真・MFC千夜一夜物語 第211話 圧力式MFCとは?その2

もう一つのMFC千夜一夜物語である日本工業出版さんの「計測技術」誌の「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2016年4月号(3/25発売)で連載22回を迎えさせて頂きました。
今回はMFC(マスフローコントローラー)の周辺機器に関する解説記事となっております。
本ブログと併せて、宜しくお願い致します。

さて圧力式MFCとはどういったものかというお話です。
圧力式MFCとは、差圧式流量センサーを搭載した差圧式流量計で、オリフィスのような絞り部を設け、その上流下流の圧力差を測定することで流量を導き出す「絞り式流量計」と、層流素子を使用した「層流式流量計」に分類されます。

絞り式流量計は、オリフィス式、ベンチュリーノズル式等に更に分類されます。
測定原理はベルヌーイの定理を基本としています。
ベルヌーイの定理はエネルギー保存則です。
図に示すように、流体の流れに絞りを設けた場合、絞りの前の部分のV1に対して、後ろのV2は上昇します。
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でも、エネルギー保存則に基づく限りその場にあるエネルギー、流速、圧力、位置エネルギーの総和は等しくなるはずです。
例えば配管が水平に設置され、上下流の高さが変わらないという条件ならば、位置エネルギーに変化はないので、流速の変化に応じて、圧力が減ることになるのです。
この原理を利用すれば、1次圧:P1-2次圧:P2の差圧から流速を導き出せるというものです。

層流式流量計は、層流素子である細管を流れる層流状態の流体流量を細管の上下流の圧力差から算出する方式です。
絞り流量計も層流式流量計も、どちらも差圧を計っているから同じでしょ?と思いがちですが、層流流量計の検出原理には、ハーゲン・ポアズイユ流れの定理が用いられているのが差です。
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「配管内が層流であるという条件下で、配管抵抗と流体の粘性により配管流路の両端に発生する差圧P1-P2は、流体の体積流量に比例する」というのが層流式流量計の基本原理になります。
ハーゲン・ポアズイユの定理に従って記載すると、「体積流量は、配管半径の4乗に比例し、配管入口圧-出口圧=差圧に比例し、配管長さに反比例し、流体の粘性に反比例する」です。
層流とは、MFCの基本原理解説で使ってきた言葉なので皆さんも聞き慣れた言葉かもしれませんね。

この2方式を比べた場合、同じ差圧を測定することで流量を導き出す原理を使ってはいますが、その圧力損失を作り出す構造が大きく異なることがわかるかと思います。
どちらかというと層流式の方が、流量と差圧が比例関係あることから、流量計として直線性の良い素直な流量出力を得ることが出来るので好ましいのですが、反面絞り式ほど大きな差圧は作り出せないので、上下流の圧力センサーの分解能が良くないといけないというハードルがあります。

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真・MFC千夜一夜物語 第21話 圧力式MFCとは?その1

もう一つのMFC千夜一夜物語である日本工業出版さんの「計測技術」誌の「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2016年3月号(2/25発売)で連載21回を迎えさせて頂きました。
今回は高温用MFC(マスフローコントローラー)に関する解説記事となっております。
本ブログと併せて、宜しくお願い致します。

さて、今回からご説明するのは、最近Decoもお客様に質問されることが多い、圧力式MFCとは?というお話です。
まず最初にAPC、PI-MFCと圧力式MFCと、の違いは、おわかりですか?
APCとはAutomatic Pressure Controller の略語ですから、自動圧力調整器であり、圧力センサーからの圧力信号に基づき、上流、若しくは下流の圧力を制御する機器のことです。
構造上はMFCの兄弟分ですという、解説を以前させて頂きましたね
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PI-MFCも解説済みで、PI=Pressure Insensitiveの略で圧力変動影響緩和型MFCのことです。
急峻な圧力影響から流量制御を守る機能を搭載したMFCですね?
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では圧力式MFCとはどういうものでしょう?
この名称自体、少し謎な表記なのですが、本来MFCが搭載している熱式流量センサーではなく、圧力センサーを用いて流量を計測するギミックを積んだMFCのことです。
重要なのはAPCと異なり、あくまで圧力式MFCは流量制御の為のデバイスであって、圧力制御用ではないことです。
APCは「圧力センサーで圧力をセンシングして、流量制御バルブで流量を制御した結果、上流もしくは下流に生じる圧力を制御する機器」であるのに対して、「圧力式MFCは圧力センサーを用いて流量をセンシングし、流量制御バルブで流量を制御する機器」であるということをご理解頂きたいと思います。

圧力式MFCとは、差圧式流量センサーを搭載したMFCのことを指すのが一般的です。
差圧式流量センサー=差圧式流量計は、オリフィスのような絞り部を設け、その上流下流の圧力差を測定することで流量を導き出す「絞り式流量計」と、層流素子を使用した「層流式流量計」に分類されます。

詳しい解説は次回から始めましょう。

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03/18のツイートまとめ

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真・MFC千夜一夜物語 第209話 MFCの継手のお話 その11

もう一つのMFC千夜一夜物語である日本工業出版さんの「計測技術」誌の「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2016年3月号(2/25発売)で連載21回を迎えさせて頂きました。
今回は高温用MFC(マスフローコントローラー)に関する解説記事となっております。
本ブログと併せて、宜しくお願い致します。

さて、11回渡ってMFCの継手のお話をしてきましたが、今回で一区切りとなります。
今回は締めの雑談的なお話です。
今までお話ししてきた内容で、Decoさんどことなく他人事な表記が多いなぁという印象を持たれた方がおられるかもしれません。
はい、それは正解です。

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なぜならばMFCもしくはMFM(マスフローメータ-)の本義的な性能面を論じるに当たっては、あまり継手というファクターが絡んでこないからです。
もっと踏み込んで言えば、小流量の場合は、継手やIGS(Integrated Gas System)の差がMFC/MFM(マスフロー)の性能の決定的な差にはならないと言うことです。
そんな訳ですので、極力中立な立場で各継手やIGSに関する説明に徹してきました。

同じような立ち位置になる話題として、通信インターフェイスが上げられます。
DeviceNet、PROFIBUS、CC-LinkのようなRS485をベースとしたフィールドバス系、EtherCat等の産業用イーサーネット、従来のアナログ電圧電流での流量制御、これらはどれを選んでもそれ自体がマスフローの性能を向上させる要素ではありません。

かってマスフローを巡る議論が、IGS、デジタルインターフェイスに費やされたことは、ガスシステムの一部品であるマスフローにとっては重要且つ必要な事と認識こそしていましたが、その反面「早くどれかに決めてよ。」とDecoは思っていました。(あっ、言っちゃいました・・・)

ただ、それをユーザーサイドから見ると、決してどちらでもよい話ではなくなります。
装置の部品であるマスフローのトラブルに遭遇した際に、手持ちのスペアが緊急代替品として使用できるか、できないかは大きな問題です。
それはIOに関しても同じですね。
そういったユーザーに「知っておいてもらうため」には、今回の11回に及ぶ長編はお役に立てたかなと思っています。

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

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03/14のツイートまとめ

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03-14 13:21

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03/12のツイートまとめ

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03/11のツイートまとめ

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03/10のツイートまとめ

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これ入手してMFCコレクションに加えたいな。 https://t.co/Gn97Ez2wip
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RT @BronkhorstJP: [ニュース]電磁流量計MAG-VIEW Pシリーズが更新され、流量レンジ、精度、最小測定流量が改善されました。https://t.co/sspgRJWRpG
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RT @BronkhorstJP: ブロンコスト/マスフローのblog : [動画紹介]マルチバス計器の通信設定用ソフトウェアFlowFix https://t.co/w9FtXfLBvU https://t.co/f6HZlATJsF
03-10 11:52

RT @hello_pantech: こんにちは!昨日、お天気が良かったので、春に合わせて植え替えをしておりました♪四季折々の植物たちとパンテックのパンを楽しんで頂けたら幸いです(*゚-゚) https://t.co/7ecQdwVkSO
03-10 11:52

03/09のツイートまとめ

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RT @Hikoujima95: *焙煎出来立て情報・H28,3月8日*本日のお勧めは【 マンデリンシティロースト】です。独特な苦味をお楽しみいただけます‼︎そのほか数種類出来立てです。 https://t.co/tSx3XBVoV6
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03/08のツイートまとめ

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RT @Newsweek_JAPAN: 【ビジネス】ネイティブの英語はなぜ世界でいちばん通じないのか 皮肉なことに、国際ビジネスへの適応に最も苦労しているのはネイティブたちだhttps://t.co/s0xh9E0QNg
03-08 07:18

03/07のツイートまとめ

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RT @AIST_JP: 【職員採用情報】産総研の職員採用情報や就職説明会の日程をホームページに掲載中。今週は多くの大学の学内向け説明会で産総研についてご案内いたします。最先端の科学そして産総研に興味がある方はぜひ産総研ブースにお越し下さい! 説明会日程一覧:https://t…
03-07 17:20

RT @rex_rental: 流量計の測定なう!*\(^o^)/* https://t.co/kAUwiNakW1
03-07 15:33

RT @BronkhorstJP: ブロンコスト/マスフローのblog : マスフロー製品の精度;FS & RD https://t.co/JCi7r4we6e https://t.co/Yp7JzoRYhA
03-07 15:33

真・MFC千夜一夜物語 第208話 MFCの継手のお話 その10

もう一つのMFC千夜一夜物語である日本工業出版さんの「計測技術」誌の「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2016年3月号(2/25発売)で連載21回を迎えさせて頂きました。
今回は高温用MFC(マスフローコントローラー)に関する解説記事となっております。
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さて、前回IGS(Integrated Gas System)で使用されている表面実装型(サーフェスマウントタイプ)=ダウンポートタイプのMFCの注意点としてシール方式のお話をさせて頂きました。
黎明期のIGSには色んなシール方式が存在していましたが、現在では半導体製造装置向けに限れば「Wシール」「Cシール」に二分されていると言って良いと思います。

日本で(株)フジキンが開発したWシールは、同社のUPG継手の技術をベースにしています。(UPG継手はDecoも液体用でお世話になりました。)
詳しくはフジキンさんのHPをご覧頂くと良いと思います。
それに対してCシールはUSで産まれたシール規格で、Wシールとは全く異なる構造です。

シールの構造に関してはマスフロー屋のDecoは門外漢なので、各メーカーの説明にお任せします。
正直MFCの性能には関係が無いところだので・・・
実際各々のシールを採用した機器がどのようなものになるかを(株)テムテック研究所の圧力センサーの底面シール部の図があったので、それを観てみましょう。
160307_01.jpg

圧力センサー、レギュレーター、バルブはMFCとは異なるスクエアなディメンジョンでIGSにマウントされていますので、この形状が長方形の両端で接続するMFCと同じというわけではありません。
いい資料が見つからなかったので、いずれ写真かなにかでMFCのWシールとCシール形状は掲載しますね。(MFCメーカーさん、資料もらえませんか?)

肝心な事は前回もお話ししたのですが、自社の装置で採用されているMFCのIGS対応シールはどちらであるか?(2000年代の300mm装置だとこの2種以外にシール方式がありました。)を把握して、何かMFCにあった際に、速やかにMFCメーカーと連携が取れるようにしておくことです。
わからなければ、MFCに貼り付けてある銘板に記載されたモデルコードやシリアルナンバーを使ってメーカーに問い合わせましょう。
継手なら継手口径、オスメス、種類、IGSならば1.5インチなのか?1.125インチなのか?MFCはスタンダードサイズか、コンパクトか、シールの種類は?こういった要素を一つ踏み外しただけで代替品で購入したMFCが取り付けられないという考えたくもないような事態が発生してしまうのです。
そんな肝を冷やす体験は、しない方がいいですよね?

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03/06のツイートまとめ

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RT @Yano_Akiko: なるほど。ペットを飼ってる人は”家にペットがいます。世話をお願いします。”っていうカードを財布の中にいれておくといいですね。事故とか急病用。 https://t.co/ZHuKrrxniT
03-06 16:34

TOTOの来日にあわせて、カーステで聞きまくりです(^∇^) https://t.co/gOM8bKwfqj
03-06 15:59

03/05のツイートまとめ

Kuroda_EZJ

RT @Hikoujima95: *焙煎出来立て情報・H28,3月4日*本日のお勧めは【 コロンビアシティロースト】です。バランスの良い苦味と酸味をお楽しみいただけます。そのほか数種類出来立てです。
03-05 08:41

03/04のツイートまとめ

Kuroda_EZJ

RT @ichiyanakamura: ぼくでさえ人のレクや会議では使えないとやっていけないのに、8割の子が使えない/使わないでいる実態のほうが不思議。環境を切り替えましょ。「10代女子の2割弱は授業中スマホを学習に使っている」https://t.co/VI9gVUQDNk
03-04 09:41

今週は取材等で多忙の為、ブログの更新はお休みさせて頂いてます^^; https://t.co/zJD4ioIqeJ
03-04 08:22

03/03のツイートまとめ

Kuroda_EZJ

RT @BronkhorstJP: ブロンコスト/マスフローのblog : 大流量 液体用マスフロー https://t.co/XTiZwxfq10 https://t.co/RySOI3z3B1
03-03 15:37

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03-03 08:46

プロフィール

EZ-Japan(イージージャパン)代表 黒田 誠

Author:EZ-Japan(イージージャパン)代表 黒田 誠
MFC千夜一夜物語のDeco こと 黒田 誠 です。
2014年6月より流体制御機器マスフローコントローラーを中心に”流体制御関連の万(よろず)屋”EZ-Japan(イージージャパン)として開業いたしました。

流体の流量・圧力・温度に関わる計測・制御技術の伝承と、新技術のご紹介を行うエバンジェリスト(伝道師)の仕事を生業といたしております。

日本工業出版さんの「計測技術」誌で”マスフロー千夜一夜物語”の連載を続けさせて頂いています。

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