(57)【要約】装置（１００）は、流体の流量を制御するために用いられる。前記装置は、入口（１０６）と出口（１０８）との間に流量制限器（１１０）を有する。第１および第２のマルチセンサ（１２０，１２４）は、前記流体の流量の圧力および温度を感知する感知表面（１２２，１２６）を前記入口および出口に有す。回路（１３０）は、前記入口の圧力と前記出口の圧力との間の差に基づいて質量流量出力（１５５）を生成する。前記質量流量出力は、前記入口および前記出口の感知温度の少なくとも１つの関数としての温度補正を含む。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入口、出口および、前記入口から前記出口に流体の流量を接続する流量制限器を含む流量本体、
前記流体の入口圧力および温度を感知する第１の感知表面を前記入口内に有する第１のマルチセンサ、
前記流体の出口圧力および温度を感知する第２の感知表面を前記出口内に有する第２のマルチセンサ、および
前記第１および第２のマルチセンサの出力に基づいて、前記入口および前記出口の感知温度の少なくとも１つの関数としての温度補正を含む流体流量出力を生成する、前記第１および第２のマルチセンサに結合される回路からなる流体の流量の検知に使用される装置。
【請求項２】
前記流量制限器が、前記入口から前記出口に流体を接続する多孔性材料の塊からなる請求項１の装置。
【請求項３】
前記多孔性物資の塊内の流体の速度が、前記流体の流量出力が前記入口圧力の関数であって、実質的に前記出口圧力とは無関係であるような速度範囲である請求項２の装置。
【請求項４】
前記流体の流量出力が、実質的に前記入口圧力の一次関数である請求項３の装置。
【請求項５】
前記多孔性材料の塊内の流体の流量が層流である請求項３の装置。
【請求項６】
前記流体の流量出力が、前記入口圧力および前記出口圧力の関数である請求項１の装置。
【請求項７】
前記流体の流量出力が、前記入口圧力と前記出口圧力との間の差の関数である請求項６の装置。
【請求項８】
前記回路が、圧力、温度および流量変数のグループから選択された複数の出力を生成する請求項１の装置。
【請求項９】
前記回路が、温度出力を生成する請求項１の装置。
【請求項１０】
前記第１および第２のマルチセンサが、それぞれ前記第１および第２の感知表面から第１および第２の電気的接続端部に延びる第１および第２の中央センサシャフトを有し、さらに前記流体と前記第１および第２の電気的接続端部との間を分離する、それぞれ前記第１および第２の中央センサシャフトに封止される第１および第２の貫通穴を有するマルチセンサキャリア板を含む請求項１の装置。
【請求項１１】
前記第１の感知表面がサファイアからなる請求項１の装置。
【請求項１２】
前記第２の感知表面がサファイアからなる請求項１の装置。
【請求項１３】
前記第１および第２の感知表面が、前記流体の流量と直接的に接触している請求項１の装置。
【請求項１４】
前記第１および第２のマルチセンサのそれぞれが、内部にサファイアマルチセンサシェルを形成された圧力センサおよび温度センサを備えたサファイアマルチセンサシェルからなる請求項１の装置。
【請求項１５】
前記サファイアマルチセンサシェルが、前記流体から前記圧力センサおよび前記温度センサを流体隔離する請求項１４の装置。
【請求項１６】
前記温度センサが、前記流体の温度および前記圧力センサの温度の両方を感知する請求項１４の装置。
【請求項１７】
前記第１および第２のマルチセンサが、絶対圧を感知する請求項１の装置。
【請求項１８】
前記流量制限器が、多数の気孔を備えた多孔性金属からなる請求項１の装置。
【請求項１９】
チューブが、多数の気孔を備えた多孔性シリコンからなる請求項１７の装置。
【請求項２０】
前記流量本体に接続されたバルブ、および
前記バルブに結合され、前記出口の流体の流量および流量設定点の関数として前記流体の流量を制御する制御回路をさらに含む請求項１の装置。
【請求項２１】
前記制御回路が、比例制御アルゴリズムによって前記バルブを制御する請求項２０の装置。
【請求項２２】
前記制御回路が、比例積分制御アルゴリズムによって前記バルブを制御する請求項２０の装置。
【請求項２３】
前記制御回路が、比例積分微分制御アルゴリズムによって前記バルブを制御する請求項２０の装置。
【請求項２４】
前記制御回路が、比例微分制御アルゴリズムによって前記バルブを制御する請求項２０の装置。
【請求項２５】
前記流量本体が、約１０６ｍｍの入口接続部間の横の長さを有する請求項２０の装置。
【請求項２６】
前記流量本体の前記横の長さに対する縦幅が、約２８ｍｍである請求項２０の装置。
【請求項２７】
流量制限器を介して入口から出口に流体の流量を接続すること、
前記入口内に第１の感知表面を有する第１のマルチセンサを用いて前記流体の入口圧力および温度を感知すること、
前記出口内に第２の感知表面を有する第２のマルチセンサを用いて前記流体の出口圧力および温度を感知すること、
流体の流量出力を生成する回路に前記第１および第２のマルチセンサを結合すること、および
前記入口圧力および前記出口圧力のグループから選択された圧力基づいて、前記入口および前記出口の感知温度の少なくとも１つの関数としての温度補正を含む前記流体の流量出力を生成することを含む、装置を通る流体流量の制御方法。
【請求項２８】
多孔性材料の塊から前記流量制限器を形成することを含む請求項２７の方法。
【請求項２９】
気孔を備えた前記多孔性材料の塊が、前記多孔性材料の塊内の流体の速度が、前記入口圧力の関数であって、実質的に前記出口圧力とは無関係であるような速度範囲となるようにサイズを選択される請求項２８の方法。
【請求項３０】
前記流体の流量出力が、実質的に前記入口圧力の一次関数である請求項２９の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の流量を制御するのに使用する装置に関する。特に、本発明は、半導体装置の製造における高純度流体の流量の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
質量流量コントローラ、圧力送信機、および温度送信機などの装置が、マイクロプロセッサおよび特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）などの半導体装置の製造において用いられる。装置は、半導体製造工程において用いられる様々な流体の流量を測定・制御するために用いられるセンサを含む。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
多数の個別のセンサに流体を接続することは煩雑であり、センサの回りの流体封止の数が多くなり、流体の漏れおよび／あるいは様々なセンサでプロセス状態が異なることによる誤差の可能性が増える。装置の設置を単純化し、センサ接続の数を低減する方法が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
流体の流量を制御する装置および方法が開示される。装置は、入口、出口、および入口から出口に流体の流量を接続する流量制限器を含む流量本体（flow body）からなる。
【０００５】
装置は、流体の圧力および温度を感知する第１の感知面を有する第１のマルチセンサを入口に含む。装置は、さらに、流体の圧力および温度を感知する第２の感知面を有する第２のマルチセンサを出口に含む。
【０００６】
第１および第２のマルチセンサは、装置内の回路に接続される。回路は、第１および第２のマルチセンサの出力に基づく流体の流量出力を生成する。流体の流量出力は、入口および出口で感知された温度の少なくとも１つの関数としての温度補正を含む。
【０００７】
本発明を特徴づける利点だけでなく、これらおよび様々な他の機能が、以下の詳細な説明および関連図面によって明らかになるだろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に記述される実施例において、流体の流量の制御に使用される方法および装置が開示される。装置は、流体の流量を導く流量制限器の両端の圧力と温度の両方をそれぞれ感知する、入口マルチセンサおよび出口マルチセンサを含む。各マルチセンサは、共通の感知面で感知する圧力センサおよび温度センサの両方を含む。感知面は、流れている流体にさらされており、感知される温度は、流れている流体の温度および圧力センサの温度の両方である。感知された温度は、圧力センサに温度補正を提供するために、さらに質量流量（mass flow）を計算するのに使用される温度検出を提供するために用いられる。パイプ接続および電気的接続の数は、マルチセンサの使用により、また単一の装置内に多くの関数を適用することにより低減され、装置を単純化することができる。
【０００９】
以下に示される実施例においては、清潔な流体（気体または液体）の流量を感知する装置は、出口圧力が大気圧（装置からの、開いている出口または排出口での較正圧力）まで下がることに影響を受けず正確で、気体が、較正状態またはそれに近い状態（較正状態と同じ圧力、温度あるいは密度）である必要はなく、流量が主流量と感知流量とに比例等分に分離されるバイパス配列を必要としない。以下に示される構成では、ぬれた物質と接するマルチセンサは、耐食性があり種々様々の清潔な流体との融和性を有するサファイアで構成される。以下に示される構成では、センサは、シリコンオイルやＦｌｕｏｒｉｎｅｒｔ（登録商標）などの隔離流体を必要としないので、マルチセンサが機械的に損傷した故障状態であっても、隔離流体が清潔なプロセス流体を汚染する危険はない。
【００１０】
図１は、流体の流量１０２を測定または感知するのに用いられる流体の流量装置１００の第１の実施例を示す。装置１００は、入口１０６、出口１０８、および入口１０６から出口１０８に流体の流量１０２を接続する流量制限器１１０を含む流量本体（flow body）１０４からなる。流量制限器１１０は、図示されるような多数の気孔を備えた円筒状に形成された多孔性材料の塊であるのが望ましい。入口１０６および出口１０８は、流体管への接続に適切なＳｗａｇｅｌｏｋ（登録商標）ＶＣＯ（登録商標）取付器具などのねじ切り取付部１１２、１１４を含む。装置１００は、半導体装置を製造するのに用いられる非常に少量の清潔な流体の測定流量を正確に伝えるために製造工場内で使用される。
【００１１】
装置１００は、第１の感知面１２２を有する第１のマルチセンサ１２０を入口１０６に含む。第１の感知面１２２は、入口１０６の流体の流量１０２の圧力Ｐ１および温度Ｔ１の両方を感知する。装置１００は、第２の感知面１２６を有する第２のマルチセンサ１２４を出口１０８に含む。第２の感知面１２６は、出口１０８の流体の流量１０２の圧力Ｐ２および温度Ｔ２の両方を感知する。
【００１２】
流量制限器１１０は、入口１０６と出口１０８との間の流体の流量１０２に、差圧（Ｐ１−Ｐ２）とも呼ばれる圧力低下を生成する。
【００１３】
第１および第２のマルチセンサ１２０、１２４は、装置１００内の回路１３０に接続されている。回路１３０は、入口１０６で感知された圧力Ｐ１と出口１０８で感知された圧力Ｐ２の間の差（Ｐ１−Ｐ２）に基づいて、ライン１５５上に流体の流量出力を生成するのが望ましい。ライン１５５上の流体の流量出力は、入口１０６および出口１０８のそれぞれの感知温度Ｔ１、Ｔ２の少なくとも１つの関数としての温度補正を含むのが望ましく、また流体の流量出力は、質量流量を表わすのが望ましい。好ましい構成では、回路１３０は、適用状況に応じて所望の関数を提供するようにプログラム可能である。関数アルゴリズムは、ライン１５５で受信されたコマンドによって、あるいはライン１５５から回路１３０へアプリケーション・プログラムをダウンロードし、回路１３０内の不揮発性メモリに当該アプリケーション・プログラムを記憶することによって、（回路１３０に記憶されたルーチンから）選択される。
【００１４】
入口１０６は封止され、マルチセンサキャリア板１３２によって回路１３０から分離される。第１の穴１３４は、マルチセンサキャリア板１３２を貫通する。第１のマルチセンサ１２０は、入口１０６の外側に、第１の穴１３４を塞ぐ中央頸部（central neck portion）１３６および出力導出部１３８を有する。中央頸部１３６は、第１の穴１３４に封止されるのが望ましい。この構成は、流れている流体１０２が、出力導出部１３８と回路１３０とに接続された多重リード線１４０に接触することがなく、またそれを腐食しないという流体隔離を提供する。
【００１５】
出口１０８は封止され、マルチセンサキャリア板１３２によって回路１３０から分離される。第２の穴１４４は、マルチセンサキャリア板１３２を貫通する。第２のマルチセンサ１２４は、出口１０８の外側に、第２の穴１４４を塞ぐ中央頸部１４６および出力導出部１４８を有する。中央頸部１４６は、第２の穴１４４に封止されるのが望ましい。この封止構成は、流れている流体１０２が、出力導出部１４８と回路１３０とに接続された多重リード線１５０に接触することがなく、またそれを腐食しないという流体隔離を提供する。
【００１６】
さらに好ましい構成では、第１および第２のマルチセンサ１２０、１２４は、第１および第２の感知面１２２、１２６から、それぞれ第１および第２の電気的接続端部１３８、１４８へ延びる、第１および第２の中央センサシャフト１３６、１４６をそれぞれ有する。マルチセンサキャリア板１３２は、それぞれ第１および第２の中央センサシャフト１３６、１４６に封止される第１および第２の貫通穴１３４、１４４を有し、流体と第１および第２の電気的接続端部との間の流体分離を提供する。
【００１７】
図１に示されるように、マルチセンサ１２０、１２４は、１３６、１４６の２つのセンサ封止のみで４つの流体特性、すなわち圧力Ｐ１、Ｐ２および温度Ｔ１、Ｔ２を測定する。装置１００は、これら４つの流体特性の測定を行なうために、１つの入口接続部１１２と１つの出口接続部１１４のみを使用する。マルチセンサ１２０、１２４を使用することによって、装置１００内の流量本体１０４用の「設置面積（footprint）」が非常にコンパクトなものとなる。好ましい構成では、流量本体１０４の、入口接続部間の横の長さ「Ａ」は約１０６ｍｍ、縦の長さは約３８ｍｍにすぎない。（ねじ切り取付部のない）流量装置の全「設置面積」は、約３８×１０６ｍｍであるのが望ましい。
【００１８】
１つの好ましい構成では、回路１３０は、さらに、それぞれ入口および出口で感知された圧力Ｐ１、Ｐ２の関数として、ライン１５５上に絶対圧力ＡＰ１、ＡＰ２を生成する。別の好ましい構成では、回路１３０は、さらに、温度Ｔ１、Ｔ２のどちらかまたは両方の関数として、ライン１５５上に温度出力Ｔを生成する。温度出力は、適用の要求に応じて、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ１とＴ２の平均、Ｔ１とＴ２との間の差、あるいは比Ｔ１／Ｔ２でありえる。
【００１９】
回路１３０は、出力ＦＬＯＷ、Ｔ、ＡＰ１、ＡＰ２を計算し、モデム１５４にそれらの出力を提供する計算回路１５２を含むのが望ましい。当該モデム１５４は、ＨＡＲＴ、ＰＲＯＦＩＢＵＳ、ＦＯＵＮＤＡＴＩＯＮ  ＦＩＥＬＤＢＵＳ、ＣＯＮＴＲＯＬＬＥＲ  ＡＲＥＡ  ＮＥＴＷＯＲＫ（ＣＡＮ）あるいは別の標準シリアル通信プロトコルなどの標準産業通信プロトコルで、単一のシリアルバスライン１５５の上に前記出力のすべてを提供する。１つの好ましい構成では、シリアルバスライン１５５は、流体の流量装置用の電気エネルギまたは電力の全てを供給する２線式４−２０ｍＡ工業規格ループを含み、４−２０ｍＡループ電流上に重畳された双方向ＨＡＲＴシリアル通信信号を有する。さらに好ましい構成では、回路１３０は、２線式４−２０ｍＡループのために本質的に安全なインタフェースを有するように構成され、回路１３０およびマルチセンサ１２０、１２４への接続は、耐爆発性ハウジング内に収容される。いくつかの適用では、多数のアナログ出力も提供されることができる。
【００２０】
別の好ましい構成では、流量制限器１１０は、流量制限器１１０を通る流体の流量１０２が一連の層流（laminar flow）となるように大きさを決められることできる。一連の層流を使用するこの構成は、圧力低下（Ｐ１−Ｐ２）と流体の流量１０２の質量流量率との間の直線的な関係を提供する。したがって、圧力低下と流量率との間に平方根関係を提供するような流量メータを較正することや使用することの難しさが回避される。流量制限器１１０は、シリコンまたは金属などの多孔性材料の塊からなるのが望ましい。流量制限器１１０の特定材料は、流体と融和性があるように選択され、多数の気孔を有する。
【００２１】
装置１００の様々な構成は、流体が液体または気体かどうかによって、また適用の配管および電気的接続の必要によって決定される。１つの好ましい構成では、多孔性材料の塊１１０内の流体の速度は、ライン１５５上の流体の流量出力が、入口圧力の関数であり、実質的に出口圧力とは無関係であるような速度範囲であるように選択される。別の好ましい構成では、装置１００はライン１５５上に、実質的に入口圧力の一次関数である質量流量出力を有する。さらに別の好ましい構成では、多孔性材料の塊１１０内の流体の流量は、層流である。ライン１５５上の流体の流量出力は、入口圧力Ｐ１と出口圧力Ｐ２との間の差の関数である。
【００２２】
１つの好ましい構成では、回路１５２は、圧力、温度および流体の流量変数のグループから選択された単一または複数の出力をライン１５５上に提供するようにプログラムされる。
【００２３】
マルチセンサ１２０、１２４は、例えば、参照としてその全文が本明細書に組込まれる、フリック（Frick）等の米国特許番号６，０８９，０９７号公報の図７〜１０に示されるように構成されることができる。マルチセンサの別の例は、図２に関して以下に述べられる。
【００２４】
図２は、マルチセンサ１７０の実施例の分解図を示す。マルチセンサ１７０は、合成単結晶アルミナ（サファイア）あるいは石英などの耐食性で電気的に絶縁性の材料で作られる第１の層１７２および第２の層１７４を含む。図２の分解図では、第１の層１７２および第２の層１７４の内部の様子が示されている。図２では隠れているが、第１の層１７２および第２の層１７４の後方（外部）側面は、組み立てられたマルチセンサ１７０の外部表面であり、平坦で単調であるのが望ましい。
【００２５】
マルチセンサ１７０は、感知領域１７６から頸部領域１７８を通ってリード線端部領域１８０に延びる長方形を有する。中央センサシャフト１７８とも呼ばれる頸部領域１７８は、図３に関して以下に詳述されるようなマルチセンサキャリア板１３２にはんだ付けするために、（図３に例示されるように）外部が金属被覆されるのが望ましい。感知領域１７６の（図２に示されない）平坦な背面は、温度センサ１８２の反対側にある感知表面および（電極とも呼ばれる）金属コンデンサ極板１８４、１８６を含む容量性圧力センサを有する。（図２で点描で示される）メサ（mesa）あるいは隆起部分１９０は、コンデンサ極板１８６および温度センサ１８２を囲む。コンデンサ極板１８６および温度センサ１８２は、メサ１９０によって囲まれた浅い空洞１９２内にある。２つの層１７２、１７４が相対向して接合される場合、メサ１９０および浅い空洞１９２の構成が、コンデンサ極板１８４と１８６との間に間隔を提供する。
【００２６】
温度センサ１８２は、リード線１９４、１９６によって、リード線端部領域１８０内のリード線接合パッド１９８、２００に電気的に接続される。リード線１９４、１９６は、頸部領域１７８を貫通している。
【００２７】
コンデンサ極板１８４は、リード線２０２によって第１の層間接点２０４に電気的に接続される。２つの層１７２、１７４が接合される場合、層１７２上の第１の層間接点２０４は、層１７４上の第２の層間接点２０６と電気的に接続する。第２の層間接点２０６は、リード線２０８によってリード線ボンディングパッド２１０に接続される。コンデンサ極板１８６は、リード線２１２によってリード線ボンディングパッド２１４に電気的に接続される。リード線２０２、２１２は、頸部領域１７８を貫通する。
【００２８】
２つの層１７２、１７４は、メサ１９０および層１７２の研磨されたサファイア表面間の直接接合によって接合されるのが望ましい。層１７２、１７４を接合するのに接合部材が必要ないので直接接合が望ましく、感知領域１７６内のセンサ１７０の外部表面全体が、半導体生産において使用される多くの流体に対して耐食性を有するサファイアから作られる。露出したサファイア感知表面は、流体と直接接触することができるので、隔離流体および隔離体ダイアフラムを追加する必要はない。２つの層１７２、１７４が接合された後、空洞１９２の真空を封止するために縁部２１６に沿ってフリットが塗布されて、マルチセンサは、絶対圧（ＡＰ）を感知する。
【００２９】
動作においては、マルチセンサ１７０は、圧力感知コンデンサを形成するために互いに離して配置されたコンデンサ極板１８４、１８６を含む。コンデンサ極板１８４、１８６間の間隔を効果的に変更するように、感知領域１７６の回りの圧力が、感知領域内の層１７２、１７４を偏向し、感知圧力の関数としてキャパシタンスを変更する。感知領域１７６は流体に浸され、温度センサ１８２は、流体および圧力センサの両方の温度を感知する。好ましい構成では、温度センサ１８２は、マルチセンサ１７０の温度と周囲の流体の温度の両方を感知し、容量性圧力センサの出力を温度修正し、さらに温度用の質量流量計算を修正するために、回路１３０によって用いられる。
【００３０】
マルチセンサ１７０の外部感知表面はサファイアであり、流体と直接的に接触している。層１７２、１７４は、容量性圧力センサと温度センサとを備えたサファイアマルチセンサシェルを形成する。温度センサ１８２および容量性圧力センサは、シェルの内部にあり、流体との接触から保護される。サファイアマルチセンサシェルは、流体から圧力センサおよび温度センサを流体隔離する。
【００３１】
好ましい構成では、マルチセンサ１７０は上限１００ｐｓｉのサイズであり、半導体処理プラント内の清潔な流量範囲を保持するために簡素さと精密さとの良好な組み合わせを提供する。
【００３２】
図３は、マルチセンサキャリア板２５２内にマルチセンサ２５０を取付ける好ましい方法を示す。マルチセンサ２５０は、好ましくは電着ニッケルである、はんだ付け可能な表面の金属化された頸部領域２５４を含む。好ましくは電気鋳造された板金からなる応力除去板２５６は、環伏のはんだ接合部２５８によって頸部領域２５４にはんだ付けされる。電気鋳造された板金からなる応力除去板２５６は、環伏の溶接接合部２６０によってマルチセンサキャリア板２５２に溶接される。この構成は流体封止を提供するので、圧力Ｐに加圧された流体２６２が感知表面２６４に達する一方で、リード線２６６はマルチセンサキャリア板２５２の背後の流体２６２から流体隔離される。
【００３３】
図４は、バルブ３０２を含む流体の流量装置３００の第２の実施例を示す。流体の流量装置３００は、図１に示された装置１００と多くの点で類似しているが、装置３００は、電動バルブ３０２、流量出力ＦＬＯＷの関数として流量率を調整するためにバルブ３０２を制御する修正回路３０４を含む。回路３０４は、全体が装置３００内にある閉制御ループを提供する。図４で使用された符号で図１に使用されたのと同じ符号は、同一または類似の機能を示す。
【００３４】
回路３０４は、ユーザが選択した流体流量設定点３０８を受信する。設定点３０８は、手動調節であってもよいし、制御システムから受信された適用装置の所望の流体流量率を示す電気的な入力であってもよい。回路３０４は、流体流量設定点３０８と感知された流体流量３１２とを比較し、３１４に（エラー信号とも呼ばれる）差信号を提供する加算部３１０を含む。計算回路１５２は、バルブ出口３１６で流体１０２の流体流量を調整するために、差信号３１４の関数としてバルブ３０２の開口部を制御する。
【００３５】
バルブ３０２は、出口１０８から流体を受け取るように流量本体に結合される。回路３０４は、バルブ３０２に電気的信号を接続し、流量出力および流量設定点３０８の関数として流体流量を制御する制御回路として機能する。バルブ３０２の開口部を制御するためのアルゴリズムは、一般的にはＰ、ＰＩ、ＰＤ、ＰＩＤ制御と呼ばれる、正比例、積分、および微分制御機能の任意の組み合わせであり得る。
【００３６】
図４に示される構成は、ユーザの配管へのねじ切リされた接続部を入口１０６およびバルブ出口３１６に２つだけ有する。図４に示される構成は、単一のコンパクトなパッケージの中で、流体流量感知、ライン圧力および出口圧力の感知、流体温度の感知、および流量制御を提供する。
【００３７】
好ましい構成では、（入力である）設定点３０８および出力Ｔ、ＡＰ１、ＡＰ２、ＦＬＯＷは全て、ＨＡＲＴ、ＰＲＯＦＩＢＵＳ、ＦＯＵＮＤＡＴＩＯＮ  ＦＩＥＬＤＢＵＳ、ＣＯＮＴＲＯＬＬＥＲ  ＡＲＥＡ  ＮＥＴＷＯＲＫ（ＣＡＮ）あるいは他の標準シリアル通信プロトコルなどの標準産業通信プロトコル内の１つの単シリアルバスライン上にある。１つの好ましい構成では、シリアルバスラインは、流体流量装置用の電気的エネルギまたは電力の全てを供給する２線式４−２０ｍＡのループからなり、４−２０ｍＡループ電流上に重畳された双方向ＨＡＲＴシリアル通信信号を有する。さらに好ましい構成では、回路３０４は、２線式４−２０ｍＡループに対して本質的に安全なインタフェースを有するように配置され、回路３０４およびそのマルチセンサ１２０、１２４への接続部は、防爆性のハウジング内に収容される。いくつかの適用例では、多数のアナログ出力が提供される。
【００３８】
本発明の様々な実施例の構造および機能の詳細に加えて、本発明の様々な実施例の多くの特性および利点が前述されたが、本開示は単に例であって、添付の特許請求の範囲に表現される用語の広範な一般的な意味によって示される全範囲に対して、本発明の理念の範囲内で、特に構造および配置について、細部における変更がなされてもよいことは理解される。例えば、特定の要素は、本発明の範囲および精神を逸脱せずに、同一の機能性を実質的に維持すると同時に、流体の流量装置用の特定の適用に応じて変更してもよい。本発明の内容は、本発明の範囲および精神を逸脱せずに、他の流体の流量装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】流体の流量装置（fluid flow instrument）の第１の実施例を示す。
【図２】マルチセンサの実施例を示す。
【図３】マルチセンサキャリア板の実施例を示す。
【図４】バルブを含む流体の流量装置の第２の実施例を示す。
【符号の説明】
【００４０】
１００……流体の流量装置、１０２……流体の流量、１０４……流量本体（flow body）、１０６……入口、１０８……出口、１１０……流量制限器、１１２、１１４……ねじ切り取付部、１２０……第１のマルチセンサ、１２２……第１の感知面、１２４……第２のマルチセンサ、１２６……第２の感知面、１３０……回路、１３２……マルチセンサキャリア板、１３４……第１の穴、１３６……中央頸部、１３８、１４８……出力導出部、１４０、１５０……多重リード線、１４４……第２の穴、１４６……中央頸部、１５２……計算回路、１５４……モデム、１５５……ライン
【図１】
2006519997.tif 000003
【図２】
2006519997.tif 000004
【図３】
2006519997.tif 000005
【図４】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年11月12日(2004.11.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入口（１０６）、出口（１０８）および、前記入口から前記出口に流体の流量を接続する流量制限器（１１０）を含む流量本体（１０４）、
圧力および温度を感知する第１の感知表面（１２２）を有する第１のマルチセンサ（１２０）、
圧力および温度を感知する第２の感知表面（１２６）を有する第２のマルチセンサ（１２４）、および
前記第１および第２のマルチセンサの出力に基づいて、温度補正を含む流体流量出力（１５５）を生成する、前記第１および第２のマルチセンサに結合される回路（１３０）からなり、
前記流量本体の入口に配置され、入口温度および入口圧力を感知する前記第１の感知表面、および前記流量本体の出口に配置され、出口温度および出口圧力を感知する前記第２の感知表面、および前記入口および前記出口で感知された温度の少なくとも１つの関数である温度補正に特徴がある流体（１０２）の流量の検知に使用される装置（１００）。
【請求項２】
前記流量制限器が、前記入口から前記出口に流体を接続する多孔性材料の塊からなる請求項１の装置。
【請求項３】
前記多孔性物資の塊内の流体の速度が、前記流体の流量出力が前記入口圧力の関数であって、実質的に前記出口圧力とは無関係であるような速度範囲である請求項２の装置。
【請求項４】
前記流体の流量出力が、実質的に前記入口圧力の一次関数である請求項３の装置。
【請求項５】  
前記多孔性材料の塊内の流体の流量が層流である請求項３の装置。
【請求項６】
前記流体の流量出力が、前記入口圧力および前記出口圧力の関数である請求項１の装置。
【請求項７】
前記流体の流量出力が、前記入口圧力と前記出口圧力との間の差の関数である請求項６の装置。
【請求項８】
前記回路が、圧力、温度および流量変数のグループから選択された複数の出力を生成する請求項１の装置。
【請求項９】
前記回路が、温度出力を生成する請求項１の装置。
【請求項１０】
前記第１および第２のマルチセンサが、それぞれ前記第１および第２の感知表面（１７６）から第１および第２の電気的接続端部（１８０）に延びる第１および第２の中央センサシャフト（１７８）を有し、さらに前記流体と前記第１および第２の電気的接続端部との間を分離する、それぞれ前記第１および第２の中央センサシャフトに封止される第１および第２の貫通穴を有するマルチセンサキャリア板（１３２）を含む請求項１の装置。
【請求項１１】
前記第１の感知表面がサファイアからなる請求項１の装置。
【請求項１２】
前記第２の感知表面がサファイアからなる請求項１の装置。
【請求項１３】
前記第１および第２の感知表面が、前記流体の流量と直接的に接触している請求項１の装置。
【請求項１４】  
前記第１および第２のマルチセンサのそれぞれが、内部にサファイアマルチセンサシェルを形成された圧力センサおよび温度センサを備えたサファイアマルチセンサシェルからなる請求項１の装置。
【請求項１５】
前記サファイアマルチセンサシェルが、前記流体から前記圧力センサおよび前記温度センサを流体隔離する請求項１４の装置。
【請求項１６】  
前記温度センサが、前記流体の温度および前記圧力センサの温度の両方を感知する請求項１４の装置。
【請求項１７】
前記第１および第２のマルチセンサが、絶対圧を感知する請求項１の装置。
【請求項１８】
前記流量制限器が、多数の気孔を備えた多孔性金属からなる請求項１の装置。
【請求項１９】
チューブが、多数の気孔を備えた多孔性シリコンからなる請求項１７の装置。
【請求項２０】
前記流量本体に接続されたバルブ（３０２）、および
前記バルブに結合され、前記出口の流体の流量および流量設定点の関数として前記流体の流量を制御する制御回路（３０４）をさらに含む請求項１の装置。
【請求項２１】
前記制御回路が、比例制御アルゴリズムによって前記バルブを制御する請求項２０の装置。
【請求項２２】
前記制御回路が、比例積分制御アルゴリズムによって前記バルブを制御する請求項２０の装置。
【請求項２３】
前記制御回路が、比例積分微分制御アルゴリズムによって前記バルブを制御する請求項２０の装置。
【請求項２４】
前記制御回路が、比例微分制御アルゴリズムによって前記バルブを制御する請求項２０の装置。
【請求項２５】  
前記流量本体が、約１０６ｍｍの入口接続部間の横の長さを有する請求項２０の装置。
【請求項２６】
前記流量本体の前記横の長さに対する縦幅が、約２８ｍｍである請求項２０の装置。
【請求項２７】
流量制限器（１１０）を介して流体本体の入口（１０６）から出口（１０８）に流体の流量を接続すること、
第１のマルチセンサ（１２０）を用いて前記流体の圧力および温度を感知すること、
第２のマルチセンサ（１２４）を用いて前記流体の圧力および温度を感知すること、
流体の流量出力（１５５）を生成する回路（１３０）に前記第１および第２のマルチセンサを結合すること、および
前記入口圧力および前記出口圧力のグループから選択された圧力基づいて、温度補正を含む前記流体の流量出力を生成することを含み、
入口の温度および圧力を感知するために、前記流量本体の入口に前記第１のマルチセンサの第１の感知表面（１２２）を配置すること、および出口の温度および圧力を感知するために、前記流量本体の出口に前記第２のマルチセンサの第２の感知表面（１２６）を配置することによって特徴付けられ、温度補正が、前記入口および前記出口で感知された温度の少なくとも１つの関数である装置（１００）を通る流体流量（１０２）の制御方法。
【請求項２８】
多孔性材料の塊から前記流量制限器を形成することを含む請求項２７の方法。
【請求項２９】
気孔を備えた前記多孔性材料の塊が、前記多孔性材料の塊内の流体の速度が、前記入口圧力の関数であって、実質的に前記出口圧力とは無関係であるような速度範囲となるようにサイズを選択される請求項２８の方法。
【請求項３０】
前記流体の流量出力が、実質的に前記入口圧力の一次関数である請求項２９の方法。


【国際調査報告】
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2006519997.tif 000008
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