最近のトラックバック

無料ブログはココログ

« 真・MFC千夜一夜物語 第158話 MFCに異物が混入した場合 その1 | トップページ | 真・MFC千夜一夜物語 第160話 MFCに異物が混入した場合 その3 »

2014年5月21日 (水)

真・MFC千夜一夜物語 第159話 MFCに異物が混入した場合 その2

日本工業出版さんの「計測技術」で 「マスフロー千夜一夜物語<質量流量計の基礎>」という連載をさせて頂いています。
これも一重に、本ブログに多数アクセスを頂いている皆様のおかげと思っております。
ありがとうございます!

MFC(マスフローコントローラー)に異物が混入した場合、前回は気体が混入した際の最悪のパターンをお話ししました。
MFCで使用されるガスには危険なガス種が多い傾向があります。
これは半導体製造装置関連が主要マーケットであるMFCの宿命です。
現場では厳重に管理されていると思いますが、例えば安全管理システムを止めて、メンテナンスをしている際など、イレギュラーな状況で「MFC繋がっているこのバルブを開いて良かったっけ?」という疑問を常に持っていないと、“ここは窒素パージラインだから大丈夫だろう“という油断が恐ろしい結果を産むこともありますので、ご注意下さいね。

 さて、では気体が混入した場合、例えばアルゴン(Ar)に窒素(N2)が混ざってしまった場合はどうでしょう?
基本的このガスの組み合わせは無害なはずですね。
でも、MFCの流量制御はどうなるでしょうか? 
これは以前お話ししたコンバージョンファクター(CF)が変動することになります。
N2がだいたいのメーカーでCF=1.00 なのに対して、Arは1.4くらい。
つまり同じMFCにこの二種類のガスを流すと、ArはN2の1.4倍くらい多く流れてしまうのですね?

N2 100SCCMのMFCがあったとして、これに100%Arを流して、フルスケール100SCCMを制御させようとすると、実際はArが140SCCM流れてしまうと言うことです。
100%置き換わったのがわかれば、これは大して難しい話ではありません。
問題は混在している場合です。

以前も提示した混合ガスのCF計算式の代表例を見て頂きましょう。

Cf_mix1

このように熱式流量センサーを使用するMFCは、混合した「流体」「濃度」が明確でないとCFを導き出すことができません。
どれだけ混ざっちゃったかわからないガスを正確に流量測定して、制御するのは難しいと言うことですね。
これが同じ質量流量計を謳うコリオリ式流量センサーならば、話は別で、コリオリは流体種を選びません。
熱式である為に流体固有の値である比熱というファクターを大事にしなくてはならないMFCの特長が、ここでも出てきましたね?

 MFMならばここまでですが、MFCには更に問題があります。
それはバルブオリフィスです。
N2とArを例に出した理由は実はこのためでした。
先ほどお話ししましたCFとはセンサー感度の差です。
両者のCF値は1:1.4、つまりArはN2の1.4倍流れる、でしたが、バルブのオリフィスを通過しやすさの傾向は、必ずしも同じではありません。
ここで重要になるのは、先ほどの比熱ではなく、比重なのです。
比重は空気を1として表されますので、N2の比重は0.97、それに対してArは1.38です。(0℃,1atm時)
これを簡単に考えるために、バルブでよく使われる容量係数であるcv値の式に当てはめてみます。
あるCV値のバルブオリフィスに、同じ圧力・温度条件で流れるそれぞれの流量を計算すると、N2の方が1.2倍多く流れる結果が出ます。
先ほどとは逆の傾向ですね?
*MFCの場合、このcv値でバルブオリフィスの全開流量を算出しても、フルスケール流量ではないので意味がないのですが、目安としてお話ししました。
MFCではcv値とは別にオリフィスファクター(OF)やバルブ定数という観念で管理しています。

こういったガスの物性に左右されるファクターを2つも内包するMFCにとって、制御すべき流体が、ガス種不明なガスと混在することは、非常に拙い状況であるということをご理解頂けたらと思います。

【あなたにMFCの夜が来る~真・MFC千夜一夜物語】 by Deco EZ-Japan

« 真・MFC千夜一夜物語 第158話 MFCに異物が混入した場合 その1 | トップページ | 真・MFC千夜一夜物語 第160話 MFCに異物が混入した場合 その3 »

真・MFC千夜一夜物語(第2期)」カテゴリの記事

コメント

コメントを書く

(ウェブ上には掲載しません)

トラックバック

この記事のトラックバックURL:
http://app.cocolog-nifty.com/t/trackback/592191/59676896

この記事へのトラックバック一覧です: 真・MFC千夜一夜物語 第159話 MFCに異物が混入した場合 その2:

« 真・MFC千夜一夜物語 第158話 MFCに異物が混入した場合 その1 | トップページ | 真・MFC千夜一夜物語 第160話 MFCに異物が混入した場合 その3 »

最近の写真

  • 171015_02
  • 171015_01
  • 171010_01_4
  • 171010_03_2
  • 171010_02
  • Bronkhorst15_2
  • 171003_05_2
  • 171003_03_2
  • 171003_04_2
  • 171003_01
  • Mini_coriflow_m_2
  • 170918_01