(57)【要約】  本発明の実施形態は、姿勢非感応型流量装置のためのシステムおよび方法を提供する。本発明の１実施形態は、プロセッサと、プロセッサによって実行可能なコンピュータ命令セットを格納する、プロセッサによってアクセス可能なコンピュータ可読媒体とを備える流量装置を含み得る。コンピュータ命令は、方位を受け取るように、検知流量を受け取るように、および検知流量と方位とに基づいて流量装置を通る流量を決定するように実行可能な命令を含み得る。
2008506117.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセッサと、
コンピュータ命令セットを格納する、前記プロセッサによってアクセス可能なコンピュータ可読媒体とを備え、前記コンピュータ命令セットは、実行可能な、
方位を受け取る命令と、
検知流量を受け取る命令と、
前記検知流量と前記方位とに基づいて前記流量装置を通る流量を決定する命令とを含む、流量装置。
【請求項２】
前記方位を示す、前記プロセッサに接続された方位センサをさらに備える、請求項１に記載の流量装置。
【請求項３】
前記方位は熱質量流量センサの角度に対応する、請求項２に記載の流量装置。
【請求項４】
熱質量流量センサをさらに備え、前記熱質量流量センサは、
入口と、
出口と、
前記入口および前記出口と流体連通するバイパス領域と、
前記バイパス領域と流体連通する毛管と、
上流側検知素子と、
下流側検知素子と、
前記上流側検知素子、前記下流側検知素子および前記プロセッサに接続され、前記検知流量を出力するセンサロジックとをさらに含む、請求項２に記載の流体装置。
【請求項５】
前記コンピュータ命令セットは、前記方位に基づいてオフセットを選択するように実行可能な命令をさらに含む、請求項１に記載の流量装置。
【請求項６】
前記流量装置を通る流量は、前記検知流量および前記オフセットに基づいて決定される、請求項５に記載の流量装置。
【請求項７】
少なくとも４つの方位を決定するように動作可能な方位センサをさらに備える、請求項５に記載の流量装置。
【請求項８】
前記オフセットは前記少なくとも４つの方位のうちの１つに対応する、請求項７に記載の流量装置。
【請求項９】
前記コンピュータ命令は、オフセットのセットからの各オフセットが特定の方位に対応するオフセットのセットを格納するように実行可能な命令をさらに含む、請求項１に記載の流量装置。
【請求項１０】
前記オフセットのセットからの各オフセットはさらに特定のプロセス流体に対応する、請求項９に記載の流量装置。
【請求項１１】
前記オフセットのセットからの各オフセットはさらに特定の圧力に対応する、請求項９に記載の流量装置。
【請求項１２】
前記コンピュータ命令セットは、実行可能な、
前記方位に基づいてオフセットを選択する命令と、
前記オフセットを前記検知流量に与える命令と、
表示流量を生成する命令とをさらに含む、請求項１に記載の流量装置。
【請求項１３】
前記コンピュータ命令セットは、実行可能な、
セットポイントを受け取る命令と、
前記表示流量を前記セットポイントと比較する命令と、
前記表示流量と前記セットポイントとの間の差に基づいてバルブ制御信号を生成する命令とをさらに含む、請求項１２に記載の流量装置。
【請求項１４】
前記流量装置は質量流量計である、請求項１に記載の流量装置。
【請求項１５】
前記流量装置は質量流量コントローラである、請求項１に記載の流量装置。
【請求項１６】
熱質量流量センサの方位を決定するステップと、
検知流量を決定するステップと、
前記検知流量と前記方位とに基づいて前記流量装置を通る流量を決定するステップとを含む、流量装置の方法。
【請求項１７】
前記熱質量流量センサの方位を決定するステップは、熱質量流量センサの方位を方位センサで決定するステップを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記方位センサは少なくとも４つの方位を検知する、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
オフセットを選択するステップをさらに備え、前記オフセットは前記少なくとも４つの方位のうちの１つに対応する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
オフセットのセットを格納するステップをさらに備え、各オフセットは特定の方位に対応する、請求項１６に記載の方法。
【請求項２１】
オフセットのセットを格納するステップをさらに備え、各オフセットは特定の方位およびプロセス流体に対応する、請求項１６に記載の方法。
【請求項２２】
オフセットのセットを格納するステップをさらに備え、各オフセットは特定の方位および圧力に対応する、請求項１６に記載の方法。
【請求項２３】
前記方位に基づいてオフセットを選択するステップと、
前記オフセットを前記検知流量に与えるステップとをさらに備える、請求項１６に記載の方法。
【請求項２４】
前記オフセットと前記検知流量とに基づいて表示流量を生成するステップと、
セットポイントを受け取るステップと、
前記表示流量を前記セットポイントと比較するステップと、
前記表示流量と前記セットポイントとの間の差に基づいてバルブ制御信号を生成するステップとをさらに備える、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
装置毎の較正に基づいてオフセットのセットを格納するステップをさらに備える、請求項１６に記載の方法。
【請求項２６】
類似のバルブおよび制限器の組み合わせを有する１つ以上の装置の較正に基づいてオフセットのセットを格納するステップをさらに備える、請求項１６に記載の方法。
【請求項２７】
コンピュータ命令セットを格納するコンピュータ可読媒体を備えるコンピュータプログラム製品であって、前記コンピュータ命令セットは、実行可能な、
方位を受け取る命令と、
検知流量を受け取る命令と、
前記検知流量と前記方位とに基づいて流量装置を流れる流量を決定する命令とを含む、コンピュータプログラム製品。
【請求項２８】
前記方位は方位センサから受け取られる、請求項２７に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項２９】
前記方位センサは少なくとも４つの方位を検知する、請求項２７に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項３０】
前記コンピュータ命令セットは、前記方位に基づいてオフセットを選択するように実行可能な命令をさらに含む、請求項２９に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項３１】
前記コンピュータ命令セットは、オフセットのセットを格納するように実行可能な命令をさらに含み、各オフセットは特定の方位に対応する、請求項２７に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項３２】
前記コンピュータ命令セットは、オフセットのセットを格納するように実行可能な命令をさらに含み、各オフセットは特定の方位およびプロセス流体に対応する、請求項２７に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項３３】
前記コンピュータ命令セットは、オフセットのセットを格納するように実行可能な命令をさらに含み、各オフセットは特定の方位および圧力に対応する、請求項２７に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項３４】
前記コンピュータ命令セットは、前記方位に基づいてオフセットを選択するように、および前記オフセットを前記検知流量に与えるように実行可能な命令をさらに含む、請求項２７に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項３５】
前記コンピュータ命令セットは、前記検知流量およびオフセットに基づいて表示流量を生成するように実行可能な命令をさらに含む、請求項３４に記載の流量装置。
【請求項３６】
前記コンピュータ命令セットは、実行可能な、
セットポイントを受け取る命令と、
前記表示流量を前記セットポイントと比較する命令と、
前記表示流量と前記セットポイントとの間の差に基づいてバルブ制御信号を生成する命令とをさらに含む、請求項３５に記載の流量装置。
【請求項３７】
熱質量流量センサを備え、前記熱質量流量センサは、
入口と、
出口と、
前記入口および前記出口と流体連通するバイパス領域と、
前記バイパス領域と流体連通する毛管と、
前記毛管内の流量を検知する上流側検知素子および下流側検知素子と、
前記上流側検知素子および前記下流側検知素子に接続され、検知流量を出力するセンサロジックと、
前記熱質量流量センサの方位を出力する方位センサと、
前記検知流量および前記方位を受け取るプロセッサと、
前記プロセッサによってアクセス可能なコンピュータ可読媒体と、
前記コンピュータ可読媒体に格納されるコンピュータ命令セットとを備え、
前記コンピュータ命令セットは、実行可能な、
前記検知流量を受け取る命令と、
前記方位を受け取る命令と、
前記方位に基づいてオフセットを選択する命令と、
前記検知流量およびオフセットに基づいて表示流量を生成する命令と、
セットポイントを受け取る命令と、
前記表示流量を前記セットポイントと比較する命令と、
前記表示流量と前記セットポイントとの間の差に基づいてバルブ制御信号を生成する命令とを含む、質量流量コントローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の技術分野
本発明の実施形態は流量制御の分野に関する。より詳しくは、本発明の実施形態は、姿勢非感応型流量装置のためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
半導体の製造には、典型的には、プロセス経路を通ってプロセスチャンバーへと至る流体（例えば、気体、液体、気体−蒸気混合物）の正確な制御が必要である。質量流量の規制は多くの場合熱式質量流量コントローラを用いて実現される。これら質量流量コントローラは、一般には、流体を主流路のバイパス領域に平行に走る毛管路を通って流れるように誘導することによって動作する。毛管の周りには２つの熱感応抵抗器が巻き付けられる。流体が毛管を通って流れると、熱が抵抗器から奪われ、または流体に与えられて、各抵抗器の抵抗が変化し、また流体の温度が変化する結果となる。２つの抵抗器間の抵抗の差に基づいて、コントローラは制御アルゴリズムを実行し、質量流量コントローラを通る流量を決定することができる。多くの質量流量計が同様の原理で働く。
【０００３】
上述したものなどの熱式質量流量コントローラおよび流量計は、毛管内の加熱された流体が主流路内のより冷たい流体と共に対流性の流れを引き起こす「サーマルサイフォニング（ｔｈｅｒｍａｌ  ｓｉｐｈｏｎｉｎｇ）」として知られる現象にさらされる。この流れは小さいかもしれないが、質量流量コントローラの最下点では可測の変化を生じさせ得る。この問題は姿勢（すなわち主流路の水平面からの角度）が変化する場合はさらに悪化する。サーマルサイフォニングのため、従来の質量流量コントローラは、典型的には、各質量流量コントローラが設置される方位に対してコントローラ毎に較正する必要がある。
【０００４】
姿勢補償のためのいくつかの方策が開発され、サーマルサイフォニングの影響を相殺しようと試みられている。米国特許第５，７６３，７７４号は、毛管およびバイパス領域の内容積を減らすことによってサーマルサイフォニングを最小限にするシステムについて述べている。この方法はサーマルサイフォニングの影響を減らしはするが、少しのサーマルサイフォニングは残る。
【０００５】
サーマルサイフォニングに取り組む別の従来のシステムとしては、米国特許第６，７６３，７７４号に記載されているように、バイパス領域および／または毛管領域での流量制限を大きくすることがある。この方法は、検知素子全体にわたって必要とされる圧力差を増大させるため、いくつかの適用例では検知に悪影響を与え得る。
【０００６】
米国特許第６，０４４，７０１号はサーマルサイフォニングに取り組む別の従来の方法について述べている。この方策では、毛管は流量測定／制御装置を通る流れの主軸に対して直角である。この方法は、製造が困難な複雑な流路を必要とする。さらに、この方法は単に毛管の軸の向きを９０度変えているだけであり、意図された設置方位に対して流れの主軸回りに９０度回転した方位で設置されれば、他の流量測定装置と同じ問題に直面することになる。
【０００７】
米国特許第４，１００，８０１号および第４，９５６，９７５号は流路を反対方向にする方法について述べている。このシステムはサーマルサイフォニングの影響を減らすように作用する一方で、このシステムを搭載する質量流量測定／制御装置は製造により費用がかかる。さらに、流路を反対方向にすると、または流路を熱質量流量センサを通る主流路
に対して直角にすることでさえ、熱質量流量センサの内容積を増大させ得る。内容積が大きくなると、装置は低蒸気圧のシステムでの使用が不適切となり得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
発明の要旨
本発明の実施形態は、従来の流量装置システムおよび方法の欠点を除去するか、または少なくとも実質的に減らす、姿勢非感応型流量装置システムおよび方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の１実施形態は、プロセッサと、前記プロセッサによって実行可能なコンピュータ命令セットを格納する、前記プロセッサによってアクセス可能なコンピュータ可読媒体とを備える流量装置を含み得る。コンピュータ命令セットは、方位を受け取るように、検知流量を受け取るように、および前記検知流量と前記方位とに基づいて前記流量装置を通る流量を決定するように実行可能な命令を含み得る。
【００１０】
本発明の別の実施形態は、熱質量流量センサの方位を決定することと、検知流量を決定することと、前記検知流量と前記方位とに基づいて前記流量装置を通る流量を決定することとを包含する流量装置の方法を含み得る。
【００１１】
本発明のさらに別の実施形態は、コンピュータ命令セットを格納する、プロセッサによってアクセス可能なコンピュータ可読媒体を含むコンピュータプログラム製品を含み得る。コンピュータ命令セットは、方位を受け取るように、検知流量を受け取るように、および前記検知流量と前記方位とに基づいて流量装置を流れる流量を決定するように実行可能な命令を含み得る。
【００１２】
本発明のさらに別の実施形態は、熱質量流量センサを備え、前記熱質量流量センサは、入口と、出口と、前記入口および前記出口と流体連通するバイパス領域と、前記バイパス領域と流体連通する毛管と、前記毛管内の流量を検知する上流側検知素子および下流側検知素子とを有する質量流量コントローラを含み得る。質量流量コントローラはさらに、前記上流側検知素子および前記下流側検知素子に接続され、検知流量を出力するセンサロジックと、前記熱質量流量センサの方位を出力する方位センサとを含み得る。質量流量コントローラはまた、前記検知流量および前記方位を受け取るプロセッサと、前記プロセッサによってアクセス可能なコンピュータ可読媒体と、前記コンピュータ可読媒体に格納されるコンピュータ命令セットとを含み得る。コンピュータ命令セットは、前記検知流量を受け取るように、前記方位を受け取るように、前記方位に基づいてオフセットを選択するように、前記検知流量およびオフセットに基づいて表示流量を引き出すように、セットポイントを受け取るように、および前記表示流量と前記セットポイントとの間の差に基づいてバルブ制御信号を生成するように実行可能な命令を含み得る。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の実施形態は、流量装置の内容積を増やすことなくまたは内容積の増大を最小限にして、サーマルサイフォニングを補償することによって、従来の質量流量コントローラに勝る技術的利点を提供する。流量装置の内容積は増えないので、本発明の流量装置は低蒸気圧送達システム内で使用することができる。
【００１４】
本発明の実施形態は、同じ質量流量コントローラを様々な方位で設置するのを可能とすることによって、別の利点を提供する。
【００１５】
装置の方位は診断で用いることができるソフトウェアアクセス可能パラメータであり得
るため、本発明の実施形態はさらに別の利点を提供する。
【００１６】
本発明およびその利点は、添付の図面と共に以下の記述を参照することによってより完全に理解され得る。図面において類似の参照番号は類似の特徴を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
詳細な説明
本発明の実施形態は、姿勢非感応型流量コントローラのためのシステムおよび方法を提供する。本発明の実施形態は、流量を決定するコントローラを備える流量装置を含み得る。コントローラは、流量装置の角度に反応する方位センサを含み得る。方位センサの読み取りに基づいて、コントローラは所定のオフセットを流量測定に与えて、サーマルサイフォニングの補償を行い得る。
【００１８】
図１は流量コントローラの１実施形態の模式図である。質量流量コントローラ１００は、入口取付具１１０と、流量制限器１２０と、熱質量流量センサ１３０と、制御バルブ１４０と、ソレノイド１５０と、出力取付具１６０と、制御システムまたはプロセス管理システムとの連通用のＩ／Ｏ連結具１７０とを備える。熱質量流量センサ１３０は上流側および下流側抵抗器を含むことができ、このセンサとソレノイド１５０とは内蔵制御システムに連結されてもよい。制御バルブは電流制御のソレノイドバルブ駆動回路によって駆動される。
【００１９】
流体（例えば、気体、液体、気体―蒸気混合物）は、入口取付具１１０を介して質量流量コントローラ１００に入り、流量制限器１２０、制御バルブ１４０および出口取付具１６０を通って流れる。出口取付具１６０を通って流れる気体の容積は制御バルブ１４０によって制御され、制御バルブはソレノイド１５０によって制御される。内蔵制御システムはセットポイント入力および流量センサ出力を監視する。内蔵制御システムによって実行される閉ループ制御アルゴリズムなどの制御アルゴリズムは、バルブ制御信号をソレノイド１５０に出力するように動作する。バルブ制御信号に応えて、ソレノイド１５０はバルブ軸１６２に力を加えてポペット１６４を弁座１６６から離れる方向に移動させる。図１の質量流量コントローラは単に例示のために提供されるものであって、本発明の実施形態は、Ｋｅｎｎｅｔｈ  Ｅ．  Ｔｉｎｓｌｅｙらによる２００４年７月８日出願の米国特許出願第１０／８８６，８３６号、タイトル「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  ａ  Ｍａｓｓ  Ｆｌｏｗ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  ｗｉｔｈ  Ｒｅｄｕｃｅｄ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ」（Ａｔｔｏｒｎｅｙ  Ｄｏｃｋｅｔ  Ｎｏ．  ＭＹＫＲ１４９０）に記載されているものを含む様々な質量流量コントローラにおいて実現され得る。この特許出願は全体が本明細書において参考として援用されている（「圧力への感応性が低い出願」として参照）。
【００２０】
図２は熱質量流量センサ１３０の１実施形態の模式図である。熱質量流量センサ１３０は、例えば、バイパス領域２０２と毛管２０４とを含み得る。バイパス領域２０２は流量制限器１２０を含み得る。本発明の１実施形態によれば、流量制限器１２０は、バイパス領域２０２を通る一般に層状の流れを作り出すことができる。毛管２０４はその周りを、追加のロジックに接続され得る上流側検知素子２０６および下流側検知素子２０８によって囲まれ得る。流体が熱質量流量センサ１３０に入ると、流体の一部がそれて毛管２０４を通って流れる。流体は上流側検知素子２０６および下流側検知素子２０８によって加熱され、加熱流体２１０の領域を形成する。一方、バイパス領域２０２を通って流れる流体は、比較的冷たいままであり、冷却流体２１２の領域を形成する。上流側検知素子２０６および下流側検知素子２０８から熱が引いていくに従って検知素子の抵抗が変化する。抵抗の差に基づいて、流量センサ１３０を通る流量が決定され得る。
【００２１】
図２に示す実施形態では、熱質量流量センサ１３０を通る流れの主軸はほぼ水平である。質量流量センサ１３０の姿勢が変わると、すなわち流れの主軸が水平からそれると、流量センサ１３０内の流れの温度差によって毛管２０４内に対流性の流れが形成され得る。この対流性の流れによって、上流側検知素子２０６および下流側検知素子２０８の温度変化が熱質量流量センサ１３０を通る純流量を不正確に反映する結果となり得る。一般に、対流性の流れは、検知された純流量をいくぶんかオフセットしてしまう。オフセットの量は熱流量センサ１３０の方位、プロセス流体の圧力およびプロセス流体の種類によって影響を受ける。本発明の１実施形態によれば、熱質量流量センサ１３０が接続されるコントローラは対流性の流れを補償することができる。
【００２２】
図３は、サーマルサイフォニングを補償するためのロジック（ハードウェアおよび／またはソフトウェアプログラミング）を含み得る制御システム３００の１実施形態の模式図である。制御システム３００は、上流側および下流側検知素子に接続されるセンサロジック３０２を含み得る。センサロジック３０２は、Ｌａｒｓｅｎらによる２００３年６月１０日出願の米国特許第６，５７５，０２７号、タイトル「Ｍａｓｓ  Ｆｌｏｗ  Ｓｅｎｓｏｒ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  Ｃｉｒｃｕｉｔ」のインタフェースロジックなどの、当該分野で既知のいかなるセンサロジックを含んでもよい。上記出願は全体が本明細書において参考として援用されている。センサロジック３０２は、上流側および下流側検知素子の抵抗に基づいて生成される検知流量信号を出力し得る。プロセッサ３０６（例えば、ＣＰＵ、ＡＳＩＣまたは当該分野で既知の他のプロセッサ）はアナログ−デジタル（「Ａ／Ｄ」）コンバータ３０４によってセンサロジック３０２に接続され得る。Ａ／Ｄコンバータ３０４はセンサロジック３０２から検知流量信号を受け取って、受け取った信号を検知流量のデジタル表現に変換し得る。プロセッサ３０６はＡ／Ｄコンバータ３０４から検知流量を受け取り得る。
【００２３】
制御システム３００はさらに方位センサ３０８を含み得る。方位センサ３０８は熱流量センサの方位を表す信号（アナログまたはデジタル）を出力可能ないかなるセンサを含んでもよい。方位センサ３０８の１実施形態としては、オムロン株式会社（日本国・京都）製造のＯＭＲＯＮ  Ｄ６Ｂ位置センサがある。このセンサは、単一軸周りの４つの可能な９０度方位のそれぞれに対して個別の状態を持つ２ビット２進法の出力を有する超小型位置センサである。Ｄ６Ｂの位置分解能は約＋／−４５度に制限される。センサは、熱質量流量センサを通る流れの主軸の水平方位に対する方位を出力するように位置決めされ得る。ＯＭＲＯＮ  ＤＢ６は単に例示のために提供されるものであって、もっと高いまたは低い分解能の他のセンサを方位センサ３０８として用いることができる。方位センサ３０８は、プロセッサ３０６と同じ回路基板上に配置しても、または流量制御装置内の他の場所に配置してもよい。
【００２４】
プロセッサ３０６は、コンピュータ可読媒体３１２（ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、磁気記憶装置および／または当該分野で既知の他のコンピュータ可読媒体）に格納されたコンピュータ命令３１０を実行して、検知流量を質量流量またはバルブ制御信号に対応付けることができる。本発明の１実施形態によれば、プロセッサ３０６は、制御アルゴリズムの実行中に、格納されたオフセットのセット３１４にアクセスして適切なオフセットを与えて、熱質量流量センサの方位を補償することができる。
【００２５】
特定の検知方位に対して与えられるオフセットは、特定の質量流量コントローラに対して較正することができる。４つの方位を示すことができる方位センサの上述の例では、質量流量コントローラは４つの方位（例えば、熱質量流量センサの入口が上がる、熱質量流量センサの入口が下がる、水平だが毛管が上がる、水平だが毛管が下がる）のそれぞれで配置されて、その質量流量コントローラのためのオフセットを記録および格納することができる。本発明の別の実施形態によれば、特定の質量流量コントローラのために格納され
るオフセットは、例えば同じバルブおよび制限器の組み合わせを有する他の質量流量コントローラのために決定されたオフセットに基づくことができる。
【００２６】
方位センサがもっと高い分解能が可能な場合は、いかなる数の方位に対してもオフセットを格納することができる。例えば、方位センサが１０度毎の方位を決定することができる場合は、制御システム３００は各方位（例えば、水平、熱質量流量センサの出口が１０度傾く、熱質量流量センサの出口が２０度傾く、など）に対してオフセットを格納することができる。加えて、生じるサーマルサイフォニングの量は気体密度および圧力のファクタであるため、オフセットは様々な気体および予想される上流側気体圧力に対して格納され得る。較正流量曲線の場合のように、１つの気体、例えば窒素および流量条件セットに対するオフセットは、他の気体、例えばアルゴンおよび流量条件へと広げることができる。較正流量曲線を異なる気体および流量条件に広げることは、Ｓｔｕａｒｔ  Ｔｉｓｏｎによる２００３年５月２３日出願の米国特許出願第１０／４４４，２４９号、タイトル「Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｍａｓｓ  Ｆｌｏｗ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  Ｄｅｖｉｃｅ  Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ」に述べられている。この出願は全体が本明細書において参考として援用されている。
【００２７】
従って、制御システム３００は熱質量流量センサの方位の指示を受け、対応するオフセットにアクセスし、そのオフセットを制御アルゴリズムに与えることができる。オフセットは検知流量、表示流量または制御アルゴリズムにおける他のポイントに与えることができる。これにより、本発明の実施形態は、毛管の複雑な再経路設定を行わずにサーマルサイフォニングを補償することができ、さらに再較正を行わずに同じ質量流量装置を様々な方位で設置することが可能となる。
【００２８】
図４は、制御アルゴリズム４００の１実施形態の模式図である。本発明の１実施形態によれば、制御アルゴリズム４００は、コンピュータ可読媒体に格納されたコンピュータ命令セットを実行することによって実現され得る。本発明の１実施形態によれば、制御アルゴリズムは質量流量制御装置の内蔵コントローラによって実行され得る。
【００２９】
本発明の１実施形態によれば、コントローラは検知流量のデジタル表現を受け取り（ブロック４０２）、この検知流量にローパスフィルタをかけることができる（ブロック４０４）。コントローラはさらに、オフセット（ブロック４０６）にアクセスし得る。本発明の１実施形態によれば、オフセットは、例えば、方位センサから受け取った方位、流量装置を流れる気体およびその気体の圧力に基づいて選択され得る。コントローラはオフセットを検知流量に加算またはこれから減算し得る（合算器（ｓｕｍｍｅｒ）４０８）。検知流量に追加の値を与えて、ゼロオフセットをもたらし得る他のファクタを補償することもできる。
【００３０】
オフセットを与えた検知流量は気体流量曲線と比較され得る（ブロック４１０）。曲線は当該分野で既知のいずれかの質量流量較正方式に従って格納およびアクセスされ得る。コントローラは、曲線適合化の結果にローパスフィルタをかけ（ブロック４１２）、また曲線適合化の出力の導関数に所定の利得率を与え得る（ブロック４１４）。曲線適合化の結果と利得を掛けた曲線適合化の導関数とを組み合わせて（合算器４１６）表示流量を生成する（ブロック４１８）。
【００３１】
質量流量コントローラでは、コントローラはセットポイントを受け取って（ブロック４２０）セットポイントから表示流量を差し引いて（合算器４２２）エラー信号を生成し得る。制御アルゴリズムはさらに、エラー信号の生成時に、「圧力への感応性が低い出願」に記載されているように、圧力係数（例えば、経時の圧力変化を掛けた第２の利得）を加えることができる。コントローラは当該分野で既知のいずれの比例−積分制御技法（ブロ
ック４２４）を適用して、エラー信号に基づいてバルブ制御信号を生成し得る。バルブ制御信号はソレノイドコントローラへと出力され得る（ブロック４２６）。本発明の１実施形態によれば、コントローラは、Ｄｗｉｇｈｔ  Ｌａｒｓｏｎによる２００４年７月８日出願の米国特許出願第１０／８８７，０４０号、タイトル「Ｖａｌｖｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ
Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ」に記載されているように、多チャネルを用いてバルブ制御信号を出力し得る。この特許出願は全体が本明細書において参考として援用されている。
【００３２】
図４の例では、オフセットは曲線適合化の前に検知流量に与えられる。この場合には、格納されたオフセットは検知流量に関してのオフセットとなる。しかし本発明の他の実施形態では、オフセットは制御アルゴリズム４００の他の時点で与えられ得る。例えば、オフセットは表示流量にまたはバルブ制御信号に与えることができる。本発明のさらに別の実施形態では、オフセットは、制御アルゴリズムの様々な段階で少しずつ与えることができる。
【００３３】
図５は、姿勢非感応型流量装置のための方法の１実施形態を示すフローチャートである。図５の方法は、例えば、流量装置のコントローラ内のハードウェアまたはソフトウェアプログラミングとして実現され得る。ステップ５０２で、方位が決定され得る。これは、例えば、コントローラが起動するとき、セットポイントがアクティブのとき、または所定のイベントが発生したときに行うことができる。ステップ５０４で、コントローラは、方位、プロセスガスおよび予想流量条件に基づいてメモリからオフセットをロードし得る。
【００３４】
ステップ５０６で、コントローラは熱質量流量センサから検知流量を受け取り得る。ステップ５０８で、ステップ５０４で決定したオフセットを検知流量に与えて、訂正検知流量を生成し得る。ステップ５１０で、コントローラは当該分野で既知のいずれかの制御アルゴリズムを訂正検知流量に適用して、バルブ制御信号を生成して、セットポイントに応じてバルブを開閉させ得る。従って、コントローラは方位を受け取り、検知流量を受け取り、そして方位と検知流量とに基づいて流量装置を通る流量を決定することができる。加えて、コントローラは、検知流量と方位とに基づいてバルブ制御信号を生成することができる。図５のプロセスは必要に応じてまたは所望であれば任意に繰り返すことができる。
【００３５】
従って、本発明の実施形態は、姿勢非感応型流量装置のためのシステムおよび方法を提供する。流量装置を主に質量流量コントローラの点から説明したが、流量装置は、サーマルサイフォニングが生じる質量流量計などのいかなる流量装置であってもよい。本発明の１実施形態によれば、流量装置は、流量装置の方位を決定するための方位センサと、各方位に対応する格納されたオフセットのセットとを含み得る。方位センサによって決定された方位に基づいて、流量装置は適切なオフセットにアクセスすることができる。選択されるオフセットはまた、プロセスガスおよび１つ以上の流量パラメータ（例えば、ガス圧）によっても左右され得る。流量装置はオフセットを与えて、装置を通る流量を決定する際にサーマルサイフォニングを補償し得る。
【００３６】
本発明を特定の実施形態を参照して述べたが、実施形態は例示的なものであって、本発明の範囲はこれら実施形態に限定されないことは理解されたい。上述の実施形態には多くの変更、修正、追加および改良が可能である。これら変更、修正、追加および改良は、以下の請求の範囲に詳述される本発明の範囲に含まれるものと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】流量制御装置の模式図である。
【図２】熱質量流量センサの１実施形態の模式図である。
【図３】制御システムの１実施形態の模式図である。
【図４】本発明の１実施形態による制御アルゴリズムの模式図である。
【図５】流量を測定する方法の１実施形態を示すフローチャートである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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