JP2001236125A - マスフローコントローラ - Google Patents
マスフローコントローラInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 低流量域における応答性、互換性、再現性な
どに優れたマスフローコントローラを提供する。 【解決手段】 流体が流れる流路に対して設けられた流
量センサ部１と、同じく前記流路に対して設けられ、前
記流量センサ部１の下流側または上流側に設けられた制
御バルブ２と、前記流量センサ部１からの流量測定信号
ａと流量設定信号ｂとが入力される誤差増幅器３と、こ
の誤差増幅器３からの信号ｃが入力されるＰＩＤ回路４
とを有し、前記ＰＩＤ回路４から出力される制御信号ｆ
に基づいて前記制御バルブ２の開度を制御するマスフロ
ーコントローラＤであって、前記流量設定信号ｂが入力
され、かつ前記ＰＩＤ回路４に補正信号ｄを出力する比
較回路５と、この比較回路５に閾値Ｖthとなる信号ｅを
出力する基準電圧発生回路６とを備え、前記比較回路５
において、流量設定信号ｂのレベルが前記閾値Ｖthを超
えると補正信号ｄが出力され、ＰＩＤ回路４からの制御
信号ｆが、制御バルブ２の開き出し電圧Ｖ0 まで瞬時に
立ち上がるように構成してある。
どに優れたマスフローコントローラを提供する。 【解決手段】 流体が流れる流路に対して設けられた流
量センサ部１と、同じく前記流路に対して設けられ、前
記流量センサ部１の下流側または上流側に設けられた制
御バルブ２と、前記流量センサ部１からの流量測定信号
ａと流量設定信号ｂとが入力される誤差増幅器３と、こ
の誤差増幅器３からの信号ｃが入力されるＰＩＤ回路４
とを有し、前記ＰＩＤ回路４から出力される制御信号ｆ
に基づいて前記制御バルブ２の開度を制御するマスフロ
ーコントローラＤであって、前記流量設定信号ｂが入力
され、かつ前記ＰＩＤ回路４に補正信号ｄを出力する比
較回路５と、この比較回路５に閾値Ｖthとなる信号ｅを
出力する基準電圧発生回路６とを備え、前記比較回路５
において、流量設定信号ｂのレベルが前記閾値Ｖthを超
えると補正信号ｄが出力され、ＰＩＤ回路４からの制御
信号ｆが、制御バルブ２の開き出し電圧Ｖ0 まで瞬時に
立ち上がるように構成してある。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、流体の質量流量を
計測し流体流量を制御するマスフローコントローラに関
する。
計測し流体流量を制御するマスフローコントローラに関
する。
【０００２】
【従来の技術】図５は、従来のマスフローコントローラ
の構成を概略的に示すブロック図である。従来のマスフ
ローコントローラとして、流体が流れる流路に対して設
けられた流量センサ部１と、同じく前記流路に対して設
けられ、前記流量センサ部１の下流側または上流側に設
けられた制御バルブ２と、前記流量センサ部１からの流
量測定信号ａと流量設定信号ｂとが入力される誤差増幅
器３と、この誤差増幅器３からの信号ｃが入力されるＰ
ＩＤ回路４とを有し、前記ＰＩＤ回路４から出力される
制御信号ｆに基づいて前記制御バルブ２の開度を制御す
る構成を採用したものがある。
の構成を概略的に示すブロック図である。従来のマスフ
ローコントローラとして、流体が流れる流路に対して設
けられた流量センサ部１と、同じく前記流路に対して設
けられ、前記流量センサ部１の下流側または上流側に設
けられた制御バルブ２と、前記流量センサ部１からの流
量測定信号ａと流量設定信号ｂとが入力される誤差増幅
器３と、この誤差増幅器３からの信号ｃが入力されるＰ
ＩＤ回路４とを有し、前記ＰＩＤ回路４から出力される
制御信号ｆに基づいて前記制御バルブ２の開度を制御す
る構成を採用したものがある。
【０００３】上記のマスフローコントローラにおいて、
ＰＩＤ回路４から前記制御バルブ２への制御信号ｆの電
圧、すなわちバルブ電圧Ｖc は、一般的に下式（１）に
よって与えられる。 Ｖc ＝Ｐ・ε＋Ｉ∫ε・δｔ＋Ｄ・δε／δｔ （１） （ε＝ＳＥＴ−ＯＵＴ） なお、ＳＥＴは流量設定信号、ＯＵＴは流量測定信号で
ある。従って、（ＳＥＴ−ＯＵＴ）の絶対値が小さくな
るほど、バルブ電圧Ｖc の変化（単位時間あたり）は小
さくなる。
ＰＩＤ回路４から前記制御バルブ２への制御信号ｆの電
圧、すなわちバルブ電圧Ｖc は、一般的に下式（１）に
よって与えられる。 Ｖc ＝Ｐ・ε＋Ｉ∫ε・δｔ＋Ｄ・δε／δｔ （１） （ε＝ＳＥＴ−ＯＵＴ） なお、ＳＥＴは流量設定信号、ＯＵＴは流量測定信号で
ある。従って、（ＳＥＴ−ＯＵＴ）の絶対値が小さくな
るほど、バルブ電圧Ｖc の変化（単位時間あたり）は小
さくなる。
【０００４】また、前記マスフローコントローラの制御
バルブにおいて、図６のバルブ電圧Ｖc −流量特性を示
すグラフから明らかなように、流体が流れ出す（制御バ
ルブが開き出す）のは、バルブ電圧Ｖc が０からではな
く、ある値Ｖ0 を超えてからとなる。
バルブにおいて、図６のバルブ電圧Ｖc −流量特性を示
すグラフから明らかなように、流体が流れ出す（制御バ
ルブが開き出す）のは、バルブ電圧Ｖc が０からではな
く、ある値Ｖ0 を超えてからとなる。
【０００５】以下に、閉状態にある制御バルブを一定の
開度とするまでのマスフローコントローラの動作につい
て説明する。図７（Ａ）は、前記流量設定信号ｂの一例
を概略的に示すグラフであり、図７（Ｂ）および（Ｃ）
は、前記流量設定信号ｂに対応する流量測定信号ａおよ
び制御信号ｆの構成を概略的に示すグラフである。な
お、各グラフは、横軸に時間ｔ、縦軸に電圧Ｖをプロッ
トしたものである。まず、図７（Ａ）に示すように、時
刻ｔo において、流量設定信号ｂがある値、たとえば１
００Ｖに設定されたとすると、この流量設定信号ｂは、
図７（Ｂ）に示す流量測定信号ａとともに誤差増幅器３
に入力され、誤差増幅器３からの信号ｃは前記ＰＩＤ回
路４に入力される。続いて、このＰＩＤ回路４から、式
（１）に基づいた制御信号ｆが制御バルブ２に出力され
る（図５参照）。
開度とするまでのマスフローコントローラの動作につい
て説明する。図７（Ａ）は、前記流量設定信号ｂの一例
を概略的に示すグラフであり、図７（Ｂ）および（Ｃ）
は、前記流量設定信号ｂに対応する流量測定信号ａおよ
び制御信号ｆの構成を概略的に示すグラフである。な
お、各グラフは、横軸に時間ｔ、縦軸に電圧Ｖをプロッ
トしたものである。まず、図７（Ａ）に示すように、時
刻ｔo において、流量設定信号ｂがある値、たとえば１
００Ｖに設定されたとすると、この流量設定信号ｂは、
図７（Ｂ）に示す流量測定信号ａとともに誤差増幅器３
に入力され、誤差増幅器３からの信号ｃは前記ＰＩＤ回
路４に入力される。続いて、このＰＩＤ回路４から、式
（１）に基づいた制御信号ｆが制御バルブ２に出力され
る（図５参照）。
【０００６】ここで、バルブ電圧Ｖc がＶ0 となる時
刻、すなわち前記制御バルブ２が開き出す時刻をｔ1 、
制御バルブ２の開度が前記流量設定信号ｂに対応した状
態となる時刻をｔ2 とすると、時刻ｔo からｔ1 までの
間は、流量がゼロであることから、図７（Ｂ）に示すよ
うに流量測定信号ｂは一定となり、図７（Ｃ）に示すよ
うに制御信号ｆは一定の傾きをもった直線として表され
る。この傾きは、（流量設定信号ＳＥＴ−流量測定信号
ＯＵＴ）の大きさに比例し、流量設定信号ＳＥＴが小さ
くなるほど、傾きも小さくなり、時刻ｔo から制御バル
ブ２が開き出す時刻ｔ1 までの遅れ時間ｔD が長くなる
ことになる。従って、上記の構成からなるマスフローコ
ントローラでは、特に低流量域での応答性が良くなかっ
た。なお、制御バルブ２の開度が流量設定信号ｂに対応
した状態となるのは、時刻ｔ1 ＋Δｔである。
刻、すなわち前記制御バルブ２が開き出す時刻をｔ1 、
制御バルブ２の開度が前記流量設定信号ｂに対応した状
態となる時刻をｔ2 とすると、時刻ｔo からｔ1 までの
間は、流量がゼロであることから、図７（Ｂ）に示すよ
うに流量測定信号ｂは一定となり、図７（Ｃ）に示すよ
うに制御信号ｆは一定の傾きをもった直線として表され
る。この傾きは、（流量設定信号ＳＥＴ−流量測定信号
ＯＵＴ）の大きさに比例し、流量設定信号ＳＥＴが小さ
くなるほど、傾きも小さくなり、時刻ｔo から制御バル
ブ２が開き出す時刻ｔ1 までの遅れ時間ｔD が長くなる
ことになる。従って、上記の構成からなるマスフローコ
ントローラでは、特に低流量域での応答性が良くなかっ
た。なお、制御バルブ２の開度が流量設定信号ｂに対応
した状態となるのは、時刻ｔ1 ＋Δｔである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述のような問題を解
決するために、ＰＩＤ回路からの出力が速くなるような
ＰＩＤ定数の調整が行われていたが、この場合、制御が
不安定になったり、オーバーシュートを起こすなどの問
題が生じることとなった。
決するために、ＰＩＤ回路からの出力が速くなるような
ＰＩＤ定数の調整が行われていたが、この場合、制御が
不安定になったり、オーバーシュートを起こすなどの問
題が生じることとなった。
【０００８】また、制御バルブが開き出す電圧Ｖ0 には
個体差があり、上記の構成からなるマスフローコントロ
ーラの低流量域の応答性は前記電圧Ｖ0 に依存すること
から、マスフローコントローラの低流量域における応答
性に器差が生じ、ひいてはマスフローコントローラ同士
の互換性や再現性などが悪くなることとなっていた。
個体差があり、上記の構成からなるマスフローコントロ
ーラの低流量域の応答性は前記電圧Ｖ0 に依存すること
から、マスフローコントローラの低流量域における応答
性に器差が生じ、ひいてはマスフローコントローラ同士
の互換性や再現性などが悪くなることとなっていた。
【０００９】この発明は上述の事柄に留意してなされた
もので、その目的は、低流量域における応答性、互換
性、再現性などに優れたマスフローコントローラを提供
することである。
もので、その目的は、低流量域における応答性、互換
性、再現性などに優れたマスフローコントローラを提供
することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明のマスフローコントローラは、流体が流れ
る流路に対して設けられた流量センサ部と、同じく前記
流路に対して設けられ、前記流量センサ部の下流側また
は上流側に設けられた制御バルブと、前記流量センサ部
からの流量測定信号と流量設定信号とが入力される誤差
増幅器と、この誤差増幅器からの信号が入力されるＰＩ
Ｄ回路とを有し、前記ＰＩＤ回路から出力される制御信
号に基づいて前記制御バルブの開度を制御するマスフロ
ーコントローラであって、前記流量設定信号が入力さ
れ、かつ前記ＰＩＤ回路に補正信号を出力する比較回路
と、この比較回路に閾値となる信号を出力する基準電圧
発生回路とを備え、前記比較回路において、流量設定信
号のレベルが前記閾値を超えると補正信号が出力され、
ＰＩＤ回路からの制御信号が、制御バルブの開き出し電
圧まで瞬時に立ち上がるように構成してある（請求項
１）。
に、この発明のマスフローコントローラは、流体が流れ
る流路に対して設けられた流量センサ部と、同じく前記
流路に対して設けられ、前記流量センサ部の下流側また
は上流側に設けられた制御バルブと、前記流量センサ部
からの流量測定信号と流量設定信号とが入力される誤差
増幅器と、この誤差増幅器からの信号が入力されるＰＩ
Ｄ回路とを有し、前記ＰＩＤ回路から出力される制御信
号に基づいて前記制御バルブの開度を制御するマスフロ
ーコントローラであって、前記流量設定信号が入力さ
れ、かつ前記ＰＩＤ回路に補正信号を出力する比較回路
と、この比較回路に閾値となる信号を出力する基準電圧
発生回路とを備え、前記比較回路において、流量設定信
号のレベルが前記閾値を超えると補正信号が出力され、
ＰＩＤ回路からの制御信号が、制御バルブの開き出し電
圧まで瞬時に立ち上がるように構成してある（請求項
１）。
【００１１】また、流体が流れる流路に対して設けられ
た流量センサ部と、同じく前記流路に対して設けられ、
前記流量センサ部の下流側または上流側に設けられた制
御バルブと、前記流量センサ部からの流量測定信号と流
量設定信号とが入力される誤差増幅器と、この誤差増幅
器からの信号が入力されるＰＩＤ回路とを有し、前記Ｐ
ＩＤ回路から出力される制御信号に基づいて前記制御バ
ルブの開度を制御するマスフローコントローラであっ
て、前記制御バルブを強制クローズするバルブクローズ
信号が入力され、かつ前記ＰＩＤ回路に補正信号を出力
する比較回路と、この比較回路に閾値となる信号を出力
する基準電圧発生回路とを備え、前記比較回路におい
て、バルブクローズ信号のレベルが前記基準電圧発生回
路によって設定された閾値を下回ると補正信号が出力さ
れ、ＰＩＤ回路からの制御信号が、制御バルブの開き出
し電圧まで瞬時に立ち上がるように構成してあるとして
もよい（請求項２）。
た流量センサ部と、同じく前記流路に対して設けられ、
前記流量センサ部の下流側または上流側に設けられた制
御バルブと、前記流量センサ部からの流量測定信号と流
量設定信号とが入力される誤差増幅器と、この誤差増幅
器からの信号が入力されるＰＩＤ回路とを有し、前記Ｐ
ＩＤ回路から出力される制御信号に基づいて前記制御バ
ルブの開度を制御するマスフローコントローラであっ
て、前記制御バルブを強制クローズするバルブクローズ
信号が入力され、かつ前記ＰＩＤ回路に補正信号を出力
する比較回路と、この比較回路に閾値となる信号を出力
する基準電圧発生回路とを備え、前記比較回路におい
て、バルブクローズ信号のレベルが前記基準電圧発生回
路によって設定された閾値を下回ると補正信号が出力さ
れ、ＰＩＤ回路からの制御信号が、制御バルブの開き出
し電圧まで瞬時に立ち上がるように構成してあるとして
もよい（請求項２）。
【００１２】上記の構成により、低流量域における応答
性、互換性、再現性などに優れたマスフローコントロー
ラを提供することができる。
性、互換性、再現性などに優れたマスフローコントロー
ラを提供することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施例を、図を
参照しながら説明する。図１は、本発明の第一実施例に
係るマスフローコントローラＤの構成を概略的に示すブ
ロック図である。マスフローコントローラＤは、流体が
流れる流路（図示せず）に対して設けられた流量センサ
部１と、同じく前記流路に対して設けられ、前記流量セ
ンサ部１の下流側または上流側に設けられた制御バルブ
２と、前記流量センサ部１からの流量測定信号ａと流量
設定信号ｂとが入力される誤差増幅器３と、この誤差増
幅器３からの信号ｃが入力されるＰＩＤ回路４と、前記
流量設定信号ｂが入力され、かつ前記ＰＩＤ回路４に補
正信号ｄを出力する比較回路５と、この比較回路５に閾
値Ｖthとなる信号ｅを出力する基準電圧発生回路６とか
らなる。
参照しながら説明する。図１は、本発明の第一実施例に
係るマスフローコントローラＤの構成を概略的に示すブ
ロック図である。マスフローコントローラＤは、流体が
流れる流路（図示せず）に対して設けられた流量センサ
部１と、同じく前記流路に対して設けられ、前記流量セ
ンサ部１の下流側または上流側に設けられた制御バルブ
２と、前記流量センサ部１からの流量測定信号ａと流量
設定信号ｂとが入力される誤差増幅器３と、この誤差増
幅器３からの信号ｃが入力されるＰＩＤ回路４と、前記
流量設定信号ｂが入力され、かつ前記ＰＩＤ回路４に補
正信号ｄを出力する比較回路５と、この比較回路５に閾
値Ｖthとなる信号ｅを出力する基準電圧発生回路６とか
らなる。
【００１４】前記流量センサ部１は、前記流路に設けら
れた一対の感熱センサからなり、この感熱センサによっ
て検出された流体の瞬時流量は、センサ回路において電
気的な流量測定信号ａに変換される。
れた一対の感熱センサからなり、この感熱センサによっ
て検出された流体の瞬時流量は、センサ回路において電
気的な流量測定信号ａに変換される。
【００１５】前記制御バルブ２は、ＰＩＤ回路から出力
される制御信号ｆに基づいて制御されることにより弁開
度を変え、これによって、流路中を流れる流体の流量を
制御するように構成されており、たとえば特許第２８１
４３７８号公報に開示されているものが用いられる。ま
た、本実施例の制御バルブ２は、従来のマスフローコン
トローラにおける制御バルブ２と同様に、バルブ電圧Ｖ
c が０から開き出すのではなく、ある値Ｖ0 を超えてか
ら開き出すものである。
される制御信号ｆに基づいて制御されることにより弁開
度を変え、これによって、流路中を流れる流体の流量を
制御するように構成されており、たとえば特許第２８１
４３７８号公報に開示されているものが用いられる。ま
た、本実施例の制御バルブ２は、従来のマスフローコン
トローラにおける制御バルブ２と同様に、バルブ電圧Ｖ
c が０から開き出すのではなく、ある値Ｖ0 を超えてか
ら開き出すものである。
【００１６】前記誤差増幅器３は、流量測定信号ａと流
量設定信号ｂとの差を信号ｃに変換して出力するための
ものである。
量設定信号ｂとの差を信号ｃに変換して出力するための
ものである。
【００１７】前記ＰＩＤ回路４は、入力された信号ｃや
補正信号ｄを上記（１）式に基づいて演算処理し、制御
信号ｆとして出力するためのものである。
補正信号ｄを上記（１）式に基づいて演算処理し、制御
信号ｆとして出力するためのものである。
【００１８】前記比較回路５は、入力された流量設定信
号ｂのレベルが閾値Ｖthを超えると、前記ＰＩＤ回路４
に補正信号ｄを出力する。そして、ＰＩＤ回路４からの
制御信号ｆは、制御バルブ２の開き出し電圧Ｖ0 まで瞬
時に立ち上がることとなる。なお、このときの制御信号
ｆの立ち上がり電圧は、任意に設定することが可能であ
る。
号ｂのレベルが閾値Ｖthを超えると、前記ＰＩＤ回路４
に補正信号ｄを出力する。そして、ＰＩＤ回路４からの
制御信号ｆは、制御バルブ２の開き出し電圧Ｖ0 まで瞬
時に立ち上がることとなる。なお、このときの制御信号
ｆの立ち上がり電圧は、任意に設定することが可能であ
る。
【００１９】すなわち、図２（Ａ）に示すような流量設
定信号ｂが、時刻ｔ0 において比較回路５に入力される
と、流量設定信号ｂが閾値Ｖthを超えた瞬間の時刻ｔ0'
に、図２（Ｂ）に示すような補正信号ｄが出力されるこ
とになる。なお、時刻ｔ0 から時刻ｔ0'までの時間的な
間隔は極めて小さいものである。
定信号ｂが、時刻ｔ0 において比較回路５に入力される
と、流量設定信号ｂが閾値Ｖthを超えた瞬間の時刻ｔ0'
に、図２（Ｂ）に示すような補正信号ｄが出力されるこ
とになる。なお、時刻ｔ0 から時刻ｔ0'までの時間的な
間隔は極めて小さいものである。
【００２０】前記基準電圧発生回路６は、たとえばダイ
オードなどより構成されており、閾値Ｖthを任意に設定
できるものである。なお、前記閾値は、たとえば制御バ
ルブ２がフルオープン時のバルブ電圧Ｖc の１．５％に
設定される。
オードなどより構成されており、閾値Ｖthを任意に設定
できるものである。なお、前記閾値は、たとえば制御バ
ルブ２がフルオープン時のバルブ電圧Ｖc の１．５％に
設定される。
【００２１】上記の構成からなるマスフローコントロー
ラＤは、入力された流量設定信号ｂが０Ｖから立ち上が
る際に別途定めた閾値Ｖthを超えることをトリガとし
て、スタート信号としての補正信号ｄをマスフローコン
トローラＤ自身で発生し、さらに、このスタート信号が
ＰＩＤ回路４に入力されることをトリガとして、制御信
号ｆの電圧が制御バルブ２の開き出し電圧の間近まで瞬
時に立ち上げられ、その後は通常のＰＩＤ制御が行われ
るものであり、このような構成から、流量設定信号ｂが
入力されてから制御バルブ２が開き出すまでの時間を省
くことが可能である。
ラＤは、入力された流量設定信号ｂが０Ｖから立ち上が
る際に別途定めた閾値Ｖthを超えることをトリガとし
て、スタート信号としての補正信号ｄをマスフローコン
トローラＤ自身で発生し、さらに、このスタート信号が
ＰＩＤ回路４に入力されることをトリガとして、制御信
号ｆの電圧が制御バルブ２の開き出し電圧の間近まで瞬
時に立ち上げられ、その後は通常のＰＩＤ制御が行われ
るものであり、このような構成から、流量設定信号ｂが
入力されてから制御バルブ２が開き出すまでの時間を省
くことが可能である。
【００２２】以下に、上記の構成からなるマスフローコ
ントローラＤの動作について説明する。図３（Ａ）は前
記流量設定信号ｂの一例を概略的に示すグラフであり、
図３（Ｂ）および（Ｃ）は、それぞれ流量設定信号ｂに
対応する流量測定信号ａおよび制御信号ｆの構成を概略
的に示すグラフである。なお、各グラフは、横軸に時間
ｔ、縦軸に電圧Ｖがとられている。また、図３（Ａ）の
グラフは、図２（Ａ）のグラフと同様に流量設定信号ｂ
を示しているが、図２（Ａ）のグラフは、流量設定信号
ｂの立ち上がり部分を説明するために時間軸だけを拡大
したものである。ある時刻ｔ0 に、電圧が０Ｖからたと
えば１００Ｖにまで立ち上げられることによってマスフ
ローコントローラＤに入力された流量設定信号ｂは、誤
差増幅器３と比較回路５とに入力されることになる（図
１参照）。
ントローラＤの動作について説明する。図３（Ａ）は前
記流量設定信号ｂの一例を概略的に示すグラフであり、
図３（Ｂ）および（Ｃ）は、それぞれ流量設定信号ｂに
対応する流量測定信号ａおよび制御信号ｆの構成を概略
的に示すグラフである。なお、各グラフは、横軸に時間
ｔ、縦軸に電圧Ｖがとられている。また、図３（Ａ）の
グラフは、図２（Ａ）のグラフと同様に流量設定信号ｂ
を示しているが、図２（Ａ）のグラフは、流量設定信号
ｂの立ち上がり部分を説明するために時間軸だけを拡大
したものである。ある時刻ｔ0 に、電圧が０Ｖからたと
えば１００Ｖにまで立ち上げられることによってマスフ
ローコントローラＤに入力された流量設定信号ｂは、誤
差増幅器３と比較回路５とに入力されることになる（図
１参照）。
【００２３】前記誤差増幅器３には流量測定信号ａが常
に入力されており、この流量測定信号ａとともに誤差増
幅器３に入力された流量設定信号ｂは、信号ｃに変換さ
れてＰＩＤ回路４に入力され、さらに制御信号ｆとなっ
て制御バルブ２に入力されることになる。
に入力されており、この流量測定信号ａとともに誤差増
幅器３に入力された流量設定信号ｂは、信号ｃに変換さ
れてＰＩＤ回路４に入力され、さらに制御信号ｆとなっ
て制御バルブ２に入力されることになる。
【００２４】一方、上述したように、流量設定信号ｂが
入力された比較回路５において、流量設定信号ｂが別途
定めてあった閾値Ｖthを超えると、その瞬間の時刻ｔ0'
に、補正信号ｄがＰＩＤ回路４に出力される。そして、
ＰＩＤ回路４からの制御信号ｆは、図３（Ｃ）に示すよ
うに、制御バルブ２の開き出し電圧Ｖ0 まで瞬時に立ち
上がることとなる。
入力された比較回路５において、流量設定信号ｂが別途
定めてあった閾値Ｖthを超えると、その瞬間の時刻ｔ0'
に、補正信号ｄがＰＩＤ回路４に出力される。そして、
ＰＩＤ回路４からの制御信号ｆは、図３（Ｃ）に示すよ
うに、制御バルブ２の開き出し電圧Ｖ0 まで瞬時に立ち
上がることとなる。
【００２５】上記のように制御信号ｆが電圧Ｖ0 まで立
ち上がった後は、通常のＰＩＤ制御によって、制御バル
ブ２の開度が調整される。なお、前記制御信号ｆの電圧
がＶ 0 まで立ち上がってから、制御バルブ２の開度の調
整が終了するまでの時間Δｔは、従来のマスフローコン
トローラと同時間である。
ち上がった後は、通常のＰＩＤ制御によって、制御バル
ブ２の開度が調整される。なお、前記制御信号ｆの電圧
がＶ 0 まで立ち上がってから、制御バルブ２の開度の調
整が終了するまでの時間Δｔは、従来のマスフローコン
トローラと同時間である。
【００２６】上記の構成からなるマスフローコントロー
ラＤは、流量設定信号ｂが入力されてから制御バルブ２
が開き出すまでの遅れ時間をなくすことができるため、
迅速に制御バルブ２の制御を開始することが可能とな
り、低流量域の応答性に優れたものとなる。
ラＤは、流量設定信号ｂが入力されてから制御バルブ２
が開き出すまでの遅れ時間をなくすことができるため、
迅速に制御バルブ２の制御を開始することが可能とな
り、低流量域の応答性に優れたものとなる。
【００２７】また、前記制御バルブ２の開き出し電圧Ｖ
0 には個体差があるが、補正信号ｄがＰＩＤ回路４に入
力されることによって立ち上がったときの制御信号ｆの
電圧の設定は可変であることから、使用するバルブの特
性に応じて前記電圧の調整を行えばよく、このような調
整によって、流量設定信号ｂが入力されてから制御バル
ブ２が開き出すまでの時間を一様に省くことができるた
め、各種マスフローコントローラの低流量域の応答性に
おける器差を解消することができ、ひいてはマスフロー
コントローラ同士の互換性やプロセスの再現性を向上さ
せることが可能となる。
0 には個体差があるが、補正信号ｄがＰＩＤ回路４に入
力されることによって立ち上がったときの制御信号ｆの
電圧の設定は可変であることから、使用するバルブの特
性に応じて前記電圧の調整を行えばよく、このような調
整によって、流量設定信号ｂが入力されてから制御バル
ブ２が開き出すまでの時間を一様に省くことができるた
め、各種マスフローコントローラの低流量域の応答性に
おける器差を解消することができ、ひいてはマスフロー
コントローラ同士の互換性やプロセスの再現性を向上さ
せることが可能となる。
【００２８】なお、前記補正信号ｄがＰＩＤ回路４に入
力されることによって立ち上がった制御信号ｆの電圧
が、制御バルブ２の開き出し電圧Ｖ0 より大きくなった
場合でも、前記ＰＩＤ回路４の働きにより、制御バルブ
２の開度は最適値に修正される。
力されることによって立ち上がった制御信号ｆの電圧
が、制御バルブ２の開き出し電圧Ｖ0 より大きくなった
場合でも、前記ＰＩＤ回路４の働きにより、制御バルブ
２の開度は最適値に修正される。
【００２９】また、上記の構成からなるマスフローコン
トローラＤをたとえば半導体製造プロセスに用いれば、
半導体製造プロセスの信頼性を向上させることが可能と
なる。
トローラＤをたとえば半導体製造プロセスに用いれば、
半導体製造プロセスの信頼性を向上させることが可能と
なる。
【００３０】図４は、本発明の第二実施例に係るマスフ
ローコントローラＤ2 の構成を概略的に示すブロック図
である。なお、上記第一実施例に示したものと同一構造
の部材については、同じ符号を付し、その説明を省略す
る。マスフローコントローラＤ2 は、流体が流れる流路
（図示せず）に対して設けられた流量センサ部１と、同
じく前記流路に対して設けられ、前記流量センサ部１の
下流側または上流側に設けられた制御バルブ２と、前記
流量センサ部１からの流量測定信号ａと流量設定信号ｂ
とが入力される誤差増幅器３と、この誤差増幅器３から
の信号ｃが入力されるＰＩＤ回路４と、バルブクローズ
信号ｇが入力され、かつ前記ＰＩＤ回路４に補正信号ｄ
を出力する比較回路５’と、この比較回路５に閾値Ｖth
となる信号ｅを出力する基準電圧発生回路６とからな
る。
ローコントローラＤ2 の構成を概略的に示すブロック図
である。なお、上記第一実施例に示したものと同一構造
の部材については、同じ符号を付し、その説明を省略す
る。マスフローコントローラＤ2 は、流体が流れる流路
（図示せず）に対して設けられた流量センサ部１と、同
じく前記流路に対して設けられ、前記流量センサ部１の
下流側または上流側に設けられた制御バルブ２と、前記
流量センサ部１からの流量測定信号ａと流量設定信号ｂ
とが入力される誤差増幅器３と、この誤差増幅器３から
の信号ｃが入力されるＰＩＤ回路４と、バルブクローズ
信号ｇが入力され、かつ前記ＰＩＤ回路４に補正信号ｄ
を出力する比較回路５’と、この比較回路５に閾値Ｖth
となる信号ｅを出力する基準電圧発生回路６とからな
る。
【００３１】前記比較回路５’は、入力されたバルブク
ローズ信号ｇのレベルが閾値Ｖthを下回ると、前記ＰＩ
Ｄ回路４に補正信号ｄを出力する。そして、ＰＩＤ回路
４からの制御信号ｆは、制御バルブ２の開き出し電圧Ｖ
0 まで瞬時に立ち上がることとなる。なお、このときの
制御信号ｆの立ち上がり電圧は、任意に設定することが
可能である。
ローズ信号ｇのレベルが閾値Ｖthを下回ると、前記ＰＩ
Ｄ回路４に補正信号ｄを出力する。そして、ＰＩＤ回路
４からの制御信号ｆは、制御バルブ２の開き出し電圧Ｖ
0 まで瞬時に立ち上がることとなる。なお、このときの
制御信号ｆの立ち上がり電圧は、任意に設定することが
可能である。
【００３２】前記バルブクローズ信号ｇは、制御バルブ
２を強制クローズするためのものである。
２を強制クローズするためのものである。
【００３３】以下に、上記の構成からなるマスフローコ
ントローラＤ2 の動作について説明する。今、流量設定
信号ｂが１００Ｖに設定され、制御バルブ２が、この流
量設定信号ｂに対応した開度を保つように調整された状
態から、バルブクローズ信号ｇが入力され、前記制御バ
ルブ２が強制クローズされた状態に移ったとする。
ントローラＤ2 の動作について説明する。今、流量設定
信号ｂが１００Ｖに設定され、制御バルブ２が、この流
量設定信号ｂに対応した開度を保つように調整された状
態から、バルブクローズ信号ｇが入力され、前記制御バ
ルブ２が強制クローズされた状態に移ったとする。
【００３４】そして、その後、ある時刻に、バルブクロ
ーズ信号ｇの入力が中断され、バルブクローズ信号ｇが
入力されていた比較回路５’において、バルブクローズ
信号ｇのレベルが基準電圧発生回路６によって設定され
ていた閾値Ｖthを下回ると、その瞬間の時刻に、補正信
号ｄがＰＩＤ回路４に出力される。そして、ＰＩＤ回路
４からの制御信号ｆは、制御バルブ２の開き出し電圧Ｖ
0 まで瞬時に立ち上がることとなる。
ーズ信号ｇの入力が中断され、バルブクローズ信号ｇが
入力されていた比較回路５’において、バルブクローズ
信号ｇのレベルが基準電圧発生回路６によって設定され
ていた閾値Ｖthを下回ると、その瞬間の時刻に、補正信
号ｄがＰＩＤ回路４に出力される。そして、ＰＩＤ回路
４からの制御信号ｆは、制御バルブ２の開き出し電圧Ｖ
0 まで瞬時に立ち上がることとなる。
【００３５】上記のように制御信号ｆが電圧Ｖ0 まで立
ち上がった後は、通常のＰＩＤ制御によって、制御バル
ブ２の開度が調整される。
ち上がった後は、通常のＰＩＤ制御によって、制御バル
ブ２の開度が調整される。
【００３６】上記の構成からなるマスフローコントロー
ラＤ2 と第一実施例のマスフローコントローラＤとの違
いは、マスフローコントローラＤが流量設定信号ｂの入
力時に効果を発揮するのに対し、マスフローコントロー
ラＤ2 はバルブクローズ信号ｇの中断時に効果を発揮す
る点である。なお、奏する効果は同様であるので、その
説明を省略する。
ラＤ2 と第一実施例のマスフローコントローラＤとの違
いは、マスフローコントローラＤが流量設定信号ｂの入
力時に効果を発揮するのに対し、マスフローコントロー
ラＤ2 はバルブクローズ信号ｇの中断時に効果を発揮す
る点である。なお、奏する効果は同様であるので、その
説明を省略する。
【００３７】
【発明の効果】上記の構成からなる本発明によれば、低
流量域における応答性、互換性、再現性などに優れたマ
スフローコントローラを提供することができる。
流量域における応答性、互換性、再現性などに優れたマ
スフローコントローラを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施例に係るマスフローコントロ
ーラの構成を概略的に示すブロック図である。
ーラの構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】（Ａ）および（Ｂ）は、上記実施例における流
量設定信号の一例およびこの流量設定信号に対応する補
正信号の構成を概略的に示すグラフである。
量設定信号の一例およびこの流量設定信号に対応する補
正信号の構成を概略的に示すグラフである。
【図３】（Ａ）は前記流量設定信号の構成を概略的に示
すグラフであり、（Ｂ）および（Ｃ）は、前記流量設定
信号に対応する流量測定信号および制御信号の構成を概
略的に示すグラフである。
すグラフであり、（Ｂ）および（Ｃ）は、前記流量設定
信号に対応する流量測定信号および制御信号の構成を概
略的に示すグラフである。
【図４】本発明の第二実施例に係るマスフローコントロ
ーラの構成を概略的に示すブロック図である。
ーラの構成を概略的に示すブロック図である。
【図５】従来のマスフローコントローラの構成を概略的
に示すブロック図である。
に示すブロック図である。
【図６】従来のマスフローコントローラにおける制御バ
ルブのバルブ電圧−流量特性を示すグラフである。
ルブのバルブ電圧−流量特性を示すグラフである。
【図７】（Ａ）は従来のマスフローコントローラにおけ
る流量設定信号の構成を概略的に示すグラフであり、
（Ｂ）および（Ｃ）は、前記流量設定信号に対応する流
量測定信号および制御信号の構成を概略的に示すグラフ
である。
る流量設定信号の構成を概略的に示すグラフであり、
（Ｂ）および（Ｃ）は、前記流量設定信号に対応する流
量測定信号および制御信号の構成を概略的に示すグラフ
である。
１…流量センサ部、２…制御バルブ、３…誤差増幅器、
４…ＰＩＤ回路、５…比較回路、６…基準電圧発生回
路、ａ…流量測定信号、ｂ…流量設定信号、ｃ…信号、
ｄ…補正信号、ｅ…信号、ｆ…制御信号、Ｄ…マスフロ
ーコントローラ、Ｖ0 …開き出し電圧、Ｖth…閾値。
４…ＰＩＤ回路、５…比較回路、６…基準電圧発生回
路、ａ…流量測定信号、ｂ…流量設定信号、ｃ…信号、
ｄ…補正信号、ｅ…信号、ｆ…制御信号、Ｄ…マスフロ
ーコントローラ、Ｖ0 …開き出し電圧、Ｖth…閾値。
Claims (2)
- 【請求項１】 流体が流れる流路に対して設けられた流
量センサ部と、同じく前記流路に対して設けられ、前記
流量センサ部の下流側または上流側に設けられた制御バ
ルブと、前記流量センサ部からの流量測定信号と流量設
定信号とが入力される誤差増幅器と、この誤差増幅器か
らの信号が入力されるＰＩＤ回路とを有し、前記ＰＩＤ
回路から出力される制御信号に基づいて前記制御バルブ
の開度を制御するマスフローコントローラであって、前
記流量設定信号が入力され、かつ前記ＰＩＤ回路に補正
信号を出力する比較回路と、この比較回路に閾値となる
信号を出力する基準電圧発生回路とを備え、前記比較回
路において、流量設定信号のレベルが前記閾値を超える
と補正信号が出力され、ＰＩＤ回路からの制御信号が、
制御バルブの開き出し電圧まで瞬時に立ち上がるように
構成してあることを特徴とするマスフローコントロー
ラ。 - 【請求項２】 流体が流れる流路に対して設けられた流
量センサ部と、同じく前記流路に対して設けられ、前記
流量センサ部の下流側または上流側に設けられた制御バ
ルブと、前記流量センサ部からの流量測定信号と流量設
定信号とが入力される誤差増幅器と、この誤差増幅器か
らの信号が入力されるＰＩＤ回路とを有し、前記ＰＩＤ
回路から出力される制御信号に基づいて前記制御バルブ
の開度を制御するマスフローコントローラであって、前
記制御バルブを強制クローズするバルブクローズ信号が
入力され、かつ前記ＰＩＤ回路に補正信号を出力する比
較回路と、この比較回路に閾値となる信号を出力する基
準電圧発生回路とを備え、前記比較回路において、バル
ブクローズ信号のレベルが前記基準電圧発生回路によっ
て設定された閾値を下回ると補正信号が出力され、ＰＩ
Ｄ回路からの制御信号が、制御バルブの開き出し電圧ま
で瞬時に立ち上がるように構成してあることを特徴とす
るマスフローコントローラ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000046300A JP4578607B2 (ja) | 2000-02-23 | 2000-02-23 | マスフローコントローラ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000046300A JP4578607B2 (ja) | 2000-02-23 | 2000-02-23 | マスフローコントローラ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001236125A true JP2001236125A (ja) | 2001-08-31 |
| JP4578607B2 JP4578607B2 (ja) | 2010-11-10 |
Family
ID=18568736
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000046300A Expired - Lifetime JP4578607B2 (ja) | 2000-02-23 | 2000-02-23 | マスフローコントローラ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4578607B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005534111A (ja) * | 2002-07-19 | 2005-11-10 | マイクロリス・コーポレーション | 液体流量制御器および精密分注装置およびシステム |
| JP2013525870A (ja) * | 2010-04-27 | 2013-06-20 | 日立金属株式会社 | 一貫した応答を実現する、オンツールおよびオンサイトｍｆｃ最適化方法およびシステム |
| KR20140056039A (ko) | 2012-10-29 | 2014-05-09 | 가부시키가이샤 호리바 에스텍 | 유체제어장치 |
| JP2014523060A (ja) * | 2011-08-09 | 2014-09-08 | 日立金属株式会社 | マスフローコントローラ、及びマスフローコントローラを動作させる方法 |
| US12001231B2 (en) | 2022-05-16 | 2024-06-04 | Toflo Corporation | Flow rate control device |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06259105A (ja) * | 1993-03-05 | 1994-09-16 | Toshiba Corp | 自動調節計 |
| JP3404847B2 (ja) * | 1993-12-06 | 2003-05-12 | 日立金属株式会社 | 流量制御方法 |
-
2000
- 2000-02-23 JP JP2000046300A patent/JP4578607B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005534111A (ja) * | 2002-07-19 | 2005-11-10 | マイクロリス・コーポレーション | 液体流量制御器および精密分注装置およびシステム |
| US7543596B2 (en) | 2002-07-19 | 2009-06-09 | Entegris, Inc. | Liquid flow controller and precision dispense apparatus and system |
| US8082946B2 (en) | 2002-07-19 | 2011-12-27 | Entegris, Inc. | Liquid flow controller and precision dispense apparatus and system |
| US8430120B2 (en) | 2002-07-19 | 2013-04-30 | Entegris, Inc. | Liquid flow controller and precision dispense apparatus and system |
| US8939428B2 (en) | 2002-07-19 | 2015-01-27 | Entegris, Inc. | Liquid flow controller and precision dispense apparatus and system |
| JP2013525870A (ja) * | 2010-04-27 | 2013-06-20 | 日立金属株式会社 | 一貫した応答を実現する、オンツールおよびオンサイトｍｆｃ最適化方法およびシステム |
| KR101847409B1 (ko) | 2010-04-27 | 2018-04-10 | 히타치 긴조쿠 가부시키가이샤 | 일관된 응답을 제공하는 온-툴(on-tool) 및 온-사이트(on-site) 질량 유량계 최적화를 위한 방법 및 시스템 |
| JP2014523060A (ja) * | 2011-08-09 | 2014-09-08 | 日立金属株式会社 | マスフローコントローラ、及びマスフローコントローラを動作させる方法 |
| KR20140056039A (ko) | 2012-10-29 | 2014-05-09 | 가부시키가이샤 호리바 에스텍 | 유체제어장치 |
| US9618943B2 (en) | 2012-10-29 | 2017-04-11 | Horiba Stec, Co., Ltd. | Fluid control system |
| US12001231B2 (en) | 2022-05-16 | 2024-06-04 | Toflo Corporation | Flow rate control device |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4578607B2 (ja) | 2010-11-10 |
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