CN111693230A - 流体控制装置、流体控制系统、诊断方法和程序记录介质 - Google Patents

流体控制装置、流体控制系统、诊断方法和程序记录介质 Download PDF

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Abstract

本发明提供流体控制装置，能够以短时间对两个阀准确判断有无阀座泄漏，其包括：流体阻力件(R)，设置于流道；第一阀(V1)，设置于所述流体阻力件(R)的上游侧；第一压力传感器(P1)，测量所述流道中位于所述第一阀(V1)与所述流体阻力件(R)之间的第一容积(VL1)内的压力；第二阀(V2)，设置于所述流体阻力件(R)的下游侧；第二压力传感器(P2)，测量所述流道中位于所述流体阻力件(R)与所述第二阀(V2)之间的第二容积(VL2)的压力；阀控制器(4)，控制所述第一阀(V1)或所述第二阀(V2)；以及阀座泄漏判断部(52)，在所述阀控制器(4)使所述第一阀(V1)和所述第二阀(V2)完全关闭的状态下，基于所述第一压力传感器(P1)和所述第二压力传感器(P2)的各测量压力，判断所述第一阀(V1)和所述第二阀(V2)有无阀座泄漏。

Description

流体控制装置、流体控制系统、诊断方法和程序记录介质
技术领域
本发明涉及一种在流体阻力件的上游侧和下游侧分别设置有阀的流体控制装置。
背景技术
例如在对一层原子进行成膜的ALD工艺那样的半导体制造工艺中，以极短的循环反复向腔室进行气体的供给和停止(参照专利文献1)。
在这种用途中，为了使气体的流量以短时间追随设定流量，有时使用包括两个阀并分别独立地控制气体的压力和流量的流体控制装置。
并且，所述流体控制装置还要求在阀关闭的状态下可靠地使气体不向下游侧流动。因此，需要对两个阀分别定期诊断阀座泄漏。
现有技术文献
专利文献1：日本专利公开公报特开2012-99765号
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种能够以短时间对两个阀准确判断有无阀座泄漏的流体控制装置。
即，本发明提供一种流体控制装置，其特征在于包括：流体阻力件，设置于流道；第一阀，设置于所述流体阻力件的上游侧；第一压力传感器，测量所述流道中位于所述第一阀与所述流体阻力件之间的第一容积内的压力；第二阀，设置于所述流体阻力件的下游侧；第二压力传感器，测量所述流道中位于所述流体阻力件与所述第二阀之间的第二容积的压力；阀控制器，控制所述第一阀或所述第二阀；以及阀座泄漏判断部，在所述阀控制器使所述第一阀和所述第二阀完全关闭的状态下，基于所述第一压力传感器和所述第二压力传感器的各测量压力，判断所述第一阀和所述第二阀有无阀座泄漏。
按照这种结构，在所述第一阀或所述第二阀发生了阀座泄漏的情况下，能够利用所述第一压力传感器或所述第二压力传感器，作为因流体向所述第一容积的流入或流体从所述第二容积的流出引起的压力变化来检测阀座泄漏。
此外，由于不需要为了检测所述第一阀或所述第二阀的阀座泄漏而分别单独进行诊断用的动作，所以能够以短时间结束诊断。
为了能够判断在所述第一阀或所述第二阀的哪一个中发生了阀座泄漏，可以是所述阀座泄漏判断部基于所述第一压力传感器和所述第二压力传感器的测量压力大致一致以后的所述第一压力传感器或所述第二压力传感器的测量压力的变化倾向，判断所述第一阀和所述第二阀有无阀座泄漏。此外，由于基于变化倾向来判断有无阀座泄漏，所以即使假设在所述第一压力传感器和所述第二压力传感器所示的测量压力中包含零点漂移等误差，也能够不对判断结果产生影响。
作为用于检测所述第一阀的阀座泄漏的具体的结构例，可以列举的是在所述第一压力传感器或所述第二压力传感器的测量压力上升的情况下，所述阀座泄漏判断部判断为在所述第一阀中发生了阀座泄漏。按照这种结构，能够检测在所述第一阀中发生阀座泄漏而流体从上游侧流入所述第一容积。
作为用于检测所述第二阀的阀座泄漏的具体的结构例，可以列举的是在所述第一压力传感器或所述第二压力传感器的测量压力下降的情况下，所述阀座泄漏判断部判断为在所述第二阀中发生了阀座泄漏。按照这种结构，能够检测在所述第二阀中发生阀座泄漏而流体从所述第二容积向下游侧流出。
为了能够诊断在所述第二压力传感器中例如测量压力是否产生误差，可以是还包括诊断部，所述诊断部在所述阀控制器使所述第一阀完全关闭并使所述第二阀打开的状态下，基于所述第二压力传感器的测量压力及其时间变化率对所述第二压力传感器进行诊断。
作为用于诊断所述第二压力传感器的具体的结构例，可以列举的是在所述第二压力传感器的测量压力的时间变化率大致为零且测量压力保持为规定值的情况下，所述诊断部诊断为在所述第二压力传感器中未发生零点漂移。
为了能够诊断在所述第一压力传感器中例如测量压力是否产生误差，可以是在所述阀控制器使所述第一阀打开并使所述第二阀完全关闭的状态下，所述诊断部基于所述第一压力传感器和所述第二压力传感器的各测量压力对所述第一压力传感器进行诊断。
作为用于诊断所述第一压力传感器的具体的结构例，可以列举的是在所述第一压力传感器与所述第二压力传感器的各测量压力大致相等的情况下，所述诊断部诊断为在所述第一压力传感器中未发生零点漂移。
为了在保证了在所述第一阀或所述第二阀中未发生阀座泄漏的状态下，进行第一压力传感器或所述第二压力传感器的诊断来提高诊断的可靠性，可以是还包括诊断触发部，所述诊断触发部仅在所述阀座泄漏判断部判断为在所述第一阀和所述第二阀中未发生阀座泄漏的情况下，使所述诊断部执行所述第一压力传感器或所述第二压力传感器的诊断。
为了能够对多个压力传感器同时诊断是否分别发生了零点漂移，可以是还包括测量所述第一阀的上游侧的压力的供给压力传感器，在所述阀控制器至少使所述第一阀和所述第二阀打开且设置于所述供给压力传感器的上游侧的前级阀完全关闭的状态下，在所述供给压力传感器、所述第一压力传感器和所述第二压力传感器的各测量压力大致相等的情况下，所述诊断部诊断为所述供给压力传感器、所述第一压力传感器和所述第二压力传感器分别未发生零点漂移。
为了确保第一阀有无阀座泄漏的判断结果的可靠性，可以是在所述阀控制器至少使所述第一阀和所述第二阀完全关闭且所述前级阀打开的状态下，在所述第一压力传感器或所述第二压力传感器的测量压力上升的情况下，所述阀座泄漏判断部判断为所述第一阀发生了阀座泄漏。按照这种结构，能够在所述第一阀的前后产生用于判断有无阀座泄漏的压差，并且能够在所述第二阀的前后使压力大致一致。因此，即使在第二阀中具有阀座泄漏，也能够使从所述第一阀与所述第二阀之间的容积内经由所述第二阀流出的流体的量非常微小，能够忽略对所述第一阀的阀座泄漏的判断结果的影响。此外，通过预先进行与所述各压力传感器的零点漂移相关的诊断，也能够保证成为基础的各压力传感器的错误不会对所述第一阀的阀座泄漏的判断结果产生影响。
例如为了能够利用所述第一阀未发生阀座泄漏来提高与所述第二阀中有无阀座泄漏的判断结果相关的可靠性，可以是在所述阀控制器使所述第一阀打开、使所述第二阀完全关闭的状态下经过规定时间后使所述第一阀和所述第二阀完全关闭的状态下，在所述第一压力传感器或所述第二压力传感器的测量压力下降的情况下，所述阀座泄漏判断部判断为所述第二阀发生了阀座泄漏。此外，按照这种结构，能够在所述第二阀的前后产生用于判断有无阀座泄漏的压差，并且能够在所述第一阀的前后使压力大致一致。因此，即使在所述第一阀中具有阀座泄漏、或者在所述第一阀中具有未被判断为发生阀座泄漏的程度的阈值以下的流出的情况下，也能够使从上游侧流入所述第一阀与所述第二阀之间的容积内的流体的量非常微小，能够忽略对所述第二阀的判断结果的影响。
例如为了利用进行了各压力传感器的诊断和在各阀中有无阀座泄漏的判断后的流体控制装置内的压力，进行流体装置内的流量的检测，可以列举的是还包括阻力流量计算部，所述阻力流量计算部基于所述第一压力传感器和所述第二压力传感器的各测量压力，计算阻力流量，所述阻力流量是流过所述流体阻力件的流体的流量，在所述阀控制器使所述第一阀完全关闭、使所述第二阀打开的状态下，基于所述第一压力传感器的测量压力的变化，检测由所述阻力流量计算部计算出的阻力流量。
例如为了不仅能够显示有无阀座泄漏这样的有无异常，而且即使在未发生异常的情况下也能够显示处于以何种程度接近异常的状态，可以是所述阀座泄漏判断部由阀座泄漏计算部和阀座泄漏比较部构成，所述阀座泄漏计算部基于所述第一压力传感器或所述第二压力传感器的测量压力，计算所述第一阀或所述第二阀的阀座泄漏量，所述阀座泄漏比较部对由所述阀座泄漏计算部计算出的阀座泄漏量与预先确定的基准值进行比较，输出与所述第一阀或所述第二阀有无阀座泄漏相关的判断结果，所述流体控制装置还包括：异常量计算部，至少具备所述阀座泄漏计算部，输出表示异常程度的异常量；以及异常判断部，至少具备所述阀座泄漏比较部，输出有无异常。
作为能够向外部显示构成流体控制装置的各设备中的异常的进展程度的具体方式，可以列举的是，还包括阻力流量计算部，所述阻力流量计算部基于所述第一压力传感器和所述第二压力传感器的各测量压力，计算阻力流量，所述阻力流量是流过所述流体阻力件的流体的流量，所述异常量计算部还具备：传感器漂移计算部，基于所述第一压力传感器或所述第二压力传感器的测量压力，计算所述第一压力传感器或所述第二压力传感器的零点漂移量；以及流量精度计算部，基于由所述阻力流量计算部计算出的阻力流量和基准流量，计算阻力流量的流量精度，所述基准流量基于所述第一压力传感器或所述第二压力传感器的测量压力计算出。
本发明还提供一种流体控制系统，其包括：本发明的多个流体控制装置；以及状态显示部，取得从多个所述流体控制装置的各异常量计算部输出的异常量或从各异常判断部输出的有无异常，对各流体控制装置一览显示异常量或有无异常，按照该流体控制系统，在由多个流体控制装置构成的流体控制系统中，用户通过参照状态显示部的输出，不仅能够简单地把握哪个流体控制装置发生了异常，还能够简单地把握异常进展到何种程度。
本发明还提供一种流体控制装置的诊断方法，所述流体控制装置包括：流体阻力件，设置于流道；第一阀，设置于所述流体阻力件的上游侧；第一压力传感器，测量所述流道中位于所述第一阀与所述流体阻力件之间的第一容积内的压力；第二阀，设置于所述流体阻力件的下游侧；以及第二压力传感器，测量所述流道中位于所述流体阻力件与所述第二阀之间的第二容积的压力，所述诊断方法包括：阀控制步骤，使所述第一阀和所述第二阀完全关闭；以及阀座泄漏判断步骤，基于所述第一压力传感器和所述第二压力传感器的各测量压力，判断所述第一阀和所述第二阀有无阀座泄漏。按照这种方法，能够以短时间准确地判断各阀有无阀座泄漏。
为了能够通过在现有的流体控制装置中例如更新程序，享有与本发明的流体控制装置同样的效果，提供一种程序记录介质，记录有流体控制装置用程序，所述流体控制装置包括：流体阻力件，设置于流道；第一阀，设置于所述流体阻力件的上游侧；第一压力传感器，测量所述流道中位于所述第一阀与所述流体阻力件之间的第一容积内的压力；第二阀，设置于所述流体阻力件的下游侧；以及第二压力传感器，测量所述流道中位于所述流体阻力件与所述第二阀之间的第二容积的压力，所述流体控制装置用程序使计算机发挥作为阀控制器和阀座泄漏判断部的功能，所述阀控制器控制所述第一阀或所述第二阀，所述阀座泄漏判断部在所述阀控制器使所述第一阀和所述第二阀完全关闭的状态下，基于所述第一压力传感器和所述第二压力传感器的各测量压力，判断所述第一阀和所述第二阀有无阀座泄漏。
另外，流体控制装置用程序可以电子分发，也可以记录在CD、DVD、闪存器等程序记录介质中。
由此，按照本发明的流体控制装置，由所述第一压力传感器或所述第二压力传感器检测所述第一阀和所述第二阀发生阀座泄漏时产生的压力变化，能够以短时间对两个阀判断有无阀座泄漏。
附图说明
图1是表示本发明第一实施方式中的流体控制装置的示意图。
图2是表示第一实施方式中的阀座泄漏的判断例的示意图。
图3是表示第一实施方式中的各压力传感器的诊断步骤的流程图。
图4是表示第一实施方式中的第二压力传感器诊断时的流体控制装置的状态的示意图。
图5是表示第一实施方式中的第一压力传感器诊断时的流体控制装置的状态的示意图。
图6是表示第二实施方式中的诊断和判断步骤的流程图。
图7是表示本发明第二实施方式中的各压力传感器诊断时的流体控制装置的状态的示意图。
图8是表示本发明第二实施方式中的第一阀诊断时的流体控制装置的状态的示意图。
图9是表示本发明第二实施方式中的第二阀诊断时的流体控制装置的状态的示意图。
图10是表示本发明第二实施方式中的阻力流量检测时的流体控制装置的状态的示意图。
图11是表示第二实施方式中的一系列的诊断和检测中的流体控制装置内的压力变化的示意图。
图12是表示本发明第三实施方式中的自诊断机构的构成的示意性框图。
图13是表示本发明第三实施方式中的诊断和判断步骤的流程图。
图14是表示本发明第四实施方式中的流体控制系统的示意图。
附图标记说明
100 流体控制装置
V1 第一阀
P1 第一压力传感器
R 流体阻力件
VL1 第一容积
VL2 第二容积
P2 第二压力传感器
V2 第二阀
F 流量测量机构
1 阻力流量计算部
42 第二阀控制部
5 自诊断机构
51 诊断动作指令部
52 阀座泄漏判断部
53 诊断触发部
54 诊断部
具体实施方式
参照各图，对本发明第一实施方式中的流体控制装置100进行说明。
该流体控制装置100例如用于在半导体制造工艺中例如以设定流量向保持规定真空度的腔室供给作为流体的气体。在此，设定流量是从某个流量值以阶梯状向其他流量值上升或下降的阶跃信号。流体控制装置100构成为在规定时间内追随该阶跃信号，以满足例如制造的半导体的质量。
即，如图1所示，流体控制装置100包括由设置于流道的传感器、阀构成的流体设备和控制该流体设备的控制运算器。
相对于流道从上游侧依次设置有供给压力传感器P0、第一阀V1、第一压力传感器P1、流体阻力件R、第二压力传感器P2和第二阀V2。在此，流体阻力件R例如是层流元件，产生与其前后的压差对应的流入该流体阻力件R内的气体的流量。
供给压力传感器P0用于监测从上游侧供给的气体的压力。另外，在保证了供给压力稳定的情况下等，可以省略供给压力传感器P0。
第一压力传感器P1测量充入作为在流道中第一阀V1与流体阻力件R之间的容积的第一容积VL1内的气体的压力(以下也称为上游侧压力)。
第二压力传感器P2测量充入作为在流道中流体阻力件R与第二阀V2之间的容积的第二容积VL2的气体的压力(以下也称为下游侧压力)。
由此，第一压力传感器P1和第二压力传感器P2分别测量作为由第一阀V1、流体阻力件R和第二阀V2形成的两个容积的第一容积VL1和第二容积VL2的压力。此外，换句话说，第一压力传感器P1和第二压力传感器P2测量配置在流体阻力件R前后的各容积内的压力。
第一阀V1和第二阀V2在本实施方式中是相同类型，例如是通过压电元件相对于阀座驱动阀体的压电阀。第一阀V1基于阻力流量QR控制流量，该阻力流量QR根据由第一压力传感器P1测量的上游侧压力和由第二压力传感器P2测量的下游侧压力来计算。另一方面，在流体控制装置100所具备的流体设备中，设置于最下游侧的第二阀V2控制从流体控制装置100流出的气体的开关。另外，在本实施方式中，第二阀V2被控制为仅成为完全关闭和完全打开中的任意一种状态，但是也可以与第一阀V1同样不仅被控制为完全关闭或完全打开，还可以被控制为它们之间的任意开度。
接着，对控制运算器COM进行详细说明。控制运算器例如是具备CPU、存储器、A/D、D/A转换器和输入输出装置等的所谓的计算机，通过执行存储于存储器的流体控制装置用程序而使各种设备协同作业，作为主要负责流量控制功能的阻力流量计算部1、由第一阀控制部41和第二阀控制部42构成的阀控制器4发挥功能。此外，该控制运算器还发挥作为由诊断动作指令部51、阀座泄漏判断部52、诊断触发部53和诊断部54构成的自诊断机构5的功能。
首先，对与流量控制相关联的各部分进行详细说明。阻力流量计算部1与第一压力传感器P1、流体阻力件R和第二压力传感器P2一起构成作为所谓的压力式流量传感器的流量测量机构F。即，阻力流量计算部1将由第一压力传感器P1测量的上游侧压力、由第二压力传感器P2测量的下游侧压力、以及由温度传感器测量的流体或周围的环境温度作为输入，计算作为流过流体阻力件R的流体流量的阻力流量QR，并进行输出。在此，在阻力流量计算部1中使用的流量的计算式可以使用现有的计算式。
第一阀控制部41至少在正常动作时基于由用户设定的设定流量和由阻力流量计算部1计算出的阻力流量QR来控制第一阀V1。即，第一阀控制部41进行流量反馈控制，以使设定流量与阻力流量的偏差变小。
第二阀控制部42至少在正常动作时基于由用户设定的开闭指令，将第二阀V2切换为完全关闭状态和打开状态中的任意一种。例如开闭指令信号是打开信号和关闭信号交替且周期性地反复的开关信号，该打开信号表示打开第二阀V2并向腔室供给气体的供给期间，该关闭信号表示关闭第二阀V2并停止向腔室的气体供给的停止期间。开闭指令信号的周期例如以与ALD工艺等中的气体供给期间和停止期间各自的长度相配合的方式设定。另外，设定于第一阀控制部41的设定流量与开闭指令信号无关，例如在供给期间以想要向腔室流动的流量值保持固定。
接着，对自诊断机构5进行说明。该自诊断机构5进行第一阀V1和第二阀V2的阀座泄漏的检查以及第一压力传感器P1和第二压力传感器P2的诊断。更具体地说，自诊断机构5构成为仅在第一阀V1和第二阀V2中不存在阀座泄漏的情况下，进行第一压力传感器P1和第二压力传感器P2的诊断。以下，对自诊断机构5的各部分的详细情况进行说明。
如果诊断动作指令部51接收到例如由用户输入的诊断开始指令，则向第一阀控制部41和第二阀控制部42输入作为与设定压力、设定流量不同的指令的完全关闭指令或打开指令。第一阀V1和第二阀V2根据完全关闭指令或打开指令以与开关阀大致相同的方式动作。诊断动作指令部51首先为了检查第一阀V1和第二阀V2有无阀座泄漏，向第一阀控制部41和第二阀控制部42分别输入完全关闭指令。此外，在诊断动作指令部51判断为在第一阀V1和第二阀V2中未发生阀座泄漏的情况下，仅向第一阀控制部41或第二阀控制部42的一方输入完全关闭指令而向另一方输入打开指令。
在阀控制器4使第一阀V1和第二阀V2完全关闭的状态下，阀座泄漏判断部52基于第一压力传感器P1和第二压力传感器P2的各测量压力，判断第一阀V1和第二阀V2有无阀座泄漏。在本实施方式中，如图2所示，阀座泄漏判断部52基于从第一阀V1和第二阀V2完全关闭起待机规定时间后的第一压力传感器P1和第二压力传感器P2的各测量压力的时间变化，判断第一阀V1和第二阀V2中有无阀座泄漏。在此，在完全关闭后开始检查第一阀V1和第二阀V2的阀座泄漏的开始时点的判断可以例如以第一压力传感器P1与第二压力传感器P2的测量压力大致一致为基准，也可以仅以从第一阀V1和第二阀V2完全关闭开始的经过时间来设定。如果仅以经过时点来判断阀座泄漏判断的开始时点，则例如能够防止发生如下事态：在第一压力传感器P1和第二压力传感器P2的任意一个中发生了零点漂移(zero shift)等，各测量压力不一致而不开始阀座泄漏的检查。
具体地说，在第一压力传感器P1和第二压力传感器P2的各测量压力上升的情况下，阀座泄漏判断部52判断为在第一阀V1中发生了阀座泄漏。这是基于在第一阀V1中发生了阀座泄漏的情况下，气体从上游侧经由第一阀V1流入第一容积VL1，从而发生第一容积VL1和第二容积VL2的压力上升。
另一方面，在第一压力传感器P1和第二压力传感器P2的各测量压力下降的情况下，阀座泄漏判断部52判断为在第二阀V2中发生了阀座泄漏。这是基于在第二阀V2中发生了阀座泄漏的情况下，气体从第二容积VL2经由第二阀V2向下游侧流出，从而发生第一容积VL1和第二容积VL2的压力下降。
此外，在第一压力传感器P1和第二压力传感器P2的各测量压力从大致一致之后仅在预先确定的范围内变化的情况下，阀座泄漏判断部52判断为在第一阀V1和第二阀V2中未发生阀座泄漏。此外，阀座泄漏判断部52将表示判断结果的数据发送到诊断触发部53。
仅在阀座泄漏判断部52中判断为第一阀V1和第二阀V2均未发生阀座泄漏的情况下，诊断触发部53使后述的诊断部54执行第一压力传感器P1和第二压力传感器P2的诊断。
诊断部54基于各测量压力对第一压力传感器P1或第二压力传感器P2进行诊断。在本实施方式中，诊断部54基于各测量压力，诊断在第一压力传感器P1或第二压力传感器P2中是否发生了零点漂移。
以下，参照图3的流程图和图4、图5的示意图，对诊断触发部53和诊断部54的详细情况进行说明。
诊断触发部53从阀座泄漏判断部52取得与判断结果相关的数据，仅在第一阀V1和第二阀V2中未发生阀座泄漏的情况下，诊断触发部53向诊断部54输出诊断准许信号(步骤S1)。另一方面，在判断结果表示在第一阀V1或第二阀V2中发生了阀座泄漏的情况下，诊断触发部53不输出诊断准许信号。因此，诊断部54不进行第一压力传感器P1和第二压力传感器P2的诊断(步骤S2)。
在第一阀V1和第二阀V2中未发生阀座泄漏的情况下，诊断触发部53使诊断动作指令部51向阀控制器4输出诊断动作指令。另外，在本实施方式中，在进行了第二压力传感器P2的诊断后，进行第一压力传感器P1的诊断。即，如图4所示，阀控制器4最初使第二阀V2打开，并且使第一阀V1成为关闭的状态(步骤S3)。
在这种状态下，诊断部54开始第二压力传感器P2的诊断。首先，诊断部54判断第二压力传感器P2的测量压力的时间变化率是否大致为零而在某一压力下稳定的状态(步骤S4)。在第二容积VL2内的压力稳定后，诊断部54判断第二压力传感器P2的测量压力是否与腔室内的压力即真空压力大致相等(步骤S5)。在此，“大致相等”是指第二压力传感器P2的测量压力仅具有预先确定的阈值内的差的状态。在第二压力传感器P2的测量压力与真空压力大致相等的情况下，诊断部54诊断为第二压力传感器P2正常(步骤S6)。此外，在第二压力传感器P2的测量压力与真空压力不一致且例如比预先确定的阈值大的情况下，判断为在第二压力传感器P2中发生了零点漂移(步骤S7)。另外，也可以基于在此得到的零点漂移量进行第二压力传感器P2的零点校准。
如果第二压力传感器P2的诊断完成，则诊断触发部53使诊断动作指令部向阀控制器4输出诊断动作指令，以使第一阀V1打开并使第二阀V2关闭，从而实现图5所示的状态(步骤S8)。
接着，诊断部54判断供给压力传感器P0、第一压力传感器P1、第二压力传感器P2的各测量压力是否大致相等(步骤S9)。在此，在各测量压力的差为预先确定的阈值内的情况下也判断为大致相等。
诊断部54在各测量压力大致相等的情况下判断为第一压力传感器P1正常(步骤S10)，在各测量压力不相等的情况下判断为在第一压力传感器P1中发生了零点漂移(步骤S11)。
按照以上述方式构成的本实施方式的流体控制装置100，能够同时对压力控制用的第一阀V1和流量控制用的第二阀V2判断有无阀座泄漏。
此外，由于基于从第一阀V1到第二阀V2的容积内的压力稳定后的各测量压力的变化倾向来判断有无阀座泄漏，所以即使假设在第一压力传感器P1或第二压力传感器P2中发生了零点漂移等，也不会受到其影响。
此外，诊断部54仅在第一阀V1和第二阀V2中未发生阀座泄漏的状态下进行第一压力传感器P1和第二压力传感器P2的诊断，因此能够防止因阀座泄漏而引起诊断结果不准确。因此，能够对第一压力传感器P1和第二压力传感器P2的双方做出可靠性高的诊断。
此外，有无阀座泄漏的判断、第一压力传感器P1的诊断和第二压力传感器P2的诊断能够仅使用与压力控制或流量控制相关的流体设备来实施。因此，不需要为了诊断而另外设置传感器等。
参照图6至图11，对本发明第二实施方式的流体控制装置100进行说明。另外，与第一实施方式对应的部件赋予相同的附图标记。
第二实施方式的流体控制装置100与图1所示的流体控制装置100的构成大致相同，但是与第一实施方式相比不同点在于诊断部54进行与供给压力传感器P0的零点漂移相关的诊断、以及进行与计算出的阻力流量相关的诊断。此外，阀控制器4为了诊断而进行的动作也不同。
具体地说，如图6的流程图所示，第二实施方式的流体控制装置100以如下顺序进行：(a)三个各压力传感器中的零点漂移的诊断、(b)第一阀V1的阀座泄漏的判断、(c)第二阀V2的阀座泄漏的判断、(d)阻力流量的诊断。以下，对各四个工序进行详细说明。
在诊断部54进行三个各压力传感器中的零点漂移的诊断之前，如图6和图7所示，在配置于流体控制装置100的上游侧的前级阀AV1完全关闭的状态下，阀控制器4使第一阀V1和第二阀V2成为打开的状态，排出在流体控制装置100内的各容积内存在的气体并待机规定时间，直到成为真空为止(步骤ST1)。在此，例如通过用户对前级阀AV1的操作或控制整个工艺的各种设备的控制装置的指令来控制前级阀AV1的开闭。此外，例如通过与第二阀V2的下游侧连接的腔室等的真空源来吸引流体控制装置100内的气体。从腔室等的真空源进行排气时，由于存在流体阻力件R，所以对于比流体阻力件R靠向上游侧的空间，截止到完全排气为止有时需要花费时间。因此，可以从流体控制装置100与前级阀AV1之间分路的排气流道(未图示)等排出比流体阻力件R靠上游侧的容积内的流体，从而缩短时间。
在从前级阀AV1与流体控制装置100之间的容积、流体控制装置100内的第一容积VL1和第二容积VL2完全排出气体而成为真空后，诊断部54判断供给压力传感器P0、第一压力传感器P1和第二压力传感器P2各自的测量压力是否分别表示大致零且在预先确定的容许差内相等(步骤ST2)。由此，在第一阀V1和第二阀V2打开的状态下进行零点漂移的诊断，因此在该诊断结果中，即使在各阀中发生了阀座泄漏也能够使其影响不体现在诊断结果中。
在任意一个压力传感器的测量压力超过容许差而不同的情况下，诊断部54例如判断为在输出了最大的测量压力的压力传感器中发生了零点漂移。此外，诊断触发部53不准许以后的阀座泄漏的判断和阻力流量的诊断并结束(步骤ST3)。
另一方面，在各压力相等的情况下，诊断部54诊断为在供给压力传感器P0、第一压力传感器P1和第二压力传感器P2中未发生零点漂移(步骤ST4)。在这种情况下，诊断触发部53准许对第一阀V1开始阀座泄漏的判断。
在由诊断触发部53准许了接下来的第一阀V1中的阀座泄漏的判断的情况下，如图6和图8的(a)所示，阀控制器4使第一阀V1和第二阀V2完全关闭。此外，通过用户的操作或对工艺整体进行控制的控制装置的指令，将前级阀AV1打开(步骤ST5)。即，流体控制装置100内的从第一阀V1到第二阀V2的容积内成为保持大致真空的状态，向第一阀V1的上游侧施加气体的供给压力。
在这种状态下，阀座泄漏判断部52基于第一压力传感器P1或第二压力传感器P2的测量压力在规定时间内是否上升，判断第一阀V1有无阀座泄漏(步骤ST6)。在此，由于在第二阀V2的前后保持为大致相同的真空状态，所以即使在第二阀V2中发生了阀座泄漏，从第一阀V1向第二阀V2流出的气体的量也非常少。因此，能够实质上忽略第二阀V2中的有无阀座泄漏对步骤ST6中的判断产生的影响。
如图8的(b)所示，在第一压力传感器P1或第二压力传感器P2中检测到压力上升的情况下，阀座泄漏判断部52判断为在第一阀V1发生了阀座泄漏(步骤ST7)。这是因为在第一阀V1中发生了阀座泄漏的情况下，气体从第一阀V1的上游侧流入流体控制装置100内而发生压力上升。
另一方面，在规定时间内在第一压力传感器P1和第二压力传感器P2中均未检测到压力上升的情况下，阀座泄漏判断部52判断为在第一阀V1中未发生阀座泄漏(步骤ST8)。在这种情况下，诊断触发部53继续准许第二阀V2的阀座泄漏的判断动作。
接着，如图6所示，阀控制器4使第一阀V1从完全关闭状态打开、使第二阀V2保持完全关闭的状态下，待机规定时间，直到流体控制装置100内的容积内充入规定压力的气体为止(步骤ST9)。此后，如图6和图9的(a)所示，阀控制器4使第一阀V1也再次完全关闭(步骤ST10)。
并且，阀座泄漏判断部52基于第一压力传感器P1或第二压力传感器P2的测量压力是否下降，判断第二阀V2有无阀座泄漏(步骤ST11)。在此，相对于在第二阀V2的前后形成有判断阀座泄漏所需要的压差，在第一阀V1的前后以规定压力保持为大致相同的压力。因此，即使假设在步骤ST6的判断后在第一阀V1中发生了阀座泄漏的情况下，或者在步骤ST6的判断时发生了被判断为无阀座泄漏的少量流出的情况下，也能够使流入容积内的气体的量非常微小，能够忽略对步骤S11中的判断的影响。
如图9的(b)所示，在规定时间内检测到测量压力下降的情况下，阀座泄漏判断部52判断为在第二阀V2中发生了阀座泄漏(步骤ST12)。在规定时间内未检测到测量压力下降的情况下，阀座泄漏判断部52判断为在第二阀V2中未发生阀座泄漏(步骤ST13)。
仅在第二阀V2中未发生阀座泄漏的情况下，诊断触发部53准许与接下来的阻力流量相关的诊断。在这种情况下，如图6和图10所示，阀控制器4使第一阀V1保持完全关闭的状态并使第二阀V2打开，使充入了流体控制装置100内的容积的气体的压力下降(步骤ST14)。诊断部54基于此时产生的压力下降，在阻力流量计算部1中进行根据第一压力和第二压力计算出的阻力流量的诊断(步骤ST15)。作为利用了压力下降的诊断方法例如能够使用ROF法等已知的各种方法。例如在第一容积VL1内产生的规定时间内的压力下降区间中，通过对阻力流量的积分值与根据气体的状态方程式计算出的从第一容积VL1流出的气体的流出体积进行比较，能够判断阻力流量是否正常。
由此，在第二实施方式的流体控制装置100中，也能够诊断各压力传感器的零点漂移或判断各阀有无阀座泄漏。此外，在第二实施方式中，还能够诊断作为流量传感器的输出而计算出的阻力流量是否异常。并且，这些多个诊断和判断通过图6的流程图所示的步骤来实施，由此能够效率良好地进行向流体控制装置100内的容积内的气体的充入或打开。即，如图11所示，依次打开上游侧的阀而向流体控制装置100的下游侧充入气体，最后排出充入了流体控制装置100内的气体，由此能够进行阻力流量的诊断，从而能够不浪费地使用气体。
对第二实施方式的变形例进行说明。在第一阀V1和第二阀V2有无阀座泄漏的判断中，可以不基于第一压力或第二压力的变化倾向、而例如基于由供给压力传感器P0测量出的供给压力与第一压力或第二压力的差或差的变化来判断发生了阀座泄漏。即，如图8的(b)、图9的(b)所示，即使在阀中发生了阀座泄漏的情况下，由供给压力传感器P0测量出的供给压力也保持为大致固定，因此能够作为与第一压力或第二压力进行比较时的基准。
参照图12和图13，对本发明第三实施方式的流体控制装置100进行说明。另外，与第二实施方式对应的部件赋予相同的附图标记。此外，图12中主要硬件部分与第一实施方式相同，因此省略。
如图12所示，第三实施方式的流体控制装置100与第一实施方式相比自诊断机构5的构成不同。即，自诊断机构5接收供给压力传感器P0、第一压力传感器P1、第二压力传感器P2、阻力流量计算部1的输出，基于这些测量值或计算值，计算表示流体控制装置100的各部分中的异常的进展程度的异常量。此外，自诊断机构5基于计算出的异常量，也判断流体控制装置100的各部分有无异常。在此，有异常是指例如发生了不能保证所希望的控制精度的程度的阀座泄漏或测量误差的状态。此外，无异常是指例如计算出的异常量为容许值内的值而保证了所希望的控制精度的状态。
更具体地说，自诊断机构5由异常量计算部5A、异常判断部5B、诊断状态管理部5C和诊断动作指令部51构成。诊断状态管理部5C相当于第一实施方式的诊断触发部53，根据异常判断部5B的输出，控制异常量计算部5A和诊断动作指令部51的动作。
异常量计算部5A基于从供给压力传感器P0输出的供给压力、从第一压力传感器P1输出的上游侧压力以及从第二压力传感器P2输出的下游侧压力，计算表示各压力传感器、第一阀V1、第二阀V2的状态的异常量。具体地说，异常量计算部5A由阀座泄漏计算部521、传感器漂移计算部541、流量精度计算部543构成。
此外，异常判断部5B对由异常量计算部5A计算出的异常量与预先确定的基准值进行比较，判断各压力传感器、各阀或流量传感器有无异常。具体地说，异常判断部5B由阀座泄漏比较部522、传感器漂移比较部542和流量精度比较部544构成。
对异常量计算部5A和异常判断部5B的详细情况进行说明。
在阀控制器4使第一阀V1和第二阀V2完全关闭的状态下，阀座泄漏计算部521基于第一压力传感器P1和第二压力传感器P2的各测量压力，计算第一阀V1和第二阀V2的阀座泄漏量。阀座泄漏计算部521例如基于从各阀完全关闭开始的压力的上升量或下降量和气体的状态方程式，将流入或流出第一容积VL1和第二容积VL2的气体的流量计算为阀座泄漏量(sccm)。即，阀座泄漏计算部521在具有压力上升的情况下计算为第一阀V1的阀座泄漏量，在具有压力下降的情况下计算为第二阀V2的阀座泄漏量。
此外，阀座泄漏比较部522对由阀座泄漏计算部521计算出的阀座泄漏量与基准值进行比较，在阀座泄漏量超过基准值的情况下，判断为在第一阀V1或第二阀V2中发生了阀座泄漏。另外，阀座泄漏计算部521和阀座泄漏比较部522与第二实施方式中的阀座泄漏判断部52对应。
传感器漂移计算部541例如基于阀控制器4使第一阀V1和第二阀V2完全打开的状态下的第一压力传感器P1和第二压力传感器P2的各测量压力，计算各压力传感器的零点漂移量。传感器漂移比较部542对由传感器漂移计算部541计算出的零点漂移量与基准值进行比较，在零点漂移量超过基准值的情况下，输出为在第一压力传感器P1或第二压力传感器P2中发生了异常。
流量精度计算部543将通过例如ROR法等根据第一压力传感器P1或第二压力传感器P2的测量值计算出的流量与在进行ROR法期间由阻力流量计算部1计算出的阻力流量的差计算为流量精度。流量精度比较部544对由流量精度计算部543计算出的流量精度与基准值进行比较，在流量精度超过基准值的情况下输出为在流量传感器中发生了异常。另外，传感器漂移计算部541、传感器漂移比较部542、流量精度计算部543和流量精度比较部544与第二实施方式中的诊断部54相当。
图13的流程图表示以上述方式构成的第三实施方式的诊断动作。图13的流程图与表示第二实施方式的诊断动作的图6的流程图中的步骤ST2、步骤ST6、步骤ST11中的动作不同。具体地说，图13中由虚线框包围的部分所示的部分不同。具体地说，在步骤ST1结束后，异常量计算部5A根据第一压力传感器P1和第二压力传感器P2的测量值，计算各压力传感器的零点漂移量(步骤ST2A)。接着，异常判断部5B根据计算出的各零点漂移量是否是未超过基准值而大致接近零的值来判断有无零点漂移(步骤ST2B)。
此外，在步骤ST5和步骤ST10结束后，异常量计算部5A分别计算第一阀V1或第二阀V2的阀座泄漏量(步骤ST6A、步骤ST11A)。接着，异常判断部5B根据计算出的阀座泄漏量是否是未超过基准值而大致接近零的值来判断有无阀座泄漏(步骤ST6B、步骤ST11B)。
按照以上述方式构成的第三实施方式的流体控制装置100，在异常量计算部5A中计算表示各压力传感器、各阀的异常的进展程度的异常量，能够根据该异常量的值来判断有无零点漂移和阀座泄漏。
接着，对第四实施方式的流体控制系统200进行说明。如图14所示，第四实施方式的流体控制系统200包括多个第三实施方式的流体控制装置100，并且包括进行各流体控制装置100的至少与诊断相关的控制的综合控制装置6。
如果从用户接收到诊断请求，则综合控制装置6向各流体控制装置100的诊断动作指令部51输入诊断输入。各流体控制装置100通过所述实施方式中说明的动作，使自诊断机构5进行阀、各种传感器的自诊断。与从各流体控制装置100的异常量计算部5A输出的异常量和从异常判断部5B输出的有无异常相关的数据发送到综合控制装置6。综合控制装置6也发挥作为状态显示部的功能，该状态显示部向用户一览显示从各流体控制装置100接收到的异常量和有无异常。
按照这种第四实施方式的流体控制系统200，即使由多个流体控制装置100构成，用户也能够立即理解哪个流体控制装置100发生了异常、以及在发生了异常的流体控制装置100中在哪个部分发生了异常。此外，由于对未发生异常的设备也同时显示成为异常判断的基础的异常量，所以用户能够预测异常的进展程度。
对其他实施方式进行说明。
阀座泄漏判断部可以基于第一压力传感器或第二压力传感器中的任意一方的测量压力的变化倾向，判断有无阀座泄漏。例如，可以将在从第一阀和第二阀关闭开始经过第一容积和第二容积内的压力稳定的规定时间后设定为判断开始时点，在此以后，仅监视第一压力传感器的测量压力或第二压力传感器的测量压力的任意一方。此外，测量压力的变化倾向例如可以使用计算时间变化率、运算微分值等各种计算方法。此外，也可以基于判断开始时点的测量压力与从判断开始起经过规定时间后的测量压力的差的绝对值或正负，判断第一阀或第二阀有无阀座泄漏。例如在判断开始时点的第一压力传感器的测量压力大于从判断开始时点起经过规定时间后的第一压力传感器的测量压力的情况下，阀座泄漏判断部判断为在第一阀中发生了阀座泄漏。相反，在判断开始时点的第二压力传感器的测量压力小于从判断开始时点起经过规定时间后的第二压力传感器的测量压力的情况下，阀座泄漏判断部判断为在第二阀中发生了阀座泄漏。
诊断部可以构成为最初对第一压力传感器进行诊断，此后对第二压力传感器进行诊断。此外，对第一压力传感器的诊断例如可以不使用供给压力传感器的测量压力，而仅使用第一压力传感器和第二压力传感器的测量压力。此外，对压力传感器的诊断不限于零点漂移，也可以对其他误差等进行诊断。此外，在所述实施方式中，进行阀座泄漏检查，在第一阀和第二阀均未发生阀座泄漏的情况下，进行了第一压力传感器和第二压力传感器的诊断，但是也可以与阀座泄漏的检查结果无关，始终进行第一压力传感器和第二压力传感器的诊断。此外，也可以不进行阀座泄漏的检查，而独立地进行第一压力传感器和第二压力传感器的诊断。
流体阻力件不限于层流元件，例如可以是用于热式流量传感器的分流元件等。
阀座泄漏判断部、诊断部或自诊断机构不限于通过内置于流体控制装置的计算机或控制板等运算装置来实现其功能，例如可以通过与流体控制装置分开设置的一般的计算机等来实现其功能。
第二实施方式中记载的开度控制器控制第一阀和第二阀的开闭，但是也可以构成为对设置于流体控制装置外部的前级阀等也进行开闭的控制。
此外，只要不违反本发明的宗旨，可以进行实施方式的变形，也可以分别组合各实施方式的一部分或整体。

Claims (18)

1.一种流体控制装置，其特征在于包括：
流体阻力件，设置于流道；
第一阀，设置于所述流体阻力件的上游侧；
第一压力传感器，测量所述流道中位于所述第一阀与所述流体阻力件之间的第一容积内的压力；
第二阀，设置于所述流体阻力件的下游侧；
第二压力传感器，测量所述流道中位于所述流体阻力件与所述第二阀之间的第二容积的压力；
阀控制器，控制所述第一阀或所述第二阀；以及
阀座泄漏判断部，在所述阀控制器使所述第一阀和所述第二阀完全关闭的状态下，基于所述第一压力传感器和所述第二压力传感器的各测量压力，判断所述第一阀和所述第二阀有无阀座泄漏。
2.根据权利要求1所述的流体控制装置，其特征在于，所述阀座泄漏判断部基于所述第一压力传感器和所述第二压力传感器的测量压力大致一致以后的所述第一压力传感器或所述第二压力传感器的测量压力的变化倾向，判断所述第一阀和所述第二阀有无阀座泄漏。
3.根据权利要求2所述的流体控制装置，其特征在于，在所述第一压力传感器或所述第二压力传感器的测量压力上升的情况下，所述阀座泄漏判断部判断为在所述第一阀中发生了阀座泄漏。
4.根据权利要求2所述的流体控制装置，其特征在于，在所述第一压力传感器或所述第二压力传感器的测量压力下降的情况下，所述阀座泄漏判断部判断为在所述第二阀中发生了阀座泄漏。
5.根据权利要求1所述的流体控制装置，其特征在于，还包括诊断部，所述诊断部在所述阀控制器使所述第一阀完全关闭并使所述第二阀打开的状态下，基于所述第二压力传感器的测量压力及其时间变化率对所述第二压力传感器进行诊断。
6.根据权利要求5所述的流体控制装置，其特征在于，在所述第二压力传感器的测量压力的时间变化率大致为零且测量压力保持为规定值的情况下，所述诊断部诊断为在所述第二压力传感器中未发生零点漂移。
7.根据权利要求5所述的流体控制装置，其特征在于，在所述阀控制器使所述第一阀打开并使所述第二阀完全关闭的状态下，所述诊断部基于所述第一压力传感器和所述第二压力传感器的各测量压力对所述第一压力传感器进行诊断。
8.根据权利要求7所述的流体控制装置，其特征在于，在所述第一压力传感器与所述第二压力传感器的各测量压力大致相等的情况下，所述诊断部诊断为在所述第一压力传感器中未发生零点漂移。
9.根据权利要求5所述的流体控制装置，其特征在于，还包括诊断触发部，所述诊断触发部仅在所述阀座泄漏判断部判断为在所述第一阀和所述第二阀中未发生阀座泄漏的情况下，使所述诊断部执行所述第一压力传感器或所述第二压力传感器的诊断。
10.根据权利要求5所述的流体控制装置，其特征在于，
还包括测量所述第一阀的上游侧的压力的供给压力传感器，
在所述阀控制器至少使所述第一阀和所述第二阀打开且设置于所述供给压力传感器的上游侧的前级阀完全关闭的状态下，
在所述供给压力传感器、所述第一压力传感器和所述第二压力传感器的各测量压力大致相等的情况下，所述诊断部诊断为所述供给压力传感器、所述第一压力传感器和所述第二压力传感器分别未发生零点漂移。
11.根据权利要求10所述的流体控制装置，其特征在于，
在所述阀控制器至少使所述第一阀和所述第二阀完全关闭且所述前级阀打开的状态下，
在所述第一压力传感器或所述第二压力传感器的测量压力上升的情况下，所述阀座泄漏判断部判断为所述第一阀发生了阀座泄漏。
12.根据权利要求11所述的流体控制装置，其特征在于，
在所述阀控制器使所述第一阀打开、使所述第二阀完全关闭的状态下经过规定时间后使所述第一阀和所述第二阀完全关闭的状态下，
在所述第一压力传感器或所述第二压力传感器的测量压力下降的情况下，所述阀座泄漏判断部判断为所述第二阀发生了阀座泄漏。
13.根据权利要求12所述的流体控制装置，其特征在于，
还包括阻力流量计算部，所述阻力流量计算部基于所述第一压力传感器和所述第二压力传感器的各测量压力，计算阻力流量，所述阻力流量是流过所述流体阻力件的流体的流量，
在所述阀控制器使所述第一阀完全关闭、使所述第二阀打开的状态下，所述诊断部基于所述第一压力传感器的测量压力的变化，检测由所述阻力流量计算部计算出的阻力流量。
14.根据权利要求1所述的流体控制装置，其特征在于，
所述阀座泄漏判断部由阀座泄漏计算部和阀座泄漏比较部构成，
所述阀座泄漏计算部基于所述第一压力传感器或所述第二压力传感器的测量压力，计算所述第一阀或所述第二阀的阀座泄漏量，
所述阀座泄漏比较部对由所述阀座泄漏计算部计算出的阀座泄漏量与预先确定的基准值进行比较，输出与所述第一阀或所述第二阀有无阀座泄漏相关的判断结果，
所述流体控制装置还包括：
异常量计算部，至少具备所述阀座泄漏计算部，输出表示异常程度的异常量；以及
异常判断部，至少具备所述阀座泄漏比较部，输出有无异常。
15.根据权利要求14所述的流体控制装置，其特征在于，
还包括阻力流量计算部，所述阻力流量计算部基于所述第一压力传感器和所述第二压力传感器的各测量压力，计算阻力流量，所述阻力流量是流过所述流体阻力件的流体的流量，
所述异常量计算部还具备：
传感器漂移计算部，基于所述第一压力传感器或所述第二压力传感器的测量压力，计算所述第一压力传感器或所述第二压力传感器的零点漂移量；以及
流量精度计算部，基于由所述阻力流量计算部计算出的阻力流量和基准流量，计算阻力流量的流量精度，所述基准流量基于所述第一压力传感器或所述第二压力传感器的测量压力计算出。
16.一种流体控制系统，其特征在于包括：
如权利要求14或15所述的多个流体控制装置；以及
状态显示部，取得从多个所述流体控制装置的各异常量计算部输出的异常量或从各异常判断部输出的有无异常，对各流体控制装置一览显示异常量或有无异常。
17.一种流体控制装置的诊断方法，所述流体控制装置包括：流体阻力件，设置于流道；第一阀，设置于所述流体阻力件的上游侧；第一压力传感器，测量所述流道中位于所述第一阀与所述流体阻力件之间的第一容积内的压力；第二阀，设置于所述流体阻力件的下游侧；以及第二压力传感器，测量所述流道中位于所述流体阻力件与所述第二阀之间的第二容积的压力，
所述诊断方法的特征在于包括：
阀控制步骤，使所述第一阀和所述第二阀完全关闭；以及
阀座泄漏判断步骤，基于所述第一压力传感器和所述第二压力传感器的各测量压力，判断所述第一阀和所述第二阀有无阀座泄漏。
18.一种程序记录介质，记录有流体控制装置用程序，所述流体控制装置包括：流体阻力件，设置于流道；第一阀，设置于所述流体阻力件的上游侧；第一压力传感器，测量所述流道中位于所述第一阀与所述流体阻力件之间的第一容积内的压力；第二阀，设置于所述流体阻力件的下游侧；以及第二压力传感器，测量所述流道中位于所述流体阻力件与所述第二阀之间的第二容积的压力，
所述程序记录介质的特征在于，记录的流体控制装置用程序使计算机发挥作为阀控制器和阀座泄漏判断部的功能，
所述阀控制器控制所述第一阀或所述第二阀，
所述阀座泄漏判断部在所述阀控制器使所述第一阀和所述第二阀完全关闭的状态下，基于所述第一压力传感器和所述第二压力传感器的各测量压力，判断所述第一阀和所述第二阀有无阀座泄漏。
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