サニタリーセンサー入門

サニタリーセンサー:サニタリーセンサーは、人間が消費する環境の温度や流れや圧力を測定する装置です。

代表的な工業分野における温度、流れ、レベル、圧力のようなパラメータの測定に関して、対象の環境内で適切な耐久性と満足できる寿命をもつように設計された正しい仕様をもった装置を見つける必要があります。必要な測定範囲や腐食性液体やガスに触れるような特別な環境を考慮することは、センサー選定の絞り込みの役に立ちます。この測定が人間が消費する製品に関係する場合には、追加要求が生じます。この分野では、製品が汚染されていると製造物責任の問題が生じたり、エンドユーザーの安全を損なう恐れがあり得ます。このような事態を避けるために3-A Sanitary Standards Inc.が組織されました。他のタイプの規格や標準と異なり、この3-Aのシンボルを付けている機器や装置は、材料、設計および製造について清浄度と検査に関わる特定の規格を満足していることを示しています。

汚染防止
最終製品が誤って汚染されてしまう事態を避けるために、サニタリーセンサーを使うべき分野の代表的な例のいくつかが、サイドバーに示されています。非常な広範囲の製品で衛生的な処理が要求されていることが分かります。これらの製品はほとんど日常的なものであり、サニタリーセンサー装置の利用から得られる恩恵を我々は享受していることが分かります。
安全性の立場からは、機能性に加えて製品の無菌性を保つことと汚染を防止することもサニタリーセンサー設計で大切なことです。この目標を満たすために役立つ3つの主要な要素があります。それは、センサーの露出面、機械的な設計と取付方法およびセンサーの完全洗浄の簡単さです。この3つの各々を考えてみましょう。

センサーの表面

サニタリーセンサーの用途
乳製品: 牛乳、チーズ、ヨーグルト、アイスクリーム
食品：シロップ、ジャム、ソース、スープ、オイル
飲料：ソーダ、フルーツジュース、ビール、水
医薬品：薬、塗り薬、飲み薬
化粧品：クリーム、ローション、口紅
汚染を避けるべき消耗品または加工製品

3-Aサニタリー規格は、製品と接触するセンサー面に要求される特性を指定しています。センサー面に付着したプロセス材料から汚染が生じたり、それが細菌の温床となることもあり得ます。したがって、接触面は非常になめらかで孔などがなく、清掃も容易であるようにされているべきです。さらに、表面は非反応性、非汚染性であるべきです。耐腐食性も非常に重要な要素です。これは腐食により表面に穴が開けられ、そこに汚染物質が入ってしまうことがあるからです。

設計と取り付け
処理対象である製品に接するセンシングデバイスの機械的構造によっては、汚染の恐れが生じることがあり得ます。3-A規格を満足するために、センサーは、耐腐食性材料製であり、承認されているプロセスで組み立てられており、デブリを捕捉しないように細菌の増殖を促したりしないような特性で設計されているべきです。取付場所は、流体が流れる溝や管などの中に、製品が捕捉されシステムを空にした後に製品が残ってしまうような滞留ゾーンを避けた場所か、できるだけ避けた場所であることが望ましいです。製品がネバネバしていたり高粘性である場合、このゾーンの清掃が困難になります。このような滞留ゾーンにつながるセンサーを取り付けるために、流体が流れる溝や管などをオフセットしたりT型接続を使ったりする必要があることがあります。

洗浄性
プロセスの効率化のために、ある処理と次の処理の間にセンサーを取り付けたままでシステムを清掃できることができれば最高です。これをCIP (Cleaning In Place：そのまま清掃 / 取り外さずに清掃できる) と呼んでいます。手で清掃し眼で検査する必要のあるセンサーを使うと、ある製品バッチを処理し次ぎのバッチに取りかかるまで間隔が長くなり、労務費も増加します。この手間の増加は、汚染のリスクも増やしてしまいます。

我々は飲食をしたり、薬を飲んだり、化粧品を使ったりします。普通はあまり考えませんが、誰もが食品や薬品などの製造で使われている特別なセンシングデバイスや測定装置、機器の恩恵を受けています。自社のセンサー設計とその製造の経験を、新しい技術、業界を代表する製品ラインアップとサポートと組み合わせて、当社 (OMEGA) は先進的なサニタリーセンサー製品をお客さまへ提供しています。当社の製品を用いることで、この非常に重要なプロセスのどの側面でも最善の成果が得られることを保証します。


サニタリーセンサーのタイプ

温度や圧力、流れの測定やレベル制御の分野で最も一般的に使われるタイプのサニタリーセンサーの概要を以下に示します。OMEGA™は、3-A規格に適合したサニタリーセンサーの総合的な製品ラインアップをもっています。この多彩な製品群の中からいくつかの例を使い、その用途などを示します。OMEGAは、ワイヤレス通信対応モデルなど独自な製品もいくつか提供しています。このモデルによりセンサーの取り付けと保守は大幅に簡単になります。
	温度センサー：最も単純で廉価な3-A温度測定装置に1つに、ダイアル型温度計があります。しかし、このタイプのセンサーは、目視モニターリングが使われ精度要求も厳しすぎない状況下での使用に限定されます。プロセスの温度制御向けに最も高精度で最も一般的なデバイスは、RTD (測温抵抗体、たとえば左に示したモデルPRS-3-100-A-H-0600-D1-NB9W) です。サニタリー規格3-Aを満足するRTDは、直接浸漬型 (または高反応型) のプローブの形をしています。あるいは、機械的な保護と交換を容易にするため保護管に入れられています。直接浸漬型RTDセンサーは、応答時間と測定対象の流れの状態次第で、ストレートプローブまたは段付きプローブの形で提供されます。接液 (流れに接する) 面は316Lステンレス鋼であり、その面は3-A規格の要求を満足するように高度に研磨されています。これらのセンサーには、取り付けが容易になるように、以前からあるタイプの接続ヘッド、M12接続および延長ケーブルまたはワイヤレス機能が付いています。

	圧力トランスミッター左側に示した製品は、3-A規格対応の衛生圧力トランスデューサーです。この装置は、一般的には乳製品、食品加工、薬品およびバイオの分野で使用されています。全ステンレス鋼製で電解研磨仕上げをしてあります。この装置は、CIP設計されたものです。このセンサーは、その良好な信頼性と精度で知られている薄膜技術を採用したものです。これは、NIST規格に準じて校正されています。反応時間は5 msecと高速であり、タイトなプロセス制御が可能となります。計測結果は、1～5 Vdcの出力信号回路または4～20 mAの電流ループを介して出力されます。

	タービン流量計 FTB400A のような衛生タービン流量計は、液体や飲料の処理に使用されます。これは、低温殺菌を必要とする分野でも使われますし、ケチャップやチョコレートのようなどろどろした材料に対しても使用できます。直径¼"～3"のサイズに適合した装置が用意されています。このタイプのセンサーは、毎分1/nガロン (1/nGPM) から最大数百GPMの範囲の流量をカバーしています。CIP (Cleaning In Place：そのまま清掃 / 取り外さずに清掃できる) 向けの流量計設計と材料選定をしています。

	流速トランスミッターとスイッチモデルFSW-9000送信機/スイッチは、製品に浸漬された加熱RTDと非加熱RTDの間の熱分散原理に基づいて、製品の流速をモニターします。これは、流速に応じたアナログ出力信号を生成し、指定され流速に達した時点をプロセスコントローラーまたは運転員に合図ができる機能 (ポイント設定機能) をもっています。時々刻々の測定が要求されていない場合は、設定された流速に達した時点のみを知らせてくれる流速スイッチが利用できます。

	レベルのモニタリングレベルのモニタリングバットまたはその他の大型コンテナーを用いたプロセスでは、非接触センサーで充填レベルを正確に測定できます。製品内に浸漬する必要がある容量タイプまたはフロートタイプのデバイスの代わりに、これが使えます。左に示した LVU1500 は超音波レベルトランスミッターです。この装置から放射される超音波パルスが空気/液体のインタフェースで反射されることを利用して、充填レベルを検出、測定しています。超音波測定でインタフェース面に泡やほこり、蒸気がある状況では、LVRD500 のようなレーダーをベースにしたレベルトランスミッターが使えると思われます。

	ワイヤレス送信機能 (オプション) 測定データ送信にワイヤレス技術を利用することでサニタリーセンサーの用途がさらに広がります。当社 (OMEGA) は、設置、取り付け、保守を簡単にした製品の幅広く品揃えをしていますし、さらにその製品には、プロセス制御とモニタリングを改良する分析/制御ソフトウェアも付いています。UWRTD-NB9W は、ワイヤレス送信機能とRTDを結び付けた装置であり、最大48チャンネルまで処理できるデータ受信機へ測定データを送信します。送受信に使われるソフトウェアは、データのロギングを行いプロセス制御信号を提供します。