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2013年4月15日 (月)

真・MFC千夜一夜物語 第35夜 親亀の上に小亀が乗って

大流量MFC(マスフローコントローラー)のお話と銘打ちながら、今まで延々とMFCのバイパス(層流素子)のお話をしてきました。

「元々は大流量MFCの話ではなかったのかな?Decoさん、脱線しすぎ?」と思われている方もおられるかもしれませんね?

実は「バイパス」「分流」は大流量MFCを理解する為の最重要ワードなのです。

 今までのお話で「センサー管に流れる流量は、管内を層流に保つため、微少流量に制限され、そこに流せない流量は分流しバイパスへ流す。」というお話をしてきました。

そして、その方法は「センサー管と同じ径の管を並べる方法が理想論的だが、現実は流量が大きくなると擬似的な役割を果たす手法で代替する。」というものでした。

つまり、「大流量MFCとはいっても、センサーとバイパスの分流構造は、微少流量用MFCと同じであり、大流量はセンサーに対するバイパスの分流比がとてつもなく大きくなるので、より分流構造に知恵を使わなくてはならないMFCである」という事なのです。

MFCのセンサー、バルブとご説明してきて、本来はバイパスの単独の説明となるのが、MFC講習会などの定石なのですが、どうも講習会終了後のヒアリングでも、結局バイパスの役割は?という項に関して、ご理解頂くのが難しいようなので、実際にバイパスを多用する大流量MFCと絡めてお話しをさせてもらっています。

さて、この考え方でフルスケール100~300SLM程度のMFC/MFMはなんとか作っていけます。(メーカー、機種により構造上、難しい場合もあります・・・) 

といっても決して簡単ではなく大型のバイパスを設計したり、その設置方法を工夫したり、センサー管の圧力損失を調整して、センサーに流れにくい構造を作る事でバイパスへの分流比を再設定する・・・等々、色んな工夫が必要です。

それ以上の大流量に関して、「MFCで無理なら、計るだけのMFMでもいいからもっと大流量を!」という声は現実に存在するのですが、それでもこのクラス以上の流量ラインナップを持つメーカーが世界的にも数社しかないことからも、その難しさが推して計れる気がします。

(世界に数社しかない理由はもう一つあって、大流量はMFCのメインターゲットである半導体製造プロセスでは必要ないという非常に実に泥臭い理由もあったりします・・・)

Decoが過去にお付き合いしたことのあるメーカーさんは非常にユニークな発想でこの問題を解決されていますので、ご紹介します。ただ、これが全ての解というわけではありませんので・・・

 このタイプは、下図のように太い配管の上に乗ったMFMで構成されています。

 まさに親亀の上に子亀が乗って・・・ですね。


Large_flow01r

 下部の太い配管は、ただの直管ではなく、中に層流素子が仕込まれており、その前後に直角方向に配管が伸びてMFMと繋がるようになっています。

配管を流れてきたガスは、まずバイパス1手前で分流され、大部分のガスはそのまま直管部分に流れます。分岐された一部のガスは、次はバイパス2の前で分流され、大部分はバイパス2を、そしてその一部がセンサー管を通過する形になります。

つまり「二段階分流」を行うことで、センサー管内を流れるガス量を制限して、層流化しているのでした。ある意味、ストレートな発想でおもしろいかと思います。

センサー管とバイパスで構成される熱線式タイプのMFC/MFMは、「センサー管内を層流にする」という制約で縛られるため、大流量になればなるほど大掛かりな分流構造が必要になります。

でも大掛かりなのはMFCの構造だけではなく、その周辺もそうなのです。次回からは大流量MFC取り扱い方法のお話です。それでは、また。

【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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