[发明专利]流体控制装置和压力控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于控制流过流道的流体的压力、流量等的流体控制装置、压力控制装置。

背景技术

在向半导体制造装置供给用于半导体制造的各种气体等时，在这些气体的供给流道中分别设置有质量流量控制器等流体控制装置以及作为流体控制装置的一种的压力控制装置，来分别调节气体的流量和压力。

如果以进行流量控制的情况为例，则所述质量流量控制器包括：流量控制阀，设置在流道上；流量传感器，测量流体的流量；以及阀控制器，根据设定流量与测量流量的偏差控制所述流量控制阀的开度。

此外，如果以进行压力控制的情况为例，则所述压力控制装置包括：流体控制阀，设置在流道上；压力传感器，测量流体的压力；以及阀控制器，根据压力测量值与压力设定值的偏差控制所述流体控制阀的开度。

例如，如专利文献1所示，所述阀控制器主要由电子电路构成，所述阀控制器包括操作量计算部，该操作量计算部对偏差等输入值进行PID计算等，从而计算出向所述流体控制阀输入的反馈值。也就是说，该流体控制装置通过模拟控制(连续时间控制)来控制所述流量控制阀。

但是，近年来对质量流量控制器等流体控制装置，不仅要求进一步降低制造成本，还要求进一步减小各个个体控制精度的波动(ばらっき)。因此，本发明的发明者考虑到应用数字控制(离散时间控制)来代替模拟控制，这是因为模拟控制存在下述问题：由于控制用电子电路等精度管理困难导致各个流体控制装置的控制性能容易产生波动，并且因安装费事导致制造成本偏高，而通过计算机上的程序进行的数字控制的精度管理容易、且易于控制制造成本。

但是，仅将所述阀控制器从以往的模拟控制置换为数字控制的单纯的控制方式的变更并不能通过数字控制实现以往在模拟控制中所能够实现的响应性。

此外，从另外的角度考虑，专利文献1所示的阀控制机构主要由电子电路构成，可以说是通过模拟控制(连续时间控制)来控制所述流量控制阀。如专利文献1所示，所述阀控制机构包括：操作量计算部，对所述偏差进行PID计算从而计算出阀的操作量；以及相位补偿部，补偿相位延迟。这样，通过进行相位补偿，防止了高速响应等情况下的控制不稳定，能够以所要求的精度的响应性进行流量控制等。

如上所述，近年要求进一步降低质量流量控制器的制造成本，为满足该要求，所述阀控制机构的控制方式正在从因电子电路等的精度管理和安装费事等而造成制造成本容易偏高的模拟控制，向容易控制制造成本的、通过计算机上的程序进行的数字控制(离散时间控制)转换。

但是，如果将所述阀控制机构从以往的模拟控制置换为数字控制，则在数字控制的情况下，由于接收传感器输出时的量化误差以及取样周期的存在等，有时不能实现由模拟控制已经实现了的响应性。更具体而言，当用于控制流体控制阀的信号与来自流量传感器等的信号之间产生相位延迟时，即使以软件的方式进行相位补偿，与模拟控制的情况相比，有时性能也会变坏。为了解决该问题从而实现与模拟控制同等的响应性，也可以考虑例如缩短取样周期、增加取样次数及进行噪声的过滤处理等用于保持控制的稳定性，但是因为需要高负荷的计算处理而必需使用高性能且高价的CPU等，结果并不能得到所预想的制造成本的降低效果。也就是说，在流体控制装置中从模拟控制置换到数字控制时，取得制造成本和响应性之间的平衡非常困难。

专利文献1：日本专利公开公报特开昭64-54518号

发明内容

鉴于所述的问题，本发明的目的是提供一种流体控制装置，即使阀控制器采用了数字控制，也可以实现与以往的使用模拟控制的情况接近的响应性。

此外，鉴于所述的问题，本发明目的在于提供一种流体控制装置，即使阀控制机构采用了数字控制，也可以在得到成本降低效果的同时，实现与以往的使用模拟控制的情况接近的响应性。

即，本发明提供一种流体控制装置，其包括：流体控制阀，设置在流体流过的流道上；流体测量部，测量与所述流体相关的物理量；以及阀控制器，根据由所述流体测量部测量的物理量的测量值与预先设定的设定值的偏差，通过数字控制来控制所述流体控制阀的开度，所述流体控制装置的特征在于，所述阀控制器包括：操作量计算部，对输入的值进行规定的计算并输出与所述流体控制阀的开度的操作量相关的值；以及相位补偿部，输出通过速度型数字计算(速度型デジタル演算)对输入的值补偿相位偏差后得到的值。