化を測定するように構成されてなる、請求項６に記載の流れ装置。
【請求項８】
前記一または複数の電子機器（１５０）が、前記少なくとも１つの導管内を物質が流れている方向を判断するために、前記時間的シフトの変化を測定するように構成されてなる、請求項６に記載の流れ装置。
【請求項９】
前記一または複数の電子機器（１５０）が、前記少なくとも１つの導管内を流れる物質の質量流量を求めるために、前記時間的シフトの変化を測定するように構成されてなる、請求項６に記載の流れ装置。
【請求項１０】
他のピックオフ（１３０）をさらに備えており、前記ピックオフ（１３０）および前記他のピックオフ（１３０）が適切に機能しているか否かを判断するために、前記一または複数の電子機器（１５０）が前記時間的シフトの変化を測定するように構成されてなる、請求項６に記載の流れ装置。
【請求項１１】
スイッチ（１６０）をさらに備えており、前記スイッチ（１６０）が第一の配置（１６１）にある場合、前記ドライブ（１４０）が、前記駆動信号（１５５）を受信し、前記少なくとも１つの導管（１２０）を前記共振周波数で振動させ、また、前記スイッチ（１６０）が第二の配置（１６２）にある場合、前記一または複数の電子機器（１５０）が、前記ドライブピックオフから前記第二のピックオフ信号（１４５）を受信するように構成されてなる、請求項７に記載の流れ装置。
【請求項１２】
前記スイッチ（１６０）が前記第一の配置（１６１）にある場合、前記一または複数の電子機器（１５０）が、前記第二のピックオフ信号（１４５）を受信しないように構成されてなる、請求項１１に記載の流れ装置。
【請求項１３】
前記スイッチ（１６０）が第二の配置（１６２）にある場合、前記ドライブ（１４０）が前記駆動信号（１５５）を受信しないように構成されてなる、請求項１１に記載の流れ装置。
【請求項１４】
流れ装置であって、
少なくとも１つの導管（２０、１２０）と、
前記少なくとも１つの導管（２０、１２０）の運動を測定するためのピックオフ信号（３５、１３５）を送信するピックオフ（３０、１３０）と、
前記少なくとも１つの導管を共振周波数で振動させるための駆動信号（５５、１５５）を受信するドライブ（４０、１４０）と、
前記駆動信号（５５、１５５）を生成し、前記少なくとも１つの導管（２０、１２０）の振動モードを求め、求められた該振動モードを一または複数の基準振動モードと比較し、前記少なくとも１つの導管内を物質が流れているか否かを判断する一または複数の電子機器（５０、１５０）と
を備えてなる、流れ装置。
【請求項１５】
前記一または複数の電子機器（５０，１５０）が、前記少なくとも１つの導管内を物質が流れているか否かを判断するために、前記時間的シフトの変化を測定するように構成されてなる、請求項１４に記載の流れ装置。
【請求項１６】
流れ装置を動作させるための方法であって、
少なくとも１つの導管（２０）を共振周波数で振動させるための第一の信号（５５）を受信し、前記少なくとも１つの導管（２０）の前記共振周波数とは異なる周波数で前記少なくとも１つの導管を振動させるための第二の信号（５６）を受信するドライブ（４０）を用いるステップと、
前記少なくとも１つの導管（２０）の運動を測定するためのピックオフ信号（３５）を送信するピックオフ（３０）を用いるステップと、
前記第一の信号（５５）および前記第二の信号（５６）を生成し、前記ピックオフ（３０）から前記ピックオフ信号（３５）を受信し、前記ドライブ（４０）により加えられる前記第二の信号（５６）の前記周波数と前記ピックオフ（３０）により検出される前記第二の信号（５６）の前記周波数との間の時間的シフトの変化を測定する一または複数の電子機器（５０）を用いるステップと
を有する、方法。
【請求項１７】
前記一または複数の電子機器（５０）が、前記少なくとも１つの導管内を物質が流れているか否かを判断するために、前記時間的シフトの変化を測定する、請求項１６に記載の流れ装置を動作させる方法。
【請求項１８】
前記一または複数の電子機器（５０）が、前記少なくとも１つの導管内を物質が流れている方向を判断するために、前記時間的シフトの変化を測定する、請求項１６に記載の流れ装置を動作させる方法。
【請求項１９】
前記一または複数の電子機器（５０）が、前記少なくとも１つの導管内を流れる物質の質量流量を求めるために、前記時間的シフトの変化を測定する、請求項１６に記載の流れ装置を動作させる方法。
【請求項２０】
他のピックオフ（３０）を用いるステップをさらに有しており、前記ピックオフ（３０）および前記他のピックオフ（３０）が適切に機能しているか否かを判断するために、前記一または複数の電子機器が前記時間的シフトの変化を測定する、請求項１６に記載の流れ装置を動作させる方法。
【請求項２１】
流れ装置を動作させるための方法であって、
少なくとも１つの導管（１２０）を共振周波数で振動させるための駆動信号（１５５）を受信することと前記少なくとも１つの導管の運動を測定するための第二のピックオフ信号（１４５）を送信することとを交互に行うドライブ（１４０）を用いるステップと、
前記少なくとも１つの導管（１２０）の運動を測定するための第一のピックオフ信号（１３５）を送信するピックオフ（１３０）を用いるステップと、
前記ピックオフおよび前記ドライブから前記第一のピックオフ信号（１３５）および前記第二のピックオフ信号（１４５）を受信し、前記駆動信号（１５５）を生成する一または複数の電子機器を用いるステップと
を有する、方法。
【請求項２２】
前記一または複数の電子機器（１５０）が、前記少なくとも１つの導管内を物質が流れているか否かを判断するために、前記時間的シフトの変化を測定する、請求項２１に記載の流れ装置を動作させる方法。
【請求項２３】
前記一または複数の電子機器（１５０）が、前記少なくとも１つの導管内を物質が流れている方向を判断するために、前記時間的シフトの変化を測定する、請求項２１に記載の流れ装置を動作させる方法。
【請求項２４】
前記一または複数の電子機器（１５０）が、前記少なくとも１つの導管内を流れる物質の質量流量を求めるために、前記時間的シフトの変化を測定する、請求項２１に記載の流れ装置を動作させる方法。
【請求項２５】
他のピックオフ（１３０）を用いるステップをさらに有しており、前記ピックオフ（１３０）および前記他のピックオフ（１３０）が適切に機能しているか否かを判断するために、前記一または複数の電子機器（１５０）が前記時間的シフトの変化を測定する、請求項２１に記載の流れ装置を動作させる方法。
【請求項２６】
スイッチ（１６０）を用いるステップをさらに有しており、前記スイッチ（１６０）が第一の配置（１６１）にある場合、前記ドライブ（１４０）が前記駆動信号（１５５）を受信し、前記少なくとも１つの導管（１２０）を前記共振周波数で振動させ、また、前記スイッチ（１６０）が第二の配置（１６２）にある場合、前記一または複数の電子機器（１５０）が、前記ドライブピックオフから前記第二のピックオフ信号（１４５）を受信する、請求項２１に記載の流れ装置を動作させる方法。
【請求項２７】
前記スイッチ（１６０）が前記第一の配置（１６１）にある場合、前記第二のピックオフ信号（１４５）が前記一または複数の電子機器（１５０）により受信されない、請求項２６に記載の流れ装置を動作させる方法。
【請求項２８】
前記スイッチ（１６０）が第二の配置（１６２）にある場合、前記駆動信号（１５５）が前記ドライブ（１４０）により受信されない、請求項２６に記載の流れ装置を動作させる方法。
【請求項２９】
流れ装置を動作させる方法であって、
少なくとも１つの導管を共振周波数で振動させるための駆動信号（５５、１５５）を受信するドライブ（４０、１４０）を用いるステップと、
前記少なくとも１つの導管（２０、１２０）の運動を測定するためのピックオフ信号（３５、１３５）を送信するピックオフ（３０、１３０）を用いるステップと、
前記駆動信号（５５、１５５）を生成し、前記少なくとも１つの導管（２０と１２０）の振動モードを求め、求められた前記振動モードを一または複数の基準振動モードと比較し、前記少なくとも１つの導管を物質が流れているか否かを判断する一または複数の電子機器（５０、１５０）を用いるステップと
を有する、方法。
【請求項３０】
前記一または複数の電子機器（５０，１５０）が、前記少なくとも１つの導管内を物質が流れているか否かを判断するために、前記時間的シフトの変化を測定する、請求項２６に記載の流れ装置を動作させる方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動する導管内の物質の一または複数の流れ特性を求めることができる振動流れ装置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またはコリオリ流量計の如き振動流れ装置をさまざまなサイズおよび流れ容量で入手することができる。通常、デンシトメータは、直線、Ｕ字形または異形形状の一または複数の導管を有しており、この導管は、デンシトメータ内の物質の密度を求める目的のために共振周波数でドライブにより横断方向に振動するようになっている。一または複数の導管が振動する共振周波数は、当該一または複数の振動する導管内の物質の密度により部分的に決まる。したがって、一または複数の振動する導管内の物質の密度が変わると、共振が生じる周波数が変わることとなる。したがって、長年かけて実証済みの原理によれば、共振が生じる周波数を、一または複数の導管内の物質の密度を計算するために用いることが可能となる。
【０００３】
デンシトメータは、正弦波駆動信号をドライブへ送信する一または複数の電子機器を有している。通常、この電子機器はマグネット／コイルを組み合わせたものであり、マグネットはフローチューブに固定され、コイルは支持構造体または他のフローチューブに固定されている。この駆動信号により、ドライブが一または複数の導管を共振周波数で振動させることができるようになる。たとえば、駆動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。ピックオフは、一または複数の導管の振動数を検出し、フローチューブの振動周波数を含むフローチューブの運動を表す正弦波ピックオフ信号を生成する。正弦波ピックオフ信号は、一または複数の電子機器へ送信され、一または複数の導管が振動する周波数を求めるために当該一または複数の電子機器により用いられる。一または複数の導管が共振周波数で振動している場合には、電子機器は、ピックオフ信号を用いてチューブ内の物質の密度を求めることが可能である。一または複数の導管が非共振周波数で振動している場合、電子機器は、一または複数の導管が共振周波数で振動するように、ドライブへ送信された駆動信号を調節することが可能である。
【０００４】
したがって、周知の原理によれば、振動デンシトメータが物質の密度の測定に何年も用いられてきた。しかしながら、単一のドライブと単一のピックオフとで構築された振動デンシトメータは、一または複数の導管内の物質が流れているか否か、物質が流れている方向、または、物質の質量流量などの導管内の物質の一または複数のフロー特性を従来検出することができなかった。具体的にいえば、用途よっては、物質が流れているか否かを判断することが望ましい場合がある。フローの存在の検出にあたって、ドライバにより引き起こされる振動の周波数とピックオフにより検出される振動数との間の時間的シフトの変化を用いることが可能である。当業者にとって明らかなように、時間的シフトは、ドライバにより引き起こされる振動の周波数とピックオフにより検出される振動の周波数との間の位相差をドライバにより引き起こされる振動の周波数とピックオフにより検出される振動の周波数とによって除算したものに等しい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、今日まで、単一ドライブおよび単一ピックオフ式のデンシトメータでは、ピックオフにより検出される周波数は、位相がドライブより加えられる周波数に対してロックされるようになっていた。したがって、フローが生じたとしてもまたは変わったとしても、ドライブにより加えられる振動周波数とピックオフにより検出される振動周波数との間の時間的シフトはフローの発生または変化に応じて変化することはない。したがって、従来、フローの存在の検出、フローの方向の検出、および、物質の質量流量の測定には少なくとも２つのピックオフが必要とされていた。
【０００６】
本発明は、従来技術のデンシトメータに固有のこのような欠点または他の欠点を克服することに関するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の技術範囲は添付の特許請求の範囲のみにより規定され、この（課題を解決するための手段）の内容によりいかなる程度であっても影響されることはない。
【０００８】
本発明の一実施形態では、流れ装置は、少なくとも１つの導管と、ピックオフと、ドライブと、一または複数の電子機器とを備えている。ピックオフは、少なくとも１つの導管の運動を測定するためのピックオフ信号を提供する。ドライブは、少なくとも１つの導管を共振周波数で振動させるための第一の信号を受信し、また、この共振周波数とは異なる周波数で少なくとも１つの導管を振動させるための第二の信号を受信する。一または複数の電子機器は、第一の信号および第二の信号を生成し、ピックオフからピックオフ信号を受信し、ドライブにより加えられる第二の信号の周波数とピックオフにより検出される第二の信号の周波数との間の時間的シフトの変化を測定する。
【０００９】
本発明の他の実施形態では、流れ装置は、少なくとも１つの導管と、ピックオフと、ドライブと、一または複数の電子機器とを備えている。ピックオフは、少なくとも１つの導管の運動を測定するための第一のピックオフ信号を提供する。ドライブは、少なくとも１つの導管を共振周波数で振動させるための駆動信号を受信することと、少なくとも１つの導管の運動を測定するための第二のピックオフ信号を送信することとを交互に行う。一または複数の電子機器は、ピックオフおよびドライブから第一のピックオフ信号および第二のピックオフ信号を受信し、駆動信号を生成する。
【００１０】
本発明のさらに他の実施形態では、流れ装置は、少なくとも１つの導管と、ピックオフと、ドライブと、一または複数の電子機器とを備えている。ピックオフは、少なくとも１つの導管の運動を測定するためのピックオフ信号を提供する。ドライブは、少なくとも１つの導管を共振周波数で振動させるための駆動信号を受信する。一または複数の電子機器は、駆動信号を生成し、少なくとも１つの導管の振動モードを求め、求められた振動モードを一または複数の基準振動モードと比較し、少なくとも１つの導管内を物質が流れているか否かを判断する。
【００１１】
本発明のさらに他の実施形態では、流れ装置を動作させるための方法は、少なくとも１つの導管を共振周波数で振動させるための第一の信号を受信し、少なくとも１つの導管の共振周波数とは異なる周波数で少なくとも１つの導管を振動させるための第二の信号を受信するドライブを用いるステップと、少なくとも１つの導管の運動を測定するためのピックオフ信号を送信するピックオフを用いるステップと、第一の信号および第二の信号を生成し、ピックオフからピックオフ信号を受信し、ドライブにより加えられる第二の信号の周波数とピックオフにより検出される第二の信号の周波数との間の時間的シフトの変化を測定する一または複数の電子機器を用いるステップとを有する。
【００１２】
本発明のさらに他の実施形態では、流れ装置を動作させるための方法は、少なくとも１つの導管を共振周波数で振動させるための駆動信号を受信することと少なくとも１つの導管の運動を測定するための第二のピックオフ信号を送信することとを交互に行うドライブを用いるステップと、少なくとも１つの導管の運動を測定するための第一のピックオフ信号を送信するピックオフを用いるステップと、ピックオフおよびドライブから第一のピックオフ信号および第二のピックオフ信号を受信し、駆動信号を生成する一または複数の電子機器を用いるステップとを有する。
【００１３】
本発明のさらに他の実施形態では、流れ装置を動作させる方法は、少なくとも１つの導管を共振周波数で振動させるための駆動信号を受信するドライブを用いるステップと、少なくとも１つの導管の運動を測定するためのピックオフ信号を送信するピックオフを用いるステップと、駆動信号を生成し、少なくとも１つの導管の振動モードを求め、求められた振動モードを一または複数の基準振動モードと比較し、少なくとも１つの導管内を物質が流れているか否かを判断する一または複数の電子機器を用いるステップとを有する。
（態様）
本発明の１つの態様によれば、流れ装置は、少なくとも１つの導管と、少なくとも１つの導管の運動を測定するためのピックオフ信号を送信するピックオフと、少なくとも１つの導管を共振周波数で振動させるための第一の信号を受信し、共振周波数とは異なる周波数で少なくとも１つの導管を振動させるための第二の信号を受信するドライブと、第一の信号および第二の信号を生成し、ピックオフからピックオフ信号を受信し、ドライブにより加えられる第二の信号の周波数とピックオフより検出される第二の信号の周波数との間の時間的シフトの変化を測定する一または複数の電子機器とを備えている。
【００１４】
好ましくは、一または複数の電子機器は、少なくとも１つの導管内を物質が流れているか否かを判断するために、時間的シフトの変化を測定するように構成されている。
【００１５】
好ましくは、一または複数の電子機器は、少なくとも１つの導管内を物質が流れている方向を判断するために、時間的シフトの変化を測定するように構成されている。
【００１６】
好ましくは、一または複数の電子機器は、少なくとも１つの導管内を流れる物質の質量流量を求めるために、時間的シフトの変化を測定するように構成されている。
【００１７】
好ましくは、流れ装置は他のピックオフをさらに備えており、一または複数の電子機器はピックオフおよび他のピックオフが適切に機能しているか否かを判断するために時間的シフトの変化を測定するように構成されている。
【００１８】
本発明の他の態様によれば、流れ装置は、少なくとも１つの導管と、少なくとも１つの導管の運動を測定するための第一のピックオフ信号を送信するピックオフと、少なくとも１つの導管（１２０）を共振周波数で振動させるための駆動信号（１５５）を受信することと少なくとも１つの導管の運動を測定するための第二のピックオフ信号（１４５）を送信することを交互に行うドライブ（１４０）と、ピックオフおよびドライブから第一のピックオフ信号および第二のピックオフ信号を受信し、駆動信号を生成する一または複数の電子機器とを備えている。
【００１９】
好ましくは、一または複数の電子機器は、少なくとも１つの導管内を物質が流れているか否かを判断するために、時間的シフトの変化を測定するように構成されている。
【００２０】
好ましくは、一または複数の電子機器は、少なくとも１つの導管内を物質が流れている方向を判断するために、時間的シフトの変化を測定するように構成されている。
【００２１】
好ましくは、一または複数の電子機器は、少なくとも１つの導管内を流れる物質の質量流量を求めるために、時間的シフトの変化を測定するように構成されている。
【００２２】
好ましくは流れ装置は、他のピックオフをさらに備えており、一または複数の電子機器はピックオフおよび他のピックオフが適切に機能しているか否かを判断するために時間的シフトの変化を測定するように構成されている。
【００２３】
好ましくは、流れ装置はスイッチをさらに備えており、スイッチが第一の配置にある場合、ドライブは、駆動信号を受信し、少なくとも１つの導管を共振周波数で振動させ、また、スイッチが第二の配置にある場合、一または複数の電子機器は、ドライブのピックオフから第二のピックオフ信号を受信するように構成されている。
【００２４】
好ましくは、スイッチが第一の配置にある場合、第二のピックオフ信号が一または複数の電子機器により受信されないようになっている。
【００２５】
好ましくは、スイッチが第二の配置にある場合、駆動信号はドライブにより受信されないようになっている。
【００２６】
本発明の他の態様によれば、流れ装置は、少なくとも１つの導管と、少なくとも１つの導管の運動を測定するためのピックオフ信号を送信するピックオフと、少なくとも１つの導管を共振周波数で振動させるための駆動信号を受信するドライブと、駆動信号を生成し、少なくとも１つの導管の振動モードを求め、求められた振動モードを一または複数の基準振動モードと比較し、少なくとも１つの導管内を物質が流れているか否かを判断する一または複数の電子機器とを備えている。
【００２７】
好ましくは、一または複数の電子機器は、少なくとも１つの導管内を物質が流れているか否かを判断するために、時間的シフトの変化を測定するように構成されている。
【００２８】
本発明の他の態様によれば、流れ装置を動作させる方法は、少なくとも１つの導管を共振周波数で振動させるための第一の信号を受信し、少なくとも１つの導管の共振周波数とは異なる周波数で少なくとも１つの導管を振動させるための第二の信号を受信するドライブを用いるステップと、少なくとも１つの導管の運動を測定するためのピックオフ信号を送信するピックオフを用いるステップと、第一の信号および第二の信号を生成し、ピックオフからピックオフ信号を受信し、ドライブにより加えられる第二の信号の周波数とピックオフにより検出される第二の信号の周波数との間の時間的シフトの変化を測定する一または複数の電子機器を用いるステップとを有する。
【００２９】
好ましくは、一または複数の電子機器は、少なくとも１つの導管内を物質が流れているか否かを判断するために、時間的シフトの変化を測定する。
【００３０】
好ましくは、一または複数の電子機器は、少なくとも１つの導管内を物質が流れている方向を判断するために、時間的シフトの変化を測定する。
【００３１】
好ましくは、一または複数の電子機器は、少なくとも１つの導管内を流れる物質の質量流量を求めるために、時間的シフトの変化を測定する。
【００３２】
好ましくは、この流れ装置を動作させる方法は、他のピックオフを用いるステップをさらに有しており、一または複数の電子機器は、ピックオフおよび他のピックオフが適切に機能しているか否かを判断するために、時間的シフトの変化を測定する。
【００３３】
本発明の他の態様によれば、流れ装置を動作させる方法は、少なくとも１つの導管を共振周波数で振動させるための駆動信号を受信することと少なくとも１つの導管の運動を測定するための第二のピックオフ信号を送信することとを交互に行うドライブを用いるステップと、少なくとも１つの導管の運動を測定するための第一のピックオフ信号を送信するピックオフを用いるステップと、ピックオフおよびドライブから第一のピックオフ信号および第二のピックオフ信号を受信し、駆動信号を生成する一または複数の電子機器を用いるステップとを有する。
【００３４】
好ましくは、一または複数の電子機器は、少なくとも１つの導管内を物質が流れているか否かを判断するために、時間的シフトの変化を測定する。
【００３５】
好ましくは、一または複数の電子機器は、少なくとも１つの導管内を物質が流れている方向を判断するために、時間的シフトの変化を測定する。
【００３６】
好ましくは、一または複数の電子機器は、少なくとも１つの導管内を流れる物質の質量流量を求めるために、時間的シフトの変化を測定する。
【００３７】
好ましくは、この流れ装置を動作させる方法は、他のピックオフを用いるステップをさらに有しており、一または複数の電子機器は、ピックオフおよび他のピックオフが適切に機能しているか否かを判断するために、時間的シフトの変化を測定する。
【００３８】
好ましくは、流れ装置を動作させる方法は、スイッチを用いるステップをさらに有しており、スイッチが第一の配置にある場合、ドライブは  駆動信号を受信し、少なくとも１つの導管を共振周波数で振動させ、また、スイッチが第二の配置にある場合、一または複数の電子機器は、ドライブのピックオフから第二のピックオフ信号を受信する。
【００３９】
好ましくは、スイッチが第一の配置にある場合、第二のピックオフ信号は一または複数の電子機器により受信されない。
【００４０】
好ましくは、スイッチが第二の配置にある場合、駆動信号はドライブにより受信されない。
【００４１】
本発明の他の態様によれば、流れ装置を動作させる方法は、少なくとも１つの導管を共振周波数で振動させるための駆動信号を受信するドライブを用いるステップと、少なくとも１つの導管の運動を測定するためのピックオフ信号を送信するピックオフを用いるステップと、駆動信号を生成し、少なくとも１つの導管の振動モードを求め、求められた振動モードを一または複数の基準振動モードと比較し、少なくとも１つの導管を物質が流れているか否かを判断する一または複数の電子機器を用いるステップとを有する。
【００４２】
好ましくは、一または複数の電子機器は、少なくとも１つの導管内を物質が流れているか否かを判断するために、時間的シフトの変化を測定する。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施形態に係るデンシトメータを示す図である。
【図２】ドライブにより加えられる第二の周波数とピックオフにより検出される第二の周波数との間の時間的シフトをフローの関数として示すチャートである。
【図３】スイッチが第一の配置にある本発明の実施形態に係るデンシトメータを示す図である。
【図４】スイッチが第二の配置にある本発明の実施形態に係るデンシトメータを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
図１には、本発明の実施形態に係るデンシトメータ１０が示されている。図示されているように、デンシトメータ１０には、導管２０と、ピックオフ３０と、ドライブ４０と、一または複数の電子機器５０とが設けられている。これらの導管２０の端部２１および２２は、流入口６０および流出口７０へそれぞれ対応して接続されている。
【００４５】
本実施形態では、導管２０は、おおむね直線形状を有しているが、Ｕ字形または異形形状の如き他の形状を有していてもよい。これらの導管２０には物質を受けるためのキャビティ２３が形成されている。この物質は、液体、ゲル、スラリー、気体および／または固体であってもよい。この物質は、流入口６０により導管２０へ通常導入され、キャビティ２３を流れて、流出口７０経由で導管を出る。これに代えて、状況によっては、物質の流動方向が逆にされてもよく、これにより、物質が、流出口７０を通じて導管２０の中に導入され、キャビティ２３を流れ、流入口６０を通じて導管から流出するようになる。
【００４６】
デンシトメータ１０は、物質が導管２０のキャビティ２３を流れるときにその物質の密度を測定するようになっている。物質がキャビティ２３内にあるとき、一または複数の電子機器５０はドライブ４０へ駆動信号５５を送信し、ドライブ４０は共振周波数で導管２０を振動させる。このことが生じると、共振が生じる周波数は、キャビティ内を流れる物質の密度に応じて変動する。ピックオフ３０は、振動周波数を検出し、ピックオフ信号３５を一または複数の電子機器５０へ送信する。一または複数の電子機器５０は、導管２０が共振周波数で振動するように適切な駆動信号５５をドライブ４０へ送信するため、また導管２０を流れる物質の密度を測定するためにこの情報を用いる。導管２０内の物質の密度は次の式により求めることが可能である：
Ｄ＝Ｋ0＋Ｋ1ｘτ＋Ｋ2ｘτ2
この式で、Ｄは密度（ｋｇ／ｍ3）であり、Ｋ0、Ｋ1およびＫ2は装置校正係数であり、τは装置時間ピリオッド（μｓ）である。
【００４７】
振動デンシトメータが今日まで何年もの間にわたって物質の密度の測定に問題なく用いられてきたが、単一ドライブおよび単一ピックオフ式の振動デンシトメータはフローの存在を検出することができなかった。このような状況に合わせて、図１に記載の実施形態では、一または複数の電子機器５０は２つの異なる信号５５および５６をドライブ４０へ加えるように構成されている。第一の信号５５は、駆動信号に相当し、共振周波数で導管２０を振動させるためにドライブ４０により用いられる。また、第二の信号５６もドライブ４０へ送信される。第二の信号５６は、ドライブ４０に共振周波数とは異なる周波数で導管２０を振動させる。ドライブ４０により、第一の信号５５および第二の信号５６の周波数を加算させて導管２０へ加えるようにしてもよい。
【００４８】
ドライブ４０により加えられる第一の信号５５の周波数とピックオフ３０により検出される第一の信号５５の周波数との間の時間的シフトが依然としてロックされているが、ドライブ４０により加えられる第二の信号５６の周波数とピックオフ３０により検出される第二の信号５６の周波数との間の時間的シフトは、導管２０内の物質の流量に応じて変わる。このように、物質のフローの存在、フローの方向および質量流量を検出することが可能である。
【００４９】
一実施形態では、導管２０内の物質は水であり、第一の信号５５は、ドライブ４０に共振周波数で導管２０を振動させる。共振周波数とは異なる周波数で導管２０を振動させる第二の信号５６が第一の信号５５へ加えられるようになっている。図２では、ドライブ４０により加えられる第二の信号５６の周波数とピックオフ３０により検出される第二の信号５６の周波数と間の時間的シフトがフローの関数としてチャート上に示されている。
【００５０】
図２では、下側の曲線は、導管２０のキャビティ２３を流れる水の実際の質量流量である。図２に示されている上側の曲線は、検出された流量であり、第二の信号５６のドライブ４０への送信を誘発した周波数の時間的シフトの関数として表されている。このことから判断して、第二の信号５６の送信を通じて、フローの存在および時間的シフトの変化の関数としての質量流量を求めることが可能となる。図２では、水のフローが逆方向になっており、上側の曲線は逆になっている。このことから判断して、フローの存在および質量流量の検出に加えて、図１に示されているデバイスを用いてフローの方向を検出することがさらに可能となる。
【００５１】
図３および図４には、物質のフローの存在、フローの方向および質量流量を検出することを可能とする本発明の第二の実施形態が示されている。図示されているように、デンシトメータ１１０には、導管１２０と、ピックオフ１３０と、ドライブ１４０と、一または複数の電子機器１５０と、スイッチ１６０とが設けられている。導管２０の端部１２１および１２２は、流入口１６０および流出口１７０にそれぞれ対応して接続されている。
【００５２】
図３および図４の実施形態では、ドライブ１４０はドライブピックオフとして機能する。本実施形態の１つの態様によれば、ドライブ１４０は導管１２０を共振周波数で振動させる。本実施形態の他の態様によれば、ドライブ１４０は、導管１２０が振動する周波数を検出する。有利なことには、いったん導管１２０が共振周波数で振動すると、駆動信号１５５がドライブ１４０へ送信されていない状態であっても、導管１２０がこの周波数で暫くの間振動し続ける。このことから判断すると、本実施形態では、ドライブ１４０は、ドライブとしての機能とピックオフとしての機能との間で交互に動作することが可能となる。
【００５３】
図３および図４に示されているように、デンシトメータ１１０はスイッチ１６０を有している。スイッチ１６０が図３に示されている第一の配置１６１にある場合、駆動信号１５５は一または複数の電子機器１５０からドライブ１４０へ送信されるようになっている。スイッチが図４に示されているように第二の配置１６２にある場合、ピックオフ信号１４５はドライブ１４０から一または複数の電子機器１５０へ送信されるようになっている。したがって、導管１２０が共振周波数で振動しているとき、一または複数の電子機器１５０は、ピックオフ１３０から第一のピックオフ信号１３５を受信し、ドライブ１４０から第二のピックオフ信号１４５を受信する。次いで、一または複数の電子機器１５０は、第一のピックオフ信号１３５の周波数と第二のピックオフ信号１４５との間の時間的シフトを測定してフローの存在および質量流量を求めることができる。
【００５４】
図３および図４に示されている実施形態では、ドライブ１４０が駆動信号１５５を受信して少なくとも１つの導管１２０を共振周波数で振動させることと第二のピックオフ信号１４５を送信して少なくとも１つの導管の運動を測定することとを交互に行うように構成されたスイッチ１６０が示されているものの、他の構成を用いることも本発明の技術範囲に含まれる。例示のみを意図する他の実施形態では、一または複数の電子機器１５０は、駆動信号１５５が加えられていないときに、ドライブ１４０が第二のピックオフ信号１４５を送信するように駆動信号１５５を断続的に加えるように構成またはプログラムされてもよい。
【００５５】
導管２０、１２０が共振周波数で振動しているときに生じる振動モードを求めることにより質量流量を求めるべく、図１、図３および図４に記載のデンシトメータ組立体１０、１１０および他のデンシトメータが用いられてもよい。振動モードは単純な曲げタイプ、ツイストタイプ、トーションタイプまたはカップリングタイプであってもよい。たとえば、導管２０、１２０が共振周波数で振動するときかつ物質が導管２０、１２０を流れているとき、ツイストモードの振動が生じる。したがって、導管２０、１２０の振動モードに基づいてフローの存在を判断することが可能となる。たとえば、図１に示されているピックオフ３０は、ピックオフ信号３５を送信して、一または複数の電子機器５０により導管２０の振動モードが求められることを可能としうる。同様に、図３および図４に示されているピックオフ１３０および／またはドライブ１４０は、第一のピックオフ信号３５および／または第二のピックオフ信号４５を送信して、一または複数の電子機器１５０により導管１２０の振動モードを求められることを可能としうる。次いで、求められた振動モードは、既知のフロー条件および／またはフロー無し条件の下で求められた一または複数の基準振動モードと比較される。振動モードがフロー有り条件とフロー無し条件との間で区別可能であるので、このようにして、フローの存在を検出することが可能となる。
【００５６】
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、一部の従来技術は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実施形態のすべて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。例示のみを意図する実施形態では、当業者にとって明らかなように、デンシトメータ組立体１０、１１０に単一の導管２０、１２０のみを設けることも本発明の技術範囲内に含まれる。さらに、例示のみを意図する実施形態では、当業者にとって明らかなように、デンシトメータ組立体１０、１１０に複数のピックオフ３０、１３０および複数のドライブ４０、１４０を設けることも本発明の技術範囲内に含まれる。たとえば、本発明の原理を他の流れ装置に用いてもよい。これらの他のデバイスには、少なくとも２つのピックオフと、これらの２つのピックオフが適切に機能しているか否かを判断する目的のための少なくとも一つのドライブとを有している米国特許第６，７８２，３２５号に記載のコリオリ流量計５を含むコリオリ流量計の如き他の流れ装置が含まれる。たとえば、ピックオフのうちの一方または両方が適切に機能しているか否かを判断する目的のため、２つのピックオフから生成される情報を本発明の原理に従って生成される情報と比較することができる。さらに、当業者にとって明らかなように、ピックオフおよび／またはドライブは、少なくとも１つの導管の振動周波数以外の、少なくとも１つの導管の運動を測定することができる。たとえば、ピックオフおよび／またはドライブを用いて導管２０に沿った異なる地点間の振動モードまたは相対的な運動を求めることができる。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とは異なる実施形態に適用されてもよい。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。
【図１】
2010540975.tif 000003
【図２】
2010540975.tif 000004
【図３】
2010540975.tif 000005
【図４】
2010540975.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成22年6月8日(2010.6.8)
【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】
流れ装置であって、
少なくとも１つの導管（２０）と、
前記少なくとも１つの導管（２０）の運動を測定するためのピックオフ信号（３５）を送信するピックオフ（３０）と、
前記少なくとも１の導管（２０）を共振周波数で振動させるための第一の信号（５５）を受信し、前記共振周波数とは異なる周波数で前記少なくとも１つの導管を振動させるための第二の信号（５６）を受信するドライブ（４０）と、
前記第一の信号（５５）および前記第二の信号（５６）を生成し、前記ピックオフ（３０）から前記ピックオフ信号（３５）を受信し、前記ドライブ（４０）により加えられる前記第二の信号（５６）の前記周波数と前記ピックオフ（３０）より検出される前記第二の信号（５６）の前記周波数との間の時間的シフトの変化を測定する一または複数の電子機器（５０）と
を備えてなる、流れ装置。
【請求項２】
前記一または複数の電子機器（５０）が、前記少なくとも１つの導管内を物質が流れているか否かを判断するために、前記時間的シフトの変化を測定するように構成されてなる、請求項１に記載の流れ装置。
【請求項３】
前記一または複数の電子機器（５０）が、前記少なくとも１つの導管内を物質が流れている方向を判断するために、前記時間的シフトの変化を測定するように構成されてなる、請求項１に記載の流れ装置。
【請求項４】
前記一または複数の電子機器（５０）が、前記少なくとも１つの導管内を流れる物質の質量流量を求めるために、前記時間的シフトの変化を測定するように構成されてなる、請求項１に記載の流れ装置。
【請求項５】
他のピックオフ（３０）をさらに備えており、前記ピックオフ（３０）および前記他のピックオフ（３０）が適切に機能しているか否かを判断するために、前記一または複数の電子機器が前記時間的シフトの変化を測定するように構成されてなる、請求項１に記載の流れ装置。
【請求項６】
流れ装置を動作させるための方法であって、
少なくとも１つの導管（２０）を共振周波数で振動させるための第一の信号（５５）を受信し、前記少なくとも１つの導管（２０）の前記共振周波数とは異なる周波数で前記少なくとも１つの導管を振動させるための第二の信号（５６）を受信するドライブ（４０）を用いるステップと、
前記少なくとも１つの導管（２０）の運動を測定するためのピックオフ信号（３５）を送信するピックオフ（３０）を用いるステップと、
前記第一の信号（５５）および前記第二の信号（５６）を生成し、前記ピックオフ（３０）から前記ピックオフ信号（３５）を受信し、前記ドライブ（４０）により加えられる前記第二の信号（５６）の前記周波数と前記ピックオフ（３０）により検出される前記第二の信号（５６）の前記周波数との間の時間的シフトの変化を測定する一または複数の電子機器（５０）を用いるステップと
を有する、方法。
【請求項７】
前記一または複数の電子機器（５０）が、前記少なくとも１つの導管内を物質が流れているか否かを判断するために、前記時間的シフトの変化を測定する、請求項６に記載の流れ装置を動作させる方法。
【請求項８】
前記一または複数の電子機器（５０）が、前記少なくとも１つの導管内を物質が流れている方向を判断するために、前記時間的シフトの変化を測定する、請求項６に記載の流れ装置を動作させる方法。
【請求項９】
前記一または複数の電子機器（５０）が、前記少なくとも１つの導管内を流れる物質の質量流量を求めるために、前記時間的シフトの変化を測定する、請求項６に記載の流れ装置を動作させる方法。
【請求項１０】
他のピックオフ（３０）を用いるステップをさらに有しており、前記ピックオフ（３０）および前記他のピックオフ（３０）が適切に機能しているか否かを判断するために、前記一または複数の電子機器が前記時間的シフトの変化を測定する、請求項６に記載の流れ装置を動作させる方法。
【国際調査報告】
2010540975.tif 000007
2010540975.tif 000008
2010540975.tif 000009