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2013年3月 7日 (木)

真・MFC千夜一夜物語 第16夜 流量制御バルブの正体は?

MFC(マスフローコントローラ)に関してお送りしている「真・MFC千夜一夜物語」ですが、この物語のベースとなる最初の「MFC千夜一夜物語」を書いていた頃は、Decoも仕事が超多忙で「徹夜明け連続稼働時間38時間目に突入!」なんてことを原稿で書いていたようです。その後、過労から連続して病に倒れるようになる未来は到底予想していませんでした。それと同時にMFCを取り巻く環境もこの10年ほどで急激に変化していった気がします。

さて、前回のお話でMFCのバルブの話がチラホラと出てきましたが、今回からMFCで使用される「流量制御バルブ」に関してお話しましょう。MFM(マスフローメータ)は流量センサーのみですが、MFCではそれと流量制御バルブが同居している訳でして、MFCを知る上で重要な部分と言えます。

しかしながら、そのバルブとはどういったものなのか?は、あまり知られていないようです。

 これは20年前にほんとうにあった笑い話です。

あるお客様から「Decoさん、MFCのバルブって面白いよね。すごいスピードでバタバタと連続開閉して、少しずつガスを流しているのでしょ?」と尋ねられました。

「ええっ~!!」と驚きました。からかわれているのか?とお客様の顔を見直しましたが、その目は真剣そのものです。

確かに一部で圧電素子を使って、ビート板のように連続振動させて流量制御しようとしていたMFCの亜流的な製品はありましたが・・・一般的なMFCのバルブは、そんな制御はしていません。

これには一般に「バルブ」と言われる物のイメージが、相当影響しているようです。ここでいう「バルブ」とは、空圧弁、電磁弁と言われるような、全開/全閉動作に特化した閉止目的のバルブの事です。

そういった0か100かの制御をするバルブと異なり、MFCの流量制御バルブは流量センサーが測定する「今の流量」に対して、設定信号ラインからくる「目標とする流量」に向かって、その差を無くし同値にしようとして絶えずバルブの開度を中間位置で制御しています。全開全閉でいる時間よりも、その途中で止まって、微調整している方が多いのです。

下図はMFCで使われる流量制御バルブの一例です。オリフィスを上から塞ぐ形で弁があり、それを上にあるアクチュエータが持ち上げて隙間(ギャップ)を作り、そこからガスが流れ込むようになっています。

130307_03


MFCの制御する流量でも小さいレンジ、例えば気体で10CC/分程度の流量なんて、少しでもバルブを開ければすぐ流れてしまうので、ほんとの微調整もいいところ=ミクロンオーダーでの調整をしているのです。

水道の蛇口を開いて水を流すときに、糸を引く細い線みたいに流れ出るように調整するのって、かなり難しいですよね?

どっと流れたり、閉めすぎて出なくなってしまったり・・・MFCのバルブは流量センサーの信号を頼りに「ちょい開け!」「いや、今度はもうちょい締めて!」とやっている訳なので、全開全閉しかできないバルブでは勤まりません。

 しかも、MFCは原則自動制御なので、手動で開閉して微調整できる訳ではなく、何らかの遠隔操作で動いてくれる必要があるのです。そんな一風変わったMFCの流量制御バルブのお話を、次回からいたしましょうね。

【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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