流量計は、様々なプロセスにおける気体や液体の動きを監視する上で重要な役割を果たします。さまざまな流量計測技術がどのように機能するかを理解することは、適切なソリューションを選択し、正確で信頼性の高いデータを確保するための鍵となります。

このページでは、流量計の背後にある原理、流量計で使用される技術、そして各アプローチが異なるアプリケーションにどのように適合するかを説明します。流量制御が初めての方にも、現在のシステムについての理解を深めたい方にも、明確な出発点を提供できるように設計されています。

概要

• 流量計測のコアコンセプト
  
• 流量計とは何か？
• 流量計の仕組み
• 流量計測技術
  
• アプリケーションに適した流量計の選択
• アプリケーション要件の定義
• プロセス条件の理解
• 流量計のアプリケーション
  

このセクションでは、フローメーターとは何か、フローメーターとフローコントローラーの違い、どのように流量が測定されるか、フローメーターはどのように機能するかなど、高レベルの主要概念を分解します。

流量計は、気体または液体がシステム内を移動する速度を、質量流量または体積流量として測定するために使用されます。オペレータがプロセス状態を監視し、プロセス内での流体の挙動を理解するのに役立つリアルタイムのデータを提供します。

流量計は、システム内のポイント間の流量を追跡するために使用され、性能、効率、製品品質に対するより良い可視性を可能にします。流量を積極的に調整する必要があるアプリケーションでは、流量計を制御バルブと統合して流量コントローラーを作成し、計測と制御を組み合わせることができます。

流量計は、体積ベースまたは質量ベースのいずれかの測定法を用いて流体の流れを測定します。体積流量は、流体がシステム内を移動する際に占める空間を測定するもので、温度や圧力（特に気体の場合）の影響を受けます。一方、質量流量は、システム内を移動する物質の実際の量を測定するもので、これらの条件に関係なく一定に保たれます。

体積流量計測は、システム内を移動する流体の量を直接的かつ直感的に理解できるため、工業プロセスで広く使用されています。これは、視覚的な表示、簡便性、および費用効果の高いモニタリングが重要なアプリケーションに特に適しています。可変面積流量計のような技術は容積原理に基づいており、テーパー管内のフロートを使用することで、外部電力を必要とすることなく、信頼性の高いリアルタイムの流量表示を提供します。このため、多くの気体や液体の用途に実用的な選択肢となります。

気体は圧縮性であるため、体積流量の測定値は温度と圧力の変化によって変化します。このため、気体の流量は標準化された条件を基準とすることが多く、質量流量は標準化された容積単位で表されることが多いため、さまざまなプロセス条件で一貫した比較が可能です。対照的に、液体はほとんど非圧縮性であるため、体積流量計測は多くの液体アプリケーションにおいて安定した効果的なアプローチとなります。アプリケーションによっては、質量流量計または容積流量計のいずれかが使用されます。

流量を決定するために、様々な技術が流体がセンシングエレメントとどのように相互作用するかを測定します。一般的な測定原理には、熱式、コリオリ式、超音波式、および可変面積式があり、それぞれ流体の種類、流量条件、設置要件、および要求精度に応じた利点があります。

流量計には、気体または液体専用に設計されたものもあれば、流体に依存せず、両方を正確に測定できるものもあります。

アプリケーションで使用される流量計のタイプは、基礎となる計測技術によって大きく決定されます。異なる検知原理は、異なるガス、流体、流量範囲、精度要件に適しています。

可変面積（VA）流量計測
可変面積流量計は、流量を示すためにテーパー管内のフロートを使用します。

Brooks Instrumentの可変面積流量計は、高精度な制御よりも使いやすさと耐久性が重視される用途に適しています。

超音波流量測定
超音波流量計は音波を利用して流速を測定し、プロセス流体に接触することなく流量を決定します。そのため、非侵襲的な計測を必要とするアプリケーションに最適です。

Brooks InstrumentのBCUクランプオン超音波流量計は、プロセスを中断することなく、柔軟な設置と正確な計測を可能にします。

熱式流量計
熱式質量流量計は、熱伝導を利用してガス流量を測定・制御します。気体が加熱されたセンサー上を通過する際、熱損失率は質量流量に直接関係し、正確で再現性のある制御を可能にします。

Brooks Instrumentは、安定性と精度が重要な高性能ガスアプリケーション用に設計されたSLAエラストマーシールおよびGF100メタルシールマスフローメータを含む、幅広いサーマル式フローメータを提供しています。

コリオリ流量計
コリオリ式流量計は、流体がセンサーチューブ内を移動する際の振動の変化を検出することにより、質量流量を直接測定します。この流体に依存しない方法は、組成が変化するアプリケーションや未知の組成を含むアプリケーションに最適です。

ブルックスインスツルメンツのQuantim® QMCコリオリ式マスフローメータは、流体固有の校正を必要とすることなく、液体および気体に対して高精度の測定を提供します。

適切な流量計の選択は、お客様のプロセス条件と性能要件を理解することから始まります。重要なのは、スペックだけでなく、測定技術をお客様のアプリケーションに適合させることです。

左側に、フローメータを選択する際の5つの重要な質問があります。各タブの横にある矢印を使用して、セクションのプロセスをスクロールしてください。

流量計を選択する際、プロセス条件は基本仕様と同様に重要です。食品、飲料、製薬プロセスのような衛生的なアプリケーションでは、CIPやSIPのような洗浄方法は高温や攻撃的な媒体に計器がさらされます。材料、シール、および認証（例：FDA）は、信頼性の高い動作を保証するために適合していなければなりません。

設置上の制約も考慮しなければならない。限られたスペースでは、コンパクトな設計や、長い直管に依存しない技術が必要になる場合がある。振動、圧力変動、上流または下流の外乱を含む設置条件も、測定原理によっては性能に影響を与える可能性がある。

統合も重要な要素です。流量計は必要な通信プロトコルをサポートし、アナログであれデジタルであれ、制御システムにシームレスに適合する必要があります。

最後に、水分や粒子などの流体条件は、測定の信頼性に影響を与える可能性があります。適切な技術を選択し、必要であれば適切なろ過を行うことで、計器を保護し、長期的な性能を維持することができます。

流量計は、重要なプロセスにおける気体および液体の流量を測定および制御するために、あらゆる産業で使用されています。Brooks Instrumentの流量計は、精度と信頼性が重要な環境において、ガス供給、流体制御、プロセス監視などのアプリケーションをサポートします。

当社のアプリケーションノートを参照して、Brooksの技術が実世界の流量測定の課題を解決するためにどのように使用されているかをご覧ください。