工場で使う流量センサーの選び方

工場では、原料の投入量や冷却水の循環量、薬液の供給量、圧縮空気・ガスの使用量など、さまざまな工程で流量を測定します。その際に使用されるのが、流量センサーや流量計です。

ただし、流量を測定できればどの製品でもよいわけではありません。水・油・薬液・スラリー・気体・蒸気など、測定する流体によって適した測定方式は異なります。また、配管径や流量範囲、必要精度、温度・圧力、接液可否なども確認する必要があります。

このページでは、工場で使用される代表的な流量センサー・流量計の種類と、それぞれの特徴、選定時に確認したいポイントについて解説します。

工場で使われる主な流量センサー・流量計の種類

工場で使用される流量センサーには、電磁式、コリオリ式、超音波式、渦式、熱式など複数の測定方式があります。それぞれ測定原理が異なり、対応できる流体や流量範囲、精度、配管条件も異なります。

測定方式	主な対象	特徴	向いている用途
電磁式	導電性のある液体	流路を妨げる構造が少なく、圧力損失を抑えやすい	工業用水、薬液、排水、スラリー
コリオリ式	液体・気体	質量流量を直接測定でき、高精度な測定に向く	原料計量、薬液、製品品質管理
超音波・クランプオン式	主に液体	配管外側から測定できる製品がある	既設配管、薬液、食品、後付け測定
渦式	液体・気体・蒸気	幅広い流体に対応し、蒸気測定にも使われる	蒸気、ユーティリティ、工業ガス
熱式	主に気体	気体の質量流量測定に利用される	圧縮空気、窒素、各種ガス
面積式	液体・気体	構造が比較的シンプルで目視確認しやすい	現場での簡易監視、装置内配管

例えば、水だから必ず電磁式、ガスだから必ず熱式というわけではありません。同じ水でも、必要精度、配管径、設置スペース、後付けの可否などによって適した方式は変わります。

まず「何を測るか」から流量センサーを選ぶ

流量センサーを選定するときは、最初に測定する流体の種類と状態を明確にすることが重要です。

水・工業用水・冷却水

工場で使用される工業用水や冷却水では、電磁式、超音波式、渦式などが候補になります。

選定時には、

• 配管を切断できるか
• 配管径
• 必要な測定精度
• 圧力損失をどの程度許容できるか
• 既設設備へ後付けするか

などを確認します。

既設配管を加工したくない場合は、配管外側へ取り付けるクランプオン式も選択肢になります。

油・高粘度液体

作動油や潤滑油、高粘度の原料などでは、粘度によって測定性能が変わるため注意が必要です。

候補としてはコリオリ式や、対象流体・配管条件に対応したクランプオン式などがあります。

特に高粘度液体では、カタログ上の最大粘度や使用可能な流量範囲を確認したうえで選定しましょう。

薬液・腐食性液体

酸・アルカリなどの薬液を測定する場合は、測定方式だけでなく接液部材質が対象薬液に適しているかを確認する必要があります。

候補になる方式には、

• 耐薬品性のあるライニングを採用した電磁式
• 接液材質を選択できるコリオリ式
• 配管外側から測定する非接液式

などがあります。

薬液名だけでなく、濃度、温度、圧力などによって材質への影響は変わるため、実際の条件をメーカーへ提示して適合性を確認しましょう。

スラリー・固形物を含む液体

固形物を含む液体では、流路内に可動部や狭い部分があると、詰まりや摩耗が発生しやすくなります。

そのため、流路内に大きな障害物を設けずに測定できる電磁式などが候補になります。

ただし、スラリー濃度や粒径、導電率、流速条件などによって使用可否は異なるため、製品仕様を確認してください。

空気・窒素などの気体

圧縮空気や窒素などの気体では、熱式、渦式、コリオリ式などが使用されます。

気体は圧力や温度によって体積が変化するため、

• 標準状態での流量か
• 実流量か
• 質量流量か
• 使用圧力
• 使用温度

などを確認する必要があります。

蒸気

工場のボイラーや加熱工程などで使用される蒸気の流量測定では、渦式などが候補になります。

蒸気の場合は、単純な流量範囲だけでなく、飽和蒸気か過熱蒸気か、使用圧力・温度はどの程度かも確認します。

圧力・温度補正が必要な設備では、補正機能や外部計測機器との連携についても確認しましょう。

電磁流量計の特徴

電磁流量計は、導電性のある液体が磁界を通過するときに発生する起電力を利用して流速を測定し、流量を求める方式です。

電磁流量計のメリット

• 流路内に大きな障害物がなく、圧力損失を抑えやすい
• 工業用水や排水など幅広い液体に利用できる
• ライニング材を選ぶことで腐食性流体へ対応できる製品がある
• スラリーなど固形物を含む液体にも対応できる製品がある
• 可動部がないため機械的摩耗を抑えやすい

電磁流量計を使う際の注意点

電磁式は、原理上一定以上の導電率を持つ液体が必要です。

そのため、油など導電率が低い液体や、非常に低導電率の流体では使用できない場合があります。

また、電極・ライニングの材質や、配管内が満水状態になる設置条件なども確認する必要があります。

コリオリ流量計の特徴

コリオリ流量計は、流体が振動する測定管を通過した際に発生するコリオリ力を利用して質量流量を直接測定する方式です。

コリオリ流量計のメリット

• 質量流量を直接測定できる
• 高精度な流量管理に向いている
• 液体だけでなく気体へ対応する製品もある
• 密度・温度を同時に測定できる製品がある
• 原料投入量や製品重量に直結する管理に利用しやすい

そのため、原料の配合や高精度な計量など、製品品質に直結する流量管理で検討される方式の一つです。

コリオリ流量計を使う際の注意点

高精度な測定ができる一方で、製品によっては電磁式などと比べて導入コストが高くなる場合があります。

また、

• 配管振動
• 口径
• 流量範囲
• 設置重量
• 圧力損失

などを確認する必要があります。

超音波式・クランプオン式流量センサーの特徴

超音波式には、配管の外側からセンサーを取り付けて流量を測定できるクランプオンタイプがあります。

配管を加工せずに設置できるため、既設設備へ流量監視を追加したい場合などに向いています。

クランプオン式のメリット

• 配管を切断せずに設置できる
• センサーが流体へ直接接触しない
• 設備停止時間を抑えやすい
• 薬液などセンサーを接液させたくない流体にも利用しやすい
• 食品・薬品など異物混入を避けたい工程でも検討しやすい

製品によっては、水だけでなく油・薬液・高粘度液体などにも対応しています。

クランプオン式を使う際の注意点

非接液だからどの配管でも使用できるわけではありません。

測定性能は、

• 配管材質
• 配管外径
• 肉厚
• ライニング
• 流体中の気泡
• 配管内部の付着物

などの影響を受ける場合があります。

導入前に、対象となる配管と流体が製品の適用範囲に入っているか確認しましょう。

渦流量計の特徴

渦流量計は、流路内に設置された柱状物体の後方に発生する「カルマン渦」の周波数が流速に比例する性質を利用して流量を測定します。

液体だけでなく、気体や蒸気まで測定できる製品があることが特徴です。

渦流量計のメリット

• 液体・気体・蒸気に対応できる製品がある
• 蒸気流量の測定に利用しやすい
• 機械的な可動部が少ない
• 工場のユーティリティ管理に利用しやすい

渦流量計を使う際の注意点

低流量域や高粘度流体では、十分な渦が発生せず測定が難しくなる場合があります。

また、配管振動や流れの乱れの影響も受けるため、メーカーが指定する直管長や設置条件を確認してください。

熱式流量センサーの特徴

熱式流量センサーは、ヒーターなどで加熱したセンサーから流体へ奪われる熱量を利用して流量を測定する方式です。

主に、

• 圧縮空気
• 窒素
• 各種工業ガス

などの流量測定に使用されます。

質量流量を測定できるため、工場内の圧縮空気使用量の監視や、省エネルギー管理などにも利用されます。

一方で、対象となるガスの種類や温度・圧力条件によって測定特性が変わるため、使用条件を確認する必要があります。

面積式流量計の特徴

面積式流量計は、テーパ状の測定管内に設けられたフロートの位置から流量を確認する方式です。

構造が比較的シンプルで、電源を使用せずに目視確認できる製品もあります。

面積式流量計が向いている用途

• 装置周辺で流量を目視確認したい
• 高精度制御より簡易監視を重視する
• 小規模な配管で流量を把握したい

自動制御へ組み込む場合は、センサー出力や通信機能を持つタイプかどうかも確認しましょう。

工場向け流量センサーを選ぶ7つのポイント

工場で流量センサーを選ぶ際は、一つの仕様だけで判断するのではなく、以下の条件を順番に整理すると選定しやすくなります。

1．測定する流体を確認する

最初に確認するのは、何を測定するのかです。

• 水
• 油
• 薬液
• スラリー
• 空気
• 窒素
• 蒸気

など、流体によって適した測定方式は異なります。

さらに液体の場合は、導電率、粘度、腐食性、固形物の有無、気泡の発生しやすさなども確認しましょう。

2．最大・通常・最小流量を確認する

流量センサーには、それぞれ測定可能な流量範囲があります。

最大流量だけを確認して製品を選ぶと、通常運転や低負荷運転時の流量が測定レンジの下限を外れ、正しく測定できない可能性があります。

そのため、

• 最大流量
• 通常流量
• 最小流量

の3つを整理し、実際に使用する流量範囲全体をカバーできるセンサーを選ぶことが重要です。

3．必要な測定精度を決める

必要な精度は、流量測定の目的によって異なります。

例えば、

• 冷却水が流れているか確認する
• 圧縮空気の使用量を監視する
• 原料を一定量投入する
• 高価な薬液を正確に供給する

では、必要な測定精度は同じではありません。

単なる監視用途で過剰に高精度な製品を選ぶとコストが上がる一方、原料計量などで精度が不足すると製品品質へ影響する可能性があります。

また、精度表記には、

• ±○％ of R.D.（読み値に対する割合）
• ±○％ of F.S.（フルスケールに対する割合）

などがあるため、「±○％」という数字だけで比較しないようにしましょう。

4．配管径・配管材質を確認する

流量センサーごとに対応できる配管条件が決められています。

事前に、

• 配管の呼び径・外径
• 金属管か樹脂管か
• 硬質配管かホースか
• 配管肉厚
• ライニングの有無

などを確認します。

特に配管外から測定するクランプオン式では、外径・材質・肉厚などの配管情報が測定精度に関係します。

5．接液式か非接液式かを決める

流量センサーは、流体へ直接接触して測定する「接液式」と、配管外部から測定する「非接液式」に大きく分けられます。

接液式の特徴

• 多くの測定方式から選択できる
• 高精度な製品も多い
• 配管へ流量計本体を組み込む

一方、接液部では腐食や付着、汚れなどへの対策が必要です。

非接液式の特徴

• 流体へセンサーが接触しない
• 既設配管へ後付けしやすい
• 薬液によるセンサー腐食を避けやすい
• 配管を開放しないため異物混入リスクを抑えやすい

食品・薬液など、接液部材質や衛生性を重視する工程では非接液式も有力な選択肢になります。

6．温度・圧力条件を確認する

流量センサーには、使用可能な流体温度や圧力範囲が設定されています。

確認したい条件は、

• 通常時の流体温度
• 最高・最低流体温度
• 通常使用圧力
• 最大圧力
• 周囲温度

などです。

食品・医薬品設備などで高温洗浄を行う場合は、通常の製造温度だけでなく、CIP・SIPなど洗浄時の最高温度も考慮する必要があります。

7．出力・通信方式を確認する

流量を表示するだけではなく、PLCやコントローラーへ測定値を送る場合は、出力・通信方式を確認します。

代表的なものとして、

• 4～20mA
• 0～10V
• パルス出力
• IO-Link
• RS485
• Modbus
• Ethernet系通信

などがあります。

特にフローコントロールバルブと組み合わせて自動流量制御を行う場合は、既存のPLC・コントローラーへ測定信号を取り込めるかを確認しましょう。

流量センサーとフローコントロールバルブの違い

流量センサーとフローコントロールバルブは、どちらも流量に関係する機器ですが役割が異なります。

流量センサーは「流量を測る」

流量センサー・流量計は、現在どの程度の流体が流れているのかを測定するための機器です。

流量を測定するだけでは、基本的に流量そのものを増減させることはできません。

フローコントロールバルブは「流量を調整する」

フローコントロールバルブは、流路の開口面積を変えることで流体の通過量を調整する機器です。

ただし、バルブ単体では現在の流量を把握できない製品もあります。

自動流量制御では両方を組み合わせる

設定した流量へ自動的に調整する場合は、

流量センサー
↓
コントローラー
↓
フローコントロールバルブ
↓
流量が変化
↓
流量センサーで再測定

というフィードバック制御が使われます。

例えば設定値を10L/minとした場合、流量センサーが9L/minを検出するとバルブを開き、11L/minなら閉じる方向へ制御することで、設定値へ近づけます。

このように、「測る機器」と「調整する機器」を組み合わせることで、流量を自動的に安定させることができます。

流量センサーを正しく設置するためのポイント

用途に合った流量センサーを選んでも、設置方法が適切でなければ本来の測定性能を発揮できない場合があります。

必要な直管長を確保する

エルボや分岐、バルブ、ポンプなどの直後では流速分布が乱れ、流量計の測定値へ影響する場合があります。

特に渦式や一部の流量計では、上流側・下流側に一定の直管長が必要です。

必要な長さは方式・製品・上流側の配管形状によって異なるため、メーカーが指定する設置条件を確認してください。

液体ラインでは気泡・空気溜まりを避ける

液体の流量測定では、配管内部への気泡混入が測定値へ影響することがあります。

そのため、

• 配管高所へ空気が溜まっていないか
• ポンプ吸込側から空気を吸っていないか
• 液体が気化する圧力条件になっていないか

などを確認します。

測定部を満水状態にする

液体用流量計では、測定部分の配管が液体で満たされていることを前提とする製品があります。

水平配管・垂直配管などの設置方向も含め、測定部に空気が残りにくい位置へ設置しましょう。

ポンプ・バルブとの位置関係を確認する

ポンプによる脈動やバルブによる流れの乱れが、流量センサーへ影響する場合があります。

流量が安定しない場合は、センサー自体だけでなく、ポンプ・フローコントロールバルブ・配管形状を含めた設置位置を確認することが重要です。

クランプオン式では配管情報を正しく設定する

配管外から測定するクランプオン式では、配管情報の入力・設定が必要な場合があります。

• 配管外径
• 肉厚
• 配管材質
• ライニング材質
• 対象流体

などを正しく設定しないと測定誤差につながる可能性があります。

工場別に見る流量センサーの選び方

同じ流量測定でも、工場の種類によって重視される条件は異なります。

食品工場

食品工場では、衛生性や洗浄性、異物混入防止などが重要です。

検討時には、

• 食品接触部の材質
• サニタリー仕様
• CIP・SIP
• 非接液測定の可否
• 分解・洗浄性

などを確認します。

既設の食品配管へ後付けしたい場合などは、流体へ直接接触しないクランプオン式も候補になります。

化学工場

化学工場では、薬液の腐食性や温度・圧力、防爆エリアへの対応などが重要です。

接液式の場合は、電極・ライニング・シールなどの材質が対象薬品に耐えられるかを確認する必要があります。

腐食性の高い薬液では、配管外から測定する非接液式も選択肢になります。

半導体工場

半導体製造では、薬液・純水・超純水・プロセスガスなど幅広い流体が使用されます。

特に薬液・高純度流体では、

• 接液部からの溶出
• 耐薬品性
• 微小流量の測定精度
• 非接液測定の可否

などが重要になります。

水処理設備

水処理設備では、大口径配管や排水、固形物を含む水などを測定する場合があります。

そのため、

• 大口径への対応
• スラリー・汚水への対応
• 圧力損失
• 長期的なメンテナンス性

などを確認し、電磁式や超音波式などから適した方式を選びます。

流量センサー選定でよくある失敗

流体の種類だけで測定方式を決める

「水だから電磁式」「空気だから熱式」のように、流体の種類だけで製品を決定すると、実際の使用条件に合わない場合があります。

同じ水でも、

• 導電率
• 温度
• 圧力
• 気泡
• スラリーの有無
• 配管径

などで適した方式は変わります。

最大流量しか確認しない

最大流量が測定範囲に入っていても、通常流量や最小流量が測定レンジを外れていると、日常運転時に正確な測定ができない場合があります。

最大・通常・最小の3条件を確認しましょう。

カタログの精度表記だけで比較する

「精度±0.5％」と「精度±1％」だけを見て製品を比較するのは適切ではありません。

読み値基準なのかフルスケール基準なのか、どの流量範囲でその精度が保証されるのかなど、条件まで確認する必要があります。

直管長や設置条件を確認しない

カタログ上では高精度な流量センサーでも、ポンプやエルボの直後など流れが乱れやすい場所へ設置すると、想定した測定精度を得られない可能性があります。

製品ごとの推奨直管長と設置条件を確認しましょう。

接液部材質を確認しない

薬液や洗浄液に対して接液部材質が適していない場合、腐食や膨潤、劣化によって測定性能の低下や漏れにつながる可能性があります。

本体材質だけでなく、電極、ライニング、シール、Oリングなどすべての接液部材を確認することが重要です。

流量センサーだけで流量を制御できると考える

流量センサーは基本的に「流量を測定する」ための機器です。

設定した流量へ自動的に調整する場合は、測定値をもとに流路を調整するフローコントロールバルブやコントローラーなどが必要です。

流量センサー導入前に確認したい項目

流量センサーを選定するときは、メーカーへ相談する前に以下の条件を整理しておくとスムーズです。

【確認項目】

• 流体は液体・気体・蒸気のどれか
• 具体的な流体名
• 粘度
• 導電率
• 腐食性の有無
• 固形物・スラリーの有無
• 気泡の有無
• 最大流量
• 通常流量
• 最小流量
• 配管径・外径
• 配管材質
• 配管肉厚
• 流体温度
• 使用圧力
• 必要な測定精度
• 接液可能か
• 確保できる直管長
• 設置スペース
• 必要な出力・通信方式
• 制御システムとの接続方法
• メンテナンス頻度

特に「流体」「流量範囲」「配管」「温度・圧力」「必要精度」の5項目を明確にしておくと、候補となる測定方式を絞り込みやすくなります。

工場で使う流量センサーに関するよくある質問

工場ではどのような流量センサーが使われますか？

工場では、電磁式、コリオリ式、超音波式、渦式、熱式、面積式など、さまざまな方式が使用されています。

どの方式が適しているかは、測定する流体、流量範囲、精度、配管、温度・圧力などによって異なります。

配管を切らずに流量を測定できますか？

クランプオン式の流量センサー・流量計であれば、配管外側へセンサーを取り付けて流量を測定できる製品があります。

既設配管へ後付けしやすく、流体へ直接接触しない点が特徴です。

ただし、すべての配管・流体へ対応できるわけではないため、配管材質、口径、肉厚、対象流体などの適用条件を確認してください。

油でも流量センサーは使えますか？

使用できます。

コリオリ式や一部の超音波・クランプオン式、その他油に対応した方式があります。

ただし、油は種類によって粘度が大きく異なるため、実際の使用温度における粘度と流量範囲を確認したうえで選定しましょう。

薬液の流量を測定するときは何を確認すればよいですか？

接液式の場合は、対象薬液に対する接液部材質の耐薬品性を確認します。

また、

• 薬液濃度
• 温度
• 使用圧力
• 導電率
• 固形物の有無

なども確認してください。

センサーを薬液へ接触させたくない場合は、配管条件に対応できる非接液式も候補になります。

流量センサーと流量計は違いますか？

厳密な使い分けはメーカーや製品によって異なりますが、実務上は近い意味で使われることがあります。

一般的には「流量センサー」が流量を検出する部分を指し、「流量計」はセンサーに加えて表示・演算・出力機能などを含む機器全体を指すことがあります。

製品を比較する際は名称だけではなく、表示器・変換器・通信機能まで含まれているかを確認しましょう。

流量センサーを付ければ流量は一定になりますか？

流量センサーを設置するだけでは、基本的に流量は一定になりません。

流量センサーは現在の流量を測定する機器です。設定した流量を維持するには、

流量センサー ＋ コントローラー ＋ フローコントロールバルブ

などを組み合わせ、測定値に応じてバルブ開度を自動調整する必要があります。

工場で使う流量センサーの選び方まとめ

工場で使用する流量センサーは、測定方式によって対応できる流体や設置条件が異なります。

選定するときは、

1. 測定する流体を確認する
2. 最大・通常・最小流量を整理する
3. 必要な測定精度を決める
4. 配管径・材質を確認する
5. 接液式・非接液式を選ぶ
6. 温度・圧力条件を確認する
7. 必要な出力・通信方式を確認する

という順番で条件を整理すると、適した測定方式を絞り込みやすくなります。

特に重要なのは、「水だから電磁式」といったように流体だけで決めず、「流体×流量範囲×配管×精度×温度・圧力×メンテナンス条件」まで含めて比較することです。

また、流量を測定するだけでなく設定値へ自動制御したい場合は、流量センサーだけでなくフローコントロールバルブとの組み合わせも検討しましょう。