[发明专利]质量流量控制器

说明书

技术领域

本发明涉及一种对气体(gas)或液体等的流体的流量进行控制的质量流量控制器(mass flow controller)。

背景技术

例如，当将用于制造半导体的各种气体等供给至半导体制造装置时，在这些气体等的供给流路中分别设置质量流量控制器，借此来对气体流量分别进行调节。而且，先前在各质量流量控制器上分别串联附带着压力调节器(pressure regulator)，使各质量流量控制器的流路内压力不会发生极端的变动，从而使流量控制变得容易。

所述质量流量控制器的流量控制方式基本上是比例积分微分(Proportional Integral Derivative，PID)控制，例如，如专利文献1所示，已知在过渡性响应状态与稳定状态下，对PID系数进行切换而进行反馈控制(feedback control)。

具体而言，专利文献1所示的技术是使用将流量设定值代入至规定的函数中所得的值，来作为与比例运算中之偏差相乘的增益值(gain value)，例如代入的流量设定值越小，则计算出的稳定状态下所使用的所述规定的函数的值就越小。即，专利文献1所示的先前的质量流量控制器仅是使稳定状态下的比例系数、积分系数以及微分系数(以下也称作PID系数)仅与流量设定值成比例地变更。

然而，本申请案发明人获得了如下的实验结果：在稳定状态下，当一次侧压力(valve inlet pressure)上升时与下降时，PID系数的最佳值不同；即便一次侧压力的经时性变化量相同，如果变化前的一次侧压力不同，那么PID系数仍不同；而且，流量设定值与PID系数最佳值并无线性关系。于是明白了在稳定状态下，如果仅使PID系数与流量设定值成比例，那么压力钝感(Pressure Insensitive，PI)性能的提高存在极限。

专利文献：日本专利特开2007-34550号公报

发明内容

因此，本发明是为了一举解决所述问题点而研制成的，其主要的预期课题在于使质量流量控制器的PI性能进一步提高。

即，本发明的质量流量控制器的特征在于包括：流量传感器(sensor)部，对在流路内流动的流体的流量进行测定，并输出表示该流量的测定值的流量测定信号；流量控制阀，设置在所述流量传感器部的上游侧或下游侧；计算部，由所述流量测定信号表示的流量测定值与目标值即流量设定值的偏差实施PID运算，以计算出输出至流量控制阀的反馈控制值；以及开度控制信号输出部，基于所述反馈控制值而产生开度控制信号，并输出至流量控制阀；所述计算部基于一次侧压力、该一次侧压力的经时性变化量以及所述流量设定值中的至少两个，来对稳定状态下的用于PID运算中的比例系数、积分系数以及微分系数进行变更。

根据如上所述的质量流量控制器，由于基于一次侧压力、该一次侧压力的经时性变化量以及所述流量设定值中的至少两个，来对稳定状态下的用于PID运算中的比例系数、积分系数以及微分系数进行变更，因此，与先前的通过流量设定值来使比例系数、积分系数以及微分系数成比例地变更的方法相比，可获得更合适的比例系数、积分系数以及微分系数，结果，不易受到一次侧压力的压力变动的影响，可进行稳定的流量控制。

特别是在稳定状态下，当一次侧压力上升时与下降时，比例系数、积分系数以及微分系数的最佳值有所不同，因此，较理想的是，所述计算部根据一次侧压力的经时性变化量的正负来对比例系数、积分系数以及微分系数进行变更。

为了使比例系数、积分系数以及微分系数成为最佳值，不易受到一次侧压力的压力变动的影响，并进行稳定的流量控制，较理想的是，所述计算部根据一次侧压力的经时性变化量的正负，对比例系数、积分系数以及微分系数进行变更，接着，使用将流量设定值代入至规定的函数中而获得的值来进行规定运算，借此来对经变更的比例系数、积分系数以及微分系数进行变更，然后，使用将一次侧压力代入至规定的函数中而获得的值来进行规定运算，借此来对经变更的比例系数、积分系数以及微分系数进行变更。

[发明的效果]

根据以所述方式构成的本发明，可使质量流量控制器的PI性能提高。

附图说明

图1是本发明的一实施方式的质量流量控制器的整体示意图。

图2是使用该实施方式的质量流量控制器的流量控制系统的构成图。

图3是该实施方式中的控制部的功能方块图。

图4是表示该实施方式中的PID系数变更顺序的流程图。

图5(a)、图5(b)是表示用于变更PID系数的函数的示意图。

[符号的说明]