オリフィス流量・絞り径計算

オリフィス流量・絞り径計算Reader-Harris/Gallagher（RG）式

ISO 5167規格に準拠し、気体・液体のオリフィス流量、差圧、絞り径を高精度に算出。即時サイジング判定とレイノルズ数マトリクスに対応。

標準プリセット
配管・オリフィス形状寸法絞り比 (β) 0.600
52.5 mm
31.50 mm
流体・プロセス条件
100.0 kPa
計算流量（Q）
26.0m³/h
25,951 kg/h
発生差圧（ΔP）
100.0kPa
1.000 bar drop
絞り比（β比）
0.600d/D
d = 31.5 mm
永久圧力損失
62.7kPa
0.45 kW (0.6 HP)
流線分布図
流出係数 (Cd) 0.6108 | 膨張補正係数 (ε) 1.000
P₁ (High)P₂ (Low)ΔP = 100.0 kPaISO縮流部 (ベナ・コントラクタ)(Max V = 9.3 m/s)静圧水頭 (HGL)永久圧力損失 62.7 kPa接近流 3.34 m/s
ISO 5167規格適合判定
適合
絞り比（β）規格適合判定
0.600
管内径（D）制限判定
52.5 mm
孔径（d）制限判定
31.5 mm
レイノルズ数規格判定
174,474
接近流速 (v₁)3.34 m/s
スロート流速 (v₂)9.27 m/s
配管レイノルズ数 (ReD)174,474
開口部レイノルズ数 (Red)290,790
接近速度係数 (E)1.0719
推定年間動力損失コスト$476 / yr
接近流速2.8x(9.3 m/s)
摩擦損失62.7%(62.7 kPa)
規格適合状況Fully Turbulent

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外部送信ゼロの完全機密性

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ToolsAA•100% Client-Side Private Web Utilities
技術リファレンス・アーキテクチャガイド

オリフィス流量・絞り径計算 — 技術リファレンス

ISO 5167規格に準拠し、液体・気体のオリフィス流量、差圧、絞り開口径（プレート径）を高精度に算出。レイノルズ数の自動判定やサイジングに即座に対応します。

オリフィス流量・絞り径計算 — 技術リファレンス — クライアントサイド完全ローカル実行アーキテクチャ図
オリフィス流量・絞り径計算 — 技術リファレンス — クライアントサイド完全ローカル実行アーキテクチャ図

主要パラメータと設定項目

配管内径（D）配管寸法（mm）

運転温度における上流側直管部の実配管内径。ISO 5167-2規格の適用範囲として50 mm（2インチ）〜1000 mm（40インチ）が厳格に規定されています。配管スケジュール（Sch）による管壁厚さの差異は内径および絞り開口比（β）に直接影響します。

初期値: 52.5 mm（2インチ Sch 40）
オリフィス絞り径（d）開口寸法（mm）

同心円状の直角角形エッジ絞り開口径。規格上の最小開口制限である d ≧ 12.5 mm（0.5インチ）を満たす必要があります。流出係数（C_d）の過小評価誤差を防ぐため、上流側エッジの丸み半径は r < 0.0004d 以内のシャープさを維持しなければなりません。

初期値: 31.5 mm
測定差圧（ΔP）差圧（kPa）

上流側と下流側の差圧取出口（タップ）間で測定される静圧差。一般的な差圧伝送器は2.5 kPa〜250 kPa（25 mbar〜2500 mbar）のスパンで設定されます。液体測定時の極端な高差圧はフラッシングやキャビテーションを誘発するリスクがあります。

初期値: 100 kPa
流体運転密度（ρ）質量密度（kg/m³）

運転時のライン温度および圧力条件下において、上流側タップ部を通過する流体の実質量密度。気体の場合、圧縮係数（Z）を考慮した実在気体の状態方程式から厳密に算出する必要があります。

初期値: 998.2 kg/m³
粘性係数（μ）流体粘度（mPa·s / cP）

配管レイノルズ数（Re_D）を決定する流体の絶対粘度。リーダー・ハリス／ギャラガー（Reader-Harris/Gallagher）式による流出係数の計算精度と安定性を担保するためには、完全乱流域（Re_D ≧ 5000）であることが必須となります。

初期値: 1.002 mPa·s
等エントロピー指数（κ）比熱比（無次元）

圧縮性気体媒体の断熱膨張挙動を定義する比熱比（Cp/Cv）。代表的な目安値：二原子分子気体（空気、窒素 N₂、酸素 O₂）＝1.40、天然ガス（メタン CH₄）＝1.30〜1.32、過熱蒸気＝1.30。

初期値: 1.40
差圧取出口（タップ）方式タップ配置規格

ISO 5167計算式のL1およびL2補正項を決定する圧力取出口の位置。フランジタップ（プレート端面から前後25.4 mm）はASME/JIS配管で一般的であり、コーナータップは欧州系コンパクト配管で多用され、D・D/2タップ（縮流部タップ）は圧力回復特性を正確に捉えます。

初期値: フランジタップ（Flange Taps）

現場のベストプラクティス・実践Tips

二乗特性によるターンダウン比の限界（4:1レンジアビリティの壁）

発生差圧は流量の2乗に比例（ΔP ∝ Q²）するため、流量が25%に低下すると発生差圧は測定スパンのわずか6.25%まで急減します。この微小差圧域では伝送器のセンサー誤差が相対的に4倍に拡大し、定格30%未満の流量で大きな計量誤差が生じます。広範な流量変化に対応するには、スプリットレンジ（高低2台切替）差圧伝送器構成の導入が不可欠です。

高速液体流におけるキャビテーション係数（σ）の管理限界

縮流部（ベナ・コントラクタ）の局所静圧が液体の飽和蒸気圧（P_v）を下回ると、蒸気気泡が発生し下流で激しく破裂（壊食）します。これにより下流側配管やエッジが損傷し、ISO 5167の流出係数が成立しなくなります。キャビテーション係数 σ ＝ (P_上流 - P_v) / ΔP が常に2.5以上を確保できているか厳密に確認してください。

上流側エッジの微細な摩耗による計量誤差（過小指示）

オリフィスプレート上流側の90度直角エッジにわずか0.05 mmの摩耗や丸みが生じるだけで、流線がコーナーを滑らかに回り込み、縮流部での絞り効果が弱まります。その結果、実効流出係数が見かけ上増大し、実際の流量に対して2%〜4%少なく計測される潜在的な計量誤差（過小指示）の原因となります。

恒久圧力損失（非回復差圧）とポンプ動力コストの現実

オリフィス流量計では測定差圧のすべてが下流で回復するわけではありません。回復不能な恒久圧力損失（Δϖ）はおよそ ΔP × (1 - β^1.9) で表されます。例えばβ比＝0.50の場合、測定差圧の実に約73%が流体摩擦や乱流熱として不可逆的に消失し、ポンプやコンプレッサーの生涯電力コスト（LCC）を継続的に押し上げます。

よくある落とし穴とトラブルシューティング

⚠️絞り開口比（β比）がISO 5167適用範囲（0.10未満または0.75超過）を逸脱している

配管内径の選定を変更するか、差圧伝送器の測定スパンを見直してください。β > 0.75では管壁粗さや上流の流速プロファイル歪みの影響が顕著化し、流出係数の不確かさが±1.5%を超えて急激に増大します。一方、β < 0.10ではプレート端面の微小粗さが支配的となり理論式の精度が低下します。

⚠️気体ラインでの音速チョーク・衝撃波の発生（P2/P1 < 臨界圧力比）

差圧比が音速臨界比 r_c ＝ [2 / (κ + 1)]^(κ / (κ - 1))（空気で約0.528）を下回ると、気体膨張補正係数（ε）の計算式が無効となります。下流の背圧変化が上流へ伝播しなくなるため、音速ノズル（クリティカルフローノズル）の計算式に切り替えるか、多段オリフィスによる減圧設計を採用してください。

⚠️湿りガス中のドレン滞留、または蒸気配管における復水の滞留

同心オリフィスの上流側に液体が溜まると、流入プロファイルが歪んで計量誤差を生じるだけでなく、激しいウォーターハンマーを引き起こします。配管底部と面一になる偏心オリフィスや扇形オリフィスを採用するか、ISO 5167-2規格に準拠した上部ベント孔（気体抜き）または下部ドレン孔（径≦0.1d）を設けてください。

⚠️配管レイノルズ数が乱流限界未満（Re_D < 5000の低流速・高粘度運転）

高粘度液体や低流速ラインでは、流れが層流または遷移流域となり、標準のリーダー・ハリス／ギャラガー式が成立しません。直角エッジプレートを取り外し、低レイノルズ数域（250 ≦ Re_D ≦ 10000）専用に設計・校正された「クォードラントエッジ（四半円）オリフィス」または「コニカル（円錐入口）オリフィス」に変更してください。

よくある質問 (FAQ)

差圧からオリフィスの流量を計算する基本計算式は何ですか？▼

ISO 5167規格に基づく流量計算式 Q ＝ C_d × E × ε × (π × d² / 4) × √(2 × ΔP / ρ) を用います。ここで、C_d は流出係数（配管乱流域では通常約0.60）、E ＝ 1 / √(1 - β⁴) は接近速度係数、ε は気体膨張補正係数（液体の場合は1.0）、d はオリフィス絞り径、ΔP は測定差圧、ρ は流体の実運転密度を表します。

オリフィスプレートの推奨される絞り開口比（β比）の適正範囲はどのくらいですか？▼

エンジニアリング設計上の実用的な適正範囲は β（d/D）＝ 0.30〜0.60 です。ISO 5167規格では理論上 0.10〜0.75 の範囲が許容されていますが、βが0.30未満では恒久圧力損失（動力ロス）が過大になり、0.60を超えると上流配管の管壁粗さや流速分布の乱れに対する誤差感度が急激に高まります。

フランジタップとコーナータップの構造や用途の違いは何ですか？▼

フランジタップはオリフィス端面から前後それぞれ25.4 mm（1インチ）の位置に圧力取出口を設ける方式で、JISやASME配管フランジへの加工・保守が容易なため石油化学プラント等で標準採用されています。一方、コーナータップはプレートと管壁の境界角部に取出口を設ける方式で、50 mm未満の小口径配管や欧州DIN規格で差圧出力を最大化したい場合に適しています。

オリフィス流量計によって生じる恒久圧力損失（エネルギー損失）はどれくらいですか？▼

オリフィス通過による回復不能な恒久圧力損失（Δϖ）は、近似式 Δϖ ＝ ΔP × (1 - β^1.9) で算出されます。絞り開口比 β＝0.2 では測定差圧の約95%、β＝0.5 では約73%、β＝0.7 でも約49%が失われます。この消失した差圧は乱流や摩擦熱として散逸し、ポンプやコンプレッサーの消費電力を恒久的に押し上げる要因となります。

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