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2013年5月 2日 (木)

真・MFC千夜一夜物語 第44夜 ガスが変わるとなぜハンチングが起こるの?

今回もMFC(マスフローコントローラー)のハンチング現象に関してお話しましょう。前回は、圧力条件のお話をしました。MFCは所定の差圧より大きな圧力で動作させると、時に制御不良になる可能性があるのですが、実は製作仕様にあるガス種と異なるガスを流した場合も同じような現象が起きることがあるのです。

 例えば窒素(N2)用のMFCに軽いガスの代表である水素(H2)を流した場合です。実はこのお話は、14夜 流量センサーvs流量制御バルブ続く15夜 水素vs窒素 で既にお話している内容の復習になります。これらのご説明では、主に流量センサーとしてのCFは似通っていても、流量制御バルブの特性は全く異なるガスとして、この2つのガスを題材にして一度ご説明しました。

ですが、実際に「手持ちのMFCを違うガスで使いたいけど・・・」というお問い合わせは非常に多いものですので、再度ハンチングという現象面からご説明をさせて頂きます。

一般にH2は非常に流れやすいガスですから、H2用のMFCはバルブオリフィスを同じ流量のN2用より小さい径にして製作されます。その逆でN2用に製作されたMFCにH2を流すと、同じバルブ開度でもかなり多くガスが流れてしまいます。ここで下図のような差圧が大きい時の現象と似通った現象がおきます。

Valve3

本図のバルブ制御電圧と流量の関係は、あえて直線で表しています。実際はこのようなきれいな直線にはなりません。またN2H2の比率も正確な値ではありません。あくまで説明用の観念図とお考えください。

同じ径のオリフィスを使用して流量を制御するには、H2だとバルブ制御電圧の分解能的にかなりつらい条件になるのがおわかりいただけると思います。流量信号と流量設定信号を比較し、同値になるよう開度を制御するはずのMFCですが、図にあるようにガスの特性の差から、非常に狭いレンジでの制御を強いられることになり、やはりハンチングが発生してしまいます。

こういった場合の対処方法は・・・H2を使うのをやめてください!メーカーの保証ガスではありません!というのが大前提ですが、それでは身も蓋もないですね。あくまでそうなってしまった際の応急処置としてお話しします。

対処方法は前回と同じです。H2ガスのレギュレーター(調圧器)を操作して供給圧を可能な範囲で下げられるところまで下げてもらい、差圧条件だけでも楽にしてもらえると、MFCの流量制御が安定する可能性があります。

または設定流量値をもっと大きくしてもらうのも手ですね。

 もちろん本来は、ガス種にあった仕様のMFCを購入して、使用していただくのがベストです。Decoがこういった使用方法を推奨するわけではございませんので、呉々もご注意下さい。

【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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