JP2000250633A - 流体質量流量コントローラ - Google Patents
流体質量流量コントローラInfo
- Publication number
- JP2000250633A JP2000250633A JP11049251A JP4925199A JP2000250633A JP 2000250633 A JP2000250633 A JP 2000250633A JP 11049251 A JP11049251 A JP 11049251A JP 4925199 A JP4925199 A JP 4925199A JP 2000250633 A JP2000250633 A JP 2000250633A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- flow rate
- gas
- fluid
- mass flow
- flow
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Measuring Volume Flow (AREA)
- Details Of Flowmeters (AREA)
- Flow Control (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 検出部分に目詰まりが生ずることがなく、耐
熱性が高く、流量の多い場合においても精度良く流量制
御を行うことの可能な流体質量流量コントローラを提案
すること。 【解決手段】 流体質量流量コントローラ1は、ガス管
2を流れるガスの流量を測定する超音波流量計3と、ガ
ス管2を流れるガスの流量を調整するための流量調整バ
ルブ4と、超音波流量計3によって測定されたガスの質
量流量と目標ガスの質量流量を比較して、測定されたガ
スの質量流量が目標ガスの質量流量に一致するように、
流量調整バルブ4の開度を制御するバルブ駆動制御回路
5とを有している。熱式流量センサを備えている場合と
は異なり、流量検出部分に目詰まりが生ずることがな
く、耐熱性も高い。さらに、流量が多い場合でも精度良
く流量制御を行うことができ、流量検出部分でガス流の
圧損が生ずることもない。
熱性が高く、流量の多い場合においても精度良く流量制
御を行うことの可能な流体質量流量コントローラを提案
すること。 【解決手段】 流体質量流量コントローラ1は、ガス管
2を流れるガスの流量を測定する超音波流量計3と、ガ
ス管2を流れるガスの流量を調整するための流量調整バ
ルブ4と、超音波流量計3によって測定されたガスの質
量流量と目標ガスの質量流量を比較して、測定されたガ
スの質量流量が目標ガスの質量流量に一致するように、
流量調整バルブ4の開度を制御するバルブ駆動制御回路
5とを有している。熱式流量センサを備えている場合と
は異なり、流量検出部分に目詰まりが生ずることがな
く、耐熱性も高い。さらに、流量が多い場合でも精度良
く流量制御を行うことができ、流量検出部分でガス流の
圧損が生ずることもない。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は光ファイバー製造工
程、半導体製造工程等において反応室に供給される材料
ガス、反応ガス等の流量を制御するために用いる質量流
量コントローラに関するものである。
程、半導体製造工程等において反応室に供給される材料
ガス、反応ガス等の流量を制御するために用いる質量流
量コントローラに関するものである。
【0002】
【従来の技術】光ファイバー製造工程、半導体製造工程
等においては反応ガス等の流体を一定の質量流量で反応
室等に供給する必要があり、このために熱式質量流量コ
ントローラが利用されている。図2には従来の熱式質量
流量コントローラの概略構成を示してある。
等においては反応ガス等の流体を一定の質量流量で反応
室等に供給する必要があり、このために熱式質量流量コ
ントローラが利用されている。図2には従来の熱式質量
流量コントローラの概略構成を示してある。
【0003】この図に示すように、従来の質量流量コン
トローラ10は、ガス供給管11に配置された熱式質量
流量センサ12と、ガス供給管11を開閉する流量調整
バルブ13と、このバルブ13の開閉を制御するバルブ
駆動制御回路14とを備えており、ガス供給管11を流
れるガス流量を検出して、当該ガス質量流量が目標質量
流量に一致するように、流量調整バルブ13の開度が調
整される。
トローラ10は、ガス供給管11に配置された熱式質量
流量センサ12と、ガス供給管11を開閉する流量調整
バルブ13と、このバルブ13の開閉を制御するバルブ
駆動制御回路14とを備えており、ガス供給管11を流
れるガス流量を検出して、当該ガス質量流量が目標質量
流量に一致するように、流量調整バルブ13の開度が調
整される。
【0004】ここで、熱式質量流量センサ12は、ガス
供給管11に接続された分流管15に取り付けた2つの
抵抗線の抵抗値が、分流管15を流れるガスの質量流量
に応じて変化する熱移動量を電気的な抵抗変化として検
出するものである。
供給管11に接続された分流管15に取り付けた2つの
抵抗線の抵抗値が、分流管15を流れるガスの質量流量
に応じて変化する熱移動量を電気的な抵抗変化として検
出するものである。
【0005】ガス供給管11には分流管15への分流比
を調整するために、通称バイパスと称する部位16が設
けられており、その流量計のフルスケールの大きさによ
ってバイパス16の圧力損失を調整し、フルスケールの
大きさが変わっても分流管15へ分流する流量はほぼ一
定としている。
を調整するために、通称バイパスと称する部位16が設
けられており、その流量計のフルスケールの大きさによ
ってバイパス16の圧力損失を調整し、フルスケールの
大きさが変わっても分流管15へ分流する流量はほぼ一
定としている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
流量コントローラは次のような解決すべき課題がある。
すなわち、ガス供給管に細い分流管を接続して、ガス供
給管を流れるガス流の一部を流量検出部分に導くように
なっている。細い分流管にガスを流す必要があるので、
ガス種によってはこのような細管部分に目詰まりが生ず
るおそれがある。特に、塵や異物等が混在しているガス
の流量を制御する場合にはこのような細管部分に目詰ま
りが発生しやすい。
流量コントローラは次のような解決すべき課題がある。
すなわち、ガス供給管に細い分流管を接続して、ガス供
給管を流れるガス流の一部を流量検出部分に導くように
なっている。細い分流管にガスを流す必要があるので、
ガス種によってはこのような細管部分に目詰まりが生ず
るおそれがある。特に、塵や異物等が混在しているガス
の流量を制御する場合にはこのような細管部分に目詰ま
りが発生しやすい。
【0007】また、熱式流量センサは、周囲温度変化の
影響を避けるため、その動作温度は、周囲温度即ちガス
温度よりも通常30℃以上高い温度になっているので、
高温のガスの流量制御には向かいないという問題点があ
る。例えば、熱式質量流量計の場合には摂氏100度程
度を越える温度のガスの流量計測には不向きである。こ
のために、例えば、光ファイバーの製造工程における場
合のようにガス種によっては反応ガスを得るために、液
体材料を摂氏150度程度の高温にして気化させなけれ
ばならない場合があり、このような高温ガスの流量計測
および流量制御を行うことができない。
影響を避けるため、その動作温度は、周囲温度即ちガス
温度よりも通常30℃以上高い温度になっているので、
高温のガスの流量制御には向かいないという問題点があ
る。例えば、熱式質量流量計の場合には摂氏100度程
度を越える温度のガスの流量計測には不向きである。こ
のために、例えば、光ファイバーの製造工程における場
合のようにガス種によっては反応ガスを得るために、液
体材料を摂氏150度程度の高温にして気化させなけれ
ばならない場合があり、このような高温ガスの流量計測
および流量制御を行うことができない。
【0008】これに加えて、ガス流量が多い場合、例え
ば、500リットル/分程度以上のガス流量の場合に
は、流量制御を精度良く行うことができないという問題
点がある。
ば、500リットル/分程度以上のガス流量の場合に
は、流量制御を精度良く行うことができないという問題
点がある。
【0009】本発明の課題は、このような従来の質量流
量コントローラの問題点を解消可能な質量流量コントロ
ーラを提案することにある。
量コントローラの問題点を解消可能な質量流量コントロ
ーラを提案することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の流体質量流量コントローラは、制御対象
の流体を流す流体流通管と、この流体流通管を流れる流
体の流量を測定する超音波流量計と、流体の密度を知る
ための圧力センサーおよび温度センサーと、前記流体流
通管を流れる流体流量を調整するための流量調整バルブ
と、前記超音波流量計の測定値に基づき、前記流体流通
管を流れる流体質量流量が目標質量流量となるように前
記流量調整バルブの開度を制御するバルブ駆動制御手段
とを有することを特徴としている。
めに、本発明の流体質量流量コントローラは、制御対象
の流体を流す流体流通管と、この流体流通管を流れる流
体の流量を測定する超音波流量計と、流体の密度を知る
ための圧力センサーおよび温度センサーと、前記流体流
通管を流れる流体流量を調整するための流量調整バルブ
と、前記超音波流量計の測定値に基づき、前記流体流通
管を流れる流体質量流量が目標質量流量となるように前
記流量調整バルブの開度を制御するバルブ駆動制御手段
とを有することを特徴としている。
【0011】
【発明の実施の形態】以下に図1を参照して本発明を適
用したガスの質量流量を調整するための流体流量コント
ローラの一例を説明する。
用したガスの質量流量を調整するための流体流量コント
ローラの一例を説明する。
【0012】本例の流体質量流量コントローラ1は、ガ
ス管2と、このガス管2を流れるガス流量を測定するた
めの超音波流量計3と、ガス管2を経由して流れるガス
流量を調整するための流量調整バルブ4と、ガス管2を
流れるガス流量が目標値に一致するように流量調整バル
ブ4の開度を制御するバルブ駆動制御回路5と、表示・
入力部6を有している。
ス管2と、このガス管2を流れるガス流量を測定するた
めの超音波流量計3と、ガス管2を経由して流れるガス
流量を調整するための流量調整バルブ4と、ガス管2を
流れるガス流量が目標値に一致するように流量調整バル
ブ4の開度を制御するバルブ駆動制御回路5と、表示・
入力部6を有している。
【0013】超音波流量計3は、ガス管2に取り付けた
一対の送受波器31、32と、流体の密度を知るために
取り付けられたガス流の温度および圧力をそれぞれ測定
する温度計33および圧力計34と、これらの送受波器
31、32で受信された超音波並びに測定された温度お
よび圧力に基づき、ガス管2を流れるガス質量流量を算
出する流量演算回路35とを備えている。
一対の送受波器31、32と、流体の密度を知るために
取り付けられたガス流の温度および圧力をそれぞれ測定
する温度計33および圧力計34と、これらの送受波器
31、32で受信された超音波並びに測定された温度お
よび圧力に基づき、ガス管2を流れるガス質量流量を算
出する流量演算回路35とを備えている。
【0014】送受波器31、32は、それぞれから出射
した超音波を受信可能な位置に取り付けられており、本
例では図示のようにガス管内周壁で反射した反射波をそ
れぞれ受信可能な配置関係となっている。勿論、直接に
超音波を送受信できるように一対の送受波器を対峙させ
た配置としてもよい。
した超音波を受信可能な位置に取り付けられており、本
例では図示のようにガス管内周壁で反射した反射波をそ
れぞれ受信可能な配置関係となっている。勿論、直接に
超音波を送受信できるように一対の送受波器を対峙させ
た配置としてもよい。
【0015】流量演算回路35では、送受波器31、3
2で受信された超音波に基づき、伝搬速度差法あるいは
ドップラー法により、ガス流の流速を算出し、算出した
ガス流に基づきガスの体積流量を求める。また、検出さ
れた温度および圧力に基づき、流体の密度を算出し、ガ
スの体積から、その状態における質量流量に換算してい
る。
2で受信された超音波に基づき、伝搬速度差法あるいは
ドップラー法により、ガス流の流速を算出し、算出した
ガス流に基づきガスの体積流量を求める。また、検出さ
れた温度および圧力に基づき、流体の密度を算出し、ガ
スの体積から、その状態における質量流量に換算してい
る。
【0016】バルブ駆動制御回路5は、比較・制御部5
1と、バルブドライバ52とを備えており、比較・制御
部51では、流量演算回路35によって算出されたガス
の質量流量と目標とするガスの質量流量を比較して、ガ
スの質量流量が目標とするガスの質量流量に一致するよ
うに、バルブドライバ52を介して流量調整バルブ4の
開度を調整する。
1と、バルブドライバ52とを備えており、比較・制御
部51では、流量演算回路35によって算出されたガス
の質量流量と目標とするガスの質量流量を比較して、ガ
スの質量流量が目標とするガスの質量流量に一致するよ
うに、バルブドライバ52を介して流量調整バルブ4の
開度を調整する。
【0017】目標とするガスの質量流量は、例えば、表
示・入力部6に配置されている流量設定キーあるいは流
量設定ダイヤル61を操作することにより設定できるよ
うにしてもよいし、上位のコントローラ(図示せず)か
ら入力するようにしてもよい。この表示・入力部6の表
示画面62には測定されたガス質量流量を含む各種の情
報が表示される。
示・入力部6に配置されている流量設定キーあるいは流
量設定ダイヤル61を操作することにより設定できるよ
うにしてもよいし、上位のコントローラ(図示せず)か
ら入力するようにしてもよい。この表示・入力部6の表
示画面62には測定されたガス質量流量を含む各種の情
報が表示される。
【0018】流量調整バルブ4としては、流量が少ない
場合には電磁式あるいは圧電式の比例バルブを使用し、
流量が多い場合には電磁式を用いたパイロット式バルブ
あるいは電空式のバルブを用いることが望ましい。
場合には電磁式あるいは圧電式の比例バルブを使用し、
流量が多い場合には電磁式を用いたパイロット式バルブ
あるいは電空式のバルブを用いることが望ましい。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の流体質量
流量コントローラは流体質量流量計として超音波流量計
を採用しているので、従来のコントローラのような分流
管等の細管部分が存在しない。よって、塵等の異物が混
在しているガスの流量制御を行うことが可能になる。ま
た、耐熱性が高いので、高温ガスの流量制御も行うこと
が可能になる。更には、通称バイパスといわれる機構が
存在しないので、圧損が発生することもない。これに加
えて、流量が多い場合においても精度良く流量制御を行
うことが可能になる。
流量コントローラは流体質量流量計として超音波流量計
を採用しているので、従来のコントローラのような分流
管等の細管部分が存在しない。よって、塵等の異物が混
在しているガスの流量制御を行うことが可能になる。ま
た、耐熱性が高いので、高温ガスの流量制御も行うこと
が可能になる。更には、通称バイパスといわれる機構が
存在しないので、圧損が発生することもない。これに加
えて、流量が多い場合においても精度良く流量制御を行
うことが可能になる。
【図1】本発明を適用した流体流量コントローラの主要
部分の概略構成を示す概略構成図である。
部分の概略構成を示す概略構成図である。
【図2】従来の流量コントローラを示す概略構成図であ
る。
る。
1 流体流量コントローラ 2 ガス管 3 超音波流量計 31、32 送受波器 33 温度計 34 圧力計 35 流量演算回路 4 流量調整バルブ 5 バルブ駆動制御回路 51 比較・制御部 52 バルブドライバ 6 表示・入力部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2F030 CA03 CC11 CD15 CE02 CE04 CE22 CE27 CF05 CF08 CF20 2F031 AC01 AD10 AF10 2F035 DA07 DA09 DA12 DA14 5H307 AA02 BB01 DD01 DD17 EE02 EE07 EE12 FF05 FF12 FF15 GG15 HH04
Claims (1)
- 【請求項1】 制御対象の流体を流す流体流通管と、こ
の流体流通管を流れる流体の流量を測定する超音波流量
計と、流体の密度を知るための圧力センサーおよび温度
センサーと、前記流体流通管を流れる流体質量流量を調
整するための流量調整バルブと、前記超音波流量計の測
定値に基づき、前記流体供給管を流れる流体質量流量が
目標流量となるように前記流量調整バルブの開度を制御
するバルブ駆動制御手段とを有することを特徴とする流
体質量流量コントローラ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11049251A JP2000250633A (ja) | 1999-02-26 | 1999-02-26 | 流体質量流量コントローラ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11049251A JP2000250633A (ja) | 1999-02-26 | 1999-02-26 | 流体質量流量コントローラ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000250633A true JP2000250633A (ja) | 2000-09-14 |
Family
ID=12825638
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11049251A Pending JP2000250633A (ja) | 1999-02-26 | 1999-02-26 | 流体質量流量コントローラ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000250633A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100366961C (zh) * | 2004-01-06 | 2008-02-06 | 东京流量仪器仪表株式会社 | 流量控制阀和流量控制装置 |
JP4971153B2 (ja) * | 2005-06-24 | 2012-07-11 | シーケーディ株式会社 | 流量制御弁 |
CN104220946A (zh) * | 2012-02-03 | 2014-12-17 | 日立金属株式会社 | 流量控制装置以及程序 |
JP2015075405A (ja) * | 2013-10-09 | 2015-04-20 | 旭有機材工業株式会社 | 流量制御装置 |
-
1999
- 1999-02-26 JP JP11049251A patent/JP2000250633A/ja active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100366961C (zh) * | 2004-01-06 | 2008-02-06 | 东京流量仪器仪表株式会社 | 流量控制阀和流量控制装置 |
JP4971153B2 (ja) * | 2005-06-24 | 2012-07-11 | シーケーディ株式会社 | 流量制御弁 |
CN104220946A (zh) * | 2012-02-03 | 2014-12-17 | 日立金属株式会社 | 流量控制装置以及程序 |
CN104220946B (zh) * | 2012-02-03 | 2017-03-08 | 日立金属株式会社 | 流量控制装置以及流量控制方法 |
US9797520B2 (en) | 2012-02-03 | 2017-10-24 | Hitachi Metals, Ltd. | Flow control apparatus and program |
JP2015075405A (ja) * | 2013-10-09 | 2015-04-20 | 旭有機材工業株式会社 | 流量制御装置 |
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