Bronkhorst

ガス用熱式質量流量測定原理

バイパスタイプ

バイパス(キャピラリーバイパスまたはバイパスセンサ)を用いるサーマルマスフロー製品は、サーマルマスフロー製品といえば多くの方が思い浮かべるものかと存じます。


バイパスサーマルマスフロー原理
図A

ガス用サーマルマスフローセンサ、バイパスタイプ

バイパス原理に基づくサーマル製品内では、図Aに示すように一部のガスのみがセンサを流れます。センサ中のガス流は2つのヒータで温められます(RH1およびRH2)。これに伴って2点のチューブの温度(T1およびT2)が測定されます。

ガスの流れが無い時、2点における温度差は0です。流量が大きくなると、図Bに示すように流体が熱を運ぶために上流側の測定点の温度(T1)は降下します。同時に流体が運ぶ熱により下流側の測定点の温度(T2)は上昇致します。流量が大きくなる程温度差は大きくなり、この温度差が質量流量に直接比例します。電気的には、温度T1およびT2は素子RHT1およびRHT2の電気抵抗(温度依存)です。

図Aでは測定されたセンサ信号がどのように電気信号に増幅されるかを示しております。センサは主たる流路をバイパスするように搭載され、流れの抵抗により分流する素子により一定の比でガスが分配されます。

ブロンコストの層流素子(分流素子)は高い精度でエッチングした流路をもつステンレス鋼製のディスクを積層したもので、流量センサと似た特性を有します。大流量向け製品では、ディスクには乱流を抑制するエリアが加わります。ブロンコストの層流素子は様々なプロセス条件下で正確な分流を実現するため、センサを通るガス流量から全体の流量を正確に算出可能です。

サーマルバイパス原理
図B

バイパス原理に基づくブロンコスト製サーマルマスフローメータ・コントローラ(抜粋)


低圧力損失用途

上述のバイパス原理の派生形として、ブロンコストは低圧力損失用途向けに特別な構造の製品 - LOW-ΔP-FLOWシリーズ - を開発しました。センサの圧力損失はわずか0.025...2.5 kPaです。更に、大径の流路とすることで詰まりのリスクが低減でき、パージによる清掃が容易となることから、腐食性ガスへの適用に適した構造でもあります。

バイパス原理に基づくブロンコスト製"低圧力損失"サーマルマスフローメータ・コントローラ(抜粋)



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