JP4088152B2 - ジャイロ式質量流量計 - Google Patents
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Description
【技術分野】
本発明は、流量計に関するものであり、特に物質の流れに関する情報を決定するために振動する流管内の物質の流れに回転を与えて生じたジャイロ力を測定する流量計に関する。
【0002】
【技術的問題点】
質量流量計は物質の体積流量ではなく質量流量を測定するものである。化学反応、レシピ、保管上の移送、他の多くの用途に関して質量測定が必要なことが多くあるので、質量流量計が望ましい。さらに、質量流量計の精度は物質の密度、温度あるいは粘度の変化により損なわれることがない。コリオリ効果による質量流量計は少なくとも20年は市場に出回っている。質量流量計は密度と質量とを測定するその能力ゆえに非常に好まれている。しかしながら、コリオリ式流量計の高い経費のために市場での受容性が制限されていた。
【0003】
従来の直管型の単管コリオリ式質量流量計において、流管は両端において平行なバランスバーに連結されている。流管はバランスバーに対して駆動平面内において位相が外れるように共振振動数で振動する。電磁駆動源により振動の所望の振幅が維持される。流管とバランスバーとが相互に釣り合わせあうように作用して動的バランス構造体を形成している。流管とバランスバーとの間の相対的速度を測定するために流管に沿った2つの位置に速度検出器が配置されている。速度検出器は通常流管の中間点から上流側及び下流側に等距離の位置に配置される。
【0004】
流管の振動により流管の上流側及び下流側の半片に回転が与えられる。この回転は流管の振動方向とともに停止し方向を変える。流管の固体端が回転の軸点であり、流管の縦方向中心が最大振幅点になる。流管の回転する部分を通って進む物質によりコリオリ力が生じ、この力で流管が変形し速度検出器によって出力される信号の位相遅れが生ずる。速度検出器の出力信号の間の位相遅れは物質の質量流量に比例する。
【0005】
従来技術の直管型の単管コリオリ式質量流量計は曲げに際して非常に剛性の大きい短い直線状の管を有している。剛性が大きいと高次モードの流管の振動では高い振動数となる。駆動される振動のモードは通常最も低い振動数の第1の曲げモードを有するモードである。このモードでは、流管とバランスバーとがともに駆動平面内で相互に位相が外れるように振動する。振動モードの形状は振動するギターの弦の形状と同じである。振動の最大の振幅は中心にあり、節点は両端にある。駆動源は流管とバランスバーとの振動を持続させ、流管及びバランスバーの中心に配置される。
【0006】
直線状の流管の形状では、コリオリ力により流管が第2の曲げモードの形状で曲げられる。第2の曲げモードは伸ばしたS字状の形状であり、3つの節点を有する。2つの節点が流管の端部にあり、第3の節点が中心にある。流管が第2の曲げモードで振動すると、流管の2つの半片(中心の駆動源のいずれかの側にある)は相互に位相が外れて振動するように見える。第2の曲げモードは第1の曲げモードのほぼ3倍の共振振動数を有する。流管は非常に剛性が大きく流管を第2のモードの形状で曲げるのは困難であるので、高い共振振動数を有する。
【0007】
コリオリ力は駆動振動数(第1の曲げモードの共振振動数)で流管に加わる。流管が水平であり垂直な駆動平面内において第1の曲げモードで振動するものとすると、流管のコリオリ変形もまた駆動平面内にあり第2の曲げモードの形状を有する。物質が左から右に向かって流れ流管の中心が変位0の点を通り下方に移動すれば、流管の左側半片に加わるコリオリ力は上向きであるが、流管の右側半片に加わるコリオリ力は下向きである。流管が上方に移動しながら変位0の地点を通過するときに、コリオリ力の向きが逆転する。コリオリ力は駆動振動数で(時間に対して)正弦波状に流管に加わる。流管の速度がピークになっているときに、コリオリ力がそのピークにあり、流管の速度がその向きを変えながら0になるときに、コリオリ力は0である。
【0008】
コリオリ力により流管が第1のモード(駆動)の振動数で第2の曲げモードの形状で撓む。駆動振動数は第2の曲げモードの共振振動数よりずっと低いので、コリオリ力による流管の最大の撓みは非常に小さい。コリオリ撓みはコリオリ力が静的に加わることにより生ずる静的撓みと同程度の振幅である。かくして物質の流れによるコリオリ力が剛性の大きい流管を第2の曲げの共振振動数から大きく離れた振動数(第1の曲げ)で非常に剛性の大きいモードの形状(第2の曲げ)で撓ませなければならない。その結果流管のコリオリ撓みがきわめて小さくなり、2つの速度検出器により生ずる信号の位相差が非常に小さくなる。典型的な流量計での最大の物質の流れにより生ずる2つの信号の典型的な遅延時間(位相差を振動数で除したもの)は10マイクロ秒である。流量計が最大の流量の10%において0.15%以下の誤差とならなければならない場合、遅延時間の測定精度は1.5ナノ秒(1.5×10−9秒)よりよくしなければならない。このように短い時間間隔を正確に測定するのにはきわめて精巧で高価な電子回路装置が必要とされる。
米国特許第5557973号は流体が流れる管路に設置された流量計を開示している。この質量流量計は管路への装着のためのフランジ、1本の測定用管、外部の指示管、内部の支持要素を含む。測定用管は端部でフランジに取り付けられ、円形の一定ピッチの螺旋体の形状を有している。外部の支持管は測定用管あるいはフランジに取り付けられた外部のの支持管端部を含む。内部の支持要素はフランジに近接した測定用管に取り付けられた内部の支持要素端部を含む。質量流量検出器は、さらに測定用管の振動する部分に沿って一様に分布し、測定用管ま振動する部分と内側の支持要素とを相互に連結し、震度する部分の中心線ができるだけ実質的にモードの静止位置円筒展開面上にする測定用管の振動する部分のモードだけを可能にする連結要素を含む。質量流量計はまた測定用管の振動する部分を中心線に垂直な共振振動をするように励振させるための機構を含む。
フランス特許第1139048号は受け取った物質の流れに回転を与えるための剛性螺旋流管を有する概念的なジャイロ式流量計を開示している。物質の流れを有する流管に力を加えるとジャイロ力が生じ、その大きさが物質の流れに関連している。この特許では詳細は示されていず、単にジャイロ力を用いていかに物質の流れの情報を生ずるように流量計が動作するかについて推測しているだけである。
【0009】
【解決手段】
本発明は、物質の流量の測定においてコリオリ力でなく、ジャイロ力を用いることによって従来のコリオリ式質量流量計の問題を解消する。本発明により考えられる1つの実施例によれば、流管が、物質が流管を通って流れる際に物質を流管の縦方向の軸を中心としてスピンさせる、内部の螺旋状バッフルを有することを除いて前述したコリオリ流量計と同様に見える単管の直管型ジャイロ式流量計が与えられる。スピンする物質により流管がジャイロスコープとして作用するようになる。ジャイロ式流量計は速度検出器が流管の縦方向中心にあって、コリオリ式流量計のように中心から上流側及び下流側にあるのとは異なる。
【0010】
スピンする物質のジャイロ力が流量を測定するのにどのように用いられるかを理解するために、最初に2つの例でジャイロ力及びそのふるまいの特性について調べる。第1の例は、ジャイロスコープの軸心が拘束されていない時にジャイロスコープに加わるトルクにより生ずる運動(歳差運動)を示すものである。第2の例は、第1の例のジャイロスコープ運動(歳差運動)が拘束により妨げられるときにジャイロスコープの軸心がその装着部に加えるトルクを計算できるようにするものである。本発明の流管を変形させて質量流量を測定できるようにするのはこの合成的なトルクである。
【0011】
ジャイロスコープは軸(スピン軸と呼ばれる)を中心として回転して角運動量を与える質量を有する装置である。典型的なジャイロスコープは細い軸心に装着された円形板状の質量を有する。回転する円板の角運動量の保存によりジャイロスコープに独特な特性が与えられる。本発明を理解する上では、ジャイロスコープがどのように作用するかを理解することが必要とされるだけであり、なぜジャイロスコープがそのようにふるまうかを理解することは必要でない。それゆえ、以下では本発明のジャイロ式流量計に関してのジャイロスコープのふるまいについての説明に限定する。
【0012】
垂直方向に対して30度をなす軸心上にスピンするフライホィールを有する典型的な玩具のジャイロスコープを考えよう。例1として、考えられる第1の載置条件において、ジャイロスコープの軸心の上端が全ての方向に自由に動けるが、軸心の下端は並進移動できず全ての方向に自由に回転ないし枢動できるように1点で固定されている。フライホィールがスピンしていないとすれば、軸心底部の地点からの質量中心の水平方向の偏倚と重量との積としての転倒傾向のトルクのためにフライホィールはただちに倒れようとするであろう。しかし、フライホィールの回転により転倒傾向のトルクに抗するジャイロスコープの角運動量がフライホィールに与えられる。転倒傾向のトルクで倒れるのではなく軸心の上端が垂直な軸を中心とする円を描くようになる。歳差運動と呼ばれるその円運動の速度は、ジャイロスコープの軸心の上端が低速で旋回し下降するに従って増大する。要するに、転覆傾向のトルクにより垂直方向の軸を中心とする周方向への軸心上端の角加速度が生ずる。この歳差運動の速度の増大は玩具ジャイロスコープが回転を低下する際に知られている揺れの増大である。
【0013】
第2の載置状態において、例2として、スピンするジャイロスコープの軸心が最初に座標系のY軸(垂直方向)にあり、軸心の下端がやはり全ての方向に回転できて並進移動はできないように並進移動が拘束されている。軸心の上端はZ方向に動けないようにその運動がX−Y平面内に限られている。この軸心上端の拘束は軸心の上端が自由に動けるX軸に合わせたスロットとみることができる。軸心の上端にX方向に(スロットに沿って)力を加えるとスロットにおける軸心上端の移動と軸心下端を中心とした(回転の軸を中心とするのではなく)X−Y平面内での軸心の回転とが生ずる。X−Y平面内でのこの軸心の回転によりスロットが妨げなければ軸心の歳差運動が生ずるであろう。歳差運動の代りに軸心上端はスロットの側部にZの負方向にジャイロ力GFを加える。このジャイロ力はジャイロスコープの角運動量と軸心がX−Y平面内で回転する角速度との関数であるので、計算することができる。本発明では、X−Y平面内での軸心の角速度により軸心にX−Y平面に対し直角でまたジャイロスコープの軸に対して直角な力GFが生ずることに注意するのが重要である。
【0014】
本発明の流管における物質の回転により流管が1対のジャイロスコープのようにふるまう。一方の流量計ジャイロスコープが流管入口から流管中間点まで延び、他方の流量計ジャイロスコープが流管中間点から流管出口まで延びる。ジャイロスコープのスピン軸は流管の軸に相当し、フライホィールは流管の各半片におけるスピンする物質に相当する。駆動源により流管に加わる力は例2のスロットにおける軸心の上端に加わる力に相当する。駆動平面内での流管の振動により流管の中心線、すなわちスピン軸が駆動平面内でスロットの方向に相当する各方向に交互に回転するようになる。流管の固定端は2つの流量計ジャイロスコープのスピン軸の枢動点である。流管の中間点はそれぞれの自由端(あるいはスロット端)であると考えられる。しかしながら例2におけるジャイロスコープの軸心端部を拘束するスロットは流量計にはない。また例1のように自由な流量計ジャイロスコープの端部(流管の中心)もない。その代りに流管の剛性が駆動平面から外れる流管中心の動きに抗するが、これを防止することはない。流量計ジャイロスコープのふるまいは例1と例2との中間のものに該当する。ジャイロ力GFによりそれに比例した駆動平面から外れる流管中心の撓みが生ずる。ジャイロ力GFはまた質量流量に比例する。かくして駆動平面から外れる流管の撓みが流れる物質の質量流量を決定するために用いられる。
【0015】
ジャイロ力GF及び力GFに応じた流管の撓みの方向は駆動方向と流管の軸との両方に垂直である。ジャイロ方向における撓みは駆動振動の方向反転とともに符号反転する。ジャイロ方向における流管の最大の撓みは、駆動方向における流管の撓みが0点を通過し駆動方向における速度が最大になるときに生ずる。駆動平面から外れる流管の撓みは角運動量を保存するような符号のものである。端側から見たときの流管内の物質の回転が時計方向であれば、駆動振動とジャイロ振動とを合せたものにより両方の流管半片に時計方向の楕円運動が与えられる。流管内の質量の回転速度(流量に比例する)によりジャイロ方向における流管の撓みの大きさが決定される。生成された楕円がどの程度に幅が狭い(流量が小さい)か幅が広い(流量が大きい)かが流量により決定される。駆動力とジャイロ力とが等しければ、流管は端側から見て円形の経路となる。
【0016】
ジャイロ力GF及びジャイロ方向の流管の撓みはスピンする物質の流れの角運動量に比例する。角運動量はスピン軸の周りの質量の速度と質量との積に比例する。質量と速度との積によりジャイロ力と、またジャイロ撓みとが決定されるので、この撓みは体積流量でなく質量流量に比例する。物質の密度が小さければ、与えられた質量流量に関して物質の速度が大きくなるはずである。逆に同じ質量流量で大きい密度の物質では物質の速度が小さくなるはずである。質量流量が与えられた場合に密度と速度との積は密度には依存しない。かくして、物質の密度は質量流量の正確な測定に関係しない。
【0017】
ジャイロ力GFはコリオリ力とは大きく3つの点で異なる。第1に、上述したようにジャイロ力は駆動平面に垂直であるが、コリオリ力は駆動平面内にある。第2に、ジャイロ力は流管の全長にわたって同じ方向である(これは後述する)が、コリオリ力は流管の中心で符号を変える。流管に沿ってジャイロ力の符号が一様であることは、ジャイロ式流量計の場合流管の変形は第1の曲げモードの形状であるが、コリオリ式流量計の場合には変形が第2の曲げモードであることを意味する。流管は第2の曲げモードより第1の曲げモードの方がずっと曲げ易く、かくして与えられた力でジャイロ式流量計において流管がより大きく撓む。第3に、ジャイロ撓みはそのモード形状(第1の曲げモード)での共振振動数で、あるいはその近くで駆動されるが、コリオリ撓みはそのモード形状(第2の曲げモード)の共振振動数から大きく離れた振動数で駆動される。それゆえ、ジャイロ撓みは共振振動数近くで駆動されるために大きく増幅されるが、コリオリ撓みはほとんど増幅されない。これらの3つの差異によりジャイロ撓みがコリオリ撓みより大きくなり、より少ない経費での信号処理が用いられるようになる。
【0018】
ジャイロ力の大きさは質量流量、螺旋状バッフルにより形成される回転数、駆動平面内の振動の振幅に比例する。流量計での最大の流量は、最大の流量でのジャイロ力が駆動源が流管に与える力にほぼ等しくなるように設定することができる。かくして、流管は最大の流量において駆動力及びジャイロ力により円形状に駆動される。より小さい流量ではジャイロ力の方が小さくなり、円が扁平になる。流量を決定するために、1つの速度検出器がジャイロ方向の速度を検出し、他の速度検出器が駆動方向の速度を検出する。ピーク速度の比(ジャイロ速度のピーク/駆動速度のピーク)は流れの最大流量の分数となろう。この速度比の方法は容易になされるものであり、ナノ秒の時間を測定する困難や経費が避けられる。
【0019】
本発明の他の考えられる実施例によれば、流管の内側の螺旋が用いられない。その代りに流管が剛性のある棒の周りに螺旋体の形状に巻かれて螺旋体と棒とが共通の縦方向の軸を有するようにする。これにより物質の流れに縦方向の軸の周りに回転が与えられる。駆動源により流管と棒との両方が駆動平面内で振動して垂直な平面内でジャイロ撓みが生ずる。あるいは、1対の流管が一体的に捩られて共通の螺旋の(縦方向の)軸を有する1対の螺旋部材を形成するようにする。これにより両方の流管に共通の軸の周りの物質の流れに対するスピンが与えられる。それからこの捩られた流管の対が駆動源により振動して物質の流れにより前述のようにジャイロ力が生ずるであろう。あるいは、1本の流管が螺旋体を形成するように巻かれて物質の流れに対し流管の螺旋軸の周りの回転を生ずるようにする。それから流管が駆動源で振動して物質の流れのスピンによりジャイロ撓みを生ずるようにする。
【0020】
さらに他の考えられる実施例によれば、流管のコリオリ撓みを検出するために流管の中心の上流側及び下流側に速度検出器が配置される。これらの検出器の出力がジャイロ検出器の信号とともに用いられて物質の流れの出力情報を決定するためのジャイロ信号とコリオリ信号との両方を生ずる流量計を与える。
【0021】
本発明の1つの面は、物質の入口と、物質の出口と、該入口と出口との間に連結された流管装置とを有し、上記入口において物質を受け入れ上記流管装置を通じて物質の流れが上記出口に達するように流量計であって、
上記流管装置をその縦方向の軸を含む駆動平面内において駆動振動数で振動させることにより上記流管装置を周期的に変形させる駆動源と、
上記流管装置における物質の流れに上記振動する流管装置の縦方向の軸の周りの回転を与える上記流管装置を含む装置と、
を含み、
上記流管装置がジャイロ平面内において上記流管装置の周期的なジャイロモードの変形を生ずるように上記駆動源による上記流管装置の周期的な変形と上記物質の流れの回転とに応答し、上記ジャイロモードの変形が上記物質の流れの大きさに関連した振幅を有するようにし、
上記物質の流れの大きさを示すジャイロ信号を生ずるように上記ジャイロモードの周期的変形に応答し、上記周期的なジャイロモードの変形の振幅を表す信号を生ずる第1のピックオフと上記駆動平面内における流管の周期的な変形の振幅を表す信号を生ずる第2のピックオフとを含むピックオフ装置と、
上記上記駆動平面内における流管の周期的な変形の振幅に対する上記ジャイロ平面内における流管の周期的なジャイロモードの変形の振幅の比を決定するように上記第1及び第2のピックオフにより生ずる信号の受け取りに応答する流量計電子回路を含む装置と、
上記物質の流れに関する出力情報を生ずるように上記比の決定に応答する上記流量計電子回路を含む装置と、
をさらに含むようにしたことである。
【0022】
上記出力情報が上記物質の流れの質量流量を含むようにするのが好ましい。
【0023】
上記ジャイロ平面内における上記流管の周期的なジャイロモードの変形の振幅信号を生ずる第1のピックオフをさらに含み、上記流量計電子回路が
上記駆動平面内における上記流管の周期的な変形の振幅を制御するための手段と、
上記物質の流れの質量流量を決定するように上記ジャイロ平面内における上記流管の周期的なジャイロモードの変形の振幅を表す信号の発生に応答する装置と、
からなるよにするのが好ましい。
【0024】
上記駆動振動数が上記周期的なジャイロモードの変形の共振振動数に等しくなるようにして上記ジャイロ平面内における上記周期的なジャイロモードの変形の振幅を最大にするようにする。
【0025】
上記駆動振動数はジャイロモードの変形の共振振動数に等しくならなる必要はなく、上記ジャイロ平面内における上記周期的なジャイロモードの変形の振幅と物質の流れの密度との関係を変えるようにする。
【0026】
上記流管装置は
1本の直線状の流管と、
上記物質の流れに対して上記流管の縦方向の軸の周りのスピンを与えて上記ジャイロ平面内における周期的なジャイロモードの変形を生ずるようにする上記流管の内側の螺旋体とからなるようにしてもよい。
【0027】
上記流管装置は上記物質の流れに対して上記流管の縦方向の軸の周りの回転を与える螺旋形状部を有する1本の流管からなるようにしてもよい。
【0028】
上記流管装置は、共通の縦方向の軸の周りに捩り合わされて上記物質の流れに対して上記共通の縦方向の軸の周りの回転を与える細長い形状を有するようにした複数の流管からなるようにしてもよい。
【0029】
上記流管装置は1本のバーと該バーに巻かれた流管とからなっていて、上記物質の流れに対して上記流管と上記バーとの共通な縦方向の軸の周りの回転を与えるコイル体を形成するようにしてもよい。
【0030】
上記細いバーは実質的に直線状であるようにしてもよい。
【0031】
上記バーと上記流管とが上記共通の縦方向の軸の周りに捩り合わされるようにしてもよい。
【0032】
上記物質の流れにより上記振動する流管装置に上記駆動平面内におけるコリオリ力が生じ、該コリオリ力により上記駆動平面内における上記流管装置のコリオリ撓みが生じ、
上記コリオリ撓みを検出し上記物質の流れに関する情報を含むコリオリ信号を生ずる上記流管装置に取り付けられたピックオフ装置をさらに含み、
上記流量計電子回路が上記物質の流れに関する出力情報を生ずるように上記コリオリ信号及びジャイロ信号の発生に応答する
ようにしてもよい。
【0033】
上記流管装置と平行なバランスバーと、
該バランスバーの端部上記流管装置に連結する連結リング手段と、
をさらに含み、
上記駆動源が上記流管装置及びバランスバーを、上記駆動平面内において上記物質で満たされた流管装置とバランスバーとの共振振動数で位相が反対になるように周期的に変形させ、
上記ジャイロモードの変形により上記物質で満たされた流管装置及びバランスバーが上記ジャイロ平面内において周期的なジャイロモードの変形の共振振動数で振動する
ようにするのが好ましい。
【0034】
上記ジャイロ平面が上記駆動平面及び上記流管の縦方向の軸に垂直であるようにする。
【0035】
上記流量計は
上記バランスバー及び流管装置を収容するケースと、
該ケースの端部に連結されたケース端部と、
をさらに含み、
上記流管装置の端部が上記ケースのケース端部を通って突出してフランジに連結され、
第1の上記フランジが物質源から上記物質の流れを受け入れ該物質の流れを上記流量計に移送し、
上記流管手段の出力端における第2の上記フランジが上記流管装置から上記物質の流れを受け入れ該物質の流れを所定位置に到達させる
ようにしてもよい。
【0036】
上記連結リング装置は
上記バランスバーの各端部を上記流管装置に連結する第1及び第2の連結リングと、
上記駆動平面内における上記流管装置の変形及び上記バランスバーの変形と上記ジャイロ平面内における上記流管装置の周期的なジャイロモードの変形との共振振動数の間隔を変えるように上記流管装置の横方向側壁に取り付けられた上記連結リングにおける上記駆動平面内で横方向半径方向の突出部と、
からなるようにしてもよい。
【0037】
助企バランスバーは上記駆動平面における上記周期的な変形と上記ジャイロ平面内における上記流管装置及びバランスバーの上記周期的なジャイロモードの変形との共振振動数の間隔を変える上記バランスバーの壁部における開口を含むようにしてもよい。
【0038】
他の面は、流量計を動作させる方法であって、
上記流管装置を上記駆動平面内で周期的に変形させることと、
上記物質の流れに上記物質の流れに応じた上記流管装置の縦方向の軸の周りの回転を与え該回転により上記ジャイロ平面内における上記流管装置の周期的なジャイロモードの変形が生ずるようにすることと、
上記ジャイロ平面内における上記周期的なジャイロモードの変形の振幅を生ずることと、
上記駆動平面内における上記流管装置の周期的な変形の振幅を決定することと、
上記駆動平面内における上記流管装置の周期的な変形の振幅に対する上記ジャイロ平面内における上記流管装置の周期的なジャイロモードの変形の振幅の比を決定することと、
上記物質の流れに関する出力情報を生ずるように上記比の決定及び上記信号の発生に応答して上記流量計電子回路を動作させることと、
の各ステップからなるようにしたことである。
【0039】
上記駆動平面内における上記流管装置の周期的な変形の振幅を制御するのが好ましい。
【0040】
上記駆動平面内における上記流管装置の周期的な変形の共振振動数がジャイロモードの変形の共振振動数に等しくなるようにして上記ジャイロ平面内における周期的なジャイロモードの変形の振幅を最大にするように上記流量計を動作させる。
【0041】
上記流管は、駆動平面内における上記流管装置の周期的な変形の共振振動数がジャイロモードの変形の共振振動数に等しくならないよして上記ジャイロ平面内における上記周期的なジャイロモードの変形の振幅と上記物質の流れの密度との関係を変えるように動作させるようにしてもよい。
【0042】
上記流管装置が1本の直線状の管からなり、上記物質の流れに上記流管の縦方向の軸の周りの回転を与えるように上記流管の内側の螺旋体を挿入するようにしてもよい。
【0043】
上記流管手段が1本の流管からなり、上記方法が上記物質の流れに上記流管の縦方向の軸の周りの回転を与えるコイルばね形状をなすように形成された上記流管で上記流量計を動作させるようにしてもよい。
【0044】
上記流管手段が複数本の流管からなり、上記方法が上記物質の流れに上記回転を与える細長い形状をなすように上記複数本の流管を共通な縦方向の軸の周りに捩り合わせるステップをさらに含むようにしてもよい。
【0045】
上記流管装置が1本の流管からなり、上記方法が上記流管を細長いバーに巻き付けて上記物質の流れに上記流管とバランスバーとに共通な縦方向の軸の周りの回転を与えるコイルを形成するようにしてもよい。
【0046】
上記物質の流れにより上記振動する流管装置に上記駆動平面内におけるコリオリ力が生じ、該コリオリ力により上記駆動平面内における上記流管装置の周期的なコリオリ撓みが生じ、
上記コリオリ撓みを検出して上記物質の流れに関する出力信号を生ずる上記流管装置に取り付けられたピックオフを動作させることと、
上記物質の流れに関する出力情報を生ずる上記コリオリ信号及びジャイロ信号の発生に応答して上記流量計電子回路を動作させることと、
の各ステップをさらに含むようにしてもよい。
【0047】
上記流量計が上記流管装置と平行なバランスバーと、該バランスバーの端部を上記流管装置に連結する連結リング手段とを含み、
上記流管装置及びバランスバーを上記物質で満たされた流管装置とバランスバーとの共振振動数で上記駆動平面内において位相が反対になるように振動させるように上記駆動源を動作させることと、
上記ジャイロ力により上記物質で満たされた流管装置及びバランスバーが上記ジャイロモードの振動での上記物質で満たされた流管装置とバランスバーとの共振振動数で上記ジャイロ平面内において振動するように上記流量計を動作させることと、
の各ステップをさらに含むようにしてもよい。
【0048】
さらに他の面は、上記流管手段が1本の流管からなり、上記方法が上記流管を細長いバーに巻き付けて上記物質の流れに上記流管とバランスバーとに共通な縦方向の軸の周りのスピンを与えるコイルを形成するようにするステップをさらに含むようにしたことである。
【0049】
さらに他の面は、上記物質の流れにより上記振動する流管手段に上記駆動平面内におけるコリオリ力が生じ、該コリオリ力により上記駆動平面内における上記流管手段の周期的なコリオリ撓みが生じ、上記方法が
上記コリオリ撓みを検出して上記物質の流れに関する出力信号を生ずる上記流管手段に取り付けられたピックオフを動作させることと、
上記物質の流れに関する出力情報を生ずるように上記コリオリ信号及びジャイロ信号の発生に応答して上記流量計電子回路を動作させることと、
の各ステップをさらに含むようにしたことである。
【0050】
さらに他の面は、上記流量計が上記流管手段と平行なバランスバーと、該バランスバーの端部を上記流管手段に連結する連結リング手段とを含み、上記方法が 上記流管手段及びバランスバーを上記物質で満たされた流管手段とバランスバーとの共振振動数で上記駆動平面内において位相が反対になるように振動させるように上記駆動源を動作させることと、
上記ジャイロ力により上記物質で満たされた流管手段及びバランスバーが上記ジャイロモードの振動での上記物質で満たされた流管手段とバランスバーとの共振振動数で上記ジャイロ平面内において振動するように上記流量計を動作させることと、
の各ステップをさらに含むようにしたことである。
【0051】
本発明の上述した、また他の特徴は、添付の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。
【0052】
【実施例の詳細な説明】
〔図1及び2〕本発明により流量が測定される手段をよりよく理解するために、ジャイロ力と、それが流管を振動させるのにどのように加わるかを理解する必要がある。図1はフライホィール101及び長さLの軸心102を有するジャイロスコープ100を示している。フライホィール及び軸心は軸心102の中心線と一致するスピン軸103を中心としてスピン角速度ωでスピンしている。軸心102は座標系104のY軸105(垂直方向)に対してある角度の向きに長さLを有する。フライホィール101はジャイロスコープの質量がフライホィール101と軸心102との拡張した質量と同じ慣性モーメントを与えるように集中したとする場合の半径である回転半径rを有する。ジャイロスコープの下端は、全ての方向に回転できるがいずれの方向にも並進移動できないように点Pにおいて固定されている。図1のジャイロスコープはジャイロスコープを転倒させようとするトルクを与える重力(図示せず)が作用している。転倒傾向のトルクによりジュイロスコープの軸が経路108で示されるようにY軸を旋回するようになる。このY軸に対する旋回は歳差運動として知られている。
【0053】
図2のジャイロスコープ200は垂直な軸心を有するように示されている。軸心102の上端はブロック210のスロット209を通り抜けている。このブロックは動けないように空間的に固定されている。スロットはX方向に延びていて、軸心102の上端をX方向だけに動けるように拘束する。軸心の下端は図1の軸心と同様に回転できるが並進移動できないように固定されている。
【0054】
図2の軸心102の上端はX方向に力(図示せず)が加わって速度Vを与える。軸心の下端はPで固定されているので、結果としてX−Y平面における軸心の角速度がV/Lとなる。ジャイロスコープの軸の角速度により、スロット209が歳差運動を妨げることを除いて、軸心が図1のように歳差運動しようとするであろう。その代りに軸心102はZの負の方向にスロットの側方にジャイロ力GFを加える。ここでもジャイロ力GFがスピン軸103と軸心102の上端の速度方向とに垂直であることがわかるであろう。
【0055】
トルクGLについての式は、ケント著「力学技術者ハンドブック」(第12版、第7〜18頁)を含む、機構の力学のいずれの適当な教科書にも示されている。トルクは式(1)で与えられる。
【数1】
【0056】
上述したジャイロ力の式及びジャイロスコープのふるまいの例は、回転する物質を内包する振動する流管に加わる際のジャイロ力についてより理解し易くするために示したものである。しかしながら、ジャイロスコープと本発明の流量計とには大きな差があり、それがどのように生ずるかについて説明する。
【0057】
〔図3〕流管内の物質の流れがジャイロ特性を示すにはスピンが生じなければならない。図3は、物質が流れる際にこれにスピンを生ずるように流管内に挿入される装置300の考えられる好ましい例を示している。装置300は流管の内側に捩られて挿入されろう接された金属のリボン301である。リボン301により物質の流れが流管を通過する際に縦方向の軸310の周りにある回数の回転を行うようになる。物質の流量が増大すると、物質の流れの速度と物質のスピン速度とが増大してジャイロ特性が増強される。
【0058】
〔図4〕図4は流管401内にろう接された後の図3のリボン301を示している。この形態はまた流管と螺旋体とを結合したものを形成するように適当な材料を直接所望の形状押し出し成形することによっても得られよう。押し出し成形工程はプラスチックのジャイロ型流量計として理想的なものである。駆動源Dにより流管401が駆動平面内で振動し、螺旋状のリボン405により物質の流れが流管を全長にわたって通過する際に縦方向の軸410の周りのある回数の回転を行うようになる。
【0059】
〔図5〜8〕図5は物質の流れが流管の全長にわたって通過する際に縦方向の軸510の周りにある回数の回転を行うようにする他の流管装置500を示している。装置500はより小さい径の複数本の流管501及び502を捩り合わせろう接して複合的な流管500とすることによって形成される。流管500は単純で経費の少ない加工となる利点はあるが、物質が流量計を通過する際に圧力低下が大きくなる欠点を有する。この大きい圧力低下は複数本の流管とするのにより小さい流管の径が必要となるためである。駆動源Dにより装置500が駆動平面内で振動する。
【0060】
図6は物質の流れが流量計を通過する際に縦方向の軸610の周りにある回数の回転を行うようにする他の流管装置600を示している。装置600は捩り合わされた中空の流管601と中実の細長い棒602とからなる。装置600はその流管601に十分な剛性を与える棒602に巻き合わされていて所望の物質の流れの容量を与えるのに十分大きい径を有するという利点を有する。駆動源Dにより装置600が紙面に垂直な駆動平面内で振動する。
【0061】
図7は物質の流れが流量計を通過する際に縦方向の軸710の周りにある回数の回転を行うようにする他の流管装置700を示している。装置700は流管701に剛性を与える直線状の棒702の周りに巻かれたコイル状の流管701を示している。流管701は所望の物質の流れの容量を与えるのに十分な径となるように形成されよう。流管及び棒の左端は要素706及び705として示され、右端は要素703及び704として示されている。駆動源Dにより装置700が垂直方向に振動する。
【0062】
図8は物質の流れが流管装置800が一部となっている流量計を通過する際に縦方向の軸810の周りにある回数の回転を行うようにする他の流管装置800を示している。装置800は駆動源Dにより垂直方向に振動する。装置800は左端803及び右端802を有するコイル状の流管801からなる。
【0063】
〔図9〜11〕図9は回転する物質を内包する振動するカンチレバー状の流管901に加わるジャイロ力を示している。この形態は流量計としても用いられるが、ここでは主として図2のジャイロスコープと流管の両端が固定されている本発明の流量計との差異を理解し、橋渡しする補助のために用いている。流管901はX軸方向の向きであり、その自由端908が駆動源Dにより垂直方向すなわちY軸方向に共振振動する。固定端904は固定ブロック902に連結されている。流管901は縦方向の軸910の周りの経路903によって示される動きをするように物質の流れを回転させる螺旋状のバッフル905(301と同様な)を収容している。流管901は実線により変位0の点を下方に通過する場合で示されている。流管は下向き(Y)方向に速度Vを有する。点線906及び907は正及び負のY方向に最大の変位となる流管901を示している。Y方向の流管の振動により流管(及びそのスピン軸)にその固定端904の周りにX−Y平面(駆動平面)内における交互の回転が生ずる。物質のスピン軸の振動が与える回転は図2におけるジャイロスコープの軸の角速度V/Lに相当する。力GFはカンチレバー状の流管901が下方に曲がる際に回転する物質が流管に与えるジャイロ力である。力GFは速度Vと流管の軸との両方に垂直である。その行程の上下の限界点で流管が停止し方向を反転する。これにより固定端904の周りのX−Y平面内における流管の軸の回転が方向を反転する。X−Y平面内における流管の回転が反転するとジャイロ力GFはまたその方向が反転する。かくして力GFは流管の速度Vと位相が合った正弦波状の力とみることができるが、流管の速度Vと流管の軸との両方に垂直な方向を有する。
【0064】
図9のカンチレバー状の流管はいくつかの点で図2のジャイロスコープと異なる。図2のジャイロスコープの軸心全体は図2において同じ量だけ回転するが、駆動平面内における流管の軸の回転はその長さ方向に変化する。カンチレバー状の流管の回転は固定端904における0から自由端908における最大値まで増大する。振動する流管に関しての図9のジャイロ力はまた流管の軸方向に、固定端において力が0になり自由端において力が最大になるように分布する。ジャイロトルクの式(1)は軸全体が同じ量だけ回転する剛性の軸心に与えられるトルクについて解くものである。かくして式(1)は屈曲する流管には直接あてはまらない。
【0065】
屈曲する流管に加わるジャイロトルクについての式は計算により容易に決定される。流管はきわめて小さい長さ及び質量の小片に分割される。各小片は曲率がわずかなので直線状の流管片として扱うことができる。しかしながら、変形した流管全体の曲率が各流管素片が回転する量を決定するために必要である。都合よいことに、振動する流管の変形した形状は一様な荷重を受けるカンチレバー状ビームの変形した形状とほぼ同じである。一様な荷重を受けるビームに関して、変形量(水平方向からの撓み)は固定端からの距離の3乗に比例する。正弦波状の振動の場合、速度は変位に比例する。かくして、流管に沿った速度の分布は固定端からの距離の3乗に比例する。このことは式1で用いられる各流管素片のピーク振動速度はまた流管の固定端からの距離の3乗に比例すること、また各素片に加わるジャイロ力GFは固定端からの距離の3乗に比例することを意味する。振動する流管に沿ったジャイロ力の分布GFが矢印GFで示されている。正味のジャイロトルクGFLは流管の全長にわたるトルクの積分により決定される。ピークのジャイロトルクについての結果の式は式(2)により与えられる。
【数2】
ここで、Vmax=流管端のピーク速度である。式(2)は振動するカンチレバー状の流管に加わるピークのトルクが単に式(1)の回転するジャイロスコープに加わるトルクの1/3であることを示している。この値の差はジャイロスコープの軸の一様な回転に対して流管の屈曲によるものである。式(2)によるトルクは、流管を駆動平面(X−Y平面)から外れるように曲げて物質の流量の測定を可能にするので重要である。
【0066】
時間に応じて流管に加わるジャイロ力GFについての式は単にピークのトルクと、振動数と時間の積のコサイン(余弦)との積である。
【数3】
【0067】
図10及び11は図9の振動するカンチレバー状の流管901の端面図である。図10は物質の流れがなく、かくして物質の回転がない場合の振動する流管901の端面図である。端部908の実線の円は変位0の流管を表している。点線は正負の方向での最大の変位を表している。流管の振動は物質の流れがない場合駆動平面内において平面状のままである。図11は物質の流れがある場合の振動する流管の端面図である。ジャイロ効果により流管901の振動が垂直平面から外れて楕円状の運動になる。上側及び下側の点線の円1101及び1102は正負の駆動方向における最大の変位を表している。左側及び右側の点線の円1103及び1104は正負のジャイロ方向における流管の最大の変位を表している。中心の実線の円は静止した流管の位置を表し、内側の矢印は物質のスピンの方向を示している。円1103−1104により形成される楕円の幅Wは流管901に加わるジャイロトルクに比例する。幅Wはまた流れる物質の質量と物質の回転速度との積に比例し(式1〜3参照)、かくして物質の質量流量に比例する。正味のジャイロトルクが駆動源が流管に与えるトルクに等しいときに楕円が円になる。駆動変位とジャイロ変位とが相互に垂直であること、一方が最大のときに他方が0であることがわかるであろう。2つの平面内の振動の和が図11に示される楕円運動となる。
【0068】
図9、図10及び図11のカンチレバー状の流管901は駆動源Dからの正弦波状の力によって振動する。正弦波状の力の振動数はエネルギー効率の理由から流管の第1の曲げモードの共振振動数に等しくなるように設定される。共振状態では大きい振動の振幅を維持するのにほとんど力が必要でない。曲げの際の流管の共振振動数は、流管の対称性により駆動方向及びジャイロ方向の両方で同じである。正弦波状のジャイロ力が駆動力と同様に流れる物質により共振(駆動)振動数で流管に加わる。ジャイロ力はジャイロ方向に流管の共振振動数で流管に加わるので、その結果としてジャイロ方向において流管の変形の大きい振幅になる。
【0069】
〔図12及び13〕ジャイロ式流量計の1つの好ましい実施例は流管が両端で固定されている。図12及び13はカンチレバー状の流管と両端が固定された流管とのジャイロ力の分布の差を示すために用いられる。図12において、流管1201は両端1202及び1203の両方で固定されている。流管1201はカンチレバー状の流管901と同様に物質の流れをスピンさせる螺旋状のバッフル(図示せず)を含む。流管1201は点線1204により駆動方向における最大の撓みとなるように示されている。図13はそれぞれ図9〜11のカンチレバー状の流管901と同様な1対のカンチレバー状の流管1308L及び1308Rを示している。カンチレバー状の流管1308L及び1308Rはまた点線1205L及び1205Rにより駆動方向における最大の撓みとなるように示されている。
【0070】
図12と図13との撓んだ流管の形状を比較すると大きな差異がわかる。カンチレバー状の流管1305L及び1395Rの軸の傾斜は両方の流管の自由端(中心)に向かって連続的に増大する。しかしながら、連続的な流管1201の軸の傾斜は最初増大するが、流管の中心で0まで減少する。この変形モードの形状の差異は振動の際の駆動平面内における流管の回転量の差となる。連続的な流管は駆動平面内における振動では回転せず単に上下に並進移動する中心部分を有する。中心部分の回転がないことは中心部分において流れて回転する物質によりジャイロ力が生じないことを意味する。これに対し、カンチレバー状の流管は傾斜を有し、かくして自由端における最大の回転及びジャイロ力となる。
【0071】
〔図14〕図14は螺旋状のバッフル(図示せず)を有し両端が固定されている流管に加わるジャイロ力の分布を示している。流管1401は駆動運動が紙面(Y方向)内にあり、また外れるような向きになっている。駆動マグネットDは流管の中心に示されている。流管は第1の曲げの共振振動数で駆動される。速度検出器1405はジャイロ方向における流管の速度を検出できる流管の中心の下側に示されている。実線の流管はジャイロ方向(Z)における変位0の点を通過する状態を示してる。点線で示された流管はジャイロ方向(Z)における最大変位の状態で示されている。駆動平面(図示されていない)内における流管1401の振動により流管の軸の左半片が左側端部1402の周りに回転することになり、流管の軸の右半片は右側端部1403の周りに回転する。流管の縦方向の中心は回転せず、並進移動する。流管の駆動平面内の振動とスピンする物質の流れとの組み合わせによりジャイロ力が駆動平面と流管の軸との両方に対して90度をなして流管に加わる。流管がジャイロ方向における変位0の点を通過する際のジャイロ力GF(矢印)の分布が流管1401に沿って示されている。ジャイロ力は流管の長さ方向の約25%及び75%の位置でピークになる。これらの位置では駆動モードの流管の軸の回転がないので、流管の端部及び中心において力が0になる。
【0072】
力の分布が一様でないにもかかわらず、流管1401がジャイロ平面内における第1の曲げモードで(駆動モードのように)撓む。第1の曲げモードは全て同じ方向(全て正または全て負の方向)となる変形を有する唯一のモードであるために生ずる。さらにジャイロ力は物質により駆動振動数で流管に加えられる。駆動振動数はまたジャイロ方向における第1の曲げモードの共振振動数でもある。流管はジャイロ力により共振状態またはその近くで駆動されるので、第1の曲げモードにおけるジャイロ応答が大きい。
【0073】
〔図15〕図15は本発明の1つの好ましい実施例を示している。これはバランスバー1502の端部において連結リング1503及び1504により流管1501に連結されたバランスバー1502を含む。図15のバランスバー及び流管はそれらを駆動平面(紙面に垂直)内で相互の共振振動数で駆動する駆動源Dにより位相が反対になるように駆動される。バランスバー1502は駆動方向とジャイロ方向との両方で流管を釣り合わせそれによって流管が連結リング1503及び1504に接合された流管の動作点の端部における領域(節点)を固定するようにされている。バランスバー1502の第1の曲げモードの共振振動数は流管1501の第1の曲げモードの共振振動数に等しいか、あるいはわずかに低くなっている。バランスバー1502は付加された質量あるいは切り取り部分1514により共振振動数が低下した筒状部材とすることができる。切り取り部分の位置及びその作用は図18に関連して後述する。図15のバランスバーはまた駆動方向及びジャイロ方向において等しい共振振動数を有するように4方向の対称性(駆動平面及びジャイロ力の平面での両方向の)を有するようにできる。共振振動数を等しくするとジャイロ振動の振幅と、また流量計の流れに対する感度が最低になる。
【0074】
物質の流れがあると、ジャイロ力が流管1501を同じ(駆動)振動数でジャイロ方向(紙面の平面内の)において振動するように励振される。駆動方向に対して90度をなすジャイロ方向における流管1501の運動によりバランスバー1502を流管1501の動作部分の端部に取り付ける連結リング1503、1504を介してジャイロ方向にバランスバーが励振さる。バランスバーは共振振動数で、またはその近くの振動数で駆動されているので、流管とともに駆動方向に位相が外れるように振動し、流管のジャイロ運動を釣り合わせるまで振幅を増大させる。かくして、流管1501は駆動平面とジャイロ平面との両方で振動し、バランスバー1502により両方向に動的に釣り合わされる。
【0075】
これに対して、単管型のコリオリ式流量計は駆動モードでだけ動的に釣り合わされる。多くの市販のコリオリ式流量計はコリオリ力を釣り合わせていない。コリオリ力は駆動振動数で駆動平面内で流管に加わるが、コリオリ力は駆動源のいずれかの側で反対の符号になる。コリオリ力の分布はバランスバーの第2の曲げモードを励振してコリオリ力を釣り合わせようとする。しかしながら、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のほぼ3倍である。かくして、バランスバーは第2の曲げモードで励振されず、コリオリ力は十分には釣り合わされない。米国特許第5987999号に開示されている感度を高めたバランスバーはこの問題を扱っており例外的なものである。米国特許第5987999号で扱われるバランスバーはその第2の曲げモードの共振振動数を駆動振動数に近くなるように低下させている。他の市販の流量計では、周波数の分離のために、バランスバーの第2の曲げモードは十分に励起されず、コリオリ力が釣り合わされない。コリオリ力が釣り合わされないことは、流量計が揺動し流量計が不正確になるので、コリオリ式流量計には問題となる。ジャイロ式流量計は、流管のジャイロ振動がバランスバーで釣り合わされるので、この問題が生じない。
【0076】
ジャイロ式流量計の振動する流管においてコリオリ力が生ずる。しかしながら、このコリオリ力は、それ自体及びその結果による流管のコリオリ撓みが駆動平面内にあり中心に配置されたジャイロ速度検出器には感受されないので、ジャイロ式の測定には作用を与えない。さらに、振動/コリオリ平面内における釣り合わされていない振動はジャイロ平面内におけるジャイロ振幅の測定には作用を与えない。
【0077】
図15の流量計は流管及びバランスバーの縦方向中心における駆動マグネットD及び駆動コイル(図示せず)を有する。流管の駆動マグネットとは反対側に駆動振幅ピックオフ(速度検出器)1508が配置されている。駆動振幅ピックオフは駆動方向におけるバランスバー1502に対する流管1501の速度ないし振動の振幅に比例する出力を有する。これは振動する流管の駆動振幅を制御するために用いられる。
【0078】
流管1501の中心に駆動源Dに対し90度をなしてジャイロ振幅ピックオフ(速度検出器)1511が配置されている。この速度検出器はジャイロ方向におけるバランスバーに対する流管の振動の振幅の速度に比例する出力を有する。ジャイロ方向における流管の振動の振幅は駆動振幅と質量流量との両方に比例するので、ジャイロ速度検出器だけを質量流量の指示器として用いることはできない。駆動振動の振幅も知られなければならない。好ましい方法は駆動振動の振幅を正確に制御せず、その代りに駆動振動の振幅を正確に測定する。ジャイロ速度ピックオフ1511の振幅出力を駆動ピックオフ1508の正確に測定された振幅出力で除した比が質量流量の決定に用いられる。この方法は実質的に流管のたどる楕円経路のアスペクト比を測定するものである。楕円のアスペクト比は質量流量に比例し、楕円の大きさや駆動振幅にはよらない。
【0079】
図15の流量計1500は流管1501と、両端が連結リング1503及び1504により流管1501に連結されているバランスバー1502とからなる。流管1501の非動作流管部分1501L及び1501Rはケース1505の端部1509を通って連結リング1503及び1504より突出している。筒体の末端はフランジ1506及び1507となっている。ケース連結リンク1512はバランスバー1502の端部をケースの内壁1519と連結する。
【0080】
流量計電子回路1520は流量計1500の動作を制御する。動作制御の際に、流量計電子回路1520は流管1501とバランスバー1502とを紙面に垂直な平面内において位相が反対になるように振動させる駆動源Dを動作させるように線路1521を介して信号を伝送する。駆動振動の振幅がピックオフ1508により測定されて駆動振動の信号が線路1522を介して流量計電子回路1520に移送される。振動する流管を通る物質の流れがあると、前述したようにジャイロ力が生ずる。この力により流管とバランスバーとが紙面の平面内において位相が反対になるように振動する。このジャイロ振動がピックオフ1511により検出され、それにより生じた信号が線路1523を介して流量計電子回路1520に伝送される。流量計電子回路は線路1522及び1523を介して受け取った情報を処理し、線路1526を介して物質の流れに関する情報を含む出力信号を生ずる。要素1510はフランジ1507及び1506のネック部をなしている。
【0081】
ジャイロ式流量計1500ハジャイロ方向における共振振動数とは異なる駆動方向における共振振動数を有する流管及びバランスバーの対を有するようにしてもよい。駆動方向とジャイロ方向とで異なる共振振動数を有する実施例は共振振動数が等しい実施例に対して利点を有し得る。例えば、等しくない共振振動数を有する流量計は流れる物質の密度による流量計の流れ感度の変化を補償するために用いられる。
【0082】
密度による感度の変化はコリオリ流量計には一般的なことであり、また駆動方向及びジャイロ方向において等しい共振振動数を有するジャイロ式流量計の場合にも存在する。感度の変化は密度による駆動モードでの流管とバランスバーとの振幅比の変化よる。振幅比の変化は同じ結合した振動の振幅を維持するように物質の密度が増大するに従って流管の駆動振幅を減少させバランスバーの駆動振幅を増大させることによって流量計の釣り合いを維持するのに寄与する。この振幅比のシフトにより駆動平面内における流量計の釣り合いが運動量の保存によって維持される。より重くなった流管はより動きが少なく、変化のないバランスバーは密度が増大するとより動きが多くなる。密度による振幅比のシフトは良好な流量計の設計による形態に固有なことである。しかし、流管の振幅が減少すると同じ流量でより小さいジャイロ力が生ずることになる。ジャイロ力がより小さくなることは、密度の小さい物質より密度の大きい物質の場合にジャイロ方向における流管の振動の振幅が小さくなることを意味する。正味の結果として、ジャイロ式流量計は密度のより小さい流れる物質の場合より密度のより大きい流れる物質の場合により流れ感度が低くなることになる。この結果は米国特許第5969265号において詳細に説明されている。
【0083】
密度による流量計の流れ感度の変化を補償するための1つの方法は駆動方向における共振振動数がジャイロ方向における共振振動数より高くなるように流量計を設計することである。より大きい密度の物質では駆動振動の振動数が低下する。ジャイロ方向における共振振動数が駆動振動数より十分に低ければ、駆動振動数の低下によりジャイロ力がよりジャイロ共振振動数に近い振動数で加わる。駆動振動数が振動する部材の共振振動数に近づくと振動の振幅が増大するので、駆動振動数の低下によりジャイロ方向における振動の振幅が上昇して物質の密度の増大によって生ずる振幅の減少を打ち消すようになる。
【0084】
駆動方向及びジャイロ平面における共振振動数はジャイロ方向よりも駆動方向においてより剛性の大きい、あるいはより柔軟性のある動的構造とすることによって容易に分離される。例えば、図15のバランスバーは、駆動モードの振動において小さい曲げ応力を有しジャイロモードの振動において大きい曲げ応力を有する位置にバランスバーのスロット1514を有している。この位置に孔があるとジャイロ共振振動数が低下して駆動共振振動数は実質的に不変のままである。
【0085】
〔図16〕図16はほとんど全ての点に関して図15の流量計1500と同様な流量計1600を示している。流量計1600は1500番代の番号を有する図15の対応する要素に相当することを示すようにしてQ600番代の参照番号で示されている。流量計166は流量計1500と同じようにしてジヤイロ力の発生に応答し、線路1622及び1623を介して、流量計1600内の物質の流量を表すことになるジャイロ振動及び駆動振動の振幅を表す信号を伝送する。図15と図16との1つの差は、図15の流量計がジャイロ共振振動数を駆動共振振動数より低くするためにバランスバーにおけるスロットを用いているのに対し、図16の流量計は駆動振動を上昇させるために連結リング1604における突出部1606を用いていることである。両方の方法とも、駆動方向とジャイロ方向との共振振動数を分離しそれによって流量計の感度が物質の密度によらないようにするという、同じ作用を行う。連結リング17は図17において詳細に説明される。
【0086】
図15と図16との他の差は、流量計1600が流管1601に取り付けられたピックオフLPO及びRPOをさらに有することである。これらのピックオフは物質の流れがある流管1601の振動により生ずるコリオリ力に応答する。コリオリ力はピックオフLPO及びRPOによって検出され、コリオリ信号入力を用いて流量を決定する流量計電子回路1620に線路1624及び1625を介して伝送される。かくして、流量計電子回路1620によりコリオリ力及びジャイロ力という別個の2つの方法を用いて流量が決定される。独立した検出器入力及び方法で計算された2つの流量が、平均化あるいは誤差チェックにより精度を高めるように用いられる。例えば、極端な温度条件のような動作環境において2組の情報は一致しないことがあり、このような場合に一方の組の出力情報が他方の組の情報を除外するために用いられることもある。他の動作条件において、2組の出力情報が組み合わされ平均化され精度の向上した物質の流れの情報を線路1626に送出する。さらに、2つの流量測定の方法を用いると、1つの測定手段が失敗してもバックアップにより流量計の信頼性が高められる。
【0087】
〔図17〕図17は、図15及び16の流量計1500及び1600の連結リング1503及び1504と1603及び1604として好適に用いられる連結リング1700を示している。連結リング1700は中心の開口1706と突出する側方の要素1616とを備え円形の外側の面1701を有する実質的に円形の部材である。連結リング1700は流管が円形の開口1706を通り抜けるようにして流管1501及び1601上に嵌合する。内側の面1707はろう接等により流管の外側の面に取り付けられている。連結リング1700の外側の面1701はろう接等によりバランスバー1502及び1602の内側の壁部1519及び1619に連結されている。連結リング1700の主たる作用はバランスバー端部の振動を流管に結合する経路を与えることである。
【0088】
連結リング1700は図16に示されるように突出する側方部分1616が流管の上端及び下端にあるようにして流管上に挿入される。突出する部分により駆動振動の共振振動数に関する限り流管振動するの長さが短くなるが、ジャイロ方向においては振動の長さと、また共振振動数は影響を受けていない。これによりジャイロ振動の共振振動数に対する駆動振動の共振振動数の間隔が変化する。振動数の間隔により流量計は密度による流れ感度の変化を補償できるようになる。ジャイロ振動数に対して駆動振動数を上昇させるのが望ましいときに、図16に示されるように連結リングの突出部が流管の上端及び下端に取り付けられる。逆に、駆動振動数に対してジャイロ振動数を上昇させるのが望ましいときに、図15に示されるように突出部分1703が流管の側方に取り付けられるように連結リング1700が回転される。
【0089】
〔図18〕図18は低下した共振振動数を有するバランスバー1800を示している。バランスバーの縦方向中心にジャイロ方向と駆動方向との両方の孔がある。孔1805、1809及び1811だけが示されているが、孔1805及び1809の反対側の、図では見えない2つの孔があることが理解されよう。この4方向対称性により駆動方向とジャイロ方向との両方で等しく共振振動数が低下する。
【0090】
孔1805が駆動方向の軸を有するものとすると、他の2対の孔1810,1806及び1808,1807はジャイロ方向の軸を有する。それらの孔はその位置により駆動振動モードの中立軸上にある。この結果駆動モードの共振振動には小さい作用が与えられることになる。しかしながら、この2対の孔はジャイロ振動モードにおけるピーク応力を有するバランスバーの側にある。それらの位置によりジャイロ振動モードにおける共振振動数が低下する。これらの孔を用いることによるジャイロ方向におけるバランスバーの振動数の低下により駆動方向の共振振動数がジャイロ方向の共振振動数から分離し、そのようにして流量計が密度による流れ感度の変化を補償する能力が高まる。
【0091】
〔図19〕図19の流量計電子回路1900は図15の流量計電子回路1520の実施例をさらに詳細に示したものである。実施例1900は線路1521を介して駆動信号を図15の駆動源Dに与えて流管1501とバランスバー1502とを位相が反対になるように振動させる。この駆動信号は駆動振幅制御要素1901により生ずる。実施例1900はまた線路1522及び1523を介してピックオフ信号を受け取る。線路1522で受け取られる信号は駆動ピックオフ1508から受け取られ、要素1902に供給される。要素1902は線路1522を介して受け取られた信号を線路1905を介して駆動振幅制御要素1901に伝送する。この信号により要素1901が図15の駆動源Dに必要な信号を生ずることができるようになる。要素1902はまた要素1522の駆動ピックオフの出力信号を線路1904を介して要素1907に伝送する。
【0092】
要素1903は線路1523を介して要素1511のジャイロピックオフの出力を受け取る。この信号はジャイロ平面内における流管1501のジャイロモードの撓みの振幅を表す。要素1903はこの信号を、線路1522の駆動ピックオフ信号に対する線路1523のジャイロピックオフ信号の比を決定する要素1907に線路1906を介して伝送する。要素1907は決定された比を、枠1909内に示される式を用いて流れる物質の質量流量を生ずる要素1909に線路1908を介して伝送し、ここで
【数4】
は質量流量である。それから計算された質量流量は線路1526を介して図示されない利用回路に伝送される。
【0093】
〔図20〕図20は図15の流量計電子回路1520の第2の考えられる実施例を示している。図19に示される流量計電子回路1520の実施例1900がどのように駆動源の振動の振幅に対するジャイロ振動の振幅の比の決定を用いて質量流量を計算するかについては説明した。図20の流量計電子回路1520の実施例2000は実施例1900の場合のように駆動振幅の決定を必要としないようにして質量流量の情報を生ずる。図20の駆動ピックオフレジスター2003は線路1522を介して駆動ピックオフ要素1508から信号を受け取り、受け取った信号を線路2002を介して駆動振幅制御部2001に伝送し、駆動信号制御部2001はまた線路1521を介して正確に制御された振幅の信号を図15の駆動源Dに移送する。駆動振幅制御部2001は、要素2001によって生ずる駆動信号の振幅が正確に制御されるという点で図19の対応する要素1901とは異なっている。それゆえ要素2000は質量流量を計算するために駆動モードの信号に対するジャイロモードの信号の振幅比を決定することを必要としない。駆動振幅制御部2001の振幅は正確に制御されるので、それは予め知られており、流管1501のジャイロモードの振動の振幅を表す信号だけを用いて質量流量を計算するために要素2007により内部的に用いられよう。この情報は図15のジャイロピックオフ1511から受け取られ、線路1523を介してジャイロピックオフ要素2004に伝送され、それからさらに線路2006を介して要素2007に伝送される。要素2007はジャイロモードの振動の振幅を受け取り、それを直接質量流量の計算に用いる。それからこの質量流量の情報は線路1526を介して図示されない利用回路に伝送される。
【0094】
〔図21〕図21は図16の流量計電子回路1620の考えられる好ましい実施例を示している。図16の流量計は流管1601のコリオリ撓みを表す信号を用い、またジャイロ平面内における流管1601の撓みを表す信号を用いることにより、物質の流れの情報を生ずる。コリオリ信号はピックオフLPO及びRPOにより生じて、線路1624及び1625を介して流量計電子回路1620に、特に要素2114に伝送される。ジャイロモードの物質の流れの情報は図16のピックオフ1611により生じて、線路1623を介して要素2106に移送される。実施例2100はまた図16の駆動源Dへの駆動信号を生ずる。この信号は駆動振動制御部2101により生じて、線路1621を介して駆動源Dに伝送される。線路1622は図16の駆動源Dの振動の振幅を表す信号を浮けとる。この信号は線路1622を介して駆動ピックオフのレジスター2103に伝送され、レジスター2103はこの信号を線路2102及び2104を介して要素2101及び2108に伝送する。線路2101の信号は要素2101により生ずる駆動信号の振幅を制御する。線路2104の信号は駆動振幅の情報を要素2108に与える。流管1601のジャイロモードの振動の振幅を表す信号はジャイロピックオフの出力要素1611により線路1623に与えられる。線路1623の信号は要素2106に伝送され線路2107を介して要素2108に伝送される。要素2108は図19の要素1907について説明したように作用して駆動モードの信号に対するジャイロモードの信号の振幅比を決定する。この決定された比は、要素1909と同じようにして質量流量の情報を生ずる要素2111に、線路2109を介して伝送される。それからジャイロによる質量流量の情報は線路2112を介して要素2113に伝送されるが、要素2113の作用については後述する。
【0095】
コリオリモードの出力信号は線路1624及び1625を介して要素2114に受け取られる。それからこれらの信号は線路2116を介して、図16のピックオフLPOからのコリオリ信号とピックオフRPOからのコリオリ信号との間の時間差Δtを測定する要素2117に伝送される。この時間差の情報は線路2118を介して示された式を用いて質量流量を計算する要素2119に伝送され、ここで時間差Δtの大きさは質量流量
【数5】
に比例する。要素2119からの質量流量の情報は線路2121を介して要素2113に伝送される。
【0096】
要素2113は物質の質量流量を表す2つの異なる情報源からの情報を受け取る。線路2121で受け取った情報は流管1601のコリオリモードの撓みを用いることによって決定された質量流量を表す。線路2112の信号は流管1601のジャイロモードの撓みの振幅を用いることによって決定された質量流量を表す。要素2113は2組の質量流量データを受け取り、それらを比較してそれらのデータが一致することを決定する。要素2113はまたこのデータが一致しない場合にエラーのチェックを行い、また補償の手法を用いてデータの修正を行うようにも作用する。
【0097】
本発明のジャイロ式流量計は、単純な電子回路で正確に流量の測定が可能になるように十分に大きくできる2つの電圧(速度検出器の出力)間の比に流量が比例するという点で有利であることがわかる。電子回路はコリオリ流量計に必要とされたものより格段に安価でまた堅牢にできる。また、ジャイロ式流量計は物質の密度によらない流れ感度を有するように容易に設計される。
【0098】
本発明は好ましい実施例の説明に限定されることはなく、本発明の精神及びその範囲内において他の変更や変形がなされることがわかるであろう。例えば、本発明は単管の直管型流量計の部分を有するものとして説明したが、本発明はそのように限定されることはなく、単管の不規則な形状あるいは曲線形状の流量計にも、また複数の流管を有する流量計にも用いられることが理解されよう。ここで用いられた「軸(axis)」という用語は、
物体が実際に、あるいは仮想的に回転する際の中心となる想像上の、あるいは実際の直線であると理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 歳差運動のスピン軸を有するジャイロスコープのダイアグラムである。
【図2】 歳差運動のスピン軸を有するジャイロスコープのダイアグラムである。
【図3】 螺旋状バッフルを説明する図である。
【図4】 流管の内側の螺旋状バッフルを示す図である。
【図5】 捩り合わされた対をなす流管を示す図である。
【図6】 捩り合わされた流管及び剛性の棒を示す図である。
【図7】 直線状の棒の周りに捩り合わされた流管を示す図である。
【図8】 コイル形状を有する流管を示す図である。
【図9】 スピンする物質の流れを有する振動するカンチレバー状の流管を示す図である。
【図10】 物質の流れがない場合の流管の運動を示す図9の流管の端面図である。
【図11】 物質の流れを有する流管の運動を示す図9の流管の端面図である。
【図12】 振動する流管の概念図である。
【図13】 1対の振動するカンチレバー状流管を示す図である。
【図14】 スピンする物質の流れを有する両端が固定された振動する流管を示す図である。
【図15】 ジャイロ式流量計の1つの好ましい実施例の断面図である。
【図16】 結合したジャイロ=コリオリ式流量計の好ましい実施例の断面図である。
【図17】 連結リングの詳細を示す図である。
【図18】 バランスバーの詳細を示す図である。
【図19】 流量計電子回路1520の第1の実施例を示す図である。
【図20】 流量計電子回路1520の第2の実施例を示す図である。
【図21】 流量計電子回路1620の第1の実施例を示す図である。
Claims (10)
- 物質の入口(1506,1606)と、物質の出口(1507,1607)と、該入口と出口との間に連結された流管装置(1501,1601)とを有し、上記入口において物質を受け入れ上記流管装置を通じて物質の流れが上記出口に達するように流量計(1500,1600)であって、
上記流管装置の少なくとも1本の流管の縦方向の軸を含む駆動平面内において駆動振動数で振動させることにより上記流管装置を周期的に変形させる駆動源(D)と、
上記流管装置における物質の流れに上記振動する流管装置の上記少なくとも1本の流管の縦方向の軸(310,410,510,610,710,810)の周りの回転を与える上記流管装置と、
を含み、
上記流管装置がジャイロ平面内において上記流管装置の周期的なジャイロモードの変形を生ずるように上記駆動源による上記流管装置の周期的な変形と上記物質の流れの回転とに応答し、上記ジャイロモードの変形が上記物質の流れの大きさに関連した振幅を有するようにし、
上記物質の流れの大きさを示すジャイロ信号を生ずるように上記ジャイロモードの変形に応答し、上記周期的なジャイロモードの変形の振幅を表す信号を生ずる第1のピックオフ(1511,1611)と上記駆動平面内における流管の周期的な変形の振幅を表す信号を生ずる第2のピックオフ(1508,1608)とを含むピックオフ装置と、
上記駆動平面内における上記流管装置の周期的な変形の振幅に対する上記ジャイロ平面内における上記流管装置の上記周期的なジャイロモードの変形の振幅の比を決定するように上記第1のピックオフにより生ずる信号の受け取りに応答する要素(1907,2007,2108)を含む流量計電子回路(1520,1620)と、
上記物質の流れに関する出力情報を生ずるように上記比の決定に応答する要素(1909,2111)と、
をさらに含むようにしたことを特徴とする流量計。 - 上記流量計電子回路が、
上記駆動平面内における上記流管装置の周期的な変形の振幅を制御するための、上記駆動源に信号を送入する手段(2001)と、
上記物質の流れの質量流量を決定するように上記ジャイロ平面内における上記流管の周期的なジャイロモードの変形の振幅を表す信号の発生に応答する装置(2007)と、
からなることを特徴とする請求項1に記載の流量計。 - 上記少なくとも1本の流管が1本の直線状の流管(400)からなり、
上記流管装置が上記物質の流れに対して上記流管の縦方向の軸(310)の周りの回転を与えて上記ジャイロ平面内における上記周期的なジャイロモードの変形を生ずるようにする上記流管の内側の螺旋体(300)、からなるようにしたことを特徴とする請求項1に記載の流量計。 - 上記少なくとも1本の流管が上記物質の流れに対して上記少なくとも1本の流管の縦方向の軸(810)の周りの回転を与える螺旋形状部を有する少なくとも1本の流管(800)からなるようにしたことを特徴とする請求項1に記載の流量計。
- 上記物質の流れにより上記振動する流管装置に上記駆動平面内におけるコリオリ力が生じ、該コリオリ力により上記駆動平面内における上記流管装置(1601)のコリオリ撓みが生じ、
上記コリオリ撓みを検出し上記物質の流れに関する情報を含むコリオリ信号を生ずる上記流管装置に取り付けられたピックオフ装置(LPO,RPO)をさらに含み、
上記流量計電子回路(1620)が上記物質の流れに関する出力情報を生ずるように上記コリオリ信号及びジャイロ信号の発生に応答する
ようにしたことを特徴とする請求項1に記載の流量計。 - 上記流管装置と平行なバランスバー(1502,1602)と、該バランスバーの端部上記流管装置に連結する連結リング手段(1503,1603)と、
をさらに含み、
上記駆動源が上記流管装置及びバランスバーを、上記駆動平面内において上記物質で満たされた流管装置とバランスバーとの共振振動数で位相が反対になるように周期的に変形させ、
上記流管装置の上記ジャイロモードの変形により上記物質で満たされた流管装置及び上記バランスバーが上記ジャイロ平面内において周期的なジャイロモードの変形の共振振動数で振動する
ようにしたことを特徴とする請求項1に記載の流量計。 - 請求項1に記載の流量計を動作させる方法であって、
上記流管装置を上記駆動平面内で周期的に変形させることと、
上記物質の流れに上記物質の流れに応じた上記流管装置の上記少なくとも1本の流管の縦方向の軸の周りの回転を与え該回転により上記ジャイロ平面内における上記流管装置の周期的なジャイロモードの変形が生ずるようにすることと、
上記ジャイロ平面内における上記周期的なジャイロモードの変形の振幅を生ずることと、
上記駆動平面内における上記流管装置の周期的な変形の振幅を決定することと、
上記駆動平面内における上記流管装置の周期的な変形の振幅に対する上記ジャイロ平面内における上記流管装置の周期的なジャイロモードの変形の振幅の比を決定することと、
上記物質の流れに関する出力情報を生ずるように上記比の決定及び上記信号の発生に応答して上記流量計電子回路を動作させることと、
の各ステップからなるようにしたことを特徴とする流量計を動作させる方法。 - 上記流管装置が1本の直線状の管からなり、上記物質の流れに上記流管の縦方向の軸の周りの回転を与えるように上記流管の内側の螺旋体を挿入するステップを含むようにしたことを特徴とする請求項7に記載の方法。
- 上記物質の流れにより上記振動する流管装置に上記駆動平面内におけるコリオリ力が生じ、該コリオリ力により上記駆動平面内における上記流管装置の周期的なコリオリ撓みが生じ、
上記コリオリ撓みを検出して上記物質の流れに関する出力信号を生ずる上記流管装置に取り付けられたピックオフを動作させることと、
上記物質の流れに関する出力情報を生ずる上記コリオリ信号及びジャイロ信号の発生に応答して上記流量計電子回路を動作させることと、
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請求項7に記載の方法。 - 上記流量計が上記流管装置と平行なバランスバーと、該バランスバーの端部を上記流管装置に連結する連結リング手段とを含み、
上記流管装置及びバランスバーを上記物質で満たされた流管装置とバランスバーとの共振振動数で上記駆動平面内において位相が反対になるように振動させるように上記駆動源を動作させることと、
上記ジャイロ力により上記物質で満たされた流管装置及びバランスバーが上記ジャイロモードの振動での上記物質で満たされた流管装置とバランスバーとの共振振動数で上記ジャイロ平面内において振動するように上記流量計を動作させることと、
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請求項7に記載の方法。
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Family Cites Families (13)
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US2865201A (en) * | 1954-08-26 | 1958-12-23 | Roth Wilfred | Gyroscopic mass flowmeter |
FR1139048A (fr) * | 1955-12-23 | 1957-06-24 | Débitmètre massique et indicateur associé de masse écoulée | |
US4729243A (en) * | 1986-05-05 | 1988-03-08 | The Singer Company | Mass-flow measuring instrument |
DE4124295A1 (de) * | 1991-07-22 | 1993-01-28 | Krohne Ag | Massendurchflussmessgeraet |
GB9215043D0 (en) | 1992-07-15 | 1992-08-26 | Flow Inc K | Fluid mass flow meters |
ES2126780T3 (es) | 1993-09-11 | 1999-04-01 | Flowtec Ag | Captador de caudal masico segun el principio de coriolis con tuberia de medida helicoidal. |
US5675093A (en) | 1995-09-13 | 1997-10-07 | Endress+Hauser Flowtec Ag | Coriolis mass flow sensor including a single connection and support structure |
US5814739A (en) * | 1997-05-30 | 1998-09-29 | Micro Motion, Incorporated | Coriolis flowmeter having corrugated flow tube |
US6230104B1 (en) * | 1997-09-30 | 2001-05-08 | Micro Motion, Inc. | Combined pickoff and oscillatory driver for use in coriolis flowmeters and method of operating the same |
EP0905488A3 (en) | 1997-09-30 | 1999-04-21 | Yokogawa Electric Corporation | Coriolis mass flowmeter |
US5892159A (en) * | 1997-10-17 | 1999-04-06 | Smith; James Everett | Mass flow rate meter |
US5987999A (en) * | 1998-07-01 | 1999-11-23 | Micro Motion, Inc. | Sensitivity enhancing balance bar |
US6314820B1 (en) * | 1999-02-10 | 2001-11-13 | Micro Motion, Inc. | Lateral mode stabilizer for Coriolis flowmeter |
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