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ロータメーター入門


ロータメーターとは?
ロータメーターは、液体やガスの流量を測定するために使われる工業用流量計です。ロータメーターはチューブ (管) とフロート (浮き) で構成されます。フロートは、流量の変化に対して線形的な反応をします。また、10～1の流量範囲とターンダウンが標準です。OMEGA™実験室ロータメーターの場合、相関式を利用することで自由度を大幅に向上できます。ロータメーターは、線形目盛りと比較的広い測定範囲、小さな圧力ドロップをもっているのでよく利用されます。取り付けも保守も簡単です。

動作原理
動作原理ロータメーターの動作は、面積が変わることを利用しています：テーパーが付いたチューブ内のフロートが、液体の流れで浮き上がり液体が通過する部分が拡がります。流れが速ければ、それだけフロートの浮き上がります。フロートの高さは、流量に直接的に比例します。液体の場合、フロートは液体の浮力と流体の速度水頭の組み合わせで浮き上がります。ガスの場合、浮力は無視できますのでフロートは速度水頭のみに反応します。
フロートは、流体の速度とフロートとチューブの壁の間の環状な面積に比例して、浮き上がったり下がったりします。流体の流れによる上向きの力とフロートの重さに加わる下向きの重力が釣り合うと、フロートは安定な位置に落ち着きます。流量の変化は、この力のバランスを乱します。フロートが上がったり下がったりすると、力が平衡する位置に達するまでフロートを囲む環状な面積が変動します。この力の関係を満足するためのフロートの位置は、ある速度に対してはっきりと決まります。しかし、フロートは重力を受けるので、ロータメーターの方向が垂直になるように取り付けることが重要なことです。

ロータメーター流量計の選定
ロータメーターを選定する前に、かならず次のような検討をしてください：
  • 流量計に要求される最小および最大流速はどの程度ですか？
  • プロセスにおける最低および最高温度はどの程度ですか？
  • パイプのサイズははどの程度ですか？
  • ロータメーターから直接的に流量を読み取るか、ルックアップ表を使い流量を知るか？
  • 精度要求は？
  • 流れを安定化させるバルブが必要か？
  • 背圧が存在するか？
  • プロセスにおける最大圧力は？
 ロータメーターのタイプ
ガラス管流量計 拡大レンズ型フロントシールド付きで交換が容易なチューブ (E-Z Tube Change) 採用の流量計 ガラス管ロータメーター
ロータメーターの基本形は、ガラス管を用いたタイプの表示メーターです。ガラス管は硼珪酸ガラスから精密成形され、フロートは金属やガラス、プラスチックから精密加工されます。金属フロートは、通常ステンレス鋼製であり耐腐食性があります。フロートの先端はとがっており、その先端が示す目盛りを読み取ります。目盛りは管に沿って取り付けられています。
管の端の継手と接続部として、さまざまな材料やスタイルのものが利用できます。重要なエレメントは、チューブ/フロート組立との呼ばれることがある管 (チューブ) とフロート (浮き) です。ロータメーターのこの部分こそ測定をしている重要な部分です。実際に、流量計の用途から必要なケースや継手が何であれ客先の要求に最も合うように、このようなガラス管とステンレス鋼のフロートの組み合わせが一般的に利用されます。空気または水の流れを直接的に読み取ることで、ロータメーターの目盛りの校正が可能です。あるいは測定範囲のパーセント表示が読める目盛りが付いていることや任意の目盛りが付いていることがありますが、これは変換式や変換チャートを使い流量に変換するためのものです。安全ガラスシールド管を使ったロータメーターは、液体やガスの双方の測定をする産業で一般的に利用されています。このロータメーターは、60 GPM程度までの計測能力をもっており、管の両端に計測対象である流体の化学的特性と適合する金属またはプラスチックの継手が付いています。PHが高くガラスや液に触れるステムなどを軟化させるような水が高温 (90°C、194°F) となる場合や、計測ガラス管を腐食させる流体、ガラスを溶解する苛性ソーダ、ガラスを腐食するフッ化水素酸などの用途には、このロータメーターは適していません。汎用ロータメーターに対する主な使用上の制約は、計測ガラス管の圧力および温度限界です。小型の6 mm (1/4") の管は500 psigまでの動作圧力に適していますが、大型の51 mm (2") の管に対する動作圧力は100 psig程度まで下がるでしょう。ガラス製のロータメーターに対する実際的な温度制限は204°C (400°F) ですが、このような高温下で使うときにはメーターの動作可能な圧力が大きく下がります。一般的に、動作温度と動作圧力の間には線形関係があります。
金属フレーム流量計 金属管流量計
ガラス管が実質的使えな圧力や温度をもつ用途では、金属管が使用されます。金属管は、通常はアルミニウム、真鍮またはステンレス鋼製です。ピストンの位置は磁気的または機械的なフォロワーできまり、それは金属製の計測管の外側から読み取ることができます。ガラス管ロータメーターと同様に、スプリングとピストンの組み合わせで流量が決められます。継手と構造の材料は用途の要求を満足するように選択されます。動作圧力や温度、水撃作用または他の力がガラス製の計測管を破壊してしまうような用途で、この金属管流量計が使用されます。スプリングとピストンを組み合わせた流量計は、腐食性液体やガスを含む多くの流体で使用できます。このタイプの流量計は、ガラス管が使用できない蒸気を含む用途に特に適しています。
全プラスチックロータメーター プラスチック管ロータメーター
安価であり耐衝撃性が高いのでプラスチック管を使っている設計されているロータメーターもあります。このロータメーターは、一般的には金属またはプラスチックの継手をもつポリカーボネート構造です。プラスチック継手の場合、メーター取り付けに際してはネジをつぶさないように注意すべきです。全プラスチック製のロータメーターは、金属との接触が許されない純水や腐食性液体のような媒質の流量測定に利用されます。



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