流量計の種類と選び方｜10方式の原理を一覧で、体積か質量か、液か気か蒸気か

※本記事の参考文献には、Amazonアソシエイトのリンク（アフィリエイト広告）を含みます。

流量計の形式は、代表的なものだけでも 10 近くあります。種類が多いのは、測る流体の性質や流量範囲、必要な精度に応じて、なるべく経済的に測りたいからです。

流量計メーカーの技術者が書いた連載記事は、英国の専門誌の調査を引いて「流量計の選択の半数以上が最適ではなかった」と書いています。ひどい間違いでなければ何とか用が足りてしまうので、最適でなくても気づかれないのです。

この記事では、流量の4つの区別（瞬時と積算、体積と質量）、10方式の原理と得意不得意、選ぶ手順、そして製造部員が自分の担当設備の流量計を「なぜこれなのか」説明できるようになるための見方をまとめます。

この記事の結論

1. 「流量」には4つの区別がある

連載記事の第1回は、流量計の話を「流量とは何か」から始めています。

区別	意味	使いどころ
瞬時流量	ある瞬間にどのくらい流れているか	監視、警報、制御
積算流量	ある期間にどれだけ通過したか	取引、原料の仕込み量、収支
体積流量	物質の占める体積で数える（m³/h）	ほとんどの流量計はこれを測る
質量流量	質量で数える（kg/h）	温度・圧力・密度から換算するか、直接測る形式（コリオリ、熱式）を使う

水道メータやガソリン計量機は積算流量だけが重要で、瞬時流量の表示はありません。プラントの制御ループは逆に瞬時流量を使います。自分の担当の流量計がどちらの目的で付いているかが、選定を理解する入口です。

もう1つ、脈動流と間欠流があります。ダイヤフラムポンプやプランジャポンプの出口は脈動していて、流量計の種類によっては誤差が出ます。流れたり止まったりする間欠流では、瞬時流量は役に立ちません。

連載記事の第11回にある適合表を、目的ごとに並べ直します。○は適用可、△は制約あり、×は不適です。

化学プラントで多いのは、差圧式・電磁式・渦式・コリオリ式です。リンク先の記事で、それぞれの原理とトラブルを説明しています。そのほかの方式は超音波流量計と面積式・容積式・タービン・熱式流量計で説明しています。

連載記事は、理想的な流量計の条件を8つ挙げています。何でも測れる、高粘度や腐食性でも使える、流路に障害物がなく圧損がない、可動部がなく保守不要、設置が簡単、直管部が不要、精度が高い、総費用が低い。そして「これらすべてを同時に満たす製品はない」と結んでいます。

連載記事は精度を、便宜的に「高精度＝誤差 1% 以下、中精度＝1〜3%、低精度＝3% 以上」と定義したうえで、次のように整理しています。

体積流量の監視・警報・制御：表示されるのは瞬時流量で、常に細かく変動している。高精度は要らない。警報設定が 2〜3% の違いで問題になるようでは危なくて使えない。無理に平滑に制御しようとすると調節弁を常時動かしてシール部が磨耗する
積算流量：取引（ガソリンの給油量、水道の使用量）や反応槽への原料供給には高精度が要る。質量流量を直接測るのは、主に高精度が要求される場合

つまり、制御用の流量計に高価な高精度品を入れても意味がなく、取引用に安価な低精度品を入れると損失になります。目的を先に決めてから形式を選ぶのは、このためです。

連載記事の選定順序です。

測定対象の性質を把握する：流体の種類（液・気・蒸気・スラリー）、流体名、密度、粘度、導電率（電磁式のときだけ）、色や透明度（直視型のときだけ）、混入物（気泡・異物）、腐食性（温度・濃度で変わる）、流量の最大・常用・最小、脈動の有無（往復動ポンプに注意）、温度、圧力、許容圧損
測定目的を明確にする：監視か、制御か、積算か。必要な精度はそこから決まる
形式を絞り込む：上の適合表で、流体と目的に合うものに絞る
製品仕様を検討する：出力信号（電流・パルス・警報接点、伝送距離）、電源（起動時に数倍の電流が流れるものがある）、設置場所（直管部のスペース、架台、振動、モータやトランスの近く、屋外、直射日光）、保守作業（定期点検が要るか、近づけるか）、関連機器（ストレーナ、整流器、信号変換器）
コストを比較する：本体価格ではなく、TCO（本体と関連機器の価格＋設置費＋保守作業費）を最小にする
決定

関連機器の手配を忘れると、流量計が届いても使えません。ストレーナと整流器と信号変換器は、流量計とセットで考えます。