(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】
(24)【登録日】2024-05-29
(45)【発行日】2024-06-06
(54)【発明の名称】プロセス流体流測定装置の流体流干渉装置
(51)【国際特許分類】
G01F 1/40 20060101AFI20240530BHJP
B22F 10/28 20210101ALI20240530BHJP
B22F 12/50 20210101ALI20240530BHJP
B22F 10/85 20210101ALI20240530BHJP
B33Y 80/00 20150101ALN20240530BHJP
【ＦＩ】
G01F1/40
B22F10/28
B22F12/50
B22F10/85
B33Y80/00
【請求項の数】
20
(21)【出願番号】P 2023528729
(86)(22)【出願日】2021-07-19
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2023-12-05
(86)【国際出願番号】 US2021042181
(87)【国際公開番号】W WO2022103453
(87)【国際公開日】2022-05-19
【審査請求日】2023-05-19
(31)【優先権主張番号】17/098,917
(32)【優先日】2020-11-16
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】597115727
【氏名又は名称】ローズマウント インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100092772
【弁理士】
【氏名又は名称】阪本 清孝
(74)【代理人】
【識別番号】100119688
【弁理士】
【氏名又は名称】田邉 壽二
(72)【発明者】
【氏名】ケニヨン，ナサニエル カーク
【審査官】羽飼 知佳
(56)【参考文献】
【文献】中国実用新案第２０３２０３６３３（ＣＮ，Ｕ）
【文献】中国実用新案第２０５３１７２６９（ＣＮ，Ｕ）
【文献】中国実用新案第２０８３８３２０２（ＣＮ，Ｕ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｆ １／３４－１／５０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
プロセス流体流測定装置の流体流干渉装置であって、第１の面を有する第１の壁と、
前記第１の壁の前記第１の面の近位端に配置されて第１の頂点を構成する近位端を有する第２の壁と、
前記第１の壁の前記第１の面の前記近位端からある距離で前記第２の壁と平行に配置されて対応する付加的な頂点を構成する少なくとも１つの付加的な壁と、
を備え、
前記第１の壁の遠位端ならびに第２の壁の遠位端および少なくとも１つの付加的な壁の遠位端の少なくとも一方が流量計導管の内壁に接触するように構成された、流体流干渉装置。
【請求項2】
前記第１の壁の前記第１の面に接触するとともに前記第２の壁まで延び、前記少なくとも１つの付加的な壁と交差したリブをさらに備え、前記リブが、前記第１の壁、前記第２の壁、および前記少なくとも１つの付加的な壁と垂直に配置された、請求項１に記載の流体流干渉装置。
【請求項3】
前記リブが、前記第１の壁の前記遠位端から前記第１の面に沿って前記第２の壁まで直線状に延びた、請求項２に記載の流体流干渉装置。
【請求項4】
前記リブ上に配置されたアンカーボスをさらに備え、前記アンカーボスが、アンカー用の少なくとも１つの孔をさらに含む、請求項２に記載の流体流干渉装置。
【請求項5】
前記少なくとも１つの付加的な壁が、第３の壁および付加的な壁を含む、請求項１に記載の流体流干渉装置。
【請求項6】
各孔が対応する頂点と位置合わせされた、請求項４に記載の流体流干渉装置。
【請求項7】
前記少なくとも１つの付加的な壁の切断面上に配置された前記リブ中の切り欠きをさらに備え、前記切り欠きが、前記少なくとも１つの付加的な壁と隣り合う、請求項２に記載の流体流干渉装置。
【請求項8】
前記少なくとも１つの付加的な壁の切断面と隣り合う前記リブの各面が、切断ガイドを含む、請求項２に記載の流体流干渉装置。
【請求項9】
前記第２の壁および前記少なくとも１つの付加的な壁がそれぞれ、特定のｈ／Ｄ比点に配置された、請求項１に記載の流体流干渉装置。
【請求項10】
プロセス流体流測定装置の流体流干渉装置を製造する方法であって、第１の面を有する第１の壁を用意することと、
前記第１の壁の前記第１の面の近位端に第２の壁を配置して第１の頂点を構成することと、
前記第１の壁の前記第１の面の前記近位端からある距離で前記第２の壁と平行に少なくとも１つの付加的な壁を配置して対応する付加的な頂点を構成することと、
を含む、方法。
【請求項11】
前記少なくとも１つの付加的な壁それぞれを前記第１の壁から前記第２の壁まで直線状に延びたリブと交差させることをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項12】
前記リブおよび前記第１の壁を前記少なくとも１つの付加的な壁の切断面に沿って指定のｈ／Ｄ比まで切り裂くことをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項13】
前記流体流干渉装置を単一の自立構造として構成することをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項14】
プロセス流体流を測定するためのシステムであって、入口および出口を有する流体流導管と、
請求項１に記載の流体流干渉装置と、
前記流体流干渉装置の両側のプロセス流体差圧を検知するように配設された差圧センサと、
を備えた、プロセス流体流を測定するためのシステム。
【請求項15】
前記第１の壁の前記第１の面に接触するとともに前記第２の壁まで延び、前記少なくとも１つの付加的な壁と交差して配置したリブをさらに備え、前記リブが、前記第１の壁、前記第２の壁、および前記少なくとも１つの付加的な壁と垂直に配置された、請求項１４に記載のプロセス流体流を測定するためのシステム。
【請求項16】
前記リブ上に配置されたアンカーボスをさらに備え、前記アンカーボスが、アンカー用の少なくとも１つの孔をさらに含む、請求項１５に記載のプロセス流体流を測定するためのシステム。
【請求項17】
各孔が、対応する頂点と位置合わせされた、請求項１６に記載のプロセス流体流を測定するためのシステム。
【請求項18】
前記流体流干渉装置が、前記アンカーで前記流体流導管に固定された、請求項１６に記載のプロセス流体流を測定するためのシステム。
【請求項19】
前記第１の壁が、前記流体流導管の前記入口側または前記出口側に配置され、前記第２の壁および／または前記少なくとも１つの付加的な壁が、前記流体流導管の反対側に配置された、請求項１８に記載のプロセス流体流を測定するためのシステム。
【請求項20】
前記第２の壁および／または前記少なくとも１つの付加的な壁がそれぞれ、特定のｈ／Ｄ比点に配置された、請求項１４に記載のプロセス流体流を測定するためのシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、工業プロセス制御測定装置と関連する。より詳細に、本発明は、プロセス流体の流体流を測定する装置と関連する。
【背景技術】
【0002】
プロセス変数のリモート検知または制御のため、プロセス変数送信器等のフィールド装置が多くの工業で使用されている。このようなプロセス変数は一般的に、スラリー、液体、蒸気、ガス等の流体、化学物質、パルプ、石油、医薬品、食品等の流体処理プラントと関連付けられる。プロセス変数には、圧力、温度、流量、濁度、密度、濃度、化学補償、および他の特性を含み得る。フィールド装置の他の例としては、バルブ、アクチュエータ、ヒータ、およびコントローラが挙げられる。
【0003】
工業プロセス流体流測定装置は一般的に、複数の構成要素を必要とする。たとえば、ある種のプロセス流体流送信器は、導管内の流体流中に配設された流体干渉装置を具備する。そして、プロセス流送信器は、流体導管において、オリフィス板、ｖコーン、または調節用オリフィス板等の流体干渉装置の前後の差圧を測定し、そこを通過する流体の質量流または体積流を計算する。流体干渉装置は、その干渉の上流側と下流側との間に、流体の流量と関連する差圧を発生させる。その後、プロセス変数流体流送信器は、流体流情報をプロセスコントローラ（制御室に配置されたコンピュータあるいは現場に据え付けられた別のフィールド装置であってもよい）に伝達する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ウェッジ式流量計は通常、ウェッジ形状の流体干渉装置を用いることによりパイプを制限して差圧信号を生成するパイプスプール式の流量計である。計器分岐部は、一般的にリモートシールを介して、差圧信号を差圧送信器に送信する。ウェッジ式流量計の利点のひとつとしては、ウェッジ要素の摩滅がオリフィス板よりもはるかに低速である。オリフィス板にはあまり適さない粘性流、侵食流、または粒子含有流の流量測定には通常、ウェッジが使用される。最も一般的なウェッジ流量計設計のうちの２つが外部ウェッジ要素および内部ウェッジ要素である。
【0005】
外部ウェッジ要素は一般的に、アングルバーにより構成され、流量計本体のＶ字状スロットに溶接される。外部ウェッジ流量計の利点は、特殊な製造機器も工具類もほとんど必要とされない点である。外部ウェッジ要素のサイズは、Ｖ字状スロットのサイズおよび使用するアングルバーのサイズによって制御可能である。外部ウェッジ流量計の欠点としては、関係する形状の公差および溶接変形による流量測定の精度低下の可能性がある。外部ウェッジは、妥当な測定精度を得るために校正の必要がある。
【0006】
内部ウェッジ要素は、流量計本体中へと摺動して適所にアンカリングされる。ウェッジ要素の外径は、ウェッジ流量計の導管本体の内径よりもわずかに小さくサイズ規定され、内部でウェッジ要素が摺動可能となっている。内部ウェッジの丸みを帯びたウェッジ形状は、ウェッジ要素の固定／保持が難しいため、従来の機械加工法すなわちフライス加工、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）等には適さない。内部ウェッジは通常、まず旋盤上でバーの外径をウェッジ流量計の内径に合わせて加工した後、ワイヤ放電加工（ＥＤＭ）によってバー材からウェッジ形状を切り出すことにより作製される。このように構成された内部ウェッジの利点は、製造公差の改善によって、外部ウェッジよりも精度が高い点である。内部ウェッジの欠点としては、材料の浪費、ウェッジ要素の大きな重量および密度、特殊なＥＤＭプロセス能力の必要性、ならびに大きなバー材の在庫および加工の必要性による材料の取り扱いリスクが考えられる。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本明細書のいくつかの態様によれば、プロセス流体流測定装置の流体流干渉装置は、第１の面を有する第１の壁を備える。第１の壁の第１の面の近位端には、近位端を有する第２の壁が配置されている。この配置は、第１の壁と第２の壁との間で第１の頂点を構成する。第１の壁の第１の面の近位端からある距離には、第２の壁と平行に少なくとも１つの付加的な壁が配置されている。この少なくとも１つの付加的な壁および第１の壁の配置は、対応する付加的な頂点を構成する。
【0008】
本明細書のいくつかの態様によれば、プロセス流体流測定装置の流体流干渉装置を製造する方法は、第１の面を有する第１の壁を用意することと、第１の壁の第１の面の近位端に第２の壁を配置して第１の頂点を構成することと、を含む。さらに、第１の壁の第１の面の近位端からある距離で第２の壁と平行に少なくとも１つの付加的な壁を配置して対応する付加的な頂点を構成する。
【0009】
本明細書のいくつかの態様によれば、プロセス流体流を測定するためのシステムは、入口および出口を有する流体流導管を備える。流体流干渉装置は、流体流導管の本体中、入口と出口との間に配置されている。流体流干渉装置は、第１の面を有する第１の壁を備える。第１の壁の第１の面の近位端には、近位端を有する第２の壁が配置されている。この配置は、第１の壁と第２の壁との間で第１の頂点を構成する。第１の壁の第１の面の近位端からある距離には、第２の壁と平行に少なくとも１つの付加的な壁が配置されている。この少なくとも１つの付加的な壁および第１の壁の配置は、対応する付加的な頂点を構成する。また、流体流干渉装置の両側のプロセス流体差圧を検知するように、差圧センサが配設されている。
【0010】
この概要は、以下の詳細な説明に別途記載の一連の概念を簡素化して紹介するためのものである。この概要は、特許請求の範囲に係る主題の重要な特徴または本質的な特徴を特定する意図もなければ、特許請求の範囲に係る主題の範囲の決定の補助としての使用も意図しない。特許請求の範囲に係る主題は、背景に記載のありとあらゆる欠点を解決する実施態様に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】
プロセス流体流測定装置の模式的な一実施形態を示した図である。
【図2A】流体流干渉装置としての内部ウェッジ要素を備えた流体流導管の切り取り図である。
【図3A】流体流導管の模式断面図である。
【図3B】流体流導管の前方模式断面図である。
【図3C】流体流導管の模式断面図である。
【図3D】流体流導管の模式断面図である。
【図4A】流体流干渉装置の一実施形態を示した図である。
【図4B】流体流干渉装置の一実施形態を示した図である。
【図5】流体流干渉装置の側面図である。
【図6】流体流干渉装置のリブの一実施形態を示した図である。
【図7】流体流干渉装置の一実施形態の断面図である。
【図8】流体流干渉装置の一実施形態を示した図である。
【図9】流体流干渉装置の一実施形態を示した切り取り図である。
【図10】流体流干渉装置を異なるｈ／Ｄ比に変更した一実施形態を示した図である。
【図11】流体流干渉装置を製造する方法の一実施形態を示した図である。
【図12】流体流干渉装置の一実施形態を示した図である。
【図13】付加製造システムの一実施形態を示した図である。
【図14】流体流導管用の流体流干渉装置を作成する方法の一実施形態を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
図１は、入口および出口を有するパイプ等の流体流導管１０ならびに差圧送信器７０を有する流量計９を備えたプロセス制御システム１００の模式図である。流体流導管１０の本体２内には、ウェッジ要素として具現化された流体流干渉装置１が配置されている。図１に示すように、図中では、流体流導管１０の入口８Ａから出口８Ｂへの方向に流体が流れる。流体流干渉装置１により導入される狭窄の結果、流体流干渉装置１の両側に差圧が生じる。差圧は、流量と関連するものであり、差圧送信器７０により測定され、流量測定結果に変換される。
【0013】
図２Ａは、流体流干渉装置１としての内部ウェッジ要素を有するプロセス制御システム１００の流体流導管１０の切り取り図である。フランジ３は、差圧信号すなわち接続部７Ａを通じた高圧信号および接続部７Ｂを通じた低圧信号を差圧送信器７０に送信する。流体流干渉装置１の両側で高圧信号すなわち圧力Ｐ１および低圧信号すなわち圧力Ｐ２を検知するため、センサ７５（図２Ｂ参照）が配設されている。
【0014】
図２Ｂは、差圧（ＤＰ）送信器７０および制御室７２を含むプロセス制御システム１００の例示的な一実施形態を示している。差圧送信器７０は、プロセス流体中の圧力Ｐ１と圧力Ｐ２との間の圧力差を検知するセンサ７５を具備しており、制御ループ７３を介して電子信号を制御室７２に中継する。また、本例において、制御室７２は、電源７１から制御ループ７３を介して、電力を差圧送信器７０に供給する。また、制御ループ７３によれば、通信システム７６による制御室７２と差圧送信器７０との間の通信も可能になる。種々の実施形態において、制御ループ７３は、４～２０ｍＡ電流ループまたはプロセス制御業界標準ＨＡＲＴ（登録商標）もしくはフィールドバス（Ｆｉｅｌｄｂｕｓ）ループ等の２線式通信回路である。他の実施形態においては、ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（登録商標）等の無線ネットワークを介して、差圧送信器７０および制御室７２が通信する。さらに他の実施形態においては、差圧送信器７０と有線または無線リンクされた携帯装置によって、差圧送信器７０の出力を読み取り可能である。
【0015】
差圧送信器７０は、送信回路７７、センサ７５、および電子機器ハウジング７８を具備する。送信回路７７は、制御ループ７３での通信のため、配線７９を通じて、電子機器ボード８０に対して電子的に接続されている。送信回路７７は、制御ループ７３を介して、圧力センサ７５により生成された圧力電気信号を制御室７２に、もしくはＬＣＤスクリーン８１等のローカルディスプレイに、または両者に送信するための構成要素を具備する。送信回路７７は、制御ループ７３に適合するフォーマットとなるようにセンサ７５の出力を調節する。
【0016】
センサ７５は、接続部７Ａおよび７Ｂを通じてプロセス流体に接続されている。プロセスフランジ８３は、チャネル８４Ａおよび８４Ｂならびにコネクタ８５Ａおよび８５Ｂを具備する。センサモジュール８６は、隔離管８７Ａおよび８７Ｂならびに隔離ダイヤフラム８８Ａおよび８８Ｂを具備する。隔離管８７Ａおよび８７Ｂは、第１の端部でセンサ７５と結合され、第２の端部で隔離ダイヤフラム８８Ａおよび８８Ｂと結合された通路を備える。隔離ダイヤフラム８８Ａおよび８８Ｂは、通常はセンサモジュール８６の基部にボルト締めまたは固定されたプロセスフランジ８３と接続されている。
【0017】
図２Ｃは、ＤＰ送信器７０を示した簡略ブロック図である。ＤＰ送信器７０は、データバス６６を通じて一体的に結合されたセンサモジュール８６および電子機器ボード８０を具備する。センサモジュール電子機器６７には、プロセス流体の圧力Ｐ１およびＰ２を受信し、差圧と関連する出力５８をアナログ－デジタル変換器８２に供給するセンサ７５を含む。また、温度補償に使用可能な任意選択としての温度センサ８９をセンサモジュールメモリ９０と併せて示している。電子機器ボード８０には、マイクロコンピュータシステムもしくはマイクロプロセッサ７４、電子機器モジュールメモリ９１、デジタル－アナログ信号変換器９２、ならびにデジタル通信ブロック９５を含む。
【0018】
図２Ｃには、センサ７５のプロセス流体への結合に用いられる毛細管すなわち「充填」管９３および９４も示している。隔離ダイヤフラム８８Ａおよび８８Ｂは、毛細管９３および９４中を搬送される充填流体に対して応答的に適用されるプロセス流体からの圧力ＰｌおよびＰ２をそれぞれ受ける。この充填流体を通じて、プロセス流体の圧力がセンサ７５に印加される。
【0019】
内部ウェッジ要素として成形された流体流干渉装置１のサイズによって、流体流導管１０内に異なるｈ／Ｄ比が生じる結果、所与の流量に対して異なる差圧信号が得られる。図３Ａ～図３Ｄに示すように、ｈ／Ｄ比は、流体流導管１０の内壁と流体流干渉装置１すなわちウェッジ要素の頂点との間の空間の高さｈと流体流導管１０の本体２の内部径Ｄとの比を表す。ほとんどのウェッジ式流量計製造業者は、０．２０と０．６０との間で０．０５または０．１０刻みのｈ／Ｄ比を提供することにより、反復を有限値に抑えつつ、ほとんどのバリエーション需用を満たしている。最適なウェッジ要素のサイズを規定するには、流量の各用途を個別的に確認する。所与の内部流体流導管１０すなわちパイプの直径Ｄ内の所与の差圧に対応するウェッジ要素の決定時に考慮し得る要因としては、最小、通常、および最大のレイノルズ数、永久圧力損失、流量測定精度、通常／最大流量における目標差圧値、ならびに送信器差圧範囲が挙げられる。
【0020】
図３Ａ～図３Ｄは、流体流干渉装置１が本体２中に配置された流体流導管１０の模式断面図である。具体的に、図３Ａ～図３Ｄは、流体流導管１０のｈ／Ｄ比を示している。ｈ／Ｄ比は、流体流に対して開放されたパイプ面積をウェッジすなわち制限部の頂点での閉塞と比較して示すものである。図３Ａは、ウェッジ流量計における比が約０．５であることを示しており、本体２において利用可能な空間の流体流干渉装置１からの高さｈが本体２の内部の径Ｄの約半分である。図３Ｂは、流体流導管１０の本体２内部が見られる図３Ａの前方模式断面図である。図中では、流体流干渉装置１があっても、流体流導管１０の約半分が流体流に対して開放されている。
【0021】
図３Ｃおよび図３Ｄは、ｈ／Ｄ比の変更による図３Ａのバリエーションを示している。図３Ｃは、小さなｈ／Ｄ比すなわち０．２を示しており、流体流干渉装置１によって残る流体流導管１０内の空間の高さｈが本体２の直径Ｄの半分を下回る。図３Ｄは、大きなｈ／Ｄ比すなわち０．６を示しており、流体流干渉装置１によって残る流体流導管１０の本体２内の空間の高さｈが本体２の直径Ｄの半分を上回る。
【0022】
図４Ａおよび図４Ｂは、各所に配置された複数の壁すなわち離散ｈ／Ｄ比と関連付けられた特定のｈ／Ｄ比点を有する流体流干渉装置１の実施形態を示している。特定のｈ／Ｄ比の壁の切断面に沿って切断し、特定のｈ／Ｄ比の外側の流体流干渉装置１の付加的な壁およびリブの材料を除去することにより、特定のｈ／Ｄ比が得られる。材料は、アンカリング、構造的堅牢性、および関連するｈ／Ｄ比の壁に必要な箇所にのみ最小限に抑えられる。これにより材料の量が抑えられ、内部ウェッジ要素の軽量化および低密度化が可能となる。
【0023】
図４Ａは、複数の壁を有する内部ウェッジ要素として具現化された流体流干渉装置１を示している。各壁は、すべの方向における構造的剛性を与えている。流体流干渉装置１は、第１の壁１１すなわち上流壁および第２の壁１５すなわち下流壁を具備する。第１の壁の近位端１３は、第１の頂点６０において、第２の壁の近位端１６に対して角度αで配置されている。第３の壁１８等の少なくとも１つの付加的な壁が第２の壁１５と平行に配置されて第２の頂点６１を有し、第３の壁の近位端２１は、第１の壁の近位端１３からある距離１９で第１の壁１１の第１の面１２上に配置されている。非限定的な一実施形態において、各頂点６０、６１の内部には、頂点の摩耗すなわち流体流４０による摩耗によって、侵食性の用途に使用する場合の流体流干渉装置１の完全性を損なうことがないように、大型のフィレット４１すなわち肉厚部を含む。
【0024】
更なる実施形態においては、第１の壁の遠位端１４から第２の壁の遠位端１７まで、少なくとも１つの構造リブ２２が直線状に配置され、第３の壁の遠位端２０と交差している。リブは１つのみを図示しているものの、より多くのリブが含まれていてもよい。リブ２２は、第１の壁１１および第２の壁１５と垂直に配置され、第３の壁１８と交差している。非限定的な一実施形態において、リブ２２は、第１の壁１１の第１の面１２に沿って延びている。図４Ａの実施形態に示すように、リブ２２は、第１の壁１１の第１の面１２の長さに沿って延びている。リブ２２はさらに、第２の壁の内面２３の長さに沿って延びている。
【0025】
更なる実施形態において、リブ２２は、第３の壁の切断面３２に沿って配置された少なくとも１つの切り欠き３０すなわち鋸ガイド切り欠きを含む。切り欠き３０は、リブ２２が第３の壁の切断面３２に沿って第３の壁の遠位端２０まで連続して延びることがないようにするためのリブ２２のエリアであってもよい。
【0026】
流体流干渉装置１の上記構成によれば、流体流干渉装置１が異なるｈ／Ｄ比要件に対応するように変更され得るため都合が良い。帯鋸または同等物が第３の壁の切断面３２に沿ってリブ２２を切り裂き、指定のｈ／Ｄ比すなわち第３の壁１８を残しつつ、リブ２２の一部および第２の壁１５の全体を切り取るようにしてもよい。残ったウェッジは、第１の壁１１および第３の壁１８を含み、第３の壁の切断面３２に沿って平坦となるように研削およびフライス加工されるようになっていてもよい。
【0027】
図４Ｂは、図４Ａの特徴を含む一方、第１の壁の近位端１３からある距離２５で第２の壁１５および第３の壁１８と平行かつ両者間に配置され、対応する付加的な頂点６２を有する少なくとも１つの付加的な壁２４をさらに含む。図４Ｂには付加的な壁２４のみを示しているものの、壁がさらに反復されていてもよい。リブ２２は、第３の壁１８と同様に、付加的な壁２４と直角に交差するように配置されている。
【0028】
更なる実施形態において、流体流干渉装置１は、第１の壁１１と第３の壁１８との間で構造リブ２２上に配置されたアンカーボス３１をさらに含む。アンカーボス３１は任意選択として、スタッド、ボルト等のアンカー３５（図９）用の複数の開始孔６３、６４、６５を含んでいてもよい。各開始孔６３、６４、６５は、頂点６０、６１、６２に対応する。アンカー３５は、流体流干渉装置１を流体流導管１０の本体２に接続する。代替実施形態において、アンカーボス３１は、単一の開始孔６３を含む。この構成において、開始孔６３は、適当なｈ／Ｄ比の壁の頂点と合致していなくてもよい。
【0029】
一実施形態において、第１の壁１１の長さは、第２の壁１５の長さと実質的に等しい。第３の壁１８および付加的な壁２４の高さ等、付加的な壁の高さは、その壁から第１の壁の近位端１３までの距離を第１の壁１１の長さから差し引いたものと実質的に等しい。本実施形態において、第２の壁１５は、第３の壁１８および付加的な壁２４よりも高い。
【0030】
図５は、第２の壁１５および付加的な壁２４それぞれに隣り合う切り欠き３０すなわち鋸ガイドスロットをさらに示した流体流干渉装置１の一実施形態の側面図である。図４Ａで論じた通り、切り欠き３０は、所与のｈ／Ｄ比の壁すなわち第３の壁１８および／または付加的な壁２４の切断可能面の近くに配置されている。切り欠き３０は、多様な形状に形成されていてもよい。図５に示す実施形態は、端部が鋭くない切り欠き３０を示している。他の実施形態は、端部が鋭い切り欠き３０を含んでいてもよい。切り欠き３０は、第３の壁の切断面３２または付加的な壁の切断面３３に対して帯鋸または他の切断要素が自然に進行し得るようにする。切り欠き３０の端部が鋭くない構成では、切断要素がさらにガイドされるため、流体流干渉装置１の切断性が向上する。この構成により、リブ２２は、切断要素５５（図６に示す）が当該リブ２２を通って壁に沿う場合に、流体流干渉装置１の第１の壁１１に至って通過するための最小抵抗の経路である。この追加または代替として、切断ガイドは、リブ２２の所定の切断点に導入され得るミシン目３８または別の材料削減を含むか、または、そのようなものとして具現化される。
【0031】
図６は、流体流干渉装置１の代替または追加の実施形態を示しており、リブ２２が第３の壁の切断面３２および／または付加的な壁の切断面３３に沿って、リブ２２の少なくとも一方側に切断ガイドとしてテーパ２８を有することにより、切断要素５５の切断ガイドを提供する。テーパ２８は、ｈ／Ｄ比のウェッジ壁すなわち第３の壁の切断面３２および付加的な壁の切断面３３に隣り合って配置されている。この構成では、リブ材料の厚さおよび壁材料の厚さを利用して、矢印５６で示すように、壁の縁部とそのまま同一平面になる経路上に切断要素５５を保つ。切断要素５５の両側の余分な材料すなわちテーパ２８の外側の壁およびリブ材料によって、切断要素５５が所望の経路５６に押しやられ、ブレードのふらつきに抗し得る。
【0032】
上記実施形態によれば、単一の流体流干渉装置において複数のｈ／Ｄ比が製造されることから、わずかな流体流干渉装置のみで複数のｈ／Ｄ比を製造可能となるため都合が良い。特定のｈ／Ｄ比が望まれる場合は、後段のカスタマイズすなわち流体流干渉装置１の製造後の変更の一部として、要求のｈ／Ｄ比を有する流体流干渉装置１が作成され得る。
【0033】
図７にさらに示すのは、図４Ｂに示したものと同様な流体流干渉装置１の一実施形態の断面図であり、アンカーボス３１を通る流体流干渉装置１の断面を示している。アンカーボス３１の断面には、各ｈ／Ｄ比の壁すなわち第２の壁１５、第３の壁１８、および／または付加的な壁２４の対応する頂点６０、６１、６２の上方の箇所におけるアンカー３５用の開始孔６３、６４、６５を含む。後段のカスタマイズの一部として、適当な開始孔にアンカー３５の雌ねじをタップする。開始孔６３、６４、６５の直径は、アンカー孔の掘削および適当な開始孔へのタップに際して、タップされたアンカー孔のねじ山とその他の未使用開始孔が干渉しないものとする。図７は、第１の壁１１および第２の壁１５の頂点と対応する第１の頂点６０が第１の開始孔６３と位置合わせされた様子を示している。第１の壁１１および第３の壁１８の頂点に対応する第２の頂点６１は、第２の開始孔６４と一致する。第１の壁１１および付加的な壁２４の頂点に対応する第３の頂点６２は、第３の開始孔６５と位置合わせされている。
【0034】
図８は、図４Ｂに示したものと同様な流体流干渉装置１の一実施形態を示している。流体流干渉装置１は、リブ２２および各頂点６０、６１、６２の交点において各リブ２２の両側に配置された少なくとも１つの排出孔４５を含む。一実施形態において、排出孔４５は、高圧側および低圧側をつなぐ代わりに、リブ２２の両側の領域をつないでいる。各排出孔４５は、流体流干渉装置１からの凝縮物または液体の排出を可能にする。この構成は、流体流干渉装置１内で水分が凍結して膨張することを防止するのに役立つ。
【0035】
図９は、流体流干渉装置１が本体２に取り付けられた流体流導管１０の切り取り図であって、流体流干渉装置１の外径３４が本体２の内部径２９（少なくとも第１の壁１１の遠位端１４ならびに第２の壁１５の遠位端１７および少なくとも１つの付加的な壁１８、２４の遠位端２０、２６の少なくとも一方が本体２の内径２９）と同一平面またはそれをわずかに下回って本体２の内径２９で湾曲するように形成されていてもよい。流体流干渉装置１は、流体流導管１０への挿入およびアンカー３５による適所へのアンカリングが可能である。矢印４０の方向の流体流において、第１の壁１１は、流体流干渉装置１の上流側に配置されており、第２の壁１５、第３の壁１８、および任意の付加的な壁２４は、流体流干渉装置１の下流側に配置されている。また、アンカーボス３１が少なくとも１つのアンカー３５を保持することにより、流体流導管１０に対する流体流干渉装置１の固定および取り付けを行う。
【0036】
図１０は、特定のｈ／Ｄ比が要求または要望される場合に、流体流干渉装置１を異なるｈ／Ｄ比に変更した一実施形態を示している。流体流干渉装置１は、後段のカスタマイズが行われるように構成されている。これは、ｈ／Ｄ比の異なる５～１０個の部品の代わりに、１つまたは２つの容易に変更可能な部品のストックを用意することによって異なる流体流導管サイズに対応可能であることを意味する。発注された注文を満たすために特定のｈ／Ｄ比が必要となった場合は、流体流干渉装置１を要求されたｈ／Ｄ比に変更可能である。第３の壁１８、付加的な壁２４、および／または第１の壁１１上の残部５０は、研削またはフライス加工によって、平坦化または平滑化可能である。
【0037】
非限定的な一例において、要求されたｈ／Ｄ比が流体干渉装置の製造時の既定値である場合、言い換えると、第２の壁１５である場合は、後段のカスタマイズとしての切断および研削作業が不要である。非限定的な一例として、流体流干渉装置１が既定のｈ／Ｄ比０．２で製造され、注文がｈ／Ｄ比０．２の流体流干渉装置である場合は、流体流干渉装置１を要求されたｈ／Ｄ比０．２とするための切断作業も研削作業も不要である。本例においては、流体流干渉装置１が変更されず、流体流導管１０内に取り付け可能であり、第２の壁１５および少なくとも１つの付加的な壁１８、２４を備える。
【0038】
あるいは、要求されたｈ／Ｄ比が既定のｈ／Ｄ比ではなく、異なる比すなわち付加的な壁２４におけるｈ／Ｄ比０．３である場合は、第２の壁１５およびリブ２２が後段のカスタマイズとして、リブ２２に配置された切り欠き３０で付加的な壁の切断面３３に沿って流体流干渉装置１から切り取られる。流体流干渉装置１から第２の壁１５が除去され、第３の壁１８および付加的な壁２４が残る。
【0039】
別の非限定的な例として、要求されたｈ／Ｄ比が第３の壁１８のｈ／Ｄ比０．４である場合は、第２の壁１５および付加的な壁２４が後段のカスタマイズとして、リブ２２に配置された切り欠き３０で第３の壁の切断面３２に沿って流体流干渉装置１から切り取られる。流体流干渉装置１から第２の壁１５および付加的な壁２４（存在する場合）が除去され、第３の壁１８が残る。
【0040】
図４Ａに示すように、非限定的な一例として、流体流干渉装置１には、当該流体流干渉装置１の製造時の既定値として、ｈ／Ｄ比０．５が設定されていてもよい。第３の壁１８は、ｈ／Ｄ比０．６に配置されていてもよい。非限定的な一例として、図４Ｂには、流体流干渉装置１の製造時の既定値として、ｈ／Ｄ比０．２が設定されていてもよく、また、ｈ／Ｄ比０．３および０．４のウェッジに変更可能である。
【0041】
図１１は、流体流干渉装置１を製造する方法２００の一実施形態を示している。第１ステップ２０５では、第１の壁１１を用意する。第２ステップ２１０では、第２の壁１５を第１の壁の近位端１３に配置して第１の頂点６０を構成する。第３ステップ２１５では、第１の壁１１の第１の面１２に沿って第１の壁の近位端１３からある距離で第２の壁１５と平行に少なくとも１つの付加的な壁１８、２４を配置することにより、対応する少なくとも１つの付加的な頂点すなわち第２の頂点６１および／または第３の頂点６２を有する。第４ステップ２２０では、第１の壁１１の第１の面１２に沿って、第２の壁１５ならびに付加的な壁すなわち第３の壁および／もしくは付加的な壁２４それぞれを所定のｈ／Ｄ比で配置する。第５ステップ２２５では、少なくとも１つの付加的な壁１８、２４それぞれを第１の壁の遠位端１４から第２の壁の遠位端１７まで延びたリブ２２と交差させる。
【0042】
一実施形態において、自立設計の場合は、水平線３６から６０°を超える角度で流体流干渉装置の各特徴が製造される。図１２は、第１の壁１１と平行な水平線３６を有する流体流干渉装置１を示している。各特徴は、水平線３６に対して少なくとも６０°で配置される。一実施形態においては、リブ２２、第２の壁１５、および少なくとも１つの付加的な壁１８、２４が水平線３６から９０°または長手方向３７に製造される。第２の壁１５および付加的な壁１８、２４を第１の壁１１と垂直となるように製造し、リブ２２を第１の壁１１、第２の壁１５、および少なくとも１つの付加的な壁１８、２４それぞれと垂直に製造することは、任意の方向からの誘導力または圧力に対する構造的完全性を提供するのに役立つ。
【0043】
記載の流体流干渉装置１は、単一の自立構造として形成される。金属２５０の鋳造および積層造形（ＡＭ）法を含む複数の方法を利用可能である。ＡＭ法の非限定的な一例として、レーザ粉末床溶融結合（ＬＰＢＦ）があり、直接金属レーザ焼結（ＤＭＬＳ）と称する場合もある。図１３は、一般的なＤＭＬＳプロセス図４００である。このプロセスの基本原理では、最終部品４０４が完全に融合されるまで、高密度に充填された金属粉末４０８が３ＤプリンタのＣＯ２レーザ等のレーザ４０２によって、１層分の厚さだけ低くなった構築プラットフォーム４０５から上方の薄層となるように溶融される。３Ｄプリンタは、金属粉末４０８用の吐出プラットフォーム４０７と、図１３の場合にはレーザユニット４０２、ファイバ４０１、およびスキャンヘッド４０３を具備する焼結／溶融ユニットと、から成る。レーザユニット４０２は、流体流干渉装置１の層形状に対して、粉末４０８を選択的に焼結／溶融する。層の焼結／溶融後は、層の厚さに等しい距離の粉末吐出プラットフォーム４０７の上方移動および／または構築プラットフォーム４０５の下方移動によって、新たな層の印刷に必要な粉末４０８を供給するとともに、リコータ４１０のリコータブレード４０９によって、右側位置から左側位置への移動により粉末４０８を焼結／溶融領域に移送する。余分な材料は、収集プラットフォーム４０６に落ちる。流体流干渉装置１の最後の層の作製がなされるまで、同じプロセスが継続する。
【0044】
印刷プロセス中に格子も支持構造も必要がないことを意味する流体流干渉装置１の自立設計によれば、ウェッジ要素すなわち流体流干渉装置１の費用対効果が高くなり、ＡＭの実用的な候補となり得る。さらに、ＡＭ成分のコストは体積と関連するが、流体流干渉装置１の材料の量が少なくなることから、流体流干渉装置１の生産コストも抑えられる。
【0045】
図１４は、プロセス制御システム１００への設置用に図１１で製造される流体流干渉装置１を作成する方法３００の一実施形態を示している。第１ステップ３０５においては、指定された所定のｈ／Ｄ比のリクエストを受け付ける。第２ステップにおいては、ステップ３０５の要求ｈ／Ｄ比に応じて２つの選択ステップが存在する。第１選択ステップ３１０においては、指定または要求された所定の比が付加的な壁のうちの１つすなわち第３の壁１８または付加的な壁２４に存在する。この選択肢においては、第３ステップ３１５を実行し、要求された所定のｈ／Ｄ比に対応する付加的な壁の切断面に沿って第１の壁１１を切り裂く。指定された所定の比が第２の壁１５に存在する場合、すなわち、製造時の既定の比である場合は、第２選択ステップ３２０が発生する。この場合は、切断を実行しない。第４ステップ３２３においては、要求ｈ／Ｄ比の頂点６０、６１、６２に対応する開始孔６３、６４、６５を任意選択としてアンカー３５用に作成する。この作成には、開始孔のタップを含み得る。最終ステップ３２５では、アンカーボス３１を介して、指定された所定のｈ／Ｄ比を有する流体流干渉装置をアンカー３５によってプロセス制御システム１００に設置し、流体流導管１０の本体２に流体流干渉装置を取り付ける。
【0046】
以上、好適な実施形態を参照して本発明を説明したが、当業者であれば、本明細書の思想および範囲から逸脱することなく、形態および詳細を変更可能であることが認識されよう。
【符号の説明】
【0047】
１ 流体流干渉装置
９ プロセス流体流測定装置
１１ 第１の壁
１３ 近位端
１４ 遠位端
１５ 第２の壁
１６ 近位端
１７ 遠位端
１８ 付加的な壁
２０ 遠位端
２１ 近位端
６０ 第１の頂点
６１ 付加的な頂点
９ プロセス流体流測定装置
１１ 第１の壁
１３ 近位端
１４ 遠位端
１５ 第２の壁
１６ 近位端
１７ 遠位端
１８ 付加的な壁
２０ 遠位端
２１ 近位端
６０ 第１の頂点
６１ 付加的な頂点
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図3D】
【図4A】
【図4B】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】