压力式流量控制装置和流量自诊断方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种压力式流量控制装置(8)，具备：节流部(2)、节流部上游的控制阀(6)、上游压力检测器(3)和下游压力检测器(4)、以及利用控制阀和节流部之间的流路的压力下降数据和基准压力下降数据对流量控制进行诊断的控制器(7)，在下游压力检测器的下游侧设置有隔断阀(9)，执行流量自诊断功能时，向控制阀和隔断阀发出关闭命令，控制器(7)利用关闭控制阀后的上游压力检测器和下游压力检测器的输出判定是否满足规定的临界膨胀条件，利用满足规定的临界膨胀条件的期间的压力下降数据而对流量控制进行诊断。

Pressure Flow Control Device and Flow Self-Diagnosis Method

The invention provides a pressure type flow control device (8), which comprises a throttle section (2), a control valve (6), an upstream pressure detector (3) and a downstream pressure detector (4), and a flow control diagnosis using pressure drop data and reference pressure drop data of the flow path between the control valve and the throttle section. A shut-off valve (9) is arranged on the downstream side of the downstream pressure detector. When the flow self-diagnosis function is performed, a shut-off command is issued to the control valve and the shut-off valve. The controller (7) uses the output of the upstream pressure detector and the downstream pressure detector after closing the control valve to determine whether the specified critical expansion condition is satisfied or not, and uses full capacity. The pressure drop data during the specified critical expansion conditions are used to diagnose the flow control.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】压力式流量控制装置和流量自诊断方法
本专利技术涉及一种在半导体制造设备、化工厂等使用的压力式流量控制装置，特别涉及一种具有流量自诊断功能的压力式流量控制装置和流量自诊断方法。
技术介绍
以往，已知有一种压力式流量控制装置8，如图1所示，该压力式流量控制装置8具备：应该被控制的流体G通过的流路1、介入流路1的流孔板等节流部2、对节流部2的上游压力P1进行检测的上游压力检测器3、对节流部2的下游压力P2进行检测的下游压力检测器4、对节流部2的上游的温度T进行检测的温度检测器5、设置于上游压力检测器3的上游的流路1的控制阀6、和对控制阀6进行控制的控制器7(专利文献1等)。压力式流量控制装置8的下游连接有隔断阀9、处理腔室10和真空泵11。这种压力式流量控制装置以如下方式进行控制：利用通过上游压力检测器3检测出的上游压力(P1)、通过下游压力检测器4检测出的下游压力(P2)和通过节流部2的流量Q之间成立的规定的关系，基于检测出的上游压力(P1)或上游压力(P1)和下游压力(P2)，通过控制器7对控制阀6进行控制而使流量成为规定流量。例如，在临界膨胀条件下，即满足P1≧约2×P2的条件下，流量Q＝K1P1(K1一定)的关系成立。只要节流部2的孔径相同，则常数K就是一定的。并且，在非临界膨胀条件下，流量Q＝KP2m(P1-P2)n(K是取决于流体的种类和流体温度的比例系数、指数m、n是从实际的流量导出的数值)的关系成立，利用这些流量计算式通过运算能够求出流量。然而，由于长时间的使用等导致压力式流量控制装置8的节流部2产生腐蚀、堵塞等时，流量发生变化，所以无法高精度地控制流量。因此，以往，提出了根据节流部2的孔径的变化诊断流量变化的有无的流量自诊断的方案(专利文献2、3等)。该流量自诊断利用了通过关闭控制阀6而使控制阀6和节流部2之间的压力缓慢下降的压力下降特性。由于节流部2的孔径变化时所述压力下降特性也会变化，因此如果将初期的压力下降特性和诊断时的压力下降特性进行比较，就能够对节流部2的孔径的变化、甚至流量变化的有无进行诊断。更具体地，上述的流量自诊断包括：第1步：将设定流量QS保持为高设定流量QSH；第2步：将该高设定流量QSH切换为低设定流量QSL并保持，并且测定上游压力P1获得压力下降数据P(t)；第3步：在相同条件下将节流部2没有堵塞的初期测定的基准压力下降数据Y(t)和压力下降数据P(t)进行对比；和第4步：从切换为低设定流量QSL到规定时间后的压力下降数据P(t)比基准压力下降数据Y(t)背离规定程度以上时通知堵塞。通常，基准压力下降数据Y(t)在下游抽真空的状态下，以100％流量(满刻度流量)一定时间流过氮气，在流量稳定的时候，关闭控制阀6，测量获得压力下降特性。因此，即使在流量自诊断的时候，一般地，也和取得基准压力下降数据时条件相同，即高设定流量QSH为100％流量(满刻度流量)，低设定流量QSL为0％流量(控制阀6完全关闭)，而测量压力下降数据P(t)。并且，由于压力下降特性根据节流部2的孔径和从控制阀6到节流部2的流路1的内容积而变化，因此用于获得压力下降数据P(t)的采样数和测量时间对应于节流部2的孔径和所述内容积，预先存储于控制器7的存储器M。采样数设定为获得期望的自诊断精度的程度的数值，例如设为50次。为了确保在满足临界膨胀条件(P1≧约2×P2)的时间的测量，测量时间为以100％流量测量开始后到充分提前于成为非临界膨胀条件的时间。从临界膨胀条件变化为非临界膨胀条件的时间通过预先进行试验而求出。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利特开2004-138425号公报专利文献2：日本专利特开2000-137528号公报专利文献3：日本专利特开2009-265988号公报专利文献4：日本专利特许3890138号专利文献5：日本专利特许4308356号作为在流量自诊断中使用的压力下降数据P(t)，已知有使用满足临界膨胀条件时的压力下降数据(例如，专利文献4)。但是，在以往的压力式流量控制装置中，由于涉及流量自诊断仅观察上游压力，所以无法判断实际上是否满足临界膨胀条件。因此，以如下方式设定测量时间：在上游压力从临界膨胀条件缓慢衰减而成为非临界膨胀条件的充分之前，终止用于流量自诊断的压力下降数据的测量。其结果是，存在被迫限制为能够测量压力下降数据P(t)的时间、难以宽广地获得测量时间范围的情况。并且，特别是在使多个压力式流量控制装置并列连接的气体供给装置中，为了确保在临界膨胀条件下的测量，关于流量自诊断，必须在工序结束之后，停止全部的压力式流量控制装置的气体供给且设为维护模式后进行流量自诊断，因维护模式而产生时间的损失。在专利文献5中，记载了通过测定工序中途的短期间，或工序结束时的压力下降特性而进行流量自诊断的方法(专利文献5的图6、图7等)。但是，在专利文献5记载的方法中，有必要在自诊断时将处理腔室侧的关闭阀维持打开。因此，存在如下问题：直到诊断工序结束的期间，即使在关闭上游侧的控制阀后，也会经由关闭阀向处理腔室持续供给残留气体。并且，如上所述连接有多个压力式流量控制装置的情况下，在处理腔室侧的关闭阀打开的状态下，通过向腔室供给其他线路的气体而使得下游压力变高，其结果是，有可能在不满足临界膨胀条件的状态下进行自诊断。进一步地，本专利技术人得知：如上所述，测量从工序结束时的压力下降特性且进行自诊断的情况下，通过工序结束时的上游压力(初期压力)能够取各种值，自诊断的精度会降低。
技术实现思路
于是，本专利技术的目的在于提供一种压力式流量控制装置及其流量自诊断方法，该压力式流量控制装置具备流量自诊断功能，该流量自诊断功能尽可能长地确保用于流量自诊断的有效的压力下降数据的取得时间，同时即使不处于维护模式，也能够伴随着工序的结束等，在气体的供给终止的时刻进行流量自诊断。根据本专利技术的实施方式的压力式流量控制装置包括：节流部、设置于所述节流部的上游侧的控制阀、对所述节流部和所述控制阀之间的流路的压力进行检测的上游压力检测器、对所述节流部的下游侧的压力进行检测的下游压力检测器和具有流量自诊断功能的控制器，所述流量自诊断功能利用所述控制阀和所述节流部之间的流路的压力下降数据和基准压力下降数据而对流量控制进行诊断，所述下游检测器的下游侧设置有隔断阀，执行所述流量自控制功能时，向所述控制阀和所述隔断阀发出关闭命令，所述控制器关闭所述控制阀，利用关闭所述控制阀后的所述上游压力检测器和所述下游压力检测器的输出判定是否满足规定的临界膨胀条件，利用满足所述规定的临界膨胀条件的期间取得的所述压力下降数据对流量控制进行诊断。某一实施方式中，在发出所述关闭命令时，关闭所述控制阀之后经过规定时间后关闭所述隔断阀，满足所述规定临界膨胀条件的期间取得的所述压力下降数据包括：向所述隔断阀发出所述关闭命令之后到关闭所述隔断阀之前取得的压力下降数据；和关闭所述隔断阀且下游压力上升后取得的压力下降数据。某一实施方式中，所述控制阀是压电元件驱动型控制阀，所述隔断阀是流体驱动阀，所述关闭命令向所述控制阀和所述隔断阀同时发出。某一实施方式中，所述压力下降数据通过以预先设定的采样频率对来自所述上游压力检测器的输出进行采样而获得，基于从多个所述压力下降数本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种压力式流量控制装置，其特征在于，所述压力式流量控制装置具备：节流部；控制阀，所述控制阀设置于所述节流部的上游侧；上游压力检测器，所述上游压力检测器对所述节流部和所述控制阀之间的流路的压力进行检测；下游压力检测器，所述下游压力检测器对所述节流部的下游侧流路的压力进行检测；和控制器，所述控制器具有流量自诊断功能，所述自诊断功能利用所述控制阀和所述节流部之间的流路的压力下降数据和基准压力下降数据对流量控制进行诊断，所述下游压力检测器的下游侧设置有隔断阀，其中，执行所述流量自诊断功能时，向所述控制阀和所述隔断阀发出关闭命令，所述控制器进行如下操作：关闭所述控制阀，利用关闭所述控制阀后的所述上游压力检测器和所述下游压力检测器的输出判定是否满足规定的临界膨胀条件，利用满足所述规定的临界膨胀条件的期间取得的所述压力下降数据对流量控制进行诊断。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.29 JP 2016-0655661.一种压力式流量控制装置，其特征在于，所述压力式流量控制装置具备：节流部；控制阀，所述控制阀设置于所述节流部的上游侧；上游压力检测器，所述上游压力检测器对所述节流部和所述控制阀之间的流路的压力进行检测；下游压力检测器，所述下游压力检测器对所述节流部的下游侧流路的压力进行检测；和控制器，所述控制器具有流量自诊断功能，所述自诊断功能利用所述控制阀和所述节流部之间的流路的压力下降数据和基准压力下降数据对流量控制进行诊断，所述下游压力检测器的下游侧设置有隔断阀，其中，执行所述流量自诊断功能时，向所述控制阀和所述隔断阀发出关闭命令，所述控制器进行如下操作：关闭所述控制阀，利用关闭所述控制阀后的所述上游压力检测器和所述下游压力检测器的输出判定是否满足规定的临界膨胀条件，利用满足所述规定的临界膨胀条件的期间取得的所述压力下降数据对流量控制进行诊断。2.根据权利要求1所述的压力式控制装置，其特征在于，在发出所述关闭命令时，关闭所述控制阀之后经过规定时间后关闭所述隔断阀，满足所述规定临界膨胀条件的期间取得的所述压力下降数据包括：向所述隔断阀发出所述关闭命令之后到关闭所述隔断阀之前取得的压力下降数据；和关闭所述隔断阀且下游压力上升后取得的压力下降数据。3.根据权利要求2所述的压力式流量控制装置，其特征在于，所述控制阀是压电元件驱动型控制阀，所述隔断阀是流体驱动阀，所述关闭命令向所述控制阀和所述隔断阀同时发出。4.根据权利要求1至3中任一项所述的流量控制装置，其特征在于，所述压力下降数据通过以预先设定的采样频率对来自所述上游压力检测器的输出进行采样而获得，基于从多个所述压力下降数据获得的规定函数的系数和作为所述基准压力下降数据预先存储的基准系数的比较而对流量控制进行诊断。5.根据权利要求1至3中任一项所述的压力式流量控制装置，其特征在于，所述压力下降数据通过以预先设定的采样频率对来自所述上游压力检测器的输出进行采样而获得，基于满足所述规定的临界膨胀条件的期间获得的样本数量，决定和所述基准压力下降数据的比较方式。6.根据权利要求1至5中任一项所述的压力式流量控制装置，其特征在于，所述压力下降数据通过以预先设定的采样频率对来自所述上游压力检测器的输出进行采样而获得，基于满足所述规定的临界膨胀条件的期间获得的样本数量，更新所述预先设定的采样频率。7.根据权利要求1至6中任一项所述的压力式流量控制装置，其特征在于，还具备对所述节流部和所述控制阀之间的温度进行检测的温度检测器，所述控制器基于来自所述上游压力检测器、所述下游压力检测器和所述温度检测器的输出，以通过所述节流部的流量成为设定流量的方式对所述控制阀进行控制。8.根据权利要求7所述的压力式流量控制装置，其特征在于，基于流过所述节流部的气体的种类和从所述温度检测器输出的温度中的至少任意一个而决定所述规定的临界膨胀条件。9.根据权利要求1至8中任一项所述的压力式流量控制装置，其特征在于，所述控制器基于关闭所述控制阀时的流量或上游压力，对所述压力下降数据进行补正后将其和所述基准压力下降数据进行比较。10.一种流量自诊断方法，其特征在于，所述流量自诊断方法在压力式流量控制装置中进行，所述压力式流量控制装置具备：节流部；控制阀，所述控制阀设置于所述节流部的上游侧；上游压力检测器，所述上游压力检测器对所述节流部和所述控制阀之间的流路的压力进行检测；下游压力检测器，所述下游压力检测器对所述节流部的下游侧流路的压力进行检测；和控制器，所述控制器具有流量自诊断功能，所述自诊断功能利用所述控制阀和所述节流部之间的流路的压力下降数据和预先存储的基准压力下降数据对流量控制进行诊断，在所述下游压力检测器的下游侧设置有隔断阀，其中，所述流量自诊断方法包括：以设定流量控制气体的流量而流动时向所述控制阀和所述隔断阀发出关闭命令的步...

【专利技术属性】
技术研发人员：永濑正明，平田薰，泽田洋平，杉田胜幸，西野功二，池田信一，
申请(专利权)人：株式会社富士金，
类型：发明
国别省市：日本,JP