JP5274242B2 - フロー制限手段を有する質量流量確認装置 - Google Patents
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Description
Claims (34)
- デバイスによる流体の流率の測定値を確認するフロー確認装置であって、
前記デバイスからの前記流体のフローを受け取るように構成されている容器と、
前記容器の内部の前記流体の圧力を測定するように構成されている圧力センサと、
前記デバイスから前記容器への前記流体のフロー経路に沿って配置されており前記容器の上流側に隣接するフロー制限手段と、
を備えており、前記フロー制限手段は、前記フロー経路に沿った前記流体のフローを制限して前記フロー経路においてショックを誘導するように構成され、更に、前記流率の確認を前記フロー制限手段の上流にある要素に対して実質的に非感知的とするのに十分な時間間隔の間だけ前記ショックを維持するように構成されていることを特徴とするフロー確認装置。 - 請求項1記載のフロー確認装置において、前記フロー制限手段は、更に、前記流体のバルク速度を前記フロー制限手段の上流にある前記要素と前記容器との間で超音速とすることによりショックを誘導し、前記流体の前記バルク速度を前記時間間隔の間だけ超音速に維持することにより前記容器の中への前記流体の流率が前記時間間隔の間は実質的に一定に維持されることを特徴とするフロー確認装置。
- 請求項1記載のフロー確認装置において、前記容器の出口からの前記流体のフローを規制するように構成された出口弁を更に備えており、
前記フロー制限手段は、更に、前記容器の中への流体の流率が定常状態に到達し前記出口弁が閉じられた後で前記フロー経路においてショックを誘導することにより、前記流体の圧力が前記容器の内部で上昇するように構成されていることを特徴とするフロー確認装置。 - 請求項1記載のフロー確認装置において、前記フロー制限手段は、毛細管と多孔性プラグとオリフィスと調整可能弁とノズルとの中の少なくとも1つを含むことを特徴とするフロー確認装置。
- 請求項1記載のフロー確認装置において、前記フロー制限手段は、1つ又は複数のファクタに基づいて前記流体のフローの制限を調整するように動作可能である調整可能なフロー制限手段を含むことを特徴とするフロー確認装置。
- 請求項5記載のフロー確認装置において、前記1つ又は複数のファクタは、前記容器の中への前記流体の流率と、前記流体の分子量と、前記流体の比熱比とを含むことを特徴とするフロー確認装置。
- 請求項1記載のフロー確認装置において、
前記容器の内部の前記流体の温度を測定するように構成されている温度センサと、
前記出口弁を制御するように構成されており、更に、前記出口弁が閉じてから前記時間間隔の間は前記容器の中の前記流体の圧力の上昇速度を測定することによって、また、前記測定された上昇速度を用いて前記デバイスからの前記流体の流率を計算することによって、前記デバイスによる前記流体の流率の測定値を確認するように構成されているコントローラと、
を更に備えていることを特徴とするフロー確認装置。 - 請求項7記載のフロー確認装置において、前記コントローラは、Vを容器の体積、Tを前記容器の中の前記流体の温度、TSTPを摂氏0度で定義された標準温度であり約273.15kである温度、PSTPを1atmで定義された標準圧力、ΔP/Δtを前記時
間期間の間の前記流体の圧力の上昇速度として、数式Q=(V/T)(TSTP/PSTP)(ΔP/Δt)を用いて前記デバイスからの前記流体の流率を計算するように構成されていることを特徴とするフロー確認装置。 - 請求項7記載のフロー確認装置において、前記時間間隔は、tを前記時間間隔、Vを前記容器の体積、cを前記ショックのショック・フロントのすぐ上流にある音の速さ、Atを前記フロー制限手段の断面積、γを気体の比熱比、Piを前記時間間隔の始期における前記容器の中の初期圧力、PSTPを標準圧力、TSTPを標準温度、Qを前記容器の中への前記流体の体積流量、Tを前記容器の中の前記流体の温度として、t=(V/At)[(γ+1)/c]−(Pi/PSTP)(VTSTP/QT)によって与えられることを特徴とするフロー確認装置。
- 請求項1記載のフロー確認装置において、前記デバイスは、MFC(質量流量コントローラ)とMFM(質量流量計)との少なくとも一方を含むことを特徴とするフロー確認装置。
- 請求項1記載のフロー確認装置において、前記フロー制限手段の上流にある前記要素は、外部配管コンポーネントと外部体積とオリフィスとの中の少なくとも1つを含むことを特徴とするフロー確認装置。
- 外部要素が流率確認装置による流体の流率の確認に影響を与えるのを防止する装置であって、前記流率確認装置は、質量流量コントローラから前記流体のフローを受け取るように構成されている容器と、前記容器からの前記流体のフローを制御するように構成された出口弁と、を含んでおり、前記外部要素は前記流率確認装置の上流側に配置されている、装置において、
前記質量流量コントローラから前記容器への前記流体のフロー経路に沿って配置されており前記容器の上流側に隣接するフロー制限手段を備えており、
前記容器への前記流体の流率が定常状態に到達し前記出口弁が閉鎖され前記容器の中の前記流体の圧力が上昇するようになった後で、前記フロー制限手段は、前記フロー経路に沿った前記流体のフローを制限して前記フロー経路においてショックを誘導するように構成され、
前記フロー制限手段は、更に、前記流率測定値の確認を前記外部要素に対して実質的に非感知的とするのに十分な時間間隔の間だけ前記ショックを維持するように構成されていることを特徴とする装置。 - 請求項12記載の装置において、前記フロー制限手段は、毛細管と多孔性プラグとオリフィスと調整可能弁とノズルとの中の少なくとも1つを含むことを特徴とする装置。
- 請求項13記載の装置において、前記フロー制限手段は、1つ又は複数のファクタに基づいて前記流体のフローの制限を調整するように動作可能である調整可能なフロー制限手段を含んでおり、前記1つ又は複数のファクタは、前記容器の中への前記流体の流率と、前記流体の分子量と、前記流体の比熱比とを含むことを特徴とする装置。
- デバイスによる流体の流率の測定値を確認する方法であって、
容器上の出口弁が開放状態に維持されている間、前記流体を前記デバイスから前記容器に向けてフロー経路に沿って移動させるステップと、
前記容器の中への前記流体の流率と前記容器の中の前記流体の圧力とが定常状態に至ることを許容するステップと、
前記容器の出口弁を閉鎖することにより前記容器の中の前記流体の圧力が上昇を開始するようにするステップと、
前記フロー経路に沿っており前記容器の上流側に隣接する位置において前記流体のフローを制限し、前記流体のバルク速度を前記位置と前記容器との間で超音速とすることによってショックを誘導して、ある時間間隔の間だけ前記ショックを維持するステップと、
前記時間間隔の間での前記容器の中の前記流体の圧力の上昇速度を測定し、前記圧力の前記測定された上昇速度を用いて前記流体の流率を計算するステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 被試験デバイス(DUT)のインサイチュ確認のためのフロー確認装置であって、
DUTに接続可能な入口と、
前記DUTとこのフロー確認装置とを通過して気体を引き出す真空ポンプに接続可能な出口と、
所定の体積を有する容器と、
前記入口を前記容器に接続する拡散性媒体と、
前記容器を前記出口に接続して前記容器から前記出口へのフローを制御する出口弁と、
前記容器に動作的に接続されており前記容器の中からの温度測定値を提供する少なくとも1つの温度センサと、
前記容器に動作的に接続されており前記容器の中からの圧力測定値を提供する圧力トランスデューサと、
を備えていることを特徴とするフロー確認装置。 - 請求項16記載のフロー確認装置において、前記拡散性媒体は毛細管を含むことを特徴とするフロー確認装置。
- 請求項16記載のフロー確認装置において、前記拡散性媒体は多孔性プラグを含むことを特徴とするフロー確認装置。
- 請求項16記載のフロー確認装置において、前記拡散性媒体は直列に接続された複数の離間されたフロー制限手段を含むことを特徴とするフロー確認装置。
- 請求項16記載のフロー確認装置において、前記少なくとも1つの温度センサは前記容器の中からの平均的な温度測定値を提供するように構成されている1又は複数の温度センサを含むことを特徴とするフロー確認装置。
- 請求項16記載のフロー確認装置において、前記温度センサと前記圧力トランスデューサと前記弁とに接続されタイマを含むコントローラを更に備えており、前記MFVが前記DUTと前記真空ポンプとの間に接続されると、前記真空ポンプは動作し、前記DUTはフロー設定点を提供され、前記コントローラは、
前記弁を開放し、
前記容器の中のフローと圧力とが定常状態に到達することを許容し、
前記弁を閉鎖し、時刻t=0における前記所定の体積の前記容器の中の温度Tと圧力Pとを記録し、
時刻t=Nまで所定の間隔で前記所定の体積の前記容器の中の温度Tと圧力Pとを記録し、
時刻t=0からt=Nまでの前記所定の体積の前記容器の中の温度測定値と圧力測定値とに基づいて、前記容器の圧力を前記容器の温度で除した関数の時間導関数Δ(P/T)/Δtを計算し、
時刻t=0からt=Nまでの前記所定の体積の前記容器の中の温度と圧力との時間導関数に基づいて、前記DUTによって生じた流率を計算するようにプログラムされていることを特徴とするフロー確認装置。 - 請求項21記載のフロー確認装置において、前記コントローラは、更に、前記フロー計算ステップをs回反復し、s回を通じて前記DUTによって生じる平均流率を計算するようにプログラムされていることを特徴とするフロー確認装置。
- 請求項21記載のフロー確認装置において、Vvesselを前記容器の前記所定の体積、TSTP/を摂氏0度の標準温度(273.15K)、PSTPを1atmの標準圧力(101.325kPaと定義される)、Δ(P/T)/Δtを時刻t=0からt=Nまでの前記所定の体積の前記容器の中の温度と圧力とに基づく前記容器の圧力を前記容器の温度で除した関数の時間導関数として、前記流率QはQ=(VvesselTSTP/PSTP)(Δ(P/T)/Δt)を用いて計算されることを特徴とするフロー確認装置。
- 請求項16記載のフロー確認装置において、前記容器の前記所定の体積は20cc未満であることを特徴とするフロー確認装置。
- 請求項16記載のフロー確認装置において、前記拡散性媒体、前記容器及び前記出口弁と並列に前記入口と前記出口との間に接続されたバイパス弁を更に備えていることを特徴とするフロー確認装置。
- 被試験デバイス(DUT)のインサイチュ確認方法であって、
所定の体積を有する容器を前記DUTと真空ポンプとの間に接続するステップと、
前記容器と前記DUTとの間でフローを拡散させるステップと、
前記DUTと前記容器とを通過して気体が引き出されるように前記真空ポンプを動作させるステップと、
前記DUTにフロー設定点を提供し、前記容器の中のフローと圧力とが定常状態に達することを許容するステップと、
前記容器と前記真空ポンプとの間のフローを停止させるステップと、
時刻t=0における前記所定の体積の前記容器の中の温度Tと圧力Pとを記録するステップと、
時刻t=Nまで所定の間隔で前記所定の体積の前記容器の中の温度Tと圧力Pとを記録するステップと、
時刻t=0からt=Nまでの前記所定の体積の前記容器の中の温度測定値と圧力測定値とに基づいて、前記容器の圧力を前記容器の温度で除した関数の時間導関数Δ(P/T)/Δtを計算するステップと、
時刻t=0からt=Nまでの前記所定の体積の前記容器の中の温度と圧力との時間導関数に基づいて、前記DUTによって生じた流率を計算するステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 請求項26記載の方法において、前記フロー計算ステップはs回反復され、s回を通じて前記DUTによって生じる平均流率が計算されることを特徴とする方法。
- 請求項26記載の方法において、Vvesselを前記容器の前記所定の体積、TSTP/を摂氏0度の標準温度(273.15K)、PSTPを1atmの標準圧力(101.325kPaと定義される)、Δ(P/T)/Δtを時刻t=0からt=Nまでの前記所定の体積の前記容器の中の温度と圧力とに基づく前記容器の圧力を前記容器の温度で除した関数の時間導関数として、前記流率QはQ=(VvesselTSTP/PSTP)(Δ(P/T)/Δt)を用いて計算されることを特徴とする方法。
- 請求項26記載の方法において、前記容器の前記所定の体積は20cc未満であることを特徴とする方法。
- 請求項26記載の方法において、前記容器と前記DUTとの間の前記フローは毛細管を用いて拡散されることを特徴とする方法。
- 請求項26記載の方法において、前記容器と前記DUTとの間の前記フローは多孔性プラグを用いて拡散されることを特徴とする方法。
- 請求項26記載の方法において、前記容器と前記DUTとの間の前記フローは直列に接続された複数の離間されたフロー制限手段を用いて拡散されることを特徴とする方法。
- 請求項26記載の方法において、前記容器の中からの前記温度測定値は、前記所定の体積の前記容器の中の複数の位置で同時に測定された温度測定値から計算された平均温度測定値を含むことを特徴とする方法。
- 被試験デバイス(DUT)のインサイチュ確認のためのフロー確認装置であって、
DUTに接続可能な入口と、
前記DUTとこのフロー確認装置とを通過して気体を引き出す真空ポンプに接続可能な出口と、
所定の体積を有しており前記入口に接続された容器と、
前記容器を前記入口に接続する毛細管と、
前記容器を前記出口に接続して前記容器から前記出口へのフローを制御する出口弁と、
前記容器に動作的に接続されており前記容器の中からの温度測定値を提供する少なくとも1つの温度センサと、
前記容器に動作的に接続されており前記容器の中からの圧力測定値を提供する圧力トランスデューサと、
前記温度センサと前記圧力トランスデューサと前記弁とに接続されタイマを含むコントローラであって、前記MFVが前記DUTと前記真空ポンプとの間に接続されると、前記真空ポンプは動作し、前記DUTはフロー設定点を提供されるコントローラと、
を備えており、前記コントローラは、
前記弁を開放し、
前記容器の中のフローと圧力とが定常状態に到達することを許容し、
前記弁を閉鎖し、時刻t=0における前記所定の体積の前記容器の中の温度測定値Tと圧力測定値Pとを記録し、
時刻t=Nまで所定の間隔で前記所定の体積の前記容器の中の温度測定値Tと圧力測定値Pとを記録し、
時刻t=0からt=Nまでの前記所定の体積の前記容器の中の温度測定値と圧力測定値とに基づいて、前記容器の圧力を前記容器の温度で除した関数の時間導関数Δ(P/T)/Δtを計算し、
時刻t=0からt=Nまでの前記所定の体積の前記容器の中の温度と圧力との時間導関数に基づいて、前記DUTによって生じた流率を計算するようにプログラムされており、
Vvesselを前記容器の前記所定の体積、TSTP/を摂氏0度の標準温度(273.15K)、PSTPを1atmの標準圧力(101.325kPaと定義される)、Δ(P/T)/Δtを時刻t=0からt=Nまでの前記所定の体積の前記容器の中の温度と圧力とに基づく前記容器の圧力を前記容器の温度で除した関数の時間導関数として、前記流率QはQ=(VvesselTSTP/PSTP)(Δ(P/T)/Δt)を用いて計算されることを特徴とするフロー確認装置。
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