CORI-FLOWシリーズで、コリオリ式としては異例の微小流量化へ開発の舵を取ってきました。これは大流量、プラント用がメインと思われてきたコリオリ式流量計の世界では、異端な出来事で、現時点で追従者はなかなかいない状況です。従来のシリーズでの最小流量はM12&ML120シリーズのフルスケール5g/h、MFMで最小測定流量は0.05g/h、MFCでの最小制御流量が0.1g/hでした。これはコリオリ流量センサーをステンレスの細管で構成する上での最小流量と言ってよいです。このレンジで使用するコリオリ式流量センサーの内径は既に0.25mmであり、これ以上のSUSの細管を独自の形状に曲げ加工してコリオリセンサーとして使用するのは不可能だと思えるからです。CORI-FLOWのコリオリ式流量センサーの概略図を参照して下さい。operation”>コリオリ式流量センサーの流量式を下図で示します。本ブログでお馴染みの図ですね。回転系に発生する慣性力をコリオリ力として取り出す為に、振動系を構築すると、ある周波数で振動するU字配管に流体が侵入すると、その進路の垂直方向へコリオリ力が産まれます。これには流体がある程度以上の密度が無い場合、流れによって生じるチューブの捻じれ振動数が、強制振動数に対してインパクトを生じないという弱点があります。その為、微小流量の流体測定には、センサーチューブ自体の径を細くしていく必要があるのです。前述の通りステンレス細管では既に限界と思えるサイズ要求であり、更なる微小流量用センサーを開発する上で大きな問題となっていました。ブロンコスト社では、ここでMEMS技術を採用します。<出展:ブロンコスト・ジャパン(株)>今までもMEMS技術で作られた流量センサーは数多くありました。熱式ではMEMSセンサーが一つのムーブメントになったくらいです。それに対してコリオリ式は、以前紹介したISSyS社のものが先駆け的な存在ではあったものの、Decoの知る範囲では、今のところあまり存在していません。今回、開発されたMEMSコリオリ式流量センサーは、BL100シリーズという新モデルに搭載されました。g/hのガスおよび液体の測定・制御を達成したとのことです。これはどこの追従も許さないコリオリ式流量計としての最小流量記録をブロンコスト自身が塗り替えたことになり、すごいことだとDecoは考えています。2019年1月末に催された国際ナノテクノロジー総合展、オランダ・ハイテク・パビリオンブースのブロンコストコーナーで日本初お目見えを果たしたBL100のデモ機を見せてもらいましたが、サイズ的には一般的なMFCのサイズなのですが、手に取った際のずっしりした重量感がすごく印象的でした。今まで数多くのマスフローを手に取った経験があるDecoが、その重さに驚いたくらいなのです。MEMS化したことで小型軽量化したコリオリセンサーへの外乱=振動影響を防ぐ為の工夫らしく、かなりの重量構造のフレームを採用しているようですね。構造に関しては、情報が公開され次第、本ブログや計測技術誌の連載で取り上げたいと思っています。現在、ブロンコスト・ジャパン(株)では、評価用デモ機を準備する用意があるとの事です。国産メーカーさんでよくあるような、「評価という名目でマスフローを1台、お客さんに置いていきますよ」ようなものではなく、お客様と守秘契約を結んだ上で最大6か月の評価貸出を行って頂き、その評価結果の開示が貸し出し条件になるとのことです。2017年11号(10/25発売)掲載「マスフロー千夜一夜物語<質量流量計の基礎>」連載第39回は、“防爆構造のマスフローの解説<後編>”となっています。ATX本質安全防爆構造マスフローコントローラ(MFC)と新たに発表されたTIIS本質安全防爆構造のマスフローメーター(MFM)で流量制御を行う方法を解説しています。今回で“コリオリ式は完全無欠の質量流量計“編は完結です。今までの記事をまとめる形になりますが、参りましょう。同じ質量流量計に分類されながら、コリオリ式が熱式に勝るポイントはいくつもあります。振り返ってみましょう。・コリオリ式は物性不祥な流体や混合比率が変化する流体=液体、気体のみならず、超臨界流体の測定が可能コリオリ式の流量式には熱式のような流体の物性に依存するものがありません。これは流体の種類や混合比に関係なく、常に質量流量を測定できるという、一番優れたコリオリ式の特長となります。故にコリオリは液体だけではなく、気体の測定も可能で、しかも超臨界状態でも測定ができる稀有な存在です。この特長は、半導体製造装置での液体材料気化供給システムで大きなメリットとして注目されています。・コリオリ式は分流構造が不要な単管構造でシンプルな流路構成が可能コリオリ式のセンサー構造はシンプルな単管です。ここにすべての流体が流れる“全量測定”構造です。熱式はほとんどの流量レンジでセンサー管と層流素子(バイパス)に分流する“分流構造”をとっていますので、異物のつまり等で分流比が変化してしまうことで、いつの間にか指示値と実流量が大きくずれてしまうという問題を引き起こしたり、圧力条件で分流比が変化して再現性能に問題を起こしたりします。・コリオリ式は熱式と比較して高精度流量測定が可能コリオリ式は熱式よりもSN比の優れたセンシングが可能になります。流量精度+ゼロ点の安定性を含めたトータルエラーで検証するとその差は明らかです。熱の伝導を原理で用いる熱式は、そもそもの原理からして決して応答は速くはありません。巻線型の場合、流体に直接触れて温度を測るわけではないので、センサーの生出力では数秒単位の応答性です。それを後段の流量制御を行うPIDで高速であるかのように処理しているだけなので、コリオリ式とは応答性能でも差が生じます。・コリオリ式は双方向の流量計測が可能MEMS型の一部熱式は可能ですが、基本的に巻線型熱式流量センサーは流れ方向は1方向のみです。コリオリ式は原理上、どちらから流れてきても同じ質量流量を出力できます。・コリオリ式は温度・密度測定が可能コリオリ式は、原理上流体の密度をモニターできます。温度もチューブのバネ定数の補正情報として、測定しています。そもそもコリオリ式は流量計としてだけでなく、比重計として使われることが多いのです。コリオリ式は、“流しながら測れる秤”として、いかなる流体であろうと、その質量を測定できる特性を活かして、今までロードセルが使用されてきたような薬液充填工程を高速充填、マルチ液体充填等の利点を生かして、設備更新しつつあるのです。注目のツールとなっています。流す液体を問わず、暑いときも、寒い時も、ポンプが少しへたってきても、設定した質量流量で安定した液体供給が約束され、なおかつ脈動が限りなく無く、静かな供給システムだからです。コリオリ式流量計は、現段階でも完全無欠といってもいい質量流量計ですが、これから更に進化していくと思われます。目指すところは微小流量化、気体で使用する際の低圧損化でしょう。期待して見守りたいですね。ここでもう一押し!ezj_deco02Comment(0)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。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。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。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。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。<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。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。中で、ブロンコスト・ジャパン(株)製品に関する技術解説の時間を頂き、講師を務めさせていただく事になりました。※関連書籍ご希望の方は割引で提供致します。4名の講師がお話をさせて頂くのですが、Decoも本名でブロンコストのエヴァンジェリストとして製品・技術を紹介させていただく事になりました。ブロンコスト・ジャパン「長年の技術をもとに製品開発しているマスフロー、コリオリ式流量計、およびマスフローコントローラーなどの技術、アプリケーション、さらに流量計の校正サービスについて解説する。興味をお持ちの方は、是非ご聴講下さい。お申し込みは上記URLリンク先へ、詳細お問い合わせは以下までお願いします。FAX.03-3944-6826宜しくお願い申し上げます。2017年9月号(8/25発売)掲載「マスフロー千夜一夜物語<質量流量計の基礎>」連載第37回は、“マスフローコントローラ(MFC)のトラブルシューティングの解説<後編>”となっています。“コリオリ式マスフローは、このアプリケーションにお奨め”をご紹介するその2です。2.ドージングシステム“流しながら測れる秤”と解説してきましたが、ならば当然その対抗馬というか、取って代わるべき存在は”流した結果を測る秤“であるロードセルです。ブロンコストのコリオリ式マスフローのバッチカウンター機能と、そこから直接制御されるシャットオフ弁、比例制御弁、またはポンプで構成されるドージング(分給)システム“CORI-FILLTM”を提供しています。下の動画をご覧ください。結果から制御するより、流しながら測って充填する方が当然センシングは早いわけですし、閉止弁との位置を工夫することで制御不能なデットボリュームが少ない配管を構成できるので、高速重点が可能になります。このことは揮発性液体を充填する際に顕著に問題になる気化分の蒸散という問題や、大気(空気)との反応という問題を減少させることができます。2.マルチ流体を同時にドージング可能コリオリは流体を問わず質量流量を測定しますから、ロードセルと異なり、マルチ流体を同時にドージング可能です。ロードセルの場合は1流体毎にゼロイングが必要ですが、CORI-FILLTMは次のバッチをスタートさせるのに短いリセットコマンドを発信するだけでOKです。被充填対象の容器の重量変化があっても、充填量だけを測っているので問題はありません。M12で0.1g/h(ターンダウン1:50)、ML120で0.05g/h(同じく1:100)です。他社のコリオリ式流量計で仮にドージングシステム組んでもここまで微小流量に対応できない為に、わざわざ流量計の測定レンジまで液体を希釈して測定させるようなシステムもあります。それではフットプリントは大きくなるばかりです。4.質量及び体積ドージングが可能コリオリ式の利点は質量流量以外に密度情報をリアルタイムで出力できることです。これを活かして、質量流量だけでなく、体積流量に換算したドージングも可能になります。CORI-FLOWTMはデジタル通信、各種フィールドバスに対応していますので、PLCやPCとの通信により、バッチカウンター量をプリセット、データーロギングや、異常時のインターロック等の機能拡張が容易に行えます。いかがですか?良いことづくめのコリオリ式マスフローを使ったドージングシステム。EUでは大々的に採用されているようですよ。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。”マスフロー千夜一夜物語”の連載中です。