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2013年3月 4日 (月)

真・MFC千夜一夜物語 第14夜 流量センサー vs 流量制御バルブ

MFC(マスフローコントローラ)のCFのお話をしている最中

「メーカーさんからH2(水素)のCFはほぼ1だと聞きました。

今、N2用のMFCを持っているので、これを使っていいですよね?」

という質問を頂き、慌ててしまったしまったDecoです。なぜでしょうか?

 

前のお話で「ガスが熱を運ぶ能力には、ガス種によって差があり、そこを押さえれば奪われた熱量からガスが流れた量がわかる。この能力差で、ガスを表したのがコンバージョンファクター=CFです。」という説明をさせていただきました。

ならば、「CFが一緒であるなら、当然流れる量も一緒でしょ?」という話になります。

それはMFCの中にある熱式流量センサーの感度、言い換えればMFCではなくMFM(マスフローメーターの略)の流量出力に関しては、確かにそうなのですが・・・MFCの内部には、熱式流量センサー以外に、流量制御バルブが存在しています。

この問題をご説明する前に、この両者の関係からお話しましょう。

 流量センサーは、MFC内部に流れてきたガスの流量を測定し、電圧信号で出力します。これを増幅・補正し、流量信号として取り出す、これだけの機能で製品化されているのが、MFM(Mass Flow Meter)というものです。和訳しますと「質量流量計」そのものですね。

130304_01

 

 

それに対して、MFC(Mass Flow Controllerは「質量流量制御器」になります。

流量を制御するということは、実は2段階のステップを踏んでいると言うことになります。「流量を計測」し、その情報を元に「流量を制御」する仕組みでなくてはいけないということですね。

つまりMFCは「流量を増減する仕組みを付加された流量計」なのです。

 その為に、MFCには流量センサーの下流(希に上流のものもあります)に流量制御バルブが必ず存在します。このバルブは、よくある電磁弁や空圧弁のような、「ガスを流すか?流さないか?」という、言い換えれば「1か?0か?」の特性ではなく、流量を微妙に増減させることができる特性を持ったバルブです。

MFCでの流量制御は、ユーザーが制御したい流量値をMFCに設定値として入力し、流体が流れはじめると流量センサーから出力されてくる流量値と、その設定値を比較し、同値になるように流量制御制御回路が働きます。

この2つの信号を同値には当然なんらかの方法で流量を増減しなくてはいけないので、要求される流量と、流れている流量の差分を埋めるべく、流量制御バルブの開度を調整するという働きを連続的に行っているのです。

そして、センサーにCFがあるように、実はバルブにもCFに値するものがあります。

オリフィス径や、バルブのリフト量というものが関わる定数なのですが、実は同じ流量を流そうとしても、ガス種によって値が異なる傾向にあります。この値とCFが同じような傾向にあるガス同士ならばまだ良いのですが、大きく異なるものがあり、その代表例がH2N2なのです。

では、この2種類を同じ仕様のMFCに流したらどうなるか?

詳しくは次回お話ししましょう。

 【あなたにMFCの夜が来る~真・MFC千夜一夜物語】 by Deco EZ-Japan

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