KR101382159B1

KR101382159B1 - 써멀타입 질량유량계 및 써멀타입 질량유량 제어 장치

Info

Publication number: KR101382159B1
Application number: KR1020087025427A
Authority: KR
Inventors: 히로유키 에비; 테츠오 시미즈; 히토시 기타가와; 스지 모리야; 츠네유키 오카베
Original assignee: 가부시키가이샤 호리바 에스텍
Priority date: 2006-05-26
Filing date: 2007-05-23
Publication date: 2014-04-07
Also published as: KR20090013758A; JP5123175B2; US8219329B2; TW200806964A; JPWO2007138941A1; TWI402490B; WO2007138941A1; US20110125445A1

Abstract

본 발명은 전체 구조가 간단하고 또한 소형이며, 저렴하게 구성할 수 있는 것이면서, 본체 블록을 어떠한 자세로 설치하여 사용하는 경우에도, 써멀 싸이펀 현상의 영향에 의한 측정오차를 저감하여 유량 측정 정밀도의 향상을 도모할 수 있도록 한 써멀타입 질량유량계 및 써멀타입 질량유량 제어 장치를 제공하는 것이다. 본 발명은, 본체 블록 내부의 유체 유로 및 유량 측정용 도관 내를 대기압 이하의 압력으로 설치했을 때의 측정값과 그 도관에 실제 유체를 봉입했을 때의 측정값의 차 및 실제 유체의 종류, 실제 유체 봉입시의 압력 및 유체 유로와 유량 측정용 도관의 유량비로부터 보정값을 산출하여 기억하고, 이 보정값으로 실측 출력값을 보정함으로써, 써멀 싸이펀 현상에 의한 측정오차를 캔슬하도록 동작하는 보정 연산처리용 CPU를 구비하고 있다.

질량유량계, 유체, 써멀타입 센서, 측정값, 보정값, 출력값

Description

써멀타입 질량유량계 및 써멀타입 질량유량 제어 장치{THERMAL TYPE MASS FLOW METER, AND THERMAL TYPE MASS FLOW CONTROL DEVICE}

본 발명은, 예를 들면, 반도체 제조 프로세스나 액정 제조 프로세스 등의 각종 제조 프로세스에 송급되는 반응성 가스나 캐리어 가스 등의 유체의 유량을 측정하기 위하여 사용되는 써멀타입 질량유량계(이하, 「MFM」이라고 칭한다.) 및 써멀타입 질량유량 제어 장치(이하, 「MFC」라고 칭한다.)에 관한 것이다.

이 종류의 MFM 및 MFC에서, 써멀타입 질량유량 센서부에서의 유량 측정용 도관의 센서 배열 설치 부분이 수평으로 되어 있는 한은, 1쌍의 써멀타입 센서 사이에 상하의 위치관계가 발생하지 않기 때문에, 써멀 싸이펀 현상이 발생하지 않아, 그 써멀 싸이펀 현상의 영향으로 인한 측정오차(지시오차)가 생기지는 않는다.

그러나, 배관계통의 구성상의 관계나 MFM이나 MFC의 설치 스페이스의 관계 등으로부터 본체 블록을 그 내부의 유체 유로가 수직부분을 갖는 것과 같은 종방향 자세로 설치하여 사용하지 않으면 안 되는 경우가 많이 있다. 이러한 종방향 자세 또는 경사 자세에서의 설치 사용 시에는, 써멀타입 질량유량 센서부에서의 유량 측정용 도관의 1쌍의 센서가 상하위치 관계가 되기 때문에, 써멀 싸이펀 현상이 발생하여, 그 영향으로 유량의 측정결과에 오차를 발생하게 된다.

이러한 써멀 싸이펀 현상에 기인하는 측정오차를 줄일 목적으로 개발된 MFM으로서, 종래, 본체 블록과 써멀타입 질량유량 센서부 사이에, 유체가 흐르는 유로를 90° 변환하는 유로변환 블록을 개재시킴과 아울러, 본체 블록 내부의 유체 유로에 대하여 써멀타입 질량유량 센서부에서의 유량 측정용 도관을 직교 배치시킴으로써, 본체 블록을 종방향 자세로 설치한 경우에도, 1쌍의 센서가 동일 수평면 내에 위치하도록 구성한 것이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

특허문헌 1: 일본 실용신안등록 제2589318호 공보

상기한 바와 같은 종래의 MFM의 경우에는, 본체 블록의 설치 자세에 관계없이, 유량 센서부에서의 유량 측정용 도관의 센서 배열설치 부분을 실질적으로 수평으로 유지하여 써멀 싸이펀 현상의 영향에 의한 측정오차의 발생을 없게 하거나, 또는, 최대한 저감하는 것이 가능하지만, 유량 센서부에서의 유량 측정용 도관이 본체 블록에 대하여 직교 배치되어 이 센서부가 본체 블록의 횡측방으로 튀어 나온 형태가 되기 때문에, 공간적인 낭비를 생기게 할 뿐만 아니라, 유로변환 블록이 개재하기 때문에, 센서부를 포함하여 계기 전체가 부피가 커져서 대형화되기 쉽고, 그 결과, 설치 장소가 제약받는다는 문제가 있다. 또한, 유체의 흐름 방향을 90° 변환한 것만으로는 아직 본체 블록의 설치 자세에 따라서는, 유량 측정용 도관의 센서 배열 설치 부분이 수직 또는 경사지는 경우가 있고, 따라서, 어떤 설치 자세를 취한 경우에도, 써멀 싸이펀 현상의 영향에 의한 측정오차를 완전하게 저감 가능하다고는 할 수 없다고 하는 문제가 있었다.

본 발명은 상기의 실정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 유로변환 블록을 사용하거나 하지 않고, 전체를 구조가 간단하고 또한 소형이며, 저렴하게 구성할 수 있는 것이면서, 써멀 싸이펀 현상의 영향에 의한 측정오차를 저감하여 유량 측정 정밀도의 향상을 도모할 수 있는 MFM 및 원하는 유체 제어를 고정밀도이고 또한 안정적으로 행할 수 있는 MFC를 제공하는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 MFM은 내부에 유체 유로를 갖는 본체 블록에, 상기 유체 유로와 병렬적으로 접속됨과 아울러 1쌍의 써멀타입 센서를 설치한 유량 측정용 도관을 구비한 써멀타입 질량유량 센서부를 부설하여 이루어지는 MFM에 있어서,

상기 유체 유로 및 유량 측정용 도관 내를 적어도 대기압 이하의 압력으로 뺐을 때의 측정값, 그 값과 상기 유체 유로 및 유량 측정용 도관 내에 실제 유체를 봉입했을 때의 측정값의 차, 그 실제 유체의 종류, 실제 유체 봉입 시의 압력 및 상기 유체 유로와 상기 유량 측정용 도관에 흐르는 유체의 유량비에 기초하여 유량값을 산출하는 보정값 연산 수단과, 이 보정값 연산 수단에서 산출된 보정값을 기억하는 기억 수단과, 상기 실제 유체를 상기 유체 유로 및 유량 측정용 도관에 유동시켰을 때의 실측 출력값을 상기 기억 수단으로부터 읽혀진 보정값으로 보정하는 출력 보정 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.

또, 본 발명에 따른 MFC는 내부에 유체 유로를 갖는 본체 블록에, 상기 유체 유로와 병렬적으로 접속됨과 아울러 1쌍의 써멀타입 센서를 설치한 유량 측정용 도관을 구비한 써멀타입 질량유량 센서부를 부설하고, 상기 유체 유로의 상류측 또는 하류측에, 유체 유량 또는 압력을 제어하기 위한 유체 제어부를 설치하여 이루어지는 MFC에 있어서,

상기 유체 유로 및 유량 측정용 도관 내를 적어도 대기압 이하의 압력으로 뺐을 때의 측정값, 그 값과 상기 유체 유로 및 유량 측정용 도관 내에 실제 유체를 봉입했을 때의 측정값의 차, 그 실제 유체의 종류, 실제 유체 봉입 시의 압력 및 상기 유체 유로와 상기 유량 측정용 도관에 흐르는 유체의 유량비에 기초하여 보정값을 산출하는 보정값 연산 수단과, 이 보정값 연산 수단에서 산출된 보정값을 기억하는 기억 수단과, 이 기억 수단으로부터 읽혀진 보정값과 설정 유량값과 상기 실제 유체를 상기 유체 유로 및 유량 측정용 도관 유체 유로 및 유량 측정용 도관에 유동시켰을 때의 실측 출력값에 기초하여 상기 유체 제어부를 제어하는 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.

상기와 같은 특징적인 구성을 갖는 본 발명에 의하면, 실제 유체를 유동시키고 그 질량유량을 실측하기 전에, 유체 유로 및 유량 측정용 도관 내를 적어도 대기압 이하로 뺀 상태에서의 측정→상기 유량 측정용 도관으로의 실제 유체 봉입에 의한 측정→전자의 측정값, 그들 양 측정값의 차, 실제 유체의 종류, 실제 유체 봉입시의 압력 및 유체 유로와 유량 측정용 도관과의 유량비에 기초하는 유량 보정값의 산출→그 보정값의 기억과 같은 수순의 전기적인 사전처리를 행하고, 이 사전처리에서 산출되고 기억된 유량 보정값도 고려한 연산처리를 행함으로써, 본체 블록을 종방향이나 경사방향 자세 등 횡방향 자세 이외로 설치 사용할 때에 불가피하게 발생하는 써멀 싸이펀 현상의 영향에 의한 측정오차나 유체 제어오차를 없애거나, 또는, 저감할 수 있다. 따라서, 상기한 종래기술과 같이, 유체의 흐름 방향을 90° 변환하기 위하여 유로변환 블록을 사용하지 않고, 전체를 구조가 간단하고 또한 소형이며 저렴하게 구성할 수 있고, 또, 설치 공간도 작아도 되는 것이면서, 어떤 설치 자세에서의 사용시에도 소정의 질량유량을 정밀도 좋게 측정할 수 있다고 하는 효과를 얻을 수 있고, 또, 원하는 유체 제어를 고정밀도이고 또한 안정적으로 행할 수 있다고 하는 효과를 얻을 수 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 MFC 전체의 종단면도이다.

도 2 는 도 1의 A부에서의 확대 단면도이다.

도 3 은 실제 유량 보정 연산처리 동작을 설명하는 플로우차트이다.

도 4 (A), (B), (C)는 본 발명에 의한 오차 연산처리 동작을 실행한 경우의 유량 측정 데이터를 도시하는 도면이다.

도 5 (A), (B), (C)는 오차 연산처리 동작을 실행하지 않은 경우의 유량 측정 데이터를 도시하는 도면이다.

도 6 (A), (B), (C)는 오토 제로 처리를 실행한 경우의 유량 측정 데이터를 도시하는 도면이다.

도 7 은 설정 유량 보정 연산처리 동작을 설명하는 플로우차트이다.

도 8 은 본 발명에 따른 MFM 전체의 종단면도이다.

(부호의 설명)

1 본체 블록 1A 본체 블록의 외면

4 유체 유로 5 써멀타입 질량유량 센서부

6 유체 제어부 11 유량 측정용 도관

12, 13 1쌍의 자기발열형의 센서 코일(써멀타입 센서)

20 MFC 22 보정값 연산 수단

23 RAM(기억 수단) 24 출력 보정 수단

30 MFM

이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 기초하여 설명한다.

도 1은, 본 발명에 따른 MFC(20) 전체의 종단면도이며, 동 도면에서, 1은 본체 블록이고, 이 본체 블록(1)의 양단에는 유체 입구용의 접속 부재(2)와 유체 출구용의 접속 부재(3)가 부착되고, 이들 접속 부재(2, 3) 사이의 본체 블록(1)의 내부 중심부에는 유체 유로(4)가 형성되고, 상기 본체 블록(1)의 외면(1A)에서 상기 유체 유로(4)의 일측 근처 위치에는, 써멀타입 질량유량 센서부(5)가 부설되어 있음과 아울러, 이 써멀타입 질량유량 센서부(5)의 하류측에서 상기 유체 유로(4)의 타측 근처 위치에는, 가스 유량 또는 압력을 제어하기 위한 유체 제어부(6)가 부설되어 있다.

상기 본체 블록(1) 내부의 유체 유로(4)에는, 정분류비 특성을 갖는 바이패스부(7)가 설치되어 있고, 그 상류측 및 하류측에는, 일단측이 유체 유로(4)의 상류측으로 연통하고, 타단측이 본체 블록(1)의 외면(1A)으로 개구하고, 유체 유로(4)와 하류측에서 접속하는 유로(8, 9)가 형성되어 있다.

상기 써멀타입 질량유량 센서부(5)는, 결합분리가 가능하게 서로 대칭 형상을 갖는 2개의 블록체로 이루어지는 센서 케이스(10) 내에, 예를 들면, 가는 관으로 이루어지는 대략 U자 형상의 유량 측정용 도관(11)이 설치되어 있다. 이 도관(11)은 수평면을 따른 중앙부분(11a)과 그 양측으로부터 하방으로 꺾어 구부러져 서로 평행하게 위치하는 수직부분(11b, 11b)으로 이루어지고, 그들 양 수직부분(11b, 11b)의 하단을 상기 유로(8, 9)의 상단 개구에 대응시키고 센서 케이스(10)를 본체 블록(1)의 외면(1A)에 고정함으로써, 도관(11)이 본체 블록(1)의 유체 유로(4)에 병렬적으로 접속되어 있다. 그리고, 상기 유량 측정용 도관(11)의 중앙부분(11a)에는, 도 2에 명시하는 바와 같이, 상류측 및 하류측의 1쌍의 써멀타입 센서로서 자기발열형의 센서 코일(12, 13)이 서로 절연된 상태로 감아 설치되어 있다. 또한, 1쌍의 센서 코일(12, 13)은 도시 생략한 브리지회로에 접속되어 있다.

또, 상기 유체 제어부(6)는 상기 바이패스부(7)보다도 하류측의 유체 유로(4) 부분에 오리피스(14)를 구비한 오리피스 블록(15)이 설치되어 있음과 아울러, 다이어프램(18)을 통하여 상기 오리피스(14)를 개폐하는 밸브체(16)가 밸브체 구동부가 되는 피에조 스택(17)에 의해 유지되도록 설치되어 구성되어 있다.

상기와 같은 구성의 MFC(20)에서, 본 발명은, 본체 블록(1)을 그 내부의 유체 유로(4) 및 써멀타입 질량유량 센서부(5)에서의 대략 U자 형상의 유량 측정용 도관(11) 중 중앙부분(11a)이 수직하게 되는 것과 같은 종방향 자세 또는 횡방향과 종방향의 중간인 경사자세로 설치하여 사용할 때에 불가피하게 발생하는 써멀 싸이 펀 현상의 영향에 의한 측정오차를 없애거나, 또는, 줄이기 위하여, MFC(20)에 실제 유체를 유동시키고 그 질량유량을 실측하기 전의 연산처리를 실행하고, 질량유량을 연산함과 아울러, 유량제어 신호를 출력하는 제어 연산처리부(이하, CPU라고 칭함)(21)가 신호선을 통하여 MFC(20)에 설치되어 있다. 이 CPU(21)는 MFC(20)의 각 부(써멀타입 질량유량 센서부(5), 피에조 스택(17) 등의 밸브체 구동부 등)와 전기적으로 접속되고, 그들 각 부의 제어도 행하는 것이다.

상기 CPU(21)는 상기 종방향 자세나 경사 자세에서의 설치 사용시에 발생하는 써멀 싸이펀 현상의 영향에 의한 보정값을 산출하는 보정값 연산 수단(22)과, 그 산출된 보정값 등을 기억하는 기억 수단(이하, RAM이라고 칭함)(23)과, 실측시에 그 RAM(23)으로부터 읽혀진 보정값으로 실측 출력값(유량 센서 출력값)을 보정하는 출력 보정 수단(24)과, 그들 각 수단(22, 23, 24)에 의한 오차 연산처리 프로그램을 기억시키고 있는 기억 수단(이하, ROM이라고 칭함)(25)과, 상기 출력 보정 수단(24)으로부터 출력되는 보정 실측 출력값과 유량 설정값을 비교하여 상기 유체 제어부(6)의 밸브체(16)의 개방도를 산출하여 밸브체 구동부가 되는 피에조 스택(17)에 제어신호를 출력하는 밸브 개방도 산출 수단(30)을 구비하고 있다.

다음에, 상기 CPU(21)에 의해 유량의 실측 전에 실행되는 보정 연산 및 그 보정값에 의한 실측 유량 출력값의 보정 처리 동작에 대하여, 유체 제어부(6)에 의한 유체 제어동작도 포함하여 도 3에 도시하는 플로우차트를 참조하여 차례로 기술한다.

(1) 우선, MFC(20)의 본체 블록(1) 내부의 유체 유로(4)의 상류측에 접속 부 재(2)를 통하여 접속된 유체 배관(26)에 개재된 밸브(27)를 폐쇄한 상태에서 유체 유로(4)의 하류측에 접속 부재(3)를 통하여 접속된 유체 배관(28)을 통하여 바이패스부(7) 및 유량 측정용 도관(11) 내를 적어도 대기압 이하의 압력{유체 유로(4)(바이패스(7)) 및 유량 측정용 도관(11) 내를 유체가 실질적으로 유동하지 않을 정도까지 감압 배기된 상태에서, 대기압보다 낮은 압력이 보다 바람직하다.}으로 진공처리한다(스텝S1).

(2) CPU(21)는 이 진공처리했을 때의 측정값(지시값/유량 센서 출력값)을 RAM(23)에 기억한다. 이때의 측정값은 본체 블록(1)의 설치 자세(종방향 자세 또는 경사자세와 수평자세)의 여하에 관계없이, 수평자세에서의 제로점과 거의 동일하다(스텝S2).

(3) 다음에, 상기 밸브(27)를 개방하고, 또한, 상기 유체 배관(28)에 개재된 밸브(29) 혹은 상기 유체 제어부(6)의 밸브체(16)를 폐쇄하여 유량 측정용 도관(11) 내에 실제 유체를 봉입한다(스텝S3).

(4) CPU(21)는 이 실체 유체 봉입시의 측정값과 상기 대기압 이하의 압력으로 진공처리했을 때의 측정값(제로)을 비교하여 양 값의 차를 구함과 아울러, 그 차와 실제 유체의 종류, 실제 유체 봉입시의 압력 및 유체 유로(4)/유량 측정용 도관(11)의 유량비(이것들은 이미 알고 있음)로부터 유량 보정값을 보정값 연산 수단(22)으로 산출하고, 이 산출한 보정값을 RAM(23)에 저장한다(스텝S4). 또한, 이 스텝S4에서, 써멀타입 질량유량 센서부(5)의 제로 보정을 행해도 된다.

(5) 상기한 바와 같은 보정 연산처리 동작 후에서, CPU(21)는 실제 유체를 MFC(20)로 유동시켰을 때의 실측 유량값을, 출력 보정 수단(24)에서 상기 RAM(23)으로부터 읽히는 보정값으로 보정하여 출력한다(스텝S5).

(6) 그리고, CPU(21)는 상기 출력 보정 수단(24)으로부터 출력되고 밸브 개방도 산출 수단(30)에 입력되는 보정된 실측 유량값과 이 밸브 개방도 산출 수단(30)에 미리 입력되는 설정 유량값을 비교하여 유체 제어부(6)의 밸브체(16)의 개방도를 산출하고(스텝S6), 그것에 기초하여 밸브체 구동부인 피에조 스택(17)에 출력하여 유체 제어부(6)의 밸브체(16)의 개방도를 조절함으로써, 원하는 유체 유량으로 제어한다(스텝S7).

여기에서, 상기 CPU(21)에 의한 설정값에 대한 유량 보정값의 산출 방법에 대하여 설명하면 다음과 같다. 보정값은 MFC의 형태, 예를 들면 상기 가는 관의 길이나 굵기 등에 의존한다. 즉, 상기 밸브(27, 29)를 개방하여 본체 블록(1)의 유체 유로(4)에 차압이 발생하면, 이 유체 유로(4) 및 유량 측정용 도관(11)에 일정 유량의 실체 유체가 흐른다. 이 차압이 걸렸을 때에도, 유량 측정용 도관(11) 내에서는 그 내부의 유체가 상하의 위치관계에 있는 1쌍의 센서 코일(12, 13)로 데워져 밀도가 낮아져서 부력이 발생하고 있고, 그 결과, 유량 측정용 도관(11)에는 차압과 상기 부력 양자에 의해, 차압에 의한 유체 유량과 상이한 유량이 발생하게 된다.

그리고, MFC(20)의 전체를 흐르는 가스 유량은, 상기 유량 측정용 도관(11)의 써멀타입 질량유량 센서부(5)에 의한 측정 유량에, 유체 유로(4)와 유량 측정용 도관(11)의 유량비를 승산한 값으로 산출되는 것이다. 따라서, 그 실측 유량을 보 정하기 위한 상기 보정량은 실제 유체의 종류, 실제 유체 봉입시의 압력 뿐만 아니라, 유체 유로(4)와 유량 측정용 도관(11)의 유량비에도 의존하는 것이며, 그 유량비, 구체적으로는, 수평 설치 사용시에 있어서의 MFC(20) 전체의 유량(유체 유로(4)와 유량 측정용 도관(11)을 흐르는 유량)과 유량 측정용 도관(11)을 흐르는 유량의 비도 패러미터로서 산출할 필요가 있다.

이와 같이, 실측 유량 보정값의 산출에, 유체 유로(4)와 유량 측정용 도관(11)을 흐르는 유량과 유량 측정용 도관(11)을 흐르는 유량의 비도 패러미터에 포함함으로써, 써멀 싸이펀 현상에 의한 측정오차를 줄이기 위한 유량 보정에, 상기 유량비를 반영시켜, 특히 미소 유량의 경우에 있어서의 실측 유량 보정도 정밀하게 행할 수 있다.

이상과 같이 CPU(21)에 의해 스텝S1∼S4에서 설명한 전기적인 사전의 보정 연산처리를 행하고, 이 보정 연산처리에서 산출되고 기억된 보정값으로 실측 유량 출력값을 보정함으로써, 본체 블록(1)을 종방향이나 경사방향 자세 등 수평자세 이외로 설치 사용할 때에 불가피하게 발생하는 써멀 싸이펀 현상의 영향에 의한 측정오차를 없애거나, 또는, 저감하는 것이 가능하다. 그러므로, 유체의 흐름 방향을 90° 변환하기 위하여 유로변환 블록을 사용하거나 할 필요도 없고, MFC(20) 전체를 구조가 간단하고 또한 소형이며 저렴하게 구성할 수 있으며, 또, 설치 공간도 작아도 되고, 그럼에도 불구하고, 어떠한 설치 자세에서의 사용시에도 소정의 질량유량을 정밀하게 제어할 수 있다.

덧붙여서, 도 4의 (A), (B), (C)는, 상기한 보정 연산처리 동작을 행한 후에 실제 가스로서 SF₆를 사용하고, 이것을 0.1MPa, 0.2MPa, 0.3MPa인 압력하에서 유동시킨 경우의 유량 측정 데이터를 나타내며, 도 5의 (A), (B), (C)는 상기한 보정 연산처리 동작을 행하지 않고, 상기와 동일한 가스를 동일한 압력하에서 유동시킨 경우의 유량 측정 데이터를 나타낸다. 또, 도 6의 (A), (B), (C)는 실제 가스 봉입 시의 측정값을 제로점으로 간주하여 MFC로서의 제로 캔슬을 행하는, 소위, 오토 제로(Auto Zero) 처리만을 실행한 경우의 유량 측정 데이터를 나타낸다. 도 4, 5, 6에서는, 본체 블록(1)을 종방향 자세로 설치했을 때의 유량 측정 데이터와 써멀 싸이펀 현상의 영향이 없는 수평자세 설치시의 유량 측정 데이터의 차를 나타낸다. 또한, 각 측정 데이터는 계열 1∼4로 나타내는 4계열의 측정 데이터이다.

이들 각 유량 측정 데이터로부터도 명확한 바와 같이, 전기적인 사전의 보정 연산처리를 행하는 본 발명의 경우에는, 보정 연산처리를 행하지 않는 경우는 물론, 오토 제로 처리를 행하는 경우에 비해서도, 수평자세 설치 시와의 오차율(%)이 대단히 작고, 이것에 의해, 설치 자세의 여하에 관계없이, 써멀 싸이펀 현상의 영향에 의한 측정오차를 없애거나, 또는, 대폭 저감하여 소정의 유량 제어 정밀도의 현저한 향상이 달성 가능한 것을 확인할 수 있었다.

또한, 상기 실시형태에서는, 보정 연산처리에서 산출되고 기억된 보정값을 사용하여 MFC에서의 실측 유량값을 보정하는 경우의 처리 동작에 대하여 설명했는데, 상기 보정값을 사용하여 유체 제어부(6)의 설정 유량값을 보정하는 것도 가능하다. 이 경우의 처리 동작에 대하여 도 7에 나타내는 플로우차트를 참조하여 차 례로 기술한다.

(1)∼(4)의 진공처리(스텝S1)로부터 유량 보정값의 산출 및 그 산출 보정값의 RAM(23)으로의 저장(스텝S4)까지의 동작은 도 3과 동일하다.

(5) 상기한 바와 같은 보정 연산처리 동작 후에 있어서, CPU(21)는 유체 제어부(6)에 입력되는 설정 유량값을, 출력 보정 수단(24)에서 상기 RAM(23)으로부터 읽혀지는 보정값으로 보정하여 출력한다(스텝S5).

(6) 그리고, CPU(21)는 상기 출력 보정 수단(24)으로부터 출력되어 밸브 개방도 산출 수단(30)에 입력되는 보정 설정 유량값과 실측 유량값(실측 출력값)에 기초하여 유체 제어부(6)의 밸브체(16)의 개방도를 산출하고(스텝S6), 그것에 기초하여 밸브체 구동부인 피에조 스택(17)에 출력하여 밸브체(16)의 개방도를 조절함으로써, 유체 제어부(6)의 설정 유량값을 보정 제어한다(스텝S7).

이러한 유체 제어부(6)의 설정 유량값의 보정 제어시에도, 유체 유로(4)와 유량 측정용 도관(11)을 흐르는 유량과 유량 측정용 도관(11)을 흐르는 유량의 비도 패러미터에 포함시킴으로써, 써멀 싸이펀 현상에 의한 측정오차를 줄이기 위한 설정 유량 보정에, 상기 유량비를 반영시켜, 특히 미소 유량의 경우에 있어서의 설정 유량 보정도 정밀하게 행할 수 있다.

또, 상기 실시형태에서는, MFC의 구성 및 동작에 대하여 설명했는데, 유체 제어부가 부설되지 않은 도 8에 도시하는 바와 같은 구성의 MFM(30)에서도 상기한 것과 동일한 효과, 즉, 본체 블록(1)을 종방향이나 경사방향 자세 등 횡방향 자세 이외로 설치 사용할 때에 불가피하게 발생하는 써멀 싸이펀 현상의 영향에 의한 측 정오차를 없애거나, 또는, 저감하는 것이 가능하며, 전체를 구조가 간단하고 또한 소형이고 저렴하며, 또한 설치 공간도 작아도 되면서, 어떠한 설치 자세에서의 사용시에도 소정의 질량 유량을 정밀하게 측정할 수 있다고 하는 효과를 얻을 수 있는 것이다.

도 8에 도시하는 MFM(30)에는, CPU(21)가 상기 보정값 연산 수단(22)과, RAM(23)과, 출력 보정 수단(24)과, ROM(25)과, 상기 출력 보정 수단(24)으로부터 출력되는 보정 실측 유량 출력값을 도시 생략한 표시부나 프린터부에 출력하는 출력 수단(31)을 구비하여 이루어지고, 그 밖의 구성은 도 1에 도시하는 것과 동일하기 때문에, 해당되는 구성요소에 동일한 부호를 붙이고, 그것들의 상세한 설명은 생략한다.

또, 상기 실시형태에서는, MFC 또는 MFM에 압력계가 부속되어 있지 않은 것에 대하여 설명했는데, 압력계를 내장한 MFC나 MFM에서, 그 압력계의 압력 지시값의 보정 연산이나 출력 보정에 사용해도 된다.

또한, MFC에서의 유체 제어부는 유체 유로(유량 센서부)의 하류측이 아니더라도, 상류측에 설치할 수도 있다.

또한, 경사자세에서의 설치 사용시에는, 그 설치각도를 입력하거나, 혹은, 각도 센서를 부설하고, 그 센서 신호를 입력해도 된다.

본 발명에 따른 MFM 및 MFC는, 전체 구조가 간단하고 또한 소형이며, 저렴하게 구성할 수 있는 것이면서, 본체 블록을 어떠한 자세로 설치하여 사용하는 경우 에도, 써멀 싸이펀 현상의 영향에 의한 측정오차를 저감하여 유량 측정 정밀도의 향상을 도모할 수 있도록 한 것이므로, 예를 들면, 반도체 제조 프로세스나 액정 제조 프로세스 등의 각종 제조 프로세스에 송급되는 반응성 가스나 캐리어 가스 등의 유체의 유량을 측정하기 위하여 사용되는 MFM 및 MFC에 적용할 수 있다.

Claims

내부에 유체 유로를 갖는 본체 블록에, 상기 유체 유로와 병렬적으로 접속됨과 아울러 1쌍의 써멀타입 센서를 설치한 유량 측정용 도관을 구비한 써멀타입 질량유량 센서부를 부설하여 이루어지는 써멀타입 질량유량계에 있어서,

상기 유체 유로 및 유량 측정용 도관 내를 적어도 대기압 이하의 압력으로 뺐을 때의 유량 측정값, 그 값과 상기 유체 유로 및 유량 측정용 도관 내에 실제 유체를 봉입했을 때의 유량 측정값의 차, 실제 유체의 종류, 실제 유체 봉입시의 압력 및 상기 유체 유로와 상기 유량 측정용 도관에 흐르는 유체의 유량비에 기초하여 보정값을 산출하는 보정값 연산 수단과,

이 보정값 연산 수단에서 산출된 보정값을 기억하는 기억 수단과,

상기 실제 유체를 상기 유체 유로 및 유량 측정용 도관에 유동시켰을 때의 실측 출력값을 상기 기억 수단으로부터 읽혀진 보정값으로 보정하는 출력 보정 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 써멀타입 질량유량계.
내부에 유체 유로를 갖는 본체 블록에, 상기 유체 유로와 병렬적으로 접속됨과 아울러, 1쌍의 써멀타입 센서를 설치한 유량 측정용 도관을 구비한 써멀타입 질량유량 센서부를 부설하고, 상기 유체 유로의 상류측 또는 하류측에, 유체 유량 또는 압력을 제어하기 위한 유체 제어부를 설치하여 이루어지는 써멀타입 질량유량 제어 장치에 있어서,

상기 유체 유로 및 유량 측정용 도관 내를 적어도 대기압 이하의 압력으로 뺐을 때의 유량 측정값, 그 값과 상기 유체 유로 및 유량 측정용 도관 내에 실제 유체를 봉입했을 때의 유량 측정값의 차, 실제 유체의 종류, 실제 유체 봉입 시의 압력 및 상기 유체 유로와 상기 유량 측정용 도관에 흐르는 유체의 유량비에 기초하여 보정값을 산출하는 보정값 연산 수단과,

이 보정값 연산 수단에서 산출된 보정값을 기억하는 기억 수단과,

이 기억 수단으로부터 읽혀진 보정값과 설정 유량값과 상기 실제 유체를 상기 유체 유로 및 유량 측정용 도관에 유동시켰을 때의 실측 출력값에 기초하여 상기 유체 제어부를 제어하는 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 써멀타입 질량유량 제어 장치.