熱線風速計質量流量計測装置及び方法
【課題】 質量流量計測装置を提供する。
【解決手段】 質量流量計測装置は、チューブ状側壁によって画成された流路、第１部分が流路内に配置され且つ第２部分が側壁の外に延びるように側壁を通って流路内に延びるプローブ、このプローブに固定されたヒーターエレメント、及び流路を通って流れる流体がヒーターエレメントと接触しないようにするシールを含む。
【解決手段】 質量流量計測装置は、チューブ状側壁によって画成された流路、第１部分が流路内に配置され且つ第２部分が側壁の外に延びるように側壁を通って流路内に延びるプローブ、このプローブに固定されたヒーターエレメント、及び流路を通って流れる流体がヒーターエレメントと接触しないようにするシールを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体流れを計測するための装置及び方法に関し、更に詳細には、熱線風速計を使用してガスの流れを計測するための装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造産業では、反応チャンバにガスの状態で送出した一つ又はそれ以上の反応体の量、温度、及び圧力を正確に制御する必要がある。窒素ガス等の幾つかのプロセス（すなわち加工処理用の）反応体は、反応を生じるのに必要な温度及び圧力で制御された態様で比較的容易に送出される。しかしながら、他の反応体は高度に腐食性であったり、毒性であったり、発火性であったり、又は反応チャンバへの送出時に必要な温度及び／又は圧力で不安定であったりする。反応体は、このような特徴により、反応チャンバへ正確に且つ制御された態様で送出することは極めて困難である。
【０００３】
当該産業において、プロセス反応体の送出を制御するために質量流量制御装置（以下、「ＭＣＦ」と呼ぶ）が広く使用されている。様々なプロセス反応体の様々な送出必要条件を取り扱うため、熱を用いるＭＣＦ及び圧力を用いるＭＣＦ二つの大きなカテゴリーが開発されてきた。質量流量制御装置は、一般的には、制御装置を通るガスの流れの速度を計測するための質量流量計測装置、制御装置を通るガスの流れを制御するためのバルブ、及び質量流量計測装置及びバルブに連結されたコンピュータを含む。コンピュータには所望の流量がプログラムされており、コンピュータは、質量流量計測装置によって計測した実際の流量と比較する。実際の流量が所望の流量と等しくない場合、コンピュータは、実際の流量が所望の流量と等しくなるまでバルブの開閉を行うようにプログラムされている。
【０００４】
熱を用いる質量流量制御装置は、流れチャンネルの壁からチャンネル内を層流をなして流れる流体への熱伝達速度が、流体及びチャンネル壁の温度差、流体の比熱、及び流体の質量流量の関数であるという原理に基づいて作動する。かくして、流体の性質及び流体及びチューブの温度が分かっている場合に流体（層流状態）の質量流量を決定できる。
【０００５】
他方、圧力を用いるＭＣＦは、流体の流路に沿って二つの圧力リザーバを設けることによって、例えば流路の直径の制限を導入することによって粘性流れ状態を発生する。制限部は、オリフィス又はノズルを含んでいてもよい。流れ制限部の穴の上流のリザーバでは、流体は圧力がＰ１であり且つ密度がρ１であり、これは、周知の穴で粘性絞り流れ条件で流れを決定するために使用できる。
【０００６】
熱線風速計でガスの流量を計測することも周知である。熱線風速計では、ガスは、代表的には、加熱した一本のワイヤ上を通過し、ワイヤの温度を低下する。加熱したワイヤの抵抗の変化を決定し、ガスの流量と相関する。更に最新の技術は、第１熱線の下流に位置決めされた第２熱線を使用する。ガスはシステムを通過し、上流のワイヤの温度を下げ、下流のワイヤの温度を上昇する。次いで温度差を出力信号として記録する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、質量流量を計測するための新規であり且つ改良された装置及び方法を含む質量流量制御装置が今でも望まれている。好ましくは、新規であり且つ改良された装置及び方法は、質量流量の計測に熱線風速計を使用する。更に、新規であり且つ改良された装置及び方法は、好ましくは、計測を受けるガスと適合性の有る材料で形成され、渦による分界（ｖｏｒｔｅｘ ｓｈｅｄｄｉｎｇ）による悪影響を受けず、ガスの種類の影響を受けず、周囲温度の変化の影響を受けない。更に、新規であり且つ改良された装置及び方法は、好ましくは、流量の変化に迅速に応答し、広範な流量を計測できる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、新規であり且つ改良された質量流量計測装置において、チューブ状側壁によって画成された流路、第１部分が流路内に配置され且つ第２部分が側壁の外に延びるように側壁を通って流路内に延びるプローブ、プローブに固定されたヒーターエレメント、及び流路を通って流れる流体がヒーターエレメントと接触しないようにするシールを含む、質量流量計測装置を提供する。
【０００９】
本発明の一つの特徴によれば、シールは、側壁とプローブとの間に設けられ、ヒーターエレメントがプローブの第２部分に固定される。別の特徴によれば、プローブは、ステンレス鋼及びアルミニウムのうちの一方で形成されている。
【００１０】
本発明の追加の特徴によれば、ヒーターエレメントは、プローブの第２部分に固定された第１及び第２のヒーターエレメントを含み、第２ヒーターエレメントは、側壁から、第１ヒーターエレメントよりも遠くに位置決めされている。
【００１１】
本発明の別の特徴によれば、プローブは、側壁を通って流路内に延びる第１及び第２のプローブを含み、ヒーターエレメントは、第１及び第２のプローブに夫々固定された第１及び第２のヒーターエレメントを含む。本発明の一つの特徴によれば、第１及び第２のプローブのうちの一方が、流路内に、第１及び第２のプローブのうちの他方よりも大きく延びている。
【００１２】
本発明の別の特徴によれば、流路は、単一の入口を共有する第１及び第２の平行な流路を含み、第２流路は端壁によって閉鎖されており、プローブは、第１流路内に延びる第１プローブ及び第２流路内に延びる第２プローブを含み、ヒーターエレメントは、第１プローブに位置決めされた第１ヒーターエレメント及び第２プローブに位置決めされた第２ヒーターエレメントを含み、シールは、第１流路を通って流れる流体が第１ヒーターエレメントと接触しないようにする第１シール及び第２流路を通って流れる流体が第２ヒーターエレメントと接触しないようにする第２シールを含む。
【００１３】
本発明の追加の特徴によれば、流路は狭幅部分を含み、プローブは流路の狭幅部分内に延びる。
この他の特徴及び利点のうち、本発明の質量流量計測装置は、計測を受けるガスと適合性の有る材料で形成され、渦による分界による悪影響を受けず、ガスの種類の影響を受けず、周囲温度の変化の影響を受けない。更に、本発明の新規であり且つ改良された装置及び方法は、好ましくは、流量の変化に迅速に応答し、広範な流量を計測できる。
【００１４】
本発明の追加の特徴及び利点は、本発明を実施する上で考えられる最良の態様の単なる例示として本発明の例示の実施例を示し且つ説明した以下の詳細な説明から当業者に明らかになるであろう。理解されるように、本発明のこの他の異なる実施例が可能であり、その詳細の幾つかを様々な明らかな点で、本発明を逸脱することなく、変更できる。従って、添付図面及び以下の説明は、単なる例示であると考えられるべきであって、限定ではない。
【００１５】
同じ参照番号を付したエレメントが全体に亘って同様のエレメントを表す添付図面を参照する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１を参照すると、本発明に従って形成された質量流量計測装置１０の例示の実施例は、質量流量を計測するために熱線風速計の物理学を使用する。質量流量計測装置１０は、例えば、半導体製造産業でプロセス反応体の送出を制御するために質量流量制御装置の部分として使用できる。質量流量計測装置１０は、全体として、チューブ状側壁１４によって画成された流路１２、及び側壁１４を通って流路１２内に延びる第１及び第２のプローブ１６、１８を含む。これらのプローブ１６、１８の第１部分１６ａ、１８ａは流路１２内に配置され、プローブ１６、１８の第２部分１６ｂ、１８ｂは側壁１４の外に延びている。装置１０は、更に、第１及び第２のプローブ１６、１８に夫々固定された第１及び第２のヒーターエレメント２０、２２、及び流路１２を通って流れる流体がヒーターエレメント２０、２２と接触しないようにするシール２４、２６を含む。
【００１７】
プローブ１６、１８は、好ましくは、流路１２を通って流れるガスの種類と適合した材料で形成され、シール２４、２６により、ヒーターエレメント２０、２２がガスと接触しないようにし、かくしてヒーターエレメントはガスと適合性の材料である必要はない。装置１０を半導体製造産業で使用しようとする場合、好ましくは、プローブ１６、１８はアルミニウム又はステンレス鋼から形成される。
【００１８】
図１の例示の実施例では、シール２４、２６が側壁１４とプローブ１６、１８との間に設けられ、ヒーターエレメント２０、２２がプローブ１６、１８の第２部分１６ｂ、１８ｂに固定されている。シールは、例えば、プローブ１６、１８と側壁１４との間の溶接部２４、２６を含む。別の態様では、ヒーターエレメント２０、２２をプローブ１６、１８の第１部分１６ａ、１８ａに固定し、材料適合性のスリーブで液密に覆ってもよい。
【００１９】
プローブ１６、１８及びヒーターエレメント２０、２２は、全て、コンピュータプロセッサ等の制御装置（図示せず）に接続されている。制御装置は、プローブ１６、１８の温度を監視し、プローブ１６、１８が一定の温度を保持するようにヒーターエレメント２０、２２にエネルギを提供し、ヒーターエレメント２０、２２に提供されたエネルギの量を計測し、流路１２を通る質量流量を、少なくとも部分的に、ヒーターエレメント２０、２２に提供されたエネルギに基づいて計算する。質量流量を、少なくとも部分的に、ヒーターエレメント２０、２２に提供されたエネルギに基づいて計算するこのような方法は、熱線風速計の技術分野の当業者に周知の風速計の物理学によって管理される。かくして、ここには説明しない。
【００２０】
図１の例示の実施例では、装置１０が周囲温度の変化の影響を受けないように周囲（外側）温度の変化をキャンセルするのに第２プローブ１８を使用できるように、第１プローブ１６が流路１２内に第２プローブ１８よりも大きく延びている。例えば、第１及び第２のヒーターエレメント２０、２２に供給されているエネルギが、流路１２内に延びるプローブ１６、１８の量と比例しないことを制御装置が計測した場合には、制御装置は、プローブ１６、１８のうちの一方の温度変化が、流れの変化でなく周囲温度の変化によって引き起こされたと見なすようにプログラムされている。
【００２１】
図１の例示の実施例では、第１及び第２のプローブ１６、１８は、流路１２のほぼ同じ長さ方向位置に位置決めされている。更に、第１プローブ１６は流路１２内で第２プローブ１８と横方向で向き合って位置決めされている。この構成により、有利には、例えば、プローブ１６、１８が並んで配置された場合、プローブ１６、１８の一方に、プローブ１６、１８の他方から離れた渦による悪影響が加わらないようにする。
【００２２】
図２は、図１の質量流量計測装置１０の斜視図である。この装置１０は、プローブ１６、１８及びヒーターエレメント２０、２２用のハウジング２８、３０を含む。これらのハウジングは、側壁１４の外面に固定してある。図３では、プローブハウジング２８、３０の部分が取り外した状態で示してあるのに対し、図４では、全てのプローブハウジングが取り外した状態で示してある。図５では、側壁１４の取り付けダイアフラム３４の開口部３２を明らかにするためにプローブが取り外した状態で示してある。
【００２３】
図１に最もよく示すように、流路１２はダイアフラム３４によって画成された狭幅部分３６を含み、プローブ１６、１８が流路１２の狭幅部分３６内に延びている。狭幅部分３６によりガスの速度がプローブ１６、１８のところで上昇し、これによりプローブ１６、１８の流れに対する感度を高める。
【００２４】
図６は時間に対する流れのグラフであり、図１の質量流量計測装置１０については線「Ｂ」で示し、従来技術の質量流量計測装置については線「Ａ」で示し、本発明の質量流量計測装置１０が、流量の変化に対し、従来技術の質量流量計測装置よりも迅速に応答することを示す。図７は、図１の質量流量計測装置１０についての、様々な流れａ−ｆに対する流れに対する差動出力のグラフであり、本発明の質量流量計測装置が広範な流量を計測できることを示す。
【００２５】
図１乃至図５の質量流量計測装置１０についての用途の一例として、質量流量計測装置１０は質量流量制御装置（ＭＦＣ）に組み込むことができる。周知のように、ＭＦＣはガス源からのガスの流量を制御するための装置であり、例えば半導体ウェーハを製造するためにプロセス蒸気をプロセスチャンバに正確に送出するため、半導体製造産業で使用できる。ＭＦＣは、一般的には、質量流量計測装置１０の流路を通る流れを制御するためのバルブ、及び所定の所望の流量を使用者から受け取り、質量流量計測装置１０から実際の流れの表示を受け取り、実際の流量が所望の流量と等しくない場合に実際の流量を増減するためにバルブを作動するようにプログラムされた制御装置を含む。
【００２６】
図８は、本発明に従って形成された質量流量計測装置５０の別の例示の実施例を示す。質量流量計測装置５０は、チューブ状側壁５４によって画成された流路５２、及びプローブ５６の第１部分５６ａが流路５２内に配置され且つプローブ５６の第２部分５６ｂが側壁５４の外に延びるように側壁５４を通って流路５２内に延びるプローブ５６を含む。装置５０は、更に、プローブ５６の第２部分５６ｂに固定された第１及び第２のヒーターエレメント５８、６０を含む。第２ヒーターエレメント６０は、側壁５４から、第１ヒーターエレメント５８よりも遠くに位置決めされている。二つのヒーターエレメント５８、６０により、装置を周囲温度の変化を受けないようにできる。シール６２は、流路５２を通って流れる流体がヒーターエレメント５８、６０と接触しないようにする。
【００２７】
本発明に従って形成された質量流量計測装置１００の追加の例示の実施例を図９に示す。装置１００は、単一の入口１１０を共有するチューブ状側壁１０６、１０８によって画成された第１及び第２の平行な流路１０２、１０４を含む。第２流路は、端壁１１２によって閉鎖されている。第１プローブ１１４が第１流路１０２内に延びており、第２プローブ１１６が第２流路１０４内に延びており、第１ヒーターエレメント１１８が第１プローブ１１４に位置決めされており、第２ヒーターエレメント１２０が第２プローブ１１６に位置決めされている。装置１００は、更に、第１流路１０２を通って流れる流体が第１ヒーターエレメント１１８と接触しないようにする第１シール１２２、及び第２流路１０４を通って流れる流体が第２ヒーターエレメント１２０と接触しないようにする第２シール１２２を含む。
【００２８】
第２流路１０４が端壁１１２によって閉鎖されているため、第２流路１０４を通る流れは常にゼロである。かくして、第２プローブ１１６の温度は、周囲温度が変化した場合又は装置１００を通過するガスの種類が変わったときにしか変化しない。かくして、図９の実施例１００は、周囲温度の変化及び装置１００を通過するガスの種類の影響を受けないということがわかった。
【００２９】
図１５は、本発明に従って形成された質量流量計測装置２００の別の例示の実施例を示す。質量流量計測装置２００は、チューブ状側壁２０４によって画成された流路２０２、及び側壁２０４を通って流路２０２内に延びるプローブ２０６を含む。プローブ２０６の第１部分２０６ａは流路２０２内に配置され、プローブ２０６の第２部分２０６ｂは側壁２０４の外に延びる。装置２００は、更に、プローブ２０６の第２部分２０６ｂに固定された第１及び第２のヒーターエレメント２０８、２１０を含み、第２ヒーターエレメント２１０は、側壁２０４から、第１ヒーターエレメント２０８よりも遠くに位置決めされている。これらの二つのヒーターエレメント２０８、２１０により、装置は周囲温度の変化の影響を受けない。シール（図示せず）は、流路２０２を通って流れる流体がヒーターエレメント２０８、２１０と接触しないようにする。流路２０２は狭幅部分２１６を含み、プローブ２０６は流路２０２の狭幅部分２１６内に延びる。狭幅部分２１６によりガスの速度をプローブ２０６に亘って上昇させることにより、流れに対するプローブ２０６の感度を高める。
【００３０】
図１５の装置２００は、更に、プローブ２０６用のハウジング２２０及び側壁２０４の外面に固定されたヒーターエレメント２０８、２１０を含む。図１３及び図１４はハウジング２２０及びプローブ２０６を示す。ハウジング２２０は、ボルト等の適当なファスナ（図示せず）で互いに固定された第１部分２２２及び第２部分２２４を含む。図１０、図１１、及び図１２に示す第１部分２２２は、プローブ２０６用の穴２３０を画成するファスナプレート２２８から延びる本体２２６を含む。ファスナプレート２２８は、ハウジング２２０の第１部分２２２を流路２０２の側壁２０４に図１５に示すように固定するため、ボルト等の適当なファスナを受け入れるための開口部２３２を含む（側壁２０４は、ボルトを受け入れるためのねじ山を備えたボア２３６を含む）。本体２２６は、更に、第２部分２２４をハウジング２２０の第１部分２２２に固定するためのファスナを図１３、図１４、及び図１５に示すように受け入れるための開口部２３４を含む。
【００３１】
図１６及び図１７は図１５の装置２００を示すが、この装置は、流路２０２に装着され、プローブ２０６を取り囲む多孔質材料製のプラグ２４０を更に含む。プローブ２０６の周囲で流れを細砕する（ｂｒｅａｋ）のを補助するプラグ２４０は、流路を通過するガスと適合性の有る材料で形成されており、小孔又はガスを通過させるのに十分大きい貫通通路を含む。一つの例示の実施例では、プラグ２４０はアルミニウム又はステンレス鋼で形成されている。
【００３２】
かくして、本発明による新規であり且つ改良された質量流量計測装置及び形成方法を説明した。詳細には、本発明は、質量流量計測装置及び方法を提供するための新規であり且つ改良された、しかも簡単であり且つ効果的な構成を提供する。以上説明した例示の実施例は限定でなく例示であり、当業者は、本発明のその広い特徴における精神及び範囲のいずれかから、及び特許請求の範囲から逸脱することなく、様々な変更、組み合わせ、及び代替を行うことができる。ここに開示した本発明の質量流量計測装置及び方法及びその全てのエレメントは、特許請求の範囲のうちの少なくとも一つの範囲内に含まれる。ここに開示した計測装置及び方法のエレメントのうち、請求を放棄するものはない。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に従って形成された質量流量計測装置の例示の実施例の側断面図である。
【図２】図１の質量流量計測装置の斜視図である。
【図３】プローブハウジングの部分を取り外した状態で示す、図１の質量流量計測装置の斜視図である。
【図４】プローブハウジングを全部取り外した状態で示す、図１の質量流量計測装置の斜視図である。
【図５】プローブハウジング及びプローブを取り外した状態で示す、図１の質量流量計測装置の斜視図である。
【図６】図１の質量流量計測装置及び従来技術の質量流量計測装置についての時間に対する流れのグラフであり、本発明の質量流量計測装置が流量の変化に迅速に応答することを示す。
【図７】本発明による質量流量計測装置が広範な流量を計測できることを示す、図１の質量流量計測装置の流れａ乃至ｆについての流れに対する差動出力のグラフである。
【図８】本発明に従って形成された質量流量計測装置の別の例示の実施例の側断面図である。
【図９】本発明に従って形成された質量流量計測装置の追加の例示の実施例の側断面図である。
【図１０】本発明に従って形成されたプローブハウジングの別の例示の実施例の第１部分の平面図である。
【図１１】図１０のハウジングの第１部分の側断面図である。
【図１２】図１０のプローブハウジングの第１部分の端面図である。
【図１３】ハウジングの第２部分が第１部分に取り付けられており且つプローブがハウジングから延びた状態で示す、図１０のハウジングの第１部分の反対側の端面図である。
【図１４】図１３のハウジング及びプローブの斜視図である。
【図１５】プローブが流路内に延びるように、流路を画成するチューブ状側壁に取り付けられた状態で示す、図１３のハウジング及びプローブの反対側の端面図である。
【図１６】プローブが流路内に延びるように、流路を画成するチューブ状側壁に取り付けられた状態で示す、多孔質プラグがプローブを取り囲む流路に装着されている、図１３のハウジング及びプローブの第１部分の部分断面側面図である。
【図１７】図１６のハウジング、プローブ、側壁、及びプラグの端面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０ 質量流量計測装置
１２ 流路
１４ チューブ状側壁
１６、１８ プローブ
２０、２２ ヒーターエレメント
２４、２６ シール
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体流れを計測するための装置及び方法に関し、更に詳細には、熱線風速計を使用してガスの流れを計測するための装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造産業では、反応チャンバにガスの状態で送出した一つ又はそれ以上の反応体の量、温度、及び圧力を正確に制御する必要がある。窒素ガス等の幾つかのプロセス（すなわち加工処理用の）反応体は、反応を生じるのに必要な温度及び圧力で制御された態様で比較的容易に送出される。しかしながら、他の反応体は高度に腐食性であったり、毒性であったり、発火性であったり、又は反応チャンバへの送出時に必要な温度及び／又は圧力で不安定であったりする。反応体は、このような特徴により、反応チャンバへ正確に且つ制御された態様で送出することは極めて困難である。
【０００３】
当該産業において、プロセス反応体の送出を制御するために質量流量制御装置（以下、「ＭＣＦ」と呼ぶ）が広く使用されている。様々なプロセス反応体の様々な送出必要条件を取り扱うため、熱を用いるＭＣＦ及び圧力を用いるＭＣＦ二つの大きなカテゴリーが開発されてきた。質量流量制御装置は、一般的には、制御装置を通るガスの流れの速度を計測するための質量流量計測装置、制御装置を通るガスの流れを制御するためのバルブ、及び質量流量計測装置及びバルブに連結されたコンピュータを含む。コンピュータには所望の流量がプログラムされており、コンピュータは、質量流量計測装置によって計測した実際の流量と比較する。実際の流量が所望の流量と等しくない場合、コンピュータは、実際の流量が所望の流量と等しくなるまでバルブの開閉を行うようにプログラムされている。
【０００４】
熱を用いる質量流量制御装置は、流れチャンネルの壁からチャンネル内を層流をなして流れる流体への熱伝達速度が、流体及びチャンネル壁の温度差、流体の比熱、及び流体の質量流量の関数であるという原理に基づいて作動する。かくして、流体の性質及び流体及びチューブの温度が分かっている場合に流体（層流状態）の質量流量を決定できる。
【０００５】
他方、圧力を用いるＭＣＦは、流体の流路に沿って二つの圧力リザーバを設けることによって、例えば流路の直径の制限を導入することによって粘性流れ状態を発生する。制限部は、オリフィス又はノズルを含んでいてもよい。流れ制限部の穴の上流のリザーバでは、流体は圧力がＰ１であり且つ密度がρ１であり、これは、周知の穴で粘性絞り流れ条件で流れを決定するために使用できる。
【０００６】
熱線風速計でガスの流量を計測することも周知である。熱線風速計では、ガスは、代表的には、加熱した一本のワイヤ上を通過し、ワイヤの温度を低下する。加熱したワイヤの抵抗の変化を決定し、ガスの流量と相関する。更に最新の技術は、第１熱線の下流に位置決めされた第２熱線を使用する。ガスはシステムを通過し、上流のワイヤの温度を下げ、下流のワイヤの温度を上昇する。次いで温度差を出力信号として記録する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、質量流量を計測するための新規であり且つ改良された装置及び方法を含む質量流量制御装置が今でも望まれている。好ましくは、新規であり且つ改良された装置及び方法は、質量流量の計測に熱線風速計を使用する。更に、新規であり且つ改良された装置及び方法は、好ましくは、計測を受けるガスと適合性の有る材料で形成され、渦による分界（ｖｏｒｔｅｘ ｓｈｅｄｄｉｎｇ）による悪影響を受けず、ガスの種類の影響を受けず、周囲温度の変化の影響を受けない。更に、新規であり且つ改良された装置及び方法は、好ましくは、流量の変化に迅速に応答し、広範な流量を計測できる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、新規であり且つ改良された質量流量計測装置において、チューブ状側壁によって画成された流路、第１部分が流路内に配置され且つ第２部分が側壁の外に延びるように側壁を通って流路内に延びるプローブ、プローブに固定されたヒーターエレメント、及び流路を通って流れる流体がヒーターエレメントと接触しないようにするシールを含む、質量流量計測装置を提供する。
【０００９】
本発明の一つの特徴によれば、シールは、側壁とプローブとの間に設けられ、ヒーターエレメントがプローブの第２部分に固定される。別の特徴によれば、プローブは、ステンレス鋼及びアルミニウムのうちの一方で形成されている。
【００１０】
本発明の追加の特徴によれば、ヒーターエレメントは、プローブの第２部分に固定された第１及び第２のヒーターエレメントを含み、第２ヒーターエレメントは、側壁から、第１ヒーターエレメントよりも遠くに位置決めされている。
【００１１】
本発明の別の特徴によれば、プローブは、側壁を通って流路内に延びる第１及び第２のプローブを含み、ヒーターエレメントは、第１及び第２のプローブに夫々固定された第１及び第２のヒーターエレメントを含む。本発明の一つの特徴によれば、第１及び第２のプローブのうちの一方が、流路内に、第１及び第２のプローブのうちの他方よりも大きく延びている。
【００１２】
本発明の別の特徴によれば、流路は、単一の入口を共有する第１及び第２の平行な流路を含み、第２流路は端壁によって閉鎖されており、プローブは、第１流路内に延びる第１プローブ及び第２流路内に延びる第２プローブを含み、ヒーターエレメントは、第１プローブに位置決めされた第１ヒーターエレメント及び第２プローブに位置決めされた第２ヒーターエレメントを含み、シールは、第１流路を通って流れる流体が第１ヒーターエレメントと接触しないようにする第１シール及び第２流路を通って流れる流体が第２ヒーターエレメントと接触しないようにする第２シールを含む。
【００１３】
本発明の追加の特徴によれば、流路は狭幅部分を含み、プローブは流路の狭幅部分内に延びる。
この他の特徴及び利点のうち、本発明の質量流量計測装置は、計測を受けるガスと適合性の有る材料で形成され、渦による分界による悪影響を受けず、ガスの種類の影響を受けず、周囲温度の変化の影響を受けない。更に、本発明の新規であり且つ改良された装置及び方法は、好ましくは、流量の変化に迅速に応答し、広範な流量を計測できる。
【００１４】
本発明の追加の特徴及び利点は、本発明を実施する上で考えられる最良の態様の単なる例示として本発明の例示の実施例を示し且つ説明した以下の詳細な説明から当業者に明らかになるであろう。理解されるように、本発明のこの他の異なる実施例が可能であり、その詳細の幾つかを様々な明らかな点で、本発明を逸脱することなく、変更できる。従って、添付図面及び以下の説明は、単なる例示であると考えられるべきであって、限定ではない。
【００１５】
同じ参照番号を付したエレメントが全体に亘って同様のエレメントを表す添付図面を参照する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１を参照すると、本発明に従って形成された質量流量計測装置１０の例示の実施例は、質量流量を計測するために熱線風速計の物理学を使用する。質量流量計測装置１０は、例えば、半導体製造産業でプロセス反応体の送出を制御するために質量流量制御装置の部分として使用できる。質量流量計測装置１０は、全体として、チューブ状側壁１４によって画成された流路１２、及び側壁１４を通って流路１２内に延びる第１及び第２のプローブ１６、１８を含む。これらのプローブ１６、１８の第１部分１６ａ、１８ａは流路１２内に配置され、プローブ１６、１８の第２部分１６ｂ、１８ｂは側壁１４の外に延びている。装置１０は、更に、第１及び第２のプローブ１６、１８に夫々固定された第１及び第２のヒーターエレメント２０、２２、及び流路１２を通って流れる流体がヒーターエレメント２０、２２と接触しないようにするシール２４、２６を含む。
【００１７】
プローブ１６、１８は、好ましくは、流路１２を通って流れるガスの種類と適合した材料で形成され、シール２４、２６により、ヒーターエレメント２０、２２がガスと接触しないようにし、かくしてヒーターエレメントはガスと適合性の材料である必要はない。装置１０を半導体製造産業で使用しようとする場合、好ましくは、プローブ１６、１８はアルミニウム又はステンレス鋼から形成される。
【００１８】
図１の例示の実施例では、シール２４、２６が側壁１４とプローブ１６、１８との間に設けられ、ヒーターエレメント２０、２２がプローブ１６、１８の第２部分１６ｂ、１８ｂに固定されている。シールは、例えば、プローブ１６、１８と側壁１４との間の溶接部２４、２６を含む。別の態様では、ヒーターエレメント２０、２２をプローブ１６、１８の第１部分１６ａ、１８ａに固定し、材料適合性のスリーブで液密に覆ってもよい。
【００１９】
プローブ１６、１８及びヒーターエレメント２０、２２は、全て、コンピュータプロセッサ等の制御装置（図示せず）に接続されている。制御装置は、プローブ１６、１８の温度を監視し、プローブ１６、１８が一定の温度を保持するようにヒーターエレメント２０、２２にエネルギを提供し、ヒーターエレメント２０、２２に提供されたエネルギの量を計測し、流路１２を通る質量流量を、少なくとも部分的に、ヒーターエレメント２０、２２に提供されたエネルギに基づいて計算する。質量流量を、少なくとも部分的に、ヒーターエレメント２０、２２に提供されたエネルギに基づいて計算するこのような方法は、熱線風速計の技術分野の当業者に周知の風速計の物理学によって管理される。かくして、ここには説明しない。
【００２０】
図１の例示の実施例では、装置１０が周囲温度の変化の影響を受けないように周囲（外側）温度の変化をキャンセルするのに第２プローブ１８を使用できるように、第１プローブ１６が流路１２内に第２プローブ１８よりも大きく延びている。例えば、第１及び第２のヒーターエレメント２０、２２に供給されているエネルギが、流路１２内に延びるプローブ１６、１８の量と比例しないことを制御装置が計測した場合には、制御装置は、プローブ１６、１８のうちの一方の温度変化が、流れの変化でなく周囲温度の変化によって引き起こされたと見なすようにプログラムされている。
【００２１】
図１の例示の実施例では、第１及び第２のプローブ１６、１８は、流路１２のほぼ同じ長さ方向位置に位置決めされている。更に、第１プローブ１６は流路１２内で第２プローブ１８と横方向で向き合って位置決めされている。この構成により、有利には、例えば、プローブ１６、１８が並んで配置された場合、プローブ１６、１８の一方に、プローブ１６、１８の他方から離れた渦による悪影響が加わらないようにする。
【００２２】
図２は、図１の質量流量計測装置１０の斜視図である。この装置１０は、プローブ１６、１８及びヒーターエレメント２０、２２用のハウジング２８、３０を含む。これらのハウジングは、側壁１４の外面に固定してある。図３では、プローブハウジング２８、３０の部分が取り外した状態で示してあるのに対し、図４では、全てのプローブハウジングが取り外した状態で示してある。図５では、側壁１４の取り付けダイアフラム３４の開口部３２を明らかにするためにプローブが取り外した状態で示してある。
【００２３】
図１に最もよく示すように、流路１２はダイアフラム３４によって画成された狭幅部分３６を含み、プローブ１６、１８が流路１２の狭幅部分３６内に延びている。狭幅部分３６によりガスの速度がプローブ１６、１８のところで上昇し、これによりプローブ１６、１８の流れに対する感度を高める。
【００２４】
図６は時間に対する流れのグラフであり、図１の質量流量計測装置１０については線「Ｂ」で示し、従来技術の質量流量計測装置については線「Ａ」で示し、本発明の質量流量計測装置１０が、流量の変化に対し、従来技術の質量流量計測装置よりも迅速に応答することを示す。図７は、図１の質量流量計測装置１０についての、様々な流れａ−ｆに対する流れに対する差動出力のグラフであり、本発明の質量流量計測装置が広範な流量を計測できることを示す。
【００２５】
図１乃至図５の質量流量計測装置１０についての用途の一例として、質量流量計測装置１０は質量流量制御装置（ＭＦＣ）に組み込むことができる。周知のように、ＭＦＣはガス源からのガスの流量を制御するための装置であり、例えば半導体ウェーハを製造するためにプロセス蒸気をプロセスチャンバに正確に送出するため、半導体製造産業で使用できる。ＭＦＣは、一般的には、質量流量計測装置１０の流路を通る流れを制御するためのバルブ、及び所定の所望の流量を使用者から受け取り、質量流量計測装置１０から実際の流れの表示を受け取り、実際の流量が所望の流量と等しくない場合に実際の流量を増減するためにバルブを作動するようにプログラムされた制御装置を含む。
【００２６】
図８は、本発明に従って形成された質量流量計測装置５０の別の例示の実施例を示す。質量流量計測装置５０は、チューブ状側壁５４によって画成された流路５２、及びプローブ５６の第１部分５６ａが流路５２内に配置され且つプローブ５６の第２部分５６ｂが側壁５４の外に延びるように側壁５４を通って流路５２内に延びるプローブ５６を含む。装置５０は、更に、プローブ５６の第２部分５６ｂに固定された第１及び第２のヒーターエレメント５８、６０を含む。第２ヒーターエレメント６０は、側壁５４から、第１ヒーターエレメント５８よりも遠くに位置決めされている。二つのヒーターエレメント５８、６０により、装置を周囲温度の変化を受けないようにできる。シール６２は、流路５２を通って流れる流体がヒーターエレメント５８、６０と接触しないようにする。
【００２７】
本発明に従って形成された質量流量計測装置１００の追加の例示の実施例を図９に示す。装置１００は、単一の入口１１０を共有するチューブ状側壁１０６、１０８によって画成された第１及び第２の平行な流路１０２、１０４を含む。第２流路は、端壁１１２によって閉鎖されている。第１プローブ１１４が第１流路１０２内に延びており、第２プローブ１１６が第２流路１０４内に延びており、第１ヒーターエレメント１１８が第１プローブ１１４に位置決めされており、第２ヒーターエレメント１２０が第２プローブ１１６に位置決めされている。装置１００は、更に、第１流路１０２を通って流れる流体が第１ヒーターエレメント１１８と接触しないようにする第１シール１２２、及び第２流路１０４を通って流れる流体が第２ヒーターエレメント１２０と接触しないようにする第２シール１２２を含む。
【００２８】
第２流路１０４が端壁１１２によって閉鎖されているため、第２流路１０４を通る流れは常にゼロである。かくして、第２プローブ１１６の温度は、周囲温度が変化した場合又は装置１００を通過するガスの種類が変わったときにしか変化しない。かくして、図９の実施例１００は、周囲温度の変化及び装置１００を通過するガスの種類の影響を受けないということがわかった。
【００２９】
図１５は、本発明に従って形成された質量流量計測装置２００の別の例示の実施例を示す。質量流量計測装置２００は、チューブ状側壁２０４によって画成された流路２０２、及び側壁２０４を通って流路２０２内に延びるプローブ２０６を含む。プローブ２０６の第１部分２０６ａは流路２０２内に配置され、プローブ２０６の第２部分２０６ｂは側壁２０４の外に延びる。装置２００は、更に、プローブ２０６の第２部分２０６ｂに固定された第１及び第２のヒーターエレメント２０８、２１０を含み、第２ヒーターエレメント２１０は、側壁２０４から、第１ヒーターエレメント２０８よりも遠くに位置決めされている。これらの二つのヒーターエレメント２０８、２１０により、装置は周囲温度の変化の影響を受けない。シール（図示せず）は、流路２０２を通って流れる流体がヒーターエレメント２０８、２１０と接触しないようにする。流路２０２は狭幅部分２１６を含み、プローブ２０６は流路２０２の狭幅部分２１６内に延びる。狭幅部分２１６によりガスの速度をプローブ２０６に亘って上昇させることにより、流れに対するプローブ２０６の感度を高める。
【００３０】
図１５の装置２００は、更に、プローブ２０６用のハウジング２２０及び側壁２０４の外面に固定されたヒーターエレメント２０８、２１０を含む。図１３及び図１４はハウジング２２０及びプローブ２０６を示す。ハウジング２２０は、ボルト等の適当なファスナ（図示せず）で互いに固定された第１部分２２２及び第２部分２２４を含む。図１０、図１１、及び図１２に示す第１部分２２２は、プローブ２０６用の穴２３０を画成するファスナプレート２２８から延びる本体２２６を含む。ファスナプレート２２８は、ハウジング２２０の第１部分２２２を流路２０２の側壁２０４に図１５に示すように固定するため、ボルト等の適当なファスナを受け入れるための開口部２３２を含む（側壁２０４は、ボルトを受け入れるためのねじ山を備えたボア２３６を含む）。本体２２６は、更に、第２部分２２４をハウジング２２０の第１部分２２２に固定するためのファスナを図１３、図１４、及び図１５に示すように受け入れるための開口部２３４を含む。
【００３１】
図１６及び図１７は図１５の装置２００を示すが、この装置は、流路２０２に装着され、プローブ２０６を取り囲む多孔質材料製のプラグ２４０を更に含む。プローブ２０６の周囲で流れを細砕する（ｂｒｅａｋ）のを補助するプラグ２４０は、流路を通過するガスと適合性の有る材料で形成されており、小孔又はガスを通過させるのに十分大きい貫通通路を含む。一つの例示の実施例では、プラグ２４０はアルミニウム又はステンレス鋼で形成されている。
【００３２】
かくして、本発明による新規であり且つ改良された質量流量計測装置及び形成方法を説明した。詳細には、本発明は、質量流量計測装置及び方法を提供するための新規であり且つ改良された、しかも簡単であり且つ効果的な構成を提供する。以上説明した例示の実施例は限定でなく例示であり、当業者は、本発明のその広い特徴における精神及び範囲のいずれかから、及び特許請求の範囲から逸脱することなく、様々な変更、組み合わせ、及び代替を行うことができる。ここに開示した本発明の質量流量計測装置及び方法及びその全てのエレメントは、特許請求の範囲のうちの少なくとも一つの範囲内に含まれる。ここに開示した計測装置及び方法のエレメントのうち、請求を放棄するものはない。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に従って形成された質量流量計測装置の例示の実施例の側断面図である。
【図２】図１の質量流量計測装置の斜視図である。
【図３】プローブハウジングの部分を取り外した状態で示す、図１の質量流量計測装置の斜視図である。
【図４】プローブハウジングを全部取り外した状態で示す、図１の質量流量計測装置の斜視図である。
【図５】プローブハウジング及びプローブを取り外した状態で示す、図１の質量流量計測装置の斜視図である。
【図６】図１の質量流量計測装置及び従来技術の質量流量計測装置についての時間に対する流れのグラフであり、本発明の質量流量計測装置が流量の変化に迅速に応答することを示す。
【図７】本発明による質量流量計測装置が広範な流量を計測できることを示す、図１の質量流量計測装置の流れａ乃至ｆについての流れに対する差動出力のグラフである。
【図８】本発明に従って形成された質量流量計測装置の別の例示の実施例の側断面図である。
【図９】本発明に従って形成された質量流量計測装置の追加の例示の実施例の側断面図である。
【図１０】本発明に従って形成されたプローブハウジングの別の例示の実施例の第１部分の平面図である。
【図１１】図１０のハウジングの第１部分の側断面図である。
【図１２】図１０のプローブハウジングの第１部分の端面図である。
【図１３】ハウジングの第２部分が第１部分に取り付けられており且つプローブがハウジングから延びた状態で示す、図１０のハウジングの第１部分の反対側の端面図である。
【図１４】図１３のハウジング及びプローブの斜視図である。
【図１５】プローブが流路内に延びるように、流路を画成するチューブ状側壁に取り付けられた状態で示す、図１３のハウジング及びプローブの反対側の端面図である。
【図１６】プローブが流路内に延びるように、流路を画成するチューブ状側壁に取り付けられた状態で示す、多孔質プラグがプローブを取り囲む流路に装着されている、図１３のハウジング及びプローブの第１部分の部分断面側面図である。
【図１７】図１６のハウジング、プローブ、側壁、及びプラグの端面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０ 質量流量計測装置
１２ 流路
１４ チューブ状側壁
１６、１８ プローブ
２０、２２ ヒーターエレメント
２４、２６ シール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量流量計測装置において、
チューブ状側壁によって画成された流路、
第１部分が前記流路内に配置され且つ第２部分が前記側壁の外に延びるように前記側壁を通って前記流路内に延びるプローブ、
前記プローブに固定されたヒーターエレメント、及び
前記流路を通って流れる流体がヒーターエレメントと接触しないようにするシールを含む、質量流量計測装置。
【請求項２】
請求項１に記載の質量流量計測装置において、前記シールは、前記側壁と前記プローブとの間に設けられ、前記ヒーターエレメントは前記プローブの前記第２部分に固定される、質量流量計測装置。
【請求項３】
請求項１に記載の質量流量計測装置において、前記プローブは、ステンレス鋼及びアルミニウムのうちの一方で形成されている、質量流量計測装置。
【請求項４】
請求項１に記載の質量流量計測装置において、前記ヒーターエレメントは、前記プローブの前記第２部分に固定された第１及び第２のヒーターエレメントを含み、第２ヒーターエレメントは、前記側壁から、前記第１ヒーターエレメントよりも遠くに位置決めされている、質量流量計測装置。
【請求項５】
請求項１に記載の質量流量計測装置において、前記プローブは、前記側壁を通って前記流路内に延びる第１及び第２のプローブを含み、前記ヒーターエレメントは、前記第１及び第２のプローブに夫々固定された第１及び第２のヒーターエレメントを含む、質量流量計測装置。
【請求項６】
請求項５に記載の質量流量計測装置において、前記第１及び第２のプローブのうちの一方が、前記流路内に、前記第１及び第２のプローブのうちの他方よりも大きく延びている、質量流量計測装置。
【請求項７】
請求項５に記載の質量流量計測装置において、前記第１及び第２のプローブは、前記流路のほぼ同じ長さ方向位置に位置決めされている、質量流量計測装置。
【請求項８】
請求項７に記載の質量流量計測装置において、前記第１プローブは、前記流路内で前記第２プローブと横方向に向き合って位置決めされている、質量流量計測装置。
【請求項９】
請求項１に記載の質量流量計測装置において、
前記流路は、単一の入口を共有する第１及び第２の平行な流路を含み、前記第２流路は端壁によって閉鎖されており、
前記プローブは、前記第１流路内に延びる第１プローブ及び前記第２流路内に延びる第２プローブを含み、
前記ヒーターエレメントは、前記第１プローブに位置決めされた第１ヒーターエレメント及び前記第２プローブに位置決めされた第２ヒーターエレメントを含み、
前記シールは、前記第１流路を通って流れる流体が前記第１ヒーターエレメントと接触しないようにする第１シール及び前記第２流路を通って流れる流体が前記第２ヒーターエレメントと接触しないようにする第２シールを含む、質量流量計測装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の質量流量計測装置において、前記シールは前記側壁と前記プローブとの間に設けられ、前記ヒーターエレメントは前記プローブの前記第２部分に固定される、質量流量計測装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の質量流量計測装置において、前記流路は狭幅部分を含み、前記プローブは前記流路の前記狭幅部分内に延びる、質量流量計測装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の質量流量計測装置を含む質量流量制御装置において、
前記質量流量計測装置を通る質量流量を制御するためのバルブ、及び
前記質量流量計測装置及び前記バルブに接続され、所望の流量を受け取り、この所望の流量を前記質量流量計測装置によって計測された実際の流量と比較し、実際の流量が所望の流量と等しくない場合、実際の流量が所望の流量と等しくなるまで前記バルブを作動するようにプログラムされたプロセッサを更に含む、質量流量制御装置。
【請求項１３】
質量流量を計測するための方法において、
チューブ状側壁で流路を画成することと、
第１部分が前記流路内に配置され且つ第２部分が前記側壁の外に延びるようにプローブを前記側壁を通して前記流路内に延ばすことと、
前記プローブの温度を監視することと、
ヒーターエレメントをプローブに固定することと、
前記プローブを一定温度に保持するように前記ヒーターエレメントにエネルギを提供することと、
前記ヒーターエレメントに提供されたエネルギの量を計測することと、
前記流路を通る質量流量を、少なくとも部分的に、前記ヒーターエレメントに提供されたエネルギに基づいて計算することと、
前記流路を通って流れる流体が前記ヒーターエレメントと接触しないようにするシールを提供することとを含む、方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法において、前記シールは前記側壁と前記プローブとの間に設けられ、前記ヒーターエレメントは前記プローブの第２部分に固定される、方法。
【請求項１５】
請求項１３に記載の方法において、前記ヒーターエレメントは、前記プローブの前記第２部分に固定された第１及び第２のヒーターエレメントを含み、前記第２ヒーターエレメントは、前記側壁から、前記第１ヒーターエレメントよりも遠くに位置決めされている、方法。
【請求項１６】
請求項１３に記載の方法において、前記プローブは、前記側壁を通って前記流路内に延びる第１及び第２のプローブを含み、前記ヒーターエレメントは、前記第１及び第２のプローブに夫々固定された第１及び第２のヒーターエレメントを含む、方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法において、前記第１及び第２のプローブの一方が、前記流路内に、前記第１及び第２のプローブのうちの他方よりも大きく延びている、方法。
【請求項１８】
請求項１６に記載の方法において、前記第１及び第２のプローブは、前記流路内のほぼ同じ長さ方向位置のところに位置決めされている、方法。
【請求項１９】
請求項１に記載の方法において、
前記流路は、単一の入口を共有する第１及び第２の平行な流路を含み、前記第２流路は端壁によって閉鎖されており、
前記プローブは、前記第１流路内に延びる第１プローブ及び前記第２流路内に延びる第２プローブを含み、
前記ヒーターエレメントは、前記第１プローブに位置決めされた第１ヒーターエレメント及び前記第２プローブに位置決めされた第２ヒーターエレメントを含み、
前記シールは、前記第１流路を通って流れる流体が前記第１ヒーターエレメントと接触しないようにする第１シール及び前記第２流路を通って流れる流体が前記第２ヒーターエレメントと接触しないようにする第２シールを含む、方法。
【請求項２０】
請求項１３に記載の方法において、前記流路は狭幅部分を含み、前記プローブは前記流路の前記狭幅部分内に延びる、方法。
【請求項２１】
請求項１３に記載の方法において、前記プローブは、ステンレス鋼及びアルミニウムのうちの一方で形成されている、方法。
【請求項２２】
請求項１３に記載の方法において、計測を受ける流体に対して多孔質の材料でできたプラグが前記流路に位置決めされ、前記プローブが前記多孔質材料内に延びている、方法。
【請求項２３】
請求項２２に記載の方法において、前記プラグは、ステンレス鋼及びアルミニウムのうちの一方で形成されている、方法。
【請求項２４】
請求項１に記載の質量流量計測装置において、計測を受ける流体に対して多孔質の材料でできたプラグが前記流路に位置決めされ、前記プローブが前記多孔質材料内に延びている、質量流量計測装置。
【請求項２５】
請求項２４に記載の質量流量計測装置において、前記プラグは、ステンレス鋼及びアルミニウムのうちの一方で形成されている、質量流量計測装置。
【請求項１】
質量流量計測装置において、
チューブ状側壁によって画成された流路、
第１部分が前記流路内に配置され且つ第２部分が前記側壁の外に延びるように前記側壁を通って前記流路内に延びるプローブ、
前記プローブに固定されたヒーターエレメント、及び
前記流路を通って流れる流体がヒーターエレメントと接触しないようにするシールを含む、質量流量計測装置。
【請求項２】
請求項１に記載の質量流量計測装置において、前記シールは、前記側壁と前記プローブとの間に設けられ、前記ヒーターエレメントは前記プローブの前記第２部分に固定される、質量流量計測装置。
【請求項３】
請求項１に記載の質量流量計測装置において、前記プローブは、ステンレス鋼及びアルミニウムのうちの一方で形成されている、質量流量計測装置。
【請求項４】
請求項１に記載の質量流量計測装置において、前記ヒーターエレメントは、前記プローブの前記第２部分に固定された第１及び第２のヒーターエレメントを含み、第２ヒーターエレメントは、前記側壁から、前記第１ヒーターエレメントよりも遠くに位置決めされている、質量流量計測装置。
【請求項５】
請求項１に記載の質量流量計測装置において、前記プローブは、前記側壁を通って前記流路内に延びる第１及び第２のプローブを含み、前記ヒーターエレメントは、前記第１及び第２のプローブに夫々固定された第１及び第２のヒーターエレメントを含む、質量流量計測装置。
【請求項６】
請求項５に記載の質量流量計測装置において、前記第１及び第２のプローブのうちの一方が、前記流路内に、前記第１及び第２のプローブのうちの他方よりも大きく延びている、質量流量計測装置。
【請求項７】
請求項５に記載の質量流量計測装置において、前記第１及び第２のプローブは、前記流路のほぼ同じ長さ方向位置に位置決めされている、質量流量計測装置。
【請求項８】
請求項７に記載の質量流量計測装置において、前記第１プローブは、前記流路内で前記第２プローブと横方向に向き合って位置決めされている、質量流量計測装置。
【請求項９】
請求項１に記載の質量流量計測装置において、
前記流路は、単一の入口を共有する第１及び第２の平行な流路を含み、前記第２流路は端壁によって閉鎖されており、
前記プローブは、前記第１流路内に延びる第１プローブ及び前記第２流路内に延びる第２プローブを含み、
前記ヒーターエレメントは、前記第１プローブに位置決めされた第１ヒーターエレメント及び前記第２プローブに位置決めされた第２ヒーターエレメントを含み、
前記シールは、前記第１流路を通って流れる流体が前記第１ヒーターエレメントと接触しないようにする第１シール及び前記第２流路を通って流れる流体が前記第２ヒーターエレメントと接触しないようにする第２シールを含む、質量流量計測装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の質量流量計測装置において、前記シールは前記側壁と前記プローブとの間に設けられ、前記ヒーターエレメントは前記プローブの前記第２部分に固定される、質量流量計測装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の質量流量計測装置において、前記流路は狭幅部分を含み、前記プローブは前記流路の前記狭幅部分内に延びる、質量流量計測装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の質量流量計測装置を含む質量流量制御装置において、
前記質量流量計測装置を通る質量流量を制御するためのバルブ、及び
前記質量流量計測装置及び前記バルブに接続され、所望の流量を受け取り、この所望の流量を前記質量流量計測装置によって計測された実際の流量と比較し、実際の流量が所望の流量と等しくない場合、実際の流量が所望の流量と等しくなるまで前記バルブを作動するようにプログラムされたプロセッサを更に含む、質量流量制御装置。
【請求項１３】
質量流量を計測するための方法において、
チューブ状側壁で流路を画成することと、
第１部分が前記流路内に配置され且つ第２部分が前記側壁の外に延びるようにプローブを前記側壁を通して前記流路内に延ばすことと、
前記プローブの温度を監視することと、
ヒーターエレメントをプローブに固定することと、
前記プローブを一定温度に保持するように前記ヒーターエレメントにエネルギを提供することと、
前記ヒーターエレメントに提供されたエネルギの量を計測することと、
前記流路を通る質量流量を、少なくとも部分的に、前記ヒーターエレメントに提供されたエネルギに基づいて計算することと、
前記流路を通って流れる流体が前記ヒーターエレメントと接触しないようにするシールを提供することとを含む、方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法において、前記シールは前記側壁と前記プローブとの間に設けられ、前記ヒーターエレメントは前記プローブの第２部分に固定される、方法。
【請求項１５】
請求項１３に記載の方法において、前記ヒーターエレメントは、前記プローブの前記第２部分に固定された第１及び第２のヒーターエレメントを含み、前記第２ヒーターエレメントは、前記側壁から、前記第１ヒーターエレメントよりも遠くに位置決めされている、方法。
【請求項１６】
請求項１３に記載の方法において、前記プローブは、前記側壁を通って前記流路内に延びる第１及び第２のプローブを含み、前記ヒーターエレメントは、前記第１及び第２のプローブに夫々固定された第１及び第２のヒーターエレメントを含む、方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法において、前記第１及び第２のプローブの一方が、前記流路内に、前記第１及び第２のプローブのうちの他方よりも大きく延びている、方法。
【請求項１８】
請求項１６に記載の方法において、前記第１及び第２のプローブは、前記流路内のほぼ同じ長さ方向位置のところに位置決めされている、方法。
【請求項１９】
請求項１に記載の方法において、
前記流路は、単一の入口を共有する第１及び第２の平行な流路を含み、前記第２流路は端壁によって閉鎖されており、
前記プローブは、前記第１流路内に延びる第１プローブ及び前記第２流路内に延びる第２プローブを含み、
前記ヒーターエレメントは、前記第１プローブに位置決めされた第１ヒーターエレメント及び前記第２プローブに位置決めされた第２ヒーターエレメントを含み、
前記シールは、前記第１流路を通って流れる流体が前記第１ヒーターエレメントと接触しないようにする第１シール及び前記第２流路を通って流れる流体が前記第２ヒーターエレメントと接触しないようにする第２シールを含む、方法。
【請求項２０】
請求項１３に記載の方法において、前記流路は狭幅部分を含み、前記プローブは前記流路の前記狭幅部分内に延びる、方法。
【請求項２１】
請求項１３に記載の方法において、前記プローブは、ステンレス鋼及びアルミニウムのうちの一方で形成されている、方法。
【請求項２２】
請求項１３に記載の方法において、計測を受ける流体に対して多孔質の材料でできたプラグが前記流路に位置決めされ、前記プローブが前記多孔質材料内に延びている、方法。
【請求項２３】
請求項２２に記載の方法において、前記プラグは、ステンレス鋼及びアルミニウムのうちの一方で形成されている、方法。
【請求項２４】
請求項１に記載の質量流量計測装置において、計測を受ける流体に対して多孔質の材料でできたプラグが前記流路に位置決めされ、前記プローブが前記多孔質材料内に延びている、質量流量計測装置。
【請求項２５】
請求項２４に記載の質量流量計測装置において、前記プラグは、ステンレス鋼及びアルミニウムのうちの一方で形成されている、質量流量計測装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公表番号】特表２００６−５２９０２８（Ｐ２００６−５２９０２８Ａ）
【公表日】平成１８年１２月２８日（２００６．１２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５３３１６８（Ｐ２００６−５３３１６８）
【出願日】平成１６年５月１７日（２００４．５．１７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０１５４９４
【国際公開番号】ＷＯ２００４／１０４５２６
【国際公開日】平成１６年１２月２日（２００４．１２．２）
【出願人】（５９２０５３９６３）エム ケー エス インストルメンツ インコーポレーテッド (114)
【氏名又は名称原語表記】ＭＫＳ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１８年１２月２８日（２００６．１２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年５月１７日（２００４．５．１７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０１５４９４
【国際公開番号】ＷＯ２００４／１０４５２６
【国際公開日】平成１６年１２月２日（２００４．１２．２）
【出願人】（５９２０５３９６３）エム ケー エス インストルメンツ インコーポレーテッド (114)
【氏名又は名称原語表記】ＭＫＳ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
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