1.流量制御と質量流量制御の違いは何ですか？
Werner Alber： 流量制御は時間当たりの気体の体積を測定し、圧力と温度の変動に敏感に反応します。 一方、マスフロー制御は実際のガスの質量を記録し、周囲条件に関係なく一定の値を保証するもので、医療技術や半導体製造のような精密なアプリケーションに最適です。
つまり 流量制御が体積に焦点を当てるのに対し、マスフロー制御は外部からの影響に関係なく、常に同じ質量のガスがシステム内を流れるようにします。
2.マスフローコントローラーとは何ですか？
Werner Alber： あるプロセスで常に同じ量のガスを供給しなければならないとします。 従来の容積式フローレギュレータを10 l/minに設定した場合、ある条件下ではまったく同じ量のガスしか得られません。 温度が上がればガスは膨張し、10 l/minではガスの質量は小さくなります。 逆に圧力が高くなれば10 L中の分子の数が多くなります。 マスフローコントローラは流体の質量を決定するものです。 気体の質量は体積とは対照的に、圧力や温度に影響されないため、高精度で安定した制御が可能です。 こうしてガスのボリュームは一定に保たれ、再現性が高く効率的であるのです。 流量制御バルブが単に制御されるのとは対照的に、マスフローコントローラはマスフローを調整し、安定したプロセス条件を確保するために積極的に安定させます。 そのため、高精度で高動特性、プロセスの信頼性が要求されるアプリケーションに理想的なソリューションとなっているのです。
3.マスフローコントローラの制御方法は流量制御バルブとどう違うのでしょう？
Werner Alber： 決定的な違いは、規制の種類にあります。 マスフローコントローラは閉ループ制御で動作します： 現在のマスフローを連続的に調整し、バルブを正確に調節して希望のセットポイントを一定に保ちます。 流量制御バルブ(流量計付のニードルバルブなど)は多くの場合、受動的または手動で設定できます。 プロセス条件が変化した場合、従来のバルブは手動で調整しなければなりません。 一方、マスフローコントローラはリアルタイムで偏差に反応します。
こうも言えます： MFCは自分で考えるが、単純なフローコントローラは固定された絞りに過ぎない。 これは特に周囲条件が絶対的に一定でない場合に、マスフローコントローラの精度と一貫性が大幅に向上することを意味します。
4.マスフローコントローラーにはどのような測定原理があり、どのように機能するのでしょうか？
Werner Alber： マスフローコントローラ(MFC)は様々な物理的方法を用いてガスフローを検出することができます。 最も一般的に使用される方法は、特にガス用途では熱(熱量)原理です。 通常、熱損失と熱伝達の方法が用いられます。 差圧に基づくプロセスも、熱原理に比べてより速い反応を可能にするため、ますます一般的になってきています。 また、マスフローを直接測定するCoriolisの原理も注目に値します。 どの測定原理を選択するかは、常にアプリケーションの特定の要件に依存します。
5.マスフローコントローラはどのような構造で、どのようなパーツでできているのでしょう？
Werner Alber： マスフローコントローラは3つの中心的なコンポーネントで構成されています： センサ, 制御電子機器, アクチュエータとしての比例バルブ、 センサシステムは特定の測定原理に基づいてマスフローを記録します。 測定値は制御電子機器によって処理され、指定された設定値と比較されます。 偏差は即座に認識され、レギュレータに伝えられ、レギュレータはアクチュエータとして作動し、それに応じて流量を調節します。
Festoのピエゾテクノロジーは非常にダイナミックでエネルギー効率に優れ、実質的に摩耗のない制御を可能にします。 このようにすべてのコンポーネントを正確に調整することで、正確で安定した再現性のある流量制御が可能になります。 プロセス全体は、すべてのコンポーネントを同期させ、継続的な調整を行う上位の制御ユニットによって制御されるのです。
6.マスフローコントローラにおけるピエゾテクノロジーの利点は何ですか？
Werner Alber： ピエゾテクノロジーはマスフローコントローラにおいて、従来のソレノイドバルブと比較して決定的な利点を提供します。 高精度でエネルギー効率に優れ、摩耗の少ない流量制御が可能です。 ピエゾバルブは電圧をかけると変形するセラミックのベンダー素子を利用し、バルブの開閉を行います。 大きな利点のひとつは、エネルギー消費が極めて少ないことです： ピエゾアクチュエータはバルブが所定の位置に達すると、保持のための電流を必要としないため、実質的にエネルギーを必要としません。 これは、必要な電力を削減するだけでなく、温度管理された環境での不要な熱の発生も回避します。
さらに、ピエゾバルブはコイルや機械的なスイッチング操作が不要なため、非常に静かです。 これは、音響干渉を避けなければならない環境では特に有利ですね。 高い制御精度と高速応答により、高感度で無段階の質量流量制御が可能になるのです。 ピエゾバルブを利用したマスフローコントローラは、そのコンパクトなデザインにより、特に省スペースで組み込むことができ、モバイルや狭い場所でのアプリケーションに最適です。 また、可動部品がほとんどなく、摩耗もほとんどないため、耐久性にも優れています。
7.マスフローコントローラは産業界でどのような役割をはたし、どのような分野で使用されているのでしょうか？
Werner Alber： ピエゾテクノロジーを採用したマスフローコントローラは、磨耗がなく、ノイズがなく、省エネ運転が特徴で、温度安定性、微細な制御性、長寿命が重要なアプリケーションに特に適しています。
MFCは、特に半導体製造において重要な役割を果たしています。 エッチングガスやキャリアガス、シールドガスなどのプロセスガスは、完璧なマイクロチップを製造するために、極めて正確に調整されなければなりません。 ガスの流れにわずかな狂いがあると、ウェハに欠陥が生じる可能性があります。 マスフローコントローラはプロセスチャンバーやロードポートへの保護ガスやキャリアガスの供給を正確に調整し、コンタミネーションを最少限に抑え、一定のプロセス条件を確保します。
もう一つの重要な分野は、医療技術と検査技術ですね。 人工呼吸器や麻酔器では、マスフローコントローラが患者用の酸素とそれ以外のガスの正確な混合比率を制御しています。 ガスクロマトグラフや質量分析計のような分析実験装置では、高精度測定のための再現性のあるガスフローを保証します。
8.現在、マスフローコントロールにはどのような革新やトレンドが見られますか？
Werner Alber： マスフロー制御はデジタル化や小型化、エネルギー効率の高い自動化の方向に発展しています。 マスフローコントローラの技術の進歩は、熱測定法に高速差圧法が加わり、ダイナミック制御が可能になったことに見られます。
さらなる技術革新は、小型化と新しいセンサ技術に見られています。 MEMSとCMOS技術は低消費電力で高精度のセンサを可能にし、マスフローコントローラをより小型で効率的なものにしています。 全体として、マスフローコントローラはさらに高精度、さらにネットワーク化され、よりフレキシブルになってきています。 消費電力が少なく、最新のオートメーションシステムに効率的に統合できるため、空気圧のデジタル化に大きく貢献します。
9.マス・フロー・コントロールやオートメーションにインテリジェントなコンセプトを導入したいと考えている企業に対して、どのような提案がありますか？
Werner Alber： 効率的なマスフロー制御のキーは、精度, エネルギー効率, シームレスな統合にあります。 企業は早い段階で、自社のプロセスに必要な精度と応答時間を確認すべきでしょう。 重要な最適化アプローチはエネルギー効率の高いアクチュエータの使用です。
ピエゾ技術は消費電力を大幅に削減し、発熱をなくし、精密で摩耗のない制御を可能にします。 企業はまた、インテリジェントな診断機能を活用することで、サービスをより予測しやすくし、プロセスをより安定させるべきでしょう。
次のステップでは、システム分析が推奨されます： 損失はどこで発生するのか？ どの部品が非効率的に働いているのか？ 的を絞ったコンサルティングや最新のマスフローコントローラによるテスト運転は最適化の可能性に関する情報を素早く提供する。 デジタルでスケーラブルなソリューションは長期的に高効率, プロセスの信頼性, 柔軟性を高めます。
有益なインタビューとマスフローコントロールの世界への深い洞察に感謝したいです。 彼の専門知識では、精密制御, デジタルネットワーキング, ピエゾテクノロジーがいかに多くの産業で効率とプロセスの信頼性を向上させるかを浮き彫りにしています。 最新のマスフロー制御を採用している企業は、より高い精度、より効率的なエネルギー利用、最適化されたプロセスの信頼性といったメリットを享受することができます。
