コートク株式会社 | ポータブル流量計(超音波流量計)は低価格で高精度、液体の流量管理に最適です。

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よくあるご質問

『超音波流量計』について
今までに「超音波」という言葉を耳にしたことはあっても、実際どんなものか分からないという方が多いと思います。
ここでは超音波流量計の歴史をご紹介するとともに、超音波流量計の取り扱いについてお問い合わせのあった内容を少し掲載します。
まず、超音波とは一般的には「人には聞こえない音、人が聞くことを目的としない音波」と定義されています。
人間の耳に音として感じることのできる音を可聴音と呼び、通常16Hz〜20kHzまでの周波数の音です。 超音波流量計に使用されている周波数は、約100kHzから2MHzとされており、人間には聞くことのできない音となります。
余談ですが、超音波を発するコウモリの周波数は種類によって変わりますが、数十kHz(ほとんどが20kHz以上)〜120、130kHzくらいになります。
超音波は透過・反射・屈折という特性や、液体・個体に伝搬する特性を持っており、これらを生かして超音波流量計が開発され、流量を求める計測器として今日に至っております。
超音波流量計の歴史
起源は今から約100年前、1900年代の前半から超音波を計測に利用することから始まりました。
その後、第2次世界大戦後のアメリカでシングアラウンド法によるMAXSION FLOWMETERが1955年に初めて航空燃料用流量計として実用化された後、超音波による流速・流量計測技術はアメリカで急速に発展進歩し、時間差法やドップラ法の超音波流量計が開発されました。
日本においては1950年代の後半から研究されるようになり、1964年に実流試験が主に水道市場で実施され、「配管の外側から容易に測定可能」という他の流量計にない特徴をもつ超音波流量計の性能が認知されるようになりました。
日本国内では特に水力発電所の水車効率測定に利用され、1969年にその測定指針(JEC157-1969)が制定されました。
1975年以降にCPUを搭載した測定周期の早い超音波流量計が次々と開発され、今日では変換器の軽量化ダウンサイジングが進むとともに、微小流量・微小口径用の超音波流量計が開発され、各種燃料・食品・薬品等、あらゆる市場に利用されております。

○超音波流量計の関係規格
JEMIS 032 (1987.7) (社)日本電気計測器工業会規格
JEC-4002 (1992.7改訂) 電気学会 電気規格調査会標準規格
JEC-157-1980
ANSI/ASME MFC-5 (1985)
BS 7045 (1991)
ISO/TC30/WG20 (1995.5)
Q&A:超音波流量計の取り扱いについて
Q1: 超音波流量計はどうやって流量を測定するの?測定の原理ってどうなの?
A1: 配管の外側に検出器(センサー)を設置するだけで、簡単に測定ができます。
※検出器の配管設置面にシリコングリスを塗布して下さい。
以下に設置方法と測定原理を記載します。

【A1-1. 設置方法】
設置方法イメージ

【A1-2. 測定原理】
静止液体中の超音波の伝搬速度Cは、液体の種類、温度が定まれば一定となりますが、液体が流動するとその流向と流速に対応して見かけ上の伝搬速度が変化します。例えば、流れの向きと超音波の伝搬方向が順方向であれば伝搬速度は流速分だけ増加し、逆方向であれば流速分だけ減少します。下図のように超音波センサー(検出器)2個を管壁に斜めに取り付け、交互に繰り返して超音波パルスを送受信させた場合、流体の流れに対して順方向の伝搬時間をt1、逆方向の伝搬時間をt2とし、流体の流速Vとの関係を求めると(4)式のようになります。

Q2: 設置をする前に注意する点は?
A2: 超音波流量計の設置条件として、まずは「配管内が満水」であることです。次に、下表の図の通り必要直管長を確保することが重要となります。必要直管長とは、配管内の流体(流速分布)が安定する条件となります。また、必要直管長が十分に確保されていても、配管表面の塗装・サビ、管内のライニング等の流体に対する連続した気泡の混入量が多いときは超音波信号が遮断されてしまうため、測定に障害を与える場合もあります。
Q3: 測定に対応する配管は何種類あるの?
A3: PVC・スチール・SUSをはじめPVDF・アクリル・アルミ・FRP等、全23種類の配管に対応しています。測定可能な配管材質は、仕様書に記載されていますのでお問い合わせください。
Q4: 検出器の取付け方法に「V法」「Z法」とありますが、違いは何ですか?
A4: 一般的に超音波流量計において、V取付けは標準の取付け方法とされており、同一のスライドレール上で振動子の面間を設定し、配管へ設置します。
※検出器とは振動子+スライドレールの一式をいいます。

Z法は、付属のスライドレールを用意し、2個ある振動子の一方を組み合わせて使用します。設置方法は、2つの検出器を用いて配管を挟むように設置します。V法に比べ設置に手間はありますが、スケールの付着、流体内の粒子や気泡によって生ずる超音波信号の減衰に対して強くなります。
Q5: 配管内の流体が流れている状態で、流量ゼロ調整は実行できますか?
A5: 流量ゼロ調整は、流体が完全に停止している状態で行ってください。流体が流れている状態で流量ゼロ調整を実行すると、その時点をゼロと認識するので、その後は正しい測定ができなくなります。ゼロ調整ができない場合は、ゼロ調整を実行せずにそのままご使用ください。誤ってゼロ調整を実行してしまった場合は、流体が停止している配管へ設置して再度流量ゼロ調整を行ってください。
Q6: 配管内の水が満水ではないのですが、測定はできないでしょうか。
A6: 配管内は満水でなければなりません。それには理由があり、配管内に空気または空洞な箇所があると超音波が送受信できません。また、超音波流量計の測定は配管断面積(満水状態)を前提として流量を算出しているので、仮に見た目上の測定ができていたとしても、正しい流量値ではなくなります。
Q7: ポータブル型ではない(設置型)超音波流量計を探しておりますが、取り扱っていますか?
A7: ご案内可能です。
微小流量計・大口径・気体流量計や、界面レベル計等の超音波計測機器を取り扱っております。超音波を使用しての計測に関するご相談がありましたら是非お問い合わせください。
Q8: KF300Pは他社に比べて安いとは思いますが、何が違うのですか。精度が悪いということはありますか?
A8: 決定的な測定性能差はありませんが、付加機能を省いております。例えば、データロガー機能やメモリーカードを使用しての記録はできません。但し、アナログ(4-20mA)とデジタル信号(232C)の出力機能を持っておりますので市販のサーマルプリンターや記録計・データロガーを接続することによって記録が可能になります。また、KF-300Pは基板から全てに至る部品を国内での手配・組立てを行っておりますので、アフターサポートの面でも安心してご使用になれます。
Q9: KF-300Pの校正や出荷・補修体制はどうなっていますか?
A9: ISO9001認定工場にて組立てから検査を行っており、出荷時には検査表を添付して納入、この検査表は1年間の保証書も兼ねます。通常、1年に1回のメンテナンスを推奨しており、その際に実流試験やドライキャリブレーション機器のトレーサビリティーに関する書類の提出も可能です。※トレーサビリティー書類は別途金額が発生しますので必要の際はお問い合わせください。
Q10: 実際にどんなところで使用(納入)されていますか?
A10: 弊社では半導体関連をはじめ、純水プラント設備を有している工場やメンテナンスを行っているエンジニア企業、他には食品、薬品メーカー等の様々な分野でご使用いただいております。取り扱いや操作性を重視した設計となっておりますので、フィールドでは一応の評価をいただいております。
Q11: ガス等の気体を測定したいのですが。
A11: 残念ではございますがKF-300Pでは気体の測定はできません。気体流量計に関しては、設置型の製品をご紹介しております。スチームの測定や防爆対応製品も取り扱っておりますので、是非お問い合わせください。
Q12: KF-300Pは防爆仕様ですか?
A12: 申し訳ございませんが、防爆仕様ではございません。
Q13: 適用する測定配管サイズを教えて下さい。
A13: 付属の検出器のみで25から300Aまで対応しております。

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