KR20200008947A - 유량 제어 장치, 유량 제어 방법, 및 유량 제어 장치용 프로그램을 기록한 프로그램 기록 매체 - Google Patents

유량 제어 장치, 유량 제어 방법, 및 유량 제어 장치용 프로그램을 기록한 프로그램 기록 매체 Download PDF

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가부시키가이샤 호리바 에스텍
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Abstract

유량 제어에 있어서의 응답성을 높이면서, 하류측 밸브에 의한 압력 손실을 저감시킬 수 있는 유량 제어 장치를 제공하기 위해서, 제어기가, 하류측 밸브의 개도가 소정 개도보다도 작은 경우에는, 유량 편차에 기초하여 상기 하류측 밸브를 제어하고, 상기 하류측 밸브의 개도가 상기 소정 개도 이상인 경우에는, 상기 유량 편차에 기초하여 상기 상류측 밸브를 제어하도록 구성했다.

Description

유량 제어 장치, 유량 제어 방법, 및 유량 제어 장치용 프로그램을 기록한 프로그램 기록 매체{FLOW RATE CONTROL APPARATUS, FLOW RATE CONTROL METHOD, AND PROGRAM RECORDING MEDIUM HAVING RECORDED THEREIN PROGRAM FOR FLOW RATE CONTROL APPARATUS}
본 발명은 복수의 밸브를 구비한 유량 제어 장치에 관한 것이다.
특허 문헌 1에 개시되는 것처럼, 유량 센서와, 유량 센서의 상류측에 마련된 상류측 밸브와, 유량 센서의 하류측에 마련된 하류측 밸브를 구비한 유량 제어 장치가 있다. 이러한 유량 제어 장치에서는, 상류측 밸브는 압력 센서로 측정되는 측정 압력이 피드백되어, 그 개도(開度)가 제어된다. 또, 하류측 밸브는 유량 센서로 측정되는 측정 유량이 피드백되어, 그 개도가 제어된다.
그렇지만, 이러한 유량 제어 장치는 상류측 밸브뿐만이 아니라, 하류측 밸브도 존재하고 있기 때문에, 1개의 밸브만이 마련된 유량 제어 장치와 비교하면, 압력 손실이 커져 버린다고 하는 문제가 있다.
특허 문헌 1: 일본 특개 2004-280688호 공보
본 발명은 상술한 것 같은 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 유량 제어에 있어서의 응답성을 높이면서, 하류측 밸브에 의한 압력 손실을 저감시킬 수 있는 유량 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
즉, 본 발명에 따른 유량 제어 장치는 유로에 마련된 유체 저항과, 상기 유체 저항의 상류측에 마련된 상류측 밸브와, 상기 유체 저항의 하류측에 마련된 하류측 밸브와, 상기 유체 저항과 상기 하류측 밸브의 사이에 마련된 하류측 압력 센서와, 상기 유체 저항을 흐르는 유체의 유량인 저항 유량을 산출하는 저항 유량 산출부와, 설정 유량과 상기 저항 유량의 편차, 또는 상기 설정 유량과 상기 저항 유량으로부터 산출되는 유량의 편차인 유량 편차에 기초하여 상기 상류측 밸브 또는 상기 하류측 밸브를 제어하는 제어기를 구비하고, 상기 제어기가 상기 하류측 밸브의 개도가 소정 개도보다도 작은 경우에는, 상기 유량 편차에 기초하여 상기 하류측 밸브를 제어하고, 상기 하류측 밸브의 개도가 상기 소정 개도 이상인 경우에는, 상기 유량 편차에 기초하여 상기 상류측 밸브를 제어하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
이러한 것이면, 예를 들면 상기 하류측 밸브가 전폐(全閉)되어 있어, 유로에 유체가 흐르고 있지 않은 상태로부터 유량 제어가 개시되는 과도 응답시에는 가장 하류 측에 있는 상기 하류측 밸브를 제어하여, 유체의 공급 대상과 유량점의 위치를 가깝게 함으로써 시간 지연을 저감시켜, 응답성이 좋은 유량 제어를 실현할 수 있다.
추가로, 상기 유로를 흐르는 유체의 유량이 상기 설정 유량과 거의 일치하여, 상기 하류측 밸브가 소정 개도까지 개방되었을 경우에는, 상기 상류측 밸브에 의한 유량 제어로 전환할 수 있다.
따라서, 예를 들면 정상 상태로 되었을 경우에는, 상기 하류측 밸브에 대해서는 유량 제어가 행해지지 않아, 그 개도가 변동되지 않도록 할 수 있다. 따라서, 정상 상태에 있어서 상기 하류측 밸브는 개방된 상태로 유지할 수 있게 되므로, 종래 보다도 압력 손실을 저감시킬 수 있다.
또, 상기 상류측 밸브에 의한 유량 제어가 계속되므로, 유체의 공급 압력의 변동이나 그 외의 외란이 있었다고 해도 일정 유량으로 계속 유지할 수 있다. 추가로, 상기 상류측 밸브는 상기 유체 저항보다도 상류측에 마련되어 있으므로, 유량 제어를 고속으로 실현하는데 적합한 압력이 차지되기 쉽다. 이에 더하여, 상기 하류측 밸브에 의한 초기의 유량 피드백 제어에 있어서 상기 하류측 밸브가 거의 전개(全開)의 개도로 되어, 이 이상 개도를 변화시킬 여유가 없어져 있는 경우에도, 상기 상류측 밸브에 의한 유량 피드백 제어로 전환됨으로써 개도를 더 변경할 수 있게 되어, 유량 제어를 지속적으로 계속할 수 있다.
상기 상류측 밸브에 의한 유량 피드백 제어가 개시되고 나서는, 상기 하류측 밸브가 압력 손실을 가능한 한 생기지 않게 하려면, 상기 제어기가 상기 하류측 밸브의 개도가 상기 소정 개도 이상인 경우에는, 상기 하류측 밸브의 개도를 미리 정해진 유지 개도로 일정하게 유지하도록 제어함과 아울러, 상기 유량 편차에 기초하여 상기 상류측 밸브를 제어하도록 구성되어 있으면 된다. 덧붙여, 유지 개도는 유량 제어의 전환의 기준이 되는 상기 소정 개도와 같은 개도여도 되고, 상이한 개도여도 상관없다.
상기 하류측 밸브에 의한 유량 제어시에 있어서 상기 유체 저항과 상기 하류측 밸브 사이의 용적에 충분한 압력으로 유체가 차지되어, 고속 응답이 실현되기 쉽게 함과 아울러, 상기 하류측 밸브로부터 상기 상류측 밸브로 유량 제어가 전환되는 시점에 있어서 상기 상류측 밸브가 어느 정도 개방된 상태가 실현되도록 하여 전환에 의한 제어의 불연속성이 완화되도록 하려면, 상기 상류측 밸브와 상기 유체 저항의 사이에 마련된 상류측 압력 센서를 추가로 구비하고, 상기 제어기가 상기 하류측 밸브의 개도가 상기 소정 개도보다도 작은 경우에는, 상기 설정 유량과 상기 밸브 유량의 편차에 기초하여 상기 하류측 밸브를 제어함과 아울러, 설정 압력과 상기 상류측 압력 센서로 측정되는 상류측 압력의 편차인 압력 편차에 기초하여 상기 상류측 밸브를 제어하는 것이면 된다.
상기 상류측 밸브 및 상기 하류측 밸브 사이의 유체의 압력을 저하시키고, 상기 설정 압력으로서는, 소정의 목표 압력치로 일정하게 유지된 상승 구간과, 상기 상승 구간부터 목표 압력치가 연속적으로 저하하는 압력 저하 구간을 포함하는 것을 들 수 있다. 이러한 설정 압력이면, 상기 상승 구간에 있어서 상기 하류측 밸브에 의한 유량 피드백 제어가 개시된 직후에 다량의 유체가 상기 상류측 밸브와 상기 하류측 밸브 사이의 공간에 유입될 수 있어, 유로를 흐르는 유체의 유량이 상기 설정 유량과 일치할 때까지 필요한 시간을 단축시킬 수 있다. 또, 유량이 안정되고 나서는 상기 압력 저하 구간에서는 목표 압력치가 소정 시간 걸쳐서 연속적으로 저하되어 가므로, 실제로 흐르고 있는 유량을 상기 설정 유량과 거의 일치시키면서, 유체의 압력을 저하시킬 수 있다. 이 때문에, 상기 상류측 밸브에 의한 유량 제어가 개시된 시점에서는, 미소한 유량 변화여도 감도 좋게 제어할 수 있어, 정상 상태에서의 로버스트(robust)성을 향상시키는 것이 가능해진다.
상기 하류측 밸브로부터 상기 상류측 밸브로 유량 제어가 전환된 이후에 있어서 상기 하류측 밸브에 의한 압력 손실을 가장 저감시킬 수 있도록 하려면, 상기 소정 개도가 전개의 개도이면 된다.
상기 하류측 밸브로부터 상기 상류측 밸브로 유량 제어를 전환할 수 있도록 하기 위한 구체적인 구성으로서는, 상기 제어기가 상기 하류측 밸브의 개도를 제어하는 하류측 밸브 제어부와, 상기 상류측 밸브의 개도를 제어하는 상류측 밸브 제어부와, 상기 하류측 밸브의 개도가 상기 소정 개도보다도 작은 경우에는 제1 설정 지령을 상기 상류측 밸브 제어부 및 상기 하류측 밸브 제어부로 출력하고, 상기 하류측 밸브의 개도가 상기 소정 개도 이상인 경우에는 제2 설정 지령을 상기 상류측 밸브 제어부 및 상기 하류측 밸브 제어부로 출력하는 설정 지령 출력부를 추가로 구비한 것을 들 수 있다.
상기 하류측 밸브 제어부가 상기 하류측 밸브의 개도에 따라서 제어 상태를 전환할 수 있도록 하려면, 상기 하류측 밸브 제어부가 상기 설정 유량과 상기 밸브 유량의 편차에 기초하여 산출한 조작량을 상기 하류측 밸브로 출력하는 초기 유량 제어부와, 일정하게 유지된 조작량을 상기 하류측 밸브로 출력하는 개도 유지부와, 상기 제1 설정 지령이 입력되고 있는 경우에는 상기 초기 유량 제어부로부터 조작량을 출력시키고, 상기 제2 설정 지령이 입력되고 있는 경우에는 상기 개도 유지부에 조작량을 출력시키는 하류측 제어 전환부를 구비한 것이면 된다.
상기 상류측 밸브 제어부가 상기 하류측 밸브의 개도에 따라서 제어 상태를 전환할 수 있도록 하려면, 상기 상류측 밸브 제어부가 상기 압력 편차에 기초하여 산출한 조작량을 상기 상류측 밸브로 출력하는 압력 제어부와, 상기 유량 편차에 기초하여 산출한 조작량을 상기 상류측 밸브로 출력하는 후기 유량 제어와, 상기 제1 설정 지령이 입력되고 있는 경우에는 상기 압력 제어부로부터 조작량을 출력시키고, 상기 제2 설정 지령이 입력되고 있는 경우에는 상기 후기 유량 제어에 조작량을 출력시키는 상류측 제어 전환부를 구비한 것이면 된다.
유량 피드백에 사용되는 유량이 상기 하류측 밸브를 통과하는 유체의 유량을 나타내고, 측정점과 제어점을 일치시킴으로써 시간 지연을 더 저감시켜, 유량 제어의 응답성을 더 향상시키도록 하려면, 상기 유체 저항과 상기 하류측 밸브의 사이에 마련된 하류측 압력 센서와, 상기 저항 유량과, 상기 하류측 압력 센서로 측정되는 하류측 압력의 시간 변화량에 기초하여, 상기 하류측 밸브를 통과하는 유체의 유량인 밸브 유량을 산출하는 밸브 유량 산출부를 추가로 구비하고, 상기 유량 편차가 상기 설정 유량과 상기 밸브 유량의 편차이면 된다.
상기 밸브 유량을 산출하기 위해서 필요한 상기 하류측 압력을 이용하면서, 상기 저항 유량도 산출할 수 있도록 하여, 유량 측정에 필요한 부품점수를 저감시킬 수 있도록 하려면, 상기 저항 유량 산출부가 상기 상류측 압력 센서로 측정되는 상류측 압력, 및 상기 하류측 압력에 기초하여, 상기 저항 유량을 산출하는 것이면 된다.
본 발명에 따른 유량 제어 방법은, 유로에 마련된 유체 저항과, 상기 유체 저항의 상류측에 마련된 상류측 밸브와, 상기 유체 저항의 하류측에 마련된 하류측 밸브를 구비한 유량 제어 장치를 이용한 유량 제어 방법이다. 구체적으로 이 유량 제어 방법은, 상기 유체 저항을 흐르는 유체의 유량인 저항 유량을 산출하는 저항 유량 산출 스텝과, 설정 유량과 상기 저항 유량의 편차, 또는 상기 설정 유량과 상기 저항 유량으로부터 산출되는 유량의 편차인 유량 편차에 기초하여 상기 상류측 밸브 또는 상기 하류측 밸브를 제어하는 제어 스텝을 구비하고, 상기 제어 스텝에 있어서, 상기 하류측 밸브의 개도가 소정 개도보다도 작은 경우에는, 상기 유량 편차에 기초하여 상기 하류측 밸브를 제어하고, 상기 하류측 밸브의 개도가 상기 소정 개도 이상인 경우에는, 상기 유량 편차에 기초하여 상기 상류측 밸브를 제어하는 것을 특징으로 한다. 이러한 유량 제어 방법이면, 과도 응답시에는 고속의 응답성을 실현할 수 있음과 아울러 정상 상태로 된 이후에 대해서는 상기 하류측 밸브에 의한 압력 손실을 가능한 한 발생시키지 않도록 할 수 있다.
기존의 유량 제어 장치에 있어서 예를 들면 프로그램을 업데이트함으로써, 본 발명에 따른 유량 제어 장치와 같은 효과를 얻을 수 있도록 하려면, 유로에 마련된 유체 저항과, 상기 유체 저항의 상류측에 마련된 상류측 밸브와, 상기 유체 저항의 하류측에 마련된 하류측 밸브를 구비한 유량 제어 장치에 이용되는 유량 제어 프로그램으로서, 상기 유체 저항을 흐르는 유체의 유량인 저항 유량을 산출하는 저항 유량 산출부와, 설정 유량과 상기 저항 유량의 편차, 또는 상기 설정 유량과 상기 저항 유량으로부터 산출되는 유량의 편차인 유량 편차에 기초하여 상기 상류측 밸브 또는 상기 하류측 밸브를 제어하는 제어기로서의 기능을 컴퓨터에 발휘시키는 것이고, 상기 제어기가 상기 하류측 밸브의 개도가 소정 개도보다도 작은 경우에는, 상기 유량 편차에 기초하여 상기 하류측 밸브를 제어하고, 상기 하류측 밸브의 개도가 상기 소정 개도 이상인 경우에는, 상기 유량 편차에 기초하여 상기 상류측 밸브를 제어하는 상류측 밸브 제어부를 구비한 것을 특징으로 하는 유량 제어 프로그램을 이용하면 된다.
덧붙여, 유량 제어 프로그램은 전자적으로 전달되는 것이어도 되고, CD, DVD, HDD, 플래쉬 메모리 등의 기억 매체에 기억된 것이어도 상관없다.
이와 같이 본 발명에 따른 유량 제어 장치에서는, 상기 하류측 밸브의 개도가 소정 개도보다도 작은 동안에는, 유체의 공급 대상에 대해서 유량의 제어점을 가능한 한 가까이 한 상태로 하여, 고속의 유량 제어를 실현할 수 있다. 또, 상기 하류측 밸브의 개도가 소정 개도 이상으로 된 이후는 상기 상류측 밸브로의 유량 제어로 전환함으로써, 유량이 안정되어 있는 상태에서는 공급 대상으로부터 유량의 제어점을 멀리하여, 외란 등의 영향을 받기 어려운 로버스트한 제어를 실현할 수 있다. 이에 더하여, 상기 하류측 밸브에 대해서는 개방된 상태를 유지할 수 있게 되므로, 복수의 밸브를 구비하면서도 압력 손실을 저감시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 유량 제어 장치의 과도 응답시의 상태를 나타내는 모식도이다.
도 2는 제1 실시 형태에 따른 유량 제어 장치의 정상 응답시의 상태를 나타내는 모식도이다.
도 3은 제1 실시 형태에 따른 유량 제어 장치의 제어 동작을 나타내는 순서도이다.
도 4는 제1 실시 형태에 따른 유량 제어 장치의 제어 양태를 나타내는 모식적 그래프이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 유량 제어 장치를 나타내는 모식도이다.
＜구성의 설명＞
본 발명의 제1 실시 형태에 따른 유량 제어 장치(100)에 대해 각 도면을 참조하면서 설명한다.
제1 실시 형태의 유량 제어 장치(100)는, 예를 들면 반도체 제조 프로세스에 있어서 챔버에 대해서 유체인 가스를 설정 유량으로 공급하기 위해서 이용되는 것이다. 여기서, 설정 유량은 어느 유량치로부터 다른 유량치로 계단 모양으로 상승, 혹은 하강하는 스텝 신호이다. 이러한 설정 유량에 대해서 유량 제어 장치(100)가 실현하는 유량이 소정 시간 내에 추종하도록 하고 있다.
즉, 유량 제어 장치(100)는, 도 1 및 도 2에 나타내는 것처럼, 유로에 마련된 센서, 밸브로 이루어지는 유체 기기와, 당해 유체 기기의 제어를 담당하는 제어 기구(COM)를 구비하고 있다.
유로에 대하여 상류측으로부터 차례로 공급압 센서(P0), 상류측 밸브(V1), 상류측 압력 센서(P1), 유체 저항(R), 하류측 압력 센서(P2), 하류측 밸브(V2)가 마련되어 있다. 여기서, 유체 저항(R)은 예를 들면 층류 소자로서, 그 전후에 흐르는 가스 유량에 따른 차압(差壓)을 발생시킨다.
공급압 센서(P0)는 상류측으로부터 공급되는 가스의 압력을 모니터링하기 위한 것이다. 덧붙여, 공급압 센서(P0)에 대해서는 공급압이 안정되어 있는 것이 보증되어 있는 경우 등에는 생략해도 된다.
상류측 압력 센서(P1)는 유로에 있어서 상류측 밸브(V1)와 유체 저항(R)의 사이에 있어서의 용적인 상류측 용적 내에 차지되어 있는 가스의 압력인 상류측 압력을 측정하는 것이다.
하류측 압력 센서(P2)는 유로에 있어서 유체 저항(R)과 하류측 밸브(V2)의 사이에 있어서의 용적인 하류측 용적(V)에 차지되어 있는 가스의 압력인 하류측 압력을 측정하는 것이다.
이와 같이 상류측 압력 센서(P1)와 하류측 압력 센서(P2)는, 상류측 밸브(V1), 유체 저항(R), 하류측 밸브(V2)로 형성되는 2개의 용적의 압력을 각각 측정하고 있다. 또, 다른 표현을 하면, 상류측 압력 센서(P1)와 하류측 압력 센서(P2)는, 유체 저항(R)의 전후에 배치된 각각의 용적 내의 압력을 측정하는 것이다.
상류측 밸브(V1) 및 하류측 밸브(V2)는, 제1 실시 형태에서는 동 타입(同型)의 것이며, 예를 들면 피에조 소자에 의해서 밸브 몸체가 밸브 시트에 대해서 구동되는 피에조 밸브이다. 상류측 밸브(V1), 및 하류측 밸브(V2)는 각각 조작량으로서 입력되는 전압에 따라 개도가 변경된다.
다음에 제어 기구(COM)에 대해 상술한다.
제어 기구(COM)는 예를 들면 CPU, 메모리, A/D 컨버터, D/A 컨버터, 입출력 수단 등을 구비하는 이른바 컴퓨터로서, 메모리에 격납되어 있는 유량 제어 프로그램이 실행되어 각종 기기가 협업함으로써, 적어도 저항 유량 산출부(1), 밸브 유량 산출부(2), 제어기(C)로서의 기능을 발휘한다.
저항 유량 산출부(1)는 상류측 압력 센서(P1), 유체 저항(R), 하류측 압력 센서(P2)와 함께 이른바 차압식의 유량 센서(FM)를 구성하는 것이다. 즉, 저항 유량 산출부(1)는 상류측 압력 센서(P1)로 측정되는 상류측 압력과, 하류측 압력 센서(P2)로 측정되는 하류측 압력을 입력으로 하여, 유체 저항(R)을 흐르는 가스 유량인 저항 유량을 산출하여, 출력하는 것이다. 여기서, 저항 유량 산출부(1)에서 이용되는 유량의 산출식은 기존의 것을 이용할 수 있다. 저항 유량 산출부(1)가 산출하는 저항 유량은, 연속적으로 변화하는 것이지만, 하류측 밸브(V2)의 제어에 의해 실현되는 당해 하류측 밸브(V2)를 통과하고 있는 실제의 유량에 대해서 소정의 시간 지연이 발생하고 있다.
밸브 유량은 저항 유량 산출부(1)에서 산출되는 저항 유량과, 하류측 압력 센서(P2)로 측정되는 하류측 압력에 기초하여, 하류측 밸브(V2)로부터 유출하는 가스 유량인 밸브 유량을 산출하여, 출력한다. 보다 구체적으로는, 밸브 유량 산출부(2)는 유체 저항(R)과 하류측 밸브(V2) 사이의 하류측 용적에 대해서 유입하는 가스 유량인 저항 유량과, 하류측 용적(V)으로부터 유출하는 가스 유량인 밸브 유량의 차이의 상수배가, 하류측 압력의 시간 변화량과 같은 것에 기초하여 밸브 유량을 산출하고 있다.
즉, 밸브 유량 산출부(2)는 하류측 압력 센서(P2)로 측정되는 하류측 압력의 시간 변화량을 산출하는 변화량 산출부(21)와, 저항 유량과 하류측 압력의 시간 변화량에 기초하여 밸브 유량을 산출하는 밸브 유량 출력부(22)를 구비하고 있다.
이하에서는 밸브 유량을 저항 유량과 하류측 압력의 시간 변화량에 기초하여 산출할 수 있는 점에 대해 설명한다.
하류측 압력을 P2, 하류측 용적의 체적을 V, 가스의 온도를 T, 기체 상수를 R, 질량을 n이라고 했을 경우, 기체의 상태 방정식으로부터 P2=nRT/V가 된다. 이 식에 대해 시간 미분을 취하면,
[수학식 1]
Figure pat00001
또, 질량의 시간 미분은 단위 시간당 하류측 용적(V)에 유출입하는 가스 유량과 비례 관계에 있으므로, 저항 유량을 Q1, 밸브 유량을 Q2, 상수를 a라고 하면,
[수학식 2]
Figure pat00002
각 식으로부터 밸브 유량 Q2에 대해서, 풀면,
[수학식 3]
Figure pat00003
A는 R, T, V, a를 정리한 함수이며, 하류측 압력의 시간 변화량에 대해서 함수 A를 곱한 값은, 하류측 용적에 대한 유출입 유량이다. 이 식으로부터, 실측되는 값인 저항 유량과 하류측 압력의 시간 변화량인 시간 미분에 기초하여, 밸브 유량을 산출 가능하다는 것을 알 수 있다.
제1 실시 형태에서는, 변화량 산출부(21)는 하류측 압력 센서(P2)로 측정되는 하류측 압력의 시간 변화량으로서 시간 미분을 산출한다. 덧붙여, 시간 미분은 하류측 압력의 시계열 데이터로부터 차분을 취함으로써 산출할 수 있다.
밸브 유량 출력부(22)는, 예를 들면 미리 실험 등으로 구해 둔 상수 A와, 입력되는 저항 유량과 변화량 산출부(21)로부터 입력되는 하류측 압력의 시간 미분으로부터 밸브 유량을 산출하여, 하류측 밸브 제어부(4), 상류측 밸브 제어부(5), 및 설정 지령 출력부(3)로 이루어지는 제어기(C)에 대해서 출력한다.
제어기(C)는 상류측 밸브(V1) 또는 하류측 밸브(V2) 중 어느 한 쪽에 대해서 밸브 유량에 기초하여 유량 제어를 행한다. 바꾸어 말하면, 이 제어기(C)는, 예를 들면 설정 유량에 있어서 목표치가 상승하는 부분에 대해서는 하류측 밸브(V2)에 의한 유량 제어를 행하고, 설정 유량에 있어서 목표치가 일정하게 유지되고 있는 부분에 실제의 유량이 거의 추종하고 나서는 상류측 밸브(V1)에 의한 유량 제어를 행한다. 구체적으로는 제어기(C)는 하류측 밸브(V2)의 개도가 유량 제어에 의해서 커져, 최대 개도로 된 시점부터는 하류측 밸브(V2)에 대해서는 그 최대 개도를 유지하고, 상류측 밸브(V1)에 의한 유량 제어로 전환한다.
이러한 제어 상태를 실현하기 위해서 제어기(C)는, 설정 지령 출력부(3), 하류측 밸브 제어부(4), 및 상류측 밸브 제어부(5)를 구비하고 있다.
설정 지령 출력부(3)는 하류측 밸브(V2)의 개도가 소정 개도인 전개의 개도보다도 작은 경우에는 제1 설정 지령을 상류측 밸브 제어부(5) 및 하류측 밸브 제어부(4)로 출력하고, 하류측 밸브(V2)의 개도가 전개의 개도인 경우에는 제2 설정 지령을 상류측 밸브 제어부(5) 및 하류측 밸브 제어부(4)로 출력한다. 하류측 밸브 제어부(4) 및 상류측 밸브 제어부(5)는 입력되어 있는 제1 설정 지령, 또는 제2 설정 지령에 따라 제어 양태를 변화시키도록 구성되어 있다. 또, 설정 지령 출력부(3)는 예를 들면 하류측 밸브(V2)에 인가되고 있는 전압을 모니터링하고 있으며, 이 전압의 값이 전개시에 인가되는 전압보다도 작은 경우에는 제1 설정 지령을 출력하고, 전개시에 인가되는 전압인 경우에는 제2 설정 지령을 출력하도록 구성되어 있다.
하류측 밸브 제어부(4)는 하류측 밸브(V2)의 개도가 소정 개도인 전개보다도 작은 경우에는 유저 등에 의해서 미리 설정되는 설정 유량과 밸브 유량 산출부(2)에 의해 산출되는 밸브 유량의 편차인 유량 편차에 기초하여 하류측 밸브(V2)의 개도를 제어한다. 또, 하류측 밸브(V2)의 개도가 전개로 되었을 경우에는 하류측 밸브(V2)를 전개의 개도로 계속 유지한다.
구체적으로는, 하류측 밸브 제어부(4)는 하류측 밸브(V2)를 유량 피드백 제어하는 초기 유량 제어부(41)와, 하류측 밸브(V2)의 개도를 전개로 유지하는 개도 유지부(42)와, 입력되는 제1 설정 지령 또는 제2 설정 지령에 따라서, 초기 유량 제어부(41), 개도 유지부(42) 중 어느 한쪽에만 하류측 밸브(V2)를 제어시키는 하류측 제어 전환부(43)를 구비하고 있다.
초기 유량 제어부(41)는, 적어도 예를 들면 유량이 상승하는 부분과 같은 과도 상태에 있어서 하류측 밸브(V2)를 유량 피드백 제어한다. 이 초기 유량 제어부(41)는 설정 유량과 밸브 유량의 편차에 의한 PID 연산에 의해 산출한다. 초기 유량 제어부(41)는 산출된 조작량에 상당하는 전압을 하류측 밸브(V2)에 대해서 출력한다. 즉, 본 실시 형태에서는 설정 유량과 밸브 유량의 편차에 의한 유량 피드백 제어에 의해 조작량인 인가 전압이 적절히 변경된다. 초기 유량 제어부(41)에 의해서 하류측 밸브(V2)가 제어되고 있는 동안은, 밸브 유량은 하류측 밸브(V2)로부터 유출되고 있는 유량을 산출한 값이므로, 유량의 측정점과 유량의 제어점이 거의 일치하게 된다. 따라서, 밸브 유량과 실제의 유량의 사이에는 거의 시간 지연이 존재하지 않기 때문에, 유량의 상승시의 응답성을 높일 수 있다. 덧붙여, 초기 유량 제어부(41)는 후술하는 후기 유량 제어부(52)에 선행하여 유량 피드백 제어를 행하는 것이다, 여기서, 초기 유량 제어란 스텝 모양의 설정 유량이 입력된 경우에 있어서 과도 응답 상태와 그것에 이어지는 정상 상태의 일부에 있어서의 유량 제어를 의미한다. 또, 후기 유량 제어란 초기 유량 제어에 이어지는 유량 제어를 의미한다.
개도 유지부(42)는 초기 유량 제어부(41)에 의해서 하류측 밸브(V2)가 제어되고 있지 않은 경우에, 하류측 밸브(V2)의 개도를 제어한다. 이때, 개도 유지부(42)는 산출되는 밸브 유량에 의존하지 않고, 미리 정해진 유지 개도로 하류측 밸브(V2)의 개도를 유지한다. 제1 실시 형태에서는 하류측 밸브(V2)가 유지 개도인 최대의 개도로 되는 조작량을 계속 출력한다.
하류측 제어 전환부(43)는 제1 설정 지령이 입력되고 있는 경우에는 도 1에 나타내는 것처럼 초기 유량 제어부(41)에 의해 하류측 밸브(V2)의 유량 피드백 제어를 행하게 하고, 제2 설정 지령이 입력되고 있는 경우에는 도 2에 나타내는 것처럼 개도 유지부(42)에 의해 하류측 밸브(V2)를 최대 개도로의 유지로 전환한다.
상류측 밸브 제어부(5)는 하류측 밸브(V2)의 개도가 소정 개도인 전개보다도 작은 경우에는 유저 등에 의해서 미리 설정되는 설정 압력과 상류측 압력 센서(P1)로 측정되는 상류측 압력의 편차인 압력 편차에 기초하여 상류측 밸브(V1)를 제어한다. 또, 하류측 밸브(V2)의 개도가 전개로 되었을 경우에는, 설정 유량과 밸브 유량의 편차에 기초하여 상류측 밸브(V1)를 제어한다.
구체적으로는 상류측 밸브 제어부(5)는 상류측 밸브(V1)를 압력 피드백 제어하는 압력 제어부(51)와, 상류측 밸브(V1)를 유량 피드백 제어하는 후기 유량 제어부(52)와, 상류측 밸브(V1)에 대해 압력 제어부(51) 또는 후기 유량 제어부(52) 중 어느 한쪽이 제어하도록 제어를 전환하는 상류측 제어 전환부(53)를 구비하고 있다.
압력 제어부(51)는 설정 유량 중에서 목표치가 상승하는 과도 상태에 있어서 설정 압력과 상류측 압력의 편차가 작아지도록 상류측 밸브(V1)의 압력 피드백 제어를 행한다. 이 압력 피드백 제어도, 예를 들면 설정 압력과 상류측 압력의 편차에 기초하는 PID 연산을 행하여 조작량이 산출되고, 그 조작량에 따른 전압이 상류측 밸브(V1)에 대해서 출력된다.
후기 유량 제어부(52)는 설정 유량 중에서 일정한 목표치가 유지되고 있고, 하류측 밸브(V2)를 통과하고 있는 유량이 거의 추종하고 있는 정상 상태에 있어서, 설정 유량과 밸브 유량의 편차에 기초하여 상류측 밸브(V1)의 유량 피드백 제어를 행한다. 후기 유량 제어부(52)도, 예를 들면 초기 유량 제어부(41)와 같은 제어 알고리즘에 의해서 상류측 밸브(V1)에 대해서 출력하는 전압을 제어하고 있다.
상류측 제어 전환부(53)는, 도 1에 나타내는 것처럼 제1 설정 지령이 입력되고 있는 경우에는 압력 제어부(51)에 상류측 밸브(V1)의 제어를 행하게 하고, 도 2에 나타내는 것처럼 제2 설정 지령이 입력되고 있는 경우에는 후기 유량 제어부(52)에 의해 상류측 밸브(V1)의 제어를 행하게 하도록 제어를 전환한다.
＜동작의 설명＞
이와 같이 구성된 유량 제어 장치(100)에 대해서, 스텝 모양의 설정 유량이 입력된 경우의 유량 제어 동작에 대해 도 3의 순서도, 및 도 4의 그래프를 참조하면서 설명한다.
설정 유량에 있어서 예를 들면 목표치가 제로부터 소정치까지 상승하면, (스텝 S1), 하류측 밸브(V2)는 당초에는 전폐되어 있으므로, 설정 지령 출력부(3)는 제1 설정 지령을 상류측 밸브 제어부(5), 및 하류측 밸브 제어부(4)에 각각 출력한다(스텝 S2).
하류측 제어 전환부(43)는, 도 1에 나타내는 것처럼 초기 유량 제어부(41)로부터 하류측 밸브(V2)로 조작량을 출력시키도록 제어를 전환한다. 한편, 상류측 제어 전환부(53)는 압력 제어부(51)로부터 상류측 밸브(V1)로 조작량을 출력시키도록 제어를 전환한다(스텝 S3).
이 결과, 하류측 밸브 제어부(4)는 설정 유량과 밸브 유량의 편차에 기초하는 유량 피드백 제어에 의해서 하류측 밸브(V2)의 제어를 개시한다(스텝 S4). 또, 상류측 밸브 제어부(5)는 설정 압력과 상류측 압력의 편차에 기초하는 압력 피드백 제어에 의해서 상류측 밸브(V1)의 제어를 개시한다(스텝 S5).
도 4의 그래프에 나타내는 것처럼 목표치에 추종할 때까지의 과도 응답시에 하류측 밸브(V2)는 설정 유량과 밸브 유량의 편차에 따른 초기 개도로 거의 유지된다. 또, 설정 압력에는 밸브 유량이 고속으로 목표치까지 상승하는데 적합한 압력이 실현되도록 일정한 목표치가 설정된 상승 구간이 설정되어 있다. 이 설정 압력의 일정한 목표치에 상류측 압력이 일치하도록 상류측 밸브(V1)의 제어가 행해진다.
그리고 설정 유량의 목표치와 밸브 유량이 거의 일치하는 시점부터는, 설정 유량의 목표치를 계속 유지하기 위해서 하류측 밸브(V2)가 맞춰서 개방되어 간다. 이것은 하류측 밸브(V2)가 개방됨으로써, 상류측 밸브(V1)와 하류측 밸브(V2)의 사이에 있어서 압력 저하가 생겨, 밸브 유량이 저하하려고 한다. 유량 피드백에 의해, 이러한 밸브 유량의 저하가 순간적으로 방지되도록 하류측 밸브(V2)가 제어되어, 보다 개도가 커져 간다. 이러한 작용이 제어 주기마다 반복되게 되므로, 하류측 밸브(V2)의 개도는 커져 가는 한편, 상류측 압력 및 하류측 압력은 저하되어 간다. 덧붙여, 제1 실시 형태에서는 이러한 압력 저하에 맞춰서, 설정 유량과 밸브 유량이 일치하는 시점 또는 그 근방으로부터 설정 압력이 최대치로부터 소정치까지 저하되도록 압력 저하 구간이 설정되어 있다. 즉, 도 4의 그래프에 나타내는 것처럼 설정 유량과 밸브 유량이 일치하고 나서 상류측 밸브(V1)로의 유량 제어가 개시될 때까지 동안에 정상 상태에서의 미소한 유량 변화로의 감도를 높게 할 수 있는 정상시용 압력까지 설정 압력이 연속적으로 저하하도록 설정되어 있다. 도 4에 나타내진 것처럼 압력 제어가 실시됨으로써, 유량의 상승시와 정상 상태에 있어서 각각 응답성이 좋은 유량 제어를 실현하는데 적합한 압력이 실현된다. 또, 압력을 저하시킬 때 불연속으로 목표 압력치가 변화하는 부분이 존재하지 않으므로, 설정 유량으로 유지되고 있는 밸브 유량이 어긋나 버리는 것을 방지할 수 있다.
도 3의 순서도에 나타내는 것처럼 설정 지령 출력부(3)는, 하류측 밸브(V2)의 개도가 전개로 되었는지 여부를 하류측 밸브(V2)에 인가되고 있는 전압에 기초하여 항상 판정하고 있다(스텝 S6). 하류측 밸브(V2)의 개도가 전개가 아닌 경우에는, 스텝 S4 및 S5의 제어 상태가 유지된다.
설정 지령 출력부(3)가 하류측 밸브(V2)의 개도가 전개가 되었다고 판정했을 경우에는, 제2 설정 지령을 상류측 밸브 제어부(5), 및 하류측 밸브 제어부(4)의 각각에 출력한다(스텝 S7).
하류측 제어 전환부(43)는, 도 2에 나타내는 것처럼 개도 유지부(42)로부터 하류측 밸브(V2)로 조작량을 출력시키도록 제어를 전환한다. 한편, 상류측 제어 전환부(53)는 후기 유량 제어부(52)로부터 상류측 밸브(V1)로 조작량을 출력시키도록 제어를 전환한다(스텝 S8).
이 결과, 하류측 밸브 제어부(4)는 하류측 밸브(V2)를 최대 개도로 계속 개방한다(스텝 S9). 또, 상류측 밸브 제어부(5)는 설정 유량과 밸브 유량의 편차에 기초하는 유량 피드백 제어에 의해서 상류측 밸브(V1)의 제어를 개시한다(스텝 S10). 즉, 하류측 밸브(V2)가 최대 개도로 되고 나서는, 실질적으로 유체 저항(R)의 상류측에 마련된 상류측 밸브(V1)만으로 유량 제어가 계속되게 된다.
＜효과의 설명＞
이와 같이 구성된 제1 실시 형태의 유량 제어 장치(100)에 의하면, 적어도 설정 유량이 예를 들면 제로부터 소정치까지 상승하는 과도 응답시에 대해서는, 하류측 밸브(V2)에 있어서 제어점과 측정점을 일치시킨 유량 제어를 행할 수 있다. 즉, 산출된 밸브 유량에 의해서 유량 측정에 있어서의 지연을 저감시키고, 과도 응답이 수렴할 때까지의 시간을 큰폭으로 단축시킬 수 있다.
또, 하류측 밸브(V2)의 유량 제어에 의해서 밸브 유량이 일정치로 안정된 후는, 하류측 밸브(V2)가 전개가 된 시점에서 하류측 밸브(V2)는 그 최대 개도를 유지하면서, 상류측 밸브(V1)에 의한 유량 피드백 제어로 전환할 수 있다.
이 때문에, 밸브 유량이 일정치로 안정되어 있는 정상 상태에서는 하류측 밸브(V2)가 실질적으로 유로에 존재하지 않는 상태를 실현하여, 하류측 밸브(V2)에 의한 압력 손실을 큰폭으로 저감시킬 수 있다. 이에 더하여, 정상 상태에서는 하류측 밸브(V2)가 전개로 상류측 밸브(V1)만이 유량 피드백 제어되므로, 도 4의 그래프에 나타내는 것처럼 상류측 밸브(V1)와 하류측 밸브(V2)간의 공간에 있어서 압력 변동이 생기기 어려워, 안정된 로버스트한 유량 제어를 실현할 수 있다.
다음에 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 유량 제어 장치(100)에 대해 도 5를 참조하면서 설명한다. 덧붙여, 제1 실시 형태에 있어서 설명한 부재와 대응하는 부재에는 같은 부호를 부여하는 것으로 한다.
제2 실시 형태의 유량 제어 장치(100)는, 제어기(C)가 유량 편차로서 설정 유량과 저항 유량의 편차를 이용하여, 상류측 밸브(V1) 및 하류측 밸브(V2)를 제어하도록 구성되어 있다. 구체적으로는 제어기(C)는 하류측 밸브(V2)의 개도가 소정 개도인 전개보다도 작은 경우에는, 초기 유량 제어부(41)에만 저항 유량을 입력하여, 하류측 밸브(V2)에 의한 유량 피드백 제어를 행한다. 또, 제어기(C)는 하류측 밸브(V2)의 개도가 전개로 되었을 경우에는, 후기 유량 제어부(52)에만 저항 유량을 입력하여, 상류측 밸브(V1)에 의한 유량 피드백 제어로 전환한다. 이와 같이 하류측 밸브(V2)의 개도에 따라 저항 유량이 입력되는 곳을 전환함으로써, 유량 피드백 제어를 전환하는 유량 입력 전환부(6)를 제어기(C)는 구비하고 있다.
이러한 제2 실시 형태의 유량 제어 장치(100)에서는, 예를 들면 스텝 모양의 설정 유량이 설정되어 있는 경우에는, 과도 응답을 포함하는 초기 유량 제어시에는 챔버 등의 가스의 공급 대상에 가까운 하류측 밸브(V2)에 의한 유량 피드백 제어를 행하고, 하류측 밸브(V2)의 개도가 전개로 되고 나서는 상류측 밸브(V1)에 의한 유량 피드백 제어를 행하도록 전환할 수 있다. 따라서, 과도 응답시에는 공급 대상의 근처에 유량의 제어점을 설정하여 시간 지연을 작게 하여 제어의 응답성을 높일 수 있다. 또, 정상 상태와 같은 유량이 안정되고 나서는 공급 대상으로부터 먼 상류측 밸브(V2)에 의한 유량 피드백 제어를 행하여, 외란 등에 대하여 영향을 받기 어려운, 로버스트한 제어를 실현할 수 있다. 또, 상류측 밸브(V1)에 의한 유량 피드백 제어가 행해지고 있는 경우에는, 하류측 밸브(V2)에서는 유량에 의한 개도의 변동이 생기지 않고, 하류측 밸브(V2)가 노멀 오픈 타입의 것이면 개방된 상태가 유지된다. 따라서, 상류측 밸브(V1)에 의한 유량 피드백 제어시에는 하류측 밸브(V2)는 실질적으로 존재하지 않는 상태를 만들어, 종래의 복수의 밸브를 가지는 유량 제어 장치와 비교하여 압력 손실을 큰폭으로 저감시킬 수 있다.
그 외의 실시 형태에 대해 설명한다.
하류측 밸브에 의한 유량 제어로부터 상류측 밸브에 의한 유량 제어로 전환하는 것은, 하류측 밸브가 전개로 되었을 경우로 한정되지 않는다. 하류측 밸브가 미리 정한 소정 개도로 되었을 경우에, 하류측 밸브에 의한 유량 제어로부터 상류측 밸브에 의한 유량 제어로 전환하도록 제어기를 구성해도 된다. 소정 개도로서는, 전개부터 소정치만큼 작은 개도를 들 수 있다. 또, 소정 개도는 상류측 밸브에 의한 유량 제어시에 있어서 하류측 밸브에서 발생하는 압력 손실을 허용할 수 있는 값이 되는 개도가 바람직하다.
설정 지령 출력부에 있어서 하류측 밸브가 소정 개도로 되었는지 여부를 판정하기 위한 구성은, 하류측 밸브에 인가되고 있는 전압을 취득하는 것으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 초기 유량 제어부에 있어서 산출되는 조작량에 기초하는 값이나, 설정 유량에 있어서 목표치가 상승한 시점으로부터의 경과 시간에 기초하여 하류측 밸브가 소정 개도로 되었다고 판정하도록 해도 된다. 하류측 밸브에 밸브 몸체의 위치를 검출하는 변위 센서를 마련해 두고, 이 변위 센서의 출력에 기초하여 하류측 밸브가 소정 개도로 되었는지 여부를 설정 지령 출력부가 판정하도록 해도 된다. 이와 같이 본 명세서에 있어서 하류측 밸브가 소정 개도로 되었을 경우란, 실제로 하류측 밸브의 개도가 소정 개도로 되었을 경우뿐만이 아니라, 개도에 관련되거나, 혹은, 환산 가능한 측정치나 산출치가 소정 개도에 대응하는 값이 되었을 경우를 포함한다.
초기 유량 제어부와 후기 유량 제어부에 대해서는, 제1 실시 형태에서는 각각 같은 제어 알고리즘에 의해서 유량 피드백 제어를 행하도록 구성되어 있었지만, 각각의 제어 알고리즘이나 제어 계수, 피드백되는 유량의 종류는 달라도 상관없다.
예를 들면 초기 유량 제어부는 과도 응답의 수렴 시간이나 오버 슛을 요구 사양에 대해서 최적화하는 제어 계수를 설정하고, 후기 유량 제어부는 외란 등에 대해서 로버스트하게 되도록 초기 유량 제어부와는 상이한 제어 계수를 설정해도 된다. 정상 상태에서는 저항 유량과 밸브 유량은 출력되고 있는 값과는 거의 일치하게 되므로, 후기 유량 제어부에 대해서는, 밸브 유량을 피드백하는 것이 아니라, 저항 유량을 피드백하도록 해도 된다. 이 경우에는, 저항 유량은 미분 연산을 포함하고 있지 않은 분만큼, 하류측 압력 센서의 측정 노이즈가 확대되어 중첩되지 않아, 노이즈 영향이 유량 피드백 제어에 나타나기 어렵게 할 수 있다. 따라서, 후기 유량 제어부에 의한 유량 제어를 더욱 안정시키는 것이 가능해진다.
제1 실시 형태에서는, 하류측 밸브에 의한 유량 피드백 제어가 행해지고 있는 동안은, 상류측 밸브는 압력 피드백 제어가 행해지고 있었지만, 상류측 압력을 피드백하지 않고 상류측 밸브가 예를 들면 소정 개도를 유지하도록 제어해도 상관없다.
제1 실시 형태에서는 유량 센서는 상류측 압력 센서, 유체 저항, 하류측 압력 센서, 저항 유량 산출부로 이루어지는 압력식의 유량 센서였지만, 그 외의 측정 원리를 이용한 유량 센서여도 상관없다. 예를 들면 유체 저항의 상류측과 하류측을 바이패스하는 세관(細管)을 마련하고, 이 세관의 상류측과 하류측의 온도에 기초하여 유량을 측정하는 열식의 유량 센서를 마련해도 상관없다. 즉, 열식 유량 센서는 세관을 흐르는 유체의 상류측의 온도에 기초하는 출력을 하는 제1 코일과, 세관의 하류측의 온도에 기초하는 출력을 하는 제2 코일과, 제1 코일과 제2 코일의 출력으로부터 유량에 따른 출력을 생성하는 유량 검출 회로와, 저항 유량 산출부를 구비한 것이면 된다. 저항 유량 산출부는 유량 검출 회로의 출력에 기초하여 저항 유량을 산출하도록 구성되면 된다.
그 외, 본 발명의 취지에 반하지 않는 한에 있어서 다양한 실시 형태의 일부 또는 전부를 조합하거나, 각 실시 형태의 일부를 변형하거나 해도 상관없다.
100···유량 제어 장치
V1···상류측 밸브
V2···하류측 밸브
P1···상류측 압력 센서
P2···하류측 압력 센서
R···유체 저항
V···하류측 용적
1···저항 유량 산출부
2···밸브 유량 산출부
21···변화량 산출부
22···밸브 유량 출력부
3···설정 지령 출력부
4···하류측 밸브 제어부
41···초기 유량 제어부
42···개도 유지부
43···하류측 제어 전환부
5···상류측 밸브 제어부
51···압력 제어부
52···후기 유량 제어부
53···상류측 제어 전환부

Claims (12)

  1. 유로에 마련된 유체 저항과,
    상기 유체 저항의 상류측에 마련된 상류측 밸브와,
    상기 유체 저항의 하류측에 마련된 하류측 밸브와,
    상기 유체 저항을 흐르는 유체의 유량인 저항 유량을 산출하는 저항 유량 산출부와,
    설정 유량과 상기 저항 유량의 편차, 또는 상기 설정 유량과 상기 저항 유량으로부터 산출되는 유량의 편차인 유량 편차에 기초하여 상기 상류측 밸브 또는 상기 하류측 밸브를 제어하는 제어기를 구비하고,
    상기 제어기가,
    상기 하류측 밸브의 개도(開度)가 소정 개도보다도 작은 경우에는, 상기 유량 편차에 기초하여 상기 하류측 밸브를 제어하고,
    상기 하류측 밸브의 개도가 상기 소정 개도 이상인 경우에는, 상기 유량 편차에 기초하여 상기 상류측 밸브를 제어하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 유량 제어 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어기가,
    상기 하류측 밸브의 개도가 상기 소정 개도 이상인 경우에는, 상기 하류측 밸브의 개도를 미리 정해진 유지 개도로 일정하게 유지하도록 제어함과 아울러, 상기 유량 편차에 기초하여 상기 상류측 밸브를 제어하도록 구성되어 있는 유량 제어 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 상류측 밸브와 상기 유체 저항의 사이에 마련된 상류측 압력 센서를 추가로 구비하고,
    상기 제어기가, 상기 하류측 밸브의 개도가 상기 소정 개도보다도 작은 경우에는, 상기 설정 유량과 상기 밸브 유량의 편차에 기초하여 상기 하류측 밸브를 제어함과 아울러, 설정 압력과 상기 상류측 압력 센서로 측정되는 상류측 압력의 편차인 압력 편차에 기초하여 상기 상류측 밸브를 제어하는 유량 제어 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 설정 압력이, 소정의 목표 압력치로 일정하게 유지된 상승 구간과, 상기 상승 구간부터 목표 압력치가 연속적으로 저하하는 압력 저하 구간을 포함하는 유량 제어 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 소정 개도가 전개(全開)의 개도인 유량 제어 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어기가,
    상기 하류측 밸브의 개도를 제어하는 하류측 밸브 제어부와,
    상기 상류측 밸브의 개도를 제어하는 상류측 밸브 제어부와,
    상기 하류측 밸브의 개도가 상기 소정 개도보다도 작은 경우에는 제1 설정 지령을 상기 상류측 밸브 제어부 및 상기 하류측 밸브 제어부로 출력하고, 상기 하류측 밸브의 개도가 상기 소정 개도 이상인 경우에는 제2 설정 지령을 상기 상류측 밸브 제어부 및 상기 하류측 밸브 제어부로 출력하는 설정 지령 출력부를 추가로 구비한 유량 제어 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 하류측 밸브 제어부가,
    상기 설정 유량과 상기 밸브 유량의 편차에 기초하여 산출한 조작량을 상기 하류측 밸브로 출력하는 초기 유량 제어부와,
    일정하게 유지된 조작량을 상기 하류측 밸브로 출력하는 개도 유지부와,
    상기 제1 설정 지령이 입력되고 있는 경우에는 상기 초기 유량 제어부로부터 조작량을 출력시키고, 상기 제2 설정 지령이 입력되고 있는 경우에는 상기 개도 유지부에 조작량을 출력시키는 하류측 제어 전환부를 구비한 유량 제어 장치.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 상류측 밸브 제어부가,
    상기 압력 편차에 기초하여 산출한 조작량을 상기 상류측 밸브로 출력하는 압력 제어부와,
    상기 유량 편차에 기초하여 산출한 조작량을 상기 상류측 밸브로 출력하는 후기 유량 제어부와,
    상기 제1 설정 지령이 입력되고 있는 경우에는 상기 압력 제어부로부터 조작량을 출력시키고, 상기 제2 설정 지령이 입력되고 있는 경우에는 상기 후기 유량 제어부에 조작량을 출력시키는 상류측 제어 전환부를 구비한 유량 제어 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 유체 저항과 상기 하류측 밸브의 사이에 마련된 하류측 압력 센서와,
    상기 저항 유량과, 상기 하류측 압력 센서로 측정되는 하류측 압력의 시간 변화량에 기초하여, 상기 하류측 밸브를 통과하는 유체의 유량인 밸브 유량을 산출하는 밸브 유량 산출부를 추가로 구비하고,
    상기 유량 편차가 상기 설정 유량과 상기 밸브 유량의 편차인 유량 제어 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 저항 유량 산출부가 상기 상류측 압력 센서로 측정되는 상류측 압력, 및 상기 하류측 압력에 기초하여, 상기 저항 유량을 산출하는 유량 제어 장치.
  11. 유로에 마련된 유체 저항과, 상기 유체 저항의 상류측에 마련된 상류측 밸브와, 상기 유체 저항의 하류측에 마련된 하류측 밸브를 구비한 유량 제어 장치를 이용한 유량 제어 방법으로서,
    상기 유체 저항을 흐르는 유체의 유량인 저항 유량을 산출하는 저항 유량 산출 스텝과,
    설정 유량과 상기 저항 유량의 편차, 또는 상기 설정 유량과 상기 저항 유량으로부터 산출되는 유량의 편차인 유량 편차에 기초하여 상기 상류측 밸브 또는 상기 하류측 밸브를 제어하는 제어 스텝을 구비하고,
    상기 제어 스텝에 있어서,
    상기 하류측 밸브의 개도가 소정 개도보다도 작은 경우에는, 상기 유량 편차에 기초하여 상기 하류측 밸브를 제어하고,
    상기 하류측 밸브의 개도가 상기 소정 개도 이상인 경우에는, 상기 유량 편차에 기초하여 상기 상류측 밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 유량 제어 방법.
  12. 유로에 마련된 유체 저항과, 상기 유체 저항의 상류측에 마련된 상류측 밸브와, 상기 유체 저항의 하류측에 마련된 하류측 밸브를 구비한 유량 제어 장치에 이용되는 유량 제어 프로그램을 기록한 프로그램 기록 매체로서,
    상기 유량 제어 프로그램이,
    상기 유체 저항을 흐르는 유체의 유량인 저항 유량을 산출하는 저항 유량 산출부와,
    설정 유량과 상기 저항 유량의 편차, 또는 상기 설정 유량과 상기 저항 유량으로부터 산출되는 유량의 편차인 유량 편차에 기초하여 상기 상류측 밸브 또는 상기 하류측 밸브를 제어하는 제어기로서의 기능을 컴퓨터에 발휘시키는 것으로,
    상기 제어기가,
    상기 하류측 밸브의 개도가 소정 개도보다도 작은 경우에는, 상기 유량 편차에 기초하여 상기 하류측 밸브를 제어하고,
    상기 하류측 밸브의 개도가 상기 소정 개도 이상인 경우에는, 상기 유량 편차에 기초하여 상기 상류측 밸브를 제어하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 프로그램 기록 매체.
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