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 成正比，利用此氣體之物理特性，  氣瓶櫃內調整壓力降至約 5psig，
 圖七、傳統水加熱與電磁感應加熱示意圖                            圖十、調壓閥與 MFC 之壓力供應曲線比對
 對氣體加熱將會提升氣體之壓力。  主要是考量讓此氣體保持位於氣相
 目前對氣體之加熱方式有「加熱」  側，不會因為環境溫度降低而進入
                                                    7.5
 與「保冷」兩種方式，但原理都是  液相側造成冷凝而壓降。此外，由
                                                    7
 利用「水」為介質對氣體鋼瓶金屬  於機械式調壓閥之壓損因素，一般
 本體加熱或保冷，但效率不佳無法  會利用加熱夾克 (Heat Jacket) 為           6.5
 符合真正需求，導致無法追上需求  氣體鋼瓶或管路加熱以提升氣體壓                   6
 端之供應壓力。針對這部份改善，  力，為了就是要克服壓損問題，但                   5.5
 將應用電磁感應加熱取代傳統加熱  若使用者端之流量需求再變大，就
 方式（參考 圖七）。電磁感應加熱  會因為加熱方式效率不佳及加熱之                Outlet Pressure (psig)  5
 Heat
 Jacket
 主要原理是利用電能通過之磁場變  安全考量，無法再進一步增加低壓                   4.5
 化，在氣體鋼瓶金屬本身內部轉化  氣瓶櫃之供應能力。
 Induction                                          4
 Water In  Local  Power Line  Heating  成熱能。在氣體鋼瓶之加熱毯內部
 Chiller  Heat  應用壓力恆定迴授控制所設計之
 Water Out  Jacket  Temp. signal feedback  Controller  3.5
 有一銅線制線圈，線圈產生之交流
              PCM 系統，先經過 N 2 做模擬測試，
 磁場（強弱不停變化的磁場，頻率                                    3
              所獲得 MFC 與調壓閥比較之壓力
 一般由 20kHz 至 27kHz），交流磁                             2.5
              與流量曲線如 圖九所示。若以調壓                        1    2.5  4    5.5   7   8.5  10   11.5  13  14.5  16
 場通過鋼瓶本身之鐵磁性金屬時，
              閥為流量之參考基準，以 MFC 輔                                              Time  (hr)
 圖八、低壓氣體溫度與壓力設定  能量以兩種物理現象轉化成熱能：
              以電磁感應加熱為設計概念之 PCM
              可供應 5 倍之流量，且能提供更穩
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              定之供應壓力，證明了此設計理論                  圖十一、水加熱與電磁感應加熱之壓力供應曲線比對
 渦電流 (Eddy Current)
 50           之可行性，事實上只要選用更大供
 又稱為傅科電流      應能力之 MFC 與電磁感應加熱器，                    23.5
 Vapor Pressure (psia)  20 psig  30  Liquid  1  2  交流磁場使鋼瓶本身產生感應渦電  圖十是實際以真實氣體進行供氣測  21.5
 40
              將能提供更大流量之供應能力。
 流，渦電流在氣體鋼瓶金屬本體內
 9 psig
                                                    19.5
 部受阻進而轉化為熱能。
 5 psig  20  1’  2’  試，結果亦同理論值一樣，深藍色                17.5
              線為 PCM 之供應壓力曲線，呈現
 10
 Vapor                                              15.5
 磁滯損耗 (Hysteresis Loss)  平穩之供應曲線，不會因為使用端
 0                                                  13.5
 -20  -10  0  10  2022  30  35  40  50  60  之流量需求之變動而造成壓力之波  Outlet Pressure (psig)
 交流磁場在不停的改變鋼瓶本身金
 Temperature (ºC)  動變化，但淺藍色線為傳統氣瓶櫃                  11.5
 屬的磁極方向時，造成能量損失而
              之供應壓力曲線，供應壓力波動幅
 轉化成熱能。                                             9.5
              度大且易因流量增大而導至壓降。
 圖九、MFC 與調壓閥之壓力與流量曲線  但主要的熱力來源是以渦電流所產  圖十一為“水夾克＂加熱與電磁感  7.5   Ⴌᆅདᔗђዦ
 生為主，磁滯損耗產生的熱能少於  應加熱之壓力供應曲線比對，結果                   5.5       Ьַջђዦ
 9
 10%，加了熱的鋼瓶本身便可加熱  亦顯示以電磁感應加熱 ( 深藍色線 )
                                                    3.5
 Regulator                                            1    2.5  4    5.5  7    8.5  10   11.5  13  14.5  16
 8  到內容物氣體了。  之供應壓力之平穩度勝於“水夾
 MFC                                                                         Time  (hr)
              克＂加熱 ( 淺藍色線 )。
 Outlet  Pressure (psig)  6 5  Tool*1  Tool*2  Tool*3  Tool*4  結果與分析
 7
 Tool*5
 4            結論                              電磁感應加熱取代傳統氣體鋼瓶加
 3                                            熱，並以質量流量控制器取代調壓
 100  200  300  400  500  600  在設計與測試過程中，選擇以一
                                              閥，使得供應系統內之壓力持續保
 Flow (%)  「低壓」又極易「冷凝」之氣體為  未來新製程所需之低壓氣體數量有
                                              持穩定狀態，不會因為流量需求之
 測試目標，依其物理特性，只要週  越來越多的趨勢，除了供給壓力不
                                              變化產生供應壓力變化，針對低壓
 遭環境變冷都會造成相位由「氣  穩定之變數外，大量的氣瓶櫃所佔
                                              氣體之供應，甚至未來大型供應系
 相」變為「液相」，即所謂之冷凝  空間之需求，與日常操作維護之負
                                              統之供應，實可再進一步廣泛地利
 (Condense)。 如  圖八 之相位圖所  荷，亦是需要考量的重要因素。面
 號到 MFC 之控制器 (Comparator   張效應做為氣體流量之控制。  示，在環境溫度 22℃供應時，鋼  對各種挑戰及如何確保未來之應用  用。
 Control Circuit)，再經控制閥組  另外，因為氣體飽和蒸氣壓力之溫  瓶內壓力約只有 9psig，假設使用  是值得思考的問題。PCM 新式供
 (Control Valve)，利用金屬薄膜擴  度函數關係 P=f(T)，即壓力與溫度  端使用壓力需求為 3psig，所以在  應模式改變了傳統供應思維，應用



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