JP2002523765A - 物質の密度によらない流れ較正係数を有するコリオリ流量計を動作させる方法及びコリオリ流量計 - Google Patents
物質の密度によらない流れ較正係数を有するコリオリ流量計を動作させる方法及びコリオリ流量計Info
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Abstract
(57)【要約】
物質の流れが流管におけるコリオリ撓みと流管に対して振動するように連結されたバランスバーにおけるコリオリ状撓みとを生起させる流れ感度が高くされた単管式コリオリ流量計である。コリオリ撓み及びコリオリ状撓みはともに物質の流れによって決定される位相差を有し、物質の流れの情報を取り出すために相補的に用いられる。流量計は、１）流管とバランスバーとの駆動モードの振動の振幅比を制御しながら第１の方向での流れ感度を変化させること、２）流管のコリオリ撓みの振幅とバランスバーのコリオリ状撓みの振幅との比を制御しながら逆の方向での流れ感度を変化させること、によって物質の密度の変化する範囲にわたって一定な流れ感度を有する。コリオリ撓みとコリオリ状撓みとの振幅比は物質の密度の変化によって生ずることになるバランスバーの密度に対する駆動モードの振動数及び第２の曲げモードの振動数の間隔の大きさの変化に応じて変わる。
Description
【０００１】
【技術分野】本発明は単管式コリオリ流量計のための方法及び装置に関し、より
詳細には物質の密度によらない流れ較正係数を有するコリオリ流量計のための方
法及び装置に関する。
詳細には物質の密度によらない流れ較正係数を有するコリオリ流量計のための方
法及び装置に関する。
【０００２】
【技術的問題】単管式コリオリ流量計は、複管式コリオリ流量計の流れ分岐管が
詰まる問題の解消や経費の削減をするので、望ましい。従来技術の単管式コリオ
リ流量計は，測定される物質が変わると流量計の較正や流れに対する感度が変化
する欠点を有している。流量計は物質の流れの密度にかかわらず、質量流量等の
正確な出力情報を生成するのが望ましい。かくして流量計が１．０（水）の比重
を有する物質に関して１０ポンド（ｌｂ）／分の質量流量の読み取りを正確に出
力する場合、流量計は別の密度の物質に関して同じ質量流量として１０ポンド／
分の読み取りを正確に出力するのが望ましい。
詰まる問題の解消や経費の削減をするので、望ましい。従来技術の単管式コリオ
リ流量計は，測定される物質が変わると流量計の較正や流れに対する感度が変化
する欠点を有している。流量計は物質の流れの密度にかかわらず、質量流量等の
正確な出力情報を生成するのが望ましい。かくして流量計が１．０（水）の比重
を有する物質に関して１０ポンド（ｌｂ）／分の質量流量の読み取りを正確に出
力する場合、流量計は別の密度の物質に関して同じ質量流量として１０ポンド／
分の読み取りを正確に出力するのが望ましい。
【０００３】 この能力を有する流量計は物質の流れの密度によらない較正係数、あるいは平
坦な較正係数を有する、と言われる。このような流量計はまた物質の流れの密度
に関わらず同じ質量流量を正確に出力するという点で一定の流れ感度を有すると
言われる。感度（ｓ）は流量計の速度検出器の間のミリ秒での時間遅延を質量流
量で除した
坦な較正係数を有する、と言われる。このような流量計はまた物質の流れの密度
に関わらず同じ質量流量を正確に出力するという点で一定の流れ感度を有すると
言われる。感度（ｓ）は流量計の速度検出器の間のミリ秒での時間遅延を質量流
量で除した
【数１】 で定義される。かくして流量計が平坦な較正係数あるいは一定の流れ感度を有す
るために、この表現はいかなる流量に関しても、いかなる物質の密度に関しても
一定の値を有していなければならない。例えばその流量計は物質の密度にかかわ
らず１０ポンド／分の流量で１ミリ秒の時間遅延を出力を与え、また物質の密度
にかかわらず１００ポンド／分）の流量で１０ミリ秒の出力を与えるであろう。
両方の場合に流量計の感度は０．１ミリ秒／ポンド／分である。前述の特性を有
する流量計は以後の較正あるいは補償の必要性をなくし、あるいは少なくすると
いう点で有利である。
るために、この表現はいかなる流量に関しても、いかなる物質の密度に関しても
一定の値を有していなければならない。例えばその流量計は物質の密度にかかわ
らず１０ポンド／分の流量で１ミリ秒の時間遅延を出力を与え、また物質の密度
にかかわらず１００ポンド／分）の流量で１０ミリ秒の出力を与えるであろう。
両方の場合に流量計の感度は０．１ミリ秒／ポンド／分である。前述の特性を有
する流量計は以後の較正あるいは補償の必要性をなくし、あるいは少なくすると
いう点で有利である。
【０００４】 流量計の較正あるいは流れ感度における変化は従来大型の釣合わせ部材（以下
バランスバーと称する）を用いることによって最少にされている。密度による他
の感度の変化はいずれも駆動モードにおける流量計の共振振動数に基づいた修正
アルゴリズムを用いることによって補償されている。大型のバランスバーを用い
るのは経費の面でも、また感度増強バランスバー等の他の性能向上手段を用いら
れなくなることにおいても、欠点となる。修正アルゴリズムは、異なる密度の物
質を用いることによって較正されなければならず、またソフトウェアで実行され
なければならないという欠点を有している。本発明は独特な形態のバランスバー
によって大型のバランスバーや修正アルゴリズムの必要性をなくすものである。
この形態を理解するために、最初に従来のコリオリ流量計がどのように動作する
かを理解する必要がある。
バランスバーと称する）を用いることによって最少にされている。密度による他
の感度の変化はいずれも駆動モードにおける流量計の共振振動数に基づいた修正
アルゴリズムを用いることによって補償されている。大型のバランスバーを用い
るのは経費の面でも、また感度増強バランスバー等の他の性能向上手段を用いら
れなくなることにおいても、欠点となる。修正アルゴリズムは、異なる密度の物
質を用いることによって較正されなければならず、またソフトウェアで実行され
なければならないという欠点を有している。本発明は独特な形態のバランスバー
によって大型のバランスバーや修正アルゴリズムの必要性をなくすものである。
この形態を理解するために、最初に従来のコリオリ流量計がどのように動作する
かを理解する必要がある。
【０００５】 従来の複管式コリオリ流量計において、流管は相互に位相を外して振動する。
２本の流管は動的にバランスのとれた構造となるように相互に対してカウンタバ
ランスとして作用する。流管の間の相対的速度を検出するように流管に沿った２
つの位置に速度検出器が配置されている。速度検出器は通常管の中間点から上流
側及び下流側に等しい間隔をおいて配置されている。各々の速度検出器は一方の
流管に取り付けられたマグネットと他方の流管に取り付けられたコイルとからな
る。磁場内を通るコイルの相対的運動により電圧が生ずる。振動する流管の正弦
波状の運動により各々の検出器に正弦波状の電圧が生ずる。物質の流れがなけれ
ば、２つの速度検出器からの電圧は相互に位相が合っている。物質の流れがある
と、振動する管が運動する物質のコリオリ力によって捩られて２つの検出器のの
電圧の間に位相差を生ぜしめる。質量流量はこの位相差に比例する。両方の流管
が（等しい流れの部分に対して）等しく捩られ各々の流管が対応する位置で他方
の流管と同じ位相シフトを有することが重要である。上流側の検出器のマグネッ
トの速度は上流側のコイルの速度と同じ位相を有し、両方とも検出器のマグネッ
ト−コイル対によって生ずる電圧と同じ位相を有する。下流側の検出器は上流側
の検出器と異なる位相を有するが、ここでも一方の流管のコイルは他方の流管の
マグネットと同じ位相を有している。時間遅延Δｔを決定するために、２つの速
度検出器の間の位相遅れを駆動振動数（ラジアン／秒）で除する。この時間遅延
を流量計の感度で除すると流量が得られる。
２本の流管は動的にバランスのとれた構造となるように相互に対してカウンタバ
ランスとして作用する。流管の間の相対的速度を検出するように流管に沿った２
つの位置に速度検出器が配置されている。速度検出器は通常管の中間点から上流
側及び下流側に等しい間隔をおいて配置されている。各々の速度検出器は一方の
流管に取り付けられたマグネットと他方の流管に取り付けられたコイルとからな
る。磁場内を通るコイルの相対的運動により電圧が生ずる。振動する流管の正弦
波状の運動により各々の検出器に正弦波状の電圧が生ずる。物質の流れがなけれ
ば、２つの速度検出器からの電圧は相互に位相が合っている。物質の流れがある
と、振動する管が運動する物質のコリオリ力によって捩られて２つの検出器のの
電圧の間に位相差を生ぜしめる。質量流量はこの位相差に比例する。両方の流管
が（等しい流れの部分に対して）等しく捩られ各々の流管が対応する位置で他方
の流管と同じ位相シフトを有することが重要である。上流側の検出器のマグネッ
トの速度は上流側のコイルの速度と同じ位相を有し、両方とも検出器のマグネッ
ト−コイル対によって生ずる電圧と同じ位相を有する。下流側の検出器は上流側
の検出器と異なる位相を有するが、ここでも一方の流管のコイルは他方の流管の
マグネットと同じ位相を有している。時間遅延Δｔを決定するために、２つの速
度検出器の間の位相遅れを駆動振動数（ラジアン／秒）で除する。この時間遅延
を流量計の感度で除すると流量が得られる。
【０００６】 単管式流量計において、振動する流管は他の流管でなくバランスバーによって
釣合わせられる。速度検出器のマグネット（あるいはコイル）はあたかも前述し
た第２の流管のようにバランスバーに装着されている。しかしながら、バランス
バーは、これを通って物質が流れないので、流れによるコリオリ力や大きな位相
シフトを受けない。速度検出器は位相がシフトした流管と位相がシフトしていな
いバランスバーとの間の相対的速度を検出する。各々の速度検出器における流管
及びバランスバーの速度は位相角及び振幅を有する速度ベクトルによって表され
よう。相対的速度（及び各速度検出器からの電圧）は２つの速度ベクトルを加え
ることによって決定される。流管の速度ベクトルは物質の流れにより位相シフト
を有している。バランスバーの速度ベクトルはゼロ位相シフトを有する。これら
のベクトルを加えると速度検出器の流れでの正味の位相シフトが与えられる。各
々の速度検出器の出力電圧の正味の位相シフトは位相シフトしていないバランス
バーによって減少する。この正味の位相シフトの減少は流量計の流れ感度の減少
に等しくなる。
釣合わせられる。速度検出器のマグネット（あるいはコイル）はあたかも前述し
た第２の流管のようにバランスバーに装着されている。しかしながら、バランス
バーは、これを通って物質が流れないので、流れによるコリオリ力や大きな位相
シフトを受けない。速度検出器は位相がシフトした流管と位相がシフトしていな
いバランスバーとの間の相対的速度を検出する。各々の速度検出器における流管
及びバランスバーの速度は位相角及び振幅を有する速度ベクトルによって表され
よう。相対的速度（及び各速度検出器からの電圧）は２つの速度ベクトルを加え
ることによって決定される。流管の速度ベクトルは物質の流れにより位相シフト
を有している。バランスバーの速度ベクトルはゼロ位相シフトを有する。これら
のベクトルを加えると速度検出器の流れでの正味の位相シフトが与えられる。各
々の速度検出器の出力電圧の正味の位相シフトは位相シフトしていないバランス
バーによって減少する。この正味の位相シフトの減少は流量計の流れ感度の減少
に等しくなる。
【０００７】 従来の単管式流量計において、感度の流れ減少は物質の密度の関数になってい
る。１つの理由は、物質の密度が変わると、運動量を保存し流量計にバランスを
保持させるために、流管とバランスバーとの間の振動の振幅比が変化する。振動
の振幅比が変化すると、速度ベクトルの長さが変化する。物質の密度の増大によ
り流管の振動の振幅が減少しバランスバーの振動の振幅が増大することになる。
かくして流管の速度ベクトルは長さが減少し、バランスバーの速度ベクトルは長
さが増大する。流管の速度ベクトルは物質の流れによる位相シフトを有し、バラ
ンスバーの速度ベクトルは位相シフトを有していないので、長さが減少すると物
質の密度の増大に伴って速度ベクトルの和の位相が減少し流量計の感度が低下す
ることになる。その結果、このような流量計は水に関して１０ポンド／分の流量
の正確な出力を有するが、同じ流量での食塩水（密度がより大きい）に関して出
力は９．９ポンド／分となろう。灯油のような密度の小さい物質に関して流量計
の出力は１０．１ポンド／分となろう。これらの３つの異なる流れの読み取りは
全て実際には１０．０ポンド／分の流量についてのものであるが、流量計の感度
が物質の密度によって変わるので、指示される流量が変わる。このような流量計
は異なる密度の物質に関して平坦な較正係数あるいは一定の流れ感度を有してい
ない。この理由は、流量計が同じ実際の流量で異なる密度の物質に関して検出器
の間に異なる時間遅延を有しているからである。
る。１つの理由は、物質の密度が変わると、運動量を保存し流量計にバランスを
保持させるために、流管とバランスバーとの間の振動の振幅比が変化する。振動
の振幅比が変化すると、速度ベクトルの長さが変化する。物質の密度の増大によ
り流管の振動の振幅が減少しバランスバーの振動の振幅が増大することになる。
かくして流管の速度ベクトルは長さが減少し、バランスバーの速度ベクトルは長
さが増大する。流管の速度ベクトルは物質の流れによる位相シフトを有し、バラ
ンスバーの速度ベクトルは位相シフトを有していないので、長さが減少すると物
質の密度の増大に伴って速度ベクトルの和の位相が減少し流量計の感度が低下す
ることになる。その結果、このような流量計は水に関して１０ポンド／分の流量
の正確な出力を有するが、同じ流量での食塩水（密度がより大きい）に関して出
力は９．９ポンド／分となろう。灯油のような密度の小さい物質に関して流量計
の出力は１０．１ポンド／分となろう。これらの３つの異なる流れの読み取りは
全て実際には１０．０ポンド／分の流量についてのものであるが、流量計の感度
が物質の密度によって変わるので、指示される流量が変わる。このような流量計
は異なる密度の物質に関して平坦な較正係数あるいは一定の流れ感度を有してい
ない。この理由は、流量計が同じ実際の流量で異なる密度の物質に関して検出器
の間に異なる時間遅延を有しているからである。
【０００８】 単管式流量計の流れ感度が物質の密度により変わることの他の理由がある。１
つの理由は、異なる物質の密度の条件において単管式流量計のバランスを維持す
るのがきわめて困難なことである。流管とバランスバーとの間の振幅比の変化に
ついての前述した議論は、物質の密度での振幅比のシフトにより両者の間に完全
なバランスが維持されることを仮定している。完全なバランスのための正確な振
幅比が得られなければ、流管の振動する部分の端部における節点の位置のシフト
によって運動量が保存される。この位置のシフトは（より大きい物質の密度に関
して）流管からバランスバーへの質量の移行という効果を有するが、また流れ感
度をも変える。節点がピックオフに向かって移動してくると感度が高まり、節点
がピックオフから外れてゆくと感度が低下する。
つの理由は、異なる物質の密度の条件において単管式流量計のバランスを維持す
るのがきわめて困難なことである。流管とバランスバーとの間の振幅比の変化に
ついての前述した議論は、物質の密度での振幅比のシフトにより両者の間に完全
なバランスが維持されることを仮定している。完全なバランスのための正確な振
幅比が得られなければ、流管の振動する部分の端部における節点の位置のシフト
によって運動量が保存される。この位置のシフトは（より大きい物質の密度に関
して）流管からバランスバーへの質量の移行という効果を有するが、また流れ感
度をも変える。節点がピックオフに向かって移動してくると感度が高まり、節点
がピックオフから外れてゆくと感度が低下する。
【０００９】 物質の密度による流れ感度のシフトにはまた他のそれほど理解されない原因が
ある。しかしながらこの原因は問題ではない。本発明は正味の感度の変化がなく
なるように等量で逆の付加的な変化を生成することによって感度の変化をなくす
ことができる。
ある。しかしながらこの原因は問題ではない。本発明は正味の感度の変化がなく
なるように等量で逆の付加的な変化を生成することによって感度の変化をなくす
ことができる。
【００１０】
【解決策】物質の流量に比例する速度検出器における位相シフトを有するバラン
スバーを有する単管式コリオリ流量計のための方法及び装置が与えられる本発明
によって前述の、また他の問題が解決され、技術的進歩が与えられる。さらに物
質の流れに対するバランスバーの感度が物質の密度により流量計の感度の変化を
打ち消すようにして変化する。例えば従来技術の流量計は物質の密度が増大する
と振幅比の変化により流れに対する感度が低くなるので、バランスバーが正確に
偏倚する率で流管のコリオリ振動に対しより感度が高くなって、正味の結果は物
質の密度に感度を有していない流量計となる。
スバーを有する単管式コリオリ流量計のための方法及び装置が与えられる本発明
によって前述の、また他の問題が解決され、技術的進歩が与えられる。さらに物
質の流れに対するバランスバーの感度が物質の密度により流量計の感度の変化を
打ち消すようにして変化する。例えば従来技術の流量計は物質の密度が増大する
と振幅比の変化により流れに対する感度が低くなるので、バランスバーが正確に
偏倚する率で流管のコリオリ振動に対しより感度が高くなって、正味の結果は物
質の密度に感度を有していない流量計となる。
【００１１】 本発明においても、従来技術の単管式コリオリ流量計においても、バランスバ
ーは第１の曲げモードにおいて流管に対して位相が外れるように駆動される。駆
動振動数は典型的にはバランスバー及び物質で満たされた流管のそれぞれの第１
の曲げモードにおける共振振動数である。従来技術の単管式コリオリ流量計にお
いて、バランスバーは流管のコリオリ力やコリオリ撓みに対してそれほど応答し
ない。本発明において、バランスバーはバランスバーは第２の曲げモードでの曲
げによって流管に加わるコリオリ力に応答するようにしてある。
ーは第１の曲げモードにおいて流管に対して位相が外れるように駆動される。駆
動振動数は典型的にはバランスバー及び物質で満たされた流管のそれぞれの第１
の曲げモードにおける共振振動数である。従来技術の単管式コリオリ流量計にお
いて、バランスバーは流管のコリオリ力やコリオリ撓みに対してそれほど応答し
ない。本発明において、バランスバーはバランスバーは第２の曲げモードでの曲
げによって流管に加わるコリオリ力に応答するようにしてある。
【００１２】 物質の流れがあると、振動する流管が加わるコリオリ力に応じて撓む。駆動振
動が物質で満たされた流管の共振振動数で生じ、コリオリ撓みがコリオリ撓みの
モード形状での流管の共振振動数から大きく離れた振動数になるので、流管の駆
動振動は振幅がコリオリ撓みよりかなり大きくなる。流れる物質によって駆動振
動と同じ振動数でコリオリ力が流管に加わる。しかしながらコリオリ力によって
生起する流管の撓みは第２の曲げモードと同じ形状になっている。流管の第２の
曲げモードの共振振動数はコリオリ力の加わる振動数（駆動振動数）よりずっと
高い。かくしてコリオリ力により生起する撓みはそのモード形状（第２の曲げ）
の共振振動数から大きく離れた振動数になるので、コリオリ力により生起する流
管の撓みは駆動源によって生起する（第１の曲げモードの）撓みよりずっと小さ
い。流管の第２の曲げモードにおける小さいコリオリ撓みにより物質の流れに応
じた２つの速度検出器の信号の間に位相遅れが生ずる。
動が物質で満たされた流管の共振振動数で生じ、コリオリ撓みがコリオリ撓みの
モード形状での流管の共振振動数から大きく離れた振動数になるので、流管の駆
動振動は振幅がコリオリ撓みよりかなり大きくなる。流れる物質によって駆動振
動と同じ振動数でコリオリ力が流管に加わる。しかしながらコリオリ力によって
生起する流管の撓みは第２の曲げモードと同じ形状になっている。流管の第２の
曲げモードの共振振動数はコリオリ力の加わる振動数（駆動振動数）よりずっと
高い。かくしてコリオリ力により生起する撓みはそのモード形状（第２の曲げ）
の共振振動数から大きく離れた振動数になるので、コリオリ力により生起する流
管の撓みは駆動源によって生起する（第１の曲げモードの）撓みよりずっと小さ
い。流管の第２の曲げモードにおける小さいコリオリ撓みにより物質の流れに応
じた２つの速度検出器の信号の間に位相遅れが生ずる。
【００１３】 本発明のバランスバーはその端部で流管の振動力をバランスバーに伝える受け
バーによって流管に連結されている。従来技術の流量計において、バランスバー
は流管と同様に第１の曲げないし駆動モードよりずっと高い第２の曲げモードの
共振振動数を有している。流管のコリオリ撓みは非常に小さく、バランスバーの
第２の曲げの共振振動数から大きく離れた振動数で生ずるので、受けバーによっ
てバランスバーに伝えられる力はバランスバーの第２の曲げモードを大きく励振
させることにはならない。かくして従来技術の流量計において流管はコリオリ力
にあまり感応せず、バランスバーは全く感応しない。
バーによって流管に連結されている。従来技術の流量計において、バランスバー
は流管と同様に第１の曲げないし駆動モードよりずっと高い第２の曲げモードの
共振振動数を有している。流管のコリオリ撓みは非常に小さく、バランスバーの
第２の曲げの共振振動数から大きく離れた振動数で生ずるので、受けバーによっ
てバランスバーに伝えられる力はバランスバーの第２の曲げモードを大きく励振
させることにはならない。かくして従来技術の流量計において流管はコリオリ力
にあまり感応せず、バランスバーは全く感応しない。
【００１４】 本発明のは種々のモード形状のバランスバーの振動数の程度をシフトさせるこ
とを含む。これは混乱を生ずることにもなり得る。振動モードは振動数の程度で
はなく、モードの形状によって規定される。有用な法則としてモードの数が節点
の数−１に等しいということがある。第１のモードは２つの節点（両端における
）を有する。第２のモードは３つ（両端及び中心における）の節点を有する。第
３の曲げモードは４つの節点を有する、というように続く。
とを含む。これは混乱を生ずることにもなり得る。振動モードは振動数の程度で
はなく、モードの形状によって規定される。有用な法則としてモードの数が節点
の数−１に等しいということがある。第１のモードは２つの節点（両端における
）を有する。第２のモードは３つ（両端及び中心における）の節点を有する。第
３の曲げモードは４つの節点を有する、というように続く。
【００１５】 本発明の方法及び装置によれば、バランスバーの第２の曲げモードの振動数は
流管とバランスバーとの両方の第１の曲げモード（駆動振動数）に近くなるまで
低下する。流管とバランスバーとの両方に大きい振幅を有する第１の曲げ（駆動
）モードはモード形状の差のためにバランスバーを第２の曲げモードで励振させ
られない。第１の曲げモードにおいて、バランスバー（及び流管）の撓み形状は
、両端が変位せずに両端の間の長さが増大する変位を有していて中心で最大の変
位となるようなものである。第２の曲げモードにおいて、両端及び中心はは変位
せず、最大の変位はほぼ４分の１及び４分の３の長さの地点で生ずる。しかしな
がら、中心点で変位の符号が変わるので、バランスバー（あるいは流管）の半分
が正の変位を有し、他方の半分が負の変位を有する。モード形状の差の結果は、
第１の曲げモードの振動が第２の曲げモードにおけるバランスバーの一方の半分
にエネルギーを投入する一方で、バランスバーの他方の半分から等量のエネルギ
ーを取出すことである。それゆえ正味の結果は、共振振動数が近くても、第１の
曲げモードの振動によって第２の曲げモードが励振されないことである。
流管とバランスバーとの両方の第１の曲げモード（駆動振動数）に近くなるまで
低下する。流管とバランスバーとの両方に大きい振幅を有する第１の曲げ（駆動
）モードはモード形状の差のためにバランスバーを第２の曲げモードで励振させ
られない。第１の曲げモードにおいて、バランスバー（及び流管）の撓み形状は
、両端が変位せずに両端の間の長さが増大する変位を有していて中心で最大の変
位となるようなものである。第２の曲げモードにおいて、両端及び中心はは変位
せず、最大の変位はほぼ４分の１及び４分の３の長さの地点で生ずる。しかしな
がら、中心点で変位の符号が変わるので、バランスバー（あるいは流管）の半分
が正の変位を有し、他方の半分が負の変位を有する。モード形状の差の結果は、
第１の曲げモードの振動が第２の曲げモードにおけるバランスバーの一方の半分
にエネルギーを投入する一方で、バランスバーの他方の半分から等量のエネルギ
ーを取出すことである。それゆえ正味の結果は、共振振動数が近くても、第１の
曲げモードの振動によって第２の曲げモードが励振されないことである。
【００１６】 流管のコリオリ撓みは、流管の変位が流管の中心点のいずれかの側で反対の符
号を有していることにおいて、第２の曲げモードと同じ形状を有している。かく
して流管のコリオリ撓みは受けバーを介して伝えられる力によりバランスバーの
第２の曲げモードを励振させることができる。本発明において、バランスバーの
第２の曲げモードの共振振動数は駆動振動数に近いものとされる。流管のコリオ
リ撓みによるバランスバーの第２の曲げモードの励振は速度検出器の位置でのバ
ランスバーにおける大きな位相遅れを生ずるのに十分なものになる。バランスバ
ーの位置の間でのこの位相遅れが対応する流管の位置の間での位相遅れに加わり
、流れ感度を変化させる。感度のこの変化は流量計の流れ感度に及ぼす物質の密
度の変化の効果を減少させるために用いられる。
号を有していることにおいて、第２の曲げモードと同じ形状を有している。かく
して流管のコリオリ撓みは受けバーを介して伝えられる力によりバランスバーの
第２の曲げモードを励振させることができる。本発明において、バランスバーの
第２の曲げモードの共振振動数は駆動振動数に近いものとされる。流管のコリオ
リ撓みによるバランスバーの第２の曲げモードの励振は速度検出器の位置でのバ
ランスバーにおける大きな位相遅れを生ずるのに十分なものになる。バランスバ
ーの位置の間でのこの位相遅れが対応する流管の位置の間での位相遅れに加わり
、流れ感度を変化させる。感度のこの変化は流量計の流れ感度に及ぼす物質の密
度の変化の効果を減少させるために用いられる。
【００１７】 本発明の第１の実施例によれば、バランスバーの第２の曲げモードの共振振動
数は流管及びバランスバーの駆動振動数より低い。機械的オシレータの共振振動
数が励振振動数より低い時にオシレータが励振変位に対して位相が外れて運動す
ることは周知である。その結果、バランスバーはコリオリ力により流管に生起す
る撓みとは位相が外れた撓みとなる。バランスバーの第２の曲げモードでの励振
源は流管のコリオリ撓みであるので、流管に加わるコリオリ力が増大するに従っ
てバランスバーの第２の曲げモードの撓みの振幅が増大する。これらの流管の位
相の外れたコリオリ撓みとバランスバーの第２の曲げモードの撓みとが加算され
、それにより流管及びバランスバーに連結された速度検出器が従来技術による単
管式コリオリ流量計に比較して位相遅れ（感度）が増大した出力信号を生成でき
るようになる。
数は流管及びバランスバーの駆動振動数より低い。機械的オシレータの共振振動
数が励振振動数より低い時にオシレータが励振変位に対して位相が外れて運動す
ることは周知である。その結果、バランスバーはコリオリ力により流管に生起す
る撓みとは位相が外れた撓みとなる。バランスバーの第２の曲げモードでの励振
源は流管のコリオリ撓みであるので、流管に加わるコリオリ力が増大するに従っ
てバランスバーの第２の曲げモードの撓みの振幅が増大する。これらの流管の位
相の外れたコリオリ撓みとバランスバーの第２の曲げモードの撓みとが加算され
、それにより流管及びバランスバーに連結された速度検出器が従来技術による単
管式コリオリ流量計に比較して位相遅れ（感度）が増大した出力信号を生成でき
るようになる。
【００１８】 流管のコリオリ力によるバランスバーの第２の曲げモードの励振は第２の曲げ
モードにおけるバランスバー共振振動数と励振の振動数（駆動振動数）との間隔
の関数である。振動数の間隔が小さいと与えられた流量で振動数の間隔がより大
きい場合よりバランスバーの第２の曲げの振動の振幅が大きくなる。流管は流れ
る物質を含みバランスバーの第２の曲げの共振振動数は比較的一定になっている
ので、物質の密度の変化により駆動振動数が変化する。かくして駆動振動数とバ
ランスバーの第２の共振振動数との間隔は物質の密度により変化し、流管のコリ
オリ振動に対するバランスバーの感度が物質の密度により変化できるようにする
。バランスバーの第２の曲げモードの共振振動数が駆動振動数より低い時に、物
質の密度の増大により駆動振動数が低下し振動数の間隔が減少して物質の流れに
対するバランスバーの感度が高まる結果になる。振動数の間隔を適切な大きさに
することにより、物質の密度によるバランスバーの感度の上昇が駆動モードの振
動の振幅比の変化による流量計の感度の低下を正確に打ち消す。
モードにおけるバランスバー共振振動数と励振の振動数（駆動振動数）との間隔
の関数である。振動数の間隔が小さいと与えられた流量で振動数の間隔がより大
きい場合よりバランスバーの第２の曲げの振動の振幅が大きくなる。流管は流れ
る物質を含みバランスバーの第２の曲げの共振振動数は比較的一定になっている
ので、物質の密度の変化により駆動振動数が変化する。かくして駆動振動数とバ
ランスバーの第２の共振振動数との間隔は物質の密度により変化し、流管のコリ
オリ振動に対するバランスバーの感度が物質の密度により変化できるようにする
。バランスバーの第２の曲げモードの共振振動数が駆動振動数より低い時に、物
質の密度の増大により駆動振動数が低下し振動数の間隔が減少して物質の流れに
対するバランスバーの感度が高まる結果になる。振動数の間隔を適切な大きさに
することにより、物質の密度によるバランスバーの感度の上昇が駆動モードの振
動の振幅比の変化による流量計の感度の低下を正確に打ち消す。
【００１９】 バランスバーの第２の曲げモードの振動数を駆動振動数より低くすることは、
質量及び剛性の再分布を含むバランスバーの物理的再設計によってなされる。バ
ランスバーの中心部から質量が除去されるが、これは第２の曲げモードの振動数
にほとんど作用を与えずに駆動振動数を上昇させようとする。この質量の除去は
、第２の曲げモードが中心部近くでほとんど振幅を有していないので、第２の曲
げモードの振動数にほとんど作用を与えない。それから速度検出器の位置の近く
でバランスバーに質量が付加されるが、これはこれらの位置が第２の曲げモード
の振幅が最大となる位置なので、第２の曲げモードの振動数を駆動振動数よりも
低下させる。
質量及び剛性の再分布を含むバランスバーの物理的再設計によってなされる。バ
ランスバーの中心部から質量が除去されるが、これは第２の曲げモードの振動数
にほとんど作用を与えずに駆動振動数を上昇させようとする。この質量の除去は
、第２の曲げモードが中心部近くでほとんど振幅を有していないので、第２の曲
げモードの振動数にほとんど作用を与えない。それから速度検出器の位置の近く
でバランスバーに質量が付加されるが、これはこれらの位置が第２の曲げモード
の振幅が最大となる位置なので、第２の曲げモードの振動数を駆動振動数よりも
低下させる。
【００２０】 バランスバーを第２の曲げモードにおける曲げの大きい領域で非常に柔軟にす
ることによりその剛性が変えられる。これらの位置は速度検出器の位置からわず
かに中心の方にある。これらの領域で剛性を除去すると、これらの領域では駆動
モードにおいてほとんど曲げが生じないので、第２の曲げモードの振動数が大き
く減少して駆動振動数にほとんど影響を与えない。最後に柔軟な領域の間のバラ
ンスバーの中心部分の剛性が増大してさらに駆動振動数を高くし、第２の曲げの
振動数にはほとんど影響を与えない。
ることによりその剛性が変えられる。これらの位置は速度検出器の位置からわず
かに中心の方にある。これらの領域で剛性を除去すると、これらの領域では駆動
モードにおいてほとんど曲げが生じないので、第２の曲げモードの振動数が大き
く減少して駆動振動数にほとんど影響を与えない。最後に柔軟な領域の間のバラ
ンスバーの中心部分の剛性が増大してさらに駆動振動数を高くし、第２の曲げの
振動数にはほとんど影響を与えない。
【００２１】 バランスバーのこれらの物理的変更は後述する変化とともに第１の曲げモード
（駆動）の振動数より低くなるように第２の曲げモードの振動数を低下させ得る
。これがなされた時、流管のコリオリ振動が受けバーを介して流管からバランス
バーの端部に伝えられる。これにより流管のコリオリ撓みとは位相が外れたバラ
ンスバーのコリオリ状撓みが生起する。この撓みは、コリオリ力によって撓む流
管と同様のモード形状となるので、「コリオリ状」と称する。かくして本発明の
流管及びバランスバーは、各々の流管が他方の流管に対して位相が外れたコリオ
リ振動応答を与える複管式コリオリ流量計のように作用する。その結果本発明の
単管式流量計は複管式流量計の流れ感度を有し得ることになる。さらに物質の密
度の変化による感度の変化がバランスバーの感度の変化によって打ち消されるの
で、本発明の単管式流量計は物質の密度によらず一定な流量計感度を有する。
（駆動）の振動数より低くなるように第２の曲げモードの振動数を低下させ得る
。これがなされた時、流管のコリオリ振動が受けバーを介して流管からバランス
バーの端部に伝えられる。これにより流管のコリオリ撓みとは位相が外れたバラ
ンスバーのコリオリ状撓みが生起する。この撓みは、コリオリ力によって撓む流
管と同様のモード形状となるので、「コリオリ状」と称する。かくして本発明の
流管及びバランスバーは、各々の流管が他方の流管に対して位相が外れたコリオ
リ振動応答を与える複管式コリオリ流量計のように作用する。その結果本発明の
単管式流量計は複管式流量計の流れ感度を有し得ることになる。さらに物質の密
度の変化による感度の変化がバランスバーの感度の変化によって打ち消されるの
で、本発明の単管式流量計は物質の密度によらず一定な流量計感度を有する。
【００２２】 本発明において、流管のコリオリ撓みの位相に対するバラハンスバーの第２の
曲げモードの振動の位相は第１の曲げモード（駆動）の振動数に対するバランス
バーの第２の曲げモードの共振振動数の関係に依存する。第２の曲げモードの振
動数は第１の曲げモード（駆動）の振動数より低いか、あるいは大きくもなり得
る。第２の曲げモードの共振振動数が駆動振動数より高ければ、バランスバーの
第２の曲げモードは流管のコリオリ力によって生起する振動と位相を合わせて振
動する。これは検出器の位相シフト及び流量計の感度を低下させる傾向にあるが
、やはり流量計を物質の密度の変化に感応しないようにするために用いられる。
曲げモードの振動の位相は第１の曲げモード（駆動）の振動数に対するバランス
バーの第２の曲げモードの共振振動数の関係に依存する。第２の曲げモードの振
動数は第１の曲げモード（駆動）の振動数より低いか、あるいは大きくもなり得
る。第２の曲げモードの共振振動数が駆動振動数より高ければ、バランスバーの
第２の曲げモードは流管のコリオリ力によって生起する振動と位相を合わせて振
動する。これは検出器の位相シフト及び流量計の感度を低下させる傾向にあるが
、やはり流量計を物質の密度の変化に感応しないようにするために用いられる。
【００２３】 第２の曲げモードの振動数が第１の曲げモードの駆動振動数を超えると、流量
計の感度が低下する。この理由は流管のコリオリ振動とバランスバーの第２の曲
げモードの振動とが位相が合うことである。速度検出器は流管とバランスバーと
の間の相対的速度を検出するが、これは位相の合った運動が相互に打ち消し合う
傾向にあることを意味する。しかしながらこれは物質の密度の変化によらない流
れ感度を有する流量計を形成するのに有用な例となり得る。バランスバーの第２
の曲げモードの共振振動数が駆動振動数より高ければ、増大する物質の密度によ
り駆動振動数が低下し２つの振動数の間隔が増大する。これによりコリオリ力に
対するバランスバーの応答が低下する。しかしバランスバーの位相の合った応答
が流管のコリオリ応答を打ち消す（引き去られる）ので、バランスバーの低下し
た応答により流量計の流れ感度が上昇する結果となる。増大する物質の密度によ
るこの流れ感度の上昇はまた流管とバランスバーとの振動の振幅比の変化によっ
て生ずる流れ感度の低下を打ち消すことができる。他の実施例のように、バラン
スバーの流れ感度変化が駆動モードの振動の振幅比によって生ずる感度の変化を
正確に打ち消すために、２つのモードの間の適切な振動数の間隔を有することが
必要である。この適切な間隔がいかに決定されるかは後述する。
計の感度が低下する。この理由は流管のコリオリ振動とバランスバーの第２の曲
げモードの振動とが位相が合うことである。速度検出器は流管とバランスバーと
の間の相対的速度を検出するが、これは位相の合った運動が相互に打ち消し合う
傾向にあることを意味する。しかしながらこれは物質の密度の変化によらない流
れ感度を有する流量計を形成するのに有用な例となり得る。バランスバーの第２
の曲げモードの共振振動数が駆動振動数より高ければ、増大する物質の密度によ
り駆動振動数が低下し２つの振動数の間隔が増大する。これによりコリオリ力に
対するバランスバーの応答が低下する。しかしバランスバーの位相の合った応答
が流管のコリオリ応答を打ち消す（引き去られる）ので、バランスバーの低下し
た応答により流量計の流れ感度が上昇する結果となる。増大する物質の密度によ
るこの流れ感度の上昇はまた流管とバランスバーとの振動の振幅比の変化によっ
て生ずる流れ感度の低下を打ち消すことができる。他の実施例のように、バラン
スバーの流れ感度変化が駆動モードの振動の振幅比によって生ずる感度の変化を
正確に打ち消すために、２つのモードの間の適切な振動数の間隔を有することが
必要である。この適切な間隔がいかに決定されるかは後述する。
【００２４】 要するに、本発明のコリオリ流量計のための方法及び装置は、その物理的特性
により第１の曲げモード（駆動）の振動数に近い第２の曲げモードの振動数を有
することができるバランスバーを含む。これによりバランスバーがそれ自体のコ
リオリ状撓みを生ずることによって流管のコリオリ撓みに応答できるようになる
。 バランスバーの第２の曲げモードの共振振動数が駆動振動数より低ければ、コリ
オリ力によって生起する振動は流管のコリオリ撓みとは位相が外れる。これによ
り流量計の感度が高まり物質の密度の変化によらない流れに対する感度を流量計
が形成される。バランスバーの第２の曲げモードの共振振動数が駆動振動数より
高ければ、コリオリ力によって生起する振動は流管のコリオリ撓みと位相が合う
。これにより流量計の感度が低下するが、やはり物質の密度の変化によらない流
れに対する感度を有する流量計が形成される。
により第１の曲げモード（駆動）の振動数に近い第２の曲げモードの振動数を有
することができるバランスバーを含む。これによりバランスバーがそれ自体のコ
リオリ状撓みを生ずることによって流管のコリオリ撓みに応答できるようになる
。 バランスバーの第２の曲げモードの共振振動数が駆動振動数より低ければ、コリ
オリ力によって生起する振動は流管のコリオリ撓みとは位相が外れる。これによ
り流量計の感度が高まり物質の密度の変化によらない流れに対する感度を流量計
が形成される。バランスバーの第２の曲げモードの共振振動数が駆動振動数より
高ければ、コリオリ力によって生起する振動は流管のコリオリ撓みと位相が合う
。これにより流量計の感度が低下するが、やはり物質の密度の変化によらない流
れに対する感度を有する流量計が形成される。
【００２５】 本発明は一面において、流管と、該流管に実質的に平行に向いたバランスバー
とを有するコリオリ流量計を動作させる方法において、 上記流管を通して物質を流すことと、 物質が流れる上記流管と上記バランスバーとの共振振動数に実質的に等しく、
流れる物質の密度に依存し該流れる物質の密度の変化とは反比例して変化する駆
動モードの振動数で上記流管及びバランスバーを振動させることと、 上記物質の流れに応じて上記振動する流管に周期的なコリオリ撓みを生起させ
ることと、 上記流管のコリオリ撓みに応じた上記駆動振動数で上記バランスバーにコリオ
リ状撓みを生起させることと、 の各ステップを含み、 上記コリオリ状撓みが上記バランスバーにおけるコリオリ状撓みの振幅を増大
させるのに十分に上記流管のコリオリ撓みの振動数に近い共振振動数を有する上
記バランスバーに生起する振動モードをなし、 上記流量計がその実質的に一定の流れ感度を維持するように流れる物質の密度
の変化に応答し、 上記流管のコリオリ撓み及び上記バランスバーのコリオリ状撓みを表す信号を
生成することと、 該信号の生成に応じて上記物質の流れに関する情報を取り出すことと、 の各ステップをさらに含むようにしたものである。
とを有するコリオリ流量計を動作させる方法において、 上記流管を通して物質を流すことと、 物質が流れる上記流管と上記バランスバーとの共振振動数に実質的に等しく、
流れる物質の密度に依存し該流れる物質の密度の変化とは反比例して変化する駆
動モードの振動数で上記流管及びバランスバーを振動させることと、 上記物質の流れに応じて上記振動する流管に周期的なコリオリ撓みを生起させ
ることと、 上記流管のコリオリ撓みに応じた上記駆動振動数で上記バランスバーにコリオ
リ状撓みを生起させることと、 の各ステップを含み、 上記コリオリ状撓みが上記バランスバーにおけるコリオリ状撓みの振幅を増大
させるのに十分に上記流管のコリオリ撓みの振動数に近い共振振動数を有する上
記バランスバーに生起する振動モードをなし、 上記流量計がその実質的に一定の流れ感度を維持するように流れる物質の密度
の変化に応答し、 上記流管のコリオリ撓み及び上記バランスバーのコリオリ状撓みを表す信号を
生成することと、 該信号の生成に応じて上記物質の流れに関する情報を取り出すことと、 の各ステップをさらに含むようにしたものである。
【００２６】 他の面は、上記流管とバランスバーとの駆動モードの振動の間の振幅比を変え
て第１の方向での上記流量計の流れ感度を変化させ、さらに上記流管のコリオリ
撓みの振幅と上記バランスバーのコリオリ状撓みの振幅との間の振幅比を変えて
上記第１の方向とは逆の第２の方向での上記流量計の流れ感度を変化させるよう
に上記流れる物質の密度の変化に応ずるように上記流量計を動作させるステップ
を含み、 上記第１の方向及び第２の方向における上記流量計の流れ感度の変化が流れる
物質の密度の変化には実質的によらない流量計の流れ感度を得るように作用する
ようにしたことである。
て第１の方向での上記流量計の流れ感度を変化させ、さらに上記流管のコリオリ
撓みの振幅と上記バランスバーのコリオリ状撓みの振幅との間の振幅比を変えて
上記第１の方向とは逆の第２の方向での上記流量計の流れ感度を変化させるよう
に上記流れる物質の密度の変化に応ずるように上記流量計を動作させるステップ
を含み、 上記第１の方向及び第２の方向における上記流量計の流れ感度の変化が流れる
物質の密度の変化には実質的によらない流量計の流れ感度を得るように作用する
ようにしたことである。
【００２７】 他の面は、上記バランスバーのコリオリ状撓みが上記生起する振動モードの共
振振動数からの上記駆動モードの振動数の間隔の大きさに反比例して変化する振
動の振幅を有し、 上記駆動モードの振動数を変化させるように上記流れる物質の密度の変化に応
じて上記流管を動作させることと、 上記流れる物質の密度の変化によって生ずる上記流管及びバランスバーの駆動
モードの振動の振幅比の変化に応じて第１の方向における上記流量計の流れ感度
を変えることと、 上記第１の方向とは逆の第２の方向における上記流量計の流れ感度を変えるよ
うに上記流れる物質の密度の変化により生ずる駆動モードの振動数の変化に応じ
て上記流管のコリオリ撓みの振幅と上記バランスバーのコリオリ状撓みの振幅と
の間の比を変えることと、 の各ステップを含み、 上記第１の方向及び第２の方向における流れ感度の変化が流れる物質の密度の
範囲にわたって上記流量計の実質的に一定の流れ感度を得るように作用するよう
にしたことである。
振振動数からの上記駆動モードの振動数の間隔の大きさに反比例して変化する振
動の振幅を有し、 上記駆動モードの振動数を変化させるように上記流れる物質の密度の変化に応
じて上記流管を動作させることと、 上記流れる物質の密度の変化によって生ずる上記流管及びバランスバーの駆動
モードの振動の振幅比の変化に応じて第１の方向における上記流量計の流れ感度
を変えることと、 上記第１の方向とは逆の第２の方向における上記流量計の流れ感度を変えるよ
うに上記流れる物質の密度の変化により生ずる駆動モードの振動数の変化に応じ
て上記流管のコリオリ撓みの振幅と上記バランスバーのコリオリ状撓みの振幅と
の間の比を変えることと、 の各ステップを含み、 上記第１の方向及び第２の方向における流れ感度の変化が流れる物質の密度の
範囲にわたって上記流量計の実質的に一定の流れ感度を得るように作用するよう
にしたことである。
【００２８】 他の面は、上記駆動振動数より低い共振振動数を有する上記生起するモードで
のコリオリ状撓みを上記バランスバーに生起させるステップを含むことである。
のコリオリ状撓みを上記バランスバーに生起させるステップを含むことである。
【００２９】 他の面は、上記駆動振動数より高い共振振動数を有する上記生起するモードで
のコリオリ状撓みを上記バランスバーに生起させるステップを含むことである。
のコリオリ状撓みを上記バランスバーに生起させるステップを含むことである。
【００３０】 他の面は、上記駆動振動数に等しい共振振動数を有する上記バランスバーに生
起するモードを生起させるように上記周期的なコリオリ撓みを示す力を上記流管
から受けバー手段を介して上記バランスバーに及ぼすステップをさらに含むよう
にしたことである。
起するモードを生起させるように上記周期的なコリオリ撓みを示す力を上記流管
から受けバー手段を介して上記バランスバーに及ぼすステップをさらに含むよう
にしたことである。
【００３１】 他の面は、受けバー手段の第１の端部を屈撓させるように上記周期的なコリオ
リ撓みに応じて上記流管を屈撓させることと、 上記バランスバーに上記コリオリ状撓みを生起させるように上記第１の端部の
屈撓に応じて上記受けバー手段の第２の端部を屈撓させることと、 の各ステップを含むようにしたことである。
リ撓みに応じて上記流管を屈撓させることと、 上記バランスバーに上記コリオリ状撓みを生起させるように上記第１の端部の
屈撓に応じて上記受けバー手段の第２の端部を屈撓させることと、 の各ステップを含むようにしたことである。
【００３２】 他の面は、上記バランスバーの第２の曲げモードの共振振動数を低下させるよ
うに上記バランスバーの有効ばねを上記バランスバーから上記受けバー手段に移
行させるステップを含むようにしたことである。
うに上記バランスバーの有効ばねを上記バランスバーから上記受けバー手段に移
行させるステップを含むようにしたことである。
【００３３】 他の面は、上記バランスバーの有効ばねを低下させることによって上記バラン
スバーに生起するモードの共振振動数を低下させるステップを含むようにしたこ
とである。
スバーに生起するモードの共振振動数を低下させるステップを含むようにしたこ
とである。
【００３４】 他の面は、上記バランスバーの少なくとも１つの可撓性部分を設け、同時に上
記バランスバーの少なくとも１つの他の部分に増大した質量を設け、また上記バ
ランスバーの少なくとも１つの部分に空所を設けることによって、上記バランス
バーに生起するモードの共振振動数を低下させるステップを含むようにしたこと
である。
記バランスバーの少なくとも１つの他の部分に増大した質量を設け、また上記バ
ランスバーの少なくとも１つの部分に空所を設けることによって、上記バランス
バーに生起するモードの共振振動数を低下させるステップを含むようにしたこと
である。
【００３５】 他の面は、上記コリオリ状撓みに関し上記バランスバーの曲げモーメントが大
きい位置に上記バランスバーの可撓性部分を設けることにより上記バランスバー
に生起するモードの共振振動数を低下させるステップを含むようにしたことであ
る。
きい位置に上記バランスバーの可撓性部分を設けることにより上記バランスバー
に生起するモードの共振振動数を低下させるステップを含むようにしたことであ
る。
【００３６】 他の面は、上記流管とバランスバーとを連結する受けバー手段において上記振
動する流管及びバランスバーの端側節点を維持するステップを含むようにしたこ
とである。
動する流管及びバランスバーの端側節点を維持するステップを含むようにしたこ
とである。
【００３７】 他の面は、上記バランスバーの剛性の部分と剛性の部分を含まない上記バラン
スバーの可撓性部分とを設けるステップを含むようにしたことである。
スバーの可撓性部分とを設けるステップを含むようにしたことである。
【００３８】 他の面は、上記バランスバーの中心部分と上記バランスバーの中心部分の各々
の側の可撓性部分とを設け、同時に上記中心部分の各々の側の増大した質量を設
けることによって上記バランスバーの第２の振動モードの振動数を低下させるス
テップを含むようにしたことである。
の側の可撓性部分とを設け、同時に上記中心部分の各々の側の増大した質量を設
けることによって上記バランスバーの第２の振動モードの振動数を低下させるス
テップを含むようにしたことである。
【００３９】 他の面は、物質の流れを受け入れるようにした流管と、該流管に実質的に平行
に向いたバランスバーと、上記流管とバランスバーとを連結する受けバー手段と
を有するコリオリ流量計において、 上記流管に周期的なコリオリ撓みを生起させるように作用する物質の流れを有
する上記流管と上記バランスバーとの共振振動数に近い駆動モードの振動数で上
記流管及びバランスバーを振動させるための駆動手段と、 上記バランスバーに上記コリオリ撓みの振幅に比例する振幅を有するコリオリ
状撓みを上記駆動振動数で生起させるための上記流管のコリオリ撓みに応答する
上記受けバー手段を含む手段と、 上記流量計の実質的に一定の流れ感度を維持するように上記流れる物質の密度
の変化に応答する手段と、 上記流管の周期的なコリオリ撓みと上記バランスバーのコリオリ状撓みとを表
す信号を生成するための手段と、 上記信号の生成に応じて上記物質の流れに関する情報を取り出すための手段と
、をさらに含み、 上記コリオリ状撓みが上記駆動モードの振動数の変化に応じて上記コリオリ状
撓みの振幅を変えるのに十分に上記駆動モードの振動数に近いが、これと等しく
はない共振振動数を有する上記バランスバーに生起する振動モードをなす ようにしたことである。
に向いたバランスバーと、上記流管とバランスバーとを連結する受けバー手段と
を有するコリオリ流量計において、 上記流管に周期的なコリオリ撓みを生起させるように作用する物質の流れを有
する上記流管と上記バランスバーとの共振振動数に近い駆動モードの振動数で上
記流管及びバランスバーを振動させるための駆動手段と、 上記バランスバーに上記コリオリ撓みの振幅に比例する振幅を有するコリオリ
状撓みを上記駆動振動数で生起させるための上記流管のコリオリ撓みに応答する
上記受けバー手段を含む手段と、 上記流量計の実質的に一定の流れ感度を維持するように上記流れる物質の密度
の変化に応答する手段と、 上記流管の周期的なコリオリ撓みと上記バランスバーのコリオリ状撓みとを表
す信号を生成するための手段と、 上記信号の生成に応じて上記物質の流れに関する情報を取り出すための手段と
、をさらに含み、 上記コリオリ状撓みが上記駆動モードの振動数の変化に応じて上記コリオリ状
撓みの振幅を変えるのに十分に上記駆動モードの振動数に近いが、これと等しく
はない共振振動数を有する上記バランスバーに生起する振動モードをなす ようにしたことである。
【００４０】 上記流管と上記バランスバーとの駆動モードの振動の振幅比を変えて第１の方
向における上記流量計の感度を変化させるように上記流れる物質の密度の変化に
応答するように上記流量計を動作させるための手段と、 上記流管のコリオリ撓みの振幅と上記バランスバーのコリオリ状撓みの振幅と
の比を変えて上記第１の方向とは逆の第２の方向における上記流量計の感度を変
化させるように上記流れる物質の密度の変化により生ずる上記駆動モードの振動
数の変化に応答する手段と、 を含み、上記第１の方向及び第２の方向における上記流量計の感度の変化が実質
的に流れる物質の密度の変化によらない実質的に一定の流量計の流れ感度を得る
ように作用するようにしたことである。
向における上記流量計の感度を変化させるように上記流れる物質の密度の変化に
応答するように上記流量計を動作させるための手段と、 上記流管のコリオリ撓みの振幅と上記バランスバーのコリオリ状撓みの振幅と
の比を変えて上記第１の方向とは逆の第２の方向における上記流量計の感度を変
化させるように上記流れる物質の密度の変化により生ずる上記駆動モードの振動
数の変化に応答する手段と、 を含み、上記第１の方向及び第２の方向における上記流量計の感度の変化が実質
的に流れる物質の密度の変化によらない実質的に一定の流量計の流れ感度を得る
ように作用するようにしたことである。
【００４１】 本発明の前述の、また他の利点及び特徴は図面を参照して以下の詳細な説明か
らよりよく理解されよう。
らよりよく理解されよう。
【００４２】
【実施例の説明】本発明の方法及び装置は流管のコリオリ撓みに能動的に応答す
バランスバーを設けることにより単管式流量計において物質の密度の変化により
生ずる流れ感度の変化の問題を克服する。バランスバーの応答は従来の単管式流
量計の密度による感度の変化を打ち消すように物質の密度の変化とともに変化す
る。これがどのようになされるかを理解するためには、流管に加わるコリオリ力
の性質、これにより流管に生ずる捩れ、またこの捩れがどのように流管に沿った
位相シフトとなるかを理解することが必要である。
バランスバーを設けることにより単管式流量計において物質の密度の変化により
生ずる流れ感度の変化の問題を克服する。バランスバーの応答は従来の単管式流
量計の密度による感度の変化を打ち消すように物質の密度の変化とともに変化す
る。これがどのようになされるかを理解するためには、流管に加わるコリオリ力
の性質、これにより流管に生ずる捩れ、またこの捩れがどのように流管に沿った
位相シフトとなるかを理解することが必要である。
【００４３】 図１は後に説明されるが、図６の流量計の振動速度のベクトルダイアグラムで
ある。
ある。
【００４４】 図２は物質が流れて通る管２０２がその端部２０１を中心として反時計方向に
回転する状況を示している。管２０２の単位長さ当たりのコリオリ力はコリオリ
加速度Ａｃ及びニュートンの法則に関する式から得られる。
回転する状況を示している。管２０２の単位長さ当たりのコリオリ力はコリオリ
加速度Ａｃ及びニュートンの法則に関する式から得られる。
【００４５】 コリオリ加速度は次のように表現されよう。
【数２】
【００４６】 コリオリ力Ｆｃは次のように表され、
【数３】
【数４】 であるので、
【数５】 であるが、
【数６】 となる。
【００４７】 管２００の各々の部分は同じ割合で回転し質量流量は流管にわたって同じであ
るので、コリオリ力Ｆｃは流管２０２の全長にわたって一様である。
るので、コリオリ力Ｆｃは流管２０２の全長にわたって一様である。
【００４８】 図３は各々の端部３０１及び３０２を中心として自由に回動するが端部３０１
及び３０２において並進移動しないように固定されている直線状流管３００を示
している。流管３００は物質が流れて通る際に駆動源Ｄによりギターの弦のよう
にその共振振動数において第１の曲げモードで振動する。流管がその直線状（０
変位）の位置３０３を下方に通過する際に、その左半分が時計方向に回転し、右
半分が反時計方に回転する。流管の中心が接近すると回転が減少する。中心は回
転せず、単に並進移動するだけである。流管３００が０変位位置３０３を通過す
る際の流管３００に加わるコリオリ力の空間的な分布が図４に示されている。２
つの半分の側でコリオリ力は逆の向きとなるが、これは流管の回転方向が逆のた
めである。流管の回転は中心部で０になるので、コリオリ力が中心部で０になる
。
及び３０２において並進移動しないように固定されている直線状流管３００を示
している。流管３００は物質が流れて通る際に駆動源Ｄによりギターの弦のよう
にその共振振動数において第１の曲げモードで振動する。流管がその直線状（０
変位）の位置３０３を下方に通過する際に、その左半分が時計方向に回転し、右
半分が反時計方に回転する。流管の中心が接近すると回転が減少する。中心は回
転せず、単に並進移動するだけである。流管３００が０変位位置３０３を通過す
る際の流管３００に加わるコリオリ力の空間的な分布が図４に示されている。２
つの半分の側でコリオリ力は逆の向きとなるが、これは流管の回転方向が逆のた
めである。流管の回転は中心部で０になるので、コリオリ力が中心部で０になる
。
【００４９】 図３の振動する流管３００と図２の回転する流管２０２との間の他の主要な差
異は、振動する流管３００が連続的に回転せずに、停止し方向を逆転することで
ある。振動の方向が逆転するところで、回転は０となり、流管全体にかかるコリ
オリ力が０になる。その結果、図４のコリオリ力の大きさが時間とともに正弦的
に変化し、図４に示されるように流管の振動が振幅０及び最大の速度の位置を通
過する際に最大になる。流管が第１の曲げ（駆動）モードで最大の振幅及び速度
０に達すると流管全体に０のコリオリ力が生ずる。流管に正弦的に加わるコリオ
リ力の振動数は、流管が振動している振動数、すなわち流管の第１の曲げ（駆動
）モードの振動の振動数と同じである。
異は、振動する流管３００が連続的に回転せずに、停止し方向を逆転することで
ある。振動の方向が逆転するところで、回転は０となり、流管全体にかかるコリ
オリ力が０になる。その結果、図４のコリオリ力の大きさが時間とともに正弦的
に変化し、図４に示されるように流管の振動が振幅０及び最大の速度の位置を通
過する際に最大になる。流管が第１の曲げ（駆動）モードで最大の振幅及び速度
０に達すると流管全体に０のコリオリ力が生ずる。流管に正弦的に加わるコリオ
リ力の振動数は、流管が振動している振動数、すなわち流管の第１の曲げ（駆動
）モードの振動の振動数と同じである。
【００５０】 流管３００は図５に示されるように周期的なコリオリ力に応じて曲がる。実線
は流管が駆動モードにおける変位０の位置を下方に通過する際にコリオリ力に応
じてとる形状（大きく誇張してある）を示している。点線は流管が駆動モードで
変位０の位置を通って上方に移動する際にとる形状を示している。この瞬間に実
際に０点を通過する流管の唯一の点は流管の中点であることがわかるはずである
。図５の形状は第２のモードの形状と同様である。しかしながらこれは単に一致
したにすぎない。流管の第２の曲げモードの振動数は図４のコリオリ力が加わる
振動数（第１の曲げモードの振動数）よりずっと高い。流管はコリオリ力により
第２の曲げモードの共振振動数より十分低い振動数で励振されるので、この図５
のコリオリ力で生じた変形及び図４のコリオリ力が相互に位相を合わせて生ずる
。それゆえ流管３００は駆動された振動（第１の曲げ）モードにおいて変位０の
軸３０３を横切る際に図５の形状をとる。物質の流れにより図５のコリオリ力に
よって生じた振動が図３の駆動された振動に重畳される。これが図６に示されて
いる。両方の振動が第１の曲げモードの駆動振動数で生ずるが、それらは相互に
９０゜だけ位相がシフトしている。第１の曲げモードが軸３０３に沿った変位０
になっている時に、コリオリ力で生じた最大変位（実線）が生ずる。第１の曲げ
モードが最大変位（点線）になっている時に、コリオリ変位が０になる。図６は
、流管が変位０の軸３０３を横切る時にコリオリ撓みに関する限り流管の状態を
表すという点で、図４に類似する。この時に、またこの時にだけ、コリオリ力及
びコリオリ力により生じた撓みが最大の振幅になっている。図４に関してすでに
説明したように、流管３００の撓みが上方あるいは下方のいずれかで最大になっ
た時に、コリオリ力がなくなり、最終的に０になる。この時に流管の速度は０で
あり、また加わるコリオリ力及び生ずるコリオリ撓みも０になる。かくして、流
管３００が駆動信号によって最大の正及び負の撓みの間において第１の曲げモー
ドで正弦的に振動する際に、図５に示される正弦的コリオリ応答は駆動振動数で
振幅が正弦的に変化する。図５及び６に示されるコリオリ変位の振幅は明確にす
るために大きく誇張されている。第１の曲げモードは流管の共振振動数で駆動さ
れコリオリモードはそのように駆動されないので、振幅は実際には流管３００の
第１の曲げモードの振幅よりずっと小さい。かくして、全ての図に示されるコリ
オリ変形は大きく誇張されている。
は流管が駆動モードにおける変位０の位置を下方に通過する際にコリオリ力に応
じてとる形状（大きく誇張してある）を示している。点線は流管が駆動モードで
変位０の位置を通って上方に移動する際にとる形状を示している。この瞬間に実
際に０点を通過する流管の唯一の点は流管の中点であることがわかるはずである
。図５の形状は第２のモードの形状と同様である。しかしながらこれは単に一致
したにすぎない。流管の第２の曲げモードの振動数は図４のコリオリ力が加わる
振動数（第１の曲げモードの振動数）よりずっと高い。流管はコリオリ力により
第２の曲げモードの共振振動数より十分低い振動数で励振されるので、この図５
のコリオリ力で生じた変形及び図４のコリオリ力が相互に位相を合わせて生ずる
。それゆえ流管３００は駆動された振動（第１の曲げ）モードにおいて変位０の
軸３０３を横切る際に図５の形状をとる。物質の流れにより図５のコリオリ力に
よって生じた振動が図３の駆動された振動に重畳される。これが図６に示されて
いる。両方の振動が第１の曲げモードの駆動振動数で生ずるが、それらは相互に
９０゜だけ位相がシフトしている。第１の曲げモードが軸３０３に沿った変位０
になっている時に、コリオリ力で生じた最大変位（実線）が生ずる。第１の曲げ
モードが最大変位（点線）になっている時に、コリオリ変位が０になる。図６は
、流管が変位０の軸３０３を横切る時にコリオリ撓みに関する限り流管の状態を
表すという点で、図４に類似する。この時に、またこの時にだけ、コリオリ力及
びコリオリ力により生じた撓みが最大の振幅になっている。図４に関してすでに
説明したように、流管３００の撓みが上方あるいは下方のいずれかで最大になっ
た時に、コリオリ力がなくなり、最終的に０になる。この時に流管の速度は０で
あり、また加わるコリオリ力及び生ずるコリオリ撓みも０になる。かくして、流
管３００が駆動信号によって最大の正及び負の撓みの間において第１の曲げモー
ドで正弦的に振動する際に、図５に示される正弦的コリオリ応答は駆動振動数で
振幅が正弦的に変化する。図５及び６に示されるコリオリ変位の振幅は明確にす
るために大きく誇張されている。第１の曲げモードは流管の共振振動数で駆動さ
れコリオリモードはそのように駆動されないので、振幅は実際には流管３００の
第１の曲げモードの振幅よりずっと小さい。かくして、全ての図に示されるコリ
オリ変形は大きく誇張されている。
【００５１】 従来技術の流量計において物質の流れに伴う位相の遅れは流管のコリオリ撓み
と第１の曲げ（駆動）モードの重畳の結果である。図５において、右側の速度検
出器ＳＲが左側の速度検出器ＳＬより前に変位０の位置を横切ることがわかる。
左側の速度検出器及びその出力電圧は右側の速度検出器及びその出力電圧より位
相が遅れると言える。逆に、右側の速度検出器ＳＲは左側の速度検出器ＳＬの位
相より進むとも言える。位相差（すなわち時間遅れ）はコリオリ力で生じた変位
の振幅に比例し、この変位の振幅は質量流量に比例するものである。
と第１の曲げ（駆動）モードの重畳の結果である。図５において、右側の速度検
出器ＳＲが左側の速度検出器ＳＬより前に変位０の位置を横切ることがわかる。
左側の速度検出器及びその出力電圧は右側の速度検出器及びその出力電圧より位
相が遅れると言える。逆に、右側の速度検出器ＳＲは左側の速度検出器ＳＬの位
相より進むとも言える。位相差（すなわち時間遅れ）はコリオリ力で生じた変位
の振幅に比例し、この変位の振幅は質量流量に比例するものである。
【００５２】 本発明は、バランスバーの種々のモード形状の振動数の程度をシフトさせるこ
とを含む。振動モードはその振動数の程度ではなく、その形状によって規定され
る。第１の曲げモードは以下では図３に示されるようになるものとする。第２の
曲げモードは図５に示される形状になろう。有用な規則は、モードの数が節点の
数−１に等しいことである。第１のモードは２つの（両端の）節点を有する。第
２のモードは３つの節点（両端及び中心の）を有する。第３の曲げモードは４つ
の節点を有する、というように続く。
とを含む。振動モードはその振動数の程度ではなく、その形状によって規定され
る。第１の曲げモードは以下では図３に示されるようになるものとする。第２の
曲げモードは図５に示される形状になろう。有用な規則は、モードの数が節点の
数−１に等しいことである。第１のモードは２つの（両端の）節点を有する。第
２のモードは３つの節点（両端及び中心の）を有する。第３の曲げモードは４つ
の節点を有する、というように続く。
【００５３】 従来の単管式コリオリ流量計において、バランスバーは第１の曲げモードで振
動するだけであり、流管にかかるコリオリ力には応答しない。図６はバランスバ
ー６０２の両端で受けバー６０３及び６０４により連結された流管６０１及びバ
ランスバー６０２を有する従来技術の単管式流量計を示す。図６の実線は物質の
流れを有する第２の曲げ（駆動）モードにおいて変位０の軸３０３を横切る際の
流管６０１及びバランスバー６０２を示している。図６ではバランスバー６０２
にコリオリ撓みが現れない。点線は第１の曲げ（駆動）モードでの振動の外側範
囲における流管及びバランスバーを示している。
動するだけであり、流管にかかるコリオリ力には応答しない。図６はバランスバ
ー６０２の両端で受けバー６０３及び６０４により連結された流管６０１及びバ
ランスバー６０２を有する従来技術の単管式流量計を示す。図６の実線は物質の
流れを有する第２の曲げ（駆動）モードにおいて変位０の軸３０３を横切る際の
流管６０１及びバランスバー６０２を示している。図６ではバランスバー６０２
にコリオリ撓みが現れない。点線は第１の曲げ（駆動）モードでの振動の外側範
囲における流管及びバランスバーを示している。
【００５４】 図１は図６に示されるような従来の直線状単管式コリオリ流量計によって生ず
る振動速度を説明するベクトルダイアグラムである。右側の速度検出器ＳＲにお
ける流管の応答はベクトル１０３と実際の軸１０２とのなす角度によって表され
る位相進みφtubeを有するベクトル１０３である。ベクトル１０３の長さは速度
のピーク（あるいはこれに比例するものとしての振動の振幅）を表す。そのＸ軸
への射影は瞬間的速度を表す。バランスバーは流管に生ずるコリオリ力の影響を
受けないので、バランスバーのベクトル１０６は軸１０２から位相がシフトしな
い。バランスバーのベクトル１０６は実際の軸１０２に沿って示されＶbalbarと
表記されている。流管とバランスバーとのベクトル和は流管及びバランスバーの
ベクトル振幅及び位相の組合せを表す位相角φnetを有するベクトル１０５であ
る。右側の検出器ＳＲからの正味の位相角は流管だけの位相角より小さいことが
わかるはずである。位相角（及び感度）の減小は従来の単管式流量計におけるバ
ランスバーの位相シフトがないためである。
る振動速度を説明するベクトルダイアグラムである。右側の速度検出器ＳＲにお
ける流管の応答はベクトル１０３と実際の軸１０２とのなす角度によって表され
る位相進みφtubeを有するベクトル１０３である。ベクトル１０３の長さは速度
のピーク（あるいはこれに比例するものとしての振動の振幅）を表す。そのＸ軸
への射影は瞬間的速度を表す。バランスバーは流管に生ずるコリオリ力の影響を
受けないので、バランスバーのベクトル１０６は軸１０２から位相がシフトしな
い。バランスバーのベクトル１０６は実際の軸１０２に沿って示されＶbalbarと
表記されている。流管とバランスバーとのベクトル和は流管及びバランスバーの
ベクトル振幅及び位相の組合せを表す位相角φnetを有するベクトル１０５であ
る。右側の検出器ＳＲからの正味の位相角は流管だけの位相角より小さいことが
わかるはずである。位相角（及び感度）の減小は従来の単管式流量計におけるバ
ランスバーの位相シフトがないためである。
【００５５】 図２７及び２８は物質の密度の変化により異なる振幅比を有する従来技術の流
量計のベクトルダイアグラムである。密度の差異により駆動振動数にも流管の位
相にもシフトが生ずるので、２つのダイアグラムを比較するのは通常は意味がな
い。それゆえ位相角は全て振動数に関して「正規化」されている。これが意味す
るのは、位相が流管の振動数で除算されているということである。正規化された
位相角は実際には時間遅れである。コリオリ力と、また位相角とが流管の振動数
に比例するので、正規化された流管の位相角は流管の振動数によらない。それゆ
え図２７の流管の正規化された位相角は同じ流量では図２８の正規化された位相
角に等しく、比較が意味を有する。図２７は物質の密度が小さい場合のように、
比較的大きい流管のベクトル２７０３及び比較的小さいバランスバーのベクトル
２７０６を有する流量計のベクトルダイアグラムである。流管のベクトルはＸ軸
２７０２に対して正規化された位相φtubeを有し、またバランスバーのベクトル
２７０６はＸ軸２７０２上にあって、位相角は０である。ベクトル２７０３及び
２７０６のベクトル和は速度Ｖnetを有しＸ軸２７０２に対する正規化された位
相角φnetを有するするベクトル２７０５である。軸２７０１は虚数軸である。
流管／バランスバーの振幅比はベクトル２７０６に対するベクトル２７０３の大
きさである。
量計のベクトルダイアグラムである。密度の差異により駆動振動数にも流管の位
相にもシフトが生ずるので、２つのダイアグラムを比較するのは通常は意味がな
い。それゆえ位相角は全て振動数に関して「正規化」されている。これが意味す
るのは、位相が流管の振動数で除算されているということである。正規化された
位相角は実際には時間遅れである。コリオリ力と、また位相角とが流管の振動数
に比例するので、正規化された流管の位相角は流管の振動数によらない。それゆ
え図２７の流管の正規化された位相角は同じ流量では図２８の正規化された位相
角に等しく、比較が意味を有する。図２７は物質の密度が小さい場合のように、
比較的大きい流管のベクトル２７０３及び比較的小さいバランスバーのベクトル
２７０６を有する流量計のベクトルダイアグラムである。流管のベクトルはＸ軸
２７０２に対して正規化された位相φtubeを有し、またバランスバーのベクトル
２７０６はＸ軸２７０２上にあって、位相角は０である。ベクトル２７０３及び
２７０６のベクトル和は速度Ｖnetを有しＸ軸２７０２に対する正規化された位
相角φnetを有するするベクトル２７０５である。軸２７０１は虚数軸である。
流管／バランスバーの振幅比はベクトル２７０６に対するベクトル２７０３の大
きさである。
【００５６】 図２８はより大きい物質の密度により生ずる比較的小さい流管の振幅ベクトル
２８０３と比較的大きいバランスバーのベクトル２８０６とを有する同じ流量計
のベクトルダイアグラムである。流管のベクトルＶtube はＸ軸２８０２に対し
て正規化された位相φtubeを有する。バランスバーのベクトルＶbalbarは位相０
を有し、Ｘ軸２８０２と一致する。これらの２つのベクトルのベクトル和はＸ軸
２８０２に対して正規化された角度φnetを有するベクトルＶnet２８０５である
。虚数軸は２８０１である。
２８０３と比較的大きいバランスバーのベクトル２８０６とを有する同じ流量計
のベクトルダイアグラムである。流管のベクトルＶtube はＸ軸２８０２に対し
て正規化された位相φtubeを有する。バランスバーのベクトルＶbalbarは位相０
を有し、Ｘ軸２８０２と一致する。これらの２つのベクトルのベクトル和はＸ軸
２８０２に対して正規化された角度φnetを有するベクトルＶnet２８０５である
。虚数軸は２８０１である。
【００５７】 図２７のベクトルダイアグラムを図２８のベクトルダイアグラムと比較すると
、より小さい密度の物質に関して得られたベクトル２７０５の正規化された位相
はより大きい密度の物質の流れに関して得られた図２８ベクトル２８０５の正規
化された位相より大きいことがわかる。図２７及び２８の各々の得られたベクト
ルの正規化された位相は対応する流量計の速度検出器の時間遅延であることを想
起すると、より密度が小さい物質の流れで動作する流量計はより大きい密度の物
質の流れで動作する同じ流量計より高い感度を有することがわかる。このことか
ら単管式の流量計は本来より軽い物質（図２７）での振幅比の変化のためにより
重い物質（図２８）の場合より高い流れ感度を有することもわかる。
、より小さい密度の物質に関して得られたベクトル２７０５の正規化された位相
はより大きい密度の物質の流れに関して得られた図２８ベクトル２８０５の正規
化された位相より大きいことがわかる。図２７及び２８の各々の得られたベクト
ルの正規化された位相は対応する流量計の速度検出器の時間遅延であることを想
起すると、より密度が小さい物質の流れで動作する流量計はより大きい密度の物
質の流れで動作する同じ流量計より高い感度を有することがわかる。このことか
ら単管式の流量計は本来より軽い物質（図２７）での振幅比の変化のためにより
重い物質（図２８）の場合より高い流れ感度を有することもわかる。
【００５８】 図７に示される本発明の実施例は、第２の曲げモードの共振振動数が第１の曲
げモードの駆動振動数よりわずかに低くなるバランスバーを与える。流管６０１
のコリオリ力により生ずる撓みは受けバー６０３及び６０４によってバランスバ
ー６０２に第２の曲げモードを励振する。第２の曲げモードでのバランスバー６
０２の振動の振幅は流管６０１のコリオリ撓みの振幅に比例し、かくして物質の
流量に比例する。図７における第２の曲げモードでのバランスバー６０２の振動
の振幅はまた第１の曲げモード（駆動）の振動数とバランスバーの第２の曲げモ
ードの共振振動数との間隔の関数でもある。バランスバーの第２の曲げモードの
振動数が第１の曲げモード（駆動）振動数に近いほど、第２の曲げモードでのバ
ランスバーの振動の振幅は大きくなるであろう。この関係は、第１の曲げモード
（駆動）の振動数とバランスバー６０２の第２の曲げモードの共振振動数との比
に対する第２の曲げモードでのバランスバーの振動の振幅比のグラフとなる図９
に詳細に示されている。ｘ軸９０２はバランスバーの第１の曲げモード（駆動）
の振動数と第２の曲げモードの共振振動数との比を示す。ｙ軸９０１はバランス
バー６０２のコリオリ応答の増幅率を表している。バランスバー６０２に生起す
るコリオリ応答はバランスバーの第２の曲げモードの共振振動数と駆動振動数と
の比が１．０である時に最大になることがわかる。バランスバーのコリオリ力に
より生起する応答９０４は図９における２つの振動数の比が１．０より大きくな
ると最大から０に向かって減少する。バランスバーのコリオリ応答はまたこれら
の２つの振動数の比が１より小さくなっても最大から減少する。
げモードの駆動振動数よりわずかに低くなるバランスバーを与える。流管６０１
のコリオリ力により生ずる撓みは受けバー６０３及び６０４によってバランスバ
ー６０２に第２の曲げモードを励振する。第２の曲げモードでのバランスバー６
０２の振動の振幅は流管６０１のコリオリ撓みの振幅に比例し、かくして物質の
流量に比例する。図７における第２の曲げモードでのバランスバー６０２の振動
の振幅はまた第１の曲げモード（駆動）の振動数とバランスバーの第２の曲げモ
ードの共振振動数との間隔の関数でもある。バランスバーの第２の曲げモードの
振動数が第１の曲げモード（駆動）振動数に近いほど、第２の曲げモードでのバ
ランスバーの振動の振幅は大きくなるであろう。この関係は、第１の曲げモード
（駆動）の振動数とバランスバー６０２の第２の曲げモードの共振振動数との比
に対する第２の曲げモードでのバランスバーの振動の振幅比のグラフとなる図９
に詳細に示されている。ｘ軸９０２はバランスバーの第１の曲げモード（駆動）
の振動数と第２の曲げモードの共振振動数との比を示す。ｙ軸９０１はバランス
バー６０２のコリオリ応答の増幅率を表している。バランスバー６０２に生起す
るコリオリ応答はバランスバーの第２の曲げモードの共振振動数と駆動振動数と
の比が１．０である時に最大になることがわかる。バランスバーのコリオリ力に
より生起する応答９０４は図９における２つの振動数の比が１．０より大きくな
ると最大から０に向かって減少する。バランスバーのコリオリ応答はまたこれら
の２つの振動数の比が１より小さくなっても最大から減少する。
【００５９】 また図９から、振動数の比がいずれかの方向から１に近づくと曲線の傾斜がよ
り急になることがわかる。かくして振動数の比が１に近ければさらに離れている
場合よりも駆動振動数における小さい変化によりバランスバーの第２の曲げモー
ドの振幅におけるより大きい変化が生ずる。振動の振幅比の変化及び他の原因に
よる感度の変化を正確に打ち消すため振動数の間隔をどのようにすべきかを決定
するために本発明において用いられるのはこの増幅曲線の傾斜の変化である。
り急になることがわかる。かくして振動数の比が１に近ければさらに離れている
場合よりも駆動振動数における小さい変化によりバランスバーの第２の曲げモー
ドの振幅におけるより大きい変化が生ずる。振動の振幅比の変化及び他の原因に
よる感度の変化を正確に打ち消すため振動数の間隔をどのようにすべきかを決定
するために本発明において用いられるのはこの増幅曲線の傾斜の変化である。
【００６０】 本発明によれば、この関係が平坦な較正係数及び異なる密度の物質の流れでも
一定の流れ感度を有する流量計を得るために用いられる。
一定の流れ感度を有する流量計を得るために用いられる。
【００６１】 図７はバランスバーの第２の曲げモードの共振振動数が駆動振動数より低いが
駆動振動数に十分に近くて流管におけるコリオリ撓みがバランスバーにおける第
２の曲げモードのコリオリ状振動を励振させるような実施例を示している。この
実施例において、バランスバーの第２の曲げモードのコリオリ状振動と流管のコ
リオリ状撓みとは相互に位相が外れている。その結果、右側の検出器における流
管の速度の位相は右側の検出器におけるバランスバーの速度の位相と同じ符号を
有する。図７に示されるように、流管及びバランスバーの両方の検出器ＳＲは駆
動源０の位置を横切る時にすでに変位０の位置を横切っている。これは進相であ
り、正の位相角で表される。流管の位相角の大きさは流管コリオリ撓みの振幅に
比例する。バランスバーの位相角の大きさは第２の曲げモードにおけるバランス
バーのコリオリ状振幅に比例する。図７において、バランスバーは別の流管のよ
うに振る舞い流量計の流れ感度を高めることがわかる。
駆動振動数に十分に近くて流管におけるコリオリ撓みがバランスバーにおける第
２の曲げモードのコリオリ状振動を励振させるような実施例を示している。この
実施例において、バランスバーの第２の曲げモードのコリオリ状振動と流管のコ
リオリ状撓みとは相互に位相が外れている。その結果、右側の検出器における流
管の速度の位相は右側の検出器におけるバランスバーの速度の位相と同じ符号を
有する。図７に示されるように、流管及びバランスバーの両方の検出器ＳＲは駆
動源０の位置を横切る時にすでに変位０の位置を横切っている。これは進相であ
り、正の位相角で表される。流管の位相角の大きさは流管コリオリ撓みの振幅に
比例する。バランスバーの位相角の大きさは第２の曲げモードにおけるバランス
バーのコリオリ状振幅に比例する。図７において、バランスバーは別の流管のよ
うに振る舞い流量計の流れ感度を高めることがわかる。
【００６２】 図１１は図７の実施例のベクトルダイアグラムである。この実施例において、
バランスバーの第２の曲げモードの共振振動数は駆動振動数より低い。駆動モー
ドにおける速度はＸ軸上に示され、Ｙ軸は虚数軸になっている。（振動系におい
て速度と振幅とが比例するので、Ｘ軸は振幅とすることもできよう。）流管の速
度ベクトルＶtube１１０４は駆動モードにおけるピーク速度（あるいは振幅）に
比例する長さを有している。これは、流管がバランズハーよりも大きい振動の振
幅を有するので、バランスバーの速度ベクトル１１０３Ｖbalbarの約２倍の長さ
になっている。流管及びバランスバーの瞬間的速度はそれらのベクトルのＸ軸上
に射影された長さによって決定される。流管とバランスバーとの速度ベクトルの
和はＶnetである。ベクトルＶnet１１０５の長さは速度検出器ＳＲの２つの部分
（マグネット及びコイル）の間の相対的ピーク速度を表している。瞬間的な相対
的速度はベクトルＶnet１１０５のＸ軸への射影である。流管の右側検出器ＳＲ
のコリオリ撓みの振幅（あるいは速度）は右側検出器でのバランスバーの第２の
曲げモードの振幅（あるいは速度）の約３倍の大きさである。これは流管の正規
化された位相角φtubeがバランスバーの正規化された位相角φbalbar１より大き
いことによって明らかである。ベクトルＶnet１１０５とＸ軸との間の角は正味
の正規化された位相φnetであり、その分だけ右側速度検出器ＳＲによって生ず
る電圧が駆動源の０クロシングより進む。左側速度検出器ＳＬ（図１１には示さ
れていない）は同じ正規化された位相角だけ駆動源より遅れる。２つの速度検出
器の電圧信号間の正規化された位相差は時間遅れであり、質量流量に比例する。
バランスバーの第２の曲げモードの共振振動数は駆動振動数より低い。駆動モー
ドにおける速度はＸ軸上に示され、Ｙ軸は虚数軸になっている。（振動系におい
て速度と振幅とが比例するので、Ｘ軸は振幅とすることもできよう。）流管の速
度ベクトルＶtube１１０４は駆動モードにおけるピーク速度（あるいは振幅）に
比例する長さを有している。これは、流管がバランズハーよりも大きい振動の振
幅を有するので、バランスバーの速度ベクトル１１０３Ｖbalbarの約２倍の長さ
になっている。流管及びバランスバーの瞬間的速度はそれらのベクトルのＸ軸上
に射影された長さによって決定される。流管とバランスバーとの速度ベクトルの
和はＶnetである。ベクトルＶnet１１０５の長さは速度検出器ＳＲの２つの部分
（マグネット及びコイル）の間の相対的ピーク速度を表している。瞬間的な相対
的速度はベクトルＶnet１１０５のＸ軸への射影である。流管の右側検出器ＳＲ
のコリオリ撓みの振幅（あるいは速度）は右側検出器でのバランスバーの第２の
曲げモードの振幅（あるいは速度）の約３倍の大きさである。これは流管の正規
化された位相角φtubeがバランスバーの正規化された位相角φbalbar１より大き
いことによって明らかである。ベクトルＶnet１１０５とＸ軸との間の角は正味
の正規化された位相φnetであり、その分だけ右側速度検出器ＳＲによって生ず
る電圧が駆動源の０クロシングより進む。左側速度検出器ＳＬ（図１１には示さ
れていない）は同じ正規化された位相角だけ駆動源より遅れる。２つの速度検出
器の電圧信号間の正規化された位相差は時間遅れであり、質量流量に比例する。
【００６３】 図１１の点線のベクトルは流量計において物質の密度を増大させた結果を示し
ている。位相角は正規化され（振動数で除算され）て同じグラフに両方の密度の
ベクトルが示されるようになっている。図１１で流管の駆動モードの振幅（及び
速度）のベクトル１１０４は物質の密度が増大した場合に１１１２の位置から１
１０８の位置まで減少するが、正規化された位相角φtubeは変化していない。物
質の密度が変化する場合の流管の振る舞いは図２７及び２８に示されるように従
来の流量計と同じであり、ここで図２７は図２８より密度の低い物質の流れを表
している。バランスバーの振幅（及び速度）のベクトル１１０３はその大きさが
従来の流量計のようにより長いベクトル１１１０の大きさまで増大している。し
かしながら図２７及び２８の従来の流量計とは異なって、物質の密度が増大した
場合にバランスバーの正規化された位相角はφbalbar１からφbalbar２まで増大
している。物質の密度の増大により駆動モードの振動数が低下しバランスバーの
第２の曲げモードの共振振動数により近くなるように変化しているので、バラン
スバーのベクトル１１１０の正規化された位相角が増大している。これにより第
２の曲げモードの振動のより大きいコリオリ状振幅と、またより大きい正規化さ
れた位相角φbalbar２とが生ずる。
ている。位相角は正規化され（振動数で除算され）て同じグラフに両方の密度の
ベクトルが示されるようになっている。図１１で流管の駆動モードの振幅（及び
速度）のベクトル１１０４は物質の密度が増大した場合に１１１２の位置から１
１０８の位置まで減少するが、正規化された位相角φtubeは変化していない。物
質の密度が変化する場合の流管の振る舞いは図２７及び２８に示されるように従
来の流量計と同じであり、ここで図２７は図２８より密度の低い物質の流れを表
している。バランスバーの振幅（及び速度）のベクトル１１０３はその大きさが
従来の流量計のようにより長いベクトル１１１０の大きさまで増大している。し
かしながら図２７及び２８の従来の流量計とは異なって、物質の密度が増大した
場合にバランスバーの正規化された位相角はφbalbar１からφbalbar２まで増大
している。物質の密度の増大により駆動モードの振動数が低下しバランスバーの
第２の曲げモードの共振振動数により近くなるように変化しているので、バラン
スバーのベクトル１１１０の正規化された位相角が増大している。これにより第
２の曲げモードの振動のより大きいコリオリ状振幅と、またより大きい正規化さ
れた位相角φbalbar２とが生ずる。
【００６４】 本発明のキーとなるのは、バランスバーのベクトル１１１０の正規化された位
相角の変化が正確な量であって、ベクトルＶnet１１０５が１１１１の位置での
長さでも正規化された位相角φnetでもより低い物質の密度の場合のベクトルＶn et １１０５から変化しなしようにすることである。ベクトルＶnet１１０５の長
さが変化しないことは、本発明にも従来技術の流量計にもある流量計の電子的振
幅制御の結果である。ベクトルＶnet１１０５の正規化された位相角が変化しな
いことは、物質の密度によりバランスバーの第２の曲げモードのコリオリ状振動
の振幅が変化することの結果である。このバランスバーの第２の曲げモードのコ
リオリ状振動の振幅の変化は、第２の曲げモードのコリオリ状共振振動数が駆動
モードの振動数から正確な間隔だけ離れるようにバランスバーを設計することに
よって、正確な大きさとされる。この正確な振動数の間隔において、増幅曲線の
傾斜は、物質の密度の変化により振動数の間隔が変わり、ベクトルＶnet１１０
５が不変で流量計の感度が不変とするのに必要な大きさだけバランスバーの第２
の曲げモードのコリオリ状振動の振幅が変化するようになっている。
相角の変化が正確な量であって、ベクトルＶnet１１０５が１１１１の位置での
長さでも正規化された位相角φnetでもより低い物質の密度の場合のベクトルＶn et １１０５から変化しなしようにすることである。ベクトルＶnet１１０５の長
さが変化しないことは、本発明にも従来技術の流量計にもある流量計の電子的振
幅制御の結果である。ベクトルＶnet１１０５の正規化された位相角が変化しな
いことは、物質の密度によりバランスバーの第２の曲げモードのコリオリ状振動
の振幅が変化することの結果である。このバランスバーの第２の曲げモードのコ
リオリ状振動の振幅の変化は、第２の曲げモードのコリオリ状共振振動数が駆動
モードの振動数から正確な間隔だけ離れるようにバランスバーを設計することに
よって、正確な大きさとされる。この正確な振動数の間隔において、増幅曲線の
傾斜は、物質の密度の変化により振動数の間隔が変わり、ベクトルＶnet１１０
５が不変で流量計の感度が不変とするのに必要な大きさだけバランスバーの第２
の曲げモードのコリオリ状振動の振幅が変化するようになっている。
【００６５】 駆動モードの振動の振幅比のシフトのために密度による流量計の流れ感度の変
化は避けられない。しかしながら流れ感度のシフトの量を調整することは可能で
ある。無限に重い（適切な共振振動数を維持するように無限に剛性が大きい）バ
ランスバーを有する流量計を想定することによってこれがなされるのが容易にわ
かる。このバランスバーは流管をバランスさせるために駆動モードの振動の振幅
が０となるであろう。バランスバーの振動の振幅が０のままであり流管の振幅及
び位相が不変なままであるので、仮想的な流量計において流体の密度を変化させ
ても流れ較正係数に影響を与えないであろう。
化は避けられない。しかしながら流れ感度のシフトの量を調整することは可能で
ある。無限に重い（適切な共振振動数を維持するように無限に剛性が大きい）バ
ランスバーを有する流量計を想定することによってこれがなされるのが容易にわ
かる。このバランスバーは流管をバランスさせるために駆動モードの振動の振幅
が０となるであろう。バランスバーの振動の振幅が０のままであり流管の振幅及
び位相が不変なままであるので、仮想的な流量計において流体の密度を変化させ
ても流れ較正係数に影響を与えないであろう。
【００６６】 単に流体を有する流管よりずっと重いバランスバーを有するより実際的な流量
計では、バランスバーの振幅及び速度のベクトルは非常に小さいままである。流
体の密度を変化させるとバランスバーの速度ベクトルの長さが大きく変化するが
、流管の速度ベクトルと比較してバランスバーの速度ベクトルは小さいままであ
る。流管の速度ベクトルの長さはバランスバーの速度ベクトルと同じ大きさだけ
、逆の方向に変化する。この長さの変化はより長い流管の速度ベクトルの数％に
すぎない。バランスバーの速度ベクトルは流管の速度ベクトルに比較して非常に
小さいままであるので、流体の密度によるバランスバーの速度ベクトルの長さの
変化は正味の速度ベクトルの位相角及び流量計の流れ感度にわずかの影響を与え
るにすぎない。
計では、バランスバーの振幅及び速度のベクトルは非常に小さいままである。流
体の密度を変化させるとバランスバーの速度ベクトルの長さが大きく変化するが
、流管の速度ベクトルと比較してバランスバーの速度ベクトルは小さいままであ
る。流管の速度ベクトルの長さはバランスバーの速度ベクトルと同じ大きさだけ
、逆の方向に変化する。この長さの変化はより長い流管の速度ベクトルの数％に
すぎない。バランスバーの速度ベクトルは流管の速度ベクトルに比較して非常に
小さいままであるので、流体の密度によるバランスバーの速度ベクトルの長さの
変化は正味の速度ベクトルの位相角及び流量計の流れ感度にわずかの影響を与え
るにすぎない。
【００６７】 流管の駆動モードの振動の振幅がバランスバーの駆動モードの振動の振幅にほ
ぼ等しい時に、流体の密度の変化による流量計の流れ感度の変化が最も大きくな
る。これが図２７及び２８に示される場合である。図２７において、流体は密度
が小さく、流管はバランスバーより大きい振動の振幅を有する。図２８において
、流管は密度が大きく、バランスバーは流管より大きい振動の振幅を有する。流
管の速度ベクトル及びバランスバーの速度ベクトルはともに流体の密度の変化に
より長さが大きく変化するので、正味の速度ベクトルの位相の変化が大きいこと
がこれらの図から容易にわかる。
ぼ等しい時に、流体の密度の変化による流量計の流れ感度の変化が最も大きくな
る。これが図２７及び２８に示される場合である。図２７において、流体は密度
が小さく、流管はバランスバーより大きい振動の振幅を有する。図２８において
、流管は密度が大きく、バランスバーは流管より大きい振動の振幅を有する。流
管の速度ベクトル及びバランスバーの速度ベクトルはともに流体の密度の変化に
より長さが大きく変化するので、正味の速度ベクトルの位相の変化が大きいこと
がこれらの図から容易にわかる。
【００６８】 要するに、バランスバーの振動の振幅が流管の振動の振幅にほぼ等しい時に振
動の振幅比の変化による流れ感度の変化が最大になる。バランスバーの振幅が流
管の振幅に比較して非常に小さい時に感度の変化が最小になる。従来技術の流量
計において、バランスバーの駆動モードの振動の振幅は経済的に可能な限りこれ
を重くすることによって非常に小さくされている。これにより流体の密度による
振動の振幅比の変化の効果が最小になる。しかしながら別に説明するように、駆
動モードの振動の振幅比の変化のほかに、流量計の流れ感度が流体の密度により
変化する他の原因がある。他の原因のあるものは駆動モードの振動の振幅比が変
化すると流れ感度を逆に変化させる。そのためバランスバーの質量と流れ感度の
シフトとの関係を確認することが有用である。この場合バランスバーの質量は、
駆動モードの振動の振幅比の変化による感度のシフトが他の原因による感度のシ
フトと逆であってこれを打ち消すように選択される。このような他の原因の１つ
は密度の変化によるバランスバーの第２の曲げモードの振幅に対するコリオリ撓
みの振幅の比の変化に応じた感度の変化である。
動の振幅比の変化による流れ感度の変化が最大になる。バランスバーの振幅が流
管の振幅に比較して非常に小さい時に感度の変化が最小になる。従来技術の流量
計において、バランスバーの駆動モードの振動の振幅は経済的に可能な限りこれ
を重くすることによって非常に小さくされている。これにより流体の密度による
振動の振幅比の変化の効果が最小になる。しかしながら別に説明するように、駆
動モードの振動の振幅比の変化のほかに、流量計の流れ感度が流体の密度により
変化する他の原因がある。他の原因のあるものは駆動モードの振動の振幅比が変
化すると流れ感度を逆に変化させる。そのためバランスバーの質量と流れ感度の
シフトとの関係を確認することが有用である。この場合バランスバーの質量は、
駆動モードの振動の振幅比の変化による感度のシフトが他の原因による感度のシ
フトと逆であってこれを打ち消すように選択される。このような他の原因の１つ
は密度の変化によるバランスバーの第２の曲げモードの振幅に対するコリオリ撓
みの振幅の比の変化に応じた感度の変化である。
【００６９】 図３０は物質の密度（また駆動振動数）が変化する際にバランスバーの第２の
曲げの振幅がどのように変化するかを示している。図３０において、Ｘ軸は振動
数であり、密度の小さい物質（駆動振動数１）、密度の大きい物質（駆動振動数
２）での駆動振動数及びバランスバーの第２の曲げモードの共振振動数（バラン
スバー第２振動数）の場合の垂直線が示されている。Ｙ軸はバランスバーの第２
の曲げの振幅を流管のコリオリ振幅で除した比である。実線の曲線は駆動振動数
１を有する軽い物質でのバランスバーの第２の曲げの振幅の場合の比である。バ
ランスバーの第２の共振振動数の垂直線がこの曲線に交差する箇所でバランスバ
ーの第２の振幅／流管のコリオリ振幅の比が決定される。かくして駆動振動数１
がバランスバー第２振幅１となることがわかる。同様に、点線は駆動振動数２を
有するより密度の大きい物質でのバランスバーの第２の曲げの場合の振幅比であ
る。駆動振動数２はバランスバー第２振幅２となる。図３０において、与えられ
た駆動振動数のシフトについての振幅比の差は駆動振動数に対するバランスバー
の第２の共振振動数の位置の関数であることがわかる。この間隔が大きければ、
物質の密度によるバランスバーの第２の振幅比の変化は小さい。振動数の間隔が
小さければ（バランスバー第２振動数の線が右方に移動したとすれば）、バラン
スバーの第２の振幅比の変化は大きい。
曲げの振幅がどのように変化するかを示している。図３０において、Ｘ軸は振動
数であり、密度の小さい物質（駆動振動数１）、密度の大きい物質（駆動振動数
２）での駆動振動数及びバランスバーの第２の曲げモードの共振振動数（バラン
スバー第２振動数）の場合の垂直線が示されている。Ｙ軸はバランスバーの第２
の曲げの振幅を流管のコリオリ振幅で除した比である。実線の曲線は駆動振動数
１を有する軽い物質でのバランスバーの第２の曲げの振幅の場合の比である。バ
ランスバーの第２の共振振動数の垂直線がこの曲線に交差する箇所でバランスバ
ーの第２の振幅／流管のコリオリ振幅の比が決定される。かくして駆動振動数１
がバランスバー第２振幅１となることがわかる。同様に、点線は駆動振動数２を
有するより密度の大きい物質でのバランスバーの第２の曲げの場合の振幅比であ
る。駆動振動数２はバランスバー第２振幅２となる。図３０において、与えられ
た駆動振動数のシフトについての振幅比の差は駆動振動数に対するバランスバー
の第２の共振振動数の位置の関数であることがわかる。この間隔が大きければ、
物質の密度によるバランスバーの第２の振幅比の変化は小さい。振動数の間隔が
小さければ（バランスバー第２振動数の線が右方に移動したとすれば）、バラン
スバーの第２の振幅比の変化は大きい。
【００７０】 図７において、第２の曲げモードにおけるバランスバーの撓みは第２の流管の
コリオリ撓みと同様になっていることがわかる。かくして、バランスバーの第２
の曲げの振幅が増大すると図１１に示されるバランスバーの速度ベクトルの位相
が増大することになる。図１１はまた、密度によるバランスバーの速度ベクトル
の位相の増大が正確な大きさであれば、正味の速度ベクトルは正規化された位相
及び振幅において不変のままであることを示している。これは密度が変化する場
合に流量計の流れ感度を不変となし得ることを意味する。図３０は密度によるバ
ランスバーの第２の曲げの振幅の変化がバランスバーの第２の共振振動数と駆動
振動数との振動数の間隔によってどのように調整されるかを示している。振動数
の間隔がより小さいと密度による感度の増大がより大きくなる。かくしてバラン
スバーの第２の曲げの共振振動数を適当に設定することにより、正味の速度ベク
トルを物質の密度の変化によって変化しないようにする適当な量だけ速度ベクト
ルの位相が変化するようにしたバランスバーを有する流量計を設計することがで
きる。このような設計は物質の密度による影響を受けない流れ感度を有する単管
式コリオリ流量計を形成するものである。
コリオリ撓みと同様になっていることがわかる。かくして、バランスバーの第２
の曲げの振幅が増大すると図１１に示されるバランスバーの速度ベクトルの位相
が増大することになる。図１１はまた、密度によるバランスバーの速度ベクトル
の位相の増大が正確な大きさであれば、正味の速度ベクトルは正規化された位相
及び振幅において不変のままであることを示している。これは密度が変化する場
合に流量計の流れ感度を不変となし得ることを意味する。図３０は密度によるバ
ランスバーの第２の曲げの振幅の変化がバランスバーの第２の共振振動数と駆動
振動数との振動数の間隔によってどのように調整されるかを示している。振動数
の間隔がより小さいと密度による感度の増大がより大きくなる。かくしてバラン
スバーの第２の曲げの共振振動数を適当に設定することにより、正味の速度ベク
トルを物質の密度の変化によって変化しないようにする適当な量だけ速度ベクト
ルの位相が変化するようにしたバランスバーを有する流量計を設計することがで
きる。このような設計は物質の密度による影響を受けない流れ感度を有する単管
式コリオリ流量計を形成するものである。
【００７１】 図８はバランスバーの第２の曲げモードの共振振動数が駆動振動数より高く流
管のコリオリ撓みがバランスバーにおけるコリオリ状の第２の曲げモードの振動
を励振するのに十分に駆動振動数に近くなっている実施例を示している。この実
施例において、バランスバーの第２の曲げモードのコリオリ状振動及び流管のコ
リオリ撓みは相互に位相が合っている。これは右側の検出器ＳＲにおける流管の
速度の位相が右側のピックオフにおけるバランスバーの位相とは反対の符号を有
していることを意味する。図８に示されるように、流管の検出器ＳＲはすでに変
位０の位置を横切っているが、バランスバーの検出器ＳＲはまだ変位０の位置を
横切っていない。かくして流管は進相であり、バランスバーは遅相である。これ
らは図１２においてそれぞれ正及び負の正規化された位相角によって示されてい
る。流管の正規化された位相角φtubeの大きさは流管のコリオリ撓みの振幅に比
例し、バランスバーの背行き課された角φbalbarの大きさは第２の曲げモードに
おけるバランスバーのコリオリ状振幅に比例する。図８において、バランスバー
はただ負のコリオリ撓みを有する別の流管のように振る舞うことがわかる。
管のコリオリ撓みがバランスバーにおけるコリオリ状の第２の曲げモードの振動
を励振するのに十分に駆動振動数に近くなっている実施例を示している。この実
施例において、バランスバーの第２の曲げモードのコリオリ状振動及び流管のコ
リオリ撓みは相互に位相が合っている。これは右側の検出器ＳＲにおける流管の
速度の位相が右側のピックオフにおけるバランスバーの位相とは反対の符号を有
していることを意味する。図８に示されるように、流管の検出器ＳＲはすでに変
位０の位置を横切っているが、バランスバーの検出器ＳＲはまだ変位０の位置を
横切っていない。かくして流管は進相であり、バランスバーは遅相である。これ
らは図１２においてそれぞれ正及び負の正規化された位相角によって示されてい
る。流管の正規化された位相角φtubeの大きさは流管のコリオリ撓みの振幅に比
例し、バランスバーの背行き課された角φbalbarの大きさは第２の曲げモードに
おけるバランスバーのコリオリ状振幅に比例する。図８において、バランスバー
はただ負のコリオリ撓みを有する別の流管のように振る舞うことがわかる。
【００７２】 図１２は図８に示される実施例のベクトルダイアグラムである。この実施例に
おいて、バランスバーの第２の曲げモードの振動数は駆動振動数より高い。駆動
モードの速度はＸ軸上に示され、Ｙ軸は虚数軸である。流管の速度ベクトル１２
０４Ｖtubeは駆動モードにおけるピーク速度（あるいは振幅）に比例する位置１
２１２における長さを有している。これは流管が駆動モードにおいてバランスバ
ーより大きい振動の振幅を有するのでバランスバーの速度ベクトル１２０３Ｖba lbar の約２倍の長さである。流管及びバランスバーの瞬間的速度はＸ軸へ射影さ
れたそれらのベクトルの長さによって決定される。流管とバランスバーとの速度
ベクトルの和は１２０５Ｖnetである。Ｖnetベクトル１２０５の長さは速度検出
器ＳＲの２つの成分の間の相対的ピーク速度を表す。瞬間的相対的速度はＶnet
ベクトルのＸ軸への射影である。
おいて、バランスバーの第２の曲げモードの振動数は駆動振動数より高い。駆動
モードの速度はＸ軸上に示され、Ｙ軸は虚数軸である。流管の速度ベクトル１２
０４Ｖtubeは駆動モードにおけるピーク速度（あるいは振幅）に比例する位置１
２１２における長さを有している。これは流管が駆動モードにおいてバランスバ
ーより大きい振動の振幅を有するのでバランスバーの速度ベクトル１２０３Ｖba lbar の約２倍の長さである。流管及びバランスバーの瞬間的速度はＸ軸へ射影さ
れたそれらのベクトルの長さによって決定される。流管とバランスバーとの速度
ベクトルの和は１２０５Ｖnetである。Ｖnetベクトル１２０５の長さは速度検出
器ＳＲの２つの成分の間の相対的ピーク速度を表す。瞬間的相対的速度はＶnet
ベクトルのＸ軸への射影である。
【００７３】 流管の右側検出器ＳＲ１２０４のコリオリ撓みの振幅（あるいは速度）は右側
の検出器ＳＲにおけるバランスバーの第２のコリオリ状曲げの振幅１２０３の約
３倍の大きさである。これはバランスバーの正規化された位相角φbalbarより大
きい流管の正規化された位相角φtubeによって明らかである。バランスバーの正
規化された位相角φbalbarは負であることに注意すべきである。これは駆動振動
数より高い第２の曲げの共振振動数を有することの結果である。Ｖnetベクトル
１２０５とＸ軸との間の正規化された位相角φnetは右側の速度検出器ＳＲによ
って生ずる電圧が駆動源のゼロクロシングより進む正味の時間遅延である。左側
の速度検出器ＳＬ（図１１には示されていない）は駆動源より同じ遅延時間だけ
遅れる。２つの速度検出器の電圧信号の時間差は質量流量に比例する。
の検出器ＳＲにおけるバランスバーの第２のコリオリ状曲げの振幅１２０３の約
３倍の大きさである。これはバランスバーの正規化された位相角φbalbarより大
きい流管の正規化された位相角φtubeによって明らかである。バランスバーの正
規化された位相角φbalbarは負であることに注意すべきである。これは駆動振動
数より高い第２の曲げの共振振動数を有することの結果である。Ｖnetベクトル
１２０５とＸ軸との間の正規化された位相角φnetは右側の速度検出器ＳＲによ
って生ずる電圧が駆動源のゼロクロシングより進む正味の時間遅延である。左側
の速度検出器ＳＬ（図１１には示されていない）は駆動源より同じ遅延時間だけ
遅れる。２つの速度検出器の電圧信号の時間差は質量流量に比例する。
【００７４】 図１２における点線のベクトルは流量計における物質の密度の増大の結果を示
している。ここでも両方の密度に関するベクトルが同じグラフに示されるように
位相角は正規化され（振動数で除され）ている。図１２において、流管の駆動の
振幅（及び速度）のベクトル１２０４はその大きさが物質の密度が増大した場合
に位置１２１２から位置１２０８まで減少していて正規化された位相φtubeは不
変のままになっていることがわかる。駆動モードにおけるバランスバーの振幅（
及び速度）のベクトル１２０３はより大きいベクトル１２１０まで増大している
。しかしながら、従来技術の流量計とは異なり、また図７の実施例と異なって、
バランスバーの正規化された位相角は物質の密度が増大するとφbalbar１からφ balbar ２まで減少して（よりＸ軸の近くに移動して）いる。物質の密度の増大に
より駆動モードの振動数が低下しバランスバーの第２の曲げモードの共振振動数
からさらに離れるように移動するので、バランスバーの正規化された位相角が減
少している。これは第２の曲げモードにおいてより小さいコリオリ状振動の振幅
になり、またより小さい正規化された位相角になる。しかしながら位相角は負で
あるので、この減少は流量計の感度のゲインになる。
している。ここでも両方の密度に関するベクトルが同じグラフに示されるように
位相角は正規化され（振動数で除され）ている。図１２において、流管の駆動の
振幅（及び速度）のベクトル１２０４はその大きさが物質の密度が増大した場合
に位置１２１２から位置１２０８まで減少していて正規化された位相φtubeは不
変のままになっていることがわかる。駆動モードにおけるバランスバーの振幅（
及び速度）のベクトル１２０３はより大きいベクトル１２１０まで増大している
。しかしながら、従来技術の流量計とは異なり、また図７の実施例と異なって、
バランスバーの正規化された位相角は物質の密度が増大するとφbalbar１からφ balbar ２まで減少して（よりＸ軸の近くに移動して）いる。物質の密度の増大に
より駆動モードの振動数が低下しバランスバーの第２の曲げモードの共振振動数
からさらに離れるように移動するので、バランスバーの正規化された位相角が減
少している。これは第２の曲げモードにおいてより小さいコリオリ状振動の振幅
になり、またより小さい正規化された位相角になる。しかしながら位相角は負で
あるので、この減少は流量計の感度のゲインになる。
【００７５】 図７及び１２の実施例のように、バランスバーの第２の曲げの共振振動数が駆
動振動数より高い実施例のキーとなるのは、密度の変化によるバランスバーの正
規化された位相角の変化がＶnetベクトル１２０５を長さ及び正規化された位相
角の両方において不変にするのに必要な大きさになっていることである。本発明
にも従来技術の流量計にもある流量計の電子的振幅制御の結果としてＶnetベク
トル１２０５は長さが不変になっている。Ｖnetベクトル１２０５は物質の密度
によるバランスバーの第２の曲げの振幅の変化の結果として正規化された位相角
が不変になっている。バランスバーの第２の曲げモードの振幅のこの変化は、バ
ランスバーをその第２の曲げモードの共振振動数が駆動モードの振動数から正確
な間隔だけ離れるように設計するのに必要な大きさになっている。正確な振動数
の間隔において増幅曲線の傾斜は、物質の密度の変化により振動数の間隔が変化
しＶnetベクトル１２０５を不変とし流量計の感度を不変とするのに必要な量だ
けバランスバーの第２の振幅が変化するようになっている。
動振動数より高い実施例のキーとなるのは、密度の変化によるバランスバーの正
規化された位相角の変化がＶnetベクトル１２０５を長さ及び正規化された位相
角の両方において不変にするのに必要な大きさになっていることである。本発明
にも従来技術の流量計にもある流量計の電子的振幅制御の結果としてＶnetベク
トル１２０５は長さが不変になっている。Ｖnetベクトル１２０５は物質の密度
によるバランスバーの第２の曲げの振幅の変化の結果として正規化された位相角
が不変になっている。バランスバーの第２の曲げモードの振幅のこの変化は、バ
ランスバーをその第２の曲げモードの共振振動数が駆動モードの振動数から正確
な間隔だけ離れるように設計するのに必要な大きさになっている。正確な振動数
の間隔において増幅曲線の傾斜は、物質の密度の変化により振動数の間隔が変化
しＶnetベクトル１２０５を不変とし流量計の感度を不変とするのに必要な量だ
けバランスバーの第２の振幅が変化するようになっている。
【００７６】 図２９は物質の密度（及び駆動振動数）が変化するとバランスバーの第２の曲
げの振幅がどのように変化するかを示している。図２９は図３０と同じであるが
、ただバランスバーの第２の曲げの共振振動数が駆動振動数より低くなく、それ
より高くなっている。図３０のように、実線の曲線は駆動振動数１を有する軽い
物質でのバランスバーの増幅率である。バランスバーの第２の共振振動数の垂直
線がこの曲線と交差する箇所によりバランスバーの第２の振幅／流管のコリオリ
振幅の比が決定される。かくして駆動振動数１はバランスバーの第２の振幅１と
なる。同様に点線は駆動振動数２を有するより密度の大きい物質でのバランスバ
ーの第２曲げの振幅比である。図２９において、物質の密度が増大し駆動振動数
が減少すると、駆動振動数とバランスバーの第２の曲げの共振振動数の間隔は増
大することがわかる。これはバランスバーの第２の曲げの振幅が減少することに
なる。かくして図２９において、バランスバーの振幅２（より大きい密度の物質
の場合）はバランスバーの振幅１より小さい。振幅の減少の結果、バランスバー
の速度ベクトルの位相角の大きさが減少する。しかしながら位相角は負であるの
で、その大きさが減少するのはバランスバーの速度ベクトルの位相が増大するこ
とである。物質の密度によるこのバランスバーの位相の増大（負の位相の減少）
により正味のベクトルの長さ及び正規化された位相が不変のままであることが可
能になる。図３０と同様に図２９において、与えられた駆動振動数のシフトにつ
いての振幅比の変化の差は駆動振動数に対するバランスバーの第２の共振振動数
の位置の関数である。その間隔が大きければ、物質の密度によるバランスバーの
第２の振幅比の変化が小さい。振動数の間隔が小さければ（バランスバーの第２
の振動数の先が左方に移動したとすれば）、バランスバーの第２の振幅比の変化
は大きい。かくして正確な振動数の間隔を設定することにより、バランスバーの
速度ベクトルの位相の変化は一定な正味のベクトルとなるように設定され得る。
げの振幅がどのように変化するかを示している。図２９は図３０と同じであるが
、ただバランスバーの第２の曲げの共振振動数が駆動振動数より低くなく、それ
より高くなっている。図３０のように、実線の曲線は駆動振動数１を有する軽い
物質でのバランスバーの増幅率である。バランスバーの第２の共振振動数の垂直
線がこの曲線と交差する箇所によりバランスバーの第２の振幅／流管のコリオリ
振幅の比が決定される。かくして駆動振動数１はバランスバーの第２の振幅１と
なる。同様に点線は駆動振動数２を有するより密度の大きい物質でのバランスバ
ーの第２曲げの振幅比である。図２９において、物質の密度が増大し駆動振動数
が減少すると、駆動振動数とバランスバーの第２の曲げの共振振動数の間隔は増
大することがわかる。これはバランスバーの第２の曲げの振幅が減少することに
なる。かくして図２９において、バランスバーの振幅２（より大きい密度の物質
の場合）はバランスバーの振幅１より小さい。振幅の減少の結果、バランスバー
の速度ベクトルの位相角の大きさが減少する。しかしながら位相角は負であるの
で、その大きさが減少するのはバランスバーの速度ベクトルの位相が増大するこ
とである。物質の密度によるこのバランスバーの位相の増大（負の位相の減少）
により正味のベクトルの長さ及び正規化された位相が不変のままであることが可
能になる。図３０と同様に図２９において、与えられた駆動振動数のシフトにつ
いての振幅比の変化の差は駆動振動数に対するバランスバーの第２の共振振動数
の位置の関数である。その間隔が大きければ、物質の密度によるバランスバーの
第２の振幅比の変化が小さい。振動数の間隔が小さければ（バランスバーの第２
の振動数の先が左方に移動したとすれば）、バランスバーの第２の振幅比の変化
は大きい。かくして正確な振動数の間隔を設定することにより、バランスバーの
速度ベクトルの位相の変化は一定な正味のベクトルとなるように設定され得る。
【００７７】 要するに図８において、第２の曲げモードでのバランスバーの撓みは第２の龍
観における負のコリオリ撓みのように見える。かくしてバランスバーの第２の曲
げの振幅の減少は図１２に示されるバランスバーの速度ベクトルの負の位相の減
少となる。図１２はまた、密度によるバランスバーの速度ベクトルの負の位相の
減少が正確な大きさであれば、正味の速度ベクトルは正規化された位相及び振幅
が不変のままであることが可能であることを示している。これは流量計の流れ感
度が変化する密度によっても不変になし得ることを意味する。図２９は密度によ
るバランスバー第２の曲げの振幅の変化がバランスバーの第２の共振振動数と駆
動振動数との振動数の間隔によってどのように調整されるかを示している。かく
してバランスバーの第２の曲げの共振振動数を適切に設定することによって、正
味の速度ベクトルが物質の密度の変化によっても不変のままであるように適当な
量だけ速度ベクトルの位相が変化するようにしたバランスバーを有する流量計を
設計することができる。このような設計により物質の密度による影響を受けない
流れ感度を有する単管式コリオリ流量計が形成される。
観における負のコリオリ撓みのように見える。かくしてバランスバーの第２の曲
げの振幅の減少は図１２に示されるバランスバーの速度ベクトルの負の位相の減
少となる。図１２はまた、密度によるバランスバーの速度ベクトルの負の位相の
減少が正確な大きさであれば、正味の速度ベクトルは正規化された位相及び振幅
が不変のままであることが可能であることを示している。これは流量計の流れ感
度が変化する密度によっても不変になし得ることを意味する。図２９は密度によ
るバランスバー第２の曲げの振幅の変化がバランスバーの第２の共振振動数と駆
動振動数との振動数の間隔によってどのように調整されるかを示している。かく
してバランスバーの第２の曲げの共振振動数を適切に設定することによって、正
味の速度ベクトルが物質の密度の変化によっても不変のままであるように適当な
量だけ速度ベクトルの位相が変化するようにしたバランスバーを有する流量計を
設計することができる。このような設計により物質の密度による影響を受けない
流れ感度を有する単管式コリオリ流量計が形成される。
【００７８】 それゆえ本発明は２つの実施例を有する。１つの実施例において、バランスバ
ーの第２の共振振動数が駆動振動数より低く、他の実施例においては駆動振動数
より高くなっている。両方の実施例において、バランスバーの第２の曲げモード
は流管のコリオリ撓みによって励振される。両方の実施例において、バランスバ
ーの励振の大きさは第２の共振振動数と駆動振動数との間隔の関数である。両方
の実施例において、流量計の流れ感度が物質の密度によらないように適当な間隔
が選択される。
ーの第２の共振振動数が駆動振動数より低く、他の実施例においては駆動振動数
より高くなっている。両方の実施例において、バランスバーの第２の曲げモード
は流管のコリオリ撓みによって励振される。両方の実施例において、バランスバ
ーの励振の大きさは第２の共振振動数と駆動振動数との間隔の関数である。両方
の実施例において、流量計の流れ感度が物質の密度によらないように適当な間隔
が選択される。
【００７９】
【設計の詳細】これまでの説明は第１の曲げモードの駆動振動数に対するバラン
スバーの第２の曲げモードの振動数の望ましい関係に関するものである。１つの
実施例は流量計の流れ感度が物質の密度により変化しないように第２の曲げモー
ドの振動数を第１の曲げモードの駆動振動数より低くなるようにしている。第１
の曲げモードの駆動振動数より低い第２の曲げモードの振動数を有することは独
特な状況であり、それは不可能であるとも言われるほどである。これがなされる
設計の詳細を以下に示す。
スバーの第２の曲げモードの振動数の望ましい関係に関するものである。１つの
実施例は流量計の流れ感度が物質の密度により変化しないように第２の曲げモー
ドの振動数を第１の曲げモードの駆動振動数より低くなるようにしている。第１
の曲げモードの駆動振動数より低い第２の曲げモードの振動数を有することは独
特な状況であり、それは不可能であるとも言われるほどである。これがなされる
設計の詳細を以下に示す。
【００８０】 振動構造の共振振動数を決定する２つの要因は質量及びばね定数である。共振
振動数の式は
振動数の式は
【数７】 であり、ここで ｋ＝ばね定数 Ｍ＝質量 である。第１の曲げモード（駆動）の振動数より低い第２の曲げモードの振動数
を得るために、従来のバランスバーに、第１の曲げモード（駆動）の振動数を上
昇させるとともに第２の曲げモードの振動数を低下させる変更を加えなければな
らない。質量を増大させることと、ばね定数（剛性）を低下させることとはとも
に振動数を低下させるように作用する。第１の曲げモードの駆動振動数より低く
なるように第２の曲げモードの共振振動数を低下させることは、バランスバーの
質量及び剛性が一方のモードにおいて他方のモードより大きい意義を有する領域
でそれらが変更されるようにすることを必要とする。低い振幅の領域において質
量を変えることはほとんど効果を生じない。同様に低い曲げモーメントの領域で
剛性ｋを変えることはほとんど効果を生じない。
を得るために、従来のバランスバーに、第１の曲げモード（駆動）の振動数を上
昇させるとともに第２の曲げモードの振動数を低下させる変更を加えなければな
らない。質量を増大させることと、ばね定数（剛性）を低下させることとはとも
に振動数を低下させるように作用する。第１の曲げモードの駆動振動数より低く
なるように第２の曲げモードの共振振動数を低下させることは、バランスバーの
質量及び剛性が一方のモードにおいて他方のモードより大きい意義を有する領域
でそれらが変更されるようにすることを必要とする。低い振幅の領域において質
量を変えることはほとんど効果を生じない。同様に低い曲げモーメントの領域で
剛性ｋを変えることはほとんど効果を生じない。
【００８１】 図１３及び１４はバランスバー１３０１の第１及び第２の曲げモードのモード
形状及び曲げモーメントのダイアグラムを示している。第１の曲げモードにおい
てｋを柔らかくする（低下させる）ことなく第２の曲げモードにおいてｋを柔ら
かくするために、バランスバー１３０１の曲げモーメントが第１の曲げモードに
おいて０に近く第２の曲げモートにおいて高くなるような領域においてその剛性
が減少させられる。図１３及び図１４の点線ｉ及びｉｉはこれらの２つの位置が
１３０６及び１３０８にあるものとして示している。流管は第１の曲げモードで
これらの位置において比較的直線状であり低い曲げモーメントを有しているので
、１３０６及び１３０８の位置においてバランスバー１３０１の剛性ｋを低下さ
せることは図１３の第１の曲げモードの振動数にほとんど影響を与えない。かく
して１３０６及び１３０８の位置での剛性を低下させることは第１の曲げモード
（駆動）の振動数に影響しない。しかしながら図１４に示されるように、１３０
６及び１３０８の位置は第２の曲げモードで高い曲げモーメントを有している。
かくして１３０６及び１３０８の位置においてバランスバーの剛性ないしばね定
数を低下させることにより第２の曲げモードの振動数が低下する。
形状及び曲げモーメントのダイアグラムを示している。第１の曲げモードにおい
てｋを柔らかくする（低下させる）ことなく第２の曲げモードにおいてｋを柔ら
かくするために、バランスバー１３０１の曲げモーメントが第１の曲げモードに
おいて０に近く第２の曲げモートにおいて高くなるような領域においてその剛性
が減少させられる。図１３及び図１４の点線ｉ及びｉｉはこれらの２つの位置が
１３０６及び１３０８にあるものとして示している。流管は第１の曲げモードで
これらの位置において比較的直線状であり低い曲げモーメントを有しているので
、１３０６及び１３０８の位置においてバランスバー１３０１の剛性ｋを低下さ
せることは図１３の第１の曲げモードの振動数にほとんど影響を与えない。かく
して１３０６及び１３０８の位置での剛性を低下させることは第１の曲げモード
（駆動）の振動数に影響しない。しかしながら図１４に示されるように、１３０
６及び１３０８の位置は第２の曲げモードで高い曲げモーメントを有している。
かくして１３０６及び１３０８の位置においてバランスバーの剛性ないしばね定
数を低下させることにより第２の曲げモードの振動数が低下する。
【００８２】 バランスバー１３０１の第１の曲げモードの振動数は、第１の曲げモードにお
いて大きい曲げモーメントを有し第２の曲げモードが０に近い曲げモーメントを
有する領域において剛性を増大させることによって、上昇させられる。図１４の
線ｉｉｉはこの位置が１３０７にあることを示している。図１３及び１４を見る
と、１３０７の位置においてバランスバー１３０１は図１３の第１の曲げモード
における大きい曲げモーメントと図１４の第２の曲げモードにおける小さい曲げ
モーメントとを有することが示される。かくして領域１３０７における増大した
剛性を有するバランスバーは高い振動数を有するが、図１４の第２の曲げモード
の振動数は影響を受けていない。
いて大きい曲げモーメントを有し第２の曲げモードが０に近い曲げモーメントを
有する領域において剛性を増大させることによって、上昇させられる。図１４の
線ｉｉｉはこの位置が１３０７にあることを示している。図１３及び１４を見る
と、１３０７の位置においてバランスバー１３０１は図１３の第１の曲げモード
における大きい曲げモーメントと図１４の第２の曲げモードにおける小さい曲げ
モーメントとを有することが示される。かくして領域１３０７における増大した
剛性を有するバランスバーは高い振動数を有するが、図１４の第２の曲げモード
の振動数は影響を受けていない。
【００８３】 第１の曲げモードの振動数に対して第２の曲げモードの振動数をさらに低下さ
せるために、バランスバー１３０１の質量は第２の曲げモードで大きい振幅を有
し第１の曲げモードで小さい振幅を有する領域で増大させられる。これは図１３
−１７の位置ｉ及びｉｉである。また図１３−１７のバランスバー１３０１の線
ｉｉｉの部分において質量を減少させると第２の曲げモードの振動数に作用を与
えずに駆動振動数が上昇する。図１３及び１４でわかるように、第１の曲げモー
ドの振幅は１３０７の位置で大きく、図１４に示されるように、第２の曲げモー
ドの振幅は小さい。かくしてバランスバーの１３０７の位置から一部の質量を除
去すると駆動振動数が上昇するが、第２の曲げモードの振動数は影響を受けない
。
せるために、バランスバー１３０１の質量は第２の曲げモードで大きい振幅を有
し第１の曲げモードで小さい振幅を有する領域で増大させられる。これは図１３
−１７の位置ｉ及びｉｉである。また図１３−１７のバランスバー１３０１の線
ｉｉｉの部分において質量を減少させると第２の曲げモードの振動数に作用を与
えずに駆動振動数が上昇する。図１３及び１４でわかるように、第１の曲げモー
ドの振幅は１３０７の位置で大きく、図１４に示されるように、第２の曲げモー
ドの振幅は小さい。かくしてバランスバーの１３０７の位置から一部の質量を除
去すると駆動振動数が上昇するが、第２の曲げモードの振動数は影響を受けない
。
【００８４】 図１５はこの形態の実施例を示している。バランスバー１５０３の剛性はその
中心領域部分１５０６のいずれかの側の部分１５０８及び１５０９から物質を除
去することによって減少する。これにより駆動振動数がわずかだけ上昇するが、
第２の曲げの振動数がかなり低下する。剛性の減少した領域１５０８及び１５０
９の外側でバランスバー１５０３に質量１５０４及び１５０５が付加される。こ
れにより第２の曲げモードの振動数がさらに低下する。バランスバー１５０３の
中心部分１５０６から質量が除去されて空所１５０７となる。図１６はその結果
となる駆動モードの形状を示し、図１７はその結果となる図１５の流量計の第２
のコリオリ曲げモードの形状を示している。
中心領域部分１５０６のいずれかの側の部分１５０８及び１５０９から物質を除
去することによって減少する。これにより駆動振動数がわずかだけ上昇するが、
第２の曲げの振動数がかなり低下する。剛性の減少した領域１５０８及び１５０
９の外側でバランスバー１５０３に質量１５０４及び１５０５が付加される。こ
れにより第２の曲げモードの振動数がさらに低下する。バランスバー１５０３の
中心部分１５０６から質量が除去されて空所１５０７となる。図１６はその結果
となる駆動モードの形状を示し、図１７はその結果となる図１５の流量計の第２
のコリオリ曲げモードの形状を示している。
【００８５】 図１８はバランスバーの剛性を減少させるためにベローズ１８０８及び１８０
９を用いた本発明の他の実施例を示している。図１８の実施例は図１５の部分１
５０６に対比される中心部分１８０６を有することにおいて図１５、１６及び１
７の実施例と同様である。図１８の実施例はさらに図１５の領域１５０７に対比
される質量が減少した部分１８０７を有している。さらにまた図１５の付加され
た質量に対比される付加された質量１５０４及び１５０５を有している。図１８
の可撓性のベローズ１８０８及び１８０９は図１５の部分１５０８及び１５０９
に対比されるように剛性が減少している。図１８の実施例のこれらの特徴は、図
１５の実施例の場合と同様にして、駆動振動数を上昇させ第２の曲げモードの振
動数を低下させる作用をなす。
９を用いた本発明の他の実施例を示している。図１８の実施例は図１５の部分１
５０６に対比される中心部分１８０６を有することにおいて図１５、１６及び１
７の実施例と同様である。図１８の実施例はさらに図１５の領域１５０７に対比
される質量が減少した部分１８０７を有している。さらにまた図１５の付加され
た質量に対比される付加された質量１５０４及び１５０５を有している。図１８
の可撓性のベローズ１８０８及び１８０９は図１５の部分１５０８及び１５０９
に対比されるように剛性が減少している。図１８の実施例のこれらの特徴は、図
１５の実施例の場合と同様にして、駆動振動数を上昇させ第２の曲げモードの振
動数を低下させる作用をなす。
【００８６】 図１５−１８に関して説明したこれらの形態の特徴はバランスバー１５０３の
第２の曲げモードの振動数を第１の曲げモード（駆動）の振動数までに変えられ
るという程度のものである。これはバランスバー１５０３の中心部分が質量を有
していずバランスバーの剛性が減少した領域が剛性を有していないものとするこ
とによって例示される。この最も極端な場合においては、バランスバーの中心部
分をなくすことができ、バランスバー１５０３は２本の独立したカンチレバー状
ビーム１５１１（図１９）のように振る舞う。その時第１の曲げ（駆動）モード
の形状は図２０のようになり、第２のコリオリ曲げモードの形状は図２１のよう
になる。図２０の駆動モードにおいて２本のバランスバーのビームの端部１５１
１は位相が合っており図２１の第２の曲げモードにおいて相互に位相が外れてい
ることをのほかは、駆動モードと第２の曲げモードとの間でのバランスバーの形
状の差異はない。バーの端部は連結されていないので、それらの相互の位相の関
係は共振振動数に対して差異を与えない。かくして図２１の第２の曲げ（位相が
外れた）モードは図２０の第１の曲げ（位相が合った）モードと等しい振動数を
有している。
第２の曲げモードの振動数を第１の曲げモード（駆動）の振動数までに変えられ
るという程度のものである。これはバランスバー１５０３の中心部分が質量を有
していずバランスバーの剛性が減少した領域が剛性を有していないものとするこ
とによって例示される。この最も極端な場合においては、バランスバーの中心部
分をなくすことができ、バランスバー１５０３は２本の独立したカンチレバー状
ビーム１５１１（図１９）のように振る舞う。その時第１の曲げ（駆動）モード
の形状は図２０のようになり、第２のコリオリ曲げモードの形状は図２１のよう
になる。図２０の駆動モードにおいて２本のバランスバーのビームの端部１５１
１は位相が合っており図２１の第２の曲げモードにおいて相互に位相が外れてい
ることをのほかは、駆動モードと第２の曲げモードとの間でのバランスバーの形
状の差異はない。バーの端部は連結されていないので、それらの相互の位相の関
係は共振振動数に対して差異を与えない。かくして図２１の第２の曲げ（位相が
外れた）モードは図２０の第１の曲げ（位相が合った）モードと等しい振動数を
有している。
【００８７】 第２の曲げモードの振動数を駆動振動数より低くするために必要な最後の形態
の特徴は、バランスバーが第１の曲げモードより第２の曲げモードにおいてより
剛性が小さくなるようにバランスバーのばね定数を変えることによって得られよ
う。この形態の特徴の本質は、バランスバーが（図２２の２つの剛性が減少した
領域１５０８及び１５０９を除いて）極端に剛性が大きくされてほとんどの撓み
が受けバー１５０２に生ずることである。その時バランスバー１５０３の正味の
剛性はバランスバー１５０３と流管１５０１との振幅の比の関数になる。バラン
スバーは部分１５１１において剛性が大きくされている。これはバランスバー１
５０３から有効ばねを除去しばねを受けバー１５０２に集中させてばねが端側節
点に近接するようになる効果を有している。それから節点の位置を移動させるこ
とはバランスバーの有効ばね定数に大きな作用を与える。
の特徴は、バランスバーが第１の曲げモードより第２の曲げモードにおいてより
剛性が小さくなるようにバランスバーのばね定数を変えることによって得られよ
う。この形態の特徴の本質は、バランスバーが（図２２の２つの剛性が減少した
領域１５０８及び１５０９を除いて）極端に剛性が大きくされてほとんどの撓み
が受けバー１５０２に生ずることである。その時バランスバー１５０３の正味の
剛性はバランスバー１５０３と流管１５０１との振幅の比の関数になる。バラン
スバーは部分１５１１において剛性が大きくされている。これはバランスバー１
５０３から有効ばねを除去しばねを受けバー１５０２に集中させてばねが端側節
点に近接するようになる効果を有している。それから節点の位置を移動させるこ
とはバランスバーの有効ばね定数に大きな作用を与える。
【００８８】 図２２において、流管１５０１及びバランスバー１５０３は等しい駆動モード
の振幅を有している。図２３は流管の０に近い振幅と組み合わせた同じバランス
バーの駆動モードの振幅を示している。両方の図で受けバー１５０２は流管１５
０１とバランスバー１５０３との間に静止節点の平面２２０１を有している。静
止節点の平面２２０１は振動０の平面であり、流管、バランスバーのいずれとも
、ともに振動することはない。図２２において、振幅が等しいために、静止節点
の平面２２０１は流管１５０１とバランスバー１５０３とのほぼ中間の位置にあ
る。図２３において、流管１５０１はずっと低い振動の振幅（及びより大きい質
量）を有し、それゆえ受けバー１５０２における静止節点の平面２２０１は流管
１５０１に非常に近い位置にある。力学系に関する限り、静止節点の平面２２０
１は各々の受けバー１５０２におけるバランスバー１５０３のばね領域の端部を
記すことになる。図２２のバランスバー１５０３のより短い有効ばねにより図２
３のバランスバー１５０３のより長い有効ばねよりずっと大きい有効剛性が与え
られる。バランスバー１５０３のほとんどのばね作用が受けバー１５０２にある
場合、流管／バランスバーの振幅比がより大きくなると、振幅比がより低い時よ
りバランスバーの有効ばね領域がより短く、より剛性が大きくなる。かくして流
量計が第２のコリオリ曲げモードよりも第１の曲げ（駆動）モードにおいてより
高い流管／バランスバーの振幅比を有するように流量計を設計すると第１の曲げ
（駆動）モードより低い共振振動数を有する第２のコリオリ曲げモードとなり得
る。これを以下に説明する。
の振幅を有している。図２３は流管の０に近い振幅と組み合わせた同じバランス
バーの駆動モードの振幅を示している。両方の図で受けバー１５０２は流管１５
０１とバランスバー１５０３との間に静止節点の平面２２０１を有している。静
止節点の平面２２０１は振動０の平面であり、流管、バランスバーのいずれとも
、ともに振動することはない。図２２において、振幅が等しいために、静止節点
の平面２２０１は流管１５０１とバランスバー１５０３とのほぼ中間の位置にあ
る。図２３において、流管１５０１はずっと低い振動の振幅（及びより大きい質
量）を有し、それゆえ受けバー１５０２における静止節点の平面２２０１は流管
１５０１に非常に近い位置にある。力学系に関する限り、静止節点の平面２２０
１は各々の受けバー１５０２におけるバランスバー１５０３のばね領域の端部を
記すことになる。図２２のバランスバー１５０３のより短い有効ばねにより図２
３のバランスバー１５０３のより長い有効ばねよりずっと大きい有効剛性が与え
られる。バランスバー１５０３のほとんどのばね作用が受けバー１５０２にある
場合、流管／バランスバーの振幅比がより大きくなると、振幅比がより低い時よ
りバランスバーの有効ばね領域がより短く、より剛性が大きくなる。かくして流
量計が第２のコリオリ曲げモードよりも第１の曲げ（駆動）モードにおいてより
高い流管／バランスバーの振幅比を有するように流量計を設計すると第１の曲げ
（駆動）モードより低い共振振動数を有する第２のコリオリ曲げモードとなり得
る。これを以下に説明する。
【００８９】 駆動モードにおける振幅比は２つの振動する部材の質量及び剛性によって決定
される。流管１５０１及びバランスバー１５０３が等しい共振振動数を有してい
れば（また動的にバランスのとれた流量計ではそのようでなければならない）、
次のような関係があると言える。
される。流管１５０１及びバランスバー１５０３が等しい共振振動数を有してい
れば（また動的にバランスのとれた流量計ではそのようでなければならない）、
次のような関係があると言える。
【数８】 また、運動量保存の法則が成り立つので
【数９】 である。これらの２つの法則から、振幅比が質量比の逆数であること、さらに質
量比と剛性の比とが等しくなければならないこと、すなわち
量比と剛性の比とが等しくなければならないこと、すなわち
【数１０】 であることが示される。それゆえ、バランスバー１５０３が流管１５０１より低
い振幅を有するために、バランスバーは流管より質量及び剛性が大きくなること
が必要である。
い振幅を有するために、バランスバーは流管より質量及び剛性が大きくなること
が必要である。
【００９０】 駆動振動数は次のようにして第２のコリオリ曲げモードの振動数より高く上昇
させられる。流管１５０１とバランスバー１５０３との間の第１の曲げモードの
振幅比が高くされる。これはバランスバー１５０３及びその部分１５１１を流管
１５０１に比較して重く、剛性を大きくすることによってなされる。その結果受
けバー１５０２における静止節点の平面２２０１がバランスバー１５０３に近く
なる。これによりバランスバー１５０３の（駆動モードにおける）ばね定数が高
くなる。しかしながら第２のコリオリ曲げモードにおいて振幅比は逆になる。流
管のコリオリ撓みはコリオリ力により共振振動数で駆動されるのではないので、
その振幅は小さい。バランスバーの第２の曲げモードは流管１５０１のコリオリ
撓みによりその第２の曲げモードの共振振動数で、あるいはそれに近い振動数で
励振されるので、その振幅は大きい。かくして第２のコリオリ曲げモードにおけ
る流管／バランスバーの振幅比は低くなり、静止節点の平面が流管１５０１に近
くなる。これにより第２のコリオリ曲げモードにおいてバランスバーのばねが比
較的長くなり、バランスバーのばね定数が小さくなる。これにより第２の曲げモ
ードの振動数が低くなる。低い振幅比を有する第２のコリオリ曲げモードが図２
４に示されている。駆動モードでは振幅比が高く、第２のコリオリ曲げモードで
は低くなるので、バランスバーのばね（受けバー１５０２にある）は第２のコリ
オリ曲げモードよりも駆動モードでより剛性が大きくなる。これにより第２の曲
げモードが実際に第１の曲げ駆動モードより低い振動数を有することができる。
させられる。流管１５０１とバランスバー１５０３との間の第１の曲げモードの
振幅比が高くされる。これはバランスバー１５０３及びその部分１５１１を流管
１５０１に比較して重く、剛性を大きくすることによってなされる。その結果受
けバー１５０２における静止節点の平面２２０１がバランスバー１５０３に近く
なる。これによりバランスバー１５０３の（駆動モードにおける）ばね定数が高
くなる。しかしながら第２のコリオリ曲げモードにおいて振幅比は逆になる。流
管のコリオリ撓みはコリオリ力により共振振動数で駆動されるのではないので、
その振幅は小さい。バランスバーの第２の曲げモードは流管１５０１のコリオリ
撓みによりその第２の曲げモードの共振振動数で、あるいはそれに近い振動数で
励振されるので、その振幅は大きい。かくして第２のコリオリ曲げモードにおけ
る流管／バランスバーの振幅比は低くなり、静止節点の平面が流管１５０１に近
くなる。これにより第２のコリオリ曲げモードにおいてバランスバーのばねが比
較的長くなり、バランスバーのばね定数が小さくなる。これにより第２の曲げモ
ードの振動数が低くなる。低い振幅比を有する第２のコリオリ曲げモードが図２
４に示されている。駆動モードでは振幅比が高く、第２のコリオリ曲げモードで
は低くなるので、バランスバーのばね（受けバー１５０２にある）は第２のコリ
オリ曲げモードよりも駆動モードでより剛性が大きくなる。これにより第２の曲
げモードが実際に第１の曲げ駆動モードより低い振動数を有することができる。
【００９１】 要するに、バランスバーの第２の曲げの振動数を駆動振動数より低くできる４
つの形態の特徴がある。第１に、バランスバー１５０３の剛性は中心領域１５０
６の両側で減少する。これによりバランスバーの第２の曲げの共振振動数が低下
する。これは可撓性で低いばね定数を有する部分１５０８及び１５０９によって
なされる。第２に、バランスバー１５０３の質量は中心領域で減少し、剛性の減
少した領域１５０８及び１５０９のすぐ外側で増大する。これにより駆動振動数
が上昇し、バランスバーの第２の曲げモードの振動数が低下する。第３に、バラ
ンスバー１５０３はそのビーム部分１５１１において剛性が大きくされて振動構
造のばねの多くが受けバーに生ずるようになる。これによりバランスバーのばね
の剛性が流管とバランスバーとの振幅比の関数になる。第４に、流管１５０１及
びバランスバー１５０３の相対的な質量及び剛性は、振幅比（流管／バランスバ
ー）が駆動モードで第２のコリオリ曲げモードより高くなるようになっている。
これによりバランスバーの第２の曲げモードは第１の曲げ（駆動）モードよりわ
ずかに低い共振振動数を有するようにできる。バランスバーの第２の振動数を駆
動振動数より低くするためにこれらの形態の特徴を全て用いることは必要ないで
あろう。ただ流量計の流れ感度が物質の密度によらないようにするのに十分なだ
けバランスバー１５０３の第２の曲げモードの振動数が駆動振動数より低くなる
ようにするのに十分な程度にこれらの特徴を用いるだけでよい。
つの形態の特徴がある。第１に、バランスバー１５０３の剛性は中心領域１５０
６の両側で減少する。これによりバランスバーの第２の曲げの共振振動数が低下
する。これは可撓性で低いばね定数を有する部分１５０８及び１５０９によって
なされる。第２に、バランスバー１５０３の質量は中心領域で減少し、剛性の減
少した領域１５０８及び１５０９のすぐ外側で増大する。これにより駆動振動数
が上昇し、バランスバーの第２の曲げモードの振動数が低下する。第３に、バラ
ンスバー１５０３はそのビーム部分１５１１において剛性が大きくされて振動構
造のばねの多くが受けバーに生ずるようになる。これによりバランスバーのばね
の剛性が流管とバランスバーとの振幅比の関数になる。第４に、流管１５０１及
びバランスバー１５０３の相対的な質量及び剛性は、振幅比（流管／バランスバ
ー）が駆動モードで第２のコリオリ曲げモードより高くなるようになっている。
これによりバランスバーの第２の曲げモードは第１の曲げ（駆動）モードよりわ
ずかに低い共振振動数を有するようにできる。バランスバーの第２の振動数を駆
動振動数より低くするためにこれらの形態の特徴を全て用いることは必要ないで
あろう。ただ流量計の流れ感度が物質の密度によらないようにするのに十分なだ
けバランスバー１５０３の第２の曲げモードの振動数が駆動振動数より低くなる
ようにするのに十分な程度にこれらの特徴を用いるだけでよい。
【００９２】 第２の曲げモードの共振振動数が駆動振動数より高くなっている本発明の他の
実施例は第１の実施例について説明したのと同じ形態の手法を用いてなされる。
ただ１つの相違は、バランスバーの第２の曲げの共振振動数がそれほど低下しな
くてもよいことである。第２の曲げモードは通常は流管のコリオリ撓み（駆動振
動数で生ずる）によって大きく励振されないほどに駆動振動数よりずっと高い共
振振動数を有するので、バランスバーの第２の曲げの共振振動数はある程度低下
しなければならない。この実施例でより小さい量だけ低下させるために、設計手
法を若干、あるいは適度に用いるだけでよい。
実施例は第１の実施例について説明したのと同じ形態の手法を用いてなされる。
ただ１つの相違は、バランスバーの第２の曲げの共振振動数がそれほど低下しな
くてもよいことである。第２の曲げモードは通常は流管のコリオリ撓み（駆動振
動数で生ずる）によって大きく励振されないほどに駆動振動数よりずっと高い共
振振動数を有するので、バランスバーの第２の曲げの共振振動数はある程度低下
しなければならない。この実施例でより小さい量だけ低下させるために、設計手
法を若干、あるいは適度に用いるだけでよい。
【００９３】 本発明の前述した実施例は平行なバランスバーが流管の側方にある直線状の単
管式のものである。これは単に本発明の概念を明確にするためになされているに
すぎない。本発明の原理及び形態の特徴は、同心状のバランスバーを有する直線
状の単管式コリオリ流量計（図２５）にも、同心状のバランスバーを有する曲線
状の単管式流量計にも同様に適用される。好ましい実施例は図２５の同心状バラ
ンスバーを有する直線状単管である。図２５及び図２６は明確にするため流管が
見えるようにバランスバーの前側の半分を除去している。図２５は最も単純で最
もコンパクトな例である。
管式のものである。これは単に本発明の概念を明確にするためになされているに
すぎない。本発明の原理及び形態の特徴は、同心状のバランスバーを有する直線
状の単管式コリオリ流量計（図２５）にも、同心状のバランスバーを有する曲線
状の単管式流量計にも同様に適用される。好ましい実施例は図２５の同心状バラ
ンスバーを有する直線状単管である。図２５及び図２６は明確にするため流管が
見えるようにバランスバーの前側の半分を除去している。図２５は最も単純で最
もコンパクトな例である。
【００９４】 図２５の実施例はバランスバー２５０３が流管２５０１と同心状でこれを取り
囲むことを除いては図２２−２４の実施例と同様である。バランスバー２５０３
はその端部で受けバー２５０２によって流管２５０１に連結されている。バラン
スバー２５０３の中心部分は空所２５０７のために重量が軽くなっている。部分
２５０８及び２５０９は剛性が減少している。バランスバー２５０３はまた図２
２−２４の部分１５０４及び１５０５に対応する付加された質量部分２５０４及
び２５０５を有する。図２５のこの実施例の形態によりバランスバー２５０３の
第２の曲げモードの振動数が第１の曲げモード（駆動）の振動数よりわずかに低
くなることが可能になり、図２２−２４の実施例に関して前述したのと同様の利
点が与えられる。バランスバー２５０３は端側部分及び中心部分２５０６を含む
。
囲むことを除いては図２２−２４の実施例と同様である。バランスバー２５０３
はその端部で受けバー２５０２によって流管２５０１に連結されている。バラン
スバー２５０３の中心部分は空所２５０７のために重量が軽くなっている。部分
２５０８及び２５０９は剛性が減少している。バランスバー２５０３はまた図２
２−２４の部分１５０４及び１５０５に対応する付加された質量部分２５０４及
び２５０５を有する。図２５のこの実施例の形態によりバランスバー２５０３の
第２の曲げモードの振動数が第１の曲げモード（駆動）の振動数よりわずかに低
くなることが可能になり、図２２−２４の実施例に関して前述したのと同様の利
点が与えられる。バランスバー２５０３は端側部分及び中心部分２５０６を含む
。
【００９５】 図２６は、流管２６０１及びそれを取り囲む同心状のバランスバー２６０３が
直線状でなく、部分２６１５及び２６１６において水平方向から上方に屈曲し、
そこから上方に延びて領域２６１７及び２６１８において垂直方向から水平方向
に移行するようになることを除いては、ほとんどの点で図２５の実施例と同様に
なる実施例を説明するものである。受けバー２６０３の中心部分２６０６は低い
ばね定数を有する細長い部分部分２６０８及び２６０９と空所を含む質量の小さ
い領域２６０７を有している。部分２６０４及び２６０５は、図２５の実施例に
おける部分２５０４及び２５０５と同様に、また図２２−２４の実施例における
部分１５０４及び１５０４と同様ににして付加的な質量を与える。
直線状でなく、部分２６１５及び２６１６において水平方向から上方に屈曲し、
そこから上方に延びて領域２６１７及び２６１８において垂直方向から水平方向
に移行するようになることを除いては、ほとんどの点で図２５の実施例と同様に
なる実施例を説明するものである。受けバー２６０３の中心部分２６０６は低い
ばね定数を有する細長い部分部分２６０８及び２６０９と空所を含む質量の小さ
い領域２６０７を有している。部分２６０４及び２６０５は、図２５の実施例に
おける部分２５０４及び２５０５と同様に、また図２２−２４の実施例における
部分１５０４及び１５０４と同様ににして付加的な質量を与える。
【００９６】 図２５において、流量計の電子回路部分２４２０は線路２４２３を介して、流
管２５０１及びバランスバー２５０３を共振駆動振動数で相互に位相が外れるよ
うに振動させるように協動する駆動源Ｄに駆動信号を供給する。振動する流管に
物質の流れがあると、よく知られるように、流管にその左側部分を右側部分に対
して位相が外れて撓ませるようにコリオリ力が加わる。これらのコリオリ撓みが
左側の速度検出器ＳＬ及び右側の速度検出器ＳＲによって検出される。コリオリ
撓みを表す信号が、従来のようにして流れる物質に関する出力情報を発生させる
ように信号を処理する流量計の電子回路２４２０に、線路２４２１及び２４２２
を介して供給される。この情報は線路２４２４に供給されるが、物質の密度、物
質の流量等を含むものとなろう。図２５において、駆動源Ｄ、左側の検出器ＳＬ
、右側の検出器ＳＲはそれぞれコイル／マグネットの対からなるが、マグネット
はＭで示され、各々のコイル／マグネットの対のコイルＳＬ、Ｄ及びＳＲに近接
して流管に取り付けられている。
管２５０１及びバランスバー２５０３を共振駆動振動数で相互に位相が外れるよ
うに振動させるように協動する駆動源Ｄに駆動信号を供給する。振動する流管に
物質の流れがあると、よく知られるように、流管にその左側部分を右側部分に対
して位相が外れて撓ませるようにコリオリ力が加わる。これらのコリオリ撓みが
左側の速度検出器ＳＬ及び右側の速度検出器ＳＲによって検出される。コリオリ
撓みを表す信号が、従来のようにして流れる物質に関する出力情報を発生させる
ように信号を処理する流量計の電子回路２４２０に、線路２４２１及び２４２２
を介して供給される。この情報は線路２４２４に供給されるが、物質の密度、物
質の流量等を含むものとなろう。図２５において、駆動源Ｄ、左側の検出器ＳＬ
、右側の検出器ＳＲはそれぞれコイル／マグネットの対からなるが、マグネット
はＭで示され、各々のコイル／マグネットの対のコイルＳＬ、Ｄ及びＳＲに近接
して流管に取り付けられている。
【００９７】 図２６の実施例は同様に流量計の電子回路２４２０に対応する電子回路部分（
図示せず）が備えられている。図２６の実施例は、流管が図２６の面を横切る平
面内で振動するので、同様に図２６における駆動源Ｄ、左側の検出器ＳＬ及び右
側の検出器ＳＲ（いずれも図示されていない）を有している。この図で検出器Ｓ
Ｌ（図示せず）に組み合わせられた左側のマグネットＭと、駆動源Ｄ（図示せず
）に組み合わせられた中央のマグネットＭと、検出器ＳＲ（図示せず）に組み合
わせられた右側のマグネットＭだけが図２６に示されている。
図示せず）が備えられている。図２６の実施例は、流管が図２６の面を横切る平
面内で振動するので、同様に図２６における駆動源Ｄ、左側の検出器ＳＬ及び右
側の検出器ＳＲ（いずれも図示されていない）を有している。この図で検出器Ｓ
Ｌ（図示せず）に組み合わせられた左側のマグネットＭと、駆動源Ｄ（図示せず
）に組み合わせられた中央のマグネットＭと、検出器ＳＲ（図示せず）に組み合
わせられた右側のマグネットＭだけが図２６に示されている。
【００９８】 本発明は好ましい実施例について説明したこと限られるものではなく、発明の
精神、範囲内において他の変形、変更をなし得ることが分かるであろう。
精神、範囲内において他の変形、変更をなし得ることが分かるであろう。
【図１】 従来技術の単管式コリオリ流量計のベクトルダイアグラムである。
【図２】 回転する流管を示す図である。
【図３】 振動する流管を示す図である。
【図４】 図３の流管に加わるコリオリ力を示す図である。
【図５】 図３の流管のコリオリ応答を示す図である。
【図６】 従来技術の直管型コリオリ流量計を示す図である。
【図７】 本発明の単管式コリオリ流量計のコリオリ振動特性を示す図である。
【図８】 本発明の単管式コリオリ流量計のコリオリ振動特性を示す図である。
【図９】 本発明の流量計の振動数応答曲線を示す図である。
【図１０】 本発明の流量計の振動数応答曲線を示す図である。
【図１１】 本発明の単管式コリオリ流量計のベクトルダイアグラムである。
【図１２】 本発明の単管式コリオリ流量計のベクトルダイアグラムである。
【図１３】 本発明のバランスバーの第１の曲げモードのモード形状及び曲げモーメントを
示す図である。
示す図である。
【図１４】 本発明のバランスバーの第２の曲げモードのモード形状及び曲げモーメントを
示す図である。
示す図である。
【図１５】 本発明の一実施例を示す図である。
【図１６】 図１５のコリオリ流量計の振動応答特性を示す図である。
【図１７】 図１５のコリオリ流量計の振動応答特性を示す図である。
【図１８】 本発明のコリオリ流量計の他の実施例を示す図である。
【図１９】 概念的な直管型コリオリ流量計の振動特性を示す図である。
【図２０】 概念的な直管型コリオリ流量計の振動特性を示す図である。
【図２１】 概念的な直観型コリオリ流量計の振動特性を示す図である。
【図２２】 本発明で考えられる１つの直管型コリオリ流量計の振動特性を示す図である。
【図２３】 本発明で考えられる１つの直管型コリオリ流量計の振動特性を示す図である。
【図２４】 本発明で考えられる１つの直観型コリオリ流量計の振動特性を示す図である。
【図２５】 本発明の直管型コリオリ流量計の他の実施例を示す図である。
【図２６】 曲線状管及び取り囲むバランスバーを有する、本発明の実施例によるコリオリ
流量計を示す図である。
流量計を示す図である。
【図２７】 異なる物質の密度の場合の従来技術の流量計の動作を示すベクトルダイアグラ
ムである。
ムである。
【図２８】 異なる物質の密度の場合の従来技術の流量計の動作を示すベクトルダイアグラ
ムである。
ムである。
【図２９】 異なる駆動振動数に対するバランスバーの第２の振動の振幅と流管のコリオリ
振幅との関係を示す図である。
振幅との関係を示す図である。
【図３０】 異なる駆動振動数に対するバランスバーの第２の振動の振幅と流管のコリオリ
振幅との関係を示す図である。
振幅との関係を示す図である。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年１０月６日（２０００．１０．６）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００２】
【技術的問題】単管式コリオリ流量計は、複管式コリオリ流量計の流れ分岐管が
詰まる問題の解消や経費の削減をするので、望ましい。従来技術の単管式コリオ
リ流量計は，測定される物質が変わると流量計の較正や流れに対する感度が変化
する欠点を有している。流量計は物質の流れの密度にかかわらず、質量流量等の
正確な出力情報を生成するのが望ましい。かくして流量計が１．０（水）の比重
を有する物質に関して１０ｋｇ／分の質量流量の読み取りを正確に出力する場合
、流量計は別の密度の物質に関して同じ質量流量として１０ｋｇ／分の読み取り
を正確に出力するのが望ましい。
詰まる問題の解消や経費の削減をするので、望ましい。従来技術の単管式コリオ
リ流量計は，測定される物質が変わると流量計の較正や流れに対する感度が変化
する欠点を有している。流量計は物質の流れの密度にかかわらず、質量流量等の
正確な出力情報を生成するのが望ましい。かくして流量計が１．０（水）の比重
を有する物質に関して１０ｋｇ／分の質量流量の読み取りを正確に出力する場合
、流量計は別の密度の物質に関して同じ質量流量として１０ｋｇ／分の読み取り
を正確に出力するのが望ましい。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００３】 この能力を有する流量計は物質の流れの密度によらない較正係数、あるいは平
坦な較正係数を有する、と言われる。このような流量計はまた物質の流れの密度
に関わらず同じ質量流量を正確に出力するという点で一定の流れ感度を有すると
言われる。感度（ｓ）は流量計の速度検出器の間のミリ秒での時間遅延を質量流
量で除した
坦な較正係数を有する、と言われる。このような流量計はまた物質の流れの密度
に関わらず同じ質量流量を正確に出力するという点で一定の流れ感度を有すると
言われる。感度（ｓ）は流量計の速度検出器の間のミリ秒での時間遅延を質量流
量で除した
【数１】 で定義される。かくして流量計が平坦な較正係数あるいは一定の流れ感度を有す
るために、この表現はいかなる流量に関しても、いかなる物質の密度に関しても
一定の値を有していなければならない。例えばその流量計は物質の密度にかかわ
らず１０ｋｇ／分の流量で１ミリ秒の時間遅延を出力を与え、また物質の密度に
かかわらず１００ｋｇ／分の流量で１０ミリ秒の出力を与えるであろう。両方の
場合に流量計の感度は０．１ミリ秒／ｋｇ／分である。前述の特性を有する流量
計は以後の較正あるいは補償の必要性をなくし、あるいは少なくするという点で
有利である。
るために、この表現はいかなる流量に関しても、いかなる物質の密度に関しても
一定の値を有していなければならない。例えばその流量計は物質の密度にかかわ
らず１０ｋｇ／分の流量で１ミリ秒の時間遅延を出力を与え、また物質の密度に
かかわらず１００ｋｇ／分の流量で１０ミリ秒の出力を与えるであろう。両方の
場合に流量計の感度は０．１ミリ秒／ｋｇ／分である。前述の特性を有する流量
計は以後の較正あるいは補償の必要性をなくし、あるいは少なくするという点で
有利である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００７】 従来の単管式流量計において、感度の流れ減少は物質の密度の関数になってい
る。１つの理由は、物質の密度が変わると、運動量を保存し流量計にバランスを
保持させるために、流管とバランスバーとの間の振動の振幅比が変化する。振動
の振幅比が変化すると、速度ベクトルの長さが変化する。物質の密度の増大によ
り流管の振動の振幅が減少しバランスバーの振動の振幅が増大することになる。
かくして流管の速度ベクトルは長さが減少し、バランスバーの速度ベクトルは長
さが増大する。流管の速度ベクトルは物質の流れによる位相シフトを有し、バラ
ンスバーの速度ベクトルは位相シフトを有していないので、長さが減少すると物
質の密度の増大に伴って速度ベクトルの和の位相が減少し流量計の感度が低下す
ることになる。その結果、このような流量計は水に関して１０ｋｇ／分の流量の
正確な出力を有するが、同じ流量での食塩水（密度がより大きい）に関して出力
は９．９ｋｇ／分となろう。灯油のような密度の小さい物質に関して流量計の出
力は１０．１ｋｇ／分となろう。これらの３つの異なる流れの読み取りは全て実
際には１０ｋｇ／分の流量についてのものであるが、流量計の感度が物質の密度
によって変わるので、指示される流量が変わる。このような流量計は異なる密度
の物質に関して平坦な較正係数あるいは一定の流れ感度を有していない。この理
由は、流量計が同じ実際の流量で異なる密度の物質に関して検出器の間に異なる
時間遅延を有しているからである。
る。１つの理由は、物質の密度が変わると、運動量を保存し流量計にバランスを
保持させるために、流管とバランスバーとの間の振動の振幅比が変化する。振動
の振幅比が変化すると、速度ベクトルの長さが変化する。物質の密度の増大によ
り流管の振動の振幅が減少しバランスバーの振動の振幅が増大することになる。
かくして流管の速度ベクトルは長さが減少し、バランスバーの速度ベクトルは長
さが増大する。流管の速度ベクトルは物質の流れによる位相シフトを有し、バラ
ンスバーの速度ベクトルは位相シフトを有していないので、長さが減少すると物
質の密度の増大に伴って速度ベクトルの和の位相が減少し流量計の感度が低下す
ることになる。その結果、このような流量計は水に関して１０ｋｇ／分の流量の
正確な出力を有するが、同じ流量での食塩水（密度がより大きい）に関して出力
は９．９ｋｇ／分となろう。灯油のような密度の小さい物質に関して流量計の出
力は１０．１ｋｇ／分となろう。これらの３つの異なる流れの読み取りは全て実
際には１０ｋｇ／分の流量についてのものであるが、流量計の感度が物質の密度
によって変わるので、指示される流量が変わる。このような流量計は異なる密度
の物質に関して平坦な較正係数あるいは一定の流れ感度を有していない。この理
由は、流量計が同じ実際の流量で異なる密度の物質に関して検出器の間に異なる
時間遅延を有しているからである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００９】 物質の密度による流れ感度のシフトにはまた他のそれほど理解されない原因が
ある。しかしながらこの原因は問題ではない。本発明は正味の感度の変化がなく
なるように等量で逆の付加的な変化を生成することによって感度の変化をなくす
ことができる。 欧州特許第８３１３０６Ａ号は同心状のバランスバーによって囲まれた１本の
流管を有する従来のコリオリ流量計を開示している。バランスバーはその軸方向
中心部における重りを除いて一様な質量及び剛性の分布を有する円筒形部材であ
る。重りの唯一の目的は駆動モードにおけるバランスバーの共振振動数を低下さ
せることである。重りはバランスバーにより可能なコリオリ応答のゼロ節点にあ
るので、第２の曲げのコリオリモードに影響しない。しかしながら、バランスバ
ーはその第１の曲げモードの駆動振動数よりずっと高い第２の曲げモードの振動
数において振動の作用をしない。
ある。しかしながらこの原因は問題ではない。本発明は正味の感度の変化がなく
なるように等量で逆の付加的な変化を生成することによって感度の変化をなくす
ことができる。 欧州特許第８３１３０６Ａ号は同心状のバランスバーによって囲まれた１本の
流管を有する従来のコリオリ流量計を開示している。バランスバーはその軸方向
中心部における重りを除いて一様な質量及び剛性の分布を有する円筒形部材であ
る。重りの唯一の目的は駆動モードにおけるバランスバーの共振振動数を低下さ
せることである。重りはバランスバーにより可能なコリオリ応答のゼロ節点にあ
るので、第２の曲げのコリオリモードに影響しない。しかしながら、バランスバ
ーはその第１の曲げモードの駆動振動数よりずっと高い第２の曲げモードの振動
数において振動の作用をしない。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２３】 第２の曲げモードの振動数が第１の曲げモードの駆動振動数を超えると、流量
計の感度が低下する。この理由は流管のコリオリ振動とバランスバーの第２の曲
げモードの振動とが位相が合うことである。速度検出器は流管とバランスバーと
の間の相対的速度を検出するが、これは位相の合った運動が相互に打ち消し合う
傾向にあることを意味する。しかしながらこれは物質の密度の変化によらない流
れ感度を有する流量計を形成するのに有用な例となり得る。バランスバーの第２
の曲げモードの共振振動数が駆動振動数より高ければ、増大する物質の密度によ
り駆動振動数が低下し２つの振動数の間隔が増大する。これによりコリオリ力に
対するバランスバーの応答が低下する。しかしバランスバーの位相の合った応答
が流管のコリオリ応答を打ち消す（引き去られる）ので、バランスバーの低下し
た応答により流量計の流れ感度が上昇する結果となる。増大する物質の密度によ
るこの流れ感度の上昇はまた流管とバランスバーとの振動の振幅比の変化によっ
て生ずる流れ感度の低下を打ち消すことができる。他の実施例のように、バラン
スバーの流れ感度変化が駆動モードの振動の振幅比によって生ずる感度の変化を
正確に打ち消すために、２つのモードの間の適切な振動数の間隔を有することが
必要である。この適切な間隔がいかに決定されるかは後述する。 欧州特許第８３１３０６Ａ１号はある点において本出願のものと同様のコリオ
リ流量計を開示している。図１は同心状のバランスバーを有する構成を示し、図
６は平行に装着されたバランスバーを有する構成を示している。両方の場合に、
バランスバーは流管とバランスバーとの固有振動数を等しくするために中心に装
着された重りを有している。このような構造がバランスバーに振動を生起させる
ようにコリオリ流管から受けバーを介してバランスバーかなりの振動が伝えられ
ることは特に示されていない。本発明は感度を高めた改善された流量計を提供す
るものである。これは２つの主要な実施例においてなされるが、そのいずれも長
さ方向に一様でない質量及び剛性の分布を有するバランスバーを用いるものであ
る。図７の実施例において、バランスバーの共振振動数が流管のコリオリ撓みの
共振振動数より低く、また図８の実施例において、バランスバーの振動数が流管
のコリオリ撓みの振動数より高くなるようにしてある。これは流管のコリオリ振
動に作用を与える。
計の感度が低下する。この理由は流管のコリオリ振動とバランスバーの第２の曲
げモードの振動とが位相が合うことである。速度検出器は流管とバランスバーと
の間の相対的速度を検出するが、これは位相の合った運動が相互に打ち消し合う
傾向にあることを意味する。しかしながらこれは物質の密度の変化によらない流
れ感度を有する流量計を形成するのに有用な例となり得る。バランスバーの第２
の曲げモードの共振振動数が駆動振動数より高ければ、増大する物質の密度によ
り駆動振動数が低下し２つの振動数の間隔が増大する。これによりコリオリ力に
対するバランスバーの応答が低下する。しかしバランスバーの位相の合った応答
が流管のコリオリ応答を打ち消す（引き去られる）ので、バランスバーの低下し
た応答により流量計の流れ感度が上昇する結果となる。増大する物質の密度によ
るこの流れ感度の上昇はまた流管とバランスバーとの振動の振幅比の変化によっ
て生ずる流れ感度の低下を打ち消すことができる。他の実施例のように、バラン
スバーの流れ感度変化が駆動モードの振動の振幅比によって生ずる感度の変化を
正確に打ち消すために、２つのモードの間の適切な振動数の間隔を有することが
必要である。この適切な間隔がいかに決定されるかは後述する。 欧州特許第８３１３０６Ａ１号はある点において本出願のものと同様のコリオ
リ流量計を開示している。図１は同心状のバランスバーを有する構成を示し、図
６は平行に装着されたバランスバーを有する構成を示している。両方の場合に、
バランスバーは流管とバランスバーとの固有振動数を等しくするために中心に装
着された重りを有している。このような構造がバランスバーに振動を生起させる
ようにコリオリ流管から受けバーを介してバランスバーかなりの振動が伝えられ
ることは特に示されていない。本発明は感度を高めた改善された流量計を提供す
るものである。これは２つの主要な実施例においてなされるが、そのいずれも長
さ方向に一様でない質量及び剛性の分布を有するバランスバーを用いるものであ
る。図７の実施例において、バランスバーの共振振動数が流管のコリオリ撓みの
共振振動数より低く、また図８の実施例において、バランスバーの振動数が流管
のコリオリ撓みの振動数より高くなるようにしてある。これは流管のコリオリ振
動に作用を与える。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２５】 本発明は一面において、流管と、該流管に実質的に平行に向いたバランスバー
とを有するコリオリ流量計を動作させる方法において、 上記流管を通して物質を流すことと、 物質が流れる上記流管と上記バランスバーとの共振振動数に実質的に等しく、
流れる物質の密度に依存し該流れる物質の密度の変化とは反比例して変化する駆
動モードの振動数で上記流管及びバランスバーを振動させ、それによって上記振
動する流管を通る物質の流れの結果として上記振動する流管に撓みの領域と撓み
のない領域とを有する周期的なコリオリ撓みが上記駆動モードの振動数で生起す
るようにすることと、 上記流管の周期的なコリオリ撓みを表す信号を生成するように上記バランスバ
ーに対する上記流管の相対的速度を検出し、物質の密度により変化する振幅を有
する該信号の生成に応じて流れる物質に関する情報を取り出すことと、 の各ステップからなり、 上記流管の周期的なコリオリ撓みと同じ数の節点を有する振動モードにおける
上記バランスバーの共振振動数が上記流管の周期的なコリオリ撓みの振動数に近
接するように上記バランスバーがその長さ方向に一様でない質量及び剛性の分布
を有し、 上記流管のコリオリ撓みに応じて上記バランスバーに駆動モードの振動数での
コリオリ状撓みが生起し、上記バランスバーのコリオリ状撓みが上記流管の周期
的なコリオリ撓みと同じ数の節点を有していて上記バランスバーの共振振動数が
上記流管の周期的なコリオリ撓みの振動数に近接するコリオリ状の振動モードを
示し、上記バランスバーのコリオリ状撓みが物質が流れる上記振動する流管に加
わる周期的なコリオリ力の大きさに比例する振幅を有し、上記流管の周期的なコ
リオリ撓みを表す上記生成される信号が上記バランスバーのコリオリ状撓みに対
して生成され、それによって上記コリオリ状撓みが上記信号の振幅を変化させ、 上記バランスバーのコリオリ状撓みが上記バランスバーの上記コリオリ状の振
動モードの共振振動数と上記駆動モードの振動数との差と上記流管のコリオリ撓
みの関数である振動の振幅を有し、 上記駆動モードの振動数の変化により上記コリオリ状振動モードの共振振動数
と上記駆動モードの振動数との振動数の間隔の変化が生じ、 上記振動数の間隔の変化により上記コリオリ状撓みの振幅が変化し、 密度による上記コリオリ状撓みの振幅の変化により密度による上記コリオリ撓
みの振幅の変化が打ち消され、上記流れる物質の密度の変化によらない流れ感度
の大きさが得られる ようにしたことである。
とを有するコリオリ流量計を動作させる方法において、 上記流管を通して物質を流すことと、 物質が流れる上記流管と上記バランスバーとの共振振動数に実質的に等しく、
流れる物質の密度に依存し該流れる物質の密度の変化とは反比例して変化する駆
動モードの振動数で上記流管及びバランスバーを振動させ、それによって上記振
動する流管を通る物質の流れの結果として上記振動する流管に撓みの領域と撓み
のない領域とを有する周期的なコリオリ撓みが上記駆動モードの振動数で生起す
るようにすることと、 上記流管の周期的なコリオリ撓みを表す信号を生成するように上記バランスバ
ーに対する上記流管の相対的速度を検出し、物質の密度により変化する振幅を有
する該信号の生成に応じて流れる物質に関する情報を取り出すことと、 の各ステップからなり、 上記流管の周期的なコリオリ撓みと同じ数の節点を有する振動モードにおける
上記バランスバーの共振振動数が上記流管の周期的なコリオリ撓みの振動数に近
接するように上記バランスバーがその長さ方向に一様でない質量及び剛性の分布
を有し、 上記流管のコリオリ撓みに応じて上記バランスバーに駆動モードの振動数での
コリオリ状撓みが生起し、上記バランスバーのコリオリ状撓みが上記流管の周期
的なコリオリ撓みと同じ数の節点を有していて上記バランスバーの共振振動数が
上記流管の周期的なコリオリ撓みの振動数に近接するコリオリ状の振動モードを
示し、上記バランスバーのコリオリ状撓みが物質が流れる上記振動する流管に加
わる周期的なコリオリ力の大きさに比例する振幅を有し、上記流管の周期的なコ
リオリ撓みを表す上記生成される信号が上記バランスバーのコリオリ状撓みに対
して生成され、それによって上記コリオリ状撓みが上記信号の振幅を変化させ、 上記バランスバーのコリオリ状撓みが上記バランスバーの上記コリオリ状の振
動モードの共振振動数と上記駆動モードの振動数との差と上記流管のコリオリ撓
みの関数である振動の振幅を有し、 上記駆動モードの振動数の変化により上記コリオリ状振動モードの共振振動数
と上記駆動モードの振動数との振動数の間隔の変化が生じ、 上記振動数の間隔の変化により上記コリオリ状撓みの振幅が変化し、 密度による上記コリオリ状撓みの振幅の変化により密度による上記コリオリ撓
みの振幅の変化が打ち消され、上記流れる物質の密度の変化によらない流れ感度
の大きさが得られる ようにしたことである。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２６】 他の面は、上記流管とバランスバーとの駆動モードの振動の間の振幅比を変え
て第１の方向での上記流量計の流れ感度の大きさを変化させ、さらに上記流管の
コリオリ撓みの振幅と上記バランスバーのコリオリ状撓みの振幅との間の振幅比
を変えて上記第１の方向とは逆の第２の方向での上記流量計の流れ感度の大きさ
を変化させるように上記流れる物質の密度の変化に応ずるように上記流量計を動
作させるステップを含み、 上記第１の方向及び第２の方向における上記流量計の流れ感度の大きさの変化
が流れる物質の密度の変化には実質的によらない流量計の流れ感度を得るように
作用するようにしたことである。
て第１の方向での上記流量計の流れ感度の大きさを変化させ、さらに上記流管の
コリオリ撓みの振幅と上記バランスバーのコリオリ状撓みの振幅との間の振幅比
を変えて上記第１の方向とは逆の第２の方向での上記流量計の流れ感度の大きさ
を変化させるように上記流れる物質の密度の変化に応ずるように上記流量計を動
作させるステップを含み、 上記第１の方向及び第２の方向における上記流量計の流れ感度の大きさの変化
が流れる物質の密度の変化には実質的によらない流量計の流れ感度を得るように
作用するようにしたことである。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２７】 他の面は、上記バランスバーのコリオリ状撓みが上記バランスバーのコリオリ
状の振動モードの共振振動数からの上記駆動モードの振動数の間隔の大きさに反
比例して変化する振動の振幅を有し、 上記流れる物質の密度の変化によって生ずる上記流管及びバランスバーの駆動
モードの振動の振幅比の変化に応じて第１の方向における上記流量計の流れ感度
の大きさを変えることと、 上記第１の方向とは逆の第２の方向における上記流量計の流れ感度の大きさを
変えるように上記流れる物質の密度の変化により生ずる駆動モードの振動数の変
化に応じて上記流管のコリオリ撓みの振幅と上記バランスバーのコリオリ状撓み
の振幅との間の比を変えることと、 の各ステップを含み、 上記第１の方向及び第２の方向における流れ感度の大きさの変化が流れる物質
の密度の範囲にわたって上記流量計の実質的に一定の流れ感度の大きさを得るよ
うに作用するようにしたことである。
状の振動モードの共振振動数からの上記駆動モードの振動数の間隔の大きさに反
比例して変化する振動の振幅を有し、 上記流れる物質の密度の変化によって生ずる上記流管及びバランスバーの駆動
モードの振動の振幅比の変化に応じて第１の方向における上記流量計の流れ感度
の大きさを変えることと、 上記第１の方向とは逆の第２の方向における上記流量計の流れ感度の大きさを
変えるように上記流れる物質の密度の変化により生ずる駆動モードの振動数の変
化に応じて上記流管のコリオリ撓みの振幅と上記バランスバーのコリオリ状撓み
の振幅との間の比を変えることと、 の各ステップを含み、 上記第１の方向及び第２の方向における流れ感度の大きさの変化が流れる物質
の密度の範囲にわたって上記流量計の実質的に一定の流れ感度の大きさを得るよ
うに作用するようにしたことである。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２８】 他の面は、上記バランスバーにコリオリ状撓みを、上記駆動振動数より低い共
振振動数を有するように生起させるステップを含み、上記バランスバーのコリオ
リ状撓みが上記流管の周期的なコリオリ撓みと位相が外れるようにしたことであ
る。
振振動数を有するように生起させるステップを含み、上記バランスバーのコリオ
リ状撓みが上記流管の周期的なコリオリ撓みと位相が外れるようにしたことであ
る。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２９】 他の面は、上記バランスバーにコリオリ状撓みを、上記駆動振動数より高い共
振振動数を有するように生起させるステップを含み、上記バランスバーのコリオ
リ状撓みが上記流管の周期的なコリオリ撓みと位相が合っているようにしたこと
である。
振振動数を有するように生起させるステップを含み、上記バランスバーのコリオ
リ状撓みが上記流管の周期的なコリオリ撓みと位相が合っているようにしたこと
である。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３０】 他の面は、受けバー手段の第１の端部を屈撓させるように上記周期的なコリオ
リ撓みに応じて上記流管の端部を屈撓させることと、 上記バランスバーに上記コリオリ状撓みを生起させるように上記第１の端部の
屈撓に応じて上記受けバー手段の第２の端部を屈撓させることと、 によって上記バランスバーに上記コリオリ状撓みが生起するようにしたことであ
る。
リ撓みに応じて上記流管の端部を屈撓させることと、 上記バランスバーに上記コリオリ状撓みを生起させるように上記第１の端部の
屈撓に応じて上記受けバー手段の第２の端部を屈撓させることと、 によって上記バランスバーに上記コリオリ状撓みが生起するようにしたことであ
る。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３１】 他の面は、上記バランスバーの第２の曲げモードの共振振動数を低下させるよ
うに上記バランスバーの有効ばねを上記バランスバーから上記受けバー手段に移
行させるステップを含むようにしたことである。
うに上記バランスバーの有効ばねを上記バランスバーから上記受けバー手段に移
行させるステップを含むようにしたことである。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３２】 他の面は、上記バランスバーの有効ばねを低下させることによって上記バラン
スバーのコリオリ状振動モードの共振振動数を低下させるステップを含むように
したことである。
スバーのコリオリ状振動モードの共振振動数を低下させるステップを含むように
したことである。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３３】 他の面は、上記バランスバーの少なくとも１つの可撓性部分を設け、同時に上
記バランスバーの少なくとも１つの他の部分に増大した質量を設け、また上記バ
ランスバーの少なくとも１つの部分に空所を設けることによって、上記バランス
バーのコリオリ状振動モードの共振振動数を低下させるステップを含むようにし
たことである。
記バランスバーの少なくとも１つの他の部分に増大した質量を設け、また上記バ
ランスバーの少なくとも１つの部分に空所を設けることによって、上記バランス
バーのコリオリ状振動モードの共振振動数を低下させるステップを含むようにし
たことである。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３４】 他の面は、上記コリオリ状撓みに関し上記バランスバーの曲げモーメントが大
きい位置に上記バランスバーの可撓性部分を設けることにより上記バランスバー
のコリオリ状振動モードの共振振動数を低下させるステップを含むようにしたこ
とである。
きい位置に上記バランスバーの可撓性部分を設けることにより上記バランスバー
のコリオリ状振動モードの共振振動数を低下させるステップを含むようにしたこ
とである。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３５】 他の面は、上記流管とバランスバーとを連結する受けバー手段において上記振
動する流管及びバランスバーの端側節点を維持するステップを含むようにしたこ
とである。
動する流管及びバランスバーの端側節点を維持するステップを含むようにしたこ
とである。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３６】 他の面は、上記維持するステップが、上記バランスバーの剛性の部分と剛性の
部分を含まない上記バランスバーの可撓性部分とを設けることからなるようにし
たことである。
部分を含まない上記バランスバーの可撓性部分とを設けることからなるようにし
たことである。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３７】 他の面は、上記駆動モードが第１の曲げモードからなり、上記コリオリ状撓み
が上記バランスバーの第２の曲げモードからなるようにしたことである。
が上記バランスバーの第２の曲げモードからなるようにしたことである。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３８】 他の面は、上記バランスバーの中心部分と上記バランスバーの中心部分の各々
の側の可撓性部分とを設け、同時に上記中心部分の各々の側の増大した質量を設
けることによって上記バランスバーの第２の振動モードの振動数を低下させるス
テップを含むようにしたことである。
の側の可撓性部分とを設け、同時に上記中心部分の各々の側の増大した質量を設
けることによって上記バランスバーの第２の振動モードの振動数を低下させるス
テップを含むようにしたことである。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３９】 他の面は、上記バランスバーの曲げモーメントが大きい位置における上記バラ
ンスバーの可撓性部分と上記第２の曲げモードにおいて振動の振幅の大きい位置
における増大した質量を設けることによって上記バランスバーの第２の曲げモー
ドの共振振動数を低下させるステップを含むようにしたことである。
ンスバーの可撓性部分と上記第２の曲げモードにおいて振動の振幅の大きい位置
における増大した質量を設けることによって上記バランスバーの第２の曲げモー
ドの共振振動数を低下させるステップを含むようにしたことである。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４０】 他の面は、物質の流れを受け入れるようにした流管と、該流管に実質的に平行
に向いたバランスバーと、上記流管とバランスバーとを連結する受けバー手段と
を有するコリオリ流量計において、 上記流管及びバランスバーを上記物質で満たされた流管とバランスバーとの共
振振動数に実質的に等しい振動数を有する駆動モードで位相的に逆になるように
振動させて上記物質が上記流管を通って流れる時に周期的なコリオリ撓みが上記
振動する流管に生起し、上記周期的なコリオリ撓みが撓みの領域と撓みのない節
点とを有し、上記駆動モードの振動数が上記流れる物質の密度に依存し上記流れ
る物質の密度の変化に反比例して変化するようにした駆動手段と、 上記流管の周期的なコリオリ撓みを表し密度によって変化する振幅を有する信
号を生成するように上記バランスバー対する上記流管の速度を検出するための手
段と、 上記信号の生成に応じて物質の流れの情報を取り出すための手段と、 を含み、 上記流管の周期的なコリオリ撓みと同じ数の節点を有する振動モードにおける
上記バランスバーの共振振動数が上記流管の周期的なコリオリ撓みの振動数に近
接するように上記バランスバーがその長さ方向に一様でない質量及び剛性の分布
を与える構造を有し、それによってコリオリ状撓みが上記バランスバーにおいて
上記流管のコリオリ撓みに応じた駆動モードの振動数でコリオリ状になり、上記
バランスバーのコリオリ状撓みが上記流管の周期的なコリオリ撓みと同じ数の節
点を有しており上記バランスバーの共振振動数が上記流管の周期的なコリオリ撓
みの振動数に近接するようなコリオリ状の振動モードを表し、上記バランスバー
のコリオリ状撓みが流れる物質を有する上記振動する流管の周期的なコリオリ力
の大きさに比例する振幅を有し、 上記駆動モードの振動数の変化に応じて上記コリオリ状撓みの振幅を変化させ
るのに十分に上記駆動モードの振動数に近いが等しくはない共振振動数を有する
上記バランスバーのコリオリ状のをなし、上記コリオリ状撓みがそれによって上
記信号の振幅を変化させ、 上記バランスバーのコリオリ状撓みが上記流管のコリオリ状撓みと、上記バラ
ンスバーのコリオリ状の振動モードの共振振動数と上記駆動モードの振動数との
差との関数である振動の振幅を有し、 上記信号を生成する手段が上記バランスバーのコリオリ状撓みに対する上記流
管の周期的なコリオリ撓みを表す信号を生成し、それによって該生成される信号
の振幅を変化させ、 上記駆動モードの振動数の変化により上記駆動モードの振動数と上記コリオリ
状の振動モードの共振振動数との振動数間隔の変化が生じ、 上記振動数の間隔の変化により上記コリオリ状撓みの振幅が変化し、 密度による上記コリオリ状撓みの振幅の変化により密度による上記コリオリ撓
みの振幅の変化が打ち消され、上記流れる物質の密度の変化によらない流れ感度
の大きさが得られる ようにしたことである。
に向いたバランスバーと、上記流管とバランスバーとを連結する受けバー手段と
を有するコリオリ流量計において、 上記流管及びバランスバーを上記物質で満たされた流管とバランスバーとの共
振振動数に実質的に等しい振動数を有する駆動モードで位相的に逆になるように
振動させて上記物質が上記流管を通って流れる時に周期的なコリオリ撓みが上記
振動する流管に生起し、上記周期的なコリオリ撓みが撓みの領域と撓みのない節
点とを有し、上記駆動モードの振動数が上記流れる物質の密度に依存し上記流れ
る物質の密度の変化に反比例して変化するようにした駆動手段と、 上記流管の周期的なコリオリ撓みを表し密度によって変化する振幅を有する信
号を生成するように上記バランスバー対する上記流管の速度を検出するための手
段と、 上記信号の生成に応じて物質の流れの情報を取り出すための手段と、 を含み、 上記流管の周期的なコリオリ撓みと同じ数の節点を有する振動モードにおける
上記バランスバーの共振振動数が上記流管の周期的なコリオリ撓みの振動数に近
接するように上記バランスバーがその長さ方向に一様でない質量及び剛性の分布
を与える構造を有し、それによってコリオリ状撓みが上記バランスバーにおいて
上記流管のコリオリ撓みに応じた駆動モードの振動数でコリオリ状になり、上記
バランスバーのコリオリ状撓みが上記流管の周期的なコリオリ撓みと同じ数の節
点を有しており上記バランスバーの共振振動数が上記流管の周期的なコリオリ撓
みの振動数に近接するようなコリオリ状の振動モードを表し、上記バランスバー
のコリオリ状撓みが流れる物質を有する上記振動する流管の周期的なコリオリ力
の大きさに比例する振幅を有し、 上記駆動モードの振動数の変化に応じて上記コリオリ状撓みの振幅を変化させ
るのに十分に上記駆動モードの振動数に近いが等しくはない共振振動数を有する
上記バランスバーのコリオリ状のをなし、上記コリオリ状撓みがそれによって上
記信号の振幅を変化させ、 上記バランスバーのコリオリ状撓みが上記流管のコリオリ状撓みと、上記バラ
ンスバーのコリオリ状の振動モードの共振振動数と上記駆動モードの振動数との
差との関数である振動の振幅を有し、 上記信号を生成する手段が上記バランスバーのコリオリ状撓みに対する上記流
管の周期的なコリオリ撓みを表す信号を生成し、それによって該生成される信号
の振幅を変化させ、 上記駆動モードの振動数の変化により上記駆動モードの振動数と上記コリオリ
状の振動モードの共振振動数との振動数間隔の変化が生じ、 上記振動数の間隔の変化により上記コリオリ状撓みの振幅が変化し、 密度による上記コリオリ状撓みの振幅の変化により密度による上記コリオリ撓
みの振幅の変化が打ち消され、上記流れる物質の密度の変化によらない流れ感度
の大きさが得られる ようにしたことである。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４１】 他の面は、上記流管と上記バランスバーとの駆動モードの振動の振幅比を変え
て第１の方向における上記流量計の流れ感度の大きさを変化させるように上記流
れる物質の密度の変化に応答するように上記流量計を動作させるための手段と、 上記流管のコリオリ撓みの振幅と上記バランスバーのコリオリ状撓みの振幅と
の比を変えて上記第１の方向とは逆の第２の方向における上記流量計の流れ感度
の大きさを変化させるように上記流れる物質の密度の変化により生ずる上記駆動
モードの振動数の変化に応答する手段と、 を含み、上記第１の方向及び第２の方向における上記流量計の流れ感度の大きさ
の変化が実質的に流れる物質の密度の変化によらない実質的に一定の流量計の流
れ感度の大きさを得るように作用するようにしたことである。
て第１の方向における上記流量計の流れ感度の大きさを変化させるように上記流
れる物質の密度の変化に応答するように上記流量計を動作させるための手段と、 上記流管のコリオリ撓みの振幅と上記バランスバーのコリオリ状撓みの振幅と
の比を変えて上記第１の方向とは逆の第２の方向における上記流量計の流れ感度
の大きさを変化させるように上記流れる物質の密度の変化により生ずる上記駆動
モードの振動数の変化に応答する手段と、 を含み、上記第１の方向及び第２の方向における上記流量計の流れ感度の大きさ
の変化が実質的に流れる物質の密度の変化によらない実質的に一定の流量計の流
れ感度の大きさを得るように作用するようにしたことである。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４２】 他の面は、上記流管とバランスバーとの駆動モードの振動の振幅比の変化に応
じて上記第１の方向における上記流量計の流れ感度の大きさを変えるように上記
流れる物質の密度の変化に応答する手段と、 上記駆動モードの振動数を変えるように上記密度の変化に応答する手段と、 駆動モードの振動数の変化により生ずる上記バランスバーのコリオリ状撓みの
振幅に対する上記流管のコリオリ撓みの振幅の比の変化に応じて上記第１の方向
とは逆の第２の方向における上記流量計の流れ感度の大きさを変えるための手段
と、 を含み、上記第１の方向及び第２の方向における上記流量計の流れ感度の大きさ
の変化が上記流量計の実質的に一定の物質の流れの感度の大きさを得るように作
用するようにしたことである。
じて上記第１の方向における上記流量計の流れ感度の大きさを変えるように上記
流れる物質の密度の変化に応答する手段と、 上記駆動モードの振動数を変えるように上記密度の変化に応答する手段と、 駆動モードの振動数の変化により生ずる上記バランスバーのコリオリ状撓みの
振幅に対する上記流管のコリオリ撓みの振幅の比の変化に応じて上記第１の方向
とは逆の第２の方向における上記流量計の流れ感度の大きさを変えるための手段
と、 を含み、上記第１の方向及び第２の方向における上記流量計の流れ感度の大きさ
の変化が上記流量計の実質的に一定の物質の流れの感度の大きさを得るように作
用するようにしたことである。
【手続補正２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４３】 他の面は、上記バランスバーを振動させるための手段が、上記コリオリ状の振
動モードの共振振動数が上記駆動モードの振動数より大きく上記バランスバーの
コリオリ状撓みが上記流管の周期的なコリオリ撓みと位相が合うようにして上記
バランスバーに上記駆動振動数でコリオリ状撓みを生起させるための手段を含む
ようにしたことである。
動モードの共振振動数が上記駆動モードの振動数より大きく上記バランスバーの
コリオリ状撓みが上記流管の周期的なコリオリ撓みと位相が合うようにして上記
バランスバーに上記駆動振動数でコリオリ状撓みを生起させるための手段を含む
ようにしたことである。
【手続補正２５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４４】 他の面は、上記バランスバーにコリオリ状撓みを生起させるための手段が、上
記バランスバーにコリオリ状撓みを生起させるように上記周期的なコリオリ撓み
を示す力を上記少なくとも１本の流管から上記受けバーを介して上記バランスバ
ーに及ぼすようにしたことである。
記バランスバーにコリオリ状撓みを生起させるように上記周期的なコリオリ撓み
を示す力を上記少なくとも１本の流管から上記受けバーを介して上記バランスバ
ーに及ぼすようにしたことである。
【手続補正２６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４５】 他の面は、上記バランスバーのコリオリ状の振動モードの共振振動数を上記駆
動モードの振動数より低い値に低下させるための手段を含み、上記バランスバー
のコリオリ条撓みが上記流管の周期的なコリオリ撓みと位相が外れているように
したことである。
動モードの振動数より低い値に低下させるための手段を含み、上記バランスバー
のコリオリ条撓みが上記流管の周期的なコリオリ撓みと位相が外れているように
したことである。
【手続補正２７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４６】 他の面は、上記低下させるための手段が上記コリオリ状の振動モードにおける
振動の振幅の大きい領域において上記バランスバーに付加された質量を含み、上
記コリオリ状の振動モードにおいて曲げモーメントの大きい位置における上記バ
ランスバーの可撓性部分を含むようにしたことである。
振動の振幅の大きい領域において上記バランスバーに付加された質量を含み、上
記コリオリ状の振動モードにおいて曲げモーメントの大きい位置における上記バ
ランスバーの可撓性部分を含むようにしたことである。
【手続補正２８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４７】 他の面は、上記駆動モードが第１の曲げモードからなり、上記コリオリ状の振
動モードが第２の曲げモードからなるようにしたことである。
動モードが第２の曲げモードからなるようにしたことである。
【手続補正２９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４８】 他の面は、上記低下させるための手段が上記バランスバーの剛性の中心部分と
該剛性の中心部分の各々の側に付加された質量とをさらに含み、上記低下させる
ための手段が上記剛性の中心部分のいずれかの側の位置における上記バランスバ
ーの可撓性部分をさらに含むようにしたことである。
該剛性の中心部分の各々の側に付加された質量とをさらに含み、上記低下させる
ための手段が上記剛性の中心部分のいずれかの側の位置における上記バランスバ
ーの可撓性部分をさらに含むようにしたことである。
【手続補正３０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４９】 他の面は、上記低下させるための手段が上記駆動振動数を上昇させるための上
記中心部分における空所をさらに含むようにしたことである。
記中心部分における空所をさらに含むようにしたことである。
【手続補正３１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００５０】 他の面は、上記可撓性の部分がベローズからなるようにしたことである。
【手続補正３２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００５１】 他の面は、上記ハランスバーのコリオリ状の振動モードの共振振動数を低下さ
せるように上記バランスバーの有効ばねを減少させるための手段を含むようにし
たことである。
せるように上記バランスバーの有効ばねを減少させるための手段を含むようにし
たことである。
【手続補正３３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００５２】 他の面は、上記少なくとも１本の流管及びバランスバーの有効ばねを上記受け
バーに集中させるための手段を含むようにしたことである。
バーに集中させるための手段を含むようにしたことである。
【手続補正３４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００５３】 他の面は、上記集中させるための手段が上記バランスバーにおける剛性の部材
と、剛性の部材を含まない上記バランスバーの各々の部分からなる可撓性の部材
とからなるようにしたことである。
と、剛性の部材を含まない上記バランスバーの各々の部分からなる可撓性の部材
とからなるようにしたことである。
【手続補正３５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００５４】 他の面は、上記流管及びバランスバーの端側節点が上記受けバーに維持される
ようにしたことである。
ようにしたことである。
【手続補正３６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００５５】 他の面は、実質的に直線状の流管及び実質的に直線状のバランスバーを含むよ
うにしたことである。
うにしたことである。
【手続補正３７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００５６】 他の面は、屈曲した部分を有する流管及び屈曲した部分を有するバランスバー
を含むようにしたことである。
を含むようにしたことである。
【手続補正３８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００５７】 他の面は、上記コリオリ状撓みが上記バランスバーの第２の曲げモードからな
るようにしたことである。
るようにしたことである。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年１０月１３日（２０００．１０．１３）
【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
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【請求項３３】 上記コリオリ状撓みが上記バランスバーの第２の曲げモードか
らなるようにしたことを特徴とする請求項１６に記載のコリオリ流量計。
らなるようにしたことを特徴とする請求項１６に記載のコリオリ流量計。
【手続補正書】
【提出日】平成１３年２月２１日（２００１．２．２１）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００３】 この能力を有する流量計は物質の流れの密度によらない較正係数、あるいは平
坦な較正係数を有する、と言われる。このような流量計はまた物質の流れの密度
に関わらず同じ質量流量を正確に出力するという点で一定の流れ感度を有すると
言われる。感度（ｓ）は流量計の速度検出器の間のミリ秒での時間遅延を質量流
量で除した
坦な較正係数を有する、と言われる。このような流量計はまた物質の流れの密度
に関わらず同じ質量流量を正確に出力するという点で一定の流れ感度を有すると
言われる。感度（ｓ）は流量計の速度検出器の間のミリ秒での時間遅延を質量流
量で除した
【数１】 で定義される。かくして流量計が平坦な較正係数あるいは一定の流れ感度を有す
るために、この表現はいかなる流量に関しても、いかなる物質の密度に関しても
一定の値を有していなければならない。例えばその流量計は物質の密度にかかわ
らず１０ポンド／分の流量で１ミリ秒の時間遅延を出力を与え、また物質の密度
にかかわらず１００ポンド／分）の流量で１０ミリ秒の出力を与えるであろう。
両方の場合に流量計の感度は０．１ミリ秒／ポンド／分である。前述の特性を有
する流量計は以後の較正あるいは補償の必要性をなくし、あるいは少なくすると
いう点で有利である。
るために、この表現はいかなる流量に関しても、いかなる物質の密度に関しても
一定の値を有していなければならない。例えばその流量計は物質の密度にかかわ
らず１０ポンド／分の流量で１ミリ秒の時間遅延を出力を与え、また物質の密度
にかかわらず１００ポンド／分）の流量で１０ミリ秒の出力を与えるであろう。
両方の場合に流量計の感度は０．１ミリ秒／ポンド／分である。前述の特性を有
する流量計は以後の較正あるいは補償の必要性をなくし、あるいは少なくすると
いう点で有利である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４５】 コリオリ加速度は次のように表現されよう。
【数２】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４６】 コリオリ力Ｆｃは次のように表され、
【数３】
【数４】 であるので、
【数５】 であるが、
【数６】 となる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２】
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正内容】
【図６】
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正内容】
【図９】
【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１０】
【手続補正９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１１
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１１】
【手続補正１０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１２
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１２】
【手続補正１１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１３
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１３】
【手続補正１２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１４
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１４】
【手続補正１３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２４
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２４】
【手続補正１４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２５
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２５】
【手続補正１５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２７
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２７】
【手続補正１６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２８
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２８】
【手続補正１７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２９
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２９】
【手続補正１８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３０
【補正方法】変更
【補正内容】
【図３０】
【手続補正書】
【提出日】平成１３年７月１３日（２００１．７．１３）
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２２
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２２】
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２３
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２３】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スタック，チャールズ・ポール アメリカ合衆国コロラド州80027，ルイス ヴィル，ウエスト・ダーリア・ストリート 688 (72)発明者 ランハム，グレゴリー・トリート アメリカ合衆国コロラド州80501，ロング モント，シックスス・アベニュー 1612 Ｆターム(参考） 2F035 JA02
Claims (36)
- 【請求項１】 流管（２５０１）と、該流管に実質的に平行に向いたバランスバ
ー（２５０３）とを有するコリオリ流量計を動作させる方法において、 上記流管を通して物質を流すことと、 物質が流れる上記流管と上記バランスバーとの共振振動数に実質的に等しく、
流れる物質の密度に依存し該流れる物質の密度の変化とは反比例して変化する駆
動モードの振動数で上記流管及びバランスバーを振動させることと、 上記物質の流れに応じて上記振動する流管に周期的なコリオリ撓みを生起させ
ることと、 上記流管のコリオリ撓みに応じた上記駆動振動数で上記バランスバーにコリオ
リ状撓みを生起させることと、 の各ステップを含み、 上記コリオリ状撓みが上記バランスバーにおけるコリオリ状撓みの振幅を増大
させるのに十分に上記流管のコリオリ撓みの振動数に近い共振振動数を有する上
記バランスバーに生起する振動モードをなし、 上記流量計がその実質的に一定の流れ感度を維持するように流れる物質の密度
の変化に応答し、 上記流管のコリオリ撓み及び上記バランスバーのコリオリ状撓みを表す信号（
２４２１，２４２２）を生成することと、 該信号の生成に応じて上記物質の流れに関する情報（２４２０）を取り出すこ
とと、 の各ステップをさらに含むようにしたことを特徴とするコリオリ流量計を動作さ
せる方法。 - 【請求項２】 上記流管（２５０１）とバランスバー（２５０３）との駆動モー
ドの振動の間の振幅比を変えて第１の方向での上記流量計の流れ感度を変化させ
、さらに上記流管のコリオリ撓みの振幅と上記バランスバーのコリオリ状撓みの
振幅との間の振幅比を変えて上記第１の方向とは逆の第２の方向での上記流量計
の流れ感度を変化させるように上記流れる物質の密度の変化に応ずるように上記
流量計を動作させるステップを含み、 上記第１の方向及び第２の方向における上記流量計の流れ感度の変化が実質的
に流れる物質の密度の変化によらない流量計の流れ感度を得るように作用するよ
うにしたことを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 上記バランスバーのコリオリ状撓みが上記生起する振動モードの
共振振動数からの上記駆動モードの振動数の間隔の大きさに反比例して変化する
振動の振幅を有し、 上記駆動モードの振動数を変化させるように上記流れる物質の密度の変化に応
じて上記流管（２５０１）を動作させることと、 上記流れる物質の密度の変化によって生ずる上記流管及びバランスバーの駆動
モードの振動の振幅比の変化に応じて第１の方向における上記流量計の流れ感度
を変えることと、 上記第１の方向とは逆の第２の方向における上記流量計の流れ感度を変えるよ
うに上記流れる物質の密度の変化により生ずる駆動モードの振動数の変化に応じ
て上記流管のコリオリ撓みの振幅と上記バランスバーのコリオリ状撓みの振幅と
の間の比を変えることと、 の各ステップを含み、 上記第１の方向及び第２の方向における流れ感度の変化が流れる物質の密度の
範囲にわたって上記流量計の実質的に一定の流れ感度を得るように作用するよう
にしたことを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項４】 上記流管（２５０１）の周期的なコリオリ撓みが撓みの領域と撓
みのない領域とを有し、 上記バランスバー（２５０３）のコリオリ状撓みが上記流管の周期的なコリオ
リ撓みと同じ数の節点を有する ことを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項５】 上記コリオリ状の振幅を増大させるステップが上記駆動振動数よ
り低い共振振動数を有する上記生起するモードでのコリオリ状撓みを上記バラン
スバー（２５０３）に生起させるステップを含むことを特徴とする請求項１に記
載の方法。 - 【請求項６】 上記コリオリ状撓みの振幅を増大させるステップが上記駆動振動
数より高い共振振動数を有する上記生起するモードでのコリオリ状撓みを上記バ
ランスバー（２５０３）に生起させるステップを含むことを特徴とする請求項１
に記載の方法。 - 【請求項７】 上記コリオリ状撓みの振幅を増大させるステップが上記駆動振動
数に等しい共振振動数を有する上記バランスバー（２５０３）に生起するモード
を生起させるように上記周期的なコリオリ撓みを示す力を上記流管（２５０１）
から受けバー手段（２５０２）を介して上記バランスバーに及ぼすステップをさ
らに含むようにしたことを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項８】 上記バランスバー（２５０３）にコリオリ状撓みを生起させるス
テップステップが受けバー手段（２５０２）の第１の端部を屈撓させるように上
記周期的なコリオリ撓みに応じて上記流管を屈撓させることと、 上記バランスバーに上記コリオリ状撓みを生起させるように上記第１の端部の
屈撓に応じて上記受けバー手段の第２の端部を屈撓させることと、 の各ステップを含むようにしたことを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項９】 上記バランスバーの第２の曲げモードの共振振動数を低下させる
ように上記バランスバー（２５０３）の有効ばねを上記バランスバーから上記受
けバー手段に移行させるステップをさらに含むようにしたことを特徴とする請求
項１に記載の方法。 - 【請求項１０】 上記バランスバーの有効ばねを低下させることによって上記バ
ランスバー（２５０３）に生起するモードの共振振動数を低下させるステップを
さらに含むようにしたことを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項１１】 上記バランスバーの少なくとも１つの可撓性部分を設け、同時
に上記バランスバーの少なくとも１つの他の部分に増大した質量（２５０４，２
５０５）を設け、また上記バランスバーの少なくとも１つの部分に空所（２５０
７）を設けることによって、上記バランスバー（２５０３）に生起するモードの
共振振動数を低下させるステップをさらに含むようにしたことを特徴とする請求
項１０に記載の方法。 - 【請求項１２】 上記コリオリ状撓みに関し上記バランスバーの曲げモーメント
が大きい位置に上記バランスバー（２５０１）の可撓性部分を設けることにより
上記バランスバーに生起するモードの共振振動数を低下させるステップをさらに
含むようにしたことを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項１３】 上記流管とバランスバーとを連結する受けバー手段（２５０２
）において上記振動する流管（２５０１）及びバランスバー（２５０３）の端側
節点を維持するステップをさらに含むようにしたことを特徴とする請求項１に記
載の方法。 - 【請求項１４】 上記維持するステップが上記バランスバー（２５０３）の剛性
の部分（２５１１，２５０６）と剛性の部分を含まない上記バランスバーの可撓
性部分（２５０８，２５０９）とを設けるステップを含むようにしたことを特徴
とする請求項１３に記載の方法。 - 【請求項１５】 上記駆動モードが第１の曲げモードからなり、上記コリオリ状
撓みが上記バランスバー（２５０３）の第２の曲げモードからなるようにしたこ
とを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項１６】 上記バランスバーの中心部分（２５０６）と上記バランスバー
の中心部分の各々の側の可撓性部分（２５０８，２５０９）とを設け、同時に上
記中心部分の各々の側の増大した質量（２５０４，２５０５）を設けることによ
って上記バランスバー（２５０３）の第２の振動モードの振動数を低下させるス
テップをさらに含むようにしたことを特徴とする請求項１５に記載の方法。 - 【請求項１７】 上記バランスバーの曲げモーメントの大きい位置における上記
バランスバーの可撓性部分（２５０８，２５０９）と上記第２における振動の振
幅の大きい位置における増大した質量（２５０４，２５０５）とを設けることに
よって上記バランスバーの第２の曲げモードの共振振動数を低下させるステップ
をさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。 - 【請求項１８】 物質の流れを受け入れるようにした流管（２５０１）と、該流
管に実質的に平行に向いたバランスバー（２５０３）と、上記流管とバランスバ
ーとを連結する受けバー手段（２５０２）とを有するコリオリ流量計において、 上記流管に周期的なコリオリ撓みを生起させるように作用する物質の流れを有
する上記流管と上記バランスバーとの共振振動数に近い駆動モードの振動数で上
記流管及びバランスバーを振動させるための駆動手段（Ｄ）と、 上記バランスバーに上記コリオリ撓みの振幅に比例する振幅を有するコリオリ
状撓みを上記駆動振動数で生起させるための上記流管のコリオリ撓みに応答する
上記受けバー手段を含む手段と、 上記流量計の実質的に一定の流れ感度を維持するように上記流れる物質の密度
の変化に応答する手段（２５０１，２５０３，２５２０）と、 上記流管の周期的なコリオリ撓みと上記バランスバーのコリオリ状撓みとを表
す信号を生成するための手段（ＳＬ，ＳＲ）と、 上記信号の生成に応じて上記物質の流れに関する情報を取り出すための手段（
２４２０）と、 をさらに含み、 上記コリオリ状撓みが上記駆動モードの振動数の変化に応じて上記コリオリ状
撓みの振幅を変えるのに十分に上記駆動モードの振動数に近いが、これと等しく
はない共振振動数を有する上記バランスバーに生起する振動モードをなす ようにしたことを特徴とするコリオリ流量計。 - 【請求項１９】 上記流管と上記バランスバーとの駆動モードの振動の振幅比を
変えて第１の方向における上記流量計の感度を変化させるように上記流れる物質
の密度の変化に応答するように上記流量計を動作させるための手段（２５０１，
２５０３）と、 上記流管のコリオリ撓みの振幅と上記バランスバーのコリオリ状撓みの振幅と
の比を変えて上記第１の方向とは逆の第２の方向における上記流量計の感度を変
化させるように上記流れる物質の密度の変化により生ずる上記駆動モードの振動
数の変化に応答する手段（２５０１，２５０３）と、 を含み、上記第１の方向及び第２の方向における上記流量計の感度の変化が実質
的に流れる物質の密度の変化によらない実質的に一定の流量計の流れ感度を得る
ように作用するようにしたことを特徴とする請求項１８に記載のコリオリ流量計
。 - 【請求項２０】 上記バランスバーのコリオリ状撓みが上記生起するモードの振
動の共振振動数からの上記駆動モードの振動数の間隔の大きさに逆に変化する撓
みの振幅を有し、 上記流管とバランスバーとの駆動モードの振動の振幅比の変化に応答して上記
流量計の流れ感度を変えるように上記流れる物質の密度の変化に応答する手段（
２５０３）と、 上記駆動モードの振動数を変えるように上記密度の変化に応答する手段（２５
０１）と、 駆動モードの振動数の変化により生ずる上記バランスバーのコリオリ状撓みの
振幅に対する上記流管のコリオリ撓みの振幅の比の変化に応答して上記第１の方
向とは逆の第２の方向における上記流量計の流れ感度を変えるための手段と、 をさらに含み、 上記第１の方向及び第２の方向における流れ感度の変化が上記流量計の実質的
に一定の物質の流れの感度を得るように作用する ようにしたことを特徴とする請求項１８に記載のコリオリ流量計。 - 【請求項２１】 上記流管の周期的なコリオリ撓みが撓みの領域と撓みのない節
点とを有し、 上記バランスバーのコリオリ状撓みが上記流管の周期的なコリオリ撓みと同じ
数の節点を有する ようにしたことを特徴とする請求項１８に記載のコリオリ流量計。 - 【請求項２２】 上記バランスバーを振動させるための手段（Ｄ）が上記バラン
スバーに上記駆動振動数でのコリオリ状撓みを生起させるための手段を有し、該
生起するモードの共振振動数が上記駆動モードの振動数より高くなるようにした
ことを特徴とする請求項１８に記載のコリオリ流量計。 - 【請求項２３】 上記バランスバー（２５０３）にコリオリ状撓みを生起させる
ための手段（Ｄ）が上記周期的なコリオリ撓みを示す力を上記少なくとも１本の
流管から上記受けバー（２５０２）を介して上記バランスバーに及ぼして上記バ
ランスバーにコリオリ状撓みを生起させるようにしたことを特徴とする請求項１
８に記載のコリオリ流量計。 - 【請求項２４】 上記バランスバーに生起するモードの共振振動数を上記駆動モ
ードの振動数に近いが、これに等しくはない値まで低下させるための手段（２５
１１，２５０４，２５０５，２５０８，２５０９，２５０７，２５０６）をさら
に含むことを特徴とする請求項１８に記載のコリオリ流量計。 - 【請求項２５】 上記低下させるための手段が上記生起するモードでの振動の振
幅が高い領域における上記バランスバー（２５０３）に付加された質量（２５０
４，２５０５）を含み、また上記生起するモードでの曲げモーメントの大きい位
置における上記バランスバーの可撓性部分（２５０８，２５０９）を含むように
したことを特徴とする請求項２４に記載のコリオリ流量計。 - 【請求項２６】 上記駆動モードが第１の曲げモードからなり、上記生起するモ
ードが第２の曲げモードからなることを特徴とする請求項２４に記載のコリオリ
流量計。 - 【請求項２７】 上記低下させるための手段が上記バランスバーの剛性の中心部
分（２５０６）及び該剛性の中心部分の各々の側に付加された質量（２５０４，
２５０５）をさらに含み、上記低下させるための手段が上記剛性の中心部分のい
ずれかの側の位置における上記バランスバーの可撓性部分（２５０８，２５０９
）をさらに含むようにしたことを特徴とする請求項２５に記載のコリオリ流量計
。 - 【請求項２８】 上記低下させるための手段が上記駆動振動数を上昇させるため
の上記中心部分における空所（２５０７）をさらに含むことを特徴とする請求項
２に記載のコリオリ流量計。 - 【請求項２９】 上記可撓性部分がベローズ（１８０８，１８０９）からなるこ
とを特徴とする請求項２７に記載のコリオリ流量計。 - 【請求項３０】 上記バランスバーに生起するモードの共振振動数を低下させる
ように上記バランスバーの有効ばねを減少させるための手段（２５０８，２５０
９）をさらに含むようにしたことを特徴とする請求項２５に記載のコリオリ流量
計。 - 【請求項３１】 上記少なくとも１本の流管及び上記バランスバーの有効ばねを
上記受けバーに集中させるための手段（２５０８，２５０９）をさらに含むこと
を特徴とする請求項１８に記載のコリオリ流量計。 - 【請求項３２】 上記集中させるための手段が上記バランスバーの剛性の部材（
２５１１，２５０６）と、剛性部材を含まない上記バランスバーの各々の部分か
らなる可撓性部材（２５０８，２５０９）とからなることを特徴とする請求項３
１に記載のコリオリ流量計。 - 【請求項３３】 上記流管及びバランスバーの端側節点が上記受けバーに維持さ
れるようにしたことを特徴とする請求項１８に記載のコリオリ流量計。 - 【請求項３４】 実質的に直線状の流管（２５０１）及び実質的に直線状のバラ
ンスバー（２５０３）からなることを特徴とする請求項１８に記載のコリオリ流
量計。 - 【請求項３５】 曲線状の部分（２６１５）を有する流管（２６０１）と曲線状
部分（２６１１）を有するバランスバー（２６０３）とからなることを特徴とす
る請求項１８に記載のコリオリ流量計。 - 【請求項３６】 上記コリオリ状撓みが上記バランスバーの第２の曲げモードか
らなることを特徴とする請求項１８に記載のコリオリ流量計。
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