CN1816733A - 差压式流量计及差压式流量控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明的课题在于使差压式流量计的构造简化而实现制造成本的降低，并且能够在100％～1％的较广的流量范围内实时地且以在线状态进行误差(E)为(1％SP)以下的高精度的流量计测。为此，在包括孔口测流计、孔口测流计上游侧的压力(P₁)的检测器、孔口测流计下游侧的流体压力(P₂)的检测器、孔口测流计上游侧的流体温度(T)的检测器、利用来自上述各检测器的检测压力(P₁、P₂)及检测温度(T)运算流过孔口测流计的流体流量(Q)的控制运算电路的差压式流量计中，根据

(其中，C₁为比例常数，m和n为常数)来运算前述流体流量(Q)。

Description

差压式流量计及差压式流量控制装置

技术领域

本发明涉及在半导体制造设备或化学设备、食品制造设备等中使用的差压式流量计及差压式流量控制装置(以下，称为差压式流量计等)的改进，涉及下述差压式流量计等，其可以在所谓在线(in line)状态下使用，而且即使是真空下的小流量区域也可以高精度地实时计测或控制处于邻界状态或非邻界状态的流体的流量，价格便宜且构造简单。

背景技术

一直以来，在半导体制造设备或化学设备中，对过程气体和原料气体等的流量测定或流量控制大多使用质量流型流量计(热式质量流量计)等和组合(build up)式流量计等、差压式流量计等。

但是，热式质量流量计存在以下很多缺点：响应性低；在低流量区域内的测定精度低；工作时的故障多；对被控制气体的种类有限制及容易受压力变动的影响等。

同样，组合式流量计等存在的问题是：难以进行实时的流量测定或流量控制；不能在在线状态下使用；对被控制气体的压力有限制及用于测定时需要另外的线路等。

而与此相对，利用孔口测流计和压力计的差压式流量计等具有以下优良的功用：对被控制气体的种类几乎没有限制，可以在在线状态下使用，而且可以进行实时的流量计测或流量控制。

但是，这种差压式流量计等都是将从伯努利定理导出的流量运算式作为基础，通过对其加以各种修正来运算流体流量的，而其中所述伯努利定理是以流体为非压缩性流体作为前提的，因此，存在的缺点是，在流体的压力变化大的情况下(即，流体是非压缩性流体这一近似不再成立的情况下)，不能避免流量的测定精度和控制精度的大幅度降低，结果，不能进行高精度的流量计测或流量控制。

作为解决上述差压式流量计等的缺点的方案，开发并公开了下述压力式流量计等，其强制性地设定孔口测流计上游侧压力P₁和孔口测流计下游侧压力P₂，使得通过孔口测流计的流体达到邻界条件，即流体流速达到音速区域，用Q＝KP₁的理论式运算在该邻界条件下流体的流量Q(特开平10-55218号等)。

但是，即使是该压力流量计等，在流体处于小流量区域(即，孔口测流计上游侧压力P₁和下游侧压力P₂接近的状态)时，也会出现非邻界条件，结果，流量测定值Q或流量控制值Q中含有很大的误差。

即，以往的差压式流量计(或压力式流量计)等，用根据伯努利定理、假设流体是非压缩性流体而导出的流量运算式，在流体达到音速前的非邻界条件下(非音速区域)，用Qc＝SC[P₂(P₁-P₂)]^1/2/T^1/2求出下游侧流量Q，另外在达到音速后的邻界条件下(音速区域)，用Qc＝SCP₁/T^1/2运算下游侧流量Q。其中T为流体通过孔口测流计时的绝对温度，S为孔口测流计截面积，C为比例系数。

另外，用压力比P₂/P₁的邻界值r_c定义流体速度达到音速的邻界条件，用气体的比热容比n，根据P₂/P₁＝r_c＝[2/(n+1)]^n/(n-1)求出该邻界值r_c。

又，用n＝Cp/Cv定义比热容比，Cp为定压比热容，Cv为定容比热容。在2原子分子气体的情况下，n＝7/5＝1.4，r_c＝0.53。另外，在非直线型3原子分子气体的情况下，n＝8/6＝1.33，r_c＝0.54。

但是，以前本申请的发明人等为了改进上述以往的差压式流量计(或压力式流量计)存在的问题，对根据将在非邻界条件下使用的流体视为非压缩性流体而导出的以往的理论流量式Q得到的运算流量值、与实际的流量测定值进行对比，根据以前的理论流量式Qc＝SC/T^1/2[P₂(P₁-P₂)]^1/2，导出具有多个参数的实验流量式Qc’＝SC/T^1/2·P₂ ^m(P₁-P₂)ⁿ＝KP₂ ^m(P₁-P₂)ⁿ，确定上述参数m、n，使得根据该实验流量Qc’得到的运算流量值与实测值一致，由此提出了可更好地适合于压缩性流体的实验流量式Qc’，特愿2001-399433号公开了该方案。

另外，在上述实验流量式Qc’中，用SC/T^1/2定义比例常数K，根据气流的物质条件和绝对温度T进行计算。P₁表示孔口测流计上游侧压力，P₂表示孔口测流计下游侧压力，单位为KPaA(千帕斯卡绝对压力)。在计测流量范围为10～30sccm(标准状态下cc/min单位的流量)的区域中，得到了上述参数m、n的值为：m＝0.47152，n＝0.59492。

上述两个参数m、n的值取决于要计测的流量范围、气体种类，上述的m＝0.47152和n＝0.59492的值是流量在10～30sccm的区域中成立的值，但若流量范围为10～100sccm或100～1000sccm，则m和n的值偏离这些值。

图14是利用了上述实验流量式Qc’的改进型压力式流量控制装置的构成图，是本申请的发明人等先前作为特愿2001-399433号公开了的装置。另外，该图14的装置是作为流量控制装置构成的，但如果省略控制阀21和阀驱动部22、流量比较部23e，则成为差压式流量计，这可容易理解。

在图14中，附图标记20为孔口测流计，附图标记21为控制阀，附图标记22为阀驱动部，附图标记23为控制电路，附图标记23a为压力比运算部，附图标记23b为压力比运算部，附图标记23c为流量运算部，附图标记23d为流量运算部，附图标记23e为流量比较部，附图标记P₁为孔口测流计上游侧流体压力检测器，附图标记P₂为孔口测流计下游侧流体压力检测器，附图标记T为流体温度检测器，附图标记Qs为流量设定值信号，附图标记ΔQ为流量差信号，Qc’为流量运算值。

在该装置中，首先根据检测出的上游侧压力P₁和下游侧压力P₂计算出压力比P₂/P₁(23a)，不断判断流体处于邻界条件还是处于非邻界条件(23b)，在邻界条件下利用流量式Qc＝KP₁(23c)、在非邻界条件下利用实验流量式Qc’＝KP₂ ^m(P₁-P₂)ⁿ进行流量运算。

如上所述，用[2/(n+1)]^n/(n-1)定义邻界值r_c(其中，n为气体的比热容比)，若是2原子分子气体，则r_c＝0.53，若是非直线型3原子分子气体，则r_c＝0.54，表示为r_c＝约0.5。

另外，在流量比较部23a中计算设定流量Qs与运算流量Qc的流量差ΔQ，使阀驱动部22动作，对控制阀21进行开闭控制，以使流量差ΔQ达到零，但在作为流量计使用的情况下，如上所述，不需要流量比较部23e和控制阀21、阀驱动部22。

图15的曲线A是表示用上述图14的改进后的压力式流量计等得到的流量测定或流量控制特性，另外，曲线B是表示以往用在邻界条件下利用Qc＝KP₁的压力式流量计等得到的流量测定或流量控制特性。由图15可知，若用图14的改进后的压力式流量计等，由于在邻界条件下用邻界条件的流量式Qc＝KP₁，而在非邻界条件下用非邻界条件的实验流量式Qc’＝KP₂ ^m(P₁-P₂)ⁿ，故而可以计算出与设定流量成比例的准确的流量Q，如图15的曲线A所示那样可保持流量Q相对于设定％的直线性，即使在流量少的区域，也可进行精度比较高的流量测定和流量控制。

[专利文献1]特公昭59-19365号公报

[专利文献2]特公昭59-19366号公报

[专利文献3]特开平10-55218号公报

发明内容

上述图14所示的改进型压力式流量计等，如果是如图15的曲线A所示那样到最大流量的约10％左右的小流量区域，可以进行比较高精度的流量测定或流量控制，具有优良的实用用途。

但是，存在的问题是，若流量区域为最大流量的约10％以下的小流量区域，则在现实中不能得到实用的流量测定和流量控制精度。

另外，该改进型压力式流量计等还有这样的缺点，即，孔口测流计下游侧的压力P₂为约200 Torr以下的真空时，则相对于基准设定流量的测定误差Error(％SP或％FS)比较大，在实用上产生各种问题。

本发明正是要解决以前本申请发明人等开发的改进型压力式流量计等的上述问题，提供下述的差压式流量计等，其可以在从最大流量(100％)到最大流量的约1％左右的广的流量范围内进行高精度的流量测定或流量控制，并且，即使在孔口测流计下游侧的压力P₂为真空且其产生变动的情况下，也可以通过将预先根据实测求出的误差数据存储在存储装置内，参照该修正数据对流量运算值进行修正，从而进行高精度的流量测定或流量控制，而且构造简单，可以廉价地制造。

技术方案1的发明以下述差压式流量计为发明的基本构成，其包括：孔口测流计、孔口测流计上游侧的压力P₁的检测器、孔口测流计下游侧的流体压力P₂的检测器、孔口测流计上游侧的流体温度T的检测器、及利用来自上述各检测器的检测压力P₁、P₂和检测温度T来运算流过孔口测流计的流体流量Q的控制运算电路，其中，根据Q＝C₁·P₁/T·[(P₂/P₁)^m-(P₂/P₁)ⁿ]^1/2(其中，C₁为比例常数，m和n为常数)来运算上述流体流量Q。

技术方案2的发明以下述差压式流量计为发明的基本构成，其包括：孔口测流计、孔口测流计上游侧的流体压力P₁的检测器、孔口测流计下游侧的流体压力P₂的检测器、孔口测流计上游侧的流体温度T的检测器、及利用来自上述各检测器的检测压力P₁、P₂和检测温度T来运算流体流量Q的控制运算电路，其中，在上述控制运算电路中设有流量运算电路、修正数据存储电路及流量修正运算电路，与孔口测流计下游侧压力P₂的变动相应地对运算出来的流体流量Q进行修正，并将修正后的流量值Q’输出，其中，所述流量运算电路根据Q＝C₁·P₁/T·[(P₂/P₁)^m-(P₂/P₁)ⁿ]^1/2(其中，C₁为比例常数，m和n为常数)来运算流体流量Q，所述修正数据存储电路存储预先根据实测求出的孔口测流计下游侧压力P₂的变动与上述流体流量Q的流量误差Error的关系，所述流量修正运算电路利用来自修正数据存储电路的修正用数据来修正上述运算出来的流体流量Q。

技术方案3的发明，在技术方案2的发明中，在控制运算电路中设有压力比运算电路、邻界条件判定电路及第2流量运算电路，流体处于邻界条件下时，将通过上述第2流体运算电路运算出来的流体流量Q输出，另外，流体处于非邻界条件下时，从流量修正运算电路输出修正后的流量值Q’，其中，所述压力比运算电路运算孔口测流计上游侧的流体压力P₁与孔口测流计下游侧的流体压力P₂之比，所述邻界条件判定电路对上述运算出来的压力比和流体的邻界压力比进行对比而判别流体的状态，所述第2流量运算电路在流体处于邻界条件下时根据Q＝KP₁(其中，K为比例常数)来运算流体流量Q。

技术方案4的发明以下述差压式流量计为发明的基本构成，其将测定最大流量的100～10％的流量区域的差压式流量计、和测定最大流量的10％～1％的流量区域的差压式流量计组合，与上述各流量区域相应地，通过切换阀将应测定的流体向上述各差压流量计切换供给，由此，在较广的流量区域内进行高精度的流量测定。

技术方案5的发明，在技术方案4所述的发明中，各差压式流量计为下述差压式流量计，其包括：孔口测流计、孔口测流计上游侧的流体压力P₁的检测器、孔口测流计下游侧的流体压力P₂的检测器、孔口测流计上游侧的流体温度T的检测器、用来自上述各检测器的检测压力P₁、P₂和检测温度T运算流体流量Q的控制运算电路，并且根据Q＝C₁·P₁/T·[(P₂/P₁)^m-(P₂/P₁)ⁿ]^1/2(其中，C₁为比例常数，m和n为常数)运算上述流体流量Q。

技术方案6的发明，在技术方案4的发明中，各差压式流量计为下述差压式流量计，其包括：孔口测流计、孔口测流计上游侧的流体压力P₁的检测器、孔口测流计下游侧的流体压力P₂的检测器、孔口测流计上游侧的流体温度T的检测器、用来自上述各检测器的检测压力P₁、P₂和检测温度T运算流体流量Q的控制运算电路，并且，在上述控制运算电路中设有：根据Q＝C₁·P₁/T·[(P₂/P₁)^m-(P₂/P₁)ⁿ]^1/2(其中，C₁为比例常数，m和n为常数)运算流体流量Q的流量运算电路、存储预先根据实测求出的孔口测流计下游侧压力P₂的变动与上述流体流量Q的流量误差Error的关系的修正数据存储电路、以及利用来自修正数据存储电路的修正用数据对上述运算出来的流体流量Q进行修正的流量修正运算电路，与孔口测流计下游侧压力P₂的变动相应地对运算出来的流体流量Q进行修正，将修正后的流量值Q’输出。

技术方案7的发明以下述差压式流量计为基本构成，其包括：阀主体12，分别设有流体入口a、流体出口b、第1切换阀10的安装孔17a、第2切换阀11的安装孔17b、孔口测流计上游侧的流体压力检测器2的安装孔18a、孔口测流计下游侧的流体压力检测器3的安装孔18b、及孔口测流计上游侧的流体温度检测器4的安装孔；流体通路16a、16b、16e，穿设在上述阀主体12内部，将流体入口a、第1切换阀10的安装孔17a的底面、孔口测流计上游侧的流体压力检测器2的安装孔18a、和第2切换阀11的安装孔17b的底面直接连通；流体通路16f，将第1切换阀安装孔17a的底面和第2切换阀11的安装孔17b的底面连通；流体通路16c，将第2切换阀11的安装孔17b的底面和孔口测流计下游侧的流体压力检测器3的安装孔18b的底面连通；流体通路16d，将孔口测流计下游侧的流体压力检测器3的安装孔18b的底面和流体出口b连通；孔口测流计上游侧的流体压力检测器2和孔口测流计下游侧的流体压力检测器3，固定在上述各安装孔18a、18b上；孔口测流计上游侧的流体温度检测器4；第1切换阀10，开闭上述流体通路16e和流体通路16f之间；第2切换阀11，开闭上述流体通路16b和流体通路16c之间；小流量用的孔口测流计1’，加设在上述流体通路16f的中途；大流量用的孔口测流计1”，加设在上述流体通路16a或流体通路16b上；控制运算电路，根据上述两压力检测器2、3的检测压力P₁·P₂及温度检测器4的检测温度T而用Q＝C₁·P₁/T·[(P₂/P₁)^m-(P₂/P₁)ⁿ]^1/2运算流过小流量用孔口测流计1’和大流量用孔口测流计1”的流体流量Q；通过将上述第1切换阀10关闭且将第2切换阀11打开而对应测定流量的大流量区域进行测定，另外，通过将上述第1切换阀10打开且将第2切换阀11关闭而对小流量区域进行测定。

技术方案8的发明，在技术方案7的发明中，通过将第1切换阀10关闭且将第2切换阀打开而对最大流量的100～10％的流量区域进行测定，另外，通过将第1切换阀10打开且将第2切换阀11关闭而对最大流量的10％～1％的流量区域进行测定。

技术方案9的发明，在技术方案4或技术方案7的发明中，第1切换阀10和第2切换阀11中的某一个为常闭型的阀，另一个为常开型的阀，并且，从一台控制用电磁阀Mv向两个切换阀10、11的驱动用压力缸10a、11a供给工作用流体。

技术方案10的发明，在技术方案7或技术方案8的发明中，两个差压式流量计共用孔口测流计上游侧的压力检测器2、孔口测流计下游侧的压力检测器3及孔口测流计上游侧的温度检测器4。

技术方案11的发明为一种差压式流量控制装置，包括：具有阀驱动部的控制阀部、设在其下游侧的孔口测流计、孔口测流计上游侧的压力P₁的检测器、孔口测流计下游侧的流体压力P₂的检测器、孔口测流计上游侧的流体温度T的检测器、和控制运算电路，所述控制运算电路利用来自前述各检测器的检测压力P₁、P₂及检测温度T来运算流过孔口测流计的流体流量Q，并且备有运算运算流量Q与设定流量Qs的差的流量比较电路，其特征在于，根据Q＝C₁·P₁/T·[(P₂/P₁)^m-(P₂/P₁)ⁿ]^1/2(其中，C₁为比例常数，m和n为常数)运算上述流体流量Q。

技术方案12的发明为一种差压式流量控制装置，包括：具有阀驱动部的控制阀部、设在其下游侧的孔口测流计、孔口测流计上游侧的流体压力P₁的检测器、孔口测流计下游侧的流体压力P₂的检测器、孔口测流计上游侧的流体温度T的检测器、和控制运算电路，所述控制运算电路利用来自前述各检测器的检测压力P₁、P₂及检测温度T来运算流体流量Q，并且备有运算运算流量Q与设定流量Qs的差的流量比较电路，其特征在于，在上述控制运算电路中设有：根据Q＝C₁·P₁/T·[(P₂/P₁)^m-(P₂/P₁)ⁿ]^1/2(其中，C₁为比例常数，m和n为常数)运算流体流量Q的流量运算电路、存储预先根据实测求出的孔口测流计下游侧压力P₂的变动与上述流体流量Q的流量误差Error的关系的修正数据存储电路、以及根据来自修正数据存储电路的修正用数据而对上述运算出来的流体流量Q进行修正的流量修正运算电路，与孔口测流计下游侧压力P₂的变动相应地对运算出来的流体流量Q进行修正，将修正后的流量值Q’输入上述流量比较电路，运算流量差ΔS＝Q’-Qs。

技术方案13的发明，在技术方案12的发明中，在控制运算电路中设有：运算孔口测流计上游侧的流体压力P₁与孔口测流计下游侧的流体压力P₂之比的压力比运算电路、对上述运算出来的压力比与流体的邻界压力比进行对比而判别流体的状态的邻界条件判定电路、以及在流体处于邻界条件下时根据Q＝KP₁(其中，K为比例常数)运算流体流量Q的第2流量运算电路，在流体处于邻界条件下时，将利用上述第2流量运算电路运算出来的流体流量Q输入上述流量比较电路，另外，在流体处于非邻界条件下时，从流量修正运算电路将修正后的流量值Q’输入上述流量比较电路。

发明效果

根据本发明，大幅度地简化了差压式流量计等的构造本身，并且利用新的实验流量运算式进行流量运算，所述新的实验流量运算式能够得到以极高精度与实测值一致的运算流量值，因此，可以廉价地制造，并且能够以在线的形态，在安装姿势不受限制的情况下使用，而且相对于压力的变动，控制流量也几乎不受影响，可以实时地进行高精度的流量计测或流量控制。

另外，在本发明中，在控制运算电路中设有相对于压力变动的修正数据的存储电路、和利用该电路的运算流量的修正电路，因此，即使在孔口测流计二次侧产生压力变动，也可简单地对其影响进行修正，即使在孔口测流计二次侧的压力P₂接近真空(50Torr以下的低压)的状态的条件下，也可在几乎不受压力变动影响的情况下进行高精度的流量计测或流量控制。

又，在本发明中，将小流量用的差压式流量计和大流量用的差压式流量计有机地一体组装起来，因此，通过使两个差压流量计切换工作，可以在从额定流量(100％)到额定流量的1％左右的小流量(1％)的较广流量范围内，连续地进行误差Error(％SP)为1(％SP)以下的高精度的流量计测。

而且，在本发明中，可以用一个系统的控制用信号Sc自动地进行小流量用的差压式流量计和大流量用的差压式流量计的切换动作，可以进一步简化控制系统。

本发明如上所述，尽管是简单结构的廉价的差压式流量计等，但具有下述优良的使用功用，即、即使在100Torr以下的气体使用条件下，也可以在较广范围的流量区域内高精度地计测所有种类的气体的流量或进行流量控制。

附图说明

图1是本发明的实施方式1的差压式流量计的基本构成图。

图2是表示图1的差压式流量计的误差特性的图表。

图3是表示孔口测流计下游侧压力P₂为真空的情况下，使二次侧管路阻力变化时其与“流量和二次侧压力的误差”的关系的图表。

图4是表示为得到图3的数据而利用的测定电路的图。

图5是本发明的实施方式2的差压式流量计的基本构成图。

图6是本发明的实施方式3的差压式流量计的基本构成图。

图7是表示本发明的实施方式4的差压式流量计整体构成的系统图。

图8是本发明实施方式4的差压式流量计的主要部分的剖面概要图。

图9是使用常开型和常闭型的切换阀的本发明差压式流量计的切换操作系统的说明图。

图10是本发明差压式流量控制装置的实施方式1的基本构成图。

图11是本发明差压式流量控制装置的实施方式2的基本构成图。

图12是本发有差压式流量控制装置的实施方式3的基本构成图。

图13是本发明差压式流量控制装置的实施方式4的基本构成图。

图14是以前公开的改进型压力式流量控制装置的构成图。

图15是表示以前公开的改进型压力式流量控制装置的流量特性的图表。

附图标记说明

Q：实验流量运算式；Q’：修正后流量；Qs：设定流量；SF：标准流量控制器(压力式流量控制装置)；A：差压式流量计；V₂₁～V₂₃：二次侧控制阀；VP：真空排气泵；a：气体入口；b：气体出口；1：孔口测流计(orifice)；1’：小流量用孔口测流计；1”：大流量用孔口测流计；2：孔口测流计上游侧的绝对压力式压力检测器；3：孔口测流计下游侧的绝对压力式压力检测器；4：孔口测流计上游侧的气体绝对温度检测器；5：控制运算电路；5a：流量运算电路；5b：修正数据存储电路；5c：流量修正运算电路；5d：压力比运算电路；5e：邻界条件判定电路；5f：运算邻界条件下的流量的第2流量运算电路；5g：设定流量与运算流量的比较电路；5’：第1控制运算电路；5”：第2控制运算电路；6：流量输出端子；7：电源输入端子；8：气体供给装置；9：气体使用装置(腔)；10：第1切换阀；10a：驱动用压力缸；11：第2切换阀；11a：驱动用压力缸；12：主体；12a：气体入口部件；12b：气体出口部件；12c：第1主体部件；12d：第2主体部件；13a·13b：密封件；14a·14b：压力检测器的安装螺栓；15a·15b：隔膜阀机构；16a～16f：通路；17a：第1切换阀的安装孔；17b：第2切换阀的安装孔；18a：孔口测流计上游侧压力检测器的安装孔；18b：孔口测流计下游侧压力检测器的安装孔；21：控制阀，22：阀驱动部；Mv：控制用电磁阀；Sc：控制用信号。

具体实施方式

下面，根据附图对本发明的实施方式进行说明。

图1所示为本发明的差压式流量计的实施方式1的基本构成，该差压式流量计包括：孔口测流计1、孔口测流计上游侧的绝对压力式压力检测器2、孔口测流计下游侧的绝对压力式压力检测器3、孔口测流计上游侧的气体的绝对温度检测器4、控制运算电路5、输出端子6、输入端子7等。另外，附图标记8为气体供给装置，附图标记9为气体使用装置(腔)。

在本发明的差压式流量计中，对于在差压条件下(即，非邻界条件下)通过孔口测流计1的气体的流量Q，在上述控制运算电路5中用下述(1)式的实验流量式进行运算，其运算值从输出端子6向外部输出。

Q＝C₁·P₁/T·[(P₂/P₁)^m-(P₂/P₁)ⁿ]^1/2......(1)

另外，上述的实验流量式Q是由本申请发明人将下述流量运算式(2)作为基础而新提出的，该下述流量运算式(2)是将以前的连续方程式作为基础的。

[数1]

$\mathrm{Qc}=\frac{S\·P_1}{\mathrm{\δ}}\·{(\frac{2g}{\mathrm{RT}}\·\frac{\mathrm{\κ}}{\mathrm{\κ}-1}({\left(\frac{P_2}{P_1}\right)}^{\frac{2}{\mathrm{\κ}}}-{\left(\frac{P_2}{P_1}\right)}^{\frac{\mathrm{\κ}+1}{\mathrm{\κ}}}))}^{\frac{1}{2}}---\left(2\right)$

又，在(2)式中，δ为气体密度，κ为气体的比热容比，P₁为孔口测流计上游侧压力，P₂为孔口测流计下游侧压力，T为气体温度，R为气体常数，S为孔口测流计截面积，该(2)式是公知的。

在本发明的上述(1)式中，Q为换算成标准状态的体积流量(SCCM)，C₁为包括孔口测流计1的截面积S的系数，P₁为孔口测流计上游侧的绝对压力(Pa)，P₂为孔口测流计下游的绝对压力(Pa)，T为孔口测流计上游侧的气体的绝对温度(K)。

另外，m和n是根据(2)式运算N₂气的κ＝1.40而确定的常数，在孔口测流计直径φ为2.0mmφ、最大流量为2000sccm的流量计中，上述(1)式的C₁＝2680，m＝1.4286，n＝1.7143。

当然，该常数C₁、m及n根据可测定的气体种类而变化，但至于N₂气，判定m＝1.4286和n＝1.7143。

图2是表示图1的差压式流量计(100％设定值2000sccm)的设定流量值(％)与压力P₁、P₂(Torr)及误差Error(％SP)的关系的实测值，即使是气体压力P₁、P₂为50Torr以下的真空，如果设定流量到10(％)(最大流量的10％＝200sccm)左右，则流量误差Error相对于设定流量值(％)来说也为极小的值(1％ SP以下)。

但是，设定流量值为10(％)以下时，流量误差Error达到-1(％SP)以上，流量测定值在实用上产生问题。

图3是表示本发明的差压式流量计的孔口测流计二次侧压力P₂(Torr)与设定流量(％)、误差Error(％SP)及二次侧配管条件的关系的图表，9a是表示设定流量(％)为100sccm的情况，9b是表示设定流量(％)为200sccm的情况，9c是表示设定流量(％)为400sccm的情况，9d是表示设定流量(％)为600sccm的情况，9g是表示设定流量(％)为1200sccm的情况，9j是表示设定流量(％)为1800sccm的情况，9k是表示设定流量(％)为2000sccm(100％)的情况。另外，所使用的差压式流量计的最大流量(100％)为2000sccm。

另外，在各设定流量值(％)之中，四方形标记表示，如图3中所示那样差压式流量计的出口侧为配管管路(4.35mmmφ·100mm)而未加设有阀等的情况下的误差Error(％SP)；菱形标记表示，在差压式流量计的出口侧加设有Cv值为0.3的控制阀时的误差Error(％SP)；三角形标记表示加设有Cv值为0.2的控制阀时的误差Error(％SP)；圆形标记表示加设有Cv值为0.1的控制阀时的误差Error(％SP)。

即，由图3清楚地示出的那样，使用压力条件为真空(50Torr以下)时，根据二次侧(孔口测流计下游侧)的配管条件的不同，压力P₂与流量Q的关系变动很大，结果，误差Error(％SP)变化。

因此，调整差压式流量计时，预先测定使二次侧管路阻力(流导)变化时的流量误差Error(％SP)(图3的情况为4个条件×11点)，预先求出用于消除该误差Error的修正系数。利用该修正系数对在流量运算电路5中用实验流量式(1)运算出的流量值Q进行修正，这样，在真空条件下，即使差压式流量计的二次侧压力P₂发生变化时，也可进行更高精度的流量运算。

图4表示用于得到图3的误差修正系数的测定电路，使用压力式流量控制装置作为标准流量控制器SF，并且，为改变二次侧配管条件而安装自如地设有控制阀V₂，利用该标准流量控制器SF，在100sccm～2000sccm流量区域间以200sccm的间隔调整供给气流量(N₂)(合计11个点)，每次都对差压式流量计A的P₁、P₂、Q及这时的孔口测流计下游侧的压力P₂进行了测定。

另外，根据以下四种情况调整了二次侧管路阻力，即，没有控制阀V₂的情况(用内径4.35mmφ的管路(长度约100mm)将差压式流量计A直接连接到真空泵上时)；将控制阀V₂设为Cv值为0.3的控制阀时；将控制阀V₂设为Cv值为0.2的控制阀时；将控制阀V₂设为Cv值为0.1的控制阀时。

测定流量如上所述，在100sccm～2000sccm之间设定了总计11个点。

并且，误差Error(％SP)是根据(SF的流量值-A的流量值)/SF的流量值×100％计算出的。

另外，向压力式流量控制装置供给的供给压力P₁为约300KpaG，差压式流量计A的孔口测流计二次侧借助真空排气泵Vp(3001/min，最高到达压力为1.2×10^-2Torr)而连续地抽真空。

例如，首先，从二次侧配管管路将控制阀V₂卸下来，只用内径φ＝4.35mm·L＝100mm的直线状不锈钢管形成二次侧管路、通过压力式流量控制装置SF将供给流量设为1000sccm时，差压式流量计A的测定值为约1000sccm，误差E为零，这时的二次侧压力P₂为约18Torr。同样，将从SF供给的供给流量设为2000sccm时，差压式流量计A的读数为1920sccm(误差E为-4％SP)，这时的二次侧压力P₂为约29Torr。

同样地改变二次侧管路的条件时，即使在从SF供给的供给流量为2000sccm(100％)的条件下，在Cv＝0.3时，误差E＝-1％SP及P₂＝34.5Torr，在Cv＝0.2时，误差E＝-0.05％SP及P₂＝40.5Torr。另外，在Cv＝0.1时，误差E＝+2％SP及P₂＝59.5Torr。

通过对上述图3的结果进行整理，相对于各设定流量值(％SP)，可以得到如下表那样的表示孔口测流计下游侧压力P₂的变动与产生误差Error(％SP)的关系的表。

[表1]

设定流量％	设定值sccm	测流孔下游侧管路条件(压力条件)
				测流孔下游侧压力P2(Torr)	误差E(％SP)
		100	2000			29	-4
34.5	-1
				40.5	-0.05
59.5	+2
				50	1000	18.2	0
20.1	+1.9
		22.5	+2.1
32.0	+3.1

即，在约100Torr以下的真空状态下使用的差压式流量计中，在孔口测流计二次侧压力P₂因某种原因而发生变动时，用上述表1的修正数据来修正差压式流量计的实际测定值。

例如，如果在2000sccm(100％)的条件下使用中的差压式流量计显示2000sccm作为测定值，并且这时的孔口测流计下游侧的压力P₂为60Torr，则在测定值(2000sccm)中含有+2％的误差Error(％SP)，因此，进行+2％的修正，将2000sccm的测定值修正为1960sccm。

图5是表示采用上述修正方法的本发明的基本构成的图，在表示实施方式1的图1的差压式流量计的控制运算电路5中设有修正数据的存储电路5b和流量值的修正运算电路5c。

即，对上述流量运算电路5a中用流量实验式Q运算出的流量值Q，参照这时的孔口测流计下游侧压力P₂，从修正数据存储电路5b提取压力P₂下的误差Error(％SP)，从上述流量运算值Q中扣除该误差Error(％SP)部分而进行修正，用修正运算电路5c将修正后的接近于真值的流量值Q’从输出端子6向外部输出。

图6是表示本发明实施方式3的图，设成这样的方式，即、在图5的差压式流量计中，处于邻界条件下时用Q＝KP₁的流量式进行流量的运算，另外，处于非邻界条件下时，用图5的控制运算电路5进行流量运算。

即，如图6所示，在实施方式3的差压式流量计中，在图5的控制运算电路5中增加了压力比运算电路5d、邻界条件判定电路5e及邻界条件下的流量运算电路5f，首先，求出孔口测流计上游侧压力P₁和下游侧压力P₂之比(γ)，对压力比γ和邻界压力比γc的大小进行比较，处于邻界条件下时用Q＝KP₁进行流量运算，并输出运算值。

另外，处于非邻界条件下时，用流量式Q＝C₁·P₁/T·[(P₂/P₁)^m-(P₂/P₁)ⁿ]^1/2运算流量，并用流量修正运算电路5c对运算值Q进行修正后，从输出端子6输出修正后的流量值Q’。

另一方面，在上述实施方式1至实施方式3中，即使利用实验流量运算式Q、或进行流量运算值Q的修正Q’，能将流量测定值的误差Error控制在可实用的范围内[例如1(％SP)以下]的范围也只是到流量范围100～10(％)，流量为10(％)以下时，即使进行修正，也难以将误差Error保持在1(％SP)以下。

于是，在本申请发明的实施方式4中，设成下述构成，即、将上述实施方式1至实施方式3的流量范围不同的两组差压式流量计组合起来，并使上述二组差压式流量计进行切换动作，这样，作为整体来说，在流量为100(％)～1(％)的大的流量范围内可始终进行误差Error为1(％SP)以下的高精度的流量测定。

图7所示为实施方式4的差压式流量计的整体构成图，在图7中，附图标记10为第1切换阀(NC型)，附图标记11为第2切换阀(NC型)，附图标记a为气体入口侧，附图标记b为气体出口侧，附图标记1’为第1孔口测流计(小流量用)，附图标记1”为第2孔口测流计(大流量侧)，附图标记5’为第1控制运算电路，附图标记5”为第2控制运算电路。

即，由第1孔口测流计1’、第1控制运算电路5’等构成小流量侧的差压式流量计(例如10～100sccm流量范围)，另外，由第2孔口测流计1”及第2控制运算电路5”等构成大流量侧的差压式流量控制装置(例如100～1000sccm流量范围)，利用两个差压式流量控制装置，在流量范围为1000sccm(100％)～10sccm(1％)的较广范围内，以误差Error为1(％SP)以下的高精度进行流量计测。

图8为本发明实施方式4的差压式测量计的主要部分的截面概要图，省略了形成两个差压式流量计的第1和第2控制运算电路5’、5”等。

在图8中，附图标记12为主体，附图标记13a、13b为密封件，附图标记14a为孔口测流计上游侧绝对压式力检测器2的安装用螺栓，附图标记14b为孔口测流计下游侧绝对式压力检测器3的安装用螺栓，附图标记15a、15b为隔膜阀机构，附图标记10a、11a为驱动用压力缸。

主体12是通过将气体入口部件12a、气体出口部件12b、第1主体部件12c及第2主体部件12d气密状地组装起来而形成的，用不锈钢制造。

另外，在块状的第1主体部件12c和第2主体部件12d的上表面侧穿设有第1切换阀10和第2切换阀11的安装孔17a、17b，并且在其下表面侧穿设有孔口测流计上游侧压力检测器2和孔口测流计下游侧压力检测器3的安装孔18a、18b。

在图8中，虽没有图示，但在第1主体部件12c上形成有孔口测流计上游侧的气体温度检测器4的安装孔。

在各主体部件12c、12d等上分别穿设有：将流体入口a、第1切换阀10的安装孔17a的底面、孔口测流计上游侧压力检测器2的安装孔18a的底面、和第2切换阀11的安装孔17b的底面分别连通的流体通路16a、16b、16e；将安装孔17a和安装孔17b的各底面间连通的流体通路16f；将安装孔17b的底面和安装孔18b的底面连通的流体通路16c；将安装孔18b的底面和流体出口b连通的流体通路16d。

在流体通路16上设有小流量用的孔口测流计1’，另外，在流体通路16a(或16b)上设有大流量用的孔口测流计1”，在图8的实施方式中，各孔口测流计1’、1”配置在两个主体部件12c、12d的接合面上。

与形成于上述各安装孔17a、17b的底面上的流体通路16e、16b连通的阀座，通过第1切换阀10和第2切换阀11的阀机构15a、15b开闭，通过开闭各阀座，通路16e与通路16f之间及通路16c与通路16b之间被开闭。

通路16c始终连通两安装孔17b、18b之间。

参照图7和图8，首先，在测定测量为大流量区域的情况下，将第1切换阀10关闭、且将第2切换阀11打开，使从气体入口a流入的气体通过通路16a、孔口测流计1”、通路16b、通路16c、通路16d从气体出口b流出。并且，由第2控制运算电路5”(省略图示)进行流量运算，向必要处输出。

另外，如果测定流量区域减少而成为额定流量的10％以下，则将第1切换阀10打开，并且将第2切换阀11关闭。由此，气流通过通路16a、通路16e、小流量用孔口测流计1’、通路16f、通路16c、通路16d而从气体出口b流出。在这期间，由第1控制运算电路5’进行流量运算，向需要处输出，这与计测大流量区域的计测的情况相同。

又，主体12的材质、气体通路内表面的处理加工，隔膜阀机构15a、15b，压力检测器2、3，以及温度检测器等是公知的，因此，在这里省略其说明。

在上述图7和图8的实施方式4中设成下述的构成，即、将第1切换阀10和第2切换阀11分别设成常闭型的阀，经由分别独立的控制用电磁阀将工作用流体向各切换阀10、11的驱动用压力缸10a、11a供给，但也可以将第1切换阀10和第2切换阀11中的一个设成常闭型的阀，将另一个设成常开型的阀，从1台控制用电磁阀将工作用流体向两个切换阀10、11供给。

即，在将两切换阀10、11中的一个设成NO型，将另一个设成NC型的情况下，如图9的控制系统图所示，利用1台控制用电磁阀Mv，可进行两个切换阀10、11的切换操作，控制用信号Sc也可以设在1个系统中。

图10所示为本发明差压式流量控制装置的实施方式1，在上述图1所示的差压式流量计中设有控制阀21和阀驱动部22，并且在控制运算电路5中设有流量比较电路5g，在此，运算从外部输入的设定流量Qs与用流量运算电路5a运算的运算流量Q的流量差ΔQ，将该流量差ΔQ作为其控制信号输入阀驱动部22。由此，控制阀21便向使得上述流量差ΔQ变为零的方向动作，在孔口测流计1中流通的气流量Q被控制到设定流量Qs。

图11所示为差压式流量控制装置的实施方式2，在上述图5所示的差压式流量计中设有控制阀21和阀驱动部22，并且在控制运算电路5中设有流量比较电路5g。

另外，在流量比较电路5g中，利用在修正运算电路5c中对运算流量Q进行误差修正后得到的修正后的流量Q’来运算流量差ΔQ，向使得该流量差ΔQ成为零的方向对控制阀21进行开闭控制。

图12所示为差压式流量控制装置的实施方式3，其设成这样的构成，即、在上述图6所示的差压式流量计中设有控制阀21和阀驱动部22，并且从控制运算电路5中去除了修正数据存储电路5b和修正运算电路5c，取而代之设有流量比较电路5g。

即，气流处于邻界条件下时，用从第2流量运算电路5f运算出的运算流量Q，而气流处于非邻界条件下时，用从流量运算电路5a运算出的运算流量Q，分别运算流量差ΔQ，控制阀21被向使得该流量差ΔQ成为零的方向进行开闭控制。

图13所示为差压式流量控制装置的实施方式4，其设成这样的构成，即、在上述图6所示的差压式流量计中设有控制阀21和阀驱动部22，并且在控制运算电路5中设有流量比较电路5g。

即，气流处于邻界条件下时，用从第2流量运算电路5f运算出的运算流量Q，气流处于非邻界条件下时，用从修正运算电路5c运算出的流量Q’，分别运算流量差ΔQ，控制阀21被向使得该流量差ΔQ成为零的方向进行开闭控制，其中所述修正运算电路5c对从修正运算电路5a运算出的流量Q加以修正。

工业上的可利用性

本发明主要是在半导体制造装置和化学设备、食品制造设备等中使用，可供对气体和液体等流体进行处理的领域中广泛利用。

Claims (13)

1.一种差压式流量计，包括：孔口测流计、孔口测流计上游侧的压力(P₁)的检测器、孔口测流计下游侧的流体压力(P₂)的检测器、孔口测流计上游侧的流体温度(T)的检测器、及利用来自上述各检测器的检测压力(P₁、P₂)和检测温度(T)来运算流过孔口测流计的流体流量(Q)的控制运算电路，

其特征在于，根据Q＝C₁·P₁/T·[(P₂/P₁)^m-(P₂/P₁)ⁿ]^1/2(其中，C₁为比例常数，m及n为常数)来运算上述流体流量(Q)。

2.一种差压式流量计，包括：孔口测流计、孔口测流计上游侧的流体压力(P₁)的检测器、孔口测流计下游侧的流体压力(P₂)的检测器、孔口测流计上游侧的流体温度(T)的检测器、及利用来自上述各检测器的检测压力(P₁、P₂)和检测温度(T)来运算流体流量(Q)的控制运算电路，

其特征在于，在上述控制运算电路中设有流量运算电路、修正数据存储电路及流量修正运算电路，与孔口测流计下游侧压力(P₂)的变动相应地对运算出来的流体流量(Q)进行修正，并将修正后的流量值(Q’)输出，其中，所述流量运算电路根据Q＝C₁·P₁/T·[(P₂/P₁)^m-(P₂/P₁)ⁿ]^1/2(其中，C₁为比例常数，m和n为常数)来运算流体流量(Q)，所述修正数据存储电路存储预先根据实测求出的孔口测流计下游侧压力(P₂)的变动与上述流体流量(Q)的流量误差(Error)的关系，所述流量修正运算电路利用来自修正数据存储电路的修正用数据来修正上述运算出来的流体流量(Q)。

3.根据权利要求2所述的差压式流量计，在控制运算电路中设有压力比运算电路、邻界条件判定电路及第2流量运算电路，流体处于邻界条件下时，将通过上述第2流体运算电路运算出来的流体流量(Q)输出，另外，流体处于非邻界条件下时，从流量修正运算电路输出修正后的流量值(Q’)，其中，所述压力比运算电路运算孔口测流计上游侧的流体压力(P₁)与孔口测流计下游侧的流体压力(P₂)之比，所述邻界条件判定电路对上述运算出来的压力比和流体的邻界压力比进行对比而判别流体的状态，所述第2流量运算电路在流体处于邻界条件下时根据Q＝KP₁(其中，K为比例常数)来运算流体流量(Q)。

4.一种差压式流量计，其特征在于，将测定最大流量的100～10％的流量区域的差压式流量计、和测定最大流量的10％～1％的流量区域的差压式流量计组合，与上述各流量区域相应地，通过切换阀将应测定的流体向上述各差压流量计切换供给，由此，在较广的流量区域内进行高精度的流量测定。

5.根据权利要求4所述的差压式流量计，各差压式流量计为下述差压式流量计，其包括：孔口测流计、孔口测流计上游侧的流体压力(P₁)的检测器、孔口测流计下游侧的流体压力(P₂)的检测器、孔口测流计上游侧的流体温度(T)的检测器、用来自上述各检测器的检测压力(P₁、P₂)和检测温度(T)运算流体流量(Q)的控制运算电路，并且根据Q＝C₁·P₁/T·[(P₂/P₁)^m-(P₂/P₁)ⁿ]^1/2(其中，C₁为比例常数，m及n为常数)运算上述流体流量(Q)。

6.根据权利要求4所述的差压式流量计，各差压式流量计为下述差压式流量计，其包括：孔口测流计、孔口测流计上游侧的流体压力(P₁)的检测器、孔口测流计下游侧的流体压力(P₂)的检测器、孔口测流计上游侧的流体温度(T)的检测器、用来自上述各检测器的检测压力(P₁、P₂)和检测温度(T)运算流体流量(Q)的控制运算电路，

并且，在上述控制运算电路中设有：根据Q＝C₁·P₁/T·[(P₂/P₁)^m-(P₂/P₁)ⁿ]^1/2(其中，C₁为比例常数，m和n为常数)运算流体流量(Q)的流量运算电路、存储预先根据实测求出的孔口测流计下游侧压力(P₂)的变动与上述流体流量(Q)的流量误差(Error)的关系的修正数据存储电路、以及利用来自修正数据存储电路的修正用数据对上述运算出来的流体流量(Q)进行修正的流量修正运算电路，与孔口测流计下游侧压力(P₂)的变动相应地对运算出来的流体流量(Q)进行修正，将修正后的流量值(Q’)输出。

7.一种差压式流量计，其特征在于，包括：

阀主体(12)，分别设有流体入口(a)、流体出口(b)、第1切换阀(10)的安装孔(17a)、第2切换阀(11)的安装孔(17b)、孔口测流计上游侧的流体压力检测器(2)的安装孔(18a)、孔口测流计下游侧的流体压力检测器(3)的安装孔(18b)、及孔口测流计上游侧的流体温度检测器(4)的安装孔；

流体通路(16a、16b、16e)，穿设在上述阀主体(12)内部，将流体入口(a)、第1切换阀(10)的安装孔(17a)的底面、孔口测流计上游侧的流体压力检测器(2)的安装孔(18a)、和第2切换阀(11)的安装孔(17b)的底面直接连通；

流体通路(16f)，将第1切换阀安装孔(17a)的底面和第2切换阀(11)的安装孔(17b)的底面连通；

流体通路(16c)，将第2切换阀(11)的安装孔(17b)的底面和孔口测流计下游侧的流体压力检测器(3)的安装孔(18b)的底面连通；

流体通路(16d)，将孔口测流计下游侧的流体压力检测器(3)的安装孔(18b)的底面和流体出口(b)连通；

孔口测流计上游侧的流体压力检测器(2)和孔口测流计下游侧的流体压力检测器(3)，固定在上述各安装孔(18a、18b)上；

孔口测流计上游侧的流体温度检测器(4)；

第1切换阀(10)，开闭上述流体通路(16e)和流体通路(16f)之间；

第2切换阀(11)，开闭上述流体通路(16b)和流体通路(16c)之间；

小流量用的孔口测流计(1’)，加设在上述流体通路(16f)的中途；

大流量用的孔口测流计(1”)，加设在上述流体通路(16a)或流体通路(16b)上；

控制运算电路，根据上述两压力检测器(2、3)的检测压力(P₁·P₂)及温度检测器(4)的检测温度(T)而用Q＝C₁·P₁/T·[(P₂/P₁)^m-(P₂/P₁)ⁿ]^1/2运算流过小流量用孔口测流计(1’)和大流量用孔口测流计(1”)的流体流量(Q)；

通过将上述第1切换阀(10)关闭且将第2切换阀(11)打开而对应测定流量的大流量区域进行测定，另外，通过将上述第1切换阀(10)打开且将第2切换阀(11)关闭而对小流量区域进行测定。

8.根据权利要求4或权利要求7所述的差压式流量计，第1切换阀(10)和第2切换阀(11)中的某一个为常闭型的阀，另一个为常开型的阀，并且，从一台控制用电磁阀(Mv)向两个切换阀(10、11)的驱动用压力缸(10a、11a)供给工作用流体。

9.根据权利要求7所述的差压式流量计，通过将第1切换阀(10)关闭且将第2切换阀打开而对最大流量的100～10％的流量区域进行测定，另外，通过将第1切换阀(10)打开且将第2切换阀(11)关闭而对最大流量的10％～1％的流量区域进行测定。

10.根据权利要求7或权利要求8所述的差压式流量计，两个差压式流量计共用孔口测流计上游侧的压力检测器(2)、孔口测流计下游侧的压力检测器(3)及孔口测流计上游侧的温度检测器(4)。

11.一种差压式流量控制装置，包括：具有阀驱动部的控制阀部、设在其下游侧的孔口测流计、孔口测流计上游侧的压力(P₁)的检测器、孔口测流计下游侧的流体压力(P₂)的检测器、孔口测流计上游侧的流体温度(T)的检测器、和控制运算电路，所述控制运算电路利用来自前述各检测器的检测压力(P₁、P₂)及检测温度(T)来运算流过孔口测流计的流体流量(Q)，并且备有运算运算流量(Q)与设定流量(Qs)的差的流量比较电路，其特征在于，

根据Q＝C₁·P₁/T·[(P₂/P₁)^m-(P₂/P₁)ⁿ]^1/2(其中，C₁为比例常数，m和n为常数)运算上述流体流量(Q)。

12.一种差压式流量控制装置，包括：具有阀驱动部的控制阀部、设在其下游侧的孔口测流计、孔口测流计上游侧的流体压力(P₁)的检测器、孔口测流计下游侧的流体压力(P₂)的检测器、孔口测流计上游侧的流体温度(T)的检测器、和控制运算电路，所述控制运算电路利用来自前述各检测器的检测压力(P₁、P₂)及检测温度(T)来运算流体流量(Q)，并且备有运算运算流量(Q)与设定流量(Qs)的差的流量比较电路，其特征在于，

在上述控制运算电路中设有：根据Q＝C₁·P₁/T·[(P₂/P₁)^m-(P₂/P₁)ⁿ]^1/2(其中，C₁为比例常数，m和n为常数)运算流体流量(Q)的流量运算电路、存储预先根据实测求出的孔口测流计下游侧压力(P₂)的变动与上述流体流量(Q)的流量误差(Error)的关系的修正数据存储电路、以及根据来自修正数据存储电路的修正用数据而对上述运算出来的流体流量(Q)进行修正的流量修正运算电路，与孔口测流计下游侧压力(P₂)的变动相应地对运算出来的流体流量(Q)进行修正，将修正后的流量值(Q’)输入上述流量比较电路，运算流量差ΔS＝Q’-Qs。

13.根据权利要求2所述的差压式流量计，在控制运算电路中设有：运算孔口测流计上游侧的流体压力(P₁)与孔口测流计下游侧的流体压力(P₂)之比的压力比运算电路、对上述运算出来的压力比与流体的邻界压力比进行对比而判别流体的状态的邻界条件判定电路、以及在流体处于邻界条件下时根据Q＝KP₁(其中，K为比例常数)运算流体流量(Q)的第2流量运算电路，在流体处于邻界条件下时，将利用上述第2流量运算电路运算出来的流体流量(Q)输入上述流量比较电路，另外，在流体处于非邻界条件下时，从流量修正运算电路将修正后的流量值(Q’)输入上述流量比较电路。

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