質量流量計 – metoree本番管理

質量流量計とは

質量流量計 (英: Mass Flow Meter) とは、液体や気体の流体中の質量流量を測定するための装置です。

流量計全体では体積を測定する体積流量計が多いですが、質量流量計は一定時間内に流れる流体の質量を直接測定することができます。質量流量計は、液体や気体の両方の流体に対して使用できる場合が多いです。

したがって、さまざまな流体の質量流量を測定するための幅広い応用用途があります。ただし、質量流量計は体積流量計と比較して高価です。また、設置や運用に一定の技術的な知識が必要な場合があります。

質量流量計はさまざまな産業分野で使用されます。以下は使用用途の一例です。

石油・ガス産業では、質量流量計がさまざまな場面で使用されます。石油精製プロセスやガス処理プラントでの液体や気体の供給や混合においても、質量流量計が使用されることが多いです。処理ガスは組成や密度が変化するため、質量流量計が重宝されます。

化学プラントでは、液体や気体の質量流量計が多く使用されます。これらのプラントでは原料の供給や混合、反応物の投入、製品の生産量の測定などが必要です。これらのプロセスでは質量比によって混合比率を検討する場合も多く、質量流量計が採用されます。

したがって、質量流量計は製品の品質管理、プロセスの効率向上、原料の使用量の最適化などに役立ちます。また、危険物の取り扱いや安全性の確保にも重要な役割を果たします。

発電所では燃料供給や排ガスの流量測定に質量流量計が使用されます。石炭や天然ガスなどの燃料の正確な供給量を測定し、発電プロセスの効率を向上させることが可能です。

また、排ガスの流量測定により、環境規制の遵守や排ガスの品質管理が行われます。質量流量計は温度・圧力による影響を比較的受けずに測定することが可能です。

質量流量計には多くの種類が販売されており、それぞれ動作原理が異なります。ただし、流体の質量に関連する物理的な変化や効果を利用するという共通した原理があります。

質量流量計は、流体の質量を直接的に測定する方法を使用する流量計です。質量は流体の物質の量を表すため、直接的な質量測定は正確な流体の量の把握につながります。

また、原理に応じて流体の物性を利用します。振動管におけるコリオリ効果では、流体の質量が振動によって生成される位相差や変位に影響を与えます。熱伝導法では流体の熱伝導率が質量流量と関連しています。

質量流量計には非常に数多くのタイプがありますが、多く使用されるのはコリオリ式と熱式です。

コリオリ式流量計はコリオリ力を使用した流量計です。コリオリ力とは質量が回転座標上で移動した際に、移動方向と垂直の方向に発生する慣性力です。コリオリ力を測定することで、流体の質量流量を高精度に直接計測可能です。

コリオリ式流量計は複数の振動チューブを使用します。流体が振動するチューブに流れる際、コリオリ効果によって生じる力が振動に影響を与えます。流体の質量が振動の位相差や変位に関与するため、これを測定することで質量流量を計算することが可能です。

精度も応答性も高い上に流体の脈動に影響を受けない点が特徴です。また、気体または液化ガスといったほぼすべての流体の測定ができます。ただし、流量計や架台の振動に影響を受け、掃除がしにくいといった欠点があります。

熱式流量計は、熱の伝熱や熱膨張の原理を利用して質量流量を測定する流量計です。気体で使用されることが多いです。

熱式流量計では温度差を検出して質量流量を計算します。流体の流れによって生じる熱エネルギーの変化や伝導速度の変化を検知し、それを基に質量流量を推定することが可能です。

測定できる温度範囲が広い点が特徴であり、高温ガスの測定も実施可能です。また、熱式流量計は一般的に低い圧力損失で測定ができます。ただし、汚れに弱いといった欠点があり、オイルミストを含有した気体などの測定には不向きです。

参考文献
https://kotobank.jp/word/%E8%B3%AA%E9%87%8F%E6%B5%81%E9%87%8F%E8%A8%88-74259
https://news.aperza.jp/flowmeter/#anchor03
https://www.jstage.jst.go.jp/article/jime/52/3/52_342/_pdf/-char/ja
https://www.youtube.com/watch?v=BjVjvLRF2BY&list=PL7CHH
https://www.jp.endress.com/ja/Field-instruments-overview/Flow-measurement-product-overview/Coriolis-mass-flowmeters