(57)【要約】コリオリ式流量計の汎用型ブースター増幅器（３０）である。このブースター増幅器は流量計電子回路（２０）から駆動信号を受け取り、流量計検出器（１０）の流管（１０３Ａ，１０３Ｂ）の駆動源（１０４）に調整された駆動信号を送る。ブースター増幅器は曲線状及び直線状の流管形状を有する流量計に改善された駆動信号を与えるための位相シフト回路（３０１）を含む。ブースター増幅器は複数の標準ＡＣ電圧で動作するオフラインスイッチング式電源回路（３０３）を含む。ブースター増幅器は爆発し易い環境を含む動作環境についての多くの所管官庁の安全基準に適合するように環境的に無害なハウジングとバリア回路（３００）とを結合してブースター増幅器の設置及びサービスの容易性を高める。
2004514880.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流量計電子回路（２０）から駆動信号を受け取り、電源供給部から電圧を受け、流量計検出器の流管（１０３Ａ−１０３Ｂ）の振動を生ずるように流量計検出器（１０）における駆動源に増幅された駆動信号を送り、揮発性物質を含む環境で動作可能であり、上記流量計電子回路から駆動信号を受け取るようにした入力部（３１０）を含むコリオリ式流量計のブースター増幅器（３０）であって、
上記入力部から上記駆動信号を受け取るためのバリア回路（３００）と、
該バリア回路から上記駆動信号を受け取り上記駆動信号を増幅された駆動信号に変換するための駆動回路（３０２）と、
上記流管の振動を生ずるように上記増幅された駆動信号を上記流量計検出器の駆動源に送る上記駆動回路の出力部と、
動作環境内の上記揮発性物質の発火を防止するように上記ブースター増幅器を収容する環境的に無害なハウジングと、
上記電源供給部から複数の標準ＡＣ電圧の１つを受けるようにしたオフラインスイッチング式電源回路（３０３）と、
からなり、上記オフラインスイッチング式電源回路が上記複数の標準ＡＣ電圧の１つを１つの一様なＤＣ電圧に変換し、該一様なＤＣ電圧が上記ブースター増幅器に電力を供給し、
上記バリア回路が上記駆動回路から上記入力部に過大な電力が供給されるのを防止するためのものである
ことを特徴とするコリオリ式流量計のブースター増幅器。
【請求項２】
上記オフラインスイッチング式の電源回路（３０３）が８５〜２６５ＡＣボルトの範囲の電圧を有する複数の標準ＡＣ電圧の１つを変換するようにしたことを特徴とする請求項１に記載のブースター増幅器（３０）。
【請求項３】
上記バリア回路（３００）が上記過大な電力が上記駆動回路から上記駆動信号に供給されるのを防止するようにしたガルバノ分離回路装置からなるようにしたことを特徴とする請求項１に記載のブースター増幅器（３０）。
【請求項４】
上記バリア回路に接続され上記駆動信号の位相を変化させる位相シフト回路（３０１）をさらに含み、該位相シフト回路の出力が上記位相の変化した駆動信号を上記駆動回路に送るようにしたことを特徴とする請求項１に記載のブースター増幅器（３０）。
【請求項５】
上記位相シフト回路（３０１）が３０〜８００Ｈｚの範囲の周波数を有する上記駆動信号の位相を変化させるようにしたことを特徴とする請求項４に記載のブースター増幅器（３０）。
【請求項６】
上記環境的に無害なハウジングが
上記入力部を収容するためのインタフェースハウジング部分（３１０）と、
上記バリア回路（３００）、上記駆動回路（３０２）及び上記オフラインスイッチング式電源回路（３０３）を収容するための上記インタフェースハウジング部分に連結された駆動回路ハウジング部分（３２０）と、
第１及び第２のコネクタ（４４１，４４３）と管路（４４２）とを有し、上記第１のコネクタが上記駆動回路ハウジング部分に連結され、上記第２のコネクタが上記流量計検出器（１０）に連結され、上記管路が上記第１及び第２のコネクタを連結するようにした増幅された駆動信号の管路部分（３４０）と、
からなり、
上記インタフェースハウジング部分が上記インタフェースハウジングと上記駆動回路ハウジング部分との間の火炎通路をなしていて上記動作する環境内の揮発性物質の発火を防止し、
上記駆動回路ハウジング部分が上記バリア回路、上記駆動回路及び上記オフラインスイッチング式電源回路の耐爆発性の被覆体をなしていて上記動作する環境内の揮発性物質の発火を防止し、
上記増幅された駆動信号の管路部分が上記駆動回路ハウジング部分から上記流量計検出器までの上記増幅された駆動信号の耐爆発性の被覆体をなしていて上記動作する環境内での揮発性物質の発火を防止する
ようにしたことを特徴とする請求項１に記載のブースター増幅器（３０）。
【請求項７】
上記増幅された駆動信号の管路部分では
上記第１及び第２のコネクタ（４４１，４４３）が一体的な雄ねじ及び雌ねじを有し、
上記管路（４４２）が第１及び第２の端部に一体的な雄ねじを有し、
上記第１のコネクタが上記管路及び上記駆動回路ハウジング部分（３２０）とねじ結合をなし、
上記第２のコネクタが上記管路及び上記流量計検出器（１０）とねじ結合をなし、
上記増幅された駆動信号の管路部分が上記動作する環境内の揮発性物質の発火を防止する
ようにしたことを特徴とする請求項６に記載のブースター増幅器（３０）。
【請求項８】
上記環境的に無害なハウジングが
第１及び第２の端部（４３１，４３３）を有し、上記第１の端部が上記インタフェースハウジング部分（３１０）に連結され上記第２の端部が上記流量計検出器（１０）に連結されるようにした非駆動信号ハウジング部分（３３０）をさらに含み、
上記非駆動信号管路部分が上記流量計電子回路（２０）から線路を介して受け取った上記駆動信号を含んでいた上記付加的な信号のためのハウジングをなす
ようにしたことを特徴とする請求項６に記載のブースター増幅器（３０）。
【請求項９】
駆動回路ハウジング部分（３２０）がさらに上記位相シフト回路（３０１）のためのハウジングをなすようにしたことを特徴とする請求項６に記載のブースター増幅器。
【請求項１０】
上記流量計電子回路（２０）に一体的に装着されるようにしたことを特徴とする請求項１に記載のブースター増幅器（３０）。
【請求項１１】
上記流量計検出器（１０）に一体的に装着されるようにしたことを特徴とする請求項１に記載のブースター増幅器（３０）。
【請求項１２】
上記流量計検出器（１０）及び上記流量計電子回路（２０）に一体的に装着されるようにしたことを特徴とする請求項１に記載のブースター増幅器（３０）。
【請求項１３】
コリオリ式流量計の駆動信号を増幅する方法において、
電源供給部から複数の標準ＡＣ電圧の１つを受けることと、
該複数の標準ＡＣ電圧の１つを１つの一様なＤＣ電圧に変換することと、
流量計電子回路（２０）から駆動信号を受け取ることと、
上記複数の標準ＡＣ電圧から変換された１つの一様なＤＣ電圧から増幅された駆動信号を生ぜしめることと、
該増幅された駆動信号を流量計検出器（１０）の駆動源に供給することと、
該増幅された駆動信号を上記流量計の動作する環境内の揮発性物質の発火を防止する耐爆発性の収容ハウジングに収容することと、
上記駆動源に供給された増幅された駆動信号を上記流量計の動作する環境内の揮発性物質の発火を防止する耐爆発性の収容ハウジングに収容することと、
上記流量計電子回路から受け取った駆動信号を、上記流量計の動作する環境内の揮発性物質の発火を防止するように上記受け取った駆動信号のためのハウジングと上記増幅された駆動信号のためのハウジングとの間の火炎通路被覆体をなす火炎通路被覆ハウジングに収容することと、
上記増幅された駆動信号から上記流量計電子回路から受け取った駆動信号に本来的に安全なしきい値を超える電力が供給されるのを防止することと、
の各ステップからなるようにしたことを特徴とするコリオリ式流量計の駆動信号を増幅する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、流量計電子回路から流量計検出器に伝えられる駆動信号の強度を増大させるためのブースター増幅器を有するコリオリ式流量計に関する。より詳細には、本発明は、種々の定格電圧及び種々の環境状態において、直線状あるいは曲線状の形状の流管を有する流量計検出器とともに動作可能なブースター増幅器に関する。
【０００２】
【技術的問題】
１９８５年１月１日にＪ．Ｅ．スミスらに発行された米国特許第４４９１０２５号及び１９８２年２月１１日にＪ．Ｅ．スミスに与えられた再発行特許第３１４５０号に開示されるように、配管を通って流れる物質に関する質量流量及び他の情報を測定するためにコリオリ式質量流量計を用いることが知られている。これらの流量計は典型的には流量計電子回路部分と流量計検出器部分とからなる。流量計検出器は直線状あるいは曲線状の１本またはそれより多くの流管を有する。各々の流管の形状では単純な曲げ、捩れ、半径方向あるいは結合した型の１組の固有振動モードがある。各々の流管はこれらの固有モードのうちの１つで共振して振動するように駆動される。物質で満たされた振動する系の固有振動モードは流管と流管内の物質とを合せた質量により部分的に決定される。物質は流量計検出器の入口側で連結された配管から流量計検出器に流入する。それから物質は流管を通って進み、流量計検出器からその出口側に連結された配管に出て行く。
【０００３】
流量計検出器は典型的には流管に振動力を与えるための駆動源を含む。駆動源は流量計電子回路から駆動信号を受け取って流管に共振振動を生ぜしめる。直線状の流管を有する流量計検出器の駆動信号の周波数は曲線状の流管を有する流量計検出器の駆動信号の周波数とは大きく異なり得る。
【０００４】
流量計検出器を通って流れる物質がない時に、流管に沿った全ての点が実質的に同じ位相で振動する。物質が流管を通って流れると、コリオリ加速度により流管に沿った点が異なる位相を有するようになる。流量計検出器の入口側の位相は駆動源より遅れ、流量計検出器の出口側の位相は駆動源より進む。
【０００５】
流量計検出器は典型的には流管に沿って異なる点における流管の運動を表す正弦波状の信号を生ずる２つのピックオフを含む。ピックオフから受け取った正弦波状の信号の位相差が流量計電子回路により計算される。ピックオフの間の位相差流量計検出器を通って流れる物質の質量流量に比例する。
【０００６】
１つのピックオフ信号はまた駆動信号の制御ループを形成するために用いられる。物質で満たされた振動する系の固有振動モードは流管と流管内の物質とを合せた質量により部分的に決定される。流管の壁厚、流管の振動における硬さあるいは流管内の物質の質量が変化すると共振振動を生ずるために変更された駆動信号が必要とされよう。駆動制御ループにより流量計電子回路が流管の共振振動を生ずる駆動信号を連続的に生成することができるようになろう。
【０００７】
流量計検出器は典型的には流量計検出器に適切な物質の流量の範囲に応じた大きさになっている。物質の流量を増大させるために、より大きい流管が用いられる。流管の大きさが増大すると流管の壁厚や振動における硬さのようなある種の流管のパラメータが増大するであろう。駆動源がより大きい流管の共振振動を生ずることができるようにするために、流量計電子回路から受け取った駆動信号はさらに強度を必要とするであろう。流量計電子回路から受け取った駆動信号の強度を増大させるためにブースター増幅器が用いられる。
【０００８】
流量計検出器と流量計電子回路とは典型的には１本の線路に沿った９本のリード線によって相互に接続される。流量計電子回路が流量計検出器から離れて装着される場合、９本導線のケーブルが用いられよう。流量計電子回路が流量計検出器と一体的に装着される場合、９ピン型の貫通接続が用いられよう。９本のリード線のうち、２本が流量計電子回路を駆動源に接続し、２本が流量計電子回路を一方のピックオフに接続し、２本が流量計電子回路を他方のピックオフに接続し、３本が流量計電子回路を温度検出器接続する。典型的には流量計電子回路と流量計検出器とを相互に接続する１本の線路に沿ってブースター増幅器が挿入される。
【０００９】
複数のＡＣ定格電圧で動作可能なブースター増幅器を形成することが１つの問題である。コリオリ式流量計は世界中で用いられる。個々の国及び地域は定格電圧を有している。例えば、米国では１１５ＶのＡＣが一般的であり、日本では１００ＶのＡＣが一般的であり、ヨーロッパでは２３０ＶのＡＣが一般的である。
【００１０】
コリオリ式流量計のブースター増幅器を形成する従来の手法は各定格電圧について別個のブースター増幅器を形成することであった。しかしながら、ブースター増幅器のマトリックスが増大すると、設計に指定され、目録に入り、購入すべき部品の数が増加し、工程の複雑化により製造経費及び人件費が増加し、完成品の目録が増大する。
【００１１】
さらに他の問題は、直線状及び曲線状の流管の形状に関して駆動信号を増幅できるブースター増幅器を形成することである。曲線状の流管を有する流量計検出器の駆動信号は４０Ｈｚに近い駆動周波数を必要とすることがある。直線状の流管を有する流量計検出器の駆動信号は８００Ｈｚに近い駆動周波数を必要とすることがある。流管の共振振動の振動数が大きくなると、駆動系の不正確さが大きくなって質量流量の測定誤差となる。
【００１２】
より高い周波数の駆動信号を必要とする流管のブースター増幅器を形成する従来の手法は駆動信号の強度を高めることであった。しかしながら、標準ＡＣ電圧を供給する電源では駆動信号に十分な強度が与えられないであろう。標準ＡＣ電圧の例は米国で一般的な１１５Ｖの標準ＡＣ電圧であり、日本で一般的な１００Ｖの標準ＡＣ電圧であり、ヨーロッパで一般的な２３０Ｖの標準ＡＣ電圧である。
【００１３】
さらに他の問題は、爆発し易い環境での規制官庁の安全基準に適合したブースター増幅器を形成することである。コリオリ式流量計は活性のない環境状態から爆発し易い状態までの種々の環境で用いられる。流量計の動作環境がより厳しくなると、流量計が次第に厳格な要件に適合しなければならなくなる。個々の国及び地域は規制官庁により流量計の標準的な安全要件を設けている。例えば、米国ではＵＬが流量計の安全要件を決定し、ヨーロッパではＣＥＮＥＬＥＣが流量計の安全要件を決定し、カナダではＣＳＡが流量計の安全要件を決定し、日本ではＴＩＩＳが流量計の安全要件を決定している。爆発環境についての官庁の安全要件に適合するように形成されたブースター増幅器は典型的にはその官庁のより厳しくない環境に関する要件に適合する。しかしながら、爆発し易い環境に関するある官庁の安全要件に適合するブースター増幅器が他の官庁の爆発し易い環境についての基準に適合しないこともあろう。この議論に関して、爆発し易い環境は火花、過剰の熱あるいは過剰のエネルギーがその環境にもたらされると発火し得る揮発性物質を含む環境である。
【００１４】
爆発し易い環境についての流量計の安全要件に適合するための１つの手法は耐爆発性のハウジング内にブースター増幅器を収容することである。耐爆発性のハウジングを得るために用いられる方法はカプセル化、加圧及び防火性の収納を含む。耐爆発性のハウジングはこの環境内の揮発性物質が装置の加熱された面や装置内の回路からの火花により揮発性物質の発火が生ずるような装置に接触するのを防止する。耐爆発性のハウジングはまたハウジングの外側の揮発性物質と接触する前にいかなる内部の発火部分をも冷却するのに十分な長さの炎の通路与える。爆発し易い環境についての流量計の安全要件に適合するための他の手法はブースター増幅器を本来的に安全にすることである。本来的に安全な装置とは装置の全ての回路がある低いエネルギーレベルで動作する装置である。低いエネルギーレベルで動作することにより装置は火花や爆発を生ずるのに十分な熱を生ずることがない。
【００１５】
コリオリ式流量計のブースター増幅器を形成する従来の手法は異なる所管官庁の安全基準に従ってそれぞれの動作環境ごとに別個のブースター増幅器のモデルを形成することであった。しかしながら、ブースター増幅器のマトリクスが大きくなると、設計に指定され、購入され、目録に入れるべき部品の数が増加し、工程の複雑さにより製造経費及び人件費が増加し、完成品の目録が増大する。
【００１６】
さらに他の問題は、爆発し易い環境についての所管官庁の基準に適合する設置及びサービスが容易なブースター増幅器を形成することである。爆発し易い環境についての所管官庁の安全基準に適合するように形成されたブースター増幅器は複雑な設置及びサービスの要件を含み得る。ブースター増幅器は爆発し易い環境についての流量計の安全要件に適合するために別々の接地やブースター増幅器のサービス時に交換しなければならないアセンブリーについての設置要件を含み得る。
【００１７】
ブースター増幅器は厳密には流量計電子回路から駆動信号を受け取り、駆動信号を増幅し、駆動信号を流量計検出器に送るのに必要な全ての導線、回路及びハウジングを含む。しかしながら、流量計電子回路は典型的には流量計の動作に必要な全ての信号を１本の線路を介して流量計検出器に送り、また流量計から受け取る。それゆえ、ここでの議論では、ブースター増幅器は、駆動信号のために用いられる流量計電子回路からの線路が付加的な信号を含む場合に、流量計検出器に付加的信号を送り、また流量計検出器から付加的信号を受け取るのに必要な全ての導線及びハウジングを含むであろう。
【００１８】
【解決手段】
前述の、また他の問題は本発明により提供されるブースター増幅器により解決され、技術的進歩がなされる。本発明の第１の利点はブースター増幅器が複数の電圧で動作し得るという点にある。本発明の第２の利点はブースター増幅器が直線状及び曲線状の流管の形状の駆動信号を増幅することができることである。本発明の第３の利点はブースター増幅器が爆発し易い環境についての多くの所管官庁の安全基準に適合することである。本発明の第４の利点はブースター増幅器の設置及びサービスが容易なことである。
【００１９】
本発明により提供されるブースター増幅器はオフラインスイッチング式の電源回路を用いて複数の異なる定格電圧で動作し得る。定格電圧の例は米国で一般的な１１５ＶのＡＣ、日本で一般的な１００ＶのＡＣ、ヨーロッパで一般的な２３０ＶのＡＣである。オフラインスイッチング式の電源回路は電源からＡＣ電圧を受け、ＡＣ電圧を整流して対応するＤＣ電圧にし、この対応するＤＣ電圧を１つの一様なＤＣ電圧に変換する。駆動回路はオフラインスイッチング式の電源回路により出力される１つの一様なＡＣ電圧で動作する。
【００２０】
本発明により提供されるブースター増幅器は直線状及び曲線状の流管の形状の場合の駆動信号を増幅する。曲線状の流管を有する流量計検出器の駆動信号は４０Ｈｚに近い駆動周波数を必要とすることがある。直線状の流管を有する流量計検出器の駆動信号は８００Ｈｚに近い駆動周波数を必要とすることがある。流管の共振振動の振動数が高くなると、流管の共振振動を効果的に生ぜしめるために駆動信号の位相がより正確でなければならない。位相シフト回路が流量計電子回路から受け取った駆動信号を変調して流管の共振振動効果的に生ぜしめる。
【００２１】
本発明により提供されるブースター増幅器は爆発し易い環境についての多くの所管官庁の安全基準に適合する。爆発し易い環境についての流量計の安全要件を制定する所管官庁の例として、米国のＵＬ、ヨーロッパのＣＥＮＥＬＥＣ、カナダのＣＳＡ及び日本のＴＩＩＳがある。本発明により提供されるブースター増幅器はバリア回路と環境に無害なハウジングを用いることにより爆発し易い環境についての所管官庁の安全基準に適合する。環境に無害のハウジングは爆発し易い環境についての所管官庁の安全基準に適合するために耐爆発性の被覆体及び火炎の通路となる収容体を含む複数の耐爆発の手法を用いる。
【００２２】
流量計電子回路から受け取った駆動信号を増幅するために、ブースター増幅器は本来の安全しきい値を超える電力を用いる。本来的に安全とされるものでない導線あるいは回路を有するブースター増幅器のハウジングは爆発し易い環境についての所管官庁の安全基準に適合するために耐爆発性の被覆体を用いる。
【００２３】
ブースター増幅器全体に耐爆発性被覆体の手法を用いるのを避けるために、本来的に安全とされるものでない導線を有するブースター増幅器の部分がブースター増幅器の他の部分から分離される。バリア回路が本来的に安全とされるものでない導線及び回路と本来的に安全な回路ないし導線とを分離する。バリア回路は本来的に安全なしきい値を超える電力が本来的に安全とされるものでない回路から、ブースター増幅器の動作時及び短絡時に流量計電子回路から受け取る駆動信号に伝えられるのを防止する。本来的に安全とされるのでない回路あるいは導線を含むブースター増幅器の部分に近接したバリアに保護された本来的に安全な導線のハウジングは爆発し易い環境についての所管官庁の基準に適合するために火炎通路収容体の手法を用いる。火炎通路収容体の手法はハウジング内部の揮発性物質に接触する前にいかなる内部の発火部分をも冷却するのに十分な長さの火炎通路を与える。
【００２４】
環境的に無害なハウジングはインタフェースハウジング部分、駆動回路ハウジング部分及び増幅駆動信号回路部分を含むであろう。しかしながら、流量計電子回路は典型的には１本の信号線路を介して流量計の動作に必要な全ての信号を流量計検出器から受け取り、また流量計検出器に送る。それゆえ、環境的に無害なハウジングはまた非駆動信号回路部分も含むであろう。非駆動信号回路部分は線路を介して受け取った駆動信号を含んでいた付加的な信号のための、インタフェースハウジング部分から流量計検出器にわたるハウジングを与える。
【００２５】
インタフェースハウジング部分は流量計電子回路から駆動信号を受け取る。インタフェースハウジング部分は線路を介して駆動信号を含んでいた駆動信号及び他の信号の接合部として、ブースター増幅器の装着ブラケットとして、流量計電子回路の端子部のアウトレットとして作用する。インタフェースハウジング部分はインタフェースハウジング部分と駆動回路ハウジング部分との間の火炎通路を与える。インタフェースハウジング部分は爆発し易い環境についての所管官庁の安全基準に適合するように火炎通路収容体の手法を用いている。
【００２６】
駆動回路ハウジング部分はバリア回路、位相シフト回路、オフラインスイッチング電源回路及び駆動回路を収容する。駆動回路ハウジング部分はインタフェースハウジング部分と増幅された駆動信号導通部分とに連結されている。駆動回路ハウジング部分はインタフェースハウジング部分から駆動信号を、利用者が用いる電源から標準電圧を受け取る。駆動回路ハウジング部分内に収容された回路及び導線は本来的に安全なしきい値を超えることがあろう。駆動回路ハウジング部分は爆発し易い環境についての所管官庁の基準に適合する耐爆発性被覆体の手法を用いている。
【００２７】
増幅された駆動信号の管路部分は増幅された駆動信号を被覆する。増幅された駆動信号の管路部分は駆動回路ハウジング部分及び流量計検出器に連結される。増幅された駆動信号管路部分内に収容された回路及び導線は本来的に安全なしきい値を超えることがあろう。増幅された駆動信号管路部分は爆発し易い環境についての所管官庁の安全基準に適合する耐爆発性被覆体の手法を用いている。
【００２８】
流量計電子回路は典型的には１本の線路を介して流量計の動作に必要な全ての信号を流量計検出器から受け取り、流量計検出器に送る。それゆえ、環境に無害なハウジングはまた非駆動信号の管路部分を含むであろう。非駆動信号の管路部分は線路を介して受け取った駆動信号を含んでいた付加的な信号についてインタフェースハウジング部分から流量計検出器までのハウジングを与える。非駆動信号の管路部分は本来的に安全とされるものでない導線あるいは回路を含まず本来的に安全とされるのでない導線あるいは回路を収容するハウジングに近接していないので、爆発し易い環境についての所管官庁の安全基準に適合するために耐爆発性のハウジングの手法が必要とされることはない。
【００２９】
本発明により提供されるブースター増幅器は設置及びサービスのし易さを高める。バリア回路はガルバノ分離回路装置（ＧＩＤ）を含むであろう。ＧＩＤはバリア回路の分離用接地の必要性をなくす。分離用接地をなくすことにより製造経費が減少し、利用者が設置及び使用し安すくなる。増幅された駆動信号の管路部分は第１及び第２の連結部材と管路部材とを含み、増幅された駆動信号の管路部分の分解及び再使用を可能にするであろう。増幅された駆動信号の管路部分の分解及び再使用によりブースター増幅器のサービスのし易さが高まる。
【００３０】
前述したことから、本発明の１つの面は、
流量計電子回路から駆動信号を受け取り、電源供給部から電圧を受け、流量計検出器の流管の振動を生ずるように流量計検出器における駆動源に増幅された駆動信号を送り、揮発性物質を含む環境で動作可能であり、上記流量計電子回路から駆動信号を受け取るようにした入力部を含むブースター増幅器を含むコリオリ式流量計であって、上記ブースター増幅器が
上記入力部から上記駆動信号を受け取るためのバリア回路と、
該バリア回路から上記駆動信号を受け取り上記駆動信号を増幅された駆動信号に変換するための駆動回路と、
上記流管の振動を生ずるように上記増幅された駆動信号を上記流量計検出器の駆動源に送る上記駆動回路の出力部と、
動作環境内の上記揮発性物質の発火を防止するように上記ブースター増幅器を収容する環境的に無害なハウジングと、
上記電源供給部から複数の標準ＡＣ電圧の１つを受けるようにしたオフラインスイッチング式電源回路と、
からなり、上記オフラインスイッチング式電源回路が上記複数の標準ＡＣ電圧の１つを１つの一様なＤＣ電圧に変換し、該一様なＤＣ電圧が上記ブースター増幅器に電力を供給し、
上記バリア回路が上記駆動回路から上記入力部に過大な電力が供給されるのを防止するためのものである
ようにしたコリオリ式流量計であることがわかるであろう。
【００３１】
他の面は、上記オフラインスイッチング式の電源回路が８５〜２６５ＡＣボルトの範囲の電圧を有する複数の標準ＡＣ電圧の１つを変換するようにしたことである。
【００３２】
さらに他の面は、上記バリア回路が上記過大な電力が上記駆動回路から上記駆動信号に供給されるのを防止するようにしたガルバノ分離装置からなるようにしたことである。
【００３３】
さらに他の面は、上記ブースター増幅器が上記バリア回路に接続された位相シフト回路を含み、該位相シフト回路が上記駆動信号の位相を変化させ、また該位相シフト回路の出力が上記位相の変化した駆動信号を上記駆動回路に送るようにしたことである。
【００３４】
さらに他の面は、上記位相シフト回路が３０〜８００Ｈｚの範囲の周波数を有する上記駆動信号の位相を変化させるようにしたことである。
【００３５】
さらに他の面は、上記環境的に無害なハウジングが
上記入力部を収容するためのインタフェースハウジング部分と、
上記バリア回路、上記駆動回路及び上記オフラインスイッチング式電源回路を収容するための上記インタフェースハウジング部分に連結された駆動回路ハウジング部分と、
第１及び第２のコネクタと管路とを有し、上記第１のコネクタが上記駆動回路ハウジング部分に連結され、上記第２のコネクタが上記流量計検出器に連結され、上記管路が上記第１及び第２のコネクタを連結するようにした増幅された駆動信号の管路部分と、
からなり、
上記インタフェースハウジング部分が上記インタフェースハウジングと上記駆動回路ハウジング部分との間の火炎通路をなしていて上記動作する環境内の揮発性物質の発火を防止し、
上記駆動回路ハウジング部分が上記バリア回路、上記駆動回路及び上記オフラインスイッチング式電源回路の耐爆発性の被覆体をなしていて上記動作する環境内の揮発性物質の発火を防止し、
上記増幅された駆動信号の管路部分が上記駆動回路ハウジング部分から上記流量計検出器までの上記増幅された駆動信号の耐爆発性の被覆体をなしていて上記動作する環境内での揮発性物質の発火を防止する
ようにしたことである。
【００３６】
さらに他の面は、上記増幅された駆動信号の管路部分では
上記第１及び第２のコネクタが一体的な雄ねじ及び雌ねじを有し、
上記管路が第１及び第２の端部に一体的な雄ねじを有し、
上記第１のコネクタが上記管路及び上記駆動回路ハウジング部分とねじ結合をなし、
上記第２のコネクタが上記管路及び上記流量計検出器とねじ結合をなし、
上記増幅された駆動信号の管路部分が上記動作する環境内の揮発性物質の発火を防止する
ようにしたことである。
【００３７】
さらに他の面は、上記環境的に無害なハウジングが
第１及び第２の端部を有し、上記第１の端部が上記インタフェースハウジング部分に連結され上記第２の端部が上記流量計検出器に連結されるようにした非駆動信号ハウジング部分をさらに含み、
上記非駆動信号管路部分が上記流量計電子回路から線路を介して受け取った上記駆動信号を含んでいた上記付加的な信号のためのハウジングをなす
ようにしたことである。
【００３８】
さらに他の面は、駆動回路ハウジング部分がさらに上記位相シフト回路のためのハウジングをなすようにしたことである。
【００３９】
さらに他の面は、上記ブースター増幅器が上記流量計電子回路に一体的に装着されるようにしたことである。
【００４０】
さらに他の面は、上記ブースター増幅器が上記流量計検出器に一体的に装着されるようにしたことである。
【００４１】
さらに他の面は、上記ブースター増幅器が上記流量計検出器及び上記流量計電子回路に一体的に装着されるようにしたことである。
【００４２】
さらに他の面は、コリオリ式流量計の駆動信号を増幅する方法において、
電源供給部から複数の標準ＡＣ電圧の１つを受けることと、
該複数の標準ＡＣ電圧の１つを１つの一様なＤＣ電圧に変換することと、
流量計電子回路から駆動信号を受け取ることと、
上記複数の標準ＡＣ電圧から変換された１つの一様なＤＣ電圧から増幅された駆動信号を生ぜしめることと、
該増幅された駆動信号を流量計検出器の駆動源に供給することと、
該増幅された駆動信号を上記流量計の動作する環境内の揮発性物質の発火を防止する耐爆発性の収容ハウジングに収容することと、
上記駆動源に供給された増幅された駆動信号を上記流量計の動作する環境内の揮発性物質の発火を防止する耐爆発性の収容ハウジングに収容することと、
上記流量計電子回路から受け取った駆動信号を、上記流量計の動作する環境内の揮発性物質の発火を防止するように上記受け取った駆動信号のためのハウジングと上記増幅された駆動信号のためのハウジングとの間の火炎通路被覆体をなす火炎通路被覆ハウジングに収容することと、
上記増幅された駆動信号から上記流量計電子回路から受け取った駆動信号に本来的に安全なしきい値を超える電力が供給されるのを防止することと、
の各ステップからなるようにしたことである。
【００４３】
【実施例の説明】
以下に本発明の好ましい実施例について添付の図面を参照してより詳細に説明する。本発明は多くの形態で実施され、ここに説明される実施例に限定されるものでなく、これらの実施例は説明を完全にし完結させるためになされるものであって、発明の範囲を十分に明らかにするものであることが当業者にはわかるであろう。図において、全体として同様な番号は同様な要素を示している。
【００４４】
図１はコリオリ式流量計の流量計検出器１０及び流量計電子回路２０からなるコリオリ式流量計５の例を示している。流量計電子回路２０は線路１００を介して流量計検出器１０に接続されて線路２６を介して例えば密度、質量流量、体積流量及び全体的な質量の流れの情報を与えるが、これらの情報は例示的なものであって限定的なものではない。本発明は流管を通って流れる物質の特性を測定するために振動する流管を有する何らかの装置と組み合わせて実施されることは当業者に明らかであるが、コリオリ式流量計の構造について説明する。このような装置の第２の例はコリオリ式質量流量計によって与えられる付加的な測定能力を有していない振動管デンシトメーターである。
【００４５】
流量計検出器１０は１対のフランジ１０１及び１０１′と、マニホルド１０２と、流管１０３Ａ及び１０３Ｂとを有する。流管１０３Ａ及び１０３Ｂに駆動源１０４とピックオフ検出器１０５及び１０５′と、温度検出器１０７とが連結されている。受けバー１０６１０６及び１０６′は各流管が振動する中心の軸Ｗ及びＷ′を規定するように作用する。
【００４６】
流量計検出器１０が測定されるプロセス物質を移送する配管系（図示せず）に挿入されると、物質はフランジ１０１を通って流量計検出器１０に入り、マニホルド１０２を通過してここで物質が流管１０３Ａ及び１０３Ｂに入るように向けられ、流管１０３Ａ及び１０３Ｂを通って流れてマニホルド１０２に戻りここでフランジ１０１′を通って流量計検出器１０から出て行く。
【００４７】流管１０３Ａ及び１０３Ｂはそれぞれ曲げ軸Ｗ−Ｗ及び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てマニホルド１０２に適切に装着されている。流管１０３Ａ−１０３Ｂはマニホルドから外方に実質的に平行に延びている。
【００４８】
流管１０３Ａ−１０３Ｂはそれぞれの曲げ軸Ｗ−Ｗ′を中心として反対方向に、いわゆる流量計の第１の位相の外れた曲げモードで駆動源１０４により駆動される。駆動源１０４は、流管１０３Ａに装着されたマグネットと、流管１０３Ｂに装着され両方の流管を振動させるように交流電流が流される対向するコイルとのような多くの公知の装置のいずれからなるものでもよい。流量計電子回路２０によりリード線１１０を介して駆動源１０４に適当な駆動信号が供給される。
【００４９】
ピックオフ検出器１０５及び１０５′が流管１０３Ａ及び１０３Ｂの少なくとも一方において流管の両端に取り付けられて流管の振動を測定する。流管１０３Ａ−１０３Ｂが振動すると、ピックオフ検出器１０５−１０５′は第１及び第２のピックオフ信号を生ずる。第１及び第のピックオフ信号はリード線１１１−１１１′に供給される。
【００５０】
温度検出器１０７が流管１０３Ａ及び１０３Ｂの少なくとも一方に取り付けられている。装置の温度についての式を変更するために温度検出器１０７は流管の温度を測定する。線路１１２は温度検出器１０７から流量計電子回路２０に温度信号を送る。
【００５１】
流量計電子回路２０はそれぞれリード線１１１及び１１１′に生ずる第１及び第２のピックオフ信号を受け取る。流量計電子回路２０は第１及び第２のピックオフ信号を処理して流量計検出器１０を通る物質の質量流量、密度及び他の特性を計算する。この計算された情報は流量計電子回路２０により線路２６を介して利用手段（図示せず）に供給される。
【００５２】
コリオリ式流量計５はその構造において振動流管型のデンシトメーターと非常に類似している。振動管型のデンシトメーターはまた流体が通って流れる振動する管、あるいはサンプル型のデンシトメーターの場合、流体が収容される振動する管を用いる。振動管型デンシトメーターはまた流管を励振させるための駆動系を用いる。振動管型デンシトメーターは典型的には、密度の測定に周波数の測定のみが必要であり位相の測定は必要でないので、１つのフィードバック信号のみを用いる。ここでの本発明の説明は振動管型デンシトメーターにも同様に当てはまる。
【００５３】
図２は流量計電子回路２０，流量計検出器１０及びブースター増幅器３０を有するコリオリ式流量計５の単純化したブロックダイアグラムである。ブースター増幅器３０は流量計電子回路２０によって生ずる駆動信号１１０を増幅して駆動源１０４が流量計検出器１０の流管１０３Ａ及び１０３Ｂ（図１）の共振振動を生ぜしめるようにする。流量計電子回路２０は流量計検出器１０に接続されたブースター増幅器３０に接続されている。ブースター増幅器３０は流量計電子回路２０と一体的に、あるいは流量計検出器１０と一体的に装着されよう。あるいはブースター増幅器３０は流量計電子回路２０及び流量計検出器１０の両方と一体的に装着されてもよい。
【００５４】
図３は、本発明の好ましい実施例をさらに詳細に示したものである。この実施例において、ブースター増幅器３０は多くの標準電圧で動作可能である。この実施例において、ブースター増幅器３０は直線状及び曲線状の両方の流管の形状について駆動信号を増幅する。この実施例において、ブースター増幅器３０は爆発し易い環境についての多くの所管官庁の安全基準に応じたものになる。この実施例ではブースター増幅器３０は設置及びサービスの容易性が高まる。それゆえ、ブースター増幅器３０は、これを用いないと複数のブースター増幅器が必要となるような用途において用いることができる。
【００５５】
図３はハウジング及び回路を示している。位相シフト回路３０１、駆動回路３０２及びオフラインスイッチング式の電源回路３０３が協働して駆動信号１１０を増幅する。爆発し易い環境についての所管官庁の安全基準に適合するように、バリア回路３００、インタフェースハウジング部分３１０、駆動回路ハウジング部分３２０、非駆動信号管路部分３３０及び増幅された駆動信号の管路部分３４０が協働する。より詳細には、爆発し易い環境についての所管官庁の安全基準に適合するように、バリア回路３００、インタフェースハウジング部分３１０、駆動回路ハウジング部分３２０、非駆動信号管路部分３３０及び増幅された駆動信号の管路部分３４０が協働して１つのハウジングから他のハウジングへの電力の伝達及び内部発火の伝達を制限する。
【００５６】
駆動回路ハウジング部分３２０はバリア回路３００、位相シフト回路３０１、駆動回路３０２及びオフラインスイッチング式電源回路３０３を収容する。駆動回路ハウジング部分３２０内の電力レベルは本来的に安全なしきい値を超えることがあり、それゆえ駆動回路ハウジング部分３２０は爆発し易い環境についての所管官庁の安全基準に適合するように耐爆発性被覆体の手法を用いる。
【００５７】
増幅された駆動信号の管路部分３４０は駆動信号ハウジング部分３２０から流量計検出器１０にわたる増幅された駆動信号１１０Ｄを収容する。増幅された駆動信号１１０Ｄは本来的に安全なしきい値を超えることがあり、それゆえ増幅された駆動信号の管路部分３４０は爆発し易い環境についての所管官庁の安全基準に適合する耐爆発性の被覆体の手法を用いる。
【００５８】
インタフェースハウジング部分３１０は本来的に安全な信号、駆動信号１１０Ａ、第１及び第２のピックオフ信号１１１及び１１１′及び温度信号１１２を収容する。バリア回路３００は、ブースター増幅器の動作時及び短絡した場合に、本来的に安全なしきい値を超える電力が駆動回路ハウジング部分３２０内の本来的に安全とされるのでない回路からインタフェースハウジング部分３１０内の駆動信号１１０Ａに伝わるのを防止する。駆動信号ハウジング部分３２０は本来的に安全なしきい値を超えることがある回路を含み、それゆえインタフェースハウジング部分３１０は爆発し易い環境についての所管官庁の安全基準に適合ように火炎通路被覆体の手法を用いる。
【００５９】
非駆動信号の管路部分３３０はインタフェースハウジング部分３１０と流量計検出器１０との間での第１及び第２のピックオフ信号１１１及び１１１′及び温度信号１１２を収容する。非駆動信号管路部分３３０は本来的に安全な導線を収容し、ハウジング部分３１０及び流量計検出器１０に連結されているが、これらはともに爆発し易い環境についての所管官庁の安全基準に適合するように火炎通路被覆体の手法を用いており、それゆえ非駆動信号の管路部分３３０は爆発し易い環境についての所管官庁の安全基準に適合するために火炎通路被覆体あるいは耐爆発性収容体の手法を必要とすることはない。
【００６０】
動作時に、流量計電子回路２０は線路１００を介してブースター増幅器３０に信号を供給する。線路１００の信号は駆動信号を含はずであり、温度信号及び第１及び第２のピックオフ信号を含み得る。線路１００の信号はブースター増幅器３０のインタフェースハウジング部分３１０が受ける。インタフェースハウジング部分３１０は線路１００を介して受け取られる他の信号から駆動信号を分離するための接合部を与える。駆動信号はインタフェースハウジング部分３１０からブースター増幅器３０の駆動回路ハウジング部分３２０に収容されたバリア回路３００に送られる。
【００６１】
駆動回路ハウジング部分３２０はバリア回路３００、位相シフト回路３０１、駆動回路３０２及びオフラインスイッチング式電源回路３０３を収容する。駆動回路ハウジング部分３２０爆発し易い環境における動作のための耐爆発性ハウジングを与える。駆動回路ハウジング部分３２０は本来的に安全なしきい値を超える電力レベルで動作する回路を含む。バリア回路３００は本来的に安全なしきい値を超える電力が駆動回路ハウジング部分３２０内の回路からバリア回路３００とは反対の駆動信号１１０Ａに伝わるのを防止するバリアを与える。バリア回路はガルバノ分離回路の形とすることができ、これによりバリア回路３００の別個に接地する必要がなくなる。バリア回路３０１の詳細は当業者にはよく知られており、本発明の部分をなすものではない。
【００６２】
インタフェースハウジング部分３１０が受ける第１及び第２のピックオフ信号１１１及び１１１′と温度信号１１２とはブースター増幅器３０の非駆動信号管路部分３３０によりインタフェースハウジング部分３１０から流量計検出器１０に送られる。インタフェースハウジング部分３１０はブースター増幅器３０の外側の環境内の揮発性物質に接触する前に駆動回路ハウジング部分３２０内部に発火が生じても冷却するのに十分な火炎通路を与える。非駆動信号の管路部分３３０はインタフェースハウジング部分３１０によって設定される火炎通路と非駆動信号のハウジング部分３３０内に本来的に安全な信号だけがあることとにより火炎通路被覆体あるいは耐爆発性被覆体の手法を必要としない。
【００６３】
ブースター増幅器３０は位相シフト回路３０１を含む。位相シフト回路３０１は流管１０３Ａ及び１０３Ｂ（図示せず）の共振振動をより効果的に生ずることができる駆動信号１１０Ｃを生ずるようにバリア回路３００からの駆動信号１１０Ｂの位相をシフトさせる。
位相シフト回路３０１はより効果的で正確な駆動信号を生ずる流量計の駆動系における誤差を修正する。駆動系における誤差の例は同じ駆動信号に対応する所定の駆動源モデルにより与えられる力に固有な変化である。位相シフト回路３０１は駆動信号１１０Ｂにおける実験的に決定される位相シフトを生ずる。駆動信号１１０Ｂに生じた位相シフトは与えられたコリオリ式流量計について位相回路３０１で手動的に選択され、あるいは与えられたコリオリ式流量計について駆動信号１１０Ｂに与えるべき適当なシフトを決定するための自動的な工程を含むようにすることができる。コリオリ式流量計の駆動信号の周波数は一般的に約３０〜８００Ｈｚの範囲である。しかしながら位相シフト回路は位相がシフトされ得る特定の駆動信号の周波数の範囲に限定されるものではない。位相シフト回路３０１の詳細は当業者にはよく知られており、本発明の一部をなすものではない。位相シフト回路３０１は駆動回路３０２に駆動信号１１０Ｃを出力するように動作する。位相シフト回路はブースター増幅器３０が直線状及び曲線状の流管形状を有する流量計の駆動信号で動作できるようにする。
【００６４】
ブースター増幅器３０は利用者が用いる電力源を必要とする。ブースター増幅器３０は利用者が用いる電力源から複数の異なる標準電圧のうちの１つを受けて駆動回路３０２に１つの一様なＤＣ電圧３１１を出力するためのオフラインスイッチング式電源回路３０３を含む。標準電圧の例としては、米国で一般的な１１５ボルトＡＣ、日本で一般的な１００ボルトＡＣ、ヨーロッパで一般的な２３０ボルトＡＣがある。オフラインスイッチング式電源回路３０３は利用者が用いる電力源により供給される標準電圧の典型的な変化に適合するように８５〜２６５ボルトＡＣの範囲のＡＣ電圧を受ける。位相シフト回路の詳細は当業者にはよく知られており、本発明の一部をなすものではない。オフラインスイッチング式電源回路はブースター増幅器３０が多くの標準電圧で作動できるようにする。
【００６５】
駆動回路３０２は位相シフト回路３０１からの駆動信号１１０Ｃの電力を増大させて流管１０３Ａ及び１０３Ｂに共振振動を生ずるように駆動源１０４の増大した電力を有する駆動信号１１０Ｄを生ずる。駆動回路３０２により駆動信号１１０Ｃに加えられる電力量は、流管１０３Ａ及び１０３Ｂが共振振動数で振動するまで駆動制御ループ（図示せず）を介して周知の方法で制御される。駆動回路３０２の詳細は当業者にはよく知られており、本発明の一部をなすものではない。
【００６６】
駆動回路３０２から出力された駆動信号１１０Ｄは増幅された駆動信号の管路部分３４０により流量計検出器１０に送られる。増幅された駆動信号の管路部分３４０は爆発し易い環境における動作についての耐爆発性ハウジングの要件に適合する駆動回路ハウジング部分３２０と流量計検出器１０との間における駆動信号１１０Ｄの耐爆発性被覆体を与える。
【００６７】
図４は、本発明による、図３に示される環境的に無害なハウジングの部分の好ましい実施例として、インタフェースハウジング部分３１０、駆動回路ハウジング部分３２０、非駆動信号の管路部分３３０及び駆動信号管路部分３４０を破断図で示している。この実施例は図３に示されるブースター増幅器３０の環境的に無害なハウジングをさらに詳細に示している。
【００６８】
インタフェースハウジング部分３１０は線路１００（図１）を介して流量計電子回路２０から駆動信号及び付加的信号を受け取るようにしたインタフェースハウジング部分の入力部４１１を含む。インタフェースハウジング部分３１０は一体的な装着ブラケット４１２を含むであろう。一体的な装着ブラケット４１２によりブースター増幅器３０の装着が可能になる。インタフェースハウジング部分３１０はまた非駆動信号の管路部分３３０を受けるようにしたインタフェースハウジング部分の出力部４１３を含むであろう。インタフェースハウジング部分３１０は駆動回路ハウジング部分３２０に装着される。
【００６９】
非駆動信号の管路部分３３０は第１のコネクタ４３１、管路４３２及び第２のコネクタ４３３を含む。コネクタ４３１はインタフェースハウジング部分の出力部４１３に係合するようにしてある。コネクタ４３１は管路４３２の第１の端部に連結されている。管路４３２の第２の端部は第２のコネクタ４３３に連結されている。第２のコネクタ４３３は流量計検出器１０に連結されている。非駆動信号の管路部分３３０は温度信号１１２と、第１及び第２のピックオフ信号１１１及び１１１′（図３）とのためのハウジングを与える。
【００７０】
駆動回路ハウジング部分３２０は増幅された駆動信号の管路部分３４０を受けるようにした駆動回路ハウジング部分の出力部４２１を含む。増幅された駆動信号の管路部分３４０は第１のコネクタ４４１、管路４４２及び第２のコネクタ４４３を含む。コネクタ４４１は駆動回路ハウジング部分の出力部４２１に係合するようにしてある。コネクタ４４１は管路４４２の第１の端部に連結されている。管路４４２の第２の端部は第２のコネクタ４４３に連結されている。第２のコネクタ４４３は流量計検出器１０に連結されている。増幅された駆動信号の管路部分３４０は駆動回路ハウジング部分３２０から流量計１０（図３）への駆動信号１１０Ｄのための耐爆発性のハウジングを与える。
【００７１】
増幅された駆動信号の管路部分３４０はブースター増幅器３０についてのサービスのし易さを高める。コネクタ４４１、管路４４２及びコネクタ４４３により増幅された駆動信号の管路部分３４０の取り外し及び再使用が可能になる。駆動回路ハウジング部分３２０へのコネクタ４４１の連結、管路４４２へのコネクタ４４１の連結、コネクタ４４３への管路４４２の連結、流量計１０へのコネクタ４４３の連結の各々の連結では、耐爆発性ハウジングの要件に適合するようにある数のねじを係合しなければならない。コネクタ４４１及び４４３は指定された数の雄ねじ及び雌ねじを含む。管路４４２は各端部に一体的なねじ部を含む。管路４４２の各端部におけるねじ部は、コネクタ４４１及び４４３が管路４４２上に完全に螺合し、それから駆動回路ハウジング部分３２０及び流量計１０にそれぞれ螺合し、それによって全てのねじ係合箇所において十分なねじ係合を維持できるように、所定の数の２倍でなければならない。図５は図４の環境的に無害なハウジングの完全に組み立てられた図を示している。
【００７２】
本発明による好ましい実施例について前述した。これらの好ましい実施例は例示のためのものである。特許請求の範囲により規定される本発明は均等論を十分に考慮して十全な解釈がなされるものであると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
コリオリ式流量計の流量計検出及び流量計電子回路を示す図である。
【図２】
ブースター増幅器を有するコリオリ式流量計のブロックダイアグラムを示す図である。
【図３】
本発明により提供されるブースター増幅器を有するコリオリ式流量計のダイアグラムである。
【図４】
本発明により提供される好ましい実施例ブースター増幅器の破断した図である。
【図５】
本発明により提供される好ましい実施例のブースター増幅器の完全に組立てた図である。
【図１】
2004514880.tif 000003
【図２】
2004514880.tif 000004
【図３】
2004514880.tif 000005
【国際公開パンフレット】
2004514880.tif 000006
2004514880.tif 000007
2004514880.tif 000008
2004514880.tif 000009
2004514880.tif 000010
2004514880.tif 000011
2004514880.tif 000012
2004514880.tif 000013
2004514880.tif 000014
2004514880.tif 000015
2004514880.tif 000016
2004514880.tif 000017
2004514880.tif 000018
2004514880.tif 000019
2004514880.tif 000020
2004514880.tif 000021
2004514880.tif 000022
2004514880.tif 000023
2004514880.tif 000024
2004514880.tif 000025
2004514880.tif 000026
2004514880.tif 000027
2004514880.tif 000028
2004514880.tif 000029
2004514880.tif 000030
2004514880.tif 000031
2004514880.tif 000032
2004514880.tif 000033
2004514880.tif 000034
2004514880.tif 000035
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004514880.tif 000036
【手続補正書】
【提出日】平成14年1月7日(2002.1.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流量計電子回路（２０）から駆動信号を受け取り、電源供給部から電圧を受け、流量計検出器の流管（１０３Ａ−１０３Ｂ）の振動を生ずるように流量計検出器（１０）における駆動源に増幅された駆動信号を送り、揮発性物質を含む環境で動作可能であり、上記流量計電子回路から駆動信号を受け取るようにした入力部（３１０）を含むコリオリ式流量計のブースター増幅器（３０）であって、
上記入力部から上記駆動信号を受け取るためのバリア回路（３００）と、
該バリア回路から上記駆動信号を受け取り、該駆動信号を増幅された駆動信号に変換し、上記流管の振動を生ずるように線路を介して上記増幅された駆動信号を上記流量計検出器の駆動源に送るための駆動回路（３０２）と、
動作環境内の上記揮発性物質の発火を防止するように上記ブースター増幅器を収容する環境的に無害なハウジングと、
上記電源供給部から複数の標準ＡＣ電圧の１つを受けるようにしたオフラインスイッチング式電源回路（３０３）と、
からなり、上記オフラインスイッチング式電源回路が上記複数の標準ＡＣ電圧の１つを１つの一様なＤＣ電圧に変換し、該一様なＤＣ電圧が上記ブースター増幅器に電力を供給し、
上記バリア回路が上記駆動回路から上記入力部に過大な電力が供給されるのを防止するためのものである
ことを特徴とするコリオリ式流量計のブースター増幅器（３０）。
【請求項２】
上記オフラインスイッチング式の電源回路（３０３）が８５〜２６５ＡＣボルトの範囲の電圧を有する複数の標準ＡＣ電圧の１つを変換するようにしたことを特徴とする請求項１に記載のブースター増幅器（３０）。
【請求項３】
上記バリア回路（３００）が上記過大な電力が上記駆動回路から上記駆動信号に供給されるのを防止するようにしたガルバノ分離回路装置からなるようにしたことを特徴とする請求項１に記載のブースター増幅器（３０）。
【請求項４】
上記バリア回路に接続され上記駆動信号の位相を変化させる位相シフト回路（３０１）をさらに含み、該位相シフト回路の出力が上記位相の変化した駆動信号を上記駆動回路に送るようにしたことを特徴とする請求項１に記載のブースター増幅器（３０）。
【請求項５】
上記位相シフト回路（３０１）が３０〜８００Ｈｚの範囲の周波数を有する上記駆動信号の位相を変化させるようにしたことを特徴とする請求項４に記載のブースター増幅器（３０）。
【請求項６】
上記環境的に無害なハウジングが
上記入力部を収容するためのインタフェースハウジング部分（３１０）と、
上記バリア回路（３００）、上記駆動回路（３０２）及び上記オフラインスイッチング式電源回路（３０３）を収容するための上記インタフェースハウジング部分に連結された駆動回路ハウジング部分（３２０）と、
第１及び第２のコネクタ（４４１，４４３）と管路（４４２）とを有し、上記第１のコネクタが上記駆動回路ハウジング部分に連結され、上記第２のコネクタが上記流量計検出器（１０）に連結され、上記管路が上記第１及び第２のコネクタを連結するようにした増幅された駆動信号の管路部分（３４０）と、
からなり、
上記インタフェースハウジング部分が上記インタフェースハウジングと上記駆動回路ハウジング部分との間の火炎通路をなしていて上記動作する環境内の揮発性物質の発火を防止し、
上記駆動回路ハウジング部分が上記バリア回路、上記駆動回路及び上記オフラインスイッチング式電源回路の耐爆発性の被覆体をなしていて上記動作する環境内の揮発性物質の発火を防止し、
上記増幅された駆動信号の管路部分が上記駆動回路ハウジング部分から上記流量計検出器までの上記増幅された駆動信号を伝送する線路の耐爆発性の被覆体をなしていて上記動作する環境内での揮発性物質の発火を防止する
ようにしたことを特徴とする請求項１に記載のブースター増幅器（３０）。
【請求項７】
上記増幅された駆動信号の管路部分では
上記第１及び第２のコネクタ（４４１，４４３）が一体的な雄ねじ及び雌ねじを有し、
上記管路（４４２）が第１及び第２の端部に一体的な雄ねじを有し、
上記第１のコネクタが上記管路及び上記駆動回路ハウジング部分（３２０）とねじ結合をなし、
上記第２のコネクタが上記管路及び上記流量計検出器（１０）とねじ結合をなし、
上記増幅された駆動信号の管路部分が上記動作する環境内の揮発性物質の発火を防止する
ようにしたことを特徴とする請求項６に記載のブースター増幅器（３０）。
【請求項８】
上記環境的に無害なハウジングが
第１及び第２の端部（４３１，４３３）を有し、上記第１の端部が上記インタフェースハウジング部分（３１０）に連結され上記第２の端部が上記流量計検出器（１０）に連結されるようにした非駆動信号ハウジング部分（３３０）をさらに含み、
上記非駆動信号管路部分が上記駆動信号に加えて上記流量計電子回路（２０）から受け取った付加的な信号を伝送する線路のためのハウジングをなすようにしたことを特徴とする請求項６に記載のブースター増幅器（３０）。
【請求項９】
駆動回路ハウジング部分（３２０）がさらに上記位相シフト回路（３０１）のためのハウジングをなすようにしたことを特徴とする請求項６に記載のブースター増幅器。
【請求項１０】
上記流量計電子回路（２０）に一体的に装着されるようにしたことを特徴とする請求項１に記載のブースター増幅器（３０）。
【請求項１１】
上記流量計検出器（１０）に一体的に装着されるようにしたことを特徴とする請求項１に記載のブースター増幅器（３０）。
【請求項１２】
上記流量計検出器（１０）及び上記流量計電子回路（２０）に一体的に装着されるようにしたことを特徴とする請求項１に記載のブースター増幅器（３０）。
【請求項１３】
コリオリ式流量計の駆動信号を増幅する方法において、
電源供給部から複数の標準ＡＣ電圧の１つを受けることと、
該複数の標準ＡＣ電圧の１つを１つの一様なＤＣ電圧に変換することと、
流量計電子回路（２０）から駆動信号を受け取ることと、
上記複数の標準ＡＣ電圧から変換された１つの一様なＤＣ電圧から増幅された駆動信号を生ぜしめることと、
該増幅された駆動信号を流量計検出器（１０）の駆動源に供給することと、
上記駆動源に供給された上記増幅された駆動信号を伝送する線路を上記流量計の動作する環境内の揮発性物質の発火を防止する耐爆発性の収容ハウジングに収容することと、
上記流量計電子回路から受け取った駆動信号を伝送する線路を火炎通路被覆ハウジングに収容して、該火炎通路被覆ハウジングが上記流量計の動作する環境内の揮発性物質の発火を防止する上記火炎通路被覆ハウジングと上記耐爆発性被覆体との間の火炎通路被覆体をなすようにすることと、
上記増幅された駆動信号から上記流量計電子回路から受け取った駆動信号に本来的に安全なしきい値を超える電力が供給されるのを防止することと、
の各ステップからなるようにしたことを特徴とするコリオリ式流量計の駆動信号を増幅する方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の詳細な説明
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、流量計電子回路から流量計検出器に伝えられる駆動信号の強度を増大させるためのブースター増幅器を有するコリオリ式流量計に関する。より詳細には、本発明は、種々の定格電圧及び種々の環境状態において、直線状あるいは曲線状の形状の流管を有する流量計検出器とともに動作可能なブースター増幅器に関する。
【０００２】
【技術的問題】
１９８５年１月１日にＪ．Ｅ．スミスらに発行された米国特許第４４９１０２５号及び１９８２年２月１１日にＪ．Ｅ．スミスに与えられた再発行特許第３１４５０号に開示されるように、配管を通って流れる物質に関する質量流量及び他の情報を測定するためにコリオリ式質量流量計を用いることが知られている。これらの流量計は典型的には流量計電子回路部分と流量計検出器部分とからなる。流量計検出器は直線状あるいは曲線状の１本またはそれより多くの流管を有する。各々の流管の形状では単純な曲げ、捩れ、半径方向あるいは結合した型の１組の固有振動モードがある。各々の流管はこれらの固有モードのうちの１つで共振して振動するように駆動される。物質で満たされた振動する系の固有振動モードは流管と流管内の物質とを合せた質量により部分的に決定される。物質は流量計検出器の入口側で連結された配管から流量計検出器に流入する。それから物質は流管を通って進み、流量計検出器からその出口側に連結された配管に出て行く。
【０００３】
流量計検出器は典型的には流管に振動力を与えるための駆動源を含む。駆動源は流量計電子回路から駆動信号を受け取って流管に共振振動を生ぜしめる。直線状の流管を有する流量計検出器の駆動信号の周波数は曲線状の流管を有する流量計検出器の駆動信号の周波数とは大きく異なり得る。
【０００４】
流量計検出器を通って流れる物質がない時に、流管に沿った全ての点が実質的に同じ位相で振動する。物質が流管を通って流れると、コリオリ加速度により流管に沿った点が異なる位相を有するようになる。流量計検出器の入口側の位相は駆動源より遅れ、流量計検出器の出口側の位相は駆動源より進む。
【０００５】
流量計検出器は典型的には流管に沿って異なる点における流管の運動を表す正弦波状の信号を生ずる２つのピックオフを含む。ピックオフから受け取った正弦波状の信号の位相差が流量計電子回路により計算される。ピックオフの間の位相差流量計検出器を通って流れる物質の質量流量に比例する。
【０００６】
１つのピックオフ信号はまた駆動信号の制御ループを形成するために用いられる。物質で満たされた振動する系の固有振動モードは流管と流管内の物質とを合せた質量により部分的に決定される。流管の壁厚、流管の振動における硬さあるいは流管内の物質の質量が変化すると共振振動を生ずるために変更された駆動信号が必要とされよう。駆動制御ループにより流量計電子回路が流管の共振振動を生ずる駆動信号を連続的に生成することができるようになろう。
【０００７】
流量計検出器は典型的には流量計検出器に適切な物質の流量の範囲に応じた大きさになっている。物質の流量を増大させるために、より大きい流管が用いられる。流管の大きさが増大すると流管の壁厚や振動における硬さのようなある種の流管のパラメータが増大するであろう。駆動源がより大きい流管の共振振動を生ずることができるようにするために、流量計電子回路から受け取った駆動信号はさらに強度を必要とするであろう。流量計電子回路から受け取った駆動信号の強度を増大させるためにブースター増幅器が用いられる。
【０００８】
流量計検出器と流量計電子回路とは典型的には１本の線路に沿った９本のリード線によって相互に接続される。流量計電子回路が流量計検出器から離れて装着される場合、９本導線のケーブルが用いられよう。流量計電子回路が流量計検出器と一体的に装着される場合、９ピン型の貫通接続が用いられよう。９本のリード線のうち、２本が流量計電子回路を駆動源に接続し、２本が流量計電子回路を一方のピックオフに接続し、２本が流量計電子回路を他方のピックオフに接続し、３本が流量計電子回路を温度検出器接続する。典型的には流量計電子回路と流量計検出器とを相互に接続する１本の線路に沿ってブースター増幅器が挿入される。
【０００９】
複数のＡＣ定格電圧で動作可能なブースター増幅器を形成することが１つの問題である。コリオリ式流量計は世界中で用いられる。個々の国及び地域は定格電圧を有している。例えば、米国では１１５ＶのＡＣが一般的であり、日本では１００ＶのＡＣが一般的であり、ヨーロッパでは２３０ＶのＡＣが一般的である。
【００１０】
コリオリ式流量計のブースター増幅器を形成する従来の手法は各定格電圧について別個のブースター増幅器を形成することであった。しかしながら、ブースター増幅器のマトリックスが増大すると、設計に指定され、目録に入り、購入すべき部品の数が増加し、工程の複雑化により製造経費及び人件費が増加し、完成品の目録が増大する。
【００１１】
さらに他の問題は、直線状及び曲線状の流管の形状に関して駆動信号を増幅できるブースター増幅器を形成することである。曲線状の流管を有する流量計検出器の駆動信号は４０Ｈｚに近い駆動周波数を必要とすることがある。直線状の流管を有する流量計検出器の駆動信号は８００Ｈｚに近い駆動周波数を必要とすることがある。流管の共振振動の振動数が大きくなると、駆動系の不正確さが大きくなって質量流量の測定誤差となる。
【００１２】
より高い周波数の駆動信号を必要とする流管のブースター増幅器を形成する従来の手法は駆動信号の強度を高めることであった。しかしながら、標準ＡＣ電圧を供給する電源では駆動信号に十分な強度が与えられないであろう。標準ＡＣ電圧の例は米国で一般的な１１５Ｖの標準ＡＣ電圧であり、日本で一般的な１００Ｖの標準ＡＣ電圧であり、ヨーロッパで一般的な２３０Ｖの標準ＡＣ電圧である。
【００１３】
さらに他の問題は、爆発し易い環境での規制官庁の安全基準に適合したブースター増幅器を形成することである。コリオリ式流量計は活性のない環境状態から爆発し易い状態までの種々の環境で用いられる。流量計の動作環境がより厳しくなると、流量計が次第に厳格な要件に適合しなければならなくなる。個々の国及び地域は規制官庁により流量計の標準的な安全要件を設けている。例えば、米国ではＵＬが流量計の安全要件を決定し、ヨーロッパではＣＥＮＥＬＥＣが流量計の安全要件を決定し、カナダではＣＳＡが流量計の安全要件を決定し、日本ではＴＩＩＳが流量計の安全要件を決定している。爆発環境についての官庁の安全要件に適合するように形成されたブースター増幅器は典型的にはその官庁のより厳しくない環境に関する要件に適合する。しかしながら、爆発し易い環境に関するある官庁の安全要件に適合するブースター増幅器が他の官庁の爆発し易い環境についての基準に適合しないこともあろう。この議論に関して、爆発し易い環境は火花、過剰の熱あるいは過剰のエネルギーがその環境にもたらされると発火し得る揮発性物質を含む環境である。
【００１４】
爆発し易い環境についての流量計の安全要件に適合するための１つの手法は耐爆発性のハウジング内にブースター増幅器を収容することである。耐爆発性のハウジングを得るために用いられる方法はカプセル化、加圧及び防火性の収納を含む。耐爆発性のハウジングはこの環境内の揮発性物質が装置の加熱された面や装置内の回路からの火花により揮発性物質の発火が生ずるような装置に接触するのを防止する。耐爆発性のハウジングはまたハウジングの外側の揮発性物質と接触する前にいかなる内部の発火部分をも冷却するのに十分な長さの炎の通路与える。爆発し易い環境についての流量計の安全要件に適合するための他の手法はブースター増幅器を本来的に安全にすることである。本来的に安全な装置とは装置の全ての回路がある低いエネルギーレベルで動作する装置である。低いエネルギーレベルで動作することにより装置は火花や爆発を生ずるのに十分な熱を生ずることがない。
【００１５】
コリオリ式流量計のブースター増幅器を形成する従来の手法は異なる所管官庁の安全基準に従ってそれぞれの動作環境ごとに別個のブースター増幅器のモデルを形成することであった。しかしながら、ブースター増幅器のマトリクスが大きくなると、設計に指定され、購入され、目録に入れるべき部品の数が増加し、工程の複雑さにより製造経費及び人件費が増加し、完成品の目録が増大する。
【００１６】
さらに他の問題は、爆発し易い環境についての所管官庁の基準に適合する設置及びサービスが容易なブースター増幅器を形成することである。爆発し易い環境についての所管官庁の安全基準に適合するように形成されたブースター増幅器は複雑な設置及びサービスの要件を含み得る。ブースター増幅器は爆発し易い環境についての流量計の安全要件に適合するために別々の接地やブースター増幅器のサービス時に交換しなければならないアセンブリーについての設置要件を含み得る。
【００１７】
ブースター増幅器は厳密には流量計電子回路から駆動信号を受け取り、駆動信号を増幅し、駆動信号を流量計検出器に送るのに必要な全ての導線、回路及びハウジングを含む。しかしながら、流量計電子回路は典型的には流量計の動作に必要な全ての信号を１本の線路を介して流量計検出器に送り、また流量計から受け取る。それゆえ、ここでの議論では、ブースター増幅器は、駆動信号のために用いられる流量計電子回路からの線路が付加的な信号を含む場合に、流量計検出器に付加的信号を送り、また流量計検出器から付加的信号を受け取るのに必要な全ての導線及びハウジングを含むであろう。
【００１８】
【解決手段】
前述の、また他の問題は本発明により提供されるブースター増幅器により解決され、技術的進歩がなされる。本発明の第１の利点はブースター増幅器が複数の電圧で動作し得るという点にある。本発明の第２の利点はブースター増幅器が直線状及び曲線状の流管の形状の駆動信号を増幅することができることである。本発明の第３の利点はブースター増幅器が爆発し易い環境についての多くの所管官庁の安全基準に適合することである。本発明の第４の利点はブースター増幅器の設置及びサービスが容易なことである。
【００１９】
本発明により提供されるブースター増幅器はオフラインスイッチング式の電源回路を用いて複数の異なる定格電圧で動作し得る。定格電圧の例は米国で一般的な１１５ＶのＡＣ、日本で一般的な１００ＶのＡＣ、ヨーロッパで一般的な２３０ＶのＡＣである。オフラインスイッチング式の電源回路は電源からＡＣ電圧を受け、ＡＣ電圧を整流して対応するＤＣ電圧にし、この対応するＤＣ電圧を１つの一様なＤＣ電圧に変換する。駆動回路はオフラインスイッチング式の電源回路により出力される１つの一様なＡＣ電圧で動作する。
【００２０】
本発明により提供されるブースター増幅器は直線状及び曲線状の流管の形状の場合の駆動信号を増幅する。曲線状の流管を有する流量計検出器の駆動信号は４０Ｈｚに近い駆動周波数を必要とすることがある。直線状の流管を有する流量計検出器の駆動信号は８００Ｈｚに近い駆動周波数を必要とすることがある。流管の共振振動の振動数が高くなると、流管の共振振動を効果的に生ぜしめるために駆動信号の位相がより正確でなければならない。位相シフト回路が流量計電子回路から受け取った駆動信号を変調して流管の共振振動効果的に生ぜしめる。
【００２１】
本発明により提供されるブースター増幅器は爆発し易い環境についての多くの所管官庁の安全基準に適合する。爆発し易い環境についての流量計の安全要件を制定する所管官庁の例として、米国のＵＬ、ヨーロッパのＣＥＮＥＬＥＣ、カナダのＣＳＡ及び日本のＴＩＩＳがある。本発明により提供されるブースター増幅器はバリア回路と環境に無害なハウジングを用いることにより爆発し易い環境についての所管官庁の安全基準に適合する。環境に無害のハウジングは爆発し易い環境についての所管官庁の安全基準に適合するために耐爆発性の被覆体及び火炎の通路となる収容体を含む複数の耐爆発の手法を用いる。
【００２２】
流量計電子回路から受け取った駆動信号を増幅するために、ブースター増幅器は本来の安全しきい値を超える電力を用いる。本来的に安全とされるものでない導線あるいは回路を有するブースター増幅器のハウジングは爆発し易い環境についての所管官庁の安全基準に適合するために耐爆発性の被覆体を用いる。
【００２３】
ブースター増幅器全体に耐爆発性被覆体の手法を用いるのを避けるために、本来的に安全とされるものでない導線を有するブースター増幅器の部分がブースター増幅器の他の部分から分離される。バリア回路が本来的に安全とされるものでない導線及び回路と本来的に安全な回路ないし導線とを分離する。バリア回路は本来的に安全なしきい値を超える電力が本来的に安全とされるものでない回路から、ブースター増幅器の動作時及び短絡時に流量計電子回路から受け取る駆動信号に伝えられるのを防止する。本来的に安全とされるのでない回路あるいは導線を含むブースター増幅器の部分に近接したバリアに保護された本来的に安全な導線のハウジングは爆発し易い環境についての所管官庁の基準に適合するために火炎通路収容体の手法を用いる。火炎通路収容体の手法はハウジング内部の揮発性物質に接触する前にいかなる内部の発火部分をも冷却するのに十分な長さの火炎通路を与える。
【００２４】
環境的に無害なハウジングはインタフェースハウジング部分、駆動回路ハウジング部分及び増幅駆動信号回路部分を含むであろう。しかしながら、流量計電子回路は典型的には１本の信号線路を介して流量計の動作に必要な全ての信号を流量計検出器から受け取り、また流量計検出器に送る。それゆえ、環境的に無害なハウジングはまた非駆動信号回路部分も含むであろう。非駆動信号回路部分は線路を介して受け取った駆動信号を含んでいた付加的な信号のための、インタフェースハウジング部分から流量計検出器にわたるハウジングを与える。非駆動信号の管路部分は本来的に安全とされるのでない導線あるいは回路を含まず本来的に安全とされるのでない導線あるいは回路を収容するハウジングに近接していないので、爆発し易い環境についての所管官庁の安全基準に適合するために耐爆発性ハウジングの手法は必要でない。
【００２５】
インタフェースハウジング部分は流量計電子回路から駆動信号を受け取る。インタフェースハウジング部分は線路を介して駆動信号を含んでいた駆動信号及び他の信号の接合部として、ブースター増幅器の装着ブラケットとして、流量計電子回路の端子部のアウトレットとして作用する。インタフェースハウジング部分はインタフェースハウジング部分と駆動回路ハウジング部分との間の火炎通路を与える。インタフェースハウジング部分は爆発し易い環境についての所管官庁の安全基準に適合するように火炎通路収容体の手法を用いている。
【００２６】
駆動回路ハウジング部分はバリア回路、位相シフト回路、オフラインスイッチング電源回路及び駆動回路を収容する。駆動回路ハウジング部分はインタフェースハウジング部分と増幅された駆動信号導通部分とに連結されている。駆動回路ハウジング部分はインタフェースハウジング部分から駆動信号を、利用者が用いる電源から標準電圧を受け取る。駆動回路ハウジング部分内に収容された回路及び導線は本来的に安全なしきい値を超えることがあろう。駆動回路ハウジング部分は爆発し易い環境についての所管官庁の基準に適合する耐爆発性被覆体の手法を用いている。
【００２７】
増幅された駆動信号の管路部分は増幅された駆動信号を被覆する。増幅された駆動信号の管路部分は駆動回路ハウジング部分及び流量計検出器に連結される。増幅された駆動信号管路部分内に収容された回路及び導線は本来的に安全なしきい値を超えることがあろう。増幅された駆動信号管路部分は爆発し易い環境についての所管官庁の安全基準に適合する耐爆発性被覆体の手法を用いている。
【００２９】
本発明により提供されるブースター増幅器は設置及びサービスのし易さを高める。バリア回路はガルバノ分離回路装置（ＧＩＤ）を含むであろう。ＧＩＤはバリア回路の分離用接地の必要性をなくす。分離用接地をなくすことにより製造経費が減少し、利用者が設置及び使用し安すくなる。増幅された駆動信号の管路部分は第１及び第２の連結部材と管路部材とを含み、増幅された駆動信号の管路部分の分解及び再使用を可能にするであろう。増幅された駆動信号の管路部分の分解及び再使用によりブースター増幅器のサービスのし易さが高まる。
【００３０】
前述したことから、本発明の１つの面は、
流量計電子回路から駆動信号を受け取り、電源供給部から電圧を受け、流量計検出器の流管の振動を生ずるように流量計検出器における駆動源に増幅された駆動信号を送り、揮発性物質を含む環境で動作可能であり、上記流量計電子回路から駆動信号を受け取るようにした入力部を含むブースター増幅器を含むコリオリ式流量計であって、上記ブースター増幅器が
上記入力部から上記駆動信号を受け取るためのバリア回路と、
該バリア回路から上記駆動信号を受け取り、該駆動信号を増幅された駆動信号に変換し、上記流管の振動を生ずるように上記増幅された駆動信号を上記流量計検出器の駆動源に線路を介して送るための駆動回路と、
動作環境内の上記揮発性物質の発火を防止するように上記ブースター増幅器を収容する環境的に無害なハウジングと、
上記電源供給部から複数の標準ＡＣ電圧の１つを受け、上記ブースター増幅器に電力を与えるように上記複数の標準電圧の１つを１つの一様なＤＣ電圧に変換するためのオフラインスイッチング式電源回路と、
からなり、上記オフラインスイッチング式電源回路が上記複数の標準ＡＣ電圧の１つを１つの一様なＤＣ電圧に変換し、該一様なＤＣ電圧が上記ブースター増幅器に電力を供給し、
上記バリア回路が上記駆動回路から上記入力部に過大な電力が供給されるのを防止するためのものである
ようにしたコリオリ式流量計であることがわかるであろう。
【００３１】
他の面は、上記オフラインスイッチング式の電源回路が８５〜２６５ＡＣボルトの範囲の電圧を有する複数の標準ＡＣ電圧の１つを変換するようにしたことである。
【００３２】
さらに他の面は、上記バリア回路が上記過大な電力が上記駆動回路から上記駆動信号に供給されるのを防止するようにしたガルバノ分離装置からなるようにしたことである。
【００３３】
さらに他の面は、上記ブースター増幅器が上記バリア回路に接続された位相シフト回路を含み、該位相シフト回路が上記駆動信号の位相を変化させ、上記位相の変化した駆動信号を上記駆動回路に送るようにしたことである。
【００３４】
さらに他の面は、上記位相シフト回路が３０〜８００Ｈｚの範囲の周波数を有する上記駆動信号の位相を変化させるようにしたことである。
【００３５】
さらに他の面は、上記環境的に無害なハウジングが
上記入力部を収容するためのインタフェースハウジング部分と、
上記バリア回路、上記駆動回路及び上記オフラインスイッチング式電源回路を収容するための上記インタフェースハウジング部分に連結された駆動回路ハウジング部分と、
第１及び第２のコネクタと管路とを有し、上記第１のコネクタが上記駆動回路ハウジング部分に連結され、上記第２のコネクタが上記流量計検出器に連結され、上記管路が上記第１及び第２のコネクタを連結するようにした増幅された駆動信号の管路部分と、
からなり、
上記インタフェースハウジング部分が上記インタフェースハウジングと上記駆動回路ハウジング部分との間の火炎通路をなしていて上記動作する環境内の揮発性物質の発火を防止し、
上記駆動回路ハウジング部分が上記バリア回路、上記駆動回路及び上記オフラインスイッチング式電源回路の耐爆発性の被覆体をなしていて上記動作する環境内の揮発性物質の発火を防止し、
上記増幅された駆動信号の管路部分が上記駆動回路ハウジング部分から上記流量計検出器までの上記増幅された駆動信号を伝送する線路の耐爆発性の被覆体をなしていて上記動作する環境内での揮発性物質の発火を防止する
ようにしたことである。
【００３６】
さらに他の面は、上記増幅された駆動信号の管路部分では
上記第１及び第２のコネクタが一体的な雄ねじ及び雌ねじを有し、
上記管路が第１及び第２の端部に一体的な雄ねじを有し、
上記第１のコネクタが上記管路及び上記駆動回路ハウジング部分とねじ結合をなし、
上記第２のコネクタが上記管路及び上記流量計検出器とねじ結合をなし、
上記増幅された駆動信号の管路部分が上記動作する環境内の揮発性物質の発火を防止する
ようにしたことである。
【００３７】
さらに他の面は、上記環境的に無害なハウジングが
第１及び第２の端部を有し、上記第１の端部が上記インタフェースハウジング部分に連結され上記第２の端部が上記流量計検出器に連結されるようにした非駆動信号ハウジング部分をさらに含み、
上記非駆動信号の管路部分が上記駆動信号に加えて上記流量計電子回路から受け取った付加的な信号を伝送するのためのハウジングをなす
ようにしたことである。
【００３８】
さらに他の面は、駆動回路ハウジング部分がさらに上記位相シフト回路のためのハウジングをなすようにしたことである。
【００３９】
さらに他の面は、上記ブースター増幅器が上記流量計電子回路に一体的に装着されるようにしたことである。
【００４０】
さらに他の面は、上記ブースター増幅器が上記流量計検出器に一体的に装着されるようにしたことである。
【００４１】
さらに他の面は、上記ブースター増幅器が上記流量計検出器及び上記流量計電子回路に一体的に装着されるようにしたことである。
【００４２】
さらに他の面は、コリオリ式流量計の駆動信号を増幅する方法において、
電源供給部から複数の標準ＡＣ電圧の１つを受けることと、
該複数の標準ＡＣ電圧の１つを１つの一様なＤＣ電圧に変換することと、
流量計電子回路から駆動信号を受け取ることと、
上記複数の標準ＡＣ電圧から変換された１つの一様なＤＣ電圧から増幅された駆動信号を生ぜしめることと、
該増幅された駆動信号を流量計検出器の駆動源に供給することと、
上記駆動源に供給された上記増幅された駆動信号を伝送する線路を上記流量計の動作する環境内の揮発性物質の発火を防止する耐爆発性の収容ハウジングに収容することと、
上記流量計電子回路から受け取った駆動信号を伝送する線路を火炎通路被覆ハウジングに収容して、該火炎通路被覆ハウジングが上記耐爆発性の収容ハウジングと上記流量計の動作する環境内の揮発性物質の発火を防止する上記火炎通路被覆ハウジングとの間の火炎通路被覆体をなすようにすることと、
上記増幅された駆動信号から上記流量計電子回路から受け取った駆動信号に本来的に安全なしきい値を超える電力が供給されるのを防止することと、
の各ステップからなるようにしたことである。
【００４３】
【実施例の説明】
以下に本発明の好ましい実施例について添付の図面を参照してより詳細に説明する。本発明は多くの形態で実施され、ここに説明される実施例に限定されるものでなく、これらの実施例は説明を完全にし完結させるためになされるものであって、発明の範囲を十分に明らかにするものであることが当業者にはわかるであろう。図において、全体として同様な番号は同様な要素を示している。
【００４４】
図１はコリオリ式流量計の流量計検出器１０及び流量計電子回路２０からなるコリオリ式流量計５の例を示している。流量計電子回路２０は線路１００を介して流量計検出器１０に接続されて線路２６を介して例えば密度、質量流量、体積流量及び全体的な質量の流れの情報を与えるが、これらの情報は例示的なものであって限定的なものではない。本発明は流管を通って流れる物質の特性を測定するために振動する流管を有する何らかの装置と組み合わせて実施されることは当業者に明らかであるが、コリオリ式流量計の構造について説明する。このような装置の第２の例はコリオリ式質量流量計によって与えられる付加的な測定能力を有していない振動管デンシトメーターである。
【００４５】
流量計検出器１０は１対のフランジ１０１及び１０１′と、マニホルド１０２と、流管１０３Ａ及び１０３Ｂとを有する。流管１０３Ａ及び１０３Ｂに駆動源１０４とピックオフ検出器１０５及び１０５′と、温度検出器１０７とが連結されている。受けバー１０６１０６及び１０６′は各流管が振動する中心の軸Ｗ及びＷ′を規定するように作用する。
【００４６】
流量計検出器１０が測定されるプロセス物質を移送する配管系（図示せず）に挿入されると、物質はフランジ１０１を通って流量計検出器１０に入り、マニホルド１０２を通過してここで物質が流管１０３Ａ及び１０３Ｂに入るように向けられ、流管１０３Ａ及び１０３Ｂを通って流れてマニホルド１０２に戻りここでフランジ１０１′を通って流量計検出器１０から出て行く。
【００４７】流管１０３Ａ及び１０３Ｂはそれぞれ曲げ軸Ｗ−Ｗ及び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てマニホルド１０２に適切に装着されている。流管１０３Ａ−１０３Ｂはマニホルドから外方に実質的に平行に延びている。
【００４８】
流管１０３Ａ−１０３Ｂはそれぞれの曲げ軸Ｗ−Ｗ′を中心として反対方向に、いわゆる流量計の第１の位相の外れた曲げモードで駆動源１０４により駆動される。駆動源１０４は、流管１０３Ａに装着されたマグネットと、流管１０３Ｂに装着され両方の流管を振動させるように交流電流が流される対向するコイルとのような多くの公知の装置のいずれからなるものでもよい。流量計電子回路２０によりリード線１１０を介して駆動源１０４に適当な駆動信号が供給される。
【００４９】
ピックオフ検出器１０５及び１０５′が流管１０３Ａ及び１０３Ｂの少なくとも一方において流管の両端に取り付けられて流管の振動を測定する。流管１０３Ａ−１０３Ｂが振動すると、ピックオフ検出器１０５−１０５′は第１及び第２のピックオフ信号を生ずる。第１及び第のピックオフ信号はリード線１１１−１１１′に供給される。
【００５０】
温度検出器１０７が流管１０３Ａ及び１０３Ｂの少なくとも一方に取り付けられている。装置の温度についての式を変更するために温度検出器１０７は流管の温度を測定する。線路１１２は温度検出器１０７から流量計電子回路２０に温度信号を送る。
【００５１】
流量計電子回路２０はそれぞれリード線１１１及び１１１′に生ずる第１及び第２のピックオフ信号を受け取る。流量計電子回路２０は第１及び第２のピックオフ信号を処理して流量計検出器１０を通る物質の質量流量、密度及び他の特性を計算する。この計算された情報は流量計電子回路２０により線路２６を介して利用手段（図示せず）に供給される。
【００５２】
コリオリ式流量計５はその構造において振動流管型のデンシトメーターと非常に類似している。振動管型のデンシトメーターはまた流体が通って流れる振動する管、あるいはサンプル型のデンシトメーターの場合、流体が収容される振動する管を用いる。振動管型デンシトメーターはまた流管を励振させるための駆動系を用いる。振動管型デンシトメーターは典型的には、密度の測定に周波数の測定のみが必要であり位相の測定は必要でないので、１つのフィードバック信号のみを用いる。ここでの本発明の説明は振動管型デンシトメーターにも同様に当てはまる。
【００５３】
図２は流量計電子回路２０，流量計検出器１０及びブースター増幅器３０を有するコリオリ式流量計５の単純化したブロックダイアグラムである。ブースター増幅器３０は流量計電子回路２０によって生ずる駆動信号１１０を増幅して駆動源１０４が流量計検出器１０の流管１０３Ａ及び１０３Ｂ（図１）の共振振動を生ぜしめるようにする。流量計電子回路２０は流量計検出器１０に接続されたブースター増幅器３０に接続されている。ブースター増幅器３０は流量計電子回路２０と一体的に、あるいは流量計検出器１０と一体的に装着されよう。あるいはブースター増幅器３０は流量計電子回路２０及び流量計検出器１０の両方と一体的に装着されてもよい。
【００５４】
図３は、本発明の好ましい実施例をさらに詳細に示したものである。この実施例において、ブースター増幅器３０は多くの標準電圧で動作可能である。この実施例において、ブースター増幅器３０は直線状及び曲線状の両方の流管の形状について駆動信号を増幅する。この実施例において、ブースター増幅器３０は爆発し易い環境についての多くの所管官庁の安全基準に応じたものになる。この実施例ではブースター増幅器３０は設置及びサービスの容易性が高まる。それゆえ、ブースター増幅器３０は、これを用いないと複数のブースター増幅器が必要となるような用途において用いることができる。
【００５５】
図３はハウジング及び回路を示している。位相シフト回路３０１、駆動回路３０２及びオフラインスイッチング式の電源回路３０３が協働して駆動信号１１０を増幅する。爆発し易い環境についての所管官庁の安全基準に適合するように、バリア回路３００、インタフェースハウジング部分３１０、駆動回路ハウジング部分３２０、非駆動信号の管路部分３３０及び増幅された駆動信号の管路部分３４０が協働する。より詳細には、爆発し易い環境についての所管官庁の安全基準に適合するように、バリア回路３００、インタフェースハウジング部分３１０、駆動回路ハウジング部分３２０、非駆動信号の管路部分３３０及び増幅された駆動信号の管路部分３４０が協働して１つのハウジングから他のハウジングへの電力の伝達及び内部発火の伝達を制限する。
【００５６】
駆動回路ハウジング部分３２０はバリア回路３００、位相シフト回路３０１、駆動回路３０２及びオフラインスイッチング式電源回路３０３を収容する。駆動回路ハウジング部分３２０内の電力レベルは本来的に安全なしきい値を超えることがあり、それゆえ駆動回路ハウジング部分３２０は爆発し易い環境についての所管官庁の安全基準に適合するように耐爆発性被覆体の手法を用いる。
【００５７】
増幅された駆動信号の管路部分３４０は駆動信号ハウジング部分３２０から流量計検出器１０にわたる増幅された駆動信号を伝送するための線路１１０Ｄを収容する。増幅された駆動信号は本来的に安全なしきい値を超えることがあり、それゆえ増幅された駆動信号の管路部分３４０は爆発し易い環境についての所管官庁の安全基準に適合する耐爆発性の被覆体の手法を用いる。
【００５８】
インタフェースハウジング部分３１０は駆動信号のような本来的に安全な信号、第１及び第２のピックオフ信号及び温度信号を伝送する線路１１０、１１１、１１１′及び１１２収容する。バリア回路３００は、ブースター増幅器３０の動作時及び短絡した場合に、本来的に安全なしきい値を超える電力が駆動回路ハウジング部分３２０内の本来的に安全とされるのでない回路からインタフェースハウジング部分３１０内の駆動信号に伝わるのを防止する。駆動信号ハウジング部分３２０は本来的に安全なしきい値を超えることがある回路を含み、それゆえインタフェースハウジング部分３１０は爆発し易い環境についての所管官庁の安全基準に適合ように火炎通路被覆体の手法を用いる。
【００５９】
非駆動信号の管路部分３３０はインタフェースハウジング部分３１０と流量計検出器１０との間での第１及び第２のピックオフ信号及び温度信号を伝送する線路を収容する。非駆動信号管路部分３３０は本来的に安全な線路を収容し、ハウジング部分３１０及び流量計検出器１０に連結されているが、これらはともに爆発し易い環境についての所管官庁の安全基準に適合するように火炎通路被覆体の手法を用いており、それゆえ非駆動信号の管路部分３３０は爆発し易い環境についての所管官庁の安全基準に適合するために火炎通路被覆体あるいは耐爆発性収容体の手法を必要とすることはない。
【００６０】
動作時に、流量計電子回路２０は線路１００を介してブースター増幅器３０に信号を供給する。線路１００の信号は駆動信号を含はずであり、温度信号及び第１及び第２のピックオフ信号を含み得る。線路１００の信号はブースター増幅器３０のインタフェースハウジング部分３１０が受ける。インタフェースハウジング部分３１０は線路１００を介して受け取られる他の信号から駆動信号を分離するための接合部を与える。駆動信号はインタフェースハウジング部分３１０からブースター増幅器３０の駆動回路ハウジング部分３２０に収容されたバリア回路３００に送られる。
【００６１】
駆動回路ハウジング部分３２０はバリア回路３００、位相シフト回路３０１、駆動回路３０２及びオフラインスイッチング式電源回路３０３を収容する。駆動回路ハウジング部分３２０爆発し易い環境における動作のための耐爆発性ハウジングを与える。駆動回路ハウジング部分３２０は本来的に安全なしきい値を超える電力レベルで動作する回路を含む。バリア回路３００は本来的に安全なしきい値を超える電力が駆動回路ハウジング部分３２０内の回路からバリア回路３００とは反対の駆動信号を伝送する線路１１０Ａに伝わるのを防止するバリアを与える。バリア回路はガルバノ分離回路の形とすることができ、これによりバリア回路３００の別個に接地する必要がなくなる。バリア回路３００の詳細は当業者にはよく知られており、本発明の部分をなすものではない。
【００６２】
インタフェースハウジング部分３１０が受ける第１及び第２のピックオフ信号と温度信号とはブースター増幅器３０の非駆動信号管路部分３３０によりインタフェースハウジング部分３１０から流量計検出器１０に送られる。インタフェースハウジング部分３１０はブースター増幅器３０の外側の環境内の揮発性物質に接触する前に駆動回路ハウジング部分３２０内部に発火が生じても冷却するのに十分な火炎通路を与える。非駆動信号の管路部分３３０はインタフェースハウジング部分３１０によって設定される火炎通路と非駆動信号のハウジング部分３３０内に本来的に安全な信号だけがあることとにより火炎通路被覆体あるいは耐爆発性被覆体の手法を必要としない。
【００６３】
ブースター増幅器３０は位相シフト回路３０１を含む。位相シフト回路３０１は線路１１０Ｂを介して駆動信号を受け取り、流管１０３Ａ及び１０３Ｂ（図示せず）の共振振動をより効果的に生ずることができる駆動信号を生ずるようにバリア回路３００からの駆動信号の位相をシフトさせる。位相シフト回路３０１はより効果的で正確な駆動信号を生ずる流量計の駆動系における誤差を修正する。駆動系における誤差の例は同じ駆動信号に対応する所定の駆動源モデルにより与えられる力に固有な変化である。位相シフト回路３０１は駆動信号における実験的に決定される位相シフトを生ずる。駆動信号に生じた位相シフトは与えられたコリオリ式流量計について位相回路３０１で手動的に選択され、あるいは与えられたコリオリ式流量計について駆動信号に与えるべき適当なシフトを決定するための自動的な工程を含むようにすることができる。コリオリ式流量計の駆動信号の周波数は一般的に約３０〜８００Ｈｚの範囲である。しかしながら位相シフト回路３０１は位相がシフトされ得る特定の駆動信号の周波数の範囲に限定されるものではない。位相シフト回路３０１の詳細は当業者にはよく知られており、本発明の一部をなすものではない。位相シフト回路３０１は駆動回路３０２に線路１１０Ｃを介して駆動信号を出力するように動作する。位相シフト回路３０１はブースター増幅器３０が直線状及び曲線状の流管形状を有する流量計の駆動信号で動作できるようにする。
【００６４】
ブースター増幅器３０は利用者が用いる電力源を必要とする。ブースター増幅器３０は利用者が用いる電力源から複数の異なる標準電圧のうちの１つを受けて駆動回路３０２に線路３１１を介して１つの一様なＤＣ電圧を出力するためのオフラインスイッチング式電源回路３０３を含む。標準電圧の例としては、米国で一般的な１１５ボルトＡＣ、日本で一般的な１００ボルトＡＣ、ヨーロッパで一般的な２３０ボルトＡＣがある。オフラインスイッチング式電源回路３０３は利用者が用いる電力源により供給される標準電圧の典型的な変化に適合するように８５〜２６５ボルトＡＣの範囲のＡＣ電圧を受ける。オフラインスイッチング式電源回路の詳細は当業者にはよく知られており、本発明の一部をなすものではない。オフラインスイッチング式電源回路３０３はブースター増幅器３０が多くの標準電圧で動作するようにする。
【００６５】
駆動回路３０２は位相シフト回路３０１からの駆動信号の電力を増大させて流管１０３Ａ及び１０３Ｂに共振振動を生ずるように駆動源１０４の増大した電力を有する駆動信号を生ずる。駆動回路３０２により駆動信号１１０Ｃに加えられる電力量は、流管１０３Ａ及び１０３Ｂが共振振動数で振動するまで駆動制御ループ（図示せず）を介して周知の方法で制御される。駆動回路３０２の詳細は当業者にはよく知られており、本発明の一部をなすものではない。
【００６６】
駆動回路３０２から出力された駆動信号は増幅された駆動信号の管路部分３４０により線路１１０Ｄを介して流量計検出器１０に送られる。増幅された駆動信号の管路部分３４０は爆発し易い環境における動作についての耐爆発性ハウジングの要件に適合する駆動回路ハウジング部分３２０と流量計検出器１０との間における線路１１０Ｄの耐爆発性被覆体を与える。
【００６７】
図４は、本発明による、図３に示される環境的に無害なハウジングの部分の好ましい実施例として、インタフェースハウジング部分３１０、駆動回路ハウジング部分３２０、非駆動信号の管路部分３３０及び駆動信号管路部分３４０を破断図で示している。この実施例は図３に示されるブースター増幅器３０の環境的に無害なハウジングをさらに詳細に示している。
【００６８】
インタフェースハウジング部分３１０は線路１００（図１）を介して流量計電子回路２０から駆動信号及び付加的信号を受け取るようにしたインタフェースハウジング部分の入力部４１１を含む。インタフェースハウジング部分３１０は一体的な装着ブラケット４１２を含むであろう。一体的な装着ブラケット４１２によりブースター増幅器３０の装着が可能になる。インタフェースハウジング部分３１０はまた非駆動信号の管路部分３３０を受けるようにしたインタフェースハウジング部分の出力部４１３を含むであろう。インタフェースハウジング部分３１０は駆動回路ハウジング部分３２０に装着される。
【００６９】
非駆動信号の管路部分３３０は第１のコネクタ４３１、管路４３２及び第２のコネクタ４３３を含む。コネクタ４３１はインタフェースハウジング部分の出力部４１３に係合するようにしてある。コネクタ４３１は管路４３２の第１の端部に連結されている。管路４３２の第２の端部は第２のコネクタ４３３に連結されている。第２のコネクタ４３３は流量計検出器１０に連結されている。非駆動信号の管路部分３３０は温度信号１１２と、第１及び第２のピックオフ信号（図３）とのためのハウジングを与える。
【００７０】
駆動回路ハウジング部分３２０は増幅された駆動信号の管路部分３４０を受けるようにした駆動回路ハウジング部分の出力部４２１を含む。増幅された駆動信号の管路部分３４０は第１のコネクタ４４１、管路４４２及び第２のコネクタ４４３を含む。コネクタ４４１は駆動回路ハウジング部分の出力部４２１に係合するようにしてある。コネクタ４４１は管路４４２の第１の端部に連結されている。管路４４２の第２の端部は第２のコネクタ４４３に連結されている。第２のコネクタ４４３は流量計検出器１０に連結されている。増幅された駆動信号の管路部分３４０は駆動回路ハウジング部分３２０から流量計１０（図３）への増幅された駆動信号を伝送する線路１１０Ｄのための耐爆発性のハウジングを与える。
【００７１】
増幅された駆動信号の管路部分３４０はブースター増幅器３０についてのサービスのし易さを高める。コネクタ４４１、管路４４２及びコネクタ４４３により増幅された駆動信号の管路部分３４０の取り外し及び再使用が可能になる。駆動回路ハウジング部分３２０へのコネクタ４４１の連結、管路４４２へのコネクタ４４１の連結、コネクタ４４３への管路４４２の連結、流量計１０へのコネクタ４４３の連結の各々の連結では、耐爆発性ハウジングの要件に適合するようにある数のねじを係合しなければならない。コネクタ４４１及び４４３は指定された数の雄ねじ及び雌ねじを含む。管路４４２は各端部に一体的なねじ部を含む。管路４４２の各端部におけるねじ部は、コネクタ４４１及び４４３が管路４４２上に完全に螺合し、それから駆動回路ハウジング部分３２０及び流量計１０にそれぞれ螺合し、それによって全てのねじ係合箇所において十分なねじ係合を維持できるように、所定の数の２倍でなければならない。図５は図４の環境的に無害なハウジングの完全に組み立てられた図を示している。




【国際調査報告】
2004514880.tif 000037
2004514880.tif 000038