さて、MFC（マスフローコントローラー）とニードルバルブが直列に並んだフローでMFCに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。

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とは、MFCの流量制御バルブの制御を止めさせ、強制的に全開にした場合です。（ブロンコストのMFCはデジタル通信で全開＝FULL OPENコマンドがあります。）

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。

主な問題点として先ほど“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。
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。

次回は自動制御を行えない場合、その２のお話です。

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さて、ニードルバルブとMFC（マスフローコントローラ）を直列に繋いで使う場合に起こるちょっとしたトラブルとは何でしょうか？
これは双方の制御方式の差から発生します。

ニードルバルブは、手動制御です。
人間が流量計の指示値を目視で読みとり、目標とする流量との差を判断して、ニードルバルブの開度を調整します。
この時、ニードルを回しすぎると目標より多すぎたり、少なすぎたりしてしまうので、また調整を繰り返しながら希望の流量に到達するまで人間が面倒を見てあげます。

これと同じようなことをMFCはやっています。

MFCの中に人間の代わりをする重宝な小人さんが居るわけではありません。

人間が目で見て、頭で判断し、手で操作する過程を、MFCはそれぞれ流量センサー、調整計、自動制御バルブを使って自動制御を行っているのです。

ここで前回掲載したMFCとニードルバルブが直列に並んだフローを見てみましょう。

MFCには流量設定信号が入力されています。

MFCからの表示流量を見た貴方が、流量をもっと増やそうとしてニードルを操作したとします。
さて、流量は希望通り増えるでしょうか？

答えは「増えません」です。

正確に表現するなら、「一瞬は増えるが、その後、初期値に戻る」です。

なぜならば、貴方が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なのです。

ニードルバルブを開いて流量が増えた瞬間に、今度はMFCが設定流量SV＜測定値PVを検知して、内蔵している流量制御バルブを更に開いて多く流量を流すことで設定流量SV＝測定値PVに偏差を調整するよう操作量MVを可変してしまうからなのです。
つまり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ことなのですね。

 

ほとんどの場合は？・・・次回はそのお話をしましょう。

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