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EZ-Japanブログは、真・MFC千夜一夜物語という流体制御機器=マスフローコントローラ(MFC)の解説記事をメインに、闘病復帰体験、猫達との生活が主なコンテンツです

Bronkhorst

新年のご挨拶&真・MFC千夜一夜物語 第267話 コンバージョンファクターは1つではない その4


2019年 亥年 新年あけましておめでとうございます。
皆様、いかがお過ごしでしょうか?

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本年もマスフローコントローラ(MFC)&マスフローメーター(MFM)に関する記事を定期的にアップしていきたいと思っております。
どうぞ当ブログを宜しくお願いいたします。


2019
年一回目の更新は、真・MFC千夜一夜物語 で、ラスボスCFとの戦いの第4回目をお届けします。

 

CFへの流量レンジ影響

 第4回目ではマスフロー(MFC&MFMの総称)の流量レンジを変えることでのCFへの影響を確認してみましょう。

ブロンコスト社(Bronkhorst High-Tech B.V.で、流体をアルゴンガスの 大流量MFMモデルでF-113AC-1M0を選定して、このモデルの流量下限フルスケールのFS600SLMと、上限のFS2500SLMを選んでみました。
それぞれ空気換算すると400SLM1670SLMです。
ブロンコスト社で大流量モデルはコンプレッサーエアーが基準流体になります。
この流量レンジで純度の高い窒素ガスを校正用にドバドバとはは使いたくないですよね。
両レンジでCFが大きく変化しているのが下図でわかります。

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600SLMでのCF1.422100FS、ところが2500SLMでは1.562100FSです。
興味深いのは、FS2500SLMモデルの 250SLM10FSでのCF1.404であることです。600SLMモデルの同じ流量ポイントとなる250SLM41.7FSで計算するとやはり1.404なのです。
CF
の変化はアルゴンの流量レンジが大きくなるにつれ、1.4221.568と大きな値に変化していきます。

今度は流体を変えて水素で見てみましょう。(下図)
ここでまた不思議な現象が確認されます。

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水素ではアルゴンと逆の現象が起きるのです。
モデルの最小レンジであるFS400SLMでのCF0.9766100FS、これが最大レンジであるFS1400SLMでは、なんと0.8735100FSとなっています。
アルゴンとは逆に流量レンジが大きくなるにつれ、CF0.97660.8735と小さくなってしまうのです。

実はDecoはこのマルチCFの罠にしっかり嵌って、失敗をしたことがあります。
なまじっか経験が長い為に、“空気と水素のCFは、ほぼ近似していて1である。”というシングルCF時の知識で、「空気換算1670SLMF-113AC-1M0が作れるのだから水素も同じはず・・・」とFLUIDATで確認せずに顧客仕様を決めてしまったことがありました。
蓋を開けたら0.8735倍の1459SLMしか流れないわけで、平謝りして納入前に流量レンジをFS1400SLMに下げてもらったのです。
まさに“生兵法は怪我の元”ですね?お恥ずかしい限りです。

 

今回の比較で興味深いのは、アルゴンも水素も25FS程度の低流量域から100%FSまで大きくCFが曲がっていることです。
これは巻線式センサーで分流構造をとるマスフローにはつきまとう“分流比”の変動が要因と考えられます。
一般的な巻線型のマスフローで採用されている熱式センサーは、測定対象である流体を全量測っているわけではありません。
流量センサーに流れるのは510ml/min程度の流量であり、残りはすべて層流素子(バイパス)部を流れるように設計されています。
これはセンサー管内の流れを層流で維持する為であることは、今までの連載で何度か解説しましたね?

ここで問題になるのは、このセンサー管と層流素子の分流比率です。
その分流比率は、どんな場合でも一定にはならないのです。
高圧から真空(subatmosphericレベル)までの圧力条件、微小流量から大流量までの流量レンジで一定の分流比の維持は難しいのです。
また、ガス種により、アルゴン、二酸化炭素のような重いガス、水素のような軽いガスでは、自ずと校正に使用する基準ガスである窒素や空気とは異なってきてしまうのですね。

 

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


真・MFC千夜一夜物語 第266話 コンバージョンファクターは1つではない その3

もう一つのMFC千夜一夜物語が掲載されている日本工業出版さんの「計測技術」 201812月号(11/26発売)では、マスフローのゼロシフトに対するゼロ調整に関して解説しています。

本ブログと併せてお読み頂けましたら、幸いです。

 

さて、本物語のラスボスの一つCFの信憑性”との戦いの最中です

前回はCFへの温度影響を確認しましたが、今回は圧力影響に関してです。

Bronkhorst HIGH-TECH B.V.(以下ブロンコスト)WEBで提供しているFLUIDATonthe Net”(以下FLUIDAT) を使って今度は、ガスをアルゴンにして解説しましょう。

 
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上図ではアルゴンガス、FS100SCCMMFM での比較です。
今回は圧力条件(流体の供給圧)での比較となります。
マスフローの一般的な構造を下図に示しますが、ここでいう圧力は流量センサー管にかかる圧力になるので、一次圧のことを言い、MFCの際の二次圧や差圧は関係ありません。

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*以前、UNIT社とそのフォロワーにあったMFC二次側に流量センサーを置く=流量制御バルブ→流量センサーという特異なレイアウトのMFCにとっては、ここは二次圧となるのですが、これではセンサー管内の圧力がプロセスで変動しやすくなり、あまり好ましくなかったのではないかとDecoは思っています。)


0.1MPa
条件と、選定したMFMの圧力定格最大値である10MPaで比較してみましょう。
結果は0.1MPa1.387100FSという、我々マスフロー業界の人間としては、CF表で馴染みのあるアルゴンのCF1.4に近い値となったのですが、10MPaだと1.181100FSという驚きの数値となるました。
更に高い圧力でのCF変化を調べるべく、モデルを変えて定格40MPaまで耐えられるEL-FLOW F-131Mを選んでみます。

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上図にあるように、40MPaでのCF0.9587100FSと、これはもうアルゴンのCFとは思えない値まで下がっています。
前回の温度変化の影響よりも、気体が圧縮されることで密度が変化する圧力変化影響が非常に大きいのが見て取れます。

 

 「これほど極端な高圧条件でマスフローを使わないので問題ない。」というユーザーが当然多いと思います。
因みにMFM F-111B-100の真空10kPaA)での値は1.391100FSでした。
0.5MPa
での値は1.378100FS 0.8MPa1.371100FSですから、例え高圧=1MPa未満であるからといって、CFへの圧力影響が皆無ではないことを、頭に入れておいてくださいね。

 

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

Holland High Tech Pavilion Seminar (オランダ ハイテク セミナー)

本日はセミコン・ジャパン2018 2日目です。
ブログも号外です!
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今回のオランダハイテクパビリオン(東ホール1 1602)の参加企業の一員として、ブロンコスト・ジャパン(株)さんの企業紹介がありますので、セミコン会場にお越しになるようでしたら、是非ご来場ください。

Holland High Tech Pavilion Seminar (オランダ ハイテク セミナー)

開催時刻:12/13(木) 15:00 ~15:50
  
セミナー会場:Tech SPOT WEST 東ホール1

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Decoは所用で参加できませんが、ご来場の方はふるってご参加の程、宜しくお願いいたします。

EZ-Japan MFC ニュース by Deco

今週はセミコン・ジャパン2018 と KEIO TECHNO-MALL 2018 です!

今週12/12(水)-14(金) 10:00~17:00 東京ビッグサイトで催される セミコン・ジャパン2018 のオランダ大使館ブース” Holland High Tech Pavilion " (オランダ ハイテク パビリオン 東ホール1、ブース No. 1602)に、オランダのマスフローメーカーとしてブロンコスト・ジャパン(株)さんが出展されます!

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<東京ビックサイト 写真は昨年のものです>

ブロンコスト・ジャパン(株)の 展示物は、コリオリ式マスフロー ” mini CORI-FLOWシリーズ ” です。

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<出典:ブロンコスト・ジャパン(株)>

2日目の12/13(木) 15:00 ~15:50 には  Holland High Tech Pavilion Seminar (オランダ ハイテク セミナー  セミナー会場:Tech SPOT WEST 東ホール1)で今回の参加企業の一員として、ブロンコストさんの企業紹介がありますので、セミコン会場にお越しになるようでしたら、是非ご来場ください。

Decoも、初日の午後と、最終日午前中はセミコンに行きますので、ちょくちょくブースにお邪魔していると思います。

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また、12/14(金) 10:00~18:00 有楽町の東京国際フォーラムでは 第19回 慶應科学技術展 KEIO TECHNO-MALL 2018 が開催されます。

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<出典:KEIO TECHNO-MALL 2018概要リーフレット>

慶應義塾大学 理工学部・理工学研究科の研究成果を広く発信し、共同研究や技術移転など、産官学連携のきっかけとなる出会いの場を提供するイベントです。
出展ブースでは教員の他、各研究室の学生が実物展示やデモンストレーションを通じて、来場者に研究成果のプレゼンテーションを行われます。

セミコンの開催されるビッグサイトはJR新橋駅でゆりかもめを利用される方も多いかと思いますが、お隣りの有楽町駅まで足を延ばして、改札出てすぐです!
今回はDeco午後から、セミコンの帰りに伺う予定です!

皆様、是非お立ち寄りを!

EZ-Japan MFC ニュース by Deco

第56回燃焼シンポジウムに行ってきました

去る2018/11/14(水)~16(金) 一般社団法人日本燃焼学会主催の第56回燃焼シンポジウムが 大阪府堺/の堺市産業振興センターで開催されました。
場所は南海高野線の中百舌駅と 地下鉄御堂筋線のなかもづ駅からすぐ近くの便利な場所でした。

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早いもので昨年の富山の第55回からもう1年が経過したのですね。
今年も機器展示にはブロンコスト・ジャパン(株)が出展・参加されたので、中日の15日午後からEZ-Japanも応援参加させて頂きました。


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オランダの色であるオレンジの記事に マスフローコントローラ マスフローメータ と大きく書かれているフラッグ?がいいアクセントになっています。
このおかげで「一体ここは何を展示しているのだろう?」というところがクリアになって良いですね。

今回は液体気化ユニット「CEM(Controlled Evaporation and Mixing)システム」の中核をなす気化器”W-101A/W-102A/W-202A”が展示されていました。
CEMシステムは、常圧や真空プロセスに適用可能な革新的液体供給システム(Liquid Dosing System; LDS)です。
*CEMシステムに関して、詳しくは EZ-Japan HPの記事 で・・・

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本ブログではお馴染みの「MASS-STREAMシリーズ」のスケルトンモデルも展示。
*MASS-STREAMに関して 詳しくは EZ-Japan HPの記事 で・・・
 
CTA方式でシンプルなスルーフロー構造であることが一目瞭然です。
来場いただいた方から、「使用している間に生じる、つまりや汚れを目視で確認する為にも、このまま製品化して欲しいね!」という思いもよらないご意見も頂けました。
ある意味、長く使われてきたガラス管の浮子式流量計は、そういったメリットもある訳で、”マスフローはこういうもの”という固定観念が強いDecoには思いつかない事です。
「新鮮で大変面白いご意見を頂けたなぁ」と感謝しております。

懇意にして頂いている研究室の方や、毎年来場いただけている方など、今回で3回目の参加という事もあり、楽しい時間を過ごさせていただけました。

来年は・・・札幌!だそうです。
うーん、さすがにEZ-Japanとして伺えるかは微妙ですが・・・

また、宜しくお願いいたしいます。

【MFCニュース】 by Deco EZ-Japan
EZ-Japan(イージージャパン)Deco こと 黒田です。 2014年6月開業です。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”として情報発信しています。 日本工業出版「計測技術」誌で”マスフロー千夜一夜物語”の連載中です。
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