CN108227763B

CN108227763B - 流量控制装置和程序存储介质

Info

Publication number: CN108227763B
Application number: CN201711293621.3A
Authority: CN
Inventors: 林繁之; 长井健太郎; 山口正男
Original assignee: Horiba Stec Co Ltd
Current assignee: Horiba Stec Co Ltd
Priority date: 2016-12-15
Filing date: 2017-12-08
Publication date: 2022-07-26
Anticipated expiration: 2037-12-08
Also published as: KR20180069708A; TW201823901A; US10503179B2; CN108227763A; US20180173249A1; JP2018097759A; KR102404591B1; JP7245600B2; TWI745507B

Abstract

本发明提供流量控制装置和程序存储介质，特别是即使在目标流量下降这样的过渡响应状态下也能高速响应。所述流量控制装置包括：阀，具备测量开度的位置传感器，设置在流体流过的流道(L)上；具备节流器的流量传感器，设置在所述阀的上游侧；第一压力传感器，设置在所述节流器的下游侧，并且位于所述阀的上游侧；设置在所述阀(2)的下游侧的第二压力传感器；特性图存储部，存储特性图，该特性图至少表示所述阀(2)的开度、所述阀的前后的压差以及流过所述流道的流体的流量之间的关系；以及阀控制部，控制所述阀的开度，以使流过所述流道的流体的流量成为接收到的目标流量。

Description

流量控制装置和程序存储介质

技术领域

本发明涉及包括用于构成流量传感器的流阻元件的流量控制装置。

背景技术

对于在近年的半导体制造工序中用于控制成分气体等的流量的质量流量控制器，要求其在目标流量上升时或者下降时等过渡状态下的响应高速化。

以往，为了应对这种要求，例如尽可能减小质量流量控制器的内部流道的体积。

可是，现状是质量流量控制器的内部流道的小容积化基本已达到极限，特别是对于目标流量下降时的气体流量的响应速度，难以满足所要求的水准。

于是，本发明的发明人对这样的问题专心研究时发现，以往的质量流量控制器存在以下的结构性问题。

即，专利文献1所示的用于半导体制造工序的质量流量控制器，在阀的下游侧设置有压力式的流量传感器。为了得到流量计算所必需的压差，所述流量传感器具备节流孔和层流元件等流阻元件。因此，目标流量下降时所述流阻元件阻碍通过阀后的气体流动，气体会滞留在流阻元件的上游侧。因此，即使阀的开度加大，向下游侧流通的流量也变得难以变大，下降时气体的流量不能以期望的响应速度降低。

现有技术文献

专利文献1：日本专利公开公报特开2015-109022号

发明内容

本发明是鉴于如上所述的问题而做出的发明，本发明的目的是提供特别是在目标流量下降这样的过渡状态下也能高速响应的流量控制装置。

即，本发明提供一种流量控制装置，其包括：阀，具备测量开度的位置传感器，设置在流体流过的流道上；流量传感器，设置在所述阀的上游侧，包括流阻元件，输出第一流量；第一压力传感器，设置在所述流阻元件的下游侧，并且位于所述阀的上游侧；特性图存储部，存储特性图，所述特性图至少表示所述阀的开度、所述阀的前后的压差以及流过所述流道的流体的流量之间的关系；第二流量计算部，根据由所述位置传感器测量的测量开度以及由所述第一压力传感器测量的第一压力，从所述特性图计算第二流量；状态判断部，判断流过所述流道的流体的流量是处于稳定状态还是处于过渡状态；以及阀控制部，控制所述阀，以使流过所述流道的流体的流量成为接收到的目标流量，当所述状态判断部判断为处于稳定状态时，所述阀控制部根据所述目标流量与从所述流量传感器输出的所述第一流量的偏差，控制所述阀的开度，当所述状态判断部判断为处于过渡状态时，所述阀控制部根据所述目标流量与所述第二流量计算部计算出的所述第二流量的偏差，控制所述阀的开度。

按照这样的流量控制装置，由于所述流阻元件设置在所述阀的上游侧，所以通过所述阀后的流体不通过所述流阻元件。因此，所述流阻元件不会阻碍流量降低时的流体流，因此能使所述阀的开度直接反映到流量的变化上。

此外，当所述状态判断部判断为处于过渡状态时，由于所述阀控制部根据响应速度比从所述流量传感器输出的第一流量快的、参照所述特性图计算出的所述第二流量，控制所述阀，所以能用短时间变化到用于实现目标流量所必需的开度。

利用上述效果的协同作用，特别是能够提高目标流量下降时的响应速度。

为了能够实现根据由所述位置传感器测量的测量开度并参照特性图计算的第二流量的长期的再现性，总是能够使过渡状态的响应高速化，优选的是，所述流量控制装置还包括特性图更新部，当所述状态判断部判断为处于稳定状态时，所述特性图更新部根据由所述流量传感器测量的第一流量、由所述第一压力传感器测量的第一压力、以及由所述位置传感器测量的测量开度，更新存储在所述特性图存储部中的特性图。

为了能够加进流体的温度对流量控制的影响，进一步提高过渡状态下的响应速度，从而也提高流量控制的精度，优选的是，所述特性图表示所述流体的温度、所述阀的开度、所述阀的前后的压差以及流过所述流道的流体的流量的关系。

为了通过准确地得到作为所述阀的下游侧的压力的第二压力，从而能够进一步减小目标流量与实际的流量的误差，优选的是，所述流量控制装置还包括第二压力传感器，所述第二压力传感器设置在所述阀的下游侧，所述第二流量计算部根据由所述位置传感器测量的测量开度、由所述第一压力传感器测量的第一压力以及由所述第二压力传感器测量的第二压力，从所述特性图计算第二流量。

为了将所述阀的下游侧的第二压力的变化与通过所述阀的流量之间的关系准确地反映到所述特性图中，从而进一步提高实际的流量的再现性，优选的是，当所述状态判断部判断为处于稳定状态时，所述特性图更新部根据由所述流量传感器测量的第一流量、由所述第一压力传感器测量的第一压力、由所述第二压力传感器测量的第二压力、以及由所述位置传感器测量的测量开度，更新存储在所述特性图存储部中的特性图。

为了能够容易地提高响应速度和流量控制的精度，优选的是，所述流量传感器还包括：上游侧压力传感器，设置在所述流阻元件的上游侧；以及第一流量计算部，根据由所述上游侧压力传感器测量的上游侧压力和由所述第一压力传感器测量的第一压力，计算第一流量。按照这种压力式的流量传感器，由于测量流量的响应速度快，所以相应地，流量控制的响应速度也容易提高。

作为容易利用以往就存在的流量控制装置的特性图的具体方式，优选的是，所述流量传感器还包括：分支管，从所述流阻元件的上游侧分路，向所述流阻元件的下游侧汇合；一对线绕电阻，设置在所述分支管上；以及第一流量计算部，根据所述一对线绕电阻的输出，计算第一流量。

此外，本发明还提供一种流量控制装置，其包括：阀，具备测量开度的位置传感器，设置在流体流过的流道上；流量传感器，设置在所述阀的下游侧，包括流阻元件，输出第一流量；第一压力传感器，设置在所述阀的上游侧；特性图存储部，存储特性图，所述特性图至少表示所述阀的开度、所述阀的前后的压差、以及流过所述流道的流体的流量之间的关系；第二流量计算部，根据由所述位置传感器测量的测量开度以及由所述第一压力传感器测量的第一压力，从所述特性图计算第二流量；状态判断部，判断流过所述流道的流体的流量是处于稳定状态还是处于过渡状态；以及阀控制部，控制所述阀的开度，以使流过所述流道的流体的流量成为接收到的目标流量，当所述状态判断部判断为处于稳定状态时，所述阀控制部根据所述目标流量与从所述流量传感器输出的所述第一流量的偏差，控制所述阀的开度，当所述状态判断部判断为处于过渡状态时，所述阀控制部根据所述目标流量与所述第二流量计算部计算出的所述第二流量的偏差，控制所述阀的开度，所述流量传感器还包括：高阻力流道，设有所述流阻元件；低阻力流道，与所述高阻力流道并列设置，在末端与所述高阻力流道汇合；以及切换阀，对流道进行切换，以使流体流过所述高阻力流道和所述低阻力流道中的任意一方，当所述状态判断部判断为处于过渡状态时，所述切换阀使流体流过所述低阻力流道。

按照这样的流量控制装置，在目标流量上升或者下降等过渡状态下，能够使通过所述阀后的流体不通过所述流阻元件，因此流体流不会被所述流阻元件阻碍而发生滞留，能够使响应高速化。

为了即使不包括状态判断部以及第二流量计算部，也能够根据阀的前后的压差和目标流量计算应设定的阀的目标开度，并以使所述目标开度与设于所述阀的位置传感器表示的测量开度一致的方式进行控制，从过渡状态瞬时变更到稳定状态下的开度，从而提高响应速度，可以采用下述的流量控制装置，其包括：阀，具备测量开度的位置传感器，设置在流体流过的流道上；流量传感器，设置在所述阀的上游侧，包括流阻元件；第一压力传感器，设置在所述流阻元件的下游侧，并且位于所述阀的上游侧；第二压力传感器，设置在所述阀的下游侧；特性图存储部，存储特性图，所述特性图至少表示所述阀的开度、所述阀的前后的压差以及流过所述流道的流体的流量之间的关系；特性图更新部，根据由所述流量传感器测量的第一流量、由所述第一压力传感器测量的第一压力、由所述第二压力传感器测量的第二压力、以及由所述位置传感器测量的测量开度，更新存储在所述特性图存储部中的特性图；以及开度控制部，控制所述阀的开度，以使流过所述流道的流体的流量成为接收到的目标流量，所述开度控制部根据当目标流量处于过渡状态时接收到的目标流量、由所述第一压力传感器测量的第一压力、以及由所述第二压力传感器测量的第二压力，从所述特性图决定目标开度，并控制所述阀的开度，以使由所述位置传感器测量的测量开度成为所述目标开度。

为了在现有的流量控制装置中，与本发明同样地，即使在过渡状态下也能够用短时间变化到实现目标流量所必需的开度，提高响应速度，只要利用程序存储介质，将本发明的流量控制装置用程序安装到现有的流量控制装置即可。所述程序存储介质，其上存储有流量控制装置用程序，所述流量控制装置包括：阀，具备测量开度的位置传感器，设置在流体流过的流道上；流量传感器，设置在所述阀的上游侧，包括流阻元件，输出第一流量；以及第一压力传感器，设置在所述流阻元件的下游侧，并且位于所述阀的上游侧，所述流量控制装置用程序使计算机发挥作为特性图存储部、第二流量计算部、状态判断部以及阀控制部的功能，所述特性图存储部，存储特性图，所述特性图至少表示所述阀的开度、所述阀的前后的压差以及流过所述流道的流体的流量之间的关系，所述第二流量计算部，根据由所述位置传感器测量的测量开度以及由所述第一压力传感器测量的第一压力，从所述特性图计算第二流量，所述状态判断部，判断流过所述流道的流体的流量是处于稳定状态还是处于过渡状态，所述阀控制部，控制所述阀，以使流过所述流道的流体的流量成为接收到的目标流量，当所述状态判断部判断为处于稳定状态时，所述阀控制部根据所述目标流量与从所述流量传感器输出的所述第一流量的偏差，控制所述阀的开度，当所述状态判断部判断为处于过渡状态时，所述阀控制部根据所述目标流量与所述第二流量计算部基于由所述位置传感器测量的测量开度计算出的所述第二流量的偏差，控制所述阀的开度。另外，流量控制装置用程序可以通过电子方式传送，也可以存储在CD、DVD、HDD、闪存器等程序存储介质中。

按照如上所述的本发明的流量控制装置，在目标流量上升或者下降等过渡状态下，能够使通过阀后的流体不通过流阻元件，并且能够通过利用了响应速度快的第二流量的阀控制，使所述阀的开度立即变更为目标开度。因此，即使在目标流量上升时和下降时，都能够使流体的流量以高速追随目标值。

附图说明

图1是表示本发明第一实施方式的流量控制装置的过渡状态的控制模式的示意图。

图2是表示第一实施方式的流量控制装置的阀的结构的示意图。

图3是表示第一实施方式的流量控制装置的特性图的例子的示意图。

图4是表示第一实施方式的流量控制装置的稳定状态的控制模式的示意图。

图5是表示本发明第二实施方式的流量控制装置的过渡状态的控制模式的示意图。

图6是表示第二实施方式的流量控制装置的稳定状态的控制模式的示意图。

图7是表示本发明第三实施方式的流量控制装置的过渡状态的控制模式的示意图。

图8是表示第三实施方式的流量控制装置的稳定状态的控制模式的示意图。

图9是表示本发明第四实施方式的流量控制装置的示意图。

附图标记说明

100 质量流量控制器(流量控制装置)

1 流量传感器

P0 上游侧压力传感器

11 节流器、分流元件(流阻元件)

P1 第一压力传感器

12 第一流量计算部

13 分支管

14 线绕电阻

15 高阻力流道

16 低阻力流道

17 三通阀(切换阀)

2 阀

24 位置传感器

3 特性图存储部

4 第二流量计算部

5 状态判断部

6 阀控制部

7 图更新部

具体实施方式

参照图1至图4说明本发明第一实施方式的流量控制装置。

第一实施方式的流量控制装置在半导体制造工序中，用于以目标流量向室(chamber)内流通成分气体。所述质量流量控制器100例如输入有阶跃函数作为目标流量。即，目标流量包含在规定时间内流量增加规定值以上的上升、长期维持某流量的固定流量期间、在规定时间内流量減少规定值以上的下降。所述质量流量控制器100是与流体控制设备和控制板C一体化的组件化装置，所述控制板C负责基于各流体控制设备的输出的计算和控制。此外，所述质量流量控制器100在过渡状态和稳定状态下如图1和图4所示使流量控制模式不同。

如图1所示，所述质量流量控制器100作为流体控制设备，包括：内部流道L，形成在未图示的块体内；以及设在所述内部流道L上的过滤器F、流量传感器1、阀2、第二压力传感器P2。

下面对各部分进行说明。

所述过滤器F设置在最上游，用于防止流体中的垃圾等流入室中。

所述流量传感器1为压力式传感器，设置在比所述阀2更靠上游侧。所述流量传感器1从上游侧起依次设置有上游侧压力传感器P0、作为流阻元件的节流器11、以及第一压力传感器P1。所述第一压力传感器P1用于根据所述节流器11的前后的压差计算流量，并且也用于测量所述阀2的前后的压差。即，设置在所述节流器11和所述阀2之间的所述第一压力传感器P1，通过在两个测量目的中共用，使压力传感器的设置数量减少了一个。此外，所述流量传感器1包括通过所述控制模式的计算功能构成的第一流量计算部12。所述第一流量计算部12根据由所述上游侧压力传感器P0和所述第一压力传感器P1测量的压力，换算为流量。

如图2所示，所述阀2内置有用于测量开度的位置传感器24。所述位置传感器24根据使阀体21移动的柱塞23的位移，间接地测量阀体21相对于阀座22的位移。所述位置传感器24包括：金属制的靶(target)25，固定在柱塞23上；以及传感器主体26，与所述靶25相对。所述位置传感器24通过所述传感器主体26检测因所述靶25和所述传感器主体26的分离距离发生变化而产生的电容的变化，并转换为开度。另外，位置传感器24不限于电容式的位移传感器，也可以是涡电流式的位移传感器，还可以是直接测量阀体21的传感器。此外，也可以是测量驱动柱塞23的压电致动器等的位移的位移传感器。

所述第二压力传感器P2设置在所述阀2的下游侧。另外，上游侧压力传感器P0、第一压力传感器P1、第二压力传感器P2分别使用相同形式的传感器。另外，上游侧压力传感器P0、第一压力传感器P1、第二压力传感器P2各压力传感器也可以分别使用不同形式的传感器。

所述控制板C是包括CPU、存储器、A/D和D/A转换器、输入输出装置、显示器等的计算机，通过执行存储在所述存储器的规定区域中的流量控制装置用程序并与各种设备协作，发挥作为所述第一流量计算部12、特性图存储部3、第二流量计算部4、状态判断部5、阀控制部6、图更新部7的功能。下面对前述的第一流量计算部12以外的各部分进行详细说明。

如图3所示，所述特性图存储部3存储表示所述阀2的开度、所述阀2的前后的压差、流体的温度、以及流过所述流道L的流体的流量之间的关系的特性图。换句话说，是将压差、温度、开度作为输入变量并将流量作为输出变量的函数。所述特性图例如是通过出厂时的试验，根据实测数据制作而成的。更具体地说，成对地存储阀2处于某开度时由所述第一压力传感器P1和所述第二压力传感器P2测量的第一压力、第二压力、流体的温度与、由所述流量传感器1测量的测量流量。如图3所示，在动作范围内仅实际测量规定点数，并通过对实际测量的数据进行插补，可以计算出所述特性图。

所述第二流量计算部4根据当前由所述位置传感器24测量的测量开度、由所述第一压力传感器P1测量的第一压力以及由所述第二压力传感器P2测量的第二压力，从所述特性图计算第二流量。即，从所述特性图存储部3读出特性图，将当前的测量开度、第一压力、第二压力输入到函数中，得到对应的第二流量。另外，第二流量计算部4和流量传感器1一起持续计算平时流量。所述第二流量计算部4计算的第二流量，由于未利用节流器11引起的压力降低进行计算，所以时间延迟比流量传感器1小，能够实质上同时表示通过所述阀2的实际的流量。

所述状态判断部5根据从所述流量传感器1输出的第一流量或所述第二流量计算部2计算出的第二流量，判断流过流道L的流体的状态是稳定状态还是过渡状态。在此，稳定状态是指流过流道L的流体的流量基本保持固定。过渡状态是指流过流道L的流体的流量发生规定值以上变化的状态。如图1和图4所示，所述状态判断部5根据判断结果，变更所述质量流量控制器100的控制模式。在判断为非稳定状态期间，即，所述状态判断部5判断为处于过渡状态期间，如图1所示将参照特性图得到的、响应速度快的第二流量输入所述阀控制部6。此外，所述状态判断部5在判断为处于过渡状态期间，例如将第二流量作为当前的流量值向外部输出，并显示在显示器上。这样，质量流量控制器100在过渡状态下执行基于位置传感器24的输出的流量控制模式。

另一方面，当判断为处于稳定状态时，如图4所示，所述状态判断部5把作为来自流量传感器1的输出的第一流量输入所述阀控制部6和所述特性图更新部7。此外，所述状态判断部5在判断为处于稳定状态期间，例如将第一流量作为当前的流量值向外部输出，并显示在显示器上。这样，质量流量控制器100在稳定状态下执行基于第一流量的流量控制模式，所述第一流量是根据在节流器11产生的压力差计算出来的。

根据在输入了规定目标流量的状态下测量流量是否在某个规定期间在规定的误差范围内追随，判断流过流道L的流体的流量是处于过渡状态还是处于稳定状态。例如在规定时间内，针对规定目标流量，第一流量或第二流量例如以5％以内的误差追随时，判断为处于稳定状态。反之，当产生5％以上的误差时判断为处于过渡状态。另外，作为更严格的基准，所述状态判断部5可以在第一流量或第二流量以2％以内的误差在规定时间内追随规定目标流量的情况下判断为处于稳定状态。此外，也可以不把第一流量或第二流量作为判断基准，而是例如把从目标流量中存在不连续点的时点起的规定时间判断为过渡状态，经过规定时间后判断为稳定状态，以该方式构成所述状态判断部5。

如图1和图4所示，所述阀控制部6在过渡状态和稳定状态下的动作不同。所述阀控制部6在图1所示的过渡状态下的控制模式下，基于参照特性图得到的第二流量进行开度控制。即，当目标流量上升时或成为下降的过渡状态时，所述阀控制部6根据接收的目标流量和第二流量，对向所述阀2施加的施加电压进行反馈控制。即，在过渡状态下尽管计算出了第一流量，但是不将其用于所述阀2的开度控制。

另一方面，在如图4所示的稳定状态下的控制模式下，由所述流量传感器1测量的第一流量反馈到所述阀控制部6，根据目标流量和第一流量，对施加电压进行反馈控制。即，成为尽管计算出了第二流量，但是不将其用于所述阀2的开度控制的状态。

所述特性图更新部7根据在图4所示的稳定状态下的控制模式下测量的第一流量、第一压力、第二压力、温度、开度，更新特性图。例如，特性图更新部7在向第一流量计算部12输入的各时刻，将第一压力、第二压力、温度依次存储到所述特性图存储部3的临时存储器中，当在稳定状态下向所述特性图更新部7输入第一流量时，将上述值更新为特性图的值。即，在稳定状态下的控制模式下达成的状态量1个点在图3的特性图中被改写。

按照如上所述构成的第一实施方式的质量流量控制器100，由于在比所述阀2更靠上游侧设有具有节流器11的流量传感器1，因此目标流量下降时，通过了所述阀2后的流体流不会被所述节流器11阻碍。即，如果所述阀2的开度变小，则流体的流量也能立刻变小。

此外，在过渡状态下的控制模式下，为了根据节流器11前后的压力进行计算，不使用流量变化时产生时间延迟的第一流量，而是使用根据位置传感器24的测量开度、阀2前后的压差、温度以及特性图计算出的、针对实际上变化的流量不易产生时间延迟的第二流量，用于阀2的控制。因此，即使目标流量大幅变化时，也能立即变更到达成目标流量的开度。

因此即使在下降时也能够用短时间实现目标流量。此外，即使在上升时也基本同样，所以相比于以往的技术，能够提高过渡状态下的流量控制的响应速度。

此外，因为通过所述特性图更新部7依次更新特性图，所以例如即使阀2的施加电压和开度之间存在滞后现象，容易产生经时变化，也总能够正确地实现目标流量。即，能够在基于来自位置传感器24的输出进行阀控制的同时，持续长期保证流量控制的再现性。

接着参照图5和图6说明本发明第二实施方式的质量流量控制器100。

如图5和图6所示，第二实施方式的质量流量控制器100和第一实施方式的不同点在于，使用热式的流量传感器1取代第一实施方式的压力式的流量传感器1。所述热式的流量传感器1也配置在所述阀2的上游侧，作为热式的流量传感器1所具备的流阻元件的分流元件11配置在所述阀2的上游侧。此外，如图5和图6的功能框图所示，过渡状态下的控制模式、稳定状态下的控制模式的构成以及动作相同。

对热式的所述流量传感器1具体地进行说明，所述流量传感器1包括：分支管13，从所述分流元件11的上游侧分路，向所述分流元件11的下游侧汇合；一对线绕电阻14，设置在所述分支管13上；以及第一流量计算部12，根据所述一对线绕电阻14的输出，计算流量。另外，由于热式的流量传感器1不具备压力传感器，所以为了测量所述阀2的前后的压差，在热式的流量传感器1和所述阀2之间设有第一压力传感器P1。

所述分支管13为金属制的细管，在所述细管的外侧设有发挥温度传感器兼加热器的作用的一对线绕电阻14。以将各线绕电阻14温度保持固定的方式控制各自的施加电压，所述第一流量计算部12根据此时的电压，计算流量。另外，也可以以通过使施加电压固定并根据各线绕电阻14的温度的不同来计算流量的方式构成第一流量计算部12。

按照这样的第二实施方式的质量流量控制器100，能够得到与第一实施方式同样的效果。即，由于阀2设置在热式的流量传感器1所具备的分流元件11的下游侧，所以即使目标流量发生台阶状变化，流量处于过渡状态期间，分流元件11也不阻碍通过阀2的流体流。此外，由于在图5所示的过渡状态下，根据位置传感器24的测量开度、第一压力、第二压力、温度并参照特性图计算出的第二流量被反馈，由此阀控制部6进行阀2的开度控制，所以不易产生时间延迟。因此针对目标流量的台阶状的变化，能够用短时间使通过阀2的实际的流量进行追随。

此外，在图6所示的稳定状态下的控制中，基于用热式的流量传感器1测量的第一流量执行阀2的控制，并且用由流量传感器1测量的第一流量和该时点的第一压力、第二压力、温度，更新特性图。因此，即使阀2产生滞后现象，也能够持续长期保证第二流量的准确性。此外，即使由于滞后现象以外的原因产生了误差，也可以通过更新特性图，总是计算出正确的第二流量。

接着参照图7和图8说明第三实施方式的质量流量控制器100。相比于第一实施方式，第三实施方式的质量流量控制器100的相对于阀2的压力式的流量传感器1的配置及结构不同。

具体地说，压力式的流量传感器1设置在所述阀2的下游侧，并且仅使流体流过高阻力流道15和低阻力流道16中的任意一方，所述高阻力流道15在所述流量传感器1内设有节流器11，所述低阻力流道16仅由未设置有节流器11的中空配管形成。即，第三实施方式的流量传感器1包括：第二压力传感器P2，设置在所述阀2的下游侧；作为切换阀的三通阀17，设置在所述第二压力传感器P2的下游侧；所述高阻力流道15和所述低阻力流道16，分别与所述三通阀17的两个出口连接；以及下游侧压力传感器P3，设置在比低阻力流道16和高阻力流道15汇合地点更靠下游侧。所述流量传感器1进行三通阀17的切换，使得在状态判断部6判断为处于过渡状态情况下的控制模式下如图7所示使流体流过所述低阻力流道16；在所述状态判断部6判断为处于稳定状态情况下的控制模式下如图8所示使流体流过所述高阻力流道15。因此，所述流量传感器1仅在流体流过高阻力流道15且因节流器11的作用产生压差时，才能测量流量。在该情况下，第一流量计算部12根据由第二压力传感器P2测量的第二压力和由所述下游侧压力传感器P3测量的下游侧压力，计算测量流量。

另一方面，在过渡状态下通过使流体流过低阻力流道16，流体不会经由节流器11从而不妨碍流体流向下游侧。这样，提高了过渡状态下的流量控制的响应速度。另外，由于流体流过低阻力流道16期间不产生压差，所以所述第一流量计算部12不能计算流量。因此根据第二流量计算部4将当前的测量开度、第一压力、第二压力、温度输入存储在特性图存储部3中的特性图得到的第二流量，由阀控制部7进行阀2的开度控制。如图7和图8的功能框图所示，其它控制方式与第一实施方式相同。

按照这样的第三实施方式的质量流量控制器100，即使将流量传感器1配置在阀2的下游侧，目标流量下降时流体也绕过节流器11进行流动，由此能够提高流量控制的响应速度。此外，在不能通过节流器11的压差计算流量的过渡状态期间，能够用根据阀2的前后的压差、温度、测量开度从特性图计算出的第二流量持续进行阀2的控制。此外，在稳定状态下，根据由流量传感器1测量的第一流量及作为此时的特性参数的测量开度、第二压力、下游侧压力，对特性图进行更新，因此即使因阀2的滞后现象使特性图产生变化，也会被适当修正，所以能持续长期保证根据测量开度计算出的第二流量的正确性。

接着参照图9说明第四实施方式的质量流量控制器100。第四实施方式的质量流量控制器100以下述方式进行控制：在目标流量变化的过渡状态下，根据阀2前后的压差和最终的目标流量，并参照存储在特性图存储部3中的特性图，取得应达成的阀2的开度并进行控制，使由位置传感器24测量的测量开度成为取得的开度。具体地说，第四实施方式的质量流量控制器100，取代所述各实施方式的阀控制部5，包括开度控制部51。所述开度控制部51根据接收的目标流量、由第一压力传感器P1测量的第一压力和由第二压力传感器P2测量的第二压力，从所述特性图决定对应的目标开度。该目标开度与在过去的控制实际成果中流过流道L的流体在所述阀2的前后产生第一压力和第二压力的压差的状态下实现目标流量时由所述阀2达成的开度相同。

此外，所述开度控制部51以使由所述位置传感器24测量的测量开度成为从特性图取得的所述目标开度的方式，改变对所述阀2施加的施加电压，由此控制所述阀2的开度。由于所述开度控制部51不进行基于测量流量与目标流量的偏差的反馈控制，而是从最初开始对实际的开度进行向应达成的目标开度去的前馈控制，所以能够使响应速度非常快。

以下说明其它的实施方式。

流量控制装置只要构成为至少在目标流量下降时实施过渡状态下的控制模式即可。即，目标流量上升时，可以进行与稳定状态下的控制模式同样的、对由流量传感器测量的第一流量进行反馈控制。

关于各实施方式中利用计算机的功能实现的各功能模块，设为由单个控制板实现其功能，但是例如也可以通过另外的控制板实现流量计算部的功能，还可以通过外部的个人计算机等实现各功能模块的功能。

即使在稳定状态下的控制模式下，也可以不进行流量反馈，而利用从特性图得到的第二流量进行阀的控制。在该情况下，流量传感器测量的第一流量仅用于特性图的更新即可。

可以在低阻力流道的内部，设置比在高阻力流道上设置的节流器阻力小的节流器。通过这样做，不仅下降时的响应特性比以往的好，即使在流体流过低阻力流道时也能根据压差计算流量。此外，切换阀不限于三通阀，也可以是其它的阀。

也可以采用下述方式：例如在流道的下游侧与MOCVD或室连接、阀的下游侧基本保持在真空压力等固定压力时，不设置第二压力传感器，假定第二压力与室内基本保持相同的压力，计算第二压力与第一压力的压差，并参照特性图。此外，在来自作为流过流道的流体的供给源的储气瓶的供给压基本保持一定时，可以省略上游侧压力传感器，假定流阻元件的上游侧的压力保持在与供给压基本相同的压力，使流量传感器输出测量流量。

特性图也可以省略温度，仅表示开度、阀前后的压差、以及流量之间的关系。此外，关于使用特性图的过渡状态下的流量控制，不限于根据测量开度、阀前后的压差、温度，计算作为当前通过阀的流体的流量的第二流量，并利用目标流量与第二流量的偏差进行流量反馈控制。例如流量控制装置可以根据目标流量、阀前后的压差、温度，从特性图计算应设定的目标开度，并以立刻施加使测量开度成为目标开度的电压的方式，执行开度的前馈控制。

此外，在不脱离本发明的思想的范围内，可以实施各种实施方式的组合和变形。

可以相互组合本发明的各个实施方式(实施例)中所记载的技术特征形成新的技术方案。

Claims

1.一种流量控制装置，其特征在于，

所述流量控制装置包括：

阀，具备测量开度的位置传感器，设置在流体流过的流道上；

流量传感器，设置在所述阀的上游侧，包括流阻元件，输出第一流量；

第一压力传感器，设置在所述流阻元件的下游侧，并且位于所述阀的上游侧；

特性图存储部，存储特性图，所述特性图至少表示所述阀的开度、所述阀的前后的压差以及流过所述流道的流体的流量之间的关系；

第二流量计算部，根据由所述位置传感器测量的测量开度以及由所述第一压力传感器测量的第一压力，从所述特性图计算第二流量；

状态判断部，判断流过所述流道的流体的流量是处于稳定状态还是处于过渡状态；以及

阀控制部，控制所述阀，以使流过所述流道的流体的流量成为接收到的目标流量，

当所述状态判断部判断为处于稳定状态时，所述阀控制部根据所述目标流量与从所述流量传感器输出的所述第一流量的偏差，控制所述阀的开度，

当所述状态判断部判断为处于过渡状态时，所述阀控制部根据所述目标流量与所述第二流量计算部计算出的所述第二流量的偏差，控制所述阀的开度。

2.根据权利要求1所述的流量控制装置，其特征在于，所述流量控制装置还包括特性图更新部，当所述状态判断部判断为处于稳定状态时，所述特性图更新部根据由所述流量传感器测量的第一流量、由所述第一压力传感器测量的第一压力、以及由所述位置传感器测量的测量开度，更新存储在所述特性图存储部中的特性图。

3.根据权利要求1所述的流量控制装置，其特征在于，所述特性图表示所述流体的温度、所述阀的开度、所述阀的前后的压差以及流过所述流道的流体的流量的关系。

4.根据权利要求1所述的流量控制装置，其特征在于，

所述流量控制装置还包括第二压力传感器，所述第二压力传感器设置在所述阀的下游侧，

所述第二流量计算部根据由所述位置传感器测量的测量开度、由所述第一压力传感器测量的第一压力、以及由所述第二压力传感器测量的第二压力，从所述特性图计算第二流量。

5.根据权利要求4所述的流量控制装置，其特征在于，当所述状态判断部判断为处于稳定状态时，所述特性图更新部根据由所述流量传感器测量的第一流量、由所述第一压力传感器测量的第一压力、由所述第二压力传感器测量的第二压力、以及由所述位置传感器测量的测量开度，更新存储在所述特性图存储部中的特性图。

6.根据权利要求1所述的流量控制装置，其特征在于，

所述流量传感器还包括：

上游侧压力传感器，设置在所述流阻元件的上游侧；以及

第一流量计算部，根据由所述上游侧压力传感器测量的上游侧压力和由所述第一压力传感器测量的第一压力，计算所述第一流量。

7.根据权利要求1所述的流量控制装置，其特征在于，

所述流量传感器还包括：

分支管，从所述流阻元件的上游侧分路，向所述流阻元件的下游侧汇合；

一对线绕电阻，设置在所述分支管上；以及

第一流量计算部，根据所述一对线绕电阻的输出计算所述第一流量。

8.一种流量控制装置，其特征在于，

所述流量控制装置包括：

流量传感器，设置在所述阀的下游侧，包括流阻元件，输出第一流量；

第一压力传感器，设置在所述阀的上游侧；

特性图存储部，存储特性图，所述特性图至少表示所述阀的开度、所述阀的前后的压差、以及流过所述流道的流体的流量之间的关系；

阀控制部，控制所述阀的开度，以使流过所述流道的流体的流量成为接收到的目标流量，

当所述状态判断部判断为处于过渡状态时，所述阀控制部根据所述目标流量与所述第二流量计算部计算出的所述第二流量的偏差，控制所述阀的开度，

所述流量传感器还包括：

高阻力流道，设有所述流阻元件；

低阻力流道，与所述高阻力流道并列设置，在末端与所述高阻力流道汇合；以及

切换阀，对流道进行切换，以使流体流过所述高阻力流道和所述低阻力流道中的任意一方，

当所述状态判断部判断为处于过渡状态时，所述切换阀使流体流过所述低阻力流道。

9.一种流量控制装置，其特征在于，

所述流量控制装置包括：

流量传感器，设置在所述阀的上游侧，包括流阻元件；

第二压力传感器，设置在所述阀的下游侧；

特性图更新部，根据由所述流量传感器测量的第一流量、由所述第一压力传感器测量的第一压力、由所述第二压力传感器测量的第二压力、以及由所述位置传感器测量的测量开度，更新存储在所述特性图存储部中的特性图；以及

开度控制部，控制所述阀的开度，以使流过所述流道的流体的流量成为接收到的目标流量，

所述开度控制部根据当目标流量处于过渡状态时接收到的目标流量、由所述第一压力传感器测量的第一压力、以及由所述第二压力传感器测量的第二压力，从所述特性图决定目标开度，并控制所述阀的开度，以使由所述位置传感器测量的测量开度成为所述目标开度。

10.一种程序存储介质，其上存储有流量控制装置用程序，所述程序存储介质的特征在于，所述流量控制装置包括：阀，具备测量开度的位置传感器，设置在流体流过的流道上；流量传感器，设置在所述阀的上游侧，包括流阻元件，输出第一流量；以及第一压力传感器，设置在所述流阻元件的下游侧，并且位于所述阀的上游侧，

所述流量控制装置用程序使计算机发挥作为特性图存储部、第二流量计算部、状态判断部以及阀控制部的功能，

所述特性图存储部，存储特性图，所述特性图至少表示所述阀的开度、所述阀的前后的压差以及流过所述流道的流体的流量之间的关系，

所述第二流量计算部，根据由所述位置传感器测量的测量开度以及由所述第一压力传感器测量的第一压力，从所述特性图计算第二流量，

所述状态判断部，判断流过所述流道的流体的流量是处于稳定状态还是处于过渡状态，

所述阀控制部，控制所述阀，以使流过所述流道的流体的流量成为接收到的目标流量，

当所述状态判断部判断为处于过渡状态时，所述阀控制部根据所述目标流量与所述第二流量计算部基于由所述位置传感器测量的测量开度计算出的所述第二流量的偏差，控制所述阀的开度。