帶有流量監(jiān)測(cè)器的壓力式流量控制裝置制造方法
【專利摘要】一種帶有流量監(jiān)測(cè)器的壓力式流量控制裝置，由下列部件構(gòu)成：流體的入口側(cè)通路(8)；控制閥(3)，與入口側(cè)通路(8)的下游側(cè)連接并構(gòu)成壓力式流量控制部(1a)；熱式流量傳感器(2)，與控制閥(3)的下游側(cè)連接；節(jié)流口(6)，介入設(shè)置在與熱式流量傳感器(2)的下游側(cè)連通的流體通路(10)；溫度傳感器(4)，設(shè)在控制閥(3)與節(jié)流口(6)之間的流體通路(10)的附近；壓力傳感器(5)，設(shè)在控制閥(3)與節(jié)流口(6)之間的流體通路(10)；出口側(cè)通路(9)，與節(jié)流口(6)連通；以及控制部(7)，由壓力式流量運(yùn)算控制部(7a)及流量傳感控制部(7b)構(gòu)成，該壓力式流量運(yùn)算控制部(7a)被輸入來(lái)自壓力傳感器(5)的壓力信號(hào)及來(lái)自溫度傳感器(4)的溫度信號(hào)，對(duì)流通于節(jié)流口(6)的流體的流量值Q進(jìn)行運(yùn)算，并且，向閥驅(qū)動(dòng)部(3a)輸出使控制閥(3)沿所運(yùn)算的流量值與設(shè)定流量值的差減少的方向進(jìn)行開閉動(dòng)作的控制信號(hào)Pd，該流量傳感控制部(7b)被輸入來(lái)自熱式流量傳感器(2)的流量信號(hào)(2c)并根據(jù)該流量信號(hào)(2c)而將流通于節(jié)流口(6)的流體流量運(yùn)算顯示。
【專利說(shuō)明】帶有流量監(jiān)測(cè)器的壓力式流量控制裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及壓力式流量控制裝置的改良，涉及一種帶有流量監(jiān)測(cè)器的壓力式流量控制裝置，該裝置通過(guò)將熱式質(zhì)量流量傳感器與使用節(jié)流口的壓力式流量控制裝置有機(jī)地組合，從而能夠?qū)崟r(shí)地監(jiān)測(cè)動(dòng)作中的壓力式流量控制裝置的控制流量，并且，提高流量控制的響應(yīng)性和流量控制精度。
【背景技術(shù)】
[0002]一直以來(lái)，在半導(dǎo)體控制裝置用氣體供給裝置中，廣泛地利用使用節(jié)流口的壓力式流量控制裝置FCS。
[0003]該壓力式流量控制裝置FCS，如圖16所示，由控制閥CV、溫度檢測(cè)器T、壓力檢測(cè)器P、節(jié)流口 OL及運(yùn)算控制部⑶等構(gòu)成，該運(yùn)算控制部⑶由溫度修正、流量運(yùn)算電路⑶a、比較電路⑶b、輸入輸出電路⑶c及輸出電路OTd等構(gòu)成。
[0004]將來(lái)自前述壓力檢測(cè)器P及溫度檢測(cè)器T的檢測(cè)值變換成數(shù)字信號(hào)，向溫度修正、流量運(yùn)算電路CDa輸入，在此進(jìn)行檢測(cè)壓力的溫度修正及流量運(yùn)算，然后，將流量運(yùn)算值Qt向比較電路⑶b輸入。另外,將設(shè)定流量的輸入信號(hào)Qs從端子In輸入，由輸入輸出電路⑶c變換成數(shù)字值，然后，向比較電路CDb輸入，在此與來(lái)自前述溫度修正、流量運(yùn)算電路CDa的流量運(yùn)算值Qt相比較。然后，在設(shè)定流量輸入信號(hào)Qs比流量運(yùn)算值Qt更大的情況下，將控制信號(hào)Pd向控制閥CV的驅(qū)動(dòng)部輸出，將控制閥CV向開放方向驅(qū)動(dòng)，向開閥方向驅(qū)動(dòng)直到設(shè)定流量輸入信號(hào)Qs與運(yùn)算流量值Qt的差(Qs - Qt)成為零為止。
[0005]壓力式流量控制裝置FCS本身如上所述地眾所周知，具有這樣的優(yōu)異的特征:在節(jié)流口 OL的下游側(cè)壓力P2 (即，處理室側(cè)的壓力P2)與節(jié)流口 OL的上游側(cè)壓力P1 (即，控制閥CV的出口側(cè)的壓力P1)之間保持Ρ/Ρ2≥約2的關(guān)系(所謂臨界膨脹條件)的情況下，流通于節(jié)流口 OL的氣體Go的流量Q成為Q=KP1 (其中，K是常數(shù))，通過(guò)控制壓力P1，從而能夠以高精度控制流量Q，并且，即使控制閥CV的上游側(cè)的氣體Go的壓力大大地變化，控制流量值也幾乎不變化。
[0006]可是，現(xiàn)有的壓力式流量控制裝置FCS，由于使用微小的孔徑的節(jié)流口 0L，因而節(jié)流口 OL的孔徑存在著產(chǎn)生老化的可能性。結(jié)果，在壓力式流量控制裝置FCS引起的控制流量值與現(xiàn)實(shí)流通的氣體Go的實(shí)際流量之間產(chǎn)生差異，為了檢測(cè)該差異，有必要頻繁地進(jìn)行所謂的流量監(jiān)測(cè)，存在著對(duì)半導(dǎo)體制造裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)性和所制造的半導(dǎo)體的品質(zhì)等造成大的影響的問(wèn)題。
[0007]因此，一直以來(lái)，在熱式質(zhì)量流量控制裝置和壓力式流量控制裝置的領(lǐng)域中，推進(jìn)能夠?qū)崟r(shí)簡(jiǎn)單地監(jiān)測(cè)是否適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行流量控制的流量控制裝置的開發(fā)。例如，圖17及圖18示出其一個(gè)示例，該質(zhì)量流量控制裝置(mass flow controller) 20由流路23、上游側(cè)壓力的第I壓力傳感器27a、開閉控制閥24、設(shè)在其下游側(cè)的熱式質(zhì)量流量傳感器25、設(shè)在其下游側(cè)的第2壓力傳感器27b、設(shè)在第2壓力傳感器27b的下游側(cè)的節(jié)流部(音速噴嘴)26、運(yùn)算控制部28a以及輸入輸出電路28b等構(gòu)成。[0008]前述熱式質(zhì)量流量傳感器25具有插入流路23內(nèi)的整流體25a、從該流路23只分支F/A的流量的分支流路25b以及設(shè)在分支流路25b的傳感器本體25c，輸出表示總流量F的流量信號(hào)Sf。
[0009]另外，節(jié)流部26是在其一次側(cè)與二次側(cè)的壓力差為規(guī)定值以上時(shí)使與一次側(cè)的壓力相應(yīng)的流量的流體流動(dòng)的音速噴嘴。此外，在圖17及圖18中，SPa、SPb是壓力信號(hào)，Pa、Pb是壓力，F(xiàn)是流量，Sf是流量信號(hào)，Cp是閥開度控制信號(hào)。
[0010]前述運(yùn)算控制部28a,對(duì)來(lái)自壓力傳感器27a、27b的壓力信號(hào)Spa、Spb及來(lái)自流量傳感器25的流量控制信號(hào)Sf進(jìn)行反饋，輸出閥開度控制信號(hào)Cp，由此，對(duì)開閉閥24進(jìn)行反饋控制。即，將流量設(shè)定信號(hào)Fs經(jīng)由輸入輸出電路28b而向運(yùn)算控制部28a輸入，將流動(dòng)于質(zhì)量流量控制裝置20的流體的流量F調(diào)整為符合流量設(shè)定信號(hào)Fs。具體而言，運(yùn)算控制部28a使用第2壓力傳感器27b的輸出(壓力信號(hào)Spb)，對(duì)開閉控制閥24進(jìn)行反饋，控制其開閉，由此，控制流動(dòng)于音速噴嘴26的流體的流量F，并且，使用此時(shí)的熱式流量傳感器25的輸出(流量信號(hào)Sf)，進(jìn)行實(shí)際流動(dòng)的流量F的測(cè)定，確認(rèn)質(zhì)量流量控制裝置20的動(dòng)作。
[0011]可是，在前述圖17及圖18所示的型式的質(zhì)量流量控制裝置20中，將使用了用于進(jìn)行流量控制的第2壓力傳感器27b的壓力式流量測(cè)定和使用了用于進(jìn)行流量的監(jiān)視的熱式流量傳感器25的流量測(cè)定這兩種測(cè)定方式編入運(yùn)算控制部8a，因而能夠簡(jiǎn)單且可靠地監(jiān)測(cè)控制流量(設(shè)定流量Fs)的流體是否實(shí)際流動(dòng)，即在控制流量與實(shí)際流量之間是否存在著差，起到高的實(shí)用的效用。
[0012]可是,在該圖17及圖18所示的質(zhì)量流量控制裝置20中，還殘留許多應(yīng)該解釋的問(wèn)題。
[0013]第I問(wèn)題為，運(yùn)算控制部28a為這樣的構(gòu)成:使用第2壓力傳感器27b的輸出SPb和熱式流量傳感器25的流量輸出Sf這兩個(gè)信號(hào)來(lái)對(duì)開閉控制閥24進(jìn)行開閉控制，并且，使用第I壓力傳感器27a的輸出SPa來(lái)修正熱式流量傳感器25的流量輸出Sf，使用第I壓力傳感器27a及第2壓力傳感器27b的兩個(gè)壓力信號(hào)和來(lái)自熱式流量傳感器25的流量信號(hào)這三個(gè)信號(hào)，進(jìn)行開閉控制閥24的開閉控制。
[0014]因此，不但運(yùn)算控制部28a的構(gòu)成變得復(fù)雜，而且存在著作為壓力式流量控制裝置FCS的穩(wěn)定的流量控制特性和優(yōu)異的高響應(yīng)性反而降低的問(wèn)題。
[0015]第2問(wèn)題點(diǎn)為，熱式流量傳感器25相對(duì)于開閉控制閥24的安裝位置改變，因而即在圖17和圖18的質(zhì)量流量控制裝置20中，存在著這一問(wèn)題:開閉控制閥24的開閉時(shí)的熱式流量傳感器25的響應(yīng)性、機(jī)器本體內(nèi)的氣體置換性及真空抽吸特性大大地改變，并且，難以謀求質(zhì)量流量控制裝置20的小型化。
[0016]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)1:日本專利第4137666號(hào)公報(bào)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]發(fā)明要解決的課題
本發(fā)明申請(qǐng)，解決圖17及圖18所示的日本專利第4137666號(hào)的使用音速噴嘴的質(zhì)量流量控制裝置中的如上所述的問(wèn)題，即，解決這樣的問(wèn)題等:由于使用第I及第2壓力傳感器27a、27b的壓力信號(hào)和熱式流量傳感器25的流量信號(hào)的2個(gè)種類的不同的信號(hào)來(lái)進(jìn)行開閉控制閥24的開閉控制，因而不但運(yùn)算控制部28a的構(gòu)成復(fù)雜化，而且有可能削弱壓力式流量控制裝置所具有的優(yōu)異的響應(yīng)特性和穩(wěn)定的流量控制特性；以及未避免質(zhì)量流量控制裝置20的大型化，氣體置換性下降，真空抽吸時(shí)間變長(zhǎng)，本發(fā)明提供一種帶有流量監(jiān)測(cè)器的壓力式流量控制裝置，該裝置通過(guò)將使用了節(jié)流口的壓力式流量控制裝置FCS的流量控制部和使用了熱式流量傳感器的熱式流量監(jiān)測(cè)部一體地組合，而且，分別獨(dú)立地進(jìn)行流量控制和流量監(jiān)測(cè)，從而充分地活用壓力式流量控制裝置的優(yōu)異的流量特性，并且，能夠?qū)崟r(shí)地進(jìn)行熱式流量傳感器引起的流量監(jiān)測(cè)，而且，能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)算控制部的簡(jiǎn)化、機(jī)器本體部的大幅的小型化引起的氣體置換性的提高等。
[0018]另外，本發(fā)明申請(qǐng)，對(duì)帶有流量監(jiān)測(cè)器的壓力式流量控制裝置的本體構(gòu)造加以改良，并且，提供這樣的帶有流量監(jiān)測(cè)器的壓力式流量控制裝置:使用流體控制裝置本體內(nèi)的流體流路的控制壓力的斜率來(lái)將流動(dòng)于流量控制裝置本體內(nèi)的流體流量(即，由熱式流量監(jiān)測(cè)部Ib檢測(cè)的流量)換算成由壓力式流量控制裝置Ia檢測(cè)的流體流量，對(duì)熱式流量傳感部Ib的檢測(cè)流量與壓力式流量控制部Ia的檢測(cè)流量之間的差異進(jìn)行修正，由此，提高監(jiān)測(cè)流量精度。
[0019]用于解決課題的方案
本發(fā)明申請(qǐng)者等，首先，以使用節(jié)流口的壓力式流量控制裝置為基礎(chǔ)，為了實(shí)時(shí)地進(jìn)行該裝置的流量監(jiān)測(cè)，構(gòu)想圖6及圖7的點(diǎn)線框內(nèi)那樣的兩種構(gòu)成的使用節(jié)流口的帶有流量監(jiān)測(cè)器的壓力式流量控制裝置。
[0020]在圖6及圖7中，I是帶有流量監(jiān)測(cè)器的壓力式流量控制裝置，2是熱式流量傳感器，3是控制閥，4是溫度傳感器，5是壓力傳感器，6是節(jié)流口，7是控制部，8是入口側(cè)流路，9是出口側(cè)流路，10是裝置本體內(nèi)的流體通路，將圖6中的熱式流量傳感器2和控制閥3的安裝位置替換而得到的裝置是圖7的帶有流量監(jiān)測(cè)器的壓力式流量控制裝置。
[0021]此外，作為流體控制方式而采用使用了節(jié)流口的壓力式流量控制裝置，其理由是，流量控制特性良好及迄今為止的使用實(shí)際成績(jī)多等。
[0022]另外，以熱式流量傳感器2作為流量監(jiān)測(cè)用傳感器，主要是由于作為流量傳感器的使用實(shí)際成績(jī)和作為流量傳感器的優(yōu)異的特性，另外，是考慮實(shí)時(shí)測(cè)定的容易性、針對(duì)氣體種類的變化的應(yīng)對(duì)性、流量測(cè)定精度、使用實(shí)際成績(jī)等比其他流量測(cè)定傳感器更高的方面的結(jié)果。而且，將熱式流量傳感器2 —體地組裝于使用節(jié)流口的壓力式流量控制裝置的裝置本體內(nèi)的流體通路10，是因?yàn)槿菀走M(jìn)行流量監(jiān)測(cè)，而且，容易謀求帶有流量監(jiān)測(cè)器的壓力式流量控制裝置的小型化。
[0023]S卩，上述圖6及圖7所示的構(gòu)成的使用節(jié)流口的帶有流量監(jiān)測(cè)器的壓力式流量控制裝置1，以壓力控制式流量控制作為基本，具備以下等特征:不受供給壓力變動(dòng)的影響；能夠利用節(jié)流口上游側(cè)的壓力下降特性來(lái)進(jìn)行節(jié)流口的異常探測(cè)；能夠由內(nèi)置于裝置本體的壓力傳感器進(jìn)行供給壓力的監(jiān)測(cè)；以及能夠由熱式流量傳感器進(jìn)行流量的連續(xù)監(jiān)視。
[0024]另一方面，作為問(wèn)題點(diǎn)，首先，第1，考慮供給壓力的變化引起的熱式流量傳感器的輸出的變動(dòng)。即，由于供給壓力的變化使得熱式流量傳感器的輸出變動(dòng)，因而在供給壓力變化時(shí)，存在著產(chǎn)生與控制流量的誤差的可能性。因此，使熱式流量傳感器的響應(yīng)性延遲而緩和供給壓力變化引起的輸出變動(dòng)等的應(yīng)對(duì)成為必要。[0025]第2問(wèn)題是零點(diǎn)調(diào)整時(shí)的條件的方面。一般而言，零點(diǎn)調(diào)整，在壓力傳感器中，在真空抽吸下實(shí)施，另外，在流量傳感器中，在密封狀態(tài)下實(shí)施。因此，有必要以零調(diào)整不在錯(cuò)誤的條件下實(shí)施的方式保護(hù)。
[0026]第3問(wèn)題是熱式流量傳感器的熱虹吸(thermal siphon)的現(xiàn)象。S卩，因熱式流量傳感器的搭載而需要預(yù)先決定設(shè)置方向，結(jié)果，有必要與氣體箱的設(shè)計(jì)并行地研究壓力式流量控制裝置的設(shè)置方向。
[0027]第4問(wèn)題是實(shí)際氣體流量的校正的點(diǎn)。一般而言，在流量的測(cè)定中，即使是同一流量，也因氣體種類而使得熱式流量傳感器和壓力式流量控制裝置的流量輸出值不同。結(jié)果，有必要在該壓力式流量控制裝置的使用現(xiàn)場(chǎng)附加對(duì)熱式流量傳感器的轉(zhuǎn)換因數(shù)(C.F值)和壓力式流量控制裝置的流動(dòng)因數(shù)(F.F值)進(jìn)行自動(dòng)運(yùn)算的系統(tǒng)。
[0028]第5問(wèn)題是控制流量異常時(shí)的應(yīng)對(duì)。在現(xiàn)在的壓力式流量控制裝置中，警報(bào)及控制流量的誤差等顯示于顯示器上，但需要這樣的系統(tǒng):如果壓力式流量控制裝置和熱式流量傳感器的監(jiān)測(cè)流量的輸出差超過(guò)規(guī)定的閾值，則判斷為異常。
[0029]于是，本發(fā)明申請(qǐng)者等，首先，關(guān)于圖6及圖7的各帶有流量監(jiān)測(cè)器的壓力式流量控制裝置1，實(shí)施關(guān)于新裝入的熱式流量傳感器2的各種特性的評(píng)價(jià)試驗(yàn)。
[0030]S卩，如圖6及圖7那樣，構(gòu)成一種特性評(píng)價(jià)系統(tǒng)，該特性評(píng)價(jià)系統(tǒng)將由N2容器構(gòu)成的流體供給源11、壓力調(diào)整器12、清洗用閥13、輸入側(cè)壓力傳感器14連接到入口側(cè)流路8，并且，將數(shù)據(jù)記錄器(NR500) 15連接至控制部7，而且，由真空泵16對(duì)出口側(cè)流路9進(jìn)行真空抽吸，使用該特性評(píng)價(jià)系統(tǒng)來(lái)評(píng)價(jià)熱式流量傳感器2的步驟響應(yīng)特性、監(jiān)測(cè)流量精度、供給壓力變動(dòng)特性、重復(fù)再現(xiàn)性。
[0031]上述步驟響應(yīng)特性評(píng)價(jià)了熱式流量傳感器輸出對(duì)于規(guī)定的流量設(shè)定的步驟輸入的響應(yīng)性，評(píng)價(jià)使設(shè)定流量從100% (滿刻度)F.S.=IOOOsccm)分步驟變化為20%、50%、100%的情況的輸出響應(yīng)。圖8、圖9及圖10示出設(shè)定流量20%、50%、100%的情況的數(shù)據(jù)記錄器
15中的壓力式流量控制裝置I的流量設(shè)定輸入A1及此時(shí)的流量輸出A2和熱式流量傳感器輸出B1(圖6的情況)、熱式流量傳感器輸出B2 (圖7的情況)的測(cè)定結(jié)果。
[0032]如從圖8?圖10還顯而易見，確認(rèn)熱式流量傳感器2的輸出在從設(shè)定開始起約4sec以內(nèi)收斂于設(shè)定輸出的±2%以內(nèi)。
[0033]前述監(jiān)測(cè)流量精度對(duì)將設(shè)定值以S.P.單位從各流量設(shè)定偏離時(shí)的、熱式流量傳感器輸出的變化量進(jìn)行測(cè)定評(píng)價(jià)，誤差設(shè)定條件為一 0.5%S.P.、一 1.0%S.P.、一 2.0%S.P.R- 3.0%S.P.。
[0034]如從圖11及圖12還顯而易見，判明熱式流量傳感器2的監(jiān)測(cè)流量精度根據(jù)流量設(shè)定而以設(shè)定點(diǎn)(S.P.)單位變化。
[0035]前述供給壓力變動(dòng)特性表示在以一定流量控制時(shí)使供給壓力變動(dòng)的情況的熱式流量傳感器輸出的變動(dòng)狀態(tài)，將以流量設(shè)定作為50%且以供給壓力的變動(dòng)條件作為50kPaG而測(cè)定。
[0036]圖13示出該測(cè)定結(jié)果，判明，在將熱式流量傳感器2設(shè)置于控制閥3的上游側(cè)(一次側(cè))的情況(圖6的情況)下，供給壓力變動(dòng)引起的熱式流量傳感器2的流量輸出的變化遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)±0.5%F.S./div的范圍，但在設(shè)置于控制閥3的下游側(cè)(二次側(cè))的情況(圖7的情況)下，流量輸出的變化納入±0.5%F.S./div的范圍內(nèi)，即難以受到氣體供給壓力的變動(dòng)的影響。
[0037]前述重復(fù)再現(xiàn)性，以流量設(shè)定作為20%及100%，從0%至設(shè)定流量為止重復(fù)輸入，測(cè)定熱式流量傳感器輸出BpB2的再現(xiàn)性。
[0038]如從圖14及圖15還顯而易見，判明，熱式流量傳感器輸出的重復(fù)再現(xiàn)性處于土 1%F.S.及0.2%F.S.的范圍內(nèi)，示出規(guī)則正確的正確的再現(xiàn)性。
[0039]此外，在前述圖6及圖7中使用的熱式流量傳感器2是搭載于富士金股份公司制的FCS-T1000系列的傳感器，作為所謂熱式質(zhì)量流量控制裝置(質(zhì)量流量控制器)的熱式流量傳感器而通用。
[0040]從針對(duì)前述熱式流量傳感器2的基于圖6及圖7的各評(píng)價(jià)試驗(yàn)(即步驟響應(yīng)特性、監(jiān)測(cè)流量精度特性、供給壓力變動(dòng)特性及重復(fù)再現(xiàn)性特性)的結(jié)果中，本發(fā)明申請(qǐng)者等發(fā)現(xiàn)，熱式流量傳感器2的安裝位置，在步驟響應(yīng)特性、監(jiān)測(cè)流量精度特性及重復(fù)再現(xiàn)性特性的方面，在控制閥3的上游側(cè)(一次側(cè))還是在下游側(cè)(二次側(cè))，其間無(wú)優(yōu)劣，但出于供給壓力變動(dòng)特性的方面，期望熱式流量傳感器2設(shè)在壓力式流量控制裝置的控制閥3的下游側(cè)(二次側(cè))，即期望為圖7的構(gòu)成。
[0041]另外，本發(fā)明申請(qǐng)者等發(fā)現(xiàn)，在將熱式流量傳感器2設(shè)在控制閥3的下游側(cè)(二次偵D的情況下，控制閥3與節(jié)流口 6之間的內(nèi)部容積變大，由此，氣體的置換性下降，在小流量型的壓力式流量控制裝置的情況下，壓力下降特性變慢(即，排氣特性惡化)，這些點(diǎn)成為問(wèn)題。
[0042]于是，上述圖6至圖10所示的各評(píng)價(jià)試驗(yàn)，全都是使用最大控制流量為1000SCCM的帶有流量監(jiān)測(cè)器的壓力式流量控制裝置且使流體供給壓力為350kPaG的情況的結(jié)果，對(duì)于帶有流量監(jiān)測(cè)器的壓力式流量控制裝置的最大控制流量(滿刻度流量)為1000SCCM以外的情況，不清楚得到怎樣的響應(yīng)特性。
[0043]于是，本發(fā)明申請(qǐng)者等，使用圖7所示的評(píng)價(jià)試驗(yàn)裝置，使用最大控制流量為2000SCCM(以下稱為F.S.2SLM)及最大控制流量為100SCCM(以下稱為F.S.100SCCM)的帶有流量監(jiān)測(cè)器的壓力式流量控制裝置，進(jìn)行供給壓力300kPaG下的響應(yīng)特性試驗(yàn)。
[0044]圖19示出使控制流量設(shè)定為O — 50 — 0%的情況的響應(yīng)試驗(yàn)結(jié)果，是使用F.S.2SLM的帶有監(jiān)測(cè)器的壓力式流量控制裝置并使流體供給壓力為300kPaG(N2)的情況的結(jié)果。如從圖19還顯而易見，圖1中的熱式流量控制部Ib的輸出B2( S卩，由熱式流量傳感器2檢測(cè)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)流量)，在從檢測(cè)開始起I秒鐘以內(nèi)達(dá)到穩(wěn)定檢測(cè)值，在F.S.2SLM的情況下，未出現(xiàn)所謂超調(diào)量現(xiàn)象。
[0045]另一方面，圖20示出使控制流量設(shè)定為O — 50 — 0%的情況的F.S.100SCCM的試驗(yàn)結(jié)果，熱式流量控制部Ib的輸出B2(實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)流量)在I秒鐘以內(nèi)達(dá)到穩(wěn)定檢測(cè)值，但產(chǎn)生瞬態(tài)地相當(dāng)大的超調(diào)量(流入)。
[0046]這樣，判明，在流量容量小的壓力式流量控制部Ia的情況下，熱式流量監(jiān)測(cè)控制部Ib的檢測(cè)值產(chǎn)生超調(diào)量，存在著監(jiān)測(cè)流量值的測(cè)定精度下降的問(wèn)題。
[0047]于是，本發(fā)明申請(qǐng)者等研究上述熱式流量控制部Ib的檢測(cè)值產(chǎn)生瞬態(tài)的超調(diào)量的原因及其防止對(duì)策，構(gòu)思，使帶有流量監(jiān)測(cè)器的壓力式流量控制裝置本體的構(gòu)造成為內(nèi)部的流體通路容積(即圖7中的控制閥3與節(jié)流口 6之間的通路容積)盡可能地變小的構(gòu)造，并且，使用控制閥3與節(jié)流口 6之間的流體通路的控制壓力的斜率來(lái)修正熱式流量控制部Ib的檢測(cè)值，由此，使熱式流量控制部Ib與壓力式流量控制部Ia之間的檢測(cè)流量差減少。
[0048]而且，在將帶有流量監(jiān)測(cè)器的壓力式流量控制裝置安裝到氣體供給裝置等的情況下，有必要使成為監(jiān)測(cè)流量自身診斷的基準(zhǔn)的與氣體種類相應(yīng)的熱式流量控制部Ib的所謂實(shí)際氣體輸出初始值(以下，稱為實(shí)際氣體MFM輸出初始值)存儲(chǔ)。
[0049]因此，本發(fā)明申請(qǐng)者等，研究還包括置換帶有流量監(jiān)測(cè)器的壓力式流量控制裝置的情況的、實(shí)機(jī)安裝帶有流量監(jiān)測(cè)器的壓力式流量控制裝置的情況的實(shí)際氣體MFM輸出初始值的存儲(chǔ)順序，同時(shí)還對(duì)實(shí)際氣體MFM輸出的確認(rèn)方法等進(jìn)行研究，構(gòu)思謀求實(shí)際氣體MFM輸出的初始值存儲(chǔ)及實(shí)際氣體MFM輸出的確認(rèn)的自動(dòng)化。
[0050]本申請(qǐng)權(quán)利要求1至權(quán)利要求7的發(fā)明，是以本發(fā)明申請(qǐng)者等的上述各評(píng)價(jià)試驗(yàn)的結(jié)果為基礎(chǔ)而創(chuàng)作的，權(quán)利要求1的發(fā)明以下列構(gòu)成作為發(fā)明的必需構(gòu)成必要條件:流體的入口側(cè)通路8;控制閥3，其與入口側(cè)通路8的下游側(cè)連接并構(gòu)成壓力式流量控制部Ia ;熱式流量傳感器2，其與控制閥3的下游側(cè)連接；節(jié)流口 6，其介入設(shè)置在與熱式流量傳感器2的下游側(cè)連通的流體通路10 ;溫度傳感器4，其設(shè)在前述控制閥3與節(jié)流口 6之間的流體通路10的附近；壓力傳感器5，其設(shè)在前述控制閥3與節(jié)流口 6之間的流體通路10 ;出口側(cè)通路9，其與前述節(jié)流口 6連通；以及壓力式流量運(yùn)算控制部7a和流量傳感控制部7b，該壓力式流量運(yùn)算控制部7a被輸入來(lái)自前述壓力傳感器5的壓力信號(hào)及來(lái)自溫度傳感器4的溫度信號(hào)，對(duì)流通于節(jié)流口 6的流體的流量值Q進(jìn)行運(yùn)算，并且，向閥驅(qū)動(dòng)部3a輸出使前述控制閥3沿所運(yùn)算的流量值與設(shè)定流量值的差減少的方向進(jìn)行開閉動(dòng)作的控制信號(hào)Pd，該流量傳感控制部7b被輸入來(lái)自前述熱式流量傳感器2的流量信號(hào)2c，根據(jù)該流量信號(hào)2c而將流通于節(jié)流口 6的流體流量運(yùn)算顯示。
[0051]權(quán)利要求2的發(fā)明，在權(quán)利要求1的發(fā)明中，將壓力傳感器5設(shè)在控制閥3的出口側(cè)與熱式流量傳感器2的入口側(cè)之間。
[0052]權(quán)利要求3的發(fā)明，在權(quán)利要求1或權(quán)利要求2的發(fā)明中，作為這樣的控制部7:如果由流量傳感控制部7b運(yùn)算的流體流量與由壓力式流量運(yùn)算控制部7a運(yùn)算的流體流量之間的差超過(guò)設(shè)定值，則進(jìn)行警報(bào)顯示。
[0053]權(quán)利要求4的發(fā)明，在權(quán)利要求1的發(fā)明中，將控制閥3、熱式流量傳感器2、節(jié)流口 6、壓力傳感器5、溫度傳感器4、入口側(cè)通路8、出口側(cè)通路9 一體地組裝于一個(gè)機(jī)體，并且，將流體通路10 —體地形成于機(jī)體。
[0054]權(quán)利要求5的發(fā)明，以下列構(gòu)成作為發(fā)明的必需構(gòu)成必要條件:流體的入口側(cè)通路8 ;控制閥3，其與入口側(cè)通路8的下游側(cè)連接并構(gòu)成壓力式流量控制部Ia ;熱式流量傳感器2，其與控制閥3的下游側(cè)連接；節(jié)流口 6，其介入設(shè)置在與熱式流量傳感器2的下游側(cè)連通的流體通路10 ;溫度傳感器4，其設(shè)在前述控制閥3與節(jié)流口 6之間的流體通路10的附近；壓力傳感器5，其設(shè)在前述控制閥3與節(jié)流口 6之間的流體通路10 ;出口側(cè)通路9，其與前述節(jié)流口 6連通；壓力傳感器17，其設(shè)在前述節(jié)流口 6的下游側(cè)的出口側(cè)通路9 ;以及控制部7，其由壓力式流量運(yùn)算控制部7a及流量傳感控制部7b構(gòu)成，該壓力式流量運(yùn)算控制部7a被輸入來(lái)自前述壓力傳感器5及壓力傳感器17的壓力信號(hào)及來(lái)自溫度傳感器4的溫度信號(hào)，進(jìn)行流通于節(jié)流口 6的流體的臨界膨脹條件的監(jiān)視并對(duì)流通于節(jié)流口 6的流體的流量值Q進(jìn)行運(yùn)算，并且，向閥驅(qū)動(dòng)部3a輸出使前述控制閥3沿所運(yùn)算的流量值與設(shè)定流量值的差減少的方向進(jìn)行開閉動(dòng)作的控制信號(hào)Pd，該流量傳感控制部7b被輸入來(lái)自前述熱式流量傳感器2的流量信號(hào)2c，根據(jù)該流量信號(hào)2c而將流通于節(jié)流口 6的流體流量運(yùn)算顯示。
[0055]權(quán)利要求6的發(fā)明，在權(quán)利要求5的發(fā)明中，作為這樣的控制部7:如果流通于節(jié)流口 6的流體違反臨界膨脹條件，則進(jìn)行警報(bào)顯示。
[0056]權(quán)利要求7的發(fā)明，在權(quán)利要求5的發(fā)明中，將控制閥3、熱式流量傳感器2、節(jié)流口 6、壓力傳感器5、溫度傳感器4、入口側(cè)通路8、出口側(cè)通路9、壓力傳感器17 —體地組裝于一個(gè)機(jī)體。
[0057]本申請(qǐng)權(quán)利要求8至權(quán)利要求11的發(fā)明，是基于本發(fā)明申請(qǐng)者等的前述帶有流量監(jiān)測(cè)器的壓力式流量控制裝置的小型化及監(jiān)測(cè)控制流量的響應(yīng)特性和控制精度的改善所涉及的研究而創(chuàng)作的，權(quán)利要求8的發(fā)明，在權(quán)利要求4的發(fā)明中，通過(guò)將第I本體塊30a、第2本體塊30b、第3本體塊30c及第4本體塊30d —體地連結(jié)組裝而形成機(jī)體30，并且，分別地，在第I本體塊30a的上表面?zhèn)扰湓O(shè)控制閥3，在第3本體塊30c的左側(cè)面?zhèn)葍?nèi)部配設(shè)層流元件2d，在第3本體塊30c的右側(cè)面?zhèn)葍?nèi)部配設(shè)節(jié)流口 6，在第3本體塊30c的下表面?zhèn)扰湓O(shè)壓力傳感器5，在第3本體塊30c的上表面?zhèn)扰湓O(shè)熱式流量傳感器2的傳感電路2b,而且，形成與各本體塊30a?30d連通的流體流通路10。
[0058]權(quán)利要求9的發(fā)明，在權(quán)利要求7的發(fā)明中，通過(guò)將第I本體塊30a、第2本體塊30b、第3本體塊30c及第4本體塊30d —體地連結(jié)組裝而形成機(jī)體30，并且，分別地，在第I本體塊30a的上表面?zhèn)扰湓O(shè)控制閥3，在第3本體塊30c的左側(cè)面?zhèn)葍?nèi)部配設(shè)熱式流量傳感器2的層流元件2d，在第3本體塊30c的右側(cè)面?zhèn)葍?nèi)部配設(shè)節(jié)流口 6，在第3本體塊30c的下表面?zhèn)扰湓O(shè)壓力傳感器5，在第3本體塊30c的上表面?zhèn)扰湓O(shè)熱式流量傳感器2的傳感電路2b，在第4本體塊30d的上表面?zhèn)扰湓O(shè)壓力傳感器17，而且，形成與各本體塊30a?30d連通的流體通路8、9、10。
[0059]權(quán)利要求10的發(fā)明，在權(quán)利要求1或權(quán)利要求5的發(fā)明中，在流量傳感控制部7b，設(shè)有對(duì)基于來(lái)自熱式流量傳感器2的流量信號(hào)而運(yùn)算的監(jiān)測(cè)流量B2進(jìn)行修正的監(jiān)測(cè)流量輸出修正電路H，使用流體控制壓力的斜率Λ P/At來(lái)將前述監(jiān)測(cè)流量B2修正為B2’ =B2 -C.Λ P/ Λ t (其中，C是變換系數(shù))，以修正后的監(jiān)測(cè)流量B2’作為監(jiān)測(cè)流量而輸出。
[0060]權(quán)利要求11的發(fā)明，在權(quán)利要求1或權(quán)利要求5的發(fā)明中，由下列電路構(gòu)成監(jiān)測(cè)流量輸出修正電路H:壓力式流量控制部Ia的控制流量輸出A2的微分電路40 ;來(lái)自前述微分電路40的輸出值的放大電路41 ;來(lái)自前述放大電路41的輸出的整形電路42 ;以及修正電路43，其從來(lái)自熱式流量監(jiān)測(cè)部Ib的監(jiān)測(cè)流量輸出B2減去來(lái)自前述整形電路42的輸入而輸出監(jiān)測(cè)流量輸出B2 ’。
[0061]而且，本申請(qǐng)權(quán)利要求12至權(quán)利要求16的發(fā)明，是基于本發(fā)明申請(qǐng)者等的帶有流量監(jiān)測(cè)器的壓力式流量控制裝置的實(shí)際氣體MFM輸出初始值等所涉及的研究而創(chuàng)作的，權(quán)利要求12的發(fā)明，以下列構(gòu)成作為發(fā)明的基本構(gòu)成:在權(quán)利要求1或權(quán)利要求5所述的帶有流量監(jiān)測(cè)器的壓力式流量控制裝置中，在將該帶有流量監(jiān)測(cè)器的壓力式流量控制裝置安裝到配管路之后，首先，將N2氣體導(dǎo)入而進(jìn)行壓力式流量控制部Ia的控制流量輸出A2與熱式流量監(jiān)測(cè)部Ib的監(jiān)測(cè)流量輸出B2’的對(duì)比，在兩者的差異為容許范圍內(nèi)的情況下，接著，在將實(shí)際氣體導(dǎo)入而檢測(cè)并存儲(chǔ)各設(shè)定流量值的熱式流量監(jiān)測(cè)部的監(jiān)測(cè)流量輸出的初始值之后，根據(jù)實(shí)際氣體流量自身診斷結(jié)果而進(jìn)行熱式流量監(jiān)測(cè)部Ib的監(jiān)測(cè)流量輸出b2’相對(duì)于壓力式流量運(yùn)算部Ia的控制流量輸出A2的對(duì)比，如果兩者的差異處于容許范圍內(nèi)，則輸出實(shí)際氣體監(jiān)測(cè)流量輸出B2’，并且，以前述初始值存儲(chǔ)作為有效的存儲(chǔ)。
[0062]權(quán)利要求13的發(fā)明，在權(quán)利要求12的發(fā)明中，在將N2氣體導(dǎo)入之后，使用N2氣體來(lái)進(jìn)行流量自身診斷，確認(rèn)裝置中無(wú)異常。
[0063]權(quán)利要求14的發(fā)明，在權(quán)利要求12或權(quán)利要求13的發(fā)明中，在將實(shí)際氣體導(dǎo)入之后，使用實(shí)際氣體來(lái)進(jìn)行流量自身診斷，確認(rèn)裝置及實(shí)際氣體中無(wú)異常。
[0064]權(quán)利要求15的發(fā)明，在權(quán)利要求12、權(quán)利要求13或權(quán)利要求14的發(fā)明中，在N2氣體導(dǎo)入前及/或?qū)嶋H氣體導(dǎo)入前，進(jìn)行真空抽吸，進(jìn)行帶有流量監(jiān)測(cè)器的壓力式流量控制裝置的壓力傳感器5及熱式流量傳感器2的自動(dòng)零點(diǎn)調(diào)整。
[0065]權(quán)利要求16的發(fā)明，在權(quán)利要求12的發(fā)明中，針對(duì)預(yù)定的多個(gè)壓力式流量控制部Ia的每個(gè)設(shè)定流量，從輸出開始起預(yù)定的等待時(shí)間t后計(jì)測(cè)熱式流量傳感器2的流量輸出，存儲(chǔ)或確認(rèn)經(jīng)自動(dòng)修正的前述計(jì)測(cè)值。
[0066]發(fā)明效果
在本發(fā)明申請(qǐng)中，由壓力式流量控制部Ia和熱式流量監(jiān)測(cè)部Ib形成帶有流量監(jiān)測(cè)器的壓力式流量控制裝置，使熱式流量監(jiān)測(cè)部Ib的熱式流量傳感器2位于壓力式流量控制部Ia的控制閥3的下游側(cè)而有機(jī)地一體化，并且，將控制壓力式流量控制部Ia的控制閥3的開閉驅(qū)動(dòng)的壓力式流量運(yùn)算控制部7a和根據(jù)來(lái)自熱式流量監(jiān)測(cè)部Ib的前述熱式流量傳感器2的流量信號(hào)而將流通于節(jié)流口 6的實(shí)際流體流量運(yùn)算顯示的流量傳感控制部7b以相互獨(dú)立的狀態(tài)一體化，從而構(gòu)成控制部7。
[0067]結(jié)果，以單純的構(gòu)成的控制部7，就能夠簡(jiǎn)單且正確地并穩(wěn)定地進(jìn)行壓力式流量控制，并且，還能夠連續(xù)地正確地實(shí)時(shí)進(jìn)行熱式流量傳感器2引起的流量監(jiān)測(cè)。
[0068]另外，由于為使熱式流量傳感器2位于控制閥3的下游側(cè)并將控制閥3和熱式流量傳感器2等的各機(jī)器本體一體地組裝于一個(gè)機(jī)體的構(gòu)成，因而裝置本體的內(nèi)部空間容積大幅地減少，氣體的置換性和真空抽吸的特性也不惡化。
[0069]而且，即使流體供給源側(cè)的流體壓力存在著變動(dòng)，熱式流量傳感器2的輸出特性也不產(chǎn)生大的變動(dòng)，結(jié)果，針對(duì)流體供給側(cè)的壓力變動(dòng)，可進(jìn)行穩(wěn)定的流量監(jiān)測(cè)和流量控制。
[0070]在本發(fā)明的帶有流量監(jiān)測(cè)器的壓力式流量控制裝置中，通過(guò)將4個(gè)本體塊組合而形成裝置本體30，并且，在各塊體形成必要的流體通路等，而且，在第I塊體30a收納有控制閥3，在第2塊體30b與第I塊體30a之間收納有粗濾器29，在第3塊本體3c收納有層流元件2d和節(jié)流口 6，將各塊本體30a?30d相互之間氣密地連結(jié)，由于為這樣的構(gòu)成，因而能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)體30的小型化及控制閥3的出口側(cè)和節(jié)流口 6上游側(cè)的流體通路10的內(nèi)部容積(長(zhǎng)度及剖面面積)的大幅的削減，熱式流量傳感器2的超調(diào)量降低等使得流量控制的響應(yīng)性提聞，并且，能夠?qū)崿F(xiàn)控制精度的大幅的提聞。
[0071]另外，設(shè)有熱式流量傳感器2的監(jiān)測(cè)流量輸出修正電路H，由此，使用機(jī)體30內(nèi)的流體通路10的控制壓力的斜率Λ P/ Λ t來(lái)修正監(jiān)測(cè)流量檢測(cè)值B2,以該修正后的監(jiān)測(cè)流量檢測(cè)值B2’來(lái)判斷監(jiān)測(cè)流量的適當(dāng)與否，因而能夠進(jìn)行精度更高且高響應(yīng)性的流量監(jiān)測(cè)及流量控制。[0072]而且，由于以由熱式流量傳感器2的監(jiān)測(cè)流量輸出修正電路H修正的監(jiān)測(cè)流量輸出B2’作為初始存儲(chǔ)值，因而能夠進(jìn)行精度更高的實(shí)際氣體監(jiān)測(cè)流量自身診斷。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0073]圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的利用節(jié)流口的帶有流量監(jiān)測(cè)器的壓力式流量控制裝置的構(gòu)成概要圖。
[0074]圖2是示出帶有流量監(jiān)測(cè)器的壓力式流量控制裝置的另一示例的構(gòu)成概要圖。
[0075]圖3是示出帶有流量監(jiān)測(cè)器的壓力式流量控制裝置的又一示例的構(gòu)成概要圖。
[0076]圖4是熱式流量傳感器的構(gòu)成的說(shuō)明圖。
[0077]圖5是熱式流量傳感器的動(dòng)作原理的說(shuō)明圖。
[0078]圖6是本發(fā)明申請(qǐng)者所構(gòu)思的帶有流量監(jiān)測(cè)器的壓力式流量控制裝置的第I構(gòu)想圖。
[0079]圖7是本發(fā)明申請(qǐng)者所構(gòu)思的帶有流量監(jiān)測(cè)器的壓力式流量控制裝置的第2構(gòu)想圖。
[0080]圖8是示出熱式流量傳感器的步驟響應(yīng)特性的曲線(設(shè)定流量20%的情況)。
[0081]圖9是示出熱式流量傳感器的步驟響應(yīng)特性的曲線(設(shè)定流量50%的情況)。
[0082]圖10是示出熱式流量傳感器的步驟響應(yīng)特性的曲線(設(shè)定流量100%的情況)。
[0083]圖11是示出熱式流量傳感器的監(jiān)測(cè)流量精度特性的曲線(設(shè)定流量設(shè)定為100?97%的情況)。
[0084]圖12是示出熱式流量傳感器的監(jiān)測(cè)流量精度特性的曲線(設(shè)定流量設(shè)定為
20.0?19.4%的情況)。
[0085]圖13是示出熱式流量傳感器的供給壓力變動(dòng)特性的曲線(設(shè)定流量50%的情況)。
[0086]圖14是示出熱式流量傳感器的重復(fù)再現(xiàn)性特性的曲線(設(shè)定流量100%的情況)。
[0087]圖15是示出熱式流量傳感器的重復(fù)再現(xiàn)性特性的曲線(設(shè)定流量20%的情況)。
[0088]圖16是使用節(jié)流口的壓力式流量控制裝置的構(gòu)成圖。
[0089]圖17是日本專利第4137666號(hào)的第I實(shí)施例所涉及的質(zhì)量流量控制裝置的構(gòu)成說(shuō)明圖。
[0090]圖18是日本專利第4137666號(hào)的第2實(shí)施例所涉及的質(zhì)量流量控制裝置的構(gòu)成說(shuō)明圖。
[0091]圖19示出流量容量2000SCCM的帶有流量監(jiān)測(cè)器的壓力式流量控制裝置的響應(yīng)特性的一個(gè)示例，示出將流量設(shè)定設(shè)為O — 50 — 0%的情況的流量設(shè)定值A(chǔ)1、流量輸出A2、熱式流量傳感器的監(jiān)測(cè)流量輸出B2。
[0092]圖20示出流量容量100SCCM的帶有流量監(jiān)測(cè)器的壓力式流量控制裝置的響應(yīng)特性的一個(gè)示例，示出將流量設(shè)定設(shè)為O — 50%的情況。
[0093]圖21是示出帶有流量監(jiān)測(cè)器的壓力式流量控制裝置的構(gòu)造的概要圖，(a)是縱剖正面圖，(b)是左側(cè)面圖，(C)是平面圖，(d)是底面圖。
[0094]圖22是熱式流量傳感器的監(jiān)測(cè)流量輸出修正電路的方塊構(gòu)成圖。
[0095]圖23示出流量容量100SCCM、N2氣體供給壓力300KPaG的情況的使用監(jiān)測(cè)流量輸出修正電路H的裝置的響應(yīng)特性的一個(gè)示例(O — 20 — 0%及20 — 40 — 20%)。
[0096]圖24示出圖23的裝置中的40 — 60 — 40%及60 — 80 — 60%的響應(yīng)特性。
[0097]圖25示出圖23的裝置中的80 — 100 — 80%及O — 100 — 0%的響應(yīng)特性。
[0098]圖26是示出流量容量2000SCCM的設(shè)有監(jiān)測(cè)流量輸出修正電路H的帶有流量監(jiān)測(cè)器的壓力式流量控制裝置的針對(duì)N2氣體的流量控制特性的線圖。
[0099]圖27示出在圖26的帶有流量監(jiān)測(cè)器的壓力式流量控制裝置中將氣體種類設(shè)為O2氣體的情況的流量控制特性及考慮氣體種類的變換系數(shù)(C.F)的修正后的流量控制特性。
[0100]圖28示出將氣體種類設(shè)為Ar氣體的情況的流量控制特性及考慮氣體種類的變換系數(shù)(C.F)的修正后的流量控制特性。
[0101]圖29是針對(duì)實(shí)際氣體的熱式流量傳感器流量輸出的初始值存儲(chǔ)的處理流程圖。
[0102]圖30的(a)是圖29中的針對(duì)實(shí)際氣體的熱式流量傳感器流量輸出的初始值存儲(chǔ)過(guò)程的概要說(shuō)明圖，(b)是熱式流量傳感器流量輸出的確認(rèn)過(guò)程的概要說(shuō)明圖。
【具體實(shí)施方式】
[0103]以下，基于附圖，說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。
[0104]圖1是本發(fā)明所涉及的帶有流量監(jiān)測(cè)器的壓力式流量控制裝置I的實(shí)施方式所涉及的構(gòu)成概要圖，帶有流量監(jiān)測(cè)器的壓力式流量控制裝置I由壓力式流量控制部Ia和熱式流量監(jiān)測(cè)部Ib的兩個(gè)部分構(gòu)成。
[0105]另外，前述壓力式流量控制部Ia由控制閥3、溫度傳感器4、壓力傳感器5、節(jié)流口6以及形成控制部7的壓力式流量運(yùn)算控制部7a構(gòu)成。
[0106]而且，前述熱式流量監(jiān)測(cè)部Ib由熱式流量傳感器2和形成控制部7的流量傳感控制部7b構(gòu)成。
[0107]前述壓力式流量控制部la，如上所述，由控制閥3、溫度傳感器4、壓力傳感器5、節(jié)流口 6及壓力式流量運(yùn)算控制部7a等構(gòu)成，從輸入端子7?輸出流量設(shè)定信號(hào)，另外，從輸出端子7a2輸出由壓力式流量控制部Ia運(yùn)算的流通于節(jié)流口的流體的流量輸出信號(hào)。
[0108]使用前述節(jié)流口 6的壓力式流量控制部Ia本身，是作為日本專利第3291161號(hào)等而眾所周知的技術(shù)，以由壓力檢測(cè)傳感器5檢測(cè)的壓力為基礎(chǔ)而由壓力式流量運(yùn)算控制部7a運(yùn)算在臨界膨脹條件下流通于節(jié)流口 6的流體的流量，將從輸入端子7?輸入的設(shè)定流量信號(hào)和與所運(yùn)算的流量信號(hào)的差成比例的控制信號(hào)Pd向控制閥3的閥驅(qū)動(dòng)部3a輸出。
[0109]前述壓力式流量控制部Ia及其流量運(yùn)算控制部7a的構(gòu)成，由于與圖16所記載的構(gòu)成實(shí)質(zhì)上相同，因而在此省略其詳細(xì)的說(shuō)明。
[0110]另外，當(dāng)然，在該壓力式流量控制部la，當(dāng)然能夠設(shè)有眾所周知的零點(diǎn)調(diào)整機(jī)構(gòu)、流量異常檢測(cè)機(jī)構(gòu)、氣體種類變換機(jī)構(gòu)(F.F值變換機(jī)構(gòu))等各種附屬機(jī)構(gòu)。
[0111]而且，在圖1中，8是入口側(cè)通路,9是出口側(cè)通路，10是機(jī)器本體內(nèi)的流體通路。
[0112]構(gòu)成前述帶有流量監(jiān)測(cè)器的壓力式流量控制裝置I的熱式流量監(jiān)測(cè)部Ib由熱式流量傳感器2和流量傳感控制部7b構(gòu)成，在流量傳感控制部7b分別設(shè)有輸入端子Tb1及輸出端子7b2。而且，從輸入端子Tb1輸入有監(jiān)測(cè)的流量范圍的設(shè)定信號(hào)，從輸出端子7b2輸出由熱式流量傳感器2檢測(cè)的監(jiān)測(cè)流量信號(hào)(實(shí)際流量信號(hào))。此外，當(dāng)然，在熱式流量監(jiān)測(cè)部lb，也能夠設(shè)有氣體種類變換機(jī)構(gòu)(C.F.值變換機(jī)構(gòu))等附屬機(jī)構(gòu)。[0113]另外，在圖1中未顯示，但當(dāng)然也可以是，在流量傳感控制部7b與壓力式流量運(yùn)算控制部7a之間，適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行前述監(jiān)測(cè)流量信號(hào)和運(yùn)算流量信號(hào)的輸入輸出，監(jiān)視兩者的異同和其差的大小，或者，在兩者的差超過(guò)一定值的情況下發(fā)出警告。
[0114]圖2示出帶有流量監(jiān)測(cè)器的壓力式流量控制裝置I的另一示例，由壓力傳感器5檢測(cè)控制閥3與熱式流量傳感器2之間的流體壓力。此外，帶有流量監(jiān)測(cè)器的壓力式流量控制裝置I的其他構(gòu)成及動(dòng)作，與圖1的情況完全相同。
[0115]圖3示出帶有流量監(jiān)測(cè)器的壓力式流量控制裝置I的又一示例，在節(jié)流口 6的下游側(cè)另外設(shè)有壓力傳感器17，監(jiān)視流通于節(jié)流口 6的流體是否處于臨界膨脹條件下而發(fā)送警報(bào)，或者，能夠使用壓力傳感器5與壓力傳感器17的差壓來(lái)進(jìn)行流量控制。
[0116]前述熱式流量監(jiān)測(cè)部Ia由熱式流量傳感器2和流量傳感控制部7b構(gòu)成，圖4及圖5示出其構(gòu)成的概要。
[0117]S卩，如圖4所示，熱式流量傳感器2具有層流元件(旁通組)2d和在此迂回的傳感管2e，使與旁通組2d相比較而少量的氣體流體以一定的比率流通于該傳感管2e。
[0118]另外，在該傳感管2e，卷繞有串聯(lián)地連接的控制用的一對(duì)電阻線Rl、R4，由連接至該電阻線的傳感電路2b將表示所監(jiān)測(cè)的質(zhì)量流量值的流量信號(hào)2c輸出。
[0119]前述該流量信號(hào)2c向由例如微型計(jì)算機(jī)等構(gòu)成的流量傳感控制部7b導(dǎo)入，基于上述流量信號(hào)2c而求出現(xiàn)在流動(dòng)的流體的實(shí)質(zhì)流量。
[0120]圖5示出熱式流量傳感器2的傳感電路2b的基本構(gòu)造，相對(duì)于上述電阻線R1、R4的串聯(lián)連接，2個(gè)基準(zhǔn)電阻R2、R3的串聯(lián)連接電路并聯(lián)地連接，形成橋接電路。恒流源連接至該橋接電路，另外，將上述電阻線R1、R4彼此的連接點(diǎn)與上述基準(zhǔn)電阻R2、R3彼此的連接點(diǎn)連接至輸入側(cè)而設(shè)有差分電路，成為求出上述兩個(gè)連接點(diǎn)的電位差并將該電位差作為流量信號(hào)2c而輸出的構(gòu)成。
[0121]此外，由于熱式流量傳感器2及流量傳感控制部7b本身是眾所周知的技術(shù)，因而在此省略詳細(xì)的說(shuō)明。
[0122]另外，在本實(shí)施方式中，作為熱式流量監(jiān)測(cè)部lb，使用搭載于富士金股份公司制的FCS-T1000系列的熱式流量傳感器。
[0123]圖21是示出本發(fā)明所涉及的帶有流量監(jiān)測(cè)器的壓力式流量控制裝置I的構(gòu)造的概要圖，圖21(a)是縱剖面圖，(b)是左側(cè)面圖，(C)是平面圖，(d)是底面圖。
[0124]前述圖1所示的由壓力式流量控制部Ia和熱式流量監(jiān)測(cè)部11構(gòu)成的帶有流量傳感器的壓力式流量控制裝置1，由機(jī)體30、控制部7、組裝于前述機(jī)體30的控制閥3、熱式流量傳感器2、溫度傳感器4、壓力傳感器5以及節(jié)流口 6等形成，另外，控制部7由壓力式流量控制部7a和流量傳感控制部7b形成。
[0125]機(jī)體30由第I本體塊30a、第2本體塊30b、第3本體塊30c及第4本體塊30d形成，第I本體塊30a、第3本體塊30c及第4本體塊30d由4根固定螺栓34相互連結(jié)固定。另外，第2本體塊30b由2根固定螺栓35固定到第I本體塊30a。
[0126]而且，熱式流量傳感器2的層流元件2d配設(shè)固定于第3本體塊30c的左側(cè)面?zhèn)鹊膬?nèi)部，壓力傳感器5配設(shè)固定于第3本體塊30c的底面，壓力傳感器17配設(shè)固定于第4本體塊30d的上表面?zhèn)龋瑹崾搅髁總鞲衅?的傳感電路2b及控制部7配設(shè)固定于第3本體塊30c的上表面?zhèn)?，控制閥3的驅(qū)動(dòng)部配設(shè)固定于第I本體塊30a的上表面?zhèn)?，粗濾器29配設(shè)固定于第I本體塊30a與第2本體塊30b之間，節(jié)流口 6配設(shè)固定于第3本體塊30c內(nèi)。
[0127]同樣地，分別地，入口側(cè)通路8形成于第I本體塊30a，流體通路10形成于第I及第3本體塊30a、30c，出口側(cè)通路9形成于第4本體塊體30d，特別地，流體通路10選定內(nèi)徑及長(zhǎng)度，使得其內(nèi)部容積成為必要的最小限度。
[0128]另外，在第3本體塊3c，分別貫穿設(shè)置有傳感管2e的收納孔2e’及溫度傳感器4的收納孔4a。
[0129]此外，在圖21中省略，但當(dāng)然，各本體塊30a~30d之間以及各本體塊與層流元件2d及節(jié)流口 6之間經(jīng)由密封材料而氣密地連結(jié)。
[0130]以機(jī)體30作為如上所述地將多個(gè)塊本體30a~30d連結(jié)組合的構(gòu)造，由此,能夠?qū)⒘黧w通路10的內(nèi)部容積大幅地減少，并且，能夠?qū)恿髟?d和壓力傳感器5、節(jié)流口6等緊湊地配設(shè)在機(jī)體30內(nèi)，能夠進(jìn)行帶有流量監(jiān)測(cè)器的壓力式流量控制裝置的小型化并大幅地降低熱式流量傳感部Ib中的傳感流量的瞬態(tài)的超調(diào)量的水平。
[0131]前述圖19及圖20等所示的監(jiān)測(cè)流量(熱式流量傳感器2的流量輸出B2)的瞬態(tài)的超調(diào)量，成為在監(jiān)測(cè)流量輸出B2與壓力式流量控制部Ia的流量輸出A2之間產(chǎn)生差異的原因，引起帶有流量傳感器的壓力式流量控制裝置I的流量控制精度和響應(yīng)性能的下降。
[0132]因此，有必要盡可能減少前述熱式流量傳感部Ib中的流量輸出B2 (熱式流量傳感器2的流量輸出B2)的超調(diào)量，減少監(jiān)測(cè)流量輸出B2與壓力式流量控制部Ia中的流量輸出A2的差。
[0133]于是，在本發(fā)明中，為了減少圖1的流體流路10中的起因于前述超調(diào)量的前述監(jiān)測(cè)流量輸出B2與流量輸出A2的差，作為這樣的構(gòu)成:從壓力式流量控制部Ia的流量輸出A2的變化率檢測(cè)超調(diào)量的產(chǎn)生時(shí)的流體流路10中的控制壓力的斜率△ P/At，使用該控制壓力的斜率ΛΡ/At來(lái)修正熱式流量傳感器2的流量輸出的檢測(cè)值B2,由此，減少熱式流量監(jiān)測(cè)部Ib的流量輸出B2 (熱式流量`傳感器2的流量輸出B2)與壓力式流量控制部Ia的流量輸出A2之間的差異，謀求監(jiān)測(cè)流量精度的進(jìn)一步的提高。
[0134]參照?qǐng)D1，現(xiàn)在，如果將流動(dòng)于裝置本體內(nèi)的流體通路10的流體流量設(shè)為F1，則該流體流量F1成為由熱式流量傳感器2檢測(cè)的流體流量B2。
[0135]另外，如果將流動(dòng)于節(jié)流口 6的下游側(cè)通路(即，出口側(cè)通路9)的流體流量設(shè)為F2,則該流體流量F2成為壓力式流量控制部Ia中的流體控制流量A2。
[0136]即，上述壓力式流量控制部Ia的控制流量F2,由于通過(guò)F2=KP1 (K=常數(shù)，P1=節(jié)流口 6上游側(cè)的壓力)而運(yùn)算，因而上述流量差F1 - F2與流體流路10中的控制壓力的上升率(即，壓力式流量控制部Ia的流量輸出A2的上升率)成比例。
[0137]結(jié)果，能夠根據(jù)F1-F2~ ΛΡ/At而表示SF2=F1 — C(APMt)(其中，C是用于將控制壓力的上升率變換為流量的系數(shù))，在原理上，能夠根據(jù)(AP/At)而進(jìn)行流量F1的向流量F2的換算。
[0138]此外，在穩(wěn)定狀態(tài)(即，在流體流路10，不存在壓力上升，控制壓力一定)的情況下，成為 ΔΡ/Δ?=0,成為 F1 — F2=0。
[0139]圖22是用于修正上述熱式流量監(jiān)測(cè)部Ib中的監(jiān)測(cè)流量B2的熱式流量傳感器2的監(jiān)測(cè)流量輸出修正電路H的方塊構(gòu)成圖，在圖22中，36是壓力式流量控制部Ia的控制流量輸出A2的輸入端子，37是熱式流量監(jiān)測(cè)部Ib的監(jiān)測(cè)流量輸出B2的輸入端子，38是修正后的監(jiān)測(cè)流量輸出B2’的輸出端子，39是輸入電路，40是微分電路，41是放大電路，42是整形電路，43是修正電路。
[0140]來(lái)自壓力式流量控制部Ia的控制流量輸出A2經(jīng)過(guò)輸入電路39而向微分電路40輸入，在此，檢測(cè)控制流量輸出A2的變化率，即，控制壓力P的變化率ΛΡ/At。
[0141]另外，控制壓力P的斜率(變化率)ΛΡ/At向放大電路41輸入，當(dāng)在此被放大(放大系數(shù)C)之后，通過(guò)波形的整形電路42，整形為與從輸入端子37輸入的熱式流量監(jiān)測(cè)部Ib的監(jiān)測(cè)流量輸出B2相匹配的波形，隨后，向由差分放大器構(gòu)成的修正電路43輸入。
[0142]而且，在修正電路43中，從來(lái)自熱式流量傳感器2的前述監(jiān)測(cè)流量輸出B2減去從整形電路42輸入的修正流量C.ΛΡ/At，將修正后的監(jiān)測(cè)流量輸出B2’從修正輸出端子38輸出。
[0143]圖23至圖25示出使用上述圖22所示的監(jiān)測(cè)流量輸出修正電路H的流量容量100SCCM的帶有流量監(jiān)測(cè)器的壓力式流量控制裝置I的、N2氣體供給壓力300kPaG的條件下的響應(yīng)特性試驗(yàn)結(jié)果。此外，在圖23?圖25中，A1是壓力式流量控制部Ia的設(shè)定輸入，A2是壓力式流量控制部Ia的控制流量輸出，B2是熱式流量控制部Ib的監(jiān)測(cè)流量輸出，B2’是熱式流量控制部Ib的修正后的監(jiān)測(cè)流量輸出。
[0144]如從圖23?圖25還得知的，在裝置的上升時(shí)及下降時(shí)的兩方，壓力式流量控制部Ia的控制流量裝置A2與熱式流量傳感部Ib的監(jiān)測(cè)流量輸出B2的修正后的流量輸出B2’示出近似的響應(yīng)特性。
[0145]即，通過(guò)使用本發(fā)明申請(qǐng)所涉及的監(jiān)測(cè)流量輸出修正電路H，從而即使在監(jiān)測(cè)流量B2產(chǎn)生超調(diào)量，也能夠比較容易地排除其影響，以高的響應(yīng)性得到高精度的監(jiān)測(cè)流量B2’。
[0146]在帶有流量監(jiān)測(cè)器的壓力式流量控制裝置I中，如果控制流體的氣體種類改變，則與現(xiàn)有的壓力式流量控制裝置的情況同樣地，與所謂轉(zhuǎn)換因數(shù)C.F有關(guān)的流量控制特性的修正也成為必要。
[0147]圖26?圖28示出在上述圖22所示的設(shè)有監(jiān)測(cè)流量輸出修正電路H的流量容量2000SCCM的、以N2氣體為基準(zhǔn)而進(jìn)行流量校正的帶有流量監(jiān)測(cè)器的壓力式流量控制裝置I中變更控制流體的氣體種類的情況的監(jiān)測(cè)流量輸出B2的及修正后的監(jiān)測(cè)流量輸出B2’與壓力式流量控制部Ia的設(shè)定流量A1的關(guān)系，氣體供給壓力全都為300kPaG。
[0148]圖26示出使控制流體作為N2而修正之后的監(jiān)測(cè)流量B2與壓力式流量控制部Ia的設(shè)定流量A1的關(guān)系，設(shè)定流量A1與監(jiān)測(cè)流量B2’以1:1的關(guān)系相對(duì)應(yīng)。
[0149]與此相對(duì)的是，圖27及圖28示出使控制流體作為O2及Ar的情況，在以具有圖26所示的流量特性的N2作為控制流體而校正的帶有流量監(jiān)測(cè)器的壓力式流量控制裝置I中，如果使控制流體為O2，則流量控制特性如直線O2那樣。因此，為了使監(jiān)測(cè)流量B2’與設(shè)定流量A1作為1:1的對(duì)比，有必要將流量控制特性O(shè)2再次修正為直線02’。
[0150]在使控制流體作為Ar的情況下也同樣，在使Ar作為控制流體的情況下，流量控制特性如圖28的直線Ar那樣，因而為了使監(jiān)測(cè)流量B2’與設(shè)定流量A1作為1:1的對(duì)比，有必要考慮N2與Ar之間的氣體種類的變換系數(shù)(C.F)，將流量特性Ar修正為直線Ar’。
[0151]接著，對(duì)本發(fā)明所涉及的帶有流量監(jiān)測(cè)器的壓力式流量控制裝置I的實(shí)際使用前的熱式流量傳感器輸出的初始值存儲(chǔ)進(jìn)行說(shuō)明。
[0152]帶有流量監(jiān)測(cè)器的壓力式流量控制裝置I的壓力式流量控制部Ia及熱式流量監(jiān)測(cè)部lb，有必要在裝置I的實(shí)際使用中實(shí)施所謂流量自身診斷，檢查在監(jiān)測(cè)流量與現(xiàn)實(shí)的流體流量之間是否無(wú)差異，這與現(xiàn)有的壓力式流量控制裝置的情況相同。
[0153]因此，在本發(fā)明的帶有流量監(jiān)測(cè)器的壓力式流量控制裝置I中，在將該裝置安裝到氣體供給系統(tǒng)配管等的情況下，首先，有必要預(yù)先存儲(chǔ)供給實(shí)際氣體的初始的熱式流量監(jiān)測(cè)部Ib的設(shè)定流量值與流量輸出值的關(guān)系(以下，稱為實(shí)際氣體監(jiān)測(cè)流量輸出初始值存儲(chǔ))。
[0154]當(dāng)然，對(duì)于壓力式流量控制部la，也需要實(shí)際氣體流量輸出的變換，但由于對(duì)于該技術(shù)已經(jīng)眾所周知，因而在此省略說(shuō)明。
[0155]上述熱式流量監(jiān)測(cè)部Ia的實(shí)際氣體監(jiān)測(cè)流量輸出初始值存儲(chǔ)，按照如圖29所示的處理流程進(jìn)行，首先，使用N2氣體，檢查熱式流量傳感器2的流量輸出B2相對(duì)于裝置I的控制流量A1的關(guān)系，隨后，檢查并且存儲(chǔ)供給實(shí)際氣體的情況的相對(duì)于控制流量A1的熱式流量傳感器2的流量輸出B2。
[0156]參照?qǐng)D29，首先，在實(shí)機(jī)安裝(步驟S1)之后，將N2的流動(dòng)因數(shù)F.F.值向壓力式流量控制部Ia輸入(步驟S2)，對(duì)管路內(nèi)的N2氣體進(jìn)行真空排氣(步驟S3)。
[0157]隨后，進(jìn)行壓力傳感器自動(dòng)零點(diǎn)調(diào)整(步驟S4)及熱式流量傳感器2的自動(dòng)零點(diǎn)調(diào)整(步驟S5),向管路內(nèi)供給N2氣體(步驟S6),進(jìn)行N2氣體引起的流量自身診斷(步驟 S7)。
[0158]而且，在步驟S8中判定基于N2氣體的流量自身診斷的結(jié)果，如果流量自身診斷的結(jié)果處于容許值的范圍內(nèi)，則在步驟S9中檢查相對(duì)于控制流量A1的熱式流量傳感器2的流量輸出B2 (步驟Sltl)，如果兩者的差異是容許值范圍內(nèi)，則結(jié)束基于N2氣體的處理流程，進(jìn)入到步驟S12的基于實(shí)際氣體的處理流程。
[0159]另外，在前述步驟S8中的診斷結(jié)果是容許值范圍外的情況下，判斷為裝置I的異常，在步驟S11中，結(jié)束處理流程。
[0160]如果基于N2氣體的處理流程結(jié)束，則將實(shí)際氣體的流動(dòng)因數(shù)F.F.值向壓力式流量控制部Ia輸入(步驟S12),在配管內(nèi)進(jìn)行真空抽吸(步驟S13),進(jìn)行壓力傳感器5的自動(dòng)零點(diǎn)調(diào)整(步驟S14)、熱式流量傳感器2的自動(dòng)零點(diǎn)調(diào)整(步驟S15),隨后，將實(shí)際氣體向配管路內(nèi)供給(步驟S16)，在步驟S17中進(jìn)行實(shí)際氣體流量自身診斷中的初始值存儲(chǔ)。
[0161]此外，該初始值存儲(chǔ)是存儲(chǔ)供給實(shí)際氣體的情況的供給初期的壓力下降特性的處理，另外，步驟S19的實(shí)際氣體流量自身診斷，在步驟S17中檢查所存儲(chǔ)的壓力下降特性。
[0162]通過(guò)上述步驟S18的實(shí)際氣體流量自身診斷，從而判斷初始值存儲(chǔ)時(shí)和診斷時(shí)的壓力下降特性的差異是否處于容許值范圍內(nèi)(步驟S19),如果處于容許范圍內(nèi)，則在步驟Sm中進(jìn)行熱式流量傳感器2的流量輸出的初始值存儲(chǔ)，接下來(lái)，在步驟S21中確認(rèn)熱式流量傳感器2的流量輸出B2，確認(rèn)相對(duì)于控制流量A2的熱式流量傳感器的監(jiān)測(cè)流量B2的修正值B2’ (步驟S22)，如果兩者的差異是容許范圍內(nèi)，則針對(duì)實(shí)際氣體的熱式流量傳感器輸出的初始值存儲(chǔ)處理完成(步驟28)。另外，如果前述步驟S19中的實(shí)際氣體流量自身診斷結(jié)果是容許范圍外，則裝置I作為異常而中止處理流程(步驟S24)。
[0163]前述步驟S2tl中的熱式流量傳感器流量輸出初始值存儲(chǔ)的處理，具體而言，如圖30(a)所示，利用各流量設(shè)定值A(chǔ)1來(lái)實(shí)行流量控制，從每個(gè)流量設(shè)定值A(chǔ)1的熱式流量傳感器的輸出值B2自動(dòng)算出修正值B2’而將其存儲(chǔ)。[0164]此外，作為這樣的構(gòu)成:各流量設(shè)定值A(chǔ)1的等待時(shí)間t和各設(shè)定值，在工廠出貨前預(yù)先存儲(chǔ)于裝置I內(nèi)，在圖30(a)的示例中，將流量控制設(shè)定值A(chǔ)1設(shè)為25%、50%、75%及100%，而且，將等待時(shí)間t設(shè)為10秒鐘，計(jì)測(cè)熱式流量傳感器2的監(jiān)測(cè)流量B2，算出并存儲(chǔ)其修正值B2’。
[0165]前述步驟S22中的實(shí)際氣體供給時(shí)的熱式流量傳感器流量輸出B2的確認(rèn)也同樣，如圖3(b)所示，在各流量設(shè)定值A(chǔ)1中實(shí)行流量控制，在經(jīng)過(guò)規(guī)定的等待時(shí)間后，計(jì)測(cè)熱式流量傳感器輸出B2，將對(duì)該輸出B2加以修正而得到的傳感器流量輸出B2’輸出，進(jìn)行與控制流量A1的比較。
[0166]此外，壓力式流量控制部的各設(shè)定值A(chǔ)1與其點(diǎn)數(shù)、等待時(shí)間t、確認(rèn)判定的基準(zhǔn)值等，預(yù)先在工廠出貨前存儲(chǔ)于裝置I內(nèi)，在圖3(b)中，示出將控制流量設(shè)定值A(chǔ)1設(shè)為額定的12%、37%、62%、87%并將等待時(shí)間t設(shè)為10秒鐘的情況。
[0167]產(chǎn)業(yè)上的可利用性
本發(fā)明不僅能夠適用于半導(dǎo)體制造裝置用供給設(shè)備，只要控制臨界膨脹條件下的流體的流量，就能夠也廣泛地適用于化學(xué)品制造裝置等的流體供給電路。
[0168]符號(hào)說(shuō)明
1帶有流量監(jiān)測(cè)器的壓力式流量控制裝置 Ia 壓力式流量控制部
Ib 熱式流量監(jiān)測(cè)部
2熱式流量傳感器 2b 傳感電路
2d 層流元件 2e 傳感管
2e’ 傳感管與層流元件之間的流路
3控制閥 3a 閥驅(qū)動(dòng)部
4溫度傳感器
4a 溫度傳感器收納孔
5壓力傳感器
6節(jié)流口
7控制部
7a 壓力式流量運(yùn)算控制部 7b 流量傳感控制部
7a! 輸入端子 7a2 輸出端子 Yb1 輸入端子 7b2 輸出端子
8入口側(cè)通路
9出口側(cè)通路
10機(jī)器本體內(nèi)的流體通路11氣體供給源
12壓力調(diào)整器
13清洗用閥
14輸入側(cè)壓力傳感器
15數(shù)據(jù)記錄器
16真空泵
17壓力傳感器
Pd控制閥的控制信號(hào)
Pc流量信號(hào)
A1流量設(shè)定輸入
A2壓力式流量控制裝置的流量輸出
B1熱式流量傳感器輸出(圖6，熱式流量傳感器為一次側(cè)的情況)B2熱式流量傳感器輸出(圖7，熱式流量傳感器為二次側(cè)的情況)
30機(jī)體
30a第I本體塊30b第2本體塊30c第3本體塊30d第4本體塊
31流體入口
32流體出口
33連接器
34固定螺栓
35固定螺栓
H監(jiān)測(cè)流量輸出修正電路
36壓力式流量控制部的流量輸出A2的輸入端子
37熱式流量監(jiān)測(cè)部的監(jiān)測(cè)流量輸出B2的輸入端子
38監(jiān)測(cè)流量的修正輸出B2’的輸出端子
39輸入電路
40微分電路
41放大電路
42整形電路
43修正電路
【權(quán)利要求】
1.一種帶有流量監(jiān)測(cè)器的壓力式流量控制裝置，其特征在于，由下列部件構(gòu)成: 流體的入口側(cè)通路8 ； 控制閥3，其與入口側(cè)通路8的下游側(cè)連接并構(gòu)成壓力式流量控制部Ia ； 熱式流量傳感器2，其與控制閥3的下游側(cè)連接； 節(jié)流口 6，其介入設(shè)置在與熱式流量傳感器2的下游側(cè)連通的流體通路10 ； 溫度傳感器4，其設(shè)在所述控制閥3與節(jié)流口 6之間的流體通路10的附近； 壓力傳感器5，其設(shè)在所述控制閥3與節(jié)流口 6之間的流體通路10 ； 出口側(cè)通路9，其與所述節(jié)流口 6連通；以及 控制部7，其由壓力式流量運(yùn)算控制部7a及流量傳感控制部7b構(gòu)成，該壓力式流量運(yùn)算控制部7a被輸入來(lái)自所述壓力傳感器5的壓力信號(hào)及來(lái)自溫度傳感器4的溫度信號(hào)，對(duì)流通于節(jié)流口 6的流體的流量值Q進(jìn)行運(yùn)算，并且，向閥驅(qū)動(dòng)部3a輸出使所述控制閥3沿所運(yùn)算的流量值與設(shè)定流量值的差減少的方向進(jìn)行開閉動(dòng)作的控制信號(hào)Pd，該流量傳感控制部7b被輸入來(lái)自所述熱式流量傳感器2的流量信號(hào)2c并根據(jù)該流量信號(hào)2c而將流通于節(jié)流口 6的流體流量運(yùn)算顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有流量監(jiān)測(cè)器的壓力式流量控制裝置，其特征在于，將壓力傳感器5設(shè)在控制閥3的出口側(cè)與熱式流量傳感器2的入口側(cè)之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的帶有流量監(jiān)測(cè)器的壓力式流量控制裝置，其特征在于，作為這樣的控制部7:如果由`流量傳感控制部7b運(yùn)算的流體流量與由壓力式流量運(yùn)算控制部7a運(yùn)算的流體流量之間的差超過(guò)設(shè)定值，則進(jìn)行警報(bào)顯示。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有流量監(jiān)測(cè)器的壓力式流量控制裝置，其特征在于，將控制閥3、熱式流量傳感器2、節(jié)流口 6、壓力傳感器5、溫度傳感器4、入口側(cè)通路8、出口側(cè)通路9 一體地組裝于一個(gè)機(jī)體30，并且，將流體通路10 —體地形成于機(jī)體30。
5.一種帶有流量監(jiān)測(cè)器的壓力式流量控制裝置，其特征在于，由下列部件構(gòu)成: 流體的入口側(cè)通路8 ； 控制閥3，其與入口側(cè)通路8的下游側(cè)連接并構(gòu)成壓力式流量控制部Ia ； 熱式流量傳感器2，其與控制閥3的下游側(cè)連接； 節(jié)流口 6，其介入設(shè)置在與熱式流量傳感器2的下游側(cè)連通的流體通路10 ； 溫度傳感器4，其設(shè)在所述控制閥3與節(jié)流口 6之間的流體通路10的附近； 壓力傳感器5，其設(shè)在所述控制閥3與節(jié)流口 6之間的流體通路10 ； 出口側(cè)通路9，其與所述節(jié)流口 6連通； 壓力傳感器17，其設(shè)在所述節(jié)流口 6的下游側(cè)的出口側(cè)通路9 ;以及控制部7，其由壓力式流量運(yùn)算控制部7a及流量傳感控制部7b構(gòu)成，該壓力式流量運(yùn)算控制部7a被輸入來(lái)自所述壓力傳感器5及壓力傳感器17的壓力信號(hào)及來(lái)自溫度傳感器4的溫度信號(hào)，進(jìn)行流通于節(jié)流口 6的流體的臨界膨脹條件的監(jiān)視并對(duì)流通于節(jié)流口 6的流體的流量值Q進(jìn)行運(yùn)算，并且，向閥驅(qū)動(dòng)部3a輸出使所述控制閥3沿所運(yùn)算的流量值與設(shè)定流量值的差減少的方向進(jìn)行開閉動(dòng)作的控制信號(hào)Pd，該流量傳感控制部7b被輸入來(lái)自所述熱式流量傳感器2的流量信號(hào)2c并根據(jù)該流量信號(hào)2c而將流通于節(jié)流口 6的流體流量運(yùn)算顯示。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的帶有流量監(jiān)測(cè)器的壓力式流量控制裝置，其特征在于，作為這樣的控制部7:如果流通于節(jié)流口 6的流體違反臨界膨脹條件，則進(jìn)行警報(bào)顯示。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的帶有流量監(jiān)測(cè)器的壓力式流量控制裝置，其特征在于，將控制閥3、熱式流量傳感器2、節(jié)流口 6、壓力傳感器5、溫度傳感器4、入口側(cè)通路8、出口側(cè)通路9、壓力傳感器17 —體地組裝于一個(gè)機(jī)體30，并且，將流體通路10 —體地形成于機(jī)體30。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的帶有流量監(jiān)測(cè)器的壓力式流量控制裝置，其特征在于，作為這樣的構(gòu)成:通過(guò)將第I本體塊30a、第2本體塊30b、第3本體塊30c及第4本體塊30d —體地連結(jié)組裝而形成機(jī)體30，并且分別地，在第I本體塊的上表面?zhèn)扰湓O(shè)控制閥3，在第3本體塊30c的左側(cè)面?zhèn)葍?nèi)部配設(shè)層流元件2d，在第3本體塊30c的右側(cè)面?zhèn)葍?nèi)部配設(shè)節(jié)流口 6，在第3本體塊30c的下表面?zhèn)扰湓O(shè)壓力傳感器5，在第3本體塊30c的上表面?zhèn)扰湓O(shè)熱式流量傳感器2的傳感電路2b，而且，形成與各本體塊30a~30d連通的流體流通路。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的帶有流量監(jiān)測(cè)器的壓力式流量控制裝置，其特征在于，作為這樣的構(gòu)成:通過(guò)將第I本體塊30a、第2本體塊30b、第3本體塊30c及第4本體塊30d —體地連結(jié)組裝而形成機(jī)體30，并且分別地，在第I本體塊30a的上表面?zhèn)扰湓O(shè)控制閥3，在第3本體塊30c的左側(cè)面?zhèn)葍?nèi)部配設(shè)層流元件2d，在第4本體塊30c的右側(cè)面?zhèn)葍?nèi)部配設(shè)節(jié)流口 6，在第3本體塊30c的下表面?zhèn)扰湓O(shè)壓力傳感器5，在第3本體塊30c的上表面?zhèn)扰湓O(shè)熱式流量傳感器2的傳感電路2b，在第4塊體的上表面?zhèn)扰湓O(shè)壓力傳感器17，而且，形成與各本體塊30a~30d連通的流體通路。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求5所述的帶有流量監(jiān)測(cè)器的壓力式流量控制裝置，其特征在于，在流量傳感控制部7b，設(shè)有對(duì)基于來(lái)自熱式流量傳感器2的流量信號(hào)而運(yùn)算的監(jiān)測(cè)流量信號(hào)B2進(jìn)行修正的監(jiān)測(cè)流量輸出修正電路H，使用流體控制壓力的斜率Λ P/ Λ t來(lái)將所述監(jiān)測(cè)流量B2修正為B2’ =B2 — C.Λ P/ Λ t (其中，C是變換系數(shù))，以修正后的監(jiān)測(cè)流量B2’作為監(jiān)測(cè)流量信號(hào)而輸出。
11.根據(jù)權(quán)利要求1或 權(quán)利要求5所述的帶有流量監(jiān)測(cè)器的壓力式流量控制裝置，其特征在于，由下列電路構(gòu)成監(jiān)測(cè)流量輸出修正電路H: 壓力式流量控制部Ia的控制流量輸出A2的微分電路40 ； 來(lái)自所述微分電路40的輸出值的放大電路41 ； 來(lái)自所述放大電路41的輸出的整形電路42 ;以及 修正電路43，其從來(lái)自熱式流量監(jiān)測(cè)部Ib的監(jiān)測(cè)流量輸出B2減去來(lái)自所述整形電路的輸入而輸出監(jiān)測(cè)流量輸出B2’。
12.—種帶有流量監(jiān)測(cè)器的壓力式流量控制裝置的實(shí)際氣體監(jiān)測(cè)流量初始值的存儲(chǔ)方法及實(shí)際氣體監(jiān)測(cè)流量的輸出確認(rèn)方法，其特征在于，在根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求5所述的帶有流量監(jiān)測(cè)器的壓力式流量控制裝置中，在將該帶有流量監(jiān)測(cè)器的壓力式流量控制裝置安裝到配管路之后，首先，將N2氣體導(dǎo)入而進(jìn)行壓力式流量控制部Ia的控制流量輸出A2與熱式流量監(jiān)測(cè)部Ib的監(jiān)測(cè)流量輸出B2’的對(duì)比，在兩者的差異為容許范圍內(nèi)的情況下，接著，在將實(shí)際氣體導(dǎo)入而檢測(cè)并存儲(chǔ)各設(shè)定流量值的熱式流量監(jiān)測(cè)部Ib的監(jiān)測(cè)流量輸出B2’的初始值之后，進(jìn)行熱式流量監(jiān)測(cè)部Ib的監(jiān)測(cè)流量輸出B2’相對(duì)于壓力式流量運(yùn)算部Ia的控制流量輸出A2的對(duì)比，如果兩者的差異處于容許范圍內(nèi)，則輸出實(shí)際氣體監(jiān)測(cè)流量輸出B2’，并且，使所述初始值存儲(chǔ)作為有效的存儲(chǔ)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的帶有流量監(jiān)測(cè)器的壓力式流量控制裝置的實(shí)際氣體監(jiān)測(cè)流量初始值的存儲(chǔ)方法及實(shí)際氣體監(jiān)測(cè)流量的輸出確認(rèn)方法，其特征在于，在將N2氣體導(dǎo)入之后，使用N2氣體來(lái)進(jìn)行流量自身診斷，確認(rèn)裝置中無(wú)異常。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或權(quán)利要求13所述的帶有流量監(jiān)測(cè)器的壓力式流量控制裝置的實(shí)際氣體監(jiān)測(cè)流量初始值的存儲(chǔ)方法及實(shí)際氣體監(jiān)測(cè)流量的輸出確認(rèn)方法，其特征在于，在將實(shí)際氣體導(dǎo)入之后，使用實(shí)際氣體來(lái)進(jìn)行流量自身診斷，確認(rèn)裝置及實(shí)際氣體中無(wú)異堂巾O
15.根據(jù)權(quán)利要求12至14中的任一項(xiàng)所述的帶有流量監(jiān)測(cè)器的壓力式流量控制裝置的實(shí)際氣體監(jiān)測(cè)流量初始值的存儲(chǔ)方法及實(shí)際氣體監(jiān)測(cè)流量的輸出確認(rèn)方法，其特征在于，在N2氣體導(dǎo)入前及/或?qū)嶋H氣體導(dǎo)入前，進(jìn)行真空抽吸，進(jìn)行帶有流量監(jiān)測(cè)器的壓力式流量控制裝置的壓力傳感器5及熱式流量傳感器2的自動(dòng)零點(diǎn)調(diào)整。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的帶有流量監(jiān)測(cè)器的壓力式流量控制裝置的實(shí)際氣體監(jiān)測(cè)流量初始值的存儲(chǔ)方法及實(shí)際氣體監(jiān)測(cè)流量的輸出確認(rèn)方法，其特征在于，針對(duì)預(yù)定的多個(gè)壓力式流量控制部Ia的每個(gè)設(shè)定流量，從輸出開始起預(yù)定的等待時(shí)間t后計(jì)測(cè)熱式流量傳感器2的流量輸出，存儲(chǔ)或確`認(rèn)經(jīng)自動(dòng)修正的所述計(jì)測(cè)值。
【文檔編號(hào)】G05D7/06GK103518165SQ201280022338
【公開日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2012年4月5日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月10日
【發(fā)明者】平田薰, 土肥亮介, 西野功二, 池田信一, 杉田勝幸 申請(qǐng)人:株式會(huì)社富士金