TW552491B - Advanced pressure type flow control device - Google Patents

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552491 A7 B7 經濟部智慧財產局g(工消費合作社印紫 五、發明説明（1 ) 發明所屬技術領域 本發明主要是有關於半導體製造設備或化學工廠等所 使用的壓力式流量控制裝置，更詳細言之，是有關於使用 新穎實驗式正確決定於流體速度小於音速的領域供給的流 體流量，根據此實驗式正確供給控制流體流量的改良型壓 力式流量控制裝置。 先行技術 半導體製造設備或化學工廠等大多以預定流量供給構 成原料的複數氣體，使原料氣體於反應爐中起化學反應， 產生指定氣體。於此情形下，如果原料氣體的供給流量不 正確，即會出現化學反應的過或不足，發生原料氣體殘留 於指定氣體中的事態。 成未反應狀態殘留的原料氣體變成不純氣體，降低指 定氣體的純度。特別是在未反應殘留氣體是爆炸性氣體情 形下，於後續製造設備中，爆炸危險性如影隨形，會發生 其處理格外費事的事態。 因此，必須對氣體流量作正確的供給控制，過去，大 多利用質量流調節器作爲流量控制裝置。不過，於質量流 調節器有①響應速度較慢、②低流量域的流量精度不佳、 ③作動時的麻煩多以及④成本高等多項缺點。 因此，有人指出採質量流調節器以外的方式提高氣體 流量控制精度的必要性。本發明人等應此需求，開發對臨 界條件大亦即音速域中通過孔口的流體強制設定並加以流 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇x 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝·

、1T 線 -5- 552491 A7 B7 五、發明説明（2 ) 量控制的壓力式流量控制裝置，日本特開平1 0-5 52 1 8號公 開此發明。 第5圖是過去所用流體流量理論式的說明圖。其考慮 以下游側壓力P2將從設定爲上游側壓力P!的上游側配管流 入孔板的流體供至下游側配管的情形。於此，上游側壓力 P i及下游側壓力P2以絕對壓力表示。 顯然，在通過孔口的流體速度達到音速前以及達到音 速後，流體的流量條件有極大的變化。於達到音速前的非 臨界條件（非音速域）下，固然下游側流量Q定爲Q = SC ( p2 (Pi-p2) ) 1/2/τ1/2，不過，在達到音速後的臨界條件（ 音速域）下，QzSCPJT1/2卻成立。於此，Τ是通過孔口時 的流體的絕對溫度，S是孔口截面積，C是比例係數。 由流體力學可知，流體速度達到音速的臨界條件定爲 壓力比P2/P 1的臨界値。此臨界値使用氣體的比熱比η ，以 ( 2/ ( η+1 ) ) 界定。 比熱比η定爲n = Cp/Cv , Cp爲等壓比熱，Cv爲等容比 熱。就雙原子分子氣體而言，n = 7/5 = 1·4、re = 0.53。又，就 3 原子分子氣體而言，n = 8/6 = l .33、rc = 0.54。因此，以rc = 約0.5表示此數値。 發明欲解決之問題 考慮如第5圖5所示，上游側壓力P i恒定，下游側壓 力P2爲變數，構成臨界條件及非臨界條件的情形。由於臨 界條件爲 P2/Pi $ rc (=約 0.5 ),故 rcPi (与 〇·5 Pi )之 本紙浪又度適用令國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1' 經濟部智慧財產局員工消贫合作社印製 552491 經濟部智慧財凌局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（3 ) 領域爲音速域。相反地，P2>rcPi (与0·5 ρι)爲非音速域（ 非臨界條件）。 如前述，在流體處於非臨界條件（非音速域）時，以 Qc-sc ( p2 ( P1-P2) ) 1/2/τ1/2表示通過孔口的流體流量。 爲了簡化此式，使Qc成爲Qc = K ( P2 ( Pi-P2) ) 1/2,比例 常數K以K=SC/T1/2表示。 此流量式從伯努利定理（Bernoulli、theorem)導出， 不過，伯努利定理是在流體爲非壓縮性時成立的理想條件 下的定理。由於實際氣體流通常壓縮或膨脹，故此理論流 量式Qc與實際流量比較，當然會有誤差。 非壓縮性近似滿足出現在流體壓力變化小，亦即比重 量的變化小情形下。在流體滿足此種理想條件時，使用此 流量式進行流體的流量控制。不過，由於大多不在此流體 條件範圍內，故若使用此流量式，即無法進行高精度流量 控制。 因此，本發明人等公開前述日本特開平1 0-5 52 1 8號， 提議強使壓力比PVPi較臨界壓力比Γ。小，設定臨界條件， 於此臨界條件下進行流量控制的方式。因此，所用理論流 量式定爲Qc^KPi，比例常數K定爲K = SC/T1/2。 由於流量Qc依存於下游側的流體條件，故此臨界條件 有高精度進行流量控制的優點。不過，此高精度控制性的 前提亦在於臨界條件成立。若以Qc^KPi對臨界條件不成立 的流體進行流量控制，會有相當程度的誤差。 儘管使用Qc = KPi作爲流量式，雖在實際流量大情形下 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 裝 ； 訂 線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 552491 A7 B7 五、發明説明（4 ) 臨界條件成立，即會隨著流量變小，上游側壓力Pi與^游 側壓力P2接近，出現非臨界條件。由於在此情形下，此流 量式不成立，故會在流量控制方面存在大的誤差。 亦即，習知壓力式流量控制裝置存在有二個重大缺點 。第一，由於在非臨界條件下使用的理論流量式以非壓縮 性流體爲前提，故在非臨界條件下的壓縮性流體的流s控 制方面會發生大的誤差。第二，即便使用臨界條件的流量 式，亦由於隨著下游側壓力P2上昇，故出現非臨界條件， 流量式變化，發生大的誤差。 因此，本發明改良型壓力式流量控制裝置的第一目的 在於，確立高精度匹含非臨界領域中壓縮性流體的實際流 量的流量實驗式，使用此流量實驗式，高精度進行非臨界 領域的流量控制。又，其第二目的在於，一面平常判斷流 體條件爲臨界條件或非臨界條件，一面於臨界條件下，使 用Qc^KPiK流量式，於非臨界條件下，使用前述流量實驗 式，實現對流量的全部領域的高精度流量控制。 用以解決問題之手段 申請專利範圍第1項之發明爲一種改良型壓力式流量 控制裝置，其特徵在於：於流體流經流量控制用孔口時， 使用孔口的上游側壓力Pi及孔口的下游側壓力P2 ,以 Qc = KP2m ( Pi-P2) n ( K爲比例常數，m及η爲常數）運算 通過孔口的流體流量Qc。 申請專利範圍第2項之發明爲一種改良型壓力式流量 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝· 線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -8 - 經濟部智总財產局員工消費合作社印製 552491 A7 ___ _B7__ 五、發明説明（5 ) 控制裝置，其特徵在於：包括：流量控制用孔口；控制閥 ，其設於孔口的上游側配管；上游側壓力感測器，其設在 孔口與控制閥間，檢測上游側壓力p 1;下游側壓力感測器 ，其設於孔口的下游側配管，檢測下游側壓力P2之流量運 算手段，其根據上游側壓力Ρι及下游側壓力P2，以 Qc = KP2m ( Ρ「Ρ2) n ( K爲比例常數，m及η爲常數）對運 算流量Qc加以運算；流量設定手段，其指示以設定流量 Qs將流體供至下游側；減法手段，其運算設定流量Qs與 運算流量Qc之流量差AQ;以及驅動部，其對啓閉閥啓閉 控制，使此流量差△Q成爲零；對供至下游側配管的設定 流量Qs的流體進行供給控制。 申請專利範圍第3項之發明是如申請專利範圍第2項 之改良型壓力式流量控制裝置，其中在處於自前述孔口流 出的流體的速度小於音速狀態的非臨界條件下作動。 申請專利範圍第4項之發明爲一種改良型壓力式流量 控制裝置，其特徵在於：包括：流量控制用孔口；控制閥 ，其設於孔口的上游側配管；上游側壓力感測器，其設於 孔口與控制閥之間，檢測上游側壓力Pi;下游側壓力感測 器，其設在孔口的下游側配管，檢測下游側壓力P2;臨界 條件判斷手段，其藉上游側壓力Pi與下游側壓力P2的壓力 比判斷自孔口流出的流體是否處於臨界條件（音速域）； 非臨界流量運算手段，其於非臨界條件下，根據上游側壓 力Pi及下游側壓力P2,以Qc = KP2m ( P「P2) n ( K爲比例 常數，m及η爲常數）對運算流量QC加以運算；臨界流量 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )八4規格（210X 297公釐） 裝 ； 訂 線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -9- 552491 A 7 B7 五、發明説明（6 ) 運算手段，其在臨界條件下，以Qc^KPi ( K爲比例常數） 運算前述運算流量QC;流量設定手段，其指示以設定流量 Qs將流體供至下游側；減法手段，其運算設定流量Qs與 運算流量Qc的流量差AQ;以及驅動部，其對控制閥啓閉 控制，使此流量差△ Q成爲零；對供至下游側配管的設定 流量Qs的流體進行供給控制。 申請專利範圍第5項之發明是如申請專利範圍第3或4 項之改良型壓力式流量控制裝置，其中以（2/ ( n+ 1 )) 不過，η爲以Cp/Cv)界定的流體分子的比熱比） 計算臨界壓力比,於壓力比在臨界壓力 比r。以下時，判斷爲臨界條件，又在大於臨界壓力時，判 斷爲非臨界條件。 發明之實施形態 第1圖是本發明非臨界條件下流量實驗式與流量測定 側的比較圖。本發明人等檢討用於非臨界條件的習知理論 流量式。由伯努利定理導出的習知流量式爲（^==〖（？2(?1-P2 ) ) 1/2。將其改寫成 Qc = KP21/2 ( Pi-P2 ) ) 1/2。 此習知流量式對非壓縮性流體而言是正確式子。例如 ，其對非壓縮性液體等流體是精度充份的流量式。爲了使 此流量式適於氣體等壓縮性流體，須確立盡可能不改變此 結構形式且具有複數參數的實驗流量式。 因此，本發明人等提議以Qc = KP2m ( PrPa ) n作爲實 驗流量式，導入m及n二參數供匹合用。於此，比例常數 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Μ規格（210X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂 經濟部智慧財產局g(工消費合作社印製 10- 552491 Α7 __ Β7 五、發明説明（7 ) K定爲K = sc/T1/2,其根據氣體流的物質條件及絕對溫度T 計算。 ----- I- 1 11— : I I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 於第1圖中，橫軸表示下游側壓力P2 ,單位爲kPaA ( 千帕絕對壓力）。又，縱軸表示流量q,單位爲SCCM,表 示標準狀態下cc/min (分）的流量。p2 = 4 8 [kPaA]的縱虛 線表示臨界値r·。的位置，左側的（A )領域表示臨界條件領 域，右側的（B )領域表示非臨界條件領域。 於圖中，黑色菱形圓示流量實測値。爲求與此實測値 一致，藉由運算前述實驗流量式n匹合 ，決定參數m、η。結果，得出m = 0 471 52以及n = 0.59492 〇 藉實驗流量式計算的流量以黑色四角形圖示。此實驗 流重式於非臨界條件（B )的全部領域高精度匹合實測値， 又，於臨界條件（A )領域，在接近縱虛線的領域，亦匹合 實側質。由於藉m及η二自由參數匹合，故即使於臨界條 件領域的一部份亦出現匹合領域。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 根據本發明人等的硏究，可知二參數m、η値依存於所 控制流量範圍。前述m = 0.47 1 52及η = 0.59492的値固然爲 在0至10sc cm領域中成立的値，不過，若流量範圍變成〇 至lOOsccm或0至lOOOsccm, m及η値即顯然與這些値不 一致。 基於參數的觀點歸納對各流量範圍匹合的m及η値， 明確獲得0.40<m<0.50及0,50<η<0·65的範圍。因此，對應 於所控制流量範圍，使用自此範圍選出的最適參數m、η於 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X 297公釐） -11 - 552491 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 _五、發明説明（8 ) 實際流量控制。 前述m = 0.47 1 52及n = 〇.59492的値只不過是選自此範 圍的一個m、η例子。因此，須特別指出自伯努利定理推得 的m = 0.5及η = 0.5不包含於這些範圍內的情形。這意指實 際流體與非壓縮性流體的所謂理想流體間有很大的不同。 本發明發現對此實際流體具體成立的流量實驗式。 根據以上，非臨界條件下的流量控制若利用Qc = KP2m (P1-P2) n ( 〇.40<m<0.50、0·50<η<0.65)作爲實驗流量式 ，即可實現高精度的流量控制。其遠較由伯努利定理推得 的習知Qc = KP21/2 ( ) 1/2更能再現實測値。同時，藉 由倂用臨界條件下的理論流量式Qc = KPi，可涵蓋非臨界條 件及臨界條件的全部領域，達成高精度的流量控制。 第2圖是本發明使用實驗流量式的改良型壓力式流量 控制裝置第1實施形態的使用構成例。此改良型壓力式流 量控制裝置2以所供給流體處於非臨界條件下，亦即自孔 口 4流出的流體的流體速度小於音速爲前提。 於此改良型壓力式流量控制裝置2配置形成有孔口 4a 的孔口 4、上游側配管6、下游側配管8、上游壓力感測器 下游側壓力感測器12、溫度感測器14、控制電路16、 閥驅動部20及控制閥22。 控制電路16固然主要由微電腦及機內程式構成，不過 ，可由電子電路構成，亦可由電子電路及泛用個人電腦構 成。此控制電路16由利用實驗流量式運算流量QC的流量 運算手段1 7、指示應流出的設定流量Q s的流量設定手段 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝. 訂 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Μ規格（21〇X29*7公釐〉 -12- 經濟部智慧財4笱3工消費合作社印製 552491 A7 B7 五、發明説明（9 ) 18以及計算運算流量Qc與設定流量Qs的流量差 △ Q (=Qs-Qc)的減法電路19構成。流量差AQ可用QC-Qs算出。 於此改良型壓力式流量控制裝置2上游側連接內裝高 壓氣體的氣槽24、適度調整此高壓氣體的氣體壓力的調整 器26以及自供給側配管27將此氣體供至控制閥22的閥28 〇 供流量控制的氣體流通的控制側配管29、閥3 0、室3 2 以及具有真空泵功能的乾式泵34連接於改良型壓力式流量 控制裝置2下游側。 其次，說明此改良型壓力式流量控制裝置2的控制動 作。於上游側，將預定壓力的氣體供至供給側配管27 ,於 下游側，控制側配管29藉乾式泵34設定爲低壓。 藉控制閥22將氣體供至上游側配管6，藉上游側壓力 感測器1 〇計測此氣體的上游側壓力Pi。同時，藉下游側壓 力感測器1 2計測自孔口 4供至下游的氣體的下游側壓力P2 。又藉溫度感測器1 4測定通過孔口 4的氣體的溫度。 此實施例藉由乾式泵34的排氣調整，將自孔口 4a流 出的流體速度設定成較音速小，通常，非臨界條件成t ° 因此，控制電路16不運算壓力比Ρ2/Ρι,不進行與臨界値 rc的比較判斷。亦即，此實施例以通常成立的非臨 界條件爲前提，進行流量控制。 將上游側壓力Pi、下游側壓力p2及氣體溫度T輸入流 量運算手段1 7。此流量運算手段1 7根據氣體溫度T計算比 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

-13 - 552491 A7 B7 五、發明説明（10) 例常數K，根據二壓力Pi · p2計算P2m ( Pl_p2) η，最終 以Qc = KP2m ( Pi-Pz) η對運算流量QC加以運算。此運算流 量Qc顯示孔口 4目前所供給的流量。 可供至下游側的目標流量經由流量設定手段1 8以設定 流量Qs形式輸入。將此設定流量Qs及前述運算流量Qc輸 入，以△QtQs-Qc計算流量差AQ。此流量差意指AQ若爲 負，流量即不足，若爲負，流量即過剩。 因而，將此流量差AQ的信號輸入閥驅動部20，對啓 閉控制閥22啓閉控制，使此流量差△ Q成爲零。因此，若 流量不足（△0>〇)，控制閥22即略微擴大開度，若流量 過剩（Δ(3<〇)，控制閥22即略微減小開度，自動加以調 整，使△Q成爲零。 由於此改良型壓力式流量控制裝置2連續計測上游側 壓力Pi及下游側壓力Ρ2，故具有高速進行控制閥22的啓 閉的連續控制，可同時達成流量控制的高精度化、自動化 與高速化的優點。 前面業已說明構成本發明要點的實驗流量式Qc = KP2m (Pi-P2 ) n不僅正確表達非臨界條件下的流量，且正確表 達臨界條件的領域中鄰接臨界値的領域的流量。因此，不 限於以非臨界條件爲前提的流體控制系統，此改良型壓力 式流量控制裝置2亦可用於包含非臨界條件及臨界條件二 者的領域。 第3圖是本發明使用實驗流量式的改良型壓力式流量 控制裝置第2實施形態的使用構成圖。由於此第2實施形 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） ---------批衣-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

、1T 線 經濟部智慈財產局員工消費合作社印製 -14- 552491 A7 B7 五、發明説明（11) 態與第2圖中第1實施形態的不同點僅在於改良型壓力式 流量控制裝置3的控制電路1 6的內部構造，其他構造與第 2圖相同，因此，以下僅說明不同點，其他部份的說明則省 略。 第2實施形態根據上游側壓力Pi及下游側壓力P2算出 壓力比P2/P i，平常判斷流體處於臨界條件或非臨界條件， 於臨界條件下使用流量式Qc^KPi，於非臨界條件下使用實 驗流量式Qc = KP2m ( P「P2) n ,以目前最嚴密的方式進行 流量控制。 由於此第2實施形態的改良型壓力式流量控制裝置3 爲最佳模式，因此，稱此改良型壓力式流量控制裝置3爲 NFCS ( New Flow Control System (新型流量控制系統）） 。控制電路16由壓力比運算手段15a、臨界條件判斷手段 15b、臨界流量運算手段17a、非臨界流量運算手段17b、 流量設定手段1 8以及減法手段1 9構成。 一輸入上游側壓力Pi及下游側壓力P2,壓力比運算手 段1 5a即計算壓力比PVPi，並記憶其値I·。。將此値r輸入 臨界條件判斷手段1 5b，並將其與臨界値比較。 如前述，臨界値r。定爲（2/ ( η+1 ) ) “(η·1)，就雙原 子分子氣體而言，re = 0.53，就非線型3原子分子氣體而言 ，rc = 0.54，記成 re =約 0.5。 於r>r。時爲非臨界條件，藉非臨界流量運算手段17b ，以Qc = KP2m ( Ρ^Ρ!) n計算運算流量QC。於r。時爲 臨界條件，藉臨界條件運算手段17a，以（^ = 1^1計算運算 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） w-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -5-Ϊ» 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -15- 552491 A7 B7 經濟部智慧財1局員工消費合作社印製 五、發明説明（12) 流量Qc。一面如此平時檢查目前流體處於臨界條件或非臨 界條件，一面以適當流量式推定實際流量。 最後，藉減法手段1 9計算設定流量q s與運算流量Q c 的流量差△ Q，作動閥驅動部20，對控制閥22啓閉控制， 使流量差AQ成爲零。 第4圖是控制用流量式不同情形下的流量比較圖。黑 色愛形表不使用臨界條件的流量式Q = K P1於全部領域（臨 界條件和非臨界條件）的情形，其相當於習知FCS ( Flow Control System (流量控制系統））。另一方面，黑色三角 形相當於第3圖所示NFCS (新型FCS)。 設定成於最大流量爲80 [SCCM],設定流量Qs爲 100%時，流出80 [SCCM]的流量。因此，經察，流量越大 ，越滿足臨界條件（音速域），流量越小，越轉變成非臨 界條件（非音速域）。 由於習知FCS (黑色菱形）僅用QzKPi的流量式控制 全部領域，因此，在設定流量大情形下，滿足臨界條件， 其顯示正値流量。然而，由於若設定流量變小，即轉變成 非臨界條件，因此，臨界條件的流量式反映不出正確流量 ，會出現明明設定流量爲10%流量卻爲〇的錯誤結果。因 此，於小流量域需有校正FC S的機構。 然而，由於在NFCS時，於臨界條件下使用臨界條件 的流量式Qc^KP!，於非臨界條件下使用非臨界條件的實驗 流量式Qc = KP2m ( ) n ,算出與設定流量成正比的正 確流量Qc，相對於流量Q的設定％的直線性如第4圖的黑 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁 •裝· 訂 線 本紙張尺度適用中國國家標率（CNS ) A4規格（210X297公釐） -16- 552491 經濟部智慧財產¾員工消費合作社印製 Μ _____ _B1五、發明説明（Ι3) 三角所示獲得保證。 本發明不限於上述實施形態，當然，不超出本發明技 術思想範圍的種種變形例、設計變更等均包含在其技術範 圍內。 發明效果 根據申請專利範圍第1項之發明，由於以正確再現實 際流量的實驗流量式Qc = KP2m ( PzP2 ) n運算通過孔口的 流體流量，故可實現高精度進行流量控制的改良型壓力式 流量控制裝置。 根據申請專利範圍第2項之發明，由於相對於設定流 量Qs，以Qc = KP2m ( n對運算流量Qc加以運算， 對控制閥啓閉控制，使二者的流量差△QCrQs-Qc或Qc-Qs )成爲零，故可實現能正確且高速地將供給流量控制於 設定流量的改良型壓力式流量控制裝置。 根據申請專利範圍第3項之發明，由於在自孔口流出 的流體處於非臨界條件時，作動申請專利範圍第2項之改 良型壓力式流量控制裝置，故可提供高精度的改良型壓力 式流量控制裝置。 根據申請專利範圍第4項之發明，由於在自孔口流出 的流體處於臨界條件時，使用臨界條件的流量式QtKPh 在處於非臨界條件時，使用非臨界條件的實驗流量式 Qc = KP2m ( P!-P2 ) n ,進行流量控制，故即使流體於臨界 條件至非臨界條件間變化，並可一面高速隨此變化調整， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝· -訂 線 -17- 圖 〇 較圖 比明 量說 流的 。的式 圖形論 双情理 ϋ 同量 ffl不穿 it式體 ^量疗 態流用 形用所 M制去 實控過 2 是是 ^圖圖 置 4 5 裝第第 制 控 經濟部智慧財產^員工消費合作社印製 552491 B7 五、發明説明（14) 高精度進行流體的流量控制。 根據申請專利範圍第5項之發明，由於只要檢測孔口 的上游側壓力p i及下游側壓力p2，即可正確判斷流體處於 臨界條件或非臨界條件，可應付所有流體控制。 圖面之簡單說明 第1圖是本發明非臨界條件下流量實驗式與流量測定 値的比較圖。 第2圖是本發明使用實驗流量式的改良型壓力式流量 控制裝置第1實施形態的使用構成圖。 第3圖是本發明使用實驗流量式的改良型壓力式流量 符號說明 2 改良型壓力式流量控制裝置 3 改良型壓力式流量控制裝置（NFCS ) 4 孔口 4a 孔口 6 上游側配管 8 下游側配管 10 上游側壓力感測器 12 下游側壓力感測器 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 裝 ； 訂 線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -18- 經濟部智慧財產笱員工消費合作社印焚 552491 A7 B7 五、發明説明（15) 14 溫度感測器 15a 壓力比運算手段 15b 臨界條件判斷手段 16 控制電路 17 流量運算手段 17a 臨界流量運算手段 17b 非臨界流量運算手段 18 流量設定手段 19 減法手段 20 閥驅動器 22 控制閥 2 4 氣槽 26 調整器 27 供給側配管 28 閥 29 控制側配管 30 閥 32 室 34 乾式泵

Pi 上游側壓力 P2 下游側壓力 r 壓力比（) rc 臨界値

Qc 運算流量 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

-19- 552491 A7 B7五、發明説明（16)Qs 設定流量△ Q 流量差 裝-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

、1T 線 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標孳（CNS ) Α4規格（210X 297公釐） -20-

Claims (1)

1. 552491 A8 B8 C8 D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申讀專利範圍 1 1. 一種改良型壓力式流量控制裝置，其特徵在於：在 流體流經流量控制用孔口時，使用孔口的上游側壓力Pi及 孔口的下游側壓力P2 ,以Qc = KP2m ( ）n ( K爲比例常 數，m及η爲常數）運算通過孔口的流體流量Qc。 2. —種改良型壓力式流量控制裝置，其特徵在於：流 量控制用孔口；設於孔口上游側配管的控制閥；設於孔口 與控制閥之間，檢測上游側壓力P i的上游側壓力感測器; 設於孔口下游側配管，檢測下游側壓力P2的下游側壓力感 測器；以Qc = KP2m ( Ρ^Ρ:) n(K爲比例常數，m及η爲常 數）運算上游側壓力Pi及下游側壓力Ρ2之流量Qc的流量 運算手段；指示以設定流量QS將流體供至下游側之流量設 定手段；運算設定流量Qs與運算流量Qc的流量差△ Q之 運算手段；以及，對控制閥啓閉控制，使此流量差△ Q爲 零之驅動部所構成，可供給控制供至下游側配管的設定流 量Qs的流體。 3. 如申請專利範圍第2項所述之改良型壓力式流量控 制裝置，其中在自前述孔板流出的流體的速度小於音速 狀態的非臨界條件下作動。 4. 一種改良型壓力式流量控制裝置，其特徵在於：流 量控制用孔口；設於孔口上游側配管的控制閥；設於孔 口與控制閥之間，檢測上游側壓力Pi的上游側壓力感測 器；設於孔口下游側配管，檢測下游側壓力P2的下游側 壓力感測器；藉上游側壓力P i與下游側壓力Ρ·2的壓力比 判斷自孔口流出的流體是否處於臨界條件（音速域）的臨 ^.-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X29*7公釐） -21 - 552491 A8 B8 C8 D8 六、申讀專利範圍 2 界條件判斷手段；在非臨界條件下，根據上游側壓力p 1 及下游側壓力 p2 ,以Qc = KP2m ( ) n ( κ爲比例常數 ,m及η爲常數）對運算流量Qc加以運算之非臨界流量運 算手段；在臨界條件下，以Qc^KPi ( K爲比例常數）運算 前述運算流量Qc的臨界流量運算手段；下指令以設定流量 Qs將流體供至下游側的流量設定手段；運算設定流量Qs 與運算流量Qc的流量差△ Q的減法手段；以及，對控制閥 啓閉控制，使該流量差△ Q爲零的驅動部所構成，可供給 控制供至下游側配管的設定流量Qs的流體。 5 ·如申請專利範圍第3或4項所述之改良型壓力式流 量控制裝置，其中臨界壓力比( )係以（2/ ( η+ι ))n/ ( m > (但是，η爲Cp/Cv所定義的流體分子的比熱 比）計算，於壓力比PS/Pi在臨界壓力比re以下時判斷爲 臨界條件，又在大於臨界壓力比時，判斷爲非臨界條件。 ^-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺^適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -22-