建築設備竣工・改修、他調査のための配管内水量測定

●はじめに

超音波式流量計による水量測定：
配管工事無しに水量を測定することができます。
超音波流量計を使った水量測定は給水、冷水、冷却水の流量を測定するのに便利な方法です。敷設された配管の保温や塗装を剥がし、超音波センサーを設置します。
口径は20A〜500Aに対応しており、鋼管、ライニング管が一般的です。


■ 操作パネルが防滴シートキーのため現場の使用に適している。
■ 使用する機器は、ポータブルサイズの超音波流量計です。持ち運びが簡単でバッテリー駆動のため、
 　工場やプラント、マンションの受水槽室、ポンプ室などで利用可能です。
■ 単発の測定や月に数回程度だけ流量計測したい場合、流量を見ながら弁の開度を調節したい場合などや
 　常設の流量計の動作確認などにも適しています。
■ 大形液晶による対話方式の操作方法により、簡単に使えるように設計されていますが
 　それなりのコツも必要です。

● メーカーが提唱する【特長】 ●

◎ 小形・軽量：片手で持てるハンディタイプ。重量約1.3 kg ◎ 高い測定精度：測定方式に超音波パルス伝搬時間差法を採用し、上位機種並み性能を実現　 ◎ 大形液晶による対話方式で、操作がわかりやすい ◎ 充電式バッテリを内蔵しており、別途バッテリパックを持ち歩く必要がない ◎ また、ACアダプタ接続中は、電源供給をすると同時に、充電を行う 　取付に際しては、配管工事は不要ですが、保温、塗装の剥がしは必要です。 　センサー取付部の上流側に10D、下流側に5D（D＝管径）が必要といわれています。

● 取り扱い、設置には以下の点に注意する必要があります ●

1. センサーは上流側/下流側があり、間違えると流速がマイナスを示す。 2. センサー取付部は管の上端、下端を避ける。 3. センサー取付部は十分な直管部分をとる必要がある。 4. センサーには十分なグリスを塗らないと信号が検出されない。 5. 保温材の脱着が必要で、冷水管の場合は特に念入りな復旧が必要である。 6. プリンターによる印字が可能であるが、誤ると記録紙不足で印字が必要な計測時間分なされない。  　5,10,30秒毎、1,3,6,12分毎印字可能で、印字のインターバルと記録紙の長さに注意！ 7. 設置場所が悪いとしばしばエラー表示が出て計測ができない。

調査の方法

◇ 上写真のようにいくつかのタイプがありますが、いずれも配管に超音波センサーを設置し、  　　 超音波信号の時間的なずれから、内部流体の流速を計測するものです。  　◇ 計測は１箇所約30分でできます。  　　 また長時間の計測も可能で様々なインターバルで結果を印字することができます。  　◇ 測定水温は0℃〜100℃（気泡が混じると不可）です。  　◇ 測定数値を見ながら水量の調整を行うことが可能です。  　◇ 保温やラッキングの剥がし、復旧は必要ですが、配管工事は不要です。

こんな注文を良く受けます

■ 冷温水管の流量測定： 冷水の流量を測定することと、空調機、ファンコイルの出入口温度差を測定するとそこで消費された熱量が分かり空調能力の目安となります。また、空調能力を設計能力に近づけるために流量を監視しながら徐々にバルブ開度を調整して試運転時の調整を行うこともあります。 ■ 給水管の流量： 給水管は塩ビライニング鋼管が使われている場合がかなりあります。ライニング管でも流量を測定することは可能で、測定器を設置して消費パターンや流量と時間との関係を求めることが出来ます。

お客様の声

◆ 測定・調整、結果の印刷までやっていただきました。測定だけだと思っていたのですが、  　　 流量が表示される画面を見ながらバルブの開度を変えることにより、最適な流量調整ができました。 　　◆ 冷温水の測定では流量だけでなく、空調機出入口の温度変化も同時に計測してもらい  　　 空調状態が手に取るように分かりました。 　　◆ 水量が工事後に計測できたため、竣工時の調整が簡単にでき、助かりました。

ところでその測定は本当に必要でしょうか？

■ えっ！？と思われる方もおられるでしょうが、上の例にもあるように、冷温水の流量を測定したいのは、空調機器がうまく稼働していない、冷暖房の能力不足のための検証ではないですか？ 流量を測って「やっぱり足りない」で事は解決しますか？ ■ そんな時には同時に流体の温度、空調機の風量、風温など、多面的に調査する必要がある場合が多いものです。そうした検討に加わるのは当社の得意とするところです。ぜひ問題の分析と検討段階からお手伝いさせてください。  測定可能な流体  測定流体  超音波の通る均質な液体（水、海水、油など）　注：気体や蒸気は測定できません  流体の濁度  10000度（mg/L）以下  流れの様子  満管内の偏流、旋回流がない均一な流れ  測定範囲  -32〜+32m/s  流体の温度  0〜100℃（つまり氷水から温水、熱水まで）

水量測定・調査の手順

■ 以下の写真は典型的な超音波流量計です。 器材紹介、使用現場、操作方法、取付・測定している状況（ムービー）やその結果などをお見せします。 写真はそれぞれクリックすると別窓にて拡大表示します。  〜 測定器材と基本作業 〜 トランクケースに入った超音波流量計 上から見たところ。10kg前後有り、片手で持つにはちとしんどいかも… 蓋を開けたところです。黒革のケース入りが本体、左がプリンター下がセンサーで上がセンサー取付冶具です プリンターの左にグリスと本体ーセンサー管を繋ぐ10メートルのケーブルがあります 本体、プリンター、取付ジグ、センサーを取り出したところです 取付冶具のチェーンは測定管に巻き付けてて固定するためのものです センサーの接触部分を見ると管に45度くらいの傾斜を付けて発信し、取り込むようになっているのがわかります 設置して計測中です。 この物件では三分毎に計測し、プリンターに打ち出す設定としています 管に設置したセンサーの状況です 雨天をにはカバーを掛けています ある熱源機器の冷却水流量測定調整です 冷却水配管にセンサーを取り付けます 緑が上流、赤が下流です。取付を誤ると表示はマイナスとなって出てきます 管径によってセンサーの幅が決められています 流量計を見ながら冷却水の流量をこのバルブで調節していきます。バタフライ弁の特性を見極めながら徐々に、流量計の指示を見ながら開閉していきます 流量はリアルタイムで表示されます。隣のプリンターには指定したインターバル（時間間隔）でプリントされていきますので数日間でも連続した測定が出来ます。 本体とセンサー管を繋ぐ10メートルのケーブルが見えます 取付、測定している状況です。ムービーをご覧ください。 （約5MB）  〜 実践操作編 〜 さて、センサーを設置し、プリンターに繋ぐと本体の電源を入れます。このときでもまだセンサーは固定していません。理由は後に出てきます 諸々の内部チェックを機械がしています。セルフチェックが済むと・・・ 基本データの入力か、即計測かを訊いてきます 基本データの入力です データファイルNoを決定します ファイル名を打ち込みます ここからが測定対象管の基本データを入力します 管の外径を入力します 管材質を入力します。鋼以外には鋳鉄、SUS、塩ビ、FRPなどがあります。もちろん塩ビライニング鋼管などの測定も可能です ライニングの材質入力です ミズか海水かを訊いています。もちろんミズとします センサーの種類：標準 センサーの取付方法Ｚ法、Ｎ法、Ｗ法などありますが通常はＶ法を選択します ここでセンサー間隔を演算して返してきます。この間隔でセンサーを管に固定します ケーブルの長さを訊いてきます。通常10メートルです 表示の単位を選択します。 m3/h、m3/mimなど四通りあります いよいよスイッチボタンの隣「FLOW」を押して計測開始です 計測が始まりました。0.230ｍ3/ｈ=230リットル/時と表示されました  〜 結果編 〜 プリンターへのアウトプットはこんな感じです プリントアウトの時間間隔も10秒や3分毎など 何種類もの中から選べます

超音波流量計の計測原理

■ 超音波とは？ 　超音波は人間の耳で聞き取ることが出来ない周波数の高い音波であり、一般的には20kHz以上の音響振動と定義されています。 自然界には超音波を活用している動物が沢山います。その中でも有名なのがコウモリやイルカです。特にコウモリは夜行性で、光のない洞窟の中を飛んだり、暗闇で外敵を見分けなければなりません。そこでコウモリは自ら発生した超音波の反射波を聞き分けて仲間を識別したり、物体の位置を確認したりしているのです。 ■ なぜ超音波なのか 　超音波が伝わるためには気体、液体、固体などの媒体を必要とします。したがって、真空中でも伝搬する電波（電磁波）とは全く異なります。 超音波は電波に比べて伝搬速度（超音波が伝わる速さ）が遅く波長が短いので、この特性を利用して距離計、厚み計、医療用の診断装置、そしてここでご紹介する流量計にも活用されています。では、なぜ伝搬速度が遅いと良いのか？これは非常に簡単です。 それは、「電波は速すぎてダメ」だからです。 　空気中を考えると、超音波の伝搬速度は約340m/sなのに対して、電波は約30万km/sです。電波は超音波に比べて88万倍も速いのです。速度が速いと言うことは同じ距離を進む場合、より時間が短くなると言うことです。これは、皆さんもよくご存じの通り、「雷」を見てもらえば分かると思います。ピカッと光った後に、しばらくしてドーンと音がします。光の進む速さは電波と同じなので、光と音の時間差はすなわち電波と音波の速度差なのです。 　例えば口径50mmの配管に45度の角度でセンサを配置し、それぞれが伝搬する時間を計るとします。センサ間の距離は約71mmですから、超音波は約0.2ms（ミリ秒）、電波は約0.2ns（ナノ秒）となります。実際問題として、電波の0.2nsというごく短い時間差を識別できるのかがポイントとなってきますが、これは至難の業です。識別できたとしても、その精度は極めて低いものとなるでしょう。 　したがって、超音波は距離計や厚さ計、流量計、医療診断など近距離の計測に適しています。逆に対象物がものすごく大きく距離がある場合（例えば30km先の対象物など）、電波は実用に適するものとなります。よって、レーダーや放送、通信などには電波が使われます。 ■ 超音波流量計の計測原理 　超音波流量計には伝搬時間差法、伝搬時間逆数差法、シング・アラウンド法、ドップラー法などいくつかの方法があり、それぞれ特長がありますが、中でも最もよく使われている伝搬時間逆数差法（周波数差法）について説明します。 　配管に超音波センサを予め決められた位置に配置して交互に超音波を送受信します。 流れのない時は、上流側Aから下流側Bへの超音波が伝搬する時間Tabと、BからAへ超音波が伝搬する時間Tbaは等しくなります。 　流れがある場合、AからBへ伝わる超音波は流れに順方向のため、追い風となります。 したがって、流れがないときと比べて速く伝搬します。逆にBからAへ伝わる場合は流れに逆らうため向かい風となり、流れのない時と比べ遅くなります。 　この関係から、それぞれの伝搬時間の逆数差（周波数差）を取ると、流速を求めることが出来、また、ここから容積流量は上記流速に管断面積Aを乗じて流量を求めることが出来ます。

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■ 超音波流量計でデータを取付、測定している様子（5MB）

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水量測定・調整について