マスフローポンプを使ってみませんか?

今回はブロンコスト・ジャパン(株)の密かなヒット商品“マスフローポンプ”をご紹介しましょう。
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<出展:ブロンコスト・ジャパン(株)HP>

すでに何度もご紹介しているブロンコストのコリオリ式マスフローメーター(MFM)&コントローラー(MFC)であるCORI-FLOW & mini CORI-FLOWシリーズですが、物性や混合比率不明=UNKNOWNな流体であろうと温度圧力の変動影響を受けない“質量”という単位で流量を測定できる優れものです。

このコリオリ式センサーを搭載して、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のがコリオリ式MFCなのですが、往々にしてその上流には液体を送り出すポンプがあります。
・ポンプは回転数を調節して一定の圧力で液体を送り出そうとしています。
・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)を可変させています。
つまりポンプが回転して送り出した液体を、MFCがバルブで制限することで必要な流量を供給しているのですね?
このようにポンプとMFC、実は両方が流体を制御しようとしている事に気が付くと、「あれ?それって無駄じゃないの?」という思いがしてきませんか?
「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制御してしまえばいいのではないの?」という発想が出てくるのです。
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そんな疑問にお答えしたのが、この“マスフローポンプ”です。
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動かすことが可能な特長を持っていますので、それを利用してMFMでポンプの制御信号を送り出させます。

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<出展:ブロンコスト・ジャパン(株)>

構成は簡単で、miniCORI-FLOWのMFMとギアポンプをコリオリ式の大敵である振動影響防止用のインシュレーター付ウエイトブロックに載せて、配管で繋いであるだけです。
写真中央のブランクが打ってある分岐は微小流量を制御したいけど、ギアポンプの最低吐出量より小さすぎる場合に、ブランクを取り、ニードルバルブを経由して過剰な量の液体をタンクに戻すバイパスラインを構築するためのものです。(下図参照)

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ここでマスフローポンプの特長をまとめると・・・

・コリオリ式流量測定なので液体の物性や混合比が不明、もしくは途中で変化しても質量流量で液体を安定供給できます!

・質量流量測定&制御なので環境条件=温度や圧力変化の影響を受けません!

・コリオリ式MFM CORI-FLOW & mini CORI-FLOWとの組み合わせで、微小流量から幅広い流量レンジを選択可能です!

・ギアポンプとの組み合わせは、脈動の無い安定した液体供給が可能です!

・ギアポンプとの組み合わせで、ポンプの振動音のない静かな液体供給システムです!

・接液部はSUS316Lとギア部品(PPS or PEEK)とOリング(Teflon)で構成されていますので、多彩な液体に対応可能です!

・経年劣化するパーツであるギア部品とOリングを交換するだけで簡単にメンテナンスできます!

・そして何よりも市販の微小流量無脈動ポンプよりも安価でご提供できます!

製薬、化粧品、食品、及びその関連業界で、既にスマッシュヒットとなってる
ブロンコスト・ジャパン(株)の“マスフローポンプ”

是非一度お試しを!
お問い合わせはEZ-Japanまで。

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(株)タテヤマ製作所 電源指示設定器“PTS-002EXT”

今回取り上げますのは株式会社タテヤマ製作所(千葉県館山市那古1610-1 代表取締役 テクニカルスペシャリスト 大島 誠さん)のマスフローコントローラ(MFC)/マスフローメーター(MFM)用 電源指示設定器 “PTS-002EXT”です。
はい、以前取り上げた”PTS-001EXT"の兄弟機ですね。
今度は入力出力信号を4-20mAの電流信号用にしたモデルです。

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PTSシリーズはマスフロー(MFC&MFMの総称)に必要なAC/DC電源と流量表示機能、そして流量設定機能(MFCでのみ使用)をオールインワンにしてパネルマウントも可能な構成を取りつつ、お求めやすい価格設定で提供しておられます。

今回のPTS-002EXTは、PTS-001EXTの仕様をそのまま継承して、入出力信号を電流信号である4-20mAにしたモデルです。
002が採用している電流入出力4-20mAは、001の採用している0-5VDCとどこが異なるのでしょうか?

1. 対ノイズ性能
電流信号の優れた特性は、その対ノイズ性能です。
電圧ノイズが発生した際に電圧信号でやり取りをしていれば、ノイズ電圧はそのまま信号に乗ります。
しかし、これを電流信号でやり取りすればノイズ影響は微小となり、ノイズによりMFCの制御性能を損なうことが少なくなります。

詳しくはMSYSTEMさんの計装Webマガジンエムエスツデーの解説”計装豆知識”を読んでみてください。

2. 伝送距離
1. の裏返しでもあるのですが、電圧信号はノイズ耐性に強くする為には電圧をその分上げる必要があります。
でも、長距離引き回すと配線抵抗により電圧降下が生じるというジレンマがあります。
一般的に電圧信号はシールド線を使っても10m程度をお薦めしてます。
(近辺に強いノイズ源、RF電源やモーターがある場合は、10mでもダメな場合があります。)
電流信号の場合、各抵抗値(送信側、受信側、ループ)により計算することになりますが、100mどころかkm単位での伝送も可能になります。

ちなみにPTS-002EXTの場合、本体の入力インピーダンスが250Ωです。
接続する推奨品:ブロンコストMFC(定電流方式4-20mA信号)は外部インピーダンス制限が375Ωですので、ブロンコスト製専用ケーブル0.25sq x 8c shield (DIN8 もしくは Dsub9 コネクター 付)で700mまで延長が可能になります。

*ちなみに電流信号のシャント抵抗(受信側抵抗)は、送信側より低ければ問題はないのですが、一般的に250Ωが使用されます。これは電圧信号1-5VDCに変換できるからですね。

3. 断線検知
これは電圧信号の1-5VDCでも言える事なのですが、意図的にゼロ点位置を0Vや0mAにせず、1Vや4mAといった浮かせてある方式を”ライブゼロ”と呼称します。
この方式の利点は、ケーブルの断線、接触不良といった事故と、流量信号0を容易に見分けることができる点です。
安全面では地味ですが非常に重要な機能と言えます。
”おかしいなぁ。ガスが流れている筈なのに、流量が0のままだ!もっとレギュレーターの圧を上げるか!”という時に、本当はマスフローと指示計の間のケーブルが断線していて、出力を読めていないだけだったら、ゾッとしますね。

これらの特長を持つPTS-002EXTシリーズは、4-20mAの電流信号オプションを全ての製品で対応可能なブロンコスト製品とは親和性がとても高い製品です。
他社製品だと、そもそもそういったオプション設定が無いか、あってもかなり割高になりますが、ブロンコストは電流入出力でオプションコストは原則不要ですし、PTS-002EXTは001より少し高くなる程度です。

”4-20mA電流信号は難しそうだ”と敬遠しがちな方も、このPTS-002EXTは電圧信号と同じように配線するだけでOKです。
かくいうDecoも、いつまでも”マスフローは0-5VDC”という考えに拘ることなく、ここでPTS-002EXTを使って4-20mA電流信号での伝送に入門してみようかと思っています。

お求めはPTS-001EXTと同じく(株)タテヤマ製作所製品を取り扱っている株式会社フロパーサル(埼玉県川口市戸塚1-9-15-401 代表取締役 水書 隆さん)までお問い合わせください。
技術的なお問い合わせはEZ-Japanまでいただいても結構ですよ!

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(株)タテヤマ製作所 ”マスフローブロアーシステム“

今回の〝EZ-Japanここでもう一押し!”で取り上げますのは再び株式会社タテヤマ製作所(千葉県館山市那古1610-1 代表取締役 テクニカルスペシャリスト 大島 誠さん)のマスフローブロアーシステムです。

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この製品はマスフローメータ(MFM)で質量流量を測定し、ブロアー(JIS表記はブロワ 200kPa以下の吐出圧のものを指す)の回転数を直接制御することで、ブロアー性能の経時変化やフィルターの詰まりなどによる下流側(吸引の場合は上流)の圧力損失変化に影響されず、質量流量制御ができます。

ここで選定したのが、このブログで何度も取り上げていますブロンコスト・ジャパン(株)のMASS-STREAMシリーズです。

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従来の分流計測式MFMでは異物の詰まりは流量異常に直結でしたが、インサーション型全量計測式MFMであるMASS-STREAMの採用で、大気の捕集、ダスト解析など非清浄な状態のガスへの適用も可能になりました。
また、特別に脈動の小さいブロワーを採用した為、MFMからのPID制御との相性が良く、安定したガス供給を実現します。

使用環境や用途にあわせて、吸入流量制御と吐出流量制御のどちらでも選択頂けます。

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【用途例】
・ダスト分析計のサンプリングシステム
・ドライヤーの風量調節システム
・バイオリアクターの空気供給システム
・フィルターの検査システム

【仕様】
・流量範囲:10~200 ln/min (0℃,1013hPa(A) 空気換算)
・適用可能な流体:空気、微粒子や粉塵を含む気体試料
・電源:100 VAC
・流量表示:瞬時・積算流量値やアラームをMFM本体ディスプレイで表示
・通信対応:RS232 , Flow Bus , Profibus-DPTM , DeviceNetTM , Modbus-RTU
* Bronkhorst HIGH-TECH B.V.社の提供するアプリでパソコンでのロギング、設定変更に対応
・外部出力:瞬時流量信号(0~5 VDC)

*上記内容は基本例です。お客様の必要とされる仕様に応じて、ワンオフでの製作を承ります。ご相談ください。

このマスフローブロアシステムは、お求めは(株)タテヤマ製作所製品を取り扱っている 株式会社フロパーサル(埼玉県川口市戸塚1-9-15-401代表取締役 水書 隆さん)までお問い合わせください。

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(株)タテヤマ製作所 電源指示設定器“PTS-001EXT”

今回取り上げますのは株式会社タテヤマ製作所千葉県館山市那古1610-1 代表取締役 テクニカルスペシャリスト 大島 誠さん)のマスフローコントローラ(MFC)/マスフローメーター(MFM)用 電源指示設定器 “PTS-001EXT”です。

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この製品はマスフロー(MFC&MFMの総称)に必要なAC/DC電源と流量表示機能、そして流量設定機能(MFCでのみ使用)をオールインワンにしたパネルマウント対応ユニットです。
マスフローにはMASS-STREAMのように本体に表示設定機能を持ち、ACアダプターを用意すればスタンドアローンで操作できるものもあります。
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でも、それは少数派で、ほとんどの場合、本体はただのお弁当箱というか金属の塊で、これだけでは何もできないスタイルのものが多いですね?
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そこで電源、流量指示器(表示器)、流量設定器が別に必要になります。
昨今のマスフローは電源仕様が±15VDCから+24VDCへと変わりつつあり、その点で市販のスイッチング電源を使いやすくなりましたが、マスフローの特性上、あまりチープな電源を選ぶとゼロ点のドリフトや、バルブのリフト量不足を起こしてしまったりすることもあり、マスフローメーカー製の電源を好まれるエンジニアも多い状況です。
また、表示ユニット、設定ユニットをバラバラで調達して配線するのも面倒です。

Bronkhorst HIGH-TECH B.V.(ブロンコスト)でも、一体型電源ユニットを準備していますが、ラックマウントまたはテーブルトップの1/2 19”または19”ハウジングでヘビーデューティな仕様であり、「複数のマスフロー用にパネルマウントできるものを・・・」というユーザーの声に応えられる製品がありませんでした。

(株)タテヤマ製作所の大島社長は、Decoにとっては大先輩、業界では有名な“計装のプロフェッショナル”です。
こういったブロンコスト製品ラインナップの盲点をいち早く察して、かゆいところに手が届くコンセプトのPTS-001EXTを企画されました。
マスフローを動作させるのに必要最小限の機能を1つに集約し、パネルマウントも可能な構成を取りつつ、お求めやすい価格設定で提供しておられます。

PTS-001EXTの仕様を以下に示します。
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表示部は温調器等で見慣れた設定値(SV値)と流量値(PV値)の2段表示です。
SV値が緑色、PV値が赤色で表示されるので視認性は良好。
PV値の表示スケールは0001から9999、小数点位置は0.000から0000.まで任意に設定可能。
SV値は流量値での設定と、パーセント(%)での設定のいずれかを選択可能です。
フルスケールが1750L/min等という切りの悪い数字の場合に、案外この%設定というのは便利です。
MFCとのI/Oは0-5VDCですが、大島社長に伺ったところ、「次期製品で4-20mA仕様を出すかも?」というニュアンスでしたから、楽しみにしていましょう。
大きな特徴は搭載電源の容量で、24VDC 500mAと、ソレノイドアクチュエーターの電力消費が大きい大流量MFCにはうれしい余裕のある設計です。

そしてファーストバージョンであるPTS-001には無かった、今回のセカンドバージョンPTS-001EXTで搭載されたうれしい機能が、フロントパネル下面にあるリモート/ローカル設定切替スイッチです。
これはPTS-001EXTでマスフローを制御するモードと、シーケンサーなどの上位制御機器から制御するモードを任意で切り替えられる機能です。
背面端子台に外部設定入力端子がありますので、ここにシーケンサーからの設定信号を接続しておけば、あとは前面パネルのスイッチで切替するのみ。
もちろんこのスイッチは不用意に切り替わらないよう引き出して操作するロック機能付きです。
どういった場合にこの機能が必要かというと、普段の自動運転はシーケンサーからの外部入力設定で動かすけれど、システム立ち上げ時や、自動制御にトラブルが発生した時、そしてメンテナンス時に、マスフローをコントロールパネルにあるPTS-001EXT側から単独で制御したい場合等に非常にありがたい機能なのです。
ファーストバージョンに対する市場でのこういったニーズを確認するやいなや、それに対応したセカンドバージョンを投入されたのは、お見事でした。

このPTS-001EXTシリーズは、ブロンコストのマスフローとの親和性がとても高い製品です。
お求めは(株)タテヤマ製作所製品を取り扱っている株式会社フロパーサル(埼玉県川口市戸塚1-9-15-401 代表取締役 水書 隆さん)までお問い合わせください。
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微小流量マスフローでお困りではありませんか?困ったときのブロンコスト頼み その2

前回からの続きです。
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微小流量のマスフローコントローラ(MFC)&マスフローメーター(MFM)は、なぜ製造が難しいのでしょうか?

マスフローのセンサーには5~10SCCMの流量が流れてしまいますので、それより小さいフルスケールレンジの製品を作ろうとすると、まず層流素子(バイパス)への流れを遮断して、センサーチューブだけにガスが流れるようにしなくてはなりません。
(つまりセンサーを流れる流量以下に微小流量用マスフローは全量計測をしています。)
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更に物理構造でセンサーに流れる流量を制限するか、もしくはそのまま流して微小レンジをピックアップして増幅するかでセンサーのスケールをダウンさせないといけません。この手法は不安定要因(前者の場合、流量制限機構が及ぼす流れへの影響、後者の場合、SN比の悪化)を抱えるため歩留まりが悪くなります。

また、この微小流量をどうやって校正するのか?という一番大きな問題も生じます。
例えば(株)平井さんの国際MRA対応JCSS校正証明書付きの音速ノズル方式気体流量校正システムhttp://www.hirai-system.com/kousei_mr/ の最低流量は10mL/min、直接校正をお願いした場合でも5mL/minです。
FS=1SCCMのマスフローの校正はできません。
ボリュームメーターでやっても・・・ボリュームメーターで測定できるレンジに到達するまで延々と気の遠くなる時間をかけて微小流量で流体を流し続けないと測定できる流量に達しません。昔、微小流量校正作業中とは知らずに、校正室のドアを開けて室内に気圧変動を起こしてしまった結果、微小流量MFCの校正を台無しにして怒られた若き日のDecoがいたりします。
部屋の気圧変動が影響するくらいなのですから、こういった難易度の高い作業は、他の流量レンジのマスフローと一緒に作業できるはずもなく、人が少なくなった時間帯で作業されることもありました。つまり微小流量マスフローは、工場の生産性そのものを落としての対応が必要とされてしまう性格の製品であり、今の合理化が叫ばれる風潮では敬遠されやすい製品なのですね。

では、ご紹介したブロンコストさんはどうかというと、基本的な構造や製造時の負荷は同じはずですが、全てのマスフローの調整がデジタル化で人の手を介さない自動調整であることのメリットがあると思います。
海外工場で生産して輸入されるが故に、国産の製品よりも輸送工程での時間がかかるのはどうしようもない事なのですが、それでも4週間強で微小流量マスフローはお届けできています。
(当然繁忙期などにはもっとかかることもあると思いますが・・・)

もう1点加えるなら、“流量測定機器”というニッチな分野に製品を送り出すということの責任を理解しておられる、言い換えるなら”流量測定メーカーとしての矜持“を持つ企業さんだからかもしれません。
流体測定&制御には細かな仕様があります。
ガス種だけで100以上、それが微小流量から大流量まで。
その中で一番数が出る美味しいところだけをやりたいのは経営者としては当然なのかもしれませんが、ある意味で供給責任を放棄する行為でもあります。
この業界経験が長い経営者は自社の顧客を裏切る行為と躊躇しますが、他業界から来たビジネスクールで学んできたような経営者は、容易に決断しがちなのかな?とも思います。
Decoには後者のそれは顧客に対する“信義の不履行”に思えるのですが・・・

実はブロンコストグループにはBronkhorst Calibration CentreというISO17025(検査、分析、測定などを行う試験所及び校正業務を行う機関に対する品質要求)を取得し、オランダのVSLに基づく校正事業を生業とする部門があります。
VSLは相互承認協定(MRA)により米国NISTや日本のNMIJと互換がありますから、こちらで発行された校正証明書は日本国内で発行されるJCSS流量校正証明書と同等です。

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Bronkhorst Calibration Centre Data Sheetより引用
正直、こういった校正機関を社内で持つということは、コストだけを考えたら大きな負担となるはずです。
でも、それが製品への大きな信頼へとつながります。

流量測定&制御業界に長年携わり、その社会的な責任を理解し、流量測定に関してここまで真剣に取り組んでいるメーカーだからこそ、Decoが今一番強くお勧めしているメーカーさんなのです。
是非一度お試しを!

【EZ-Japanここでもう一押し】by Deco EZ-Japan
プロフィール

EZ-Japan(イージージャパン)代表 黒田 誠

Author:EZ-Japan(イージージャパン)代表 黒田 誠
MFC千夜一夜物語のDeco こと 黒田 誠 です。
2014年6月より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”EZ-Japan(イージージャパン)として開業いたしました。

流体の流量・圧力・温度に関わる計測・制御技術の伝承と、新技術のご紹介を行うエバンジェリスト(伝道師)の仕事を生業といたしております。

日本工業出版さんの「計測技術」誌で”マスフロー千夜一夜物語”の連載を続けさせて頂いています。

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