TW455751B - Fluid-switchable flow rate controller - Google Patents

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TW088113823A
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Tadahiro Ohmi
Satoshi Kagatsume
Jun Hirose
Kouji Nishino
Original Assignee
Tadahiro Ohmi
Tokyo Electron Ltd
Fujikin Kk
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Description

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製
5 5 7 5 I A7 ____B7 ' '' '~ ----. 五、發明說明（1 ) 〔發明所屬之技術領域〕 本發明係有關使用於製造半導體或化學品、藥品、精 密機械零件等之氣體等的各種流體之流量控制裝置，更_ •述之，乃有關能以同一之孔口來對於各種流體或流量範陶 塽高精度地進行流量之控制，而且令孔口形成變換自如> 以構成爲可大幅度地令流體之種類或流量範圍成爲可變& 流體可變型流量控制裝置。 〔習知技術〕 + 一般，做爲半導體製造設施或化學品製造設施之流體 供應裝置而需要具有高精.度的流量控制者，幾乎使用著質 量流控制器（Mass Flow Controller )。 圖7係顯示半導體製造裝置用之高純度水分產生裝置 之一例子者。3種類之H2氣體、〇2氣體及N2氣體係由 質量流控制器M F C 1〜M F C 3來控制流量之同時，經 由閥V 1〜V3來導入於反應爐RR。首先，打開閥V3 而關閉閥V 1、V 2，以Ν 2氣體來沖洗反應爐R R。接著 ，關閉閥V 3而打開閥V 1、V 2，以所定流量之Η 2氣體 和〇2氣體供予反應爐RR內，並以白金觸媒在於非燃燒下 生成Η 2 0，且供應該高純度之水蒸氣給予後面之未圖示之 設備。 〔發明擬解決之課題〕 質量流控制器一般在於每一氣體之_.觸.芦每一流量之 [ — — — III—in! —I ^i— Γ靖先閱讀背面之注#事項再壤寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4規格（210 X 297公釐〉 4 _ A7 B7 五、發明說明（2 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 範圍就予以校正線性儀（linearizer )，使得具有除了已調 整之氣體種類以外之氣體並無法使用的缺點。因而，以如 圖7所示，對於每一 H2氣體、〇2氣體，N2氣體，個別 ;配置有質量流控制器MF C 1〜MF C 3。又即使爲同一 1種之氣體，當要變更流量範圍亦即滿刻度流量之時，亦有 i需要變換質量流控制器之整體之情況。 而如圖7之氣體供應設備，通常對於每一個個質量流 控制器M F C 1〜M F C 3準備有備件，由於質量流控制 器之製成品價格昂貴之同時，變換用零件亦很貴，使得具 有所謂設備費用或運轉費用會成爲極高之不適宜性。 再者，當在變更氣體種類或變更流量範圍之時，未加 以變換質量流控制器而在當時之每一狀況，僅變更、校正 線性儀時，由於並無法迅速地因應於.該狀況，以致有可能 會招致所謂製造設備暫時停工之最不好之狀況。爲此，以 如上述，有需要經常令備用之質量流控制器做爲庫存來保 持著。 〔解決謂題用之手段〕 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本發明有關之流體可變型流量控制裝置，乃爲了消除 上述缺點而發明者。當槪括地來說明該結構時，申請專利 範圍第1項（以下簡稱爲請求項1 ，其他項亦以如此地來 記述）之發明，係一種流體可變型流量控制裝置》主要爲 保持孔口上流側壓力Ρ !於下流側壓力Ρ 2之約2倍以上來 控制流體之流量者，其特徵爲：由爲了因應於流體之種類 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 4557 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（3 ) 或流量範圍來設定適宜之孔□直徑（口徑）而所配設之變 換自如之孔口；配設於該上流側之控制閥；配設於控制閥 和孔口之間的壓力偵測器；從該壓力偵測器之偵測壓力P X ’來運算流量做爲Q C = K Pl· ( K爲常數）用之流量運算電 路；輸出流量設定信號Q e之流量設定電路；爲了切換（ 轉換）滿刻度流量而變換運算流量信號Q c爲切換運算流 量信號Q f的流量變換電路；及將該切換運算流量信號 Q f和流量設定信號Q e之差做爲控制信號Q y來輸出給 予控制閥之驅動部的運算控制電路所構成，而以開閉控制 閥來使控制信號Q y成爲零，以控制孔口下流側流量者。 請求項2之發明，係在請求項1之發明中，前述流量 變換電路做成爲以對於運算流量Q c乘上流量變換率K來 變換成切換運算流量信號Qi (Qi=KQc)者。 又請求項3之發明，係在請求項1之發明中，將流量 變換電路做成爲要調整壓力偵測器之輸出放大器之放大率 用電路者。 再者，請求項4之發明，係在請求項1或請求項2之 發明中，將流量變換電路以行列直插式封裝開關（Dual inline package switch ) 來構成者。 請求項5之發明，係一種流體可變型流量控制裝置， 主要爲保持孔口上流側壓力P !於下流側壓力P £之約2倍 以上來控制流體之流量者，其特徵爲：由爲了因應於流體 之種類或流量範圍來設定適宜之孔口直徑（口徑）而所配 設之變換自如之孔口；配設於該上流側之控制閥；配設於 ------------〆 Μ--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -6- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4,§57t；: A7 ___B7____ 五、發明說明（4 ) 控制閥和孔口之間的壓力偵測器；從該壓力偵測器之偵測 壓力Pi來運算流量做爲(K爲常數）用之流 量運算電路；輸出流量設定信號Q e之流量設定電路；爲 •了切換滿刻度流量而變換流量設定信號Q c爲流量命令信 號Q s用的流量變換電路；及將該流量命令信號Q s和運 算流量Q C之差做爲控制信號Q y來輸出給予控制閥之驅 動部的運算控制電路所構成，而以開閉控制閥來使控制信 號Q y成爲零^以控制孔口下流側流量者。 請求項6之發明，係在請求項5之發明中’前述流量 變換電路做成爲以對於流量設定信號量Q e乘流量變換率 K來變換成流量命令信號Qs (Qs=KQe)者。 〔發明之實施形態〕 以往，做爲通過噴嘴之氣體流之特徵’當噴嘴前後之 氣體壓力比（P 2 / P 1 ，而P 1爲上流側壓力’ P 2爲 下流側壓力）成爲氣體之臨界壓力比（空氣或氮氣等之狀 況爲約0 . 5 )以下時，會使通過噴嘴之氣體流速成爲音 速，而無法傳達噴嘴下流側之壓力之變動至上流側，使得 可獲取相稱於噴嘴上流側狀態之穩定的質量流量之現象者 ，爲所周知。 而本發明人等在日本國專利特開平8 — 3 3 8 5 4 6 號公報，揭示了在於替代噴嘴來使用孔口（ orifice )時， 倘若微小孔口直徑爲一定時，就會使流通於孔口之氣體流 量形成僅成比例於孔口上流側之氣體壓力P 1，而會形成極 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ----訂---------r Α7 Β7 五、發明說明（5 ) 具有高精度之直線性。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 換言之，當氣體爲空氣或氮氣等之時，倘若上流側壓 力p 1設定爲下流側壓力P 2之2倍以上之時’流通孔口之 •氣體流量Qc可由(K爲吊數）來表不’而吊 數K僅依賴（依存）於孔口直徑（口徑），因而具有所謂 在於更換孔口之時，僅予以改變該常數K就可之優點。 又如本發明一樣來使用孔口之時’亦可簡單地來進行 切換滿刻度流量。流量設定信號Q e係以電壓値來賦與’ 例如令壓力範圍0〜3 (kg f/cm2a b S )以電壓範 圍0〜5 ( V )來表示時，該狀態下之滿刻度値5 ( V ) 係相當於3 (k g f /cm2a b s )的壓力下之流量。而 此時，假設流量變換電路之流量變換率κ係設定爲1時， 請求項1之發明中，倘若做爲流量設定信號Q e輸入有5 (V)，則切換運算流量信號Qf (Qf=KQc)就成 爲5 (V)，而會操作控制閥之開閉直至上流側壓力Pi成 爲 3 (kgf/cm2abs)爲止。 又在於請求項5之發明，當輸入有5 (V)做爲流量 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 設定信號Q e時，可由Q s = K Q e之關係，流量命令信 號Q s亦成爲5 ( V )，而控制閥會實施開閉操作直至上 流側壓力？！成爲3 (kgf/cm2abs)爲止。 接著，將考量在於切換壓力範圍成爲0〜2 ( kgf / cm2ab s)，並該壓力範圍以0〜5 (V)之 流量設定信號Q e來表示之狀況。亦即，滿刻度値5 ( V )會賦與2 ( k g f / c m 2 a b s )之狀況。而此時，流 -8- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）
455 7 S Α7 Β7 五、發明說明（6 ) 量變換率K就成爲設定爲2/3。例如在請求項1之發明 ，當輸入了流量設定信號Q e = 5 (V)之時，可由Q.f c而使切換運算流量信號q f成爲Q f = 5 X ’2/3 (V)。同樣在於請求項5之發明，由於qs= KQe而使流量命令信號Qs成爲q f = 5 X2/3 (V )’使得會使控制閥操作開閉直至上流側壓力P 1成爲3 X 2/3=2 (kgf/cm2abs)爲止。亦即，將會進 fT滿刻度流s以令Qe = 5 (V)會表示ρι = 2 ( kgf/cm2abs)。 再者，本發明仍具有由同一之孔口來進行控制複數之 氣體種類之優點。在於同一之孔口口徑之孔口時，流量 Q c能以Q c = ΚΡ 1來表示，而常數κ會成爲一定値。 孔口口徑和常數Κ雖形成一對一地相對應，惟氣體種 類有改變時’常數Κ會產生變化乙事係所周知。例如以對 應於Η2热體，〇2氣體，Ν2氣體來表示爲ΚΗ、Κ〇、 ΚΝ，而以FFH、 FFO、 FFN來表示η2氣體、〇2 .氣體、Ν 2氣體之流量系統（因數）時，就能以f f Η = KH/KN、 FFO=KO/KN來表示。當然Ffn有 如下之關係FFN = KN/Krsi=l。 圖1係顯示有關本發明之流體可變型流量控制裝置之 可使用之一例子者，若以F C S來表示有關本發明之流體 可變型流量控制時，則表示能以該1部之F C S來進行3 種之Η 2氣體、〇 2氣體、N 2氣體的流量控制。在於 F C S中之流量變換電路1 8所供予之流量變換率κ，係 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4規格（210 X 297公釐） (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) ---—訂---------产 經濟部智慧財產局員Η消費合作社印製 • 9 - 45575 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（7 ) 設定成每在流體有產生變化時，能與流量係數F F具有一 定之關係。有關該關係（相關）式，將在後述之實施例來 加以詳述，而在此，對於h2氣體、〇2氣體、νγ2氣體， 將做成爲 ΚΗ、ΚΟ、ΚΝ(=1)。 首先打開閥V 3，而關閉V 1、V 2，以Ν 2氣體來沖 洗反應爐RR內。該時，流量變換率Κ爲ΚΝ二1 ，因而 可由Q f = KQ c而使切換運算流量信號Q f會大致形成 相等於Q e (於請求項5之發明，流量命令信號Q s因 Qs=KQe，因而成爲相等於Qe)，而使控制閥操作 開閉直至成爲該流量爲止。 接著，打開VI而關閉V2、V3來輸送^12氣體至反 應爐RR內。由於流量變換率K會被設定成KH，而使切 換運算流量信號Qf ，從Qf=KQc大致形成爲KHX Q e (在於請求項5之發明，流量命令信號Q s ，將由 Qs=KQc而成爲Qs=KHxQe)，使得會成爲對 於N £氣體之流量設定信號Q e之K Η倍。因此，會進行控 制閥之開閉調節直至上流側壓力P i成爲Ν 2氣體時之Κ Η 倍。而在打開V 2來導入〇 2氣體之時，亦會進行同樣之操 作，以令切換運算流量信號Q f設定成大致接近於Κ Ο X Q e之値（在請求項5之發明，流量命令信號Q s爲K 0 X Q e )，而來進行控制閥之操作。 再者，如圖1之有關本發明之F C S的使用方法，現 實之半導體製造工場等雖未實施著，惟在經由閥V 1、 V 2、V 3及1部F C S來供應流量有極大之相異的單一 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -------訂---！！！产"}-_ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -10 - A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合乍|£中适 五、發明說明（8 ) 氣體的方法，於實際操作運轉裝置中有被實施著。 〔實施例] • 圖2係有關本發明之流體可變型流量控制裝置之第1 實施形態之方塊結構圖，圖3係第2實施形態之方塊結構 圖。 該流量控制裝置F C S係由：控制閥2 ;其驅動部4 ，壓力偵測器6、孔口 8、孔口對應閥1 0、氣體取出用 接頭1 2、流量運算電路1 4、流量設定電路1 6、流量 變換電路1 8及運算控制電路2 0所構成。 流量運算電路1 4係由溫度偵測器2 3、放大電路 22、 24、 A/D變換（轉換）器26、 28，溫度校 正電路3 0及運算電路3 2所構成《又運算控制電路2 0 係由比較電路3 4及放大電路3 6所構成。 再者，流量變換電路1 8在於第1實施形態（圖2 ) 中乃被配設於流量運算電路1 4之壓力偵測器6之輸出放 大器2 2之輸出側，而在於第2實施形態（圖3 )中則被 配設於流量設定電路1 6之輸出側。 前述控制閥2係如將後述，使用著所謂直接接觸型之 膜片（隔膜）閥，又在其驅動部4使用著壓電元件型驅動 裝置。再者，做爲控制閥2之驅動部除了使用壓電元件型 驅動裝置之外，亦使用著磁伸縮（magneto-striction )元件 型驅動裝置或螺旋管型驅動裝置、電動機型驅動裝置、空 氣壓力型驅動裝置、熱膨脹型驅動裝置。 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) y 13】.el lm·- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -11 - 455
S A7 B7 五、發明說明（9 > (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 前述壓力偵測器6雖使用著半導體應變型壓力察覺（ 感測）器，惟除此之外，做爲壓力偵測器亦可使用金屬洁 應變型壓力察覺器或靜態電容量型壓力察覺器、磁阻型壓 ‘力察覺器等。 前述溫度偵測器2 3雖使用著熱電偶型溫度察覺器， 惟亦可使用測溫電阻器型溫度察覺器等之公知之各種溫度 察覺器。 前述孔口 8雖使用著以切削加工板狀之金屬薄板製墊 片來配設孔部之孔口，惟除此之外，亦可使用極爲細小之 管或以蝕刻及放電加工形成孔於金屬膜所形成之孔口。 接著，將依據圖2及圖3來對於有關本發明之流體可 變型流量控制裝置F C S之動作加以說明。 請參照圖2 ，由壓力偵測器6偵測控制閥2之出口側 ，亦就是孔口 8之上流側之氣體壓力P 1，並經由放大器 2 2，流量變換電路1 8及A / D變換器2 6而輸出被數 位化之信號至運算電路3 2。
經濟部智慧財產局員工消費合阼：il.fK 同樣地，由溫度偵測器2 3偵測孔口上流側之氣體溫 度T i ，並經由放大器2 4及A/D變換器2 8而輸入被 數位化之溫度信號於溫度校正電路3 0。 倘若現時之流量變換電路18之變換率K爲1之時（ 亦即，未進行切換滿刻度流量之時），在於運算電路3 2 ，將使用壓力信號P :而使流量Q做爲Q = K P 1來運算之 同時，將使用來自前述溫度校正電路3 0之校正信號來進 行前述流量Q之溫度校正，而後輸出運算流量Q c至比較 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -12 - 455 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明) 電路3 4。 又在流量變換電路18之變換率K被設定爲常數κ之 時’從流量運算電路1 4所輸出給予運算控制電路2 〇之 •切換運算流量信號Q f ’將成爲前述運算流量Q c之K倍 ，而將對於運算控制電路2 0會輸入Q f = K Q c之輸出 信號。 再者，前述常數K乃表示流量變換率，而是爲使滿亥[j 度流量成爲可變而所設者。因此 > 流量變換電路1 8可形 成連續性地來變換流量變換率K，又亦可構成爲可成爲多 階段性之變換。而做爲可形成多階段性之變換時之一例， 可利用D I P (行列直插式封裝）開關。 另一方面，在於圖3所示之本發明的第2實施形態， 流量變換電路1 8係配設於流量設定電路1 6之輸出側， 而使從流量設定電路1 6所輸出之流量設定信號Q e經由 流量變換電路1 8而被變換成流量命令信號Q s ( Q s = K Q e )，並將該流量命令信號<3 s輸入於運算控制電路 2 0° 又在該第2實施形態，從流量運算電路1 4輸入於運 算控制電路2 0之偵測流量値，將成爲運算流量Q c。 將使用圖4來說明流量變換電路1 8之功能。 流量設定信號Q e係在現在以電壓値言，可在0〜5 (V)之間產生變化，並予以定義0 (V)爲0 (%) ’ 5 (V)爲 100 (%)。 則例如8 0 ( % )係指定4 ( V )者，又假設切換運 ------------ ^---I---- ^ — — 1!^^ (請先閱讀背面之注$項再填窝本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -13- 4 6Sy 6 A7 B7 經濟部智慧財產局員31有費 五、發明說明（11 ) 算流量信號Q f (或流量命令信號Q s )爲5 ( V )之時 ，上流側壓力P 1就會被調整爲3 ( k g f / c m 2 a b s )，而流量會被控制成500SCCM。 倘若考量流量變換率κ爲1之時，流量設定信號 Q e之範圍會對應於〇〜1 〇 〇 ( % ) ’而切換運算流量 信號（或流量命令信號〇s)，因Qf=KQc 〔或Qs =KQe)而成0〜1〇〇(%) ’亦即’做爲流量可指 示〇〜5 0 0 S C C Μ。至於上流側壓力P 1則依照該指 示而會被調整遍及0〜3 (kgi/cm£abs)之範圍 。黑色圓記號之直線A就是符合（對應）於該狀況。其次 ，當考量流量變換率K= 1/2之狀況時’倘若做爲流量 設定信號Q e輸入0〜1 0 〇 ( % ) ’則切換運算流量信 號Q f (或流量命令信號Q s )會在0〜5 〇 ( % )之間 產生變化，而如白色圓記號之直線所示’做爲流量會被控 制於0〜2 5 0 S C C Μ之範圍。此時’上流側壓力P !之 調整就會成爲0〜1 · 5 (kgi/cm2abs)之範圍 。亦即，滿刻度流量係從5 0 〇 S C C Μ被變換成2 5 0 S C C Μ。 在於比較電路3 4 ’將進行比較切換運算流量信號 Q ί和流量設定信號Q e (或流量命令信號Q s和運算流 量信號Qc) ’並使兩者之信號差= Qe (或 Q c - Q s )經由放大電路3 6來輸出至控制閥2之驅動 部4。 當切換運算流量信號Q f大於流量設定信號Q e (或 C請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝--------訂--------- 本紙張尺度適用中國國家標準<CNS>A4規格（210 X 297公釐） -14 - ms 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（12 ) 運算流量信號Q C大於流量命令信號Q s之時，驅動部4 就朝關閉控制閥2之方向產生動作，又在前述Q f形成較 Qe (或Qc形成較Qs)爲小之時，驅動部4就朝打開 •控制閥2之方向產生動作，而使控制閥2之打開度自動控 制成能形成Q f = Q e (或Q c = Q s )之狀態。 再者，在本發明，前述孔口 8之上流側壓力P i和下流 側壓力P 2之間，必需經常要令p 2 / p !成爲較〇 . 5小 ，亦即有必要具有所謂P i > 2 P 2之條件。 爲此亦可構成爲，予以同時測量上流側壓力p !和下流 側壓力P 2之下’又輸入兩者於倒轉放大器（未圖示），以 令壓力P i和壓力P 2之大小當形成倒轉而成爲逆流狀態時 ’或形成P2/Pi>0 5而不能進行高精度之流量控制 時，就可自動關閉控制閥2之結構。 圖5係有關本發明之第1實施形態的流體可變型流量 控制裝置之第2實施例方塊構成圖。將與圖2爲同一部分 予附上同一符號並省略其說明，而僅說明具有相差異之部 分。3種種類之控制閥2 a、2 b、2 c係與圖2者有所 不同，將做爲要控制N 2氣體、He氣體、CF4氣體之個 個用者。而形成對應於該等控制閥附設有驅動部4 a、 4b、 4c。 又流量變換電路1 8所要決定之流量變換率，係以對 應於Ns氣體' He氣體、CF4氣體而成爲3階段之切換 ’並形成如前述與個別之氣體的流量係數F F有相關。因 此’將各種氣體之流量係數列表於表1 。該流量係數係如 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（21〇 X 297公釐） -15- -----------「裝--------訂--------- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) A7t37 五、發明說明（13 ) 己加以說明，在於孔口及上流側壓力爲同樣之狀態時，會 顯示實際氣體之流量會成爲N2氣體流量之幾倍之量者。’ 〔表1〕 流量表 氣體種類 F . F N 2 1 A r 0.888 He 2.804 C F 4 0.556 C 4 F 8 0.344 (請先閱讀背面之注$項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 實際氣體之流量 —N_2換算流量 以下，將使用表2來詳細說明能以同一之孔口來進行 各種氣體的流量控制之情況。 〔表2 F C S孔α尺寸 （控制壓力和Ν 2流量） 〔控制範圍：0 . 5 〜1 . 8〔kgi/cm2abs〕〔 S C C Μ ] ___ 孔口直徑[# m] 50 90 170 320 600 8 10 0.5 10.0 34.9 124.8 442.3 1555.2 2834.5 1.8 38.8 125.9 449.4 1592.6 5599.0 10204.3 本紙張尺度適用中國國家標準iCNS>A4規格（210 X 297公釐） -16- 4 55/ i A7 ___ B7 五、發明說明（14 ) 〔控制範圍：200〔torr〕 （0.263 〔kgi /cm2abs〕）〜1 . 8〔kgi/cm2abs〕〕 〔S C C Μ〕 孔口直徑U m] 70 180 470 810 2 0 0 C t 〇 r r ) 9.8 73.6 501.9 2834.5 1 . 8 76.2 503.9 3435.6 10204.3 經濟部智慧財產局員工消費合乍土中故 在表2中，以孔口直徑爲9 0 爲例來加以說明時 ，當在控制壓力，亦即上流側壓力P 1爲1 _ + 8 ( k g f /cm 2a b s )之時，顯示氣體之流量會成爲1 2 5 . 9 S C C Μ。亦即，對於N 2氣體，滿刻度流量會成爲 125 . 9SCCM，而將該値做爲流量設定信號Qe之 100(%)，而電壓値上做爲5(V)者。因對於N2氣 體，流量變換率爲K = 1，因此，流量命令信號Q s乃 Qs=KQe ，因而在滿刻度125 · 9SCCM時，就 成爲 1 0 0 ( % )。 以在該（上述）之孔口條件和壓力條件下來考量H e 氣體時的狀況。He氣體在300SCCM時，以FF= 2 804未除，就會成爲107 .〇SCCM(N2流量 )。 在本實施例，做爲N 2氣體之滿刻度範圍因設定爲 38_8、125.9、449.4、1592. 6、 5599.0、 10204.3SCCM，因此可選 擇125 · 9SCCM之090/^m之孔口。換言之，做 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ，'裝 訂---------A一 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4規格（210 X 297公釐） -17 - 經濟部智慧財產局員工消費合乍^.尸泛 A7 B7 五、發明說明（15 ) 爲H e氣體之流量變換率K ’必需設定爲 107.0/125.9 = 0.850。 當然本發明亦能除此（上述）之外的決定流量變換率 ‘之方法。 由上所述，在圖5中，以〇〜1259SCCM之 範圍要來控制Ns氣體時，流量變換電路1 8就會被切換成 K = 1 ，並藉驅動部4 a來控制開閉控制閥2 a。該時， 控制閥2 b、2 c形成經常關閉狀態。 因圖5所示之流體可變型流量控制裝置之其他動作係 與圖3之狀態爲同樣，因此，省略其說明。 圖6係顯示孔口 8之裝配構造之一例的主要部分剖面 圖。圖中之2爲控制閥，以膜片壓件2 d來使膜片2 e能 對於閥座2 ί附著脫離來形成閥之開度控制自如，以進行 控制流體之流量。突緣8 c中形成有上流側流流道3，下 流側流量5乃形成於突緣8 d中’孔口 8係與孔口保持台 8b—齊被配置成裝卸自如於兩突緣8c、 8d中。孔口 8具有孔口孔8 a，而僅予以分解（拆卸）兩突緣8 c、 8 d，就可容易地更換爲另一孔口，該具有可更換自如性 乙事，亦爲本發明之特徵之一。 前述之膜片壓件2 d乃由壓電元件型之驅動部4成朝 上下自如地被驅動。而由對於壓電元件之輸入功率而使膜 片壓件2 d成上升時，膜片2 e就會朝上方成彈性復原， 使得可從閥座2 f遠離而使閥成爲打開之狀態。又可由以 微調整閥之開度來使上流側流道3之壓力P I成爲調整自如 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -18 - 4々57 t. A7 B7 五、發明說明（16 ) 〇 除了圖6所示之孔口 8之更換構造，亦能以使用公知 之閥技術而進行種種之設計變更。 • 本發明並非僅局限於上述實施例者，亦在其技術性範 圔內包括有在於不脫離本發明之技術思想之範圍下，可實 施種種之變形例，設計變更等。 〔發明之效果〕 本發明係如上所述，以保持孔口上流側壓力P 1爲孔 口下流側壓力之約2倍以上，就能僅予以調整上流側壓力 P 1且以Q c = K P I之關係式來自動控制下流側流量Q c 成爲目的値。 同時，僅使流量設定信號通過流量變化電路，就可簡 單地切換滿刻度流量成爲所期盼之値，而可容易地來顯示 和讀取流量。 又由單一之流量控制裝置且僅以變換孔口爲相異孔口 直徑（口徑），就可因應於複數種之流體，而且對於每一 各流體，僅予以切換流量變換電路之流量變換率，就可實 施流量之控制成自如。 因此，能以少數之零件來因應於多數之流體，使得可 實現貢獻於降低價格和技術之普遍化之對於產業上極爲有 利用性之流體可變型流量控制裝置。 Γ- L ? |> ί請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 〔圖式之簡單說明〕 本紙張尺度適用中國國家標準<CNS>A4規格（210 X 297公釐） _ 19 _ ·!·μ Α7 ^____Β7 五、發明說明（17 ) 圖1係顯不有關本發明流體可變型流量控制裝置 F C S之可使用之例子之一者，且顯示以使用一部之 F C S來供應複數流體之狀況者。 ‘ 圖2係有關本發明之第1實施形態之流體可變型流量 控制裝置的方塊結構圖。 圖3係有關本發明之第2實施形態之流體可變型流量 控制裝置的方塊結構圖。 圖4係對於同一流體實施變更滿刻度流量之說明圖。 圖5係有關本發明之第2實施形態的流體可變型流量 控制裝置之第2實施例的方塊結構圖。 圖6係顯示孔口之裝配構造的一例子之主要部分剖面 圖。 圖7係有關習知例之半導體製造裝置用的高純度水分 產生裝置之配置圖。 明 說 之 號 符 i I I I--ί'^i---ί -訂-----！！ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合乍i-^-缓 件 壓 膜 4 隔’ ( 道 片流 膜側 :流 2 上 閥 3 制’ 控座 : 閥 C 2 f 、2 b , 2 片 膜 B * . 2 e b 8 d 1 4 ， 8 ， 、器、頭 a 測 C 接 4 偵 00 用 部： 動 a 驅 8 C □ 4 孔 L L 孑 ？ 路 :電 ο算 1 運 ’ 量 緣流 突：
力， 壓台 :持 6 保 ，口 量孔 流： 側 b 流 8 下’ :孔 5 P 一—Η 閥 應 封 □ 出 取 體 氣 路 5 調 定 設 量 流 4 換 2 變 、D 2 \ 2 A 路 8 電 2帋 、 控6 算 2 運， :器 ο測 2 偵 ’ 度 路溫 電 ： 換 3 變 2 量 ， 流器 :大 8 放 ΊΧ : 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -20 - 45Β7β ^ A7 ___B7__ 五、發明說明（18 ) (轉換）器，30 ··溫度校正電路，32 :運算電路， 3 4 :比較電路，3 6 :放大k路，F C S :流體可變型 流 K 算， 運號 換.信 切令 :命 f 量 Q 流 號 S 信 Q 量 -流號 算信 運定 : 設 C 量 Q流 0 置 e 率 裝 Q 換 制，變 控號量 量信流 流量： (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐> -21 -

Claims (1)

  1. 455751 A8 BS CS D8 六、申請專利範園 (請先間讀背面之注意事項再填寫本頁) 1 · 一種流體可變型流量控制裝置，主要爲保持孔口 上流側壓力P i於下流側壓力P 2之約2倍以上來控制流體 之流量者，其特徵爲：由爲了因應於流體之種類或流量範 圍來設定適宜之孔口直徑（口徑）而所配設之變換自如之 孔口；配設於該上流側之控制閥；配設於控制閥和孔口之 間的壓力偵測器6 ;從該壓力偵測器之偵測壓力P i來運算 流量做爲Qc二KP! (K爲常數）用之流量運算電路1 4 ;輸出流量設定信號Q e之流量設定電路；爲了切換（轉 換）滿刻度流量而變換運算流量信號Q c爲切換運算流量 信號Q f的流量變換電路1 8 ;及將該切換運算流量信號 Q ί和流量設定信號β e之差做爲控制信號Q y來輸出給 予控制閥之驅動部的運算控制電路所構成，而以開閉控制 閥來使控制信號Q y成爲零，以控制孔口下流側流量者。 2 .如申請專利範圍第1項之流體可變型流量控制裝 置’其中前述流量變換電路1 8做成爲對於運算流量q c 予以乘流量變換率K來變換成切換運算流量信號Qf ( Q f = K Q c )者。 經濟部智慧財產局員Μ消費"乍士和这 3 .如申請專利範圍第1項之流體可變型流量控制裝 置，其中流量變換電路乃做成爲要調整壓力偵測器之輸出 放大器之放大率用之電路者。 4，如申請專利範圍第1或2項之流體可變型流量控 制裝置’其中將流量變換電路1 8以行列直插式封裝開關 (Dualin-line package switch )來構成者。 5 —種流體可變型流量控制裝置，主要爲保持孔口 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公嫠） -22- 4 5 57 51 AS BS C8 D8^、申請專利範圍 上流側壓力P χ於下流側壓力P 2之約2倍以上來控制流體 之流量者，其特徵爲：由爲了因應於流體之種類或流量範 圍來設定適宜之孔口直徑（口徑）而所配設之變換自如之 孔口；配設於該上流側之控制閥；配設於控制閥和孔口之 間的壓力偵測器6 ;從該壓力偵測器之偵測壓力P i來運算 流量做爲Qc=KPi (K爲常數）用之流量運算電路1 4 ;輸出流量設定信號Q e之流量設定電路1 6 ;爲了切換 滿刻度流量而變換流量設定信號Q e爲流量命令信號Q s用 的流量變換電路1 8 ;及將該流量命令信號Q s和運算流 量Q c之差做爲控制信號Q y來輸出給予控制閥之驅動部 的運算控制電路2 0所構成，而以開閉控制閥來使控制信 號Q y成爲零，以控制孔口下流側流量者。 6 .如申請專利範圍第5項之流體可變型流量控制裝 置，其中前述流量變換電路1 8乃做成爲以對於流量設定 信號Q e予以乘流量變換率K來變換成流量命令信號Q s (Q s = K Q e )者。 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁} % 、-°· c.._ 經濟部智慧財產笱員X.肖費^乍土 .ρέ 本紙張尺度適用中國國家摞準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -23-
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