CN105320161B

CN105320161B - 流量控制装置和流量控制方法

Info

Publication number: CN105320161B
Application number: CN201510463267.9A
Authority: CN
Inventors: 瀧尻兴太郎; 田中祐纪; 家城笃史
Original assignee: Horiba Stec Co Ltd
Current assignee: Horiba Stec Co Ltd
Priority date: 2014-08-01
Filing date: 2015-07-31
Publication date: 2020-04-21
Anticipated expiration: 2035-07-31
Also published as: JP2016035655A; CN105320161A; KR20160016626A; KR102384035B1; JP6415889B2; US20160033973A1; TW201612669A; US9823667B2; TWI715535B

Abstract

本发明提供流量控制装置和流量控制方法，所述流量控制装置不设置用于检测压力变化的附加传感器，即使在阀的上游产生压力变化，也能够使其影响不表现在所述阀的下游，从而使流量持续稳定为设定流量值，所述流量控制装置包括：阀(3)；流量传感器(2)；阀控制部(41)，根据设定流量值与由所述流量传感器(2)测量出的测量流量值之间的偏差和设定的控制系数，以使所述偏差变小的方式控制所述阀；以及控制系数设定部(44)，设定所述阀控制部的所述控制系数，在所述阀(3)的上游产生扰动压力上升时，使与阀的开度的减少量相当的扰动流量减少量和与所述阀前后的压差的增加量相当的扰动流量增加量均衡。

Description

流量控制装置和流量控制方法

技术领域

本发明涉及用于例如半导体制造装置等的流量控制装置和流量控制方法。

背景技术

像专利文献1记载的那样，流量控制装置包括：阀，设置在流道内；流量传感器，设置在所述阀的上游；以及阀控制部，控制所述阀的开度，以使由所述流量传感器测量出的测量流量值随动于设定流量值，所述流量控制装置用于使该流量控制装置下游的流量持续稳定为设定流量值。

并且，由于如果在比所述阀靠向上游的流道内产生压力变化，则控制上产生干扰，所以通过所述阀控制部的控制而使所述阀的开度变化，其结果，所述阀下游的流量有时偏离设定流量值。

即，在作为实际上想要使流量稳定的对象的所述阀下游的流量好不容易稳定的情况下，因为在即使发生流量紊乱也没有关系的所述阀上游产生压力变化，而影响已稳定的流量控制状态。

为了解决上述问题，在专利文献1中，在比所述阀和所述流量传感器靠向上游的位置上预先设置用于检测压力变化的压力传感器，根据由上述压力传感器检测出的压力，适当改变PID系统系数等控制系数，从而将所述阀下游的流量始终保持为设定流量值。

然而，有时要求省略了所述压力传感器的廉价版的流量控制装置，根据用途，流量控制装置中并不是必须具有所述压力传感器，并且要求即使不具备所述压力传感器，也能够对专利文献1记载的流量控制装置以大体相当的精度使所述阀下游的流量稳定。

专利文献1：日本专利公开公报特开2011-204265号

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供流量控制装置和流量控制方法，不设置用于检测压力变化的附加传感器，即使在阀的上游产生压力变化，也能够使其影响不表现在所述阀的下游，从而使流量持续稳定为设定流量值。

即，作为本发明的发明者们认真研究的结果，初次发现，在阀的上游产生的压力变化对所述阀下游的流量的影响存在两种不同的机理，因不同的机理产生的流量变化的方向性彼此相反。

更具体地说，本发明提供一种流量控制装置，其特征在于，包括：阀，设置在流体流动的流道内；流量传感器，在所述流道内设置在比所述阀靠向上游；阀控制部，根据设定流量值与由所述流量传感器测量出的测量流量值之间的偏差和设定的控制系数，以使所述偏差变小的方式控制所述阀；以及控制系数设定部，根据所述阀上游的压力或所述设定流量值设定所述阀控制部的所述控制系数，所述控制系数是以如下方式设定的值，在所述阀的上游产生扰动压力上升时，使作为与所述阀的开度的减少量对应的流量减少量的扰动流量减少量和作为与所述阀前后的压差的增加量对应的流量增加量的扰动流量增加量实质上均衡。

在此，扰动压力上升、测量流量值的增加量、开度的减少量、扰动流量减少量和扰动流量增加量不仅可以是正值，也可以是负值。例如扰动压力上升为正时，其他量可以全部表示为正，扰动压力上升为负时，其他量可以全部表示为负。

此外，实质上均衡不仅是指所述扰动流量增加量和所述扰动流量减少量严格相等的情况，还指例如所述阀下游的流量相对于设定流量值仅在规定的容许差的范围内变化的程度下，所述扰动流量增加量和所述扰动流量减少量的绝对值为近似的值。

按照这种结构，即使在所述阀的上游产生扰动压力上升，所述控制系数设定部设定所述控制系数，使因所述阀控制部使所述阀的开度减少而产生的扰动流量减少量和与所述阀的开度无关而因所述扰动压力上升引起的所述阀前后的压差的增加量使流体容易通过所述阀而产生的所述扰动流量增加量均衡，由此所述扰动压力上升的影响未表现在所述阀的下游，因此可以将实际想要控制的对象的所述阀下游的流量保持为设定流量值。

换句话说，在通过控制模块图考虑时，本发明是以设定流量值为输入、以所述流量传感器的测量流量值为输出的反馈控制系统，作为中间输出存在所述阀下游的流量，但是通过设定所述控制系数，可以将在上述反馈控制系统的中间输入的压力扰动上升到所述阀下游的流量的传递函数作为零，使扰动的影响不表现在下游的流量中。

然而，由于通过设定所述控制系数，作为控制系统的特性，使所述扰动压力上升的影响未传递到所述阀下游的流量，所以不需要像现有技术那样能够检测所述扰动压力上升来进行控制上的对应。因此，不需要设置用于检测所述扰动压力上升而未直接用于流量控制的附加的传感器，从而使流量控制装置成为简单的结构，而且可以抑制制造成本且实现高性能的流量控制。

例如在所述阀的上游的基准压力大幅度变化时，以及在作为设定流量值并不限于始终设定相同的值的流量控制用途中，为了使所述扰动流量减少量和所述扰动流量增加量均衡，从而使所述阀下游的压力稳定地保持为与设定流量值大体相同的值，所述流量控制装置还可以包括控制系数设定部，所述控制系数设定部根据所述阀上游的压力或所述设定流量值，设定所述阀控制部的所述控制系数。

本发明的发明者发现，因所述扰动压力上升引起的所述阀前后的压差变化而产生的扰动流量增加量使在流道内流动的流量的大小也受到影响。考虑因这种流量自身大小产生的影响，为了使所述扰动流量减少量和所述扰动流量增加量均衡且相互抵消，所述阀控制部利用PID控制来控制所述阀的开度，所述控制系数设定部将比例增益设定为所述控制系数，并且设定流量值越大，则将比例增益设定得越大，以使所述扰动流量减少量和所述扰动流量增加量实质上均衡。

为了利用所述控制系数准确地调整所述扰动流量减少量，从而使其与所述扰动流量增加量准确地均衡，并且为了始终将所述阀的下游的流量稳定地保持为设定流量值，所述流量控制装置还可以包括：流入流量特性存储部，存储流入流量特性数据，所述流入流量特性数据表示所述阀上游的压力和流入内部容积的流入流量的关系，所述内部容积至少包含所述流量传感器和所述阀之间的流道；以及阀流量特性存储部，存储阀流量特性数据，所述阀流量特性数据表示设定流量值和所述阀上游的压力的每单位压力上升量的所述扰动流量增加量的关系，所述控制系数设定部以如下方式设定所述控制系数，使根据所述流入流量特性数据和所述控制系数计算出的所述扰动流量减少量和根据所述阀流量特性数据和设定流量值计算出的扰动流量增加量均衡。

作为本发明的具体的实施方式可以例举的是，所述流量传感器是热式流量传感器。

此外，作为本发明的另一种具体实施方式可以例举的是，所述流量传感器是压力式流量传感器。

为了不使用用于检测例如扰动的附加的传感器而将阀下游的流量稳定地保持为设定流量值，本发明还提供一种流量控制方法，所述流量控制方法使用流量控制装置，所述流量控制装置包括：阀，设置在流体流动的流道内；流量传感器，在所述流道内设置在比所述阀靠向上游；阀控制部，根据设定流量值与由所述流量传感器测量出的测量流量值之间的偏差和设定的控制系数，以使所述偏差变小的方式控制所述阀；以及控制系数设定部，根据所述阀上游的压力或所述设定流量值设定所述阀控制部的所述控制系数，所述流量控制方法的特征在于，以如下方式设定所述控制系数，在所述阀的上游产生扰动压力上升时，使作为与所述阀的开度的减少量对应的流量减少量的扰动流量减少量和作为与所述阀前后的压差的增加量对应的流量增加量的扰动流量增加量实质上均衡。

按照这种本发明的流量控制装置和流量控制方法，由于以使因所述阀的上游产生的扰动压力上升而产生的扰动流量增加量和扰动流量减少量相互抵消的方式，设定所述控制系数，所以即使产生扰动压力上升，也能够将所述阀下游的流量始终稳定地保持为设定流量值。

附图说明

图1是表示本发明一种实施方式的流量控制装置结构的示意性断面图。

图2是表示同一实施方式的流量控制装置的程序部分构成的示意图。

图3是表示同一实施方式的流量控制装置的控制结构的示意性框图。

图4是表示同一实施方式的流量控制装置对扰动压力的控制概念的示意图。

图5是表示扰动压力对同一实施方式的流量控制装置的影响的示意性框图。

图6是表示同一实施方式的阀的压差流量特性的特征的示意性曲线图。

图7是表示同一实施方式的参数和控制系数的倾向的示意性曲线图。

图8是表示本发明另一种实施方式的流量控制装置结构的示意性断面图。

附图标记说明

100 流量控制装置

1 主体

11 流道

2 流量传感器

3 阀

4 控制机构

41 阀控制部

42 PID控制部

43 QV特性调整部

44 控制系数设定部

45 流入流量特性存储部

46 阀流量特性存储部

具体实施方式

参照各附图，对本发明的一种实施方式进行说明。

本实施方式的流量控制装置100是热式质量流量控制器，例如用于以规定的一定流量向半导体制造装置的真空室内部持续供给成分气体等。

更具体地说，如图1和图2所示，所述流量控制装置100包括：大体长方体形状的主体1，在内部形成有流道11；热式流量传感器2和阀3，安装在所述主体1上；以及控制机构4，根据所述流量传感器2的输出来控制所述阀3。

所述主体1在其底面上分别设置有用于导入或导出流体的导入口12和导出口13，并且以连接所述导入口12和所述导出口13之间的方式形成有所述流道11。相对于上述流道11在最下游设置有所述阀3，在所述阀3的上游设置有所述流量传感器2。在此，虽然利用所述流量控制装置100想要控制的流量是从所述导出口13导出后的流体的流量，但是在本实施方式中，并不是测量想要控制的流量本身，而是根据在比所述阀3靠向上游的其他位置测量的流量，控制所述阀3的开度。即，不是直接观测想要控制的对象的流量，而是从其他位置间接测量。

所述流量传感器2包括：作为流体阻力的分流元件21，设置在所述流道11内；细管22，设置成从所述流道11分路，在所述分流元件21的前后迂回；检测机构23，由设置在所述细管22上的两个线圈构成，检测与流量相关的值；以及流量计算部24，利用所述控制机构4的计算功能构成，并根据所述检测机构23的输出来计算流量。所述各线圈是电热线，所述各线圈上分别连接有将温度保持为某一规定温度的温度控制电路(未图示)。向各线圈施加的电压值从所述检测机构23向所述流量计算部24输出，所述流量计算部24根据各电压值来计算流量。

在本实施方式中，如果在至少包含从所述流量传感器2到所述阀3的流道11的内部容积VL中有流量变化，则即使在比所述阀3靠向下游没有流量变化，所述流量传感器2也输出为有流量变化。即，作为所述阀3下游的流量的阀后实际流量Q_out与作为由所述流量传感器2测量的流量的测量流量值y有可能不一致。

所述阀3例如是电磁阀或压电阀，根据由所述流量传感器2测量出的测量流量值y控制所述阀3的开度。所述阀3具有如下阀流量特性：假设上述阀3前后的压差一定时，该阀3的开度和通过的流量大体一对一对应，因此开度越大，则通过阀3的流量也就越大。

另一方面，还具有如下阀流量特性：假设上述阀3的开度一定时，所述阀3前后的压差即阀3的上游(一次侧)的压力越大，则通过阀3的流量也就越大。此外，此时的阀流量特性显示如下特性：开度越大、通过的流量越大，则上游的压力变大时增加的流量也变大。

所述控制机构4是所谓的包括CPU、存储器、A/D和D/A转换器、输入输出装置等的计算机，执行存储在所述存储器内的流量控制装置用程序，通过各种设备协作，至少发挥作为所述流量计算部24、阀控制部41、控制系数设定部44、流入流量特性存储部45和阀流量特性存储部46的功能。

对各部分进行说明。

所述流量计算部24根据所述检测机构23的输出，计算形成在所述主体1内部的流道11的流量，并且作为测量流量值y向所述阀控制部41输出。

如图2所示，所述阀控制部41根据设定流量值r和由所述流量传感器2测量的测量流量值y之间的偏差、以及设定的控制系数，以使所述偏差变小的方式控制所述阀3的开度。更具体地说，在图3的控制框图所示的将输入作为设定流量值r、将输出作为由所述流量传感器2测量出的测量流量值y的反馈系统中，所述阀控制部41起到用于控制由阀3和流量传感器2构成的控制对象的控制器的作用。如上所述，在本实施方式的流量控制装置100中，作为反馈系统的输出的测量流量值y和作为实际上想要保持为设定流量值r的流量的阀后实际流量Q_out不一致，该阀3下游的流量在图3的控制框图中表示为在所述阀3的模块后输出的值。

本实施方式的所述阀控制部41包括：PID控制部42，如图2的示意图和图3的控制框图所示进行用于流量控制的PID计算；以及QV特性调整部43，用于使所述阀3的控制上的特性与流动的流量和压力无关，而使控制特性大体一定。

所述PID控制部42针对输入的设定流量值r和测量流量值y的偏差进行PID计算，输出需要向所述阀3施加的电压。在本实施方式中，利用所述控制系数设定部44设定作为在所述PID控制部42中使用的控制系数的比例增益。另外，在用于说明本实施方式而使用的各图中，表示了为了使说明简单而使微分项的微分系数为零的情况。当然，在微分系数为零以外时，本发明也能够得到同样的效果。

如图3的(a)所示，所述QV特性调整部43与所述阀3的传递函数为反函数的关系。即，在以控制模块考虑时，如图3的(b)所示，在控制循环中只剩下所述PID控制部42和表示所述流量传感器2的特性的一次延迟要素。更具体地说，作为所述阀3的流量控制上的特性的流量和施加电压(开度)的关系的QV特性，受流体的流量、压力的影响而变化。在本实施方式中，以规定的设定流量值r和压力时的所述阀3的QV特性为基准，为了使在其他条件下成为同样的QV特性，所述QV特性调整部43相对于所述阀3的QV特性构成相反特性图。

所述控制系数设定部44设定所述阀控制部41中使用的控制系数，即使在所述阀3的上游产生压力变化，作为所述阀3下游的流量的阀后实际流量Q_out也不会偏离设定流量值r。即，所述控制系数设定部44设定所述阀控制部41的控制系数，使在所述阀3的上游产生扰动压力上升ΔP_in时的扰动流量减少量ΔQ_cl和扰动流量增加量ΔQ_valve均衡。

下面，详细说明在阀后实际流量Q_out稳定为设定流量值r的情况下，在所述阀3的上游产生压力变化时对流量控制的影响，以及所述控制系数设定部44设定什么样的控制系数。另外，在本实施方式中为了便于理解，定义了扰动压力上升ΔP_in、扰动流量减少量ΔQ_cl、扰动流量增加量ΔQ_valve的用语，但上述各量可以是正值或负值。但是，表示各量的正负的符号始终相同。此外，在本实施方式中，所述阀3上游的压力通常大体固定保持为基准压力P_base，当因某种扰动而使扰动压力上升时，变为P_base+ΔP_in。

图4的(a)不仅表示本实施方式的流量控制装置100，而且表示所述阀3上游有压力变化等扰动时的模型化的控制框图。如图4的(a)所示，所述阀3上游的压力变化给上述反馈控制系统至少带来两种扰动影响。

如图4的(b)所示，一种扰动影响是因为扰动压力上升ΔP_in，所以向至少包含从所述流量传感器2到所述阀3的流道11的内部容积VL(死区容积)流入的流量增加，因此由所述流量传感器2测量的测量流量值y与阀后实际流量Q_out不一致。在这种情况下，所述阀控制部41根据测量流量值y的增加量ΔQ_{in_vol}进行控制，使所述阀3的开度变小，所以如果没有其他影响，则与所述阀3开度的减少量相当的扰动流量减少量ΔQ_cl表现在阀后实际流量Q_out中。

另一种扰动影响是因为扰动压力上升ΔP_in而使所述阀3前后的压差变大，因此阀3的流量特性自身向流体容易通过所述阀3的倾向变化。在这种情况下，即使具有相同的开度，但因为流量特性的变化，通过所述阀3的流量增加，所以如果没有其他影响，则与压差的增加量相当的扰动流量增加量ΔQ_valve表现在阀后实际流量Q_out中。

在本实施方式中，通过使因扰动压力上升ΔP_in产生的扰动流量减少量ΔQ_cl和扰动流量增加量ΔQ_valve定量化，并且如图4的(c)所示以使其分别大体相等的方式设定控制系数，其结果，阀后实际流量Q_out不受扰动压力上升ΔP_in的影响而保持为设定流量值r。以下对各量进行定量性说明。

因压力扰动上升使流入内部容积VL的流量的增加量Q_{in_vol}与扰动压力上升ΔP_in的时间微分成正比，所以传递函数可以表现为式1。

[数1]

Q_{in vol}＝α·s·ΔP_in···(1)

在此，α是不随设定流量值r变化的常数，表示所述阀3上游的压力和流入内部容积VL的流入流量的关系的流入流量特性数据，该内部容积VL至少包含所述流量传感器2和所述阀3之间的流道11。上述流入流量特性数据可以预先存储在所述流入流量特性数据存储部45内，可以由所述控制系数设定部44参照。

此外，在图4的(a)的框图中把扰动视为输入、把阀后实际流量Q_out视为输出时，仅关注内部容积VL的影响的框图如图5的(a)所示，因此扰动流量减少量ΔQ_cl的传递函数如式2所示。

[数2]

在此，a₁和e₁设定为相同的值。

另一方面，如图6的(a)所示，作为流量-开度(施加电压)之间关系的阀流量特性，如果压力变化，即使是相同的开度，压力越高则流量越多。如图6的(b)所示，扰动流量增加量ΔQ_valve相当于在开度相同的情况下因扰动压力上升ΔP_in增加的流量。根据上述图6的(b)，如果针对扰动压力上升一个气压时的扰动流量增加量ΔQ_valve即每上升单位压力的扰动流量增加量β和相当于开度的设定流量值r之间的关系，描绘曲线图，得到如图6的(c)所示的大体线性关系，可以模型化为图4的(a)所示的控制模块。在此，图6的(c)所示的β相对于设定流量值r的斜率以从基准压力P_base的变化为基准制作。在未产生扰动的通常状态下，当所述阀3的上游保持比基准压力P_base高的压力时，β相对于r的斜率变小，当所述阀3的上游保持比基准压力P_base低的压力时，β相对于r的斜率变大。在本实施方式中，由于所述阀3的压力以基准压力P_base为基准而变化，所以仅确定图6的(c)的一个曲线图，用于控制系数的设定。

上述图6的(c)所示的设定流量值r和所述阀3上游压力的每单位压力上升量的所述扰动流量增加量β的关系，作为阀流量特性数据预先存储在所述阀流量特性存储部46内，所述控制系数设定部44可以对其进行参照。

并且，由于通过使由每个设定流量值r确定的β与扰动压力上升ΔP_in相乘，可以得出此时的扰动流量增加量ΔQ_valve，所以扰动流量增加量ΔQ_valve可以如式3所示。

[数3]

ΔQ_valve＝βΔP_in···(3)

并且，在图4的(a)的框图中把扰动视为输入、把阀后实际流量Q_out视为输出时，仅关注因扰动压力上升ΔP_in产生的阀流量特性的变化的影响的框图如图5的(b)所示，因此扰动流量增加量ΔQ_valve如式4所示。

[数4]

根据上述公式，所述控制系数设定部44设定控制系数，使式4的扰动流量增加量ΔQ_valve和式2的扰动流量减少量ΔQ_cl均衡。具体地说，如式5所示。

[数5]

如果对上述方程式进行求解，则如式6所示，可以确定阀3上游的压力变化完全未表示在阀后实际流量Q_out中的控制系数b₁。

[数6]

这种所述控制系数设定部44使用α、β来设定作为所述阀控制部41的控制系数的一个的b₁。如图7的(a)所示，由于α相对于设定流量值r取一定值，β伴随设定流量值r变大而变大，所以如图7的(b)所示，控制系数b₁相对于设定流量值r设定为大体成反比。

此外，由于控制系数b₁等于PID控制中的比例增益Kp的倒数与常数相乘，所以比例增益Kp如图7的(c)所示只要设定成相对于设定流量值r成比例变大即可。

由此，在本实施方式的流量控制装置100中，所述控制系数设定部44以因所述阀3上游的压力上升产生的扰动流量增加量ΔQ_valve和扰动流量减少量ΔQ_cl均衡而相互抵消的方式，设定b₁和比例增益Kp，所以能够使压力变化的影响不表现在阀后实际流量Q_out中。

即，如上所述，通过设定控制系数，在反馈控制系统中，使所述阀3上游的压力变化相对于所述阀3下游的流量的传递函数大体为零，因此可以不受压力扰动的影响，从而可以使所述阀3下游的流量大体始终稳定为设定流量值r。

此外，由于利用反馈控制系统自身的特性而未表现出压力扰动的影响，所以在本实施方式的流量控制装置100中，不需要检测压力扰动。因此，在无扰动的状态下，所述阀3上游的压力大体保持为基准压力P_base时，即使不像以往那样设置用于检测扰动的附加的传感器，也可以相对于扰动实现稳定的流量控制。

对其他实施方式进行说明。

为了在流道内流动的流体的种类改变时，也能够以充分发挥所述实施方式的流量控制能力的方式来设定控制系数，所述控制系数设定部可以根据流体种类的摩尔比热，对所述控制系数进行修正。更具体地说，例如知道对氮气或氦气等惰性气体确定的控制系数b₁，并使其他种类的流体流动时，通过使各流体种类的摩尔比热的比与b₁相乘，修正成符合上述流体种类的b₁。另外，摩尔比热越高的流体，越具有难以受到所述阀的压力变化的影响的倾向。

在所述实施方式中，作为控制系数，设定增益b₁和用于PID控制的比例增益Kp，使扰动流量减少量和扰动流量增加量相互抵消，但也可以适当地设定其他控制系数来使其相互抵消。

可以使用所述的α和β，适当地计算需要设定的控制系数，也可以将使扰动流量减少量和扰动流量增加量相互抵消的增益与设定流量值的关系预先制作成表等，并且以通过参照上述表来设定所述阀控制部的控制系数的方式构成所述控制系数设定部。

在所述实施方式中，流量传感器是热式流量传感器，但是也可以是利用其他测量原理的流量传感器。具体地说，可以使用压力式流量传感器。

在所述实施方式中，利用所述控制系数设定部针对每个设定流量值适当设定所述阀控制部中使用的控制系数，在例如仅以预先确定的一定的设定流量值进行流量控制的使用用途中，可以省略所述控制系数设定部，并固定控制系数。此外，所述控制系数设定部不仅可以基于设定流量值、还可以基于在流道内流动的流体的压力来设定控制系数，以使扰动流量增加量和扰动流量减少量实质上均衡。更具体地说，为了在阀3上游的压力即使在无扰动的状态下也能够从基准压力P_base改变为其他压力并保持、在β相对于设定流量值r的斜率变化的情况下，使扰动流量增加量和扰动流量减少量均衡，如图8所示，可以在所述阀3的上游预先设置压力传感器5，所述控制系数设定部44根据测量的压力和设定流量值改变β，并设定比例增益Kp等控制系数。此外，由于β是根据气体种类而变化的值，所以所述控制系数设定部可以接受气体种类，设定与气体种类对应的控制系数。通过这种方式，可以进一步实现抗压力扰动强的流量控制。

在所述实施方式中，以所述阀上游的压力上升为基准，定义了所述控制系数、所述扰动流量增加量和所述扰动流量减少量，当然也能够以扰动压力下降为基准来进行定义。在这种情况下，可以说明所述控制系数是以如下方式设定的值，在所述阀的上游产生扰动压力下降时，使扰动流量增加部分和扰动流量减少部分实质上均衡，所述扰动流量增加部分是与所述阀控制部根据所述扰动压力下降产生的测量流量值的减少量使所述阀开度增加的增加量对应的流量增加量，所述扰动流量减少部分是与所述扰动压力下降产生的所述阀前后的压差的下降量对应的流量减少量。

在所述实施方式中，所述阀控制部利用PID控制来控制流量，但是例如也可以利用I-PD控制等其他控制算法来控制流量。此外，在所述实施方式中，根据所述阀的QV特性进行流量控制，但是例如也可以基于流量和所述阀的开度自身之间的关系、或流量和阀的阀体的位置关系来控制阀。更具体地说，可以使所述阀具有位移传感器，该位移传感器能够测量所述阀的开度或所述阀体的位置，对上述位移传感器的输出进行反馈并进行阀的控制。在这种情况下，可以进一步提高阀的响应性，并且可以实现高速的控制。

在现有的流量控制装置中，为了能够以后续追加的方式实现本发明这样的流量控制，只要使用例如存储有所述流量控制装置用程序的存储介质，在现有的流量控制装置中安装程序，发挥作为本发明的阀控制部和控制系数确定部的功能即可。另外，作为存储介质可以使用CD、DVD、HDD、闪存器等各种存储器。

另外，只要不违反本发明的宗旨，可以进行各种实施方式的组合和变形。

Claims

1.一种流量控制装置，其特征在于，

包括：

阀，设置在流体流动的流道内；

流量传感器，在所述流道内设置在比所述阀靠向上游；

阀控制部，根据设定流量值与由所述流量传感器测量出的测量流量值之间的偏差和设定的控制系数，以使所述偏差变小的方式控制所述阀；以及

控制系数设定部，根据所述阀上游的压力或所述设定流量值设定所述阀控制部的所述控制系数，

所述控制系数是以如下方式设定的值，在所述阀的上游产生扰动压力上升时，使作为与所述阀的开度的减少量对应的流量减少量的扰动流量减少量和作为与所述阀前后的压差的增加量对应的流量增加量的扰动流量增加量实质上均衡。

2.根据权利要求1所述的流量控制装置，其特征在于，

所述阀控制部利用PID控制来控制所述阀的开度，

所述控制系数设定部将比例增益设定为所述控制系数，并且设定流量值越大，则将比例增益设定得越大，以使所述扰动流量增加量和所述扰动流量减少量实质上均衡。

3.根据权利要求1所述的流量控制装置，其特征在于，

还包括：

流入流量特性存储部，存储流入流量特性数据，所述流入流量特性数据表示所述阀上游的压力和流入内部容积的流入流量的关系，所述内部容积至少包含所述流量传感器和所述阀之间的流道；以及

阀流量特性存储部，存储阀流量特性数据，所述阀流量特性数据表示设定流量值和所述阀上游的压力的每单位压力上升量的所述扰动流量增加量的关系，

所述控制系数设定部以如下方式设定所述控制系数，使根据所述流入流量特性数据和所述控制系数计算出的所述扰动流量减少量和根据所述阀流量特性数据和设定流量值计算出的扰动流量增加量均衡。

4.根据权利要求1所述的流量控制装置，其特征在于，所述流量传感器是热式流量传感器。

5.根据权利要求1所述的流量控制装置，其特征在于，所述流量传感器是压力式流量传感器。

6.根据权利要求1所述的流量控制装置，其特征在于，所述控制系数设定部根据流体种类的摩尔比热，对所述控制系数进行修正。

7.一种流量控制方法，所述流量控制方法使用流量控制装置，所述流量控制装置包括：阀，设置在流体流动的流道内；流量传感器，在所述流道内设置在比所述阀靠向上游；阀控制部，根据设定流量值与由所述流量传感器测量出的测量流量值之间的偏差和设定的控制系数，以使所述偏差变小的方式控制所述阀；以及控制系数设定部，根据所述阀上游的压力或所述设定流量值设定所述阀控制部的所述控制系数，

所述流量控制方法的特征在于，

以如下方式设定所述控制系数，在所述阀的上游产生扰动压力上升时，使作为与所述阀的开度的减少量对应的流量减少量的扰动流量减少量和作为与所述阀前后的压差的增加量对应的流量增加量的扰动流量增加量实质上均衡。