12種類の流量計：流量計の種類、用途、利点

流量計とは、配管内を流れるガスや液体の流量を測定する装置です。流量計の選定は主に流体の特性、動作環境、必要な精度、予算などの要因によって決まります。以下では さまざまなタイプの流量計とその用途および利点について詳しく紹介します。

1. 容積式流量計（略称：PD流量計）

容積式流量計は、測定要素によって、楕円歯車流量計、スクレーパー流量計、ダブルロータ流量計、回転ピストン流量計、往復ピストン流量計、円盤式流量計、液封ドラム流量計、湿式ガスメーター、膜式ガスメーターに分類することができます。

容積式（PD）流量計は、一定の体積の流体をサンプリングし、その体積が満杯になり空になる回数をカウントすることで流量を測定します。速度や差圧などの間接的な方法によって流量を推定する他の流量計とは異なり、PD流量計は流体の流れを個別の部分に分けることによって流量を直接測定します。この方法により非常に高精度な流量測定が可能になるため、PD流量計は特に、請求や精密な計量制御用途に適しています。

産業用

容積式流量計は、高精度と正確さが求められるさまざまな業界で使用されています。

- 水道料金の請求：特に住宅および商業用途において、正確な水使用量の測定に使用されます。

- 化学計量：化学工業において、プロセス内の化学薬品の投与量を正確に測定および制御するために使用されます。

- 食品・飲料：原料の正確な分量および測定、並びにボトリング作業において使用されます。

- 医薬品：医薬品製造において、液体の正確な量を測定および管理する必要があります。

- 石油・ガス：炭化水素の測定に使用され、特に精度が重要となる引渡し計量および請求用途において用いられます。

- 塗料およびコーティング剤：塗料、染料およびコーティング剤を正確に測定および供給するために使用されます。

給付金

- 高い計量精度：容積式流量計は非常に高精度であり、高い流量精度を必要とする液体媒体の測定に適しています。

- 低流量測定能力：他の流量計が高精度での測定が難しい非常に小さな流量であっても、正確に測定することが可能です。

- 粘度に左右されない：測定精度が流体の粘度によって大きく影響を受けないため、さまざまな液体に適しています。

- 直接測定方式：液体の体積を直接測定し、変換の必要なく流体の流量を正確に測定します。

- 直管部分の必要が最小限：容積式流量計は流れの乱れに対して比較的鈍感であるため、設置場所の選択肢がより柔軟になります。

2. 差圧式流量計

差圧（DP）流量計は、配管内での流体流量を測定するために使用される、最も古くからある方法の一つであり、最も一般的に使われている方法の一つでもあります。その基本的な原理は、流路に設けられた絞り（または一次要素）の両側で発生する圧力降下を測定することです。流体が絞りを通る際に加速し、その結果として絞りの上流側と下流側との間に圧力差が生じます。この圧力差は流量の二乗に比例するため、測定された差圧から流量を算出することができます。

産業用

差圧式流量計は、その汎用性と信頼性から、幅広い産業分野で使用されています。一般的な用途としては以下のようなものがあります：

- 水道および下水処理：浄水処理場や給水システムにおける水の流量測定に使用されます。

- 石油・ガス業界：パイプラインや精製プロセスにおける炭化水素の流量測定に使用されます。

- 化学製品製造：さまざまな化学物質や反応物の流量を制御および監視するために使用されます。

- 発電：ボイラー内の蒸気流量測定およびタービンの冷却水測定用。

- 食品・飲料：処理およびろ過システムにおける液体流量管理に使用される。

給付金

- 多用途性：液体、ガス、蒸気など、さまざまな温度および圧力条件下での流体測定に適している。

- 高信頼性と耐久性：主要要素に可動部分がないため、DP式流量計は高い信頼性と長寿命を提供する。

- 高精度：適切に校正および設置された場合、多くの産業用途に適した正確な流量測定が可能である。

- 実績ある技術：DP式流量計の原理および運用方法は広く知られており、主要な各構成要素には標準化された計算方法が存在する。

- コスト効果：特に大口径の配管において、他の種類の流量計は設置および保守に非常に費用がかかる。

3. 速度式流量計

速度流量計は、配管内を流れる流体の速度を直接測定し、この情報を使用して流量を算出します。流量は流体の速度に配管の断面積を乗じることで求められます。これらの流量計は汎用性が高く、液体、ガス、蒸気などさまざまな種類の流体に使用可能です。速度を測定する方法は異なりますが、いくつかの種類の速度流量計があります。

産業用

速度流量計は、以下のような幅広い業界分野で多様な用途に使用されています。

- 水処理および給水システム：処理場や給水システムにおける水流の測定に使用されます。

- 化学・製薬業界：製造プロセス中に化学品、溶液、その他の流体の流量を監視・制御します。

- 石油・ガス：パイプラインおよび処理工場内での炭化水素の流量測定に使用されます。

- 食品・飲料製造：処理施設において、液体（水、油、その他の原料を含む）の流量を正確に管理する。

- エネルギー・発電：発電に関連する蒸気、冷却水、その他の流体の流量を測定するために使用される。

給付金

- 多用途性：複数の流体タイプおよび各種口径の配管に使用可能。

- 流れへの障害なし：超音波式や電磁式などの多くの速度形流量計は流れの中に突入しないため、圧力損失や詰まりのリスクを最小限に抑える。

- 高精度：特に清浄で安定した流体において高い精度を誇る。

- デジタル出力と接続性：デジタル出力と接続機能を備えた最新の流量計は制御システムとの統合が容易。

- 保守性の低さ：電磁式や超音波式などの非接触型流量計はメンテナンスが少ない。

4. 質量流量計

直接質量流量計の種類には、カロリメトリック式、角運動量式、ジャイロスコープ式、および二重羽根車式などがあります。これらの流量計は低流量のガス測定に適していますが、慣性が大きく、測定値がガスの定圧比熱に依存するという欠点があり、測定要素が媒体と接触するため、汚損や腐食を受けやすいという問題があります。

質量流量計は、装置を通って流れる流体の質量流量を直接測定するものであり、体積流量を測定し、質量流量を算出するために別途計算を必要とする他のタイプの流量計とは異なります。この直接測定方式は、プロセス制御や測定精度において流体の質量を測定することが必要な用途において特に重要です。もっとも一般的な質量流量計には、熱式質量流量計とコリオリス流量計があり、それぞれ異なる原理に基づいて流量を測定します。

産業用

質量流量計は、次のようなさまざまな分野で重要です。

- 化学・製薬業界：バッチ処理および連続プロセスにおいて原料の添加を正確に制御し、製品品質の一貫性を確保します。

- 石油・ガス：上流生産における注入プロセス、中流の引渡しプロセス、下流工程における混合および精製プロセスでの使用。

- 食品・飲料：原料を正確に計量および混合して、レシピおよび製品品質の一貫性を確保するために使用されます。

- 半導体製造：ガスおよび化学薬品の精密な制御は、プロセスの一貫性と歩留まりにとって重要です。

- 環境モニタリング：排出量を測定し、環境規制への適合性を確認するために使用されます。

給付金

- 直接測定：質量流量は直接測定されるため、体積流量測定とは異なり温度や圧力変化の影響を受けません。

- 高精度と精密性：材料処理による製品品質の一貫性を確保するために高精度と精密性を提供することは、産業プロセス制御および最適化において重要です。

- 可動部分なし（コリオリ式）：コリオリ流量計は可動部分がなく、メンテナンスコストが低く、長寿命です。

- 多用途性：ガス、液体およびスラリーなど、幅広い範囲の流体を測定できます。

- 複数のパラメーター測定：質量流量計の中には密度、温度および粘度などの追加パラメーターを測定できるものもあり、プロセス制御に役立つ多くのデータを提供します。

5. 開渠式流量計

開渠式流量計は、液体が重力の影響で流れる開渠において液体の流量を測定する装置です。閉管とは異なり、開渠内の流体は大気圧にさらされた自由な表面を持っています。このような流量計は通常、流路内の液高（または水頭）を測定し、この情報を流路の幾何学的形状と併せて使用して流量を算出します。一般的な開渠式流量計の種類には、堰（ weir ）および流槽（ flume ）があります。

産業用

開渠式流量計は以下のようなさまざまな用途に使用されています：

- 水道および下水処理施設：処理施設への流入および流出する水および下水の流量測定に使用されます。

- 灌漑用水路および溝：農業用水の配分を監視し、水資源の公平かつ効率的な利用を確保します。

- 雨水管理：開渠および水路における流出量を測定することで、洪水の予測および水資源管理に役立ちます。

- 環境モニタリング：自然の小川や河川の調査、水使用量の追跡、下水の排水監視に用いられます。

- 鉱山および建設：これらの作業で使用される水の管理、例えば鉱山排水の流量測定に使用されます。

給付金

- シンプルで信頼性が高い：開渠式流量計、特に三角堰および流槽は可動部分がなくシンプルな構造であるため、高い信頼性と低いメンテナンス頻度を実現します。

- 高精度：適切に設置およびメンテナンスが行われれば、開渠における流速測定に対して高い精度を提供します。

- 多用途性：堆積物やごみを含むような流体条件や水質においても、幅広い条件に適用可能である。

- コスト効果：他の流量測定方法と比較して設置および運用コストが低く、特に大口径の流路において顕著である。

6. 磁気流量計（マグメーター）

磁気流量計（電磁流量計とも呼ばれる）は、主に磁気回路系、測定用流路、電極、ハウジング、ライニング、および変換器から構成されている。ファラデーの法則によれば、導電性流体が磁場の中を流れる際に電圧が発生する。この電圧は磁場を通過する流体の速度に比例する。この電圧を測定することにより、流体の流量を算出することができる。電磁流量計は、非導体性のパイプで構成され、パイプの両側に電極を設置し、流体中で磁場を発生させるためのコイルから成っている。

産業用

磁気流量計は、その汎用性と信頼性の高さから、さまざまな業界で広く使用されています。

- 水道・下水処理：処理プロセス全体を通じて、水、下水および処理用化学薬品の流量測定に使用されます。

- 化学プロセス：腐食性または摩耗性液体が存在する、メータリング、化学薬品注入およびプロセス用途に使用されます。

- 食品・飲料：食品スラリーの測定、飲料製造および洗浄プロセスを含む衛生的な用途に使用されます。

- 医薬品：高い清浄性と正確な液体流量測定を必要とする用途に使用されます。

- 鉱業および鉱物処理：スラリー流量測定および鉱物処理に使用されます。

- パルプ・製紙業界：製紙プロセスで使用されるアルカリ性および酸性液体の測定に使用されます。

- 農業：灌漑および水配分に使用されます。

給付金

- 精度：広範囲な流量および流体導電率に対して高い精度と再現性を提供します。

- 多用途性：腐食性や研磨性液体を含め、ほぼすべての導電性液体を測定可能。

- 保守が容易：可動部分がなく、設計がアクセスしやすいため、機械式流量計に比べて保守作業が少ない。

- 汚染された流体に適している：スラリーおよび排水など、固体または粒子を含む流体を扱う用途に効果的。

- 設置が容易：大規模な改造を必要とせず、既存の配管に簡単に設置可能。

7. 渦街流量計

渦街流量計は、流れの中にある障害物（ノック体）の下流側に交互に発生する渦（カルマン渦）の周波数が流速に比例するという原理に基づいて動作します。この現象により、流体の速度に応じて発生する渦の周波数を測定することで、流量を算出することができます。この現象はフォン・カルマンによる渦の剥離として知られています。渦街流量計は、一定時間内に発生した渦の数をカウントすることで流量を測定します。

産業用

バーテックス流量計は、汎用性と堅牢性に優れているため、幅広い分野で利用されています。

- 化学プロセス：化学原料、溶剤およびプロセスガスの流量測定に使用されます。

- 石油・ガス業界：炭化水素系液体およびガスの測定、および強化回収プロセスにおける蒸気の測定に使用されます。

- 公共事業およびエネルギー：発電所や地域暖房システムにおける蒸気流量測定、およびボイラー・バーナーにおける天然ガスの測定に使用されます。

- 水道および下水処理：処理施設および大規模パイプライン配布システムにおける流量測定に使用されます。

- 食品・飲料業界：蒸気および温水の用途に適しており、生産ラインにおける流量測定にも使用されます。

- 医薬品：純水、溶剤およびその他のプロセス流体の流量測定に使用されます。

給付金

- 高精度と信頼性：さまざまな条件下でガス、液体および蒸気の流量を高い精度で測定できます。

- 低メンテナンス性：可動部分がないため摩耗が少なく、メンテナンスコストを抑えることができます。

- 広い動作範囲: 流量および温度範囲の広い領域で有効です。

- 設置および使用が簡単: 既存のシステムに最小限の障害で簡単に統合できます。

8. 超音波流量計

超音波流量計は、測定媒体の平均流速と音波が静止した媒体中を伝播する速度のベクトル和が、流動媒体中を伝播する超音波の速度と等しくなるという原理に基づく流量計です。このような流量計は主に送受信器と変換器から構成され、ドップラー式、速度差式、ビームシフト式、ノイズ式、相関式などいくつかの種類があります。超音波流量計は、配管内を流れる流体の速度を測定するために超音波を使用し、それにより流量を算出します。これらは、配管外に設置するクラムオン式（非接触）または配管内（流体内）に設置する直結式（接触）のいずれかの方式で、主にドップラー効果または飛行時間差のいずれかの原理を利用しています。

産業用

超音波流量計は非接触であり、測定可能な流体の範囲が広いため、さまざまな業界で広く利用されています。

- 水・廃水：給水ネットワーク、下水収集システムおよび処理場における流量測定に使用。

- 石油・ガス：上流・中流・下流の各用途における炭化水素の流量測定に使用。売渡し計量および漏洩検出を含む。

- 化学・石油化学産業：各種化学物質およびプロセス流体の管理および制御に使用。

- 発電：発電所における冷却水、蒸気および給水の流量測定に使用。

- 食品・飲料：製品との接触を避ける必要がある衛生的な用途に使用。

- 医薬品製造：純水、プロセス流体およびその他の重要流体の流量測定に使用。

給付金

- 非接触測定：着脱可能なモデルは配管の改造や設置作業の中断を必要としないため、ダウンタイムを短縮可能。

- 広範な流体との適合性：清浄な流体、汚れた流体、粘性流体および粒子を含む流体の測定が可能。

- 圧力損失なし：流路に可動部分や障害物がないため、超音波流量計では圧力損失が発生しません。

- 高精度および再現性：特に伝播時間式流量計は、安定した流体条件下で高い精度を有しています。

- 多用途性および柔軟性：幅広い管径および材質に対して一時的な測定または常設用途に使用可能です。

- 保守不要な運転：可動部分がなく、外部取り付け式（クリップオンタイプ）のため、保守の必要が最小限に抑えられます。

9. 熱式流量計

熱式流量計は、流体（ガスまたは液体）が加熱要素またはセンサーを通る際に搬送される熱を監視することにより、配管またはダクト内の流体の流量を測定します。熱式流量計には主に2種類の技術があります。定温式風速計（CTA）と定電力式風速計（CPA）です。CTAは2つのセンサー間の温度差を一定に維持する一方、CPAはヒーターへの電力供給を一定に維持します。流量は流体によって吸収される熱量によって決定され、これは質量流量に比例します。

産業用

熱式流量計は、その特異な測定機能により、さまざまな分野で広く使用されています：

- 環境モニタリング：温室効果ガスや煙道ガス中の汚染物質を含む排出量の測定に使用されます。

- 化学・石油化学産業：不活性ガス、反応性ガス、腐食性ガスを含むプロセスにおけるガス流量の制御および監視に使用されます。

- 空調およびエネルギー管理：空調システム（HVAC）の最適化のため、ダクト内での空気流量測定に利用。

- 半導体製造：製造プロセス中に特殊ガスの流量制御に使用。

- 医薬品：製造および包装プロセス中のガス測定および制御に利用。

- バイオテクノロジー：発酵ガスやその他のプロセス流量のモニタリングに使用。

給付金

- 高精度と再現性：プロセス制御およびモニタリングにおいて重要な、正確かつ再現性の高い測定を提供。

- 低メンテナンス：可動部分がないため機械的な摩耗が少なく、メンテナンスコストを抑える。

- 高い汎用性：腐食性や毒性のあるガスを含む幅広い種類のガスを、流体特性のキャリブレーションなしで測定可能。

- 簡単な設置と操作性：コンパクトでさまざまな方向や位置に設置可能であり、狭所にも容易に設置できる。

- 最小限の圧力損失：フロー経路に大幅には突入しないため、圧力損失が非常に小さいです。

10. タービン流量計

タービン流量計は、配管内を流れる流体（液体またはガス）の流量を、流体の流れの中に設置されたタービンまたはローターを使用して測定します。流体が計器内を流れるとき、タービンのブレードに衝突してタービンを回転させます。タービンの回転速度は流体の速度に比例しており、これにより流量を算出できます。回転速度は通常、磁気ピックアップ、光学センサー、または他の手段によって検出され、流量に比例した電気信号が生成されます。

産業用

タービン流量計は、その正確性と信頼性から、さまざまな業界で多用途に使用されています：

- 石油・ガス：生産、精製、流通における炭化水素系液体およびガスの測定、譲渡計測アプリケーションを含めて広範に使用されています。

- 化学・石油化学：プロセス制御および在庫管理を容易にするためにプロセス流体を正確に測定するために使用されます。

- 水道・下水：処理場および配水システム、灌漑システムにおける水流量の測定に使用されます。

- 食品・飲料：原材料、水、その他のプロセス液体の流量を監視し、製品品質の一貫性とバッチ管理を確保するために使用されます。

- 医薬品：液体の正確な計量および流量制御が重要となる製造プロセスで使用されます。

- 航空宇宙・自動車：燃料流量の試験および監視に使用されます。

給付金

- 高信頼性：適切な設置とメンテナンスにより、タービン流量計は長期間にわたり信頼性の高いサービスを提供できます。

- 可変範囲：非常に低い流量から非常に高い流量まで、広範囲の流量に適合可能でありながら精度を維持できます。

- 保守が容易：設計が清掃および保守に適しており、特に清浄な流体を使用するアプリケーションにおいて利点があります。

- 適合性：清浄で非腐食性であれば、液体および気体を含むさまざまな流体と併用可能。

11. ギア式流量計

ギア式流量計は、正味変位型流量計としても知られており、回転するギアの機械的動作を利用して流体の流量を測定します。流体が流量計を通過する際、それはギアとメーターケースによって形成された室に流入し、ギアを回転させます。ギアの各回転は、流量計を通過する特定体積の流体を表しており、非常に高い精度で総流量を測定することが可能です。流量は、通常、磁気式、光学式または機械式センサーを使用して一定時間内での回転数をカウントすることによって求められます。

産業用

高精度と汎用性を備えていることから、ギア式流量計は以下のようなさまざまな業界で使用されています。

- 化学・石油化学：正確な計量および流量制御が重要となる、化学薬品や溶剤、その他のプロセス流体の流量測定に使用される。

- 石油・ガス：潤滑システム、油圧システム、燃料計量などの用途では、粘性流体の正確な測定が必要です。

- 食品・飲料：衛生面と正確さが重要となる、原料の計量およびバッチ処理に使用されます。

- 医薬品：製造工程において液体の正確な体積を計量する用途に使用され、特に配合および充填作業において重要です。

- 塗料およびコーティング剤：粘性物質の流量制御および正確な混合比率の確保に使用されます。

- 自動車：試験台における燃料消費および潤滑油の測定に使用されます。

給付金

- 高精度：多くの産業用途におけるプロセス制御および品質保証において不可欠な、優れた精度および再現性を提供します。

- 多用途性：粘性のある流体、せん断に敏感な流体、粒子を含む流体（ギアの動作を妨げない場合）など、さまざまな流体に適しています。

- 直管部の必要長さが少ない：他の多くの流量計と異なり、歯車式流量計は上流および下流で必要な直管部が短いため、スペースが限られている場所への設置に適しています。

- 耐久性：丈夫な構造で、さまざまな作動温度や圧力に耐えることができます。

12. コリオリ流量計

コリオリ流量計はコリオリ効果に基づいて動作し、配管を流れる流体（液体または気体）の質量流量および密度を直接測定できる点で広く認知されています。コリオリ効果とは、回転する基準系から観測した場合に運動している物体が受ける見かけの力（転移）を指します。この流量計では、流体が振動している管内を流れる際に、質量流量の変化が管振動に測定可能な歪み、または位相差を生じさせ、その差は質量流量に比例します。この技術は、温度、圧力、または粘度の変化による補正を必要とすることなく、高い精度と直接測定を実現しています。

産業用

高精度かつ多用途であるため、コリオリ流量計はさまざまなアプリケーションで使用されています：

- 化学プロセス：反応物の正確な計量および測定が、物質収支が重要なプロセスにおいて重要です。 製品 材料のバランスが重要なプロセスにおいて、正確な測定が不可欠です。

- 石油・ガス業界：上流、中流、下流の各用途において、売上高に直結するため、測定精度が重要です。

- 食品・飲料業界：レシピにおける原材料の管理に使用され、製品品質の一貫性と業界規格への準拠を確保します。

- 医薬品製造：配合において、原料の正確な測定が製品の有効性において重要です。

- 発電：燃料の測定および処理により燃焼プロセスと効率を最適化します。

給付金

- 可動部分がありません：メンテナンス頻度を抑え、長寿命化に貢献します。

- 流体特性に依存しません：温度、圧力、粘度、密度の広範な範囲で正確な測定を維持します。

- 効率性と正確性：プロセス産業において、正確な流体測定と廃棄物の削減により大幅なコスト削減が可能。

- 頑丈：過酷な環境や腐食性または研磨性の流体でも確実に動作。