特許 7514941 コリオリ流量計のバランスバーのためのモード分割共振器

(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】2024-07-03

(45)【発行日】2024-07-11

(54)【発明の名称】コリオリ流量計のバランスバーのためのモード分割共振器

(51)【国際特許分類】

   G01F 1/84 20060101AFI20240704BHJP

【ＦＩ】

G01F1/84

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2022549790

(86)(22)【出願日】2020-02-20

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-04-12

(86)【国際出願番号】 US2020019003

(87)【国際公開番号】W WO2021167610

(87)【国際公開日】2021-08-26

【審査請求日】2022-09-28

【前置審査】

(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】弁理士法人有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】シュロッサー， マーティン アンドリュー

(72)【発明者】

【氏名】ショーレンベルガー， フレデリック スコット

【審査官】公文代 康祐

(56)【参考文献】

【文献】米国特許第０６４９４１０６（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】特開２００７－１６３４８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１３７８２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１３４３８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０６２２７０５９（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】特開２００９－１８０６９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２５００７８（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】

流管（１３０）、
前記流管（１３０）を振動させるように構成されたドライバ（１８０）、
前記流管（１３０）の動きを測定するように構成された少なくとも１つのピックオフセンサ（１７０Ｌ、１７０Ｒ）、
第１バランスバー（１５０）
及び
前記第１バランスバー（１５０）又は前記流管（１３０）のうちの少なくとも１つに結合された第１モードスプリッタ（３００）
を備え、
前記第１モードスプリッタ（３００）が、質量部（３０２）と前記質量部（３０２）に結合された第１端部を有する第１結合部（３０４ａ）とを有し、
前記第１結合部（３０４ａ）が駆動方向（Ｙ）における第１剛性と直交方向（Ｚ）における第２剛性とを有し、前記直交方向（Ｚ）が前記駆動方向（Ｙ）と前記バランスバー（１５０）の長手方向との両方に直交し、前記第２剛性が前記第１剛性と異なり、
前記第１モードスプリッタ（３００）が、モードスプリッタがない第１バランスバーの直交方向（Ｚ）での固有振動数よりも、少なくとも５パーセント低い、結合された第１バランスバーと第１モードスプリッタの直交方向（Ｚ）での固有振動数を提供するように構成される、コリオリ流量計（１００）。

【請求項2】

前記第２剛性が前記第１剛性よりも大きい、請求項１に記載のコリオリ流量計（１００）。

【請求項3】

前記質量部（３０２）が、前記質量部（３０２）の対向する両端に第１端部（３０６ａ）及び第２端部（３０６ｂ）を有し、前記第１結合部（３０４ａ）が、前記質量部（３０２）の前記第１端部（３０６ａ）に結合され、
前記モードスプリッタ（３００）が、前記質量部（３０２）の前記第２端部（３０６ｂ）に結合された第２結合部（３０４ｂ）をさらに備える、請求項１又は２に記載のコリオリ流量計（１００）。

【請求項4】

前記第２結合部（３０４ｂ）が、前記駆動方向（Ｙ）における第３剛性と、前記直交方向（Ｚ）における第４剛性とを有し、前記第４剛性が前記第３剛性よりも大きい、請求項３に記載のコリオリ流量計（１００）。

【請求項5】

前記第１結合部（３０４ａ）が、前記駆動方向（Ｙ）における第１寸法（３０８）より実質的に大きい直交方向（Ｚ）における第２寸法（３１０）を有している、請求項１から４のいずれかに記載のコリオリ流量計（１００）。

【請求項6】

前記第１モードスプリッタ（３００）が、モードスプリッタがない第１バランスバーの直交方向（Ｚ）での固有振動数よりも、少なくとも１０パーセント低い、結合された第１バランスバーと第１モードスプリッタの直交方向（Ｚ）での固有振動数を提供するように構成される、請求項１から５のいずれかに記載のコリオリ流量計（１００）。

【請求項7】

前記第１モードスプリッタ（３００）が、モードスプリッタがない第１バランスバーの前記駆動方向（Ｙ）での固有振動数の１パーセント以内である、結合された第１バランスバーと第１モードスプリッタの前記駆動方向（Ｙ）での固有振動数を有するように構成される、請求項１から６のいずれかに記載のコリオリ流量計（１００）。

【請求項8】

前記第１バランスバー（１５０）が、実質的に正方形の断面を有する、請求項１から７のいずれかに記載のコリオリ流量計（１００）。

【請求項9】

一つ以上のブラケット（１６０Ｌ、１６０Ｒ、１６１、１６１’）を用いて前記第１バランスバー（１５０）に結合された第２バランスバー（１５０’）をさらに備える、請求項１から８のいずれかに記載のコリオリ流量計（１００）。

【請求項10】

第２バランスバー（１５０’）と、前記流管（１３０）又は前記第２バランスバー（１５０’）の少なくとも一方に結合された第２モードスプリッタ（３００）とをさらに備える、請求項１から９のいずれかに記載のコリオリ流量計（１００）。

【請求項11】

前記流管（１３０）が直線状である、請求項１から１０のいずれかに記載のコリオリ流量計（１００）。

【請求項12】

流管（１３０）を提供するステップ、
前記流管（１３０）を振動させるように構成されたドライバ（１８０）を、前記流管（１３０）に結合するステップ、
前記流管（１３０）の動きを測定するように構成された少なくとも１つのピックオフセンサ（１７０Ｌ、１７０Ｒ）を、前記流管（１３０）に結合するステップ、
ブレースバー（１４０、１４０'）を、前記流管（１３０）に結合するステップ、
バランスバー（１５０）を前記ブレースバー（１４０、１４０'）に結合するステップ
及び
モードスプリッタ（３００）を前記流管（１３０）又は前記バランスバー（１５０）のうちの少なくとも１つに結合するステップであって、前記モードスプリッタ（３００）が質量部（３０２）と前記質量部（３０２）に結合された第１端部を有する第１結合部（３０４ａ）とを有し、前記第１結合部（３０４ａ）が駆動方向（Ｙ）における第１剛性と直交方向（Ｚ）における第２剛性とを有し、前記直交方向（Ｚ）が前記駆動方向（Ｙ）と前記バランスバー（１５０）の長手方向との両方に直交し、前記第２剛性が前記第１剛性と異なる、ステップ
を含み、
前記第１モードスプリッタ（３００）が、モードスプリッタがない第１バランスバーの直交方向（Ｚ）での固有振動数よりも、少なくとも５パーセント低い、結合された第１バランスバーと第１モードスプリッタの直交方向（Ｚ）での固有振動数を提供するように構成される、コリオリ流量計（１００）の組み立て方法。

【請求項13】

前記バランスバー（１５０）を前記ブレースバー（１４０、１４０’）に結合するステップが、
第１バランスバー（１５０）を前記ブレースバー（１４０、１４０’）に結合すること、
第２バランスバー（１５０’）を前記ブレースバー（１４０、１４０’）に結合すること、
及び
１つ以上のブラケット（１６０Ｌ、１６０Ｒ、１６１、１６１’）を使用して前記第１バランスバー（１５０）を前記第２バランスバー（１５０’）に結合すること
をさらに含む、請求項１２に記載の前記コリオリ流量計（１００）の組み立て方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

以下に記載される実施形態は、コリオリ流量計のバランスバーに関し、より詳細には、コリオリ流量計のバランスバーのモード分割に関する。

【背景技術】

【0002】

コリオリ流量計は、プロセス流体の質量流量、密度、体積流量、及びの他の情報を測定するために使用される、流量計の一種である。コリオリ流量計は、１つ又は複数の関連するバランスバーを備える単一の流管、２つの流管、又は任意の追加の数の流管のいずれかを含みうる。コリオリ流量計の振動構造は、典型的には、動的平衡システムである。コリオリ流量計が一対の流管を含む場合、例えば、流管を逆位相で振動させて、動的平衡システムを形成することができる。しかしながら、単一の流管を含むコリオリ流量計では、流管は、動的平衡システムを形成するために、一般にバランスバーと逆位相で振動される。さらなる実施形態では、しかし、二つ以上の流管を有するコリオリ流量計が、動的平衡システムを提供するために、バランスバーを含むことがある。

【0003】

図１は、直線流管１３０を備えたコリオリ流量計１００の一例を示す。コリオリ流量計１００は、ケース１０２を備えることができる。ブレースバー１４０、１４０’は、流管１３０を流量計のケース１０２に結合しうる。ブレースバー１４０及び１４０’は、さらに、流管１３０がその周りで振動する軸を規定するように働く。

【0004】

フランジ１０３及び１３０’は、入口端１０４及び出口端１０４’を介して、測定している流体を運ぶプロセス導管（図示せず）に接続される。

【0005】

コリオリ流量計１００は、さらに、流管１３０を振動させるドライバ１８０を備える。ドライバ１８０は、ろう付け、接着剤、ファスナ、又は当業者に知られている任意の他の結合方法を使用して、流管１３０に取り付けられた磁石、及びブラケット１６１、１６１’に取り付けられた対向コイルなど、多くの周知の構成のうちの任意の１つを採ることができる。しかしながら、さらなる実施形態では、ドライバ１８０の任意の部分は、バランスバー１５０、１５０’、又は当業者に知られている任意の他の構造物に取り付けられてもよい。交流のドライバ電流が、流管１３０を振動させるためにドライバ１８０に流される。図１のコリオリ流量計１００の例では、駆動方向はＹ方向であり、これはこの図における垂直方向である。

【0006】

コリオリ流量計１００は、一対のピックオフセンサ１７０Ｌ及び１７０Ｒをさらに含む。ピックオフセンサ１７０Ｌ及び１７０Ｒは、流管１３０に取り付けられた磁石及びブラケット１６０Ｌ、１６０Ｒに取り付けられた対向するコイルのような、多くの周知の速度、変位又は加速度のピックオフセンサ構成のうちの任意の１つを備えることができる。しかしながら、さらなる実施形態において、ピックオフセンサ１７０Ｌ及び１７０Ｒの任意の部分は、ろう付け、接着剤、ファスナ、又は当業者に知られている任意の他の結合方法を使用して、バー１５０、１５０’又は任意の他の構造物に取り付けられてもよい。ピックオフセンサ１７０Ｌ及び１７０Ｒは、流管１３０が振動するときの流管１３０の変位を測定する。流管１３０を通る流れがない状態では、ピックオフセンサ１７０Ｌ及び１７０Ｒの信号は同位相である。しかし、振動する管を通る流れが始まると、管にコリオリ力が誘起される。コリオリ流量計１００の例では、ピックオフセンサ１７０Ｌ及び１７０Ｒは、駆動方向又はＹ方向における流管１３０の動きを測定する。

【0007】

メータ電子機器（図では示されていない）は、ドライバ１８０に対して、流管１３０を振動させるための駆動信号を供給し、速度ピックオフセンサ１７０Ｌ及び１７０Ｒから左右の速度信号を受け取り、コリオリ流量計１００を通過する流れに対する質量流量、体積速度及び/又は密度情報を計算する。

【0008】

例示的なコリオリ流量計１００は、流管１３０の振動を動的平衡させるためにバランスバー１５０、１５０’を含む。バランスバー１５０、１５０’のそれぞれは、流管１３０の軸に平行な長手方向に延びており、二つのバランスバー１５０、１５０’は、流管１３０の対向する側面に沿って配置されている。例示されたコリオリ流量計１００では、バランスバー１５０、１５０’は、流管１３０のＺ方向において対向する側面に配置されている。バランスバー１５０、１５０’は、流管１３０に対向して振動するように構成されている。しかしながら、さらなる実施形態では、コリオリ流量計１００は、一つのバランスバーのみを含んでいてもよく、又は当業者に知られている任意の数のバランスバーを含んでもよい。さらなる実施形態では、バランスバー１５０、１５０’は、異なる向きで流管１３０に結合されてもよい。

【0009】

例示のコリオリ流量計１００のバランスバー１５０、１５０’は、１つ又は複数のブラケット１６０Ｌ、１６０Ｒ、１６１、及び１６１’を介して互いに接続されている。しかし、さらなる実施形態では、当業者であれば理解できるように、ブラケットの異なる配置が可能であり得る。

【0010】

例示のコリオリ流量計１００では、バランスバー１５０の断面は略正方形である。これは、駆動方向と平行なＹ方向と、駆動方向と直交するＺ方向とを含むバランスバー１５０の断面を示す図２に見ることができる。実質的に正方形とは、Ｙ方向及びＺ方向におけるバランスバー１５０の断面の長さが互いに１５%以内であることを意味する。しかしながら、さらなる実施形態では、Ｙ方向及びＺ方向におけるバランスバー１５０の長さは、互いに１０%以内又は５%以内でありうる。

【0011】

バランスバー１５０の実質的に正方形である断面形状は、Ｙ方向及びＺ方向において実質的に同じ剛性を提供する。バランスバー１５０が流管１３０と反対の位相で動くとき、例えばバランスバー１５０は、Ｚ方向の固有振動数と実質的に同じＹ方向の固有振動数を有する傾向がある。例えば、位相外れモードにおける１つのバランスバー設計に対して有限要素解析モデリングを使用すると、Ｙ方向又は駆動方向の固有振動数は、約４９８Ｈｚと、又は５０３ＨｚであるＺ方向の固有振動数と実質的に等しいと決定された。Ｙ方向とＺ方向の両方の固有振動数が実質的に同じであるか、又は互いの５%以内である場合、Ｙ方向において、ピックオフセンサ１７０Ｒ、１７０Ｌによって検出される、Ｚ方向からの望ましくない応答が存在する可能性がある。これにより、コリオリ流量計の測定精度が低下する可能性がある。

【0012】

メータ精度はバランスバー１５０の断面寸法に敏感であるため、バランスバー１５０の実質的に正方形である断面の寸法を、流量計の性能に影響を及ぼすことなく変更することは困難である。特に、バランスバー１５０がＺ方向に薄すぎると、密度に対する流量計の感度が影響を受ける可能性がある。しかし、バランスバー１５０がＺ方向に広すぎると、Ｚ方向の振動が制限され、したがって、平衡Ｙ方向モードと等しくなり得る。このため、従来のコリオリ流量計のバランスバーの直交モード間の振動を分離することは困難であり、結果として、幾つかの従来の流量計では精度が低下している可能性がある。

【0013】

バランスバー１５０は、Ｙ方向とＺ方向との間のノイズのクロスカップリングを生成しうる、バランスバーの断面形状の一例を提供するにすぎない。さらなる実施形態では、異なる断面形状を有するバランスバーが、Ｙ方向及びＺ方向において実質的に同じである剛性を特徴とし、それによって、Ｙ方向とＺ方向との間のノイズのクロスカップリングをより起こり易くしている。

【0014】

より必要なことは、コリオリ流量計の精度を向上させるために、Ｙ方向とＺ方向との間のバランスバーにおけるノイズのクロスカップリングを防止する方法である。

【発明の概要】

【0015】

第１の実施形態に従って、コリオリ流量計のバランスバー又は流管用のモードスプリッタが提供される。モードスプリッタは、質量部と、この質量部に結合された第１結合部とを備える。第１結合部は、駆動方向おける第１剛性と直交方向における第２剛性とを有し、直交方向は、駆動方向とバランスバーの長手方向との両方に直交し、第２剛性は第１剛性と異なる。

【0016】

第２の実施形態に従って、コリオリ流量計が提供される。コリオリ流量計は、流管、この流管を振動させるように構成されたドライバ、この流管の動きを測定するように構成された少なくとも１つのピックオフセンサ、第１バランスバー、及びこの第１バランスバー又は流管のうちの少なくとも１つに結合された第１モードスプリッタを備える。第１モードスプリッタは、質量部とこの質量部に結合された第１結合部とを有し、第１結合部は、駆動方向における第１剛性と直交方向における第２剛性とを有し、直交方向は、駆動方向及びバランスバーの長手方向の両方に直交し、第２剛性は第１剛性とは異なる。

【0017】

第３の実施形態に従って、コリオリ流量計を組み立てるための方法が提供される。
本方法は、流管を提供するステップ、流管に振動させるように構成されたドライバを流管を結合するステップ、流管の動きを測定するように構成された少なくとも１つのピックオフセンサを流管に結合するステップ、ブレースバーを流管に結合するステップ、バランスバーをブレースバーに結合するステップ、及びモードスプリッタを流管又はバランスバーの少なくとも１つに結合するステップを含む。モードスプリッタは、質量部とこの質量部に結合された第１結合部とを有し、第１結合部は駆動方向における第１剛性と直交方向における第２剛性とを有し、直交方向は駆動方向及びバランスバーの長手方向の両方に直交し、第２剛性は第１剛性とは異なる。

【0018】

［態様］
一態様によれば、第２剛性は第１剛性よりも大きくてもよい。

【0019】

一態様によれば、質量部は、質量部の対向する両端に第１端部及び第２端部を有してもよく、第１結合部は質量部の第１端部に結合されてもよく、モードスプリッタは、質量部の第２端部に結合された第２結合部をさらに備えていてもよい。

【0020】

一態様によれば、第２結合部は、駆動方向における第３剛性と、直交方向における第４剛性とを有してもよく、第４剛性は第３剛性よりも大きい。

【0021】

一態様によれば、第１結合部は、駆動方向における第１寸法よりも実質的に大きい、直交方向における第２寸法を有することができる。

【0022】

一態様によれば、第２剛性は、第１剛性よりも大きくてもよい。

【0023】

一態様によれば、質量部は、質量部の対向する両端に第１端部及び第２端部を有してもよく、第１結合部は質量部の第１端部に結合されてもよく、モードスプリッタは、質量部の第２端部に結合された第２結合部をさらに備えてもよい。

【0024】

一態様によれば、第２結合部は、駆動方向における第３剛性と、直交方向における第４剛性とを有してもよく、第４剛性は第３剛性よりも大きい。

【0025】

一態様によれば、第１結合部は、駆動方向における第１寸法よりも実質的に大きい、直交方向における第２寸法を有することができる。

【0026】

一態様によれば、第１モードスプリッタは、モードスプリッタがない第１バランスバーの直交方向での固有振動数よりも、少なくとも５パーセント低い、結合された第１バランスバーと第１モードスプリッタの直交方向での固有振動数を提供するように構成することができる。

【0027】

一態様によれば、第１モードスプリッタは、モードスプリッタがない第１バランスバーの直交方向での固有振動数よりも、少なくとも１０パーセント低い、結合された第１バランスバーと第１モードスプリッタの直交方向での固有振動数を提供するように構成することができる。

【0028】

一態様によれば、モードスプリッタは、モードスプリッタがない第１バランスバーの駆動方向での固有振動数の１パーセント以内である、結合された第１バランスバーと第１モードスプリッタの駆動方向での固有振動数を有するように構成することができる。

【0029】

一態様によれば、第１バランスバーは、実質的に正方形の断面を有することができる。

【0030】

一態様によれば、コリオリ流量計は、１つ又は複数のブラケットを使用して第１バランスバーに結合された第２バランスバーをさらに備えることができる。

【0031】

一態様によれば、コリオリ流量計は、第２バランスバーと、流管又は第２バランスバーの少なくとも１つに結合された第２モードスプリッタとをさらに備えることができる。

【0032】

一態様によれば、流管は直線状であってもよい。

【0033】

一態様によれば、バランスバーをブレースバーに結合するステップは、第１バランスバーをブレースバーに結合することと、第２バランスバーをブレースバーに結合することと、１以上のブラケットを使用して第１バランスバーを第２バランスバーに結合することとをさらに含むことができる。

【図面の簡単な説明】

【0034】

すべての図面において、同じ参照番号は同じ要素を表す。図面は必ずしも縮尺通りではないことを理解されたい。

【図1】図１は、一実施形態に係るコリオリ流量計１００を示す。

【図2】図２は、一実施形態に係るバランスバー１５０を示す。

【図3】図３は、一実施形態に係るモードスプリッタ３００を示す。

【図4】図４は、一実施形態に係るグラフ４００を示す。

【図5】図５は、一実施形態に係る方法５００を示す。

【図6】図６は、一実施形態に係る方法６００を示す。

【発明を実施するための形態】

【0035】

図１－６および以下の説明は、本出願の最良の形態を作成及び使用する方法を当業者に教示するための、具体的な例を示す。本発明の原理を教示する目的において、いくつかの従来からの態様は、単純化され、又は省略されている。当業者であれば、本出願の範囲内に含まれるこれらの例からの変形を理解できるであろう。当業者であれば、以下に記載される特徴を様々な方法で組み合わせて、本出願の複数の変種が形成できることを理解できるであろう。結果として、本出願は、以下で記載される具体的な例に限定されるものではなく、特許請求の範囲及びそれらの均等物によってのみ限定される。

【0036】

図３は、一実施形態に係るモードスプリッタ３００を示す。モードスプリッタ３００は、駆動方向の振動モードと直交方向の振動モードとの間の振動を分離するために、コリオリ流量計１００の流管１３０又はバランスバー１５０、１５０’の少なくとも１つに結合されうる。

【0037】

モードスプリッタ３００は、質量部３０２と、第１結合部３０４ａとを備える。質量部３０２は、モードスプリッタの中央本体を備える。モードスプリッタ３００の例では、質量部３０２は、直径が１インチ、高さが１インチの円柱形状を有する。しかしながら、これは限定を意図するものではない。さらなる実施形態では、質量部３０２は、当業者であれぱ理解できるように、任意のサイズ又は形状を有し得る。

【0038】

いくつかの実施形態では、質量部３０２は、タングステンなどの高密度材料から形成されうる。しかしながら、さらなる実施形態では、質量部３０２は、当業者に公知の任意の材料から形成されてもよい。

【0039】

第１結合部３０４ａは、質量部３０２に結合される。第１結合部３０４ａは、質量部３０２をバランスバー１５０、又はバランスバー１５０に結合された固定具に結合するように構成される。第１結合部３０４ａは、第１端部で質量部３０２に結合し、第１端部に対向する第２端部で、バランスバー１５０、又は流量計の固定具に結合する。

【0040】

第１結合部３０４ａは、駆動方向における第１剛性と直交方向における第２剛性とを有し、直交方向は、駆動方向とバランスバーの長手方向の両方に直交し、第２剛性は、第１剛性よりも大きい。図３において、駆動方向がＹ方向であり、バランスバー１５０及び流管１３０の長さに沿った長手方向がＸ方向であり、直交方向がＺ方向であることが理解できるであろう。

【0041】

いくつかの実施形態において、第１結合部３０４ａは、例えば３０４ＳＳのステンレス鋼のシートから切り出されうる。しかしながら、さらなる実施形態では、第１結合部３０４ａは、当業者に知られている任意の材料を備えることができ、直交方向Ｚにおける第２剛性が、駆動方向Ｙにおける第１剛性よりも大きくなることを可能とする、任意の構成を備えうる。

【0042】

モードスプリッタ３００の実施形態では、第１結合部３０４ａは、二つの平面を有する平坦な長方形を含む。いくつかの実施形態において、第１結合部３０４ａは、長手方向Ｘに０.５インチの長さ、直交方向Ｚに１.５インチの長さ、及び駆動方向Ｙに０.０２４インチの厚さでありうる。直交方向Ｚより駆動方向Ｙにおいてはるかに長い第１結合部３０４ａを提供することで、第１結合部３０４ａは、直交方向Ｚにおいて駆動方向Ｙとは異なるように構成されうる。

【0043】

モードスプリッタ３００の実施形態では、第１結合部３０４ａは、駆動方向Ｙよりも直交方向Ｚにおいて剛性が高くなるように構成されている。しかし、さらなる実施形態において、第１結合部３０４ａは、直交方向Ｚにおける第２剛性が、駆動方向Ｙにおける第１剛性と異なることを可能にする、任意の構成を含みうる。例えば、第１結合部３０４ａは、駆動方向Ｙにおける第１剛性よりも大きい直交方向Ｚにおける第２剛性を提供するように配置された繊維を有する、炭素繊維複合材料を含んでいてもよい。

【0044】

いくつかの実施形態では、第１結合部３０４ａと質量部３０２とを一つの統合体として形成することができる。しかしながら、さらなる実施形態では、第１結合部３０４ａと質量部３０２とは、互いに結合された別個の部分として形成されてもよい。

【0045】

モードスプリッタ３００を流管１３０又はバランスバー１５０へ結合すると、質量部３０２は、駆動方向Ｙにおいて流管１３０又はバランスバー１５０に弱く結合され、直交方向Ｚにおいて流管１３０又はバランスバー１５０に強く結合される。これは、Ｚ方向の直交モードからの振動を、Ｙ方向の駆動モードから分離するのに役立ち、これによってメータ精度を高めることができる。

【0046】

いくつかの実施形態では、質量部３０２は、対向する端に第１端部及び第２端部を有する。図３の実施形態において、質量部３０２は、質量部３０２の本体を形成する円柱の対向する端に、第１端部３０６ａ及び第２端部３０６ｂを有することが理解できる。第１結合部３０４ａは、質量部３０２の第１端部３０６ａに結合されている。

【0047】

いくつかの実施形態では、モードスプリッタ３００は、質量部の第２端部に結合された第２結合部をさらに備えうる。例えば、図３に見られるように、第２結合部３０４ｂは、質量部３０２の第２端部３０６ｂに結合されうる。いくつかの実施形態では、第２結合部３０４ｂは、第１結合部３０４ａと形状及び特徴が類似していてもよい。質量部３０２の対向する端部３０６ａ、３０６ｂに配置された二つの結合部３０４ａ、３０４ｂを有するモードスプリッタ３００を設けることによって、直交モード周波数と駆動モード周波数とを分割分離する平衡モードスプリッタ３００を提供することができ、駆動周波数におけるＺモードのオフ－共振応答を低減することが可能となる。

【0048】

いくつかの実施形態では、第２結合部３０４ｂは、駆動方向Ｙにおける第３剛性と、直交方向Ｚにおける第４剛性とを有することができ、第４剛性は、第３剛性よりも大きい。いくつかの実施形態において、第３剛性は第１剛性と同じでもよく、第４剛性は第２剛性と同じでもよい。

【0049】

いくつかの実施形態において、第１結合部３０４ａは、駆動方向Ｙにおける第１寸法よりも実質的に大きい、直交方向Ｚにおける第２寸法を有してもよい。例えば、図３の実施形態において見られるように、結合部３０４ａは、駆動方向Ｙにおける第１寸法３０８と、直交方向Ｚにおける第２寸法３１０とを有している。第１寸法３０８は、第２寸法３１０の５%以下の長さである。しかしながら、さらなる実施形態では、第１寸法３０８は、第２寸法３１０の１５%又は１０%以下の長さである。

【0050】

図４は、モードスプリッタ３００が駆動モードを直交モードから分離するのに、どのように役立つかを示している。図４は、モードスプリッタ３００がバランスバー１５０に結合された位置における、駆動方向Ｙ及び直交方向の周波数の関数として、伝達率、すなわち、入力変位に対する出力変位の比を提供するグラフ４００を示す。例えば図３では、モードスプリッタ３００は、第１結合部３０４ａ及び第２結合部３０４ｂの対向端にある結合位置３１２ａ及び３１２ｂで、バランスバー１５０に結合されうることが理解できる。駆動伝達率曲線４０２は直交方向Ｚにおける伝達率を示し、直交伝達率曲線４０４は駆動方向Ｙにおける伝達率を示す。

【0051】

図４は、モードスプリッタ３００がバランスバー１５０に取り付けられた場合の、モードスプリッタ３００の垂直（駆動方向、流量計のＹ方向）及び水平（流量計のＺ方向）入力に対する周波数応答を示している。図から分かるように、駆動伝達率曲線４０２は、１６４Ｈｚにおいて大きなピークを有する。モードスプリッタ３００に、１６４Ｈｚでの周波数応答ピークを設けることによって、モードスプリッタ３００が流管１３０又はバランスバー１５０に結合されている場合、モードスプリッタ３００は、駆動方向Ｙにおいて、バランスバー１５０の固有振動数を、５００Ｈｚの駆動周波数よりも低くすることができる。いくつかの実施形態において、モードスプリッタ３００は、さらに低い周波数ピークを有する駆動伝達率曲線４０２を提供するように構成されてもよい。例えば、質量部３０２の質量が増加した場合、駆動伝達率曲線４０２は、さらに低い周波数応答ピークを提供しうる。

【0052】

図４から容易に分かるように、駆動伝達率曲線４０２は増幅なしで応答し、その結果、共振より十分低い周波数においては同相である。しかしながら、共振を超えると、入力エネルギーが共振質量を動かす能力を急速に失うため、駆動伝達率曲線４０２は減衰する。いくつかの実施形態では、駆動伝達率曲線４０２は、駆動方向Ｙにおける駆動モードの周波数よりも低いピーク応答周波数を提供することができる。これにより、駆動方向Ｙにおける駆動モードでのモードスプリッタ３００の動きを減衰させることができる。

【0053】

グラフ４００は、直交伝達率曲線４０４が、５０００Ｈｚ付近（図４には描かれていない）において、５００Ｈｚである駆動周波数を十分に上回る、ピーク周波数を有することを示す。これにより、モードスプリッタ３００がバランスバー１５０に取り付けられると、モードスプリッタ３００は、バランスバー１５０と同位相で（剛性アタッチメントとして）直交方向Ｚに動くことが可能になり、これにより、直交方向Ｚにおいて（追加の剛性結合質量による）より低い曲げ周波数が提供されうる。

【0054】

いくつかの実施形態では、第１モードスプリッタ３００は、流管又はコリオリ流量計の第１バランスバーに結合されうる。例えば、第１モードスプリッタ３００は、上述したように、流管１３０と、流管１３０を振動させるように構成されたドライバ１８０と、流管１３０の動きを測定するように構成された少なくとも１つのピックオフセンサ１７０Ｒ、１７０Ｌと、バランスバー１５０とを備えるコリオリ流量計１００に結合されうる。

【0055】

いくつかの実施形態では、第１モードスプリッタ３００は、第１モードスプリッタ３００の駆動方向Ｙが、コリオリ流量計１００の駆動方向と平行となるように、流管１３０又はバランスバー１５０の長手方向中央位置に結合されうる。いくつかの実施形態では、第１モードスプリッタ３００は、ドライバ１８０に隣接して配置されてもよい。しかしながらさらなる実施形態では、当業者であれば理解できるように、第１モードスプリッタ３００は、流管１３０又はバランスバー１５０の任意の他の長手方向部分に沿って結合されてもよい。

【0056】

例えば図１では、バランスバー１５０は、ドライバ１８０に面するバランスバー１５０の面に、第１結合位置１８０aを含むことが理解できる。バランスバー１５０はまた、ドライバ１８０と反対の方向を向くようにバランスバー１５０の下に配置され、図では見えない第２結合位置１８０ｂを含むことができる。いくつかの実施形態では、モードスプリッタ３００は、ろう付け又は接着剤の使用を含むがこれらに限定されない当業者に知られた任意の方法で、第１結合位置３１２ａ及び１８０と、第２結合位置３１２ｂ及び１８０ｂとの間で、バランスバー１５０に結合されうる。しかしながら、コリオリ流量計１００の例は、限定を意図するものではない。さらなる実施形態では、モードスプリッタ３００は、バランスバー１５０に、単一の点又は３つ以上の点で結合されてもよい。さらに、モードスプリッタ３００は、バランスバー１５０の異なる面に結合されうる。

【0057】

いくつかの実施形態では、第１バランスバー１５０及び第１結合部３０４ａは、駆動方向Ｙにおける結合された第１剛性と、直交方向Ｚにおける結合された第２剛性とを有することができ、第２剛性は第１剛性とは異なる。いくつかの実施形態では、第２剛性は、第１剛性よりも大きくてもよい。これは、直交モード振動と駆動モード振動との間の分離をさらに提供しうる。

【0058】

いくつかの実施形態では、第１モードスプリッタ３００は、モードスプリッタがない第１バランスバーの直交方向Ｚでの固有振動数よりも、少なくとも５パーセント低い、結合された第１バランスバーと第１モードスプリッタの直交方向Ｚでの固有振動数を提供するように、構成されうる。さらなる実施形態では、結合された第１バランスバーと第１バランスバーの直交方向Ｚでの固有振動数は、モードスプリッタがない第１バランスバーの直交方向Ｚでの固有振動数よりも、少なくとも１０又は１５パーセント低くてもよい。

【0059】

例えば、バランスバー１５０が直交方向Ｚに５０３Ｈｚの固有振動数を有し、モードカプラ３００が直交方向Ｚに１６４Ｈｚの周波数応答ピークを提供する上記の例では、結合された第１バランスバーと第１モードスプリッタの直交方向Ｚでの固有振動数は、４５２Ｈｚになり、バランスバー１５０の直交方向Ｚでの固有振動数より約１１パーセント低くなり得る。

【0060】

いくつかの実施形態では、モードスプリッタは、モードスプリッタがない第１バランスバーの駆動方向での固有振動数の、１パーセント以内である、結合された第１バランスバーとモードスプリッタの駆動方向での固有振動数を有するように、構成されうる。

【0061】

例えば、上述の同じ例では、バランスバー１５０は、駆動方向Ｙに４９７Ｈｚの固有振動数を有し、モードスプリッタ３００は、駆動方向Ｙに５０００Ｈｚの周波数応答ピークを提供する。したがって、結合された第１バランスバーと第１モードスプリッタの駆動方向Ｙでの固有振動数は５０５Ｈｚとなり、これは、４９７Ｈｚであるバランスバー１５０の駆動方向Ｙでの固有振動数と実質的に同じである。

【0062】

このようにして、モードスプリッタ３００は、バランスバー１５０の駆動モード及び直交モードから振動を分離するのに役立ちうる。

【0063】

さらなる実施形態では、第２バランスバーは、１つ又は複数のブラケットを使用して第１バランスバーに結合され得る。例えば、図１は、ブラケット１６０Ｌ、１６０Ｒ、１６１、１６１’を介して第１バランスバー１５０に結合された第２バランスバー１５０’を示している。第２バランスバー１５０’はまた、ブレースバー１４０、１４０’を介して流管１３０に結合されうる。

【0064】

コリオリ流量計１００の例では、ブラケット１６０Ｌ及び１６０Ｒは第１及び第２ピックオフセンサ１７０Ｒ、１７０Ｌのためのマウントをさらに提供し、ブラケット１６１、１６１’はドライバ１８０のためのマウントを提供している。しかしながら、これは限定を意図するものではない。当業者であれば容易に理解できるように、一つ以上のブラケット１６０Ｌ、１６０Ｒ、１６１、１６１’は、バランスバー１５０、１５０’の長さに沿った任意の場所に結合することができ、また、さらなる流量計要素のためのマウントを提供することも、提供しないこともありうる。

【0065】

いくつかの実施形態では、コリオリ流量計１００は、第２バランスバー１５０’と、流管１３０又は第２バランスバー１５０’に結合された第２モードスプリッタ３００とをさらに備えることができる。いくつかの実施形態では、流管１３０又は第２バランスバー１５０’と第２モードスプリッタ３００との間の結合は、上述の流管１３０又は第１バランスバー１５０と第１モードスプリッタ３００について説明したものと同様であってもよく、又は異なっていてもよい。

【0066】

図５は、一実施形態に係る方法５００を示す。方法５００は、コリオリ流量計１００を組み立てるために使用され得る。方法５００は、ステップ５０２から始まる。ステップ５０２において、流管が提供される。例えば、流管１３０は、前述のように設けられうる。

【0067】

方法５００はステップ５０４に続く。ステップ５０４では、流管を振動させるように構成されたドライバが、流管に結合される。例えば、前述のように、ドライバ１８０が設けられうる。

【0068】

方法５００はステップ５０６に続く。ステップ５０６では、流管の動きを測定するように構成された少なくとも１つのピックオフセンサが、流管に結合される。例えば、ピックオフセンサ１７０Ｒ、１７０Ｌは、前述した流管１３０に結合されうる。

【0069】

方法５００はステップ５０８に続く。ステップ５０８において、ブレースバーが流管に結合される。例えば、ブレースバー１４０は、前述のように、流管１３０に結合されうる。

【0070】

方法５００はステップ５１０に続く。ステップ５１０において、バランスバーがブレースバーに結合される。例えば、バランスバー１５０は、前述のように、ブレースバー１４０に結合されうる。

【0071】

図６は、一実施形態に係る方法６００を示す。いくつかの実施形態では、ステップ５１０は、方法６００のステップをさらに含むことができる。方法６００は、ステップ６０２から始まる。ステップ６０２において、第１バランスバーがブレースバーに結合されうる。例えば、第１バランスバー１５０は、前述のように、ブレースバー１４０に結合されうる。

【0072】

方法６００はステップ６０４に続く。ステップ６０４において、第２バランスバーがブレースバーに結合されうる。例えば、第２バランスバー１５０’は、前述のように、ブレースバー１４０に結合されうる。

【0073】

方法６００はステップ６０６に続く。ステップ６０６において、第１バランスバーは、１つ又は複数のブラケットを使用して第２バランスバーに結合されうる。例えば、第１バランスバー１５０は、前述のように、１つ以上のブラケット１６０Ｌ、１６０Ｒ、１６１、１６１’を用いて、第２バランスバー１５０’に結合されうる。

【0074】

方法５００はステップ５１２に続く。ステップ５１２では、モードスプリッタは、流管又はバランスバーの少なくとも１つに結合される。例えば、モードスプリッタ３００は、前述のように、バランスバー１５０に結合されうる。

【0075】

このように、特定の実施形態は、例示の目的のために本明細書に記載されているが、当業者であれは認識できるように、本記載の範囲内で様々な同等の修正が可能である。本明細書で提供される教示は、上記で説明され、添付の図面に示される実施形態だけでなく、他の実施形態にも適用されうる。したがって、上述の実施形態の範囲は、以下の特許請求の範囲から決定されるべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】