JPH079607B2 - Mass flow controller - Google Patents

Mass flow controller

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JPH079607B2
JPH079607B2 JP59227844A JP22784484A JPH079607B2 JP H079607 B2 JPH079607 B2 JP H079607B2 JP 59227844 A JP59227844 A JP 59227844A JP 22784484 A JP22784484 A JP 22784484A JP H079607 B2 JPH079607 B2 JP H079607B2
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JP
Japan
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mass flow
flow rate
signal
sensor
valve
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JP59227844A
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JPS61107407A (en
Inventor
鈴木  勲
隆 須藤
Original Assignee
日本タイラン株式会社
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D7/00Control of flow
    • G05D7/06Control of flow characterised by the use of electric means

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、例えば半導体、IC等の製造プロセスで用い
られる各種ガスの流量(以下、「流量」というときに
は、質量流量を指す。)制御に好適な質量流量制御装置
のの改良に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of application] The present invention is for controlling the flow rate of various gases used in the manufacturing process of semiconductors, ICs, etc. (hereinafter, “flow rate” means mass flow rate). The present invention relates to an improvement of a preferable mass flow controller.

[従来技術] 従来、熱式質量流量センサを用い、金属の熱膨張をを利
用したバルブを具備した第4図の如き質量流量制御装置
1が知られている。同図において、2はガスの入口部を
示し、3はガスの出口部を示す。ガスは入口部2を入る
と、バイパス部4とセンサ管5とに分岐される。センサ
管5には、ガス流の上流側と下流側とに一対の抵抗発熱
体6A、6Bが巻回されている。抵抗発熱体6A、6Bはブリッ
ヂ回路7に接続されている。ガスがセンサ管5を通過す
るときに、抵抗発熱体6A、6Bが熱を奪われる。このと
き、抵抗発熱体6Aが抵抗発熱体6Bより温度低下し、これ
によって生じる温度差をブリッヂ回路7において抵抗値
変化として取出す。この抵抗値変化に基づき、センサ管
5を流れるガスの質量流量を検出できる。一方、センサ
管5とバイパス部4との分流比率が所定となっているた
め、センサ管5を流れるガスの質量流量が、流れるガス
全体の質量流量を反映した値となる。8は、バイパス部
4に介装された金属メッシュを示し、このメッシュ8に
より、バイパス部4とセンサ管5とを流れるガスの分流
比を所定に保っている。また、9はセンサ部のケーシン
グであり、このケーシング9により抵抗発熱体6A、6Bが
外部から影響されぬようにし、精度の良い質量流量の検
出を可能にしている。ブリッヂ回路7の出力信号は、増
幅回路10により増幅され、センサ出力端子11から外部の
図示せぬ表示器等へ出力されると共に、比較回路12へ出
力される。比較回路12には、外部から所望の質量流量の
所定値に対応した設定信号が設定信号入力端子13を介し
て与えられる。比較回路12は、増幅回路10の出力信号と
設定信号とを比較して、その差に応じた信号を出力す
る。この信号は、バルブ駆動回路14に与えられ、バルブ
駆動回路14は上記信号に基づきバルブヒータ15へ駆動電
圧を与える。16はバルブを示す。このバルブ16はノーマ
リーオープンタイプ(電圧無印加時に弁が(開)状態で
あり、電圧印加時に弁が(閉)状態となる)である。金
属ピン17内にバルブヒータ15が入れられており、バルブ
ヒータ15の発熱による金属ピン17の膨張によって、金属
ピンの先端に固着された球状弁体18が上下し、ガスの通
路部に対するオリフィスを調整する。
[Prior Art] Conventionally, there is known a mass flow rate control device 1 as shown in Fig. 4 which includes a valve using a thermal mass flow rate sensor and utilizing thermal expansion of metal. In the figure, 2 indicates a gas inlet, and 3 indicates a gas outlet. When the gas enters the inlet section 2, it is branched into a bypass section 4 and a sensor tube 5. A pair of resistance heating elements 6A and 6B are wound around the sensor tube 5 on the upstream side and the downstream side of the gas flow. The resistance heating elements 6A and 6B are connected to the bridge circuit 7. When the gas passes through the sensor tube 5, the resistance heating elements 6A and 6B take heat. At this time, the temperature of the resistance heating element 6A is lower than that of the resistance heating element 6B, and the temperature difference caused by this is taken out as a resistance value change in the bridge circuit 7. The mass flow rate of the gas flowing through the sensor tube 5 can be detected based on the change in the resistance value. On the other hand, since the diversion ratio between the sensor pipe 5 and the bypass section 4 is predetermined, the mass flow rate of the gas flowing through the sensor pipe 5 becomes a value that reflects the mass flow rate of the entire flowing gas. Reference numeral 8 denotes a metal mesh interposed in the bypass section 4, and the mesh 8 maintains a predetermined diversion ratio of the gas flowing through the bypass section 4 and the sensor pipe 5. Further, 9 is a casing of the sensor portion, and the casing 9 prevents the resistance heating elements 6A and 6B from being affected from the outside, and enables accurate mass flow rate detection. The output signal of the bridge circuit 7 is amplified by the amplifier circuit 10 and is output from the sensor output terminal 11 to an external display (not shown) or the like, and is also output to the comparison circuit 12. A setting signal corresponding to a predetermined value of a desired mass flow rate is externally applied to the comparison circuit 12 via a setting signal input terminal 13. The comparison circuit 12 compares the output signal of the amplification circuit 10 with the setting signal and outputs a signal according to the difference. This signal is given to the valve drive circuit 14, and the valve drive circuit 14 gives a drive voltage to the valve heater 15 based on the above signal. 16 indicates a valve. The valve 16 is a normally open type (the valve is in the (open) state when no voltage is applied, and the valve is in the (closed) state when voltage is applied). The valve heater 15 is placed in the metal pin 17, and due to the expansion of the metal pin 17 due to the heat generation of the valve heater 15, the spherical valve body 18 fixed to the tip of the metal pin moves up and down to form an orifice for the gas passage. adjust.

このように構成された質量流量制御装置1によれば、セ
ンサ管5の部分で検出される質量流量に対応する信号
が、ガス全体の質量流量を反映しているから、この信号
と設定信号との差が無くなるようにバルブ16を制御する
ことにより、適切な質量流量の制御が可能である。
According to the mass flow rate control device 1 configured as described above, since the signal corresponding to the mass flow rate detected in the sensor tube 5 portion reflects the mass flow rate of the entire gas, this signal and the setting signal By controlling the valve 16 so that there is no difference between the two, it is possible to control the mass flow rate appropriately.

ところで、質量流量制御装置は、半導体やICの製造プロ
セスに用いられるガスの質量制御等に使用されるので、
半導体やICの加工精度を向上させるために高い信頼性が
要求される。そこで、質量流量制御装置の異常を報知す
るために、増幅回路10より出力される信号と設定信号と
の間に所定以上の差が生じていることを検出する手段を
具備させたものが提案されている。
By the way, since the mass flow controller is used for mass control of gases used in the manufacturing process of semiconductors and ICs,
High reliability is required to improve the processing accuracy of semiconductors and ICs. Therefore, in order to notify the abnormality of the mass flow rate control device, it is proposed to provide a means for detecting that a difference more than a predetermined value has occurred between the signal output from the amplifier circuit 10 and the setting signal. ing.

[発明が解決しようとする問題点及び発明の目的] しかしながら、上記の手段によると、質量流量制御装置
1の機能が完全に損なわれるまで異常を検知できないこ
とがあった。例えば、センサ管5内に微少なゴミ等が付
着すると、センサの出力が低下し、増幅回路12から出力
される信号は、実際のガスの流量より少ない流量に相当
する信号となる。このため、比較回路12の出力はバルブ
16を開くように作用する。これによって、バルブ16が動
作範囲であれば、バイパス部4を流れるガスの流量が増
大し、増幅回路10の出力信号と設定信号との値が均衡す
る。このようにして、見かけ上の均衡が保たれるので、
実際には異常が生じているにもかかわらず、異常検出で
きなかった。
[Problems to be Solved by the Invention and Object of the Invention] However, according to the above means, an abnormality may not be detected until the function of the mass flow controller 1 is completely impaired. For example, if minute dust or the like adheres to the inside of the sensor tube 5, the output of the sensor decreases, and the signal output from the amplifier circuit 12 becomes a signal corresponding to a flow rate smaller than the actual flow rate of gas. Therefore, the output of the comparison circuit 12 is the valve
Acts to open 16. As a result, when the valve 16 is in the operating range, the flow rate of the gas flowing through the bypass section 4 increases, and the values of the output signal of the amplifier circuit 10 and the setting signal are balanced. In this way, the apparent balance is maintained,
Although an abnormality actually occurred, the abnormality could not be detected.

この他、ゴミ等は、バイパス部4や球状弁体18と弁座と
の間等に付着するが、上記手段では前述と同様に異常検
出されなかった。このため、上記の質量流量制御装置を
半導体、IC等の製造プロセスに使用していた場合には、
異常を発見したときには既に製造中の大量の半導体、IC
等が被害を受けた後であることが多く、大きな問題とな
っていた。また、異常を発見した後に製造ラインの稼働
を停止して点検保守にかかる工数及び時間が多大であっ
た。更に、HC1、BF3、NH3等の危険性ガスを使用する場
合には、安全性が確保できないという問題も生じてい
た。
In addition to this, dust and the like adhere to the bypass section 4, the space between the spherical valve body 18 and the valve seat, etc., but the above-mentioned means did not detect any abnormality as described above. Therefore, when using the above mass flow rate controller in the manufacturing process of semiconductors, ICs, etc.,
When an abnormality is found, a large amount of semiconductors and ICs already in production
It was often after the damage, etc., which was a big problem. In addition, the number of man-hours and time required for inspection and maintenance by stopping the operation of the manufacturing line after detecting an abnormality is great. Furthermore, when using dangerous gases such as HC1, BF3, and NH3, there is a problem that safety cannot be ensured.

また、バルブ16がノーマリークローズタイプであれば、
定格以上の電圧が印加される頻度が多くなり、バルブ16
の寿命を著しく短縮する可能性が大きかった。
Also, if the valve 16 is a normally closed type,
As the voltage above the rated value is applied more often, the valve 16
There was a great possibility of shortening the life of the.

そこで、第4図に示した如くの質量流量制御装置におい
て、流量センサにより得られる流量データと外部から入
力される設定流量データとの比較結果により発生される
バルブ駆動信号に基づき、正常異常を判定する判定部を
有させるようする。
Therefore, in the mass flow rate control device as shown in FIG. 4, it is determined whether the flow rate data obtained by the flow rate sensor is compared with the set flow rate data input from the outside based on the valve drive signal generated based on the valve drive signal. There is a determination section that does.

このような構成の質量流量制御装置によると、バルブ駆
動信号がその正常値より外れることが異常となる。即
ち、バルブ駆動信号という絶対的な信号を用いているの
で、このような異常検出は、質量流量制御装置の機能が
全く損なわれる前になされる。
According to the mass flow controller having such a configuration, it is abnormal that the valve drive signal deviates from its normal value. That is, since an absolute signal called a valve drive signal is used, such abnormality detection is performed before the function of the mass flow rate control device is completely impaired.

第1図には、上記の発想に係る装置のブロック図が示さ
れている。同図において、第4図と同一の構成要素には
同一の番号を付してある。21はバルブヒータ15の抵抗を
示し、その抵抗値は通常60Ω〜70Ωで、その一端はアー
スに接続され、他端は判定部22内の判別回路23に接続さ
れている。また抵抗21のアースと接続されていない端部
は、トランジスタ24のコレクタに接続されている。トラ
ンジスタ24のエミッタには−15Vの電圧が与えられてい
る。また、トランジスタ24のベースは抵抗27を介して比
較回路10の出力側に接続されている。判別回路23には、
バルブ16が正常動作する時のバルブ駆動電圧Vの最大
値|MAXV|及び最小値|MINV|を保持する正常値指示
手段が含まれている。判別回路23は、バルブヒータ15か
らバルブ駆動電圧Vを得て、 |MAXV|≧|V|≧|MINV|…(1)が成立するか否
か判別する。この判別結果の信号はタイマ回路25に与え
られる。タイマ回路25は(1)式が不成立であることを
示す信号を、所定時間連続して検出すると、異常を示す
信号を出力端子26へ出力する。このようにタイマ回路25
は、バルブ駆動電圧Vが一時的に大きく変動する―例
えば、設定信号を急激に変化させると大きく変動する―
ことにより、誤って異常を示す信号が出力されないよう
にしている。
FIG. 1 shows a block diagram of an apparatus according to the above idea. In the figure, the same components as those in FIG. 4 are designated by the same reference numerals. Reference numeral 21 denotes the resistance of the valve heater 15, which has a resistance value of usually 60Ω to 70Ω, one end of which is connected to the ground and the other end of which is connected to the determination circuit 23 in the determination unit 22. The end of the resistor 21 that is not connected to the ground is connected to the collector of the transistor 24. A voltage of -15V is applied to the emitter of the transistor 24. The base of the transistor 24 is connected to the output side of the comparison circuit 10 via the resistor 27. The discrimination circuit 23 includes
Normal value indicating means for holding the maximum value | MAXV R | and the minimum value | MINV R | of the valve drive voltage V R when the valve 16 operates normally is included. The determination circuit 23 obtains the valve drive voltage V R from the valve heater 15 and determines whether | MAXV R | ≧ | V R | ≧ | MINV R | ... (1) holds. The signal of this determination result is given to the timer circuit 25. When the timer circuit 25 continuously detects a signal indicating that the expression (1) is not satisfied for a predetermined time, it outputs an abnormal signal to the output terminal 26. In this way, the timer circuit 25
Indicates that the valve drive voltage V R temporarily fluctuates greatly-for example, it fluctuates greatly when the setting signal is changed abruptly-
This prevents a signal indicating an abnormality from being erroneously output.

このような構成を第4図の質量流量制御装置1に付加す
ることにより、次のように動作する。
By adding such a configuration to the mass flow controller 1 of FIG. 4, the following operation is performed.

例えば、センサ管5にゴミ等が付着すると、前述のよう
にバルブ16が開くようにバルブ駆動電圧Vが印加され
る。このバルブ駆動電圧Vが上記(1)式を満足しな
くなり、所定時間この状態が継続されると、タイマ回路
25から異常を示す信号が出力される。この信号を出力端
子26から図示せぬ表示器(例えば、LED等)に与え、点
灯表示によ異常を知らせることができる。
For example, the dust on the sensor tube 5 is attached, the valve drive voltage V R is applied so that the valve 16 is opened as described above. The valve drive voltage V R is not satisfied equation (1), the predetermined time in this state is continued, the timer circuit
A signal indicating an abnormality is output from 25. This signal can be given from an output terminal 26 to a display device (not shown) (for example, an LED or the like) to notify the abnormality by a lighting display.

上記構成例では|MAXV|=|−13.3|(V)|MINV
=|−1.7|(V)としたとき、最大流量(100%)の流
量をを得るように設定信号が入力されていれば、10%の
流量誤差が生じたとき異常検知できる。また、タイマ回
路25が監視する所定時間を30秒とすることにより、設定
信号の急激な変化があっても、これにより誤動作を吸収
して正確に異常を検出できる。
In the above configuration example | MAXV R | = | -13.3 | (V) | MINV R |
= | -1.7 | (V), if a setting signal is input to obtain the maximum flow rate (100%), an abnormality can be detected when a 10% flow rate error occurs. Further, by setting the predetermined time monitored by the timer circuit 25 to 30 seconds, even if there is a rapid change in the setting signal, the malfunction can be absorbed and the abnormality can be accurately detected.

本構成例によれば、バルブ駆動電圧Vが規格を越えて
印加されることを未然に防止することができるので、バ
ルブ16の寿命を長くすることができ、また、半導体やIC
の製造プロセスに決定的な被害が現われる前に対策を講
じることができ極めて便利なものである。
According to the present configuration example, since the valve drive voltage V R can be prevented from being applied beyond the standard, it is possible to increase the life of the valve 16, also a semiconductor or IC
It is extremely convenient because measures can be taken before the decisive damage appears in the manufacturing process.

しかしながら、上記構成例においても質量流量を検出す
る対象の流体の圧力や温度の変動により、正確には質量
流量制御装置の異常を検出できないことが生じる。
However, even in the above configuration example, it may not be possible to accurately detect an abnormality in the mass flow rate control device due to fluctuations in the pressure and temperature of the fluid whose mass flow rate is to be detected.

本発明は係る点を改善せんとしてなされたもので、その
目的は、質量流量を検出する対象の流体の圧力や温度の
変動に対応して、異常を正確に検出することのできる質
量流量制御装置を提供することである。
The present invention has been made as an improvement of the above point, and an object thereof is to provide a mass flow rate control device capable of accurately detecting an abnormality in response to fluctuations in pressure and temperature of a fluid whose mass flow rate is to be detected. Is to provide.

[問題を解決するための手段] そこで本発明では、質量流量センサと、該質量流量セン
サから得られる質量流量データと設定入力される設定質
量流量データとを比較し、この比較結果に基づきバルブ
駆動信号を発生する手段と、この手段により発生された
バルブ駆動信号により開度調整されるバルブとを具備す
る質量流量制御装置に、 前記質量流量センサが質量流量を検出する対象の流体の
圧力を検出する圧力センサと、前記質量流量センサが質
量流量を検出する対象の流体の温度を検出する温度セン
サと、前記質量流量センサにより得られた質量流量信号
と前記圧力センサにより得られた圧力信号と前記温度セ
ンサにより得られた温度信号とから、当該質量流量制御
装置の正常時のバルブ駆動信号に対応するデータを演算
して指示する正常値指示手段と、この正常値指示手段に
より指示されたデータと前記バルブ駆動信号をモニタし
た信号のデータとに基づき、当該質量流量制御装置の正
常異常を判定する判定部とを備えさせることを特徴とす
る。
[Means for Solving the Problem] In the present invention, therefore, the mass flow rate sensor is compared with the mass flow rate data obtained from the mass flow rate sensor and the set mass flow rate data set and input, and the valve drive is performed based on the comparison result. A mass flow rate control device comprising a means for generating a signal and a valve whose opening is adjusted by a valve drive signal generated by the means, wherein the mass flow rate sensor detects the pressure of a target fluid for detecting a mass flow rate. A pressure sensor, a temperature sensor for detecting the temperature of a fluid whose mass flow rate sensor detects a mass flow rate, a mass flow rate signal obtained by the mass flow rate sensor, a pressure signal obtained by the pressure sensor, and the Based on the temperature signal obtained by the temperature sensor, the data corresponding to the valve drive signal when the mass flow controller is operating normally is calculated and instructed. A value instructing unit and a determination unit for determining normality / abnormality of the mass flow controller based on the data instructed by the normal value instructing unit and the data of the signal obtained by monitoring the valve drive signal are provided. And

[発明の作用] この様な構成の質量流量制御装置によれば、質量流量信
号と圧力信号と温度信号とから、当該質量流量制御装置
の正常時のバルブ駆動信号に対応するデータを演算し、
演算して得たデータとバルブ駆動信号をモニタした信号
のデータとに基づき、当該質量流量制御装置の正常異常
を判定し、当該装置が完全にその機能を損なう前に異常
を高精度で検出する。
[Operation of the Invention] According to the mass flow rate control device having such a configuration, data corresponding to the valve drive signal of the mass flow rate control device at the normal time is calculated from the mass flow rate signal, the pressure signal, and the temperature signal,
Based on the data obtained by the calculation and the data of the signal monitoring the valve drive signal, it is judged whether the mass flow control device is normal or abnormal, and the abnormality is detected with high accuracy before the device completely impairs its function. .

[発明の実施例] 以下、添付図面を参照して本発明の実施例に係る質量流
量制御装置を説明する。第2図は本発明の実施例の要部
ブロック図である。
[Embodiment of the Invention] Hereinafter, a mass flow controller according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 2 is a block diagram of the essential parts of an embodiment of the present invention.

この実施例では、圧力センサ31と温度センサ32とを、第
4図に示した質量流量制御装置1のバイパス部4と入口
部2との間の通路に設置する。圧力センサ31により得ら
れた信号を増幅回路33で増幅し、判別部34へ送出する。
また、温度センサ32により得られた信号を増幅回路35で
増幅し、判別部34へ送出する。判別部34には10bitのA/D
コンバータ36に、バルブ駆動信号V、流量信号F、圧
力信号P、温度信号Tが与えられ、これらはディジタル
化されて演算回路37へ送出される。演算回路37は所謂マ
イクロコンピュータの構成となっており、8ビットのマ
イクロプロセッサとプログラム用ROMと、ワーキングレ
ジスタ用RAMと、必要なバス及びポートから成る。この
マイクロプロセッサは、プログラム用ROM内の第3図に
示されるようなフローチャートのプログラムに従って、
バルブ16が正常動作してるときのバルブ16の開度調整に
必要な信号の値を演算して、これを指示する正常値指示
手段の機能を有する。
In this embodiment, the pressure sensor 31 and the temperature sensor 32 are installed in the passage between the bypass section 4 and the inlet section 2 of the mass flow controller 1 shown in FIG. The signal obtained by the pressure sensor 31 is amplified by the amplifier circuit 33 and sent to the discrimination unit 34.
Further, the signal obtained by the temperature sensor 32 is amplified by the amplifier circuit 35 and sent to the discriminating unit 34. The determination unit 34 has a 10-bit A / D
The converter 36, a valve drive signal V R, the flow rate signal F, the pressure signal P, the temperature signal T is given, which are transmitted is digitized to the arithmetic circuit 37. The arithmetic circuit 37 has a so-called microcomputer configuration and includes an 8-bit microprocessor, a program ROM, a working register RAM, and necessary buses and ports. This microprocessor operates according to the program of the flow chart shown in FIG. 3 in the program ROM.
It has a function of a normal value instruction means for calculating a value of a signal necessary for adjusting the opening degree of the valve 16 when the valve 16 is operating normally and instructing the value.

次に、第3図を参照して演算回路37の動作を説明する。
先ず、演算回路37はステップ101ににおいて、A/Dコンバ
ータ36からディジタル化された流量データF、圧力デー
タP、温度データT、バルブ駆動データVを取込む。
次に、演算回路37は、ステップ102において流量データ
Fと圧力データPとによって決定されるバルブ16の基準
電圧データV1を、 V1=g(F,P) …(2) より求める。ここに、g(F,P)はガスの種類によって
一定に決定される関数であり、プログラムROM内に保持
されている。
Next, the operation of the arithmetic circuit 37 will be described with reference to FIG.
First, the arithmetic circuit 37 in step 101 two or flow data F which is digitized from the A / D converter 36, the pressure data P, the temperature data T, taking a valve driving data V R.
Next, the arithmetic circuit 37 obtains the reference voltage data V 1 of the valve 16 determined by the flow rate data F and the pressure data P in step 102 from V 1 = g (F, P) (2). Here, g (F, P) is a function that is constantly determined depending on the type of gas, and is held in the program ROM.

次に、演算回路37はステップ103において、(2)式に
より求めた基準電圧V1と温度データTとによって決定さ
れるバルブ16の正常駆動電圧データV2を V2=V1・h(T) …(3) より求る。ここに、h(T)は基準電圧データ V1を温度補正するための関数であり、ガスの種類によっ
て一定に決定され、プログラムROM内に保持されてい
る。
Next, in step 103, the arithmetic circuit 37 sets the normal drive voltage data V 2 of the valve 16 determined by the reference voltage V 1 and the temperature data T obtained by the equation (2) to V 2 = V 1 · h (T )… (3) Here, h (T) is a function for correcting the temperature of the reference voltage data V 1 , which is fixed depending on the type of gas and is held in the program ROM.

次に、演算回路37はステップ104において、許容される
バルブ駆動電圧の誤差Kが、|V2-V|<Kとなってい
るか否か判定する。即ち、現にバルブ16に与えられてい
るバルブ駆動電圧Vが正常駆動電圧データV2の誤差K
の範囲であれば、正常であるからステップ105でレジス
タnをクリヤしてステップ101へ戻り、誤差Kを越える
と、異常であるから、ステップ106においてレジスタn
に1を加えて、異常期間(時間)を示す。更に演算回路
37は、ステップ107へ進み、レジスタn内のデータnが
所定値Mより小か否かを判定し、異常期間がM秒継続し
たか否かを調べる。ここで、n<Mであればステップ10
1へ戻り、n=Mあればステップ108において演算回路37
は異常である旨の信号を出力する。
Next, in step 104, the arithmetic operation circuit 37 determines whether or not the allowable valve drive voltage error K is | V 2 −V R | <K. That is, the valve drive voltage V R currently applied to the valve 16 is the error K of the normal drive voltage data V 2 .
If it is within the range, it is normal and the register n is cleared in step 105 and the process returns to step 101. When the error K is exceeded, it is abnormal and therefore register n is registered in step 106.
1 is added to indicate the abnormal period (time). Further arithmetic circuit
The process proceeds to step 107 to determine whether the data n in the register n is smaller than the predetermined value M, and checks whether the abnormal period has continued for M seconds. If n <M, step 10
Returning to 1 and if n = M, in step 108 the arithmetic circuit 37
Outputs an abnormal signal.

このように本実施例ではガスの現実の流量、圧力、温度
から一義的に正常なバルブ駆動電圧が決定されることを
利用して、これと実際のバルブ駆動電圧Vとの誤差が
所定以上となったときに異常とし、より精度良く質量流
量制御装置の異常を検出することができる。本実施例の
場合において、誤差の電圧を数10〜数100mV以内に設定
すると、流量誤差2〜5%を有するとき異常を検出でき
る。
Thus, in this embodiment by utilizing the fact that actual flow rate of gas, pressure, uniquely normal valve driving voltage from the temperature is determined, which the actual error between the valve drive voltage V R is equal to or greater than a predetermined When it becomes, the abnormality is detected and the abnormality of the mass flow rate control device can be detected more accurately. In the case of the present embodiment, if the error voltage is set within several tens to several hundreds of mV, an abnormality can be detected when the flow rate error is 2 to 5%.

尚、この実施例ではガスの種類により、前述の(2)、
(3)式の関数が異なり、演算条件を変更しなければな
らぬときに、プログラムROMを変換するだけで対応でき
便利なものである。
In this embodiment, depending on the type of gas, the above (2),
When the function of the equation (3) is different and the calculation condition needs to be changed, it is convenient because it can be dealt with only by converting the program ROM.

また、実施例では、(2)、(3)式を用いて演算を行
なったが、ガスの種類により様々に流量F、圧力P、温
度Tを変化させて予めV1、V2を求めて、これをプログラ
ムROM内に格納しておき、取込んだ流量F、圧力P、温
度Tに基づくテーブルサーチにより、V1、V2を求めるよ
うにしても良い。更に、プログラムROM内に第1図の構
成で用いた|MAXV|、|MINV|を格納させておき、マ
イクロプロセッサに判別回路23、タイマ回路25の機能を
この実施例に加えて行なわせるようにしても良い。
Further, in the embodiment, the calculation is performed using the equations (2) and (3), but V 1 and V 2 are obtained in advance by changing the flow rate F, the pressure P and the temperature T variously depending on the type of gas. It is also possible to store this in the program ROM and obtain V 1 and V 2 by a table search based on the fetched flow rate F, pressure P, and temperature T. Further, the program ROM used in the construction of FIG. 1 in | MAXV R |, | MINV R | allowed to store the determination circuit 23 to the microprocessor to perform the function of the timer circuit 25 in addition to this example You may do it.

更に、以上の実施例では、バルブ駆動電圧を判定の対象
としたが電流を判定の対象として良い。バルブの駆動方
式としては、駆動信号をパルスとして与える方式がある
が、これについても与えられる信号(パルス)を判定の
対象とすることができる。また熱膨脹を利用する以外に
モータソレノイドによりバルブの開度調整を行なうもの
についても制御する信号を判定の対象とすることにより
本発明を実現できる。
Further, in the above embodiments, the valve drive voltage is used as the determination target, but the current may be used as the determination target. As a driving method of the valve, there is a method of giving a driving signal as a pulse, and a signal (pulse) given also for this can be a target of determination. Further, the present invention can be realized by making a determination target a signal that controls a valve whose opening is adjusted by a motor solenoid in addition to utilizing thermal expansion.

更に判定部は質量流量制御装置1内または外に設けるこ
とができる。
Further, the determination unit can be provided inside or outside the mass flow controller 1.

[発明の効果] 以上説明したように本発明によれば、質量流量信号と圧
力信号と温度信号とから、当該質量流量制御装置の正常
時のバルブ駆動信号に対応するデータを演算し、このデ
ータとバルブ駆動信号に基づいて質量流量制御装置の異
常を判定するので、当該装置が完全にその機能を損なう
前に異常を高精度で検出できる。このため、本発明の装
置を半導体やICの製造プロセスに用いた場合には、製造
プロセスに大きな害が及ぶ前に異常を知ることができ、
その対策を講じる時期を早くでき、保守等の時間を大幅
に短縮できる。従って、シラン系のガスを用いる半導体
の製造プロセスにおいては、センサ管やバルブやバイパ
ス部に微小なゴミが付着するが、このような場合に本発
明は特に有効である。もちろん、本発明はバルブに駆動
信号を与える信号線等が断線した場合やショートした場
合にも、異常検出可能である。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, data corresponding to the valve drive signal of the mass flow rate control device at the normal time is calculated from the mass flow rate signal, the pressure signal, and the temperature signal, and this data is calculated. Since the abnormality of the mass flow control device is determined based on the valve drive signal, the abnormality can be detected with high accuracy before the device completely impairs its function. Therefore, when the device of the present invention is used in a semiconductor or IC manufacturing process, an abnormality can be known before the manufacturing process is significantly harmed.
The measures can be taken earlier, and maintenance time can be greatly reduced. Therefore, in a semiconductor manufacturing process using a silane-based gas, minute dust adheres to the sensor tube, the valve, and the bypass portion. In such a case, the present invention is particularly effective. Of course, the present invention can detect an abnormality even when the signal line or the like for supplying the drive signal to the valve is broken or short-circuited.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は異常検出機能を有する質量流量制御装置の構成
例の要部ブロック図、第2図は本発明の一実施例の要部
ブロック図、第3図は第2図の装置の動作を説明するた
めのフローチャート、第4図は従来の質量流量制御装置
のブロック図である。 1……質量流量制御装置、2……バイパス部、 5……センサ管、6A,6B……抵抗発熱体、 12……比較回路、13……設定信号入力端子、 14……バルブ駆動回路、15……バルブヒータ、 16……バルブ、22,34……判定部、 23……判別回路、25……タイマ、 31……圧力センサ、32……温度センサ、 36……A/Dコンバータ、37……演算回路。
FIG. 1 is a block diagram of a main part of a configuration example of a mass flow controller having an abnormality detecting function, FIG. 2 is a block diagram of a main part of an embodiment of the present invention, and FIG. 3 shows an operation of the device of FIG. 4 is a block diagram of a conventional mass flow rate control device. 1 ... Mass flow controller, 2 ... Bypass section, 5 ... Sensor tube, 6A, 6B ... Resistance heating element, 12 ... Comparison circuit, 13 ... Setting signal input terminal, 14 ... Valve drive circuit, 15 …… Valve heater, 16 …… Valve, 22,34 …… Judgment part, 23 …… Judgment circuit, 25 …… Timer, 31 …… Pressure sensor, 32 …… Temperature sensor, 36 …… A / D converter, 37 …… Arithmetic circuit.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−52306(JP,A) 特開 昭57−101910(JP,A) 実開 昭59−88712(JP,U) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-59-52306 (JP, A) JP-A-57-101910 (JP, A) Actually opened 59-88712 (JP, U)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】質量流量センサと、該質量流量センサから
得られる質量流量データと設定入力される設定質量流量
データとを比較し、この比較結果に基づきバルブ駆動信
号を発生する手段と、この手段により発生されたバルブ
駆動信号により開度調整されるバルブとを具備する質量
流量制御装置において、 前記質量流量センサが質量流量を検出する対象の流体の
圧力を検出する圧力センサと、 前記質量流量センサが質量流量を検出する対象の流体の
温度を検出する温度センサと、 前記質量流量センサにより得られた質量流量信号と前記
圧力センサにより得られた圧力信号と前記温度センサに
より得られた温度信号とから、当該質量流量制御装置の
正常時のバルブ駆動信号に対応するデータを演算して指
示する正常値指示手段と、 この正常値指示手段により指示されたデータと前記バル
ブ駆動信号をモニタした信号のデータとに基づき、当該
質量流量制御装置の正常異常を判定する判定部とを備え
ることを特徴とする質量流量制御装置。
1. A mass flow rate sensor, means for comparing mass flow rate data obtained from the mass flow rate sensor with preset mass flow rate data set and inputted, and means for generating a valve drive signal based on the comparison result, and this means. In a mass flow rate control device comprising a valve whose opening is adjusted by a valve drive signal generated by a mass flow rate sensor, the mass flow rate sensor detects a pressure of a fluid to be detected by the mass flow rate sensor, and the mass flow rate sensor. Is a temperature sensor for detecting the temperature of the target fluid for detecting the mass flow rate, a mass flow rate signal obtained by the mass flow rate sensor, a pressure signal obtained by the pressure sensor, and a temperature signal obtained by the temperature sensor. From this, the normal value indicating means for calculating and instructing the data corresponding to the valve drive signal at the time of normal operation of the mass flow controller, and the normal value instruction A mass flow rate control device comprising: a determination unit that determines whether the mass flow rate control device is normal or abnormal based on the data instructed by the indicating means and the data of the signal obtained by monitoring the valve drive signal.
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