JP7149444B1 - 圧力減衰速度に基づく質量流量点検の方法、システム、及び装置 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図1
Description
[001]本出願は、2018年3月26日に出願された「METHODS,SYSTEMS,AND APPARATUS FOR MASS FLOW VERIFICATION BASED ON RATE OF PRESSURE DECAY」(代理人整理番号第44014915US01号)と題する米国特許出願第15/936428号から優先権を主張し、あらゆる目的のためにその全体が参照により本明細書に組み込まれている。
上記式において、Pはガスの圧力、Vはガスの体積、nはガスの物質量(モル単位)、Rは理想的な、又は普遍的なガス定数であり、ボルツマン定数とアボガドロ定数との積に等しく、Tはガスの絶対温度である。
圧力がPoである時間toにおいてdP/dtを評価し、設置位置104における較正された流量標準器の設定値を上記式toにおけるdn/dtとして使用すると、制御領域の値が得られる。制御領域の体積が決定すると、設置位置104における較正された流量標準器がUUT MFCに置き換えられる。UUT MFCには、点検対象の設定値が付与される。dn/dtについて上記式を解けば、次の式を使用し、付与された設定値を計算された質量流量と比較することによって、UUT MFCの精度が決定され得る。
次に、MFC UUTが、テスト設定値に設定された設置位置104に取り付けられ、次に、バルブ108が開かれて、制御領域を通る流れが再び確立され、マノメータ114を介して監視領域110の圧力が測定される。定常状態を確立するのに十分な時間がたつと、UUTにおけるPoの測定が行われるまで安定した流れが通過することが可能になる。toの前の時間の間にPoが安定すると、バルブ108が閉じられ、UUTのtoの時間が確立される。次に、時間to+Δtは、減衰圧力変曲点404をdP/dtプロット402と同等の位置に位置決めすることによって決定される。次に、時間to+Δtを超えて測定されたデータ点を使用して、減衰圧力の方程式が決定される。任意の数の曲線適合アルゴリズム又は方法を使用して、曲線の方程式が決定され得る。次に、決定された式に基づいて、UUTのPoにおけるdP/dtの補正値(つまり、点406)が、測定されたデータ点から外挿される。実際の質量流量の式は次の通りである:
最後に、上記の式を使用して、UUTのPoにおけるdP/dtの補正値を使用して、実際の質量流量(dn/dt)が計算され、テスト設定値と比較してすべての誤差が決定される。幾つかの実施形態では、誤差に基づいて、UUT MFCを較正して誤差を補正し得る。
次に、MFC UUTが基準器の代わりに設置位置204に取り付けられ、テスト設定値に設定され、上記の方法を繰り返してPo´におけるdP/dtが決定される。実際の質量流量の式は次の通りである:
最後に、上記式を使用して、UUTのPo´におけるdP/dtの補正値を使用して、実際の質量流量(dn/dt)が計算され、テスト設定値と比較してすべての誤差が決定される。幾つかの実施形態では、誤差に基づいて、UUT MFCを較正して誤差を補正し得る。
次に、MFC UUTが基準器の代わりに設置位置204に取り付けられ、テスト設定値に設定され、上記の方法を繰り返してPo´におけるdP/dtが決定される。実際の質量流量の式は次の通りである:
最後に、上記式を使用して、UUTのPo´におけるdP/dtの補正値を使用して、実際の質量流量(dn/dt)が計算され、テスト設定値と比較してすべての誤差が決定される。幾つかの実施形態では、誤差に基づいて、UUT MFCを較正して誤差を補正し得る。
分子間力(パラメータa)及び有限分子サイズ(パラメータb)の気体固有の補正を上記の式に適用することにより、大気用途の理想気体の法則の代わりに使用することができる。より広い範囲の質量流量点検要件では、複数の領域サイズが使用可能である。上記の場合、適切なパーティションを有する単一の最適化された領域が使用され得る。パーティションにより、領域は小さなセグメントに分割され、パーティションを選択的に除去することで、大きな領域の複数の組み合わせが作られ得る。
Claims (16)
- 質量流量制御点検システムであって、
テストされるマスフローコントローラ(MFC)を連結させるための位置を備え、且つガス供給源からガス流を受け入れるためのラインと、
前記ガス流を受け入れるための前記ラインに直列に連結された制御領域と、
前記制御領域に直列に連結された流れ制限器と、
前記MFCのための位置と前記制御領域の間に連結されたバルブと、
コントローラと
を備え、前記コントローラが、
前記ガス供給源に前記ラインを介してガスを流れさせ、
前記制御領域内の安定した圧力を検出し、
前記安定した圧力の検出に応じて前記バルブを閉じることによって、前記ガス供給源からの前記ガス流を停止し、
前記制御領域の経時的な圧力減衰速度を測定し、
測定された経時的な前記圧力減衰速度における減衰圧力変曲点を検出し、
前記減衰圧力変曲点の後の前記圧力減衰の曲線に適合する方程式を決定し、且つ
後方補外によって前記方程式を用いて、前記バルブが閉じられた時の前記圧力減衰速度の補正値を計算する
ように適合されている、質量流量制御点検システム。 - 前記減衰圧力変曲点が、前記MFCの質量流量が安定した後の前記曲線の点を示す、請求項1に記載の質量流量制御点検システム。
- 前記コントローラが、
前記バルブが閉じられた時の前記圧力減衰速度の前記補正値を用いて、前記MFCを通る実際の質量流量を決定し、且つ
前記MFCの設定値を前記MFCの前記実際の質量流量と比較することによって、前記MFCの測定の誤差を決定する
ように構成されている、請求項1に記載の質量流量制御点検システム。 - 前記流れ制限器が、穿孔オリフィス流れ制限器及び多孔質媒体流れ制限器のうちの少なくとも1つである、請求項1に記載の質量流量制御点検システム。
- 前記制御領域と前記流れ制限器との間に連結され、前記制御領域の圧力を高めるように前記コントローラによって操作可能な第2のバルブを更に備える、請求項1に記載の質量流量制御点検システム。
- 前記制御領域に連結可能であり、前記制御領域に加圧ガスを供給することによって前記制御領域の圧力を高めるように前記コントローラによって操作可能な第2の領域を更に備える、請求項1に記載の質量流量制御点検システム。
- 前記第2の領域を前記ガス供給源に連結させるための第1のバルブと、前記第2の領域を前記制御領域に連結させるための第2のバルブとを更に備える、請求項6に記載の質量流量制御点検システム。
- 前記流れ制限器に直列に連結されたポンプを更に備える、請求項6に記載の質量流量制御点検システム。
- 前記MFCが、前記圧力減衰速度の前記補正値に基づいて較正される、請求項1に記載の質量流量制御点検システム。
- 方法であって、
コントローラによって、ガス供給源にラインを介してガスを流れさせ、ここで前記ラインはテストされるマスフローコントローラ(MFC)を連結させるための位置を備え、
前記コントローラによって、前記ラインに連結された制御領域内の安定した圧力を検出し、
前記コントローラによって、前記検出に応じてバルブを閉じることによって、前記ガス供給源からのガス流を停止し、ここで前記バルブは前記MFCのための前記位置と前記制御領域の間に連結されており、
前記コントローラによって、測定された圧力減衰速度を決定するために前記制御領域の経時的な圧力減衰速度を測定し、
前記コントローラによって、測定された経時的な前記圧力減衰速度における減衰圧力変曲点を検出し、
前記コントローラによって、前記減衰圧力変曲点の後の前記圧力減衰の曲線に適合する方程式を決定し、且つ
前記コントローラによって、後方補外によって前記方程式を用いて、前記バルブが閉じられた時の前記圧力減衰速度の補正値を計算する
ことを含む、方法。 - 前記減衰圧力変曲点が、前記MFCの質量流量が安定した後の前記曲線の点を示す、請求項10に記載の方法。
- 前記圧力減衰速度の前記補正値に基づいて前記MFCを較正することを更に含む、請求項10に記載の方法。
- 前記バルブが閉じられた時の前記圧力減衰速度の前記補正値を用いて、前記MFCを通る実際の質量流量を決定し、且つ
前記MFCの設定値を前記MFCの前記実際の質量流量と比較することによって、前記MFCの測定の誤差を決定する
ことを更に含む、請求項10に記載の方法。 - 前記制御領域に直列に連結された流れ制限器を用いてガス流を制限することを更に含む、請求項10に記載の方法。
- 前記制御領域と前記流れ制限器との間に連結された第2のバルブを制御することによって、前記制御領域の圧力を高めることを更に含む、請求項10に記載の方法。
- 前記制御領域に連結可能である第2の領域から加圧ガスを流すことによって、前記コントローラによって前記制御領域の圧力を高めることを更に含む、請求項10に記載の方法。
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