[發明專利]壓力式流量控制裝置、其流量算出方法以及流量控制方法

有效

• 申請號: 201780032215.3
• 申請日: 2017-08-24
• 公開（公告）號: CN109564119B
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發明（設計）人: 永瀨正明;平田薰;西野功二;池田信一
• 申請（專利權）人: 株式會社富士金
• 主分類號: G01F1/50
• 分類號: G01F1/50;G05D7/06
• 代理公司: 北京五洲洋和知識產權代理事務所(普通合伙) 11387
• 代理人: 劉春成;劉春燕

本發明提供一種壓力式流量控制裝置(1)，在將流孔(5)的上游側壓力P₁保持在下游側壓力P₂的約兩倍以上的狀態下，構成混合氣體的兩種氣體的混合比為X:(1?X)，使用以混合比率對兩種氣體的密度、比熱比以及氣體常數進行加權而算出的混合氣體的平均密度ρ、平均比熱比κ以及平均氣體常數R，通過FF＝(k/ρ){2/(κ+1)}^1/(κ?1)[κ/{(κ+1)R}]^1/2算出混合氣體的流量系數FF，將流孔截面積設為S、流孔的上游側的混合氣體的壓力設為P₁、溫度設為T₁，通過Q＝FF·S·P₁(1/T₁)^1/2算出通過流孔的混合氣體的流量Q。

技術領域

本發明涉及在半導體制造設備或化工廠等使用的壓力式流量控制裝置、其流量算出方法以及流量控制方法，特別是涉及為了供給混合有多種氣體的混合氣體而使用的壓力式流量控制裝置、其流量算出方法以及流量控制方法。

背景技術

在半導體制造設備或化工廠等中，要求高精度地供給氣體。作為氣體流量的控制裝置，已知有一種質量流量控制器(熱式質量流量控制器)。

另外，根據其他原理，作為結構比熱式質量流量控制器更為簡單的氣體流量的控制裝置，已知有一種壓力式流量控制系統。例如，在下述專利文獻1和2中，公開了一種通過控制閥調節輸入的氣體流量并經由流孔排出的壓力式流量控制裝置。該壓力式流量控制裝置通過測定上游側的壓力P₁來控制在流孔上游側的壓力P₁與下游側的壓力P₂的關系滿足規定條件的情況下的氣體流量Q。在流孔流出時的氣體流速達到該氣體溫度下的聲速的假定下，即，在流孔上游側的壓力P₁與下游側的壓力P₂的關系滿足臨界膨脹條件P₁/P₂≥約2的情況下，流量Q以Q＝FF·S·P₁(1/T₁)^1/2表示，且與上游側的壓力P₁成比例。在此，FF是以FF＝(k/γ_s){2/(κ+1)}^1/(κ-1)[κ/{(κ+1)R}]^1/2表示的流量系數(m³K^1/2/kg秒)。

k為常數(將g設為重力加速度(m/秒²)，k＝(2g)^1/2＝4.429)，Q(m³/秒)為標準狀態下的體積流量，S(m²)為流孔截面積，P₁(kg/m²絕對值)為上游側絕對壓力，T₁(K)為上游側氣體溫度，γ_s(kg/m³)為氣體在標準狀態下的密度，κ(無因次)為氣體的比熱比，R(m/K)為氣體常數。

因此，測定上游側的壓力P₁并算出流量Q，且以算出的流量Q成為所期望的流量的方式對控制閥進行控制，由此能夠實現所期望的流量。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利特開平8-338546號公報

專利文獻2：日本專利特開2000-322130號公報

專利文獻1和2中公開的通過測定流孔上游側的壓力P₁來計算氣體流量來實現所期望的流量的控制方法能夠適用于單一種類的氣體，而不能適用于混合氣體。這是因為流量系數FF包含各氣體的特性值(密度γ_s、比熱比κ、氣體常數R)。