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2013年12月18日 (水)

真・MFC千夜一夜物語 第144話 MFC最大の弱点とは・・・ その8

MFC(マスフローコントローラー)もう一つの最大の弱点は急峻な圧力変動です。

「でも、Decoさん、実際の配管でいきなり供給圧を変化させるなんて事はしないよ。だから、大丈夫じゃないの?」とおっしゃる向きもあるかもしれません。

果たしてそうでしょうか?
以下のモデルでお話ししましょう。

ガスボンベから調圧器(レギュレーター)で所定の圧力に減圧し、そのガスを三分岐してMFCで制御しているラインがあったとします。

131217_01

現在この3系統の内、1系統だけのガスを流しています。
当然、MFCの制御は安定しています。
ここで残る2系統を流そうとするとどういうことが起きるでしょうか?

調圧器はメカニカルな機構のものです。
簡単に言えば(一次側の圧力)-(調圧ハンドルを回して設定した内蔵スプリングの発生する力)=(供給圧力)という仕組みです。
V1:開 V2,V3:閉状態=1系統だけに供給している状態から、V1,V2,V3:開状態となり、下流側のガスの需要が増えると供給圧力はドロップします。

一人で食べていたものを、三人で分けるようになるのですから、取り分が減るのは当たり前ですね。

でも、そこにMFCがある限り大丈夫です。
MFCの限界動作差圧を下回らない圧力条件が確保されているという前提ですが、MFCは圧力の低下=流量減を流量センサーで検知して、流量制御バルブを更に開いてガスを流してくれます。
(開度調整が手動のニードルバルブ等ではこうはいきません。やはりMFCは便利ですね!)

 ところが、そこをもう少しクローズアップしてみて、どういう事が起きているかを考察すると・・・

131217_02

先ほど言葉ではあっさり終わった「圧力ドロップで流量ダウンが生じてから、MFCの制御が安定する」ですが、実際はタイムラグからの流量制御バルブが到達すべき目標位置に落ち着くまでの「行ったり、来たり現象」が生じているわけです。
しかもこれはMFCからの流量信号上の問題ではなく、実際の流量制御に大きな乱れが生じてしまっていますから、下流側のプロセスやワークへの被害が心配になりますね。

このように使用側が全く意図しないところで「いきなり供給圧の変化」が簡単に起きてしまうケースがあります。

どうすればこの問題を解決できるのでしょうか?
次回以降、お話ししていきたいと思います。

【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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