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2014年1月15日 (水)

真・MFC千夜一夜物語 第147話 MFC最大の弱点とは・・・ その11

2014年1月9日午後2時10分ごろ、三重県四日市市三田町の三菱マテリアル株式会社 四日市工場内で熱交換器のメンテナンス作業中に爆発事故が起き、5人が死亡、12人が重軽傷を負われるという痛ましい事故が発生しました。
亡くなられた方々の冥福と、負傷された方々の一刻も早い回復をお祈りすると共に、このような事故が繰り返されないような再発防止策の実施を切に願います。
MFCも一歩間違えばこういった人命に関わる大事故を引き起こす可能性がある機器です。
消して他山の石とせず、流体計測&制御の中で少しでも皆様の安全向上にお役に立てる記事掲載を心がけていきたいと考えております。


MFC(マスフローコントローラー)もう一つの最大の弱点は急峻な圧力変動でした。
この問題への対策その1はラインレギュレーターを設置することでしたが、では対策その2は何でしょう?
それはMFCの上流に圧力変動を吸収するバッファー(緩衝材)を置くことです。
ガスの急激な変動のショックを受け止めるショックアブソーバーですね。
でも、見えない存在のガスを受け止める緩衝材と言っても、トランポリンやラバー素材ではありません。それはタンクです。

 考え方は、河川上流にあるダムと同じです。
ダムに蓄えた水があれば、たとえダム上流の山系の降雨量が少なくなっても少しは耐えられます。
逆に大雨で降水量が増えても、ダムの貯水量の余裕がある分だけは下流にその影響を及ぼさず耐えることができます。
ガスと水の場合異なる要素も当然ありますが、概略は同じと考えて下さい。

140114_01

 タンクと言っても流す流量により小型の手の平に乗るようなサイズの物から、据え付け型の大きな物まで色々あります。
前述の使用流量と、圧力変動による圧力の上昇/降下幅、タンク下流の配管全体の容積等の要素を鑑みて、サイズを決める事が重要になります。
要は圧力変動が生じて、圧力がドロップしたとしても、しばらくタンクの内圧が下がるだけで、タンクから供給されるガス圧は維持される(その逆もあり)という方法で、タンクの出口側(MFC側)に調圧弁を設けておけば更に効果は期待できます。

 この方式の利点は、多系統に分岐される場合、ラインレギュレーターを個々のラインに設置するよりも安価で済むということです。
それこそわざわざタンクを準備しなくても、分岐部分のマニホルドでも代用がききます。
極論を言えば、上手い配管設計屋さんだと、MFCまでの配管の径×長さを大きくするだけでタンク同様の効果を実現しておられる例もあります。

 逆にこの方式の難点は、あらかじめ決められた条件の変動に弱いことです。
ライン数、使用する流量が固定の場合は良いのですが、増加方向に大きく変化すると、初期のタンクサイズでは対応できなくなることもあります。
また、極力配管内部のデットボリュームを無くしたい半導体プロセスガス、特に危険なガス種(特殊高圧ガス/毒性ガス/可燃性ガス)を流すラインでは嫌われる傾向があります。

 次回は対策その3として、MFCに圧力変動対策機能を搭載したモデルのご紹介です。

【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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