流量計とは何か

流量計とは何ですか？

流量計の定義

流量計は、固体、液体、またはガスの流量を測定する装置として定義されます。

• 流量計の種類

• 機械式流量計

• 光学式流量計

• 開放チャネル流量計

機械式流量計

ポジティブディプレーション流量計

これらのメーターは、流体をチャンバーに収容し、その体積を測定することで流量を測定します。これはバケツに水を特定のレベルまで満たしてからそれを流出させるのに似ています。

これらの流量計は間欠的な流れや微小な流量を測定でき、粘性や密度に関わらずすべての液体に適しています。ポジティブディプレーション流量計は、配管内の乱流に影響を受けないため、堅牢であると見なすことができます。

ナテートディスクメーター、往復ピストンメーター、振動または回転ピストンメーター、ギアメーターやオーバルギアメーター（図1）、ヘリカルギアメーターなどがこのカテゴリに含まれます。

質量流量計

これらのメーターは、通過する物質の質量を測定することで流量を推定します。これらは重量ベースの測定が体積よりも重要な化学産業で一般的に使用されます。

熱式メーター（図2a）とコリオリ流量計（図2b）がこのカテゴリに該当します。熱式メーターの場合、流体の流れにより事前に一定の温度に加熱されたプローブが冷却されます。熱損失を感知し、これを利用して流体の流量を決定します。

 一方、コリオリメーターはコリオリ原理に基づいて動作し、流体の流れにより振動チューブの周波数または位相シフトまたは振幅が変化し、これが流量の測定値を与えます。

差圧流量計

差圧流量計は、流体が経路上の障害物を通過する際の圧力降下を観察することで流量を測定します。流体の流量が増加すると、障害物を通過する圧力降下も増加し、これはメーターによって記録されます。流量は、ベルヌーイの式に従って、この圧力降下の平方根に比例します。

オーフィスプレートメーター、フローノズルメーター、フローチューブメーター、パイロットチューブメーター、エルボータップメーター、ターゲットメーター、ダルチューブメーター、コーンメーター、ベンチュリチューブメーター、層流流量計、および可変面積流量計（ロータメーター）が差圧流量計の例です。

速度流量計

速度流量計は、流体の速度を測定することで流量を推定します。速度は流量と比例するため、直接流量を測定することができます。これらのメーターは、タービンを使用するなど、様々な方法で速度を測定することができます。

速度を測定する方法によって、タービン流量計、渦流流量計、ピトー管流量計、プロペラ流量計、パドルまたはペルトンホイール流量計、単一ジェット流量計、複数ジェット流量計などの様々な種類の速度流量計があります。

危険な環境での流体の流量測定、例えば鉱山での場合、非侵入型の流量計が必要となります。SONAR流量計は速度流量計の一種であり、このような要件に応えることができます。また、超音波流量計や電磁流量計も速度型流量計の一部を形成します。

光学式流量計

光学式流量計は、光を使用して流量を測定します。通常、レーザービームとフォトデテクターを使用します。ガス粒子はレーザービームを散乱させ、受信機で検出されるパルスを作ります。これらの信号間の時間を測定することで、ガスの速度を決定することができます。

これらのメーターは、ガスを構成する粒子の実際の速度を測定するため、熱条件やガス流量の変動に影響されません。したがって、高温高圧や高湿度などの最悪の環境下でも非常に正確な流量データを提供することができます。

開放チャネル流量計

開放チャネル流量計は、流路が自由表面を含む流体の流量を測定するために使用されます。堰メーターとフラムメーター（図6）は、バブラーまたは浮遊体などの二次装置を使用して特定の点での流体の深さを測定する開放チャネル流量計です。この深さから流体の流量を得ることができます。

一方、染料テストに基づく開放チャネル流量測定では、一定量の染料または塩を使用して流体の流れの濃度を変更します。結果の希釈度から流体の流量を測定することができます。次に、流量計が動作する精度は、それらが使用されるアプリケーションによって決定されます。

例えば、庭のパイプを通る水の流れを監視する場合、化学プロセス用のアルカリの流れを監視するのに使用するものよりも低い精度の流量計を使用すれば十分です。さらに、流量計が流量バルブと組み合わせて使用されると、制御アクションを成功裏に行うことができます。