JP2016090387A

JP2016090387A - 流量検定ユニット

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Publication number: JP2016090387A
Application number: JP2014225018A
Authority: JP
Inventors: 直也城山; Naoya Shiroyama; 彰仁杉野; Akihito Sugino; 伊藤　稔; Minoru Ito; 稔伊藤
Original assignee: CKD Corp
Current assignee: CKD Corp
Priority date: 2014-11-05
Filing date: 2014-11-05
Publication date: 2016-05-23
Anticipated expiration: 2034-11-05
Also published as: KR20170078655A; CN107148559B; US20170299420A1; WO2016072451A1; TWI607201B; KR102440846B1; CN107148559A; US10317269B2; TW201629440A; JP6047540B2

Abstract

【課題】複数のガス集積ユニットに付け替えて流量検定できる流量検定ユニットを提供すること。【解決手段】第２遮断弁１０５を弁閉した状態で圧力計１０３が測定する圧力測定値の単位時間当たりの圧力変動値と温度計１０４が測定する温度測定値を用いて、流量制御弁１２５Ａ〜１２５Ｃと第２遮断弁１０５との間の容積Ｖを算出し、マスフローコントローラ１２４Ａ〜１２４Ｃの流量を１個ずつ検定する流量検定ユニット１において、ガス集積ユニット２０に着脱自在に接続する第１検定側接続部２を圧力計１０３の上流側に設け、直列に接続する検定ガス入力弁１０と検定側マスフローコントローラ１１と検定側流量制御弁１２を、第２遮断弁１０５に対して並列に設ける。【選択図】図１

Description

本発明は、複数のマスフローコントローラを備えるガス集積ユニットについて、マスフローコントローラの流量を１個ずつ検定する流量検定ユニットに関する。

ガス集積ユニットは、複数のガス供給ラインを集積したものである。ガス集積ユニットは、例えば、反応容器に接続され、真空状態の反応容器に供給する１又は２以上のガスをガス供給ラインにより制御する。反応容器に供給する作用ガスの流量は、製品品質に影響する。そのため、ガス供給ラインは、流量を測定するマスフローコントローラと、マスフローコントローラの測定値を設定流量に一致させるように動作する流量制御弁を、それぞれ備える。マスフローコントローラは、例えば、作用ガスが細い内部配管を流れる際の上流側と下流側の温度差に基づいて、流量を測定する。内部配管の内壁に作用ガスの生成物が付着し、内部配管の内径が変化すると、マスフローコントローラの測定値に誤差が生じる。そこで、ガス集積ユニットは、流量検定ユニットを用いて、マスフローコントローラの流量が１個ずつ検定される。

図８は、従来の流量検定ユニット１０１とガス集積ユニット１１０の回路図である。ガス集積ユニット１１０は、パージガスを制御するパージガスライン１１１と、第１〜第３ガス供給ライン１２１Ａ，１２１Ｂ，１２１Ｃを備える。パージガスライン１１１は、パージガスを入力するパージガス入力ポート１１７を備え、上流側から順番にレギュレータ１１２と、ブルドン管圧力計１１３と、圧力計１１４と、第１パージ弁１１５と、第２パージ弁１１６が直列に接続されている。第１ガス供給ライン１２１Ａは、第１ガスを入力するガス入力ポート１２７Ａを備え、上流側から順番に圧力計１２２Ａと、ガス入力弁１２３Ａと、マスフローコントローラ１２４Ａと、流量制御弁１２５Ａが直列に接続されている。また、第１ガス供給ライン１２１Ａは、ガス入力弁１２３Ａとマスフローコントローラ１２４Ａとの間に、パージガスライン１１１から分流されたパージガスの入力を制御するパージガス入力弁１２６Ａを備える。第２，第３ガス供給ライン１２１Ｂ，１２１Ｃも、第１ガス供給ライン１２１Ａと同様に構成されている。パージガスライン１１１と第１〜第３ガス供給ライン１２１Ａ〜１２１Ｃは、共通出力弁１３１に対して共通流路１３０を介して並列に接続する。

流量検定ユニット１０１は、第１遮断弁１０２と、圧力計１０３と、温度計１０４と、第２遮断弁１０５を備え、第１遮断弁１０２が共通流路１３０に接続されている。流量検定ユニット１０１は、例えば、マスフローコントローラ１２４Ａの流量検定を行う場合には、第２パージ弁１１６と、流量制御弁１２５Ｂ，１２５Ｃと、共通出力弁１３１と、第２遮断弁１０５を弁閉状態にし、第１パージ弁１１５、パージガス入力弁１２６Ａ、流量制御弁１２５Ａ、第１遮断弁１０２を弁開状態にして、マスフローコントローラ１２４Ａにパージガスを流し、第２パージ弁１１６と流量制御弁１２５Ａ〜１２５Ｃと共通出力弁１３１と第２遮断弁１０５との間にパージガスを充填する。そして、流量検定ユニット１０１は、圧力計１０３が測定する圧力測定値から測定時間内の圧力上昇値を求め、その圧力上昇値と、温度計１０４が測定する温度測定値と、測定時間と、第２パージ弁１１６と流量制御弁１２５Ａ〜１２５Ｃと共通出力弁１３１と第２遮断弁１０５との間の容積Ｖに基づいて、マスフローコントローラ１２４Ａの絶対流量を算出する。そして、流量検定ユニット１０１は、算出した絶対流量と設定流量との誤差を求め、その誤差が正常範囲と異常範囲との間の許容範囲であれば、設定流量を補正する。また、流量検定ユニット１０１は、誤差が異常範囲であれば、マスフローコントローラ１２４Ａの交換を指示する表示を行う。

ここで、ガス集積ユニット１１０は、同じ回路構成であっても、構成部品の公差や組立公差等によって、第２パージ弁１１６と、流量制御弁１２５Ａ〜１２５Ｃと、共通出力弁１３１と、第１遮断弁１０２との間の容積Ｖ１が、固体間でばらつく（容積Ｖ１を「タンク容積Ｖ１」ともいう。）。タンク容積Ｖ１のばらつきは、容積Ｖのばらつきとなり、流量検定の精度を低下させる。

そこで、従来の流量検定ユニット１０１は、例えば、第１パージ弁１１５、パージガス入力弁１２６Ａ、流量制御弁１２５Ａ、第１遮断弁１０２を弁開状態にし、流量制御弁１２５Ｂ，１２５Ｃ、パージガス入力弁１２６Ｂ，１２６Ｃ、共通出力弁１３１、第２遮断弁１０５を弁閉した状態で、パージガスライン１１１にパージガスを供給し、圧力計１０３が既定の初期圧力を測定してから目標圧力を測定するまでの単位時間当たりの圧力上昇値を求め、圧力上昇値と温度計１０４が測定する温度測定値に基づいて容積Ｖを算出していた。流量検定ユニット１０１は、第１遮断弁１０２と第２遮断弁１０５との間の容積Ｖ２が予め分かっているので（容積Ｖ２を「既知容積Ｖ２」ともいう。）、容積Ｖから既知容積Ｖ２を減算することにより、タンク容積Ｖ１を算出し、タンク容積Ｖ１のばらつきをマスフローコントローラ１２４Ａ〜１２４Ｃの流量検定に反映させるようにしている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１１−６４７０７号公報

しかしながら、従来の流量検定ユニット１０１は、例えば、ガス集積ユニット１１０のマスフローコントローラ１２４Ａを用いて、容積Ｖ（タンク容積Ｖ１）を測定していた。マスフローコントローラ１２４Ａ〜１２４Ｃは、ガス制御に使用されると、内部配管に生成物が付着する恐れがあるので、従来の流量検定ユニット１０１は、ガス集積ユニット１１０の出荷前或いは使用開始前に容積Ｖ（タンク容積Ｖ１）を算出せざるを得なかった。そして、その容積Ｖ（タンク容積Ｖ１）は、当該ガス集積ユニット１１０に固有な値なので、流量検定の精度を保持するために、従来の流量検定ユニット１０１は、１台のガス集積ユニット１１０に１台ずつ設けられていた。流量検定は、週に一度など定期的に行われる。そのため、流量検定ユニットは、有効に使用されていなかった。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、複数のガス集積ユニットに付け替えて流量検定できる流量検定ユニットを提供することを目的とする。

本発明の一態様は、次のような構成を有している。
（１）マスフローコントローラと流量制御弁を備える複数のガス供給ラインが並列に配置されたガス集積ユニットについて、前記マスフローコントローラの流量を１個ずつ検定するものであって、圧力計と温度計と遮断弁が直列に配置されており、前記遮断弁を弁閉した状態で前記圧力計が測定する圧力測定値の単位時間当たりの圧力変動値と前記温度計が測定する温度測定値を用いて、前記流量制御弁と前記遮断弁との間の容積を算出し、流量検定を行う流量検定ユニットにおいて、前記圧力計の上流側に設けられ、前記ガス集積ユニットに着脱自在に接続する接続部を有すること、検定ガスの入力を制御する検定ガス入力弁と、前記検定ガスの流量を測定する検定側マスフローコントローラと、前記検定側マスフローコントローラが測定する検定ガス流量測定値を設定流量に一致させるように制御する検定側流量制御弁を、直列に接続していること、前記検定ガス入力弁と前記検定側マスフローコントローラと前記検定側流量制御弁が、前記遮断弁に対して並列に設けられていること、を特徴とする。

上記構成の流量検定ユニットは、接続部を介してガス集積ユニットに着脱自在に接続される。この場合、接続部をガス集積ユニットに接続する具合によって、ガス集積ユニットの流量制御弁と遮断弁との間の容積がばらつく。しかし、上記構成の流量検定ユニットは、直列に接続する検定ガス入力弁と検定側マスフローコントローラと検定側流量制御弁が、遮断弁と並列に設けられている。そのため、流量検定ユニットは、ガス集積ユニットのマスフローコントローラを使用しなくても、遮断弁を弁閉状態、検定ガス入力弁を弁開状態にすれば、検定側マスフローコントローラと検定側流量制御弁を介して検定ガスを設定流量に制御して遮断弁より上流側に充填させることが可能である。流量検定ユニットは、この場合に圧力計が測定する圧力測定値の単位時間当たりの圧力変動値と、温度計が測定する温度測定値を用いれば、流量制御弁から遮断弁までの容積を算出し、流量検定を行うことが可能である。よって、上記構成の流量検定ユニットによれば、複数のガス集積ユニットに付け替えて流量検定することができる。

（２）（１）に記載の構成において、前記検定側マスフローコントローラに前記検定ガスを流して前記検定側マスフローコントローラを校正する校正手段を有することが好ましい。

上記構成の流量検定ユニットでは、流量制御弁と遮断弁との間の容積を正確に算出でき、流量検定精度を安定させることができる。

（３）（１）又は（２）に記載の構成において、前記圧力計が、測定範囲が異なる第１圧力計と第２圧力計を含むことが好ましい。

上記構成の流量検定ユニットでは、検定対象となるマスフローコントローラの制御流量に合わせて第１及び第２圧力計の何れかを選択できるので、検定精度を落とさずに検定時間を短くできる。

従って、上記構成によれば、複数のガス集積ユニットに付け替えて流量検定できる流量検定ユニットを提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る流量検定ユニットをガス集積ユニットに接続した流量検定システムの回路図である。図１に示す流量検定ユニットを制御する制御手段の概略構成図である。図２に示す検定側マスフローコントローラ校正プログラムのフロー図である。図２に示す容積測定プログラムのフロー図である。図２に示す流量検定プログラムのフロー図である。本発明の第２実施形態に係る流量検定ユニットをガス集積ユニットに接続した流量検定システムの回路図である。図６に示す流量検定ユニットを制御する制御手段が実行する流量検定プログラムのフロー図である。従来の流量検定ユニットとガス集積ユニットの回路図である。

以下に、本発明の流量検定ユニットの第１実施形態について図面に基づいて説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る流量検定ユニット１をガス集積ユニット２０に接続した流量検定システム１５の回路図である。図１及び以下の説明では、従来の流量検定ユニット１０１及びガス集積ユニット１１０（図８参照）と共通する構成には、従来の流量検定ユニット１０１及びガス集積ユニット１１０（図８参照）と同じ符号を使用し、適宜説明を省略する。流量検定システム１５は、流量検定ユニット１がガス集積ユニット２０に対して着脱自在に接続され、１台の流量検定ユニット１を複数のガス集積ユニット２０に付け替えて流量検定を行うようにしたものである。

流量検定ユニット１は、第１検定側接続部２と第２検定側接続部３とを接続する検定流路４に、第１検定側接続部２側から順番に第１遮断弁１０２と、圧力計１０３と、温度計１０４と、第２遮断弁１０５が、直列に配置されている。流量検定ユニット１は、検定流路４の第１遮断弁１０２と圧力計１０３との間に第３検定側接続部５を接続する合流流路６を備える。合流流路６には、第３検定側接続部５側から順番にレギュレータ７と、ブルドン管圧力計８と、圧力計９と、検定ガス入力弁１０と、検定側マスフローコントローラ１１と、検定側流量制御弁１２が直列に配置されている。そのため、レギュレータ７と、ブルドン管圧力計８と、圧力計９と、検定ガス入力弁１０と、検定側マスフローコントローラ１１と、検定側流量制御弁１２は、圧力計１０３と、温度計１０４と、第２遮断弁１０５に対して、並列に配置され、第２遮断弁１０５より上流側に検定ガスを充填できるようにしている。

一方、ガス集積ユニット２０は、共通流路１３０に終端弁２１が配置され、共通流路１３０の終端部に設けられた第１集積側接続部２４の開閉を制御される。ガス集積ユニット２０は、検定ガス入力ポート２６と第２集積側接続部２５を接続する検定ガスライン２２が設けられ、検定ガス供給弁２３により、第２集積側接続部２５の開閉を制御される。ガス集積ユニット２０は、これら以外は、従来のガス集積ユニット１０１（図８参照）と同様に構成されている。検定ガス入力ポート２６は、検定ガス（本実施形態ではＮ２ガス）を供給する検定ガス供給源に接続される。検定ガス供給源は、パージガス入力ポート２６が接続するパージガス供給源であっても良い。

図２は、図１に示す流量検定ユニット１を制御する制御手段４０の概略構成図である。制御手段４０は、周知のマイクロコンピュータであって、中央演算処理装置（ＣＰＵ）４１と、入出力インターフェース４２と、ＲＯＭ４３と、ＲＡＭ４４を備える。ＲＯＭ４３には、各種プログラムやデータが記憶されている。例えば、ＲＯＭ４３には、校正プログラム４５や、容積測定プログラム４６や、流量検定プログラム４７が記憶されている。また、ＲＯＭ４３には、例えば、検定側マスフローコントローラ１１とマスフローコントローラ１２４Ａ〜１２４Ｃの設定流量や、容積測定や流量検定を行う場合の測定開始圧力Ｐ₀、圧力を測定する測定時間ｔ、予め測定されている第１遮断弁１０２と第２遮断弁１０５と検定側マスフローコントローラ１１との間の容積（既知容積）Ｖ２（図１参照）等を記憶するデータ記憶部４８などを備える。

入出力インターフェース４２は、図１に示す第１遮断弁１０２、圧力計１０３、温度計１０４、第２遮断弁１０５、ブルドン管圧力計８、圧力計９、検定ガス入力弁１０、検定側マスフローコントローラ１１、検定側流量制御弁１２に接続する。また、入出力インターフェース４２は、ガス集積ユニット２０のコントローラ（図示せず）に接続し、制御手段４０は、ガス集積ユニット２０のコントローラ（図示せず）を介して、第１及び第２パージ弁１１５，１１６、ガス入力弁１２３Ａ〜１２３Ｃ、流量制御弁１２５Ａ〜１２５Ｃ、パージガス入力弁１２６Ａ〜１２６Ｃの開閉を制御できる。また、入出力インターフェース４２は、排気弁３０に接続し、制御手段４０が排気弁３０の開閉を制御できるようにしている。

次に、上記流量検定ユニット１の動作について説明する。流量検定ユニット１は、第１検定側接続部２を第１集積側接続部２４に接続し、第３検定側接続部５をガス集積ユニット２０の第２集積側接続部２５に接続することにより、ガス集積ユニット２０に取り付けられる。流量検定ユニット１の第２検定側接続部５は、排気弁３０に接続されている。流量検定ユニット１は、例えば、作業者が流量検定開始指示ボタンを押すことにより、流量検定を開始する。

流量検定ユニット１の制御手段４０は、まず校正プログラム４５をＲＯＭ４３から読み出して実行し、検定側マスフローコントローラ１１に検定ガスを流して検定側マスフローコントローラ１１を校正する。検定側マスフローコントローラ１１の校正は、第２パージ弁１１６と流量制御弁１２５Ａ〜１２５Ｃと共通出力弁１３１と第２遮断弁１０５との間の容積Ｖを測定する精度を向上させるために行われる。図３は、図２に示す検定側マスフローコントローラ校正プログラム４５のフロー図である。

制御手段４０は、先ずステップ１（以下「Ｓ１」と略記する。）において、設定流量状態で検定ガスを流し、第２遮断弁１０５を閉じる。具体的には、制御手段４０は、検定ガス供給弁２３、検定ガス入力弁１０、検定側流量制御弁１２、第２遮断弁１０５と、排気弁３０を弁開状態にする一方、第１遮断弁１０２を弁閉状態にする。これにより、検定ガスが、レギュレータ７、ブルドン管圧力計８、圧力計９、検定ガス入力弁１０、検定側マスフローコントローラ１１、検定側流量制御弁１２、圧力計１０３、温度計１０４、第２遮断弁１０５を介して、排気弁３０に流れる。制御手段４０は、データ記憶部４８から設定流量を読み出し、検定側マスフローコントローラ１１の流量測定値を設定流量に一致させるように、検定側流量制御弁１２を動作させる。検定側マスフローコントローラ１１の流量測定値が安定したら、第２遮断弁１０５を弁閉状態にする。

次に、制御手段４０は、Ｓ２において、圧力変動値ΔＰ０と、測定時間ｔと、測定温度ＲＴ０を測定し、下記数１に記載する気体の状態方程式を用いて流量確認を行う。

具体的には、第２遮断弁１０５が弁閉すると、検定流路４の内部圧力が上昇する。そこで、制御手段４０は、データ記憶部４８から圧力測定開始温度Ｐ₀と、測定時間ｔを読み出し、圧力計１０３が圧力測定開始温度を測定してから測定時間ｔが経過した後の圧力Ｐ₁を圧力計１０３で測定し、圧力変動値ΔＰ₀（ΔＰ₀＝Ｐ₁−Ｐ₀）を算出する。また、制御手段４０は、温度計１０４が測定した測定温度ＲＴ₀を入力する。そして、制御手段４０は、データ記憶部４８から既知容積Ｖ２を読み出す。制御手段４０は、上記数１に対して、圧力変動値ΔＰ₀を「圧力変動値」に、既知容積Ｖ２を「容積」に、測定時間ｔを「測定時間」に、測定温度ＲＴ₀を「温度」に代入し、検定側マスフローコントローラ１１の流量Ｑ０を測定する。

そして、制御手段４０は、Ｓ３において、初期値（出荷前のデータ）との比較を行い、校正を行う。具体的には、制御手段４０は、Ｓ２で算出した流量Ｑ₀を設定流量と比較する。制御手段４０は、流量Ｑ₀と設定流量との誤差が正常範囲と異常範囲との間の許容範囲であれば、その誤差を解消するように設定流量を補正する。尚、制御手段４０は、流量Ｑ₀と設定流量の誤差が、異常範囲であれば、検定側マスフローコントローラ１１の異常を知らせる表示を行う。これにより、検定側マスフローコントローラ１１の校正を終了する。

次に、制御手段４０は、容積測定プログラム４６をＲＯＭ４３から読み出して実行し、第２パージ弁１１６と流量制御弁１２５Ａ〜１２５Ｃと共通出力弁１３１と第２遮断弁１０５との間の容積Ｖ［第２パージ弁１１６と流量制御弁１２５Ａ〜１２５Ｃと共通出力弁１３１と第１遮断弁１０２との間のタンク容積Ｖ１（図１参照）に既知容積Ｖ２を加えた容積Ｖ］を測定する。第１集積側接続部２４と第１接続部５との接続具合によって、容積Ｖがガス集積ユニット２０毎にばらつくため、接続されたガス集積ユニット２０との関係において容積Ｖを正確に把握するためである。図４は、図２に示す容積測定プログラム４６のフロー図である。

制御手段４０は、Ｓ１１において、設定流量状態で検定ガスを流す。具体的には、第２パージ弁１１６、流量制御弁１２５Ａ〜１２５Ｃ、共通出力弁１３１を弁閉状態、検定ガス供給弁２３、ガス入力弁１０、検定側流量制御弁１２、第１遮断弁１０２、第２遮断弁１０５、排気弁３０、終端弁２１を弁開状態にし、検定ガスを流す。このとき、検定側流量制御弁１２は、検定側マスフローコントローラ１１の流量測定値をデータ記憶部４８に記憶されている設定流量に一致させるように動作する。

制御手段４０は、Ｓ１２において、流量が安定したら、第２遮断弁１０５を閉じ、配管内の圧力を検定ガスで上昇させる。具体的には、制御手段４０は、検定側マスフローコントローラ１１の流量測定値が安定したら、第２遮断弁１０５を弁閉状態にし、検定ガスを排気しないようにする。すると、共通流路１３０、検定流路４の内圧が上昇する。

そして、Ｓ１３において、制御手段４０は、測定時間ｔ内の圧力変動値ΔＰ₁を測定する。具体的には、制御手段４０は、第２遮断弁１０５を閉じた後に圧力計１０３が測定開始圧力Ｐ₀を測定したら、その時点から測定時間ｔが経過した後の圧力Ｐ₂を圧力計１０３で計測する。そして、測定時間ｔが経過したときの圧力Ｐ₂から測定開始圧力Ｐ₀を減算することにより、圧力変動値ΔＰ₁を算出する。

制御手段４０は、Ｓ１４において、上記数１に記載する気体の状態方程式に基づいて容積Ｖを算出する。すなわち、制御手段４０は、上記数１について、Ｓ１３で算出した圧力変動値ΔＰ₁を「圧力変動値」に、データ記憶部４８に記憶されている設定流量及び測定時間ｔを「流量」と「測定時間」に、温度計１０４が測定した温度測定値ＴＲ₁を「温度」に代入し、容積Ｖを算出する。検定側マスフローコントローラ１１は、容積測定前に校正されているので、容積Ｖは、精度良く算出される。これにより、制御手段４０は、容積測定処理を終了する。

次に、制御手段４０は、流量検定プログラム４７をＲＯＭ４３から読み出し、ガス集積ユニット２０についてマスフローコントローラ１２５Ａ〜１２５Ｃの流量を１個ずつ検定する。図５は、図２に示す流量検定プログラム４７のフロー図である。

制御手段４０は、Ｓ２１において、検定対象となるマスフローコントローラを介してパージガスを設定流量状態で流す。具体的には、制御手段４０は、例えば、マスフローコントローラ１２４Ａの流量検定を行う場合には、第１パージ弁１１５、パージガス入力弁１２６Ａ、流量制御弁１２５Ａ、終端弁２１、第１遮断弁１０２、第２遮断弁１０５、排気弁３０を弁開状態にし、第２パージ弁１１６、ガス入力弁１２３Ａ〜１２３Ｃ、流量制御弁１２５Ｂ，１２５Ｃ、パージガス入力弁１２６Ｂ、１２６Ｃ、検定ガス供給弁２３、検定ガス入力弁１０、検定側流量制御弁１２を弁閉状態にして、マスフローコントローラ１２４Ａにパージガスを流す。

そして、Ｓ２２において、制御手段４０は、マスフローコントローラ１２４Ａの流量が安定したら、第２遮断弁１０５を閉じ、配管内の圧力をパージガスで上昇させる。具体的には、制御手段４０は、マスフローコントローラ１２４Ａの流量測定値が安定したら、第２遮断弁１０５を閉じることにより、パージガスを共通流路１３０と検定流路４に充填し、容積Ｖにおける圧力を上昇させる。

そして、Ｓ２３において、制御手段４０は、測定時間ｔ内の圧力変動値ΔＰ₂を算出する。具体的には、制御手段４０は、圧力計１０３の圧力測定値がデータ記憶部４６に記憶されている測定開始圧力Ｐ₀になったら、そこから設定時間ｔ後の圧力Ｐ₃を圧力計１０３により計測する。そして、計測した圧力Ｐ₃から測定開始圧力Ｐ₀を減算することにより、圧力変動値ΔＰ₂を算出する。

そして、Ｓ２４において、制御手段４０は、上記数１に記載する気体の状態方程式に基づいて絶対流量Ｑ₂を算出する。すなわち、上記数１に対し、図４に記載の処理により測定した容積Ｖを「容積」に、Ｓ２３で算出した圧力変動値ΔＰ₂を「圧力変動値」に、データ記憶部４８に記憶されている測定時間ｔを「測定時間」に、温度計１０４の温度測定値ＲＴ₂を「温度」に代入し、絶対流量Ｑ₂を算出する。

そして、Ｓ２５において、制御手段４０は、Ｓ２５において、絶対流量Ｑ₂と設定流量を比較して流量検定を行う。具体的には、制御手段４０は、現在の設定流量とＳ２４で算出した絶対流量Ｑ₂との誤差を求め、その誤差が正常範囲である場合には、検定が終了した旨を知らせる表示を行う。また、制御手段４０は、現在の設定流量と絶対流量Ｑ₂の誤差が正常範囲と異常範囲との間の許容範囲である場合には、マスフローコントローラ１２４Ａの設定流量を補正し、検定が終了した旨を知らせる表示を行う。更に、制御手段４０は、現在の設定流量と絶対流量Ｑ₂の誤差が異常範囲である場合には、マスフローコントローラ１２４Ａの交換を指示する表示を行う。これにより、制御手段４０は、流量検定を終了する。

流量検定が終了した流量検定ユニット１は、ガス集積ユニット２０内と流量検定ユニット１内の弁を全て弁閉状態にすると、第１及び第３検定側接続部２，５と第１及び第２集積側接続部２４，２５との接続を解除し、第２検定側接続部３と排気弁３０との接続を解除し、ガス集積ユニット２０から取り外される。

そして、流量検定ユニット１は、上記と同様に、別のガス集積ユニット２０に取り付けられ、検定側マスフローコントローラ１１の校正と容積Ｖの測定を行ってから、流量検定を行う。この場合、第１検定側接続部５の接続具合によって、後のガス集積ユニット２０との関係での容積Ｖが、先のガス集積ユニット２０との関係での容積Ｖと異なることがある。しかし、流量検定ユニット１は、後のガス集積ユニット２０の容積Ｖを検定側マスフローコントローラ１１を用いて算出するので、後のガス集積ユニット２０についても流量検定を精度良く行える。

以上説明したように、本実施形態の流量検定ユニット１は、マスフローコントローラ１２４Ａ〜１２４Ｃと流量制御弁１２５Ａ〜１２５Ｃを備える第１〜第３ガス供給ライン１２１Ａ〜１２１Ｃが並列に配置されたガス集積ユニット２０について、マスフローコントローラ１２４Ａから１２４Ｃの流量を１個ずつ検定するものであって、圧力計１０３と温度計１０４と第２遮断弁１０５が直列に配置されており、第２遮断弁１０５を弁閉した状態で圧力計１０３が測定する圧力測定値の単位時間当たりの圧力変動値と温度計１０４が測定する温度測定値を用いて、流量制御弁１２５Ａ〜１２５Ｃと第２遮断弁１０５との間の容積Ｖを算出し、流量検定を行う流量検定ユニット１において、圧力計１０３の上流側に設けられ、ガス集積ユニット２０に着脱自在に接続する第１検定側接続部２を有すること、検定ガスの入力を制御する検定ガス入力弁１０と、検定ガスの流量を測定する検定側マスフローコントローラ１１と、検定側マスフローコントローラ１１が測定する検定ガス流量測定値を設定流量に一致させるように制御する検定側流量制御弁１２を、直列に接続していること、検定ガス入力弁１０と検定側マスフローコントローラ１１と検定側流量制御弁１２が、第２遮断弁１０５に対して並列に設けられていること、を特徴とする。

このような流量検定ユニット１は、第１検定側接続部２を介してガス集積ユニット２０に着脱自在に接続される。この場合、第１検定側接続部２をガス集積ユニット２０に接続する具合によって、ガス集積ユニット２０の流量制御弁１２５Ａ〜１２５Ｃと第２遮断弁１０５との間の容積Ｖがばらつく。しかし、上記流量検定ユニット１は、直列に接続する検定ガス入力弁１０と検定側マスフローコントローラ１１と検定側流量制御弁１２が、第２遮断弁１０５と並列に設けられている。そのため、流量検定ユニット１は、ガス集積ユニット２０のマスフローコントローラ１２４Ａ〜１２４Ｃを使用しなくても、第２遮断弁１０５を弁閉状態、検定ガス入力弁１０を弁開状態にすれば、検定側マスフローコントローラ１１と検定側流量制御弁１２を介して検定ガスを設定流量に制御して第２遮断弁１０５より上流側に充填させることが可能である。流量検定ユニット１は、この場合に圧力計１０３が測定する圧力測定値の単位時間当たりの圧力変動値と、温度計１０４が測定する温度測定値を用いれば、流量制御弁１２５Ａ〜１２５Ｃから第２遮断弁１０５までの容積Ｖを算出し、流量検定を行うことが可能である。よって、上記流量検定ユニット１によれば、複数のガス集積ユニット２０に付け替えて流量検定することができる。

また、本実施形態の流量検定ユニット１は、検定側マスフローコントローラ１１に検定ガスを流して検定側マスフローコントローラ１１を校正する校正プログラム（校正手段の一例）を有するので、容積Ｖを正確に算出でき、流量検定精度を安定させることができる。

続いて、本発明の流量検定ユニットの第２実施形態について説明する。図６は、本発明の第２実施形態に係る流量検定ユニット１をガス集積ユニット６０に接続した流量検定システム６５の回路図である。流量検定システム６５は、流量検定ユニット６０が、第１実施形態の圧力計１０３に変えて、測定範囲が異なる第１及び第２圧力計６１，６２を配置する点を除き、第１実施形態の流量検定システム１５と同様に構成されている。以下の説明では、第１実施形態と共通する構成には、第１実施形態と同じ符号を付し、説明を適宜省略する。

図７は、図６に示す流量検定ユニット６０を制御する制御手段４０が実行する流量検定プログラムのフロー図である。図７に示す流量検定プログラムの処理は、Ｓ３１の処理だけが、第１実施形態の流量検定プログラム４７の処理（図５参照）と相違する。制御手段４０は、Ｓ３１において、検定対象となるマスフローコントローラの流量が安定したら、第１圧力計６１の圧力測定値を検出し、圧力測定値に合った圧力計６１，６２を選択する。そして、第２遮断弁１０５を閉じ、配管内の圧力をパージガスで上昇させる。

具体的には、例えば、マスフローコントローラ１２４Ａの流量検定を行う場合、Ｓ３１において、第１パージ弁１１５、パージガス入力弁１２６Ａ、流量制御弁１２５Ａ、終端弁２１、第１遮断弁１０２、第２遮断弁１０５、排気弁３０を弁開状態にし、第２パージ弁１１６、ガス入力弁１２３Ａ〜１２３Ｃ、流量制御弁１２５Ｂ，１２５Ｃ、パージガス入力弁１２６Ｂ、１２６Ｃ、検定ガス供給弁２３、検定ガス入力弁１０、検定側流量制御弁１２を弁閉状態にして、マスフローコントローラ１２４Ａにパージガスを流し、マスフローコントローラ１２４Ａの流量が安定したら、第１圧力計６１から圧力測定値を入力する。そして、第１圧力計６１の圧力測定値が、第１圧力計６１の測定範囲内であれば、第１圧力計６１を選択する。一方、第１圧力計６１の圧力測定値が、第１圧力計６１の測定範囲外であれば、第２圧力計６２を選択する。圧力計選択後の処理は、第１実施形態の流量検定と同様なので、説明を省略する。

ガス集積ユニット２０は、容積Ｖが同一でも、マスフローコントローラ１２４Ａ〜１２４Ｃの制御流量によって、容積Ｖにパージガスを充填する時間が異なる。すなわち、例えば、マスフローコントローラ１２４Ａ〜１２４Ｃの制御流量が１ｓｃｃｍ以上１０ｓｃｃｍ未満のガス集積ユニット２０は、マスフローコントローラ１２４Ａ〜１２４Ｃの制御流量が１０ｓｃｃｍ以上１０００ｓｃｃｍ以下のガス集積ユニット２０より、容積Ｖにパージガスを充填するのに時間がかかる。

これに対して、本実施形態の流量検定ユニット６０は、例えば、マスフローコントローラ１２４Ａの設定流量が１ｓｃｃｍ以上１０ｓｃｃｍ未満である場合に、第１圧力計６１が圧力を測定できない場合には、第１圧力計６１より測定範囲が低圧の第２圧力計６２を選択し、第２圧力計６２の圧力測定値を用いて流量検定を行う。一方、マスフローコントローラ１２４Ａの設定流量が１０ｓｃｃｍ以上１０００ｓｃｃｍ以下である場合に、第１圧力計６１が圧力を測定できる場合には、第１圧力計６１を選択し、第１圧力計６１の圧力測定値を用いて流量検定を行う。よって、本実施形態の流量検定ユニット６０によれば、検定対象となるマスフローコントローラ１２４Ａの制御流量に合わせて第１及び第２圧力計６１，６２の何れかを選択できるので、検定精度を落とさずに検定時間を短くできる。

尚、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、色々な応用が可能である。
例えば、上記実施形態では、ガス集積ユニット２０に流量検定ユニット１に検定ガスを供給するための検定ガスライン２２を設けた。これに対して、流量検定ユニット１のレギュレータ７、ブルドン管圧力計８、圧力計９を省く一方、パージガスライン１１１の圧力計１１４と第１パージ弁１１５との間に接続する配管とその配管に配置される供給弁を設け、配管の供給弁より下流側の位置に流量検定ユニット１の第３検定側接続部５を接続するようにしても良い。この場合、検定側マスフローコントローラ１１の校正や容積測定は、パージガスライン１１１からパージガスを入力して行うこととなる。この場合、流量検定ユニット１に搭載する機器を減らし、コストダウンを図ることができる。
例えば、上記実施形態では、マスフローコントローラ１２４Ａ〜１２４Ｃの設定流量をデータ記憶部４８に記憶させたが、制御手段４０がガス集積ユニットのコントローラ（図示せず）から入力するようにしても良い。
例えば、上記第２実施形態では、測定範囲が異なる第１及び第２圧力計４１，４２を使用したが、測定範囲が同じ圧力計を第１及び第２遮断弁１０２，１０５の間に２個並べて配置し、圧力測定値を比較するようにしても良い。
例えば、終端弁２１，検定ガス供給弁２３，排気弁３０を省き、共通流路１３０と検定ガスライン２２と検定流路４の末端を封止栓等で封止しても良い。

１，６０流量検定ユニット
２第１検定側接続部（接続部の一例）
１０検定ガス入力弁
１１検定側マスフローコントローラ
１２検定側流量制御弁
２０ガス集積ユニット
４４校正プログラム（校正手段の一例）
６１，６２第１及び第２圧力計
１０３圧力計
１０４温度計
１０５第２遮断弁（遮断弁の一例）
１２１Ａ〜１２１Ｃ第１〜第３ガス供給ライン
１２４Ａ〜１２４Ｃマスフローコントローラ
１２５Ａ〜１２５Ｃ流量制御弁

Claims

マスフローコントローラと流量制御弁を備える複数のガス供給ラインが並列に配置されたガス集積ユニットについて、前記マスフローコントローラの流量を１個ずつ検定するものであって、圧力計と温度計と遮断弁が直列に配置されており、前記遮断弁を弁閉した状態で前記圧力計が測定する圧力測定値の単位時間当たりの圧力変動値と前記温度計が測定する温度測定値を用いて、前記流量制御弁と前記遮断弁との間の容積を算出し、流量検定を行う流量検定ユニットにおいて、
前記圧力計の上流側に設けられ、前記ガス集積ユニットに着脱自在に接続する接続部を有すること、
検定ガスの入力を制御する検定ガス入力弁と、前記検定ガスの流量を測定する検定側マスフローコントローラと、前記検定側マスフローコントローラが測定する検定ガス流量測定値を設定流量に一致させるように制御する検定側流量制御弁を、直列に接続していること、
前記検定ガス入力弁と前記検定側マスフローコントローラと前記検定側流量制御弁が、前記遮断弁に対して並列に設けられていること、
を特徴とする流量検定ユニット。
請求項１に記載する流量検定ユニットにおいて、
前記検定側マスフローコントローラに前記検定ガスを流して前記検定側マスフローコントローラを校正する校正手段を有すること
を特徴とする流量検定ユニット。
請求項１又は請求項２に記載する流量検定ユニットにおいて、
前記圧力計が、測定範囲が異なる第１圧力計と第２圧力計を含むこと
を特徴とする流量検定ユニット。