真・MFC千夜一夜物語 第238話 コリオリは完全無欠の質量流量計 その8


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」誌での連載は誌面構成の都合で今月号は休載となってます。次回は「マスフロー千夜一夜物語<質量流量計の基礎>」2017年9月号(8/25発売予定)で連載37回として、マスフローコントローラ(MFC)のトラブルシューティングの解説<後編>となります。

液体用マスフローを用いた液体材料気化供給システムにコリオリ式マスフローを投入する事のメリットをご説明しましょう。
今までの液体用マスフローのセンサー方式の多くは熱するもの、冷やすものの差はあれ熱式です。
もう何度も見てきましたが、熱式流量計の流量式を再度見てみましょう。

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流量式に流体の物性である比熱を持つ、熱式流量計は、流体の物性が固定できて初めてマスフロー(質量流量計)となります。
それをある特定の流体との流量比で表したのが、いわゆるコンバージョンファクター(CF)というやつですね。
ガスマスフローの話でご説明しましたが、CFは1つの流体に1つではありません。
流体種により温度・圧力・流量レンジ(=マスフローの分流構造)で複数のCFがあるのが、今や常識となってきました。
「そういえば最近CFの話をメーカーから聞かなくなったなぁ・・・」
と思っておられるかもしれませんが、最新のマルチガスマルチレンジ、実ガス流量対応マスフローというのは、マルチCFを採用したマスフローの事を言い換えただけです。
最近のデジタルMFCは例えばフルスケール10SLMのマスフローの10%程度の低流量域と50%くらいの中流量、フルスケール近辺で異なるCFを持たせることが可能になってきたからです。
ただ、これはCFデータベースを整備することが前提になります。
どれだけマルチCFを入れ込めても、その値が適当では話になりませんから。

液体の場合、例えば水やエタノール等の場合はまだ良いのですが、半導体プロセスで使用されるような特殊な最新の液体材料の場合、そもそもこのデータベースが完備されているものは少ないのです。
メーカーも努力しているのですが、日進月歩の半導体プロセス材料に追いつけないのと、空気に触れると激しく燃える等、取り扱いが非常に難しい材料であり、重量法などで天秤を用いて測定するのが難しいこともあります。
また、ガロンタンクごとに器差がある場合もあり、これは保管場所の温度環境等にも左右されるナーバスな材料が多いからかもしれません。
その為、物性もよくわからないので、マスフローの特長である繰り返し性能重視で使われている事もあります。
ところが熱式の場合、前述のとおり流体の物性に左右される根本的な流量式の特性があるので、流量計としての繰り返し性能は維持できても、プロセスの再現性は維持できないという問題が生じ易いのです。

液体流量測定段階で不安要素を抱えながら、更に気化器で気化を行うことでチャンバーに導入する液体材料気化供給システムの場合、気化器の気化効率というもう一つのファクターが存在することになります。
液体マスフローと気化器、この2つのキーパーツにそれぞれ別の不安定要素を抱えていると、どちらの問題かを検証するのはなかなか難しいところがありませんか?

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ここで液体マスフローをコリオリ式に変えてもらえば、前述の熱式の不安要素は解消します。
なにせコリオリ式は流体の物性を問わず、仮に物性が変化したとしても、常に流体の質量流量を測定できる、言わば“流しながら測れる秤”なのですから。

これで気化器の気化効率の問題だけにフォーカスすることができますね?
これが液体材料気化供給システムにコリオリ式マスフローをお薦めする理由です。
しかもコリオリ式は分流構造の無い、SUSの単管を曲げただけの流路構成ですから、異物による分流比の変動が流量測定結果に影響したり、デットボリューム(液溜り)を形成する場所が無い点でも理想的だと言えます。

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


テーマ : ものづくり
ジャンル : ビジネス

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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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