電子計測事典 加速度計測の達人編 No.2
「加速度計測」ホントの基礎知識
■加速度とは
「加速度」とは単位時間あたりの速度の変化率のことです。
従って、上図のように速度の変化がない状況では加速度は 0 となります。
速度が遅くても、速度に変化があれば加速度が発生します。
SI 単位系では加速度は m/s2 で表されます。
これは 1 秒間に速度 m/s がどれだけ変化するかを表しています。
上図の場合、1 秒後に 100m/s 変化していますので加速度は 100m/s2 になります。
■加速度の単位
一般的に 3 つの単位が使用されています。
単位の名称 記号 定義
メートル毎秒毎秒 m/s2 SI単位系
重力加速度 G 地球の重力によって物体が自然落下する時の加速度
ガル Gal 1Galは1秒間に1cm/s速度が増加することを示す
■加速度と速度、変位の関係
加速度と速度、変位には以下の相関関係があります。
積分 積分
加速度 速度 変位
微分
微分
加速度を積分すると速度になります。
速度を積分すると変位になります。
変位を微分すると速度になります。
速度を微分すると加速度になります。
http://www.keyence.co.jp/keisokuki
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0120-66-3000
技術相談、お問合せ 株式会社キーエンス
Ionizing technology 微粒子の運動とコンタミネーション編 No.4
付着速度の計算
物体表面への微粒子の付着速度は、微粒子に働く力がクーロン力と重力の場合、簡単に計算できます。
クーロン力の作用による微粒子の付着速度は
Cc
ve N p eE
3 Dp
で表されます。ここで N p は粒子の荷電数、 e は電気素量、 E は接触表面における電界の垂直な成分、Cc
はカニンガムの補正項、 は空気の粘性係数、 D p は粒子の直径になります。
重力の作用による微粒子の付着速度は
Dp 2 g
Cc p
vg
18
で表されます。 は粒子の密度、 g は重力加速度の接触表面と垂直な成分になります。
p
微粒子の付着速度 U d はこれらの加算、次式で表されます。
Ud ve vg
コンタミネーションの防止
製品表面の微粒子の付着を防止するためには、まずは製品近傍の雰囲気の清浄度を向上させ、さらに製品
の帯電を防止または除去することが必要です。
清浄度の工場と帯電の防止・除去の二つの対策を組み合わせることが最も効果的です。
製品の帯電を防止・除去する方法として、除電器を使用する方法が最も一般的な方法になります。
参考 ： コロナ放電式除電器の構造
電極針
＋電源 −電源
図のように電極針に高電圧を印加することで
電極針の先端でコロナ放電を起こし、イオン
を生成します。生成したイオンを利用して帯
アース 電物体の静電気を中和します。
http://www.keyence.co.jp/seidenki
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付着速度の計算
物体表面への微粒子の付着速度は、微粒子に働く力がクーロン力と重力の場合、簡単に計算できます。
クーロン力の作用による微粒子の付着速度は
Cc
ve N p eE
3 Dp
で表されます。ここで N p は粒子の荷電数、 e は電気素量、 E は接触表面における電界の垂直な成分、Cc
はカニンガムの補正項、 は空気の粘性係数、 D p は粒子の直径になります。
重力の作用による微粒子の付着速度は
Dp 2 g
Cc p
vg
18
で表されます。 は粒子の密度、 g は重力加速度の接触表面と垂直な成分になります。
p
微粒子の付着速度 U d はこれらの加算、次式で表されます。
Ud ve vg
コンタミネーションの防止
製品表面の微粒子の付着を防止するためには、まずは製品近傍の雰囲気の清浄度を向上させ、さらに製品
の帯電を防止または除去することが必要です。
清浄度の工場と帯電の防止・除去の二つの対策を組み合わせることが最も効果的です。
製品の帯電を防止・除去する方法として、除電器を使用する方法が最も一般的な方法になります。
参考 ： コロナ放電式除電器の構造
電極針
＋電源 −電源
図のように電極針に高電圧を印加することで
電極針の先端でコロナ放電を起こし、イオン
を 生成します。生成したイオンを 利用して帯
アース 電物体の静電気を中和します。
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静電気へのアプローチテキスト 1 周辺機器 編
Ｖｏｌ．
エアの圧力損失とは？
■概要
圧縮エアは、配管を通過していくにつれ、圧力が減少していきます。これを「圧力損失(圧損)」と呼びます。
配管方法によっては、期待通りのエア圧力をを供給できていない場合があります。圧力損失を考慮した、
上手な配管方法を説明いたします。
■圧力損失とは
配管チューブ 圧損
圧力損失とは、エアが配管の中を流れる際の摩擦損失のこ
とで、配管の長さと口径、材質などから決まってきます。
流体は、流体の各部分で速度が異なります。その原因とし
て、粘性や気体と管壁の間に働く摩擦力が箇所によって差
があるからです。一般的には、配管が短く、太いほど圧力損
失が小さくなりますので、除電器にエアを供給する際は下図
のように配管してください。
エアの流れ 圧損
圧力損失防止には、配管を 太く・短く！
■ 配管の方法のコツ
複数台の除電器にエアを供給する場合は、個別に
配管を行って下さい。左図のように連結して配管しま
すと、チューブと除電器内での圧損が発生します。そ
れにより、連結部付近での圧力が供給口付近に比
べ、低くなってしまいます。
また、除電器の両側からエアを供給する際は、左
右のチューブの長さに注意して下さい。
チューブの長さが異なると左右での圧損に差が発生
します。
均等に除電を行うには、圧損を防止することが重
要となります。
■ファニング（Ｆａｎｎｉｎｇ）の方程式
単位は、以下の通りです。
管径が一定で、水平な直管内を気体が流れる場合、このときのエネルギー損失を摩擦エネル
ギー損失（friction energy loss）F[J/kg]とよび、これに流体密度を乗じたものが摩擦圧力損失Δ ⊿Ｐ＝圧力損失[Pa]
λ＝管内摩擦係数[-]
P[Pa]となります。
V2 Ｌ＝配管長[m]
L
P Ｄ＝管内径[m]
D 2g γ＝管内ガス密度[kg/m3]
Ｖ＝管内流速[m/s]
この式は、圧力損失が管内壁、流体内の摩擦、気体の運動エネルギー、及び管の長さと内径
ｇ＝重力加速度[m/s2]
によって決まることを示しています。ちなみに、層流の場合は
Re＝レイノルズ数[-]
λ 6 4 / Re
の関係があり、内径の状態に関係なく管内摩擦係数が決まります。
つまり、上式からもわかるように、配管が長く、細くなるほど圧力損失ΔＰが大きくなります。
株式会社キーエンス
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静電気へのアプローチテキスト 1 周辺機器 編
Ｖｏｌ．
エアの圧力損失とは？
■概要
圧縮エアは、配管を通過していくにつれ、圧力が減少していきます。これを「圧力損失(圧損)」と呼びます。
配管方法によっては、期待通りのエア圧力をを供給できていない場合があります。圧力損失を考慮した、
上手な配管方法を説明いたします。
■圧力損失とは
配管チューブ 圧損
圧力損失とは、エアが配管の中を流れる際の摩擦損失のこ
とで、配管の長さと口径、材質などから決まってきます。
流体は、流体の各部分で速度が異なります。その原因とし
て、粘性や気体と管壁の間に働く摩擦力が箇所によって差
があるからです。一般的には、配管が短く、太いほど圧力損
失が小さくなりますので、除電器にエアを供給する際は下図
のように配管してください。
エアの流れ 圧損
圧力損失防止には、配管を 太く・短く！
■ 配管の方法のコツ
複数台の除電器にエアを供給する場合は、個別に
配管を行って下さい。左図のように連結して配管しま
すと、チューブと除電器内での圧損が発生します。そ
れにより、連結部付近での圧力が供給口付近に比
べ、低くなってしまいます。
また、除電器の両側からエアを供給する際は、左
右のチューブの長さに注意して下さい。
チューブの長さが異なると左右での圧損に差が発生
します。
均等に除電を行うには、圧損を防止することが重
要となります。
■ファニング（Ｆａｎｎｉｎｇ）の方程式
単位は、以下の通りです。
管径が一定で、水平な直管内を気体が流れる場合、このときのエネルギー損失を摩擦エネル
ギー損失（friction energy loss）F[J/kg]とよび、これに流体密度を乗じたものが摩擦圧力損失Δ ⊿Ｐ＝圧力損失[Pa]
λ＝管内摩擦係数[-]
P[Pa]となります。
V2 Ｌ＝配管長[m]
L
P Ｄ＝管内径[m]
D 2g γ＝管内ガス密度[kg/m3]
Ｖ＝管内流速[m/s]
この式は、圧力損失が管内壁、流体内の摩擦、気体の運動エネルギー、及び管の長さと内径
ｇ＝重力加速度[m/s2]
によって決まることを示しています。ちなみに、層流の場合は
Re＝レイノルズ数[-]
λ 6 4 / Re
の関係があり、内径の状態に関係なく管内摩擦係数が決まります。
つまり、上式からもわかるように、配管が長く、細くなるほど圧力損失ΔＰが大きくなります。
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