特開 2023-155909 広い動作範囲を備えた交換可能なコリオリ流量センサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023155909

(43)【公開日】2023-10-23

(54)【発明の名称】広い動作範囲を備えた交換可能なコリオリ流量センサ

(51)【国際特許分類】

   G01F 1/84 20060101AFI20231016BHJP

【ＦＩ】

G01F1/84

【審査請求】未請求

【請求項の数】20

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2023063893

(22)【出願日】2023-04-11

(31)【優先権主張番号】17/718,197

(32)【優先日】2022-04-11

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】510179283

【氏名又は名称】マレマ エンジニアリング コーポレーション

【氏名又は名称原語表記】ＭＡＬＥＭＡ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ

【住所又は居所原語表記】１０６０ Ｓｏｕｔｈ Ｒｏｇｅｒｓ Ｃｉｒｃｌｅ，Ｂｏｃａ Ｒａｔｏｎ，ＦＬ ３３４８７ （ＵＳ）

(74)【代理人】

【識別番号】110001243

【氏名又は名称】弁理士法人谷・阿部特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ディーパク バグワン マラニ

(72)【発明者】

【氏名】ジャヤセカー ラジャゴパラン

(72)【発明者】

【氏名】クラウス ワルダースドルフ クヌッセン

(72)【発明者】

【氏名】レナト デ カストロ

【テーマコード（参考）】

2F035

【Ｆターム（参考）】

2F035JA02

(57)【要約】

【課題】従来の設計は高価となることがあり、単回使用または使い捨て用途には適していない。また、金属筐体または金属部品を有する流量センサの滅菌は、典型的には化学物質を使用して実施されるが、これはそれほど効果的ではなく、流量センサの交差汚染を引き起こす可能性がある。
【解決手段】コリオリ流量センサは、金属フローチューブおよび筐体を含む。筐体は、フローチューブを入れており、少なくとも部分的にガンマ線透過性材料から構成される。金属フローチューブは、ステンレス鋼から構成されてもよい。ガンマ線透過性材料およびフローチューブは、ガンマ線透過性材料を通過するフローチューブのガンマ線照射によってフローチューブ内部の滅菌を可能にするのに十分な薄さである。筐体はまた、取り付け構造上の所定の位置でコリオリ流量センサの固定および固定解除を容易にするように形作られている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

コリオリ流量センサであって、
少なくとも５０ＧＰａのヤング率を有する材料から構成されるフローチューブと、
フローチューブを入れる筐体であって、少なくとも部分的にガンマ線透過性材料から構成される筐体と、を含み、
前記ガンマ線透過性材料および前記フローチューブが、前記ガンマ線透過性材料を通過する前記フローチューブのガンマ線照射によって前記フローチューブの内側を滅菌するに十分な薄さであり、
前記筐体が、取り付け構造に配置されたコリオリ流量センサの固定または固定解除を容易にするように形作られている、コリオリ流量センサ。

【請求項2】

前記フローチューブが、金属フローチューブである、請求項１に記載のコリオリ流量センサ。

【請求項3】

前記金属フローチューブが、ステンレス鋼から構成される、請求項２に記載のコリオリ流量センサ。

【請求項4】

前記金属フローチューブが、ハステロイ、モネル、ニッケル、チタン、またはタンタルから構成される、請求項２に記載のコリオリ流量センサ。

【請求項5】

前記金属フローチューブが、非磁性金属から構成される、請求項２に記載のコリオリ流量センサ。

【請求項6】

前記金属フローチューブが、以下の表に示す壁厚以下の壁厚を有する、請求項２に記載のコリオリ流量センサ。

【表1】

【請求項7】

前記フローチューブが、ジルコニウムから構成される、請求項１に記載のコリオリ流量センサ。

【請求項8】

前記ガンマ線透過性材料が、プラスチックまたはポリカーボネートである、請求項１に記載のコリオリ流量センサ。

【請求項9】

前記コリオリ流量センサのキャリブレーションデータを格納するガンマ線に安定なメモリをさらに含む、請求項１に記載のコリオリ流量センサ。

【請求項10】

少なくとも２００の、最大流量の最小流量に対するターンダウン比を有する動作範囲にわたって、流量の＋／－１％の精度を有する、請求項１に記載のコリオリ流量センサ。

【請求項11】

クリーンインプレースプロセス、スチームインプレースプロセス、エチレンオキシド洗浄、水酸化ナトリウム洗浄、およびＸ線滅菌の少なくとも１つにより滅菌可能である、請求項１に記載のコリオリ流量センサ。

【請求項12】

使い捨て可能な、単回使用の流量センサである、請求項１に記載のコリオリ流量センサ。

【請求項13】

単回使用用途、多目的使用用途、および連続使用用途における使用に適する、請求項１に記載のコリオリ流量センサ。

【請求項14】

流量プロセスシステムであって、
流体の流れを含む環境において使用される支持装置のためのスキッドと、
流体の流れの流量を測定するためのコリオリ流量センサであって、
少なくとも５０ＧＰａのヤング率を有する材料から構成されるフローチューブと、
前記フローチューブを入れる筐体であって、少なくとも部分的にガンマ線透過性材料から構成される筐体と、
を含み、前記ガンマ線透過性材料および前記フローチューブが、前記ガンマ線透過性材料を通るフローチューブのガンマ線照射によって前記フローチューブの内側を滅菌するのに十分な薄さである、コリオリ流量センサと、
前記スキッドに取り付けられたクレードルであって、前記コリオリ流量センサのための取り付け構造を有し、前記コリオリ流量センサの質量の少なくとも１０倍の質量を有する、クレードルと、
前記コリオリ流量センサを所定の位置で前記取り付け構造に固定する固定機構であって、前記コリオリ流量センサおよびクレードルが、単一の本体として振動するのに十分な固定力を生み出すが、前記コリオリ流量センサを取り外すために固定解除可能である、固定機構と、
を含む、流量プロセスシステム。

【請求項15】

前記クレードルが、前記クレードルの大部分の質量を有する長方形のカラーを含み、
前記取り付け構造が、長方形の環状のへりを含み、前記コリオリ流量センサがそれに対して取り付けられ、前記固定機構が、前記コリオリ流量センサに前記へりに対する力を加える、
請求項１４に記載の流量プロセスシステム。

【請求項16】

前記コリオリ流量センサが、２．５ｇ／分以下のゼロドリフトを有する、請求項１４に記載の流量プロセスシステム。

【請求項17】

前記コリオリ流量センサが、前記コリオリ流量センサによって測定される最小流量の１％以下のゼロドリフトを有する、請求項１４に記載の流量プロセスシステム。

【請求項18】

流量プロセスシステムであって、
流体の流れを含む環境において使用される支持装置のためのスキッドと、
前記スキッドに取り付けられた混合マニホールドと、
前記混合マニホールドに接続された第１の流路、並びに前記第１の流路に沿って配置され前記スキッドに取り付けられた第１のポンプおよび第１のコリオリ流量センサであって、第１の流体が前記第１のポンプおよび前記第１のコリオリ流量センサを通って前記混合マニホールドに流入する、第１の流路、並びに第１のポンプおよび第１のコリオリ流量センサと、
前記混合マニホールドに接続された第２の流路、並びに前記第２の流路に沿って配置され前記スキッドに取り付けられた第２のポンプおよび第２のコリオリ流量センサであって、第２の流体が前記第２のポンプおよび前記第２のコリオリ流量センサを通って前記混合マニホールドに流入する、第２の流路、並びに第２のポンプおよび第２のコリオリ流量センサと、
前記混合マニホールドに接続された第３の流路であって、第３の流体が前記混合マニホールドから流出し、前記第３の流体が前記第１の流体および前記第２の流体の混合物を含む、第３の流路と、
を含み、
前記コリオリ流量センサのそれぞれが、
少なくとも５０ＧＰａのヤング率を有する材料から構成されるフローチューブと、
前記フローチューブを入れる筐体であって、少なくとも部分的にガンマ線透過性材料から構成された、筐体と、
を含み、前記ガンマ線透過性材料および前記フローチューブが、前記ガンマ線透過性材料を通過する前記フローチューブのガンマ線照射によって前記フローチューブの内側が滅菌されるのに十分な薄さである、
流量プロセスシステム。

【請求項19】

前記コリオリ流量センサのそれぞれが、使い捨て可能および／または単回使用である、請求項１８に記載の流量プロセスシステム。

【請求項20】

前記コリオリ流量センサのそれぞれが、前記コリオリ流量センサを１分以内に取り外し、かつ交換することを可能にする手動操作可能な固定機構を含む、請求項１８に記載の流量プロセスシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

（関連出願の相互参照）
本出願は、２０２１年１１月１０日に出願された米国特許出願第１７／５２３，１８５号「交換可能なコリオリ流量センサ用の重いクレードル」の一部継続であり、２０２１年１１月２日に出願された米国仮特許出願第６３／２７４，８４１号に対する米国特許法第１１９条（ｅ）に基づく優先権を主張する。本出願はまた、２０２２年３月２３日に出願された米国特許出願第１７／７０２，５５４号「異なる共振周波数を有するコリオリ質量流量センサ」の一部継続であり、これは、２０２０年４月１０日に出願された米国特許出願第１６／８４６，０６１号「異なる共振周波数を有するコリオリ質量流量センサ」の継続出願である。前述の全ての主題は、それらの全体が参照により本明細書に組み込まれる。

【0002】

本開示は、一般に、コリオリ流量センサに関する。

【背景技術】

【0003】

多くのアプリケーションでは、制御された流体の流れを必要とする。流量プロセスシステムは、通常、流体の流量を測定するためのいくつかの流量センサを含む。コリオリ流量センサは、センサを通って流れる流体のコリオリ効果によって引き起こされる振動に基づいて、流体の流量を測定する。しかし、クロストークまたは相殺的干渉効果を低減するために、従来の流量センサは大きな質量に取り付けられることがあり、流量センサ自体を重いまたは厚い材料から構成することがある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、これらの従来の設計は高価となることがあり、単回使用または使い捨て用途には適していない。また、金属筐体または金属部品を有する流量センサの滅菌は、典型的には化学物質を使用して実施されるが、これはそれほど効果的ではなく、流量センサの交差汚染を引き起こす可能性がある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

図および以下の説明は、例示のためのみの、好適な実施形態に関する。以下の説明から、本明細書に開示される構造、および方法の代替的な実施形態は、特許請求されているものの原理から逸脱することなく、採用され得る実行可能な代替として容易に認識されることに留意されたい。

【0006】

本開示の実施形態は、添付の図面の実施例と併せて、以下の詳細な説明および添付の特許請求の範囲からより容易に明らかになる他の利点および特徴を有する。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】コリオリ流量センサを示す。

【図2】対応するクレードルに挿入されたコリオリ流量センサを示す。

【図3】ガンマ線照射によるコリオリ流量センサの滅菌を検証するための試験装置を示す。

【図4A】コリオリ流量センサおよび対応するクレードルの斜視図を示す。

【図4B】コリオリ流量センサの断面図を示す。

【図4C】クレードルに固定されたコリオリ流量センサの斜視図を示す。

【図4D】クレードルに固定されたコリオリ流量センサの上面図、正面図、および側面図を示す。

【図5A】クレードルの上面斜視図を示す。

【図5B】クレードルの底面斜視図を示す。

【図6】スキッドに取り付けられたクレードルを示す。

【図7A】コリオリ流量センサおよび対応するクレードルの別の実施形態の斜視図を示す。

【図7B】コリオリ流量センサおよび対応するクレードルの別の実施形態の斜視図を示す。

【図8A】コリオリ流量センサおよび対応するクレードルのさらに別の実施形態の斜視図を示す。

【図8B】コリオリ流量センサおよび対応するクレードルのさらに別の実施形態の斜視図を示す。

【図9A】コリオリ流量センサおよび対応するクレードルのさらに別の実施形態の斜視図を示す。

【図9B】コリオリ流量センサおよび対応するクレードルのさらに別の実施形態の斜視図を示す。

【図10】コリオリ流量センサを含む流量測定システムの図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

図１は、コリオリ流量センサ１５０を示す。コリオリ流量センサ１５０は、センサを通って流れる流体のコリオリ効果によって引き起こされる振動に基づいて流体の流量を測定する装置である。流量センサ１５０は、入口（図１では隠れている）、フローチューブ１５４（またはいくつかの設計では２つ以上のフローチューブ）、および出口１５６を含む。これは、流量センサ１５０を通る流体のための流路を提供する。フローチューブ１５４は、例えば、磁石およびコイル１５７によって駆動されるように振動することができる。流体がフローチューブ１５４を通って流れるにつれて、コリオリ力はフローチューブのねじれ振動を生成し、フローチューブの振動の位相シフトをもたらす。流体の流れはまた、フローチューブの共振周波数を変化させる。流量センサ１５０は、位相シフトおよび／または共振周波数の変化を検知できる電気信号を生成する変換器を含む。これらの信号は、流体の質量流体流量および／または密度を決定するために処理され得る。

【0009】

コリオリ流量センサは、広い動作範囲にわたって良好な精度を有することが望ましい。その結果、フローチューブは、高いヤング率（引張係数）、例えば、少なくとも５０ＧＰａのヤング率を有する材料から構成され得る。フローチューブは、金属フローチューブであってもよい。それらは３１６、３１６Ｌ、３０４または３０４Ｌステンレス鋼のようなステンレス鋼から構成されてもよい。他の使用可能な金属としては、ハステロイ、モネル、ニッケル、チタン、タンタルが挙げられる。ジルコニウムなどの非金属も使用することができる。表１は、いくつかの異なる材料のヤング率を一覧にしている。

【0010】

【表1】

【0011】

コリオリ流量センサは、直径１／４インチ（０．６４ｃｍ）のフローチューブの場合、低い側では２５ｍｌ／分、または２０ｍｌ／分、または１５ｍｌ／分以下、高い側では最大４０００ｍｌ／分、または５０００ｍｌ／分以上の動作範囲を有し得る。動作範囲は、様々なサイズのフローチューブによって異なる。直径２インチ（５．０８ｃｍ）のフローチューブは、最大３５０ｌ／分以上の動作範囲を有し得る。動作範囲は、最大流量を最小流量で割った比率であるターンダウン比によって特徴付けることができる。流量センサは、動作範囲にわたって実際の流量の＋／－１％の精度を有することができる。

【0012】

コリオリ流量センサは、使い捨てまたは単回使用するように設計されている。したがって、チューブ１５４は、筐体１３０内に入れられる。筐体１３０は、図２に示されるように、取り付け構造上の所定の位置で固定および固定解除され得る。図２は、クレードル１００内の所定の位置に固定されたコリオリ流量センサ１５０を示す。ハンドル１５９は、流量センサ１５０をクレードル１００に挿入し、かつ流量センサをクレードルから取り外すために使用され得る。図２において入口１５２および出口１５６は見ることができるが、フローチューブはクレードル１００内にあるため見ることができない。この例では、固定機構は、４つのつまみねじ１４２である。筐体１３０は、クレードル１００内外にスライドするように成形される。

【0013】

コリオリ流量センサ１５０はまた、ガンマ線照射による滅菌を可能にするように設計される。筐体１３０の一部は、ガンマ線透過性材料から構成され、それはガンマ線照射の減衰が低い材料である。図１において、サイドパネル１３５は、ポリカーボネートまたは他の種類のプラスチックである。その結果、フローチューブ１５４の内部は、ガンマ線照射によって滅菌され得る。十分なガンマ線照射がフローチューブの内部に到達することを可能にするために、サイドパネル１３５は十分に薄く、かつフローチューブ１５４の壁は十分に薄い。例えば、サイドパネル１３５は、ガンマ線照射を容易に通すポリカーボネートであってもよく、フローチューブは、０．０２０インチ（０．０５ｃｍ）以下の壁厚を有してもよい。フローチューブのサイズによって壁厚は変わる。以下の表２は、異なるサイズのシームレスステンレスフローチューブの壁厚を示す。最大壁厚は、表２に示されるものの約２倍であってもよい。

【0014】

【表2】

【0015】

コリオリ流量センサ１５０はまた、キャリブレーションデータまたはコリオリ流量センサのための他の種類のデータを格納するために使用されるメモリを含む。ガンマ線滅菌を使用する場合、このメモリはガンマ線に安定なメモリであってもよい。

【0016】

図３は、ガンマ線照射を使用したコリオリ流量センサの滅菌を検証するための試験装置を示す。明確にするために、図３は、フローチューブ１５４のみを示し、筐体１３０は示していない。ガンマ線量計は、フローチューブ１５４の内側に示された位置で配置される。プラスチック筐体１３０を含むコリオリ流量センサは、ガンマ線照射によって照射される。線量計は、十分な放射線がフローチューブ１５４の内部に到達して流量センサを滅菌することを示す。筐体１３０のプラスチックの壁およびフローチューブ１５４の壁は、十分なガンマ線照射を通すのに十分な薄さである。

【0017】

いくつかの設計において、コリオリ流量センサは、例えば、エチレンオキシド洗浄、水酸化ナトリウム洗浄、またはＸ線滅菌などの他の方法によって滅菌することもできる。コリオリ流量センサが複数回使用される場合（例えば、多目的使用（multi-use）用途または連続使用用途）、使用の間に滅菌されてもよい。コリオリ流量センサを取り外す必要を回避するために、クリーンインプレース（clean-in-place）プロセスまたはスチームインプレース（steam-in-place）プロセス用に設計されていてもよい。したがって、同じ流量センサは、単回使用用途、多目的使用用途、および連続使用用途での使用に適し得る。

【0018】

図は、コリオリ流量センサの例を示すが、他のタイプのコリオリ流量センサもまた使用され得ることを理解されたい。チューブの数および形状、チューブおよび流量センサの材料および構造、並びに入口および出口の配置はすべて、コリオリ流量センサの特定の設計に応じて変更されてもよい。コリオリ流量センサは、１つのフローチューブ、または２つ以上のフローチューブを含んでもよい。フローチューブは、例えば、Ｕチューブ、Ｖチューブ、オメガチューブ、または直線チューブなど、異なる流量センサにおいて異なる形状を有してもよい。通常、コリオリ流量センサは、１／１６インチ（０．１６ｃｍ）から２インチ（５．０８ｃｍ）までのホースバブまたはトライクランプ継手との接続でサイズが決まる。他のタイプの継手もまた、コリオリ流量センサに使用され得る。これらの流量センサの典型的な流量範囲は、最小（１／１６インチ（０．１６ｃｍ）ホースバルブ接続）サイズで０．０５ｇｍ／分～０．５ｇｍ／分から、最大（２インチ（５．０８ｃｍ））サイズで１０ｋｇ／分～３５０ｋｇ／分の範囲である。典型的な精度は、実際の測定値の０．１％～１．０％の範囲である。

【0019】

図４～５は、コリオリ流量センサ１５０および対応するクレードル１００の例示的な実施形態の異なる図を示す。図４は、コリオリ流量センサ１５０およびクレードル１００の両方を示す。図４Ａは分解図であり、図４Ｂは流量センサのみを示し、図４Ｃは組み立てられたシステムを示し、図４Ｄは組み立てられたシステムの上面図、正面図、および側面図を示す。図５Ａおよび図５Ｂは、クレードル１００および固定機構１４０のみを示す斜視図である。

【0020】

流量センサ１５０は、図４Ｂの断面に見ることができる。流量センサ１５０は、入口１５２、フローチューブ１５４（またはいくつかの設計では２つのフローチューブ）、および出口１５６を含む。コリオリ流量センサは、フローチューブの振動の変化に基づいて動作するため、流体の流れ以外の発生源によって引き起こされる振動効果は、不正確さをもたらす可能性がある。例えば、流量センサおよび他のデバイスが共通の支持構造に取り付けられている場合、ポンプおよび他のデバイスからの振動は、支持構造を介して流量センサに機械的に結びつく可能性がある。フローチューブの振動はまた、周囲の支持構造への共振結合を介してゆがめられてもよく、そうでなければ変化させられてもよい。

【0021】

ゼロドリフトはそのような効果の１つである。コリオリ流量センサは、流量を測定していないときでも、電気的に電源が入っている。したがって、コリオリフローチューブに流れがポンプで送られたり流れたりしていない場合、チューブは振動を続ける。時にはこれらのチューブは空であり、時にはこれらのチューブ内には液体がある。ゼロドリフトは、実際の流れがない場合に発生する最小限の流量を示す現象である。ゼロドリフトの１つの例は、コリオリフローチューブに休眠（dormant）液が残っていて、一定量のスロッシングが発生する場合である。この極小の流量は非常に小さく、通常は各コリオリフローセンサの最小流量の非常に小さな割合である。さらに、ポンプおよびバルブなどの外部機械装置からの振動もまた、コリオリ流量センサからのアナログまたはデジタル出力信号に干渉し、それに寄与することにより、ゼロドリフトを引き起こす。

【0022】

ゼロドリフトを減らす１つの方法は、流量センサの質量を増加させることである。より多くの質量は、外部の機械的振動の干渉を抑制し、また、より重い質量のために休眠液のスロッシングが抑制される。

【0023】

しかし、いくつかの用途において、コリオリ流量センサは恒久的ではない。それらは、かなり定期的に入れ替えることが想定されている。単回使用、または使い捨て可能であると見なされることもある。単回使用または使い捨てのコリオリ流量センサは、バイオ医薬品および製薬業界で使用され、Ｃｏｖｉｄ－１９のワクチンを含むワクチン、細胞および遺伝子治療用の有効医薬成分、および核医薬（nuclear medicine）を製造する。

【0024】

このようなケースでは、コリオリ流量センサをできるだけ軽量かつ安価にすることが望ましいため、大型で大規模なコリオリ流量センサを作ることは望ましくない。さらに、いくつかの用途では、流量センサの滅菌を必要とする場合もある。ガンマ線照射は、流量センサを滅菌するために使用されてもよく、この場合、流量センサは、例えば、特定のバイオ医薬品用途における滅菌に使用される照射レベルであり得る、最小の２５ｋＧｙまたは５０ｋＧｙまたは６５ｋＧｙのガンマ線照射が可能な材料から構成される。

【0025】

本明細書に示される例において、コリオリ流量センサ１５０の有効質量は、使用中に重いクレードル１００に固定することによって増加する。クレードル１００は、好ましくはコリオリ流量センサの少なくとも１０～３０倍の質量を有する。例えば、典型的なコリオリ流量センサは、０．２ｋｇ～３ｋｇの範囲の質量を有してもよく、次いで、重いクレードルの典型的な質量は、５ｋｇ～８０ｋｇでもよい。

【0026】

クレードル１００は、コリオリ流量センサ１００のため取り付け構造１１４（図５Ａを参照）を有し、固定機構１４０は、取り付け構造上の所定の位置でコリオリ流量センサを固定および固定解除するために使用される。固定機構は、固定されたときに、（図４Ａに示すように）コリオリ流量センサ１５０およびクレードル１００が単一の本体として一緒に振動するのに十分な固定力を生成する。

【0027】

図４～５の例において、クレードル１００は、クレードルの大部分の質量を有する長方形の金属カラー１１０を含む。カラー１１０は、図５で最も目に見える、内側のへり（lip）１１４を有する長方形の開口部を有する。へりは長方形かつ環状でもある。流量センサ１５０は、リッジ１５８を有するプラスチックハウジングを含む。リッジ１５８は、金属カラー１１０の開口部に適合し、図５Ａに示されるへり１１４に押し付ける。固定機構１４０は、リッジ１５８に力を加えて、へり１１４に対してリッジを剛性的に保持する。フローチューブ１５４は、へり１１４の環状開口部を通って突出する。

【0028】

この例において、固定機構１４０は、つまみねじ１４２を使用して力を生む。締め付けると、つまみねじ１４２はピン１４４に圧力を加え、次に、金属カラー１１０の内側のへり１１４にリッジ１５８を押し付ける。つまみネジは、特定の量の力を加えるように設計されている。示される例において、力は長方形の形状に配置された４つの固定ポイントに加えられるが、他の配置も可能である。加えられる力は、カラー１１０に対する流量センサ１５０の振動を適切に低減するのに十分な大きさでなければならない。その結果、流量センサ１５０およびクレードル１００は、単一の本体として振動し、クレードル１００は、その２つが互いに振動するのではなく、流量センサ１５０の質量を効果的に増加させる。例えば、つまみねじ１４２のそれぞれは、３ニュートンメートル（Ｎｍ）以上の力を加えて、流量センサ１５０およびクレードル１００を互いに剛性的に保持してもよい。これは、すべてのつまみネジで１２Ｎｍ以上の総合力である。他の設計において、より低い固定力、例えば１０Ｎｍ以上、または５Ｎｍ以上が許容されてもよい。

【0029】

均一な力を適用することも重要である。４つの固定ポイントに同じ力を加えることで、加えられる圧力のバランスをとることができる。異なる固定ポイントの力が同じでない場合、センサは不均衡になり、ゼロドリフトおよび結果として生じる不正確さが高くなる。図４～５において、同じ量の力が各固定ポイントに加えられるべきである。例えば、各固定ポイントに加えられる力は、互いの１５％以内、またはより好ましくは互いの１０％以内、５％以内、または１％以内とすることができる。

【0030】

つまみねじ１４２を使用することの１つの利点は、固定機構が手動で操作され得ることである。つまみねじ１４２は緩められてもよく、ピン１４４は回転または旋回して流量センサ１５０を解放し、流量センサは取り外され、別の流量センサと交換されてもよい。これにより、使い捨ておよび単回使用の流量センサを含む、流量センサの交換が容易になる。一部の単回使用または使い捨て用途において、流量センサを１分以内に取り外して交換することができる。

【0031】

クレードル１００はまた、コリオリ流量センサの残りの部分を入れる筐体１２０を含む。筐体も質量を追加する。図４～５に示す筐体はケーブル穴１２２（図５Ｂを参照）を含み、後部接続ケーブルを有するセンサに関して、流量センサに電源およびデータの接続を可能にする。図１は、上部取り付けケーブルの接続を示す。

【0032】

図６は、スキッド６７０に取り付けられたクレードル１００を示す。スキッドは、機器を取り付けることができる機械的骨組みである。この例において、クレードル１００は、金属板またはパネル６７５に取り付けられており、それはスキッド６７０に取り付けられている。振動減衰ガスケット６８０は、クレードル１００とプレート６７５との間に配置される。垂直方向では、クレードル１００は、クロス部材６７７Ａ（Ｌブラケット）および６７７Ｂ（スキッドのクロスビーム）によって支持される。振動減衰ガスケット６８７Ａおよび６８７Ｂは、クレードル１００と、クロス部材６７７Ａおよび６７７Ｂとの間に配置される。

【0033】

重いクレードル１００は、スキッド６７０のいかなる部分にも直接接触しないことに留意されたい。それは振動ガスケット６８０、６８７によって常に隔てられている。ガスケット６８０、６８７は、クレードル１００とスキッド６７０（およびスキッドに取り付けられた他の構成要素）との間に振動絶縁を提供する。例えば、振動ガスケットは、低周波振動を著しく減衰させることができる。

【0034】

重いクレードル１００は、コリオリ流量センサ１５０に質量を追加し、振動ガスケット６８０、６８７は、クレードルおよび流量センサを流量プロセスシステムの残りの部分から隔離する。その結果、ゼロドリフトが減少する。例えば、より小さいサイズのセンサ（例えば、１／２インチ（１．２７ｃｍ）以下のチューブ）の場合、ゼロドリフトは１００ｇ／分から２．５ｇ／分に減少した。これらのセンサの典型的な最小流量は５００ｇ／分であるため、ゼロドリフトは最小流量の１％未満に低減される。より大きなセンサ（例えば、３／４インチ（１．９１ｃｍ）および１インチ（２．５４ｃｍ）のチューブ）の場合、ゼロドリフトは、２００ｇ／分から２５ｇ／分に減少した。これらのセンサの典型的な最小流量は６ｋｇ／分であるため、ゼロドリフトは最小流量の１％未満に低減される。

【0035】

図７～９は、コリオリ流量センサ７５０、８５０、９５０および対応するクレードル７００、８００、９００のさらなる実施形態の斜視図を示す。図７において、流量センサ７５０は垂直構成であり、前の図の流量センサはインライン構成である。インライン構成において、入口１５２および出口１５６は互いに一直線に並んでいるが、流れは、通常、フローチューブを通って流れるために迂回させられる。図７の垂直構成において、入口７５２および出口７５６は互いに一直線になっていないが、流れはフローチューブにより沿っている。クレードルおよび取り付け構造は、インラインコリオリ流量センサおよび垂直コリオリ流量センサの両方を含む複数の異なる流量センサに対応するように設計されてもよい。さらに、図７において、固定ポイント７４０は、側面に沿ってではなく、角にある。

【0036】

図８において、クレードル８００は、カラー８１０を含むが、筐体を有しない。流量センサ８５０は、図８Ｂに示されるように、カラー８１０を通って突き出ており、カラーの下方に見える。

【0037】

図９において、コリオリ流量センサは、入口９５２および出口９５６を備えたインライン構成を有する。また、それは一体型（integrated）ダンプナ９６２および一体型圧力センサ９６４を含む。ダンプナ９６２は、流量センサの入口側に位置する。一体型ダンプナは、例えば、脈動ポンプによって引き起こされ得るような、流体の流れ自体の振動を低減する。例示的なダンプナは、米国特許出願第１６／９９４，６１１号に記載されている「流量計測システムにおける流量ダンプナ」であり、その全体が参照により組み込まれる。ダンプナおよび圧力センサを一体化すると、入口または出口のチューブに接続されている独立したダンプナおよび圧力センサと比較して、全体的なサイズおよびスペースの要件が低減される。また、必要なチューブの量を減らし、それによってデッドボリュームの量を減らす。デッドボリュームとは、チューブ、センサ、およびその他の構成要素に含まれる液体の体積である。システムがバッチ間でフラッシュされると、この体積は失われ、使用可能な製品に変換されない。デッドボリュームは廃棄される製品であるが、高価であることがあるため、デッドボリュームを減らすことは、医薬品製造において重要である。一体化された圧力センサは、実際のフローチューブに近い圧力を測定するため、コリオリ流量センサをキャリブレーションするためのより正確な圧力読み取り値を生成することもできる。

【0038】

図１０は、上述したように、単回使用または使い捨ての流量センサ１０１０、１０２０、１０３０を使用する流量測定システム１０００を示す図である。流量測定システム１０００はまた、２つのポンプ１０１３および１０２３、３つのコントローラ１０１５、１０２５、および１０３５、３つのダンプナ１０１７、１０２７、および１０３７、並びに混合マニホールド１０４０を含む。流量測定システム１０００は、プロセススキッド、例えば、バイオ医薬品スキッドまたは医薬品スキッドの一部であることができる。ポンプ１０１３、１０２３は、好ましくは、流量センサ１０１０、１０２０の近くに配置され、流量センサとインラインである。ダンプナ１０１７、１０２７は、ポンプ１０１３、１０２３から流量センサ１０１０、１０２０へのクロストークを軽減するために使用されるが、用途によっては必要とされない場合がある。

【0039】

２つの流体１０５０および１０６０は、流量測定システム１０００に入る。一方の流体１０５０は、ポンプ１０１３に入り、そのポンプは、流体をダンプナ１０１７および流量センサ１０１０を通して混合マニホールド１０４０に送る。他方の流体１０６０は、ポンプ１０２３に入り、そのポンプは、流体１０６０をダンプナ１０２７および流量センサ１０２０を通して混合マニホールド１０４０に送る。流量センサ１０１０、１０２０は、それぞれ、流体１０５０および１０６０の流量特性（例えば、質量流量、体積流量、流量密度など）を測定する。

【0040】

２つの流体１０５０、１０６０は、混合マニホールド１０４０で組み合わされ、２つの流体の混合物１０７０は、マニホールドから流出する。いくつかの実施形態において、混合マニホールド１０４０はまた、流体１０５０および１０６０と混合または反応して流体１０７０を生成することができる他の流体または物質を受け取る。混合マニホールド１０４０は、流体１０７０をダンプナ１０３７および流量センサ１０３０を通してポンプで送るポンプを含んでもよい。流量センサ１０３０は、流体１０７０の流量特性を測定する。

【0041】

流量センサ１０１０、１０２０、１０３０は、同時に動作することができる。いくつかの実施形態において、流量センサ１０１０、１０２０、および１０３０のうちの少なくとも２つは、同様の動作範囲を有する。コントローラ１０１５、１０２５、１０３５は、流量センサ１０１０、１０２０、１０３０から信号を受信し、信号に基づいて流量解析を行う。流量解析は、例えば、フローチューブの位相シフトを表す信号に基づいて流量を決定すること、フローチューブの共振周波数の変化を表す信号に基づいて流量密度を決定すること、流量密度の変化に基づいて流体中の気泡を検出すること、および流体の他の流量特性を決定することを含む。

【0042】

詳細な説明は多くの詳細を含んでいるが、これらは本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではなく、単に異なる例を説明するものとして解釈されるべきである。本開示の範囲は、上で詳細に論じられていない他の実施形態を含むことを理解されたい。当業者にとって明らかであろうさまざまな他の修正、変更および変形は、添付の特許請求の範囲において定義される趣旨および範囲から逸脱せずに、本明細書で開示される方法および装置の配置、動作および詳細においてなされ得る。したがって、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲およびそれらの法的同等物によって決定されるべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図8A】

【図8B】

【図9A】

【図9B】

【図10】

【外国語明細書】