(57)【要約】      （修正有）【課題】低流量域における分解能を向上し、計測流量範囲内の分解能を均一にすることができる流量計を提供する。【解決手段】配管１２内の流体流路内に位置するように配置されるフローターゲット１４とフローターゲット１４に連結され、配管１２の外側に伸延するように構成される梁部１６と配管１２の外側の位置で梁部１６に連結される可動センサ部および静電センサ部６４を有するセンサ２０を有し、フローターゲット１４に作用する流体の流れにより発生する可動センサ部の変位を静電センサ部６４で検出し、流量信号を生成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管内の流体流路内に位置するように配置されるフローターゲットと、
前記フローターゲットに連結され、前記配管の外側に伸延するように構成される梁部と、
使用中前記配管の外側の位置で前記梁部に連結される可動センサ部および静電センサ部を有するセンサと、を含み、
前記可動センサ部の前記静電センサ部に対する変位が信号を生成し、
使用中、前記フローターゲットに作用する流体の流れが、前記可動センサ部の変位を引き起こし、これにより流体の流れを表す信号を生成する流量計。
【請求項２】
前記センサは、非接触センサである請求項１に記載の流量計。
【請求項３】
前記センサは、誘導センサである請求項１または２に記載の流量計。
【請求項４】
前記静電センサ部および可動センサ部のうちいずれか一方は、少なくとも一つの第１コイルおよび少なくとも一つの第２コイルを含み、
前記静電センサ部および可動センサ部のうち他方は、導体を含む請求項３に記載の流量計。
【請求項５】
使用中、前記第１コイルには、前記第２コイルに誘導電流を誘発する交流電流が提供される請求項４に記載の流量計。
【請求項６】
前記誘導電流は、前記可動センサ部の変位の関数である請求項５に記載の流量計。
【請求項７】
前記静電センサ部および可動センサ部は、平面的である請求項４〜６のいずれか一項に記載の流量計。
【請求項８】
前記センサの感度は、前記可動センサ部の変位の関数として減少する請求項１〜７のいずれか一項に記載の流量計。
【請求項９】
前記センサの反応は、そのレンジの少なくとも一部において非線形である請求項１〜８のいずれか一項に記載の流量計。
【請求項１０】
使用中、前記センサは、少なくとも一部で非線形に動作する請求項９に記載の流量計。
【請求項１１】
前記梁部に連結され、前記配管に連結されるように構成される弾性部をさらに含む請求項１〜１０のいずれか一項に記載の流量計。
【請求項１２】
使用中、前記フローターゲットに作用する前記流体の流れは、当該フローターゲットを弾性的に角度変位させる、請求項１１に記載の流量計。
【請求項１３】
使用中、前記フローターゲットに作用する前記流体の流れは、前記可動センサ部を弾性的に角度変位させる、請求項１１または１２に記載の流量計。
【請求項１４】
使用中、前記フローターゲットに作用する前記流体の流れは、前記梁部を弾性的に角度変位させる、請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の流量計。
【請求項１５】
前記弾性部は、前記配管に連結されるように構成される第１空洞部を含み、
前記梁部は、前記第１空洞部内に部分的に配置されて当該第１空洞部に連結される請求項１１〜１４のいずれか一項に記載の流量計。
【請求項１６】
前記第１空洞部は、弾性的に変形可能であり、使用中、前記フローターゲットに作用する流体の流れに反応して曲がる、請求項１５に記載の流量計。
【請求項１７】
前記第１空洞部は、前記配管に伸延するように構成される請求項１５または１６に記載の流量計。
【請求項１８】
前記第１空洞部は、使用中前記配管内の位置で前記梁部に連結される請求項１５〜１７のいずれか一項に記載の流量計。
【請求項１９】
前記第１空洞部は、使用中前記配管内の位置で前記梁部および前記フローターゲットに連結される請求項１５〜１８のいずれか一項に記載の流量計。
【請求項２０】
前記第１空洞部を前記梁部に連結する金口をさらに含み、
前記フローターゲットは、前記金口に取り付けられる請求項１９に記載の流量計。
【請求項２１】
前記フローターゲットは、取り外し可能に前記金口に取り付けられる請求項２０に記載の流量計。
【請求項２２】
前記弾性部は、前記配管から伸延するように構成される第２空洞部をさらに含み、
前記第１空洞部は、部分的に前記第２空洞部内に位置し、前記第２空洞部に連結される請求項１５〜２１のいずれか一項に記載の流量計。
【請求項２３】
前記第２空洞部は、弾性的に変形可能であり、使用中前記フローターゲットに作用する流体の流れに反応して曲がる、請求項２２に記載の流量計。
【請求項２４】
前記第２空洞部は、前記配管の外側に伸延するように構成される請求項２２または２３に記載の流量計。
【請求項２５】
前記第２空洞部は、使用中前記配管の外側の位置で前記第１空洞部に連結される請求項２２〜２４のいずれか一項に記載の流量計。
【請求項２６】
前記第１および第２空洞部の間に配置されるスペーサをさらに含み、
前記第第１および第２空洞部は、前記スペーサによって相互に連結される請求項２２〜２５のいずれか一項に記載の流量計。
【請求項２７】
添付の図面の参照によりここに実質的に記載された流量計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、使用中、流体流路内に配置される流体流量ターゲットを含む。そのような流量計は、典型的に、ターゲット式流量計と称されている。
【背景技術】
【０００２】
ターゲット式流量計は、流体の流れにより本体に作用するけん引力が、流体の流率に関連するという原理に基づいて動作する。従来考案されたターゲット式流量計は、流体管内に配置され、管の外側に延伸する支持部に取り付けられたドラッグプレートを含む。支持部は旋回可能であり、支持部に作用する力は、支持部をてこの支点について回転させて、計測される。流量計は、計測される力が流率に変換されうるように校正される。英国工業規格ＢＳ７４９５の３．２．７．３節には、そのようなターゲットメータが示され、記載されている。
【０００３】
そのようなターゲット式流量計は多くの応用について満足できるものである一方で、信頼性および精度は特に良好というわけではなく、低流率における分解能は、力は流率の２乗に比例するので、高流率における場合ほど良くはない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、改善された流量計が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の側面によれば、配管内の流体流路内に位置するように配置されるフローターゲットと、前記フローターゲットに連結され、前記配管の外側に伸延するように構成される梁部と、使用中に前記配管の外側の位置で前記梁部に連結される可動センサ部および静電センサ部を有するセンサと、を含み、前記可動センサ部の前記静電センサ部に対する変位が信号を生成し、使用中、前記フローターゲットに作用する流体の流れが、前記可動センサ部の変位を引き起こし、これにより流体の流れを表す信号を生成する流量計が提供される。前記流量計は、その中にフローターゲットが配置され、２つのパイプ部間に配置される配管部を含む。前記静電センサ部に対する前記可動センサ部の変位は、前記流体の流率が上昇するに連れて増加する。
【０００６】
前記センサには、複数の静電部がある。前記センサは、非接触センサである。換言すると、前記可動センサ部および静電センサ部は、使用中接触しない。前記センサは、誘導センサである。
【０００７】
前記静電センサ部および可動センサ部のうちいずれか一方は、少なくとも一つの第１コイルおよび少なくとも一つの第２コイルを含み、前記静電センサ部および可動センサ部のうち他方は、導体を含む。前記第１コイルは、前記第２コイルに誘導電流を誘発する交流電流が提供される。前記誘導電流は、前記可動センサ部の変位の関数である。前記静電センサ部および／または可動センサ部は、平面的である。相互に平行に離隔される２枚の平面的な静電センサプレートがあってもよい。前記可動センサ部は、２枚の前記静電センサプレート間に配置され、平面的であり、２枚の前記静電センサプレート実質的に平行である。前記可動センサ部は、前記フローターゲットに作用する流体の流れに反応して、その平面と実質的に垂直な方向に動く。
【０００８】
前記センサの感度は、前記可動センサ部の変位の関数として減少する。前記センサの反応は、そのレンジの少なくとも一部にわたって非線形である。使用中、前記センサは、前記非線形レンジにおいて少なくとも部分的に動作する。これは、低流率における前記センサの分解能を向上する利点を有する。前記可動センサ部の変位が、前記フローターゲット上への力に直接的に比例する一方、前記フローターゲット上への力は、流率に直接的に比例しない。たとえば、前記フローターゲット上への力は、流率の２乗に比例する。したがって、前記可動センサ部の変位は、流率の２乗にも比例する。この例では、計測可能な流体の流率のレンジの第１半分が、前記可動センサ部の変位範囲の第１四半分にのみ対応する。すなわち、前記可動センサ部の分解能は、高流体流率に対するよりも低流体流率に対して低い。前記可動センサ部の変位の関数として前記センサの感度を減少することは、したがって、流体流率の計測可能なレンジにわたって前記センサの分解能を分散する。
【０００９】
前記流量計は、前記梁部に連結され、前記配管に連結されるように構成される弾性部をさらに含む。前記流量計は、使用中、前記フローターゲット上に作用する流体の流れが当該フローターゲットを弾性的に角度変位させるように構成される。前記流量計は、使用中、前記フローターゲット上に作用する流体の流れが前記可動センサ部を弾性的に角度変位させるように構成される。前記流量計は、使用中、前記フローターゲット上に作用する流体の流れが前記梁部を弾性的に角度変位させるように構成される。
【００１０】
前記フローターゲット、梁部および可動センサ部は、前記ターゲットに作用する流体の流れに反応して、一体として弾性的に角度変位されるように連結される。
【００１１】
前記弾性部は、前記配管に連結されるように構成される第１空洞部を含み、前記梁部は、前記第１空洞部内に部分的に配置されて当該第１空洞部に連結される。前記第１空洞部は、円形断面を有しうる。前記第１空洞部は、四角形または長方形断面を有しうる。前記第１空洞部は、たとえばＣ字状の断面等、開断面を有する。前記梁部は、円形断面を有しうる。前記梁部は、四角形または長方形断面を有しうる。前記梁部は、たとえばＣ字状の断面等、開断面を有する。
【００１２】
前記第１空洞部は、弾性的に変形可能であり、使用中、前記フローターゲットに作用する流体の流れに反応して曲がる。前記第１空洞部は、前記配管に伸延するように構成される。前記第１空洞部は、使用中前記配管内の位置で前記梁部に連結される。前記第１空洞部は、使用中前記配管内の位置で前記フローターゲットに連結される。
【００１３】
前記第１空洞部および／または梁部は、相互に同軸である静止位置に弾性的に付勢される。静止位置において、前記第１空洞部および梁部は、直線状である（すなわち、曲がっていない）。
【００１４】
前記流量計は、前記第１空洞部を前記梁部に連結する金口をさらに含み、前記フローターゲットは、前記金口に取り付けられる。前記フローターゲットは、取り外し可能に前記金口に取り付けられる。前記金口は、前記梁部と、使用中前記配管部内にある前記第１空洞部との間の剛性接続を提供するように構成される。
【００１５】
前記弾性部は、前記配管から伸延するように構成される第２空洞部をさらに含み、前記第１空洞部は、部分的に前記第２空洞部内に位置し、前記第２空洞部に連結される。前記第２空洞部は、弾性的に変形可能であり、使用中前記フローターゲットに作用する流体の流れに反応して曲がる。
【００１６】
前記第１空洞部、第２空洞部および梁部は、相互に同軸である静止位置に弾性的に付勢される。
【００１７】
前記第２空洞部は、前記配管の外側に伸延するように構成される。前記第２空洞部は、使用中前記配管の外側の位置で前記第１空洞部に連結される。
【００１８】
前記第２空洞部は、円形断面を有しうる。前記第２空洞部は、四角形または長方形断面を有しうる。前記第２空洞部は、たとえばＣ字状の断面等、開断面を有する。
【００１９】
前記流量計は、前記第１および第２空洞部の間に配置されるスペーサをさらに含み、前記第第１および第２空洞部は、前記スペーサによって相互に連結される。前記スペーサは、前記第１および第２空洞部が動かされる時に接触しないように、前記第１および第２空洞部を分離する。
【００２０】
本発明は、相互に排他的な特徴の組合せを除き、ここに参照された特徴および／または制限のいかなる組合せを含む。
【００２１】
本発明の実施形態が、以下の図面を参照しつつ、例によりこれより記載される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、流体管内に取り付けられた、第１実施形態に係る流量計の断面図を概略的に示す。
【図２】図２は、図１の流量計の断面図を概略的に示す。
【図３】図３は、図２の流量計の梁部および弾性部の断面図を概略的に示す。
【図４】図４は、図３のＶ１の拡大図を示す。
【図５】図５は、図３のＶ２の拡大図を示す。
【図６】図６は、図３のＶ３の拡大図を示す。
【図７】図７は、図２の流量計のセンサの拡大図を示す。
【図８】図８は、図２の流量計のセンサの反応および感度を概略的に示す。
【図９】図９は、図２の流量計の梁部の誇張されたたわみおよび弾力性のある構成を概略的に示す。
【図１０】図１０は、第２の実施形態に係る流量計の垂直断面図を概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１は、その中を流体が流れる上流パイプ部３および下流パイプ部５を有する流体パイプ部１に取り付けられた環状配管部１２を含む流量計１０を示す。配管部１２の内径は、上流および下流パイプ部３，５の内径と実質的に同一であり、配管部１２が上流および下流パイプ部３，５と同軸となるように流量計１０が取り付けられている。ガスケット（またはシール７，９）は、配管部１２およびパイプ部３，５の間に配置され、流体パイプ部１の配管部１２およびパイプ部３，５の間を密封するように、共に保持される。以下に述べられるように、流量計１０は、流体パイプ部１（および配管部１２）内の流体速度を計測するように構成される。
【００２４】
図２を参照して、流量計１０は、梁部１６によって配管部１２内に吊るされるフローターゲット１４、フローターゲット１４を静止位置（図２に示される）に付勢する一方でそれを角度方向に変位させられるように構成される弾性部１８、およびフローターゲット１４のたわみを検出および計測するように構成されるセンサ２０を含む。詳細に後述するように、流体の流れは、フローターゲット１４に作用し、それを角度方向に変位させる。当該変位は、関連する流率を算出するように校正されるセンサ２０によって計測される。
【００２５】
フローターゲット１４は、平面的な円形面２２を有する。フローターゲット１４は、平坦面２２が配管部１２と同軸となり、平坦面２２が流体の流れと垂直であり流れに面するように、配管部１２内に配置される。梁部１６は、配管部１２から配管部１２の外側に、放射状の貫通開口２４を介して、放射状に伸延する延長チューブである。梁部１６の放射状内端部２６は、フローターゲット１４に取り付けられ、梁部１６の放射状外端部２８は、センサ２０の一部に取り付けられる（詳細は後述する）。弾性部１８は、梁部１６を配管部１２に連結する２つの同軸チューブを含む。弾性部１８は、梁部１６と、配管部１２における開口２４内に配置され、それに取り付けられる取付けプラグ３０との両方に取り付けられる。弾性部１８およびプラグ３０は、流体を密封する一方で、梁が配管部１２を通って伸延することを可能にする。上述したように、弾性部１８は、フローターゲット１４をフローターゲット１４に作用する流体の流れに反応して角度変位させる一方、平坦面２２が流体の流れに垂直となる静止位置にフローターゲット１４を付勢する。
【００２６】
図３を参照すると、弾性部１８は、弾性的に変形可能な内管３２と、内管３２の一部を囲う弾性的に変形可能な外管３４を含む。図４に示すように、外管３４の放射状内端部３６は、取付けプラグ３０における開口内に配置され、そこに溶接される。外管３４は、配管部１２から離れる方向に放射状に伸延し、その放射状外端部３８に終端を有する。外管３４は一定の厚さであり、直径は負荷下において垂直な縦軸から離れるように曲げられる。外管３４の弾力は、その弾力性のある部特性に起因する。弾性的に変形可能な内管３２は、外管３４内に配置される。図５に示されるように、内管３２の放射状外端部４２は、外管３４の放射状外端部３８に、内管および外管３２，３４の間に配置される環状スペーサ４６によって取り付けられる。内管３２は配管部１２の内側に内方向に伸延し、配管部１２の中心に向けた位置の放射状内端部４４に終端を有する。内管３２は外管３４よりも長く、よって内管３２は、外管３４を超えて伸延する。内管３２の外径は、外管３４の内径よりも小さく、よって、内管および外管３２，３４の間に環状間隙を残す。外管３４と同様に、内管３２は、一定の厚さであり、負荷下において垂直な縦軸から離れるように曲げられる。内管３２の弾力は、その弾性的な部特性に起因する。
【００２７】
図６を参照すると、弾性部１８は、硬い金口４８または栓によって、梁部１６の放射状内端部２６に取り付けられる。金口４８は、軸対称な外側輪郭を有し、その放射状内端部におけるターゲット取付け部５０と、放射状外端部における第１、第２、第３環状肩部５２，５４，５６とを備える。ターゲット取付け部５０は、図２に示されるように、首部を形成するように内側に先細りし、流量ターゲット１４は、取り外し可能に取付け部５０に取り付けられる。内管３２の放射状内端部４４は、金口４８の第１（最外部の）環状肩部５２上に着座し、それに溶接され、それにより弾性部１８を金口４８に取り付けている。梁部１６の放射状内端部２６は、金口４８の第３（最内部の）環状肩部５６に着座し、それに溶接され、それにより梁部１６を金口４８に取り付けている。金口４８は、したがって、梁部１６を弾性部１８に取り付けるように作用する。特に、それは、内管３２の放射状内端部４４を梁部１６の放射状内端部２６に取り付けるように作用する。環状肩部５２，５４，５６の構成は、金口４８の縦軸が梁部１６および内管３２の内端と同軸にとどまることを確証する。したがって、フローターゲット１４が屈曲される時、内管３２は曲がり、梁部１６は、金口４８の軸との直線性を維持する。
【００２８】
梁部１６は、弾性部１８の内管３２を介して金口４８から配管部１２の外側に、放射状に外方に伸延する。梁部１６の長さは、内管３２より長く、したがって弾性部１８を超えて伸延する。梁部１６は、一定の直径および厚さであり、内管３２および梁部１６の間に環状間隙が在るように、内管３２の内径よりも小さい外径を有する。本実施形態では、梁部１６は、内管３２および外管３４よりも著しく硬く、十分に固い。
【００２９】
図２に戻って、流量計１０は、配管部１２から放射状に伸延する離隔管５８をさらに含む。配管部１２およびセンサ２０の外側に伸延する梁部１６の一部は、離隔管５８内に収められる。離隔管５８はまた、配管部１２の外側にある内管３２および外管３４の一部を収容する。
【００３０】
図７に示されるように、センサ２０は梁部１６の放射状外端部２８を超えた位置にあり、離隔管５８に固定的に取り付けられた静電組立部６０と、梁部１６の放射状外端部３８に取り付けられた可動センサ部６２とを有する。本実施形態において、センサ２０は誘導センサである。静電組立体６０は、相互に間隔を空けて平行となるように、離隔管５８に固く取り付けられる第１および第２誘導センサプレート６４，６５を含む。各センサプレート６４，６５は、離隔管５８の軸に平行な平面にある（すなわち、配管部１２の放射方向）。センサプレート６４，６５は、接続リード６６によって制御部６８に接続される。可動部６２は、銅メッキ板形態の平坦な導電性のウェハであり、静止状態では平行となる、２枚の静電センサプレート６４，６５間において伸延するように、梁部１６の放射状外端部に固く設置されている。本実施形態では、可動センサ部６２は、２本のボルト７０によって梁部１６の放射状外端部２８に取り付けられている。しかしながら、他の実施形態において、その他の取付け方法が使用されうる。
【００３１】
センサの制御部６８は、静電センサプレート６４，６５に対する可動センサ部６２の位置に応じて出力信号を生成するように構成される。制御部６８はまた、信号出力がパイプ１内の流率を表すように校正されている。これは、表示部７０上に局所的に表示され、または送信機によって中央モニタリング局に送信され、あるいはその両方がなされる。
【００３２】
各固定されたセンサプレート６４，６５は、その上に提供される少なくとも一つの第１コイルと、少なくとも一つの第２コイルを有する印刷回路基板を含む。使用中、制御部６８は、磁界を生成する各センサプレート６４，６５の第１コイルにＡＣ電流を提供する。この磁界は、対応する第２コイルに電流を誘発し、これが制御部６８に供給される。各第１コイルに供給されたＡＣ電流と、対応する第２コイルにおける誘導電流との間の位相差は、導電性可動センサ部６２を動かすことによって影響される。制御部６８はこの位相差を算出し、デジタル値に換算する。図８に見られるように、デジタル値ｓは、２つのセンサプレート６４，６５間の導電性可動センサ部６２の位置ｘの関数である。誘導センサは、センサプレート６４，６５の一つに近い時には非線形反応を示し、センサプレート６４，６５から離れている時にはおよそ線形反応を示す。センサ２０の感度ｙは、したがって距離ｘと共に変化する。非線形の範囲でセンサを稼働させる利点もあろうが、線形範囲でセンサを稼働させる利点もあるだろう。
【００３３】
本実施形態では、センサ２０は、静止状態において、導電性可動センサ部６２が第２センサプレート６５よりも第１センサプレート６４近くあるように設定される。センサ２０は、静止状態において、可動センサ部６２がセンサ２０の線形範囲に位置するように設定されうる。
【００３４】
２枚のセンサプレート６４，６５があることが記載されたが、一枚のプレートのみを使用することも可能である。さらに、２枚のセンサプレート６４，６５を使用し、分解能を向上するために位相差を減算することが可能である。他の実施形態において、誘導センサ以外のセンサが使用されうる。
【００３５】
取付けプラグ３０は、回転の中心点として機能し、その点について、弾性部１８および梁部１６が配管部１２に対して動くことができる。変形可能または移動可能な要素は、内管および外管３２，３４、スペーサ４６、金口４８、フローターゲット１４、梁部１６、および可動センサ部６２を含む。これらの要素は、これらが取付けプラグ３０の回転の中心点について慣性的にバランスされるように分布され、構成される。したがって、パイプ部３，５または配管部１２へのいかなる外的な動的負荷によっても取付け部３０のいずれか一側の要素の動的反応が等しくなり、これにより外的負荷に続くこれらの部分のいかなる余剰な屈曲および／または動きを防止し、センサ２０からの典型的ではない読取り防止する。センサ２０は、したがって、外的負荷によるパイプ部３，５および配管部１２の振動から分離される。
【００３６】
使用中、パイプ１（したがって配管部１２）に流体が流れていない状態では、フローターゲット１４に作用する流体の流れはなく、けん引力はフローターゲット１４に働かない。したがって、フローターゲット１４、梁部１６、弾性部１８および可動センサ部６２は、図２および７に示されるように、静止状態にある。弾性部１８は、その他の要素を静止状態に付勢する。すなわち、フローターゲット１４の平坦面２２がパイプ１の縦軸に垂直となり、かつ、梁部１６、内管３２および外管３４が（パイプ１の軸に垂直な放射線に沿って）相互に同軸である。図７に示されるように、静止状態では、可動センサ部６２は、第２静電センサプレート６５よりも第１静電センサプレートに近い。静止状態では、センサ回路は、ゼロ流体流率を表す信号を出力する。
【００３７】
図９を参照して、使用中、パイプ１（したがって配管部１２）を通る流体の流れと共に、フローターゲット１４上に作用する流体の流れは、フローターゲット１４に作用するけん引力を生成し、フローターゲット１４を弾性部１８の弾性力に逆らって弾性的に角度方向に変位させる。特に、金口４８によって内管３２の放射状内端部４４に取り付けられるフローターゲット１４は、内管３２を放射状外端部４２についてその長手方向に沿って弾性的に曲げる（図９では時計周り方向の曲がり）。内管３２の放射状外端部４２は、スペーサ４６によって外管３４の放射状外端部３８に取り付けられ、よって、内管３２の屈曲は、配管部１２に対応して固定された放射状内端部３６（図９では時計周り方向）についてその長手方向に沿って、外管３４を弾性的に曲げる。内管３２は、外管３４の放射状外端部３８に固定され、流体の流れがターゲット１４に当たる時、時計周り方向（図９）に角度変位される放射状外端部４２について片持ち梁状に形成される。外管３４は、取付けプラグ３０に固定される放射内端部３６について片持ち梁状に形成され、取付けプラグ３０は、反対に配管部１２に固定される。
【００３８】
流体の流れがフローターゲット１４に当たり、それを弾性的に角度変位させるに連れ、梁部１６も弾性的に角度変位されるが、金口４８と同軸を維持し、フローターゲット１４の平坦面２２との平行を維持する。しかしながら、梁部１６は金口４８に放射状内端部２６においてのみ固定されるので、梁部は全く屈曲せず、その放射状外端部２８が時計周り方向（図９）に角度変位される。内管および外管３２，３４は、フローターゲット１４への流体の流れの衝撃によって曲がるので、梁部１６は、内管および外管３２，３４ともはや同軸ではない。（金口４８によって定義される）梁部１６および内管３２間、（スペーサ４６によって定義される）内管３２および外管３４間の環状間隙は、梁部１６、内管３２および外管３４が相互に接触することを防止する。
【００３９】
フローターゲット１４への流体の流れの衝撃によって引き起こされる、梁部１６の放射外端部３８の時計周り方向の変位は、可動センサ部６２が静電センサ組立体６０に対して動くように、可動センサ部６２を時計周り方向に角度変位させる。可動センサ部６２は、したがって、第１静電センサプレート６４から離れる方向に動き、第２静電センサプレート６５に近づく方向に動く。この動きは、第１コイルに提供されたＡＣ電流と第２コイルにおける誘導電流との間の位相差を変化する。制御部は、これをデジタル値に変換し、これによって第１および第２静電センサプレート６４，６５間の可動センサ部６２の位置を表す信号を生成する。制御部は、パイプ１内の流率を表す流率信号を出力するように校正される。パイプ１内の流率が上昇するに連れ、フローターゲット１４の角度変位が増加し、よって可動センサ部６２の角度変位も増加する。制御部６８によって出力された信号は、したがって、パイプ１内の流率を表す値に上昇する。
【００４０】
弾性支持構造１８のばね定数は、（平坦面２２の面積と共に）所定流率に対するフローターゲット１４の角度変位を制御する。梁部１６の長さと共に、これは、所定流率に対する可動センサ部６２の側方変位も制御する。ばね定数が上昇する場合、変位は所定流率に低減され、ばね定数が減少する場合、変位は所定流率に上昇される。したがって、予測される流率がわかっている場合、可動センサ部６２の側方変位範囲は、弾性支持構造１８のばね定数、梁部１６の長さ、およびフローターゲット１４の平坦面２２の面積を調整することによって制御することができる。弾性支持構造１８のばね定数は、内管３２および外管３４の長さ、管壁の厚さ、管の径、および管の部特性を含む多くの要素に依存する。
【００４１】
フローターゲット１４の変位が、パイプ１内の流率に比例する一方、それは、流率に直接的に比例しない。その結果、可動センサ部６２の変位は、流率に比例するが、直接的には比例しない。
【００４２】
フローターゲット１４がさらされるけん引力Ｆは、速度流率ｕの２乗におよそ比例する。
【００４３】
【数１】
2013186122.tif 000003
【００４４】
流率ｕに対するけん引力Ｆの変化率は、したがって２ｕに比例する。
【００４５】
【数２】
2013186122.tif 000004
【００４６】
可動センサ部ｘの角度変位（および側方変位）は、けん引力Ｆに直接比例する（フックの法則）ので、可動センサ部６２の角度変位の変化率（または、実に側方変位）ｘも２ｕに比例する。可動センサ部６２の変位の変化率は、可動センサ部６２の流速変化への動きの感度として参照されうる：
【００４７】
【数３】
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【００４８】
これは、比較的低い流率における流率変化Δｕが、高い流率における同一の流率変化Δｕよりも可動センサ部のより小さい変位を引き起こすことを意味する。その結果、センサ２０が、その出力が可動センサ部６２の変位に直接比例する線形範囲内で動作する場合、流量計１０の分解能は、高流率よりも低流率において低い。
【００４９】
一実施形態において、少なくとも部分的に、誘導センサ２０が高変位と比較して低変位における高感度を有する非線形範囲で誘導センサ２０を作動させることは、有利である。換言すると、低変位（したがって低流率）における可動センサ部Δｘの特定の変位変化は、高変位（したがって高流率）における同一変位変化よりも高い出力信号変化ΔＳをもたらす。センサ６０のこの非線形反応は、低流率における向上した分解能、および、計測可能な流率範囲にわたる均一な分解能を提供することに資する。
【００５０】
弾性部１８用の２重管構造３２，３４の使用は、ばね定数を精度良く制御することを可能にし、よって可動センサ部の動きを精度良く制御することを可能にする一方、必要とされるスペース量を最小化する。さらに、可動部の数は最小化され、流量計の信頼性を向上する。
【００５１】
２重管構造３２，３４はまた、梁部１６が配管部１２の外側に伸延することを可能にし、したがってセンサ２０の電子部品は、配管部１２の外側において、いかなる不都合な温度または圧力条件から離れて配置されうる。
【００５２】
本発明は、フローターゲット１４の動きを、配管の外側に配置された可動センサ部の動きに変換することを可能にする。この動きは、梁の曲がり等の他のパラメータを計測することなく、その後検出できる。この動きは、より精度が良く、歪ゲージおよび他のセンサよりも圧力および温度効果に影響を受けにくい、誘導センサ等の非接触センサによって検出できる。さらに、非接触センサは、歪ゲージよりも向上した信頼性を有する。たとえば、歪ゲージは、歪ゲージと取付けられた要素との間の結合欠陥の影響を受けやすく、さらに、ヒステリシス効果の影響を受けやすい。
【００５３】
図１０は、第１の実施形態のものと同様な、流量計１１０の第２実施形態を示す。しかし、弾性部１１８は、弾性部１１８が金口１４８に取り付けられる配管部１１２に取付けプラグ１３０から伸延する単一の管のみを含む。流量計１１０は、実質的に同様に動作する。
【００５４】
梁部１６が弾性部１８を通って配管部１２の外側に金口４８から伸延するという本発明の実施形態が記載されたが、他の実施形態において、梁部１６は、配管部１２の正反対の方向の別開口を通って金口４８から伸延してもよいと解されるべきである。
【００５５】
フローターゲット１４が弾性部１８に取り付けられ、剛性な梁部１６に連結される本発明の実施形態が記載されたが、他の実施形態において、フローターゲット１４は、配管部１２の外側の位置で片持ち梁状に形成された弾力性のある変形可能な梁部１６の端部に取り付けてもよい。そのような実施形態では、梁部１６は、配管部１２内の流体の流れを分離するふごいまたは隔膜から伸延してもよい。
【００５６】
フローターゲットがパイプの流れ本体中の配管内に配置される本発明の実施形態が記載されたが、他の実施形態において、流量計は、配管内にオリフィス板と当該オリフィス板に対して軸方向に取り外し可能な円錐形状のフローターゲットとを有する可変面積流量計であってもよいと解されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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