製品と技術 SoundWater製 Orcas™ Ultrasonic Flowmeter

製品の構成としては配管に設置するOrcasセンサー本体と専用アプリ（注1）をインストールしたスマートフォンやタブレット端末があれば流量計測が可能である。Orcasの設置は既設の配管にマウンティングストラップを用いてワンタッチで配管への取り付け・取り外しが可能で一切工具を必要としない。
専用アプリは、対話形式で容易に流体名・配管外径・配管肉厚などの情報を入力することができ、一度入力した情報はアプリ内に保存され呼び出しが可能である。
配管設置と配管情報の入力の容易さを実現したOrcasを使用することで、設置作業時間及び設定時間の大幅短縮に繋がり作業効率良く流量の計測を可能とした。Orcasは3/4”～36”インチまでの配管外径をカバーでき、計測したい配管サイズに併せて10種類のモデルをラインナップしている。

（注1）※対応デバイス：iPhone、iPad、iPod Touch、Android
※通信の安定上、製造元のファームウェアとハードウェアの品質に通信状況が依存するため、Apple社製品のご使用を推奨いたします。Androidをご使用される際は、SAMSUNG製もしくはGoogle製の製品を推奨いたします。
※アプリの動作は、それぞれ次のOSバージョン以降となっております。(ios 13 / Android 4.4 Jelly Bean)

ここでは、Orcasが採用しているトランジットタイム（伝搬時間差）方式の計測原理を説明する。配管の上流側に超音波流量計の検出器Puと下流側に検出器Pdを取り付け、各々の検出器より交互に超音波パルスの送受信を行う。流体の流れがない場合PdからPuへの伝搬時間tuとPuからPdへの伝搬時間tdは等しくなり、流体が流れることによってtuの伝搬時間は流体の音速の伝搬速度がVcosθだけ減速され、tdの時間は加速されるため伝搬時間の時間差Δtが発生する。したがって流速Vは左図の式で表すことが可能となる。配管断面積Aと流速Vとの乗算で流量Qが求まる。

（1）モデルコード別、対応配管外径と配管材質
Orcasは10種類にモデルコードを分け、計測する配管外径と配管材質への対応をしている。

（3）測定精度
測定精度は、配管サイズにより異なる。第2表に配管サイズ別の測定精度（直線性と再現性）を示す。

（8）表示モード
Orcasアプリの計測画面の表示は、「瞬時流量」「積算流量」「音速」「流速」の中から任意の表示を2つ同時まで表示可能で、ドラッグアンドドロップで設定が出来る。

（9）診断モード
Orcasアプリは配管設置時の配管内部へ伝搬している超音波が、どの様な状態にあるか診断が出来る。
これは超音波流量計を設置し計測する際、実際には配管内部の状況が解らないため、
流体は流れているのにも関わらず計測が出来ないケースに於いて非常に役立つ情報を確認することが可能である。

診断メニューのSNR（信号対ノイズ比）という値を確認することで、Orcasを設置した箇所が測定に適しているか否かの判断が可能である。配管の内部が腐食している箇所へ設置してしまった場合、超音波パルスにノイズとしてトランスデューサーに受信される。この時のSNR値を確認することで、計測が可能な箇所かどうかの判断が出来る。これにより設置位置を見直すことで、適切な設置位置の検索が可能である。 このSNR値は15db以上が望ましく、ノイズの影響を受けていない正常な配管への設置の場合、超音波の波形はフラットとなり（写真内B）、流体が流れた場合には（写真内A）の様な波形となる。

（10）データロギング
Orcasアプリにはデータロギング機能がある。
ロギングは選択したロギング時間に基づいてサンプリング期間を自動に設定し、収集されたデータのファイルはスマートフォン内に保存されcsvファイルで取り出すことが可能である。

（11）小口径と大口径モデル
Orcasは前述の通り配管サイズにより10種類にモデルコードを分けているが、一番小さいモデル：ORCAS-T42-C2及び大口径モデル：ORCAS-T31-CMとORCAS-T41-CMは配管への取り付け方法が、項（3）で紹介したマウンティングストラップの形状及び取り付けが若干異なる。

小さいモデルのORCAS-T42-C2は、製品が短くなるため1つのマウンティングストラップでの取り付けになる。
Orcasの超音波測定法はほとんどがV法である一方、大口径ORCAS-T31-CMとORCAS-T41-CMは、Z法での演算及び設置となり配管へ挟み込む様な取り付け方法となる。

（12）Cypressシリーズ
Orcasの姉妹品にCypressシリーズがある、ポータブル性を重視したOrcasシリーズに対し、CypressシリーズはBluetooth通信の利便性を備えたまま据え置き型の利点も活かしたものとなっている。Orcasシリーズとの大きな差は、外部電源（ＤＣ12～24Ｖ）で駆動し4～20mAのアナログ出力、若しくはMODBUS RTU RS485のシリアル通信出力を備える。また、Cypressシリーズを2台同時使用できる壁掛けタイプの表示部FC100と接続することで、2ラインある流量の合算表示や混合ラインの流量制御などの使用が可能である。