流量計について(4)：容積式流量計

容積式流量計は、流体が流れる容積を測定することで、流量を測定する流量計です。
なんとなく、わかったような、わからないような説明ですが（笑）

例えば、代表的な容積式流量計で、ギア式流量計があります。
流量を測定する内部に、２つの楕円形のギア（オーバルギア）を入れ、配管内部を区切り、流量が流れるとこのギアが回転します。
ギアが回転するまでの空間は、一定の体積で区切られているので、その体積だけの流量が流れると、ギアが半回転します。このギアの回転数を測定することで、流量を測定する、という仕組みです。
この流量計のこと、英語では　Positive Displacement Flow Meter って呼んでいます。語源は知りませんが。

ビュルケルトの製品では、
・Type8070 容積式流量計
・Type8072 容積式流量計
・Type8075 容積式流量計
・Type8075 容積式流量計 バッチコントローラ
が、該当します。
いずれも、液体専用の流量計で、高精度で再現性が高いことが、特徴です。
また、一般的にはかなり大型で、重量もある流量計ですが、ビュルケルト製のものは、小型・軽量というのが特徴です。

ご興味いただいたら、ビュルケルトまで、お気軽にお問合せください。

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流量計について(3)：堰式流量計

堰式流量計は、配管中で使用する流量計では無く、開放路で使用する流量計です。
開放路っていうと、川や用水路、ダムなど、覆われていない流路のことです。
この流路に、堰をおいておくと、流量が増えると、この堰を越える流体の液面が高くなります。予め堰の幅がわかっていれば、この水位を測定することで、流量を知ることができます。

堰には、三角堰、四角堰、全幅堰など、色々な種類があります。
ビュルケルトでは、この堰は販売しておりませんが、水位を測定するものとして、Type8175 超音波レベル計などの超音波レベル計があります。
超音波式レベル計は、実際に流体に触れることなく、水位を測定できますので、どんな流体でも測定できます。
また、ダムや川などで、特に流量が増えた場合でも、安全に水位を測定することができます。増水した川の途中にセンサをつけておくと、一緒に流されてしまうかもしれませんからね。

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流量計について(2)：面積式流量計

面積式流量計とは、下から上に流れる途中に、わずかに傾斜を設けた配管を途中に入れます（下が細く、上が広くなるように）。
その傾斜（テーパー）のある配管中に、フロート（浮き子）を入れます。
そうすると、流量が流れていなければ、フロートは一番下にありますが、流量が流れると、フロートが上に上昇します。
流れが多ければ、フロートはその分たくさん上に移動します。
この傾斜配管を上から見ると、フロートが上にくるほど、傾斜配管とフロートの隙間の面積が増えていきます。
このため、流量とフロートの位置に、関連があり、流量を計測できる、というわけです。

面積式流量計は、現場表示のみの流量計として、よく使われます。
この傾斜配管には、ガラスを使われているものが多く、例えば冬季になると配管内の水が氷ってしまい、体積が膨張し、このガラスが割れてしまう場合があります。
そのため、使用には気をつけてください。
どうしても、上下に配管を配置するので、水が抜けづらくなります。
そういった冬季の凍結で問題がある場合には、ビュルケルトのパドル式流量計をお勧めします。
Type8035 パドル式流量計バッテリーバージョンであれば、凍結してしまえば流量は測定できませんが、氷が溶けて、流体が流れるようになれば、また流量を測定することができます。

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流量計について(1)：差圧式流量計

差圧式流量計とは、流量計の一つです。
割と古くから使われている流量計です。
配管中に、ちょっと細くなっているところがあると、その細くなる前と後で、圧力差がうまれます。
その圧力差は、流量の２乗に比例します。
流量が大きくなると、圧力差も大きくなるんですね。
そして、流量が２倍になると、圧力差が４倍になる、というわけです。

その圧力差を測定することで、流量を測定する、という仕組みです。
で、どのように流量を邪魔するのかが、予めわかっていれば、流量を測定することができます。
その圧力差を作る方法として、オリフィス、ベンチュリ、フローノズル、ピトー管があります。

ビュルケルトの製品では、Type8750が該当します。

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カスケード制御

カスケード制御って聞いたことありますか？
制御の中でも、割と複雑な感じです。
言葉で説明できるか、自身無いですが…

例えば、冷却水で冷却する、というアプリケーションを想像してください。
まず必要なのは、温度計です。
何℃であるかを知らなくては、どのくらい冷却すればいいのか、わからないですからね。
そして、冷却ラインにコントロールバルブをつけます。
ビュルケルトの製品なら、Type2702/2712などの空圧コントロール弁や、細い配管向けなら、比例電磁弁が該当します。
温度を測定しつつ、冷却ラインのバルブに命令を下すような、コントローラも必要です。
一般的には、下記の三位一体で、制御は行われます。
・センサ（温度計）：目や鼻
・コントローラ（温調計）：脳
・バルブ：手足

人間で言えば、右の項目にあたります。
こうやって、制御を行うわけです。
これを、フィードバック制御といいます。
現状、温度が高いなら、冷却水をもっと増やすようバルブを開ける、また温度が低いなら、冷却水を減らすようバルブを閉める、と考えます。

このとき、冷却水が何L/min 流すのか、ということは考えていません。
温度が高いんだから、もっと流せよ、あるいは温度が引くいんだから流れを減らさなきゃ、としか考えません。別に流量は関係無いです。

カスケード制御は、もう一歩考えます。
温度を測定し、それを元に、いま何L/minの冷却水が必要なのか、それを指示します。そして、冷却ラインの流量計のデータをもとに、バルブが開閉し、何L/min流すのかを決めます。
　第一段階の、まず何L/minにするか。
　第二段階の、バルブ開度を何%にするか。

このように段階を考える制御、これがカスケード制御です。

カスケード制御を行うことにより、より高精度の制御を行う、または冷却しの無駄をなくす、ということが期待できます。
そう、エコな制御なんです（笑）

ビュルケルトの製品では、ype8611 比例電磁弁コントローラが、この高機能を持っています。
でも、使いこなすのが、結構難しいんですよね。
その分、高精度制御が期待できるんですが。

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圧縮性流体と非圧縮性流体

流体力学で出てくる言葉なのですが。
ものすごく単純に言ってしまうと、圧縮性流体とは気体で、非圧縮性流体とは液体です。
そもそも、圧縮性って何を指しているのかというと、圧力をかけたときに、体積が変化するか、しないか、ということをさします。
気体の場合、圧力をかけると体積は減少します。そのため、圧縮性流体です。
液体の場合、圧力をかけても、ほとんど体積は変化しません。
いや、全く変化しないわけではありませんが、その変化率が低いので、非圧縮性流体として、取り扱って問題が無い、というわけです。

ものすごく厳密に言うと、ちょっと違うんでしょうけど、ま、一般的にはこう考えて、問題無いわけです。

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TypeYE200 シリーズ（測温抵抗体）

TypeYE200 シリーズ（測温抵抗体）は、温度を測定するセンサです。
金属には、温度が上昇すると、電気抵抗が増加する、という性質があります。
どんな金属でも、温度と電気抵抗に関連はありますが、安定性と変化の直線性があるため、白金（プラチナ）が主に使用されます。
白金（プラチナ）は、元素記号で「Pt」なので、「Pt」という文字を使います。
「100Ω」は、0℃で100Ωという抵抗になるように、調整しているため、「Pt100」または「Pt100Ω」と読ませています。

TypeYE200 シリーズ（測温抵抗体）は、この「Pt100」の素子そのものと、信号を変換して「4〜20mA」にしたものと、どちらも選択可能です。

「Pt100」の素子そのものですと、価格は安いのですが、この電気抵抗を温度に読み替える機器が、別途必要になります。PLC（プログラマブルロジックコントローラ）だったり、温度調節計だったり。
しかし「4〜20mA」に変換する機能が内蔵されているものを使用することで、他の信号と統一し、管理しやすくする、という方法もあります。

また、ビュルケルトのコントロール弁では、4〜20mAのセンサ入力信号を電空ポジショナに入力することで、内部PIDを使用し、温度調節計が無くても、制御ループを完成されることができます（Type1067 電空ポジショナ）。
また、Pt100の信号を直接入力することができる電空ポジショナもあります（Type8630 トップコントローラ（電空ポジショナ））。

どちらがいいかは、お客様の考え方や、周辺の制御との整合性などもあるので、一概に答えはだせませんが。
こういうお使い方で、シンプルに温度制御を行うことができる、というのがビュルケルト製品の考え方です。

さて、ようやく「ビュルケルト型番一覧」の最後の製品を紹介し終わりました。
今後、いろいろご説明するにあたり、ビュルケルトの型番の説明があった方がいいかと思い、このシリーズを始めましたが、本当にたくさんの製品があって…
覚えるだけでも大変です。
さらに、今後もビュルケルトでは毎年、新製品が登場します。
今年だけでも、30種類近くの新製品が発売予定です。
新製品が出たら、もちろんこの「バルブ屋ブログ」で、紹介していくつもりです。

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カナダのリクルート会社からの電話

先日のことですが、平日に普通に仕事をしていたら、会社に電話がかかってきたんですね。
で、電話に出てみたら、カナダのリクルート会社からの電話でした。
相手方は女性の方で、すごくゆっくり英語を話してくれたので、このくらいゆっくりなら、電話でも話せるんだけど。

で、英語が話せる日本人のエンジニアを募集しているんだとか。
それで、一度赤坂にある事務所に来てくれないかって。
ていうか、普通リクルート会社って、会社に電話してくる？
働いているんですけど（笑）
日本人なら、まず電話してこないですよね。
その辺の感覚が、外人ですよね（笑） with 少し偏見

どうやって調べたのかわからないけど、いつの頃からか、こういう電話がかかってくるようになりました。
以前は、マンション買いませんか、投資しませんか、絵画を買いませんか、指輪を買いませんか、など（笑）
いや、買わね〜からって、電話を切っておりました。
指輪って、以前事件がなかったでしたっけ？

最近は○○を買いませんか、って電話は無くなりましたが、転職しませんかって電話が、たまにかかってきます。
外国だとよく転職しますけど、こうやって転職しているんですかね？

とりあえず、履歴書送るからって、電話を切りました。
でも、やっぱり履歴書は英語で書かなきゃいけないんだよね？
ちょっと面倒だけど、面白そうだから、送ってみよう。

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TypeS070 容積式流量計フィッテング

TypeS070 容積式流量計フィッテングは、下記の容積式（ギア式）流量計に使われるフィッテングです。
内部に楕円形のギアが２つ入っており、流体が流れることで、このギアが回転し、その回転数を読み込むことで、流量を計測します。

容積式（ギア式）流量計とは、
・Type8070 容積式流量計
・Type8072 容積式流量計
・Type8075 容積式流量計
・Type8075 容積式流量計 バッチコントローラ

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TypeS030 パドル式流量計フィッテング

TypeS030 パドル式流量計フィッテングは、内部にパドル（羽根車）が入っている、フィッテングです。
TypeS020 インサーションフィッテングは、単にセンサを配管に接続するだけですので、いろいろなセンサで使えます。
しかし、TypeS030 パドル式流量計フィッテングは、下記のパドル式流量計の一部として、使用されます。

・Type8030 パドル式流量計
・Type8030HT 高温用パドル式流量計
・Type8032 パドル式流量計
・Type8034 現場表示パドル式流量計
・Type8035 パドル式流量計
・Type8035 パドル式流量計 バッチコントローラ

ただし、Type8039 光学 パドル式流量計は、光学式のフィッテングで、特殊な仕様です。

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TypeS020 インサーションフィッテング

TypeS020 インサーションフィッテングは、インサーション（差込式）センサを配管に取り付けるための部品です。そのため、下記のセンサと組合せて、使用します。

・Type8020 パドル式流量計
・Type8024 パドル式流量計
・Type8025 パドル式流量計
・Type8041 電磁流量計
・Type8045 電磁流量計
・Type8205 PH計
・Type8206 ORP計
・Type8223 導電率計
・Type8225 導電率計
・Type8226 電磁導電率計

15A〜50Aまで、選択できます。
ステンレスボディ、ブラス（黄銅）ボディ、PVCボディを選択可能です。

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Type8804 電動プロセスバルブ

Type8804 電動プロセスバルブとは、1/4回転プロセスバルブと電動アクチュエータとを組合せた製品のことです。

具体的に、1/4回転プロセスバルブとは、
・Type2652 ステンレスボディボール弁
・Type2658 樹脂ボディボール弁
・Type2672 バタフライ弁

の３機種のバルブのことで、

電動アクチュエータとは、
・Type3003 電気式ロータリーアクチュエータ
です。

ビュルケルトは、空圧弁が多いですが、電動バルブもあります。
オリフィスの小さなものは電磁弁で、オリフィスの大きなものは電動弁など、お使いわけをされている場合もあります。

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非常階段が…

ビュルケルトの東京本社が入っている、ビルは、９階建てです。
当然、非常階段というものが、付属しております。
火事が起こったときなど、この非常階段を使って、避難するわけです。
普通は、そうですよね。
ですが、いつの間にか、４階より下の非常階段が、撤去され、５階〜９階のみ、残されています。

これ、どういう状況でしょう（笑）
５階から、飛び降りろ、ということでしょうか？（笑）

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Type8803 オンオフ制御バルブ＋アクセサリ

Type8803 オンオフ制御バルブ＋アクセサリとは、プロセスバルブとその付属品を組合せた製品のことです。

具体的に、オンオフのプロセスバルブとは、
・Type2000 アングルシート弁
・Type2012 グローブバルブ
・Type2030 ダイヤフラムバルブ
・Type2031 ダイヤフラムバルブ
の４機種のバルブのことで、

付属品（アクセサリ）とは、
・Type1062 リミットスイッチ
・開度リミッタ
　　オンオフ制御のプロセスバルブは、普通は、全閉か全開にしか
　　なりませんが、それを途中の開度まで開けるor閉める、
　　というように、制限をおこなう付属品です。
・手動ハンドル
　　通常、オンオフ制御のプロセスバルブは、空圧弁なので、
　　空気の力が無いと動作しませんが、試運転時や異常時などの
　　ときに、手動でバルブを操作するための付属品です。
です。
このように、オンオフ制御バルブに、さらに付属品を組合せることで、お客様の使い勝手をよくするための製品です。

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Type8802 連続制御プロセスバルブ（コントロール弁）

Type8802 連続制御プロセスバルブ（コントロール弁）は、単独の製品では無く、コントロールバルブと、電空ポジショナを組合せた製品のことです。
組合せでType の名称を変更することで、型番をわかりやすくしました。

具体的に、コントロールバルブとは、
・Type2702 アングルシート型コントロール弁
・Type2712 グローブ型コントロール弁
・Type2730 樹脂ボディ ダイヤフラム型コントロール弁
・Type2731 ステンレスボディ ダイヤフラム型コントロール弁
の４機種のバルブのことで、

コントロールヘッドとは、
・Type1067 電空ポジショナ
・Type8630 トップコントローラ（電空ポジショナ）
を指します。

単なるプロセスバルブに、電磁弁やリミットスイッチの機能を付加したり、さらにASiやデバイスネット、プロフィバスなどのフィールドバス機能を付加すると、型番が「Type8801」に変わる、というものです。

従来なら、バルブの番号とコントロールヘッドの番号の、それぞれが別れていたので、それを統一し、管理しやすくした、という感じです。

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Type8801 オンオフ制御プロセスバルブ

Type8801 オンオフ制御プロセスバルブは、単独の製品では無く、オンオフのプロセスバルブと、コントロールヘッドを組合せた製品のことです。
組合せでType の名称を変更することで、型番をわかりやすくしました。

具体的に、オンオフのプロセスバルブとは、
・Type2000 アングルシート弁
・Type2012 グローブバルブ
・Type2030 ダイヤフラムバルブ
・Type2031 ダイヤフラムバルブ
の４機種のバルブのことで、

コントロールヘッドとは、
・Type8631 (オンオフ弁用)トップコントローラ
・Type8633 ミニトップコントロール
を指します。

単なるプロセスバルブに、電磁弁やリミットスイッチの機能を付加したり、さらにASiやデバイスネット、プロフィバスなどのフィールドバス機能を付加すると、型番が「Type8801」に変わる、というものです。

従来なら、バルブの番号とコントロールヘッドの番号の、それぞれが別れていたので、それを統一し、管理しやすくした、という感じです。

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Type8713 MFC(CMOSセンサ)：RS485通信

Type8713 MFC(CMOSセンサ)：RS485通信は、Type8711のRS485通信仕様です。
一度に使うMFCの台数が増えると、全てに配線をするのは、だんだん面倒になってきます。その場合に、RS485方式にし、配線を渡りで行い、シンプルに行う、という方法をとることができます。
それが、Type8713 MFC(CMOSセンサ)の特徴です。

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Type8712 MFC(CMOSセンサ)：微少流量用マスフローコントローラ

Type8712 MFC(CMOSセンサ)：微少流量用マスフローコントローラは、Type8711の別仕様です。

このあたり、Type8702とType8701の関係と同じです。
実は、Type8712の方が先に商品化されたのですが、その後、廉価版として、Type8711が発売されて、ほとんどType8712は、売れていません（笑）

ただ、Type8712がType8711 より優れている点があり、それは；
・Type8712はリレー接点が、入力３点、出力２点です。
　Type8711 は、入力２点、出力１点です。
・Type8712は、信号回路がアイソレートされています。
　Type8711 は、アイソレートされていません。

基本的な性能は、Type8712もType8711と同じです。

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Type8711 MFC(CMOSセンサ)：微少流量用マスフローコントローラ

Type8711 MFC(CMOSセンサ)は、Type8701 MFM(CMOSセンサ)と同じセンサを使用した、マスフローコントローラです。

Type8701 MFM(CMOSセンサ)や、このType8711に使用されているCMOSセンサは、いわゆるMEMSセンサで、半導体の上に直接センサが乗っかっている感じで、このセンサが直接流体に触れます。

マスフローメータの測定原理は、ごく簡単に言うと、扇風機の原理です。扇風機をつけて、風が流れれば、涼しく感じますよね。さらに扇風機を「強」にして、風を強くすれば、もっと涼しく感じます。
つまり、空気が動くと、それにつれて熱を奪います。
その熱の奪われ方は、空気の質量の動きによって変わります。この熱を測定することにより、空気の質量流量を知ることができる、というわけです。
熱の測定というのは、かなり敏感に測定できるので、微少な流量も測定できるというわけです。
マスフローって名前が、現在では一般的ですけれど、これを昔は熱式流量計と言ったそうです。測定原理から考えると、この熱式流量計という方が、しっくりしますよね。

で、この熱を測定するのが、CMOSセンサ(MEMSセンサ)の役割で、Type8711やType8701に使われている熱感知センサは、直接流体に触れることにより、測定時間の短縮がはかられ、最短0.005秒で流量の計測が行えます。汎用のキャピラリ式のセンサですと、1〜10秒程度かかるので、それだけ測定が遅れ、鈍感なセンサであると言えます。
この時間遅れが、気にならないというのであれば、汎用のキャピラリセンサでも良いのでしょうけれど、製造プロセスの短縮化・正確なマテバラ（マテリアルバランス）と取りたい・製造品の歩留まりを上げたい　など、そういった要望の強いところでは、高速応答センサの能力を発揮することができます。

また、Type8711は、マスフローコントローラなので、流量を計測するだけでなく、自分で制御（コントロール）も行えます。
具体的には内部の比例電磁弁が、バルブ開度を制御することで、自分で流量を測定しながら、その流量が命令よりも大きければ無段階制御の比例電磁弁の開度が少し小さくなり、その流量が命令よりも小さければ比例電磁弁の開度が大きくなる、といった具合です。
ビュルケルトは、この比例電磁弁をずっと以前より有しており、特に最大レンジアビリティー1:500という高感度な比例電磁弁も持っています。

つまり、高性能センサと高性能バルブを組合せることで、高性能マスフローコントローラを実現している、というわけです。

この高性能は、特に1000cc/min以下の微少流量で、特に性能を発揮し、最小50cc/minまで、正確かつ高速な制御が可能です。流量安定までに、0.3秒程度しかかかりません。

そういった性能を生かして、燃料電池やエッチング、アッシング、CVD/PVD/スパッタリング、表面改質、培養など、様々な分野で活躍しています。
正直、汎用のキャピラリ式のマスフローコントローラよりも価格は高いので、高性能が必要、というところでないと、使ってもらえないんですけどね。

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Type8710 MFC(キャピラリーセンサ)

Type8710 MFC(キャピラリーセンサ)は、Type8700 MFM(キャピラリセンサ)のマスフローコントローラです。

キャピラリセンサなので、腐食性ガスに使えるという、メリットがあります。
しかし、測定や制御安定までに、1〜10秒程度かかります。
高速安定性を求めるのであれば、Type8711 MFCをお使いください。

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