真空用高精度微小ガス流量測定システムの開発

• Project/Area Number: 10750117
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Fluid engineering
• Research Institution: Akita University
• Principal Investigator: 杉山 渉 秋田大学, 工学資源学部, 助手 (70241669)
• Project Period (FY): 1998 – 1999
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1999)
• Budget Amount: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000); Fiscal Year 1999: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000); Fiscal Year 1998: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
• Keywords: ピストン式流量計 / 高真空

Research Abstract

ピストン式真空用微小流量計の操作性向上を目指して測定システムの改良を行った。
この流量計においては正確な測定のために、流量測定中やその前後における気体の流れが定常である必要があり、そのためには流量計容器内の圧力を流量測定前から一定に保つ必要がある。従来、この操作はガス流入用バルブを手動で調節することで行われていたが、手動であるが故に圧力を一定に保つのが難しい。本研究では、コンピュータにより制御されたモータを使用することでこの作業を容易にする事を目的とする。
具体的には、流量計に接続されているバッファタンクに、ベローズを取り付け、さらにコンピュータによりコントロールされるパルスモータにより前後するマイクロメータヘッドを用いてベローズを圧縮・伸張できるようにした。これにより、ガス流入量の過不足により変化しようとする圧力をベローズの圧縮・伸張によって体積を変化させることで抑えられるようにした。また、ガス流入バルブ自体もパルスモータでコントロールできるようにし、ベローズの動作を考慮しながら圧力変化に応じて自動的に開度を調節できるようにした。
この改良の結果、初期の流入状態をある程度適切にできれば、後の手動による細かいバルブ調節が不要になり、また圧力の小さな変化に対する素早い調節が可能になったため、従来と比べ圧力の変動を小さく抑えられるようになった。このことは、流量測定によい影響を与えるものと考えられる。
真空下において微小な流量を調節する場合、バルブの開度変化に対する圧力変化の応答は遅く、バルブコントロールの自動化のみでは圧力変化を小さく抑えることは難しい。この結果はベローズを付加した事による効果が大きいと思われる。