(57)【要約】  本発明によれば、流動物質の粘度を求めるための振動流量計（５）が提供されている。振動流量計（５）は、流動物質の密度（ρ）を生成し、第１流管（２１０ａ）の第１質量流量2010521001.tif 000072及び第２流管（２１０ｂ）の第２質量流量2010521001.tif 000073を生成するように構成されている流量計アッセンブリ（２００）を含んでいる。振動流量計（５）は、更に、第１流管（２１０ａ）に設置されている絞りオリフィス（２５２）を含んでいる。絞りオリフィス（２５２）は、確実に、第１流管（２１０ａ）内の流動物質の第１流量が、第２流管（２１０ｂ）内の流動物質の第２流量より少なくなるようにしている。【選択図】図２
2010521001.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流動物質の粘度を求めるための振動流量計（５）において、
流動物質の密度（ρ）を生成し、第１流管（２１０ａ）の第１質量流量
【数１】
2010521001.tif 000058
及び第２流管（２１０ｂ）の第２質量流量
【数２】
2010521001.tif 000059
を生成するように構成されている流量計アッセンブリ（２００）と、
前記第１流管（２１０ａ）に設置されている絞りオリフィス（２５２）であって、前記絞りオリフィス（２５２）は、確実に、前記第１流管（２１０ａ）内の流動物質の第１流量が、前記第２流管（２１０ｂ）内の流動物質の第２流量より少なくなるようにしている、絞りオリフィスと、を備えていることを特徴とする、振動流量計。
【請求項２】
前記絞りオリフィス（２５２）は、所定の流動物質粘度範囲に合わせて選択される、請求項１に記載の振動流量計（５）。
【請求項３】
前記振動流量計（５）は粘度計を備えている、請求項１に記載の振動流量計（５）。
【請求項４】
前記第２流管（２１０ｂ）に設置されている第２絞りオリフィス（２５２ｂ）を更に備えており、前記第２絞りオリフィス（２５２ｂ）は、前記絞りオリフィス（２５２）とは異なっている、請求項１に記載の振動流量計（５）。
【請求項５】
前記流量計アッセンブリ（２００）に連結されていて、前記第１流管（２１０ａ）からの第１振動応答を受信し、前記第２流管（２１０ａ）からの第２振動応答を受信し、前記第１振動応答と前記第２振動応答から、前記流動物質の密度（ρ）と、前記第１質量流量
【数３】
2010521001.tif 000060
と、前記第２質量流量
【数４】
2010521001.tif 000061
と、を求めるように構成されている流量計電子機器（２０）を更に備えている、請求項１に記載の振動流量計（５）。
【請求項６】
前記流動物質密度（ρ）、第１流れの前記第１質量流量
【数５】
2010521001.tif 000062
、及び第２流れの前記第２質量流量
【数６】
2010521001.tif 000063
から、前記流動物質の粘度を求めることを更に備えている、請求項１に記載の振動流量計（５）。
【請求項７】
前記絞りオリフィス（２５２）は、前記流量計アッセンブリ（２００）内に実質的に固定されている、請求項１に記載の振動流量計（５）。
【請求項８】
前記絞りオリフィス（２５２）は、取り外し可能なオリフィス部材（２５０）に形成されている、請求項１に記載の振動流量計（５）。
【請求項９】
前記絞りオリフィス（２５２）は、制御可能なオリフィス部材（２９０）の調節可能な絞りオリフィス（２５２）を備えている、請求項１に記載の振動流量計（５）。
【請求項１０】
前記流量計アッセンブリ（２００）は、前記第１流管（２１０ａ）からの第１振動応答を生成し、前記第２流管（２１０ｂ）からの第２振動応答を生成するように構成されている３つ又はそれ以上のピックオフセンサー（２１８）を備えている、請求項１に記載の振動流量計（５）。
【請求項１１】
前記流量計アッセンブリ（２００）は、前記第１流管（２１０ａ）からの第１振動応答を生成し、前記第２流管（２１０ｂ）からの第２振動応答を生成するように構成されている３つのピックオフセンサー（２１８）を備えており、前記３つのピックオフセンサー（２１８）の内の１つは、前記第１流管（２１０ａ）と前記第２流管（２１０ｂ）で共有されている、請求項１に記載の振動流量計（５）。
【請求項１２】
流動物質の第１部分を第１流れとして受け入れる第１流管（２１０ａ）と、前記流動物質の第２部分を第２流れとして受け入れる第２流管（２１０ｂ）と、を備えている、流動物質の粘度を求めるための振動流量計（５）において、前記振動流量計（５）は、
前記第１流管（２１０ａ）と前記第２流管（２１０ｂ）を実質的に同時に加振するように構成されている共通の駆動機構（１０４）と、
前記第１流管（２１０ａ）からの第１振動応答を生成し、前記第２流管（２１０ｂ）からの第２振動応答を生成するように構成されている３つのピックオフセンサー（２１８）であって、前記３つのピックオフセンサー（２１８）の内の１つは、前記第１流管（２１０ａ）と前記第２流管（２１０ｂ）で共有されている、ピックオフセンサーと、
前記第１流管（２１０ａ）に設置されている絞りオリフィス（２５２）であって、前記絞りオリフィス（２５２）は、局所流管直径より小さくなっていて、前記絞りオリフィス（２５２）は、確実に、前記第１流れが前記第２流れとは異なるようにする、絞りオリフィスと、を特徴とする、振動流量計（５）。
【請求項１３】
前記絞りオリフィス（２５２）は、所定の流動物質粘度範囲に合わせて選択される、請求項１２に記載の振動流量計（５）。
【請求項１４】
前記振動流量計（５）は粘度計を備えている、請求項１２に記載の振動流量計（５）。
【請求項１５】
前記第２流管（２１０ｂ）に設置されている第２絞りオリフィス（２５２ｂ）を更に備えており、前記第２絞りオリフィス（２５２ｂ）は、前記絞りオリフィス（２５２）とは異なっている、請求項１２に記載の振動流量計（５）。
【請求項１６】
前記３つのピックオフセンサー（２１８）に連結されていて、前記第１流管（２１０ａ）からの前記第１振動応答を受信し、前記第２流管（２１０ｂ）からの前記第２振動応答を受信し、前記第１振動応答及び前記第２振動応答から前記流動物質の粘度を求めるように構成されている流量計電子機器（２０）を更に備えている、請求項１２に記載の振動流量計（５）。
【請求項１７】
前記第１振動応答及び前記第２振動応答から前記流動物質の粘度を求めることは、流動物質密度（ρ）、前記第１流れの第１質量流量
【数７】
2010521001.tif 000064
、及び前記第２流れの第２質量流量
【数８】
2010521001.tif 000065
から粘度を求めることを含んでいる、請求項１６に記載の振動流量計（５）。
【請求項１８】
前記絞りオリフィス（２５２）は、前記第１流管（２１０ａ）の中に実質的に固定されている、請求項１２に記載の振動流量計（５）。
【請求項１９】
前記絞りオリフィス（２５２）は、取り外し可能なオリフィス部材（２５０）に形成されている、請求項１２に記載の振動流量計（５）。
【請求項２０】
前記絞りオリフィス（２５２）は、制御可能なオリフィス部材（２９０）の調節可能な絞りオリフィス（２５２）を備えている、請求項１２に記載の振動流量計（５）。
【請求項２１】
流動物質の第１部分を第１流れとして受け入れる第１流管（２１０ａ）と、前記流動物質の第２部分を第２流れとして受け入れる第２流管（２１０ｂ）と、を備えている、流動物質の粘度を求めるための振動流量計（５）において、前記振動流量計（５）は、
前記第１流管（２１０ａ）と前記第２流管（２１０ｂ）を実質的に同時に加振するように構成されている共通の駆動機構（１０４）と、
前記第１流管（２１０ａ）からの第１振動応答を生成し、前記第２流管（２１０ｂ）からの第２振動応答を生成するように構成されている３つ又はそれ以上のピックオフセンサー（２１８）と、
前記第１流管（２１０ａ）に設置され、絞りオリフィス（２５２）を含んでいる、取り外し可能なオリフィス部材（２５０）であって、前記絞りオリフィス（２５２）は、局所流管直径より小さくなっていて、前記絞りオリフィス（２５２）は、確実に、前記第１流れが前記第２流れとは異なるようにする、オリフィス部材と、を特徴としている、振動流量計（５）。
【請求項２２】
前記絞りオリフィス（２５２）は、所定の流動物質粘度範囲に合わせて選択される、請求項２１に記載の振動流量計（５）。
【請求項２３】
前記振動流量計（５）は粘度計を備えている、請求項２１に記載の振動流量計（５）。
【請求項２４】
前記第２流管（２１０ｂ）に設置されている第２絞りオリフィス（２５２ｂ）を更に備えており、前記第２絞りオリフィス（２５２ｂ）は、前記絞りオリフィス（２５２）とは異なっている、請求項２１に記載の振動流量計（５）。
【請求項２５】
前記３つ又はそれ以上のピックオフセンサー（２１８）に連結されていて、前記第１流管（２１０ａ）からの前記第１振動応答を受信し、前記第２流管（２１０ｂ）からの前記第２振動応答を受信し、前記第１振動応答及び前記第２振動応答から前記流動物質の粘度を求めるように構成されている流量計電子機器（２０）を更に備えている、請求項２１に記載の振動流量計（５）。
【請求項２６】
前記第１振動応答及び前記第２振動応答から前記流動物質の粘度を求めることは、流動物質密度（ρ）、前記第１流れの第１質量流量
【数９】
2010521001.tif 000066
、及び前記第２流れの第２質量流量
【数１０】
2010521001.tif 000067
から粘度を求めることを含んでいる、請求項２５に記載の振動流量計（５）。
【請求項２７】
前記３つ又はそれ以上のピックオフセンサー（２１８）の内の１つは、前記第１流管（２１０ａ）と前記第２流管（２１０ｂ）で共有されている、請求項２１に記載の振動流量計（５）。
【請求項２８】
流動物質の第１部分を第１流れとして受け入れる第１流管（２１０ａ）と、流動物質の第２部分を第２流れとして受け入れる第２流管（２１０ｂ）と、を備えている、流動物質の粘度を求めるための振動流量計（５）において、前記振動流量計（５）は、
前記第１流管（２１０ａ）と前記第２流管（２１０ｂ）を実質的に同時に加振するように構成されている共通の駆動機構（１０４）と、
前記第１流管（２１０ａ）からの第１振動応答を生成し、前記第２流管（２１０ｂ）からの第２振動応答を生成するように構成されている３つ又はそれ以上のピックオフセンサー（２１８）と、
前記第１流管（２１０ａ）と連通している調節可能な絞りオリフィス（２５２）を提供する制御可能なオリフィス部材（２９０）であって、前記調節可能な絞りオリフィス（２５２）は、局所流管直径より小さくなっていて、従って、前記制御可能なオリフィス部材（２９０）は、確実に、前記第１流れが前記第２流れとは異なるようにし、前記制御可能なオリフィス部材（２９０）は、複数のオリフィス構成を実現するため制御できるようになっている、制御可能なオリフィス部材（２９０）と、を特徴としている振動流量計（５）。
【請求項２９】
前記調節可能な絞りオリフィス（２５２）は、所定の流動物質粘度範囲に合わせて選択される、請求項２８に記載の振動流量計（５）。
【請求項３０】
前記振動流量計（５）は粘度計を備えている、請求項２８に記載の振動流量計（５）。
【請求項３１】
前記第２流管（２１０ｂ）と連通していて、第２の調節可能な絞りオリフィス（２５２）を含んでいる、第２の制御可能なオリフィス部材（２９０）を更に備えており、前記第２の調節可能な絞りオリフィス（２５２）は、前記調節可能な絞りオリフィス（２５２）とは異なっている、請求項２８に記載の振動流量計（５）。
【請求項３２】
前記３つ又はそれ以上のピックオフセンサー（２１８）に連結されていて、前記第１流管（２１０ａ）からの前記第１振動応答を受信し、前記第２流管（２１０ｂ）からの前記第２振動応答を受信し、前記第１振動応答及び前記第２振動応答から前記流動物質の粘度を求めるように構成されている流量計電子機器（２０）を更に備えている、請求項２８に記載の振動流量計（５）。
【請求項３３】
前記第１振動応答及び前記第２振動応答から前記流動物質の粘度を求めることは、流動物質密度（ρ）、前記第１流れの第１質量流量
【数１１】
2010521001.tif 000068
及び前記第２流れの第２質量流量
【数１２】
2010521001.tif 000069
から粘度を求めることを含んでいる、請求項３２に記載の振動流量計（５）。
【請求項３４】
前記３つ又はそれ以上のピックオフセンサー（２１８）の内の１つは、前記第１流管（２１０ａ）と前記第２流管（２１０ｂ）で共有されている、請求項２８に記載の振動流量計（５）。
【請求項３５】
振動流量計内の流動物質の粘度を求める方法において、
前記絞りオリフィスを使って第１流管を部分的に絞る段階であって、前記第１流管は、流動物質の第１流れを導き、第２流管は、前記流動物質の第２流れを導き、前記第２流れが前記第１流れとは異なるようにした、流管を絞る段階と、
前記振動流量計の第１流管を、駆動機構を使って加振し、第１振動応答を生成する段階と、
実質的に同時に、前記振動流量計の第２流管を、前記駆動機構を使って加振し、第２振動応答を生成する段階と、
前記第１振動応答及び前記第２振動応答から前記流動物質の粘度を求める段階と、から成る方法。
【請求項３６】
前記振動流量計は、粘度計を備えている、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記第１振動応答及び前記第２振動応答から前記流動物質の粘度を求める段階は、流動物質密度（ρ）、前記第１流れの第１質量流量
【数１３】
2010521001.tif 000070
、及び前記第２流れの第２質量流量
【数１４】
2010521001.tif 000071
から粘度を求める段階を含んでいる、請求項３５に記載の方法。
【請求項３８】
前記振動流量計は、前記第１振動応答と前記第２振動応答を生成するように構成されている３つ又はそれ以上のピックオフセンサーを備えており、前記３つ又はそれ以上のピックオフセンサーの内の１つは、前記第１流管と前記第２流管で共有されている、請求項３５に記載の方法。
【請求項３９】
前記振動流量計は、前記第１流管に設置されている絞りオリフィスを含んでおり、前記絞りオリフィスは、局所流管直径より小さくなっていて、前記絞りオリフィスは、確実に、前記第１流れが前記第２流れと異なるようにする、請求項３５に記載の方法。
【請求項４０】
前記絞りオリフィスは、所定の流動物質粘度範囲に合わせて選択される、請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
前記第２流管に設置されている第２絞りオリフィスを更に備えており、前記第２絞りオリフィスは、前記絞りオリフィスとは異なっている、請求項３９に記載の方法。
【請求項４２】
前記絞りオリフィスは、前記流量計アッセンブリ内に実質的に固定されている、請求項３９に記載の方法。
【請求項４３】
前記絞りオリフィスは、取り外し可能なオリフィス部材に形成されている、請求項３９に記載の方法。
【請求項４４】
前記絞りオリフィスは、制御可能なオリフィス部材の調節可能な絞りオリフィスを備えている、請求項３９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動流量計に関し、より具体的には、流動物質の粘度を求めるための振動流量計及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
流量計は、気体及び液体を含め、流れている流体の特性を測定するのに広く使用されている。特性には、例えば、質量流量及び密度が含まれる。特性には、更に、流動流体の粘度が含まれる。粘度は、一般的に、剪断応力を受けた場合の変形に対する流体の抵抗の尺度と定義されている。それは、流れに対する抵抗又は流体摩擦と考えることもできる。
【０００３】
粘度測定は、多くの状況で必要とされることがある。粘度測定は、最終製品に所定の粘度を持たせることが要求されている場合に必要とされることがある。例として、モーター油及び他の潤滑剤があり、その際、製造又は精製された石油生成物の粘度が所定の粘度範囲内に入っている必要のある場合がある。粘度測定は、シロップ及び他の食品類の製造で必要とされるか又は要求されることがある。粘度は、産業上のプロセスを制御するか又は特徴付けるために必要とされることがある。
【０００４】
粘度計は存在している。粘度計の一型式に、何らかの種類の物体を流体の中で回転させる回転粘度計がある。回転を実行するのに必要な力が測定され、これを使い、粘度測定値が導き出される。しかしながら、回転粘度計には欠点がある。真っ先に挙げられるのは、流体試料では、その粘度を測定するために、試料をプロセスのパイプラインから取り出さねばならないことである。更に、様々な流体には、広い粘度範囲を呈するものもあり、中には、４倍もの開きがある事例もある。従って、回転粘度計は、粘度によっては上手く機能する場合もあるが、或る特定の流体の粘度の測定には最適とはいえないこともあるし、粘度が高すぎるか低過ぎると上手く機能しないこともある。回転粘度計は、食品産業、又は化学又は半導体産業の場合の様に、装置を洗浄する必要があり、流動物質を保持することができない用途では、問題を提起している。
【０００５】
コリオリ流量計と振動密度計は、流動物質を導く１つ又はそれ以上の流管を加振することによって作動する。その様な振動流量計は、作動中、流れを絞らず好都合である。更に、その様な振動流量計は、中身を空けるのが簡単で容易に洗浄できる基本的に滑らかで途切れの無い導管を備えている。このことは、多くの流れ測定環境で、利点をもたらす。
【発明の概要】
【０００６】
本発明の実施形態によれば、流動物質の粘度を求めるための振動流量計が提供されている。本振動流量計は、流動物質の密度（ρ）を生成し、第１流管の第１質量流量
【０００７】
【数１】
2010521001.tif 000003
【０００８】
及び第２流管の第２質量流量
【０００９】
【数２】
2010521001.tif 000004
【００１０】
を生成するよう構成されている流量計アッセンブリを備えている。本振動流量計は、更に、第１流管に設置されている絞りオリフィスを備えている。絞りオリフィスは、確実に、第１流管内の流動物質の第１流量が、第２流管内の流動物質の第２流量より少なくなるようにする。
【００１１】
本発明の或る実施形態によれば、流動物質の粘度を求めるための振動流量計が提供されている。本振動流量計は、流動物質の第１部分を第１流れとして受け入れる第１流管と、流動物質の第２部分を第２流れとして受け入れる第２流管と、第１流管と第２流管を実質的に同時に加振するように構成されている共通の駆動機構と、を備えている。本振動流量計は、更に、第１流管からの第１振動応答を生成し、第２流管からの第２振動応答を生成するように構成されている３つのピックオフセンサーを備えている。３つのピックオフセンサーの内の１つは、第１流管と第２流管で共有されている。本振動流量計は、更に、第１流管に設置されている絞りオリフィスを備えている。絞りオリフィスは、局所流管直径より小さくなっていて、絞りオリフィスは、確実に、第１流れが第２流れとは異なるようにする。
【００１２】
本発明の或る実施形態によれば、流動物質の粘度を求めるための振動流量計が提供されている。本振動流量計は、流動物質の第１部分を第１流れとして受け入れる第１流管と、流動物質の第２部分を第２流れとして受け入れる第２流管と、第１流管と第２流管を実質的に同時に加振するように構成されている共通の駆動機構と、を備えている。振動流量計は、更に、第１流管からの第１振動応答を生成し、第２流管からの第２振動応答を生成するように構成されている３つ又はそれ以上のピックオフセンサーを備えている。本振動流量計は、更に、第１流管に設置されていて、絞りオリフィスを含んでいる、取り外し可能なオリフィス部材を備えている。絞りオリフィスは、或る局所流管直径より小さくなっていて、絞りオリフィスは、確実に、第１流れが第２流れとは異なるようにする。
【００１３】
本発明の或る実施形態によれば、流動物質の粘度を求めるための振動流量計が提供されている。本振動流量計は、流動物質の第１部分を第１流れとして受け入れる第１流管と、流動物質の第２部分を第２流れとして受け入れる第２流管と、第１流管と第２流管を実質的に同時に加振するように構成されている共通の駆動機構と、を備えている。本振動流量計は、更に、第１流管からの第１振動応答を生成し、第２流管からの第２振動応答を生成するように構成されている３つ又はそれ以上のピックオフセンサーを備えている。本振動流量計は、更に、第１流管と連通する調節可能な絞りオリフィスを提供する制御可能なオリフィス部材を備えている。調節可能な絞りオリフィスは、局所流管直径より小さくなっていて、従って、制御可能なオリフィス部材は、確実に、第１流れが第２流れとは異なるようにする。制御可能なオリフィス部材は、複数のオリフィス構成を実現するため制御できるようになっている。
【００１４】
本発明の或る実施形態によれば、振動流量計の中の流動物質の粘度を求める方法が提供されている。本方法は、絞りオリフィスを使って第１流管を部分的に絞る段階を含んでいる。第１流管は、流動物質の第１流れを導き、第２流管は、流動物質の第２流れを導く。第２流れは、第１流れとは異なっている。本方法は、更に、振動流量計の第１流管を、駆動機構を使って加振し、第１振動応答を生成する段階と、同段階と実質的に同時に、振動流量計の第２流管を、駆動機構を使って加振し、第２振動応答を生成する段階と、を含んでいる。本方法は、更に、第１振動応答と第２振動応答から流動物質の粘度を求める段階を含んでいる。
（態様）
振動流量計の１つの態様では、絞りオリフィスは、所定の流動物質粘度範囲について選択される。
【００１５】
振動流量計のもう１つの態様では、振動流量計は、粘度計を備えている。
振動流量計の更に別の態様では、流量計は、更に、第２流管に設置されている第２絞りオリフィスを備えており、第２絞りオリフィスは、前記絞りオリフィスとは異なっている。
【００１６】
振動流量計の更に別の態様では、流量計は、更に、流量計アッセンブリに連結されていて、第１流管からの第１振動応答を受信し、第２流管からの第２振動応答を受信し、第１振動応答と第２振動応答から、流動物質密度（ρ）、第１質量流量
【００１７】
【数３】
2010521001.tif 000005
【００１８】
、及び第２質量流量
【００１９】
【数４】
2010521001.tif 000006
【００２０】
を求めるように構成されている流量計電子機器を備えている。
振動流量計の更に別の態様では、流量計は、更に、流動物質密度（ρ）、第１流れの第１質量流量
【００２１】
【数５】
2010521001.tif 000007
【００２２】
、及び第２流れの第２質量流量
【００２３】
【数６】
2010521001.tif 000008
【００２４】
から、流動物質の粘度を求めることを備えている。
振動流量計の更に別の態様では、絞りオリフィスは、流量計アッセンブリ内に実質的に固定されている。
【００２５】
振動流量計の更に別の態様では、絞りオリフィスは、取り外し可能なオリフィス部材に形成されている。
振動流量計の更に別の態様では、絞りオリフィスは、制御可能なオリフィス部材の調節可能な絞りオリフィスを備えている。
【００２６】
振動流量計の更に別の態様では、流量計アッセンブリは、第１流管からの第１振動応答を生成し、第２流管からの第２振動応答を生成するように構成されている３つ又はそれ以上のピックオフセンサーを備えている。
【００２７】
振動流量計の更に別の態様では、流量計アッセンブリは、第１流管からの第１振動応答を生成し、第２流管からの第２振動応答を生成するように構成されている３つのピックオフセンサーを備えており、３つのピックオフセンサーの内の１つは、第１流管と第２流管で共有されている。
【００２８】
振動流量計の更に別の態様では、流量計は、更に、３つのピックオフセンサーに連結されていて、第１流管からの第１振動応答を受信し、第２流管からの第２振動応答を受信し、第１振動応答と第２振動応答から流動物質の粘度を求めるように構成されている流量計電子機器を備えている。
【００２９】
振動流量計の更に別の態様では、流量計は、更に、３つ又はそれ以上のピックオフセンサーに連結されていて、第１流管からの第１振動応答を受信し、第２流管からの第２振動応答を受信し、第１振動応答と第２振動応答から流動物質の粘度を求めるように構成されている流量計電子機器を備えている。
【００３０】
振動流量計の更に別の態様では、３つ又はそれ以上のピックオフセンサーの内の１つは、第１流管と第２流管で共有されている。
振動流量計の更に別の態様では、流量計は、更に、第２流管と連通していて、第２の調節可能な絞りオリフィスを含んでいる、第２の制御可能なオリフィス部材を備えており、第２の調節可能な絞りオリフィスは、前記調節可能な絞りオリフィスとは異なっている。
【００３１】
方法の１つの態様では、振動流量計は、第１流管に設置されている絞りオリフィスを含んでおり、絞りオリフィスは局所流管直径より小さくなっていて、絞りオリフィスを設けることで、確実に、第１流れを第２流れとは異ならせることができる。
【００３２】
方法のもう１つの態様では、絞りオリフィスは、所定の流動物質粘度範囲に合わせて選択される。
方法の更に別の態様では、振動流量計は、粘度計を備えている。
【００３３】
方法の更に別の態様では、方法は、更に、第２流管に設置されている第２絞りオリフィスを備えており、第２絞りオリフィスは、前記絞りオリフィスとは異なっている。
方法の更に別の態様では、第１振動応答と第２振動応答から流動物質の粘度を求める段階は、流動物質密度（ρ）、第１流れの第１質量流量
【００３４】
【数７】
2010521001.tif 000009
【００３５】
、及び第２流れの第２質量流量
【００３６】
【数８】
2010521001.tif 000010
【００３７】
を求める段階を含んでいる。
方法の更に別の態様では、絞りオリフィスは、流量計アッセンブリ内に実質的に固定されている。
【００３８】
方法の更に別の態様では、絞りオリフィスは、取り外し可能なオリフィス部材に形成されている。
方法の更に別の態様では、絞りオリフィスは、制御可能なオリフィス部材の調節可能な絞りオリフィスを備えている。
【００３９】
方法の更に別の態様では、振動流量計は、第１振動応答と第２振動応答を生成するように構成されている３つ又はそれ以上のピックオフセンサーを備えており、３つ又はそれ以上のピックオフセンサーの内の１つは、第１流管と第２流管で共有されている。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】流量計アッセンブリと流量計電子機器を備えているコリオリ流量計を示している。
【図２】本発明の或る実施形態による振動流量計を示している。
【図３】本発明の或る実施形態による振動流量計の中の流動物質の粘度を求める方法のフローチャートである。
【図４】本発明の或る実施形態による振動流量計を示している。
【図５】本発明の或る実施形態による振動流量計を示している。
【図６】本発明の或る実施形態による流管の一部を示している。
【図７】本発明の或る実施形態による出力マニホルドを示している。
【図８】本発明の或る実施形態による流量計の一部を示している。
【図９】本発明の或る実施形態による振動流量計を示している。
【図１０】本発明の或る実施形態による、直管振動流量計を示している。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
図１から図１０と以下の説明は、当業者に、どの様に本発明の最良の形態を作り上げ使用するかを教示するため、具体的な例を示している。本発明の原理を教示するため、幾つかの従来の態様は簡略化又は省略している。当業者には理解頂けるように、これらの例には本発明の範囲内で様々な変更を施すことができる。当業者には理解頂けるように、以下に記載する特徴を様々な方法で組み合わせると、本発明を多様に変化させることができる。結果的に、本発明は、以下に説明する具体的な例に限定されるのではなく、特許請求の範囲とその等価物によってのみ限定される。
【００４２】
図１は、流量計アッセンブリ１０と流量計電子機器２０を備えた流量計５を示している。流量計電子機器２０は、リード線１００を介して流量計アッセンブリ１０に接続されており、経路２６を通して密度、質量流量、体積流量、総質量流量、温度及び他の情報を提供する。当業者には自明であるが、本発明は、駆動機構、ピックオフセンサー、流れ導管の数、又は振動の作動モードに関係無く、どの様な型式のコリオリ流量計にも使用することができる。更に、流量計５は、代わりに、振動デンシトメーターを備えていてもよいものと認識頂きたい。
【００４３】
流量計アッセンブリ１０は、一対のパイプラインフランジ１０１と１０１’、マニホルド１０２と１０２’、駆動機構１０４、ピックオフセンサー１０５−１０５’、及び流れ導管１０３Ａと１０３Ｂを含んでいる。駆動機構１０４とピックオフセンサー１０５及び１０５’は、流れ導管１０３Ａと１０３Ｂに接続されている。
【００４４】
パイプラインフランジ１０１と１０１’は、マニホルド１０２と１０２’に取り付けられている。マニホルド１０２と１０２’は、スペーサー１０６の互いに反対側の端部に取り付けられている。スペーサー１０６は、マニホルド１０２と１０２’の間の間隔を維持して、パイプラインの力に起因して流れ導管１０３Ａと１０３Ｂに望ましくない応力が生じるのを防ぐ。流量計アッセンブリ１０が、測定対象物質を搬送する導管システム（図示せず）に挿入されると、物質は、パイプラインフランジ１０１を通って、流量計アッセンブリ１０に入り、入口マニホルド１０２に送られ、そこで全量の物質が流れ導管１０３Ａと１０３Ｂへ入っていくよう方向決めされ、流れ導管１０３Ａと１０３Ｂを通って出口マニホルド１０２’に戻り、そこでパイプラインフランジ１０１’を通って流量計アッセンブリ１０から出る。
【００４５】
流れ導管１０３Ａと１０３Ｂは、それぞれ、曲げ軸Ｗ‐ＷとＷ’‐Ｗ’に関して実質的に同じ質量分布、慣性モーメント及び弾性係数を有するように、選択され、入口マニホルド１０２と出口マニホルド１０２’に適切に取り付けられている。流れ導管は、マニホルドから外向きに、基本的に平行に伸張している。
【００４６】
流れ導管１０３Ａと１０３Ｂは、駆動機構１０４で、それぞれの曲げ軸ＷとＷ’の周りに反対方向に、流量計の一次位相外れ曲げモードと呼ばれるモードで駆動される。駆動機構１０４は、多くの周知の装置の何れかで構成されており、例えば、流れ導管１０３Ａに磁石を取り付け、流れ導管１０３Ｂには相対するコイルを取り付ける。このコイルに交流を流して両方の導管を振動させる。適した駆動信号が、流量計電子機器２０によって、リード線１１０を介して、駆動機構１０４に送られる。
【００４７】
流量計電子機器２０は、センサー信号をそれぞれリード線１１１と１１１’で受信する。流量計電子機器２０は、リード線１１０に駆動信号を作り出し、駆動機構１０４に流れ導管１０３Ａと１０３Ｂを振動させる。流量計電子機器２０は、質量流量を計算するためピックオフセンサー１０５と１０５’からの左右の速度信号を処理する。経路２６は、流量計電子機器２０がオペレーター又は他の電子システムとインターフェースを取ることができるようにする入力及び出力手段を提供する。図１の解説は、単にコリオリ流量計の作動の例として提供したものであって、本発明の教示を限定する意図はない。
【００４８】
図２は、本発明の或る実施形態による、流量計アッセンブリ２００を示している。流量計アッセンブリ２００は、振動流量計５内で図１の流量計アッセンブリ１０に置き換えることができ、流量計アッセンブリ２００は、流量計電子機器２０に接続することができる。流量計アッセンブリ２００を含んでいる流量計５は、流動物質の粘度を求めることができる粘度計を備えている。但し、流量計５は、個別の流管を通る質量流量の測定値
【００４９】
【数９】
2010521001.tif 000011
【００５０】
及び
【００５１】
【数１０】
2010521001.tif 000012
【００５２】
を含む質量流量測定値と、流動物質の密度測定値（ρ）を付加的に提供できるものと理解頂きたい。結果として、流量計５は、振動デンシトメーター及び／又はコリオリ流量計を付加的に備えることができる。他の追加的な流れ測定値を生成するようにしてもよく、それらは、本発明の記述と特許請求の範囲に含まれる。
【００５３】
１つの実施形態の流量計アッセンブリ２０は、第１流れを導く第１流管２１０ａと、第２流れを導く第２流管２１０ｂを加振するように構成されており、加振は、共通の駆動機構２１６によって行われる。流量計電子機器２０は、更に、第１流管２１０ａからの第１振動応答を受信し、第２流管２１０ｂからの第２振動応答を受信し、第１振動応答と第２振動応答から粘度を求める。また、流量計電子機器２０は、更に、第１流れと第２流れの質量流量及び密度を求めてもよい。粘度は、従って、第１流管２１０ａの第１質量流量
【数１１】
2010521001.tif 000013
【００５４】
、第２流管２１０ｂの第２質量流量
【００５５】
【数１２】
2010521001.tif 000014
【００５６】
、及び流動物質密度（ρ）から求めることができる。
粘度測定における１つの共通の問題は、流体の粘度の広い範囲から生じる。粘度は変動し、４倍もの開きがある場合もある。流動流体は、流量計が流体を正確に測定できる程度に高い速度で、且つ、流量計内での圧力降下が過度にならない程度に低い速度で、流量計を通って流れなければならない。
【００５７】
幾つかの実施形態では、第１流れと第２流れは、実質的に層流形態を取っている。比較的高い粘度の流動物質は、流体の流れが緩い時は層流を保持することができる。結果として、流管内の流動物質は、実質的に円滑に動き、乱れが無く、圧力降下は大きい。層流の場合、流量に有意な差を発生させるだけの大きい圧力降下を得るためには、絞りオリフィスは局所流管寸法より相当小さくなくてはならない。
【００５８】
他の実施形態では、第１流れと第２流れは、実質的に乱流形態を取っている。低粘度流動物質は、比較的高い流量の様な測定可能流量で、且つ比較的低い圧力の下では、乱流を呈する。結果として、絞りオリフィスが無くても、第１流管と第２流管内の流動物質では、圧力降下が比較的低くなる。乱流の場合、絞りオリフィスは、局所流管寸法より僅かに小さければよい。
【００５９】
残念ながら、層流形態と乱流形態では、圧力降下の方程式は異なる。そのため、層流形態にとって最適の流れ絞り部が、乱流流れ形態にとって最適ではない。従って、高粘度流体と低粘度流体の両方及びそれらの中間の粘度の流体に対応することができる粘度測定用の流量計を設計するのは厄介であった。
【００６０】
その問題に対する解決法は、パラメーターのセットを流れ形態毎に別々に最適化し、所望の粘度又は粘度範囲に適切な流れ絞り部を設けることである。その解決策には、取り外し可能なオリフィス部材の採用を含めることができる。結果として、取り外し可能なオリフィス部材の選択を通して適切な絞りオリフィスを選択し、それを使って流量計を構成することができるようになる。流れ絞り部は、流れ経路に追加の圧力降下を提供する。圧力降下は、流体の散逸運動エネルギーに比例する。対応する流管より小さい直径／寸法の絞りオリフィスでは、流体速度が上昇する。過剰な速度は、下流で、乱流として散逸する。このエネルギー散逸が引き起こす圧力降下は、圧力方程式で、唯一、速度に依存しない圧力降下の項である。この項が無ければ（例えば、オリフィスの代わりにベンチュリ管を使用すれば）、粘度は圧力方程式から消える。結果として、１つの流管の中に流れ絞り用装置としてベンチュリ管を用いている流量計における流量は、粘度に依存しておらず、粘度を求めるのに使用することはできない。
【００６１】
流量計アッセンブリ２００は、第１流管２１０ａと第２流管２１０ｂを含んでいる。この実施形態の第１及び第２流管２１０ａと２１０ｂは、共通の入口２１２を起点とし、独立した第１及び第２出口２１３ａと２１３ｂを有している。２つの流管２１０ａと２１０ｂは、流入端にフランジ（図９から図１１参照）を含んでいる。２つの流管２１０ａと２１０ｂは、流出端にフランジ２４４ａと２４４ｂを含んでいる。流量計アッセンブリ２００は、代わりに、別々の入力流を受け入れるようにしてもよく、そうすれば、入力を２つの流れに割く入力マニホルドは不要になる。しかしながら、粘度を求めるためには、導管内の流動物質は同じでなくてはならず、入口と同じ圧力で提供されねばならない。同様に、流量計アッセンブリ２００の出力は、組み合わされた流動流を備えていてもよいし、出口と同じ圧力を有する２つの独立した流動流を備えていてもよい。
【００６２】
１つの実施形態では、流管２１０ａと２１０ｂは、図示の様に、実質的にＵ字型の流管を備えている。代わりに、図１０に示し、以下に論じる実施形態では、流管２１０ａと２１０ｂは、実質的に真っ直ぐな流管を備えていてもよい。しかしながら、他の形状も使用することができ、それらは、本発明の記述と特許請求の範囲に含まれる。
【００６３】
共通の駆動機構２１６は、第１流管２１０ａと第２流管２１０ｂの間に設置されている。共通の駆動機構２１６は、第１及び第２流管２１０ａと２１０ｂを同時に加振するように構成されている。
【００６４】
流量計アッセンブリ２００は、３つ又は４つのピックオフセンサー２１８を含むことができる。ピックオフセンサー２１８は、リード線１００（図示せず）で流量計電子機器２０に連結されている。これにより、ピックオフセンサーからの振動応答は、流量計電子機器２０によって受信され、処理される。
【００６５】
第１の実施形態では、第１流管２１０ａと第２流管２１０ｂの間に共有ピックオフセンサー２１８が設置されている。共有ピックオフセンサー２１８は、第１流管２１０ａと第２流管２１０ｂの両方の振動から共有振動応答を生成するように構成されている。共有ピックオフセンサー２１８は、上流ピックオフセンサーか又は下流ピックオフセンサーの何れかを備えることができる。
【００６６】
第１の独立したピックオフセンサー２１８’ａは、第１流管２１０ａに連結されていて、第１流管２１０ａの振動から、第１の独立した振動応答を生成するように構成されている。第２の独立したピックオフセンサー２１８’ｂは、第２流管２１０ｂに連結されていて、第２流管２１０ｂの振動から、第２の独立した振動応答を生成するように構成されている。第１及び第２の独立したピックオフセンサー２１８’ａと２１８’ｂは、どの様な様式のものでもよいが剛性支持構造（図示せず）で支持されており、第１と第２の独立したピックオフセンサー２１８’ａと２１８’ｂは、当該支持構造によって固定位置に保持され、対応する流管の振動の運動を測定する。従って、独立したピックオフセンサー２１８’ａと２１８’ｂそれぞれは、単一の流管につき、他の流管とは関係無く（及び他の流動流とは関係無く）、振動応答を生成する。
【００６７】
流量計アッセンブリ２００は、第１流管２１０ａに設置されている絞りオリフィス２５２を含んでいる。図に示されている実施形態では、絞りオリフィス２５２は、取り外し可能なオリフィス部材２５０によって実現され、提供されている（図４及び図５も参照）。しかしながら、流量計アッセンブリ２００は、代わりに、流管２１０内に実質的に固定された絞りオリフィス２５２（図６及び同図に伴う文章参照）を採用することもできるし、制御可能なオリフィス部材２９０（図７と図８及びそれらの図に伴う文章参照）を採用することもできる。
【００６８】
それらの図には、絞りオリフィス２５２を含んでいる取り外し可能なオリフィス部材２５０が示されている。絞りオリフィス２５２は、第１流管２１０ａの流れ通路と、出力マニホルド２８０ａの対応する流れ通路の間に配置されている。取り外し可能なオリフィス部材２５０は、出口フランジ２４４と出力マニホルド２８０の間に、挟み付ける、閉じ込める、又は別のやり方で保持することができる。絞りオリフィス２５２は、流管の出口の位置に示されているが、絞りオリフィス２５２は、絞りオリフィス２５２によって作用を受けた流管内の流量が減少するようになる地点であれば、流管内のどの地点に配置してもよいものと理解頂きたい。
【００６９】
１つの出力マニホルド２８０しか示していないが、フランジ２４４ａと２４４ｂは共に、流量計アッセンブリ２００が、２つのマニホルド内に実質的に等しい上流圧力と下流圧力を維持できる限り、１つ又はそれ以上の出力マニホルドに取り付けることができるものと理解頂きたい。代わりに、取り外し可能なオリフィス部材２５０は、どの様な様式のレセプタクル、ソケットなどに受け入れられるようにしてもよい。
【００７０】
絞りオリフィス２５２は、所定の寸法及び所定の形状のものでもよい。寸法の差は、流動物質の粘度を含む流動物質の特性に基づいて選択することができる。絞りオリフィス２５２は、所定の流動物質粘度範囲に合わせて選択することができる。絞りオリフィス２５２は、大きさが、局所流管直径より小さくなっている（破線を参照）。絞りオリフィス２５２は、従って、第１流管２１０ａ内の流れを絞り、第１流管２１０ａ内の第１流れの流量が第２流管２１０ｂ内の第２流れの流量より少なくなるようにする。
【００７１】
絞りオリフィス２５２は、第１流管２１０ａに、運動エネルギーの損失を引き起こす。損失運動エネルギーは、流れの中で乱流を構成する。ベンチュリ管に当てはまることだが、運動エネルギーは回復されない。ここで使用されているベンチュリ管という用語は、総流体圧力が保存されるように、流れ面積の縮小した部分の後に同面積が徐々に増大してゆく部分が続いている流れチャネルの一区間と定義されており、そこでは、静的流体圧力は動的圧力に変換され、その後、静的圧力に戻される。
【００７２】
オリフィス通過による圧力損失（ΔＰ）の基本方程式は、
【００７３】
【数１３】
2010521001.tif 000015
【００７４】
である。
ここに、ΔＰはオリフィスに起因する圧力の変化、Ｋは運動エネルギー散逸係数、ρは流動流体の密度、Ｖ１は第１流管２１０ａ内の流れ速度、Ｖ０は、オリフィス通過の流れ速度である。
【００７５】
上記方程式は、運動エネルギーがオリフィス通過により（及びその後に）散逸することによって生じる総圧力降下を表している。散逸係数（Ｋ）は、オリフィス直径比（β）の関数であることに注目頂きたい。オリフィス直径比（β）は、オリフィス直径（ｄ０）対第１流管２１０ａの管直径（ｄ１）の比から成り立っている。
【００７６】
【数１４】
2010521001.tif 000016
【００７７】
流管内の圧力降下の基本方程式は、ダルシーの公式、
【００７８】
【数１５】
2010521001.tif 000017
【００７９】
で求めることができる。
ここに、（ｆ）は配管の摩擦係数、（ｌ）は管の長さ、（ｄ）は管の直径である。
層状流体流れでは、摩擦係数（ｆ）は、
【００８０】
【数１６】
2010521001.tif 000018
【００８１】
と表すことができる。
ここに、（Ｒｅ）はレイノルズ数、（μ）は流体粘度である。従って、層状流れでは、管内の圧力降下（ΔＰ）は、
【００８２】
【数１７】
2010521001.tif 000019
【００８３】
で構成される。
乱流の流体流れでは、圧力降下（ΔＰ）は、やはり、ダルシーの公式、
【００８４】
【数１８】
2010521001.tif 000020
【００８５】
で表わすことができる。
しかし、乱流では、摩擦係数（ｆ）は、
【００８６】
【数１９】
2010521001.tif 000021
【００８７】
の形を有している。
これにより、ダルシーの公式は
【００８８】
【数２０】
2010521001.tif 000022
【００８９】
に書き換えられる。
流量計アッセンブリ２００を通る２つの流れ経路は、共通の上流圧力から来て、共通の下流圧力で合流するので、２つの流路を通ることによる圧力降下は、等しくなくてはならない。而して、第２流管の圧力降下（ΔＰ２）は、第１流管の圧力降下（ΔＰ１）に等しいと想定される。しかしながら、一方の流管には絞りオリフィス２５２が含まれているので、２つの流管２１０ａと２１０ｂを通る流量は等しくならない。
【００９０】
【数２１】
2010521001.tif 000023
【００９１】
従って、方程式（９）は、
【００９２】
【数２２】
2010521001.tif 000024
【００９３】
から成り立っている層流形態粘性方程式に変換することができる。
流れ速度の項は、質量流量から導き出し、密度測定値は、流量計アッセンブリ２００によって得ることができ、ここに、
【００９４】
【数２３】
2010521001.tif 000025
【００９５】
【数２４】
2010521001.tif 000026
【００９６】
である。
項（Ａ）は、流管の流れ断面積である。従って、第１流管２１０ａ内の流動物質の速度Ｖ１は、
【００９７】
【数２５】
2010521001.tif 000027
【００９８】
で構成されている。
第２流管２１０ｂ内の速度Ｖ２は、
【００９９】
【数２６】
2010521001.tif 000028
【０１００】
で構成されている。
絞りオリフィス２５２を通る流れの速度、即ちＶ０は、
【０１０１】
【数２７】
2010521001.tif 000029
【０１０２】
で構成されていると理解頂きたい。
ここに、ｄ１は第１流管２１０ａの直径、ｄ０は絞りオリフィス２５２の直径である。この例では、絞りオリフィス２５２は、第１流管２１０ａに設置されている。
【０１０３】
同様に、方程式（９）は、
【０１０４】
【数２８】
2010521001.tif 000030
【０１０５】
で構成される乱流形態粘性方程式に変換することができる。
乱流形態時の粘度を、第１質量流量
【０１０６】
【数２９】
2010521001.tif 000031
【０１０７】
、第２質量流量
【０１０８】
【数３０】
2010521001.tif 000032
【０１０９】
、及び流動物質密度（ρ）の測定値から導き出すために、方程式（１６）を上記方程式（１３から１５）と共に用いることができる。
図示の実施形態では、第１振動応答は、共有ピックオフセンサー２１８からの共有振動応答と、第１の独立したピックオフセンサー２１８’ａからの第１の独立した振動応答と、を備えている。第１流管の時間遅延（Δｔ１）は、共有振動応答と第１の独立した振動応答との位相差を備えている。第２振動応答は、共有振動応答と、第２の独立したピックオフセンサー２１８’ｂからの第２の独立した振動応答と、を備えている。第２流管の時間遅延（Δｔ２）は、共有振動応答と第２の独立した振動応答との位相差を備えている。従って、時間遅延（Δｔ）は、流管の上流の振動応答と下流の振動応答との位相差を反映している。第１流管の時間遅延（Δｔ１）と第２流管の時間遅延（Δｔ２）は、流量計電子機器２０によって、流量計アッセンブリ２００の様々な流動流特性を求めるのに用いることができる。例えば、第１流管の時間遅延（Δｔ１）と第２流管の時間遅延（Δｔ２）は、第１及び第２の質量流量
【０１１０】
【数３１】
2010521001.tif 000033
【０１１１】
と
【０１１２】
【数３２】
2010521001.tif 000034
【０１１３】
を求めるのに用いることができる。更に、密度測定値（ρ）を生成するために、振動中の管の固有周波数を処理することもできる。
流量計アッセンブリ２００の第１の流動流は、第２の流動流とは異ならねばならない。結果として、第１質量流量
【０１１４】
【数３３】
2010521001.tif 000035
【０１１５】
は、第２質量流量
【０１１６】
【数３４】
2010521001.tif 000036
【０１１７】
より少なくなるように絞られることになる。このため、各流管を通る流れは、その他の導管を通る流れとは独立して測定されることになる。
１つの実施形態では、流管２１０ａと２１０ｂは、図示の様に、実質的にＵ字型の流管を備えている。代わりに、流管２１０ａと２１０ｂは、実質的に真っ直ぐな流管（図１０参照）を備えることができる。しかしながら、他の形状も使用することができ、それらも、本発明の記述と特許請求の範囲に含まれる。
【０１１８】
図面には、随意的な第２の取り外し可能なオリフィス部材２５０ｂ（破線）が示されている。第２の取り外し可能なオリフィス部材２５０ｂは、第２絞りオリフィス２５２ｂを含んでいてもよい。図示の実施形態の第２絞りオリフィス２５２ｂは、第２流管２１０ｂと概ね同じ大きさである。これは、例えば、流量計アッセンブリ２００と出力マニホルド２８０の間に均一間隔を維持するために行われる。代わりに、第２の取り外し可能なオリフィス部材２５０ｂは、絞りオリフィス２５２と第２絞りオリフィス２５２ｂの両方を含む１つの構成要素を備えていてもよい。
【０１１９】
第２絞りオリフィス２５２ｂは、第２流管２１０ｂより小さくなっているものと理解頂きたい。しかしながら、第２絞りオリフィス２５２ｂが、第１質量流量
【０１２０】
【数３５】
2010521001.tif 000037
【０１２１】
に等しい第２質量流量
【０１２２】
【数３６】
2010521001.tif 000038
【０１２３】
を生成することはできない。必然的に、第２絞りオリフィス２５２ｂは、絞りオリフィス２５２とは異なっていなければならない。
取り外し可能なオリフィスプレート２５０を適切に選択することにより、流量計アッセンブリ２００を所望の流動物質に従って構成することができる。例えば、流動物質が比較的低い粘度を有する場合、即ち、流動物質が低い抵抗を有して流れる場合、絞りオリフィス２５２は、流管の内径に対して大きさが比較的同様になるように選択され、流量計アッセンブリ２００は、乱流形態で運転される。対応して、粘度が高い場合、即ち、流動物質が高い抵抗を有して流れる場合、所望の運動エネルギー損失を作り出すために、絞りオリフィス２５２を通る流量の変化を大きくする必要があるので、絞りオリフィス２５２は、大きさが流管の内径に比べて比較的小さく（即ち、直径変化が大きく）なるように選定される。
【０１２４】
流量計アッセンブリ２００は、第１流管２１０ａの第１質量流量
【０１２５】
【数３７】
2010521001.tif 000039
【０１２６】
を測定することができ、第２流管２１０ｂの第２質量流量
【０１２７】
【数３８】
2010521001.tif 000040
【０１２８】
を独立して測定することができる。流量計アッセンブリ２００は、駆動アルゴリズムの位相ロックループを利用している。駆動アルゴリズムは、位相ロックループ構成を使用して、ピックオフセンサーの１つと駆動信号との間で位相をロックすることができる。分かり易くするために、便宜上、共有ピックオフセンサー２１８を駆動信号にロックすることにする。ピックオフセンサー配列にこのロック機構を利用すれば、１つのピックオフセンサーでは、位相が駆動信号にロックされるようにし、２つの独立したピックオフセンサーでは、２つの独立した振動応答が得られるようにしておくことができる。時間遅延（Δｔ）は、ロックされているピックオフセンサーと、２つの独立したピックオフセンサーそれぞれとの間で測定される。更に、ロックされているピックオフセンサーは、更に駆動信号を生成するのに使用される基準フィードバック信号も備えることができる。
【０１２９】
各流管を通る流れは独立しているが、一方の流管内の質量流の測定値は、他方の導管を通る流れと無関係ではない。一方の導管を通る流れは、他方の導管内に或る位相を誘発する。この様に関連しているため、本発明による３ピックオフセンサー型流量計アッセンブリ２００の２つの流管に対して新しい質量流方程式が用いられる。新しい二重流管方程式は、流管２１０ａと２１０ｂの両方に生じる時間遅延（即ち、Δｔ１とΔｔ２）に基づいている。
【０１３０】
従来の二重管コリオリ流量計では、２つの流管の間で位相を測定し、流量計の入口側ピックオフと出口側ピックオフの間の位相差を計算する。この位相差は、単一の時間遅延（Δｔ）に変換され、これを使用し、方程式、
【０１３１】
【数３９】
2010521001.tif 000041
【０１３２】
を採用することによって、流れの量（例えば、質量流量
【０１３３】
【数４０】
2010521001.tif 000042
【０１３４】
など）が求められる。
ＴｃとＴの項は、それぞれ、較正及び周囲温度測定値を表している。この方程式では、流れを測定するのに、たった１つの時間遅延（Δｔ）測定値を使っている。時間遅延（Δｔ）は、ゼロ（Δｔｚ）時の時間遅延を用いて調節される。ゼロ時の時間遅延（Δｔｚ）は、流れ無し条件下で求められた較正因数を備えている。
【０１３５】
しかしながら、この従来型の質量流量方程式は、３ピックオフセンサー型流量計アッセンブリ２００の２つの独立した流管には適合しない。その理由は、本発明の二重流管では、流れは両方の流管内に何らかの位相を生じさせるからである。これは、２つの流管の内の一方だけに流れがある場合にも当てはまる。従来の流量計では、共通の流れが両方の流管を通るので、生じた位相はどの導管も同じである。その結果、生じた位相は、２つの導管間の位相差としては見られず、結果を計算する時の因数にはならない。従って、従来型の流量計での流量を求めるために、先行技術では、たった１つの時間遅延を用いることにしている。
【０１３６】
これに対して、本発明では、第１と第２の流動流は独立している。そのために、２つの流れによって生じる位相は、２つの流管の間で異なる。従って、たった１つの時間遅延に基づく質量流量方程式を採用することはできない。
【０１３７】
３ピックオフセンサー型流量計アッセンブリ２００内の流れは、流れが、一方の流管だけにしか存在しなくても、流管２１０ａと２１０ｂの両方に位相を生じさせる。生じた２つの位相は、異なるであろう。結果として、流れを測定するには、各流管による２つの時間遅延測定が必要である。流れの測定は、１つの流れの場合もあれば、２つの流れの場合もある。この測定方式の一つの実例は、以下の方程式
【０１３８】
【数４１】
2010521001.tif 000043
【０１３９】
【数４２】
2010521001.tif 000044
【０１４０】
を用いて説明することができ、ここに、下付き文字１は第１流管２１０ａを指し、下付き文字２は第２流管２１０ｂを指す。一方の流管を通る流れが他方の流管に位相を生じさせるという事実から、方程式（１８）と（１９）の第２項（即ち、例えば、ＦＣＦ１２項の「２」に相当）が必要である。流れ導管２１０ａと２１０ｂ両方の質量流量を求める場合、流量計電子機器２０では数式（１８）と（１９）を用いる。
【０１４１】
以下、式
【０１４２】
【数４３】
2010521001.tif 000045
【０１４３】
の時間遅延値では、上付き文字Ａは、どちらの流管が流れを導いているかを示す。流れが第２流管２１０ｂを通って導かれている場合、時間遅延値は式
【０１４４】
【数４４】
2010521001.tif 000046
【０１４５】
となる。下付き文字Ｂは、振動応答を受信する導管を示す。従って、値
【０１４６】
【数４５】
2010521001.tif 000047
【０１４７】
は、流れが第１流管２１０ａを通っている場合に、第２流管で測定された時間遅延である。或いは、値
【０１４８】
【数４６】
2010521001.tif 000048
【０１４９】
は、流れが第２流管２１０ｂを通っている場合に、第１流管で２１０ａで測定された時間遅延である。上付き文字ゼロは、流れ無し条件を示しており、ここに、値
【０１５０】
【数４７】
2010521001.tif 000049
【０１５１】
は、第１流管２１０ａが、ゼロ流れ又は流れ無し条件下で共通の駆動機構２１６によって加振されている場合に、第１流管２１０ａで測定された時間遅延を示す。
しかしながら、流動流特性を求めるのに方程式（１８）と（１９）の更に単純な形式を用いることができる。方程式（１８）と（１９）では、何らの対称性も利用していない。時間遅延には、対称性の１つの可能な形式がある。時間遅延が対称的であれば、即ち、
【０１５２】
【数４８】
2010521001.tif 000050
【０１５３】
であるなら、方程式（１８）と（１９）は、
【０１５４】
【数４９】
2010521001.tif 000051
【０１５５】
となる。
Ｔの項は、温度測定値を示している。Ｔｃ１の項は第１流管２１０ａの温度であり、Ｔｍ１の項は第１流動流体の温度である。同様に、Ｔｃ２の項は第２流管２１０ｂの温度であり、Ｔｍ２の項は第２流動流体の温度である。（Δｔｚ１）の値は、第１流管２１０ａのゼロ流れ較正値であり、（Δｔｚ２）の値は、第２流管２１０ｂのゼロ流れ較正値である。流量較正因数ＦＣＦ１１、ＦＣＦ１２、ＦＣＦ２１、及びＦＣＦ２２は、流れ試験で求めた後、流動流特性の較正に用いられる較正係数である。
【０１５６】
更に、流量較正因数が対称である可能性も考えられる。この場合、流量較正因数はほぼ対称である、即ち、
【０１５７】
【数５０】
2010521001.tif 000052
【０１５８】
という事実によって、方程式（２１）と（２２）は更に単純になる。数式の対称性は、較正処理に影響を与えることになる。
２つの質量流量を測定することが可能になることで、２つの質量流量のみならず、それ以外にも追加の処理変数を測定することができるようになる。例えば、一方の流管に絞りオリフィスが含まれている場合、２つの流量の比は、動的粘度に関係付けることができる。もう一つ考えられる用途として、流管の内部面のコーティングの測定がある。流管にその様なコーティングがあれば、システムの質量に不均衡が生じるはずであり、この質量の不均衡は、得られた２つの流管の振動応答の振幅比によって検出することができる。これらは、２つの独立した流動流を測定する流量計で実現可能になるものの内のほんの２例である。
【０１５９】
図３は、本発明の或る実施形態による振動流量計内の流動物質の粘度を求める方法のフローチャート３００である。ステップ３０１で、絞りによって作り出される乱流による回復不能な運動エネルギー損失を引き起こすことを目的に、第１流管が絞られる。第１流管の絞りのため、第１流管を通る第１流量は、第２流管を通る流動物質の第２流量より少なくなる。
【０１６０】
ステップ３０２で、第１流管が加振され、第１振動応答が生成される。第１振動応答は、流量計アッセンブリ２００の流管の振動に対する応答を備えている。
ステップ３０３で、第２流管が加振され、第２振動応答が生成される。第２流管は、例えば、共通の駆動機構によって、第１流管と共に、且つ実質的に同時に加振される。第２振動応答は、流量計アッセンブリ２００の流管の振動に対する応答を備えている。
【０１６１】
ステップ３０４で、流動物質の粘度が求められる。粘度は、第１振動応答と第２振動応答から求めることができる。より具体的には、粘度は、求められた流動物質密度（ρ）から、及び第１流れの求められた第１流量
【０１６２】
【数５１】
2010521001.tif 000053
【０１６３】
と第２流れの求められた第２流量
【０１６４】
【数５２】
2010521001.tif 000054
【０１６５】
とから、求めることができる。流動物質密度（ρ）、第１流量
【０１６６】
【数５３】
2010521001.tif 000055
【０１６７】
、及び第２流量
【０１６８】
【数５４】
2010521001.tif 000056
【０１６９】
は、先に論じた様に、第１及び第２振動応答から求めることができる。
図４は、本発明の或る実施形態による流量計アッセンブリ２００を示している。他の実施形態と共通の要素は、参照番号を共有している。この実施形態の流量計アッセンブリ２００は、共通のフランジ２４４を含んでいる。第１流管２１０ａと第２流管２１０ｂの両方は、フランジ２４４で終結している。この実施形態の流量計アッセンブリ２００は、更に、共通のフランジ２４４に繋がっている出力マニホルド２８０を含むことができる。取り外し可能なオリフィスプレート２５０は、フランジ２４４と出力マニホルド２８０の間に圧縮されるか又は別のやり方でそれらの間に保持されるようにすればよい。取り外し可能なオリフィスプレート２５０は、先に論じた様に、少なくとも１つの絞りオリフィス２５２を含むことができる。先に開示している様に、絞りオリフィス２５２は、局所導管直径より小さくなっている。
【０１７０】
図に示す様に、取り外し可能なオリフィスプレート２５０は、一方の流管とのみ連通させることができる。しかしながら、取り外し可能なオリフィスプレート２５０は、代わりに、他方の流管と連通する第２オリフィスを含んでいてもよいものと理解頂きたい。２つのオリフィスを含む代わりのオリフィスプレートでは、２つの流管の間に異なる流量を発生させるために、一方のオリフィスは他方より小さくなくてはならない。
【０１７１】
フランジ２４４と出力マニホルド２８０の一方又は両方は、取り外し可能なオリフィスプレート２５０を受け入れるチャンバ又は皿穴２８３を含むことができる。それにより、取り外し可能なオリフィスプレート２５０は、フランジ２４４と出力マニホルド２８０の間に保持される。取り外し可能なオリフィスプレート２５０が少なくとも部分的には圧縮可能な実施形態では、取り外し可能なオリフィスプレート２５０は、フランジ２４４と出力マニホルド２８０の間に、少なくとも部分的には圧縮されるようにしてもよい。代わりに、取り外し可能なオリフィスプレート２５０は、フランジ２４４と出力マニホルド２８０の間に挟み付けられるようにしてもよい。
【０１７２】
図５は、本発明の或る実施形態による流量計アッセンブリ２００を示している。この実施形態では、絞りオリフィス２５２は、非円形である。この実施形態では、絞りオリフィス２５２は、半円形オリフィス２５２を備えている。
【０１７３】
どの様なオリフィス形状でも採用できるものと理解頂きたい。絞りオリフィス２５２に課される条件は、回復可能でないエネルギー損失を作り出すことのみである。必然的に、絞りオリフィス２５２は、運動エネルギーを回復させ、それを圧力に変換するようなベンチュリ管又は他の絞り部を備えていてはならない。
【０１７４】
図６は、本発明の或る実施形態による流管２１０の一部を示している。この実施形態では、取り外し可能なオリフィス部材２５０は、流管２１０内部に配置されている。取り外し可能なオリフィス部材２５０は、先に論じた様に、絞りオリフィス２５２を含んでいる。取り外し可能なオリフィス部材２５０は、流管２１０の中へ設置し、及びそこから取り外すことができる。
【０１７５】
幾つかの実施形態では、取り外し可能なオリフィス部材２５０は、流管２１０の或る造形によって、所定位置に保持されるようにしてもよい。例えば、取り外し可能なオリフィス部材２５０は、流管２１０の曲がりによって所定の位置に保持されるようになっていてもよい。代わりに、取り外し可能なオリフィス部材２５０は、流管２１０の形状を狭くするか又は変えることにより、所定位置に保持されるようにしてもよい。もう１つの代わりのやり方では、取り外し可能なオリフィス部材２５０は、ばね又は他の付勢部材などを含む他の締結具によって所定位置に保持されるようになっていてもよい。例えば、取り外し可能なオリフィス部材２５０は、挿入又は取り外しの際、少なくとも部分的には半径方向に圧縮させることができる材料の実質的にらせん形の条片を備えていてもよい。更に別の代わりのやり方では、取り外し可能なオリフィス部材２５０は、摩擦によって所定位置に保持されるようになっていてもよい。
【０１７６】
もう１つの実施形態では、取り外し可能なオリフィス部材２５０は、流管２１０の一部を構成していてもよいし、流管２１０内に固定されるようにしてもよい。例えば、絞りオリフィス２５２は、少なくとも部分的に流管の内部周囲に伸張させて絞りオリフィス２５２が形成されるようにした溶接ビードを備えいてもよい。しかしながら、絞りオリフィスは他の方法でも形成することができるものと理解頂きたい。
【０１７７】
図７は、本発明の或る実施形態による出力マニホルド２８０を示している。この実施形態では、絞りオリフィス２５２は、出力マニホルド２８０に形成されており、制御可能なオリフィス部材２９０を備えている。しかしながら、制御可能なオリフィス部材２９０は、代わりに、例えば、フランジ２４４に形成することもできるし、又は出口フランジと出力マニホルドの間に配置することもできると理解頂きたい。他の制御可能なオリフィス部材２９０も考えられ、それらも、本発明の記述と特許請求の範囲に入る。
【０１７８】
制御可能なオリフィス部材２９０は、様々な寸法の絞りオリフィス２５２を作成するために動かすことができる。制御可能なオリフィス部材２９０は、必要に応じて、そして、所望の絞りオリフィス２５２を作成することを目的に、作動させることができる。
【０１７９】
図示の実施形態の制御可能なオリフィス部材２９０は、絞りオリフィス２５２を大きく又は小さくするために、滑動するように構成されている。しかしながら、制御可能なオリフィス部材２９０は、他のやり方で動くように構成することもできる。
【０１８０】
図示の実施形態の制御可能なオリフィス部材２９０は、概ね円形の絞りオリフィス２５２を維持する曲線状の端部２５５を含んでいる。しかしながら、端部２５５は、どの様な形状を含んでいてもよく、円形の絞りオリフィス２５２を維持せねばならないわけではない。
【０１８１】
幾つかの実施形態では、制御可能なオリフィス部材２９０は、電気的に作動させることができ、制御可能なオリフィス部材２９０を動かして、絞りオリフィス２５２の寸法を大きくするか又は絞ることができるようにしてもよい。その様な或る実施形態では、制御可能なオリフィス部材２９０は、流量計電子機器２０によって動かすことができ、流量計電子機器２０は、絞りオリフィス２５２の寸法及び／又は形状を随意に制御することができる。
【０１８２】
図８は、本発明の或る実施形態による流量計アッセンブリ２００の一部を示している。図面は、共通のフランジ２４４と、フランジ２４４に接続されている導管２８０ａと２８０ｂ（又は出口マニホルド２８０）の一部を示している。代わりに、流量計アッセンブリ２００は、図２に示している別々のフランジ２４４ａと２４４ｂを含むことができるものと理解頂きたい。この実施形態の流量計アッセンブリ２００は、例えば、弁の様な制御可能なオリフィス部材２９０を含んでいる。制御可能なオリフィス部材２９０は、少なくとも一方の流管と連通させることができる。絞りオリフィス２５２を提供する（及び、修正する）ために、制御可能なオリフィス部材２９０を作動させることができる。
【０１８３】
１つの実施形態では、制御可能なオリフィス部材２９０は、流量計電子機器２０によって作動させることができる。流量計電子機器２０は、制御可能なオリフィス部材の位置と、従って、絞りオリフィスの寸法を、選択することができる。流量計電子機器２０は、制御可能なオリフィス部材の位置を、予測された又は事前に指定された流動物質粘度に基づいて選択することができる。更に、流量計電子機器２０は、どの様な様式の収束アルゴリズムを実行してもよく、従って、制御可能なオリフィス部材２９０を、流動物質の実際又は予測粘度に基づいて作動させることができる。
【０１８４】
好都合なことに、幾つかの実施形態では、制御可能なオリフィス部材２９０は、実質的に連続した弁位置範囲内で動かすことができる。制御可能なオリフィス部材２９０は、完全に閉じた位置又はほぼ完全に閉じた位置まで動かすことができる。制御可能なオリフィス部材２９０は、完全又はほぼ完全に開いた位置まで動かすことができる。
【０１８５】
図９は、本発明の或る実施形態による流量計アッセンブリ２００を示している。この実施形態では、第１流管２１０ａは、第１流管２１０ａの振動を検出するために配置されている一対の第１ピックオフセンサー２１８ａと２１８’ａを含んでいる。第２流管２１０ｂは、第２流管２１０ｂの振動を検出するために配置されている一対の第２ピックオフセンサー２１８ｂと２１８’ｂを含んでいる。第１ピックオフセンサー２１８ａ及び２１８’ａと第２ピックオフセンサー２１８ｂ及び２１８’ｂは、どの様な様式の剛性支持構造（図示せず）によって支持することもでき、ピックオフセンサーは、支持構造によって固定位置に保持され、対応する流管の振動の相対運動を測定する。しかしながら、第１ピックオフセンサー２１８ａと２１８’ａの支持構造は、第２ピックオフセンサー２１８ｂと２１８’ｂで採用されている支持構造と同じでもよいし、異なっていてもよい。流管２１０ａと２１０ｂが振動すると、一対の第１ピックオフセンサー２１８ａと２１８’ａは、第１流管２１０ａの流れ特性測定値を生成し、一対の第２ピックオフセンサー２１８ｂと２１８’ｂは、第２流管２１０ｂの流れ特性測定値を生成する。
【０１８６】
図１０は、本発明の或る実施形態による、直管流量計アッセンブリ２００を示している。この実施形態では、流管２１０ａと２１０ｂは、実質的に真っ直ぐである。この実施形態の流量計アッセンブリ２００は、図２の様に１つの共有のピックオフを含むこともできるし、図９の様に２つの独立したピックオフセットを含むこともできる。
【０１８７】
本発明による振動流量計及びその方法は、所望により幾つかの利点を提供するために、実施形態の何れに基づいて採用することもできる。本発明による振動流量計は、粘度計として作動させることもできる。本振動流量計及びその方法では、振動流量計が流動物質の粘度を測定できるようになる。本振動流量計及びその方法では、粘度計を、特定の流動物質に合わせて、迅速且つ容易に構成できるようになる。本振動流量計及びその方法では、粘度計を、新しい流動物質に合わせて、迅速且つ容易に構成し直すことができるようになる。
【符号の説明】
【０１８８】
５  振動流量計
２０  流量計電子機器
２００  流量計アッセンブリ
２１０ａ  第１流管
２１０ｂ  第２流管
２１６  共通の駆動機構
２１８  ピックオフセンサー
２５０  取り外し可能なオリフィス部材
２５２  絞りオリフィス
２５２ｂ  第２絞りオリフィス
２９０  制御可能なオリフィス部材
ρ  流動物質の密度
【０１８９】
【数５５】
2010521001.tif 000057
【図１】
2010521001.tif 000074
【図２】
2010521001.tif 000075
【図３】
2010521001.tif 000076
【図４】
2010521001.tif 000077
【図５】
2010521001.tif 000078
【図６】
2010521001.tif 000079
【図７】
2010521001.tif 000080
【図８】
2010521001.tif 000081
【図９】
2010521001.tif 000082
【図１０】
2010521001.tif 000083
【国際調査報告】
2010521001.tif 000084
2010521001.tif 000085