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2014年11月 5日 (水)

真・MFC千夜一夜物語 第172話 MFCとニードルバルブのちょっと複雑な関係 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とニードルバルブが直列に並んだフローで、MFCには流量設定信号が入力された状態で流量をもっと増やそうとしてニードルを操作しても、一瞬は増えるが、その後、初期の値に戻ってしまいます。
なぜならばニードルバルブで手動制御しようとしたラインは、同時にMFCの方でも流量を自動制御しているからで、MFCが制御しているラインでニードルバルブを操作しても、ほとんどの場合は意味がないというお話しです。

では、ごく希に意味がある場合とは、どんな場合でしょうか?
これはMFCが自動制御を行えない状況でのことです。

 

自動制御を行えない場合、その1は、MFCのバルブオーバーライド(強制開閉機能)を使ってMFCの制御バルブの制御を止めさせ、強制開にした場合です。

141104_01

この状態でMFCは流量が変化しようと常に全開でバルブを固定していますので、言い換えるならば“圧力損失の大きなMFM(マスフローメータ)”となっています。
その為、ニードルバルブの開度を変えるとそれに応じて表示している流量値も増減するので、そこで流量を確認しながら調整をすることが出来るようになります。

この方法はMFCに不具合が生じて流量制御が出来ない場合の応急処置として、また圧力条件の変動でMFCの応答特性がハンチングしたりして使用できないような場合に活用すると良い方法ですが、あくまで応急的な方法と考えて頂いた方がいいかと思います。

主な問題点は2つあります。
1つは先ほど“圧力損失の大きなMFM”と表現しましたように、MFCのバルブを強制に全開にしても、MFMとは異なり、バルブのオリフィス部分が大きな圧力損失となって流路に存在しているということです。

141104_02

MFCのバルブもニードルバルブも圧力損失を可変させて流量を調整しています。
つまりこの場合のニードルバルブは、自身で調整できる圧力損失の範囲+全開状態で存在するMFCの圧力損失状態で、流量制御を行う事になるため、広い流量レンジでの流量設定が難しくなってしまうのです。

も う1つは対象がソレノイドアクチュエータタイプに限られますが、ソレノイド&ノーマリクローズ方式のバルブ構造の場合、バルブを強制的に全開にしている間 は、常にソレノイドアクチュエーターで最大の磁力を発生させ続けて、バルブを最大限引き上げているため、時間の経過と共に大量の熱が生じてしまいます。

141104_03

そのことでバルブそのものの性能に問題が生じることはありませんが、この熱対策を適切に行わないと、MFCの流量センサーに温度影響を及ぼす可能性が出てきます。(もちろ電力消費という問題もありますが。)

MFCをバルブ強制開モードでMFMとしても使えるのは大変便利なのですが、やはり問題もあると言うことです。
それを踏まえて運用頂ければと思います。

次回は自動制御を行えない場合、その2のお話です。

【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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