特許 5903432 減衰メータコンポーネントを備える振動メータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5903432

(24)【登録日】2016年3月18日

(45)【発行日】2016年4月13日

(54)【発明の名称】減衰メータコンポーネントを備える振動メータ

(51)【国際特許分類】

   G01F 1/84 20060101AFI20160331BHJP

【ＦＩ】

   G01F1/84

【請求項の数】16

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2013-518362(P2013-518362)

(86)(22)【出願日】2010年7月9日

(65)【公表番号】特表2013-532291(P2013-532291A)

(43)【公表日】2013年8月15日

(86)【国際出願番号】US2010041472

(87)【国際公開番号】WO2012005734

(87)【国際公開日】20120112

【審査請求日】2013年3月6日

【審判番号】不服2015-3526(P2015-3526/J1)

【審判請求日】2015年2月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】500205770

【氏名又は名称】マイクロ モーション インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110000556

【氏名又は名称】特許業務法人 有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ランハム， グレゴリー トリート

(72)【発明者】

【氏名】ワーバック， クリストファー エー．

【合議体】

【審判長】 酒井 伸芳

【審判官】 中塚 直樹

【審判官】 清水 稔

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２００６／０１０７７５８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開平７−１７４６０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平４−２４０２０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開平２−１２８５２４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平５−２６８６９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１２２１５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平９−１０６７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２９４４１９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

G01F 1/84

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

振動メータ（５）であって、
振動部（４７１）および非振動部（４７２）を有する１つ以上の導管（１０３Ａ、１０３Ｂ）と、
前記１つ以上の導管（１０３Ａ、１０３Ｂ）のうちの１つの導管と結合され、該導管の前記振動部（４７１）を１つ以上のドライブ周波数で振動させるように構成されるドライバ（１０４）と、
前記１つ以上の導管（１０３Ａ、１０３Ｂ）のうちの１つの導管と結合され、該導管の前記振動部（４７１）の運動を検出するように構成される１つ以上のピックオフ（１０５、１０５’）と、
前記１つ以上の導管（１０３Ａ、１０３Ｂ）の前記振動部（４７１）、前記ドライバ（１０４）および前記１つ以上のピックオフ（１０５、１０５’）を除く１つ以上のメータコンポーネントと、
前記１つ以上のメータコンポーネントのうちの１つのメータコンポーネントの表面の少なくとも一部にメータコンポーネントの一体部分となるように被膜され、前記メータコンポーネントの１つ以上の振動共振周波数を前記１つ以上のドライブ周波数未満まで低下させる減衰材料（３１０）とを備え、
前記減衰材料は、メータコンポーネントの形状及びテクスチャと実質的に合致している、振動メータ（５）。

【請求項2】

前記メータコンポーネントが第一の厚みＴ１を有し、前記減衰材料（３１０）が前記第一の厚みＴ１よりも小さな第二の厚みＴ２を有してなる、請求項１に記載の振動メータ（５）。

【請求項3】

前記１つ以上のメータコンポーネントのうちの１つのメータコンポーネントが、前記１つ以上の導管（１０３Ａ、１０３Ｂ）、前記ドライバ（１０４）および前記１つ以上のピックオフ（１０５、１０５’）を実質的に覆うケース（２００）である、請求項１に記載の振動メータ（５）。

【請求項4】

前記ケース（２００）と結合される基礎（４４０）と、前記ケース（２００）と前記基礎（４４０）との間に実質的に流体密封性のシールを提供するシール部材（４５０）とをさらに備えてなる、請求項３に記載の振動メータ（５）。

【請求項5】

前記ケース（２００）に形成され、メカニカルファスナーを受けるように構成される１つ以上のもどり止（４６０）をさらに備えてなる、請求項３に記載の振動メータ（５）。

【請求項6】

前記１つ以上のメータコンポーネントのうちの１つのメータコンポーネントが、前記１つ以上の導管（１０３Ａ、１０３Ｂ）と結合される基礎（４４０）である、請求項１に記載の振動メータ（５）。

【請求項7】

前記１つ以上のメータコンポーネントのうちの他のメータコンポーネントが、前記基礎（４４０）と結合されるマウント用のブロック（４４１Ａ、４４１Ｂ）である、請求項６に記載の振動メータ（５）。

【請求項8】

前記１つ以上のメータコンポーネントのうちの１つのメータコンポーネントが、前記１つ以上の導管（１０３Ａ、１０３Ｂ）のうちの１つの導管の非振動部である、請求項１に記載の振動メータ（５）。

【請求項9】

振動部および非振動部を有する１つ以上の導管を備える振動メータを形成する方法であって、
前記１つ以上の導管のうちの１つの導管とドライバを結合するステップであって、前記ドライバが前記導管の前記振動部を１つ以上のドライブ周波数で振動させるように構成されるステップと、
前記１つ以上の導管のうちの１つ導管と１つ以上のピックオフを結合するステップであって、前記１つ以上のピックオフが前記導管の前記振動部の運動を検出するように構成されるステップと、
前記１つ以上の導管の前記非振動部、前記ドライバおよび前記１つ以上のピックオフを除く１つ以上のメータコンポーネントを提供するステップと、
前記１つ以上のメータコンポーネントのうちの１つのメータコンポーネントの表面の少なくとも一部に、前記メータコンポーネントの１つ以上の振動共振周波数を前記１つ以上のドライブ周波数未満まで低下させる減衰材料をメータコンポーネントと一体部分となるように被膜するステップと
を有し、
前記減衰材料は、メータコンポーネントの形状及びテクスチャと実質的に合致している、
方法。

【請求項10】

前記メータコンポーネントが第一の厚みＴ１を有し、前記減衰材料を被膜するステップが、前記第一の厚みよりも小さな第二の厚みＴ２を有する前記減衰材料を被膜するステップを含む、請求項９に記載の方法、

【請求項11】

前記１つ以上のメータコンポーネントのうちの１つのメータコンポーネントがケースであり、前記方法が、前記ケースで前記１つ以上の導管、前記ドライバおよび前記１つ以上のピックオフを実質的に覆うステップをさらに含む、請求項９に記載の方法。

【請求項12】

前記ケースと基礎を結合させるステップと、前記ケースと前記基礎との間に実質的に流体密封性のシールを設けるステップとをさらに有する、請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

前記ケースに、メカニカルファスナーを受けるように構成される１つ以上のもどり止を形成するステップをさらに有する、請求項１１に記載の方法。

【請求項14】

前記１つ以上のメータコンポーネントのうちの１つのメータコンポーネントが基礎であり、前記方法が、前記１つ以上の導管と前記基礎を結合させるステップをさらに有する、請求項９に記載の方法。

【請求項15】

前記１つ以上のメータコンポーネントのうちの他のメータコンポーネントがマウント用のブロックであり、前記方法が、前記基礎と前記マウント用のブロックを結合させるステップをさらに有する、請求項１４に記載の方法。

【請求項16】

前記１つ以上のメータコンポーネントのうちの１つのメータコンポーネントが前記１つ以上の導管のうちの１つの導管の前記非振動部である、請求項９に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、振動メータに関するものであり、さらに詳細にはメータコンポーネントの表面に減衰材料が被膜された振動メータに関するものである。

【背景技術】

【0002】

たとえばデンシトメータ、体積流量メータおよびコリオリフローメータの如き振動メータは、たとえば密度、質量流量、体積流量、総合質量流量、温度、他の情報などの如き物質の１つ以上の特性を測定するために用いられる。振動メータは１つ以上の導管を備えている。１つ以上の導管は、たとえば直線形状、Ｕ字形状または異形形状の如きさまざまな形状を有することが可能である。

【0003】

１つ以上の導管は、たとえば単純曲げモード、ねじれモード、ラジアルモードおよび結合モードを含む一組の固有の振動モードを有している。物質の特性を求めるために、１つ以上の導管は、これらのモードのうちの１つのモードで少なくとも１つのドライバにより共振周波数で振動させられる。このモードのことを以下ドライブモードと呼ぶ。１つ以上のメータ電子機器は、正弦波ドライバ信号を少なくとも１つのドライバへ送信するようになっている。このドライバは、通常マグネット／コイルを組み合わせたものであり、マグネットは導管に固定され、コイルはマウント用の構造体または他の導管に固定されている。このドライブ信号により、ドライバは、ドライブモードでかつドライブ周波数で１つ以上の導管を振動させる。たとえば、ドライバ信号はコイルに送信される周期的な電流であってもよい。

【0004】

１つ以上のピックオフが、導管の振動を検出し、振動する導管の運動を表す正弦波ピックオフ信号を生成する。通常、ピックオフはマグネット／コイルを組み合わせたものである。通常、このマグネットは導管に固定され、コイルはマウント用の構造体または他の導管に固定されている。このピックオフ信号は１つ以上のメータ電子機器へ送信される。周知の原理によれば、ピックオフ信号は、必要ならば、物質の特性を求めるためまたはドライバ信号を調節するために１つ以上の電子機器によって用いられてもよい。

【0005】

通常、振動メータには、導管に加えて、ケース、基礎、フランジなどの如き１つ以上のメータコンポーネントがさらに設けられている。実質的にこれらすべてのさらなるメータコンポーネントがさまざまな振動特性に起因する測定問題を引き起こす恐れがあるが、ケースの振動特性は、もっとも広範囲でありかつ最も大きな影響を与える測定問題を引き起こす。したがって、ケースが下記の議論の焦点となるものの、同様の振動問題および解決策が他のメータコンポーネントに対しても適用可能である。さまざまなメータコンポーネントによって引き起こされる測定問題は、ケースの如きメータコンポーネントの振動から導管の振動を区別するのが困難であることに起因している。この困難性の１つの理由は、導管の場合と同様に、ケースも、たとえば単純曲げモード、ねじれモード、ラジアルモードおよび側面モードなどを含む１つ以上の固有の振動モードを有しているからである。あるモードの振動を誘発する周波数は一般的に、ケースの形成に用いられる材料、ケースの厚み、温度、圧力などの如き複数の要因に依存して異なっている。ドライバにより生成される、またはポンプの如き材料処理システムの他の供給源から来る振動力によって、ケースは複数の固有モードのうちの１つのモードで振動する恐れがある。１つ以上の導管を振動させるために用いられる周波数がケースを固有の振動モードのうちの１つのモードで振動させる周波数に一致しているような場合、物質の特性を正確に測定するのは困難なことである。とういのは、ケースの当該モードの振動が導管の振動と干渉して測定誤差をもたらす恐れがあるからである。

【0006】

このようなモードの振動をケースに誘発する周波数を導管の振動モードから分離する試みが先行技術において数多くなされてきた。これらの周波数には、ケースおよび流体を充填した導管のさまざまな振動モードの固有共鳴周波数が含まれる。たとえば、予測される導管のドライブモードから離し、さまざまなモードの振動を誘発する周波数を低減させるため、ケースを非常に堅く（高剛性）および／または重く形成することができる。これらの選択肢は両方とも重大な欠点を有している。ケースの質量および／または剛性を大きくすると製造が複雑でかつ困難なものとなり、このことにより、コストが増大し、振動メータの搭載が困難なものとなる。ケースの質量を増大させる従来の１つの特定のアプローチは、既存のケースに金属製の重りを溶接することである。このアプローチでは、ケースの共振周波数を低減させるための振動エネルギーの消散が十分でない。さらに、このアプローチでは、ほとんどの場合、コストが高く、ケースの見栄えも悪い。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

他の従来のアプローチはケースの形状を変更することである。このような従来技術の試みはＰＣＴ公開公報／２００９／０７８８８０に記載されており、その内容は、ここで参照することによって本明細書に援用されるものとする。’８８０公開公報には、楕円形状の断面を有するおおむねＵ字型のケースが開示されている。楕円形状の断面によって、あるモードの振動を引き起こすのに必要な周波数がドライブモード周波数を超えて増大させられる。’８８０公開公報に示されている構成によって限られた状況においては十分な結果をもたらすことができるものの、このプロセスは高価でありかつ時間がかかる。さらに、この解決策は既存の振動メータにとって実用的ではない。もっと正確にいえば、’８８０公開公報は、完全に新しいケースを必要とし、既存のケースに関する問題には対処していない。それに加えて、多くのメータケースは、たとえば顧客または既存のチューブ構成によって必要とされる特定の形状およびサイズを必要とする。’８８０公開公報により示唆されるアプローチに関する他の問題は、ケースにあるモードの振動を引き起こすのに必要となる周波数が予期されるドライブ周波数より高いということである。したがって、ドライブモードに利用可能な周波数範囲が厳しく制限されることとなる。

【0008】

本発明は、これらおよび他の課題を克服し、当該技術分野の進歩を実現するものである。本発明は、減衰用のメータコンポーネントを備えた振動メータを提供している。減衰用のメータコンポーネントの共振周波数が、低減され、導管の共振周波数から分離される。したがって、振動メータのドライブモードは、あるモードの振動を減衰されたメータコンポーネントに誘発しない。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明のある実施形態にかかる振動メータが提供されている。かかる振動メータは、振動部および非振動部を有する１つ以上の導管と、１つ以上の導管のうちの１つの導管と結合され、当該導管の振動部を１つ以上のドライブ周波数で振動させるように構成されるドライバとを備えている。本発明のある実施形態によれば、１つ以上のピックオフは、１つ以上の導管のうちの１つの導管と結合され、当該導管の振動部の運動を検出するように構成される。振動メータは、１つ以上の導管の振動部、ドライバおよび一つ以上のピックオフを除く一つ以上のメータコンポーネントを有している。減衰材料は、１つ以上のメータコンポーネントのうちの１つのメータコンポーネントの表面の少なくとも１部に被膜され、メータコンポーネントの１つ以上の振動共振周波数を１つ以上のドライブ周波数未満まで低下させる。

【0010】

本発明のある実施形態に従って、振動部および非振動部を有する１つ以上の導管を備える振動メータを形成する方法が提供されている。かかる方法は、１つ以上の導管のうちの１つの導管とドライバを結合させるステップであって、ドライバが導管の振動部を１つ以上のドライブ周波数で振動させるように構成されるステップと、１つ以上の導管のうちの１つの導管と１つ以上のピックオフを結合させるステップであって、１つ以上のピックオフが導管の振動部の運動を検出するように構成されるステップとを有する。本発明のある実施形態によれば、かかる方法は、１つ以上の導管の振動部、ドライバおよび１つ以上のピックオフを除く１つ以上のメータコンポーネントを提供するステップをさらに有する。本発明のある実施形態によれば、かかる方法は、１つ以上のメータコンポーネントのうちの１つのメータコンポーネントの表面の少なくとも一部に、当該メータコンポーネントの１つ以上の振動共振周波数を１つ以上のドライブ周波数未満まで低下させる減衰材料を被膜するステップを有する。
態様
本発明の１つの態様によれば、振動メータは、振動部および非振動部を有する１つ以上の導管と、１つ以上の導管のうちの１つの導管と結合され、当該導管の振動部を１つ以上のドライブ周波数で振動させるように構成されるドライバと、 １つ以上の導管のうちの１つの導管と結合され、当該導管の振動部の運動を検出するように構成される１つ以上のピックオフと、１つ以上の導管の振動部、ドライバおよび１つ以上のピックオフを除く１つ以上のメータコンポーネントと、 １つ以上のメータコンポーネントのうちの１つのメータコンポーネントの表面の少なくとも一部に被膜され、当該メータコンポーネントの１つ以上の振動共振周波数を１つ以上のドライブ周波数未満まで低下させる減衰材料とを備えている。

【0011】

好ましくは、メータコンポーネントが第一の厚みＴ１を有し、減衰材料が第一の厚みＴ１よりも小さな第二の厚みＴ２を有している。

【0012】

好ましくは、１つ以上のメータコンポーネントのうちの１つのメータコンポーネントは、１つ以上の導管、ドライバおよび１つ以上のピックオフを実質的に覆うケースである。

【0013】

好ましくは、かかる振動メータは、ケースと結合される基礎と、ケースと基礎との間に実質的に流体密封性のシールを提供するシール部材をさらに備えている。

【0014】

好ましくは、かかる振動メータは、ケースに形成され、メカニカルファスナーを受けるように構成される１つ以上のもどり止をさらに備えている。

【0015】

好ましくは、１つ以上のメータコンポーネントのうちの１つのメータコンポーネントは、１つ以上の導管と結合される基礎である。

【0016】

好ましくは、１つ以上のメータコンポーネントのうちの他のメータコンポーネントは、基礎と結合されるマウント用のブロックである。

【0017】

好ましくは、１つ以上のメータコンポーネントのうちの１つのメータコンポーネントは、１つ以上の導管の非振動部である。

【0018】

本発明の他の態様によれば、振動部および非振動部を有する１つ以上の導管を備える振動メータを形成する方法であって、１つ以上の導管のうちの１つの導管とドライバを結合させるステップであって、ドライバが導管の振動部を１つ以上のドライブ周波数で振動させるように構成されるステップと、１つ以上の導管のうちの１つの導管と１つ以上のピックオフを結合させるステップであって、１つ以上のピックオフが導管の振動部の運動を検出するように構成されるステップと、１つ以上の導管の振動部、ドライバおよび１つ以上のピックオフを除く１つ以上のメータコンポーネントを提供するステップと、１つ以上のメータコンポーネントのうちの１つのメータコンポーネントの表面の少なくとも一部に、当該メータコンポーネントの１つ以上の振動共振周波数を１つ以上のドライブ周波数未満まで低下させる減衰材料を被膜するステップとを有する。

【0019】

好ましくは、メータコンポーネントが第一の厚みＴ１を有し、減衰材料を被膜するステップが、第一の厚みよりも小さな第二の厚みＴ２を有する減衰材料を被膜するステップを含む。

【0020】

好ましくは、１つ以上のメータコンポーネントのうちの１つのメータコンポーネントがケースであり、かかる方法が、ケースで１つ以上の導管、ドライバおよび１つ以上のピックオフを実質的に覆うステップをさらに有する。

【0021】

好ましくは、かかる方法は、ケースと基礎を結合させるステップと、ケースと基礎との間に実質的に流体密封性のシールを設けるステップとをさらに有する。

【0022】

好ましくは、かかる方法は、メカニカルファスナーを受けるように構成される１つ以上のもどり止をケースに形成するステップをさらに有する。

【0023】

好ましくは、１つ以上のメータコンポーネントのうちの１つのメータコンポーネントが基礎であり、かかる方法が、１つ以上の導管と基礎を結合させるステップをさらに有する。

【0024】

好ましくは、１つ以上のメータコンポーネントのうちの他のメータコンポーネントがマウント用のブロックであり、かかる方法が、基礎とマウント用のブロックを結合させるステップをさらに有する。

【0025】

好ましくは、１つ以上のメータコンポーネントのうちの１つのメータコンポーネントが１つ以上の導管のうちの１つの導管の非振動部である。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】本発明のある実施形態にかかる振動メータを示す図である。

【図2】本発明のある実施形態にかかるケースを有する振動メータを示す図である。

【図3】本発明のある実施形態にかかる減衰材料をケースの表面に被膜した振動メータを示す断面図である。

【図4】本発明の他の実施形態にかかる振動メータを示す図である。

【図5】本発明の他の実施形態にかかる振動メータを示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

図１〜図５および下記の記載には、本発明を最良のモードで作成および利用する方法を当業者に教示するための具体的な実施形態が示されている。本発明の原理を教示するために、従来技術の一部が単純化または省略されている場合もある。当業者にとって明らかなように、これらの実施形態の変形例もまた本発明の技術範囲内に含まれる。また、当業者にとって明らかなように、下記に記載の構成要素をさまざまな方法で組み合わせて本発明の複数の変形例を形成することもできる。したがって、本発明は、下記に記載の特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲およびその均等物によってのみ限定されるものである。

【0028】

図１には、センサー組立体１０と１つ以上のメータ電子機器２０とを有しているメータの形態をとる振動メータ５が示されている。振動メータ５は、コリオリフローメータ、超音波フローメータ、容積フローメータ、デンシトメータなどであってもよい。メータ電子機器２０は、リード線１００を介してセンサー組立体１０へ接続され、たとえば流体密度、質量流量、体積流量、総合質量流量、温度および他の情報の如き物質の特性を測定するようになっており、経路２６にも接続されている。

【0029】

本実施形態にかかるセンサー組立体１０は、一対のフランジ１０１、１０１’と、マニホールド１０２、１０２’と、ドライバ１０４と、ピックオフ１０５、１０５’と、導管１０３Ａ、１０３Ｂとを備えている。ドライバ１０４およびピックオフ１０５、１０５’は導管１０３Ａおよび１０３Ｂと結合されている。ドライバ１０４は、当該ドライバ１０４が導管１０３Ａ、１０３Ｂの１部をドライブモードで振動させることができる位置で導管１０３Ａ、１０３Ｂに固定されている。いうまでもなく、導管１０３Ａ、１０３Ｂにおいて、振動しない部分または振動することが望ましくない部分は他にも存在しうる。ピックオフ１０５、１０５’は、導管１０３Ａ、１０３Ｂの運動を検出するように、当該導管１０３Ａ、１０３Ｂに固定されている。したがって、振動メータでは、導管１０３Ａ、１０３Ｂの振動部の振動が重要となる。下記の説明の都合上、導管１０３Ａ、１０３Ｂの振動部、ドライバ１０４およびピックオフ１０５、１０５’を除く振動メータ５のコンポーネントは、振動することが望ましくなく、かつ導管１０３Ａ、１０３Ｂの振動を干渉する恐れのあるメータコンポーネントとしてグループ化することができる。

【0030】

当業者にとって明らかなように、コリオリフローメータの測定機能を欠いている振動メータを含むいかなるタイプの振動メータと本明細書に記載の原理を組み合わせることも、本発明の技術範囲内である。このようなデバイスには、振動式デンシトメータ、容積流量計などが含まれる。

【0031】

本実施形態にかかるフランジ１０１、１０１’はマニホールド１０２、１０２’と結合されている。また、本実施形態にかかるマニホールド１０２、１０２’はスペーサ１０６の両側の端部に固定されている。スペーサ１０６は、フロー導管１０３Ａ、１０３Ｂ内の不必要な振動を防止するためにマニホールド１０２とマニホールド１０２’との間の間隔を維持するようになっている。物質を移送している配管システム（図示せず）の中にセンサー組立体１０が挿入されると、物質がフランジ１０１を通ってセンサー組立体１０の中に流入し、流入口側マニホールド１０２を通り、ここで物質の全量が導管１０３Ａ、１０３Ｂの中に流され、導管１０３Ａ、１０３Ｂを流れ、流出口側マニホールド１０２’の中へ流れ込み、ここでフランジ１０１’からセンサー組立体１０の外へと流出する。

【0032】

本発明のある実施形態では、ドライブモードとは、たとえば第一の逆位相曲げモードであってもよい。また、導管１０３Ａ、１０３Ｂは、曲げ軸線ＸおよびＸ’に対して実質的に同一の質量分布、慣性モーメントおよび弾性モジュールをそれぞれ有するように、選択され、流入口側マニホールド１０２および流出口側マニホールド１０２’に適切に取り付けられるようになっていてもよい。図示されているように、導管１０３Ａ、１０３Ｂは、マニホールド１０２、１０２’から外側に向けてほぼ並列に延びている。導管１０３Ａ、１０３ＢはおおむねＵ字形を有したものとして図示されているが、当該導管１０３Ａ、１０３Ｂはたとえば真っ直ぐな形状または異形形状を備える構成であっても本発明の技術範囲内に含まれる。さらに、ドライブモードとして第一の逆位相曲げモード以外のモードを用いることも本発明の技術範囲内に含まれる。

【0033】

ドライブモードが第一の逆位相曲げモードである本実施形態では、導管１０３Ａおよび導管１０３Ｂは、振動部で、それぞれの対応する曲げ軸線Ｘおよび曲げ軸線Ｘ’を中心として、互に逆方向に向けてドライバ１０４によって振動させられるようになっている。ドライバ１０４は、マグネットが導管１０３Ａに取り付けられかつ反対側のコイルが導管１０３Ｂに取り付けられる構成のような複数の周知の構成のうちの１つの構成を有していてもよい。反対側のコイルに交流電流を流して両方の導管１０３Ａ、１０３Ｂを振動させることができる。１つ以上のメータ電子機器２０により、適切なドライブ信号をリード線１１０を通じてドライバ１０４へ加えることができる。いうまでもなく２つの導管１０３Ａ、１０３Ｂの方に説明が向けられているが、他の実施形態では、１つの導管だけが設けられるようになっていてもよい。

【0034】

本発明のある実施形態では、１つ以上の電子機器２０が、ドライブ信号を生成し、このドライブ信号をリード線１１０を通じてドライバ１０４に伝送することにより、ドライバ１０４に導管１０３Ａおよび導管１０３Ｂの振動部を振動させるようになっている。複数のドライバに向けて複数のドライブ信号を生成することも本発明の技術範囲内に含まれる。１つ以上の電子機器２０は、ピックオフ１０５、１０５’からの左側速度信号および右側速度信号を処理してたとえば質量流量の如き物質の特徴を計算するようになっている。経路２６は、当該技術分野において一般的に知られている、１つ以上の電子機器２０にオペレータと通信させることを可能とする入力手段および出力手段を提供している。１つ以上の電子機器２０の回路の説明は、本発明の理解に必要ではないので、本明細書を簡潔にするために省略する。いうまでもなく、図１の記載は、１つの可能な振動メータの動作の一例として提供しているに過ぎず、本発明の教示を限定することを意図したものではない。

【0035】

図２には、本発明の他の実施形態にかかる振動メータ５が示されている。図２に示されている実施形態によれば、振動メータ５はケース２００を備えている。ケース２００は、２つ以上の部分からなって、溶接または他の方法で適切に結合することにより形成されるようになっていてもよい。ケース２００は、導管１０３Ａ、１０３Ｂ、ドライバ１０４、ピックオフ１０５、１０５’の少なくとも１部を覆うように設けることができる。いうまでもなく、当該技術分野において一般的に知られているように、ケース２００は、導管１０３Ａ、１０３Ｂ、ドライバ１０４、ピックオフ１０５、１０５’を保護することができる。ケース２００は防爆バリアを提供するようになっていてもよい。本発明のある実施形態によれば、ケース２００は、爆発破断ポイントを有するようになっていてもよい。爆発破断ポイントは、指定の方向に向かってケース２００を安全に排気させるように前もって決められた圧力で破断するように設計されている。

【0036】

従来のケースがドライブモードとケースの共振周波数との間のオーバーラップに起因して１つ以上の振動モードで振動しやすかったものの、本発明にかかるケース２００は、ケース２００のさまざまなモードの振動を誘発するのに必要とされる共振周波数が、ドライブモード周波数よりも非常に低くかつドライブモード周波数から実質的に分離されているよう減衰されるようになっている。

【0037】

図３は、本発明のある実施形態にかかるケース２００を有する振動メータ５を示す断面図である。図３に示されているように、マニホールド１０２、１０２’と、それぞれに対応するプレート３０３、３０４を介してケース２００を結合させることができる。マニホールド１０２、１０２’がさらに導管１０３Ａ、１０３Ｂと結合されているので、ケース２００の振動は、導管１０３Ａ、１０３Ｂへ容易に伝達され、メータの測定結果に影響を与えてしまう場合もある。ケース２００は、たとえば溶接、ろう付け、ボンディング、接着剤、メカニカルファスナーなどを含む公知の方法でプレート３０３、３０４と結合されるようになっていてもよい。ケース２００をプレート３０３、３０４と結合するためにどのような方法を用いるかは、本発明の目的にとって重要なことではない。さらに、図３には、ドライバ１０４およびピックオフ１０５、１０５’からのリード線１００であってメータ電子機器２０に接続されるリード線を受けるように構成された開口部３０５、３０５’が示されている。あるいは、リード線１００用の開口部がケース２００に直接形成されるようになっていてもよい。図面を単純化するため、図３にはリード線１００が省略されている。

【0038】

簡潔に先に記載されているように、ケース２００の如きメータコンポーネントの振動に関する１つの問題は、流体に満たされている導管１０３Ａ、１０３Ｂの共振周波数にケース２００の共振周波数が非常に近い場合があるということである。したがって、導管１０３Ａ、１０３Ｂの振動部を振動させるのに用いられるドライブモードが、あるモードの振動をメータコンポーネントのうちの１つ以上に引き起こしてしまう恐れがあり、この振動が、導管１０３Ａ、１０３Ｂの振動部の必要な振動（重要な振動）を干渉してしまう恐れがある。ケース２００によって引き起こされる振動の干渉は、ケース２００の表面積が比較的大きいため、他のメータコンポーネントによって引き起こされる干渉より通常大きい。オーバーラップが生じてしまう理由は、たとえば導管１０３Ａ、１０３Ｂとケース２００とが同様の材料から一般的に製造されているからである。たとえば、導管１０３Ａ、１０３Ｂは、チタンまたはステンレス鋼の如き金属製の材料から通常製造され、ケース２００は同様の金属製の材料から通常製造される。ケース２００の各振動モードはある周波数範囲により生成される。さらに、当該技術分野において公知になっているように、導管１０３Ａ、１０３Ｂのドライブモード周波数は、たとえば流体の温度または密度の変化により時間の経過とともに変わりうる。したがって、ドライブモードは、ある流体密度においてのみケース２００にあるモードの振動を引き起こすことが可能である。

【0039】

本発明のある実施形態によれば、ドライブモード周波数と 導管１０３Ａ、１０３Ｂの振動部を除くメータコンポーネントにあるモードの振動を引き起こしうる周波数との間にオーバーラップが生じる可能性は著しく削減される。本発明は、メータコンポーネントの表面の少なくとも１部に被膜される減衰材料３１０を有することができる。図３に記載の実施形態では、減衰材料３１０はケース２００にのみ被膜されているが、いうまでもなく、減衰材料３１０は同様の技術を用いて他のメータコンポーネントに被膜されてもよい。（図４、図５およびそれに対応する記載を参照）減衰材料３１０がケース２００の外面および内面の両方に被膜されているように示されているが、いうまでもなく、減衰材料３１０がケース２００の外面および内面のうちの一方にのみ被膜されてもよい。さらに、減衰材料３１０がケース２００の表面の一部にのみ被膜されるようになっていてもよい。なお、減衰材料３１０の厚さが明瞭さのための図中において非常に誇張されたものになっているが、通常減衰材料３１０は、薄層であって、減衰材料３１０が被膜されるメータコンポーネントから容易に区別できない場合もある。たとえば、ケース２００は厚さＴ１を有し、減衰材料３１０は厚さＴ２を有している。図面が同一スケールで記載されていないものの、ほとんどの実施形態では、厚さＴ１は厚さＴ２より大きくなっている。しかしながらいうまでもなく、他の実施形態では、ケース２００の厚さＴ１は減衰材料３１０の厚さＴ２よりも小さくなっていてもよい。本発明のある実施形態によれば、減衰材料３１０は、当該減衰材料３１０がメータコンポーネントの一体部分となるようにメータコンポーネントに被膜されていてもよい。減衰材料３１０は、限定するわけではないがたとえばスプレー、ブラシング、接着剤、焼結、粉体コーティング、蒸着、メカニカルファスナーまたは弾力性を有する表皮の如き摩擦嵌めを含むさまざまな技術を用いてケース２００へ被膜されうる。弾力性を有する減衰材料からなる表皮は、あらかじめモールド成型され、ケース２００の少なくとも１部を覆うように被膜されるようになっていてもよい。減衰材料３１０は、当該減衰材料３１０の被膜に用いられる方法にかかわらず、メータコンポーネントの形状およびテクスチャと実質的に合致していることが好ましい。

【0040】

他の実施形態では、減衰材料３１０は、ケース２００の外面に被膜されるラミネートまたはコーティングであってもよい。ラミネートされる減衰材料３１０はプラスチック材料からなる１つ以上の層であってもよく、プラスチック材料からなる１つ以上の層は、接着剤を用いてケース２００に固定されてもよいしまたは互いに固定されるようになっていてもよい。従来技術を用いた試みと比べて本発明が有する１つの利点は、既に組み立てられた振動メータ５の既存のケース２００に対して減衰材料３１０を被覆しうるということである。あるいは、減衰材料３１０は、ケース２００をプレート３０３、３０４と結合させる前に当該ケース２００に被膜されるようになっていてもよい。このことにより、図３に示されるように、ケース２００の内面に減衰材料３１０を被膜することが可能となる。かさばった重りをケースに溶接するという従来技術の解決策のようにかなりの量のスペースを占めるということなく、減衰材料３１０を薄層としてメータコンポーネントにも被膜することができる。

【0041】

本発明のある実施形態によれば、減衰材料３１０は、ケース２００を形成するために用いられる材料とは異なる材料である。本発明のある実施形態によれば、減衰材料３１０は、導管１０３Ａ、１０３Ｂを形成するために用いられる材料とは異なる材料である。好ましくは、減衰材料３１０は、ケース２００よりも大きな振動減衰特性を有する材料である。たとえば、ケース２００は金属製であり、減衰材料３１０はプラスチック、ゴム、炭素繊維、繊維ガラス、グラファイト、ガラス、木材などであってもよい。当該技術分野において公知になっているように、振動を減衰させるということは、機械エネルギー（振動）を熱エネルギーに変換することである。減衰により生じた熱は、機械システムから周囲の環境へと放出される。さまざまな複数の方法でこの減衰というものを特徴づけることができるものの、１つの特定の振動減衰特性はいわゆる減衰損失係数ηである。コンポーネントの減衰損失係数ηは次の式で表される：

η＝Ｄ／２πＷ （１）

この式で、ηは減衰損失係数であり、Ｄは１サイクル中に単位体積当たり消散されるエネルギーであり、 Ｗは１サイクル中に蓄積される最大歪みエネルギーである。

【0042】

いうまでもなく、１サイクル中の単位体積当たりの消散エネルギーが大きな材料または１サイクル中に蓄積される最大歪みエネルギーが小さな材料には、より大きな減衰損失係数が想定される。さまざまな材料用の減衰損失係数は、参照テーブル、参照チャート、参照グラフなどから入手可能である。あるいは、特定物質の減衰損失係数を実験的に求めることが可能である。したがって、本発明の１つの実施形態によれば、減衰材料３１０は、当該減衰材料３１０がたとえば導管１０３Ａ、１０３Ｂおよび／またはケース２００を形成するのに用いられる材料よりも小さな減衰損失係数を有するように選択されうる。上述のように、ほとんどの場合、ケース２００および導管１０３Ａ、１０３Ｂは金属から形成される。したがって、減衰材料３１０として１つの適切な材料はプラスチック／ポリマーであってもよい。一般的いえば、ほとんどの金属は約０．００１程度の減衰損失係数を有している。それに対して、プラスチック／ポリマーは０．０１〜２．０の範囲の減衰損失係数を有している。したがって、ケース２００の少なくとも１部に減衰材料３１０を被膜することによって、振動減衰特性がケース２００だけの場合よりも１０倍および２０００倍となる。有利には、ケース２００の表面の少なくとも１部に減衰材料３１０が被膜される場合、ドライブモード周波数が実質的に影響されないままで、ケース２００にあるモードの振動を引き起こすのに必要なさまざまな周波数が非常に小さくなる。このことにより、ケース２００にあるモードの振動を引き起こす周波数と、導管１０３Ａ、１０３Ｂにドライブモードの振動を引き起こすドライブ周波数とが分離（周波数分離）されることになる。

【0043】

本発明のある実施形態によれば、ケース２００は、メータコンポーネントにあるモードの振動を誘発する周波数とドライブモード周波数との間の周波数分離が１ヘルツを超えるように、減衰材料３１０がケース２００の如き１つ以上のメータコンポーネントに被膜される。さらに好ましくは、この周波数分離は予測される流体密度に基づいて３〜５ヘルツを超えるものである。実施形態によっては、減衰材料３１０は、ある範囲の流体密度に対して十分な周波数分離を維持するようにケース２００に被膜されるようになっていてもよい。たとえば、減衰材料３１０は、複数の相の流体が流れている際にでさえドライブモード周波数未満を維持するレベルまでケース２００の共振周波数を低下させるようにケース２００の表面に被膜されるようになっていてもよい。周波数分離の程度は、減衰材料３１０として用いられる厚みおよび／または特定材料に基づいて調節可能となっている。

【0044】

図４には、本発明の他の実施形態にかかる振動メータ５の部分分解図が示されている。図４に示されている実施形態では、導管１０３Ａ、１０３Ｂは基礎４４０と結合されている。図５は、図４の振動メータ５の組立て後を示す断面図である。

【0045】

本発明のある実施形態によれば、振動メータ５は１つ以上のブレースバー４７０を有するようになっていてもよい。１つ以上のブレースバー４７０は、上述のような曲げ軸を規定する補助をするように提供されている。１つ以上のブレースバー４７０を適所に設けることにより、導管１０３Ａ、１０３Ｂは、振動部４７１と非振動部４７２とにはっきりと分離される。上述のように、導管１０３Ａ、１０３Ｂの振動部４７１とは、導管１０３Ａ、１０３Ｂにおいて、ドライバ１０４により必要な振動がさせられる部分のことである。それとは対照的に、非振動部４７２とは、導管１０３Ａ、１０３Ｂの振動部４７１の振動に引き起こされてしまう振動のことであって、不必要な振動のことである。すなわち、導管１０３Ａ、１０３Ｂの非振動部４７２の振動は意図された振動のことではない。基礎４４０は、先に記載の実施形態において用いられたスペーサ１０６と交換されてもよい。本発明のある実施形態によれば、基礎４４０は、マウント用のブロック４４１Ａ、４４１Ｂとさらに結合されている。マウント用のブロック４４１Ａ、４４１Ｂは、基礎４４０をプロセス配管（図示せず）またはマニホールド（図示せず）に取り付けるための手段を提供するようになっていてもよい。本発明のある実施形態によれば、減衰材料３１０は、図５に示されているように、基礎４４０、マウント用のブロック４４１Ａ、４４１Ｂ、導管１０３Ａ、１０３Ｂの非振動部４７２、または、メータコンポーネントの全ての部分に被膜されてもよい。したがって、減衰材料３１０は、基礎４４０、導管１０３Ａ、１０３Ｂの非振動部４７２、および／またはマウント用のブロック４４１Ａ、４４１Ｂの固有共振周波数を低下させることが可能であるので、ドライブモードは、基礎４４０、導管１０３Ａ、１０３Ｂの非振動部４７２、またはマウント用のブロック４４１Ａ、４４１Ｂに応答振動を誘発してしまうことはない。

【0046】

本発明のある実施形態によれば、ケース２００は基礎４４０と結合するようになっていてもよい。図４および図５の実施形態によれば、減衰材料３１０はケース２００を実質的に完全に覆っている。したがって、先の実施形態において可能であったケース２００の溶接をすることができなくなってしまう。したがって、図４および図５に記載のケース２００は複数のもどり止４６０を有している。もどり止４６０は、メカニカルファスナー（図示せず）を収容するために設けられている。メカニカルファスナーは、もどり止４６０内に嵌合し、基礎４４０に形成されているアパーチャ４６１およびマウント用のブロック４４１Ａ、４４１Ｂに形成されているアパーチャ４６２と係合することができる。本発明のある実施形態によれば、メカニカルファスナーは たとえばケース２００を跨って嵌合するＵボルトであってもよい。

【0047】

本発明のある実施形態によれば、振動メータ５は、ケース２００と基礎４４０との間に位置するシール部材４５０をさらに有することができる。シール部材４５０はたとえばゴム製のＯ−リングであってもよい。本発明のある実施形態によれば、導管１０３Ａ、１０３Ｂからケース２００の不必要な振動をさらに隔離するためにシール部材４５０を提供することができる。さらに、シール部材４５０は、ケース２００と基礎４４０との間に実質的に流体密封性のシールを提供することができる。

【0048】

上述の発明は、１つ以上のメータコンポーネントであって、この表面の少なくとも１部に減衰材料３１０を有する１つ以上のメータコンポーネントを備えている振動メータ５と、このような振動メータ５を製造する方法を提供している。ほとんどの説明がケース２００に向けられているが、いうまでもなく、ケース２００は、減衰材料３１０を被膜することにより利益を得ることができるメータコンポーネントの一例として用いられているに過ぎない。したがって、当業者にとって明らかなように、導管１０３Ａ、１０３Ｂの振動部４７１、ドライバ１０４、ピックオフ１０５、１０５’を除くさまざまな他のメータコンポーネントが減衰材料３１０の被膜により利益を得ることができる。上述のように、ケースに溶接されるかさばった重りとは異なり、本発明の減衰材料３１０は、上述のように、メータコンポーネントの厚さよりも小さな厚みを有する薄層として被膜することができる。さらに、減衰材料３１０は、当該減衰材料３１０を被膜することによりメータコンポーネントの１つ以上の共振周波数を低下させるように選択されるのが好ましい。有利には、減衰材料３１０は、導管１０３Ａ、１０３Ｂの振動部のドライブモード周波数から、メータコンポーネントにあるモードの振動を引き起こす１つ以上の周波数を分離することができる。したがって、周波数のオーバーラップによって引き起こされる測定誤差を著しく減らすまたは排除することができる。

【0049】

上述の実施形態の詳細な記載は、本発明の技術範囲内に含まれるものとして本発明者が考えているすべての実施形態を完全に網羅するものではない。さらに正確にいえば、当業者にとって明らかなように、上述の実施形態のうちの一部の構成部材をさまざまに組み合わせてまたは除去してさらなる実施形態を作成してもよいし、また、このようなさらなる実施形態も本発明の技術範囲内および教示範囲内に含まれる。また、当業者にとって明らかなように、本発明の技術および教示の範囲に含まれるさらなる実施形態を作成するために、上述の実施形態を全体的にまたは部分的に組み合わせてもよい。

【0050】

以上のように、本発明の特定の実施形態または実施形態が例示の目的で記載されているが、当業者にとって明らかなように、本発明の技術範囲内において、さまざまな変更が可能である。本明細書に記載の教示を上述のかつそれに対応する図に記載の実施形態のみでなく他の振動システムにも適用することができる。したがって、本発明の技術範囲は添付の請求項によって決まるものである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】