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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

ATEX

真・MFC千夜一夜物語 第263話 マスフローに防爆仕様は存在するの? その10


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 201810月号(9/25発売)ですが、マスフロー千夜一夜物語は誌面都合で休載です。

11月号をお待ちくださいね。

 

まずは下の図を見てください。

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この組み合わせは、タイトルにあるようにMFM部は本質安全防爆ですが、流量調整弁やポンプに対しては、あくまで耐圧防爆構造のものを選択しています。

賢明な皆様には既にこの構成が 本ブログの第261話 ”マスフローに防爆仕様は存在するの? その8” で取り上げたATEX本質安全防爆構造のEX-FLOW MFCタイプと似通った構成である事に気が付かれたでしょう。
そもそも流量センサーと流量制御バルブ、そしてPIDコントローラを一体化したMFCという形態は、本質安全防爆が必要な危険場所では存在し得ないのです。

なので、ブロンコスト自身は流量発信器のTIIS認証に特化し、ユニバーサル・ワンループ・プロセスコントロールモジュールの開発は計装技術に造詣の深い()タテヤマ製作所に委ね、流量制御弁やポンプは複数の国産メーカーでリリースされている耐圧防爆構造の既存品を顧客の必要としているプロセスに応じて組み合わせてもらうというブロンコスト・ジャパン()の戦略は、市場の現実をよく見据えた鋭いものであると思えてきます。

TSIP-002-CREX-FLOWを流量発信器として本質安全防爆ループを形成する相棒ですが、そのパートナーはEX-FLOWには限りません。
TIIS
認証本質安全防爆発信器ならば、他の測定方式の流量発信器でも、または圧力発信器でも構わないのです。
圧力発信器を用いれば、本質安全防爆構造圧力センサーとなり、更に流量調整弁を接続すれば、APCAutomatic Pressure Controller)を形成することもできます。
APC
の場合、圧力発信器の位置が容器の上流か、下流かによって容器の入口圧制御/出口圧制御と役割が変わる性格があるのは、以前ご説明したと思います。
センサー部とバルブ部が一体型のMFCのような形はAPCとしての汎用性をスポイルしてしまうので、このようなセンサー部と制御バルブの配置を固定されないスタイルが市場では歓迎されるとDecoは思います。

 

連載10回をかけてマスフローでの防爆の解説とブロンコスト・ジャパン()の新製品 本質安全防爆構造MFMEX-FLOW”、そしてコンビを組む(株)タテヤマ製作所のユニバーサル・ワンループ・プロセスコントロールモジュール“TSIP-002-CR”との接続による本質安全防爆構造MFMとしての運用、その応用編としてフローコントローラへの拡張の可能性の解説を行ってきました。

今までと異なり、防爆に関してグレーゾーンは少なくなってきています。

TIIS認証品が無いので、代わりの方法で…というのは通りにくくなり、TIIS認証品で構成する事を例外なく求められるようになると思えます。
そういったタイミングでTIIS認証本質安全防爆防爆構造MFMが世に出たのは必然だったのかもしれません。

防爆に限らずワールドワイドでビジネスを展開する際に、必ず各国でのローカル規格認証の問題が付きまといます。
もちろんメーカーは、それらを尊重してビジネスを展開していかなくてはならないのですが、国々の規格への個別対応には当然コストと時間を必要とします。
これがメーカーの負担になっている事は否めません。

しかし、安全規格の場合、それは即ち人命にかかわるものなのだから、緩和、国際共通化していくには難しい側面もあるかもしれません。
でも、ローカルルール化が過ぎたレベルになり新規参入を拒む障壁になってしまうのも避けたいところで、悩ましいところですね。
今回のオランダのマスフローメーカーであるブロンコストのTIIS認証取得が、良い意味での”ペリーの黒船“になってくれればとDecoは思っています。

 

【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261話 マスフローに防爆仕様は存在するの? その8


 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 
20189月号(8/25発売)では、マスフローコントローラ(MFC)、マスフローメータ(MFM)の流量校正に関する解説です。

本ブログと併せてお読み頂けましたら、幸いです。

 

ブロンコスト・ハイテックBronkhorst High-Tech B.V. 以下ブロンコスト)の防爆用=危険場所用マスフローコントローラ(MFCEX-FLOWにはATEX本質安全防爆構造MFCが存在します。

このMFCタイプのEX-FLOWは、見かけ上は一体型のMFCに見えても、MFCに必要な制御基板はそこにはありません。
本質安全防爆構造を採る故に、危険場所に電気エネルギーを極力供給しないようにするためです。
マスフローメータ(MFM 本質安全防爆構造の場合、正確には流量センサーのみなので、流量発信器)とコントロールバルブは、非危険場所に設置したPID制御基板を内蔵したバリア付き電源・リードアウトシステムE-8000に各々独立したケーブルで接続されることで、防爆構造流量測定&制御ループが確立するようになっているます。

 

 180918_01

 

つまり、EX-FLOWMFCタイプは、MFCのブロックの上にATEX本質安全防爆構造の流量発信器と、ATEX認証品コイルを採用したコントロールバルブを便宜上同居させているだけなのです。
外部から設定信号を受け、本体内の流量センサーから出力される流量信号と同値になるようコントロールバルブの制御を行う機能をワンパッケージ化したものがMFCならば、厳密にはMFCと言えないかもしれませんね。

必ずE-8000との組み合わせで本質安全ループを組まない限りは、意味が無いのです。
下図で本来のMFCの機能をどう分割しているかを、図示してみました。

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ブロンコストのEX-FLOWATEX本質安全防爆MFCシリーズは、前回連載で紹介したMFMと同じく、幅広い流量・圧力レンジへの対応が可能です。

<ブロンコスト・ジャパン(株)HP EX-FLOWのページへ>


本質安全防爆構造が求められる部分が流量センサーとソレノイドアクチュエーターコイルに絞られる為に、MFCのその他のメカ部分は従来品とほぼ同様です。

そのお陰で本質安全防爆構造でありながら、幅広い流量、特に大流量サイドでは、500m3n/h(n=ノルマル:0℃、1013hPa基準)という流量に対応できています。

ただし、前述のとおりあくまでATEX本質安全防爆構造であるために、いくら性能的にも仕様的にも優れた製品であっても、日本国内での防爆用途で使用することは難しいかもしれません。

この問題の解消の為のチャレンジが、TIIS本質安全防爆認証”取得だったのですね。

 

【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260話 マスフローに防爆仕様は存在するの? その7

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 20189

月号(8/25発売)では、マスフローコントローラ(MFC)、マスフローメータ(MFM)の流量校正に関する解説です。

本ブログと併せてお読み頂けましたら、幸いです。

 

さて、今回からブロンコスト・ハイテック(Bronkhorst High-Tech B.V. 以下ブロンコスト)の防爆用=危険場所用マスフロー(MFCMFMの略語)のEX-FLOWシリーズを国内本質安全防爆で(株)タテヤマ製作所のユニバーサル・ワンループ・プロセスコントロールモジュールの拡張機能であるPIDコントローラを用い、防爆仕様MFCとしての運用を解説しますね。

 

のっけから恐縮なのですが、本質安全防爆構造TIIS Technology Institution of Industrial Safety)認証(正確には“TIIS国際規格に整合した技術指針及び技術基準認証”)MFCは、残念ながら一体型のパッケージでのMFCとしては存在していません・・・

現在、ブロンコストがラインナップしているのはATEX本質安全防爆構造のものだけなんですね。(写真)

 

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<EX-FLOW MFCタイプ 出典:ブロンコスト・ジャパン(株)>

なーんだ、とおっしゃらずに続きをお読みください。
これは多分に流量コントロールバルブに使用されるソレノイドアクチュエーターにその原因があります。

今回はまず、ATEX本質安全防爆構造のMFCを解説し、その後の連載でTIIS認証本質安全防爆MFMMFCとして流量制御を行わせるにはどうしたらよいかを説明していきたいと思います。

 

ATEX本質安全防爆構造MFC


ブロンコストのラインナップで一番特異なマスフローが危険場所での使用に対応した“EX-FLOWシリーズです。

TIIS認証国内本質安全防爆に対応したMFMを初めて世に送り出したのが、他ならぬオランダのメーカーであるブロンコストであった事からもわかる通り、「マスフローの日本国内規格に合わせた防爆規格取得」というニッチで特異な分野への挑戦を絶やさないメーカーさんです。

「利益の8割は、市場の2割で稼いでいるのだから、残りの市場に注力する必要は無い」とか、「選択と集中」等という言葉で経営を行っているメーカーなら、まず手を出さない分野です。
こういったニッチビジネスを重視していくのが、流量計・マスフローという決して杯の大きくない市場で生きてきたホンモノのメーカーが取る戦略だとDecoは思うのです。

だから、流量計・マスフローメーカーには中小企業が多いのかもしれませんね?

 

EX-FLOWMFCタイプに搭載されているコントロールバルブは、MFMと一体型(=MFC)としても、独立型(コントロールバルブユニット)としても供給が可能です。

このコントロールバルブユニットはMFCとしては一般的なソレノイドアクチュエーターを用いた比例電磁弁構造であり、高速応答はもちろんのこと、リフト量の大きな大流量制御に適したものです。

写真2
<コントロールバルブ 出典:ブロンコスト・ジャパン(株)>

ブロンコストでは用途に応じて、上の写真にあるように左から標準的な直動型、定格圧40MPa70MPaといった高圧条件で最大差圧40MPa(d)に対応できる“Vary-P”バルブ、大流量向けのパイロットバルブ型を選択可能です。

本来コントロールバルブユニットは機械部品で構成されています。

電流を流すことで磁力を発生させ、バルブ開度を制御するソレノイドアクチュエーターのコイル部分のみが電気部品なので、危険場所で使用するに当たっては、防爆構造でなくてはならない箇所です。
これらのコントロールバルブは、防爆構造に対応する為にATEX防爆認定品のコイルを備えておりXBコイルXCコイル2つの選択肢があるのです。(下図)

第2図

 

次回に続く

 

【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258話 マスフローに防爆仕様は存在するの? その5


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 2018年9
月号(8/25発売)では、マスフローコントローラ(MFC)、マスフローメータ(MFM)の流量校正に関する解説です。本ブログと併せてお読み頂けましたら、幸いです。

前回から引き続き、ブロンコスト・ハイテック(Bronkhorst High-Tech B.V. 以下ブロンコスト)の防爆用=危険場所用マスフロー(MFCとMFMの略語)のEX-FLOWシリーズの紹介です。

熱式流量センサーはその構造上、流体による熱の移動を捉える方式なので、防爆という観点では、その熱が危険であるという誤解が多かった歴史があります。
そもそもガスの流量測定を行うのは全体の中でセンサー管を通る微小な流体に対してであり、更に巻線方式のセンサーの場合は直接流体に接触はしていないので、懸念されるような問題はあり得ません。(下図)


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ただ、本質安全防爆構造の趣旨からいって、最小点火エネルギーを下回るエネルギーしか供給できない為に、EX-FLOWでは、24VDC 20mA以下の信号で電源供給と流量信号のやり取りを行っています。
流量出力は15~20 mA (線形)で端子台接続となり、本質安全防爆Ex ib ⅡCに対応した認証済みの本質安全回路への接続専用となります。
その為、次回以降で解説する非危険場所に設置する専用設計のバリア内蔵電源・信号変換器が必要になります。
 

EX-FLOWは、これと接続することで初めてMFMとして動作することになるのです。
つまりEX-FLOW自体は厳密にいうとMFMではなく流量発信器、マスフロートランスミッターなのですね。(聞きなれない言葉だと思うので、圧力センサーに置き換えて表現するならば、圧力トランスミッター的な存在と言えます。)
接続した信号変換器を用いて初めて4-20mAのアナログ信号へ変換することができるのです。

EX-FLOW MFMは流量範囲:0.16~8 ml/minという小流量レンジモデルから220~11,000 m3/h という大流量レンジモデル(いずもAir換算、Normal 0℃、1013hPa校正)まで対応し、圧力範囲:真空~40 MPaという今までのブロンコストの熱式マスフローラインナップのほぼすべての範囲を網羅しているので、幅広い用途に対応ができます。
(写真 大流量用ウエハータイプ EX-FLOW)

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【出典:ブロンコスト・ジャパン(株)】

これは本質安全防爆構造が、点火源である電気系に対する要求であり、その要求は基板が収まるヘッド部分に集中する為なのです。
つまり、その他の部分、ボディ構造、流路構成は従来モデルのそれがそのまま応用できるという利点があります。
耐圧容器に収めるタイプの耐圧防爆構造のマスフローよりも同じ仕様ならば小型であるだけでなく、流量・圧力のバリエーションに富み、かつコストが安いというメリットを提供できます。
耐圧防爆構造の場合、耐圧容器にかかるコストの割合がどうしても高いのです。


【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257話 マスフローに防爆仕様は存在するの? その4

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 2018年8月号(7/25発売)では、特集記事のボリューム増で連載はお休みとなっております。
8/25発売の9月号からの再開をお待ちくださいね。

TIIS認証本質安全防爆マスフローを製造している Bronkhorst High-Tech B.V. (以下 ブロンコスト)は欧州における熱式&コリオリ式マスフローや圧力コントローラのマーケットリーダーです。
この業界では長い経験があり、高精度で信頼性の高い測定・制御機器を設計・製造しています。ブロンコストの多岐に渡る製品群はIP40ラボラトリー型、IP65インダストリー環境型、危険場所型、セミコン向け、分析機器向け等の幅広いラインアップで顧客の用途に合わせて造り込まれています。
今回紹介するのは防爆用=危険場所用のEX-FLOWシリーズです。

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<EX-FLOW 出典:ブロンコスト・ジャパン(株)>

EX-FLOWシリーズは、危険場所でのガス流量測定向けの構造です。
本質安全防爆構造である熱式流量センサーと基板部は先んじてATEX/IECEx認証(Ex ib IIC T4 Gb)を取得し、更に2017年になってTIIS認証(Ex ib IIC T4)を取得しました。(労(平29年2月)検/検・第TC21584号) 
防爆に関しては、ブロンコストはオランダのメーカーである事から、当然ATEXを優先して取得しているのですが、これはATEXがEC指令 94/9/EC により、CEマーキング適合指令の一つとして、2003年7月より「強制(compulsory)」となった為でもあります。
ATEXはフランス語の「Atmospheres Explosibles」の意で、これまでのCEマーキング適合指令と同様に、これ以降は、EC加盟国域内で、製造、販売、流通、設置される爆発性雰囲気での使用を目的とした電気機器や災害防止システムは、規制の対象となっています。
その為、現在EUでは、CEマーキングに関するATEX指令(新指令2014/34/EU 94/9/ECの型式試験証明書は引き続き有効)に適合し、指定された表示のつけられた製品でなければ取り扱いが一切できないのです。

危険場所に近い観念として、ATEXではゾーンとカテゴリーで区分けしています 。
*因みに記載のあるGroup Ⅰの炭鉱用 は日本では“炭鉱防爆“として管轄省庁が経済産業省となり、前章で紹介した防爆=厚生労働省管轄の”工場防爆”とは別に存在しています。
日本の防爆でいう危険場所の定義と、ほぼ同様です。
ブロンコストのATEXでのEC-Type試験番号KEMA 01ATEX1172, protection II 2G Ex ib IIC T4 Gbとなり、下図に示す内容となります。

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 このIECEx / ATEX指令防爆対応EX-FLOWを、日本の防爆仕様に対応させるべくTIISへ申請し、やり取りを続けること数年がかりで、費用と時間を費やして、ついにTIIS認証(Ex ib IIC T4)を取得したそうです。

【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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