機器

制御盤などでよく利用されている機器の１つに「パワーサプライ」があります。 交流200Vや100Vの電源を、直流24Vなどに変換する際に利用しますが「パワーサプライ」は何のために使用するのでしょうか？ この記事では「パワーサプライ」とは何か？原理や方式、選定について記載していきたいと思います。 １. パワーサプライとは？ 広義的にパワーサプライとは電源を供給するユニットを指します。 大きく分けて、交流から直流に変換するもの（AC_DC変換）と、直流電圧を違う直流電圧に変換するユニット（DC_DC変換）の2種 ...

熱いものと冷たいものの熱を入れ替える場合には一般的に熱交換器が使われます。熱交換器の目的は名前の通り「熱を交換すること」ですが、用途によって選定する種類が違ったり、流体の向きが違ったりします。 この記事では、 「熱交換器って何？」 「熱交換器にはどんな種類があるの？」 「熱交換器を選定する方法は？」 「熱交換器はどんなところで使われているの？」 という疑問を持つ方に向けて「熱交換器とは何か」について詳しく解説していきたいと思います。少し文字数が多いので、目次で気になるところから読み進めて頂ければと思います ...

センサーから信号をもらう時や制御機器を比例的に動かす時は、ほとんどアナログ信号の4-20mAを用います。現場では「ヨンニジュウで送ればいいですか？」という言葉がよく使われて、電気分野では一般常識となっています。 しかし、電気分野に詳しくない方にとっては何が何だかわからないという事もあるかと思います。 この記事では 「4-20mAって何の話？」 「なぜ電流4-20mAの信号を使うの？」 「電圧1-5Vとの違いや変換方法は？」 「4-20mAが流れているかを測定する方法は？」 という疑問を持つ方に向けて「4- ...

電気機器の結線図などを見ていると「この機器はシールドケーブルで接続してください」という言葉が書かれていることがありますよね？ 一体、何のために「シールドケーブル」を使用するのでしょうか？ 「シールドケーブルって何？」 「シールドケーブルは接地（アース）しないといけないの？」 この記事では、そんな疑問を抱える方のために、シールドケーブルの種類や設置方法などをまとめました。 こちらの記事は動画でも解説しているので、動画の方がいいという方はこちらもどうぞ。 1. シールドケーブルとは？ シールドケーブルとは、信 ...

電気を扱う現場でよく利用する言葉に「インターロック」というものがあります。 この記事ではインターロック回路と何か？何のために組むのかについて解説していきたいと思います。 インターロックとは インターロックとは「複数の条件がそろわないと機能が有効にならないよう制御する方式」のことを言い、JIS（日本産業規格）では次のように説明されています。 JIS B 0130（火力発電用語（一般）,1989） 機器の誤動作防止または安全のため，関連装置間に電気的または機械的に連絡をもたせたシステム。 JIS Z 4001 ...

電気を利用する際にいろいろな機器を利用することがありますが、CT変換器と言うものがあります。 このCT変換器とはどのようなものか分からない人もいるかもしれません。 この記事では、CT変換器が分からないという方に向けて、CT変換器とは何か？原理や選定について書いていきたいと思います。 1. CT変換器とは？ CT変換器とは交流電流変換器とも言われており、大きな電流を小さな電流に変換して電流値を計測するための機器です。 これにはAC1A、またはAC5Aの入力のものが準備されています。一般的な電源ラインでは、数 ...

ポンプの性能曲線によると、ポンプの全揚程（m）は流量（㎥/min）によって変わるということが分かります。ほとんどのポンプでは、流量が増えると全揚程は低下します。 これは、ポンプの出力できる仕事が一定なので、流量が増えると、その分単位質量あたりの流体に加えることが出来るエネルギーが減ってしまうからです。 では、全揚程が分かったところで実際のポンプの吐出圧力はいくらになるのでしょうか？ 一般的に揚程10m=0.1MPaと言われますが、これはあくまで常温の水を基準にした概算値で、実際には液体の密度やポンプ入出の ...

機器を過電流から保護するものとして「サーキットプロテクタ」があります。 同様のものにサーキットブレーカーやノンヒューズブレーカなどがありますが、これらの違いって分かりにくいですよね？ この記事ではサーキットプロテクタとブレーカーの違いについてまとめてみたいと思います。動画でも解説しているのでこちらもどうぞ。 1. サーキットプロテクタとは サーキットプロテクタは過電流になった際、機器の回路やデバイスを保護する為の機器です。 役目はサーキットブレーカーと類似する部分がありますが、サーキットプロテクタは主に電 ...

電熱ヒーターや熱交換器の能力を考えるときはkW（キロワット）で表記されていることが多いです。 ワット数が高ければ高いほど、たくさんの熱を伝えることが出来ますが、ヒーターを選ぶときに一体どの程度の能力のものを選べばいいか分からない事ってありますよね？ 今回は、電熱ヒーターのワット数と伝熱能力について考えてみたいと思います。 ※ こちらの記事は動画でも解説しています。 1. 電熱ヒーターのワット数 電熱ヒーターのワット数は外部にできる仕事量を表しています。水を貯めた水槽に電熱ヒーターを入れた場合、仕事は水の温 ...

電気機器が正しく動いているかどうかを確認する際に、接点が入っているのか入っていないのかを簡易に測定したいと思ったことはありませんか？ 実際に接点を入れたり切ったりして、機器全体が上手く動くかを確認すれば済みますが、接点のためだけに毎回機器を動かすのも大ごとです。制御盤などで多く利用されている無電圧接点の場合はテスターを利用すれば簡単に導通確認をすることが出来ます。 今回は、テスターを使って接点が入っているかどうかを確認する方法について書いてみたいと思います。 1. テスターで接点を確認する方法 テスターを ...

電気分野の話をするときに「そこはコモンにしてください」なんて言われることはありませんか？ 電気はインピーダンスやらインダクタンスやらカタカナの専門用語が多くて、初心者には分かりにくいですよね・・・。 今回は、制御盤などを設計する際に重要になる「コモン」とは何かを解説してみたいと思います。動画でも解説しているので、動画のほうがいいという方はこちらをご覧ください。 コモンとは？ コモンは英語でいう「common」で共通という意味です。コモン線はシーケンス図では「COM」で表されることもあります。 次の図を見て ...

センサーから調節計への信号は4-20mAが使われることが一般的です。ただ、調節計のタイプによれば4-20mAの電流入力ではなく1-5Vの電圧入力を求められることもあります。 今回は、電流信号を電圧信号に変換するためにはどうすればいいのか、そもそも電流信号と電圧信号はどう使い分ければいいのかについて書いてみたいと思います。 1. 電流信号を電圧信号に変換する方法 4-20mAの電流信号を1-5Vの電圧信号に変換する方法は、回路内に250Ωの抵抗を入れるだけです。学生時代によく使ったオームの法則の式を考えると ...

空気動式の制御弁を選ぶときには、必ずポジショナーのタイプも選ばなければいけません。 しかし、制御弁についてあまり詳しくないうちは、ポジショナーが何のために必要なのか分からず何を選べばいいのかわからないという方も多いと思います。ネットで調べてみてもポジショナーがなぜ必要なのかを説明する分かりやすいサイトがなかったので、ここで簡単に解説してみたいと思います。 ポジショナーとは？ ポジショナーは、調節計から送られてきた信号を機械的に制御弁に伝える役割を担っています。 調節計からの信号でバルブの開度を調整する場合 ...

生産ラインの自動化には欠かすことの出来ない制御弁。今も多くの工場で、温度や圧力を一定にするために動いています。 工場の自動化が進む昨今では、手動でバルブを切り替えていたものに制御弁を導入して自動化するという事も多いのではないでしょうか？ 今回は、制御弁がどのようにして動くのか。制御弁の仕組みについて解説してみたいと思います。 制御弁とは？ 制御弁は空気や電気の力でバルブの弁開度を調整することが出来る自動弁です。電動バルブを利用したオンオフ制御とは違い、微妙な開度調整を行うことができます。 温度センサー、圧 ...

バルブの回転数からそこに流れている流量を知りたい！という事はありませんか？制御弁やバルブにはCv値という値が決められており、Cv値が分かれば前後の圧力差から流量を計算することができます。 今回はバルブのCv値と前後の圧力差から流量を計算する方法について書いてみたいと思います。 1. Cv値とは？ まずは、Cv値とはなんぞや？というところから見てみようと思います。 Cv値とは「バルブの入出の圧力差が1psiとして60℃の水を流した時の流量をUSガロン/minで表した流量計数」です。 日本ではあまり聞きなれな ...

電気機器を扱っていると「ヒューズが飛んだ！」なんてことを聞いたことがあるのではないでしょうか？ 最近ではヒューズを使うことはほとんどありませんが、いまだに古い工場や家屋ではブレーカーではなくヒューズが使われていることもあるようです。今回は「ヒューズが飛ぶ！」とはどういうことかについて詳しく解説してみたいと思います。 こちらの記事は動画でも解説しているので、動画の方がいいという方はこちらもどうぞ。 1. ヒューズが飛ぶとは？ 「ヒューズが飛ぶ」とは、ヒューズに容量以上の電流が流れることで内蔵している合金部品 ...

電動機などを扱っていると「サーマルがトリップして動かなくなった」なんて言葉を聞くことはありませんか？ 電気についてある程度慣れている人にとっては当たり前のように扱う言葉ですが、始めて聞いた人にとっては何のことを言っているのかわからないということもあるかと思います。 今回は「サーマルがトリップする」とはどういうことかについて詳しく解説してみたいと思います。動画でも解説しているので、良ければこちらもどうぞ。 サーマルがトリップするとは？ サーマルがトリップするというのは、機器を保護するためのサーマルリレーに過 ...

制御機器に電源から電気を供給する際には、安全機能としてブレーカーが必要です。ブレーカーを選ぶ際には配線用遮断器や漏電遮断器がありますが、両者の違いは何でしょうか？ 今回はブレーカーとしてよく採用されるNFBとELBの違いについて解説してみたいと思います。 動画でも解説しているので、動画のほうがいいという方はこちらをご覧ください。 NFB(No Fuse Breaker) NFBはNo Fuse Breakerの略で配線用遮断器を表します。ただ、実はこれは三菱電機の商品名から来ていて一般的には「MCCB（M ...

電気機器の制御盤から電気的な信号を受け取る際の出力方法に無電圧接点と有電圧接点というものがあります。 電気についてあまり詳しくない人にとっては、何がどう違うのかわからないという事も多いと思います。今回は、無電圧接点と有電圧接点の違いについて解説してみたいと思います。 動画解説も作ったので、動画のほうがいいという方はこちらをご覧ください。 無電圧接点とは？ 無電圧接点は電磁リレーやスイッチのように、接点が入ってもそれ自体には電圧が印加されておらず無電圧の状態になることを言います。無電圧接点はドライ接点や乾接 ...

食品や医薬などの工場でよく利用される配管の接続様式にヘルール接続というものがあります。一般的には利用される頻度が少ないので「ヘルール」って何？という方も多いと思います。 今回の記事では、ヘルール接続とは何か、ヘルールのメリットデメリットについて書いてみたいと思います。 こちらの記事は動画でも解説しているので、動画の方がいいという方はこちらもどうぞ。 1. ヘルールとは？ ヘルールは配管同士、または配管とバルブを接続するときの接続方式の一つです。英語のFerruleから来ておりそのままの発音で「フェルール」 ...

ポンプを締め切り運転すると、水の温度が上がってきたという経験はありませんか？ 電動ポンプは電気によって液体に圧力を加えて輸送する機械ですが、与えた電力すべてが運動エネルギーに変換されるわけではなく、一部が水の温度エネルギーに変換されます。 今回は、ポンプと熱エネルギーの関係について書いてみたいと思います。 1. ポンプと熱の関係 では、ポンプを稼働させたときにどの程度の割合で運動エネルギー、熱エネルギーに変換されるのでしょうか？ これはポンプの条件によって変わりますがポンプ効率という指標で見ることができま ...

プレート式の熱交換器を選定するときに、U値がどのくらいになるのか計算したい時ってありますよね。 一般的なU値は熱伝導率や胸膜伝熱係数によって計算できますが、そこまで精緻な値じゃなく、もっと簡易的にU値を計算する方法をご紹介します。 プレート式熱交換器のU値の求め方 プレート式熱交換器のU値はこちらのシミュレーターを利用して計算ができます。 ⇒ HISAKA Web Simlator このシミュレーターはプレート式熱交換器メーカーの日坂製作所が一般向けに公開しているソフトで条件を入れると自動で熱交換器を選定 ...

金属と金属をボルトで接続するときやプラスチック同士を接続するときなどに、内容物の漏れを防止するためにガスケットやパッキンなどのシール材が利用されます。 今回は同じ機能なのに呼び方が違うガスケットとパッキンの違いについて書いてみたいと思います。 1. ガスケットとパッキンの違い ガスケットとパッキンの呼び方の違いは接続部が動くかどうかです。 ガスケット・・・固定箇所の漏れ止め パッキン・・・運動箇所の漏れ止め 配管と配管、配管とバルブなど一度固定してしまえば動かない箇所の漏れを防止するために利用するシール材 ...

ポンプの異常を検知する際に、制御盤などに設置されている電流計の電流値を利用する場合があります。しかし、電気にあまり詳しくなければポンプの電流値って何？定格電流値って何？という人も多いと思います。 今回は、電気に詳しくない方向けにポンプの電流値とは何かについて解説してみたいと思います。 こちらの記事は動画でも解説しているので、動画の方がいいという方はこちらもどうぞ。 ポンプと電流値の関係 ポンプと電流値の関係は次の式で表すことが出来ます。 $$負荷動力Ｐ[kW]=電圧[V]×電流[A]×力率$$ 負荷動力の ...

制御弁を選定する際には、正動作（Normal Open）か逆動作（Nomal Close）かを決めなければいけません。では、正動作（NO）と逆動作（NC）は一体何が違うのでしょうか？ 今回の記事では正動作（NO）と逆動作（NC）の違いとその使い分けについて書いてみたいと思います。 正動作（NO）と逆動作（NC）の違いとは？ 正動作と逆動作の違いは次のようになります。 PID制御の場合 正動作（NO）・・・調節計からの出力が増加すると閉弁の方向に動く 逆動作（NC）・・・調節計からの出力が増加すると開弁の方 ...

お客さんポンプにつける圧力計は良く壊れるのでグリセリン封入型にしてください。 あなたグリセリン・・・？なんで圧力計にアルコールを入れるんだろう・・・。 ポンプなどの回転機に圧力計を設置する場合は、圧力計の故障を防止するためにグリセリン封入型を利用する場合があります。この記事では圧力計にグリセリンを封入する理由について書いてみたいと思います。 1. 圧力計にグリセリンを入れる理由 圧力計にグリセリンを入れる理由は、振動により圧力計が故障するのを防止するためです。通常の圧力計をポンプやコンプレッサーに設置して ...

近年、省エネルギー機器の代表としてヒートポンプが良く出てきます。製品名としてはエコキュートやエコジョーズなどが有名ではないでしょうか？普段生活していると、CMなどでよく耳にするヒートポンプですが、なぜ省エネ機器になるのかご存知でしょうか？ この記事では、ヒートポンプとは何か？また、その原理やどんなところで利用されているのかについて詳しく解説してみたいと思います。 こちらの記事は動画でも解説しているので、動画の方がいいという方はこちらもどうぞ。 1. ヒートポンプとは？ ヒートポンプは気体を圧縮や膨張させる ...

安全弁を選ぶ際には、型式とは別に呼び径を決めなければいけません。では、安全弁の呼び径は何を基準に決めればいいのでしょうか？ 今回は、安全弁の呼び径を選ぶ際の考え方について解説してみたいと思います。 こちらの記事は動画でも解説しているので、動画の方がいいという方はこちらもどうぞ。 1. 安全弁に求められる機能とは？ 安全弁は、設定圧力より装置や配管の内圧が高くなった際に作動する弁です。装置や配管には耐圧（耐えられる最大の圧力）があるので、不測の事態により圧力が上がりすぎると故障のリスクが出てきます。 ですの ...

一定の速さで流れるある流体の中に障害物を置くと、障害物の後方に渦が発生します。この発生する渦をカルマン渦といいます。 今回は流体力学を理解する上で欠かせないカルマン渦について動画を用いながら解説していきたいと思います。 1. カルマン渦とは？ カルマン渦はハンガリー出身のアメリカの流体力学者カールマン・トードルにちなんで名づけられたもので、流れの中に障害物を置いたり、固体を動かしたりすると後方に交互に渦の列ができる現象です。 掲げた旗が風でなびいたり、川を流れる葉っぱが石の後ろで回転していたり、風が吹くと ...

比例制御弁やオンオフ弁を選ぶとき、電動式と空動式のどちらがいいのかわからないことってありますよね？ そもそも電気や空気の力でどうやってバルブの開度を調整しているのでしょうか？今回の記事では、制御弁やオンオフ弁の作動原理や使い分けについて書いてみたいと思います。 こちらの記事は動画でも解説しているので、動画の方がいいという方はこちらもどうぞ。 1. 制御弁とは 比例制御弁は、プロセスやユーティリティの流量や温度、圧力を制御するときに利用されます。オンオフ弁で制御するのに比べ、高精度な制御を行うことが出来ます ...

熱交換器を設置して工場から出る排熱を有効利用することは省エネルギー対策として有効です。 では、熱交換器を設置すれば最大どこまで熱を回収できるのでしょうか？ 今回は熱交換器の最大交換熱量をテーマに解説したいと思います。 1. 熱交換器の最大交換熱量 熱交換器を利用して、どこまで熱を回収できるかは向流か並流かによって変わります。 1-1. 向流の場合 最も多い向流の場合、熱交換器で交換できる最大熱量は対数平均温度差が取れなくなるポイントまでということになります。 例えば、熱交換器を流れる２つの流体の入口温度が ...

ポンプを選定するとき、ポンプが加圧する水の流量と圧力の関係が重要になります。選定したポンプが狙った圧力で流量を確保できるのかを確認する必要があります。 1. ポンプの流量と圧力の関係 ポンプの流量と圧力の関係は次のようなグラフで表すことができます。 流量が増えればポンプの出口圧力は低下し、流量が減ればポンプの出口圧力は上昇します。これは、ベルヌーイの式で説明することができます。 ベルヌーイの定理では次の式が成り立ちます。 $$\frac{v^2}{2}+\frac{p}{ρ}+gz=Constant$$ ...

配管を設計するときには、中を流れる流体の流速が非常に重要です。流速が速くなりすぎると摩擦によってエネルギーが失われ、圧力損失が大きくなったり、機器の寿命を縮めてしまいます。 圧力損失が大きいと、使用先で欲しい流量を確保できず、機器の能力が低下してしまいます。 今回は配管流速の基本的な考え方について解説したいと思います。実際に実務で配管を設計される方は、計算ソフトなどを利用すると思いますが、ソフトの計算ロジックを知っておくという意味でも重要です。 1. 配管流速の計算方法 配管流速は次の３つのステップで計算 ...

プラントや工場などで廃棄されている熱を熱交換器で回収したいときその熱交換器がどの程度のサイズになるのか大まかな値を計算したいという事があります。 今回は、そんな時に使える熱交換器の伝熱面積計算方法について解説したいと思います。 1. 熱交換器の伝熱面積計算方法 熱交換器とは、温度の低い物質と温度の高い物体を接触させずに熱のやり取りをさせる機器です。 90℃ 1000kg/hの水を20℃ 2000kg/hで50℃まで冷やすためには何m2の熱交換器が必要になるか計算してみたいと思います。 Step.1 冷却に ...

飽和温度近くの流体をポンプで圧送する場合、ポンプでキャビテーションが発生しないように考慮する必要があります。 その時、検討しなければいけない項目にポンプの有効流入水頭（NPSHa）というものがあります。今回は、ポンプの流入水頭はどのようにして計算するのか解説してみたいと思います。 1. 流入水頭とは？ 水頭とは、水の持つ圧力などのエネルギーを水の高さ（ｍ）で表したものです。例えば大気圧での水頭は0.1MPaなので約10mになります。 ポンプを選定する際には必要流入水頭（NPSHr）と有効流入水頭（NPSH ...

プラントや工場では、発生する熱エネルギーを無駄にしないために様々な工夫がされています。 その１つに熱交換器を設置して熱回収をするなどがありますが、熱交換器などの計算を行う際には対数平均温度差が必要です。今回は、対数平均温度差とは何かについて解説してみたいと思います。 こちらの記事は動画でも解説しているので、動画の方がいいという方はこちらもどうぞ。 対数平均温度差LMTDとは？ 対数平均温度差（LMTD）とは、全体の伝熱量が等しくなるような計算上の温度差のことです。LMTDはLogarithmic Mean ...

ポンプの性能曲線にはポンプ効率が示されています。今回はポンプ効率の考え方と計算方法について記載していきたいと思います。 1. ポンプ効率とは？ ポンプは水などの流体に圧力を加えて遠くまで輸送するために使用します。ポンプの効率とは、ポンプに供給した動力がどの程度水の圧力エネルギーに変換されたかという指標になります。 ポンプに供給したエネルギーが全て水の圧力エネルギーに変換されることが理想です。しかし、実際にはモーターでのエネルギー損失やポンプ内部での水とインペラとの摩擦損失などがあるためすべてを変換すること ...

ポンプのスペックの１つに回転数があります。インバーター制御ではポンプの回転数を制御することで省エネルギーを行います。今回はポンプの回転数と流量、揚程、軸動力の関係について記載します。 1. ポンプのrpmとは？ ポンプのrpmはrevolutions per minuteの略で１分間当たりの回転数を表します。min-1などと記載することもあります。 良く比較されるものでHzがあります。Hzは１秒間の振動数（回転数）を表します。一般的な交流電源の周波数は西日本で60Hz、東日本で50Hzになります。 周波数 ...

配管を選ぶときに、外径以外でSch.40とかSch.80という表記を見たことありませんか？ 今回は、手前についている「Sch（スケジュール）」とは何か？について解説してみたいと思います。 こちらの記事は動画でも解説しているので、動画の方がいいという方はこちらもどうぞ。 Sch（スケジュール）とは？ 配管を選定するには、サイズ（mm）と長さ（m）と厚みが必要になります。サイズはきりのいい数字で呼び径A（エー）やB（インチ）などを使用します。 Sch.〇〇はスケジュール番号と呼び、配管の厚みを表す指標になりま ...

最近の工場では、新設の段階からステンレスの配管を採用することが多いように思います。 以前は、配管の材質は基本的に鉄だったので数年使用すれば錆が出てきて、それが要因でバルブなどを何度交換しても固着してしまうなんてことがあったかとおもいます。 ステンレスにすれば、鉄に比べて錆びにくいので、長期的な運用を考えればステンレス配管にしておくほうがいいということになります。 では、ステンレス配管はいい事ずくめなのでしょうか？今回は、ステンレス配管にすることによるデメリットについてまとめてみたいと思います。 こちらの記 ...

気体にエネルギーを与えて輸送する送風機にはファン、ブロワ、コンプレッサーという３つの呼び方があります。 今回はファンとブロアとコンプレッサーの違いについて解説したいと思います。 こちらの記事は動画でも解説しているので、動画の方がいいという方はこちらもどうぞ。 1. ファン、ブロワ、コンプレッサーの違いとは？ この３つの呼び方の違いは、与える圧力の差によって決められています。 1-1. ファン ファンは圧力比が1.1未満の送風機のことを言います。 圧力比とは送風機の入口と出口の圧力の比率のことです。 例えば ...

ポンプや送風機の異常運転状態の１つに「サージング」という現象があります。 キャビテーションと並べられて比較されることがよくありますが、発生原理は全く違います。今回はサージングとは何か？どんな対策をすればいいのかについて解説したいと思います。 1. サージングとは？ サージングは一般的にはポンプや送風機に使われますが、同じ言葉でエンジンやタービン、ビールなどの業界でも違う意味で利用されているようです。 ついでなので、他の分野での「サージング」の意味についても記載しておきます。 ポンプのサージング 送風機のサ ...