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2013年9月27日 (金)

真・MFC千夜一夜物語~第1期エピローグとこれから

平素は真・MFC千夜一夜物語をお読み頂きまして、ありがとうございます。

 元々は商用ブログに週一ペースで連載されておりました「MFC千夜一夜物語」及び「新・MFC千夜一夜物語」135話分を小生が病に倒れた後、個人ブログで再掲載する企画として始めたこの連載も135話目を迎えることができました。

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2013年9月26日 (木)

真・MFC千夜一夜物語 第135夜 日本はMFCの第二の故郷です

MFC(マスフローコントローラー)の生まれ故郷はどこなの? というお話です。

連載開始時にMFCはNASAのアポロ計画のスピンオフ技術で作られた、という説があることはお話ししました。となると流れ上、当然アメリカの企業がまず製品化したわけで、先週紹介したBrooks、そしてTylanUnitといったメーカーが先駆けに位置します。
つまりMFCの生まれ故郷はアメリカということになりますね。

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2013年9月25日 (水)

真・MFC千夜一夜物語 第 134夜 日本半導体の敗戦=MFCの敗戦なの?

MFC(マスフローコントローラー)の置かれている現状を、お話していきたいと思います。

 アポロ計画の産物と言われるMFCという産業用機械部品も、既に誕生して、数十年を経過して、熟成された、言い換えればピークを過ぎたものとなってきています。
連載で何度か取り上げましたが、MFCの主たる市場は半導体産業(広義で液晶産業も含む)です。

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2013年9月24日 (火)

真・MFC千夜一夜物語 第133夜 MFCのライバルは? VS APC その2

MFC(マスフローコントローラー)のライバルになるもの、APC(Automatic Pressure Controller)のお話です。

APCにはセンサーの位置で大きく分けて2つの機種があります。

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2013年9月20日 (金)

真・MFC千夜一夜物語 第132夜 MFCのライバルは? VS APC その1

MFC(マスフローコントローラー)のライバルになるもの、今回はAPC(Automatic Pressure Controller)です。読んで字のごとく「自動圧力制御器」です。

*ここでのAPCという言葉は、MFCをベースに構成された製品に限って使用しています。真空計とバタフライ弁の組み合わせでチャンバーの排気を制御するAPCとは別物とお考え下さい。

 

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2013年9月19日 (木)

真・MFC千夜一夜物語 第131夜 MFCのライバルは?

半導体プロセス用途から、エネルギー、分析分野などに幅広く使われるようになったMFC(マスフローコントローラー)ですが、ではそのライバルとなる機器は、いったいなんでしょうか?

 

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2013年9月18日 (水)

真・MFC千夜一夜物語 第130夜 高温用MFCを使いたいのですが! その8

高温用MFC(マスフローコントローラー)に関するお話のまとめです。

 高温用MFCというMFCは非常に特殊な用途で用いられるMFCです。

本来この大気圧(1013hPa近辺)では、気体いられないような材料(液体、固体)に対して温度を上げ、圧力を下げることで気化させ、ガスとして搬送する必要のある実験・生産設備で用いられる自身がある程度の高温環境で使用できるような構成にチューンされたMFCと言うことになります。

 いわば市販車をフルチューンして作られたレーシングカーのようなものですね。

130917_01 市販車に対して、サーキットでのスピード競技専用に改造されたレーシングカーは非常に高性能です。でも、それは限られたフィールドでに限られます。レーシングカーが一般の舗装道路や不整地を市販車のような耐久性を維持しながら走れるか?といえば、かなり難しいものです。あくまでサーキットでのみ使用する事を前提として、余計なものを省き、あるレースのゴールまでもてばいい、という思想で作られるレーシングカーと日常生活での汎用性を重視した市販車とは全く別物であるからです。繊細なレーシングカー用のエンジンは、シフトミスをしたらオーバーレブして壊れてしまうこともあります。

通常MFCと高温用の関係もそれと同じと考えて頂ければよいかと思います。

あくまで高温用MFCは、特定材料向けで温度、使用圧力を限定して性能を引き上げたMFCです。センサーにかける温度はベースになったモデルより高くなり、センサー線の消耗は激しくなります。つまり寿命は短くなる方向へいきます。また、高温・減圧環境で気相となっていても各々のマージンがあまりありませんから、バルブなどで断熱膨張を起こせば、即再液化しやすい状態で使用されているため、ちょっとした不注意でバルブのつまりを起こしてしまいがちです。

高温MFCは、メーカーでの製造ラインでも製造に非常に工数と熟練を必要とする製品です。その為、購入金額も決してお安くはない設定になっていると思います。あらゆる意味で非常にナーバスなところのある高温MFCですから、設置環境、用法を誤らないよう慎重にお使い下さいね。

 

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

2013年9月17日 (火)

真・MFC千夜一夜物語 第129夜 高温用MFCを使いたいのですが! その7

高温用MFC(マスフローコントローラー)に関するお話をしたいと思います。

 前回、高温MFCの温調に関してお話ししましたが、そこでコールドスポットというお話をしました。そもそもは昇温して気化した材料を再液化しないよう配管系を温めてやるのですが、その基本として「下流側に行くに従ってヒーター温度を上げる=温度勾配を付ける」という手法が推奨されています。

130912_01  しかしながら、配管系に最適な温度勾配を与えるというのは、実はなかなか難しいことなのです。闇雲に下流側の温度設定を高くするだけでは、上手くいかないこともあるのです。

前回お話ししましたように配管機器には個々に熱容量差があります。
更にヒーターが均一に熱をかけることができるのか?ということ、ヒーターの温度制御に使われる測温抵抗体の設置場所による温度測定の誤差、そして温度制御を行う温調器自体の性能の機種や固体差等も要素として存在します。

また、基本的な問題ですが、配管やMFCにちゃんとヒーターを設置できているか?という事もあります。配管はストレートな部位だけではなく、曲げがあったり、エルボー、クロスなどの継手があったりします。現実ではヒーターをそれに密着させるのはなかなか難しいものです。

 高温MFCにヒーターを設置する場所に関して、たまに質問を頂きますのでお話ししておきます。現実にDecoがお伺いした現場で図の左のようなヒーターの巻き方をされていたお客様がおられました。

130912_02

 高温MFCをヒーティングする趣旨を考えて頂ければ当然なのですが、左の例のように気化した材料が接しないような部位を昇温しても何の意味もありません。MFCの接ガス部分は、ほとんどの場合下部のSUSブロックの中にあります。右の例のように底面、もしくは底面+側面を凹字型にヒーティング頂くのが最適な箇所となります。

 MFCを高温用にする、ヒーターをただ設置する、温度を蒸気圧曲線から設定する・・・
それだけでは決して高温材料搬送配管システムは上手く動かないということですね。

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

 

2013年9月13日 (金)

真・MFC千夜一夜物語 第128夜 高温用MFCを使いたいのですが! その6

高温用MFC(マスフローコントローラー)に関するお話をしたいと思います。

  高温MFCは高温環境で使用できるMFCですが、自らが昇温機能を持って目標温度まで温度を上げる事はできません。中にはセルフヒーティング型と呼ばれるヒーターユニットをオプション装着した製品もありますが、あくまでそれは装着したオプションにその機能があるという事です。

 

  では、高温MFCを昇温する方法は、どういったものがいいのでしょうか?

一般的な方法としては、2通りあります。

1つは、配管システムごと恒温槽にいれる方法です。

130903_05  

もう1つは配管にテープヒーター等を巻き付け昇温する方法です。

130903_06

 

この方法で昇温するときに留意すべき点があります。

他の配管系と、MFC部分の温調を分けて独立した温度制御を行うことです。前にもご説明しましたがMFCを構成するSUSのボディは他の配管機器や他の配管パイプよりも体積が大きい=熱容量が大きいので、一緒に温度制御をかけた場合、温度センサーの位置によってはMFCだけが充分に昇温されないような事態が生じ、最悪はコールドスポットと化して材料が再液化してしまったりするのです。

 

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

 

2013年9月12日 (木)

真・MFC千夜一夜物語 第127夜 高温用MFCを使いたいのですが! その5

高温用MFC(マスフローコントローラー)に関するお話をしたいと思います。

Decoが高温MFCをお使いになっているお客様からよく頂いた質問です。

「高温MFCって常温から高温まで使用できるよね?」

答えは「できません。」なのです。

高温MFCの「精度保証温度範囲」をカタログ等で確認頂くとわかります。

一般的には校正温度±10℃くらい つまり100℃仕様の高温MFCを依頼した場合、その保証温度範囲は90110℃までなのです。

   堅いことを言うとそういうことなのですが、こういったご質問の背景には、高温環境で原料供給をする場合に高温MFCを使用するのはマストとして、ヒーティング前後にチャンバー内のガス置換やパージで常温ガスを供給したいという要求を1台の高温MFCで対応できないかな?という事情がある場合がほとんどです。高温MFCは常温用MFCの倍から3倍はする高価な買物です。ならば1台2役を期待できないか?常温ではたいした流量精度は要らないのだけど・・・というお考えはわかります。

 

  その場合、精度保証温度範囲ではなく「動作保証温度範囲」をメーカーに確認頂くのも一手です。

どう違うの?とクビを傾げられるかもしれませんが、カタログに記載された流量精度・直線性・繰り返し性等のスペックを維持できる範囲が精度保証温度範囲。それに対して、「スペックは満たさない可能性があるけれどもMFCが設定信号を受けて、流量制御する“動作“はしますよ」というのが、動作保証温度範囲です。

「でも、Decoさん MFCだから精度さえ問わなければ常温でも動作なんとか動作するのではないの?」というご意見もあるかもしれません。

危惧されるポイントは1つ。ゼロ点のズレです。

一般的に高温MFCは常温のそれよりも高いセンサー温度になっています。かなりピーキーな特性だと考えて頂いていいと思います。その為、常温で使用する際には、ゼロ点のズレが大きくなる傾向があります。高温MFCを常温環境で設定信号5%F.S.で流量設定して使用した際に、ゼロ点が+6%F.S.ずれていたらMFCは流量制御動作できるでしょうか?設定入力より流量出力なのですから、MFCは当然バルブを閉める方向に制御してしまいます。もうおわかりですね。MFCは全閉になってガスを流さないのです。

 

  こういった危惧もあり、MFCメーカーさんとしては、高温MFCの常温での使用をオフィシャルに認めることはないと思います。できたらもう1ライン常温用MFCを併用してあげて下さい。MFCを購入する予算がと言う場合は、パージメーターやニードルバルブ、ラインレギュレーターという代用手段もあります。

事故というものはイレギュラーな使い方をした際に発生する確率がグンと上がります。呉々も安全重視でお願いしますね。

 

【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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