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2013年4月12日 (金)

真・MFC千夜一夜物語 第33夜 理想をとるか?現実をとるか?これが問題です

MFC(マスフローコントローラー)のセンサー管に流れる流量より大きな流量のMFCを作るには、センサー管と同じ太さのバイパスを何本か設ければいいというお話です。

じゃあ、それが何十万本になっちゃってもいいの?というと、さすがに20万本近い細管を数えて詰める仕事をしなさい!と言われたら実際の作業としてはつらいですね。

そこはMFCメーカーさんも考えます。

 要はある流量を流す組み合わせで、センサー管に流れる流量とバイパス(層流素子)部に流れる流量の比率が常に一定になればいいのだから、真正直に同じ太さの管をたくさん用意しなくても、同じような性能を出せる代用品を探せばいいじゃないか?という発想がでてきました。

例えばそれは、焼結フィルターのような流体がある抵抗を受けて通過するものであったり、または細かいピッチで凸凹の断面にエッチング処理をしたステンレス板を丸めたものだったりしました。

 少し脱線しますが、実はこのバイパス部分が非常に細い流路で構成される構造は、MFCの主戦場である半導体製造工程で、プロセスが進化するにつれ忌避されるようになりました。なぜなら複雑で狭い流路構成は詰まりやすい上に、パージ特性が悪くなりガスの置換に時間がかかってしまうからなのです。

半導体のようにいくつかの危険なガス種を切り替えてチャンバーに導入する行程を何度も何度も積み上げていく製造工程では、1回のパージ効率の悪さが積算されて装置のターンアラウンドタイムに影響を及ぼすことになるのです。

 それに対して提案されたバイパス形状の中には、断続変化するR形状で構成されたステンレスの削りだし砲弾のようなパーツを使って、流路の断面積を刻々と変化させることである圧力損失を産み出し分流比を決定する・・・そんな工夫をされたものもありました。

                       

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また、メーカーによっては、センサー管にも細工をして、微少流量のものよりセンサー管を長くしたり、入り口を細くしたりしているところもあります。センサー管を長くor細くすることにより、センサー管の流路抵抗を増やし、同じバイパスとでも「分流比」を変化させることが可能だからです。

複数種のセンサー管とバイパスの組み合わせで、バイパス側により多くの流量が流れる組み合わせを見つけ出すことが狙いなのです。

ただ、こういった代替品や分流比をいじるやり方は、温度、圧力、前後配管長さ、実際に使用されるガスとメーカーが校正に用いたガスとの特性の差等の条件により、常に理想的なセンサーとバイパスの分流比を維持できない場合もあり、精度、再現性でスペックを発揮できない原因になることもあります。

その為か?他の理由か?こういった代替品やセンサー管への工夫を一切用いず、あくまで原理原則に忠実にやっているメーカーさんもあります。どちらがいいとも言いにくいのが本音ですね。

さて次回はセンサー管とバイパスの「分流」に関して、もう少しお話します。それでは。

 【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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