JPS59111511A

JPS59111511A - 流量制御装置

Info

Publication number: JPS59111511A
Application number: JP22158082A
Authority: JP
Inventors: Toshihisa Hamano; 浜野　利久
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1982-12-17
Filing date: 1982-12-17
Publication date: 1984-06-27

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明はドライエツチング装置、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃ
ａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ　）装置、拡
散装置等に用いられるガスの精密流量制御装置に関する
。

最近、この種の流量制御装置として、高精度の制御機能
を有する質量流量制御装置が注目されている。質量流量
計は、熱式質量流量計、差圧式質量流量計等に分類され
るが、熱式質量流量計な用いた従来の流量制御装置とし
ては、第１図に示すものがある。

熱式質量流量計は、自己加熱抵抗体が被測定流体ガスに
よって冷却される割合と、流体ガスの質量流量とが対応
することを利用するもので、流量計測用の流路１に抵抗
ＲＵとＲｎ’に巻回したブリッジ回路２によって構成さ
れる。すなわち、ブリッジ回路２に電流を流すと、抵抗
ＲＵ、ＲＤが加熱され、流路１を流れる流体ガスに一定
量の熱が加えられる。ガスが流れていない状態では、流
路】の温度分布は、第２図の曲線Ａとな９、点Ｕ。

Ｄの温度’ｒ、、、’ｒＤは等しくなる。従って１（Ｕ
＝ＲＤとなり、ブリッジ回路２は平衡して出力電圧がＯ
となる。次にガスを流すと下流方向に熱が移動し、流路
１の温度分布は第２図の曲線Ｂとなり、点Ｕ、Ｄの温度
Ｔ　Ｉ］’　ｒ　Ｔ　Ｄ’はＴＵ′〈Ｔ６′となる。

すなわちＲＵの温度抵抗値は減少し、ＲＤの温度抵抗値
は増大するためブリッジ回路２の平衡がくずれ出力電圧
が増大する。

ところで、熱式質量流量計の検出部（流路１）に流せる
流量には限度があり、一般には数ｍｌ／ｒｎｉｎ〜数ｌ
Ｑ　ｍ　ｌ！／Ｉｍｉ　ｎ程度で極めて少ない。したが
って、それ以上の流量を流す場合には、第１図に示すよ
うに、流路１と並列にバイパス用の流路３分設けて流体
ガスを分流させる必要があり、この場合には以下のよう
にして全流箪ヲ計測している。

すなわち、流路１に流れる流体ガスの流量ヲＱ１、流路
３に流れる流体ガスの流量ｋＱｚとすると、全流量Ｑお
よび分流比には、それぞれ次式、Ｑ＝ＱＩ＋Ｑ２　　　
　　　　　・・・（１）Ｋ　＝Ｑ２　／Ｑ　１　　　　
　　　　　　・・・（２）で表わすことができる。また
、流量Ｑ１は前述したように、流路１の入口、出口の温
度差へｔに対応するため、次式、Ｑｌ”ｋ△ｔ　　　　　　　　・（３）で表わすことが
できる。上記第（１）式、第（２）式、第（３）式から
全流量Ｑは、次式、Ｑ＝（１＋Ｋ）ｋ△ｔ　　　　・・・（４）となる。し
たがって全流量Ｑは△ｔのみによって、すなわちブリッ
ジ回路２の出力電圧のみによって測定することができる
。

ブリッジ回路２によって検出された流量Ｑ＋に対応する
電圧信号は、ゲインが（Ｋ＋１　）の増幅回路４によっ
て増幅され、全流量Ｑに対応する電圧信号Ｖ。とじて比
較制御回路５に加えられる。

比較制御回路５の他の入力には流量設定器６から供給す
べき流量に対応する電圧信号ＶＣが加えられている。

比較制御回路５は電圧信号ｖｏとＶｃとの差信号がＯに
なるまで、流量制御弁７を比例、積分、微分制御（ＰＩ
Ｄ制御）して、早い応答で流量を制御する。

しかしながら、かかる従来の流量制御装置は、分流比Ｋ
が常に一定ならばその流量制御性は良いが、これが変化
すると、全流量Ｑは予め設定した流量から大きく変化す
る。このため、分流するところにはキャピラリーや層流
素子、エツチングプレート等を使用し、分流比Ｋをより
一定に保持するよう工夫されている。

しかし、流体ガスとして例えばＳｉＨ４等のガスを用い
た場合、５ｉｏ２等の粉が流路内に付着して、管が実効
的に細くなる。これは、細い管である流路１の方が著し
いため、上記分流比Ｋが実効的に変化し、その結果流量
を精度よく制御することができなかった。

本発明は上記実情に鑑みてかされたもので、上記分流比
を測定し、これを新たな分流比として採用することによ
り精密な流量制御が可能な流量制御装置を提供すること
を目的とする。

そこで本発明は、流量計測用の流路とバイパス用の流路
の他に、流量補正を行なうときのみ流体を流すチェック
用の流路を設けるとともに、予めバイパス用の流路とチ
ェック用の流路の分流比を設定し、流量計測用の流路と
チェック用の流路とを流れる流体の分流比を針側し、こ
の計測値と前記予設定された分流比とに基づき前記流量
計測用の流路とバイパス用の流路の新たな分流比１に算
出し、この算出された分流比に基づいて前記流量計測用
の流路とバイパス用の流路に流れる全流量を補正するよ
うにしている。

以下本発明を添付図面を参照して詳細に説明する。

第３図は本発明に係る流量制御装置の一実施例を示すブ
ロック図である。第３図において、流体ガスは、通常流
計計測用の流路１０とバイパス用の流路１１とに分流さ
れたのち再び合流され、流量制御弁１２によって流量制
御されて送出される。

流路１３はＭＥ量補正を行なうときのみ流体ガスを流す
チェック用の流路で、通常は切換弁１４　、１５によっ
て閉じられており、流量補正を行なうときのみ切換弁１
４　、１５が開かれて流体ガス全波すように構成されて
いる。

流路１０を流れる流体ガスの流量は、熱式質量流量計を
構成するブリッジ回路１６（第１図のブリッジ回路２参
照）によって、その流量に対応する電圧信号として検出
され、この電圧信号は可変増幅回路１６および割算器１
７に加えられる。また、流量補正時に流路１３を流れる
流体ガスの流量は、ブリッジ回路１８によってその流量
に対応する電圧信号として検出され、この電圧信号は割
算器１７に加えられる。

割算器１７は、ブリッジ回路１６から加わる電圧信号を
ブリッジ回路１８から加わる電圧信号によって割算する
もので、その割算値、すなわち流路１０に流れる流量Ｑ
１と流路１３に流れる流量Ｑ３との分流比に＋　（＝Ｑ
ｓ／Ｑｓ　）に対応する信号を割算器１９に出力する。

ここで、流路１０および１３は、同等の径の管であるが
、流路１３は流量補正を行なうときのみ流体ガス分流す
ため、殆ど汚れることはなく、一方流路１０は常時流体
ガスを流しているため汚れて実効的に管が細くなる。し
たがって、上記分流比に、は、流路１０が汚れるにつれ
て徐々に小さくなる。

割算器１９の他の入力には、分流比設定器２０から流路
１１に流れる流ｉＱｘと流路１３に流れる流ｉｔ　Ｑ　
ｓとの分流比Ｋｏ　（＝Ｑ＊／Ｑｓ　）に対応する信号
が加えられている。ここで、流路１１は常時流体ガスを
流しているが、その径は流路１０および１３に比べて充
分に太きいため、管内が汚れても実質的な流量変化は極
めて小さい。また、流路１３は上述したように殆ど汚れ
ることはない。したがって、上記分流比に６は経時変化
しない。

割算器１９は分流比設定器２０から加わる信号ケ割算器
１７から加わる信号によって割算するもので、その割算
値には、次式、からも明らかなように、流路１０に流量Ｑｌと流路１１
に流れる流量Ｑ２との分流比Ｋ（＝Ｑｚ／Ｑｔ）にほか
ならない。

この割算器１９は分流比Ｋに対応する信号を可変増幅回
路２１に加え、可変増幅回路２１のゲイン調整を行なう
。可変増幅回路２１は、その入力にブリッジ回路１６か
ら流路１０を流れる流体ガスの流量Ｑｌに対応する電圧
信号が加えられており、この電圧信号を上述のようにし
てゲイン調整されたゲイン（１８Ｋ）で増幅し、これを
流路１０および１１を流れる流体ガスの全流量（Ｑ１＋
Ｑ２）に対応する電圧信号Ｖ。とじて比較制御回路２２
に加える。

比較制御回路２２は、他の入力に流量設定器おからドラ
イエツチング装置、ＣＶＤ装置、拡散装置等に供給すべ
き流体ガスの流量に対応する電圧信号■ｃが加えられて
おり、この電圧信号ｖｃと前記電圧信号■。との差信号
が０になるように、流量制御弁１２をＰＩＤ制御する。

したがって、切換弁１４　、１５ｅ定期的に開き、上述
したようにして流路１０と１１の分流比Ｋを算出し、こ
の算出した分流比Ｋを新たな分流比として採用すれば、
正確に全流量Ｑを計測することができ、精密な流量制御
ができる。

なお、本実施例では熱式質量流量計を用いたが、これに
限らず、例えば差圧式質量流量計を用いてもよい。また
、温度補正回路、キャピラリー等の直線性補正回路を併
用すれば、更に制御性が向上することは勿論のことであ
る。

以上説明したように本発明によれば、経時変化する分流
比を算出し、この算出した分流比に基づいて全流量を計
測するようにしているため、よシ正確な流量を計測でき
る。これにより、精密な流量制御が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の流量制御装置の一例を示すブロツク図、
第２図は熱式質量流量計を説明するために用いたグラフ
、第３図は本発明に係る流量制御装置の一実施例を示す
ブロック図である。１０　、１１　、１３・・・流路、１２・・・制御弁、
１４　、１５・・・切換弁、１６　、１８・・・ブリッ
ジ回路、１７　、１９・・・割算器、２０・・・分流比
設定器、２１・・・可変増幅器、２２・・・比較制御回
路、２３・・・流量設定器。（１１）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）分流された一方の流体が流入する流量計測用の第
１０流路と、分流された他方の流体が流入するバイパス
用の第２０流路と、前記第１、第２の流路を流れる流体
の全流量を制御する制御弁と、流量補正全行なうときの
み前記流体が更に分流されて流入するチェック用の第３
の流路と、前記第１、第３の流路を流れる流体の流量を
それぞれ計測する第１、第２の流量計と、前記第２、第
３の流路の分流比を設定する分流比設定器と、前記第１
、第２の流量計の剖測値および前記分流比設定器によっ
て設定された分流比に基づき前記第１、第２の流路の分
流比を算出する演算回路と、前記第１の流量計の計測値
と前記演算回路によって算出された分流比に基づき前記
全流量を計測し、該計測値により前記制御弁を制御する
制御回路とを具えた流量制御装置。
（２）前記第１、第３の流路は、前記第２の流路に比べ
て充分に細い管でおる特許請求の範囲第（１）項記載の
流量制御装置。
（３）前記第１、第２の流量計は、熱式質量流量計であ
る特許請求の範囲第（１）項記載の流量制御装置。