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

EZ-Japan ここでもう一押し!

パルス出力のマスフローはありませんか?

本ブログでは質量流量計(熱式流量計、コリオリ式流量計)であり流量をアナログ信号やデジタル信号で出力するマスフローメーター(以下MFM)や、流量信号を基に流量制御を行うマスフローコントローラー(以下MFC)及びその応用技術での流体制御を紹介しています。
1年で数件ですが・・・「マスフローでパルス出力のものが欲しい」とお客様から言ってこられることがあります。

マスフロー(MFM&MFC)でメジャーなのは電圧信号0-5VDCだったり、電流信号4-20mAだったり、ここ10年はModbus等のデジタルネットワーク対応だったりするのですが、このパルス出力というのが、意外に難問だったりします。
なぜならマスフローでパルス出力モデルは流量センサーの原理上、あまり意味がないからです。

パルス出力をお求めのお客様のお話をよく聞くと、だいたい容積式やタービン式流量計をお使いになっていた経験からのものです。
下にタービン式の一つである羽根車式流量計の原理を図示してみました。


190923_02

流路にある羽根車が1回転することで1パルス出力されます。
その1回転あたりの流量×パルス数で積算流量が求められる仕組みです。
ここでお判りかもしれません、つまりパルス出力は積算流量計向きの出力で、瞬時流量計である熱式やコリオリ式とはあまり縁がないのです。

でも、どうしてもパルス出力が欲しい!とおっしゃる場合、瞬時流量計では面倒なことをする必要が出てきます。
瞬時流量から積算流量を算出して、あらかじめ決めた流量単位でパルス信号が出るような仕組みを考えなくてはいけないからですね。
その機能をデジタルで内部で算出するもモデルもあります。
ですが、先ほどお話ししましたようにそもそも瞬時流量計の瞬時流量出力から算出した積算流量をパルスにするという遠回りな機能を搭載したメーカーはあまりありません。

そういった時は、Decoは(株)ユーアイニクスさんのアナログ表示器SP5631をお勧めしています。

251013_01

SP5631はW96×H48mmサイズ、アナログ入力タイプの瞬時積算計です。
瞬時/積算どちらの流量表示にも対応しています。
流量計から4-20mA信号を受けて、内部で積算流量を算出してくれますし、その積算流量表示の1degit分を積算パルス信号として外部に出力可能です。

マスフローからの信号をパルス信号に置き換えて積算流量管理を希望される方は、ご検討されてみてはいかがでしょうか?

でも、最後にもう一度言います。
マスフローは瞬時流量計です。
その瞬時流量出力から積算流量を算出して、あらかじめ決めた流量単位でパルス信号が出るようにするとういうことは、本来の積算流量計よりいささか遠回りをしていることになります。
前からDecoは申し上げていますね?「マスフローの積算流量は目安ですよ」と・・・

by Deco EZ-Japan & Safe TechnoloGy

ブロンコスト大流量APC EL-PRESS

ブロンコスト(Bronkhorst High-Tech B.V.)APC(Automatic Pressure Controller)EL-PRESSシリーズは、国内メーカーの製品よりも大変ユニークです。

240112_01

図のようにMFC(Mass Flow Controller)とAPCはセンサーが流量センサーなのか?それとも圧力センサーなのかというところが大きな違いで、制御系、流量制御バルブは同じようなものだと再三ご説明してきたともいます。

el-press_p-602cv
出典:ブロンコスト・ジャパン(株)
でも、ブロンコストにはこんなMFCとは異なる形のAPCも存在しているのです。
p-502c+F004
出典:ブロンコスト・ジャパン(株)
このタイプはP-502C(圧力センサー+PIDコントローラー)と流量制御バルブを別々にしたものです。つまりAPCを二つに割った形ですね。
なぜこんな形なのでしょう?

それは大流量対応の為なのです。
圧力コントローラーは圧力制御なのになんで大流量対応が必要なの?という疑問には、そもそもこの種のAPCが圧力値を検知して、設定圧力値と一致させるために、流量制御バルブで流量を制御する事である空間にガスを流し込んだり、逆に抜いたりすることで、結果的に圧力を上下させる仕組みだという事を思い出してください。

容器の容積が大きくて、一体型のEL-PRESSのバルブのキャパシティーをオーバーしてしまう場合、こういったKv値の設定が大きい大流量用バルブと組合わせる事でどこまでも大きくできるのです。
上図のような配置も可能です。
P-502Cの出口側はプラグで封止してしまって使用します。

ブロンコストのEL-PRESSに関するお問い合わせはEZ-Japanまで。

EZ-Japanここでもう一押し EZ-Japan Deco



プロセス圧力コントローラー P-800シリーズ その2

APC(Automatic Pressure Controller)には背圧制御型と供給圧制御型が存在しています。
この2種を融合したのが、今回ご紹介するブロンコスト(Bronkhorst High-Tech B.V.)EL-PRESS/IN-PRESSP-800シリーズです。
P800
出典:ブロンコスト・ジャパン(株)

今回はこの面白いAPCを具体的に紹介していきます。
ブロンコストは供給圧制御型APC P-600、背圧制御型APC P-700で多くの実績を有しているメーカーです。
最大圧力400barまでと日本製APCとは比較にならない高圧領域で確実な動作を行える唯一の存在であり、各種工業プロセスで活躍しています。
流量制御だけではなく、圧力制御も社業の一つとしているブロンコストからの提案されたAPCの新しい形がこのP-800シリーズです。
一見すると、MFCタイプのボディにバルブと思わしきものが二つ付いている不思議な形状ですが、そのフロー図は下図になります。

230828_04

ガスの入口にソレノイドの比例制御弁1があり、その下流に圧力センサーがあります。
この配置は供給圧制御型APCそのものです。
だが、大きく異なるのは圧力センサーの手前に分岐があり、そこから排気側へのパスが設けられている事だです。
そしてここにもう一つ比例電磁弁2が設けられています。
このモデルの異形さの原因であるボディ横に2つ配置されているバルブはこの2つの比例制御弁です。
これらは元々MFCやAPCで用いられる流量制御バルブと同じ構造のものです。

 では、実際の圧力制御で、これらはどのような動きをするのでしょうか?
P-800を使用するに当たって、特別変わった操作は必要ありません。
ユーザーはP-800の下流に設置するチャンバー内の圧力に関して希望する設定値を入力して、P-800に任せておけばよいのです。
まずガスを導入してチャンバーの圧力を上げていく際、P-800は下図左のような制御を行います。

230828_05

比例電磁弁1を開度調整し、比例電磁弁2は閉止します。
そうするとP-800は供給圧制御型APCとして圧力センサーで感知した下流の圧力測定値(P.V.)と設定入力された目標値(S.V.)を比較して、比例制御弁1の開度を自動制御します。

次に何らかの理由でチャンバー圧を下げたい場合は、P-800は図の右のように圧力を下げる動作を行います。
まず比例制御弁1を閉じてガスの供給を絶ち、今度は排気側の比例制御弁2を開度調整し始めるのです。
このモードでのP-800は、今度は背圧制御型APCとして圧力センサーで感知した下流の圧力測定値(P.V.)と設定入力された目標値(S.V.)が一致するように比例制御弁2の開度を自動制御しています。
圧力センサーは共通で、二つの比例制御弁で供給側と排気側の流量制御を必要に応じて使い分ける仕組みなのですね。

Decoもこのアイデアには驚かされました。
なかなか柔軟かつ、面白い発想ですね。
この二つのソレノイドを使った比例制御バルブの制御は口で言うほど簡単ではない筈です。
バルブ切り替えだけではなく、二つの制御弁の特性やKv値に応じた制御アルゴリズムの設定はかなり高度なものになると思います。
ブリード弁やリリーフ弁を不要としたことでチャンバー周りの部品点数を削減できますし、モジュール化したことで省配線にも大きな効果があります。
また、高価なガスや危険なガスを大気に開放することなく回収することも可能になるという利点も備えています。
ちなみにP-800シリーズの制御圧力レンジの最大はP-822CV/CIの10~200barとなっています。

興味を持たれた方は、EZ-Japan Decoまでお問合せ下さい。
 
ここでもう一押し by EZ-Japan Deco

プロセス圧力コントローラー P-800シリーズ その1

APC(Automatic Pressure Controller)には背圧制御型と供給圧制御型が存在しています。
ブロンコスト(Bronkhorst High-Tech B.V.)にはEL-PRESS/IN-PRESSシリーズで、供給圧制御型APCの P-600シリーズ、背圧制御型の P-700シリーズがあり、今までも数多くの実績があります。

IN-PRESS
出典:ブロンコスト・ジャパン(株)
ただ、残念ながらAPCには一つの大きな弱点があります。
それはこのタイプのMFCの構造を流用したAPCが「流体の圧力を測定し、予め設定された圧力値になるように制御バルブで流量を制御し、その制御した流量を送り込む、もしくは引き出す事で、結果として圧力を制御する」という特性の製品だからです。
つまりこの種のAPCは圧力をダイレクトに変化させている訳ではなく、背圧制御型ならば吐き出す、そして供給圧制御型なら送り込む流量を可変する事で結果として対象となるチャンバー等の圧力を変動させているのです。

もし入口のみで出口がない容器、つまり袋小路のワークであった場合、APCから送り込まれた流量が過大であった場合、封入された圧力は設定圧力を超えて、二度と下げる事は出来なくなってしまいます。
その為、一般的にはポンプ等で積極的にチャンバーを排気するプロセスもあれば、若干与圧に保つべく機械的な絞りを設けた排気系を設けるようないわゆる出口を用意する事になります。
ここで供給圧制御型P-600と背圧制御型のP-700でチャンバーを挟んで対峙させる構造にしないのは、双方の圧力制御が干渉しないように双方の制御定数をセッティングしなくてはいけません。
 
こういったAPCの持つジレンマを解消し、供給圧制御と背圧制御を両立させて常にプロセスチャンバーを設定した圧力で安定させる新しいAPCが、ブロンコストが開発したプロセス圧力コントローラーP-800シリーズなのです。
 P800
出典:ブロンコスト・ジャパン(株)

なにやら今までのMFCやAPCとは異なる不思議な形をしていますね?
このプロセス圧力コントローラー P-800シリーズ
詳細は次回お話ししましょう。

ここでもう一押し by EZ-Japan Deco

水素用に防爆マスフローは今や常識?

水素社会という言葉を聞く機会が増えましたね。
カーボンニュートラル実現に向けた鍵となるのが水素だと言われています。

水素は、多様な資源から製造できるため、国内での製造や、海外からの資源の調達先の多様化を通じ、我が国のエネルギー供給・調達リスクの低減に資するエネルギーです。
また、水素は、再生可能エネルギーによる水の電気分解や、化石燃料と二酸化炭素の貯留・再利用技術を組み合わせることで、カーボンフリーなエネルギーとして活用可能です。
多くの国がカーボンニュートラルの実現に向けて動き出す中、発電・輸送・産業といった幅広い分野の脱炭素化に資する、2050年カーボンニュートラル実現に向けた鍵である水素。
日本は、水素の社会実装に向けて、水素を「つくり」「はこび」「ためて」「つかう」取組を、世界に先駆けて推進しています
そんな水素用で注目を集めるのがブロンコスト(Bronkhorst High-Tech B.V.)TIIS認証本質安全僕構造マスフローメーター(MFM) EX-FLOW です。
 F-106EX
EX-FLOWシリーズ 出典:ブロンコスト・ジャパン(株)

EX-FLOWは、EUで必須のATEX防爆規格に加え、以下の3エリア向け本質安全防爆認証を獲得しています。

IECEx = IECEx DEK14.0060
TIIS = 検・第TC21584号 (日本) *MFMのみ
KCs = Ex ib IIC T4 (韓国) *MFMのみ

IECExをそのまま自国の適合品として受け入れている国はオーストラリア、ニュージーランドなどです。
各国でIEC規格を検定の基準とする動きも進んではいますが、現時点では日本はJPEx(TIISその他認証機関)、韓国はKOSHAの国内用型式適合証明が必要です。

TIIS国際規格に整合した技術基準認証本質安全防爆マスフロートランスミッターであるEX-FLOWは、(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TSPM003シリーズとの組み合わせで、TIIS認証本質安全防爆MFMシステムとして流量測定が可能になります。
230714_02

 
出典:ブロンコスト・ジャパン(株)、(株)タテヤマ製作所 作図:EZ-Japan

 更に他社製品になりますが、TIIS耐圧防爆型操作端(調整弁)との組み合わせでマスフローコントロールシステムとして流量制御も可能になります。
 230714_03
出典:ブロンコスト・ジャパン(株)、(株)タテヤマ製作所 作図:EZ-Japan

JPExに対応したTIIS認証本質安全防爆構造のマスフローは、現在BronkhorstのEX-FLOWシリーズのみです!
EX-FLOWに興味を持たれたら、EZ-Japanへお問い合わせください!

EZ-Japanここでもう一押し by Deco
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。
QRコード
QRコード
Decoへのメッセージ

名前
メール
本文
記事検索
タグクラウド
タグ絞り込み検索
  • ライブドアブログ