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2014年8月20日 (水)

真・MFC千夜一夜物語 第167話 ゼロ点って、いつ調整すればいいの?その3

日本工業出版さんの「計測技術」で 「マスフロー千夜一夜物語<質量流量計の基礎>」という連載をさせて頂いています。
これも一重に、本ブログに多数アクセスを頂いている皆様のおかげと思っております。
ありがとうございます!

さて、MFC(マスフローコントローラ)のゼロ点調整手順 2番目は ウォーミングアップ時間経過後に行うという項目です。
どんな機器でも通電後にウォーミングアップ(=暖気)時間が必要ですが、マスフローではなぜ必要なのでしょう?
「別に流量制御をさせるわけではないのだし、ウォーミングアップは準備時間なのだから、その間にゼロ点がずれていたら、調整しておいた方がいいじゃないか?」というご意見もあるかもしれません。

でも、MFCのウォーミングアップでは、それは厳禁なのです。
なぜならその時間こそが、まさしくゼロ点のウォーミングアップの最中だからです。

MFC で使われる熱式流量センサーの多くは上流側のヒーター&測温抵抗体と下流側のそれとのバランス回路で成り立っています。(二線式の場合、三線式はヒーター が独立して存在し、上流側測温抵抗体、ヒーター、下流側測温抵抗体という順序で並んでいますが、役割分担の問題であり基本原理は同じです。)
これらはニッケル(Ni)とクロム(Cr)合金で電気抵抗が大きいので発熱体として使われているものです。(いわゆるニクロム線です。最近は家庭用ではあまり見掛けませんが、電気コンロなどがDecoの少年時代ではよく見掛けました。)

この対になった巻線に電流を流すことで発熱させるのですが、当然すぐに温度が上がるわけではありません。
100℃近くに温度を安定させるのには、ある程度時間が必要です。
また、上流下流の巻線が全く同じ昇温カーブを描いて温度が安定に向かうわけでもありません。
最終的に温度が安定するまでは、上流下流のセンサーのバランスはフラフラと安定していないと考えた方がよいのです。

140819_01

この現象が如実に表れるのがゼロ点です。
なにせ流体が流れていないときに、上流と下流の巻線の温度バランスがとれた点がゼロなのですから、その対になる巻線の温度がふらつけば、当然ゼロ点も安定していません。
そんな時に、ゼロ点がずれているからと調整してしまうと・・・上流下流の巻線温度が安定した後のバランスとは異なる可能性がありますから、ゼロ点を誤った位置に調整してしまうことになりかねないのです。

MFC、MFM(マスフローメータ)の取扱説明書の注意書きを読んでみると、必ずウォーミングアップ時間に関する記載があります。
メーカーや型式により異なりますが、通電後30~60分をみて頂きたい旨が記載されていると思います。
その理由が、今回説明したような内容にあります。

あと、ウォーミングアップ時に気をつけて頂きたいのは、1)でお話ししたマスフローの取付姿勢を整えるだけではなく、環境温度に急激な変化が無いようにMFCの設置場所の周囲温度コントロールをして頂きたいということです。
以前の連載で温度変化がMFCの大敵であることをお話ししましたが、特にウォームアップ後のゼロ点調整時に、外的温度変化要因によるゼロ点影響が出ていると、せっかくゼロ点調整を行っても、その要因が無くなった際にまたゼロ点がずれる可能性があるからなのですね。

【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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