新年あけましておめでとうございます。皆様、いかがお過ごしでしょうか?本年もマスフローコントローラ(MFC)&マスフローメーター(MFM)に関する記事を定期的にアップしていきたいと思っております。当ブログを宜しくお願いいたします。ラスボスCFとの戦いの第4回目をお届けします。第4回目ではマスフロー(MFC&MFMの総称)の流量レンジを変えることでのCFへの影響を確認してみましょう。大流量MFMモデルでF-113AC-1M0を選定して、このモデルの流量下限フルスケールのFS600SLMと、上限のFS2500SLMを選んでみました。それぞれ空気換算すると400SLM~1670SLMです。ブロンコスト社で大流量モデルはコンプレッサーエアーが基準流体になります。この流量レンジで純度の高い窒素ガスを校正用にドバドバとはは使いたくないですよね。両レンジでCFが大きく変化しているのが下図でわかります。600SLMでのCFは1.422@100%FS、ところが2500SLMでは1.562@100%FSです。250SLM@10%FSでのCFは1.404であることです。600SLMモデルの同じ流量ポイントとなる250SLM@41.7%FSで計算するとやはり1.404なのです。CFの変化はアルゴンの流量レンジが大きくなるにつれ、1.422→1.568と大きな値に変化していきます。今度は流体を変えて水素で見てみましょう。(下図)ここでまた不思議な現象が確認されます。水素ではアルゴンと逆の現象が起きるのです。モデルの最小レンジであるFS400SLMでのCFは0.9766@100%FS、これが最大レンジであるFS1400SLMでは、なんと0.8735@100%FSとなっています。アルゴンとは逆に流量レンジが大きくなるにつれ、CFは0.9766→0.8735と小さくなってしまうのです。実はDecoはこのマルチCFの罠にしっかり嵌って、失敗をしたことがあります。経験が長い為に、“空気と水素のCFは、ほぼ近似していて1である。”というシングルCF時の知識で、「空気換算1670SLMのF-113AC-1M0が作れるのだから水素も同じはず・・・」とFLUIDATで確認せずに顧客仕様を決めてしまったことがありました。蓋を開けたら0.8735倍の1459SLMしか流れないわけで、平謝りして納入前に流量レンジをFS1400SLMに下げてもらったのです。“生兵法は怪我の元”ですね?お恥ずかしい限りです。今回の比較で興味深いのは、アルゴンも水素も25%FS程度の低流量域から100%FSまで大きくCFが曲がっていることです。これは巻線式センサーで分流構造をとるマスフローにはつきまとう“分流比”の変動が要因と考えられます。一般的な巻線型のマスフローで採用されている熱式センサーは、測定対象である流体を全量測っているわけではありません。流量センサーに流れるのは5~10ml/min程度の流量であり、残りはすべて層流素子(バイパス)部を流れるように設計されています。これはセンサー管内の流れを層流で維持する為であることは、今までの連載で何度か解説しましたね?ここで問題になるのは、このセンサー管と層流素子の分流比率です。その分流比率は、どんな場合でも一定にはならないのです。大流量までの流量レンジで一定の分流比の維持は難しいのです。ガス種により、アルゴン、二酸化炭素のような重いガス、水素のような軽いガスでは、自ずと校正に使用する基準ガスである窒素や空気とは異なってきてしまうのですね。2014年6月開業です。流体制御機器マスフローコントローラーを中心に”流体制御関連の万(よろず)屋”として情報発信しています。”マスフロー千夜一夜物語”の連載中です。