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2015年3月11日 (水)

真・MFC千夜一夜物語 第182話 MFCで使う単位のお話 その1

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。

実は最近MFC(マスフローコントローラ)の世界に今まで馴染みがなかった方々に、ご説明をする際に、使っている圧力、流量単位がなかかもって複雑怪奇なものであることを再認識しました。
また、ブログの検索ワードにも根強く登場する分野ですので、今回から少し基礎に戻ってMFCで使う単位のお話をしようかと思います。

MFC、MFM(マスフローメータ)は流量制御器であり、流量計な訳ですから、まずは流量単位なのですが、ここいでいきなりSI単位系ではないものが飛び出します。
よく用いられる単位はSCCM(Standard Cubic Centimeters per Minute)NCCM(Normal Cubic Centimeters per Minute)というものです。
不思議に思われるかもしれませんが、本来Mass Flow質量流量計であるはずのMFCでkg/hのような単位が用いられるのは希です。
主に気体に用いるMFCの用途では「酸素ガスを3kg/h流して」という表現に馴染みが薄いせいもあり、慣習上あくまで温度・圧力を定義した体積流量単位が用いられています。

それはいいのですが・・・厄介なことがあります。
体積流量単位であるml/min=cc/minやl/minは温度・圧力を標準状態として定義する必要があります。
なぜならボイル・シャルルの法則にあるように、気体の体積は温度の上昇によって膨張し、圧力の上昇に従って収縮するからです。

150311_01

質量は不変ですからいいのですが、これを体積流量に換算しようとすると場合、圧力は大気圧1atm(1013hPa)を用いることで共通です。
ところが温度条件に関しては0℃、15℃、20℃、21.1℃(70F)、25℃と、国や業界によりまちまちなのが現状なのです。
Normal=Nはぶれずに0℃なのですが、問題をややこしくしているのがStandard=Sの用い方です。
SCCM/SLMという単位の温度条件が、ある業界では0℃、ところがある業界では20℃という事態が発生しているのです。
詳しくは下の表を参照ください。

150311_03

21.1℃と中途半端なのは摂氏だからで、USAは華氏(Fahrenheitファーレンハイト)ですから、70Fのことです。
国により異なるのも、このグローバルな世の中では困りものですが、もっと困るのは日本の中でも業界によりSが0℃の場合と、20℃の場合が混在していることですね。

ここを間違うと大きな問題が生じます。
「えっ?質量流量が1つでそれに色んな条件の体積流量があるのだから、いいんじゃないの?」
と思われる方がおられるかもしれません。
それは質量流量基準で校正した場合です。
逆に体積流量を基準で校正した場合、当然のように0℃、1013hPa条件と20℃,1013hPa条件ではこれは異なる体積流量を基点とすることになるのです。
実際は7%程の差が発生します。
これはもうMFCの精度が±1%で等と語っている場合ではありませんね?
この校正温度間違いは、MFCの販売をしているとたまに遭遇して、そのたびに冷や汗をかく問題です。
気をつけましょうね。 かくいうDecoもですが・・・(^^;

【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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