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2015年3月 5日 (木)

真・MFC千夜一夜物語 第181話 MFCに液体を流してはいけないの?その4

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>」という連載も2015年3月号で無事1年=12回目を迎えさせて頂きました。
これも一重に、本ブログや連載をお読み頂いている皆様のおかげと思っております。
改めてお礼申し上げます

さて、熱式センサーに液体を流すことはなぜ難しいのでしょうか?というお話です。
前回気泡を抜く方法をお話ししましたが、流量計測制御だけでなく、気泡はその後段のプロセスに影響を与える液体制御では、あまり歓迎されない存在です。
半導体プロセスの常温で固体もしくは液体材料の気化供給のお話を前回させて頂きましたが、例えば液体を定量充填するようなプロセスでもそうですね。
その為、充填プロセスでは液体流量計の積算流量だけではなく、ボトルの重量をロードセルで測定して管理する手法も併用されることが多いのです。

 

この厄介な気泡ですが、これが混入しているかを見分けるのに、良い方法はあるのでしょうか?
もっとも簡単な方法は、透明な樹脂製チューブで液体の様子を目視できるようにすることです。
ただ、液種によってはそれが出来ない場合もありますし、常時人が見るわけにも・・・という問題点もあります。
(後者はCCDカメラで監視して、判別させることで解決できますが。)

そこでよく用いられるのが気泡検知センサーです。
例えば超音波を使い、流れている液体を横切る形で送信部と受信部を設置します。
気泡が発生していないときの受信感度は当然気泡に邪魔されるときよりも強いわけですから、これで気泡(もしくは異物)の混入を判断する事ができます。(下図)

150305_01


ところで、我らのMFC(マスフローコントローラ)の気泡を苦手とする熱式センサーも、実は同じ事ができるのをご存じでしょうか?

150305_02

液体と気体では単位体積当たりでの熱容量に大きな違いがあるのですから、流量センサーは液体が通過した時と気体が通過した時でその熱の奪われ方が大きく異な る為に、異常な値を出力してしまうことになります。気泡が入るとこれでは、正確な流量測定はできませんし、この流量出力を基にMFC(マスフローコント ローラ)として流量制御をしようものなら、ハンチングして使い物になりません。
というご説明を真・MFC千夜一夜物語 第179話 でさせて頂きました。
ここで勘違いして頂きたくないのは、気泡が入ると正確な流量制御はできません。
だからMFCとしては×です。
正確な流量計測もできません。
よってMFM(マスフローメーター)としてもやはり×です。

でも、「気泡が入れば異常な出力を示す」というセンサーとしての性能を活かせる製品に応用すれば、立派な気泡検知センサーという製品として成り立つのですね。
こういった熱式流量センサーの応用製品というのが、世の中には数は少ないですが、販売されているので、興味をお持ちの方はお問い合わせください。

【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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