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2013年3月25日 (月)

真・MFC千夜一夜物語 第23夜 本当に安全なのは?

MFC(マスフローコントローラ)のバルブのノーマリオープン(NO)/ノーマリクローズ(NC)の違いと用途のお話です。

NOタイプとNCタイプの市場での比率は、おそらく1:9、もしくはそれ以上で圧倒的にNCだと思います。電源供給が遮断された場合に、MFCの制御バルブは閉止し、ガスが止まって安全であるという考え方はやはり一般的なのです。

可燃性のガス、腐食性のガスを使われている場合などでは、非常に納得のいく考え方です。

 ところがここには一つ盲点があります。

MFCのバルブという物は、実は流量の微少制御を目的にしているため、手動弁や空圧弁のようなガスを締め切る性能はそもそも持ちあわせていません。このことは案外知られていないようなのですが、オンオフを優先するか?途中の開度微調整を優先するか?は、実はバルブにとって相反する要求事項なのです。

近年ではバルブ構造の改良や、MFC本体にもう一つ閉止弁を内蔵することで、確実に閉止することが可能な事を謳ったMFCもありますが、多くの一般的なMFCはバルブが閉止しても微妙に漏れる場合があるのです。(特に水素やヘリウムのような軽いガスで顕著です。)

その為、MFCの前後配管には、ガスの流れを確実に閉止できる空圧弁等が設置されるのが常なのです。つまりMFCが不測の電源遮断状態に陥ったときは、前後の空圧弁を制御する電磁弁も同じJK容共に置かれている可能性が高く、それらの弁はNCである場合、確実にガスの流れは弁で遮断されるというシステム構成になっているのですね。

 

となれば「必ずNCの空圧弁をMFC前後に付けなきゃいけないなら、別にMFCNCである必要はない。」という考えでNOのMFCを使用されるお客様や装置もあります。これは毒性、腐食性の強いガスを使用されるラインで見掛けられます。この方法のメリットは何でしょうか?

 例えばMFCに電源供給が遮断されるようなトラブルが生じた場合、それもMFCの電気系自体に故障が起きMFCを遠隔制御できない状態に陥った場合を考えてみましょう。

ひとまず空圧弁でガスの緊急遮断をしたとしても、非常に危険なガスがMFCとその周辺の配管に封じられている事になります。復旧に当たっては、まずそれを安全にパージ(排除)する必要が生じます。

ところがNCのMFCの場合ですと、制御バルブは閉まったままで故障していますので、どうすることも出来なくなってしまいます。これでは内部に残留する危険なガスをパージする方法が大変難しくなります。

もちろん不可能ではなく、MFC前後の配管にバイパスが組んであれば、窒素パージと真空排気システムがあれば可能です。ただMFC内部の狭い複雑な構造から、完全に瓦斯をパージし終えるのにかなりの工数を要するでしょう。それならば、MFCのバルブがNOで全開状態であった方がガスをMFC上流からの窒素パージと下流からの真空排気で抜きやすくなり、好ましいという考え方も一部の装置・プロセスではあるのです。

その反対に、「それでもやはりMFCはNCの方がガスシステムは安全だ」という考え方も同時に成り立ちます。

「前後の空圧弁にもしもトラブルがあった場合の保険として、MFCのバルブに空圧弁ほどの閉止能力はなくてもNCで閉じる方向にいってくれた方が、一次災害の発生を抑制できる」という思想ですね。

要はガスシステムトータルでの安全を考えた場合、組み合わされるパーツの本質をよく理解いただき、足らないところを他のパーツで補っていただくことが、何より大切な安全性をより向上させるということです。

さて、次回はもう一つNO/NCにまつわるお話しです。

 【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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