新入社員のための 流量計入門 この講座を終了すると 流量計測の世界の広がりが分かる この業界の最低限の知識が得られる （有）計装プラザ　佐鳥聡夫（さとりとしお） この講座を終了すると 流量計測の世界の広がりが分かる この業界の最低限の知識が得られる これから先、勉強をする手がかりが掴める

講師略歴 １９３６ 東京に生まれる １９６１ 東京工業大学機械工学科卒 １９６１ 北辰電機製作所入社 （有）計装プラザ　佐鳥聡夫（さとりとしお） １９３６　東京に生まれる １９６１　東京工業大学機械工学科卒 １９６１　北辰電機製作所入社 １９７３　米国Fischer&Porter社に出向 １９７６　帰国、流量計開発課長 １９８３　横河電機と合併 １９８５　横河ヨーロッパに出向 １９８８　コンサルタント開業

内　容 １．流量計測の世界 ２．差圧流量計 ３．面積流量計 ４．電磁流量計 ５．超音波流量計 ６．コリオリ式質量流量計

内　容 ７．渦流量計 ８．容積流量計 ９．熱式質量流量計 10. 翼車流量計他 11. 流量計の選び方 12. 参考資料

流量計測の世界　

流量計測の世界

瞬時流量と積算流量 瞬時流量 流量(L/min) 積算流量 (L) 時間 (min)

瞬時流量と積算流量 瞬時流量の調節 積算流量

積算流量計 水道メータ ガソリン量器

体積流量と質量流量 ｇ 　月面 宇宙空間 体積とは？ 質量と重量の違い （重量ｆ＝質量m×重力加速度ｇ）

様々な流路 丸パイプ 角ダクト 開水路

管路内の流れ エルボ 径違い 錆びたパイプ 　　（参考）

レイノルズ数-層流と乱流1/2 層流Re＜2000 乱流Re＞4000 1883年　イギリスの数学・物理学者レイノルズの実験

レイノルズ数-層流と乱流2/2 層流Re＜2000 乱流Re＞4000

指示精度 %RD 指　示 ＋誤差 －誤差 100% ±%FS 誤差±%RD 0% 0% 流　量 100%

指示精度 %RD 指　示 スパン ＋誤差 －誤差 100% 0% 0% 流　量 100%

２種類の精度（フルスケールと指示値） ±0.5%FSと±0.5%RDの比較

流量の表示単位 液 体：mL/min、L/min、m3/h、kg/h、kg/min 気　体：mL/min、 L/min、m3/h、L/min（nor）　　　　　m3/h(nor)、L/min（std）、m3/h(std)、kg/min、kg/h 蒸　気： kg/min、kg/h （参考） リューベパーアワー　→ 立方米/時 → m3/h

万能流量計の条件 どのような流体でも測定可能 流路に障害物が無く、圧力損失がゼロ 磨耗部品がなく保守点検が不要 自由な姿勢で使用でき、設置工事が簡単 測定精度が高い 購入・設置・保守費用が安い

流量計は種類が多い 自動車と同じように、経済的に目的を満たすため

差圧流量計

差圧流量計 流れを絞り込み、絞り機構の前後に生じる圧力差が、流量の自乗に比例

差圧流量計 流量ゼロ 差圧ゼロ オリフィス・プレート

差圧流量計 流量 差圧 流　量 差　圧

差圧流量計

差圧発信器と三岐弁 差圧発信器 三岐弁（差圧発信器のゼロ点調整用）

差圧流量計の長所 広い適用対象：液体、気体、蒸気 広い口径範囲：ミリからメートルまで 構造簡単：可動部なし 低価格： 実流校正不要：国際規格　　　　　　　　 　

差圧流量計の短所 自乗特性：差圧は流量の自乗に比例 狭い流量範囲：3：1~4：1 低精度：フルスケールの±2~±3％ 直管部が必要：上流10D、下流5D以上　（D:管径）　　　　　　　　　　　　　　　　 導圧管：詰まりやすい 圧力損失：比較的大　　　　　

様々な絞り機構 Vコーンフローメータ ベンチュリ

Vコーンフローメータ

Vコーンフローメータの長所 短い直管部：上流1～3D、下流3～5D 広い流量範囲：10：1 よい精度：±0.5~±2%RD 低圧力損失：オリフィスの約半分 磨耗・付着に強い：自己洗浄型　　　　　　 　　　

Vコーンフローメータの短所 オリフィスより構造複雑 実流校正が必要 オリフィスより高価格　　　　　　　　　　　　　

面積流量計

（V/Aフローメータ Variable Area Flowmeter） 面積流量計　 （V/Aフローメータ　Variable Area Flowmeter） 東京計装創業時からの主力製品 原始的だが消え去らない流量計 　　（1886年に米国特許。1937年に量産開始） 何でも測れる便利な計器

面積流量計 Variable Area Flowmeter 垂直なテーパ管内に上向きの流れを作り、途中に浮かぶフロートの位置を測定

面積流量計の長所 広い対象：液体、気体、蒸気、スラリー 構造簡単：指示機構不要 リニア出力：流量と出力が直線比例 広い流量範囲：10：1 微小流量測定可能 汚れに強い：自己洗浄型 低価格 直管部不要 電源不要　　　　　　　　　　　　

面積流量計の短所 取付姿勢：垂直に限定 密度の影響：流体密度による指示変化 口径の制限：80Ａ以上で競争力低下 フロートの存在：エッジの磨耗、腐食 磁気の影響：磁性粒子に注意（金属テーパ管） 電気信号：取り出しにくい

電磁流量計

電磁流量計 発信器変換器分離型 発信器変換器一体型

電磁流量計 ファラデーの法則を利用 起電力（流量信号）∝磁界の強さ×口径×流速

励振(磁)方式 励振周波数：商用周波数50/60Hzの1/8

電磁流量計の長所 管内に障害物が無い：圧力損失ゼロ 高耐食性、高対磨耗性、異物・気泡可 密度・粘度の影響なし 広い口径範囲：ミリからメートルまで 広い流量範囲：流量範囲可変 高精度：±0.5RD、直線性良好 必要直管長が短い：上流側に５Ｄ 付着性異物に強い：洗浄も容易 取付容易、取付姿勢自由、保守不要 応答が速い 逆方向の測定が可能　

電磁流量計の短所 流体の制約：導電性の液体に限る 電源が必要：（２線式は仕様に注意） 参考：水の電気伝導度（導電率）（ μS/cm ） 湧き水：２０~１００ 水道水： １００~４００ ミネラルウォーター：３００~４５０ 純　水：５　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ＊

超音波式流量計（時間差式）の原理 船の往復時間差（流量信号）が流れの速さに比例 川の流れの速さ＝流速　　　　船の速度＝音速

超音波流量計

超音波流量計 　接液形　　　　　　　　クランプオン形 (a)　接液形透過法 (b)　クランプオン形反射法

UCUF微小流量用超音波流量計 最小内径：4mm

超音波流量計の長所 管内に障害物が無い：圧力損失ゼロ 密度・粘度の影響なし 広い口径範囲：ミリからメートルまで 広い流量範囲：流量範囲可変 高精度：±0.5%RD、直線性良好 取付容易、取付姿勢自由、保守不要 クランプオン型可能：完全非接触 応答が速い：脈動流に追従可能 ドライキャリブレーション可能 逆方向の測定が可能　

超音波式流量計の短所 気泡、混入物に弱い 配管材の影響大（クランプオン型） 直管部：上流10D、下流5D

コリオリ式質量流量計

コリオリ式質量流量計の原理 振動する管内を流れる流体が生ずるコリオリ効果を利用

円盤中心から周辺に向かってボールを転がす コリオリの力 円盤中心から周辺に向かってボールを転がす コリオリ力で進路が曲がる（青線が実際の軌跡） 回転方向 静止時の目標

コリオリ式質量流量計

コリオリ式質量流量計の構造

コリオリ式質量流量計

コリオリ式質量流量計の長所 質量流量が直接測れる：kg/minなど 高精度：±0.1～0.2%RD 高粘度対応：非導電性の粘性流体も可 上下流に直管部不要 密度信号も得られる（副次的効果）　　　　

コリオリ式質量流量計の短所 高価格：製造に高度な技術を要す 設置に要注意：配管振動に弱い 口径の制約：80Aがほぼ実用限界 液体計測時の気泡混入に注意： 　　チューブ振動が不安定になる　　　　　　　　　　　

渦流量計

渦流量計の原理

渦流量計の長所 広い適用対象：液体、気体、蒸気 機械的可動部がない：定期点検不要 精度がよい：±1%RD 広い流量範囲：10：1以上 圧損が少ない：オリフィスの1/2~1/4 パルス信号が直接出る　　　　　　　　

渦流量計の短所 高粘度液（灯油を超える）には不適 直管部が必要：上流10D、下流5D以上 配管振動に弱い（渦検出方式による） 口径の制約：200A以上で競争力低下 低流量で信号消失　　　　　　　　　　　　

容積流量計

容積流量計

容積流量計の長所 高精度：±0.2~±0.5%RD 重油など高粘度液に適す：漏れ誤差が減少 直管部不要：流速分布の影響なし 電源不要：機械式積算計が使用可

容積流量計の短所 構造複雑で重量大：（従って高価） 異物含有や低粘度液（ガソリンなど）には不適 軸受の磨耗：定期点検が必要 設置工事：手間が掛かる 口径の制約：中・大口径で競争力低下　

容積流量計の内部構造例

熱式質量流量計

サーマル・マスフローメータ TF800 TF1400

熱式質量流量計 加熱細管から流体が熱を運ぶ作用を利用

熱式質量流量計の長所 質量流量が直接測れる 微小流量測定可能：0~5mL/minなど　　　

熱式質量流量計の短所 測定対象限定：比較的清浄な気体専用 汚れに弱い：ダスト、ミストに注意 気体の種類により特性が変わる 口径の制約：中小口径に適す　　　　

気体の種類による特性変化

翼車式流量計 他

タービン流量計 （羽根車流量計） 羽根車の回転数で流量計測

原油計測用世界最大口径 24Bタービン流量計

タービン流量計の長所 高精度：±0.2~±0.5%RD 小型軽量 取付姿勢自由 低粘度流体に適す パルス信号が直接出る　　　　

タービン流量計の短所 対象の制約：気体、蒸気には不向き 軸受の磨耗：定期点検必要 直管部が必要：上流10Ｄ，下流5Ｄ ＊

流量計の選び方

流量計の選定 以下の項目を考慮して機種と口径を決める。 ただし、大が小を兼ねることはできない！ 何を：測定対象 何のために：目 的 何のために：目　的 どのような条件下で：設置・運転条件 どのように測るか？：出　力　 その他、防爆、禁油など特別要求

流量計の用途と必要精度 監 視：低精度（±3～±10％FS） 警 報：低精度（±2～±5％FS） 制 御：中精度（±1～±2％FS） 積 算：高精度（±0.2～1%RD）

出 力 測定精度：フルスケール、指示値 流量表示：瞬時値、積算値 出力信号： アナログ：4-20mA、 1-5V、0-5V 出　力 測定精度：フルスケール、指示値 流量表示：瞬時値、積算値 出力信号： アナログ：4-20mA、 1-5V、0-5V パルス：電圧、無接点 警報：電圧、無接点 現場指示：要不要 信号再発信：要不要

その他 電源：電圧、周波数、2線式 サニタリ クリーン洗浄 禁油処理 防爆：耐圧、本質安全 証明：材料、耐圧、溶接検査 CEマーキング

簡易選択表 液体 気体 蒸気 スラリー 用途 差圧（Vコーン） ○ 監視・制御 電磁 制御・積算 超音波 渦 コリオリ式質量 容積 積算 面積 熱式質量 タービン

流量計の参考資料 - JIS B,C,K,Z OIML R,V,G ISOなど 「流量計の実用ナビ」、 「流量計用語」(JMIF-013) 　-　（一社）日本計量機器工業連合会編 各種規格（詳細は「流量計の実用ナビ」参照） 　-　JIS B,C,K,Z　　OIML R,V,G　 ISOなど Flow Measurement Second Edition 　-　ISA Publication （アメリカ） ウエブサイト 　-　計装プラザ（http://www.ksplz.info）など