流量センサガイド

流量センサは、ダクト、システムや配管内の液体、空気、他の気体などの流量と圧力を監視するために使用される装置です。

このスイッチまたはセンサは、一定期間の流量を監視するために使用することや総流量を連続的に監視するように設定されます。厳密に言うと、流量計やインジケータは、必ずしも流量「センサ」ではないかもしれません - 装置が単にデータを表示して記録するだけなら、メータまたはインジケータと呼ぶ方が適切です。

しかし、大抵の場合、流量と圧力を設定されたレベルに調整するために、システム内の他の装置（例えばポンプ）を作動させたり、停止/始動させたりすることができます。これが流量センサの役割です。

流量センサの仕組みと機能を理解するためには、スイッチまたはセンサを構成する主要部品を理解する必要があります。

多くの種類には、回路に接続され、液体または気体が通過する経路に配置される、パドルまたは磁気トリガー（主要部品です）が含まれます。このパドルは、流れる物質によって変位または回転し、トランスデューサとして知られる二次部品に読み取り値を送ります。

トランスデューサは、パドルから信号を読み取り、読み取り可能な形式でトランスミッタに送ります。トランスミッタは、この読み取り値を事前に定義されたパラメータセットと照らし合わせて測定し、他の場所のコンポーネントや装置の動作を調整するために必要な信号や動作を実行します。

このようにして、流量センサは、システムの特定部分またはシステム全体を流れる液体・気体の流量を監視、報告、制御し、流量が事前に設定された範囲内に収まるようにします。流量が必要な値を上回ったり下回ったりした場合、アラームの作動、ポンプの作動、分流、一部のシステム遮断など、一連の動作を起動することができます。

すべての流量センサに物理的なパドルが付いているのではありません。超音波や他の非接触型もかなり一般的で、監視対象に信号を送り返すことで動作します。これは、媒体が汚染されていたり、物理的な損傷を与えたり、その他危険な場合、あるいは可動部品が常に磨耗や損傷にさらされていない場合に有用です。

ロータフローまたは可変面積式流量センサは、フロート（場合によっては電磁石）を備えたテーパ管を使用して、気体や液体の通過を測定、制限、許容する、よりシンプルな装置です。様々な種類の磁気流量センサがあり、媒体がある程度導電性を持つ限り、幅広い用途で効果的です。

流量センサにはさまざまな種類があるため、設置方法や技術も多様です。流量センサの配線方法に関する情報で重要なことは、どんな種類のセンサをどんな目的で使用するのかを理解しておくことです。

流量センサの設置方法には基本的な規則がいくつかあります。以下のような内容です：

• 流量センサをパイプまたはダクトの直線部分に設置すること
• センサの前後に十分な長さの直管を確保すること（理想的には、配管の直径の10倍に相当する長さ）
• 配管の曲がり角、他の継手、バルブ、排水口、幅の狭い部分、広い部分など、その部分を流れる流量が明らかに変動する可能性のある部分の近くへの流量センサの取り付けや配線を避ける

流量センサを設置するための方法が、使用するセンサの種類や場所によって異なるように、すでに設置されている装置の機能をテストする場合も同様です。流量センサの測定方法を知るには、何を測定するのかを把握する必要があります。

通常、流量センサの動作を観察し、流量が開始または停止したときに正しい応答が返されることを確認するだけで、流量センサが正常に動作していることを把握できます。他の場合では、オーム計を使ってセンサの電子回路の抵抗を測定し、センサが作動したときに回路が動作することを確認します。

上記の手順で必要な結果が得られない場合は、センサを交換または修理する時期が来ている可能性があります。流量センサの特定の種類と場所（公共の場所の消火設備のような安全設備に取り付けられているものを含む）については、定期的にテストすることが法的義務となっています。

流量センサは数多くの種類があり、液体や気体の直線流量、非直線流量、体積流量、質量流量を測定するために、それぞれ微妙に異なる方法を採用します。流量センサを注文したり設置したりする前に、用途に応じてどのような種類が必要なのかを理解することが重要です。

流量センサは単一の製品で、すべての機能を発揮することはできませんので、用途に応じてどのような種類が適切なのかを把握する必要があります。

液体用流量センサには多くの種類があります。以下に、よく使われるタイプをいくつかご紹介します。

水ポンプ用流量センサ

水ポンプ用流量センサは、液体システムに接続された電動ポンプの運転速度や移送量をその場で自動的に調整するように設計されています。システム内の水の重力運動と全体的な流量を感知することで、ポンプにオン/オフ信号を送り、システム内部の水圧を上下させることができます。

また、水供給が停止した場合にポンプが空運転になるのを防ぐこともできます。

スプリンクラー用流量センサ

スプリンクラー用流量センサは、自動火災スプリンクラーシステムで最も頻繁に使用されます。主な機能は、スプリンクラー配管やバルブを通過する水が所定の流量を超えたことを検知し、スプリンクラーシステムの作動を伝えます。

これにより、消防署に信号が送られ、消防署が出動して調査する必要があることを知らせます。この用途のために設計されたほとんどのフロースイッチには遅延タイマーも組み込まれており、一定時間連続流量が検出された場合にのみ緊急信号を発信します。この機能は、システムの他の場所での無関係または無害な圧力の変化による誤検出を避けることが目的です。

磁気式流量センサ

磁気式流量センサは、ファラデーの電磁誘導の法則に従って機能します。この法則は、基本的に、導体（この場合は水）が磁界を通過するときに誘導される電圧は移動速度に比例するというものです。

つまり、水が通過する磁場を発生させることで、移動速度と水量を測定します。この情報は電気センサによって読み取られ、電気センサは読み取った情報に基づいて動作を開始します。

磁気式流量センサが適切に機能するためには、通過する液体がある程度導電性でなければなりません。これは廃水処理システムでよく使用されています。

インライン式流量センサ

インライン式流量センサは、システム全体の一部として恒久的に設置されるものです。これは、外部からプロセスパイプに導入されるプローブまたはパドルを使用する「挿入型」流量センサと対照的です。

インライン式流量センサは、コストが高く、設置やメンテナンスが複雑になる傾向がありますが、適切に動作するためには、はるかに短い直管部分が必要であり、設置後は自動的に流れを調整することができます。

パドル式流量センサ

パドル式流量センサは、水や他の液体が通過するパイプ内に、物理的なプローブやパドルを吊り下げて使用します。このプローブは、通過する物質の流量に応じて様々な速度と圧力で回転または起動され、これらの信号が読み取り値と動作に変換されます。

液体用パドル式流量センサは、確実に流量を測定するのに優れていますが、異物や残留物の蓄積にとても敏感で、可動部品の磨耗があるため定期的なメンテナンスが必要です。

気体用流量センサは、空気濾過と供給システム、ダクトヒーター、換気扇、その他多くの用途に使用使用されています。水と同様、機械式流量センサや他の方法で通過速度を検知する非接触型として設計することができます。

以下の部分では、空気と気体用流量センサの一般的な用途についてご紹介します。

送風ダクトとHVAC用空気流量センサ

空気流量センサは、様々な送風ダクトやHVACシステムで広く使用されており、設定された流量や風量を超えて流量が増減すると、（機械的な）パドル式操作によりマイクロスイッチが作動します。

HVACと送風ダクトシステムでは、多くの空気流量センサは、エアハンドリング、ファン監視、フィルター監視などの動作にも使用できます。

パドル式空気流量センサ

パドル式空気流量センサは、水用パドル式流量センサと同様に、監視対象のダクト内に一部が突出した機械式センサです。

ダクトを通して送られる気体や空気は、空気流路に直接設置されたパドルを物理的に動かし、これにより、流量が所定の速度以上に増減した場合に動作が起動します。

ボイラ用空気流量センサ

ボイラ用空気流量センサは、通常、煙道を通じてファンによってシステムから廃ガスが適切に排出されることを監視します。これらの廃ガスは、ボイラーが点火する前に安全に排出される必要があります。ボイラ用空気流量センサはファンがすでに必要な速度で回転していることを認識した場合にのみ点火を許可するように設定されています。

煙道が詰まっていたり、ファンが正常に作動していない場合、空気流量センサは圧力が十分に下がっていないことを検知し、問題が解決するまでボイラの点火を許可しません。

インライン式空気流量センサ

インライン式空気流量センサは、インライン式水用流量センサと同様に、ガスまたは空気が供給されるダクトに一体化して設置されます。このため、最初の設置やメンテナンスは難しいですが、より多機能で、長期間にわたる連続的な流量を読み取るのに適しており、一般的に挿入式やパドル式の流量センサよりもメンテナンスが少なくて済みます。

パドル式流量センサ

パドル式流量センサは、機械式センサの一種であり、センサが挿入されたダクトまたは流路を通過する媒体（通常は液体）の圧力によって直接作動します。パドルは多くの場合、パイプ内にぶら下がる金属またはプラスチックの小片で、引張りばねまたは磁石に取り付けられています。

停止位置では、センサの機能とそれが属するシステムに応じて、開閉が判断されます。流量センサのパドルを第2の位置に移動させるのに十分な（または不十分な）力でダクトを通過する媒体は、動作またはアラームを起動します。

熱分散式流量センサ

熱分散式流量センサは「ソリッドステート」装置であり、可動部品がありません（機械的なパドルやベーンタイプの製品とは異なります）。熱式流量センサは、ダクトまたはパイプラインの流れの中心にセンサプローブを挿入します。

このプローブは、ワット数の入力によって連続的に加熱され、熱分散の原則に従って、熱を持つ分子がどれだけ速く「移動しているか」に応じて、気体または液体の流速を計算することができます。

一定の温度を維持するためにプローブに送らなければならないワット数から、流量を正確に計算するために必要な数値が得られます。精度だけでなく、熱分散型流量センサは、柔軟性（低流量から高流量まで測定可能）、頑丈さ、設置の容易さでも高く評価されています。

油用流量センサ

燃料または油用流量センサは、他の液体用流量センサと同様に機能し、パドル式または熱式など、さまざまな構成があります。

燃料やオイル用に設計されたスイッチは、腐食性の低い媒体用に設計されたものよりも耐久性が高い傾向があり、頑丈なシールとハウジングにより、高温でも動作可能です。

超音波・非侵入式流量センサ

超音波式流量センサは、非侵入型流量センサの一種で、流量を監視しようとする配管、ダクト、流路の壁を貫通する必要がありません。

その代わり、超音波式はダクトの外側にクランプすることができ、センサから信号を往復させることで流量を読み取り、反応します。この信号は、センサに戻る前に、流れの中の微粒子や気泡によって屈折・反射される為、ドップラー効果を使って流量を計算することができます。(ドップラー効果は、救急車のサイレンが道ですれ違うときに音程が変わるように聞こえる理由です！）

超音波式流量センサは通常、液体中の微粒子や通気性に依存するため、飲料水や蒸留水には適さない傾向があり、廃水やその他の「汚れた」媒体を監視するほうが一般的です。クランプオンタイプは、信号が干渉する危険性があるため、特定のダクトタイプでしか動作せず、そのため並列配管ではあまり見かけません。

機械式流量センサ

機械式流量センサは、監視対象媒体との直接的な物理的接触によって作動する1つか複数の可動部を持つセンサです。部品の動きによって、必要な動作や反応が引き起こされます。

パドル式流量センサは、機械式流量センサの一種です。機械式スイッチは、部品の継続的な物理的な動きが最終的に磨耗や破損につながり、動作に影響を及ぼす可能性があるため、定期的な検査と交換が必要です。

PVC流量センサ

PVC流量センサは、最も基本的な製品で、流量/無流量状態を素早く視覚的に確認する必要がある場合に使用されます。PVC流量センサは通常機械式で、1つあるいは複数の可動部を持つ羽根式または磁気式があります。

これらは安価に設置できることが多く、通常頑丈な構造になっています。また、洗浄やメンテナンスが容易なように設計されており、化学的適合性や耐腐食性にも優れています。

産業用流量センサ

産業用流量センサは、上記の流量センサタイプの大型で堅牢な製品です。通常、高い容積、圧力、流量に耐えることができ、多くの場合、腐食性の強い、重度に汚染された、危険な物質を扱うように設計されています。

産業用流量センサは、錆や他の金属微粒子を含む水でも機能するように、多くの場合磁気作動部品が使われていません。

熱量式流量センサ

熱量式流量センサは、類似した熱分散式流量センサの機能を既に理解していれば、その機能を理解するのは簡単です。熱量式センサは2つの温度センサを使用し、1つは加熱され、もう1つは流路内の媒体の周囲温度を監視します。

この2つの読み取り値の差を比較すると、流量が計算できます。流量が速いほど、熱は温められたセンサからより速く持ち去られるため、差は小さくなります。

空圧式流量センサ

空圧式流量センサは一般的に、機械式またはパドル式センサの代わりに空気弁を使用し、流量が開始または停止したときにリレーまたはバルブに空気を通すよう制御するために使用します。

エアバルブは、流量が低すぎるレベルに低下した場合、システムから圧力を抜くように設定されることがあります。空圧式流量センサは、ダクトの異なるエリア間に必要な圧力差がある場合にも有用です。

調整可能流量センサ

調整可能流量センサは、ユニットを分解することなく、容易に所定の流量設定を再調整することができる装置です。これはマイナスドライバーを使用し、センサのハウジング内にある羽根またはパドルの感度を調整するために開閉します。

回転式流量センサ

回転式流量センサは、基本的なタービンとして機能し、一般的には、自由に回転する軸受に、ダクトの流路内に完全に取り付けられた複数のブレードまたはパドル付きホイールの形をしています。液体（回転式流量センサの最も一般的な媒体）がその上を通過する際に流量を記録します。羽根車型、ピストン型（シャント型）、パドルホイール型があります。

流量センサの使用方法を知るには、まず、流量センサが特定のシステムでどのような役割を果たすのかを把握する必要があります。通常、損傷や劣化がない限り、自動で動作するよう設計されています。そのため、流量センサの使用方法を理解することは、流量センサが特定のシステムで果たす役割によって機能していない場合の見分け方を知ることです。

ボイラでの流量センサ

ボイラでの流量センサは、水管路とガス管路の両方にあります。水管路の場合、一般に低流量／無流量状態でのボイラ運転を保護するために設置されます。ガスボイラ用流量スイッチは主に、蓄積したガスが煙道を通じてファンによって排出される前にボイラが発火するのを防止するために使用されます。

ポンプ用流量センサ

ポンプ用流量センサは、水供給に障害が発生した場合にポンプの空運転を防止するために設置されます。水ポンプは、低流量/無流量状態で運転し続けるとすぐに過熱したり損傷したりするため、ポンプ用流量センサは、ポンプに十分な液体が供給されていない場合にポンプへの電力を一時的に遮断する機能を持っています。

シャワーポンプ用流量センサ

シャワーポンプ用流量センサは、配管を通ってシャワーヘッドから送り出される水圧を維持させます。流量センサは、温水と冷水の両方の給水経路にあり、通常は機械式です。

シャワーヘッドに水が供給されるとスイッチが作動し、ポンプが稼働を開始します。時間の経過とともに、シャワーポンプ用流量センサは、水垢、熱や他の問題により劣化することがあり、最終的には交換が必要です。

ヒートポンプ用流量センサ

ヒートポンプ用流量センサは、プールやスパでよく使用されます。電源を入れると、大きなヒートポンプが水を目的の温度まで上昇させ、暖かさと水流の両方を確認します。この場合、流量センサは、水の供給が中断された時やプールが使用されていない時にポンプの運転を停止します。

プールポンプ用流量センサ

プールポンプ用流量センサは、上記のヒートポンプの機能とよく似た働きをします。このセンサは、部品に深刻な損傷を与える可能性のある低流量/無流量時や、プールが使用されていない時に、プールポンプの運転を停止します。

排水ポンプ用流量センサ

排水ポンプ用流量センサは、排水システムからの水が溢れないように設置されます。また、非水中ポンプを空運転するとすぐに損傷するため、給水が停止した場合や流量が低下しすぎた場合に、電源を切ってポンプの働きを保護する役割も果たします。

ホットタブ・ジャグジー用流量センサ

ホットタブ用流量センサは、流量が低すぎる場合、スパ、ジャグジー、ホットタブのポンプ部品を過熱から保護します。水流障害やポンプ内にエアポケットが形成された場合、センサが働くことで、ポンプや加熱システムの故障を防ぎます。

高温・高圧流量センサ

高温流量センサは、液体または気体の連続的な流れを摂氏350度以上の温度で維持する必要がある産業用システムで一般的に使用されます。

高圧流量センサチは、通常の家庭用システムよりもはるかに大きな力と様々な媒体からの流量にさらされる可能性が高い、厳しい用途で使用できるように頑丈に設計、製造されています。

衛生管理用流量センサ

衛生管理用流量センサは、衛生が重視される産業で使われ、食品製造、製薬、医療、実験室環境、または汚染のリスクを最小限に抑えることが重要な産業研究開発などに使用されます。

通常はステンレス製で、内室が密閉され、タービン式流量センサやマグネット式流量センサが収納されている場合もあります。

冷凍機用流量センサ

冷凍機用流量センサは凍結損傷につながる低/無流量状態から機器を保護するために設置されます。産業用、商業用、施設用の空冷システム、工作機械、医療用画像診断装置、食品・飲料製造システムなど、さまざまな種類の高温稼動機器の冷却によく使用されます。冷凍機用流量センサは、冷凍機が使用する圧縮システムに応じて、気体用と液体用があります。

必要な位置や用途に適した流量センサの種類を特定するだけでなく、設置するダクトやシステムで正しく動作する適切なサイズと電圧のセンサを選択することも重要です。流量センサのサイズや電圧は、オンライン検索で絞り込むことができるため、お探しの製品を簡単に見つけられます。

1インチ流量センサ

1インチ流量センサは、直径1インチのパイプまたはダクトでの使用を目的としています。

2インチ流量センサ

2インチ流量センサは、直径2インチのパイプまたはダクトでの使用を目的としています。

4インチ流量センサ

4インチ流量センサは、直径4インチのパイプまたはダクトでの使用を目的としています。

24V 流量センサ

24V 流量センサは、気体や液体に使用されるパドル式、回転式、電磁式など、幅広い種類とサイズに対応しています。

様々な種類のセンサ、アクセサリ、汎用されているシステムを提供する主要なブランドがあります。最も有名で人気のあるブランドは、HoneywellとDwyerです。

Honeywell 流量センサ

Honeywell流量センサは、高い信頼性、高精度、精密な動作特性により、多くの産業で採用されています。長寿命にわたる固有の精度は、頻繁な再校正の必要性を低減します。Honeywell流量センサは、暖房、換気、空調システム、医療用呼吸器と換気装置、ガス用メータと漏れ検知器などの用途で主要な選択肢となっています。

Dwyer 流量センサ

Dwyer Instrumentsの流量センサは、パドル型、ベーン型、熱分散型など、幅広い仕様があります。Dwyerの流量センサは、流量の減少や損失による損傷から機器や配管システムを自動的に保護するのに理想的であり、長期的な信頼性と、保守や交換が必要になるまでの長寿命でも高い評価を得ています。

流量センサの種類、寸法、電圧、機能を、設置する用途に応じた適切な選択をすることは、必要な機能を実現するために重要です。

幅広い製品やブランドが存在するため、判断に迷うこともあるかもしれません。RSでは、様々なサポートを通じ、案内やアドバイスを提供しておりますので、ご質問やご不明な点がございましたら、お気軽にお問い合わせください。