EZ-Japan BLOG since 2017 真・MFC千夜一夜物語

EZ-Japanブログは、真・MFC千夜一夜物語という流体制御機器=マスフローコントローラ(MFC)の解説記事をメインに、闘病復帰体験、猫達との生活が主なコンテンツです

ポンプ

コリオリ式マスフローが大人気です

Decoがこのブログで推してきましたブロンコスト(Bronkhorst High-Tech B.V.)のコリオリ式マスフローが昨年あたりから人気に火がついてきました。

質量流量計には、熱式コリオリ式の2種類があります。
質量流量計は、体積流量計と異なり、測定結果が温度、圧力の影響を受けません。
下図にあるように熱式が流体の物性である比熱(気体の場合、定圧比熱)を流量式に持つが故にその影響を受けるのに対し、コリオリ式はその流量式に一切流体に起因する要素を含みません。
つまり、流体種を特定できていない状態や、複数の流体の混合流体で、混合比率のわからない流体、もしくは混合比率が刻々と変化する流体でも測定ができる画期的な流量計なのです。
その為、コリオリ式流量計は、熱式流量計や他の体積流量計の上位に位置するマスター流量計(ワーキングスタンダード)としても活用されています。
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製薬分野でのワクチン製造プロセスや、リチウムイオン電池前駆体製造、そして食品、飲料製造にまで、非常に幅広い分野でブロンコストのコリオリ式マスフローが導入されるようになりました。
その成功事例の一つに”ポンプ制御へのコリオリ式MFM導入” が挙げられます。

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mini CORI-FLOW & CORI-FLOW 各種ポンプとの組み合わせ例
出典:ブロンコスト・ジャパン(株) 

コリオリ式マスフローは、“質量流量”を測定できます。
つまり「流した結果を測る秤」ではなく「流しながら重さをはかれる秤」になるのです。
この特性を生かした液体分給システムとして“質量流量ポンプ”が脚光を浴びています。
液体は加圧搬送ができるのならば、比例制御弁との組み合わせでMFCとしての制御が可能ですが、圧送に使用するガスの液体への溶存が問題になる事があります。
この問題は、ポンプをブロンコストのコリオリMFMからダイレクトコントロールさせることで解決できるのです。
ブロンコストCORI-FLOW & mini CORI-FLOWシリーズのMFMは、全てPID制御モジュールを内蔵していますから、外付けでPIDコントローラーを用意して、面倒な設定をする必要はありません。
機器の構成は下図のようになっています。
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MFCでは流量センサーの信号を受け、外部からの設定信号と比較して、比例制御弁の開度をリアルタイムで調整しています。
このシステムはその比例制御弁の役割をポンプに置き換えたもので、開度調整の代わりにポンプの回転数をダイレクト制御しています。
これにより例えばポンプが経年劣化で能力が衰え始めても、必要な流量を維持すべく回転数を自動で上げてくれますし、寒暖差が激しい環境下でも、コリオリ式MFMで常に正確な質量流量を測定できますから、再現性の高いプロセスが実現されるのです。

コリオリ式MFMを用いた質量流量ポンプに興味を持たれたら、EZ-Japanへお問い合わせ下さい!

EZ-Japanここでもう一押し by Deco

真・MFC千夜一夜物語 第379話 コリオリ式マスフローの良さが認知されてきました その7

マスフローメーター(以下MFM)、マスフローコントローラー(以下MFC、MFMやMFCの総称としてマスフロー) の中で、究極の質量流量計としてDeco推しておりますコリオリ式マスフローが最近日本でもようやくブレイクし始めました。
それはなぜでしょうか?

それは“完全な質量流量計”であるコリオリ式マスフローを用いた新しい流体制御技術がブレイクしてきているからなのです。
まずは海外からこの動きは始まりました。
それが最新の製薬用途やリチュームイオンバッテリー製造工程で採用され、世界的に大きな需要を生み出している「コリオリ式MFMを用いたポンプの回転数制御」です。
この連載でも何度か、マスフローポンプ、質量流量ポンプとして紹介してきましたが、ここ数年で大きく成長した技術なのです。
コリオリ式MFMとギアポンプを組み合わせて、ギアポンプから吐出される流量をコリオリ式MFMで質量流量測定し、あらかじめ与えられた設定流量になるようフィードバック制御でポンプの回転数を可変することで、脈動の少ない定量液体搬送を可能にしたシステムを質量流量ポンプ(マスフローポンプ)と呼称しています。
ブロンコスト(Bronkhorst High-Tech B.V.)のコリオリ式MFM mini CORI-FLOWシリーズを使用した液体分給システムのことです。
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出典:ブロンコスト・ジャパン(株)

流量測定ではなく流量制御ならば流量制御バルブの開度をフィードバックコントロールする液体用MFCがあり、それとポンプを接続すればよいのではないかと考えがちですね?
しかし、ポンプは回転数を設定して、一定の圧力で液体を送り出そうとするのに対し、MFCはポンプの送り出した液体の流量を測定して、設定流量になるようPID制御でバルブ開度(=流路抵抗)を可変させているというこの流量制御方式は、わざわざポンプが送り出した液体を、MFCが流量制御バルブで制限することで必要な流量を供給しています。
これはポンプとMFC、実は双方が流体を制御しようとしている事に気付きませんか?
それでは無駄が多いのではないでしょうか?
「ならばMFMで測った流量と希望する設定流量が一致するようにポンプの回転数をダイレクトに制御してしまえばいいのでは?」という発想が出てきても不思議ではないですね。
この“マスフローポンプ”はそういった発想で企画されたシステムです。
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元々、ブロンコストのMFMは流量を測定するだけでなく、PIDコントローラーを搭載することで外付けの流量制御バルブを制御することが可能という珍しい特長を持っていました。
それを応用してMFMからのポンプへダイレクトで流量制御信号を送っているのです。
MFMの流量信号(検出値=PV値)を受けて、入力されている設定信号(目標値=SV値)と比較して偏差を判断して、ポンプの回転数を操作すべく、制御信号を送っています。
本来この種の制御に必要な別置きPIDコントローラーを不要としているところが大きな特長で、ユーザーにとっては購入した機器を設置するだけで、複雑な設定は必要なく、すぐ使用できる利点がある。
ポンプで液体を流し込む場合、流量センサーを用いたフィードバック制御を行っていないと環境要因(特に温度)、ポンプや配管のコンディションの経時変化により、流される液体の流量に大きな差が生じてしまいます。
マスフローポンプは読んで字のごとく「質量流量でフィードバック制御されるポンプ」です。
この利点は、不変の単位である“質量流量”を用いて流量を制御できることです。
ポンプの吐出量は、常に一定であると誤解しているユーザーは思ったよりも多いのではないでしょうか?
現実には環境条件の変化や、経時変化、そして下流側配管抵抗の変化でポンプの産み出す流量は刻々と変化しているのです。
精密な微小流量液体分給には、コンディションを問わず正確な流量を測定できるコリオリ式MFMからのフィードバックによる回転数制御がマストになる日が到来しようとしているのでした。 

【あなたにMFCの夜が来る~真・MFC千夜一夜物語】by Deco EZ-Japan


NEXT FLOW METER ”ES-FLOW MkⅡ”

ブロンコスト・ジャパン(株)から超音波流量計ES-FLOWの仕様が一部変更のお知らせが来ています。
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ES-FLOWシリーズ 出典:ブロンコスト・ジャパン(株)

従来モデルのES-FLOW MkⅠ と 新バージョン MkⅡの大きな変更点は以下の通りです。

・最小流量レンジ:4...200 ml/min → 2...100 ml/min へ
・精度:±1% R ± 1 ml/min  → ±0.8% R ± ≤ 0.4 ml/min へ
・流体温度: -10 … 90 °C → -10 … 90 °C (ただしSIP時最大140°C)

・その他 MkⅡでは衛生規格:3-A対応(トリクランプフランジ付きの製品のみ)、3-A対応のエア駆動ダイヤフラムバルブGEMÜ 650と組み合わせ可

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ES-FLOWとGEMÜ 650と組み合わせ例 出典:ブロンコスト・ジャパン(株)

【ES-FLOW MkⅡの特長】
・超音波を使用して、小口径チューブ内で、高精度・高直線性・低圧力損失で、2...100 ~ 30...1500 ml/minの微小流量を測定するように設計されています。

・液体は、流体密度・温度・粘度とは無関係に高精度精度(±0.8% R ± ≤ 0.4 ml/min)で測定することができます。

・ゼロデッドボリュームのストレートセンサーチューブにより、流量計はセルフドレイン構造です。

・オービタルTIG(Tungsten Inert Gas)溶接は衛生的な接続を可能にしており、この機器は衛生的な用途にも使用頂けます。それ以外の御用途では、食い込み継手(SWLタイプ)を装備することも可能です。

・接液部はステンレススチール(SUS316L相当)です。

・外部保護等級は防塵防水規格IP67です。

・ユーザインタフェースは静電容量型タッチスクリーンであり、情報の読み取りと機器の操作のためのTFTディスプレイを備えています。

そしてここが他の超音波流量計には無い特長なのですが、ES-FLOWの標準搭載のPIDコントローラーを利用して、コントロールバルブまたはポンプでの本格的な流量制御や、GEMÜ 650のようなエア駆動ダイヤフラムバルブを接続してキレのいい連続液体供給も可能です。
 

バージョンアップでより微小流量域への対応可能になった超音波流量計ES-FLOW MkⅡ
興味を持たれた方は、EZ-Japan までお問い合わせください。

【MFCニュース】 by Deco EZ-Japan

新製品ソニックフローメーター “ES-FLOW”が入荷してました!

先日、ブロンコスト・ジャパン(株)に伺ったら・・・
新製品のソニックフローメーター “ES-FLOW”が入荷してました!

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【撮影協力:ブロンコスト・ジャパン(株)】
写真のイメージより小さかったです。
家電製品のような立派な箱に入っていたので、びっくり!

ギアポンプや比例制御弁と組み合わせて、本体からPID制御できますから、簡単に液体流量制御が可能です。マスフローポンプの弟分ですね!
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新しい動画もYouTubeにアップされました。
 
こういうところがマメですね!

コリオリ式は質量流量を測定するのに対して、超音波はあくまで体積流量計ですから、温度・圧力補正が必要になります。
でも、物性が明確な液体なら、コリオリ式マスフローでマスフローポンプを構成するよりも、安価なフローコントロールモジュールが組めます。
名付けて「ソニックフローポンプ」とでも呼びましょうか?
とにかく面白い製品です。
興味持たれた方はお声がけください。

【MFCニュース】 by Deco EZ-Japan

EZ-Japan(イージージャパン)Deco こと 黒田です。 2014年6月開業です。流体制御機器マスフローコントローラーを中心に”流体制御関連の万(よろず)屋”として情報発信しています。 日本工業出版「計測技術」誌で”マスフロー千夜一夜物語”の連載中です。
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