コリオリ質量流量計測原理

コリオリ効果と小流量ガス・液体の正確な測定の関係はどのようなものでしょうか。この現象は世界中の計量業界で広く知られている現象です。この測定原理により小流量から大流量までの測定を行います。

コリオリ効果とは？
コリオリ式流量計の動作原理
コリオリ式流量計とサーマル式流量計
コリオリ式流量計が直面する困難・課題
コリオリ式流量計が最善の適用事例
ブロンコスト製品中のコリオリ式流量計

コリオリ式流量計を探す

_{この動画はコリオリ式流量計とギアポンプを組み合わせることにより流量が高速かつ正確に制御される様を説明致します。}

1. コリオリ効果とは？

北半球における低気圧の風はなぜ西から東に吹く傾向があるか考えたことはありますか。

答えは地球の自転にあります - 主に東から西への方向へ、そして極地に比べ赤道付近の方が高速となります。この回転が周囲の風を連れていき、北半球においては西から東の方に風を吹かせます。吹く風が横方向の力を受けることを発見したのはフランスの科学者Gaspard-Gustave de Coriolisで、彼の名前にちなんでコリオリ効果（the Coriolis effect）と呼ばれています。最初の重要なメッセージは次のとおりです：コリオリ効果は、回転系内を流れる空気の偏向を説明します。実際、コリオリ効果は質量慣性効果です。

2. コリオリ式流量計の動作原理

このコリオリ効果は、より実用的な用途、つまりガスや液体のマスフロー（質量流量）測定にも適用されます。この目的を達成するために、測定対象の流体は振動チューブ内を強制的に流されます。

コリオリ式流量計の中では、アクチュエータにより小さなチューブがその固有振動数を中心に連続的に振動します。チューブに沿って配置された2つのセンサが、この振動するチューブのたわみを時間とともに測定します。チューブ内を流体が流れない時、両方のセンサが同じ瞬間に同じたわみを測定します。一方で、ガスまたは液体がチューブ内を流れるとき、この流体の質量により、流体の慣性によりチューブに追加のねじれが生じます。「位相シフト」として知られる2つのねじれの差は、チューブを通る質量流量の直接的な測定値です。この位相シフトは質量流量に比例します。より大きな位相シフトは、より大きい質量流量の結果です。

コリオリ効果による質量流量計は、加えて流体の密度を測定します。位相シフトは質量流量の尺度ですが、固有振動周波数は流体密度の尺度です。流体の密度はチューブの振動周波数に影響します。密度の高い流体は、密度が低い流体よりも低い周波数で振動します。したがって、この振動周波数はガスまたは気体の密度の直接の尺度になります。質量流量と密度は同じ機器により互いに独立して測定され、コリオリ流量計の多用途性が示されています。

コリオリ流量センサの動作原理

3. コリオリ式流量計とサーマル式流量計

コリオリ流量計を使用すると、質量流量を直接測定できます。直接質量流量測定により、流体の物理的特性によって引き起こされる不正確さが排除されます。一方、サーマル式流量計では質量流量を間接的に測定します。
測定方法により、2種類の機器間には根本的な違いがあり、それが一般的なアプリケーションに影響を与えます。

サーマル質量流量計は、流体の熱容量を利用して質量流量を測定します。デバイスの中心部にヒーターと1つまたは2つの温度センサがあり、昇温のために加えられる電力（1つのセンサの場合）が、または2つのセンサ間の温度差が流体の質量流量に直接比例します。サーマル式質量流量計は主にガス向けに使用されます。

コリオリ原理では質量流量を直接測定するため、コリオリ式流量計はガスと液体の両方に使用できます。

4. コリオリ式流量計が直面する困難・課題

コリオリ装置では、センサーチューブがアクチュエータによって振動します。ほぼ同じ周波数の外部振動の場合、測定に干渉する可能性があります。

振動源としては周辺の交通、建屋内の空調や他の機械などが挙げられます。これらの外部振動源を特定することは、その影響を最小限に抑えるための第一歩です。このような振動への対策は、例えば、コリオリ式流量計をより強固・堅牢な場所に移動すること、機器を回転させること、（より大きな）マスブロックを使用すること、ダンパーおよび/またはフレキシブルチューブを使用して機器を振動源から切り離すこと、などによって実現できます。

ブログ：振動にどのように対処するか

5. コリオリ式流量計が最善の適用事例

コリオリベースの質量流量計は、変化するまたは未知のガスや液体混合物の質量流量の測定、あるいは超臨界流体の測定に最適です。これらの機器は、流体の物理的特性による不確かさを排除する直接質量流量の測定に加えて、高い精度、高い繰り返し性を備えています。コリオリ式流量計は、究極の柔軟性と信頼性を有し、そして非常に正確な流量計です。