JP3233405B2 - 渦流量計 - Google Patents
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- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/05—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
- G01F1/20—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow
- G01F1/32—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow using swirl flowmeters
- G01F1/3209—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow using swirl flowmeters using Karman vortices
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- G01F1/3259—Means for detecting quantities used as proxy variables for swirl for detecting fluid pressure oscillations
- G01F1/3266—Means for detecting quantities used as proxy variables for swirl for detecting fluid pressure oscillations by sensing mechanical vibrations
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Description
【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は、流量計に関し、特に、移動流体に発生する
カルマン渦列内の渦の周波数または周期の測定原理によ
って動作する流量計に関する。
カルマン渦列内の渦の周波数または周期の測定原理によ
って動作する流量計に関する。
発明の概要 本発明の第１の特徴は、流体の流れを測定するための
渦流量計に関し、該流量計は穴（ボア:bore）を取り囲
む壁を有する導管を含み、前記穴の軸に沿って流体を通
す。前記壁に設けられたホールから前記穴に枢軸部材が
伸び、少なくともその一端が前記壁に取付けられたねじ
れピンが前記枢軸部材に結合されている。前記ねじれピ
ンは前記穴の軸に実質的に平行なピン軸を有し、該ピン
軸の周りでの枢軸部材の枢軸運動を可能にする。流量計
は、流量を表す出力を提供するため、その動きを感知す
るように枢軸部材に結合された感知手段を含む。前記ね
じれピンは前記枢軸部材をその平衡位置に復帰させる回
復力を与える。また、前記ピンは該ピンの軸に垂直な軸
の周りでの前記枢軸部材の好ましくない運動を低減する
一方で、該ピンの軸の周りでの動きを可能にする。
渦流量計に関し、該流量計は穴（ボア:bore）を取り囲
む壁を有する導管を含み、前記穴の軸に沿って流体を通
す。前記壁に設けられたホールから前記穴に枢軸部材が
伸び、少なくともその一端が前記壁に取付けられたねじ
れピンが前記枢軸部材に結合されている。前記ねじれピ
ンは前記穴の軸に実質的に平行なピン軸を有し、該ピン
軸の周りでの枢軸部材の枢軸運動を可能にする。流量計
は、流量を表す出力を提供するため、その動きを感知す
るように枢軸部材に結合された感知手段を含む。前記ね
じれピンは前記枢軸部材をその平衡位置に復帰させる回
復力を与える。また、前記ピンは該ピンの軸に垂直な軸
の周りでの前記枢軸部材の好ましくない運動を低減する
一方で、該ピンの軸の周りでの動きを可能にする。
好ましい実施例においては、前記流量計は隔膜（ダイ
アフラム）またはスティフネスが低減された領域を含
み、これが、前記壁のホールをカバーないし封止してい
る。前記隔膜を補強するように前記ねじれピンを配置す
ることによって、隔膜上の変動ライン圧および静ライン
圧の影響を低減し、該ピンは流量計の測定能力を向上さ
せる。
アフラム）またはスティフネスが低減された領域を含
み、これが、前記壁のホールをカバーないし封止してい
る。前記隔膜を補強するように前記ねじれピンを配置す
ることによって、隔膜上の変動ライン圧および静ライン
圧の影響を低減し、該ピンは流量計の測定能力を向上さ
せる。
他の好ましい実施例においては、前記導管が省略さ
れ、ある導管内のポートに嵌合するように適合された座
環のような部材によって置き換えられる。流量計は導管
ポートに取外し可能な形式または固定形式で挿入してあ
る。
れ、ある導管内のポートに嵌合するように適合された座
環のような部材によって置き換えられる。流量計は導管
ポートに取外し可能な形式または固定形式で挿入してあ
る。
本発明の他の特徴は、流体の流れを測定するための渦
流量計に関し、導管は、流体を通す穴を取り囲む壁を有
し、該壁は、スティフネスが低減された領域、好ましく
はその内部に形成された隔膜を有する。枢軸部材が穴内
に配置されて前記隔膜に結合され、感知手段が前記枢軸
部材に結合されてその枢軸運動を感知し、撓み（振れ）
の関数としての出力を提供する。本発明のこの特徴によ
れば、前記壁、隔膜、および枢軸部材は一つの材料から
一体形成され、流体に対して連続した全体表面を提供
し、内部に流体の一部が滞留する割れ目またはギャップ
を低減する。好ましい実施例において、感知手段は取り
外し可能にポストに結合され、一方、該ポストは隔膜を
介して前記枢軸部材に結合され、該ポストは他の流量計
の構成要素と一体的に形成されている。
流量計に関し、導管は、流体を通す穴を取り囲む壁を有
し、該壁は、スティフネスが低減された領域、好ましく
はその内部に形成された隔膜を有する。枢軸部材が穴内
に配置されて前記隔膜に結合され、感知手段が前記枢軸
部材に結合されてその枢軸運動を感知し、撓み（振れ）
の関数としての出力を提供する。本発明のこの特徴によ
れば、前記壁、隔膜、および枢軸部材は一つの材料から
一体形成され、流体に対して連続した全体表面を提供
し、内部に流体の一部が滞留する割れ目またはギャップ
を低減する。好ましい実施例において、感知手段は取り
外し可能にポストに結合され、一方、該ポストは隔膜を
介して前記枢軸部材に結合され、該ポストは他の流量計
の構成要素と一体的に形成されている。
本発明の他の特徴は、流体の流量を測定するための渦
流量計に関し、該渦流量計は流体を通す穴を取り囲む壁
を具備し、該壁はスティフネスが低減された壁領域、お
よび好ましくはその内部に形成された隔膜を有する。穴
内に配置された本体は上流側最端（upstream extremit
y）、下流側最端（downstream extremity）、ならびに
該上流側最端および下流側最端に結合された中間部を有
する。好ましい実施例において、前記中間部はスティフ
ネスが低減された本体の一領域、好ましくは減厚領域を
含む。前記最端（extremity）の一方、好ましくは下流
側最端は前記壁領域に結合された第１端部を有する。前
記本体領域は、前記本体の周囲の流動流体によって誘引
される流体内の乱れの結果もたらされる、前記下流側最
端の少なくとも一部の動きを促進する。流量計は、前記
動きを検知して流量の関数としての、およびその関数と
しての出力を提供するため、前記下流側最端に結合され
た感知手段をさらに含む。他の好ましい実施例において
は、前記下流側最端は導管壁に結合された第２端部を有
し、かつ前記本体は最下流端の前記第１および第２端部
の間に配置された第２の減厚領域を含み、該第２の減厚
領域も撓んで動きを促進する。さらに、他の実施例にお
いては、感知手段は縦方向の動きよりも横方向の動きを
優先的に感知し、かつ穴から離れるように壁領域から伸
びるポストに取り外し可能に取付けられ、該ポストは感
知手段へ前記動きを伝達する。
流量計に関し、該渦流量計は流体を通す穴を取り囲む壁
を具備し、該壁はスティフネスが低減された壁領域、お
よび好ましくはその内部に形成された隔膜を有する。穴
内に配置された本体は上流側最端（upstream extremit
y）、下流側最端（downstream extremity）、ならびに
該上流側最端および下流側最端に結合された中間部を有
する。好ましい実施例において、前記中間部はスティフ
ネスが低減された本体の一領域、好ましくは減厚領域を
含む。前記最端（extremity）の一方、好ましくは下流
側最端は前記壁領域に結合された第１端部を有する。前
記本体領域は、前記本体の周囲の流動流体によって誘引
される流体内の乱れの結果もたらされる、前記下流側最
端の少なくとも一部の動きを促進する。流量計は、前記
動きを検知して流量の関数としての、およびその関数と
しての出力を提供するため、前記下流側最端に結合され
た感知手段をさらに含む。他の好ましい実施例において
は、前記下流側最端は導管壁に結合された第２端部を有
し、かつ前記本体は最下流端の前記第１および第２端部
の間に配置された第２の減厚領域を含み、該第２の減厚
領域も撓んで動きを促進する。さらに、他の実施例にお
いては、感知手段は縦方向の動きよりも横方向の動きを
優先的に感知し、かつ穴から離れるように壁領域から伸
びるポストに取り外し可能に取付けられ、該ポストは感
知手段へ前記動きを伝達する。
図面の簡単な説明 図1a及び1bは本発明に係る流量計の部分切除図であ
る。
る。
図1cは枢軸部材およびその隣接部品を示す図1bの1c−
1c線に沿った断面図である。
1c線に沿った断面図である。
図2aは図1bのねじれピンおよび隣接部品を上方から見
た図である。
た図である。
図2bは、枢軸部材が完全な放流（shedding）バーであ
る場合のねじれピンおよび隣接部品の上部図である。
る場合のねじれピンおよび隣接部品の上部図である。
図3aないし3dは本発明に使用できるねじれピンおよび
スティフネスを低減した領域の構成を示す断面図であ
る。
スティフネスを低減した領域の構成を示す断面図であ
る。
図4aおよび4bは本発明によるさらなる流量計の部分切
除図である。
除図である。
図5aは本発明によるさらに他の流量計の部分切除図で
ある。
ある。
図5bは図5aの5b−5b線に沿った断面図である。
図6aおよび6bは本発明による流量計モジュールを示す
図である。
図である。
図7aは図1bの7a−7a線に沿った放流バーの断面図であ
る。
る。
図7bは従来技術の放流バー組立体の断面図である。
図８は図1bの1c−1c線に沿った断面図である。
図9a,9bおよび9cは本発明に使用することができるカ
バー部材付きの放流バーを示す断面図である。
バー部材付きの放流バーを示す断面図である。
図10aおよび10bは本発明に使用することができる放流
バーの形の変形例を示す図である。
バーの形の変形例を示す図である。
図11aおよび11bは本発明に使用することができる放流
バーの形のさらなる変形例を示す図である。
バーの形のさらなる変形例を示す図である。
好ましい実施例の詳細な説明 図1aにおいて、流量計10は穴16を囲む壁14を有した導
管12を含む。穴16は液体又は気体である流体を、示され
た穴の軸18におおよそ沿って通す。この技術分野で知ら
れているように、流れのレイノルズ数がある特定の範囲
にある場合、流体が障害物の周囲を流れるときにカルマ
ン渦列が生ずる。図1aにおいて放流バー20は渦発生のた
めの障害物である。変動する流体圧力は、壁14に形成さ
れたホール24から穴16内へ向かって伸びる枢軸部材22お
よび放流バー20の他の部分に作用し、枢軸部材22は変動
する圧力に応答して動く。本発明の特徴によれば、ねじ
れピン26がホール24に配置されて枢軸部材20と結合され
る。一方もしくは、好ましくは両方のピン端部26a,26a
は壁14に固定的に取り付けられ、ピン軸27は実質上穴の
軸18と平行となっている。この構成により、固定された
ピン端部26a,26aの間のピン26の一部は、ピン軸27の周
りでの両矢印32で示した枢軸部材20の枢軸運動に応答し
て、両矢印30で示したようにピン軸27の周りでねじれ
る。ピン端部26a,26aは導管壁14に固定されているの
で、ピン26は枢軸部材20をその平行位置に復帰させよう
とする力を与える。該復帰力は枢軸部材20の自然振動周
波数を増大させ、動作中に遭遇する最高渦周波数より高
い枢軸部材22の自然周波数を確保するのに好都合であ
る。ピン26はまた枢軸部材22の、穴の軸18に平行方向
の、望ましくない動き、つまり部分的な機械振動または
流体の流れを表さない他の影響によって通常引き起こさ
れる動きを少なくする働きをする。前記動きを少なくす
ることによって、結果的に装置内におけるノイズや疑似
信号が低減される。さらにピン26は、流れを横断する枢
軸部材22の、前記流れを表す動き（両矢印32で示す）を
可能にする。好ましくは付属部品によってポスト28を介
して枢軸部材22に結合された感知手段34が、枢軸部材22
の動きを感知し、該動きを表す出力36を供給する。この
場合、前記動きの周波数は体積流量の関数であるから、
前記出力36は結果的に流量をも表すことになる。ポスト
28は上述したピン26および枢軸部材22の影響により、主
として両矢印38に沿ってピン軸27の周りで枢軸回動す
る。
管12を含む。穴16は液体又は気体である流体を、示され
た穴の軸18におおよそ沿って通す。この技術分野で知ら
れているように、流れのレイノルズ数がある特定の範囲
にある場合、流体が障害物の周囲を流れるときにカルマ
ン渦列が生ずる。図1aにおいて放流バー20は渦発生のた
めの障害物である。変動する流体圧力は、壁14に形成さ
れたホール24から穴16内へ向かって伸びる枢軸部材22お
よび放流バー20の他の部分に作用し、枢軸部材22は変動
する圧力に応答して動く。本発明の特徴によれば、ねじ
れピン26がホール24に配置されて枢軸部材20と結合され
る。一方もしくは、好ましくは両方のピン端部26a,26a
は壁14に固定的に取り付けられ、ピン軸27は実質上穴の
軸18と平行となっている。この構成により、固定された
ピン端部26a,26aの間のピン26の一部は、ピン軸27の周
りでの両矢印32で示した枢軸部材20の枢軸運動に応答し
て、両矢印30で示したようにピン軸27の周りでねじれ
る。ピン端部26a,26aは導管壁14に固定されているの
で、ピン26は枢軸部材20をその平行位置に復帰させよう
とする力を与える。該復帰力は枢軸部材20の自然振動周
波数を増大させ、動作中に遭遇する最高渦周波数より高
い枢軸部材22の自然周波数を確保するのに好都合であ
る。ピン26はまた枢軸部材22の、穴の軸18に平行方向
の、望ましくない動き、つまり部分的な機械振動または
流体の流れを表さない他の影響によって通常引き起こさ
れる動きを少なくする働きをする。前記動きを少なくす
ることによって、結果的に装置内におけるノイズや疑似
信号が低減される。さらにピン26は、流れを横断する枢
軸部材22の、前記流れを表す動き（両矢印32で示す）を
可能にする。好ましくは付属部品によってポスト28を介
して枢軸部材22に結合された感知手段34が、枢軸部材22
の動きを感知し、該動きを表す出力36を供給する。この
場合、前記動きの周波数は体積流量の関数であるから、
前記出力36は結果的に流量をも表すことになる。ポスト
28は上述したピン26および枢軸部材22の影響により、主
として両矢印38に沿ってピン軸27の周りで枢軸回動す
る。
図1aにおいて、ホール24は、導管12を取り巻く周囲環
境へ穴16から流体が漏れるのを低減ないし防止するた
め、図示しないカバーまたはキャップ等公知の手段によ
って封止されるのが好ましい。また、放流バー20は、好
ましくは本願と同じ譲受人に譲渡され、ここに統合して
引用する米国特許4464,939号明細書に記載された全体形
状またはアウトラインを有する。
境へ穴16から流体が漏れるのを低減ないし防止するた
め、図示しないカバーまたはキャップ等公知の手段によ
って封止されるのが好ましい。また、放流バー20は、好
ましくは本願と同じ譲受人に譲渡され、ここに統合して
引用する米国特許4464,939号明細書に記載された全体形
状またはアウトラインを有する。
図1bは流量計10aを示し、該流量計10aは、それがホー
ル24を横断して広がる隔膜40として図1bに示す、スティ
フネスを低減した領域を含む他は流量計10に類似する。
こうして隔膜40はめくら穴24aを画定し、ホール24を穴1
6から好ましくは液密に隔離する。感知手段34または他
の流量計構成部品を被測定流体から隔離することによっ
て、流量計10aでは、酸のような過酷（harsh）な流体と
同様、穏やか（benign）なものをも測定することができ
る。
ル24を横断して広がる隔膜40として図1bに示す、スティ
フネスを低減した領域を含む他は流量計10に類似する。
こうして隔膜40はめくら穴24aを画定し、ホール24を穴1
6から好ましくは液密に隔離する。感知手段34または他
の流量計構成部品を被測定流体から隔離することによっ
て、流量計10aでは、酸のような過酷（harsh）な流体と
同様、穏やか（benign）なものをも測定することができ
る。
図1aに関して述べたねじれピン26の有益な作用に加
え、ピン26が隔膜40を補強するように使用されたとき、
さらに流量計10aを有益にできる。第１に、流体のライ
ン圧（ライン圧は壁14の外側の環境を基準とした穴16内
の流体の圧力である）の変動があるとき、補強として使
用されるピン26がない、同様の流量計と比較した場合、
隔膜40を補強することによってピン26が測定能力を向上
させる。ライン圧の非ゼロ値は隔膜40の内部に応力を生
じ、そのひずみを引き起こす。ライン圧の変化に応じて
これらの応力やひずみが変化し、隔膜40、枢軸部材22お
よびポスト28に動きを生じさせる。好ましい感知手段34
は、以下でより詳細に検討するように、ポスト28のその
長さに沿った縦方向の動きよりもポスト28の横方向の動
きを優先的に検知する。このような感知手段を具備する
ので、ライン圧の変化はポスト28の、横方向よりも主と
して縦方向の枢軸運動を発生させるように隔膜40の両半
分（これらはピン26で２分される）の実効領域をほぼ均
等にすることにより、かつ隔膜上で枢軸部材を正確に位
置決めないし芯合わせすることによって効果を実現する
ことができる。しかしながら実際上、感知手段34はある
程度の範囲で、ライン圧の変化によるポスト28およびそ
の他の部材の動きを検知する。例えば流体の流れの中に
ある機械式ポンプに起因してライン圧が周期的に変動し
た場合、これに対応する隔膜40、枢軸部材22およびポス
ト28の動きが感知手段34によって検出され、流量の信号
として誤って解釈されることがある。補強隔膜40によっ
て、ピン26はライン圧の影響による応力やひずみを低減
させ、その結果、これに伴うポストおよび他の流量計の
構成部品の動きが低減し、測定能力が向上する。
え、ピン26が隔膜40を補強するように使用されたとき、
さらに流量計10aを有益にできる。第１に、流体のライ
ン圧（ライン圧は壁14の外側の環境を基準とした穴16内
の流体の圧力である）の変動があるとき、補強として使
用されるピン26がない、同様の流量計と比較した場合、
隔膜40を補強することによってピン26が測定能力を向上
させる。ライン圧の非ゼロ値は隔膜40の内部に応力を生
じ、そのひずみを引き起こす。ライン圧の変化に応じて
これらの応力やひずみが変化し、隔膜40、枢軸部材22お
よびポスト28に動きを生じさせる。好ましい感知手段34
は、以下でより詳細に検討するように、ポスト28のその
長さに沿った縦方向の動きよりもポスト28の横方向の動
きを優先的に検知する。このような感知手段を具備する
ので、ライン圧の変化はポスト28の、横方向よりも主と
して縦方向の枢軸運動を発生させるように隔膜40の両半
分（これらはピン26で２分される）の実効領域をほぼ均
等にすることにより、かつ隔膜上で枢軸部材を正確に位
置決めないし芯合わせすることによって効果を実現する
ことができる。しかしながら実際上、感知手段34はある
程度の範囲で、ライン圧の変化によるポスト28およびそ
の他の部材の動きを検知する。例えば流体の流れの中に
ある機械式ポンプに起因してライン圧が周期的に変動し
た場合、これに対応する隔膜40、枢軸部材22およびポス
ト28の動きが感知手段34によって検出され、流量の信号
として誤って解釈されることがある。補強隔膜40によっ
て、ピン26はライン圧の影響による応力やひずみを低減
させ、その結果、これに伴うポストおよび他の流量計の
構成部品の動きが低減し、測定能力が向上する。
第２に、隔膜40の強化によりピン26は隔膜40を破壊す
るために要するライン圧の値を高め、その結果、より高
いライン静圧での運転を可能にする。ピン端部26a,26a
の双方が、隔膜40の最大の強化および補強のため、好ま
しくは導管壁14に直接取り付けられる。
るために要するライン圧の値を高め、その結果、より高
いライン静圧での運転を可能にする。ピン端部26a,26a
の双方が、隔膜40の最大の強化および補強のため、好ま
しくは導管壁14に直接取り付けられる。
図1cは図1bの1c−1c線に沿った断面で隔膜40の周辺を
示し、かつ枢軸部材22の枢軸運動、ねじれピン26のひね
り、および隔膜40のたわみを（非常に誇張した形で）示
す。両矢印32は枢軸部材22の全体的な動きを示す。実線
および破断線は一方向での最大偏位における各部材の位
置を示す。
示し、かつ枢軸部材22の枢軸運動、ねじれピン26のひね
り、および隔膜40のたわみを（非常に誇張した形で）示
す。両矢印32は枢軸部材22の全体的な動きを示す。実線
および破断線は一方向での最大偏位における各部材の位
置を示す。
図2aの上面図は感知手段34の側から見た流量計10aの
選択された部品を示す。隔膜40は、取付けられた枢軸部
材22とともに、隔膜40の直径42で決定される外側（隔
膜）径、および枢軸部材22の有効径44で決定される内側
（固定中心）径を有する固定中心隔膜を都合よく形成す
る。ここで、隔膜と同様の材料で形成された「中心」の
場合は、固定中心は隔膜の少なくとも６倍の全体厚さを
有する中心である。この実施例および他の実施例の枢軸
部材は、好ましくは隔膜に固定的に取付けられて固定中
心隔膜を形成し、その結果、枢軸部材上に作用する力は
効果的に感知手段に伝送される。図2aには、導管壁14に
固定的に取付けられているねじれピンの端部26a,26aが
示されている。
選択された部品を示す。隔膜40は、取付けられた枢軸部
材22とともに、隔膜40の直径42で決定される外側（隔
膜）径、および枢軸部材22の有効径44で決定される内側
（固定中心）径を有する固定中心隔膜を都合よく形成す
る。ここで、隔膜と同様の材料で形成された「中心」の
場合は、固定中心は隔膜の少なくとも６倍の全体厚さを
有する中心である。この実施例および他の実施例の枢軸
部材は、好ましくは隔膜に固定的に取付けられて固定中
心隔膜を形成し、その結果、枢軸部材上に作用する力は
効果的に感知手段に伝送される。図2aには、導管壁14に
固定的に取付けられているねじれピンの端部26a,26aが
示されている。
図2bは図2aと類似の図であるが、この中で流量計は図
1aおよび1bに示したものとは幾分異なる。図2bにおい
て、枢軸部材20aは上流側最端104、中間部106、および
下流側最端108からなる実質的に完全な（complete）放
流バーである。ねじれピン26bは導管壁14に固定的に取
付けられたピン端26c,26cを有する。枢軸部材20aは有効
径44aを有し、隔膜40は隔膜径42aを有する。図2bはまた
ポスト28も示す。また、枢軸部材20aのより大きな動き
を可能にする一方、隔膜40への確固とした結果を維持す
るため、枢軸部材20aの隔膜40に隣接する部分およびポ
スト28の周囲を越えて伸びる部分はえぐられていてもよ
い。このような場合、固定中心の直径はポスト28の直径
および直径44aの中間値をとることができる。隔膜への
枢軸部材の取付け部にえぐりが設けられている場合、確
固とした結合を維持するために、えぐり部の横幅は枢軸
部材端の横幅の少なくとも50％にすべきである。「横
幅」は、図2bにおいては、図の面内にあって、軸27に垂
直な軸に沿って測定された幅を意味する。
1aおよび1bに示したものとは幾分異なる。図2bにおい
て、枢軸部材20aは上流側最端104、中間部106、および
下流側最端108からなる実質的に完全な（complete）放
流バーである。ねじれピン26bは導管壁14に固定的に取
付けられたピン端26c,26cを有する。枢軸部材20aは有効
径44aを有し、隔膜40は隔膜径42aを有する。図2bはまた
ポスト28も示す。また、枢軸部材20aのより大きな動き
を可能にする一方、隔膜40への確固とした結果を維持す
るため、枢軸部材20aの隔膜40に隣接する部分およびポ
スト28の周囲を越えて伸びる部分はえぐられていてもよ
い。このような場合、固定中心の直径はポスト28の直径
および直径44aの中間値をとることができる。隔膜への
枢軸部材の取付け部にえぐりが設けられている場合、確
固とした結合を維持するために、えぐり部の横幅は枢軸
部材端の横幅の少なくとも50％にすべきである。「横
幅」は、図2bにおいては、図の面内にあって、軸27に垂
直な軸に沿って測定された幅を意味する。
図3a〜3dは本発明に使用することができるさらにいく
つかの隔膜およびねじれピンの形状を示す断面図であ
る。図3aにおいて、隔膜40aは平らな形状を有し、枢軸
部材22に接合されている。図3bにおいて、隔膜40bは穴1
6のほぼ真円筒形に一致するように湾曲された形状を有
する。湾曲された隔膜は平らな隔膜と比較して増大され
たスティフネスを有し、そのために、与えられた隔膜の
厚さに対して流量計の感度が低減する。その結果、与え
られた最小の感度に対しては、平らな隔膜は湾曲された
ものよりも大きい厚さにできるので一般に、隔膜が一体
成型される場合は有利である。一方、湾曲された隔膜は
管の表面の湾曲形状に一致させることにより流体の流れ
特性を改善でき、一体成型技術を使用した場合には平ら
なものよりも製造を容易にすることができる。図3cにお
いては、スティフネスを低減された領域40cが壁14のホ
ースを完全に充填している。さらに、領域40cはねじれ
ピン26dを覆っている。領域40cは、領域40cに隣接する
導管壁14に比して小さい固有スティフネスを有する材料
で構成されている。ピン26dはスティイフネス低減領域4
0cに埋め込まれ、該ピンは領域40cに比して大きな固有
スティフネスを有する材料から構成されている。最後に
図3dは、穴に最も近い内面近くよりもむしろ導管壁14の
外面近くに配置された隔膜40dを示す。このような構成
では、図3aおよび図3bのホールの構造とは対照的に、ス
ティフネス低減領域の穴16と同じ側にめくら穴24bが配
置される。
つかの隔膜およびねじれピンの形状を示す断面図であ
る。図3aにおいて、隔膜40aは平らな形状を有し、枢軸
部材22に接合されている。図3bにおいて、隔膜40bは穴1
6のほぼ真円筒形に一致するように湾曲された形状を有
する。湾曲された隔膜は平らな隔膜と比較して増大され
たスティフネスを有し、そのために、与えられた隔膜の
厚さに対して流量計の感度が低減する。その結果、与え
られた最小の感度に対しては、平らな隔膜は湾曲された
ものよりも大きい厚さにできるので一般に、隔膜が一体
成型される場合は有利である。一方、湾曲された隔膜は
管の表面の湾曲形状に一致させることにより流体の流れ
特性を改善でき、一体成型技術を使用した場合には平ら
なものよりも製造を容易にすることができる。図3cにお
いては、スティフネスを低減された領域40cが壁14のホ
ースを完全に充填している。さらに、領域40cはねじれ
ピン26dを覆っている。領域40cは、領域40cに隣接する
導管壁14に比して小さい固有スティフネスを有する材料
で構成されている。ピン26dはスティイフネス低減領域4
0cに埋め込まれ、該ピンは領域40cに比して大きな固有
スティフネスを有する材料から構成されている。最後に
図3dは、穴に最も近い内面近くよりもむしろ導管壁14の
外面近くに配置された隔膜40dを示す。このような構成
では、図3aおよび図3bのホールの構造とは対照的に、ス
ティフネス低減領域の穴16と同じ側にめくら穴24bが配
置される。
図1aおよび1bにおける流量計10および10aには、枢軸
部材22の動きを検知するための多くの型の感知手段を使
用することができる。一例として、枢軸部材22の動きに
起因するピン26、ポスト28または隔膜40の偏向を検出す
るための公知の光学的技術を感知手段として適用でき
る。好ましい実施例においては、流量計10および10aは
ねじれピン26または隔膜40から延長されたポスト28を含
み、感知手段34はポスト28に結合される取り外しまたは
置換可能なモジュールであり、圧電板または結晶が使用
される。この好ましい感知手段は、軸方向に撓んでポス
ト28の側方（横方向）の動きを圧電結晶へ伝達する一
方、ポスト28から圧電結晶への長さに沿った動きの伝達
は抑制するように撓む隔膜を含む。この好ましい感知手
段は本願と同じ譲受人に譲渡され、ここに統合して引用
する米国特許4,926,695号明細書に記載されている。縦
の動きよりもむしろ横の動きを優先して検知する前記感
知手段の能力は、理想的でない動作状態の下で流量計が
満足に作動できることを確実にするために重要である。
また、好ましい感知手段は、隔膜40が自由に撓むことが
できるように、隔膜を押圧したり、それに荷重をかけた
り、またはその他の方法で隔膜40を制限しないことが重
要である。
部材22の動きを検知するための多くの型の感知手段を使
用することができる。一例として、枢軸部材22の動きに
起因するピン26、ポスト28または隔膜40の偏向を検出す
るための公知の光学的技術を感知手段として適用でき
る。好ましい実施例においては、流量計10および10aは
ねじれピン26または隔膜40から延長されたポスト28を含
み、感知手段34はポスト28に結合される取り外しまたは
置換可能なモジュールであり、圧電板または結晶が使用
される。この好ましい感知手段は、軸方向に撓んでポス
ト28の側方（横方向）の動きを圧電結晶へ伝達する一
方、ポスト28から圧電結晶への長さに沿った動きの伝達
は抑制するように撓む隔膜を含む。この好ましい感知手
段は本願と同じ譲受人に譲渡され、ここに統合して引用
する米国特許4,926,695号明細書に記載されている。縦
の動きよりもむしろ横の動きを優先して検知する前記感
知手段の能力は、理想的でない動作状態の下で流量計が
満足に作動できることを確実にするために重要である。
また、好ましい感知手段は、隔膜40が自由に撓むことが
できるように、隔膜を押圧したり、それに荷重をかけた
り、またはその他の方法で隔膜40を制限しないことが重
要である。
図4aは穴16aを包囲する導管壁14a、およびねじれピン
26と結合された枢軸部材22bを有する、図１の流量計と
同様の流量計10bを示す。図4bは図4aの流量計と類似す
るが、導管壁14aのホールを横断して広がる隔膜40eを付
加的に有している流量計10cを示す。隔膜40eは導管壁14
a内のスティフネス低減領域として作用する。
26と結合された枢軸部材22bを有する、図１の流量計と
同様の流量計10bを示す。図4bは図4aの流量計と類似す
るが、導管壁14aのホールを横断して広がる隔膜40eを付
加的に有している流量計10cを示す。隔膜40eは導管壁14
a内のスティフネス低減領域として作用する。
図5aの部分切除図は、本発明のねじれピンを使用した
他の実施例である流量計10dを示す。流体は、穴16b内に
配置され、放流バーとして表され、流体中でカルマン渦
列を発生させる障害物42の一部の周りをほぼ指示された
穴の軸18に沿って流れる。ねじれピン44および好ましく
はポスト46にも結合された障害物42は、渦に関連する流
体の流れに応答して全体にピン軸48の周りで枢軸運動ま
たは屈曲する。障害物42はまた、その他端に近い軸49
（図5b参照）の周りで枢軸運動または屈曲する。ねじれ
ピン44の両端部は座環50に一体的に接続され、前記座環
50はさらにその周囲の溶接接合部51,51を介して導管壁1
4bに取付けられている。こうして前記ピン端部は導管壁
14bに固定的に取付けられるので、上述のように、流量
計10dはピンのねじれ作用に基づく効果を得る。感知手
段34はポスト46を介して障害物42の動きを検知し、前記
偏向の関数として出力36を供給する。流量計10dは好ま
しくはさらに座環50を横断して広がる隔膜52を含み、該
隔膜はピン44によって強化されている。
他の実施例である流量計10dを示す。流体は、穴16b内に
配置され、放流バーとして表され、流体中でカルマン渦
列を発生させる障害物42の一部の周りをほぼ指示された
穴の軸18に沿って流れる。ねじれピン44および好ましく
はポスト46にも結合された障害物42は、渦に関連する流
体の流れに応答して全体にピン軸48の周りで枢軸運動ま
たは屈曲する。障害物42はまた、その他端に近い軸49
（図5b参照）の周りで枢軸運動または屈曲する。ねじれ
ピン44の両端部は座環50に一体的に接続され、前記座環
50はさらにその周囲の溶接接合部51,51を介して導管壁1
4bに取付けられている。こうして前記ピン端部は導管壁
14bに固定的に取付けられるので、上述のように、流量
計10dはピンのねじれ作用に基づく効果を得る。感知手
段34はポスト46を介して障害物42の動きを検知し、前記
偏向の関数として出力36を供給する。流量計10dは好ま
しくはさらに座環50を横断して広がる隔膜52を含み、該
隔膜はピン44によって強化されている。
障害物42、ピン44および座環50を具備する流量計モジ
ュールは感知手段34と結合され、かつ導管壁14b内へ挿
入されることによって流量計として供される。この流量
計モジュールはさらに好ましくは隔膜52およびポスト46
を含み、導管壁14bのポート54に挿入嵌合される。座環5
0を導管14bに確保して所定の場所に流量計モジュールを
保持するため、溶接以外のろう付け、セメント接合（ce
menting）、溶接接合（solvent）、接着、圧入、ねじ込
み等他の公知方法を使用することができる。
ュールは感知手段34と結合され、かつ導管壁14b内へ挿
入されることによって流量計として供される。この流量
計モジュールはさらに好ましくは隔膜52およびポスト46
を含み、導管壁14bのポート54に挿入嵌合される。座環5
0を導管14bに確保して所定の場所に流量計モジュールを
保持するため、溶接以外のろう付け、セメント接合（ce
menting）、溶接接合（solvent）、接着、圧入、ねじ込
み等他の公知方法を使用することができる。
図5bは図5aの5b−5b線に沿った部分切除断面図であ
る。枢軸運動を増すため、障害物42は、座環50に結合さ
れる第１の端部53a、および下部座部材56に結合される
第２の端部53bの位置でえぐられてもよい。溶接接合部5
7a,57aは下部座部材56に障害物42を確保し、溶接接合部
57a,57aは障害物42を下部座部材56に固着し、また溶接
接合部57b,57bは導管壁14bに部材56を確保する。端部53
aは好ましくはポスト46の直径よりも小さくない直径を
有する円形断面形状を有する。図2aおよび図2bに関して
説明したように、えぐりは障害物42および隔膜52の間の
強固な結合を維持できるものでなければならない。端部
53bは好ましくは穴の軸18に平行して長く延びる断面形
状を有する。障害物42のえぐり部は穴16bの外側に配置
されるので、実質的に流体の流れに影響を及ぼさない。
しかしながら、障害物42は、符号58で誇張して示す小さ
なギャップが障害物42および導管壁14bの間に残るよう
な形状であるため、障害物42の枢軸運動は許容される。
他の実施例に示す枢軸部材もまたえぐり領域または枢軸
運動を促進するための領域を含むことができる。
る。枢軸運動を増すため、障害物42は、座環50に結合さ
れる第１の端部53a、および下部座部材56に結合される
第２の端部53bの位置でえぐられてもよい。溶接接合部5
7a,57aは下部座部材56に障害物42を確保し、溶接接合部
57a,57aは障害物42を下部座部材56に固着し、また溶接
接合部57b,57bは導管壁14bに部材56を確保する。端部53
aは好ましくはポスト46の直径よりも小さくない直径を
有する円形断面形状を有する。図2aおよび図2bに関して
説明したように、えぐりは障害物42および隔膜52の間の
強固な結合を維持できるものでなければならない。端部
53bは好ましくは穴の軸18に平行して長く延びる断面形
状を有する。障害物42のえぐり部は穴16bの外側に配置
されるので、実質的に流体の流れに影響を及ぼさない。
しかしながら、障害物42は、符号58で誇張して示す小さ
なギャップが障害物42および導管壁14bの間に残るよう
な形状であるため、障害物42の枢軸運動は許容される。
他の実施例に示す枢軸部材もまたえぐり領域または枢軸
運動を促進するための領域を含むことができる。
また、図5bに示すのは、動き伝達管34bおよび軸方向
に撓む隔膜34cを含む好ましい感知手段34aの部分であ
る。軸方向に撓む隔膜34cは横方向に堅固であり、図示
しない圧電結晶に効果的に力を伝達するが、ポスト46の
垂直方向の動きは軸方向に撓む隔膜34cの撓みによって
大いに吸収されるように軸方向には弱い。隔膜52の自由
な撓みを許容するため、感知手段は隔膜52を押圧したり
制限したりしない。
に撓む隔膜34cを含む好ましい感知手段34aの部分であ
る。軸方向に撓む隔膜34cは横方向に堅固であり、図示
しない圧電結晶に効果的に力を伝達するが、ポスト46の
垂直方向の動きは軸方向に撓む隔膜34cの撓みによって
大いに吸収されるように軸方向には弱い。隔膜52の自由
な撓みを許容するため、感知手段は隔膜52を押圧したり
制限したりしない。
図6aは本発明に関する取り外し可能な流量計モジュー
ルの部分側面断面図である。図6bは6b−6b線に沿った図
を示す。流量計モジュール55は、該流量計モジュール
が、好ましくは導管部を含まず、既設の導管つまり管62
のポート60に挿入されている点を除いて、図1bの流量計
10aと類似する。流量計モジュール55は座標64、隔膜4
0、ピン端部26a,26aを有し、前記座環64に固定的に取付
けられている捩じれピン26、枢軸部材22を少なくともそ
の一部分とする放流バー20、ならびに好ましくはモジュ
ール端部66およびポスト28からなる。流量計モジュール
は好ましくはコスト低減のため素材から一体的に成型さ
れる。ポート60へ流量計モジュール55を挿入するに際し
ては、座環64がポート60と嵌合され、ねじ68a,68b,68c,
68dによって導管62に確保される。Ｏリング70は効果的
にポート60を封止し、導管62外への液漏れを防止する。
堅固な環止め72または他の堅固な止め具手段によってモ
ジュール端部66は導管62に確実に保持される。枢軸部材
22を含む放流バー20に代えて、流量計モジュール55は、
枢軸部材22b（図4a）、または枢軸部材と放流バーとが
組み合わされたもの20a（図2b）、または障害物42（図5
aおよび5b）等、他の構造を含むことができる。感知手
段34は上述の実施例と同様、流量表示出力を供給する。
ルの部分側面断面図である。図6bは6b−6b線に沿った図
を示す。流量計モジュール55は、該流量計モジュール
が、好ましくは導管部を含まず、既設の導管つまり管62
のポート60に挿入されている点を除いて、図1bの流量計
10aと類似する。流量計モジュール55は座標64、隔膜4
0、ピン端部26a,26aを有し、前記座環64に固定的に取付
けられている捩じれピン26、枢軸部材22を少なくともそ
の一部分とする放流バー20、ならびに好ましくはモジュ
ール端部66およびポスト28からなる。流量計モジュール
は好ましくはコスト低減のため素材から一体的に成型さ
れる。ポート60へ流量計モジュール55を挿入するに際し
ては、座環64がポート60と嵌合され、ねじ68a,68b,68c,
68dによって導管62に確保される。Ｏリング70は効果的
にポート60を封止し、導管62外への液漏れを防止する。
堅固な環止め72または他の堅固な止め具手段によってモ
ジュール端部66は導管62に確実に保持される。枢軸部材
22を含む放流バー20に代えて、流量計モジュール55は、
枢軸部材22b（図4a）、または枢軸部材と放流バーとが
組み合わされたもの20a（図2b）、または障害物42（図5
aおよび5b）等、他の構造を含むことができる。感知手
段34は上述の実施例と同様、流量表示出力を供給する。
隔膜およびねじれピンの両方を使用した本発明の実施
例では、前記ピンは、穴の内部の流体の流れの乱れを最
少にするように、好ましくは隔膜の導管穴から離れた側
に配置される。
例では、前記ピンは、穴の内部の流体の流れの乱れを最
少にするように、好ましくは隔膜の導管穴から離れた側
に配置される。
本発明の他の特徴は、振動すなわち枢軸部材としての
放流バーの「尾」部の使用にある。再び図1bに戻り、放
流バー20は全体的に上流側最端104a、中間部106a、およ
び下流側最端108aからなる。下流側最端108aは枢軸部材
22を含み、その動きが検知されて出力36が発生される。
枢軸部材としての下流側最端（またはその一部）を使用
することは、一端、つまり後縁が固定されていないため
にすでに自由に枢軸偏向できるという事実を活用したも
のである。さらに、中間部106aの一部である減厚領域11
0が、屈曲または撓みによる枢軸部材22の他端つまり先
端の動作の、より大きい自由度を許容する。効果的な枢
軸運動のため、枢軸部材は、好ましくは比較的スティフ
ネスの大きい棒状構造であり、導管壁内に形成された隔
膜に堅固に取付けられて流動流体内にさらされる。
放流バーの「尾」部の使用にある。再び図1bに戻り、放
流バー20は全体的に上流側最端104a、中間部106a、およ
び下流側最端108aからなる。下流側最端108aは枢軸部材
22を含み、その動きが検知されて出力36が発生される。
枢軸部材としての下流側最端（またはその一部）を使用
することは、一端、つまり後縁が固定されていないため
にすでに自由に枢軸偏向できるという事実を活用したも
のである。さらに、中間部106aの一部である減厚領域11
0が、屈曲または撓みによる枢軸部材22の他端つまり先
端の動作の、より大きい自由度を許容する。効果的な枢
軸運動のため、枢軸部材は、好ましくは比較的スティフ
ネスの大きい棒状構造であり、導管壁内に形成された隔
膜に堅固に取付けられて流動流体内にさらされる。
図7aは、枢軸部材22の下流側最端、減厚流域110、お
よび上流側最端104aを含む放流バー20の、図1bの7a−7a
線に沿った横断面図を示す。流体はほぼ矢印111で示す
方向に移動する。破線の円116は隔膜40の位置を示す。
放流バー20の回りの流体の流れによって引き起こされる
乱れは放流バー20を横切る変動差圧を発生する。矢印11
4は、ある瞬間に放流バーの部分に作用する差圧による
力つまり枢軸部材22の動きに貢献する力を示す。
よび上流側最端104aを含む放流バー20の、図1bの7a−7a
線に沿った横断面図を示す。流体はほぼ矢印111で示す
方向に移動する。破線の円116は隔膜40の位置を示す。
放流バー20の回りの流体の流れによって引き起こされる
乱れは放流バー20を横切る変動差圧を発生する。矢印11
4は、ある瞬間に放流バーの部分に作用する差圧による
力つまり枢軸部材22の動きに貢献する力を示す。
減厚領域110を有する下流側最端の枢軸部材22の採用
は、図7bに示す同様の寸法の従来技術による放流バー20
cと比較した場合、その動きに貢献する差圧の力が作用
する表面領域が増大する点で優れている。同図におい
て、矢印114aは放流バー組立体20cの中間部に主として
作用し、検知梁118の動きに貢献する差圧による力を示
す。従来技術の組立体20cは上述した米国特許4,926,695
号明細書に開示されている。図7aにおいては、力114は
枢軸部材22および減厚領域110に作用し、図7aの面に垂
直難軸122の回りの曲げモーメント120を発生する。放流
バー組立体20の表面領域を比較的大きくして使用するこ
とにより、与えられた測定感度に対し、図7bの感知隔膜
124よりも減厚領域110を厚くすることができる。これに
よって、放流バー組立体20が金属で一時的に鋳造される
場合に、製作部品の厚さが与えられた最低の厚さを超え
てさえいるならば、公知の鋳造方法は信頼性に富み低コ
ストであるから特に有利である。代表的な金属、流量計
の寸法、および感度要求により、減厚領域110の厚さが
前記最低厚さより大きくなるならば、一体鋳造構造が可
能になる一方、従来技術の感知隔膜124はその厚さが前
記最低厚さより薄いために、これら部品を個々に機械加
工部品することが要求される。所望ならば、枢軸部材22
の自然周波数は減厚領域110の厚さを調節して設定する
ことにより規定でき、該周波数は厚さの増大に伴って増
加する。
は、図7bに示す同様の寸法の従来技術による放流バー20
cと比較した場合、その動きに貢献する差圧の力が作用
する表面領域が増大する点で優れている。同図におい
て、矢印114aは放流バー組立体20cの中間部に主として
作用し、検知梁118の動きに貢献する差圧による力を示
す。従来技術の組立体20cは上述した米国特許4,926,695
号明細書に開示されている。図7aにおいては、力114は
枢軸部材22および減厚領域110に作用し、図7aの面に垂
直難軸122の回りの曲げモーメント120を発生する。放流
バー組立体20の表面領域を比較的大きくして使用するこ
とにより、与えられた測定感度に対し、図7bの感知隔膜
124よりも減厚領域110を厚くすることができる。これに
よって、放流バー組立体20が金属で一時的に鋳造される
場合に、製作部品の厚さが与えられた最低の厚さを超え
てさえいるならば、公知の鋳造方法は信頼性に富み低コ
ストであるから特に有利である。代表的な金属、流量計
の寸法、および感度要求により、減厚領域110の厚さが
前記最低厚さより大きくなるならば、一体鋳造構造が可
能になる一方、従来技術の感知隔膜124はその厚さが前
記最低厚さより薄いために、これら部品を個々に機械加
工部品することが要求される。所望ならば、枢軸部材22
の自然周波数は減厚領域110の厚さを調節して設定する
ことにより規定でき、該周波数は厚さの増大に伴って増
加する。
放流バー20は、下流側最端枢軸部材22を使用すること
により、組立体20cの隔膜輪郭線115と比較して、輪郭線
116で示されたより大きい直径の隔膜に適合する点で、
放流バー組立体20cに対して付加的な優位点を有してい
る。大きい直径の隔膜の使用により、適当な隔膜の可撓
性が維持される一方で、隔膜の厚さの増大が可能にな
る。これは、一体鋳造された減厚領域110に関連して説
明したのと同じ理由で一体成型隔膜にとっても利点であ
る。
により、組立体20cの隔膜輪郭線115と比較して、輪郭線
116で示されたより大きい直径の隔膜に適合する点で、
放流バー組立体20cに対して付加的な優位点を有してい
る。大きい直径の隔膜の使用により、適当な隔膜の可撓
性が維持される一方で、隔膜の厚さの増大が可能にな
る。これは、一体鋳造された減厚領域110に関連して説
明したのと同じ理由で一体成型隔膜にとっても利点であ
る。
再び図1bに戻り、放流バー20は好ましくは下流側最端
108aの一部としての減厚領域112を含む。図示のよう
に、領域112および110は好ましくは突き合わされてＬ型
形状を形成する。1c−1c線に沿った断面図が図８に示さ
れる。そこで、図7aの矢印114に類似している矢印126は
枢軸部材22の動きに貢献する差圧による力を示し、該力
はピン軸27の回りでの曲げモーメント128を発生する。
減厚領域112が撓んで、軸27の回りでの枢軸部材22の枢
軸運動を促進する。領域110と同様、領域112の厚さも調
節または設定でき、十分に高い枢軸部材22の自然周波数
を確保しつつ、感知手段34で測定可能な適当な撓みを確
保する。
108aの一部としての減厚領域112を含む。図示のよう
に、領域112および110は好ましくは突き合わされてＬ型
形状を形成する。1c−1c線に沿った断面図が図８に示さ
れる。そこで、図7aの矢印114に類似している矢印126は
枢軸部材22の動きに貢献する差圧による力を示し、該力
はピン軸27の回りでの曲げモーメント128を発生する。
減厚領域112が撓んで、軸27の回りでの枢軸部材22の枢
軸運動を促進する。領域110と同様、領域112の厚さも調
節または設定でき、十分に高い枢軸部材22の自然周波数
を確保しつつ、感知手段34で測定可能な適当な撓みを確
保する。
必要ならば、減厚領域110,112の一方または双方を省
略して、減厚されているのではなく、変形されていない
放流バーの形状と適合し、かつ隣接する部分と比較して
小さい固有スティフネスを有しており、その結果枢軸部
材の動きを促進するための減厚領域と同様に、可撓性が
増大している材料で置き換えることができる。渦放出周
波数と流量との関係は、例えば減厚領域の導入のような
方法で放流バーの外部表面の形状を代えることによって
変化できるため、前述の試みは前記関係の乱れを最小限
度にすることになり、都合がよい。
略して、減厚されているのではなく、変形されていない
放流バーの形状と適合し、かつ隣接する部分と比較して
小さい固有スティフネスを有しており、その結果枢軸部
材の動きを促進するための減厚領域と同様に、可撓性が
増大している材料で置き換えることができる。渦放出周
波数と流量との関係は、例えば減厚領域の導入のような
方法で放流バーの外部表面の形状を代えることによって
変化できるため、前述の試みは前記関係の乱れを最小限
度にすることになり、都合がよい。
また、渦分流周波数と流量との関係の乱れの低減は、
カバー部材または減厚領域の少なくとも一部を覆う部材
を位置決めすることによって実現できる。図9a,9bおよ
び図9cは、図1bの放流バー20に取付けられた前記のよう
なカバー部材74の、それぞれ側面、後面、および断面図
である。溶接点76によってカバー部材74は所定位置に保
持される。カバー部材74が実質的に減厚領域112を覆う
ので、下流側最端108aがカバー部材70とともに、下流側
最端108aの長さ全体に沿って、実質的に均一な流体に対
する外部表面を提供する。カバー部材74と隣接部品との
間のギャップ78は、枢軸部材22の枢軸運動の制限を増加
することがないように、減厚領域110,112が、カバー部
材がない場合にこれらが撓むことのできる角度と実質的
に同じだけ撓むことを許容する。必要ならば、中間部10
6aが前記カバー部材とともに、その長さに沿って流体に
対する実質的に均一な外部表面を同様に提供するよう
に、カバー部材は減厚領域110をも覆うことができる。
カバー部材または減厚領域の少なくとも一部を覆う部材
を位置決めすることによって実現できる。図9a,9bおよ
び図9cは、図1bの放流バー20に取付けられた前記のよう
なカバー部材74の、それぞれ側面、後面、および断面図
である。溶接点76によってカバー部材74は所定位置に保
持される。カバー部材74が実質的に減厚領域112を覆う
ので、下流側最端108aがカバー部材70とともに、下流側
最端108aの長さ全体に沿って、実質的に均一な流体に対
する外部表面を提供する。カバー部材74と隣接部品との
間のギャップ78は、枢軸部材22の枢軸運動の制限を増加
することがないように、減厚領域110,112が、カバー部
材がない場合にこれらが撓むことのできる角度と実質的
に同じだけ撓むことを許容する。必要ならば、中間部10
6aが前記カバー部材とともに、その長さに沿って流体に
対する実質的に均一な外部表面を同様に提供するよう
に、カバー部材は減厚領域110をも覆うことができる。
図1aは、図1bと同様下流側最端枢軸部材22を使用した
放流バー20を示す。図4aは上流側最端104b、中間部106b
（減厚領域110aを含む）、および下流側最端108a（減厚
領域112aを含む）からなり、図1a,1bのものと類似する
放流バー20bを示す。しかしながら図4aでは、減厚領域1
12aおよび110aは導管壁14aに直接取付けられている。
放流バー20を示す。図4aは上流側最端104b、中間部106b
（減厚領域110aを含む）、および下流側最端108a（減厚
領域112aを含む）からなり、図1a,1bのものと類似する
放流バー20bを示す。しかしながら図4aでは、減厚領域1
12aおよび110aは導管壁14aに直接取付けられている。
代案として、好ましくないが、本発明の実施例は枢軸
部材としてどちらかといえば下流側最端よりも上流側最
端の少なくとも一部を使用する。先に言及した差圧によ
る力は、一般的に下流側最端よりも上流側最端の方で弱
いと考えられているが、それでも中間部に加わる力が組
み合わされたときには、上流側最端の測定可能な動きを
生じさせるのに十分である。下流側最端のように上流側
最端は自由に撓む、隔離されたエッジを有する。上流側
最端の形状は、特に装置の渦放流の挙動に強い影響を有
するので、その部分の枢軸運動を促進するために、上流
側最端内に減厚領域を取り入れることは渦分流周波数と
流速との間の関係に悪影響を与える。この問題は、減厚
領域に代えて、放流バーの残余部の形状と一致し、かつ
小さな固有スティフネスを有する材料を使用することに
より（上述したように）、または減厚領域とともにカバ
ー部材を使用することにより低減できる。
部材としてどちらかといえば下流側最端よりも上流側最
端の少なくとも一部を使用する。先に言及した差圧によ
る力は、一般的に下流側最端よりも上流側最端の方で弱
いと考えられているが、それでも中間部に加わる力が組
み合わされたときには、上流側最端の測定可能な動きを
生じさせるのに十分である。下流側最端のように上流側
最端は自由に撓む、隔離されたエッジを有する。上流側
最端の形状は、特に装置の渦放流の挙動に強い影響を有
するので、その部分の枢軸運動を促進するために、上流
側最端内に減厚領域を取り入れることは渦分流周波数と
流速との間の関係に悪影響を与える。この問題は、減厚
領域に代えて、放流バーの残余部の形状と一致し、かつ
小さな固有スティフネスを有する材料を使用することに
より（上述したように）、または減厚領域とともにカバ
ー部材を使用することにより低減できる。
図10aは本発明に使用することができる他の放流バー
の断面形状を示し、放流バー80は上流側最端82、中間部
84、および下流側最端86を有する。図10bは図10aの放流
バー80を示すが、ここでは中間部84は減厚領域81を含
み、下流側（または上流側）最端の枢軸運動を促進す
る。同様に、断面が図11aに示され、上流側最端92、中
間部94、および下流側最端96を含む放流バー90もまた本
発明に使用することができる。図11bは図11aの放流バー
90を示すが、下流側（または上流側）最端の動きを促進
するため、中間部94の部分としての減厚領域91を含む。
の断面形状を示し、放流バー80は上流側最端82、中間部
84、および下流側最端86を有する。図10bは図10aの放流
バー80を示すが、ここでは中間部84は減厚領域81を含
み、下流側（または上流側）最端の枢軸運動を促進す
る。同様に、断面が図11aに示され、上流側最端92、中
間部94、および下流側最端96を含む放流バー90もまた本
発明に使用することができる。図11bは図11aの放流バー
90を示すが、下流側（または上流側）最端の動きを促進
するため、中間部94の部分としての減厚領域91を含む。
さらに、本発明の他の特徴は流量計の部品が形成され
て一緒に保持される方法に関する。図1aの流量計10にお
いて、導管壁14、放流バー20（図1bで表示した枢軸部材
22と減厚領域110および112とを含む）、ねじれピン26、
およびポスト28は、好ましくは金属、プラスチック、セ
ラミック、その他の一定の材料によって一体的に形成さ
れる。ステンレス鋼、炭素鋼、クロム−ニッケル鋼（例
えばユニオンカーバイド社「Union Carbide Corp」で販
売されているハステロイ「Hastelloy」）等の金属から
なるインベストメント鋳造法が、工業的用途に設計され
た流量計の多くのものに好ましい。同様に、プラスチッ
クの射出成型が他の用途に使用できる。図1bの流量計10
aにおいて、隔膜40は流量計10との関連で先に説明した
部品と一体的に形成される。この一体的に形成された流
量計10aは、製作に必要な機械加工および組立の工程削
減による両方の経費節減の効果と、腐食の影響を受けや
すい溶接継手の不存在、および液体が滞留する可能性の
ある部品間のギャップまたは割れ目の不存在に関する他
の効果とを有する。この後者の特徴は一体成型方法に起
因し、流体にさらされる連続的なとぎれのない全体表面
流体によるものであり、この特徴は例えば食料つまり飲
料等の流体である衛生的用途に要求される。各実施例に
示したポストだけでなく、図1c,2a,2b,3a,3bおよび3dの
枢軸部材、ねじれピン、隔膜および導管壁のそれぞれ
は、好ましくは単体のユニットとして一体形成される。
図4aおよび4bの流量計10bおよび10c（出力36を伴う感知
手段34を除く）もまた、好ましくは単一のユニットとし
て一体的に形成される。図6aおよび6bの流量計モジュー
ル55もまた好ましくは一体的に形成される。隔膜および
減厚領域は、機械加工において特別な配慮と経費を必要
とするため、他の部品に加えて減厚領域（例えば図1bの
110および112で示す）だけでなく、隔膜をも一体的に成
型することは特に好都合である。また、隔膜上に枢軸部
材を正確に位置させることは、変化するライン圧に対す
る計測装置の応答に大きく影響するので、予め決定され
た位置関係で、隔膜と枢軸部材とを一体的に成型するこ
とによってライン圧の変化に対する感度低減を、高い反
復可能性の下で、ほとんど組立工程無しに、かつ低コス
トで保証できる。
て一緒に保持される方法に関する。図1aの流量計10にお
いて、導管壁14、放流バー20（図1bで表示した枢軸部材
22と減厚領域110および112とを含む）、ねじれピン26、
およびポスト28は、好ましくは金属、プラスチック、セ
ラミック、その他の一定の材料によって一体的に形成さ
れる。ステンレス鋼、炭素鋼、クロム−ニッケル鋼（例
えばユニオンカーバイド社「Union Carbide Corp」で販
売されているハステロイ「Hastelloy」）等の金属から
なるインベストメント鋳造法が、工業的用途に設計され
た流量計の多くのものに好ましい。同様に、プラスチッ
クの射出成型が他の用途に使用できる。図1bの流量計10
aにおいて、隔膜40は流量計10との関連で先に説明した
部品と一体的に形成される。この一体的に形成された流
量計10aは、製作に必要な機械加工および組立の工程削
減による両方の経費節減の効果と、腐食の影響を受けや
すい溶接継手の不存在、および液体が滞留する可能性の
ある部品間のギャップまたは割れ目の不存在に関する他
の効果とを有する。この後者の特徴は一体成型方法に起
因し、流体にさらされる連続的なとぎれのない全体表面
流体によるものであり、この特徴は例えば食料つまり飲
料等の流体である衛生的用途に要求される。各実施例に
示したポストだけでなく、図1c,2a,2b,3a,3bおよび3dの
枢軸部材、ねじれピン、隔膜および導管壁のそれぞれ
は、好ましくは単体のユニットとして一体形成される。
図4aおよび4bの流量計10bおよび10c（出力36を伴う感知
手段34を除く）もまた、好ましくは単一のユニットとし
て一体的に形成される。図6aおよび6bの流量計モジュー
ル55もまた好ましくは一体的に形成される。隔膜および
減厚領域は、機械加工において特別な配慮と経費を必要
とするため、他の部品に加えて減厚領域（例えば図1bの
110および112で示す）だけでなく、隔膜をも一体的に成
型することは特に好都合である。また、隔膜上に枢軸部
材を正確に位置させることは、変化するライン圧に対す
る計測装置の応答に大きく影響するので、予め決定され
た位置関係で、隔膜と枢軸部材とを一体的に成型するこ
とによってライン圧の変化に対する感度低減を、高い反
復可能性の下で、ほとんど組立工程無しに、かつ低コス
トで保証できる。
本発明を好ましい実施例を参照して説明したが、当業
者には本発明の範囲を逸脱することなく、形式的および
詳細の変更が可能であることが認識されるであろう。
者には本発明の範囲を逸脱することなく、形式的および
詳細の変更が可能であることが認識されるであろう。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−296805（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−34405（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−15921（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−152916（ＪＰ，Ｕ) 特許3036800（ＪＰ，Ｂ２) 特許3046363（ＪＰ，Ｂ２) 特許3146382（ＪＰ，Ｂ２) 特許2709618（ＪＰ，Ｂ２) 特許2514679（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭58−32334（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭58−32335（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平５−54045（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平４−8730（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平３−8659（ＪＰ，Ｂ２) 実公 平３−7779（ＪＰ，Ｙ２) 特表 平１−503638（ＪＰ，Ａ) 特表 平２−502579（ＪＰ，Ａ) 特表 平２−502577（ＪＰ，Ａ) 米国特許4699012（ＵＳ，Ａ) 英国特許823684（ＧＢ，Ｂ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01F 1/32
Claims (26)
- 【請求項１】穴の軸に沿って流体を通すため該穴を取り
囲む壁であって、その内部にホールが形成されている壁
を有する導管と、 前記ホールから前記穴内へ伸びる枢軸部材であって、流
量を表す周波数で発生する流体内の乱れに応答して動作
する枢軸部材と、 前記枢軸部材に結合されてその動きを感知し、流量を表
す出力を供給する感知手段と、 前記ホール内に配置され、前記枢軸部材に結合されたね
じれピンであって、第１のピン端部が前記壁に取付けら
れたピンと、 前記壁内に形成されて、前記ホールを横断して封止状態
で広がり、前記ピンによって補強されたスティフネス低
減領域とを具備した流体流量測定のための渦流量計。 - 【請求項２】前記ねじれピンが前記壁に取付けられた第
２のピン端部をさらに含み、前記ねじれピンが前記穴の
軸と実質的に平行なピン軸を有し、前記枢軸部材の前記
ピン軸に関する枢軸運動が可能となる請求項１記載の流
量計。 - 【請求項３】前記穴から隔離されて前記領域から伸びる
ポストをさらに具備し、前記感知手段が前記ポストに結
合し、さらに前記感知手段が縦方向の動きよりも横方向
の動きを優先的に検知する請求項１記載の流量計。 - 【請求項４】前記領域が前記壁の減厚部分を具備し、そ
のことによって前記壁内にめくら穴が形成される請求項
３記載の流量計。 - 【請求項５】前記領域が隔膜を具備した請求項１記載の
流量計。 - 【請求項６】前記隔膜が実質的に平面である請求項５記
載の流量計。 - 【請求項７】前記導管壁が、前記隔膜が実質的にそれに
一致する形状である、湾曲された表面を有する請求項５
記載の流量計。 - 【請求項８】前記ピンが前記領域に一体的に結合され、
かつ前記ピンが流体から隔離された前記領域の一方から
突き出る請求項１記載の流量計。 - 【請求項９】前記壁、領域、枢軸部材、およびピンが、
１つの材料から一体的に形成された請求項１記載の流量
計。 - 【請求項１０】前記枢軸部材が前記流体内に乱れを発生
する請求項１記載の流量計。 - 【請求項１１】前記流体内に前記乱れを発生するための
発生手段であって、前記枢軸部材の少なくとも一部を含
む発生手段をさらに具備した請求項１記載の流量計。 - 【請求項１２】前記発生手段が、上流最端、下流最端、
および前記上・下流最端に結合された中間部を含み、前
記下流最端が前記枢軸部材を含む請求項11記載の流量
計。 - 【請求項１３】前記壁、枢軸部材、およびピンが、１つ
の材料から一体的に形成された請求項１記載の流量計。 - 【請求項１４】前記導管に沿った流体流量を測定するた
めに導管壁内のポート内に挿入するための装置であっ
て、 前記ポートに結合するように適応された結合部材であっ
て、その内部にホールが形成された結合部材と、 前記結合部材から隔離されて前記ホールから伸びる枢軸
部材であって、流量を表す周波数で発生する流体内の乱
れに応答して動作するように適応された枢軸部材と、 前記枢軸部材に結合されてその動作を感知し、流量を表
す出力を供給する感知手段と、 前記ホール内に配置されて、前記枢軸部材に結合された
ねじれピンであって、前記結合部材に取付けられた第１
のピン端部を有するピンと、 前記結合部材内に形成されて、前記ホールを横断して封
止状態で広がり、前記ピンによって補強されたスティフ
ネス低減領域とを具備した装置。 - 【請求項１５】前記ピンが、前記結合部材に取付けられ
た第２のピン端部をさらに含み、かつ前記枢軸部材の前
記ピン軸に関する枢軸運動を可能にする請求項14記載の
装置。 - 【請求項１６】前記枢軸部材が前記流体内に乱れを発生
する請求項14記載の装置。 - 【請求項１７】前記流体内に前記乱れを発生するための
発生手段であって、前記枢軸部材の少なくとも一部を含
む発生手段をさらに具備した請求項14記載の装置。 - 【請求項１８】流体を通すための穴を取り囲む壁であっ
て、その内部に隔膜が形成された壁を有する導管と、 前記穴内に配置されて、前記隔膜に結合された枢軸部材
であって、前記壁、隔膜、および枢軸部材が１つの材料
から一体的に形成されて、流体に連続した全体表面を提
供する枢軸部材と、 前記枢軸部材に結合されてその枢軸運動を感知し、前記
枢軸運動の関数としての出力を供給する感知手段と、 前記隔膜に隣接し、前記枢軸部材に結合されたねじれピ
ンであって、前記壁に取付けられた第１および第２のピ
ン端部と、前記穴を通過する流体流量の方向と実質的に
平行なピン軸とを有し、かつ前記壁、隔膜、および枢軸
部材と共に同じ材料から一体的に形成されたねじれピン
を具備した流体流量測定のための渦流量計。 - 【請求項１９】前記導管に沿った流体を測定するために
導管壁内のポート内に挿入するための装置であって、 前記ポートに結合するように適応された結合部材であっ
て、その内部に形成されたホールを有する結合部材と、 前記結合部材から隔離されて前記ホールから伸びる枢軸
部材であって、流量を表す周波数で発生する流体内の乱
れに応答して動作するように適応された枢軸部材と、 前記結合部材内に形成されて、前記ホールを横断して封
止状態で広がるスティフネス低減領域であって、前記結
合部材、前記スティフネス低減領域、および前記枢軸部
材が１つの材料から一体的に形成されたスティフネス低
減領域と、 前記枢軸部材に結合されてその動きを感知し、流量を表
す出力を供給する感知手段と、 前記ホール内に配置されて、前記枢軸部材に結合された
ねじれピンであって、前記結合部材に取付けられた第１
および第２のピン端部と、前記枢軸部材のそれに関する
枢軸運動を可能にするピン軸とを有するねじれピンとを
具備し、 前記ねじれピンが前記結合部材、領域、および枢軸部材
と一体的に形成された装置。 - 【請求項２０】前記枢軸部材が前記流体内に乱れを発生
する請求項19記載の装置。 - 【請求項２１】前記流体内に前記乱れを発生するための
発生手段であって、前記枢軸部材の少なくとも一部を含
む発生手段をさらに具備した請求項19記載の装置。 - 【請求項２２】流体を通すための穴を取り囲む壁であっ
て、スティフネス低減壁領域を有する壁を有する導管
と、 前記穴内に配置されて、上・下流最端を有する本体であ
って、前記下流最端が前記壁領域に隣接した第１の端部
および前記壁に取付けられた第２の端部とを有し、前記
上流最端が前記壁領域に隣接しないように隔離して配置
され、スティフネス低減本体領域をさらに含む本体と、 前記下流最端に結合されて、流体内の乱れに起因するそ
の動作の少なくとも一部を感知し、前記動作の関数とし
て、またそれによって流量の関数として出力を供給する
感知手段とを具備し、 前記本体領域が、前記動作を促進するように撓み、上・
下流最端の間に配置された前記本体の減厚領域であり、 前記本体が、前記下流最端の第１の端部と第２の端部と
の間に配置され、前記動作を促進するように撓む第２の
減厚領域をさらに含む、流体流量測定のための渦流量
計。 - 【請求項２３】前記穴から隔離されて前記壁領域から伸
びて、前記感知手段に結合されたポストであって、前記
ポストは前記感知手段に動作を伝送し、 前記感知手段は前記ポストに取り外し可能に取り付けら
れた請求項22記載の流量計。 - 【請求項２４】流体を通すための穴を取り囲む壁であっ
て、スティフネス低減壁領域を有する壁を有する導管
と、 前記穴内に配置されて、上・下流最端を有する本体であ
って、前記下流最端が前記壁領域に隣接した第１の端部
および前記導管に取付けられた第２の端部とを有し、前
記上流最端が前記壁領域に隣接しないように隔離して配
置され、スティフネス低減本体領域をさらに含む本体
と、 前記下流最端に結合されて、流体内の乱れに起因するそ
の動作の少なくとも一部を感知し、前記動作の関数とし
て、またそれによって流量の関数として出力を供給する
感知手段とを具備し、 前記本体領域が、前記動作を促進するように撓み、前記
下流最端の第１の端部と第２の端部との間に配置された
減厚領域である、流体流量測定のための渦流量計。 - 【請求項２５】流体を通すための穴を取り囲む壁であっ
て、スティフネス低減壁領域を有する壁を有する導管
と、 前記穴内に配置されて、第１および第２の最端を有する
本体であって、前記第２の最端が前記壁領域に隣接した
第１の端部を有し、前記第１の最端が前記壁領域に隣接
しないように隔離して配置されており、スティフネス低
減本体領域をさらに含む本体と、 前記第２の最端に結合されて、前記流体内の乱れに起因
するその動作の少なくとも一部を感知し、前記動作の関
数として、またそれによって流量の関数として出力を供
給する感知手段と、 前記壁領域を補強するねじれピンであって、前記ピンが
前記壁に取り付けられたピン端部を有し、前記穴の軸に
実質的に平行なピンの軸を有するピンとを具備し、 前記本体領域が前記動作を促進するように撓む、流体流
量測定のための渦流量計。 - 【請求項２６】流体を通すための穴を取り囲む壁であっ
て、スティフネス低減壁領域を有する壁を有する導管
と、 前記穴内に配置されて、第１および第２の最端を有する
本体であって、前記第２の最端が前記壁領域に隣接した
第１の端部を有し、前記第１の最端が前記領域に隣接し
ないように隔離して配置されており、スティフネス低減
本体領域をさらに含み、前記スティフネス低減領域が本
体の減厚領域である本体と、 前記第２の最端に結合されて、前記流体内の乱れに起因
するその動作の少なくとも一部を感知し、前記動作の関
数として、またそれによって流量の関数として出力を供
給する感知手段と、 前記減厚領域の表面を実質的に覆うように配置され、一
方前記動作を実質的に抑制しない１つあるいはそれ以上
の被覆部材とを具備し、 前記本体領域が前記動作を促進するように撓む、流体流
量測定のための渦流量計。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/956,398 US5343762A (en) | 1992-10-05 | 1992-10-05 | Vortex flowmeter |
| US956,398 | 1992-10-05 | ||
| US07/956,398 | 1992-10-05 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08502352A JPH08502352A (ja) | 1996-03-12 |
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Family
ID=25498193
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP50911694A Expired - Lifetime JP3233405B2 (ja) | 1992-10-05 | 1993-09-20 | 渦流量計 |
Country Status (12)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5343762A (ja) |
| EP (2) | EP0806634A3 (ja) |
| JP (1) | JP3233405B2 (ja) |
| CN (1) | CN1093936C (ja) |
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| CA (1) | CA2144090A1 (ja) |
| DE (1) | DE69331969T2 (ja) |
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