この計算ツールでできること
このツールは、ダクトやオリフィス（円形断面）の前後にかかる圧力差と配管径がわかっているときに、通過する空気の体積流量を推定します。計算にはベルヌーイのエネルギー方程式を用い、測定した圧力損失を空気の流速に換算したうえで、断面積と流量係数を掛け合わせて流量を求めます。結果は毎秒・毎分・毎時の立方メートル、およびCFM（立方フィート毎分）で表示されます。
計算式の解説
計算の基礎となるのはベルヌーイの定理です。これは圧力と、流れる空気の運動エネルギーを結び付ける関係式です。
$$v = \sqrt{\frac{2 \Delta P}{\rho}}$$ここで \(v\) は流速（m/s）、\(\Delta P\) は圧力差（パスカル）、\(\rho\) は空気密度（kg/m³。海面・15 °Cでおよそ1.225）を表します。流速が求まれば、流量は次の式で計算できます。
$$Q = C_d \cdot A \cdot v = C_d \cdot \frac{\pi d^2}{4} \cdot v$$このとき \(A\) は配管の断面積、\(d\) は内径、\(C_d\) は流量係数（形状によっておおむね0.6〜0.98）です。
使い方
配管径とその単位、圧力差（パスカル）、空気密度、流量係数を入力します。ツールが自動で配管径をメートルに換算し、断面積を求め、流速を計算したうえで流量を返します。
計算例
内径100 mmの配管で、\(\Delta P = 50\,\text{Pa}\)、\(\rho = 1.225\)、\(C_d = 0.98\) の場合は次のようになります。
$$v = \sqrt{\frac{2 \times 50}{1.225}} = 9.035\,\text{m/s}$$$$A = \frac{\pi (0.1)^2}{4} = 0.007854\,\text{m}^2$$$$Q = 0.98 \times 0.007854 \times 9.035 = 0.06954\,\text{m}^3/\text{s}$$
一般的な形状の放電係数
放電係数 \(C_d\) はエネルギー損失と流れの縮小（vena contracta）を説明するもので、実際の流量が理想的なベルヌーイ予測を下回る原因となります。これは実際の流量と理論流量の比であり、常に \(\le 1\) です。あなたの形状に適切な値を選択することは、この計算の精度において最大の要因です。
| 形状 | 典型的な \(C_d\) | 注記 |
|---|---|---|
| 鋭利な縁のオリフィス | 0.60 – 0.62 | 強い流れの縮小。標準的な約0.61は薄板オリフィスで広く使われています。 |
| 短い管 / ダクト入口 | 0.80 – 0.82 | 縮小後の再付着流は下流で圧力をいくらか回復します。 |
| 流量ノズル（ISA 1932） | ～0.96 | 滑らかに収束するプロファイルにより損失が大幅に削減されます。 |
| ベンチュリノズル | 0.95 – 0.98 | 段階的な収縮と拡散器。低い永続圧力損失。 |
| よく丸められた / ベルマウスノズル | 0.97 – 0.99 | ほぼ理想的。最小限の縮小で、流量標準として使用されます。 |
滑らかなパイプまたはダクト入口で確信が持てない場合は、\(C_d \approx 0.97\text{–}0.98\) が合理的なデフォルトです。プレートの鋭い穴の場合は、\(C_d \approx 0.61\) を使用してください。
よくある質問
流量係数はどの値を使えばよいですか？ なめらかに丸みを付けたノズルでは0.97〜0.99程度、エッジの鋭いオリフィスでは0.6前後になります。ダクトで迷ったときは0.98を使うとよいでしょう。
空気密度はどの値を入力すればよいですか？ 標準的な海面・15 °Cの空気では1.225 kg/m³です。高温の空気や高地ではより小さい値を使ってください。
非圧縮性の流れにしか使えませんか？ ここで用いるベルヌーイの式は、低速で非圧縮性の流れを前提としています。音速をはるかに下回る一般的な換気の圧力範囲では十分に正確です。
