TW202219679A - 流量控制裝置、流量控制方法和程式儲存媒體 - Google Patents

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Abstract

本發明提供流量控制裝置，能提高流量控制精度，流量控制裝置包括：阻力流量計算器，根據第一壓力感測器測量的第一壓力以及第二壓力感測器測量的第二壓力，計算流過流體阻力的流體的流量即阻力流量；第一閥流量換算器，根據第一壓力從阻力流量換算通過第一閥的流體的流量即第一閥流量；第二閥流量換算器，根據第二壓力從阻力流量換算通過第二閥的流體的流量即第二閥流量；第一閥控制器，以使第一設定流量與第一閥流量的偏差變小的方式控制第一閥；第二閥控制器，以使第二設定流量與第二閥流量的偏差變小的方式控制第二閥。

Description

流量控制裝置、流量控制方法和程式儲存媒體
本發明涉及對流體的例如流量進行控制的流量控制裝置。
在半導體製造工序中，將各種氣體以控制為所希望的流量的狀態向腔室內供給。近年，在該領域中要求流量的高速控制以及流量精度的進一步的提高（參照專利文獻1），為了回應這樣的要求，提出有使用了兩個控制閥的流量控制裝置。
具體地說，該流量控制裝置針對流道從上游側開始依次設置有第一閥、壓力式流量感測器以及第二閥。例如，將設置在構成流量感測器的層流元件的上游側的第一壓力感測器的第一壓力反饋給第一閥，並控制第一閥以使該第一壓力固定在所希望的設定壓力。另外，將由流量感測器測量的測量流量反饋給第二閥，並控制第二閥以使測量流量與設定流量一致。
但是，由於流量與壓力之間的關係是非線性的，所以壓力式流量感測器越是低壓則靈敏度越好。因此，將設定壓力設定為盡可能小的值並將層流元件的上游側的壓力亦即第一壓力保持為低壓，這樣能夠提高第二閥的流量控制的精度。
但是，如果使設定壓力過低，會導致第一壓力無法充分超過層流元件以及第二閥的壓力損失、第二閥的下游側的壓力，變得無法使流體以大流量向第二閥的下游側流動。另一方面，如果與設定流量的大小對應地也增大設定壓力，會發生層流元件的前後的壓力上升。因此，存在在流量感測器特性根據設定流量而大幅不同的狀態下進行流量控制的可能性，相對於設定流量的變化，難以將控制精度保持為恆定。
現有技術文獻
專利文獻1：日本專利公開公報特開2015-109022號
本發明是鑒於上述那樣的問題而做出的發明，目的在於提供流量控制裝置，即使設定流量的大小發生變化，最終也能將內部的壓力保持為較低、將流量感測器的靈敏度保持為較高，並提高流量控制精度。
即，本發明的流量控制裝置，其特徵在於包括：第一閥，設置在流道上；第二閥，在所述流道上設置在比所述第一閥更靠下游側；流體阻力，在所述流道上設置在所述第一閥與所述第二閥之間；第一壓力感測器，測量所述第一閥與所述流體阻力之間的第一容積內的壓力；第二壓力感測器，測量所述流體阻力與所述第二閥之間的第二容積內的壓力；阻力流量計算器，根據所述第一壓力感測器測量的第一壓力以及所述第二壓力感測器測量的第二壓力，計算阻力流量，所述阻力流量是流過所述流體阻力的流體的流量；第一閥流量換算器，根據所述第一壓力從所述阻力流量換算第一閥流量，所述第一閥流量是通過所述第一閥的流體的流量；第二閥流量換算器，根據所述第二壓力從所述阻力流量換算第二閥流量，所述第二閥流量是通過所述第二閥的流體的流量；第一閥控制器，以使第一設定流量與所述第一閥流量的偏差變小的方式控制所述第一閥；以及第二閥控制器，以使第二設定流量與所述第二閥流量的偏差變小的方式控制所述第二閥。
另外，本發明的流量控制方法，其特徵在於，所述流量控制方法使用流量控制裝置，所述流量控制裝置包括：第一閥，設置在流道上；第二閥，在所述流道上設置在比所述第一閥更靠下游側；流體阻力，在所述流道上設置在所述第一閥與所述第二閥之間；第一壓力感測器，測量所述第一閥與所述流體阻力之間的第一容積內的壓力；以及第二壓力感測器，測量所述流體阻力與所述第二閥之間的第二容積內的壓力，所述流量控制方法包括：根據所述第一壓力感測器測量的第一壓力以及所述第二壓力感測器測量的第二壓力，計算阻力流量，所述阻力流量是流過所述流體阻力的流體的流量；根據所述第一壓力從所述阻力流量換算第一閥流量，所述第一閥流量是通過所述第一閥的流體的流量；根據所述第二壓力從所述阻力流量換算第二閥流量，所述第二閥流量是通過所述第二閥的流體的流量；以使第一設定流量與所述第一閥流量的偏差變小的方式控制所述第一閥；以及以使第二設定流量與所述第二閥流量的偏差變小的方式控制所述第二閥。
按照這樣的流量控制裝置以及流量控制方法，能夠分別個別地得到在位於所述阻力流量的上游側的所述第一閥中實際流過的所述第一閥流量以及在位於所述阻力流量的下游側的所述第二閥中實際流過的所述第二閥流量。例如，當流過所述流道的流體的流量未穩定在一定的流量而流量上升時或下降時，通過所述第一閥與所述第二閥的流量不一致，但是按照本發明，能夠根據所述第一閥流量以及所述第二閥流量，實現分別使所述第一閥以及所述第二閥成為在所述第一閥以及所述第二閥中實現各設定流量所需要的開度。
更具體地說，在使流量比現狀變大的情況下，所述第一閥控制器以使所述第一壓力變大的方式控制所述第一閥，並且所述第二閥控制器以使所述第二壓力變小的方式控制所述第二閥。在使流量比現狀變小的情況下，實現與所述的動作相反的動作。因此，由於能夠通過兩個閥使所述第一壓力與所述第二壓力分別向相反的方向變化，所以能夠對流量的增減進行高速調節，並且能夠將所述第一壓力與所述第二壓力的平均壓力保持為大致恆定的壓力。另外，通過將該平均壓力調節為適合所述阻力流量的計算的壓力，還能夠將壓力式流量感測器的靈敏度保持為較高。
為了能夠以用於流量控制的精度以及速度從所述阻力流量得到流過比所述流體阻力更靠上游側的所述第一閥流量，只要所述第一閥流量換算器根據所述第一壓力的時間微分值以及所述阻力流量計算所述第一閥流量即可。
為了能夠以用於流量控制的精度以及速度從所述阻力流量得到流過比所述流體阻力更靠下游側的所述第二閥流量，只要所述第二閥流量換算器根據所述第二壓力的時間微分值以及所述阻力流量計算所述第二閥流量即可。
可以舉出如下的方式：根據流體相對於由所述第一壓力感測器測量所述第一壓力的第一容積或由所述第二壓力感測器測量所述第二壓力的第二容積的流出流入量、以及氣體的狀態方程式，當將所述阻力流量設為Q FR、將所述第一閥流量設為Q V1、將所述第二閥流量設為Q V2、將所述第一壓力設為p 1、將所述第二壓力設為p 2、將第一換算係數設為A 1、將第二換算係數設為A 2時，所述第一閥流量換算器根據Q V1＝Q FR＋A 1×d（p 1）/dt計算所述第一閥流量，所述第二閥流量換算器根據Q V2＝Q FR－A 2×d（p 2）/dt計算所述第二閥流量。
為了考慮理想氣體與實際氣體的差異從而得到更準確的所述第一閥流量以及所述第二閥流量，只要採用下述方式即可：當將所述第一容積的大小設為VL 1、將所述第二容積的大小設為VL 2、將氣體常數設為R、將溫度設為T、將壓縮率因子設為Z時，A 1＝Z×VL 1/RT，A 2＝Z×VL 2/RT。
為了即使在發生了流量變化的情況下也能夠使所述第一壓力以及所述第二壓力對稱地變化，將所述第一壓力或所述第二壓力的絕對值保持為較小值並將流量的測量靈敏度保持為較高，只要所述第一設定流量以及所述第二設定流量被設定為相同的時間函數即可。換句換說，只要在各時刻設定相同的目標流量值作為所述第一設定流量以及所述第二設定流量即可。另外，分別對所述第一設定流量以及所述第二設定流量設定不存在相位差的設定流量。
為了在流體未從所述流量控制裝置流出的狀態下在接下來流出時向內部充入足夠的供給壓力的流體，只要採用下述方式即可：在所述第二閥控制器使所述第二閥全閉的狀態下，所述第一閥控制器以使所述第一壓力與設定壓力的偏差變小的方式控制所述第一閥的開度。
為了在流量上升時或下降時以能夠使流量以高速變化到最終的目標值的方式控制各閥，只要採用下述方式即可：從由所述第二閥全閉的狀態變成所述第二設定流量成為零以外的值的時點開始在規定期間內，所述第一閥控制器以使所述第一設定流量與所述第一閥流量的偏差變小的方式控制所述第一閥的開度，並且所述第二閥控制器以使所述第二設定流量與所述第二閥流量的偏差變小的方式控制所述第二閥的開度。
為了邊維持流過所述流道的流量接近最終的目標值的狀態邊使所述第一壓力或所述第二壓力降低，從而提高作為流量感測器的靈敏度，只要採用下述方式即可：在所述第一閥控制器或所述第二閥控制器中的偏差的絕對值變成規定值以下的狀態下，當將所述第一設定流量設為Q r1、將修正值設為x時，所述第一閥控制器以使修正後的所述第一設定流量Q r1－x與第一閥流量Q V1的偏差變小的方式控制所述第一閥的開度。
為了當在流量的上升或下降結束後持續維持一定流量的情況下，減小所述流量控制裝置本身對流體的阻力，使流體變得容易流動，只要採用下述方式即可：在從所述第二閥流出的所述第二閥流量穩定在設定流量後，所述第二閥控制器將所述第二閥的開度控制成全開狀態，並且所述第一閥控制器以使所述第一設定流量與作為所述第一閥流量的Q FR＋A 1×d（p1）/dt的偏差變小的方式控制所述第一閥的開度。
為了即使存在例如所述流量控制裝置的儀器誤差、老化的影響，也能夠對在所述第一閥流量換算器或所述第二閥流量換算器中使用的參數進行校準，準確地計算所述第一閥流量或所述第二閥流量，只要採用下述方式即可：所述流量控制裝置還具備：第一容積，是形成在所述第一閥與所述流體阻力之間且由所述第一壓力感測器測量第一壓力的空間；第二容積，是形成在所述流體阻力與所述第二閥之間且由所述第二壓力感測器測量第二壓力的空間；以及診斷器，根據所述阻力流量、所述第一壓力或所述第二壓力，確定所述第一容積或所述第二容積的大小，所述診斷器根據所述第一容積或所述第二容積的大小，修正在所述第一閥流量換算器或所述第二閥流量換算器中用於流量換算的參數。
為了使所述第一閥的流量控制成為與所述第一設定流量以及流體的壓力對應的流量控制，能夠實現更高速的流量控制，只要採用下述方式即可：所述流量控制裝置還具備供給壓感測器，所述供給壓感測器設置在所述第一閥的上游側，所述第一閥控制器具備：第一操作量輸出部，向所述第一閥輸出根據所述第一設定流量與所述第一閥流量的偏差、以及設定的控制係數計算出的操作量；以及第一控制係數調節部，根據由所述供給壓感測器測量的供給壓p 0、由所述第一壓力感測器測量的第一壓力p 1的壓差Δp 1、以及所述第一設定流量Q V1，調節在所述第一操作量輸出部中設定的控制係數。
為了使所述第二閥的流量控制成為與所述第二設定流量以及流體的壓力對應的流量控制，能夠實現更高速的流量控制，只要採用下述方式即可：所述第二閥控制器具備：第二操作量輸出部，向所述第二閥輸出根據所述第二設定流量與所述第二閥流量的偏差、以及設定的控制係數計算出的操作量；以及第二控制係數調節部，根據由所述第二壓力感測器測量的第二壓力p 2、作為所述第二閥的下游側的壓力的下游側壓力p d的壓差Δp 2、以及所述第二設定流量Q V2，調節在所述第二操作量輸出部中設定的控制係數。
為了設定反映了形成在所述第一閥內的閥體與閥座之間的節流孔的狀態的控制係數，只要採用下述方式即可：當將B 1設為正數、將C1設為大於0且小於1的正數時，所述第一控制係數調節部根據壓差Δp 1的函數B 1×（Δp 1） C1調節控制係數。
為了設定反映了形成在所述第二閥內的閥體與閥座之間的節流孔的狀態的控制係數，只要採用下述方式即可：當將B 2設為正數、將C2設為大於0且小於1的正數時，所述第二控制係數調節部根據壓差Δp 2的函數B 2×（Δp 2） C2調節控制係數。
為了在所述第一閥以及所述第二閥內在音速條件成立的情況下尤其提高流量控制的速度，只要採用下述方式即可：C1或C2為1/2。
為了在例如流過大流量的情況下能夠改善流量的上升特性，只要採用下述方式即可：第一設定流量或第二設定流量的值越大，將控制係數的值設定成越大的值。
作為適合以高速控制流量的具體的實施方式，可以舉出如下的方式：所述控制係數是PID係數，所述第一控制係數調節部以及所述第二控制係數調節部至少調節比例增益。
為了針對現存的具備兩個閥的流量控制裝置，例如通過對程式進行升級而得到與本發明的流量控制裝置相同的效果，只要使用下述的流量控制程式即可：在流量控制裝置中使用所述流量控制程式，所述流量控制裝置包括：第一閥，設置在流道上；第二閥，在所述流道上設置在比所述第一閥更靠下游側；流體阻力，在所述流道上設置在所述第一閥與所述第二閥之間；第一壓力感測器，測量所述第一閥與所述流體阻力之間的第一容積內的壓力；以及第二壓力感測器，測量所述流體阻力與所述第二閥之間的第二容積內的壓力，電腦通過執行所述流量控制程式而發揮作為阻力流量計算器、第一閥流量換算器、第二閥流量換算器、第一閥控制器以及第二閥控制器的功能，所述阻力流量計算器根據所述第一壓力感測器測量的第一壓力以及所述第二壓力感測器測量的第二壓力，計算阻力流量，所述阻力流量是流過所述流體阻力的流體的流量；所述第一閥流量換算器根據所述第一壓力從所述阻力流量換算第一閥流量，所述第一閥流量是通過所述第一閥的流體的流量；所述第二閥流量換算器根據所述第二壓力從所述阻力流量換算第二閥流量，所述第二閥流量是通過所述第二閥的流體的流量；所述第一閥控制器以使第一設定流量與所述第一閥流量的偏差變小的方式控制所述第一閥；所述第二閥控制器以使第二設定流量與所述第二閥流量的偏差變小的方式控制所述第二閥。
另外，程式可以電子發佈，也可以儲存在CD、DVD、快閃記憶體等程式儲存媒體中。
這樣，按照本發明的流量控制裝置，能夠根據所述阻力流量以及所述第一壓力或所述第二壓力計算實際流過所述第一閥或所述第二閥的流量，能夠根據該計算出的各個流量以及設定流量分別個別地對所述第一閥或所述第二閥進行流量控制。因此，能夠邊以高速向設為目標的流量值變化、邊使所述第一壓力與所述第二壓力的變化的方向分別朝向相反的方向，從而將流量控制裝置內的內壓保持為較低，並且能夠將所述阻力流量的靈敏度保持為較高。因此，能夠使成為測量的各流量的基礎的所述阻力流量成為高靈敏度，所以也能夠提高作為流量控制裝置實現的流量控制的精度。
參照圖1至圖4對本發明的第一實施方式的流量控制裝置100進行說明。
第一實施方式的流量控制裝置100例如用於在半導體製造工序中以預先設定的設定流量向腔室內供給氣體。即，設置有流量控制裝置100的流道與抽真空的腔室連接。
如圖1所示，流量控制裝置100具備：流體設備，包括設置在流道上的感測器和閥；以及控制電腦機構COM，掌管該流體設備的控制。
流體設備包括針對流道設置的供給壓感測器P0、第一閥V1、第一壓力感測器P1、流體阻力FR、第二壓力感測器P2以及第二閥V2。各設備從上游側開始按該順序設置。
在此，流體阻力FR為層流元件，根據其前後的壓差產生流過該流體阻力FR內的氣體的流量。第一壓力感測器P1、流體阻力FR、第二壓力感測器P2以及後述的阻力流量計算器FC構成流量感測器FS，該流量感測器FS測量流過第一閥V1與第二閥V2之間的流道的流體的流量。即，第一壓力感測器P1、流體阻力FR以及第二壓力感測器P2是輸出與流過流道的流體的流量對應的輸出訊號的檢測機構SM，阻力流量計算器FC根據檢測機構SM的輸出訊號，計算流過流道的流體的流量。該流量感測器FS是所謂的壓力式流量感測器，所以具有由各壓力感測器測量的壓力越低則測量的流量的測量精度變得越高的特性。
供給壓感測器P0用於監測從上游側供給的氣體的壓力。另外，對於供給壓感測器P0，在保證了供給壓穩定的情況下等，可以省略。
第一壓力感測器P1測量充入第一容積VL1內的氣體的壓力（以下也稱為第一壓力），第一容積VL1是流道上的第一閥V1與流體阻力FR之間的容積。
第二壓力感測器P2測量充入第二容積VL2的氣體的壓力（以下也稱為第二壓力），所述第二容積VL2是流道上的流體阻力FR與第二閥V2之間的容積。
這樣，第一壓力感測器P1以及第二壓力感測器P2分別測量由第一閥V1、流體阻力FR、第二閥V2形成的兩個容積即第一容積VL1、第二容積VL2的壓力。另外，如果用另外的表現方式，則第一壓力感測器P1以及第二壓力感測器P2測量配置在流體阻力FR的前後的各個容積內的壓力。
第一閥V1以及第二閥V2在該實施方式中是同型的，例如是通過壓電元件相對於閥座驅動閥體的壓電閥。另外，第一閥V1以及第二閥V2不限於壓電閥，例如也可以是電磁閥等利用了其它驅動原理的閥。第一閥V1以及第二閥V2以流體阻力FR為中心分別對稱地配置在上游側與下游側，可以構成為使第一容積VL1以及第二容積VL2成為大致相同的大小。另外，在本實施方式中，第一閥V1以及第二閥V2雙方都分別通過流量反饋控制來控制其開度。更具體地說，在某個控制週期中，計算實際上流過第一閥V1以及第二閥V2的閥流量，根據這些各閥流量分別進行第一閥V1以及第二閥V2各自的流量反饋控制。即，如圖1所示，分別獨立地形成控制第一閥V1的第一流量反饋環、以及控制第二閥V2的第二流量反饋環。
接著，對控制電腦機構COM進行詳述。控制電腦機構COM例如是具備CPU、儲存器、A/D轉換器、D/A轉換器以及輸入輸出裝置等的所謂的電腦，執行儲存在儲存器中的流量控制程式從而使各種設備協作，由此至少發揮作為設定流量接收部3、阻力流量計算器FC、第一閥流量換算器11、第二閥流量換算器21、第一閥控制器12以及第二閥控制器22的功能。
設定流量接收部3例如以時間函數的形式從用戶接收想要通過流量控制裝置100實現的設定流量。該設定流量接收部3根據從用戶設定的設定流量，分別向第一閥控制器12以及第二閥控制器22輸入第一設定流量Q r1、第二設定流量Q r2。在本實施方式中，第一設定流量Q r1、第二設定流量Q r2被設定為與用戶設定的設定流量相同。即，對第一設定流量Q r1、第二設定流量Q r2設定與用戶設定的時間函數相同的流量，在各時刻在控制計算中使用相同的目標流量。例如，第一設定流量Q r1、第二設定流量Q r2也可以分別不同。具體地說，在所述的例子中，第一設定流量Q r1、第二設定流量Q r2不存在相位差，但是也可以設定相對於用戶設定的設定流量個別地賦予了規定的相位超前、相位延遲的第一設定流量Q r1、第二設定流量Q r2。
阻力流量計算器FC根據檢測機構SM的輸出訊號表示的測量值以及與測量值對應的流量特性值計算流量。具體地說，阻力流量計算器FC根據作為檢測機構SM的輸出訊號表示的測量值的流體阻力FR的上游側的壓力亦即第一壓力p 1以及下游側的壓力亦即第二壓力p 2，計算流過流體阻力FR內的流體的流量。在此，阻力流量計算器FC不僅根據第一壓力p 1以及第二壓力p 2而且根據基於流體阻力FR的特性確定的流量特性值來計算流量。
即，例如在將阻力流量設為Q FR、將流體阻力FR產生的流道阻力設為RV、將第一壓力設為p 1、將第二壓力設為p 2時，阻力流量計算器FC根據Q FR＝（p 1－p 2）/RV的式子計算流量。在此，流道阻力RV受到第一壓力p 1以及第二壓力p 2的影響而發生變化。即，根據第一壓力p 1以及第一壓力p 1與第二壓力p 2的壓差ΔP能夠確定作為流量特性值的流道阻力RV。阻力流量計算器FC也可以構成為根據將第一壓力p 1以及壓差ΔP作為參數的多變量函數來計算流道阻力RV。另外，阻力流量計算器FC也可以構成為參照預先通過試驗等確定的流道阻力RV、第一壓力p 1、壓差ΔP的表來確定流道阻力RV。
第一閥流量換算器11根據第一壓力p 1從阻力流量Q FR換算通過第一閥V1的流體的流量即第一閥流量Q V1。在此，第一閥V1相對於流體阻力FR配置在規定距離上游側，所以在阻力流量Q FR的測量點與第一閥V1的流量的控制點之間存在偏離。因此，第一閥流量也可以說是流過第一閥V1的控制點的氣體的流量。更具體地說，在某個控制週期中從阻力流量計算器FC輸出的阻力流量Q FR是與第一閥流量Q V1已經在規定時間前實現的流量接近的值，不表示當前的流量。因此，第一閥流量換算器11根據如圖2的（a）所示相對於第一容積VL1流出流入的氣體的流量的變化量以及伴隨於此的第一壓力p 1的變化，計算第一閥流量Q V1。
即，第一容積VL1中的流量的變化量與壓力的變化量之間的關係可以根據理想氣體的狀態方程式記述為以下所示的關係。
（d（p 1）/dt）VL 1＝（Q V1－Q FR）RT
在此，d（p 1）/dt是第一壓力的時間微分值，表示極短時間內的第一容積VL1中的壓力變化，R為氣體常數，T為氣體的溫度，VL 1為第一容積VL1的容積值。對於氣體的溫度，流量控制裝置100例如使用通過設置在形成有內部流道的塊內的未圖示的溫度感測器測量到的值。
根據上述的式子，第一閥流量Q V1可以如下記述。
Q V1＝Q FR＋A 1d（p 1）/dt
在此，A 1為第一換算係數，在本實施方式中，例如作為值設定為1。第一閥流量換算器11利用上述的式子，根據阻力流量Q FR以及第一壓力p 1的時間微分值來計算第一閥流量Q V1。另外，對於第一換算係數A 1，可以是不將理想氣體作為前提而是考慮了理想氣體與實際氣體的偏離而設定的值。即，在將壓縮率因子設為Z的情況下，可以將第一換算係數定義為A 1＝Z×VL 1/RT。
第二閥流量換算器21根據第二壓力p 2從阻力流量Q FR換算通過第二閥V2的流體的流量即第二閥流量Q V2。在此，第二閥V2相對於流體阻力FR配置在規定距離下游側，所以在阻力流量Q FR的測量點與第二閥V2的流量的控制點之間存在偏離。因此，第二閥流量Q V2也可以說是流過第二閥V2的控制點的氣體的流量。更具體地說，在某個控制週期中從阻力流量計算器FC輸出的阻力流量Q FR是與第二閥流量Q V2已經在規定時間後實現的流量接近的值，不表示當前的流量。因此，第二閥流量換算器21根據如圖2的（b）所示相對於第二容積VL2流出流入的氣體的流量的變化量以及伴隨於此的第二壓力p 2的變化，計算第二閥流量Q V2。
即，第二容積VL2中的流量的變化量與壓力的變化量之間的關係可以根據理想氣體的狀態方程式記述為以下所示的關係。
（d（p 2）/dt）VL 2＝（Q FR－Q V2）RT
在此，d（p 2）/dt是第二壓力的時間微分值，表示極短時間內的第二容積VL2中的壓力變化，R為氣體常數，T為氣體的溫度，VL 2為第二容積VL2的容積值。
因此，第二閥流量Q V2可以如下記述。
Q V2＝Q FR－A 2d（p 2）/dt
在此，A 2為係數，在本實施方式中，例如作為值設定為1。第二閥流量換算器21利用上述的式子，根據阻力流量Q FR以及第二壓力p 2的時間微分值來計算第二閥流量Q V2。另外，對於第二換算係數A 2，可以是不將理想氣體作為前提而是考慮了理想氣體與實際氣體的偏離而設定的值。即，在將壓縮率因子設為Z的情況下，可以將第二換算係數定義為A 2＝Z×VL 2/RT。
圖1所示的第一閥控制器12以使第一設定流量Q r1與第一閥流量Q V1的偏差變小的方式控制第一閥V1。在本實施方式中，第一閥控制器12對第一閥V1施加與偏差對應的電壓作為操作量。在此，第一閥控制器12不僅進行基於第一設定流量Q r1與第一閥流量Q V1的偏差的流量反饋控制，而且根據控制狀態，也進行基於第一壓力p 1與預先設定的設定壓力的偏差的壓力反饋控制。另外，在流量從過渡響應狀態向穩定狀態轉移的轉移期間中，第一閥控制器12有時也對由第一閥流量換算器11輸出的第一閥流量Q V1進一步進行修正，進行流量反饋控制。對於各控制，雖然可以應用例如PID控制，但是也可以構成為第一閥控制器12基於其它控制規則控制第一閥V1。
圖1所示的第二閥控制器22以使第二設定流量Q r2與第二閥流量Q V2的偏差變小的方式控制第二閥V2。在本實施方式中，第二閥控制器22對第二閥V2施加與偏差對應的電壓作為操作量。在此，對於基於第二設定流量Q r2與第二閥流量Q V2的偏差的流量反饋控制，雖然可以應用例如PID控制，但是也可以構成為第二閥控制器22基於其它的控制規則控制第二閥V2。
接著，參照圖3的流程圖說明對設定流量賦予了從零到規定的目標值以階梯狀變化的階梯函數的情況下的第一閥控制器12以及第二閥控制器22的動作。
在設定流量維持在零的待機期間，在第二閥控制器22使第二閥V2全閉的狀態下，第一閥控制器12以使第一壓力p 1與預先設定的設定壓力的偏差變小的方式對第一閥V1的開度進行壓力反饋控制（關閉模式：步驟S1）。即，第一閥控制器12以向第一容積VL1以及第二容積VL2充入規定的供給壓的方式控制第一閥V1，以準備流量的上升。該設定壓力例如被設定為與例如在流量感測器FS中用戶想要實現的靈敏度對應的壓力（低壓）。
接著，在從第二閥V2全閉的狀態到第二設定流量Q r2成為零以外的值的時點開始的規定期間，即，在設定流量上升、流過流道的氣體的流量大幅變化的過渡響應期間，第一閥控制器12以使第一設定流量Q r1與第一閥流量Q V1的偏差變小的方式控制第一閥V1的開度，並且第二閥控制器22以使第二設定流量Q r2與第二閥流量Q V2的偏差變小的方式控制第二閥V2的開度（過渡響應模式：步驟S2）。在過渡響應期間，由於通過兩個閥同時進行流量控制，所以第一容積VL1內的壓力上升，並且第二容積VL2內的壓力下降，快速地形成用於實現目標值的流量所需要的壓差。因此，能夠提高流量上升時的響應性。另外，在流量下降時，通過與所述的動作相反的動作，能夠實現成為目標的響應性。
在流過流道的氣體的流量接近設定流量的最終的目標值、在第一閥控制器12或第二閥控制器22中計算出的偏差的絕對值成為規定值以下的狀態持續規定時間後，第一閥控制器12的控制方式發生變化。即，在將第一設定流量設為Q r1、將修正值設為x的情況下，第一閥控制器12以使修正後的第一設定流量Q r1－x與修正後的第一閥流量Q V1的偏差變小的方式控制第一閥V1的開度（轉移模式：步驟S3）。即，第一閥控制器12使第一閥V1的開度比現狀變小，以實現比第一設定流量Q r1僅小修正值x的流量。這是為了在接下來說明的穩定期間的流量控制中使第一閥V1的開度與全開開度相比僅具有規定量的餘裕。另外，即使以第一閥V1成為與用戶設定的設定流量僅有微小量不同的流量的方式控制第一閥V1，也由於第二閥控制器22以使位於第一閥V1的下游側的第二閥V2實現設定流量的方式持續進行流量反饋控制，所以不會向腔室供給與目標不同的流量。
在從第二閥V2流出的第二閥流量Q V2穩定在用戶設定的設定流量Q r後、或在d（p 1）/dt、d（p 2）/dt基本上為零的穩定期間，第二閥控制器22將第二閥V2的開度控制為全開狀態，並且第一閥控制器12以使第一設定流量Q r1與作為第一閥流量的Q FR＋d（p 1）/dt的偏差變小的方式控制第一閥V1的開度（穩定狀態模式：步驟S4）。即，在穩定期間，不是通過兩個閥進行流量控制，而是第二閥V2以全開狀態停止，僅通過位於上游側的第一閥V1進行流量控制。由於第二閥V2全開，所以能夠使流量控制裝置100的流道阻力變小，從而能夠使氣體容易流動，並且能夠提高流量控制的精度。另外，步驟S1～S4的控制方式的變化不限於該順序，也存在從各步驟S2～S4的狀態變化為步驟S1的狀態的情況。另外，根據設定，也存在跨過各步驟進行狀態變化的情況。
對於上述那樣的流量控制產生的第一壓力p 1以及第二壓力p 2的變化，參照圖4的圖表對本實施方式的流量控制裝置100的效果進行說明。
如果如粗實線所示使設定流量增減，則以流量為零時維持的設定壓力為中心，用細線表示的第一壓力p 1以及用實線表示的第二壓力p 2的變化方向變成相反方向，其變化量也以成為大致相同的方式對稱地變化。更具體地說，判明瞭，第一壓力p 1以及第二壓力p 2以設定流量變得越大則壓差變得越大的方式變化，並且其平均壓力保持在與最初的設定壓力大致相同的值。即，按照本實施方式的流量控制裝置100，能夠快速地實現用於實現設定流量所需要的壓差，並且能夠防止流量控制裝置100內的第一容積VL1以及第二容積VL2的壓力持續上升導致流量感測器FS的靈敏度降低。
接著，參照圖5對本發明的第二實施方式的流量控制裝置100進行說明。
第二實施方式的流量控制裝置100不僅具備在第一實施方式中說明過的用於流量控制的構成，而且還具備對第一容積VL1以及第二容積VL2的容積進行自診斷並進行校準的診斷器D。更具體地說，診斷器D在不向腔室進行氣體供給的工序停止期間中進行規定的閥動作，根據由此產生的第一容積VL1或第二容積VL2的壓力變化，確定第一容積VL1以及第二容積VL2的大小。另外，診斷器D在對腔室進行氣體供給的工序中，根據在為了暫時停止氣體的供給而使第一閥V1以及第二閥V2全閉的情況下產生的第一壓力p 1或第二壓力p 2的變化，確定第一容積VL1或第二容積VL2。
對於第一容積VL1以及第二容積VL2的大小，該診斷器D根據第一壓力感測器P1、第二壓力感測器P2、流量感測器FS以及未圖示的溫度感測器的輸出來進行確定。
首先，對第二容積VL2的確定進行說明。診斷器D在使流量控制裝置100內減壓到規定壓力後，使第一閥V1全開，使第二閥V2全閉，向第一容積VL1以及第二容積VL2內填充氣體。到第一壓力p 1以及第二壓力p 2變成大致相同的壓力的壓力平衡點為止持續該氣體的填充。診斷器D根據從氣體填充開始時或填充開始時附近的第一壓力p 1以及第二壓力p 2的壓力差的最大時點開始至達到壓力平衡點的時點為止的阻力流量Q FR的累計值、阻力流量Q FR的累計開始時與累計結束時的第二壓力p 2的壓力差亦即Δp 2、以及氣體的狀態方程式，計算第二容積VL2的容積V L2。
接著，對第一容積VL1的確定進行說明。診斷器D在使流量控制裝置100內增壓到規定壓力後，使第一閥V1全閉，使第二閥V2全開，從第一容積VL1以及第二容積VL2內排出氣體。到第一壓力p 1以及第二壓力p 2變成大致相同的壓力的壓力平衡點為止持續該氣體的排放。診斷器D根據從氣體排氣開始時或排氣開始時附近的壓力最大時點至達到壓力平衡點的時點為止的阻力流量Q FR的累計值、阻力流量Q FR的累計開始時與累計結束時的第一壓力p 1的壓力差亦即Δp 1、以及氣體的狀態方程式，計算第一容積VL1的容積V L1。
診斷器D通過用確定出的容積V L1以及容積V L2替換在第一閥流量換算器11以及第二閥流量換算器21中使用的值，對在換算中使用的參數進行校準。
這樣，按照第二實施方式，僅根據流量控制裝置100具備的各種感測器的輸出，對第一容積VL1以及第二容積VL2的大小進行自診斷，能夠對在第一閥流量換算器11以及第二閥流量換算器21中使用的各容積的值進行自校準。
因此，即使在流量控制裝置100存在儀器誤差而從設計值偏離的情況下、或第一容積VL1以及第二容積VL2起作用的大小由於老化等而發生了變化，也能夠校準為準確的值，能夠保證計算出的各閥流量的準確度以及精度。因此，能夠持續長期間保持流量控制精度。另外，能夠在工序的間歇實現這樣的診斷而無需進行特殊的動作。
接著，參照圖6以及圖7對第三實施方式的流量控制裝置100進行說明。
第三實施方式的流量控制裝置100的第一閥控制器12以及第二閥控制器22的構成與第一實施方式不同。更具體地說，第一閥控制器12以及第二閥控制器22根據設定流量以及前後的壓差，變更控制係數。因此，第一閥控制器12構成為從供給壓感測器P0取得供給壓p 0，並且從第一壓力感測器P1取得第一壓力p 1。同樣地，第二閥控制器22構成為從第二壓力感測器P2取得第二壓力p 2，並且從例如設置於腔室等的真空計取得第二閥V2的下游側的下游側壓力p d。
如圖7的（a）所示，第一閥控制器12具備：第一操作量輸出部121，對第一設定流量Q r1與從第一閥流量換算器11輸出的第一閥流量Q V1的偏差進行PID計算，將與PID計算的結果對應的電壓作為操作量向第一閥V1輸出；以及第一控制係數調節部122，根據第一設定流量Q r1以及供給壓p 0與第一壓力p 1的壓差亦即Δp 1調節用於第一操作量輸出部121的PID計算的控制係數亦即PID係數。
第一操作量輸出部121根據針對每個控制週期設定的PID係數以及計算出的流量的偏差，對通過第一閥V1的氣體的流量進行PID控制。
第一控制係數調節部122根據取得的第一設定流量Q r1以及壓差Δp 1，調節第一操作量輸出部121的PID係數中的至少比例增益Kp。第一設定流量Q r1的目標流量的值越大，第一控制係數調節部122使比例增益Kp的值越大。另外，壓差Δp 1越大，第一控制係數調節部122使比例增益Kp的值越大。更具體地說，在將B 1設為正數、將C1設為大於0且小於1的正數的情況下，第一控制係數調節部122根據壓差Δp 1的函數B 1×（Δp 1） C1，調節比例增益Kp的值。另外，在該實施方式中，將C1設定為1/2。
如圖7的（b）所示，第二閥控制器22具備：第二操作量輸出部221，根據第二設定流量Q r2與從第二閥流量換算器21輸出的第二閥流量Q V2的偏差進行PID計算，將與PID計算的結果對應的電壓作為操作量向第二閥V2輸出；以及第二控制係數調節部222，根據第二設定流量Q r2以及第二壓力p 2與下游側壓力p d的壓差亦即Δp 2調節用於第二操作量輸出部221的PID計算的控制係數亦即PID係數。
第二操作量輸出部221根據針對每個控制週期設定的PID係數以及計算出的流量的偏差，對通過第二閥V2的氣體的流量進行PID控制。
第二控制係數調節部222根據取得的第二設定流量Q r2以及壓差Δp 2，調節第二操作量輸出部221的PID係數中的至少比例增益Kp。第二設定流量Q r2的目標流量的值越大，第二控制係數調節部222使比例增益Kp的值越大。另外，壓差Δp 1越大，第二控制係數調節部222使比例增益Kp的值越大。更具體地說，在將B 2設為正數、將C2設為大於0且小於1的正數的情況下，第二控制係數調節部222根據壓差Δp 2的函數B 2×（Δp 2） C2，調節比例增益Kp的值。另外，在該實施方式中，將 C2設定為1/2。
按照這樣構成的第三實施方式的流量控制裝置100，能夠設定與各時點的設定流量的目標流量的值、第一閥V1或第二閥V2的前後的壓差對應的比例增益Kp。因此，例如，在各狀態下作為流量控制裝置100能夠持續維持能夠以最高速實現流量控制的狀態。另外，由於與壓差的1/2次方成比例地變更比例增益Kp的值，所以通過在第一閥V1以及第二閥V2內形成的節流孔，能夠尤其提高與壓差的2次方成比例地增加流量的情況下的控制性。
另外，如上所述，由於能夠逐漸地變更比例增益Kp，所以相比以往能夠大幅提高實際流量對設定流量的變化的追隨性，能夠實現例如在半導體製造工序中所要求的高速流量控制。
對其它實施方式進行說明。
第一閥流量換算器、第二閥流量換算器根據阻力流量以及第一壓力的時間微分值或第二壓力的時間微分值計算第一閥流量或第二閥流量，但是不限於此。即，第一閥流量換算器只要根據阻力流量以及第一壓力計算第一閥流量即可，第二閥流量換算器只要根據阻力流量以及第二壓力計算第二閥流量即可。更具體地說，可以不使用第一壓力或第二壓力的時間微分值，而是例如使用微小時間變化的第一壓力或第二壓力的差。另外，也可以使用第一壓力的時間變化量、第二壓力的時間變化量，也可以對這些值乘以適當的修正係數等。
第一閥流量換算器以及第二閥流量換算器即使在分別使用同樣的流量換算式的情況下也可以配合流量特性使係數不同，也可以進行適當的修正。
第一閥控制器在控制狀態下切換流量反饋控制、壓力反饋控制進行實施，但是也可以實施其它控制。例如可以構成為，在第二閥控制器以使設定流量與第二閥流量的偏差變小的方式控制第二閥的狀態下，第一閥控制器以使施加於第一閥的電壓與目標電壓的偏差變小的方式控制第一閥。
對於第二閥控制器，也可以構成為根據流量控制狀態切換成流量反饋控制以外的例如壓力反饋控制等。
在第三實施方式中，在第一閥控制器以及第二閥控制器雙方中，根據設定流量以及各閥的前後的壓差變更控制係數，但是例如也可以構成為第一閥控制器和第二閥控制器中的僅任意一方逐漸地變更控制係數。另外，對於第一閥控制器或第二閥控制器的構成，也可以應用到僅具備一個閥的流量控制裝置。第一控制係數調節部或第二控制係數調節部調節的控制係數不限於比例增益，也可以調節PID係數的積分增益、微分增益。另外，對於第一操作量輸出部或第二操作量輸出部中在根據PID控制以外的控制規則進行流量控制的情況下，可以構成為由第一控制係數調節部或第二控制係數調節部調節在該控制規則中使用的控制係數。
此外，只要不違反本發明的主旨，可以進行各種各樣的實施方式的變形、將各實施方式的一部分彼此組合。
100:流量控制裝置 V1:第一閥 V2:第二閥 FS:流量感測器 SM:檢測機構 FC:阻力流量計算器 FR:流體阻力 COM:控制電腦機構 VL1:第一容積 VL2:第二容積 P0:供給壓感測器 P1:第一壓力感測器 P2:第二壓力感測器 11:第一閥流量換算器 12:第一閥控制器 121:第一操作量輸出部 122:第一控制係數調節部 21:第二閥流量換算器 22:第二閥控制器 221:第二操作量輸出部 222:第二控制係數調節部 3:設定流量接收部 D:診斷器 Kp:比例增益 Q FR:阻力流量 Q V1:第一閥流量 Q V2:第二閥流量 p 0:供給壓 p 1:第一壓力 p 2:第二壓力 Q r1:第一設定流量 Q r2:第二設定流量
圖1是表示本發明的第一實施方式的流量控制裝置的構成的示意圖。圖2是表示氣體相對於第一實施方式的第一容積或第二容積的流出流入與壓力變化的關係的示意圖。圖3是表示第一實施方式的流量控制裝置的控制方式的變化的流程圖。圖4是表示第一實施方式的流量控制裝置的流量控制產生的壓力變化的圖表。圖5是表示本發明的第二實施方式的流量控制裝置的構成的示意圖。圖6是表示本發明的第三實施方式的流量控制裝置的構成的示意圖。圖7是表示第三實施方式的第一閥控制器以及第二閥控制器的詳細的示意圖。
100:流量控制裝置
V1:第一閥
V2:第二閥
FS:流量感測器
SM:檢測機構
FC:阻力流量計算器
COM:控制電腦機構
VL1:第一容積
VL2:第二容積
P0:供給壓感測器
P1:第一壓力感測器
P2:第二壓力感測器
FR:流體阻力
11:第一閥流量換算器
12:第一閥控制器
21:第二閥流量換算器
22:第二閥控制器
3:設定流量接收部
QFR:阻力流量
QV1:第一閥流量
QV2:第二閥流量
p1:第一壓力
p2:第二壓力
Qr1:第一設定流量
Qr2:第二設定流量

Claims (20)

  1. 一種流量控制裝置，其特徵在於包括： 第一閥，設置在流道上；第二閥，在所述流道上設置在比所述第一閥更靠下游側；流體阻力，在所述流道上設置在所述第一閥與所述第二閥之間；第一壓力感測器，測量所述第一閥與所述流體阻力之間的第一容積內的壓力；第二壓力感測器，測量所述流體阻力與所述第二閥之間的第二容積內的壓力；阻力流量計算器，根據所述第一壓力感測器測量的第一壓力以及所述第二壓力感測器測量的第二壓力，計算阻力流量，所述阻力流量是流過所述流體阻力的流體的流量；第一閥流量換算器，根據所述第一壓力從所述阻力流量換算第一閥流量，所述第一閥流量是通過所述第一閥的流體的流量；第二閥流量換算器，根據所述第二壓力從所述阻力流量換算第二閥流量，所述第二閥流量是通過所述第二閥的流體的流量；第一閥控制器，以使第一設定流量與所述第一閥流量的偏差變小的方式控制所述第一閥；以及第二閥控制器，以使第二設定流量與所述第二閥流量的偏差變小的方式控制所述第二閥。
  2. 如請求項1所述的流量控制裝置，其中， 所述第一閥流量換算器根據所述第一壓力的時間微分值以及所述阻力流量計算所述第一閥流量。
  3. 如請求項1所述的流量控制裝置，其中， 所述第二閥流量換算器根據所述第二壓力的時間微分值以及所述阻力流量計算所述第二閥流量。
  4. 如請求項3所述的流量控制裝置，其中， 當將所述阻力流量設為Q FR、將所述第一閥流量設為Q V1、將所述第二閥流量設為Q V2、將所述第一壓力設為p 1、將所述第二壓力設為p 2、將第一換算係數設為A 1、將第二換算係數設為A 2時，所述第一閥流量換算器根據Q V1＝Q FR＋A 1×d（p 1）/dt計算所述第一閥流量，所述第二閥流量換算器根據Q V2＝Q FR－A 2×d（p 2）/dt計算所述第二閥流量。
  5. 如請求項4所述的流量控制裝置，其中， 當將所述第一容積的大小設為VL 1、將所述第二容積的大小設為VL 2、將氣體常數設為R、將溫度設為T、將壓縮率因子設為Z時，A 1＝Z×VL 1/RT，A 2＝Z×VL 2/RT 。
  6. 如請求項1所述的流量控制裝置，其中， 所述第一設定流量以及所述第二設定流量被設定為相同的時間函數。
  7. 如請求項6所述的流量控制裝置，其中， 在所述第二閥控制器使所述第二閥全閉的狀態下，所述第一閥控制器以使所述第一壓力與設定壓力的偏差變小的方式控制所述第一閥的開度。
  8. 如請求項7所述的流量控制裝置，其中， 從由所述第二閥全閉的狀態變成所述第二設定流量成為零以外的值的時點開始在規定期間內，所述第一閥控制器以使所述第一設定流量與所述第一閥流量的偏差變小的方式控制所述第一閥的開度，並且所述第二閥控制器以使所述第二設定流量與所述第二閥流量的偏差變小的方式控制所述第二閥的開度。
  9. 如請求項8所述的流量控制裝置，其中， 在所述第一閥控制器或所述第二閥控制器中的偏差的絕對值變成規定值以下的狀態下，當將所述第一設定流量設為Q r1、將修正值設為x時，所述第一閥控制器以使修正後的所述第一設定流量Q r1－x與第一閥流量Q V1的偏差變小的方式控制所述第一閥的開度。
  10. 如請求項9所述的流量控制裝置，其中， 在從所述第二閥流出的所述第二閥流量穩定在設定流量後，所述第二閥控制器將所述第二閥的開度控制成全開狀態，並且所述第一閥控制器以使所述第一設定流量與作為所述第一閥流量的Q FR＋A 1×d（p 1）/dt的偏差變小的方式控制所述第一閥的開度。
  11. 如請求項1所述的流量控制裝置，其中， 所述流量控制裝置還具備：第一容積，是形成在所述第一閥與所述流體阻力之間且由所述第一壓力感測器測量第一壓力的空間；第二容積，是形成在所述流體阻力與所述第二閥之間且由所述第二壓力感測器測量第二壓力的空間；以及診斷器，根據所述阻力流量、所述第一壓力或所述第二壓力，確定所述第一容積或所述第二容積的大小，所述診斷器根據所述第一容積或所述第二容積的大小，修正在所述第一閥流量換算器或所述第二閥流量換算器中用於流量換算的參數。
  12. 如請求項1所述的流量控制裝置，其中， 所述流量控制裝置還具備供給壓感測器，所述供給壓感測器設置在所述第一閥的上游側，所述第一閥控制器具備：第一操作量輸出部，向所述第一閥輸出根據所述第一設定流量與所述第一閥流量的偏差、以及設定的控制係數計算出的操作量；以及第一控制係數調節部，根據由所述供給壓感測器測量的供給壓p 0、由所述第一壓力感測器測量的第一壓力p 1的壓差Δp 1、以及所述第一設定流量Q V1，調節在所述第一操作量輸出部中設定的控制係數。
  13. 如請求項12所述的流量控制裝置，其中， 所述第二閥控制器具備：第二操作量輸出部，向所述第二閥輸出根據所述第二設定流量與所述第二閥流量的偏差、以及設定的控制係數計算出的操作量；以及第二控制係數調節部，根據由所述第二壓力感測器測量的第二壓力p 2、作為所述第二閥的下游側的壓力的下游側壓力p d的壓差Δp 2、以及所述第二設定流量Q V2，調節在所述第二操作量輸出部中設定的控制係數。
  14. 如請求項13所述的流量控制裝置，其中， 當將B 1設為正數、將C1設為大於0且小於1的正數時，所述第一控制係數調節部根據壓差Δp 1的函數B 1×（Δp 1） C1調節控制係數。
  15. 如請求項14所述的流量控制裝置，其中， 當將B 2設為正數、將C2設為大於0且小於1的正數時，所述第二控制係數調節部根據壓差Δp 2的函數B 2×（Δp 2） C2調節控制係數。
  16. 如請求項14所述的流量控制裝置，其中， C1或C2為1/2。
  17. 如請求項14所述的流量控制裝置，其中， 第一設定流量或第二設定流量的值越大，將控制係數的值設定成越大的值。
  18. 如請求項12所述的流量控制裝置，其中， 所述控制係數是PID係數，所述第一控制係數調節部以及所述第二控制係數調節部至少調節比例增益。
  19. 一種流量控制方法，其特徵在於， 所述流量控制方法使用流量控制裝置，所述流量控制裝置包括：第一閥，設置在流道上；第二閥，在所述流道上設置在比所述第一閥更靠下游側；流體阻力，在所述流道上設置在所述第一閥與所述第二閥之間；第一壓力感測器，測量所述第一閥與所述流體阻力之間的第一容積內的壓力；以及第二壓力感測器，測量所述流體阻力與所述第二閥之間的第二容積內的壓力，所述流量控制方法包括：根據所述第一壓力感測器測量的第一壓力以及所述第二壓力感測器測量的第二壓力，計算阻力流量，所述阻力流量是流過所述流體阻力的流體的流量；根據所述第一壓力從所述阻力流量換算第一閥流量，所述第一閥流量是通過所述第一閥的流體的流量；根據所述第二壓力從所述阻力流量換算第二閥流量，所述第二閥流量是通過所述第二閥的流體的流量；以使第一設定流量與所述第一閥流量的偏差變小的方式控制所述第一閥；以及以使第二設定流量與所述第二閥流量的偏差變小的方式控制所述第二閥。
  20. 一種儲存有流量控制程式的程式儲存媒體，其特徵在於， 在流量控制裝置中使用所述流量控制程式，所述流量控制裝置包括：第一閥，設置在流道上；第二閥，在所述流道上設置在比所述第一閥更靠下游側；流體阻力，在所述流道上設置在所述第一閥與所述第二閥之間；第一壓力感測器，測量所述第一閥與所述流體阻力之間的第一容積內的壓力；以及第二壓力感測器，測量所述流體阻力與所述第二閥之間的第二容積內的壓力，電腦通過執行所述流量控制程式而發揮作為阻力流量計算器、第一閥流量換算器、第二閥流量換算器、第一閥控制器以及第二閥控制器的功能，所述阻力流量計算器根據所述第一壓力感測器測量的第一壓力以及所述第二壓力感測器測量的第二壓力，計算阻力流量，所述阻力流量是流過所述流體阻力的流體的流量；所述第一閥流量換算器根據所述第一壓力從所述阻力流量換算第一閥流量，所述第一閥流量是通過所述第一閥的流體的流量；所述第二閥流量換算器根據所述第二壓力從所述阻力流量換算第二閥流量，所述第二閥流量是通過所述第二閥的流體的流量；所述第一閥控制器以使第一設定流量與所述第一閥流量的偏差變小的方式控制所述第一閥；所述第二閥控制器以使第二設定流量與所述第二閥流量的偏差變小的方式控制所述第二閥。
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