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2015年6月10日 (水)

真・MFC千夜一夜物語 第187話 MFCで使う用語のお話 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6月号で15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、今回もMFC(マスフローコントローラ)で使う用語のお話です。

・流量レンジ

ガス種と並ぶもう一つの重要な要素は、フルスケール(F.S.)流量 と 最少制御流量 及び 流量制御範囲 という言葉です。
ほとんどのマスフロー、正確にはMFCの定義として流量制御範囲2~100%というものが記載されています。 (一部のMFCはその限りではありません。例えばセンシリオンのMFCは0.1~100%)
これを分解能で表記して1:50と書いているメーカーさんもあるので戸惑うところですが、同じ意味です。
つまりF.S.100mL/min(=100SCCM)のMFCは、下限2mL/min(2SCCM)までの制御を保証しますという意味です。

ここを勘違いしてMFCを選んでしまうと大変な事になります。
「F.S.1SLMのMFCが1SCCM制御できない!」というクレームをかなり前に受けたことがありますが、これはこういった誤解をされているからです。
MFCの精度保証が±1%F.S.の場合、0.1%にあたる1SCCMを制御できたとしてその誤差範囲は±10SCCMですから、そもそもナンセンスなのですが・・・

逆に言うとこの最少制御流量の50倍がF.S.の選定値になりますので、使用する流量に合ったF.S.レンジを選定することになります。
しかし、いくら範囲内でも「100SCCM流したいから、F.S.100SCCMのマスフローを選定する」というのは、いささか無謀ですね。
リスクはあるが下限周辺の流量も使用したい、もしくは100SCCM以上は絶対に制御する必要はないという場合以外は、やはりレシピに対してある程度の余裕を見た方がよいでしょう。

ところでこの最少制御流量未満の設定値を入れるとMFCはどうなるのでしょうか?
答えはメーカー、オプションにより様々です。

その1は「そのまま制御を行う」です。
MFCの特性通り、設定信号(SV値)=流量信号(PV値)になるように制御を続ける訳です。
ただし、メーカーの保証範囲外ですので、必ずそうなる訳ではありません。
つまり精度、繰り返し性などの保証はありませんし、それどころか前述の流量精度の問題とは別に、MFCのバルブの内部リーク(出流れ)等により制御しようとしてもできない場合があります。
MFCの流量制御バルブは締め切り性能よりも、制御性能を重視した性格のバルブになっているため、空圧弁のような内部リーク量を保証できません。
その為、MFCは最少流量制御流量>バルブの内部リーク量になるようにスペックが決められています。
もし最少流量制御流量<バルブの内部リーク量となったら、それは異物がバルブに挟まったか何かが原因で出流れを起こしていますので、メーカーさんに修理依頼して頂いた方がいいでしょう。

150610_01

その2は「オートシャットオフ機能が働きバルブを閉止する」です。
オートシャットオフ機能とは、最少制御流量値未満の設定信号が入力された場合、バルブを制御モードから、強制閉止モードへ切り替える機能です。

150610_02

最新のMFCには“とある効果”を発揮させるためにほとんど搭載されています。
(“とある効果”のお話は次回説明しますね。)
この場合、最少制御流量未満の設定値を入れても流量制御はできないわけですから、その1とは使い分け出来るように切り替えスイッチ(ソフトorハード)がある場合もあります。
メーカーさんの取扱説明書を読み込んでみて下さい。

【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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