[发明专利]流量控制装置以及使用流量控制装置的异常检测方法

说明书

本发明涉及一种利用具备节流部(12)、上游侧的控制阀(18)、上游侧的第一压力传感器(14)、下游侧的第二压力传感器(24)的流量控制装置(10)和下游阀(24)而进行的异常检测方法，包含使控制阀以及下游阀从打开状态变化为关闭状态的步骤、将控制阀以及下游阀维持着关闭状态而测定上游压力以及下游压力的步骤、和(a)抽出上游压力与下游压力之差达到规定值的时刻的上游压力作为上游收敛压力，下游压力作为下游收敛压力的步骤及(b)抽出从使控制阀以及下游阀变化为关闭状态的时刻至上游压力与下游压力之差达到规定值的时刻为止的时间作为收敛时间的步骤之中的至少一方，基于在步骤(a)或(b)中任一步骤所获得的数据与作为基准的值的比较而判断异常的有无。

技术领域

本发明涉及一种流量控制装置以及使用流量控制装置的异常检测方法，尤其涉及一种在包含压力式流量控制装置的流体供给系统中对控制阀、下游阀或节流部等的异常的有无进行检测的技术。

背景技术

在半导体制造装置或化工厂中，为了控制材料气体、蚀刻气体等的流量，利用各种类型的流量计以及流量控制装置。其中压力式流量控制装置由于通过组合了压电元件驱动型的压力控制阀与节流部(例如流孔板)的较为简单的机构就能够高精度地控制各种流体的流量而被广泛利用。

在专利文献1中，公开了一种压力式流量控制装置，其以利用设置于节流部上游侧的压力传感器而控制流量的方式构成。记载于专利文献1的压力式流量控制装置利用如下原理而进行流量控制：满足临界膨胀条件P1/P2≧约2(P1：节流部上游侧的气体压力、P2：节流部下游侧的气体压力)时，通过节流部的气体的流速被固定为音速，流量并不取决于下游侧气体压力P2而是取决于上游侧气体压力P1。

当满足临界膨胀条件时，流量Qc通过例如下式而给定。

Qc＝S·C·P1/T1^1/2

在此，S为流孔截面积，C为由气体物性决定的常数(流量系数)，T1为上游侧气体温度。从上述式可知：当气体温度T1和流量系数C恒定时，流量Qc与上游压力P1成比例。因此，能够仅通过控制阀的开闭调整来控制上游压力P1，从而高精度地控制流量。

此外，已知有一种压力式流量控制装置，其在设置有上游侧的压力传感器同时，在节流部下游侧亦设置有压力传感器(例如，专利文献2)。在具备下游侧压力传感器的情况下，即使在上游压力P1与下游压力P2之差小，且不满足临界膨胀条件的情况下仍能够算出流量。具体而言，能够基于通过各压力传感器而测定的上游压力P1以及下游侧压力P2，从规定的计算式Qc＝KP2^m(P1-P2)ⁿ(此处K为依赖于流体的种类和流体温度的比例常数，m、n为从实际的流量导出的指数)算出流量Qc。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2004-212099号公报

专利文献2：日本专利特开2004-138425号公报

专利文献3：日本专利特开2009-265988号公报

专利文献4：日本专利特开2008-15581号公报

在压力式流量控制装置中，使用形成有气体进行流通的微细开口(流孔)的节流部，当该微细开口发生阻塞或形状变化时，难以精度好地控制流量。针对此问题，在专利文献3中，公开了以下结构：基于急速关闭控制阀时的压力下降特性而判断节流部的状态，能够自己诊断流量控制的精度。

此外，在专利文献4中，公开了一种流量控制装置，其基于因设置于节流部下游侧的阀的开放动作而产生的上游压力的变动的大小，从而判定下游侧阀的动作是否正常。