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2013年4月 9日 (火)

真・MFC千夜一夜物語 第30夜 大流量MFCの秘密=バイパス(層流素子)とは?

MFC(マスフローコントローラー)のお話をさせて頂いている真・MFC千夜一夜物語。
今回から大流量MFCの構造に関してのお話です。

 大流量MFCのお話を始めるに当たって、もう一度MFCの基礎についてのお話を繰り返させていただきまくことになります。この物語の「流量センサー」に関してご説明している記事に戻っていただき、繰り返し読んでいただけるとわかりやすいかもしれませんね。

 MFCの流量センサーの仕組みは以下の通りです。

「径の細いセンサー管2対のヒーターが設置され、同じ温度に制御されている。

そのセンサー管に気体を流すと、上流側のヒーターの温度は奪われて下降し、逆に下流側は上流側のヒーターから奪われた熱が加温され上昇する。

この時、上流側ヒーターと下流側のそれとの間に生じた温度差は、流れる気体の質量流量に比例する。

この原理を利用して流量を測定するのがMFCの熱式流量センサーの仕組みである。」

 

では、この物語で既に何度も登場しているMFCの構造図を見てください。

130409_01

左側からMFCに入ったガスは全部流量センサーに行くのではなく、もう1方向へ分岐していることがわかると思います。このもう一方の分岐=流量センサーの真下の部分に「バイパス(層流素子)」というキャプションが付いているのがおわかりになるかと思います。その名の通り、バイパスが設けてあるのです。

 前回、MFC流量センサーの基礎をご説明する上では割愛した箇所なのですが、こと話が大流量MFCに及んでくると、この部分が非常に大きな役割を果たすことになりますので、この場でご説明いたします。

 前にお話ししましたが、巻線式流量センサー式MFCは、必ずしもその中を流れる流体の全流量をダイレクトに測っているわけではありません。どんなに大きくな流量用のMFCでも、そのセンサー管に流れる量は10SCCM程度の微少流量なのです。

残りの流量は分岐した「層流素子(バイパス)」に流れています。

どちらかというと流量センサー管が、全体のほんの一部の流れをサンプリング測定しているような構成です。

 なぜ?このような構造なのでしょうか?

 その答えはバイパスの別名「層流素子」という言葉がいみじくも表現しています。

「層流素子」を「層流を作るための素子」と考えて頂くと、正解に近づけます。

この部分は、実は層流素子自身に「層流」を作るためではなく、相棒である流量センサー管内部に「層流」を作るために、過剰で余計な流体を「バイパス」させている部品なのです。

 「層流ってそもそもなに?」

「なぜセンサー管内に層流が必要なの?」

といったご質問が噴出してきそうですね。

 次回以降でお答えしていきますね。それでは。

 【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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