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非接触・小型化を実現
レーザードップラー方式の流量計モジュール




非接触で流量測定が可能な流量計モジュール

あらゆる分野で活用されている流量計。その測定原理は多岐に渡ります。

この度京セラは、レーザーを液体にあてるだけで測定することが可能なレーザードップラー方式を採用した光学式流量計モジュールを開発しました。※1

レーザードップラー方式を採用したことにより、センサを直に液体に触れさせる事なく測定することができますので、汚染リスクがなく衛生面に優れています。そして、配管に装着可能なクランプオン型の流量計として使用することもできますので、既存設備の配管を切断する必要がなく、導入に伴うコスト面でも優れています。

また、レーザーをあてるだけですので、細いチューブやマイクロTASなど、従来非接触測定が難しかった微細流路における流量測定への応用が期待されます。



レーザードップラー方式の原理

流れる液体にレーザーが当たると、ドップラー効果によってレーザーの周波数が流量の大きさに応じて変化します。レーザードップラー方式では、この原理を応用して、反射されたレーザーの周波数を解析することで、液体の速度を測定しています。

京セラでは独自に演算アルゴリズムを開発し、1mL/min以下の微小流量から1L/min程度の大流量まで、幅広い流量域での測定を実現しました。※2



	

小型化を実現したセラミックパッケージ



流量計モジュールには、サイズにして3.2×1.6×0.9mm、重さ0.02g程度の超小型センサデバイスを採用しています。このセンサデバイスの小型化は、京セラが培ってきたセラミックパッケージ加工技術と光学シミュレーションによる設計最適化により実現しました。



モジュールを小型化したことにより、POCT(Point Of Care Testing)用のセンサなど、従来の大型の流量計では設置が困難であった様々な機器や、チューブ配管が密集した場所でも流量を測定することができます。

また、モジュールは光学部品(光ファイバ、レンズ等)を削減したシンプルな構造を採用しています。そのため、高度な光学設計ノウハウを必要としませんので、比較的簡単に装置に組込むことができます。

光学素子を封入するセラミックパッケージは、パッケージ内に微細配線を形成したシールド構造を採用しており、センサ特性の高感度化を実現しました。さらに、光学素子をセラミックパッケージへ気密封止したことにより、樹脂封止と比較して素子が劣化しにくく、様々な測定環境で安定動作が可能な高い信頼性を実現しました。

京セラは流量計測用モジュールをご使用いただく様々な場面に応じた流量測定のニーズに応えて参ります。

そのために、小型セラミックパッケージについて特許を取得したほか、流量計測用の独自アルゴリズムをはじめ、モジュールを応用した流量計などの応用製品についても特許の取得も進めております。取得した特許の一例として、下記のリンクでは、小型セラミックパッケージの多段キャビティ構造に関する発明の特許公報をご覧いただけます。

また、詳細な技術内容や用途については、個別のご質問・ご相談を随時受け付けております。下記の知的財産に関するお問い合わせフォームよりお問い合わせください。

特許第6462904号公報 (266KB)

※1 レーザー光を十分に散乱可能な粒子を含む液体に限定されます。またレーザー光を透過可能なチューブ・配管での測定に限定されます。
※2 弊社測定環境における、標準流体使用時の実績です。測定対象の液体や環境に応じて測定可能流量域は変動します。

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