[发明专利]压力式流量控制装置、其流量算出方法以及流量控制方法

说明书

本发明提供一种压力式流量控制装置(1)，在将流孔(5)的上游侧压力P₁保持在下游侧压力P₂的约两倍以上的状态下，构成混合气体的两种气体的混合比为X:(1‑X)，使用以混合比率对两种气体的密度、比热比以及气体常数进行加权而算出的混合气体的平均密度ρ、平均比热比κ以及平均气体常数R，通过FF＝(k/ρ){2/(κ+1)}^1/(κ‑1)[κ/{(κ+1)R}]^1/2算出混合气体的流量系数FF，将流孔截面积设为S、流孔的上游侧的混合气体的压力设为P₁、温度设为T₁，通过Q＝FF·S·P₁(1/T₁)^1/2算出通过流孔的混合气体的流量Q。

技术领域

本发明涉及在半导体制造设备或化工厂等使用的压力式流量控制装置、其流量算出方法以及流量控制方法，特别是涉及为了供给混合有多种气体的混合气体而使用的压力式流量控制装置、其流量算出方法以及流量控制方法。

背景技术

在半导体制造设备或化工厂等中，要求高精度地供给气体。作为气体流量的控制装置，已知有一种质量流量控制器(热式质量流量控制器)。

另外，根据其他原理，作为结构比热式质量流量控制器更为简单的气体流量的控制装置，已知有一种压力式流量控制系统。例如，在下述专利文献1和2中，公开了一种通过控制阀调节输入的气体流量并经由流孔排出的压力式流量控制装置。该压力式流量控制装置通过测定上游侧的压力P₁来控制在流孔上游侧的压力P₁与下游侧的压力P₂的关系满足规定条件的情况下的气体流量Q。在流孔流出时的气体流速达到该气体温度下的声速的假定下，即，在流孔上游侧的压力P₁与下游侧的压力P₂的关系满足临界膨胀条件P₁/P₂≥约2的情况下，流量Q以Q＝FF·S·P₁(1/T₁)^1/2表示，且与上游侧的压力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表示的流量系数(m³K^1/2/kg秒)。

k为常数(将g设为重力加速度(m/秒²)，k＝(2g)^1/2＝4.429)，Q(m³/秒)为标准状态下的体积流量，S(m²)为流孔截面积，P₁(kg/m²绝对值)为上游侧绝对压力，T₁(K)为上游侧气体温度，γ_s(kg/m³)为气体在标准状态下的密度，κ(无因次)为气体的比热比，R(m/K)为气体常数。

因此，测定上游侧的压力P₁并算出流量Q，且以算出的流量Q成为所期望的流量的方式对控制阀进行控制，由此能够实现所期望的流量。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开平8-338546号公报

专利文献2：日本专利特开2000-322130号公报

专利文献1和2中公开的通过测定流孔上游侧的压力P₁来计算气体流量来实现所期望的流量的控制方法能够适用于单一种类的气体，而不能适用于混合气体。这是因为流量系数FF包含各气体的特性值(密度γ_s、比热比κ、气体常数R)。