流量計について(9)：熱式流量計（サーマルマスフロー）

熱式流量計は、流量を熱移動として計測している、流量計です。
簡単に言うと、扇風機の原理です。風が吹けば、涼しく感じますよね。それは、風が皮膚の熱を奪っていくからです。流量が流れれば、熱を奪っていきます。
この奪われた熱を測定することで、流量を計測します。

詳しくは、こちらも参照してくださいね。
MFC（マスフローコントローラ）
MFCによくある50の質問(FAQ) 目次

ビュルケルトでは、各種製品があります。
マスフローメータとしては、
Type8006 マスフローメータ
Type8700 MFM(キャピラリセンサ)
Type8701 MFM(CMOSセンサ)
Type8702 MFM(CMOSセンサ)
Type8703 MFM(CMOSセンサ)
があります。

また、さらに操作端として、比例電磁弁を組込んだ、MFC（マスフローコントローラ）という製品もあります。
気体の流量を測定するとともに、流量制御を行います。
簡単に自動制御が可能なわけです。
これらの製品は、
Type8626 大流量用マスフローコントローラ
Type8710 MFC(キャピラリーセンサ)
Type8711 MFC(CMOSセンサ)：微少流量用マスフローコントローラ
Type8712 MFC(CMOSセンサ)：微少流量用マスフローコントローラ
Type8713 MFC(CMOSセンサ)：RS485通信
です。

ご興味いただいたら、ビュルケルトまで、お気軽にお問合せください。

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流量計について(8)：渦式流量計（渦流量計）

渦式流量計（渦流量計）の測定原理は、カルマン渦に因っています。
カルマン渦というのは、流れの中に障害物をおいたとき、その後方に規則的に渦ができるものです。その渦の数は、流量に比例します。
障害物の形状によって、渦の形が変わります。最近の渦式流量計では、三角注が障害物として使用されるケースが多いみたいですね。
また、渦の数を数えるためには、渦の存在を検出しますが、基本的には渦の発生による力の変化をとらえて、渦の発生をカウントしています。

ビュルケルトでも、この渦式流量計（渦流量計）をラインナップに加えて、より流量計のラインナップを充実させよう、という考えもあるのですが、今のところはまだ製品としてはありません。
将来は、どうなることでしょうか？

ビュルケルトでは、液体用流量計は、
・廉価なパドル式流量計
・ゴミにも強い、電磁流量計
・高精度、高粘度に強い、ギア式流量計

気体用流量計では、
・高精度、広範囲測定の、マスフロー(MFC)

があります。
液体・気体・水蒸気でも使える渦式流量計は、ビュルケルトの各種バルブと組合せることで、より充実した流体制御技術が確立するとは、思うんですけどね。

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流量計について(7)：超音波式流量計

超音波式流量計は、超音波を利用して流量を測定する、流量計です。
超音波の速度は一定ですが、流体の流れに乗せると、その分早くなります。流体の流れが速ければ、その分、超音波も早くなります。
超音波を逆向きにすれば、超音波が伝わる速度は遅くなります。
超音波は、パルスで発生させます。連続ででたら、時間遅れを検出できませんからね。

ビュルケルトでは、この超音波流量計を開発中です。
2008年内には、販売が開始される予定です。

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流量計について(6)：電磁流量計

電磁流量計は、ファラデーの法則を原理とする、流量計です。
簡単に説明すると、流量を測定したい配管内に、２つの電極で、磁界をつくります。この磁界の磁束は、流れに対して垂直にします。
その磁束中に、導電率がある流体が流れると、流速に応じて、２つの電極に起電力が発生します。
この起電力を測定することで、流量を測定します。

ただ、流量を測定できる流体に制限があります。
・流体に導電率があること。
　そのため、純水や油は、測定できません。
・流体は非圧縮性であること。
　つまり、気体や水蒸気は測定できません。

また、電磁流量計は、稼動部が無いので、廃水など、汚れた流体でも測定できます。
ただ、電極を覆ってしまって、磁束が安定して発生できない状況では、測定できなくなってしまう場合が、あります。
ご注意ください。

ビュルケルトの製品では、
・Type8041 電磁流量計
・Type8045 電磁流量計
・Type8055 電磁流量計

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流量計について(5)：パドル式流量計

パドル式流量計とは、簡単に言うと、水車が流れによってクルクル回転し、その回転数を数えることで、流量を測定する、流量計です。
簡単な構造で、小口径から大口径までありますが、大口径なら、配管に穴を開けて、特殊なボスを溶接し、そこにセンサを挿入することで、流量を測定することができます。
そのため、後からの工事も簡単で、ビュルケルトの製品では、65A以上になると、大口径でも価格が変わらず、口径が大きいほど、コストメリットが大きくなる流量計です。

ビュルケルトの製品では、
・Type8020 パドル式流量計
・Type8024 パドル式流量計
・Type8025 パドル式流量計
・Type8030 パドル式流量計
・Type8030HT 高温用パドル式流量計
・Type8032 パドル式流量計
・Type8034 現場表示パドル式流量計
・Type8035 パドル式流量計
・Type8035 パドル式流量計 バッチコントローラ
が、該当します。

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流量計について(4)：容積式流量計

容積式流量計は、流体が流れる容積を測定することで、流量を測定する流量計です。
なんとなく、わかったような、わからないような説明ですが（笑）

例えば、代表的な容積式流量計で、ギア式流量計があります。
流量を測定する内部に、２つの楕円形のギア（オーバルギア）を入れ、配管内部を区切り、流量が流れるとこのギアが回転します。
ギアが回転するまでの空間は、一定の体積で区切られているので、その体積だけの流量が流れると、ギアが半回転します。このギアの回転数を測定することで、流量を測定する、という仕組みです。
この流量計のこと、英語では　Positive Displacement Flow Meter って呼んでいます。語源は知りませんが。

ビュルケルトの製品では、
・Type8070 容積式流量計
・Type8072 容積式流量計
・Type8075 容積式流量計
・Type8075 容積式流量計 バッチコントローラ
が、該当します。
いずれも、液体専用の流量計で、高精度で再現性が高いことが、特徴です。
また、一般的にはかなり大型で、重量もある流量計ですが、ビュルケルト製のものは、小型・軽量というのが特徴です。

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流量計について(3)：堰式流量計

堰式流量計は、配管中で使用する流量計では無く、開放路で使用する流量計です。
開放路っていうと、川や用水路、ダムなど、覆われていない流路のことです。
この流路に、堰をおいておくと、流量が増えると、この堰を越える流体の液面が高くなります。予め堰の幅がわかっていれば、この水位を測定することで、流量を知ることができます。

堰には、三角堰、四角堰、全幅堰など、色々な種類があります。
ビュルケルトでは、この堰は販売しておりませんが、水位を測定するものとして、Type8175 超音波レベル計などの超音波レベル計があります。
超音波式レベル計は、実際に流体に触れることなく、水位を測定できますので、どんな流体でも測定できます。
また、ダムや川などで、特に流量が増えた場合でも、安全に水位を測定することができます。増水した川の途中にセンサをつけておくと、一緒に流されてしまうかもしれませんからね。

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流量計について(2)：面積式流量計

面積式流量計とは、下から上に流れる途中に、わずかに傾斜を設けた配管を途中に入れます（下が細く、上が広くなるように）。
その傾斜（テーパー）のある配管中に、フロート（浮き子）を入れます。
そうすると、流量が流れていなければ、フロートは一番下にありますが、流量が流れると、フロートが上に上昇します。
流れが多ければ、フロートはその分たくさん上に移動します。
この傾斜配管を上から見ると、フロートが上にくるほど、傾斜配管とフロートの隙間の面積が増えていきます。
このため、流量とフロートの位置に、関連があり、流量を計測できる、というわけです。

面積式流量計は、現場表示のみの流量計として、よく使われます。
この傾斜配管には、ガラスを使われているものが多く、例えば冬季になると配管内の水が氷ってしまい、体積が膨張し、このガラスが割れてしまう場合があります。
そのため、使用には気をつけてください。
どうしても、上下に配管を配置するので、水が抜けづらくなります。
そういった冬季の凍結で問題がある場合には、ビュルケルトのパドル式流量計をお勧めします。
Type8035 パドル式流量計バッテリーバージョンであれば、凍結してしまえば流量は測定できませんが、氷が溶けて、流体が流れるようになれば、また流量を測定することができます。

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流量計について(1)：差圧式流量計

差圧式流量計とは、流量計の一つです。
割と古くから使われている流量計です。
配管中に、ちょっと細くなっているところがあると、その細くなる前と後で、圧力差がうまれます。
その圧力差は、流量の２乗に比例します。
流量が大きくなると、圧力差も大きくなるんですね。
そして、流量が２倍になると、圧力差が４倍になる、というわけです。

その圧力差を測定することで、流量を測定する、という仕組みです。
で、どのように流量を邪魔するのかが、予めわかっていれば、流量を測定することができます。
その圧力差を作る方法として、オリフィス、ベンチュリ、フローノズル、ピトー管があります。

ビュルケルトの製品では、Type8750が該当します。

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流速が遅いときの流量計測

各流量計には、測定限界の流速が決まっています。

パドル式なら、0.3m/s と、0.5m/s のものがあります。
容積式流量計や、電磁流量計でも、最低流速、流量が決まっています。

これより低い場合には、どうなるかと言うと、流量がゼロと表示、
信号が出力されてしまいます。

ご家庭の水道を、蛇口を開けて一気に流すのではなく、
蛇口を絞り気味で、ちょろちょろ流すと、水道料金が安くすむ、
これと同じ原理です。
最近の水道メーターは、ずいぶん改善されて、最低流量がかなり低く、
ちょろちょろ流しで水道料金が安くなるってのは、ほとんど無い
みたいですけどね。

回転系の流量計は、どうしても廻るのに、摩擦が発生するので、
流量が低すぎると、回転する力が摩擦に負けて、流量が発生しない
んですね。
電磁流量計でも、流れによる磁界からの電流発生が、ほとんど
無く、信号を捕らえることができなくなってしまいます。

流速が低い方の測定限界には、気をつけてください。

フィッテングについて

ビュルケルトのセンサは、原則として、トランスミッタと
フィッテングを組み合わせて使用します。

フィッテングには、下記の種類があります。

・TypeS030
　　中にパドルが入ってる、パドル式流量計の配管接続部。
　　流量計用トランスミッタと組み合わせて、流量計になります。
　　口径は、8A〜50Aまであります。

・TypeS070
　　中にギアが入ってる、容積式流量計の配管接続部。
　　流量計用トランスミッタと組み合わせて、流量計になります。
　　口径は、15A〜100Aまであります。

・TypeS020
　　中は、スッカラカンです（笑）
　　実際には、電磁流量計、ＰＨ計、導電率計などと組み合わせて、
　　これらのセンサを配管に接続するために、使用します。
　　口径は、15A〜50Aまであります。

・Type1500
　　大口径用のセンサを、配管に接続するときに使います。
　　配管に穴をあけて、ステンレスなら溶接、樹脂なら溶着して
　　使用します。
　　パドル式流量計、電磁流量計、ＰＨ計、導電率計などと
　　組み合わせます。口径は、50A〜400Aまであります。
　　あとから穴を開けて、取り付けることができるので、
　　センサを増設するときに、据付工事が簡単です。

・Tyoe8055
　　は、フィッテングというより、フルボアの電磁流量計なので、
　　フィッテングというのも変ですが…
　　口径3A〜100Aまであります。

・浸漬式フィッテング
　　フィッテングと言わないかもしれないですが…
　　JIS5K 80Aのフランジ接続できる、浸漬式センサ向けです。
　　タンク内のＰＨや導電率計の測定に使用できます。

フィッテングだけだと、あまり意味がありませんが、
流量計のフィッテングを取り付けて、流量を見たいときだけ、
電池式トランスミッタを取り付けて、流量を見ることもできます。

トランスミッタの種類

トランスミッタって言うと、信号を出力する機械のことです。
ここでは、流量計の信号を出力する機械のことです。

流量を測定して、その場で表示する「現場表示型」の流量計も
ありますし、また測定した流量を信号として出力し、監視や制御、
ロギング（記録）に使用する場合もあります。
この信号を出力するのが、トランスミッタです。

トランスミッタとしては、下記の３種類の機種があります。
・TypeSE30,Type8020
　パドルが回転した通りの信号を、パルス信号として出力します。
　そのため、信号を受信するには、パルス信号を受信する能力の
　ある機械が必要です。
　ＰＬＣだったり、パルスカウンタだったり。

・TypeSE32
　流量スイッチとして、働きます。
　スイッチなので、例えば10L/min以下になったら警報として
　リレーで信号を出力します。
　１点だけを出力するのですが、表示はきちんと現在流量を表示
　します。そのため、4-20mAで連続信号を出力するバージョンも
　あります。

・TypeSE35,Type8025
　連続信号（4-20mA）と、パルス信号のどちらも出力できます。
　また、瞬時流量の表示だけでなく、積算流量の表示もできます。
　オプションとして、リレーを２点もたせることができるので、
　警報出力も可能です。
　また、さらにバッチコントロールできるバージョンもあります。
　
この順番で、価格も上がってくるので、使い分けをしていただいて
おります。
これを、パドル式のフィッテングと組み合わせて使います。

ちょっとわかりにくい説明ですか…
視点を変えて、説明しますね〜

パドル式流量計とは？

パドルとは、ボートの櫂や、外輪船の水かきのことです。
水車みたいなものを、イメージしてもらえばいいのですが。
４枚の羽根がある水車のイメージです。
水の流れを受けて、パドルがくるくる廻ります。
流れが早ければ、パドルが早く回転しますし、
流れが遅ければ、パドルはゆっくり回転します。
単純な原理の流量計です。

パドルは、流体のど真ん中に配置されているのでは無く、
かなり端っこに配置されているので、ほとんど流れを遮ることなく、
圧力損失が非常に低いという特徴があります。
また、水だけでなく、油やアルコールなどでも、流れていれば、
測定できます。ただ、蜂蜜や水あめなど、高粘度のものは苦手なので、
その限界は、300cStとなっています。
また、髪の毛や藻のような長いゴミは、パドルに絡まってスムーズに
回転できなくなってしまうので、トラブルの原因になります。

この回転を測定する方法は、２種類あり、
１つはパドルの中に、磁石を入れてあり、パドルの上に磁界を
測定するセンサがあり、パドルが上にくるのをカウントしています。
この方式だと、どっちから流れても、パドルは回転するので、
流れ方向の制限はありません。
この方式の欠点は、鉄粉などが混ざっていると、磁石にくっついて
しまい、パドルが重くなって廻らなくなる可能性があることです。

もう一つの方式は、パドルが上に来たことを、光で計測しています。
この光が、パドルの真上ではないので、流れ方向がどちらなのか、
確認することができます。
この方式では、鉄粉が混ざっていても、とくに問題なく流量が
測れます。

原理は単純なんですけど、信号の出力方式や、口径によって、
いろいろ種類があるので、ちょっとわかりにくいてす。
その辺りを、説明していきますね。

ビュルケルトの流量計

ビュルケルトの流量計といえば、気体専用の流量計である、マスフローメータ、さらに制御機能を搭載した、マスフローコントローラがあります。

液体では、現在、下記の３種類があります。
・パドル式流量計
・容積式流量計
・電磁流量計
繰り返しますが、この３種類は液体専用で、気体では使えませんので、ご注意ください。

計装の世界では、バルブとセンサは、別々のメーカーであることが、ほとんどですが、ビュルケルトはどっちもやっているところが、面白いところです。
また、バルブにしろ、センサにしろ、他社と違うことを考えてるので、方式が違うため、直接比較しにくいとも言われちゃいます。

それぞれの流量計について、説明していきますね。