JPH1194604A - 質量流量測定装置及び方法 - Google Patents
質量流量測定装置及び方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 質量流量測定装置をプロセスガスにてキャリ
ブレーションすることなくプロセスガスの質量流量を正
確に測定し制御する。 【解決手段】 プロセス流体の質量流量を測定するプロ
セス用質量流量測定装置であって、流体入口１３と、流
体出口１４と、これらを接続する流体通路と、未知の質
量流量に対応する生出力信号を発生する流量センサ１６
と、生出力信号をプロセス流体の質量流量を示す調整さ
れた信号に変換する実験的に求められる変換ルーチンを
含むプロセッサとを含んでいる。また実験的に求められ
る変換関数を使用して未知の質量流量を求める方法であ
って、変換関数はキャリブレーション流体の流量を検出
する質量流量測定装置の出力信号をプロセス流体の流量
を検出する質量流量測定装置の出力信号と関連付けるこ
とによって求められる。
ブレーションすることなくプロセスガスの質量流量を正
確に測定し制御する。 【解決手段】 プロセス流体の質量流量を測定するプロ
セス用質量流量測定装置であって、流体入口１３と、流
体出口１４と、これらを接続する流体通路と、未知の質
量流量に対応する生出力信号を発生する流量センサ１６
と、生出力信号をプロセス流体の質量流量を示す調整さ
れた信号に変換する実験的に求められる変換ルーチンを
含むプロセッサとを含んでいる。また実験的に求められ
る変換関数を使用して未知の質量流量を求める方法であ
って、変換関数はキャリブレーション流体の流量を検出
する質量流量測定装置の出力信号をプロセス流体の流量
を検出する質量流量測定装置の出力信号と関連付けるこ
とによって求められる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プロセス用流量測
定及び制御装置に係り、特にサーマル式の質量流量計及
び質量流量制御装置に係る。
定及び制御装置に係り、特にサーマル式の質量流量計及
び質量流量制御装置に係る。
【０００２】
【従来の技術】流体の流量の測定及び制御はプロセス工
業の非常に重要な部分である。特に半導体製造工業に於
ける多くのプロセスに於いては、ガスの供給が非常に正
確であると共に繰り返し行われる必要があり、従ってプ
ロセスガスの質量流量率が正確に測定され制御される必
要がある。
業の非常に重要な部分である。特に半導体製造工業に於
ける多くのプロセスに於いては、ガスの供給が非常に正
確であると共に繰り返し行われる必要があり、従ってプ
ロセスガスの質量流量率が正確に測定され制御される必
要がある。
【０００３】典型的なサーマル式の質量流量測定装置に
於いては、ガス流の僅かな一部が検出管に通されること
によりガスの流量が測定される。検出管の中央に熱が与
えられ、ヒータの両側に温度センサが配置される。各温
度センサは対応する位置のガスの温度を検出する。特に
第一の温度センサはヒータの上流側の温度を検出する。
一方第二の温度センサはヒータの下流側の温度を検出
し、ヒータにより加熱されたガスに対応する温度を反映
する。ヒータの両側に於けるガスの温度差はガスの質量
流量に比例している。温度差（ΔＴ）と質量流量との間
の関係はガスの比熱の如き他の因子により影響される。
これらの因子を考慮して、理想的な関係は数学的に以下
の式により表現される。
於いては、ガス流の僅かな一部が検出管に通されること
によりガスの流量が測定される。検出管の中央に熱が与
えられ、ヒータの両側に温度センサが配置される。各温
度センサは対応する位置のガスの温度を検出する。特に
第一の温度センサはヒータの上流側の温度を検出する。
一方第二の温度センサはヒータの下流側の温度を検出
し、ヒータにより加熱されたガスに対応する温度を反映
する。ヒータの両側に於けるガスの温度差はガスの質量
流量に比例している。温度差（ΔＴ）と質量流量との間
の関係はガスの比熱の如き他の因子により影響される。
これらの因子を考慮して、理想的な関係は数学的に以下
の式により表現される。
【数１】ΔＴ＝Ａ＊Ｐ＊Ｃp ＊ｍ
【０００４】ここにΔＴは温度差（°Ｋ）であり、Ａは
比例定数（ｓ2 −Ｋ2 ／ｋＪ2 ）であり、Ｐはヒータの
出力であり、Ｃp は一定の圧力に於けるガスの比熱であ
り、ｍは質量流量（kg／s ）である。更に各質量流量制
御装置及びその動作環境に固有の他の因子も上述の関係
に影響し、正確な質量流量の情報を得るためには各質量
流量測定装置がキャリブレーションされる必要がある。
比例定数（ｓ2 −Ｋ2 ／ｋＪ2 ）であり、Ｐはヒータの
出力であり、Ｃp は一定の圧力に於けるガスの比熱であ
り、ｍは質量流量（kg／s ）である。更に各質量流量制
御装置及びその動作環境に固有の他の因子も上述の関係
に影響し、正確な質量流量の情報を得るためには各質量
流量測定装置がキャリブレーションされる必要がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】製造業者が温度、圧
力、流量の如き使用者により提供される運転条件に基づ
いて使用者のプロセスに於いて測定されるべき実際のプ
ロセスガスを使用して各質量流量測定装置をキャリブレ
ーションすることが理想的である。与えられたプロセス
ガスを使用して質量流量測定装置をキャリブレーション
する際には、プロセスガスが既知の条件及び流量にて質
量流量測定装置に流され、流量計が特定の質量流量につ
いての望ましい読み、即ち出力信号を発生するよう調整
される。このプロセスは質量流量測定装置の測定範囲全
体に亙る種々の流量について繰り返し行われ、これによ
り一連の実際の出力信号及び質量流量を示す調整された
信号が求められる。
力、流量の如き使用者により提供される運転条件に基づ
いて使用者のプロセスに於いて測定されるべき実際のプ
ロセスガスを使用して各質量流量測定装置をキャリブレ
ーションすることが理想的である。与えられたプロセス
ガスを使用して質量流量測定装置をキャリブレーション
する際には、プロセスガスが既知の条件及び流量にて質
量流量測定装置に流され、流量計が特定の質量流量につ
いての望ましい読み、即ち出力信号を発生するよう調整
される。このプロセスは質量流量測定装置の測定範囲全
体に亙る種々の流量について繰り返し行われ、これによ
り一連の実際の出力信号及び質量流量を示す調整された
信号が求められる。
【０００６】上述の理想的なキャリブレーション法は実
際には不可能である。何故ならば、多くの工業用プロセ
ス、特に半導体の製造に使用されるプロセスに於いて測
定され制御されるべきガスは有毒であり或いは腐食性を
有し或いは環境汚染するものであることが多いからであ
る。かかる理由から、製造設定にて実際のプロセスガス
を使用して質量流量測定装置をキャリブレーションする
ことは実際的ではなく或いは不可能であることが多い。
従って質量流量測定装置は一般に窒素の如き安全なガス
を使用してキャリブレーションされ、安全なガスの特性
に対するプロセスガスの特性の関係に基づいて変換定数
が演算される。この変換定数は質量流量測定装置の測定
範囲全体に亙り調整された出力信号に適用され、これに
より安全なガスを用いて得られるキャリブレーションに
より得られたキャリブレーションデータが実際のプロセ
スガスを用いて行われるキャリブレーションに期待され
るデータに近いキャリブレーションデータに変換され
る。
際には不可能である。何故ならば、多くの工業用プロセ
ス、特に半導体の製造に使用されるプロセスに於いて測
定され制御されるべきガスは有毒であり或いは腐食性を
有し或いは環境汚染するものであることが多いからであ
る。かかる理由から、製造設定にて実際のプロセスガス
を使用して質量流量測定装置をキャリブレーションする
ことは実際的ではなく或いは不可能であることが多い。
従って質量流量測定装置は一般に窒素の如き安全なガス
を使用してキャリブレーションされ、安全なガスの特性
に対するプロセスガスの特性の関係に基づいて変換定数
が演算される。この変換定数は質量流量測定装置の測定
範囲全体に亙り調整された出力信号に適用され、これに
より安全なガスを用いて得られるキャリブレーションに
より得られたキャリブレーションデータが実際のプロセ
スガスを用いて行われるキャリブレーションに期待され
るデータに近いキャリブレーションデータに変換され
る。
【０００７】例えば質量流量制御装置が窒素にてキャリ
ブレーションされるものと仮定する。質量流量制御装置
に実際に流れるガスは二酸化炭素である。これら二つの
ガスのモル比熱比に基づき、窒素の流量を示す流量信号
を二酸化炭素の流量を示す流量信号に変換する０．７７
３の変換定数が演算される。窒素にてキャリブレーショ
ンされた質量流量制御装置が７５cm3を示す流量信号を
有する場合には、二酸化炭素の流量は変換定数（０．７
７３）を出力の読みに乗算することによって演算され
る。従って質量流量制御装置の読みが７５cm3である場
合には、二酸化炭素の近似の流量は５７．９８（７５＊
０．７７３）cm3である。この変換定数は一般に流量測
定装置の測定範囲全体に亙り線形的に適用され、これに
よりキャリブレーションガスの流量を示す流量信号が所
望のプロセスガスの流量を示す流量信号に変換される。
ブレーションされるものと仮定する。質量流量制御装置
に実際に流れるガスは二酸化炭素である。これら二つの
ガスのモル比熱比に基づき、窒素の流量を示す流量信号
を二酸化炭素の流量を示す流量信号に変換する０．７７
３の変換定数が演算される。窒素にてキャリブレーショ
ンされた質量流量制御装置が７５cm3を示す流量信号を
有する場合には、二酸化炭素の流量は変換定数（０．７
７３）を出力の読みに乗算することによって演算され
る。従って質量流量制御装置の読みが７５cm3である場
合には、二酸化炭素の近似の流量は５７．９８（７５＊
０．７７３）cm3である。この変換定数は一般に流量測
定装置の測定範囲全体に亙り線形的に適用され、これに
よりキャリブレーションガスの流量を示す流量信号が所
望のプロセスガスの流量を示す流量信号に変換される。
【０００８】しかしかくして質量流量測定装置の測定範
囲全体に亙り一つの変換定数を適用することは一般に十
分ではないことが判った。変換定数を演算するためには
プロセスガスの熱容量（Ｃp ）に関する正確なデータが
必要であるが、Ｃp は温度及び圧力に大きく依存し、温
度及び圧力の非線形の関数であり、そのため変換定数は
極く限られた条件下に於いてしか正確でない。換言すれ
ば、キャリブレーションガスの質量流量を示す信号をプ
ロセスガスの質量流量を示す信号に正確に変換するに必
要な変換定数は一定ではなく、流量、温度、圧力などに
応じて大きく変化する。従って変換定数を用いて測定さ
れ制御されるプロセスにより製造される最終製品には大
きい誤差が発生する。
囲全体に亙り一つの変換定数を適用することは一般に十
分ではないことが判った。変換定数を演算するためには
プロセスガスの熱容量（Ｃp ）に関する正確なデータが
必要であるが、Ｃp は温度及び圧力に大きく依存し、温
度及び圧力の非線形の関数であり、そのため変換定数は
極く限られた条件下に於いてしか正確でない。換言すれ
ば、キャリブレーションガスの質量流量を示す信号をプ
ロセスガスの質量流量を示す信号に正確に変換するに必
要な変換定数は一定ではなく、流量、温度、圧力などに
応じて大きく変化する。従って変換定数を用いて測定さ
れ制御されるプロセスにより製造される最終製品には大
きい誤差が発生する。
【０００９】この問題を解消すべく、例えば米国特許第
５，０６２，４４６号公報に記載されている如き従来の
解決策に於いては、質量流量測定装置の測定範囲全体に
亙り一つの変換定数が適用されるのではなく、質量流量
の関数である理論的変換係数（即ちガスの相対的特性に
基づく係数）が適用される。この場合の変換係数は流量
によって異なる。
５，０６２，４４６号公報に記載されている如き従来の
解決策に於いては、質量流量測定装置の測定範囲全体に
亙り一つの変換定数が適用されるのではなく、質量流量
の関数である理論的変換係数（即ちガスの相対的特性に
基づく係数）が適用される。この場合の変換係数は流量
によって異なる。
【００１０】質量流量測定装置の測定範囲全体に亙り理
論的変換定数を適用する場合と同様、流量の関数として
理論的変換係数を適用することも、一般にプロセスガス
以外のガスにて質量流量制御装置をキャリブレーション
することの問題に対する十分な解決策ではない。Ｃp は
多くの半導体化合物について十分に研究されたガス特性
ではなく、質量流量測定装置が流量を測定するほぼ２０
０種のガス化合物について信頼性のあるＣp のデータが
存在するわけではない。更に質量流量測定装置はガスの
密度や粘性及び質量流量測定装置のジオメトリの関数で
ある非理想的な因子によっても影響を受け、そのため理
論的変換係数が線形的に適用されようが流量の関数とし
て適用されようが質量流量測定装置の精度が悪い。
論的変換定数を適用する場合と同様、流量の関数として
理論的変換係数を適用することも、一般にプロセスガス
以外のガスにて質量流量制御装置をキャリブレーション
することの問題に対する十分な解決策ではない。Ｃp は
多くの半導体化合物について十分に研究されたガス特性
ではなく、質量流量測定装置が流量を測定するほぼ２０
０種のガス化合物について信頼性のあるＣp のデータが
存在するわけではない。更に質量流量測定装置はガスの
密度や粘性及び質量流量測定装置のジオメトリの関数で
ある非理想的な因子によっても影響を受け、そのため理
論的変換係数が線形的に適用されようが流量の関数とし
て適用されようが質量流量測定装置の精度が悪い。
【００１１】安全なガスにてキャリブレーションしたり
理論的に演算される変換係数を使用することに対する一
つの代替方法は、代用ガスにて流量測定装置をキャリブ
レーションすることである。代用ガスはプロセスガスの
熱的特性にできるだけ近い特性を有する不活性ガスであ
り、従ってプロセスガスの流量が流量測定装置によって
測定される際の精度が向上する。しかし代用ガスを使用
してサーマル式の質量流量制御装置をキャリブレーショ
ンすることも十分ではないことが判った。理論的にはキ
ャリブレーションデータは流量測定範囲全体に亙り一層
正確になるが、このことは代用ガス及びプロセスガスが
互いに同一の粘性及び密度を有する場合に限られる。更
に代用ガスの熱特性はその温度及び圧力が僅かに変化し
ても変化し、そのためキャリブレーションが変化する。
従って流量測定装置毎にキャリブレーションのばらつき
が生じ、使用者のプロセスに好ましからざるばらつきが
発生する。更に同一の質量流量測定装置を使用して複数
のプロセスガスの流量が測定され制御される必要がある
場合には、更に或る程度の変換が必要になる。更に最も
一般的な代用ガスはフロンであるが、フロンはオゾンを
破壊する物質であり、環境問題に適合しない。
理論的に演算される変換係数を使用することに対する一
つの代替方法は、代用ガスにて流量測定装置をキャリブ
レーションすることである。代用ガスはプロセスガスの
熱的特性にできるだけ近い特性を有する不活性ガスであ
り、従ってプロセスガスの流量が流量測定装置によって
測定される際の精度が向上する。しかし代用ガスを使用
してサーマル式の質量流量制御装置をキャリブレーショ
ンすることも十分ではないことが判った。理論的にはキ
ャリブレーションデータは流量測定範囲全体に亙り一層
正確になるが、このことは代用ガス及びプロセスガスが
互いに同一の粘性及び密度を有する場合に限られる。更
に代用ガスの熱特性はその温度及び圧力が僅かに変化し
ても変化し、そのためキャリブレーションが変化する。
従って流量測定装置毎にキャリブレーションのばらつき
が生じ、使用者のプロセスに好ましからざるばらつきが
発生する。更に同一の質量流量測定装置を使用して複数
のプロセスガスの流量が測定され制御される必要がある
場合には、更に或る程度の変換が必要になる。更に最も
一般的な代用ガスはフロンであるが、フロンはオゾンを
破壊する物質であり、環境問題に適合しない。
【００１２】質量流量測定装置の使用者は質量流量測定
装置や制御装置をキャリブレーションすることに関する
上述の問題を生命に関する問題として受け入れるように
なってきている。使用者は最終的なプロセスの幾つかの
特性を監視することによってプロセス中の質量流量測定
装置の特性を特定したり、圧力容器の圧力上昇特性を使
用して流量を測定することにより、質量流量測定装置及
び制御装置のキャリブレーションに関する問題を解決し
ようとしている。これらの解決策も時間を要し製造原料
を浪費するので不十分であり、また不正確であると共に
再現性に乏しい。
装置や制御装置をキャリブレーションすることに関する
上述の問題を生命に関する問題として受け入れるように
なってきている。使用者は最終的なプロセスの幾つかの
特性を監視することによってプロセス中の質量流量測定
装置の特性を特定したり、圧力容器の圧力上昇特性を使
用して流量を測定することにより、質量流量測定装置及
び制御装置のキャリブレーションに関する問題を解決し
ようとしている。これらの解決策も時間を要し製造原料
を浪費するので不十分であり、また不正確であると共に
再現性に乏しい。
【００１３】
【発明の概要】本発明は、質量流量測定装置をプロセス
ガスにてキャリブレーションすることなくプロセスガス
の質量流量を正確に測定し制御する質量流量測定装置を
提供することにより、上述の問題や他の問題を解消せん
とするものである。また本発明は、質量流量測定装置を
実際のプロセスガスにてキャリブレーションすることな
く流体の質量流量を測定する方法を提供することによ
り、従来技術の問題を解消せんとするものである。
ガスにてキャリブレーションすることなくプロセスガス
の質量流量を正確に測定し制御する質量流量測定装置を
提供することにより、上述の問題や他の問題を解消せん
とするものである。また本発明は、質量流量測定装置を
実際のプロセスガスにてキャリブレーションすることな
く流体の質量流量を測定する方法を提供することによ
り、従来技術の問題を解消せんとするものである。
【００１４】本発明の例示的実施形態によれば、流体入
口と、流体出口と、流体入口と流体出口とを接続する流
路と、未知の質量流量に対応する生出力信号を出力する
流体流量センサと、プロセッサとを含むプロセス用質量
流量測定装置が提供される。プロセッサは生出力信号を
プロセス流体の質量流量を示す調整された出力信号に変
換する変換ルーチンを含んでいる。変換ルーチンはプロ
セス用質量流量測定装置と同様の少なくとも一つのキャ
リブレーション用質量流量測定装置を使用して実験的に
求められる。プロセス流体とは異なるキャリブレーショ
ン流体の質量流量を測定するキャリブレーション用質量
流量測定装置の出力信号がプロセス流体の質量流量を測
定するキャリブレーション用質量流量測定装置の出力信
号と関連付けられる。例示的な質量流量測定装置は更に
流量制御部を含み、流量制御部は制御装置と弁駆動装置
と弁とを含んでいる。
口と、流体出口と、流体入口と流体出口とを接続する流
路と、未知の質量流量に対応する生出力信号を出力する
流体流量センサと、プロセッサとを含むプロセス用質量
流量測定装置が提供される。プロセッサは生出力信号を
プロセス流体の質量流量を示す調整された出力信号に変
換する変換ルーチンを含んでいる。変換ルーチンはプロ
セス用質量流量測定装置と同様の少なくとも一つのキャ
リブレーション用質量流量測定装置を使用して実験的に
求められる。プロセス流体とは異なるキャリブレーショ
ン流体の質量流量を測定するキャリブレーション用質量
流量測定装置の出力信号がプロセス流体の質量流量を測
定するキャリブレーション用質量流量測定装置の出力信
号と関連付けられる。例示的な質量流量測定装置は更に
流量制御部を含み、流量制御部は制御装置と弁駆動装置
と弁とを含んでいる。
【００１５】また本発明の他の一つの実施形態によれ
ば、プロセス用質量流量測定装置に流れるプロセス流体
の未知の質量流量を測定する方法が提供される。プロセ
ス用質量流量測定装置は該測定装置に流れるプロセス流
体の質量流量に対応する生出力信号を発生する。この方
法は、プロセス流体とは異なるキャリブレーション流体
を用意する工程と、プロセス用質量流量測定装置と同様
の質量流量測定装置であって、キャリブレーションの目
的で使用されるキャリブレーション用質量流量測定装置
を用意する工程とを含んでいる。キャリブレーション用
質量流量測定装置はキャリブレーション流体を使用して
キャリブレーションされ、しかる後プロセス流体を使用
してキャリブレーションし直される。またこの方法に於
いては、キャリブレーション流体によるキャリブレーシ
ョンの結果及びプロセス流体によるキャリブレーション
の結果を相互に関連付けることによりプロセス流体用変
換関数が求められ、次いでプロセス用質量流量測定装置
がキャリブレーション流体を使用してキャリブレーショ
ンされる。更にプロセス流体が未知の流量にてプロセス
用質量流量測定装置に流され、プロセス用質量流量測定
装置により発生された出力信号が求められ、プロセス流
体用変換関数に適用され、これにより未知の流量が判定
される。
ば、プロセス用質量流量測定装置に流れるプロセス流体
の未知の質量流量を測定する方法が提供される。プロセ
ス用質量流量測定装置は該測定装置に流れるプロセス流
体の質量流量に対応する生出力信号を発生する。この方
法は、プロセス流体とは異なるキャリブレーション流体
を用意する工程と、プロセス用質量流量測定装置と同様
の質量流量測定装置であって、キャリブレーションの目
的で使用されるキャリブレーション用質量流量測定装置
を用意する工程とを含んでいる。キャリブレーション用
質量流量測定装置はキャリブレーション流体を使用して
キャリブレーションされ、しかる後プロセス流体を使用
してキャリブレーションし直される。またこの方法に於
いては、キャリブレーション流体によるキャリブレーシ
ョンの結果及びプロセス流体によるキャリブレーション
の結果を相互に関連付けることによりプロセス流体用変
換関数が求められ、次いでプロセス用質量流量測定装置
がキャリブレーション流体を使用してキャリブレーショ
ンされる。更にプロセス流体が未知の流量にてプロセス
用質量流量測定装置に流され、プロセス用質量流量測定
装置により発生された出力信号が求められ、プロセス流
体用変換関数に適用され、これにより未知の流量が判定
される。
【００１６】また本発明の更に他の一つの実施形態によ
れば、キャリブレーション流体の流量を示す質量流量測
定装置の出力信号をプロセス流体の流量を示す信号に変
換するためのキャリブレーション用変換関数を求める方
法が提供される。この方法は、プロセス流体を用意する
工程と、プロセス流体とは異なるキャリブレーション流
体を用意する工程と、質量流量測定装置をキャリブレー
ション流体にてキャリブレーションする工程と、質量流
量測定装置をプロセス流体にてキャリブレーションし直
す工程と、キャリブレーション流体によるキャリブレー
ションの結果をプロセス流体によるキャリブレーション
の結果と相互に関連付ける工程とを含んでいる。
れば、キャリブレーション流体の流量を示す質量流量測
定装置の出力信号をプロセス流体の流量を示す信号に変
換するためのキャリブレーション用変換関数を求める方
法が提供される。この方法は、プロセス流体を用意する
工程と、プロセス流体とは異なるキャリブレーション流
体を用意する工程と、質量流量測定装置をキャリブレー
ション流体にてキャリブレーションする工程と、質量流
量測定装置をプロセス流体にてキャリブレーションし直
す工程と、キャリブレーション流体によるキャリブレー
ションの結果をプロセス流体によるキャリブレーション
の結果と相互に関連付ける工程とを含んでいる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下に添付の図を参照しつつ、本
発明を好ましい実施形態について詳細に説明する。
発明を好ましい実施形態について詳細に説明する。
【００１８】添付の図面、特に図１に本発明によるサー
マル式の質量流量制御装置１０の斜視図が図示されてい
る。質量流量制御装置１０は流量計部１１と流量制御部
１２とガス入口１３とガス出口１４とを含んでいる。
マル式の質量流量制御装置１０の斜視図が図示されてい
る。質量流量制御装置１０は流量計部１１と流量制御部
１２とガス入口１３とガス出口１４とを含んでいる。
【００１９】本発明によるサーマル式の質量流量計（図
示せず）は、流量制御部１２を含んでいない点を除き図
1に示された質量流量制御装置１０と同一である。本明
細書に於いては、「質量流量制御装置」なる用語は質量
流量計又は質量流量制御装置又は流体の質量流量を測定
することができる他の装置を意味する。
示せず）は、流量制御部１２を含んでいない点を除き図
1に示された質量流量制御装置１０と同一である。本明
細書に於いては、「質量流量制御装置」なる用語は質量
流量計又は質量流量制御装置又は流体の質量流量を測定
することができる他の装置を意味する。
【００２０】質量流量制御装置１０は更にメモリ（図示
せず）を有するプロセッサを含んでいる。本発明の一つ
の好ましい実施形態に於いては、プロセッサはMotorola
３１５０「Neuron」である。測定装置のメモリに記憶
されたデータはキャリブレーションテーブル及び特定の
質量流量制御装置に関する説明情報、例えば質量流量制
御装置のシリアルナンバー、モデルのコード番号、制御
弁のパワーオフ状態、ハードウエア及びソフトウエアの
バージョン情報、弁電圧やセンサ温度や線形化された流
量センサ信号や生流量信号を含む流れ系の測定値を含ん
でいるが、これらに限定されるものではない。
せず）を有するプロセッサを含んでいる。本発明の一つ
の好ましい実施形態に於いては、プロセッサはMotorola
３１５０「Neuron」である。測定装置のメモリに記憶
されたデータはキャリブレーションテーブル及び特定の
質量流量制御装置に関する説明情報、例えば質量流量制
御装置のシリアルナンバー、モデルのコード番号、制御
弁のパワーオフ状態、ハードウエア及びソフトウエアの
バージョン情報、弁電圧やセンサ温度や線形化された流
量センサ信号や生流量信号を含む流れ系の測定値を含ん
でいるが、これらに限定されるものではない。
【００２１】例示的な質量流量制御装置１０の作動が図
２及び図３に示されている。特に図２は質量流量制御装
置１０の断面図を示している。質量流量計部１１は主と
して二つの構成要素、即ち絞り１５と流量センサ１６と
よりなっている。流量センサ１６の説明図が図３に示さ
れている。プロセスガスはガス入口１３を経て質量流量
制御装置１０へ流入し、二つの互いに独立の流れＡ及び
Ｂに分割される。かくしてガス入口１３に於いてプロセ
スガスを二つの流れＡ及びＢに分割することは絞り１５
により達成される。絞り１５は電流計に於ける分流抵抗
器と同様レンジ設定機能を果し、流量に比例する圧力降
下を与える。流れに対する抵抗により絞り１５を横切っ
て差圧が形成され、その差圧により流れＡが強制的にセ
ンサに流される。センサを通過しないガス（流れＢ）は
絞り１５を通過して真っ直ぐ流れる。流れＡ及びＢは絞
り１５の反対側に於いて合流する。
２及び図３に示されている。特に図２は質量流量制御装
置１０の断面図を示している。質量流量計部１１は主と
して二つの構成要素、即ち絞り１５と流量センサ１６と
よりなっている。流量センサ１６の説明図が図３に示さ
れている。プロセスガスはガス入口１３を経て質量流量
制御装置１０へ流入し、二つの互いに独立の流れＡ及び
Ｂに分割される。かくしてガス入口１３に於いてプロセ
スガスを二つの流れＡ及びＢに分割することは絞り１５
により達成される。絞り１５は電流計に於ける分流抵抗
器と同様レンジ設定機能を果し、流量に比例する圧力降
下を与える。流れに対する抵抗により絞り１５を横切っ
て差圧が形成され、その差圧により流れＡが強制的にセ
ンサに流される。センサを通過しないガス（流れＢ）は
絞り１５を通過して真っ直ぐ流れる。流れＡ及びＢは絞
り１５の反対側に於いて合流する。
【００２２】絞り１５により発生される差圧は全流量に
比例して変化し、センサは一定の線形的な差圧と流量と
の間の関係を有する。センサの流量に対する絞り１５を
通過する流量の比は質量流量測定装置の測定範囲全体に
亘り一定である。換言すれば、流れＢに対する流れＡの
比、即ちＡ／Ｂは一定又はほぼ一定である。本発明によ
る質量流量制御装置についてのフルスケールの流量は望
ましい流量に対し適正な差圧を与える絞り１５を選定す
ることによって達成される。
比例して変化し、センサは一定の線形的な差圧と流量と
の間の関係を有する。センサの流量に対する絞り１５を
通過する流量の比は質量流量測定装置の測定範囲全体に
亘り一定である。換言すれば、流れＢに対する流れＡの
比、即ちＡ／Ｂは一定又はほぼ一定である。本発明によ
る質量流量制御装置についてのフルスケールの流量は望
ましい流量に対し適正な差圧を与える絞り１５を選定す
ることによって達成される。
【００２３】流量センサ１６は細いセンサ管、好ましく
は壁の薄いステンレス鋼管を含んでいる。ヒータ１８が
センサ管１７の中央に配置され、正確な電源１９がヒー
タ１８に対し一定の加熱用入力を与える。ヒータ１８は
熱をセンサ管１７内に存在する流体へ伝達する。ヒータ
１８の両側にはヒータ１８より等距離の位置に上流側の
温度センサ２０及び下流側の温度センサ２１が配置され
ている。これらの温度センサは流体に含まれる熱量を検
出する。流れが存在しない状態（流量が０の状態）に於
いては、ヒータ１８の両側の流体は同じ温度の状態にな
る。何故ならば、温度センサはヒータ１８より等距離の
位置にあるからである。従って下流側の温度センサ２１
と上流側の温度センサ２０との間の温度差（ΔＴ＝Ｔ2
−Ｔ1 ）は０である。
は壁の薄いステンレス鋼管を含んでいる。ヒータ１８が
センサ管１７の中央に配置され、正確な電源１９がヒー
タ１８に対し一定の加熱用入力を与える。ヒータ１８は
熱をセンサ管１７内に存在する流体へ伝達する。ヒータ
１８の両側にはヒータ１８より等距離の位置に上流側の
温度センサ２０及び下流側の温度センサ２１が配置され
ている。これらの温度センサは流体に含まれる熱量を検
出する。流れが存在しない状態（流量が０の状態）に於
いては、ヒータ１８の両側の流体は同じ温度の状態にな
る。何故ならば、温度センサはヒータ１８より等距離の
位置にあるからである。従って下流側の温度センサ２１
と上流側の温度センサ２０との間の温度差（ΔＴ＝Ｔ2
−Ｔ1 ）は０である。
【００２４】流体がセンサ管１７内に流れると、熱が上
側の温度センサ２０より下流側の温度センサ２１へ向け
て移動される。下流側の温度センサ２１と上流側の温度
センサ２０との間の温度差ΔＴは流体の質量流量に比例
する。ブリッジ回路２２が温度差ΔＴを電気信号に変換
し、差動増幅器２３がガスの質量流量に比例する温度差
ΔＴを示す電気信号を発生する。
側の温度センサ２０より下流側の温度センサ２１へ向け
て移動される。下流側の温度センサ２１と上流側の温度
センサ２０との間の温度差ΔＴは流体の質量流量に比例
する。ブリッジ回路２２が温度差ΔＴを電気信号に変換
し、差動増幅器２３がガスの質量流量に比例する温度差
ΔＴを示す電気信号を発生する。
【００２５】上述の流量センサは一つの特定の実施形態
の一例を示している。同様に機能する他の質量流量セン
サも存在する。最も一般的な他のセンサの構造は、セン
サを加熱すべく十分な電流が検出巻線に供給され、検出
巻線が中央に配置される加熱巻線の役目を果す「ツーワ
イヤー」式の構造である。また他の流量測定装置に於い
ては、センサ管が一定の温度に加熱され或いは同一の型
式の自己加熱式の検出巻線を使用して温度勾配を与える
ことにより一定の温度又は温度勾配が維持される。流量
は一定の温度又は温度勾配を維持するに必要な電流又は
電力を測定することによって検出される。
の一例を示している。同様に機能する他の質量流量セン
サも存在する。最も一般的な他のセンサの構造は、セン
サを加熱すべく十分な電流が検出巻線に供給され、検出
巻線が中央に配置される加熱巻線の役目を果す「ツーワ
イヤー」式の構造である。また他の流量測定装置に於い
ては、センサ管が一定の温度に加熱され或いは同一の型
式の自己加熱式の検出巻線を使用して温度勾配を与える
ことにより一定の温度又は温度勾配が維持される。流量
は一定の温度又は温度勾配を維持するに必要な電流又は
電力を測定することによって検出される。
【００２６】また流体の特性に依存して流量測定値を求
める多数の他の質量流量測定技術が存在する。これらの
他の方法としてホットワイヤー法、ΔＰ−Ｐ−Ｔ法、熱
分散法がある。
める多数の他の質量流量測定技術が存在する。これらの
他の方法としてホットワイヤー法、ΔＰ−Ｐ−Ｔ法、熱
分散法がある。
【００２７】ホットワイヤー法……プラチナの如き熱抵
抗物質にて形成された導線が流体の流れ中に配置され
る。導線に一定の電力又は一定の電流又は一定の温度が
維持され、抵抗又は電力の変化が流量の指標として使用
される。
抗物質にて形成された導線が流体の流れ中に配置され
る。導線に一定の電力又は一定の電流又は一定の温度が
維持され、抵抗又は電力の変化が流量の指標として使用
される。
【００２８】ΔＰ−Ｐ−Ｔ法……この方法はオリフィス
プレートや層流要素の如き流れ絞りを横切る圧力降下
（ΔＰ）、圧力（Ｐ）、温度（Ｔ）を測定する。圧力降
下の変化は流量に関連している。
プレートや層流要素の如き流れ絞りを横切る圧力降下
（ΔＰ）、圧力（Ｐ）、温度（Ｔ）を測定する。圧力降
下の変化は流量に関連している。
【００２９】熱分散法……この方法は流体の流れ中に挿
入される二つの熱抵抗素子を有するプローブを使用す
る。一方の素子は他方の素子の上方に於いて一定の温度
に維持される。温度差を維持するに必要な電力は流量に
関連している。
入される二つの熱抵抗素子を有するプローブを使用す
る。一方の素子は他方の素子の上方に於いて一定の温度
に維持される。温度差を維持するに必要な電力は流量に
関連している。
【００３０】質量流量制御装置１０に於いては、プロセ
スガスの質量流量が設定点を示す信号に応答して流量制
御部１２に於いて増減される。「設定点」は一般に望ま
しい流量を意味し、本明細書に於いては最大流量のパー
センテージとして表現される。設定点の値を示す信号が
外部供給源より質量流量制御装置１０へ入力される。質
量流量計部１１は実際の流量を示す信号を流量制御部１
２へ供給し、流量制御部１２は制御ユニット（図示せ
ず）と弁制御装置（図示せず）と弁２４とを含んでい
る。制御ユニットは質量流量制御部１１に於いて測定さ
れた実際の流量が設定点の値に等しくなるまで弁２４を
制御すべく質量流量を示す信号に応答して弁駆動装置を
動作させる。
スガスの質量流量が設定点を示す信号に応答して流量制
御部１２に於いて増減される。「設定点」は一般に望ま
しい流量を意味し、本明細書に於いては最大流量のパー
センテージとして表現される。設定点の値を示す信号が
外部供給源より質量流量制御装置１０へ入力される。質
量流量計部１１は実際の流量を示す信号を流量制御部１
２へ供給し、流量制御部１２は制御ユニット（図示せ
ず）と弁制御装置（図示せず）と弁２４とを含んでい
る。制御ユニットは質量流量制御部１１に於いて測定さ
れた実際の流量が設定点の値に等しくなるまで弁２４を
制御すべく質量流量を示す信号に応答して弁駆動装置を
動作させる。
【００３１】温度差ΔＴと質量流量との間の関係は与え
られたプロセス環境条件、例えば温度及び圧力の条件に
於いて質量流量測定装置の流量測定範囲全体に亘り線形
であることが理想的である。例えば質量流量が１０cm3
より２０cm3へ増大すると、温度差ΔＴは理想的には４
より５へ増大し、質量流量が８０cm3より７０cm3へ減少
すると、温度差ΔＴは理想的には１１より１０へ減少す
る。従って温度差ΔＴを示す電気信号と質量流量との間
の理想的な関係も線形的である。図４に於いて「理想
的」と表示された線は理想的な関係を示しており、図４
は最大流量のパーセンテージを横軸にとり温度差ΔＴを
縦軸にとって流量を示している。
られたプロセス環境条件、例えば温度及び圧力の条件に
於いて質量流量測定装置の流量測定範囲全体に亘り線形
であることが理想的である。例えば質量流量が１０cm3
より２０cm3へ増大すると、温度差ΔＴは理想的には４
より５へ増大し、質量流量が８０cm3より７０cm3へ減少
すると、温度差ΔＴは理想的には１１より１０へ減少す
る。従って温度差ΔＴを示す電気信号と質量流量との間
の理想的な関係も線形的である。図４に於いて「理想
的」と表示された線は理想的な関係を示しており、図４
は最大流量のパーセンテージを横軸にとり温度差ΔＴを
縦軸にとって流量を示している。
【００３２】実際には質量流量と対応する温度差ΔＴ
（及び温度差ΔＴを示す信号）との間の関係は非線形で
あり、この関係は各質量流量測定装置の構造のばらつき
に起因して質量流量測定装置毎に異なる。図４に於いて
「実際」として示された線は温度差ΔＴと質量流量との
間の実際の関係の誇張された例を示している。かかる非
線形の関係を補償するためには、各質量流量測定装置が
それぞれ個別にキャリブレーションされなければならな
い。質量流量測定装置をキャリブレーションする一つの
例示的な方法は、質量流量測定装置の測定範囲内の複数
の点に於いて或る与えられた質量流量について生ΔＴ信
号を求めることを含んでいる。実際の質量流量を示す望
ましい信号が各生ΔＴ信号に対応して演算される。かく
して生ΔＴ信号を望ましい流量信号に変換する関数Ｆ1
が求められる。
（及び温度差ΔＴを示す信号）との間の関係は非線形で
あり、この関係は各質量流量測定装置の構造のばらつき
に起因して質量流量測定装置毎に異なる。図４に於いて
「実際」として示された線は温度差ΔＴと質量流量との
間の実際の関係の誇張された例を示している。かかる非
線形の関係を補償するためには、各質量流量測定装置が
それぞれ個別にキャリブレーションされなければならな
い。質量流量測定装置をキャリブレーションする一つの
例示的な方法は、質量流量測定装置の測定範囲内の複数
の点に於いて或る与えられた質量流量について生ΔＴ信
号を求めることを含んでいる。実際の質量流量を示す望
ましい信号が各生ΔＴ信号に対応して演算される。かく
して生ΔＴ信号を望ましい流量信号に変換する関数Ｆ1
が求められる。
【００３３】次いでかくして求められた関数が質量流量
測定装置のプロセッサにロードされ、生信号が関数に適
用されリアルタイムに望ましい流量信号に変換される。
或いは一連の均等に隔置された生信号の値を関数に適用
して対応する望ましい流量信号を演算することによりキ
ャリブレーション用のルックアッブテーブルが演算され
てもよい。その場合には生信号はキャリブレーション用
のルックアップテーブルを割り出して望ましい流量信号
を決定するために使用される。実際の生ΔＴ信号がキャ
リブレーション用のルックアップテーブルのエントリー
の間にある場合には、望ましい流量信号は補間演算によ
り求められる。
測定装置のプロセッサにロードされ、生信号が関数に適
用されリアルタイムに望ましい流量信号に変換される。
或いは一連の均等に隔置された生信号の値を関数に適用
して対応する望ましい流量信号を演算することによりキ
ャリブレーション用のルックアッブテーブルが演算され
てもよい。その場合には生信号はキャリブレーション用
のルックアップテーブルを割り出して望ましい流量信号
を決定するために使用される。実際の生ΔＴ信号がキャ
リブレーション用のルックアップテーブルのエントリー
の間にある場合には、望ましい流量信号は補間演算によ
り求められる。
【００３４】図５は質量流量測定装置をキャリブレーシ
ョンする例示的なプロセスを詳細に示すフローチャート
を示している。ステップＳ１に於いては、フルスケール
のダミーのキャリブレーションテーブルがキャリブレー
ションされるべき測定装置のメモリにロードされ、これ
により測定装置はキャリブレーションプロセス中機能す
ることができるようになる。ダミーのテーブルは望まし
いキャリブレーションテーブルに近い線形のテーブルで
あり、フルスケールの生ΔＴ信号値とキャリブレーショ
ン流体の流量を示す調整された信号値とを含んでいる。
ダミーのテーブルは同様の質量流量測定装置をキャリブ
レーションする際の過去の経験より求められてよい。他
のキャリブレーションテーブルが使用されてもよく、ま
た質量流量測定装置のメモリに変換関数がロードされて
もよい。流体が質量流量測定装置に流れると、質量流量
に関連する生ΔＴ信号が発生される。質量流量測定装置
のプロセッサは生信号を使用してダミーのキャリブレー
ションテーブルを割り出し、流量を示す信号を出力す
る。ステップＳ２に於いては、流体が質量流量測定装置
に流され、ステップＳ３に於いては、生信号が質量流量
測定装置により出力され、実際の流量が求められる。ス
テップＳ２及びＳ３は特定の動作条件に於ける質量流量
測定装置の流量範囲全体に亘る幾つかの予め設定された
点に於いて繰り返し行われる。本発明の質量流量制御装
置１０の一つの実施形態に於いては、測定はキャリブレ
ーションの目的で質量流量測定装置の測定範囲全体に亘
る１３個の点に於いて行われる。ステップＳ４に於いて
は、測定された流量に対応する望ましい流量信号が演算
される。測定された生出力信号及び対応する望ましい信
号はステップＳ５に於いて回帰アルゴリズムに適用さ
れ、これによりの変換関数Ｆ1が求められる。
ョンする例示的なプロセスを詳細に示すフローチャート
を示している。ステップＳ１に於いては、フルスケール
のダミーのキャリブレーションテーブルがキャリブレー
ションされるべき測定装置のメモリにロードされ、これ
により測定装置はキャリブレーションプロセス中機能す
ることができるようになる。ダミーのテーブルは望まし
いキャリブレーションテーブルに近い線形のテーブルで
あり、フルスケールの生ΔＴ信号値とキャリブレーショ
ン流体の流量を示す調整された信号値とを含んでいる。
ダミーのテーブルは同様の質量流量測定装置をキャリブ
レーションする際の過去の経験より求められてよい。他
のキャリブレーションテーブルが使用されてもよく、ま
た質量流量測定装置のメモリに変換関数がロードされて
もよい。流体が質量流量測定装置に流れると、質量流量
に関連する生ΔＴ信号が発生される。質量流量測定装置
のプロセッサは生信号を使用してダミーのキャリブレー
ションテーブルを割り出し、流量を示す信号を出力す
る。ステップＳ２に於いては、流体が質量流量測定装置
に流され、ステップＳ３に於いては、生信号が質量流量
測定装置により出力され、実際の流量が求められる。ス
テップＳ２及びＳ３は特定の動作条件に於ける質量流量
測定装置の流量範囲全体に亘る幾つかの予め設定された
点に於いて繰り返し行われる。本発明の質量流量制御装
置１０の一つの実施形態に於いては、測定はキャリブレ
ーションの目的で質量流量測定装置の測定範囲全体に亘
る１３個の点に於いて行われる。ステップＳ４に於いて
は、測定された流量に対応する望ましい流量信号が演算
される。測定された生出力信号及び対応する望ましい信
号はステップＳ５に於いて回帰アルゴリズムに適用さ
れ、これによりの変換関数Ｆ1が求められる。
【００３５】仮定のデータを使用する下記の例により図
５の例示的なプロセスを説明する。この例に於いてキャ
リブレーションされる質量流量測定装置は、実際の流量
が求められるよう流体供給源及びキャリブレーション用
の標準的な流量計、即ち一次流量計に接続された質量流
量制御装置である。流量は標準的なcm3の単位にて表さ
れる。この例の質量流量制御装置は２５個の均等に隔置
されたエントリーを含むキャリブレーションテーブルを
必要とする。キャリブレーションテーブル内のエントリ
ーに対応する生信号値はフルスケールの生ΔＴ信号値を
２５にて除算することにより求められる。この例に於い
てキャリブレーションされる質量流量制御装置はデジタ
ル式の装置であり、従って生ΔＴ信号はデジタル化さ
れ、生信号の電圧に比例するカウント値にて表現され
る。生信号は０〜４００００カウントの範囲に於いて変
化し、４００００カウントは１２０％の設定点を表して
いる。かくしてダミーのキャリブレーションテーブルの
ための２５個の生信号値は１６００〜４００００の範囲
に亘る１６００カウント（４００００／２５）の増分毎
に設定される。この例に於いてキャリブレーションされ
る質量流量制御装置に於いては、１２０％の設定点（４
００００カウント）を表す生信号値のみが質量流量制御
装置のメモリにロードされる。測定装置のプロセッサは
生信号値を均等に隔置されたインデックスに分割する機
能を果す。更に期待される望ましい信号を近似する２５
個の均等に隔置された望ましい流量信号がステップＳ１
に於いて質量流量制御装置のメモリにロードされる。こ
の段階に於いて質量流量制御装置のフルスケールの流量
は大まかに調整された状態になる。
５の例示的なプロセスを説明する。この例に於いてキャ
リブレーションされる質量流量測定装置は、実際の流量
が求められるよう流体供給源及びキャリブレーション用
の標準的な流量計、即ち一次流量計に接続された質量流
量制御装置である。流量は標準的なcm3の単位にて表さ
れる。この例の質量流量制御装置は２５個の均等に隔置
されたエントリーを含むキャリブレーションテーブルを
必要とする。キャリブレーションテーブル内のエントリ
ーに対応する生信号値はフルスケールの生ΔＴ信号値を
２５にて除算することにより求められる。この例に於い
てキャリブレーションされる質量流量制御装置はデジタ
ル式の装置であり、従って生ΔＴ信号はデジタル化さ
れ、生信号の電圧に比例するカウント値にて表現され
る。生信号は０〜４００００カウントの範囲に於いて変
化し、４００００カウントは１２０％の設定点を表して
いる。かくしてダミーのキャリブレーションテーブルの
ための２５個の生信号値は１６００〜４００００の範囲
に亘る１６００カウント（４００００／２５）の増分毎
に設定される。この例に於いてキャリブレーションされ
る質量流量制御装置に於いては、１２０％の設定点（４
００００カウント）を表す生信号値のみが質量流量制御
装置のメモリにロードされる。測定装置のプロセッサは
生信号値を均等に隔置されたインデックスに分割する機
能を果す。更に期待される望ましい信号を近似する２５
個の均等に隔置された望ましい流量信号がステップＳ１
に於いて質量流量制御装置のメモリにロードされる。こ
の段階に於いて質量流量制御装置のフルスケールの流量
は大まかに調整された状態になる。
【００３６】キャリブレーション流体は１００％の設定
点にて質量流量測定装置に流される。実際の流量が望ま
しい１００％の流量の２％以内になるまで（実際の流量
はキャリブレーション用の標準的な流量計、即ち一次流
量計により求められる）、ダミーのキャリブレーション
テーブル内のフルスケールの生ΔＴ信号値が調整され
る。このステップの目的は望ましいフルスケールの流量
に近いフルスケールの流量に到達することである。この
例の仮定の質量流量制御装置に於いては、フルスケール
の流量、即ち１００％の流量は４６１cm3である。この
プロセスは一連の近似のインタラクティブなプロセスで
あり、この例の場合にはフルスケールの流量の１２０％
の設定点を表すフルスケールの生ΔＴ信号値は３８２７
９カウントになる。かくしてダミーのキャリブレーショ
ンテーブルのインデックスは１５３１カウントの増分
（３８２７９／２５）にて互いに隔置される。
点にて質量流量測定装置に流される。実際の流量が望ま
しい１００％の流量の２％以内になるまで（実際の流量
はキャリブレーション用の標準的な流量計、即ち一次流
量計により求められる）、ダミーのキャリブレーション
テーブル内のフルスケールの生ΔＴ信号値が調整され
る。このステップの目的は望ましいフルスケールの流量
に近いフルスケールの流量に到達することである。この
例の仮定の質量流量制御装置に於いては、フルスケール
の流量、即ち１００％の流量は４６１cm3である。この
プロセスは一連の近似のインタラクティブなプロセスで
あり、この例の場合にはフルスケールの流量の１２０％
の設定点を表すフルスケールの生ΔＴ信号値は３８２７
９カウントになる。かくしてダミーのキャリブレーショ
ンテーブルのインデックスは１５３１カウントの増分
（３８２７９／２５）にて互いに隔置される。
【００３７】図５のステップＳ２に於いては、ガスが質
量流量制御装置に流される。次いでステップＳ３に於い
て１３個の設定点について実際の流量及び対応する生信
号値が収集される。更に質量流量測定装置が温度につい
て補償されるよう、各設定点に於いて質量流量制御装置
により報告される温度が収集される。更に補償が行われ
るよう、圧力の如き他の変量がキャリブレーション中に
収集されてもよい。
量流量制御装置に流される。次いでステップＳ３に於い
て１３個の設定点について実際の流量及び対応する生信
号値が収集される。更に質量流量測定装置が温度につい
て補償されるよう、各設定点に於いて質量流量制御装置
により報告される温度が収集される。更に補償が行われ
るよう、圧力の如き他の変量がキャリブレーション中に
収集されてもよい。
【００３８】各設定点の値（フルスケールの流量の％）
についての生信号及び実際の流量のデータを下記の表１
に示す。
についての生信号及び実際の流量のデータを下記の表１
に示す。
【００３９】与えられた生出力信号についての望ましい
信号（流量を示す）を表示するキャリブレーションテー
ブルが形成される。表１よりの各実際の流量がステップ
Ｓ４に於いてその流量に対応する望ましい信号に変換さ
れる。望ましい信号は変換されるべき実際の流量につい
てのフルスケールの流量のパーセンテージを求めること
によって演算され、そのパーセンテージはフルスケール
の望ましい信号値に適用される。この例の質量流量制御
装置に於いては、１００００カウントはフルスケールの
流量、即ち１００％の流量を表している。望ましい信号
は下記の数２により表される。
信号（流量を示す）を表示するキャリブレーションテー
ブルが形成される。表１よりの各実際の流量がステップ
Ｓ４に於いてその流量に対応する望ましい信号に変換さ
れる。望ましい信号は変換されるべき実際の流量につい
てのフルスケールの流量のパーセンテージを求めること
によって演算され、そのパーセンテージはフルスケール
の望ましい信号値に適用される。この例の質量流量制御
装置に於いては、１００００カウントはフルスケールの
流量、即ち１００％の流量を表している。望ましい信号
は下記の数２により表される。
【数２】望ましい信号(n)＝(実際の流量(ｎ)／フルスケ
ールの望ましい流量)＊10000
ールの望ましい流量)＊10000
【００４０】かくして５％の設定点の値についてのカウ
ントとして表される望ましい信号は、４６１cm3の質量
流量制御装置について表１よりの５％の設定点について
の実際の流量及びフルスケール、即ち１００％の望まし
い流量を使用して下記数３の如く演算される。
ントとして表される望ましい信号は、４６１cm3の質量
流量制御装置について表１よりの５％の設定点について
の実際の流量及びフルスケール、即ち１００％の望まし
い流量を使用して下記数３の如く演算される。
【数３】
【００４１】表１の１３個の設定点の値について実際の
流量及び対応する望ましい流量信号を下記の表２に示
す。
流量及び対応する望ましい流量信号を下記の表２に示
す。
【００４２】生信号及び演算された望ましい信号は生信
号を望ましい流量信号に変換する方程式を演算するため
に使用される。この例に於いては、かかる目的で四次方
程式が求められる。生信号は多項式回帰の入力（ｘ）と
して適用され、望ましい信号は出力（ｙ）として適用さ
れる。かかる方程式を求めるのに適した多数の回帰アル
ゴリズムが存在する。本発明の一つの例示的な実施形態
に於いては、下記の数４にて示されるＦ1 の方程式を求
めるためにＬＵ分解として知られている回帰アルゴリズ
ムが使用される。
号を望ましい流量信号に変換する方程式を演算するため
に使用される。この例に於いては、かかる目的で四次方
程式が求められる。生信号は多項式回帰の入力（ｘ）と
して適用され、望ましい信号は出力（ｙ）として適用さ
れる。かかる方程式を求めるのに適した多数の回帰アル
ゴリズムが存在する。本発明の一つの例示的な実施形態
に於いては、下記の数４にて示されるＦ1 の方程式を求
めるためにＬＵ分解として知られている回帰アルゴリズ
ムが使用される。
【数４】ｙ＝ｆ(x) ＝4.60755＊10-17ｘ4＋1.43026＊10
-11ｘ3−2.14782＊10-7ｘ2 ＋0.27132ｘ−6.5937
-11ｘ3−2.14782＊10-7ｘ2 ＋0.27132ｘ−6.5937
【００４３】この例の質量流量制御装置に於いては、２
５個の生信号値がｘ入力として上述のＦ1 の方程式に適
用され、これによりｙ出力である２５個の対応する望ま
しい信号が求められる。図５のステップＳ１に於いて質
量流量制御装置に最初にロードされるダミーのテーブル
の場合と同様、２５個の生信号のインデックスはフルス
ケールの生ΔＴ信号値を２５にて除算することにより演
算される増分にて互いに均等に隔置される。表２のフル
スケールの生ΔＴ信号値は４２５４０カウント（１２０
％の設定点）であり、従って２５個の生信号のインデッ
クスは４２５４０／２５カウント、即ち１７０１．６０
カウントの増分にて隔置される。これら２５個の生信号
値は上述の方程式に適用され、これにより対応するキャ
リブレーションテーブルのエントリー（質量流量を示す
望ましい信号である）が演算される。この例のキャリブ
レーションテーブルの各値を下記の表３に示す。
５個の生信号値がｘ入力として上述のＦ1 の方程式に適
用され、これによりｙ出力である２５個の対応する望ま
しい信号が求められる。図５のステップＳ１に於いて質
量流量制御装置に最初にロードされるダミーのテーブル
の場合と同様、２５個の生信号のインデックスはフルス
ケールの生ΔＴ信号値を２５にて除算することにより演
算される増分にて互いに均等に隔置される。表２のフル
スケールの生ΔＴ信号値は４２５４０カウント（１２０
％の設定点）であり、従って２５個の生信号のインデッ
クスは４２５４０／２５カウント、即ち１７０１．６０
カウントの増分にて隔置される。これら２５個の生信号
値は上述の方程式に適用され、これにより対応するキャ
リブレーションテーブルのエントリー（質量流量を示す
望ましい信号である）が演算される。この例のキャリブ
レーションテーブルの各値を下記の表３に示す。
【００４４】このキャリブレーションテーブルは質量流
量制御装置のメモリに記憶されているダミーのテーブル
に置き換わる。値４２５４０は上述の大まかなキャリブ
レーション中に求められたフルスケールの生ΔＴ信号に
置き換わる。ΔＴを示す生信号は、キャリブレーション
テーブルを割り出して実際の流量を示す適正な望ましい
信号を求めるために質量流量制御装置により使用され
る。生信号値がキャリブレーションテーブル中のインデ
ックスに対応していない場合には、望ましい信号は補間
演算により求められる。質量流量制御装置は生信号値を
読み込み、キャリブレーションテーブル中の各点のうち
読みの両側の点を求める。望ましい信号はそれら二つの
点の間の直線の傾きを演算すると共にテーブル中の下側
の点より読みまでの距離を求め、下記の数５従って望ま
しい信号を演算することによって求められる。
量制御装置のメモリに記憶されているダミーのテーブル
に置き換わる。値４２５４０は上述の大まかなキャリブ
レーション中に求められたフルスケールの生ΔＴ信号に
置き換わる。ΔＴを示す生信号は、キャリブレーション
テーブルを割り出して実際の流量を示す適正な望ましい
信号を求めるために質量流量制御装置により使用され
る。生信号値がキャリブレーションテーブル中のインデ
ックスに対応していない場合には、望ましい信号は補間
演算により求められる。質量流量制御装置は生信号値を
読み込み、キャリブレーションテーブル中の各点のうち
読みの両側の点を求める。望ましい信号はそれら二つの
点の間の直線の傾きを演算すると共にテーブル中の下側
の点より読みまでの距離を求め、下記の数５従って望ま
しい信号を演算することによって求められる。
【数５】 望ましい信号＝(傾き＊距離)＋下側の点
【００４５】補間演算プロセスを説明すべく、この例の
質量流量制御装置はセンサのアナログ−デジタルコンバ
ータより７２６５カウントの生信号の読みを取り込むも
のとする。表３に示されたキャリブレーションテーブル
は質量流量制御装置のメモリに記憶されている。７２６
５カウントの生信号は表３のインデックス点４と５との
間に存在する。傾きはｘ（生信号値）の変化に対するｙ
（望ましい流量信号）の変化として定義される。従って
点４と５との間の直線の傾きは下記の数６の如く演算さ
れる。
質量流量制御装置はセンサのアナログ−デジタルコンバ
ータより７２６５カウントの生信号の読みを取り込むも
のとする。表３に示されたキャリブレーションテーブル
は質量流量制御装置のメモリに記憶されている。７２６
５カウントの生信号は表３のインデックス点４と５との
間に存在する。傾きはｘ（生信号値）の変化に対するｙ
（望ましい流量信号）の変化として定義される。従って
点４と５との間の直線の傾きは下記の数６の如く演算さ
れる。
【数６】 傾き＝(ｙ2−ｙ1)／(ｘ2−ｘ1) ＝(2295−1835)／(8508−6806) ＝0.270
【００４６】下側の信号点（インデックス４）よりの生
信号の読みまでの距離は４５９カウント（７２６５−６
８０６）である。従って流量を示す望ましい信号は下記
の数７の如く演算される。
信号の読みまでの距離は４５９カウント（７２６５−６
８０６）である。従って流量を示す望ましい信号は下記
の数７の如く演算される。
【数７】
【００４７】かくして１９５９カウントは実際の質量流
量を示す望ましい信号である。フルスケールの流量は１
００００カウントにより表され、従って実際の流量は最
大流量の１９．５９％である。この例の質量流量制御装
置の最大流量は４６１cm3であり、従って７２６５カウ
ントの生信号は９０．３cm3（４６１＊０．１９５９）
の質量流量を表している。
量を示す望ましい信号である。フルスケールの流量は１
００００カウントにより表され、従って実際の流量は最
大流量の１９．５９％である。この例の質量流量制御装
置の最大流量は４６１cm3であり、従って７２６５カウ
ントの生信号は９０．３cm3（４６１＊０．１９５９）
の質量流量を表している。
【００４８】同様のプロセスが本発明による質量流量計
をキャリブレーションするために使用される。本発明に
よる質量流量計はそれが流量制御部１２を含んでいない
点を除き例示の質量流量制御装置と同一である。質量流
量計をキャリブレーションする際には、外部弁が質量流
量計のガス出口１４に接続され、図5及び対応する例と
の関連で上述したプロセスが質量流量計及び外部弁の組
合せにより行われ、これにより質量流量計のためのＦ1
関数が発生される。
をキャリブレーションするために使用される。本発明に
よる質量流量計はそれが流量制御部１２を含んでいない
点を除き例示の質量流量制御装置と同一である。質量流
量計をキャリブレーションする際には、外部弁が質量流
量計のガス出口１４に接続され、図5及び対応する例と
の関連で上述したプロセスが質量流量計及び外部弁の組
合せにより行われ、これにより質量流量計のためのＦ1
関数が発生される。
【００４９】このキャリブレーションプロセスは測定さ
れるべき実際のプロセスガスを使用して行われることが
理想的である。しかし多くの工業用プロセス、特に半導
体製造工業のプロセスに使用されるガスの場合には、そ
れらのプロセスガスが有害であるので、実際のプロセス
ガスを用いてキャリブレーションすることは実際的では
なく或いは不可能である。キャリブレーションプロセス
中に人身や周囲に潜在的に有害な影響を及ぼすことに加
えて、多くのプロセスガスは環境に有害である。更に多
くのプロセスガスはキャリブレーションプロセス後に質
量流量測定装置を実際に損傷することがある。例えば流
量測定装置が空気に曝される等によって塩素の如きガス
が水分に露呈されると、塩酸が発生する。質量流量測定
装置が塩素にてキャリブレーションされ、キャリブレー
ション後にも流量測定装置に僅かでもガスが残存する
と、流量測定装置が設置前に空気に曝されると、流量測
定装置内に塩酸が発生し、重大な損傷を惹起すことにな
る。
れるべき実際のプロセスガスを使用して行われることが
理想的である。しかし多くの工業用プロセス、特に半導
体製造工業のプロセスに使用されるガスの場合には、そ
れらのプロセスガスが有害であるので、実際のプロセス
ガスを用いてキャリブレーションすることは実際的では
なく或いは不可能である。キャリブレーションプロセス
中に人身や周囲に潜在的に有害な影響を及ぼすことに加
えて、多くのプロセスガスは環境に有害である。更に多
くのプロセスガスはキャリブレーションプロセス後に質
量流量測定装置を実際に損傷することがある。例えば流
量測定装置が空気に曝される等によって塩素の如きガス
が水分に露呈されると、塩酸が発生する。質量流量測定
装置が塩素にてキャリブレーションされ、キャリブレー
ション後にも流量測定装置に僅かでもガスが残存する
と、流量測定装置が設置前に空気に曝されると、流量測
定装置内に塩酸が発生し、重大な損傷を惹起すことにな
る。
【００５０】これらの問題を解消すべく、質量流量測定
装置に固有の非線形性を是正する目的で質量流量測定装
置は窒素の如き不活性の安全なガスを用いて上述のプロ
セスに従ってキャリブレーションされる。公知のシステ
ムに於いては、製造業者は安全なキャリブレーションガ
スよりプロセスガスへ流量測定装置のキャリブレーショ
ンを変換するための変換定数又は理論的変換関数を求め
る必要がある。
装置に固有の非線形性を是正する目的で質量流量測定装
置は窒素の如き不活性の安全なガスを用いて上述のプロ
セスに従ってキャリブレーションされる。公知のシステ
ムに於いては、製造業者は安全なキャリブレーションガ
スよりプロセスガスへ流量測定装置のキャリブレーショ
ンを変換するための変換定数又は理論的変換関数を求め
る必要がある。
【００５１】本明細書の従来技術の欄に於いて上述した
如く、キャリブレーションガス及びプロセスガスの相対
的な理論特性に基づいて変換定数を演算することは十分
ではないことが判った。本発明による解決策に於いて
は、実際のプロセスガスを使用して第二の関数Ｆ2 が実
験的に求められ、この関数は安全なガスの流量（関数Ｆ
1 に基づく）を示す望ましい信号をプロセスガスの流量
を示す理想的な信号に変換する。
如く、キャリブレーションガス及びプロセスガスの相対
的な理論特性に基づいて変換定数を演算することは十分
ではないことが判った。本発明による解決策に於いて
は、実際のプロセスガスを使用して第二の関数Ｆ2 が実
験的に求められ、この関数は安全なガスの流量（関数Ｆ
1 に基づく）を示す望ましい信号をプロセスガスの流量
を示す理想的な信号に変換する。
【００５２】本発明の一つの例示的実施形態に於いて
は、プロセスガスの流量を測定するために質量流量測定
装置が製造される。この質量流量測定装置は安全なガス
を使用してキャリブレーションされ、キャリブレーショ
ンテーブルが求められる。キャリブレーションテーブル
よりの各望ましい信号が実験的に求められた関数Ｆ2 に
要素毎に適用され、これにより新たなキャリブレーショ
ンテーブルが求められ、該テーブルは質量流量測定装置
のメモリにロードされる。或いは関数Ｆ1 及びＦ2 が実
験的に求められる第三の関数に組合されてもよく、その
第三の関数も質量流量測定装置のメモリにロードされ
る。この第三の関数も四次多項式であってよい。従って
プロセッサは生ΔＴ信号を読み込み、その信号をプロセ
スガスの流量を示す望ましい流量信号にリアルタイムに
変換する。
は、プロセスガスの流量を測定するために質量流量測定
装置が製造される。この質量流量測定装置は安全なガス
を使用してキャリブレーションされ、キャリブレーショ
ンテーブルが求められる。キャリブレーションテーブル
よりの各望ましい信号が実験的に求められた関数Ｆ2 に
要素毎に適用され、これにより新たなキャリブレーショ
ンテーブルが求められ、該テーブルは質量流量測定装置
のメモリにロードされる。或いは関数Ｆ1 及びＦ2 が実
験的に求められる第三の関数に組合されてもよく、その
第三の関数も質量流量測定装置のメモリにロードされ
る。この第三の関数も四次多項式であってよい。従って
プロセッサは生ΔＴ信号を読み込み、その信号をプロセ
スガスの流量を示す望ましい流量信号にリアルタイムに
変換する。
【００５３】更に多数のプロセスガスの流量条件につい
て実験的に求められたキャリブレーションテーブルや変
換関数が本発明のプロセッサのメモリにロードされてよ
い。一つの例示的実施形態に於いては、１０個の互いに
異なるキャリブレーションテーブルがメモリに記憶され
る。このことにより質量流量測定装置は多数のガスの測
定を必要とするプロセスに使用可能になる。従来の質量
流量測定装置の場合には、プロセスに流れるガスの種類
毎に別の流量測定装置が組み込まれ、フルスケールの流
量の如き流量条件が変化するとキャリブレーションのし
直しが必要であった。上述の如く多数のキャリブレーシ
ョンテーブルを記憶することができることにより設備費
が大きく低減され、必要な流量測定装置の数が低減さ
れ、設備費が低減されると共にメンテナンスの工程が単
純になる。
て実験的に求められたキャリブレーションテーブルや変
換関数が本発明のプロセッサのメモリにロードされてよ
い。一つの例示的実施形態に於いては、１０個の互いに
異なるキャリブレーションテーブルがメモリに記憶され
る。このことにより質量流量測定装置は多数のガスの測
定を必要とするプロセスに使用可能になる。従来の質量
流量測定装置の場合には、プロセスに流れるガスの種類
毎に別の流量測定装置が組み込まれ、フルスケールの流
量の如き流量条件が変化するとキャリブレーションのし
直しが必要であった。上述の如く多数のキャリブレーシ
ョンテーブルを記憶することができることにより設備費
が大きく低減され、必要な流量測定装置の数が低減さ
れ、設備費が低減されると共にメンテナンスの工程が単
純になる。
【００５４】図６は実際のプロセスガスについての実験
的に求められる変換関数Ｆ2 を形成するための工程を示
している。図６のステップＳ11に於いては、一つ又はそ
れ以上の質量流量測定装置が組立てられ、図５との関連
で上述したプロセスに従って不活性のキャリブレーショ
ンガスにてキャリブレーションされる。これらの質量流
量測定装置はキャリブレーションのみを目的として製造
される。換言すれば、これらの質量流量測定装置は実際
のプロセスに於いて流量を測定したり制御したりするた
めには使用されない。本明細書に於いては、実際のガス
の関数を形成することのみを目的として組立てられる質
量流量測定装置はキャリブレーション用質量流量測定装
置と呼ばれ、実際のプロセスに於いて使用されるよう組
立てられる質量流量測定装置はプロセス用質量測定装置
と呼ばれる。更にキャリブレーションの目的で使用され
る安全なガスはキャリブレーションガスと呼ばれ、プロ
セスに於いて測定されるべき実際のガスはプロセスガス
と呼ばれる。
的に求められる変換関数Ｆ2 を形成するための工程を示
している。図６のステップＳ11に於いては、一つ又はそ
れ以上の質量流量測定装置が組立てられ、図５との関連
で上述したプロセスに従って不活性のキャリブレーショ
ンガスにてキャリブレーションされる。これらの質量流
量測定装置はキャリブレーションのみを目的として製造
される。換言すれば、これらの質量流量測定装置は実際
のプロセスに於いて流量を測定したり制御したりするた
めには使用されない。本明細書に於いては、実際のガス
の関数を形成することのみを目的として組立てられる質
量流量測定装置はキャリブレーション用質量流量測定装
置と呼ばれ、実際のプロセスに於いて使用されるよう組
立てられる質量流量測定装置はプロセス用質量測定装置
と呼ばれる。更にキャリブレーションの目的で使用され
る安全なガスはキャリブレーションガスと呼ばれ、プロ
セスに於いて測定されるべき実際のガスはプロセスガス
と呼ばれる。
【００５５】キャリブレーションガスのデータを使用し
て求められるキャリブレーションテーブルは、ステップ
Ｓ１２に於いてキャリブレーション用質量流量測定装置
のメモリにロードされる。次いで実際の質量流量及び生
出力信号を求めるのではなく、キャリブレーションガス
の流量信号及び実際の流量のみが求められる必要がある
点を除き、キャリブレーションプロセスが実際のプロセ
スガスを使用して繰り返される。ステップＳ１３に於い
ては、プロセスガスがキャリブレーション用質量流量測
定装置に流され、ステップＳ１４に於いては、各設定点
についての実際の流量及びキャリブレーションガスの流
量信号が求められる。このプロセスは質量流量測定装置
の測定範囲内の予め設定された幾つかの点について繰り
返される。図５のプロセスの場合と同様、一つの好まし
い実施形態は１３個の互いに異なる設定点についてステ
ップＳ１２及びＳ１３を行なう。本発明の一つの実施形
態に於いては、ステップＳ１２〜Ｓ１４が予め設定され
た点について行われ、各設定点についての実際の流量が
平均化される。次いでステップＳ１５に於いて、プロセ
スガスの実際の流量を示す理想的な信号が演算される。
最後にステップＳ１６に於いて、実際の出力信号及び演
算された理想的な流量信号が相互に関連付けられ、これ
により変換関数Ｆ2 が実験的に求められる。
て求められるキャリブレーションテーブルは、ステップ
Ｓ１２に於いてキャリブレーション用質量流量測定装置
のメモリにロードされる。次いで実際の質量流量及び生
出力信号を求めるのではなく、キャリブレーションガス
の流量信号及び実際の流量のみが求められる必要がある
点を除き、キャリブレーションプロセスが実際のプロセ
スガスを使用して繰り返される。ステップＳ１３に於い
ては、プロセスガスがキャリブレーション用質量流量測
定装置に流され、ステップＳ１４に於いては、各設定点
についての実際の流量及びキャリブレーションガスの流
量信号が求められる。このプロセスは質量流量測定装置
の測定範囲内の予め設定された幾つかの点について繰り
返される。図５のプロセスの場合と同様、一つの好まし
い実施形態は１３個の互いに異なる設定点についてステ
ップＳ１２及びＳ１３を行なう。本発明の一つの実施形
態に於いては、ステップＳ１２〜Ｓ１４が予め設定され
た点について行われ、各設定点についての実際の流量が
平均化される。次いでステップＳ１５に於いて、プロセ
スガスの実際の流量を示す理想的な信号が演算される。
最後にステップＳ１６に於いて、実際の出力信号及び演
算された理想的な流量信号が相互に関連付けられ、これ
により変換関数Ｆ2 が実験的に求められる。
【００５６】前述の如く、測定されるべき実際のプロセ
スガスにて質量流量測定装置をキャリブレーションする
ことは、特に典型的な製造設定に於いては実際的ではな
く或いは不可能であることが多い。従って有害なプロセ
スガス及び対応するキャリブレーション用質量流量測定
装置を完全にプロセス用質量流量測定装置及び標準的な
キャリブレーション設備やガスより隔離することが望ま
しい。
スガスにて質量流量測定装置をキャリブレーションする
ことは、特に典型的な製造設定に於いては実際的ではな
く或いは不可能であることが多い。従って有害なプロセ
スガス及び対応するキャリブレーション用質量流量測定
装置を完全にプロセス用質量流量測定装置及び標準的な
キャリブレーション設備やガスより隔離することが望ま
しい。
【００５７】図６との関連で上述したプロセスの例示的
な用途に於いては、質量流量測定装置を危険なプロセス
ガスにてキャリブレーションするための特殊な設備が使
用される。図７は本発明に従ってキャリブレーション用
質量流量測定装置をプロセスガスにてキャリブレーショ
ンするための流れ系を解図的に示している。容器２５が
プロセスガスを貯容しており、キャリブレーションされ
るべきキャリブレーション用質量流量測定装置２６のガ
ス入口１３が遮断弁２７を介して容器２５に接続され
る。キャリブレーション用質量流量測定装置２６は温度
制御された試験室内２８内に収容されており、これによ
り質量流量測定装置を種々の温度にて試験することがで
きる。
な用途に於いては、質量流量測定装置を危険なプロセス
ガスにてキャリブレーションするための特殊な設備が使
用される。図７は本発明に従ってキャリブレーション用
質量流量測定装置をプロセスガスにてキャリブレーショ
ンするための流れ系を解図的に示している。容器２５が
プロセスガスを貯容しており、キャリブレーションされ
るべきキャリブレーション用質量流量測定装置２６のガ
ス入口１３が遮断弁２７を介して容器２５に接続され
る。キャリブレーション用質量流量測定装置２６は温度
制御された試験室内２８内に収容されており、これによ
り質量流量測定装置を種々の温度にて試験することがで
きる。
【００５８】質量流量測定装置のガス出口１４はもう一
つの遮断弁２７を介して既知の容積を有する一次室２９
に接続される一次室２９は温度制御された浴３０内に維
持され、温度制御された水が浴内のコイルを経て循環さ
れ、これにより一次室２９内に温度勾配が生じることが
防止される。遮断弁２７はキャリブレーション用質量流
量測定装置を他のシステム構成要素より隔離し、また質
量流量測定装置をシステムより取り外す前に質量流量測
定装置内よりガスを排出させる手段として機能する。
つの遮断弁２７を介して既知の容積を有する一次室２９
に接続される一次室２９は温度制御された浴３０内に維
持され、温度制御された水が浴内のコイルを経て循環さ
れ、これにより一次室２９内に温度勾配が生じることが
防止される。遮断弁２７はキャリブレーション用質量流
量測定装置を他のシステム構成要素より隔離し、また質
量流量測定装置をシステムより取り外す前に質量流量測
定装置内よりガスを排出させる手段として機能する。
【００５９】キャリブレーション用質量流量測定装置を
有害なプロセスガスにてキャリブレーションするための
実際の流体の質量流量は、一般に上昇速度法として知ら
れている方法を使用して求められる。この方法は、従来
より使用されている体積流量基準を使用するのではな
く、剛固な脱気された室（一次室２９）内の圧力の上昇
速度を使用して流量を判定する。流量は既知の容積を有
する室内の圧力及び温度を知ることによって求められ
る。この方法は本発明の一つの用途に於いて使用され
る。キャリブレーションの目的で有害なプロセスガスの
実際の質量流量を安全に且つ正確に測定する以下の如き
他の方法も実用化されている。
有害なプロセスガスにてキャリブレーションするための
実際の流体の質量流量は、一般に上昇速度法として知ら
れている方法を使用して求められる。この方法は、従来
より使用されている体積流量基準を使用するのではな
く、剛固な脱気された室（一次室２９）内の圧力の上昇
速度を使用して流量を判定する。流量は既知の容積を有
する室内の圧力及び温度を知ることによって求められ
る。この方法は本発明の一つの用途に於いて使用され
る。キャリブレーションの目的で有害なプロセスガスの
実際の質量流量を安全に且つ正確に測定する以下の如き
他の方法も実用化されている。
【００６０】コリオリ型の質量流量計…この型式の流量
測定装置は振動管に流れる流体の流れにより惹起される
振動管の特性の変化を検出することによって流量を測定
する。
測定装置は振動管に流れる流体の流れにより惹起される
振動管の特性の変化を検出することによって流量を測定
する。
【００６１】体積プローバ（prover）…この型式の測定
装置は移動可能な要素（ピストン）を有する既知の容積
（典型的にはシリンダ）を使用する。流体が一端に流入
し、これによりピストンが移動される。ピストンが移動
する際に流体は実質的に一定の圧力及び温度を維持す
る。流量はピストンの速度により判定される。かかる型
式の測定装置の一例はBrooks Vol-U-Meter である。
装置は移動可能な要素（ピストン）を有する既知の容積
（典型的にはシリンダ）を使用する。流体が一端に流入
し、これによりピストンが移動される。ピストンが移動
する際に流体は実質的に一定の圧力及び温度を維持す
る。流量はピストンの速度により判定される。かかる型
式の測定装置の一例はBrooks Vol-U-Meter である。
【００６２】ΔＰ−Ｐ−Ｔ法…この方法は、流量基準と
しても使用可能である。典型的には臨界的な流れノズル
が流れ絞りとして使用される。
しても使用可能である。典型的には臨界的な流れノズル
が流れ絞りとして使用される。
【００６３】重量測定法…流体の流れが容器に収集さ
れ、その重さが測定される。流量は容器の重量上昇速度
により判定される。
れ、その重さが測定される。流量は容器の重量上昇速度
により判定される。
【００６４】比率法…この方法には二つの流体Ａ及びＢ
が必要である。一方の流体Ａは既知の流量を有する。他
方の流体Ｂが流量が既知の流体Ａと混合される。流体Ｂ
の未知の流量は混合された流れの流体Ａに対する流体Ｂ
の濃度により判定される。この場合濃度は流体Ｂの流量
に比例する。
が必要である。一方の流体Ａは既知の流量を有する。他
方の流体Ｂが流量が既知の流体Ａと混合される。流体Ｂ
の未知の流量は混合された流れの流体Ａに対する流体Ｂ
の濃度により判定される。この場合濃度は流体Ｂの流量
に比例する。
【００６５】上昇速度法に於いては、室内の容積が正確
にわからなければならない。圧力及び温度は標準的な測
定装置を使用して測定される。本発明の一つの特定の用
途に於いては、室の容積はピストン型のプローバを窒素
の如き非反応性のガスにて充填することにより求められ
た。一つの好ましいピストン型のプローバはBrooksＩns
trument のModel 1078 Vol-U-Meterである。ガスはVol-
U-Meter より一次室２９内へ排出され、その結果生じた
圧力及び温度の変化が測定された。Vol-U-Meter及び一
次室２９の圧力及び温度は室内へガスが流される前及び
ガスが流された後に測定された。
にわからなければならない。圧力及び温度は標準的な測
定装置を使用して測定される。本発明の一つの特定の用
途に於いては、室の容積はピストン型のプローバを窒素
の如き非反応性のガスにて充填することにより求められ
た。一つの好ましいピストン型のプローバはBrooksＩns
trument のModel 1078 Vol-U-Meterである。ガスはVol-
U-Meter より一次室２９内へ排出され、その結果生じた
圧力及び温度の変化が測定された。Vol-U-Meter及び一
次室２９の圧力及び温度は室内へガスが流される前及び
ガスが流された後に測定された。
【００６６】Vol-U-Meter 内の温度を演算するためにRT
D が使用され、Vol-U- Meter内の圧力を測定するために
Ruskaのmodel 6200 Portable Pressure Gageが使用され
た。Vol-U-Meter 内の圧力は、大気圧を測定し、ピスト
ンに差圧を与えるのではなく、RuskaのPressure Gageに
より直接測定された。一次室内の圧力を測定するために
MKS のmodel 120AA-00010RBJ(0〜10Torr)及びmodel 120
AA-00100RBJ(0〜100Torr)の圧力変換器が使用され、一
次室内の温度はOmegaのmodel RTD-809表面プローブによ
り測定された。一次室２９は温度制御される浴３０内に
配置されているので、一次室２９の温度は一定に維持さ
れた。
D が使用され、Vol-U- Meter内の圧力を測定するために
Ruskaのmodel 6200 Portable Pressure Gageが使用され
た。Vol-U-Meter 内の圧力は、大気圧を測定し、ピスト
ンに差圧を与えるのではなく、RuskaのPressure Gageに
より直接測定された。一次室内の圧力を測定するために
MKS のmodel 120AA-00010RBJ(0〜10Torr)及びmodel 120
AA-00100RBJ(0〜100Torr)の圧力変換器が使用され、一
次室内の温度はOmegaのmodel RTD-809表面プローブによ
り測定された。一次室２９は温度制御される浴３０内に
配置されているので、一次室２９の温度は一定に維持さ
れた。
【００６７】ピストンにより変位される体積は下記の数
８の式により室の未知の容積に直接関連付けられる。
８の式により室の未知の容積に直接関連付けられる。
【数８】 定義：
【数９】
【００６８】変換： Torr＝１３３．３２２４Pa ℃＝２７３．１５Ｋ
【００６９】仮定： １．Vol-U-Meter より移動される質量（供給される体
積）は一次室に導入される質量である。 ２．キャリブレーションガス（窒素）は理想気体の法則
に従う。
積）は一次室に導入される質量である。 ２．キャリブレーションガス（窒素）は理想気体の法則
に従う。
【００７０】誘導：
【００７１】
【数1０】Ｖdel ＝(Ｖvol-1−Ｖvol-2)＊Ｐvol／Ｐs ＊
Ｔs／Ｔvol Ｖdel ＝(Ｖol-１−Ｖol-２）＊Ｐvol／101.325＊273.1
5／Ｔvol ｍ-del＝Ｖdel＊Ｒho-s （標準体積の質量への変換） Ｒho-s＝Ｐs ／(Ｒ＊Ｔs) (標準密度の定義) ＰＶ＝ｍＲＴ (完全気体の法則) ｍ＝ＰＶ／ＲＴ ｍ-del＝Ｐ2v＊Ｖ1／(Ｒ＊Ｔ2v)−Ｐ1v＊Ｖ1／(Ｒ＊Ｔ1
v) (質量の保存) Ｖdel ＊Ｒho-s＝Ｐ2v＊Ｖ1／(Ｒ＊Ｔ2v)−Ｐ1v＊Ｖ1／
(Ｒ＊Ｔ1v) Ｖdel ＊Ｐs／(Ｒ＊Ｔs)＝Ｐ2v＊Ｖ1／(Ｒ＊Ｔ2v)−Ｐ1
v＊Ｖ1／(Ｒ＊Ｔ1v) Ｖdel ＊Ｐs／Ｔs＝Ｐ2v＊Ｖ1／(Ｔ2v)−Ｐ1v＊Ｖ1／
(Ｔ1v) (Ｒの消去) Ｖdel ＊Ｐs／Ｔs＝Ｖ1＊(Ｔ1v＊Ｐ2v−Ｔ2v＊Ｐ1v)／
(Ｔ1v＊Ｔ2v) Ｖ1＝Ｖdel＊Ｐs／Ｔs＊(Ｔ1v＊Ｔ2v)／(Ｔ1v＊Ｐ2v−
Ｔ2v＊Ｐ1v) Ｔ1v＝Ｔ2v（これを％vと呼ぶ）であれば、上記式は以
下の数１１の如く単純になる。
Ｔs／Ｔvol Ｖdel ＝(Ｖol-１−Ｖol-２）＊Ｐvol／101.325＊273.1
5／Ｔvol ｍ-del＝Ｖdel＊Ｒho-s （標準体積の質量への変換） Ｒho-s＝Ｐs ／(Ｒ＊Ｔs) (標準密度の定義) ＰＶ＝ｍＲＴ (完全気体の法則) ｍ＝ＰＶ／ＲＴ ｍ-del＝Ｐ2v＊Ｖ1／(Ｒ＊Ｔ2v)−Ｐ1v＊Ｖ1／(Ｒ＊Ｔ1
v) (質量の保存) Ｖdel ＊Ｒho-s＝Ｐ2v＊Ｖ1／(Ｒ＊Ｔ2v)−Ｐ1v＊Ｖ1／
(Ｒ＊Ｔ1v) Ｖdel ＊Ｐs／(Ｒ＊Ｔs)＝Ｐ2v＊Ｖ1／(Ｒ＊Ｔ2v)−Ｐ1
v＊Ｖ1／(Ｒ＊Ｔ1v) Ｖdel ＊Ｐs／Ｔs＝Ｐ2v＊Ｖ1／(Ｔ2v)−Ｐ1v＊Ｖ1／
(Ｔ1v) (Ｒの消去) Ｖdel ＊Ｐs／Ｔs＝Ｖ1＊(Ｔ1v＊Ｐ2v−Ｔ2v＊Ｐ1v)／
(Ｔ1v＊Ｔ2v) Ｖ1＝Ｖdel＊Ｐs／Ｔs＊(Ｔ1v＊Ｔ2v)／(Ｔ1v＊Ｐ2v−
Ｔ2v＊Ｐ1v) Ｔ1v＝Ｔ2v（これを％vと呼ぶ）であれば、上記式は以
下の数１１の如く単純になる。
【数１1】Ｖ1＝Ｖdel＊Ｐs／Ｔs＊Ｔv／(Ｐ2v−Ｐ1v)
【００７２】図７との関連で上述した流れ系は以下の如
く図６のプロセスに適用される。ステップＳ１３に於い
ては、プロセスガスが容器２５よりキャリブレーション
用質量流量測定装置２６を経て一次室２９へ流れる。生
ΔＴ信号がキャリブレーション用質量流量測定装置２６
により発生され、該信号はステップＳ１１に於いて求め
られたキャリブレーションテーブルを割り出すために使
用される。キャリブレーションガスの流量を示す信号が
キャリブレーションテーブルよりの対応する望ましい信
号に基づいて出力される。一次室２９の容積は判ってい
るので、与えられた設定点についての実際の流量はステ
ップＳ１４に於いて一次室２９内の温度及び圧力の上昇
速度に基づいて求められる。このプロセスは流量測定装
置の流量測定範囲内の予め設定された一連の設定点につ
いて繰り返し行われる。
く図６のプロセスに適用される。ステップＳ１３に於い
ては、プロセスガスが容器２５よりキャリブレーション
用質量流量測定装置２６を経て一次室２９へ流れる。生
ΔＴ信号がキャリブレーション用質量流量測定装置２６
により発生され、該信号はステップＳ１１に於いて求め
られたキャリブレーションテーブルを割り出すために使
用される。キャリブレーションガスの流量を示す信号が
キャリブレーションテーブルよりの対応する望ましい信
号に基づいて出力される。一次室２９の容積は判ってい
るので、与えられた設定点についての実際の流量はステ
ップＳ１４に於いて一次室２９内の温度及び圧力の上昇
速度に基づいて求められる。このプロセスは流量測定装
置の流量測定範囲内の予め設定された一連の設定点につ
いて繰り返し行われる。
【００７３】本発明の一つの実施形態の装置及び方法に
於いては、かかる目的で三つの質量流量制御装置が使用
され、プロセスガスの実際の流量が平均化される。プロ
セスガスの流量を示す理想的な信号はステップＳ１５に
於いて実際の流量の平均値に基づいて演算され、ｘ入力
としてキャリブレーションガスの流量信号及びｙ出力と
しての理想的な流量信号を回帰アルゴリズムに適用する
ことにより実験的に求められる変換関数Ｆ2 が演算され
る。本発明の一つの例示的適用例に於いては、実験的に
求められる変換関数Ｆ2 はＬＵ分解として知られている
回帰アルゴリズムを使用して演算される四次多項式であ
る。
於いては、かかる目的で三つの質量流量制御装置が使用
され、プロセスガスの実際の流量が平均化される。プロ
セスガスの流量を示す理想的な信号はステップＳ１５に
於いて実際の流量の平均値に基づいて演算され、ｘ入力
としてキャリブレーションガスの流量信号及びｙ出力と
しての理想的な流量信号を回帰アルゴリズムに適用する
ことにより実験的に求められる変換関数Ｆ2 が演算され
る。本発明の一つの例示的適用例に於いては、実験的に
求められる変換関数Ｆ2 はＬＵ分解として知られている
回帰アルゴリズムを使用して演算される四次多項式であ
る。
【００７４】キャリブレーションに使用されるプロセス
ガスはキャリブレーションプロセスにより変質されたり
汚染されたりしないので、プロセスガスがキャリブレー
ションされる質量流量測定装置に流れた後にプロセスガ
スを圧縮しその元の容器に戻すことができる。例えば６
フッ化タングステン（ＷＦ6）の如き低蒸気圧のガスの
場合には、ガスは低温に冷却され、これにより容器を再
度充填する。
ガスはキャリブレーションプロセスにより変質されたり
汚染されたりしないので、プロセスガスがキャリブレー
ションされる質量流量測定装置に流れた後にプロセスガ
スを圧縮しその元の容器に戻すことができる。例えば６
フッ化タングステン（ＷＦ6）の如き低蒸気圧のガスの
場合には、ガスは低温に冷却され、これにより容器を再
度充填する。
【００７５】仮定のデータを使用する以下の例は図6と
の関連で上述したプロセスを説明するためのものであ
る。まずキャリブレーション用質量流量制御装置が不活
性のキャリブレーションガス、即ち窒素にてキャリブレ
ーションされる。キャリブレーションテーブルが求めら
れ、質量流量制御装置のメモリにロードされ、次いで質
量流量制御装置がプロセスガスにてキャリブレーション
される。キャリブレーションガスの場合と同様、例示的
実施形態に於いては、質量流量測定装置の流量測定範囲
内の１３個に設定点についてプロセスガスがキャリブレ
ーション用質量流量制御装置に流される。この例に於い
ては、プロセスガスはアルゴンであると仮定する。プロ
セスガスの実際の流量が１３個の設定点について収集さ
れ、それらの値を下記の表４に示す。
の関連で上述したプロセスを説明するためのものであ
る。まずキャリブレーション用質量流量制御装置が不活
性のキャリブレーションガス、即ち窒素にてキャリブレ
ーションされる。キャリブレーションテーブルが求めら
れ、質量流量制御装置のメモリにロードされ、次いで質
量流量制御装置がプロセスガスにてキャリブレーション
される。キャリブレーションガスの場合と同様、例示的
実施形態に於いては、質量流量測定装置の流量測定範囲
内の１３個に設定点についてプロセスガスがキャリブレ
ーション用質量流量制御装置に流される。この例に於い
ては、プロセスガスはアルゴンであると仮定する。プロ
セスガスの実際の流量が１３個の設定点について収集さ
れ、それらの値を下記の表４に示す。
【００７６】このプロセスが一つ以上のキャリブレーシ
ョン用質量流量測定装置について繰り返し行われ、その
結果が平均化される。本発明のキャリブレーション方法
の一つの適用例に於いては、プロセスガスによるキャリ
ブレーションプロセスは三つの質量流量制御装置につい
て繰り返し行われる。次いでそれらの平均値が使用され
ることによって新たなキャリブレーションテーブルが求
められる。次いで実際の流量テーブルは下記の数１２に
より理想的な流量信号のテーブルに変換される。
ョン用質量流量測定装置について繰り返し行われ、その
結果が平均化される。本発明のキャリブレーション方法
の一つの適用例に於いては、プロセスガスによるキャリ
ブレーションプロセスは三つの質量流量制御装置につい
て繰り返し行われる。次いでそれらの平均値が使用され
ることによって新たなキャリブレーションテーブルが求
められる。次いで実際の流量テーブルは下記の数１２に
より理想的な流量信号のテーブルに変換される。
【数1２】理想的な流量信号(n)＝(プロセスガスの実際
の流量(n)／フルスケールのプロセスガスの流量)＊1000
0
の流量(n)／フルスケールのプロセスガスの流量)＊1000
0
【００７７】キャリブレーションプロセスの目的は実験
的に求められる変換関数Ｆ2 、即ち窒素にてキャリブレ
ーションされた質量流量制御装置の流量信号をプロセス
ガスについての流量信号に変換する変換関数を求めるこ
とである。質量流量制御装置が適正に動作していれば、
質量流量制御装置が先にキャリブレーションガス（窒
素）にてキャリブレーションされているので、設定点は
流量信号と同一である。かくしてプロセスガスのデータ
を収集するために使用される設定点は、１００％の流量
信号が１００００カウントになるよう下記の数１３の如
く１００倍された場合の窒素の流量信号と考えられてよ
い。
的に求められる変換関数Ｆ2 、即ち窒素にてキャリブレ
ーションされた質量流量制御装置の流量信号をプロセス
ガスについての流量信号に変換する変換関数を求めるこ
とである。質量流量制御装置が適正に動作していれば、
質量流量制御装置が先にキャリブレーションガス（窒
素）にてキャリブレーションされているので、設定点は
流量信号と同一である。かくしてプロセスガスのデータ
を収集するために使用される設定点は、１００％の流量
信号が１００００カウントになるよう下記の数１３の如
く１００倍された場合の窒素の流量信号と考えられてよ
い。
【数1３】キャリブレーションガスの流量信号(n)＝設定
点(n) ＊100
点(n) ＊100
【００７８】１３個の設定点についてのキャリブレーシ
ョンガスの流量信号及び演算された理想的な信号を下記
の表５に示す。
ョンガスの流量信号及び演算された理想的な信号を下記
の表５に示す。
【００７９】実験的に求められる変換関数Ｆ2 の方程式
は、生出力信号値をキャリブレーションガス（窒素）の
質量流量を示す流量信号に変換する変換関数Ｆ1 の方程
式を形成するために使用された回帰アルゴリズムと同一
の回帰アルゴリズムを使用して発生される。実験的に求
められる変換関数Ｆ2 の方程式に於いては、入力ｘがキ
ャリブレーションガスの流量信号（設定点＊１００）で
ある場合には、方程式の出力ｙはプロセスガス（この例
の場合アルゴン）の流量を示す理想的な流量信号であ
る。この例の実験的に求められる変換関数Ｆ2 の方程式
は下記の数１４の通りである。
は、生出力信号値をキャリブレーションガス（窒素）の
質量流量を示す流量信号に変換する変換関数Ｆ1 の方程
式を形成するために使用された回帰アルゴリズムと同一
の回帰アルゴリズムを使用して発生される。実験的に求
められる変換関数Ｆ2 の方程式に於いては、入力ｘがキ
ャリブレーションガスの流量信号（設定点＊１００）で
ある場合には、方程式の出力ｙはプロセスガス（この例
の場合アルゴン）の流量を示す理想的な流量信号であ
る。この例の実験的に求められる変換関数Ｆ2 の方程式
は下記の数１４の通りである。
【数1４】ｙ＝ｇ(x) ＝−1.7092＊10-13ｘ4＋4.4946＊1
0-9ｘ3−3.5451＊10-5ｘ2 ＋1.0885ｘ−5.2371
0-9ｘ3−3.5451＊10-5ｘ2 ＋1.0885ｘ−5.2371
【００８０】この実験的に求められる変換関数Ｆ2 は、
プロセスガスによるキャリブレーションプロセスについ
て使用された質量流量制御装置であって、同一のキャリ
ブレーションガスのフルスケール（１００％）の流量
（この例の場合４６１cm3の窒素）についてキャリブレ
ーションされた質量流量制御装置と同一の絞り寸法を有
するよう組立てられた質量流量測定装置に適用可能であ
る。
プロセスガスによるキャリブレーションプロセスについ
て使用された質量流量制御装置であって、同一のキャリ
ブレーションガスのフルスケール（１００％）の流量
（この例の場合４６１cm3の窒素）についてキャリブレ
ーションされた質量流量制御装置と同一の絞り寸法を有
するよう組立てられた質量流量測定装置に適用可能であ
る。
【００８１】この実験的に求められる変換関数Ｆ2 の方
程式（ｇ(x)）は窒素の流量信号をプロセスガスについ
ての流量信号に変換し、特定のプロセス用質量流量制御
装置についての元のキャリブレーション方程式Ｆ1 （ｆ
(x)）はセンサの生信号を窒素の流量信号に変換する。
従ってセンサの生信号よりプロセスガスの流量信号への
変換は下記の数１５の通りである。
程式（ｇ(x)）は窒素の流量信号をプロセスガスについ
ての流量信号に変換し、特定のプロセス用質量流量制御
装置についての元のキャリブレーション方程式Ｆ1 （ｆ
(x)）はセンサの生信号を窒素の流量信号に変換する。
従ってセンサの生信号よりプロセスガスの流量信号への
変換は下記の数１５の通りである。
【数1５】プロセスガスの流量信号＝ｇ(ｆ(x))
【００８２】プロセス用質量流量制御装置の望ましいフ
ルスケール（１００％）の流量がアルゴンの６５０．５
７２cm3であれば、プロセス用質量流量制御装置は４６
１cm3の窒素についてキャリブレーションされ、キャリ
ブレーションテーブルの２５個の点が関数ｇ(x) により
処理される。この処理の結果は窒素についてのキャリブ
レーションテーブルに代えて質量流量制御装置にロード
される。しかし正確に６５０．５７２cm3のフルスケー
ルの流量を有するアルゴン用の質量流量制御装置の注文
は非常にまれである。従ってプロセスガスによるキャリ
ブレーションプロセスの正確なフルスケールの流量以外
のフルスケールの流量を達成する二つの方程式の適用例
について説明する。
ルスケール（１００％）の流量がアルゴンの６５０．５
７２cm3であれば、プロセス用質量流量制御装置は４６
１cm3の窒素についてキャリブレーションされ、キャリ
ブレーションテーブルの２５個の点が関数ｇ(x) により
処理される。この処理の結果は窒素についてのキャリブ
レーションテーブルに代えて質量流量制御装置にロード
される。しかし正確に６５０．５７２cm3のフルスケー
ルの流量を有するアルゴン用の質量流量制御装置の注文
は非常にまれである。従ってプロセスガスによるキャリ
ブレーションプロセスの正確なフルスケールの流量以外
のフルスケールの流量を達成する二つの方程式の適用例
について説明する。
【００８３】実験的に求められる変換関数Ｆ2 は、フル
スケールの流量及び入口圧力の特定の条件に於いてキャ
リブレーションガス（窒素）にてキャリブレーションさ
れた特定の絞りを有する質量流量制御装置に有用であ
る。絞りはプロセスガスの限られた範囲のフルスケール
の流量について有用である。以下の例は前述のキャリブ
レーションプロセスを６００cm3のアルゴンの望ましい
フルスケールの流量を有する質量流量制御装置に適用す
る上述の例の延長である。この例に於いては、望ましい
フルスケール（１００％）の流量（６００cm3のアルゴ
ン）はこの例の質量流量測定装置の絞りの通常の範囲内
にあるものと仮定する。この例の望ましい結果は、アル
ゴンの流量が６００cm3である場合に１００％を示すプ
ロセス用質量流量制御装置のためのキャリブレーション
テーブルである。キャリブレーションテーブルはフルス
ケールの１２０％の高い流量を適正に表す値を含んでい
ることが望ましい。上述の例に於いて求められた変換関
数Ｆ2 の方程式はアルゴンの流量が６５０．５７２cm3
である場合に１００％を示す。実験的に求められる変換
関数Ｆ2 は特定のプロセス用質量流量制御装置の窒素の
ためのＦ1 方程式よりの出力を入力として受け入れる。
まず実験的に求められる変換関数Ｆ2 へ入力されるキャ
リブレーションガスの何れの流量信号がフルスケールの
流量の１２０％、即ち７２０cm3（６００cm3の１２０
％）のアルゴンを示す理想的な流量信号出力になるかが
判定されなければならない。
スケールの流量及び入口圧力の特定の条件に於いてキャ
リブレーションガス（窒素）にてキャリブレーションさ
れた特定の絞りを有する質量流量制御装置に有用であ
る。絞りはプロセスガスの限られた範囲のフルスケール
の流量について有用である。以下の例は前述のキャリブ
レーションプロセスを６００cm3のアルゴンの望ましい
フルスケールの流量を有する質量流量制御装置に適用す
る上述の例の延長である。この例に於いては、望ましい
フルスケール（１００％）の流量（６００cm3のアルゴ
ン）はこの例の質量流量測定装置の絞りの通常の範囲内
にあるものと仮定する。この例の望ましい結果は、アル
ゴンの流量が６００cm3である場合に１００％を示すプ
ロセス用質量流量制御装置のためのキャリブレーション
テーブルである。キャリブレーションテーブルはフルス
ケールの１２０％の高い流量を適正に表す値を含んでい
ることが望ましい。上述の例に於いて求められた変換関
数Ｆ2 の方程式はアルゴンの流量が６５０．５７２cm3
である場合に１００％を示す。実験的に求められる変換
関数Ｆ2 は特定のプロセス用質量流量制御装置の窒素の
ためのＦ1 方程式よりの出力を入力として受け入れる。
まず実験的に求められる変換関数Ｆ2 へ入力されるキャ
リブレーションガスの何れの流量信号がフルスケールの
流量の１２０％、即ち７２０cm3（６００cm3の１２０
％）のアルゴンを示す理想的な流量信号出力になるかが
判定されなければならない。
【００８４】実験的に求められる変換関数Ｆ2 に対する
所要の入力を求めるべく一連の近似が使用される。理想
的な出力は望ましい１２０％の流量値をプロセスガスに
よるキャリブレーションプロセスにより得られた実際の
プロセスガスのフルスケール（１００％）の流量値にて
除算することによって演算される。次いでその演算結果
が１００００カウントのフルスケールの流量信号値に適
用される。この例に於いては、この演算は以下の如くで
ある。
所要の入力を求めるべく一連の近似が使用される。理想
的な出力は望ましい１２０％の流量値をプロセスガスに
よるキャリブレーションプロセスにより得られた実際の
プロセスガスのフルスケール（１００％）の流量値にて
除算することによって演算される。次いでその演算結果
が１００００カウントのフルスケールの流量信号値に適
用される。この例に於いては、この演算は以下の如くで
ある。
【数1６】(720／650.572)＊10000＝11067.2
【００８５】望ましい値に非常に近い値が得られるまで
入力はインタラクティブに適用される。出力が室力は約
１１０６７．２になる変換関数Ｆ2 、即ちｇ(x) に対す
る入力は１０９１８である。
入力はインタラクティブに適用される。出力が室力は約
１１０６７．２になる変換関数Ｆ2 、即ちｇ(x) に対す
る入力は１０９１８である。
【００８６】実験的に求められる変換関数Ｆ2 に対する
入力は質量流量制御装置のための変換関数Ｆ1 の方程
式、即ちＦ(x) の出力である。同様の一連の近似法が方
程式ｆ(x) に適用され、これにより出力信号が１０９１
８になる生入力信号値が求められる。入力値はセンサよ
りの３８１４３カウントの生信号値である。この値はフ
ルスケールの流量の約１２０％を表している。３８１４
３／２５カウント、即ち１５２５．７２カウントの増分
にて２５個の生信号値を含む新たな窒素用のキャリブレ
ーションテーブルを形成するために、プロセス用質量流
量制御装置の変換関数Ｆ1 の方程式Ｆ(x) が使用され
る。この例の目的で、プロセス用質量流量制御装置の変
換関数Ｆ1 の方程式は上述のキャリブレーション用質量
流量制御装置について求められた変換関数Ｆ1 の方程式
と同一であるものと仮定する。２５個の値が変換関数Ｆ
1 に適用され、これによりキャリブレーション流体（窒
素）の質量流量を示す対応する信号が演算される。これ
らの対応する窒素の流量信号（変換関数Ｆ1 よりの出
力）は実験的に求められる変換関数Ｆ2 に入力され、こ
れにより窒素の流量を示す信号がプロセスガス（アルゴ
ン）の流量を示す信号に変換される。
入力は質量流量制御装置のための変換関数Ｆ1 の方程
式、即ちＦ(x) の出力である。同様の一連の近似法が方
程式ｆ(x) に適用され、これにより出力信号が１０９１
８になる生入力信号値が求められる。入力値はセンサよ
りの３８１４３カウントの生信号値である。この値はフ
ルスケールの流量の約１２０％を表している。３８１４
３／２５カウント、即ち１５２５．７２カウントの増分
にて２５個の生信号値を含む新たな窒素用のキャリブレ
ーションテーブルを形成するために、プロセス用質量流
量制御装置の変換関数Ｆ1 の方程式Ｆ(x) が使用され
る。この例の目的で、プロセス用質量流量制御装置の変
換関数Ｆ1 の方程式は上述のキャリブレーション用質量
流量制御装置について求められた変換関数Ｆ1 の方程式
と同一であるものと仮定する。２５個の値が変換関数Ｆ
1 に適用され、これによりキャリブレーション流体（窒
素）の質量流量を示す対応する信号が演算される。これ
らの対応する窒素の流量信号（変換関数Ｆ1 よりの出
力）は実験的に求められる変換関数Ｆ2 に入力され、こ
れにより窒素の流量を示す信号がプロセスガス（アルゴ
ン）の流量を示す信号に変換される。
【００８７】しかしかくして得られるキャリブレーショ
ンテーブルは中間のキャリブレーションテーブルであ
る。何故ならば、このキャリブレーションテーブルはア
ルゴンの１００％の流量が６５０．５７cm3（実験的に
求められる変換関数Ｆ2 は６５０．５７２cm3のフルス
ケールの流量に基づいて求められた）であることに基づ
いているからである。従ってこの変換関数はアルゴンの
望ましいフルスケールの値に対する変換関数Ｆ2 のフル
スケールの値の比により補正されなければならない。最
終的なキャリブレーションテーブルの各エントリーは下
記の数１７の如く演算される。
ンテーブルは中間のキャリブレーションテーブルであ
る。何故ならば、このキャリブレーションテーブルはア
ルゴンの１００％の流量が６５０．５７cm3（実験的に
求められる変換関数Ｆ2 は６５０．５７２cm3のフルス
ケールの流量に基づいて求められた）であることに基づ
いているからである。従ってこの変換関数はアルゴンの
望ましいフルスケールの値に対する変換関数Ｆ2 のフル
スケールの値の比により補正されなければならない。最
終的なキャリブレーションテーブルの各エントリーは下
記の数１７の如く演算される。
【数1７】キャリブレーションテーブル(n)＝中間テーブ
ル(n)＊(650.572／600)
ル(n)＊(650.572／600)
【００８８】表６は３８１４３のフルスケールのカウン
ト（１２０％の設定点）を基準に生信号のカウント値を
示しており、またこれらの値を変換関数Ｆ1 に適用した
結果、変換関数Ｆ1 の出力を変換関数Ｆ2 に適用した結
果、変換関数Ｆ2 を６５０．５７２のフルスケールの流
量より６００cm3のフルスケールの流量に調整した結果
を示している。
ト（１２０％の設定点）を基準に生信号のカウント値を
示しており、またこれらの値を変換関数Ｆ1 に適用した
結果、変換関数Ｆ1 の出力を変換関数Ｆ2 に適用した結
果、変換関数Ｆ2 を６５０．５７２のフルスケールの流
量より６００cm3のフルスケールの流量に調整した結果
を示している。
【００８９】新たなフルスケールの生ΔＴ信号値（１２
０％の設定点）及びアルゴンの流量を示す調整された信
号はプロセスが完全になるよう質量流量制御装置にロー
ドされる。
０％の設定点）及びアルゴンの流量を示す調整された信
号はプロセスが完全になるよう質量流量制御装置にロー
ドされる。
【表１】
【表２】
【表３】
【表５】
【表６】 表 ６ インデックス 生信号 Ｆ１ Ｆ２ 調節 l l525.72 406.916 432.2083 468.6377 2 3051.44 819.733 865.8965 938.8801 3 4577.16 l,232.173 1289.997 1398.727 4 6102.88 l,644.555 1708.17 1852.146 5 7628.60 2,057.204 2119.865 2298.541 6 9154.32 2,470.453 2528.443 2741.557 7 10680.04 2,884.639 2936.105 3183.579 8 12205.76 3,300.106 3342.004 3623.691 9 13731.48 3,717.203 3749.115 4065.115 10 l5257.20 4,136.286 4158.344 4508.837 11 16782.92 4,557.718 4571.479 4956.794 12 l8308.64 4,981.865 4988.249 5408.692 13 19834.36 5,409.101 5410.236 5866.247 14 21360.08 5,839.807 5838.932 6331.076 15 22885.80 6,274.367 6273.723 6802.515 16 24411.52 6,713.174 6716.876 7283.019 17 25937.24 7,156.625 7168.533 7772.745 18 27462.96 7,605.124 7627.65 8270.56 19 28988.68 8,059.080 8096.087 8778.479 20 30514.40 8,518.908 8573.476 9296.106 21 32040.12 8,985.032 9059.227 9822.799 22 33565.84 9,457.878 9553.546 l0358.78 23 35091.56 9,937.880 l0055.3l l0902.84 24 36617.28 l0,425.477 l0563.08 11453.41 25 38143.00 10,921.115 11077.12 12010.77 以上に於いては本発明を特定の実施形態について詳細に
説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるもの
ではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可
能であることは当業者とって明らかであろう。
説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるもの
ではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可
能であることは当業者とって明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による質量流量制御装置の一つの実施形
態を示す斜視図である。
態を示す斜視図である。
【図２】図1に示された質量流量制御装置の断面図であ
り、流量計部が明瞭化の目的で拡大されている。
り、流量計部が明瞭化の目的で拡大されている。
【図３】図２の流量計部の説明図である。
【図４】質量流量測定装置の生ΔＴ信号と実際の質量流
量との間の理想的な関係及び誇張された実際の関係を示
すグラフである。
量との間の理想的な関係及び誇張された実際の関係を示
すグラフである。
【図５】安全なキャリブレーションガスを使用して質量
流量制御装置のためのキャリブレーション用変換関数を
形成するためのプロセスを示すフローチャートである。
流量制御装置のためのキャリブレーション用変換関数を
形成するためのプロセスを示すフローチャートである。
【図６】キャリブレーションガスの流量をプロセスガス
の実際の流量に変換すめための実験的に求められる変換
関数を形成するためのプロセスを示すフローチャートで
ある。
の実際の流量に変換すめための実験的に求められる変換
関数を形成するためのプロセスを示すフローチャートで
ある。
【図７】質量流量測定装置をプロセスガスにてキャリブ
レーションする際に使用される流れ系の説明図である。
レーションする際に使用される流れ系の説明図である。
１０…質量流量制御装置 １１…流量計部 １２…流量制御部 １３…ガス入口 １４…ガス出口 １５…絞り １６…流量センサ １８…ヒータ １９…電源 ２０、２１…温度センサ ２２…ブリッジ回路 ２３…差動増幅器 ２５…容器 ２６…キャリブレーション用質量流量測定装置 ２７…遮断弁 ２８…試験室 ２９…一次室
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ゲーリー ピー キャンベル アメリカ合衆国 19440 ペンシルヴァニ ア州 ハットフィールド ヴァレイ ウッ ズ ロード 2717 (72)発明者 ジョセフ シー ディル アメリカ合衆国 18969 ペンシルヴァニ ア州 テルフォード カウパス ロード 628 (72)発明者 ウイリアム ダブリュ ホワイト アメリカ合衆国 89431 ネヴァダ州 ス パークス メイヤー ウェイ 2340
Claims (49)
- 【請求項１】プロセス流体の質量流量を測定するプロセ
ス用質量流量測定装置にして、 流体入口と、 流体出口と、 前記流体入口と前記流体出口とを接続する流路と、 未知の質量流量に対応する生出力信号を出力する流体流
量センサと、 プロセッサと、を含み、前記プロセッサは前記生出力信
号を前記プロセス流体の質量流量を示す調整された出力
信号に変換する変換ルーチンを含み、前記変換ルーチン
は前記プロセス流体とは異なるキャリブレーション流体
の質量流量を測定するキャリブレーション用質量流量測
定装置の出力信号を前記プロセス流体の質量流量を測定
するキャリブレーション用質量流量測定装置の出力信号
と関連付けるべく、プロセス用質量流量測定装置と同様
の少なくとも一つのキャリブレーション用質量流量測定
装置を使用して実験的に求められることを特徴とするプ
ロセス用質量流量測定装置。 - 【請求項２】前記プロセス流体の質量流量を制御する流
量制御部を含み、前記流量制御部は前記調整された出力
信号に応答することを特徴とする請求項１に記載のプロ
セス用質量流量測定装置。 - 【請求項３】前記流量制御部は制御装置と弁駆動装置と
弁とを含んでいることを特徴とする請求項２に記載のプ
ロセス用質量流量測定装置。 - 【請求項４】前記プロセッサはメモリを含み、前記変換
ルーチンは前記メモリに記憶されたキャリブレーション
テーブルを含み、前記キャリブレーションテーブルは前
記プロセス流体の質量流量を示す複数の調整された信号
値を含み、前記プロセッサは前記流量センサよりの前記
生出力信号を使用して前記キャリブレーションテーブル
を割り出し、前記生出力信号を前記プロセス流体の質量
流量を示す調整された信号に変換することを特徴とする
請求項１に記載のプロセス用質量流量測定装置。 - 【請求項５】前記複数の調整された信号値は２５個の調
整された信号値を含んでいることを特徴とする請求項４
に記載のプロセス用質量流量測定装置。 - 【請求項６】前記プロセッサは線形的補間演算を行って
前記プロセス流体の質量流量を示す前記調整された出力
信号を求める補間演算ルーチンを含んでいることを特徴
とする請求項４に記載のプロセス用質量流量測定装置。 - 【請求項７】複数のキャリブレーションテーブルが前記
メモリに記憶されていることを特徴とする請求項４に記
載のプロセス用質量流量測定装置。 - 【請求項８】前記変換ルーチンは前記流量センサよりの
前記生出力信号を入力として受け、前記生出力信号を前
記プロセス流体の質量流量を示す前記調整された信号に
変換する数学的関数を含んでいることを特徴とする請求
項１に記載のプロセス用質量流量測定装置。 - 【請求項９】前記数学的関数は四次多項式を含んでいる
ことを特徴とする請求項８に記載のプロセス用質量流量
測定装置。 - 【請求項１０】複数の数学的関数が前記メモリに記憶さ
れていることを特徴とする請求項８に記載のプロセス用
質量流量測定装置。 - 【請求項１１】前記生出力信号は該生出力信号に比例す
るデジタルカウントとして表現されることを特徴とする
請求項１に記載のプロセス用質量流量測定装置。 - 【請求項１２】前記流体流量センサは、 前記プロセス流体の流れの一部が導かれるセンサ管と、 前記センサ管の中央に設けられ前記センサ管に流れる前
記プロセス流体に熱を伝達するヒータと、 前記ヒータの両側にて前記センサ管に設けられ前記セン
サ管に流れる前記プロセス流体の温度を検出する第一及
び第二の温度検出素子であって、前記ヒータより等距離
の位置に設けられた第一及び第二の温度検出素子と、 前記第一の温度検出素子と前記第二の温度検出素子との
間の温度差を検出し、該温度差を示す信号を出力する手
段と、を含み、前記第一の温度検出素子と前記第二の温
度検出素子との間の前記温度差は前記センサ管に流れる
前記プロセス流体の質量流量を示すことを特徴とする請
求項１に記載のプロセス用質量流量測定装置。 - 【請求項１３】プロセス流体の質量流量を測定するプロ
セス用質量流量測定装置にして、 流体入口と、 流体出口と、 前記質量流量測定装置を通過する前記プロセス流体の未
知の質量流量を検出し表示する手段と前記未知の質量流
量の表示を前記プロセス流体の実際の質量流量の表示に
変換する変換手段であって、前記質量流量測定装置と同
様の少なくとも一つのキャリブレーション用質量流量測
定装置に流れる前記プロセス流体とは異なるキャリブレ
ーション流体についての質量流量の表示を前記キャリブ
レーション用質量流量測定装置に流れる前記プロセス流
体についての質量流量の表示と比較することによって実
験的に求められる変換手段と、を含んでいることを特徴
とするプロセス用質量流量測定装置。 - 【請求項１４】流量を制御する手段を含んでいることを
特徴とする請求項１３に記載のプロセス用質量流量測定
装置。 - 【請求項１５】プロセス用質量流量測定装置に流れるプ
ロセス流体の未知の質量流量を測定する方法であって、
プロセス用質量流量測定装置は該測定装置に流れるプロ
セス流体の質量流量に対応する生出力信号を発生する方
法にして、 （ａ）キャリブレーション用質量流量測定装置に流れる
流体の流量に対応する生出力信号を発生するキャリブレ
ーション用質量流量測定装置を用意する工程と、 （ｂ）前記プロセス流体とは異なるキャリブレーション
流体を用意する工程と、 （ｃ）複数の既知の質量流量にて前記キャリブレーショ
ン用質量流量測定装置に前記キャリブレーション流体を
流す工程と、 （ｄ）前記複数の質量流量にて流れる前記キャリブレー
ション流体について前記キャリブレーション用質量流量
測定装置の生出力信号を求める工程と、 （ｅ）前記キャリブレーション流体の前記複数の質量流
量に対応する前記キャリブレーション用質量流量測定装
置の望ましい出力信号を演算する工程と、 （ｆ）前記工程（ｄ）に於いて求められた前記キャリブ
レーション用質量流量測定装置の前記生出力信号を前記
工程（ｅ）に於いて演算された前記キャリブレーション
用質量流量測定装置の前記望ましい出力信号と関連付け
ることにより、第一の変換関数を求める工程と、 （ｇ）前記複数の既知の質量流量にて前記キャリブレー
ション用質量流量測定装置に前記プロセス流体を流す工
程と、 （ｈ）前記プロセス流体の前記複数の既知の質量流量に
ついて前記キャリブレーション用質量流量測定装置の生
出力信号を求める工程と、 （ｉ）前記キャリブレーション用質量流量測定装置の前
記生出力信号を前記工程（ｆ）に於いて求められた前記
第一の変換関数に適用することにより、前記工程（ｈ）
に於いて求められた前記キャリブレーション用質量流量
測定装置の前記生出力信号を前記キャリブレーション用
質量流量測定装置の対応する調整された信号に変換する
工程と、 （ｊ）前記プロセス流体の前記複数の質量流量に対応す
る前記キャリブレーション用質量流量測定装置の理想的
な出力信号を演算する工程と、 （ｋ）前記工程（ｉ）に於いて変換された前記キャリブ
レーション用質量流量測定装置の前記調整された信号と
前記工程（ｊ）に於いて演算された前記キャリブレーシ
ョン用質量流量測定装置の前記理想的な出力信号とを関
連付けることにより、第二の変換関数を求める工程と、 （ｌ）複数の既知の質量流量にて前記プロセス用質量流
量測定装置に前記キャリブレーション流体を流す工程
と、 （ｍ）前記キャリブレーション流体の前記複数の質量流
量について前記プロセス用質量流量測定装置の生出力信
号を求める工程と、 （ｎ）前記キャリブレーション流体の前記複数の質量流
量に対応する前記プロセス用質量流量測定装置の望まし
い出力信号を演算する工程と、 （ｏ）前記工程（ｍ）に於いて求められた前記プロセス
用質量流量測定装置の前記生出力信号と前記工程（ｎ）
に於いて演算された前記プロセス用質量流量測定装置の
前記望ましい出力信号とを関連付けることにより、第三
の変換関数を求める工程と、 （ｐ）未知の質量流量にて前記プロセス用質量流量測定
装置に前記プロセス流体を流す工程と、 （ｑ）前記プロセス流体の前記未知の質量流量について
前記プロセス用質量流量測定装置の生出力信号を求める
工程と、 （ｒ）前記プロセス用質量流量測定装置の前記生出力信
号を前記工程（ｏ）に於いて求められた前記第三の変換
関数に適用することにより、前記工程（ｑ）に於いて求
められた前記未知の質量流量についての前記プロセス用
質量流量測定装置の前記生出力信号を前記プロセス用質
量流量測定装置の対応する調整された信号に変換する工
程と、 （ｓ）前記プロセス用質量流量測定装置の前記調整され
た信号を前記工程（ｋ）に於いて求められた前記第二の
変換関数に適用することにより、前記工程（ｒ）に於い
て変換された前記未知の質量流量についての前記プロセ
ス用質量流量測定装置の前記調整された信号を前記プロ
セス流体の実際の質量流量を示す最終的な出力信号に変
換する工程と、を含んでいることを特徴とする方法。 - 【請求項１６】前記工程（ａ）〜（ｋ）は複数のキャリ
ブレーション用質量流量測定装置について行われ、第二
の変換関数を求める前記工程（ｋ）は、 前記複数のキャリブレーション用質量流量測定装置につ
いて前記工程（ｊ）に於いて演算された前記キャリブレ
ーション用質量流量測定装置の前記理想的な出力信号を
平均化する工程と、 前記工程（ｉ）に於いて変換された前記キャリブレーシ
ョン用質量流量測定装置の前記調整された信号と前記キ
ャリブレーション用質量流量測定装置の前記平均化され
た理想的な出力信号とを関連付ける工程と、を含んでい
ることを特徴とする請求項１５に記載の方法。 - 【請求項１７】前記キャリブレーション用質量流量測定
装置の前記理想的な出力信号を平均化する前記工程は三
つの互いに異なる質量流量測定装置について繰り返し行
われることを特徴とする請求項１６に記載の方法。 - 【請求項１８】前記工程（ｇ）の既知の質量流量は、 （i ）既知の容積を有する脱気された剛固な室を用意す
る工程と、 （ii）前記キャリブレーション用質量流量測定装置を前
記室に接続する工程と、 （iii ）前記キャリブレーション用質量流量測定装置を
経て前記室内へ前記プロセスガスを流す工程と、 （iv）前記室内の圧力及び温度の上昇速度を測定する工
程と、を行うことにより求められることを特徴とする請
求項１５に記載の方法。 - 【請求項１９】前記キャリブレーション用質量流量測定
装置の前記望ましい出力信号を演算する前記工程（ｅ）
は、 （i ）前記キャリブレーション用質量流量測定装置に流
れる前記キャリブレーション流体について１００％の流
量を測定する工程と、 （ii）前記キャリブレーション用質量流量測定装置の前
記１００％の流量を示す生出力信号値を求める工程と、 （iii ）前記キャリブレーション流体の前記既知の質量
流量を前記キャリブレーション流体についての１００％
の流量にて除算し、その結果に前記１００％の流量を示
す前記出力信号値を乗算する工程と、を含んでいること
を特徴とする請求項１５に記載の方法。 - 【請求項２０】前記キャリブレーション用質量流量測定
装置の理想的な出力信号を演算する前記工程（ｊ）は、 （i ）前記キャリブレーション用質量流量測定装置に流
れる前記キャリブレーション流体について１００％の流
量を測定する工程と、 （ii）前記キャリブレーション用質量流量測定装置の前
記１００％の流量を示す調整された出力信号値を求める
工程と、 （iii ）前記プロセス流体の前記既知の質量流量を前記
プロセス流体についての１００％の流量にて除算し、そ
の結果に前記１００％の流量を示す前記調整された出力
信号値を乗算する工程と、を含んでいることを特徴とす
る請求項１５に記載の方法。 - 【請求項２１】前記キャリブレーション用質量流量測定
装置の前記望ましい出力信号を演算する前記工程（ｎ）
は、 （i ）前記プロセス用質量流量測定装置に流れる前記キ
ャリブレーション流体について１００％の流量を測定す
る工程と、 （ii）前記プロセス用質量流量測定装置の前記１００％
の流量を示す生出力信号値を求める工程と、 （iii ）前記キャリブレーション流体の前記既知の質量
流量を前記キャリブレーション流体についての１００％
の流量にて除算し、その結果に前記１００％の流量を示
す前記出力信号値を乗算する工程と、を含んでいること
を特徴とする請求項１５に記載の方法。 - 【請求項２２】第一の変換関数を求める前記工程（ｆ）
は多項式回帰を行う工程を含み、前記キャリブレーショ
ン用質量流量測定装置の前記生出力信号はｘ入力であ
り、前記キャリブレーション用質量流量測定装置の前記
望ましい信号はｙ出力であることを特徴とする請求項１
５に記載の方法。 - 【請求項２３】多項式回帰を行う前記工程はＬＵ分解回
帰アルゴリズムを適用する工程を含んでいることを特徴
とする請求項２２に記載の方法。 - 【請求項２４】第二の変換関数を求める前記工程（ｋ）
は多項式回帰を行う工程を含み、前記調整された信号は
ｘ入力であり、前記理想的な出力信号はｙ出力であるこ
とを特徴とする請求項１５に記載の方法。 - 【請求項２５】多項式回帰を行う前記工程はＬＵ分解回
帰アルゴリズムを適用する工程を含んでいることを特徴
とする請求項２４に記載の方法。 - 【請求項２６】第三の変換関数を求める前記工程（ｏ）
は多項式回帰を行う工程を含み、前記プロセス用質量流
量測定装置の前記生出力信号はｘ入力であり、前記プロ
セス用質量流量測定装置の前記望ましい出力信号はｙ出
力であることを特徴とする請求項１５に記載の方法。 - 【請求項２７】多項式回帰を行う前記工程はＬＵ分解回
帰アルゴリズムを適用する工程を含んでいることを特徴
とする請求項２６に記載の方法。 - 【請求項２８】前記キャリブレーション用質量流量測定
装置及び前記プロセス用質量流量測定装置はそれぞれメ
モリを有するプロセッサを含み、前記方法は更に、 （i ）前記キャリブレーション流体を流す前記工程
（ｃ）に先立って、前記キャリブレーション用質量流量
測定装置の前記メモリにダミーのキャリブレーションテ
ーブルをロードする工程と、 （ii）複数の生出力信号値を前記工程（ｆ）に於いて求
められた前記第一の変換関数に適用することにより、前
記キャリブレーション流体の質量流量を示す複数の調整
された信号を含む前記キャリブレーション用質量流量測
定装置のためのキャリブレーション流体用キャリブレー
ションテーブルを形成する工程と、 （iii ）前記プロセス流体を流す前記工程（ｇ）に先立
って、前記ダミーのキャリブレーションテーブルを前記
キャリブレーション流体用キャリブレーションテーブル
に置き換える工程と、 （iv）前記キャリブレーション用質量流量測定装置の前
記生出力信号を変換する前記工程（ｉ）は、前記キャリ
ブレーション用質量流量測定装置の前記生出力信号を使
用して前記キャリブレーション流体用キャリブレーショ
ンテーブルを割り出し、これにより対応する調整された
信号を求める工程を含んでいることと、 （v ）複数の生出力信号値を前記工程（ｏ）に於いて求
められた前記第三の変換関数に適用することにより、前
記キャリブレーション流体の質量流量を示す複数の調整
された信号値を含む前記プロセス用質量流量測定装置の
ためのキャリブレーション流体用キャリブレーションテ
ーブルを形成する工程と、 （vi）前記プロセス用質量流量測定装置のための前記キ
ャリブレーション流体用キャリブレーションテーブルよ
りの前記調整された信号値を前記工程（ｋ）に於いて求
められた前記第二の変換関数に適用することにより、前
記プロセス流体の質量流量を示す複数の理想的な信号を
含む前記プロセス用質量流量測定装置のためのプロセス
流体用キャリブレーションテーブルを形成する工程と、 （vii ）前記プロセス流体用キャリブレーションテーブ
ルを前記プロセス用質量流量測定装置の前記メモリにロ
ードする工程と、 （viii ）前記プロセス用質量流量測定装置の前記生出
力信号を変換する前記工程（ｒ）及び前記プロセス用質
量流量測定装置の前記調整された信号を変換する工程
（ｓ）は、前記プロセス用質量流量測定装置の前記生出
力信号を使用して前記プロセス流体用キャリブレーショ
ンテーブルを割り出し、これにより対応する理想的な信
号を求める工程と、を含んでいることを特徴とする請求
項１５に記載の方法。 - 【請求項２９】キャリブレーション流体の流量を示す質
量流量測定装置の出力信号をプロセス流体の流量を示す
信号に変換するためのキャリブレーション用変換関数を
求める方法にして、 （ａ）プロセス流体を用意する工程と、 （ｂ）前記プロセス流体とは異なるキャリブレーション
流体を用意する工程と、 （ｃ）質量流量測定装置に流れる流体の流量に対応する
生出力信号を発生する質量流量測定装置を用意する工程
と、 （ｄ）複数の既知の質量流量にて前記質量流量測定装置
に前記キャリブレーション流体を流す工程と、 （ｅ）前記複数の既知の質量流量にて流れる前記キャリ
ブレーション流体について生出力信号を求める工程と、 （ｆ）前記キャリブレーション流体の前記複数の既知の
質量流量に対応する望ましい出力信号を演算する工程
と、 （ｇ）前記工程（ｅ）に於いて求められた前記生出力信
号を前記工程（ｆ）に於いて演算された前記キャリブレ
ーション用質量流量測定装置の前記望ましい出力信号と
関連付けることにより、第一の変換関数を求める工程
と、 （ｈ）複数の既知の質量流量にて前記質量流量測定装置
に前記プロセス流体を流す工程と、 （ｉ）前記プロセス流体の前記複数の既知の質量流量に
ついて生出力信号を求める工程と、 （ｊ）前記工程（ｉ）に於いて求められた前記生出力信
号を前記工程（ｆ）に於いて求められた前記第一の変換
関数に適用することにより、前記工程（ｉ）に於いて求
められた前記生出力信号を対応する調整された信号に変
換する工程と、 （ｋ）前記プロセス流体の前記複数の既知の質量流量に
対応する理想的な出力信号を演算する工程と、 （ｌ）前記工程（ｊ）に於いて変換された前記調整され
た信号と前記工程（ｋ）に於いて演算された前記キャリ
ブレーション用質量流量測定装置の前記理想的な出力信
号とを関連付けることにより、第二の変換関数を求める
工程と、を含んでいることを特徴とする方法。 - 【請求項３０】前記工程（ａ）〜（ｋ）は複数の質量流
量測定装置について行われ、第二の変換関数を求める前
記工程（ｌ）は、 前記複数のキャリブレーション用質量流量測定装置につ
いて前記工程（ｋ）に於いて演算された前記理想的な出
力信号を平均化する工程と、 前記工程（ｊ）に於いて変換された前記調整された信号
と前記平均化された理想的な出力信号とを関連付ける工
程と、を含んでいることを特徴とする請求項２９に記載
の方法。 - 【請求項３１】前記理想的な出力信号を平均化する前記
工程は三つの互いに異なる質量流量測定装置について繰
り返し行われることを特徴とする請求項３０に記載の方
法。 - 【請求項３２】前記工程（ｈ）の既知の質量流量は、 （i ）既知の容積を有する脱気された剛固な室を用意す
る工程と、 （ii）前記質量流量測定装置を前記室に接続する工程
と、 （iii ）前記質量流量測定装置を経て前記室内へ前記プ
ロセス流体を流す工程と、 （iv）前記室内の圧力及び温度の上昇速度を測定する工
程と、を行うことにより求められることを特徴とする請
求項２９に記載の方法。 - 【請求項３３】前記望ましい出力信号を演算する前記工
程（ｆ）は、 （i ）前記質量流量測定装置に流れる前記キャリブレー
ション流体について１００％の流量を測定する工程と、 （ii）前記質量流量測定装置の前記１００％の流量を示
す生出力信号値を求める工程と、 （iii ）前記キャリブレーション流体の前記既知の質量
流量を前記キャリブレーション流体についての１００％
の流量にて除算し、その結果に前記１００％の流量を示
す前記出力信号値を乗算する工程と、を含んでいること
を特徴とする請求項２９に記載の方法。 - 【請求項３４】前記理想的な出力信号を演算する前記工
程（ｋ）は、 （i ）前記質量流量測定装置に流れる前記プロセス流体
について１００％の流量を測定する工程と、 （ii）前記質量流量測定装置の前記１００％の流量を示
す調整された出力信号値を求める工程と、 （iii ）前記プロセス流体の前記既知の質量流量を前記
プロセス流体についての１００％の流量にて除算し、そ
の結果に前記１００％の流量を示す前記出力信号値を乗
算する工程と、を含んでいることを特徴とする請求項２
９に記載の方法。 - 【請求項３５】第一の変換関数を求める前記工程（ｇ）
は多項式回帰を行う工程を含み、前記生出力信号はｘ入
力であり、前記望ましい出力信号はｙ出力であることを
特徴とする請求項２９に記載の方法。 - 【請求項３６】多項式回帰を行う前記工程はＬＵ分解回
帰アルゴリズムを適用する工程を含んでいることを特徴
とする請求項３５に記載の方法。 - 【請求項３７】第二の変換関数を求める前記工程（ｌ）
は多項式回帰を行う工程を含み、前記調整された信号は
ｘ入力であり、前記理想的な信号はｙ出力であることを
特徴とする請求項２９に記載の方法。 - 【請求項３８】多項式回帰を行う前記工程はＬＵ分解回
帰アルゴリズムを適用する工程を含んでいることを特徴
とする請求項３７に記載の方法。 - 【請求項３９】前記質量流量測定装置はメモリを有する
プロセッサを含み、前記方法は更に、 （i ）前記キャリブレーション流体を流す前記工程
（ｄ）に先立って、前記質量流量測定装置の前記メモリ
にダミーのキャリブレーションテーブルをロードする工
程と、 （ii）複数の生出力信号値を前記工程（ｇ）に於いて求
められた前記第一の変換関数に適用することにより、前
記キャリブレーション流体の質量流量を示す複数の調整
された信号を含む前記質量流量測定装置のためのキャリ
ブレーション流体用キャリブレーションテーブルを形成
する工程と、 （iii ）前記プロセス流体を流す前記工程（ｈ）に先立
って、前記ダミーのキャリブレーションテーブルを前記
キャリブレーション流体用キャリブレーションテーブル
に置き換える工程と、 （iv）前記生出力信号を変換する前記工程（ｊ）は、前
記生出力信号を使用して前記キャリブレーション流体用
キャリブレーションテーブルを割り出し、これにより対
応する調整された信号を求める工程を含んでいること
と、を含んでいることを特徴とする請求項２９に記載の
方法。 - 【請求項４０】プロセス用質量流量測定装置のためのキ
ャリブレーション用変換関数を求める方法にして、 プロセス流体を用意する工程と、 前記プロセス流体とは異なるキャリブレーション流体を
用意する工程と、 前記質量流量測定装置を前記キャリブレーション流体に
てキャリブレーションする工程と、 前記質量流量測定装置をプロセス流体にてキャリブレー
ションし直す工程と、 前記キャリブレーション工程の結果を前記キャリブレー
ションし直し工程の結果と関連付ける工程と、を含んで
いることを特徴とする方法。 - 【請求項４１】前記質量流量測定装置は該質量流量測定
装置に流れる流体の流量に対応する生出力信号を発生
し、前記質量流量測定装置を前記キャリブレーション流
体にてキャリブレーションする前記工程は、 複数の既知の質量流量にて前記質量流量測定装置に前記
キャリブレーション流体を流す工程と、 前記複数の既知の質量流量にて流れる前記キャリブレー
ション流体について生出力信号を求める工程と、 前記キャリブレーション流体の前記複数の既知の質量流
量に対応する望ましい出力信号を演算する工程と、 前記生出力信号を前記望ましい出力信号と関連付けるこ
とにより、第一の変換関数を求める工程と、を含んでい
ることを特徴とする請求項４０に記載の方法。 - 【請求項４２】前記質量流量測定装置を前記プロセス流
体にてキャリブレーションし直す前記工程は、 複数の既知の質量流量にて前記質量流量測定装置に前記
プロセス流体を流す工程と、 前記生出力信号を前記第一の変換関数に適用することに
より、前記プロセス流体の前記複数の既知の質量流量に
ついての前記生出力信号を調整された信号に変換する工
程と、 前記キャリブレーション流体の前記複数の既知の質量流
量に対応する理想的な信号を演算する工程と、を含んで
いることを特徴とする請求項４１に記載の方法。 - 【請求項４３】前記キャリブレーション工程の結果を前
記キャリブレーションし直し工程の結果と関連付ける前
記工程は前記調整された信号及び前記理想的な信号を相
互に関連付ける工程を含んでいることを特徴とする請求
項４２に記載の方法。 - 【請求項４４】プロセス用質量流量測定装置に流れるプ
ロセス流体の未知の質量流量を測定する方法であって、
前記プロセス用質量流量測定装置は質量流量に対応する
生出力信号を発生する方法にして、 前記プロセス流体とは異なるキャリブレーション流体を
用意する工程と、 キャリブレーション用質量流量測定装置に流れる流体の
流量に対応する生出力信号を発生するキャリブレーショ
ン用質量流量測定装置を用意する工程と、 前記キャリブレーション用質量流量測定装置を前記キャ
リブレーション流体にてキャリブレーションする工程
と、 前記キャリブレーション用質量流量測定装置を前記プロ
セス流体にてキャリブレーションし直す工程と、 前記キャリブレーション工程の結果を前記キャリブレー
ションし直し工程の結果と関連付けることによりプロセ
ス流体用変換関数を求める工程と、 前記プロセス用質量流量測定装置を前記キャリブレーシ
ョン流体にてキャリブレーションする工程と、 未知の流量にて前記プロセス用質量流量測定装置に前記
プロセス流体を流す工程と、 前記プロセス用質量流量測定装置により発生される出力
信号を求める工程と、 前記出力信号を前記プロセス流体用変換関数に適用する
工程と、を含んでいることを特徴とする方法。 - 【請求項４５】前記キャリブレーション用質量流量測定
装置を前記キャリブレーション流体にてキャリブレーシ
ョンする前記工程は、 複数の既知の質量流量にて前記キャリブレーション用質
量流量測定装置に前記キャリブレーション流体を流す工
程と、 前記複数の既知の質量流量にて流れる前記キャリブレー
ション流体について生出力信号を求める工程と、 前記キャリブレーション流体の前記複数の既知の質量流
量に対応する望ましい出力信号を演算する工程と、 前記生出力信号を前記望ましい信号と関連付けることに
より、第一の変換関数を求める工程と、を含んでいるこ
とを特徴とする請求項４４に記載の方法。 - 【請求項４６】前記キャリブレーション用質量流量測定
装置を前記プロセス流体にてキャリブレーションし直す
前記工程は、 複数の既知の質量流量にて前記キャリブレーション用質
量流量測定装置に前記プロセス流体を流す工程と、 前記生出力信号を前記第一の変換関数に適用することに
より、前記プロセス流体の前記複数の既知の質量流量に
ついての前記生出力信号を調整された信号に変換する工
程と、 前記プロセス流体の前記複数の既知の質量流量に対応す
る理想的な出力信号を演算する工程と、を含んでいるこ
とを特徴とする請求項４５に記載の方法。 - 【請求項４７】プロセス流体用変換関数を求める前記工
程は前記調整された信号及び前記理想的な信号を相互に
関連付ける工程を含んでいることを特徴とする請求項４
６に記載の方法。 - 【請求項４８】前記プロセス用質量流量測定装置を前記
キャリブレーション流体にてキャリブレーションする前
記工程は、 複数の既知の質量流量にて前記プロセス用質量流量測定
装置に前記キャリブレーション流体を流す工程と、 前記複数の既知の質量流量にて流れる前記キャリブレー
ション流体について生出力信号を求める工程と、 前記キャリブレーション流体の前記複数の既知の質量流
量に対応する望ましい出力信号を演算する工程と、 前記生出力信号を前記望ましい出力信号と関連付けるこ
とにより、第二の変換関数を求める工程と、を含んでい
ることを特徴とする請求項４７に記載の方法。 - 【請求項４９】前記出力信号を適用する工程は、 前記プロセス用質量流量測定装置の前記生出力信号を前
記第二の変換関数に適応することにより、前記未知の質
量流量についての前記生出力信号を対応する前記プロセ
ス用質量流量測定装置の調整された信号に変換する工程
と、 前記プロセス用質量流量測定装置の前記調整された信号
を前記第二の変換関数に適用することにより、前記未知
の質量流量についての前記プロセス用質量流量測定装置
の前記調整された信号を前記未知の質量流量の前記プロ
セス流体の実際の質量流量を示す最終の出力信号に変換
する工程と、を含んでいることを特徴とする請求項４８
に記載の方法。
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