JP4395186B2 - 流量制御装置および体積の内部等温制御により流量検証を行うための方法 - Google Patents
流量制御装置および体積の内部等温制御により流量検証を行うための方法 Download PDFInfo
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Description
PV=nRT(式1)
は、次のように書き換えられる。
n=PV/RT(式2)
ここで、
n:モル数
P:絶対圧力
V:容積
R:ガス定数(8.3145J/molK)
T:絶対温度
流量(Q)は、時間(t)を変数としたガスのモル容量の変化として表される。
Q=(n1−n2)/t=(P1V2/RT2)/t(式3)
ここで、
n1、P1およびT1は、ブローダウン操作開始時の状態であり、
n2、P2およびT2は、時間(t)経過後のブローダウン操作完了時の状態である。
Q=(n1−n2)/t=(P1V1/Z1RT1−P2V2/Z2RT2)/T(式4)
圧縮係数Zは、現在の温度と圧力を知ることができる場合には、ガスの臨界圧と臨界温度から算出することができる。
Claims (12)
- 制御された流量の圧縮ガスを目標位置に供給するための圧縮ガス源を有し、流体回路内部で用いられる流量制御装置において、
前記圧縮ガス源からのガスの供給を可能にする配管と、
それ自体の校正結果に応じた特定流量のガスが供給されるよう制御された流量を決定するために前記配管に接続された流量調節器と、
前記流量調節器の上流の前記配管に接続された既知体積部、前記既知体積部からのガスの流れが継続している中で、前記既知体積部に向かうガスの流れを中断したときの前記既知体積部内の圧力低下を時間の関数として測定する圧力センサ、および、前記測定の結果を用いて前記流量制御装置が供給しているガスの実流量を算出し、前記実流量が前記特定流量に一致しないときに前記流量調節器を再校正する制御部を含む流量検証装置と、
前記流量検証装置の前記既知体積部の中に設けられていて、前記既知体積部の中を流れるガスが定常流状態のときに蓄熱部の温度をガス温度と等温にし、また、ガスの膨張時にガス温度を一定に維持するための熱の伝導を実施するために周囲からの影響を受けないよう隔離されている蓄熱部と、
前記既知体積部の中に設けられた管を有し、
前記蓄熱部は、細いワイヤを用いて前記管の内部に網状に形成された内側のワイヤ式熱交換器と、細いワイヤを用いて前記管の外周に網状に形成された外側のワイヤ式熱交換器とから構成され、前記内側の熱交換器と外側の熱交換器それぞれを構成するワイヤとワイヤのあいだに空隙が形成されており、前記既知体積部内を流動するガスが前記管の中を流れ、前記空隙を通過するガスが、前記蓄熱部とのあいだで熱の伝導をもたらす流量制御装置。 - 前記蓄熱部は、前記既知体積部の外への熱の伝導を最小にするとともに、周囲からの影響を受けないよう前記蓄熱部を隔離するために、前記蓄熱部と前記既知体積部を形成する本体の内壁のあいだに間隙を有して前記既知体積部の中に設けられている請求項1記載の流量制御装置。
- 前記流量調節器は、前記配管内のガスの圧力を調節するために前記配管に接続された圧力調整弁と、前記圧力調整弁下流の前記配管に接続された固定式オリフィスとを有し、前記圧力調整弁は、前記制御された流量を調節するための調節式圧力設定器を有する請求項1記載の流量制御装置。
- 前記圧力調整弁はドームが装着された圧力調整弁であり、前記圧力調整弁に設定される作動圧力は、前記圧力調整弁の前記ドームに加えられた流体の圧力によって決定される請求項3記載の流量制御装置。
- 内部をガスが流れることが可能な既知体積部と、
前記既知体積部の中に設けられるとともに、前記既知体積部の中を流れるガスが定常流状態のときに蓄熱部の温度をガス温度と等温にするために周囲からの影響を受けないよう隔離されている蓄熱部と、
前記既知体積部からのガスの流れが継続しているときに前記既知体積部に向かうガスの流れを中断するための手段と、
ガス膨張発生時のガス温度を一定に維持するために蓄熱部が熱の伝導を実施するときの前記既知体積部内の圧力低下を測定するための圧力センサと、
前記既知体積部の中に設けられた管とを有し、
前記蓄熱部は、細いワイヤを用いて前記管の内部に網状に形成された内側のワイヤ式熱交換器と、細いワイヤを用いて前記管の外周に網状に形成された外側のワイヤ式熱交換器とから構成され、前記内側の熱交換器と外側の熱交換器それぞれを構成するワイヤとワイヤのあいだに空隙が形成されており、前記既知体積部内を流動するガスが前記管の中を流れ、前記空隙を通過するガスが、前記蓄熱部とのあいだで熱の伝導をもたらし、ガスの流量を算出するために既知体積部内のガスの圧力低下を時間の関数として測定する流量検証装置。 - 前記蓄熱部は、前記既知体積部の外へ伝導される熱を最小にするとともに、周囲からの影響を受けないよう前記蓄熱部を隔離するために前記蓄熱部と前記既知体積部を形成する本体の内壁のあいだに間隙を有して前記既知体積部の中に設けられている請求項5記載の流量検証装置。
- 流量調節器と組み合わされて前記既知体積部からガスを受け取り、かつ、受け取ったガスを目標位置に特定の流量で供給する請求項5記載の流量検証装置。
- 時間の関数として測定した前記既知体積部内のガスの圧力低下を用いて前記流量調節器が供給しているガスの実流量を算出する手段を有するとともに、前記実流量が前記流量調節器の前記特定流量に一致するか否かを検証する請求項7記載の流量検証装置。
- 周囲からの影響を受けないよう隔離された蓄熱部が中に設けられた既知体積部の中にガスを流すことと、
前記既知体積部からのガスの流れが継続しているとき前記既知体積部に向かうガスの流れを中断することと、
ガス膨張発生時のガス温度を一定に維持するために蓄熱部が熱の伝導を実施するときの前記既知体積部内の圧力低下を時間の関数として測定することと、
前記既知体積部の中に延在する構成にするために、前記蓄熱部を、細いワイヤを用いて既知体積部の中の管の内部に網状に設けられた内側のワイヤ式熱交換器と、細いワイヤを用いて前記管の外周に網状に設けられた外側のワイヤ式熱交換器とから構成することと、
前記内側のワイヤ式熱交換器と外側のワイヤ式熱交換器を構成するワイヤとワイヤのあいだに空隙が画成されるように前記蓄熱部を形成することを含み、
前記既知体積部内においてガスを前記管の中に流し、続けて前記蓄熱部の中に流し、前記空隙を通過するガスが、前記蓄熱部とのあいだで熱の伝導をもたらし、前記既知体積部内においてガスを前記管の中に流し、続けて前記蓄熱部の中に流し、
前記既知体積部の中を流れるガスが定常流状態のときに、前記蓄熱部の温度がガス温度と等温にさせられるガスの流量を算出するために時間の関数として既知体積部内のガスの圧力低下を測定する方法。 - 前記既知体積部の外へ伝導される熱を最小にするとともに、周囲からの影響を受けないよう前記蓄熱部を隔離するために、前記蓄熱部と前記既知体積部を形成する本体の内壁のあいだに間隙を有するように、前記蓄熱部を前記既知体積部の中に設けることを含む請求項9記載の方法。
- ガスは半導体部品を製造するためのプロセス・ガスであり、また、前記測定する方法は、流量調節器を介してプロセス・ガスを半導体製造装置に供給するときに用いられる請求項9記載の方法。
- 時間の関数として測定したガスの圧力低下を用いて前記流量調節器が供給しているガスの実流量を算出することと、前記供給のために前記流量調節器の特定流量を検証するために算出した流量を用いることとを含む請求項11記載の方法。
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