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2013年8月 8日 (木)

真・MFC千夜一夜物語 第106夜 MGMRはMFC進化の証!? その2

MFC(マスフローコントローラー)のニューウェーブ=MGMR(マルチガスマルチレンジ)のお話です。

そもそもMFCという機器は注文を頂く時点で「ガス種」「流量レンジ」を決定して発注頂く製品でした。いわゆる「受注生産品」なのです。よくお客様から「MFCの在庫ありますか?」というお問い合わせを現役時代に頂きましたが、一つの型式のMFCでも「ガス種」Ar, N2,O2,CO2,C2,NH3・・・・「F.S.流量」1SCCM100SLMの組み合わせだけでもすごい数の組み合わせになります。これに更に継手の種類というファクターも入れると、N2/100SCCMのような比較的オーダーされる可能性が高い組み合わせがメーカーさんでたまたま在庫されていたりする以外は、その全てを網羅した在庫がメーカーや販売店にあるわけもありません。

  「そうかな?頼んだら在庫あってすぐ送ってくれたよ!」というのは、貴方がヘビーユーザーで尚且つ大変運がよい方だからです。

 MFCの流量校正は、N2をベースにした各ガスの流量比率(センサーの感度比)であるコンバージョンファクター(以下CF)を使用して、実際に指定されたガス種を流さず、N2を流した際の換算値で調整される事が多いです。なぜなら半導体製造用で使われるような腐食性、毒性のあるガス種の場合、それらを安全に流す設備を準備するだけでも大変ですし、そういったガスを一度流したMFCをそのまま梱包して出荷する等と言うことはナンセンスだからです。

 

こういったメーカーサイドの生産の仕組みを知ったお客様が思いつかれたのが、「じゃあ、全部N2ガスでMFCを使おう!CFの分だけMFCを制御する装置側の信号を補正して使えば、色んなガス種に対応できるし、いいじゃないか?」というアイデアです。

その後のデジタルMFCの黎明期ではCFやその他の設定を従来のアナログトリマを回して調整する方式から、EEPROMへの値の書き込みに進化したことから、出荷後にパソコンからのRS232C通信でその数値を書き換えることができるMFCも出現しましたので、「N2ガスで買った製品を、後からCFを書き換えて別のガスで使ったらいいじゃないか?」という考えもでてきました。

 

 でも、それらのやり方は、あまり上手くはいきませんでした。なぜでしょうか?

まず1番目にあげられるのは、N2との流量比が必ずしも1対1の関係に無いガスが存在することです。流量により直線性が出ない性質を示すガスがあったり、また温度、圧力によりN2との流量比が変動してしまう性質のものもありまして、N2ガス用で作られたMFCをそのガス用CFで補正して使っても、必ずしも実ガス流量が正しく制御されないという問題が生じました。

2番目は、CFという観念が一般的にMFCの熱式センサーの感度比のことに着目し、ガス種による流量制御バルブの制御特性の変化というファクターを無視していた事です。(メーカーさんは無視していたわけではなく、社内的にバルブ定数を決定するファクターはあったのですが、あまり公にされていませんでした。) そのために、例えばN2用に調整されたMFCに、H2を流しますと、CFは近似値ですが、バルブのオリフィス径は全く異なるので、思いっきりハンチングしたりしてしまうのです。

一筋縄ではいきませんね。「これでは使えない・・・」という結論から、MFCはMGMRタイプへの進化を促されることになります。

 

【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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