MFC (Mass Flow Controller): 질량유량제어기 란?

가스크로마토그래피법을 이용하여 가스농도 및 불순물을 분석하기 위해서는 GC-inlet에 가스를 일정하게 흘려주는 MFC는 필수 장비이다.

 

 

MFC(Mass Flow Controller)란?

 

질량 유량 제어기 ( MFC는 ) 측정의 흐름을 제어하는데 사용하는 장치로서 액체 및 기체 질량 유량 컨트롤러는 특정 유량 범위에서 특정 유형의 액체 또는 가스를 제어하도록 설계 및 보정됩니다

질량 유량 컨트롤러는 사용 조건이나 가스 압력의 변화에 ​​영향을받지 않고 전기 신호로 전송되는 설정 유량에 따라 가스의 유량을 자동으로 제어합니다. 유량은 크게 체적 유량과 질량 유량의 두 가지 유형으로 분류 할 수 있습니다. 체적 유량 측정은 주변 온도와 압력의 영향을받습니다. 실제 흐름을 확인하려면 압력 및 온도 조건이 압력 조건이어야하므로 훨씬 더 정확하고 안정적인 흐름 측정 및 제어를 제공합니다. 질량 유량 컨트롤러는 정확한 유량 제어가 필요하거나 자동화 된 생산 라인을 구축 할 때 필수 장비로 다양한 산업 분야에서 사용됩니다.

 

 

MFC의 구조 및 작동원리

이러한 질량 유량 컨트롤러에는 센서, 바이 패스, 유량 제어 밸브 및 특수 회로가 포함 된 유량 측정 섹션이 있습니다. 

CPU는 회로의 일부이므로 다기능과 효율성이 모두 뛰어납니다.
가스는 입구 조인트에서 입력되며, 유량 센서와 바이 패스를 통해 흐르도록 분할됩니다. 센서는 가스의 질량 유량을 측정하고 유량 제어 밸브는 측정 된 유량과 외부 유량 설정 신호에서받은 유량의 차이가 0이되도록 유량을 수정합니다.
루프 회로가 내장되어있어 유입 가스의 공급 압력에 영향을 미칠 수있는 2차 압력 변화 나 주위 온도 변화가 있어도 순간적으로 유량이 보정되어 안정적인 유량 제어가 가능합니다.

 

MFC 구초 (출처: HORIBA semiconductor)

작동원리

• 입구에서 유입되는 가스는 먼저 분리되어 센서를 지나가거나 바이패스를 통과합니다.
• 센서에서 질량 유량은 온도의 비례 변화로 감지되고 브리지 회로에 의해 전기 신호로 변환됩니다.
• 이 신호는 증폭 및 보정 회로를 통과하여 0~5 V 사이의 선형 전압으로 출력됩니다. 동시에 비교 제어 회로로도 전송됩니다.
• 비교제어 회로는 센서로부터 유량 설정 신호와 급 유량 설정 신호를 비교하여 밸브 구동 회로에 차이 신호를 보냅니다.
• 유량제어 밸브 이동기는 권장 유량 설정점과 유량 출력 신호간의 차이를 0에 가깝게 만들기 위해서 적절합니다. 즉 유닛은 항상 설정된 유량이 되도록 유량을 제어합니다.

 

 

MFC 는 O-ring seal 이기에  가스별로 sealing하는 O-ring 재질이 정해져있습니다. 만일 사용하려는 Gas가  가지고 계신 MFC 와 같은 seal 일경우 Conversion factor값을 적용하여 계산하여 사용하시면 됩니다.

 

 

https://wahf10.tistory.com/59?category=966201

가스 Conversion Factor란 무엇인가?