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

流量計

【EZ-Japan】流量計&マスフロー講習会の実施に関しまして

昨年、EZ-Japanにご依頼いただいた仕事で非常に多かったのが”講習会の実施”でした。
このブログで告知させて頂いた日本工業出版(株)さん主宰の日工セミナー2019「微小流量計測の動向と選定事例」や 国立研究開発法人産業技術総合研究所 計量標準総合センター(NMIJ/AIST)流量計測クラブでの講演 等を始め、業界大手の装置メーカーさんや商社さんで講演をさせて頂き、皆様へマスフローや流量計のお話をさせて頂いたり、普段色々とお困りのこと、お考えになっている事を逆にDecoがお聞きできる良い機会とさせて頂きました。

2020年度も、EZ-Japan として講演のお仕事を増やしていこうと考えております。
興味をお持ちいただけた方は、是非本ブログのお問い合わせ欄をご活用頂き、お問い合わせください。

原則 2~3時間程度の講演と質疑応答、日本国内でしたらどとらでも伺います。
(すみません、持病のメニエール病のせいで航空機での移動が難しいもので・・・)
講演費用と旅費交通費は有償です。

内容としては、お客様のご希望に応じてアレンジしております。

流量を測るという事の根源的な意味、目的といったお話から
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マスフローコントローラ(MFC)やマスフローメーター(MFM)の基礎原理や成り立ち

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MFCだけにとらわれず流量計全般の小解説もさせて頂きます。

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技術的な事項だけでなく、MFCの成り立ちやメーカーの推移に関する解説も大変好評です。

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もちろんアプリケーションや、安全教育的な要素にも注力しております。

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宜しくご検討の程をお願いいたします。
詳細は2月を予定しております、EZ-Japan HPの改定にてご案内をさせて頂く予定です。

EZ-Japan 代表 黒田 誠(Deco)

真・MFC千夜一夜物語 第302話 MFCとは不思議な存在 その2

【お知らせ】

今まで本ブログは、"EZ-Japan BLOG since 2017”と "真・MFC千夜一夜物語”@niftyココログ版の2つで同時連載進行を行って参りましたが、既に告知の通り2019/5/11をもって@niftyココログ版の方を終了させていただきました。こちらのブログ"EZ-Japan BLOG since 2017"版での連載は、変わらず続けて参りますので、どうか千夜一夜=1001話にたどり着く迄、宜しくお願い申し上げます。

 

マスフローコントローラ(MFC)という一体型流量制御器は、計装関連では非常にユニークな存在です。

一般的な流量計を用いた流量制御の図を以下に示します。

 

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上図は人間が①目視で流量計(図中では面積式流量計)の流量値を読み取り、予め欲している必要流量地との比較を頭脳で②判断し、ニードルバルブの開度を手で③操作します。

これも立派な制御の形=手動制御です。

でも、これでは人間が終始システムに付き添わなくてはいけませんし、そもそも判断するレベルが人によってまちまちになる可能性もあります。
例えば「300L/minにしなくちゃいけないけど、まぁ今の値の330L/minでもいいだろう。」とサバを読んで何もしない人、「表示の500L/minを読み間違えて300L/minになっていると思いこんでしまった。」というミスをする人。
たとえ同じ人が担当しても、ある日すごく疲れていてミスをしないとは限りません。
こういったトラブル要因となる“人間”の介在を取り除いたのが自動制御です。


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自動制御では流量値を電気信号、もしくは通信で発信できる流量計と、同じく電気信号や通信で動作する自動制御弁が必要になります。

これらを調整計と呼ばれる機器に接続することで、流量計からの検出値と目標値を①比較し、それらの偏差を②判断し、自動制御弁の開度を③操作する自動制御が完成します。

流量計を用いた流量自動制御はこのような形を取る事が多く、流量計、自動制御弁、調整計は独立した存在であるのが一般なのです。

 

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

真・MFC千夜一夜物語 第299話 流量とは?流量計とは? その8

【お知らせ】

今まで本ブログは、"EZ-Japan BLOG since 2017”と "真・MFC千夜一夜物語”@niftyココログ版の2つで同時連載進行を行って参りましたが、既に告知の通り2019/5/11をもって@niftyココログ版の方を終了させていただきました。こちらのブログ"EZ-Japan BLOG since 2017"版での連載は、変わらず続けて参りますので、どうか千夜一夜=1001話にたどり着く迄、宜しくお願い申し上げます。

 

もう一つのMFC千夜一夜物語が掲載されている日本工業出版さんの「計測技術」誌 201910月号(9/25発売)は、連載はお休みです。でも、その分11月号では大ボリュームでお届けできる予定ですので、お楽しみに!

10/30(水) 日工セミナー2019「微小流量計測の動向と選定事例」で講師を務めます!

 


電磁式流量計

 

電磁式流量計は、ファラデーの電磁誘導の法則「磁界の中を導電性が動くと、その物体内に起電力が発生する」を応用した流量計です。

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流量に比例した微弱な電圧を発生する検出器と、それを電流信号に増幅、変換する変換器により構成されています。
絶縁物でライニングされたパイプの外側に磁界を作るコイルを置くと、コイルには交番磁界(時間と共に大きさと方向が変化を繰り返す磁界のこと)が形成されます。

検出器のパイプ内には流速に比例した起電力が発生し、流量信号として一対の電極で外へ取り出されるのです。

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電磁流量計は圧力損失がなく、上流側直管長が短くてよいという利点があります。


またライニングと電極の材質を工夫すれば、腐食性の強い液体にも適用できるので、硫酸,塩酸等の強腐食性化学薬品類の流量測定に使用できるのが他にない強みです。
それ以外にもスラリー液、パルプ液、河川からの大容量取水、下水、排水等の異物を含む液体にも対応可能な点で、今までの流量計の使用用途幅を拡大した流量計とも言えるすごい流量計なのです。

 

弱点としては測定対象が導電性を持つ液体に限られてしまう事です。
低導電率液体の測定は苦手だったのですが、新しい検出方式の開発により、純水、アルコール等の低導電率液体の流量測定も徐々に可能になりつつあるそうです。

すごいですね!

 

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

真・MFC千夜一夜物語 第298話 流量とは?流量計とは? その7

【お知らせ】

今まで本ブログは、"EZ-Japan BLOG since 2017”と "真・MFC千夜一夜物語”@niftyココログ版の2つで同時連載進行を行って参りましたが、既に告知の通り2019/5/11をもって@niftyココログ版の方を終了させていただきました。こちらのブログ"EZ-Japan BLOG since 2017"版での連載は、変わらず続けて参りますので、どうか千夜一夜=1001話にたどり着く迄、宜しくお願い申し上げます。

 

もう一つのMFC千夜一夜物語が掲載されている日本工業出版さんの「計測技術」誌 201910月号(9/25発売)は、連載はお休みです。
でも、その分11月号では大ボリュームでお届けできる予定ですので、お楽しみに!

 

超音波式流量計

超音波とは「周波数が2万ヘルツ以上の、人間の耳には音として聞こえない周波数をもつ音波」のことですね?
これを利用した流量計が超音波式流量計です。

測定方式は種々あるのですが、流れの上流側と下流側から交互に超音波を打ち込み、伝播時間の差を測る時間差式が主流です。

ただし、この方式は測定対象が清浄な流体に限定される弱点があります。

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超音波は物質を透過して伝播するため、送受波器を流体導管の外側に取り付けて、内部流体の流速を測るクランプオン型を提供できるのが強みで、他の流量計があくまで配管にインラインで取り付けて使用しないといけないのに対して、大きなアドバンテージを持っています。

つまりずっとある場所に固定設置して流量を測り続ける必要がないような場合、屋外の配管設備を数か所で定期流量点検を行うような用途には最適な流量計なのです。

その為、大口径配管の流量を経済的に測る方法としてよく用いられています。

 

液体よりも音波の伝導特性が低い気体は苦手とする傾向があり、基本的には液体用です。
また、測定する配管内が液体で満たされていないといけない為、細管での微小流量液体対応も弱い傾向があります。近年は半導体製造装置向けに改良され下図にあるU字型センサーでは、L/minオーダーを測定できるタイプも登場してきています。

 

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超音波式流量計を実際使用する上でトラブルの原因となるのは気泡の混入です。
気泡への対策としては、脱気装置(デガッサー)の設置がお薦めです。
液中に溶け込んだ気体を途中で脱気するには特別な仕組みが必要になります。

脱気装置の一例としてスパイラル状のフッ素樹脂製配管を気密性高い真空チャンバーに入れ、チャンバー内をポンプで真空引きすることで、フッ素樹脂配管の内外で圧力差が生じ、液体に溶け込んだ気泡を引き抜くシステムがあります。

脱気装置の詳細は過去記事を参照下さいね。

 

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超音波式流量計は従来液体用であると解説しましたが、近年気体用も実用化されています。
そのメイン用途はガスメーターです。
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(都市ガス)の流量測定を行える超音波式流量計はガスメーカーと流量計メーカーのコラボレーションで複数実用化されています。

なによりも流体に非接触である超音波式流量センサーは、異物にも強く長期にわたって繰り返し性を維持できますし、しかも低圧力損失構造なので、燃焼ガスのようにそもそもの供給圧力を高く設定できない流体には最適な方式なのです。
今後の気体の流量計測&測定に於いて、超音波式は伸びていく流量計の一つではないかとDecoは考えています。

 

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

真・MFC千夜一夜物語 第296話 流量とは?流量計とは? その5

【お知らせ】

今まで本ブログは、"EZ-Japan BLOG since 2017”と "真・MFC千夜一夜物語”@niftyココログ版の2つで同時連載進行を行って参りましたが、既に告知の通り2019/5/11をもって@niftyココログ版の方を終了させていただきました。こちらのブログ"EZ-Japan BLOG since 2017"版での連載は、変わらず続けて参りますので、どうか千夜一夜=1001話にたどり着く迄、宜しくお願い申し上げます。

 

もう一つのMFC千夜一夜物語が掲載されている日本工業出版さんの「計測技術」誌 20199月号(8/25発売)は、7月号から引き続き、マスフローコントローラー(MFC)、マスフローメーター(MFM)が属する質量流量計以外の各種流量計(体積流量計)を取り上げて解説を行っています。

 

渦式流量計

 

渦式流量計は、管流路に置かれた渦発生体から生じるカルマン渦のストローハル数を利用するので、カルマン渦流量計 とも呼ばれます。
(カルマン渦流はT・フォン・カルマン博士の命名です。)


下図にあるように渦発生体の後ろには連続した渦が生成されますが、流体の流れが低速時には、この渦の発生は不安定です。
従って安定して渦が発生する流速領域でしか使用できず、気体での使用、また液体でも低流量域での使用は難しい傾向があります。
しかしながら、レイノルズ数が同じならば、流体の物性に依存しないという測定原理上の特長を持つので、限定的には質量流量計と考えることも可能な流量計なのです。

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カルマン渦の測定方法は、超音波を用いる方式と、歪みゲージを渦発生体に内蔵、もしくはその直後に設置する方式が存在しています。

カルマン渦流量計は液体、気体、だけでなく蒸気にも適用でき、流路中には渦発生体のみ設置されるだけで、羽根車のような機械的可動部が無いので経時変化が少なく、差圧式流量計と比較すれば圧力損失が小さい点で有利な方式です。
しかし、前述のとおり“レイノルズ数がある程度以上ないと測定ができない”為に、流量のダイナミックレンジ(測定可能流量レンジ)が狭いという弱点を持っています。

誤解されがちですが、レイノルズ数が高くならなければいけないのは測定部の話で、渦発生体の上流は逆に整流して層流で導入する必要があります。

つまり整流したきれいな流れに対して、渦発生体で生まれた渦だけを測定したいのです。

現在では気体の測定に特化したカルマン渦流量計が自動車のエンジンのエアフローセンサーとして採用されています。
エンジンのアイドリング状態から最高回転数に至るまでの流入させる空気の流量比は実に40倍以上ありますが、超音波方式による検出と渦発生体の構造を工夫して渦を強化する事で可能にできたそうです。

このように測定原理が持つ弱点そのものを補う新しい技術が工夫されており、さらなる進化が期待される流量計なのです。

 

【あなたにMFCの夜が来る~真・MFC千夜一夜物語】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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