超音波流量計の原理と技術

私たちの耳には聞こえない「超音波」。愛知時計電機はこの超音波の特性を生かして流量の測定を行う流量計（ガスメーター）の開発を進めています。自慢の技術の一部を簡単に紹介！

製品技術

「超音波流量計」とは何か（超音波で流れを測る）

一般的に『人間の耳で聞くことが出来ない音波』を“超音波”といいます。超音波は光と同じような性質があり直進性や反射、振動によるエネルギーの発生といった特徴があります。気体や液体の流量の計測には、従来、膜式や羽根車式が使用されてきましたが、愛知時計電機は、音波が届く時間を測ることで流量の測定につなげる“超音波流量計”の開発を進めています。

「超音波流量計」の測定原理

流体の通る管内に一組の超音波センサーを置き、その間の音波の到達時間を測ります。
模式的に表現すると、風の吹く中でキャッチボールをする時に、風上からボールを投げた（音波を発射した）場合は風の抵抗が少ないので早く着き、風下から投げると風の抵抗を受け遅く着きます。その時間差は、流体の流速に比例することを利用して流量を換算します。
実際に生じる時間差は、ガスの場合、3L/Hの時で数ナノ秒、6000L/Hの時で数十マイクロ秒という非常に小さい値です。

小型化を実現・省エネルギーに貢献

現在使われている流量計の一つであるガスメーターの作動原理は、膜式といってゴム風船をふくらませるのに似た形式でガスを測っているため、大きな図体をしています。
これに対し超音波流量計は、流体の流れの中に超音波センサーが一組あるだけのシンプルな構造のため、大幅な小型化が可能です。
また、流路に機械的な可動部がないので、圧力の損失がほとんどなく、省エネルギー対策に効果があります。

「超音波式」は、気体、液体を問わず、低コスト・高付加価値が求められる計測の分野で大いに期待できる測定方式です。愛知時計電機はこれからも超音波の特性を生かした様々な計測機器を開発していきます。

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