JPH08505698A - 流入型のコリオリ効果質量流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 物質の流れを収容する導管の中に挿入された流管を備える質量流量計が開示される。導管の中に設けられた小さな流管の中を流れる物質に関する質量流量情報を発生させ、次に、流管に関する計算を、導管に関する質量流量情報を表すように調節することにより、導管の中の物質の流れに関する質量流量情報が誘導される。本発明の第１の実施例によれば、加圧されたカバーが、流管の周囲に設けられ、これにより、流管の外側面を導管の中の物質から隔離する。流管の外側面とカバーとの間のスペースが、導管の中の物質の圧力に等しい圧力まで加圧される。流管の壁部の両側は、同じ圧力であり、従って、薄く且つより可撓性を有する材料から構成された流管を使用することができる。本発明の第２の実施例によれば、上記カバーは使用されず、流管は、導管の中に直接挿入されて、流管の外側の壁部は、導管の中の物質に接触する。この実施例は、導管の物質が低い粘性を有する用途において効果的である。加圧されたカバーを有する実施例は、物質が高い粘性を有する用途に使用するのに理想的に適している。

Description

【発明の詳細な説明】 流入型のコリオリ効果質量流量計 発明の分野 本発明は、コリオリ効果質量流量計に関する。より詳細には、本発明は、大き な導管の中に挿入された小さな流管の中の物質の流れを測定することにより、大 きな導管の中の物質の流れに関する質量流量の情報を発生するための、方法及び 装置に関する。 問題点の説明 コリオリ流量計は、導管を通る物質の流れの速度を直接測定する。米国特許第 ４，４９１，０２５号（１９８５年１月１日にＪ．Ｅ．Ｓｍｉｔｈ外に発行され 、以下においては、米国特許第４，４９１，０２５号と称する）、及び、米国再 発行特許第３１，４５０号（１９８２年２月１１日にＪ．Ｅ．Ｓｍｉｔｈに発行 され、以下においては、米国再発行特許第３１，４５０号と称する）の如き従来 技術に開示されるように、上述の流量計は、直線的な又は曲がった１又はそれ以 上の流管を有している。コリオリ質量流量計の各々の流管の形態は、一式の固有 振動モードを有しており、これら固有振動モードは、単純な曲げ、ねじれ、又は 、結合型とすることができる。流入側の隣接する配管から流量計の中へ入る流体 の流れは、流管又は管へ導かれ、流量計の流出側を通って流量計から出る。流体 が充満した振動系の固有振動モードは、流管及び流管の中の流体の複合された質 量によって、部分的に決定される。各々の流管は、上記固有モードの１つにおい て共鳴振動するように励起される。 流量計を通る流れがない場合には、流管に沿う総ての点は、同一の位相で振動 する。流体が流れ始めると、コリオリの加速度によって、流管に沿う各々の点が 、異なる位相を有するようになる。流管の流入側の位相は、ドライバから遅れ、 一方、流出側は、ドライバよりも進む。センサを流管上に設けて、流管の運動を 表す正弦波信号を発生させることができる。２つのセンサ信号の間の位相差は、 流 管を通る流体の質量流量に比例する。この測定を複雑にする要因は、代表的なプ ロセス流体の密度が変動することである。密度の変化は、固有モードの周波数を 変動させる。流量計の制御装置は、共鳴を維持するので、これに応じて振動周波 数が変化する。この状態における質量流量は、位相差と振動周波数の比に比例す る。 米国再発行特許第３１，４５０号は、位相差及び振動周波数の両方を測定する 必要性を排除したコリオリ流量計を開示している。位相差は、２つの正弦波信号 の平面交差の間の時間遅れを測定することによって、決定される。この方法を用 いた場合には、振動周波数の変動が相殺され、質量流量は、測定された時間遅れ に比例する。この測定方法は、以下において、時間遅れ測定と称する。 Ｓｍｉｔｈの米国特許を含む従来技術においては、流管は剛性でなければなら ない。流管の壁部は、圧力及び曲げ応力を許容値まで維持するに十分なように厚 くされている。この要件は望ましくなく、その理由は、厚い壁部が、コリオリ流 量計の感度を低下させるからである。また、流管は、過度の制限すなわち圧力降 下を生ずることなく、供給導管の総ての流れを搬送するように、十分に大きくな ければならない。大規模なパイプラインにおいて代表的な流れに関しては、その ような流れは、流量計の寸法及びコストを実用的ではないものにする。また、流 管を、メイン導管の中で直接作動させるのではなく、バイパスラインの中で作動 させる、測定技術を用いることも、実用的ではない。その理由は、メインの流路 の中の流量に関係無く、バイパスの流れをメインの流れに対して厳密に同じ比率 に維持する条件を作り出すことは困難であるからである。そのような条件は、メ イン導管の中の流量を計算する際に、バイパスの流量だけを測定するために存在 しなければならないことになる。 現在使用可能なコリオリ流量測定装置の他の問題は、気体の用途に対する用途 が限定されていることである。気体は、液体よりも密度が小さく、従って、同じ 流量速度においては、小さなコリオリの力が発生する。この条件は、より感度の 高い流量計を必要とする。さもなければ、流量速度が、同じコリオリの加速度を 得るまで増大した場合に、通常の感度を有する流量計を用いることができる。不 運にして、そのような場合には、流量計の感度は一定にはならない。 解決手段 本発明は、導管を通る物質の質量流量を測定するための方法及び装置を提供す ることにより、上述の問題を解消し、当該技術における前進を図る。本発明によ れば、大きな導管の中の流れに関する質量流量情報は、上記導管の中へ比較的小 さな流管を挿入することにより、発生される。上記小さな流管は、該流管の内側 及び外側の両方の流れによって、コリオリの加速度を発生させることにより、コ リオリ効果質量流量計として作動する。そのようなコリオリの加速度は、付加的 なものであって、非常に感度の良い流量計をもたらす。上記小さな流管に関連し て、ドライバ及びセンサが設けられ、上記導管の中の流れの中の物質流量に関す る質量流量を発生する。上記小さな流管の中の流量に対する全流量の比率は、一 定に決定される。挿入された流量計の出力情報は、上記導管を通って流れる物質 の割合に対する上記小さな流管を通って流れる物質の割合に従って、調節され、 上記導管に関する正確な質量流量情報を誘導する。 大きな導管の中に挿入された小さな流管を使用することにより、従来技術のコ リオリ流量計に関する上述の問題が解決される。大きな導管の中を流れる物質の 中に小さな流管を挿入することにより、差圧の問題が解消されるが、その理由は 、物質が上記導管の中を流れる際には、挿入された流管の内側面及び外側面が、 同じ圧力であるからである。上記差圧の問題を解消することにより、上記小さな 流管は、そのような流管の外側が大気圧である場合に比較して、より薄く且つよ り剛性が低い材料から形成することができる。より薄く且つより可撓性を有する 流管は、有効なコリオリの力を発生させるためには、より適している。また、流 量を測定するための比較的大きく且つ高価な構造を設けて、導管の中の流れを阻 害する必要がない。ここに開示する挿入型のコリオリ質量流量計は、現在入手可 能な最も大きなコリオリ質量流量計によって経済的に保守することができない最 大級のパイプ寸法（約２０３ｍｍ（８インチ）あるいはそれ以上のパイプ直径） に対して、実用的になる。 小さな流管を導管の中の物質の流れの中に挿入することにより、流管の総ての 部分が、同じ温度になるので、すなわち、導管の中の物質の流れの温度と同じ温 度になるので、管の長さに沿う上述の温度差の間題が解消される。その結果、こ の挿入された流管を用いる直管に関する質量流量の測定は、従来よりも簡単であ る。 上述のように、より薄く且つより可撓性を有する材料を流管の壁部として用い ることにより、より効率的なコリオリ効果流量計が提供されるが、その理由は、 そのようなより可撓性を有する材料は、与えられた励起信号に応答して、より大 きなコリオリ効果を流管に生ずるからである。この増大された感度は、気体の如 き、より密度の低い媒体の質量流量の測定に、そのような流管を使用することを より適したものとする。 流管は、レイノルズ数が乱流を示す位置であれば、流量測定を行う導管の中の どのような箇所にも設けることができる。しかしながら、導管の中の流れが層流 である場合（レイノルズ数が４，０００よりも小さい場合）には、最も良い精度 を得るために、流管は、その大きな導管の幾何学的な中心に置くべきである。 第１の可能な好ましい実施例においては、大きな導管の中に置かれた流管は、 カバーによって包囲され、該カバーは、流管の外側が、導管の中を流れる物質と 接触しないように隔離する。圧力制御装置が、カバーの中に十分な空気圧を供給 し、これにより、流管の外側面は、流管及び導管の中を流れる物質の圧力と実質 的に同じ圧力になる。従って、流管の両側は、同じ圧力、すなわち、導管の中の 物質の圧力と同じ圧力に維持される。また、流管の壁部は、比較的薄く、従って 、感度の高い質量流量計がもたらされる。 本発明の他の可能性のある実施例によれば、小さな直径の流管が、大きな導管 の中に挿入され、上記流管の中央部だけが、磁気歪ドライバによって支持される 。センサが設けられる流管の両端部は、支持されない。センサは、ドライバによ って与えられる横方向の運動、及び、流管の内側及び外側の物質の流れの複合的 な効果によって発生するコリオリの加速度から生ずる流管の運動を検知する。 図面の簡単な説明 図１は、本発明の好ましい実施例の一例の側方断面図であり、 図２は、図１の実施例の線２−２に沿って取った、端面の断面図であり、 図３は、流管を通る物質の流れのコリオリの効果によって変化する、流管の種 々の形状を示しており、 図４は、低粘性物質の質量流量の測定に適した、本発明の好ましい実施例の別 の例の側方断面図であり、 図５は、図４の実施例の線５−５に沿って取った、端面の断面図であり、 図６は、流れプロフィールの変更を許容するように変形した図１の導管を示し ており、 図７は、物質の流れを増大するように図１の流管を変形した変形例を示してお り、 図８は、流管の中の物質の流れのコリオリ効果によって変化する際に、図４の 流管が取る種々の形状を示している。 詳細な説明 図１及び図２は、導管１０１を示しており、この導管は、該導管の中に設けら れた、流管１０４有しており、上記流管の長手方向の軸線は、上記導管の長手方 向の軸線に対して平行である。流管１０４は、カバー１０３によって包囲されて いる。流管１０４の両端部は、サポート構造１０５の一部である、サポート要素 １１９、１２０に取り付けられている。ドライバすなわち励振器１２１が、流管 １０４の中央部分に関連して設けられている。ドライバ１２１は、流管１０４の 中央部分に取り付けられた磁石１２１Ａと、サポート構造１０５に取り付けられ た励起コイル１２１Ｂとを備えている。励起コイル１２１Ｂは、ケーブル１２３ の経路すなわちパス１１７を介して、励起回路１２５からの励起電流によって励 起されて、流管１０４に対して、横方向の振動を与える。磁石１１３Ａ及び感知 コイル１１３Ｂを備える左側のセンサ、並びに、磁石１１２Ａ及び感知コイル１ １２Ｂを備える右側のセンサが、流管１０４に関連して、ドライバ１２１の左側 及び右側にそれぞれ設けられている。磁石１１２Ａ及び１１３Ａは、流管１０４ に取り付けられている。感知コイル１１２Ｂ及び１１３Ａは、サポート構造１０ ５に取り付けられている。 導管１０１の下面には、Ｔ字型の分岐部が取り付けられており、該分岐部は、 流管１０４を収容するための、管部分１２２及び接続フランジ１０６と、流管カ バー及びその関連するサポート構造１０５を含む、関連する装置とを備えている 。 流量計のサポート構造１０５は、流量計のベースフランジ１０７を備えている 。流管１０４の両端部は、流量計のサポート構造１０５のサボート要素１１９、 １２０に取り付けられており、これらサポート要素は、流管１０４の両端部を常 に静止した状態で保持するに十分な、剛性を有している。 サポート要素１１９、１２０の間の、流管の部分は、励起コイル１２１Ｂの励 起に応答して、横方向に振動する。コイル１１３Ｂ、１１２Ｂは、流管の横方向 の振動の速度を感知する。流管の中を物質が全く流れていない場合には、上記セ ンサの出力信号は、同一である。流管が振動している時に、該流管の中を物質が 流れると、センサ１１３Ｂの出力は、センサ１１２Ｂの出力と同一であるが、セ ンサ１１３Ｂからの信号には、小さな位相遅れがあり、センサ１１２Ｂからの信 号には、小さな位相進みがある。これらの位相変化は、コリオリの加速度に起因 するものであり、全位相差は、流管１０４の内側の質量流量に比例する。流管１ ０４の外側の質量流量は、カバー１０３があるために、感知されない。 図３は、流管１０４が、ドライバ１２１によって、その基本周波数で振動され ている時の、該流管の振動パターンと、コリオリの力が発生した結果として流管 が示す、振動パターンとを示している。上方部分３０１Ａ、及び、下方部分３０ １Ｂを有するパターン３０１は、ゼロ流量状態に関して、ドライバ１２１によっ て流管１０４に与えられる振動の運動を示している。パターン３０２及び３０３ は、ドライバ１２１、及び、発生したコリオリの力の複合効果により発生する、 振動パターンを示している。パターン３０２は、上方部分３０２Ａ、及び、下方 部分３０２Ｂを有している。パターン１０３は、上方部分３０３Ａ及び下方部分 ３０３を有している。流管の中間点が、該流管の両方の端点によって画成される 線を横断する時点において、上方の最大撓みから下がっているのは、要素３０３ Ａによって示される、流管の振動パターンである。同様に、符号３０３Ｂは、流 管の下方の最大位置から上方へ向かう行程の間の、振動パターンである。これら ２つのパターンは、流れが左側から右側へ生じていると仮定した場合の、ゼロ線 交差における、流管の振幅ピークの最も左側の偏差を示している。同様に、パタ ーンの要素３０２Ａ及び３０２Ｂは、上方又は下方の最大値へ向かって横断する 間の、中心点ゼロ交差における、流管の形状を示している。発生したコリオリの 力は、流管の撓みの形状を、パターン３０３によって示される最も右側の変位と パターン３０２によって示される最も左側の変位との間で変化させる。流管の左 側及び右側の半部は、質量流量の関数として、互いに関して量を変えることによ り、時間遅延される。従って、流れが無い状態におけるパターン３０２に関して は、流れ状態の間に、流管の左側は、基準平面交差において、パターン３０２Ａ 、３０２Ｂの異なる振幅によって示されるように、右側とは異なる速度を有する 。同様に、パターン要素３０３Ａ、３０２Ｂは、コリオリの力によって生ずる、 他の偏差極値を示している。上記異なる速度は、センサのコイルに発生する速度 信号の間に、遅延を生じさせる。図３のパターンは、理解を容易にするために、 誇張した状態で示されている。 図１のセンサコイル１１３Ｂ、１１２Ｂは、物質が流れている時に、コリオリ の力の影響を受けている流管の速度を検知し、対応する速度信号を、導線１１６ Ａ、１１６Ｂ及びケーブル１２３を介して、流量計の電子回路１０８の検知器回 路１２４へ送信する。ケーブル１２３は、ダクトボックス１３２、及び、サポー ト構造１０５の通路１３１を通って伸長している。検知回路１２４は、ケーブル １２３から上記信号を受信することに応答して、信号処理回路１２６へ情報を出 力し、上記信号処理回路は、導管の中の物質の流れに関連する質量流量の情報を 発生する。要素１４０は、圧力シールであって、カバー１０３の中の加圧された 雰囲気から、通路１３１の中へ、空気が漏れないようにしている。 アクセスカバー１３３を有するダクトボックス１３２は、ネジ接続部１３１に よって、流量計のベースフランジ１０７の底部に取り付けられており、また、ネ ジ接続部１３４によって、ケーブル１２３を収容するダクトに取り付けられてお り、上記ケーブルは、ドライバ回路１２５及び検知器回路１２４まで伸長してい る。 センサ１１３Ｂ、１１２Ｂからの信号１１６Ａ、１１６Ｂは、センサコイル１ １２Ｂ、１１３Ｂが設けられている流管１０４の部分の瞬間的な速度を表す。上 述のＳｍｉｔｈの再発行特許に教示されているように、上記センサは、物質が流 管を流れる際に、コリオリの力及びドライバ１２１の振動運動の複合効果に起因 して、振動する流管の変位によって生ずる流管上の点の速度を検知するために使 用される。管１０４の対応する点の互いに関する運動の間の時間差Δｔを表す、 信号１１６Ａ、１１６Ｂが、検知器回路１２４に与えられ、次に、導管１０１の 中を流れる物質に関する質量流量の情報を発生する、信号処理回路１２６に与え られる。検知器回路１０４、及び、信号処理回路１２６は、流管１０４を流れる 物質の質量流量に関する情報を発生する。しかしながら、導管１０１の中の物質 の部分と流管１０４を通って流れる部分との間の関係は、既知であるので、信号 処理回路１２６は、上記関係を用いて、導管１０１の中を流れる全物質に関する 質量流量を表す情報を発生して、該情報を導線１２７に与える。 カバー１０３は、流管１０４を包囲して、導管１０１の中を流れる物質から、 流管１０４を隔離するすなわち絶縁する。この絶縁は、導管１０１の中を流れる 物質の速度が、流管１０４の外側に直接接触すると、発生するコリオリの力によ って流管１０４に与えられる運動に悪影響を与えるような用途において、必要で ある。上記コリオリの運動は、意味のある測定値を得るために、極力大きいのが 望ましく、また、包囲する流体の粘性によって影響されないことが望ましい。流 管１０４のコリオリの運動が、導管１０１の中を流れる物質の粘性によって影響 を受ける場合には、そうはならない。カバー１０３は、導管１０１の中を流れる 物質から、流管１０４を絶縁する。 カバー１０３は、圧力調節器１０９によって加圧され、該圧力調節器の出力は 、圧力平衡化管１１０を介して、流管１０４の外側とカバー１０３の内側面との 間の空間を含む空所に接続されている。圧力平衡化管１１０は、圧力調節器１０ ９の出力口から、サポート構造１０５を通って、図１において上方へ伸長し、流 管１０４の外側を包囲する空間に至っている。圧力調節器１０９には、センサ１ １１から、パス１１５を介して、導管１０１の中を流れる物質の圧力に関する情 報 が供給される。圧力調節器１０９は、上記圧力情報をセンサ１１１から受け取り 、出力圧力を圧力平衡化管１１０に与え、該圧力平衡化管は、カバー１０３の内 側面を加圧する。これにより、流管１０４の外側を包囲するベースは、導管１０ １の中を流れる物質の圧力と同じ圧力になる。導管１０１の中を流れる物質の一 部はまた、同じ圧力で、流管１０４を通って流れるので、流管１０４の内壁及び 外壁は、本質的に同じ圧力になり、従って、流管１０４の内壁及び外壁の間には 、ほぼゼロの圧力差が存在する。 カバー１０３は、流管１０４が、干渉を受けることなく、また、導管１０１の 中を流れる物質の粘性によって影響されることなく、横方向に振動することがで きるような、形状及び寸法を有している。流管１０４の内壁と外壁との間には、 ゼロの圧力差が存在するので、該流管は、比較的薄い材料から形成することがで き、従って、測定感度を向上させることができる。 必要に応じて、流量計の上流側の導管の中に、粒子濾過スクリーン１０２を設 け、損傷を与える恐れのある粒子を流動物質から取り除くことができる。 流量計の電子回路１０８の詳細は、そのような詳細が本発明の一部を構成する ものではないので、示していない。必要であれば、流量計の電子回路１０８は、 本発明の譲受人に譲渡された１９８９年１１月１４日の米国特許第４，８７９， ９１１号（Ｍｉｃｈａｅｌ Ｊ．Ｚｏｌｏｃｋ）の図１、図２及び図３に詳細に 示されている、質量流量電子回路要素２０を備えることができる。Ｚｏｌｏｃｋ の温度情報は、図１の検知器回路１２４まで伸長するパス１９５を介して、温度 センサ１４０によって与えられる。図４及び図５ 図４及び図５は、気体等の如き低密度及び低粘度を有する物質の質量流量の測 定を含む用途に適した、本発明の代替的な例の好ましい実施例を示している。こ の実施例は、幾つかの例外を除いて、図１の実施例に類似している。図４及び図 ５の実施例は、導管４０１の一部として描かれており、該導管４０１の内側には 、質量流量計４００が挿入されている。この導管の一部は、供給導管（図示せず ）の適宜な部分と組み合わせることができる。図１と同様に、流管４０４が、導 管 ４０１を通って流れる物質の中に設けられている。流管４０４の中心は、流量計 のサポート構造４０５に取り付けられた、磁気歪ドライバ４１８によって支持さ れている。磁気歪ドライバ４１８は、流管４０４を支持することに加えて、流管 ４０４の中間点を、その固有共鳴周波数で、横方向に振動させる。流管の両端部 は、励起力によって発生される振動のために、上方及び下方に自由に振動する。 磁石１１２Ａ，１１３Ａが、流管４０４の各々の端部に取り付けられている。 各々の磁石の下で、流量計のサボート構造４１９、４２０に取り付けられている のは、センサコイル１１３Ｂ、１１２Ｂである。流管４０４の両端部は、磁気歪 ドライバ４１４によって与えられる力のために、上下方向に振動する。センサコ イル１１３Ｂ、１１２Ｂは、磁石１１２Ａ，１１３Ａの速度が、振動力及びコリ オリの力によって、変化するので、磁石１１２Ａ、１１３Ａの速度を検知し、該 速度に比例する電圧信号を発生する。流管の通常の（ゼロ流量）振動は、磁気歪 ドライバ４１８によってのみ与えられる力によって、荷重の作用の下で撓む梁と 同様である。流管の中で物質が流れると、発生したコリオリの力が、振動する流 管の中の質量流量に比例する撓みの間のタイミング関係を変える。これは、図８ において、誇張した状態で示されている。図３と実質的に同じように、図示の形 状は、流管４０４の中に流れがあるかあるいはない場合に、基準面が交差する時 のその上下方向の運動の形状を示している。 図４の実施例においては、導管４０１の中を流れる物質（気体又は液体）の粘 性が低いので、図１のカバー１０３、及び、これに関連する圧力平衡化装置を設 ける必要はない。低粘度の物質は、流管の振動に大きな影響を与えず、従って、 流管のカバーは必要とされない。流管の内壁及び外壁に作用する圧力は、必然的 に等しい。これにより、薄い壁部を有する流管４０４を使用することが可能とな り、また、小さな励起力を用いることができる。 ドライバ回路４２５、検知器回路４２４、及び、処理回路４２６は、これら回 路に対応する図１のそれぞれの回路と同様に作用して、流管４０４を励起すると 共に、コリオリの運動を測定し、導管４０１の中の質量流量に関する情報を発生 する。要素４４０は、圧力シールであり、加圧された流体が、導管４０１から通 路４４１へ流れるのを防止している。図８ 図８は、ドライバ４１４によって、その基本共鳴周波数で励起される流管４０ ４の振動パターン、並びに、コリオリの力が発生した結果として、流管が示す振 動パターンを誇張して示している。パターン８０２は、上方部分８０２Ａと、下 方部分８０２Ｂとを有している。パターン８０３は、上方部分８０３Ａと、下方 部分８０３Ｂとを有している。流管が上方から下方へ移動する間に、該流管の中 心が、その運動の中心にある時に、流管は、８０３Ａによって表される振動パタ ーンを有する。８０３Ｂは、流管が下方位置から上方へ移動する間の、振動パタ ーンである。これは、流れが左側から右側へ生じていると仮定すると、流管の振 動ピークの最も右側の偏差を表している。同様に、パターンの要素８０２Ａ、８ ０２Ｂは、上方の最大値又は下方の最大値へ向かって移動する間の、流管の形状 を表している。励起された振動及び発生したコリオリの力の組み合わせが、パタ ーン８０３によって表される最も右側の行程とパターン８０２によって示される 最も左側の行程との間で変化する際の、任意の点における流管の撓みの形状を生 じさせる。これらのパターンで示されるように、流管の左側及び右側の端部は、 コリオリの力によって、基準面からの互いの変化する量だけ、時間遅延される。 従って、無流量状態を示すパターン８０２とは反対に、流量状態の間には、流管 の左側の端部の速度は、パターン８０２Ａ、８０２Ｂの形状で示されるように、 右側の端部の速度とは異なる。パターン要素８０２Ａ、８０２Ｂは、振動サイク ルの残りの半分の間に、コリオリの力によって生ずる他方の偏差の極限値を表し ている。コリオリの力は、パターン８０２Ａ、８０２Ｂ、及び、８０３Ａ、８０ ３Ｂで示すように、流管の両端部の速度の間の時間遅れを生じさせる。その速度 差は、コイル１１２Ｂ、１１３Ｂの出力信号の間の時間遅れによって表される。 上記信号は、図１に示すのと同じ態様で、検知器回路４２４へ送られる。 図６は、本発明の一実施例を示しており、この実施例においては、導管６０１ が、該導管の残りの部分に比較して増大した直径を有する中間部分を備えている 。上記中間部分の側部は、半円形状であって、該導管６０１の中に位置する流管 ６ ０４を包囲する半円形のカバー６０３に合致している。導管６０１、流管カバー ６０３、及び、流管６０４は、大部分の点に関して、導管１０１、カバー１０３ 、及び、流管１０４にそれぞれ類似している。カバー６０３の頂面及び底面の形 状は、半円形である。導管６０１の中央部分の直径は、該導管の残りの部分の直 径よりも若干大きく、流管カバー６０３の半円形の形状に合致するように、半円 形の形状を有している。導管６０１の上記拡大された部分は、流管カバー６０３ の周囲で導管６０１を通る物質の流れを容易にする。この大きな直径の部分は、 該導管の直径が一定である場合に比較して、流管カバー６０３の周囲に、抵抗の 少ない流通路を形成する。直径が増大した上記領域は、カバー６０３によっても たらされる物質の流れ抵抗を補償する。これにより、導管６０１の中の流体の流 れは、物質の流れが流管カバー６０３の周囲で分流される流管の部分で、層流に なる。 図７は、その左側の端部に漏斗状の開口７０１を有する流管７０４を示してい る。流管７０４は、図１の導管１０１の如き流れ導管の中に設けることができる 。漏斗状の端部７０１を設ける目的は、導管１０１又は６０１の如き大きな導管 の中に管７０４を設けた時に、物質の流れの量、従って、該管を通る流速を増大 させることである。漏斗状の部分の右側の破線は、図６の膜の如き、カバー膜を 示している。流管７０４は、必要に応じて、増大した直径を有する中央部分を備 えた、符号６０１の如き導管の中に設けることができ、これにより、流管７０４ の側部の周囲に、物質の層流を維持することができる。端部７０１によってもた らされる増大した流速は、コリオリの力に対する流管の感度を増大させる。 請求の範囲に記載される本発明は、上記好ましい実施例の記載に限定されるべ きものではなく、本発明の範囲及び概念の範疇の他の変更及び変形を包含するも のであることは、明確に理解されよう。従って、検知器１１２、１１３は、光学 式、位置式、加速度式、又は、速度式を含む、適宜なタイプのものとすることが できる。ドライバ１２１は、適宜な電磁型のものとすることができる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９４年１１月３０日 【補正内容】 明細書翻訳文第６頁第１７行から第８頁第１３行までの記載（原文明細書９ぺー ジ及び１０ページの記載に相当）を以下の通り訂正する。 「サポート要素１１９、１２０の間の、流管の部分は、励起コイル１２１Ｂの励 起に応答して、横方向に振動する。コイル１１３Ｂ、１１２Ｂは、流管の横方向 の振動の速度を感知する。流管の中を物質が全く流れていない場合には、上記セ ンサの出力信号は、同一である。流管が振動している時に、該流管の中を物質が 流れると、センサ１１３Ｂの出力は、センサ１１２Ｂの出力と同一であるが、セ ンサ１１３Ｂからの信号には、小さな位相遅れがあり、センサ１１２Ｂからの信 号には、小さな位相進みがある。これらの位相変化は、コリオリの加速度に起 因するものであり、全位相差は、流管１０４の内側の質量流量に比例する。流管 １０４の外側の質量流量は、カバー１０３があるために、感知されない。 図３は、流管１０４が、ドライバ１２１によって、その基本周波数で振動され ている時の、該流管の振動パターンと、コリオリの力が発生した結果として流管 が示す、振動パターンとを示している。上方部分３０１Ａ、及び、下方部分３０ １Ｂを有するパターン３０１は、ゼロ流量状態に関して、ドライバ１２１によっ て流管１０４に与えられる振動の運動を示している。パターン３０２及び３０３ は、ドライバ１２１、及び、発生したコリオリの力の複合効果により発生する、 振動パターンを示している。パターン３０２は、上方部分３０２Ａ、及び、下方 部分３０２Ｂを有している。パターン３０３は、上方部分３０３Ａ及び下方部分 ３０３Ｂを有している。発生したコリオリの力は、流管の撓みの形状を、一連の パターン３０３Ａ、３０２Ｂ、３０３Ｂ及び３０２Ａ．．によって表される右側 の範囲の間で変動させる。図３のパターンは、その理解を容易にするために、誇 張した形態で示されている。 図３は、流管１０４が、ドライバ１２１によって、その基本周波数で振動され ている時の、該流管の振動パターンと、コリオリの力が発生した結果として流管 が示す、振動パターンとを示している。上方部分３０１Ａ、及び、下方部分３０ １Ｂを有するパターン３０１は、ゼロ流量状態に関して、ドライバ１２１によっ て流管１０４に与えられる振動の運動を示している。パターン３０２及び３０３ は、ドライバ１２１、及び、発生したコリオリの力の複合効果により発生する、 振動パターンを示している。パターン３０２は、上方部分３０２Ａ、及び、下方 部分３０２Ｂを有している。パターン１０３は、上方部分３０３Ａ及び下方部分 ３０３を有している。流管の中間点が、該流管の両方の端点によって画成される 線を横断する時点において、上方の最大撓みから下がっているのは、要素３０３ Ａによって示される、流管の振動パターンである。同様に、符号３０３Ｂは、流 管の下方の最大位置から上方へ向かう行程の間の、振動パターンである。これら ２つのパターンは、流れが左側から右側へ生じていると仮定した場合の、ゼロ線 交差における、流管の振幅ピークの最も左側の偏差を示している。同様に、パタ ーンの要素３０２Ａ及び３０２Ｂは、上方又は下方の最大値へ向かつて横断する 間の、中心点ゼロ交差における、流管の形状を示している。発生したコリオリの 力は、流管の撓みの形状を、パターン３０３によって示される最も右側の変位と パターン３０２によって示される最も左側の変位との間で変化させる。流管の左 側及び右側の半部は、質量流量の関数として、互いに関して量を変えることによ り、時間遅延される。従って、流れが無い状態におけるパターン３０２に関して は、流れ状態の間に、流管の左側は、基準平面交差において、パターン３０２Ａ 、３０２Ｂの異なる振幅によって示されるように、右側とは異なる速度を有する 。同様に、パターン要素３０３Ａ、３０２Ｂは、コリオリの力によって生ずる、 他の偏差極値を示している。上記異なる速度は、センサのコイルに発生する速度 信号の間に、遅延を生じさせる。図３のパターンは、理解を容易にするために、 誇張した状態で示されている。 図１のセンサコイル１１３Ｂ、１１２Ｂは、物質が流れている時に、コリオリ の力の影響を受けている流管の速度を検知し、対応する速度信号を、導線１１６ Ａ、１１６Ｂ及びケーブル１２３を介して、流量計の電子回路１０８の検知器回 路１２４へ送信する。ケーブル１２３は、ダクトボックス１３２、及び、サポー ト構造１０５の通路１３１を通って伸長している。検知回路１２４は、ケーブル １２３から上記信号を受信することに応答して、信号処理回路１２６へ情報を出 力し、上記信号処理回路は、導管の中の物質の流れに関連する質量流量の情報を 発生する。要素１４０は、圧力シールであって、カバー１０３の中の加圧された 雰囲気から、通路１３１の中へ、空気が漏れないようにしている。 アクセスカバー１３３を有するダクトボックス１３２は、ネジ接続部１３１に よって、流量計のベースフランジ１０７の底部に取り付けられており、また、ネ ジ接続部１３４によって、ケーブル１２３を収容するダクトに取り付けられてお り、上記ケーブルは、ドライバ回路１２５及び検知器回路１２４まで伸長してい る。 センサ１１３Ｂ、１１２Ｂからの信号１１６Ａ、１１６Ｂは、センサコイル１ １２Ｂ、１１３Ｂが設けられている流管１０４の部分の瞬間的な速度を表す。上 述のＳｍｉｔｈの再発行特許に教示されているように、上記センサは、物質が流 管を流れる際に、コリオリの力及びドライバ１２１の振動運動の複合効果に起因 して、振動する流管の変位によって生ずる流管上の点の速度を検知するために使 用される。管１０４の対応する点の互いに関する運動の間の時間差Δｔを表す、 信号１１６Ａ、１１６Ｂが、検知器回路１２４に与えられ、次に、導管１０１の 中を流れる物質に関する質量流量の情報を発生する、信号処理回路１２６に与え られる。検知器回路１０４、及び、信号処理回路１２６は、流管１０４を流れる 物質の質量流量に関する情報を発生する。しかしながら、導管１０１の中の物質 の部分と流管１０４を通って流れる部分との間の関係は、既知であるので、信号 処理回路１２６は、上記関係を用いて、導管１０１の中を流れる全物質に関する 質量流量を表す情報を発生して、該情報を導線１２７に与える。」 明細書翻訳文第１０頁第６行から第１１頁第２５行までの記載（原文明細書１４ ページの記載に相当）を以下の通り訂正する。 「磁石１１２Ａ，１１３Ａが、流管４０４の各々の端部に取り付けられている。 各々の磁石の下で、流量計のサボート構造４１９、４２０に取り付けられている のは、センサコイル１１３Ｂ、１１２Ｂである。流管４０４の両端部は、磁気歪 ドライバ４１４によって与えられる力のために、上下方向に振動する。センサコ イル１１３Ｂ、１１２Ｂは、磁石１１２Ａ，１１３Ａの速度が、振動力及びコリ オリの力によって、変化するので、磁石１１２Ａ、１１３Ａの速度を検知し、該 速度に比例する電圧信号を発生する。流管の通常の（ゼロ流量）振動は、磁気歪 ドライバ４１８によってのみ与えられる力によって、荷重の作用の下で撓む梁と 同様である。流管の中で物質が流れると、発生したコリオリの力が、振動する流 管の中の質量流量に比例する撓みの間のタイミング関係を変える。これは、図８ において、誇張した状態で示されている。図３と実質的に同じように、図示の形 状は、流管４０４の中に流れがあるかあるいはない場合に、基準面が交差する時 のその上下方向の運動の形状を示している。 図４の実施例においては、導管４０１の中を流れる物質（気体又は液体）の粘 性が低いので、図１のカバー１０３、及び、これに関連する圧力平衡化装置を設 ける必要はない。低粘度の物質は、流管の振動に大きな影響を与えず、従って、 流管のカバーは必要とされない。流管の内壁及び外壁に作用する圧力は、必然的 に等しい。これにより、薄い壁部を有する流管４０４、並びに、低い励起力を使 用することが可能となる。 ドライバ回路４２５、検知器回路４２４、及び、処理回路４２６は、これら回 路に対応する図１のそれぞれの回路と同様に作用して、流管４０４を励起すると 共に、コリオリの運動を測定し、導管４０１の中の質量流量に関する情報を発生 する。要素４４０は、圧力シールであり、加圧された流体が、導管４０１から通 路４４１へ流れるのを防止している。図８ 図８は、ドライバ４１４によって、その基本共鳴周波数で励起される流管４０ ４の振動パターン、並びに、コリオリの力が発生した結果として、流管が示す振 動パターンを誇張して示している。パターン８０２は、上方部分８０２Ａと、下 方部分８０２Ｂとを有している。パターン８０３は、上方部分８０３Ａと、下方 部分８０３Ｂとを有している。流管が上方から下方へ移動する間に、該流管の中 心が、その運動の中心にある時に、流管は、８０３Ａによって表される振動パタ ーンを有する。８０３Ｂは、流管が下方位置から上方へ移動する間の、振動パタ ーンである。これは、流れが左側から右側へ生じていると仮定すると、流管の振 動ピークの最も右側の偏差を表している。同様に、パターンの要素８０２Ａ、８ ０２Ｂは、上方の最大値又は下方の最大値へ向かって移動する間の、流管の形状 を表している。励起された振動及び発生したコリオリの力の組み合わせが、パタ ーン８０３によって表される最も右側の行程とパターン８０２によって示される 最も左側の行程との間で変化する際の、任意の点における流管の撓みの形状を生 じさせる。これらのパターンで示されるように、流管の左側及び右側の端部は、 コリオリの力によって、基準面からの互いの変化する量だけ、時間遅延される。 従って、無流量状態を示すパターン８０２とは反対に、流量状態の間には、流管 の左側の端部の速度は、パターン８０２Ａ、８０２Ｂの形状で示されるように、 右側の端部の速度とは異なる。パターン要素８０２Ａ、８０２Ｂは、振動サイク ルの残りの半分の間に、コリオリの力によって生ずる他方の偏差の極限値を表し ている。コリオリの力は、パターン８０２Ａ、８０２Ｂ、及び、８０３Ａ、８０ ３Ｂで示すように、流管の両端部の速度の間の時間遅れを生じさせる。その速度 差は、コイル１１２Ｂ、１１３Ｂの出力信号の間の時間遅れによって表される。 上記信号は、図１に示すのと同じ態様で、検知器回路４２４へ送られる。」 ２．請求項１の装置において、 前記導管及び前記流管が、実質的に直線的であり、 前記励起手段が、前記流管の長手方向の中心に取り付けられており、 前記流管が、どのような静止型の構造にも取り付けられていないことを特徴と する装置。 ３．請求項１の装置において、前記流管の外側面が、前記導管を通って流れる 物質に接触し、これにより、前記流管が、該流管の内側面及び外側面の両方の物 質の流れによって生ずるコリオリの力に応答することを可能とすることを特徴と する装置。 ４．請求項１の装置において、前記センサ手段が、 前記流管の第１の端部付近に設けられる第１のセンサ（１１３Ａ、１１３Ｂ） と、 前記流管の第２の端部付近に設けられる第２のセンサ（１１２Ａ、１１２Ｂ） とを備え、 前記出力信号を与えるための手段は、前記第１及び第２のセンサの各々から前 記信号処理手段（１２６）へ別個の信号（１１６Ａ、１１６Ｂ）を与える手段を 備え、前記別個の信号が、前記発生したコリオリの力から生ずる前記流管の部分 の横方向の運動を表し、 前記信号処理手段は、前記別個の信号が与えられることに応答して、前記質量 流量情報（１２７）を誘導することができることを特徴とする装置。 ５．請求項１の装置において、当該装置が更に、 前記流管（１０４）を包囲して前記流管の外側面を前記導管の中の物質から隔 離し、これにより、前記流管の横方向の運動が、前記流管の外側の前記導管の中 の物質の粘性により影響を受けないようにする、カバー（１０３）を備え、 当該装置が更に、圧力制御手段を備え、該圧力制御装置が、 前記導管の中を流れる前記物質の圧力を検知するための手段（１１１）と、 前記カバー（１０３）の内側面と前記流管（１０４）の外側面との間に空気ス ペースを維持し、該空気スペースが、前記導管の中を流れる前記物質の圧力に実 質的に等しい圧力を有するようにする、手段（１０９）とを備えることを特徴と する装置。 ６．請求項１の装置において、 前記励起手段（１２１Ａ、１２１Ｂ）が、前記流管の中間部分に接続されてお り、 当該装置が更に、前記流管の第１の端部及び第２の端部に接続されて、前記流 管の流体ぶの横方向の運動を禁止する、サポート手段（１１９、１２０）を備え ており、 前記センサ手段が、前記励起手段と前記サポート手段との間で各々接続されて いる、第１及び第２のセンサ（１１３Ａ、１１３Ｂ）を備えることを特徴とする 装置。 ７．請求項５の装置において、前記導管が、Ｔ型のパイプ部分（１２２）を備 え、また、当該装置が更に、 前記カバー、前記流管、前記励起手段、前記センサ手段、及び、前記サポート 手段を、前記物質が流れる前記導管の開口に対して直交する前記導管の開口を介 して、前記導管の中へ挿入するための手段を備えることを特徴とする装置。 ８．請求項５の装置において、前記流管が、楕円形状（図６）を有しており、 前記カバーに隣接する前記導管の表面部分が、合致する楕円形状（図６）を有し ており、これにより、前記カバー（１０３）の楕円形状によって生ずる流れプロ フィールの乱れを吸収する、流れプロフィールの変更をもたらすことを特徴とす る装置。 １０．静止型の導管（１０１）の中で、該静止型の導管の静止型の長手方向の軸 線に対して平行な方向に流れる物質に関する質量流量情報（１２７）を誘導する ための方法であって、 前記静止型の導管の中で、該静止型の導管に対して実質的に平行に設けられた 流管を備え、 前記流管は、前記静止型の導管の直径よりも、少なくとも数倍だけ十分に小さ な直径を有しており、 当該方法が、 前記流管（１０４）を前記静止型の導管（１０１）の中に設け、前記流管の長 手方向の軸線を、前記静止型の導管の前記静止型の長手方向の軸線に対して実質 的に平行に固定し、これにより、前記静止型の導管を通る前記物質の体積流量よ りも実質的に小さな体積流量の前記物質が前記流管を通るようにし、また、前記 静止型の導管の中の前記物質の流れの速度が、前記流管の中の前記物質の流れの 速度に実質的に等しくなるようにする工程と、 前記流管に関連して漏れる励起手段（１２１Ａ、１２１Ｂ）を作動させて、前 記流管に横方向の振動運動を与える工程とを備え、 前記流管の振動運動は、前記静止型の導管の前記長手方向の軸線を横切る方向 において、前記流管、及び、該流管の中の前記物質の共鳴周波数で生じ、更に、 前記流管のセンサ手段（１１２Ａ、１１２Ｂ、１１３Ａ、１１３Ｂ）を作動さ せて、前記流管が、前記励起手段によって、前記静止型の導管の前記静止型の長 手方向の軸線を横切る方向に振動される際に、前記流管を通る前記物質の流れに より生じて前記流管に作用するコリオリの力によって生ずる、前記流管の撓み運 動を検知する工程と、 前記センサ手段から前記信号処理手段（１２６）へ出力信号（１１６Ａ、１１ ６Ｂ）を与えて、前記導管全体を通る前記物質の流れに関連する質量流量情報（ １２７）を発生させる工程とを備えることを特徴とする方法。 １１．請求項１おの方法において、 前記導管及び前記流管が、実質的に直線的であり、 前記励起手段が、前記流管の長手方向の中心に取り付けられており、 前記流管が、どのような静止型の構造にも取り付けられていないことを特徴と する方法。 １２．請求項１０の方法において、前記流管が、前記導管の中に設けられて、前 記流管の外側が、前記導管を通って流れる物質に接触し、これにより、前記流管 が、該流管の内側面及び外側面の両方に作用する前記物質の流れによって発生す るコリオリの力に応答することができることを特徴とする方法。 １３．請求項１０の方法において、前記センサ手段が、 前記流管の一端部付近に設けられた第１のセンサ（１１２Ａ、１１２Ｂ）と、 前記流管の第２の端部付近に設けられた第２のセンサ（１１３Ａ、１１３Ｂ） とを備えており、 当該方法が更に、前記第１及び第２のセンサの各々から前記信号処理手段（１ ２０）へ別個の信号（１１６Ａ、１１６Ｂ）を与える工程そ備え、前記別個の信 号が、前記発生したコリオリの力から生ずる前記流管の一部の横方向の運動を表 し、 前記信号処理手段は、前記別個の信号が与えられることに応答して、前記質量 流量情報（１２７）を誘導することを特徴とする方法。 １４．請求項１０の方法において、当該方法が更に、 前記流管をカバー（１０３）で包囲して、前記流管の外側面を前記導管の中の 物質から隔離し、これにより前記流管の横方向の運動が、前記導管の中の前記流 管の外側の前記物質の粘性によって影響を受けないようにする工程と、 前記導管の中を流れる前記物質の圧力を検知する（１１１）工程と、 前記カバー（１０３）と前記流管（１０４）の外側面との間に空気スペースを 維持し、該空気スペースが、前記導管の中を流れる前記物質の圧力と実質的に等 しい圧力を有するようにする工程とを備えることを特徴とする方法。 １５．請求項１０の方法において、 前記励起手段（１２１Ａ、１２１Ｂ）が、前記流管の中間部分に接続され、 前記サポート手段（１１９、１２０）が、前記流管の第１及び第２の端部に接 続されて、前記流管の前記両端部の横方向の運動を禁止し、 前記センサ手段が、前記励起手段と前記サポート手段との間に各々接続されて いる、第１のセンサ（１１２Ａ、１１２Ｂ）及び第２のセンサ（１１３Ａ、１１ ３Ｂ）を備えることを特徴とする方法。 １６．請求項１０の方法において、前記導管が、Ｔ型のパイプ部分を有しており 、当該方法が更に、 前記カバー、前記流管、前記励起手段、前記センサ手段、及び、前記サポート 手段を、前記物質が流れる前記導管の間隔に対して直交する前記導管の開口を介 して、前記導管の中へ挿入する工程を備えることを特徴とする方法。 １７．請求項１４の方法において、前記カバーが、楕円形状（図６）を有してお り、また、前記カバーに隣接する前記導管の表面部分が、合致する楕円形状を有 しており、これにより、前記膜の楕円形状によって生ずる流れプロフィールの乱 れを吸収する流れプロフィールの変更が行われることを特徴とする方法。 １８．請求項１０の方法において、漏斗手段（図７）を前記流管の入口端に接続 し、前記導管の中の前記流管によって生ずる流れプロフィールの乱れを吸収する 流れプロフィールの変更を行うことを特徴とする方法。 【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９５年３月２１日 【補正内容】 明細書翻訳文第２頁第６行から３頁２７行までの記載（原文明細書３ページから ４ページの記載に相当）を以下の通り訂正する。 「米国再発行特許第３１，４５０号は、位相差及び振動周波数の両方を測定する 必要性を排除したコリオリ流量計を開示している。位相差は、２つの正弦波信号 の平面交差の間の時間遅れを測定することによって、決定される。この方法を用 いた場合には、振動周波数の変動が相殺され、質量流量は、測定された時間遅れ に比例する。この測定方法は、以下において、時間遅れ測定と称する。 Ｓｍｉｔｈの米国特許を含む従来技術においては、流管は剛性でなければなら ない。流管の壁部は、圧力及び曲げ応力を許容値まで維持するに十分なように厚 くされている。この要件は望ましくなく、その理由は、厚い壁部が、コリオリ流 量計の感度を低下させるからである。また、流管は、過度の制限すなわち圧力降 下を生ずることなく、供給導管の総ての流れを搬送するように、十分に大きくな ければならない。大規模なパイプラインにおいて代表的な流れに関しては、その ような流れは、流量計の寸法及びコストを実用的ではないものにする。また、流 管を、メイン導管の中で直接作動させるのではなく、バイパスラインの中で作動 させる、測定技術を用いることも、実用的ではない。その理由は、メインの流路 の中の流量に関係無く、バイパスの流れをメインの流れに対して厳密に同じ比率 に維持する条件を作り出すことは困難であるからである。そのような条件は、メ イン導管の中の流量を計算する際に、バイパスの流量だけを測定するために存在 しなければならないことになる。 英国特許第２０７１７４８号（ＧＢ−Ａ−２０７１８４８）は、その図６に、 非コリオリ型の質量流量計を開示しており、該質量流量計は、薄肉の内側管３１ を備えており、該内側管は、この内側管３１よりも若干大きな流管３２の中で振 動される。シリンダ３１の中を流れる流体の振動は、たわみ波が、内側のシリン ダ３１の壁部の中で円周方向に移動させる。導管３２は、圧力の影響を受ける機 構である。 欧州特許第０４１５１２９号（ＥＰ−Ａ−０４１５１２９）は、シェル１３の 中に設けられた単一の流管を開示しており、上記シェルは、外側導管を含まず、 また、その中に流管を有していない。流管１は、軸線Ｙの周囲で枢動し、センサ １２によって検知されるコリオリ運動を発生する。上記欧州特許の第５欄の１９ 行乃至３０行には、流管１を大きな直径の管の中に浸漬できることが示唆されて いる。 米国特許第３９２７５６５号（ＵＳ−Ｓ−３９２７５６５）は、その図１の軸 線Ｙの周囲で枢動可能な流管から成る、コリオリ構造を開示している。上記流管 は、上記軸線の周囲で枢動して振動し、物質が流れる際に、流管のコリオリ変位 を発生する。この変位は、測定され、上記流管を通って流れる物質の質量流量を 決定するために使用される。 現在使用可能なコリオリ流量測定装置の他の問題は、気体の用途に対する用途 が限定されていることである。気体は、液体よりも密度が小さく、従って、同じ 流量速度においては、小さなコリオリの力が発生する。この条件は、より感度の 高い流量計を必要とする。さもなければ、流量速度が、同じコリオリの加速度を 得るまで増大した場合に、通常の感度を有する流量計を用いることができる。不 運にして、そのような場合には、流量計の感度は一定にはならない。 解決手段 本発明は、導管を通る物質の質量流量を測定するための方法及び装置を提供す ることにより、上述の問題を解消し、当該技術における前進を図る。本発明によ れば、静止型の長手方向の中央軸線を有する静止型の大きな導管の中の物質の流 れに関する質量流量情報は、上記導管の中に比較的小さな流管を挿入することに より、発生され、上記導管は、少なくとも数倍の十分に大きな断面積を有してい る。上記比較的小さな流管は、ドライバによって、その自然（共鳴）周波数で横 方向に振動され、上記流管が横方向に振動される際に、該流管の内側及び外側の 物質の流れによって生ずるコリオリの加速度を発生することにより、コリオリ効 果質量流量計として作動する。そのようなコリオリの加速度は、追加のものであ り、極めて感度の高い流量計を形成する。上記流管の中間部分に取り付けること のできるドライバは、該導管の静止型の長手方向の軸線に関して、流管をその共 鳴周波数で、横方向に振動させる。上記流管に関連してセンサが設けられ、流管 の横方向の変位を検知すると共に、流管の中の物質の流れに関する質量流量情報 を発生する。小さな流管の中の流量に対する導管の中の全流量の比は、一定であ り決定することができる。挿入された流量計の出力情報は、大きな導管を通る物 質の流れに対する小さな流管を通る流れに従って調節され、大きな導管に関する 正確な質量流量情報を誘導する。 大きな導管の中に挿入された小さな流管を使用することにより、従来技術のコ リオリ流量計に関する上述の問題が解決される。大きな導管の中を流れる物質の 中に小さな流管を挿入することにより、差圧の間題が解消されるが、その理由は 、物質が上記導管の中を流れる際には、挿入された流管の内側面及び外側面が、 同じ圧力であるからである。上記差圧の問題を解消することにより、上記小さな 流管は、そのような流管の外側が大気圧である場合に比較して、より薄く且つよ り剛性が低い材料から形成することができる。より薄く且つより可撓性を有する 流管は、有効なコリオリの力を発生させるためには、より適している。また、流 量を測定するための比較的大きく且つ高価な構造を設けて、導管の中の流れを阻 害する必要がない。ここに開示する挿入型のコリオリ質量流量計は、現在入手可 能な最も大きなコリオリ質量流量計によって経済的に保守することができない最 大級のパイプ寸法（約２０３ｍｍ（８インチ）あるいはそれ以上のパイプ直径） に対して、実用的になる。」 請求の範囲 １．導管の中を流れる物質に関する質量流量情報を誘導するための装置であっ て、 静止型の導管（１０１）であって、当該静止型の導管の静止型の長手方向の軸 線に対して実質的に平行な方向に、物質を流すための、静止型の導管と、 前記静止型の導管の中で該静止型の導管に対して実質的に平行に設けられる流 管（１０４）とを備え、 前記流管は、前記静止型の導管の直径よりも、少なくとも数倍だけ十分に小さ な直径を有しており、当該装置が更に、 前記流管（１０４）を前記静止型の導管の中に位置決めし、前記流管の長手方 向の軸線を、前記静止型の導管の前記静止型の長手方向の軸線に対して実質的に 平行に固定し、前記静止型の導管を通る前記物質の流れの体積よりも十分に小さ な体積の前記物質の流れが、前記流管を流れるようにし、また、前記静止型の導 管の中の物質の流れの速度が、前記流管の中の物質の流れの速度に実質的に等し くなるようにする手段（１１９、１２０、４１８）と、 前記流管を、前記静止型の導管の静止型の長手方向の軸線に関して、前記流 管及び前記流管の中の物質の固有周波数で、横方向に振動させる励起手段（１２ １Ａ、１２１Ｂ）と、 前記流管が、前記励起手段によって、前記静止型の導管の前記静止型の長手方 向の軸線に関して、横方向に振動される際に、前記流管を通る前記物質の流れか ら生じて前記流管に作用するコリオリの力によって生ずる前記流管の横方向の撓 み運動を検知するためのセンサ手段（１１３Ａ、１１３Ｂ、１１２Ａ、１１２Ｂ ）と、 信号処理手段（１２６）と、 前記センサ手段から前記信号処理手段へ出力信号を与え、前記静止型の導管全 体を通る前記物質の流れに関する質量流量情報（１２７）を発生する手段（１１ ６Ａ、１１６Ｂ）とを備えることを特徴とする装置。 ２．請求項１の装置において、 前記導管及び前記流管が、実質的に直線的であり、 前記励起手段が、前記流管の長手方向の中心に取り付けられており、 前記流管が、どのような静止型の構造にも取り付けられていないことを特徴と する装置。 ８．請求項５の装置において、前記流管が、楕円形状（図６）を有しており、 前記カバーに隣接する前記導管の表面部分が、合致する楕円形状（図６）を有し ており、これにより、前記カバー（１０３）の楕円形状によって生ずる流れプロ フィールの乱れを吸収する、流れプロフィールの変更をもたらすことを特徴とす る装置。 ９．請求項１の装置において、前記流管の入口端に接続される漏斗手段（図７ ）を備え、該漏斗手段が、前記導管の中の前記流管によって生ずる流れプロフィ ールの乱れを吸収する、流れプロフィールの変更を行うことを特徴とする装置。 １０．静止型の導管（１０１）の中で、該静止型の導管の静止型の長手方向の軸 線に対して平行な方向に流れる物質に関する質量流量情報（１２７）を誘導する ための方法であって、 前記静止型の導管の中で、該静止型の導管に対して実質的に平行に設けられた 流管を備え、 前記流管は、前記静止型の導管の直径よりも、少なくとも数倍だけ十分に小さ な直径を有しており、 当該方法が、 前記流管（１０４）を前記静止型の導管（１０１）の中に設け、前記流管の長 手方向の軸線を、前記静止型の導管の前記静止型の長手方向の軸線に対して実質 的に平行に固定し、これにより、前記静止型の導管を通る前記物質の体積流量よ りも実質的に小さな体積流量の前記物質が前記流管を通るようにし、また、前記 静止型の導管の中の前記物質の流れの速度が、前記流管の中の前記物質の流れの 速度に実質的に等しくなるようにする工程と、 前記流管に関連して漏れる励起手段（１２１Ａ、１２１Ｂ）を作動させて、前 記流管に横方向の振動運動を与える工程とを備え、 前記流管の振動運動は、前記静止型の導管の前記長手方向の軸線を横切る方向 において、前記流管、及び、該流管の中の前記物質の共鳴周波数で生じ、更に、 前記流管のセンサ手段（１１２Ａ、１１２Ｂ、１１３Ａ、１１３Ｂ）を作動さ せて、前記流管が、前記励起手段によって、前記静止型の導管の前記静止型の長 手方向の軸線を横切る方向に振動される際に、前記流管を通る前記物質の流れに より生じて前記流管に作用するコリオリの力によって生ずる、前記流管の撓み運 動を検知する工程と、 前記センサ手段から前記信号処理手段（１２６）へ出力信号（１１６Ａ、１１ ６Ｂ）を与えて、前記導管全体を通る前記物質の流れに関連する質量流量情報（ １２７）を発生させる工程とを備えることを特徴とする方法。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．導管の中を流れる物質に関する質量流量情報を誘導するための装置であっ て、該装置が、 静止型の導管であって、該導管の中において、この導管の長手方向の軸線に対 して実質的に平行な方向への物質の流れを許容する、静止型の導管と、 前記導管の中に設けられる流管であって、該流管の長手方向の軸線は、静止し ており、且つ、前記導管の前記長手方向の軸線に対して実質的に平行であり、ま た、該流管は、前記導管を通る前記物質の流れの一部が該導管を通って流れるこ とを許容し、前記導管の中の前記物質の流れの速度が、該流管の中の前記物質の 流れの速度と実質的に等しいようになされている、流管と、 前記流管を、該流管の長手方向の軸線に対して横方向に振動させるための、励 起手段と、 前記流管が前記励起手段によって振動される際に、前記流管の長手方向の軸線 に沿って該流管を通る前記物質の流れによって生じて前記流管に作用するコリオ リの力によって生ずる、前記流管の一部の横方向の撓み運動を検知するための、 センサ手段と、 信号処理手段と、 前記センサ手段の出力信号を前記信号処理手段へ供給し、前記導管を通る物質 の流れに関する質量流量情報を発生させるための手段とを備えることを特徴とす る装置。 ２．導管の中を流れる物質に関する質量流量情報を誘導するための装置であっ て、該装置が、 静止型の導管であって、該導管の長手方向の軸線に対して実質的に平行な方向 への物質の流れを許容する、静止型の導管と、 前記導管の中に設けられると共に、前記導管の前記長手方向の軸線に対して実 質的に平行な静止型の長手方向の軸線を有する、実質的に直線的な流管とを備え 、 該流管は、前記導管を通る前記物質の流れの一部が該流管を通ることを許容し 、 前記導管の中の前記物質の流れの速度が、前記流管の中の前記物質の流れの速度 に実質的に等しいようになされており、当該装置は更に、 前記流管の長手方向の中心に取り付けられ、前記流管の一部に対して横方向の 振動を与えるための、励起手段とを備え、 前記流管は、前記励起手段を除いて、他のどのような構造にも取り付けられて おらず、更に当該装置は、 前記流管が前記励起手段によって横方向に振動される際に、前記流管を通る前 記物質の流れによって生ずるコリオリの力によって生ずる、前記流管の横方向の 撓み運動を検知するために、前記流管に関連して設けられる、センサ手段と、 信号処理手段と、 前記センサ手段の出力信号を前記信号処理手段へ供給し、前記導管を通って流 れる前記物質に関連する質量流量情報を発生させる手段とを備えることを特徴と する装置。 ３．請求項２の装置において、前記励起手段が、磁気歪ドライバを備えること を特徴とする装置。 ４．請求項２の装置において、前記流管の外側面が、前記導管を通って流れる 物質に接触しており、これにより、前記流管が、該流管の内側面及び外側面の物 質の流れによって生ずるコリオリの力に応答することが可能であることを特徴と する装置。 ５．請求項２の装置において、前記センサ手段が、 前記流管の一端部付近に設けられる第１のセンサと、 前記流管の第２の端部付近に設けられる第２のセンサと、 前記第１及び第２の各々のセンサからの別個の信号を前記信号処理手段へ供給 するための手段とを備え、前記別個の信号は、前記発生したコリオリの力から生 ずる前記流管の一部の別個の横方向の運動を表すものであり、 前記信号処理手段は、前記別個の信号の供給に応答して、前記質量流量情報を 誘導することができることを特徴とする装置。 ６．導管を通って流れる物質に関する質量流量情報を誘導するための装置であ って、当該装置が、 前記導管の中に設けられると共に、前記導管の長手方向の軸線に対して実質的 に平行な長手方向の軸線を有する、実質的に直線的な流管を備え、 前記流管は、前記導管を通る物質の流れの一部が前記流管を通って流れるのを 許容し、当該装置はまた、 前記流管に関連して設けられ、前記流管の一部に横方向の振動運動を与えるた めの、励起手段と、 前記流管に関連して設けられ、前記流管が前記励起手段によって振動される際 に、前記流管を通る前記物質の流れから生ずるコリオリの力によって生じた前記 流管の横方向の運動を検知するための、センサ手段と、 前記流管を包囲して、前記流管を前記導管の中の物質から隔離し、これにより 、前記流管の横方向の運動が、前記導管の中の前記流管の外部の前記物質の粘性 に影響を受けないようにする、カバーと、 信号処理手段と、 前記センサ手段からの出力信号を前記信号処理手段へ供給し、前記導管を通る 物質の流れに関する質量流量情報を発生させる手段とを備えることを特徴とする 装置。 ７．請求項６の装置において、更に、圧力制御手段を備えており、該圧力制御 手段が、 前記導管の中を流れる前記物質の圧力を検知するための手段と、 前記カバーの内側面と前記流管の外側面との間に空気スペースを維持する手段 とを備えており、前記空気スペースが、前記導管の中を流れる前記物質の圧力に 実質的に等しい圧力を有していることを特徴とする装置。 ８．請求項６の装置において、 前記励起手段が、前記流管の中間部分に接続されており、 また、当該装置が、前記流管の第１の端部及び第２の端部に接続されて、前記 流管の前記両端部の横方向の運動を禁止する、サポート手段を備えており、 更に、前記センサ手段が、第１及び第２のセンサを備えており、これら各々の 第１及び第２のセンサが、前記励起手段と前記サポート手段との間に接続されて いることを特徴とする装置。 ９．請求項８の装置において、 前記第１及び第２のセンサの各々から前記信号処理手段へ別個の信号を供給す る手段を更に備え、前記第１及び第２の信号は、前記センサに関連して、前記発 生したコリオリの力から生ずる、前記中間の部分の横方向の別個の運動を表し、 前記信号処理手段が、前記別個の信号の供給に応答して、前記質量流量情報を 誘導することができることを特徴とする装置。 １０．請求項６の装置において、前記流管が、前記励起手段によって、該流管の 基準周波数で振動されることを特徴とする装置。 １１．請求項６の装置において、前記導管が、Ｔ型のパイプ部分を有しており、 また、当該装置が更に、 前記カバー、前記流管、前記励起手段、前記センサ手段、及び、前記サポート 手段を、前記物質が通過する前記導管の開口に対して直交する前記導管の開口を 介して、前記導管の中へ挿入するための手段を備えていることを特徴とする装置 。 １２．請求項６の装置において、前記カバーが、楕円形の形状を有しており、前 記カバー付近の前記導管の部分が、合致する楕円形の形状を有しており、これに より、前記カバーの楕円形の形状によって生ずる流れプロフィールの乱れを吸収 する、流れプロフィールの変更を行っていることを特徴とする装置。 １３．請求項６の装置において、前記流管の入口端に接続された漏斗手段を備え 、これにより、前記導管の中の前記流管によって生ずる流れプロフィールの乱れ を吸収する、流れプロフィールの変更を行っていることを特徴とする装置。 １４．導管の中で該導管の長手方向の軸線に対して平行な方向へ流れる物質に関 する質量流量情報を誘導するための方法であって、該方法が、 静止型の導管の内側に流管を位置決めし、該流管の長手方向の軸線を動かない ようにすると共に、前記導管の前記長手方向の軸線に対して実質的に平行にし、 これにより、前記導管を通る物質の流れの一部が、前記流管を通って流れること を可能とすると共に、前記導管の中の前記物質の流れの速度を前記流管の中の前 記物質の流れの速度と実質的に等しくする工程と、 前記流管に関連して設けられる励起手段を作動させて、前記流管の一部に横方 向の振動運動を与える工程と、 前記流管のセンサ手段を作動させて、前記流管が前記励起手段によって振動さ れる際に、前記流管を通る前記物質の流れによって生じて前記流管に作用するコ リオリの力によって生ずる、前記流管の撓み運動を検知する工程と、 前記センサ手段からの出力信号を信号処理手段に供給し、前記導管を通る前記 物質の流れに関連する質量流量情報を発生させる工程とを備えることを特徴とす る方法。 １５．導管の中で該導管の長手方向の軸線に対して平行な方向に流れる物質に関 する質量流量情報を誘導するための方法であって、 実質的に直線的な流管を静止型の導管の中に位置決めし、前記流管が、前記導 管の長手方向の軸線に対して実質的に平行で動かない長手方向の軸線を有するよ うにする工程を備え、 前記流管は、前記導管を通る物質の流れの一部が該流管を通って流れることを 可能とし、また、前記導管の中の前記物質の流れの速度は、前記流管の中の前記 物質の流れの速度に実質的に等しく、当該方法はまた、 前記流管の一部に横方向の振動運動を与えるように、前記流管の長手方向の中 心に取り付けられた、励起手段を作動させる工程を備え、 前記流管は、前記励起手段を除いて、どのような構造に対しても取り付けられ ておらず、当該方法は更に、 前記流管が、前記励起手段によって横方向に振動される際に、前記流管を通る 前記物質の流れから生ずるコリオリの力によって生ずる前記流管の横方向の撓み 運動を検知するために、前記流管に関連してセンサ手段を設ける工程と、 前記導管を通って流れる前記物質に関連する質量流量情報を発生させるために 、前記センサ手段からの出力信号を信号処理手段に供給する工程とを備えること を特徴とする方法。 １６．請求項１５の方法において、前記励起手段が、磁気歪ドライバを備えるこ とを特徴とする方法。 １７．請求項１５の方法において、前記流管の外側が、前記導管を通って流れる 物質に接触し、これにより、前記流管が、該流管の内側面及び外側面の両方の前 記物質の流れによって生ずるコリオリの力に応答できるように、前記流管が前記 導管の中に位置決めされることを特徴とする方法。 １８．請求項１５の方法において、前記センサ手段が、 前記流管の一端部付近に位置する第１のセンサと、 前記流管の第１の端部付近に位置する第２のセンサとを備え、 当該方法は、更に、前記第１及び第２のセンサの各々からの別個の信号を前記 信号処理手段に供給する工程を備えており、前記別個の信号は、前記発生したコ リオリの力から生ずる前記流管の一部の別個の横方向の運動を表しており、 前記信号処理手段が、前記別個の信号の供給に応答して、前記質量流量情報を 誘導することを特徴とする方法。 １９．導管を通って流れる物質に関する質量流量情報を誘導するための方法であ って、 実質的に直線的な流管を導管の中に挿入し、前記流管の長手方向の軸線が、前 記導管の長手方向の軸線に対して実質的に平行になるようにする工程を備え、 前記流管は、前記導管を通る物質の流れの一部が前記流管を通って流れること を可能とし、また、当該方法は、 横方向の振動運動を、励起手段によって、前記流管の一部に与える工程と、 前記流管に関連してセンサ手段を設け、これにより、前記流管が前記励起手段 によって横方向に振動される際に、前記流管を通る前記物質の流れから生ずるコ リオリの力によって生ずる前記流管の横方向の運動を検知するようにする工程と 、 カバーによって前記流管を包囲して、前記導管の中の物質から前記流管を隔離 し、これにより、前記流管の横方向の運動が、前記導管の中の前記流管の外側の 前記物質の粘性によって影響を受けないようにする工程と、 前記センサ手段から前記信号処理手段へ出力信号を与え、前記導管を通る前記 物質の流れに関連する質量流量情報を発生させる工程とを備えることを特徴とす る方法。 ２０．請求項１９の方法において、 前記導管の中を流れる前記物質の圧力を検知する工程と、 前記カバーの内側面と前記流管の外側面との間に空気スペースを維持し、該空 気スペースが、前記導管の中を流れる前記物質の圧力に実質的に等しい圧力を有 するようにする工程とを備えることを特徴とする方法。 ２１．請求項１９の方法において、 前記励起手段が、前記流管の中間部分に接続されており、 前記流管の第１及び第２の端部には、サポート手段が接続され、これにより、 前記流管の前記両端部の横方向の運動が阻止されており、 前記センサ手段が、前記励起手段と前記サポート手段との間に各々接続された 、第１及び第２のセンサを備えることを特徴とする方法。 ２２．請求項２１の方法において、 前記第１及び第２の各々のセンサから別個の信号を前記測定手段に与え、前記 信号が、前記発生したコリオリの力によって、前記センサに関連する前記流管の 前記部分の別個の横方向の運動を表すようにする工程を備え、 前記信号処理手段が、前記別個の信号が与えられることに応答して、前記質量 流量情報を誘導することを特徴とする方法。 ２３．請求項１９の方法において、前記流管が、前記励起手段によって、その基 本周波数で振動されることを特徴とする方法。 ２４．請求項１９の方法において、前記導管が、Ｔ型のパイプ部分を有しており 、当該方法が更に、 前記カバー、前記流管、前記励起手段、前記センサ手段、及び、前記サポート 手段を、前記物質が通過する前記導管の開口に対して直交する前記導管の開口を 介して、前記導管の中に挿入する工程を備えることを特徴とする方法。 ２５．請求項１９の方法において、前記カバーが、楕円形であり、該カバー付近 の前記導管の一部が、合致する楕円形を有しており、これにより、前記膜の楕円 形状によって生ずる流れプロフィールの乱れを吸収する、流れプロフィールの変 更が行われることを特徴とする方法。 ２６．請求項１９の方法において、前記流管の入口端に漏斗手段を接続し、これ により、前記導管の中の前記流管によって生ずる流れプロフィールの乱れを吸収 する流れプロフィールの変更を行う工程を備えることを特徴とする方法。