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機械設計歴20年以上のtsurfと言います。
今回は 以下に関する記事です。
【流体制御機器】流量計はなぜ必要？
設計者が知るべき基本と注意点
⇩本記事は以下の方にオススメです⇩
流量計をつけろと言われたけど
そもそもつける理由やどんなものかを
知らない。
⇩本記事を読むと以下が わかります⇩
流量計の基礎を
解説します。
- ① なぜ流量計が必要なのか
- ② 流量計は“調整機器”とセットで使う
- ③ 流量計の設置の基本（満管・気泡）
- ④ 流量計には得意・不得意がある（だから種類が多い）
- ⑤ コストと精度の関係
- ⑥ 専用設計が必要な流量計もある（面積流量計など）
- ⑦ 脈動ポンプ（ダイヤフラム・ベローズ）では流量計が使い物にならない
- ⑧ 次の記事で方式ごとの特徴を解説します
① なぜ流量計が必要なのか
液体を使うプロセスには、必ず「このくらい流れてほしい」
という規定流量があります。
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所定の流量が確保できているか
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流量が不足したときにアラームを出せるか
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品質や装置保護のために監視できるか
これらを実現するために流量計が必要です。
つまり流量計は、
流量を“測る”ためではなく、流量を“管理する”ために存在する
と言えます。
② 流量計は“調整機器”とセットで使う
流量計をつけるということは、 「このラインの流量を調整したい・一定にしたい」という目的があるということです。
そのため、流量計の前後には必ず 流量調整機器 が存在します。
代表例：
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ニードル弁（手動で微調整）
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定流量弁（自動で一定流量を維持）
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電空レギュレータ（圧力制御で間接的に流量調整）
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ポンプの回転数制御（インバータ制御など）
流量計は“単体で意味を持つ機器”ではなく、 調整機器と組み合わせて初めてプロセス制御が成立するという点を押さえておく必要があります。
③ 流量計の設置の基本（満管・気泡）
ほとんどの流量計は、配管が液で満たされている（満管）状態を
前提に校正されています。
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気泡が混入すると流速分布が乱れる
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センサー部に空気が溜まると誤差が大きくなる
-
液が満たされていないと測定不能になる方式もある
そのため、流量計は原則として 下から上へ流れる立ち上がり配管に設置します。
この姿勢なら自然と満管になり、気泡も溜まりにくいからです。
ただ、基本的にポンプやタンク自体は装置の底面に設置することが多いことから
下から上への立ち上がり配管に困ることはありません。
※方式によっては横配管でも使用できますが、詳細は別記事で解説します。
④ 流量計には得意・不得意がある（だから種類が多い）
流量計には多くの種類がありますが、それは 用途が多様で、方式ごとに得意・不得意がはっきりしているためです。
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清澄液に強い方式
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スラリーに強い方式
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気泡に弱い方式
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高精度だが高価な方式
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安価だが用途が限定される方式
「どれでも測れる万能流量計」は存在しません。 用途に応じて方式を選ぶ必要があります。
⑤ コストと精度の関係
初心者が誤解しやすいポイントですが、 高精度＝良い流量計ではありません。
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必要以上の精度は無駄なコスト
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低コストで十分な用途も多い
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プロセスに応じて“必要な精度”を選ぶのが設計者の仕事
たとえば、冷却水ラインに0.1％精度の流量計は不要です。
逆に医薬品の原料供給なら高精度が求められます。
⑥ 専用設計が必要な流量計もある（面積流量計など）
面積流量計（フロート式・金属管式など）は安価で構造も単純ですが、
実は“使用条件に合わせた専用スケールが必要”になる代表例です。
なぜかというと、フロートの浮き方は以下の影響を強く受けるからです。
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流体の密度
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粘度
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温度
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圧力
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液種（油、水、薬液など）
これらが変わると指示値がズレるため、
そのライン専用のスケールを作らないと正確に測れません。
安いけれど汎用性が低い——これが面積流量計の特徴です。
※補正方法やスケール設計の詳細は別記事で解説します。
⑦ 脈動ポンプ（ダイヤフラム・ベローズ）では流量計が使い物にならない
初心者が最も見落としやすいポイントがこれです。
ダイヤフラムポンプやベローズポンプは“脈動流”を吐出するため、
流量計がまともに測れなくなります。
脈動流とは：
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一瞬流れる
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次の瞬間ゼロになる
-
また流れる
という波形を繰り返す流れのこと。
この脈動がそのまま流量計に入ると、
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渦式 → 渦が乱れて測れない
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超音波式 → 時間差が安定しない
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面積流量計 → フロートが上下して読めない
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電磁流量計 → 平均化されるが誤差が大きい
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コリオリ式 → 測定不能になることもある
つまり、脈動ポンプの直後に流量計を置くとほぼ全滅です。
対策として以下があります。
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パルスダンパーを入れて脈動を吸収する
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配管を細くして流速を上げ、脈動の影響を相対的に小さくする
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配管長を稼いで脈動を減衰させる
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脈動に強い方式を選ぶ（ただし高価）
※脈動対策の詳細は別記事で解説します。
⑧ 次の記事で方式ごとの特徴を解説します
ここまでが“流量計の基礎の基礎”です。
次の記事では、以下の方式ごとの特徴を詳しく解説します。
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カルマン渦式
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超音波式
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電磁式
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コリオリ式
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面積流量計
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差圧式（オリフィスなど）
本記事は以上です。
最後までお読みいただきありがとうございます。
