流体控制装置、流体控制装置的控制方法、以及流体控制系统制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种流体控制装置，其具备流体控制模块和外部控制模块，流体控制模块具有流路上的控制阀、驱动控制阀的阀驱动电路、流路上的流体测量器、处理从流体测量器输出的信号的第一处理器，外部控制模块具有第二处理器，该第二处理器处理第一处理器输出的信号，第二处理器根据从第一处理器输出的流体测量器的信号输出阀控制信号，阀控制信号不通过第一处理器，而是被直接输入到阀驱动电路，阀驱动电路根据来自第二处理器的阀控制信号，输出驱动控制阀的驱动电压。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】流体控制装置、流体控制装置的控制方法、以及流体控制系统
本专利技术涉及一种流体控制装置、流体控制装置的控制方法、以及流体控制系统，尤其涉及一种适应小型化的流体控制装置及其控制方法以及具备该流体控制装置的流体控制系统。
技术介绍
在半导体制造装置或化工厂中，为了控制原料气体、蚀刻气体等流体，利用各种类型的流量计或压力计以及流体控制装置。其中，压力式流量控制装置被广泛利用，原因为能够通过将压电元件驱动型的控制阀和节流部(例如，流孔板(orificeplate)、临界喷嘴(criticalnozzle))组合起来的比较简单的结构而高精度地控制各种流体的流量。在压力式流量控制装置中，利用如下原理进行流体控制：当满足临界膨胀条件P1/P2≧约2(P1：节流部上游侧的气体压力，P2：节流部下游侧的气体压力)时，通过节流部的气体的流量由上游压力P1来决定，而不由下游压力P2来决定。临界膨胀条件根据气体的种类或温度而不同。满足临界膨胀条件时，流量Qc由例如以下公式赋予。Qc＝S·C·P1/T11/2在此，S为流孔(orifice)截面面积，C为由气体物性决定的常数(流量因数：flowfactor)，T1为上游气体温度。根据上述公式可知，流量Qc与上游压力P1成比例。因此，仅通过对设置在流孔上游侧的控制阀进行开闭调整等来控制上游压力P1，就能够高精度地控制下游流动的气体的流量。另外，已知有不仅节流部上游侧，节流部下游侧也设置有压力传感器的压力式流量控制装置。在这样的压力式流量控制装置中，即使在上游压力P1和下游压力P2的差值小，不满足上述临界膨胀条件的情况下，也能够根据规定的计算公式Qc＝KP2m(P1-P2)n(这里，K为取决于流体种类和流体温度的比例常数，m、n为基于实际流量导出的指数)，算出流量Qc。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利特开2012-107871号公报专利文献2：日本专利特开2016-21219号公报用于半导体制造的处理气体的种类呈逐年増加的趋势，随之而来，气体供给线路的数量以及使用的流体控制装置的数量也越来越多。但是，在半导体制造装置上连接有多种设备，难以确保在半导体制造装置的附近设置多个流体控制装置的空间。因此，近年来，正在开发比现有大幅度细长化的极薄型(例如，宽度约10mm)的流体控制装置。在专利文献1中公开了一种流量控制系统，其相对于多个流量测量器，安装了将多个流量测量器集中管理的控制设备。在专利文献1中记载的流量控制系统中，通过将多个流量测量器的结构的一部分共通化并使控制设备持有，使流量测量器各自的厚度变薄。另外，在各个流量测量器上存储有相关的流量算出相关数据，控制设备利用从流量测量器的存储部获得的流量算出相关数据和测量数据，算出流量测量值。另外，在专利文献2中记载了如下结构：为实现流量控制装置的小型化，通过夹置在流量控制装置和用户信息处理装置之间的中继器，将诊断用数据发送到诊断用装置。但是，即使尽可能使流量控制装置薄型化，若将与流量控制装置相连接的控制设备设置在半导体制造装置的附近，也无法充分缩减设置空间。例如，在上述具备上游压力传感器和下游压力传感器的压力式流量控制装置中，由于内部元件的小型化存在极限，因此不易在半导体制造装置的附近确保控制设备用的空间。
技术实现思路
本专利技术是为了解决上述课题而完成的，其主要目的是，提供一种能够适应小型化、薄型化的流体控制装置及其控制方法以及具备该流体控制装置的流体控制系统。根据本专利技术的实施方式的流体控制装置，具备流体控制模块和外部控制模块，所述流体控制模块具有流路、所述流路上的控制阀、驱动所述控制阀的阀驱动电路、设置于所述流路上的流体测量器、以及处理从所述流体测量器输出的信号的第一处理器，所述外部控制模块具有第二处理器，所述第二处理器处理所述第一处理器输出的信号，所述第二处理器根据从所述第一处理器输出的所述流体测量器的信号而输出阀控制信号，所述阀控制信号不通过所述第一处理器，而是被直接输入到所述阀驱动电路，所述阀驱动电路根据来自所述第二处理器的所述阀控制信号而输出驱动所述控制阀的驱动电压。在某一实施方式中，来自所述流体测量器的信号，在向所述外部控制模块输出之前进行A/D转换。在某一实施方式中，所述第二处理器生成PWM信号并将其作为所述阀控制信号，所述阀驱动电路生成与所述PWM信号的占空比相应的驱动电压。在某一实施方式中，所述控制阀为压电元件驱动型阀，所述阀驱动电路基于所述阀控制信号而使压电致动器升压或降压。在某一实施方式中，所述流体控制模块和所述外部控制模块分别具备差动传输接口部，且通过多条电缆以差动传输方式进行数字通信。在某一实施方式中，所述第二处理器以接收来自外部装置的信息信号的方式构成，所述外部控制模块和所述外部装置的通信通过EtherCAT进行，所述外部控制模块上设置有RJ45连接器。在某一实施方式中、所述流体控制模块上设置有存储器，所述存储器中存储有与所述流体控制模块相关联的个体信息，所述第二处理器能够读取所述个体信息。在某一实施方式中，所述流体测量器为流量传感器或压力传感器。在某一实施方式中，所述流体测量器包含：节流部，所述节流部设置在所述流路上；第一压力传感器，所述第一压力传感器设置在所述节流部的上游侧并且设置在所述控制阀的下游侧；和第二压力传感器，所述第二压力传感器设置在所述节流部的下游侧。在某一实施方式中，所述流体控制模块还具备温度传感器，所述温度传感器用于测量所述控制阀和所述节流部之间的气体温度。在某一实施方式中、所述流体控制模块包含：流孔内置阀，所述流孔内置阀包含作为所述节流部的流孔部件；和与所述流孔内置阀连接的电磁阀及所述电磁阀的驱动电路，所述外部控制模块不通过所述第一处理器，而是直接将控制所述电磁阀开闭的信号输出到所述电磁阀的驱动电路。在根据本专利技术的实施方式的流体控制系统中，多条气体供给线路相对于一条公共气体供给线路并列配置，在所述多条气体供给线路的各条上，以所述流体控制模块与所述外部控制模块形成一对一的关系的方式，设置有上述任一流体控制装置。另外，在某一实施方式中，流体控制装置具有流体控制模块和外部控制模块，所述流体控制模块具有流路、流体控制用的控制阀、控制所述控制阀开闭度的阀驱动电路、设置在所述流路上的流体测量器、和接收来自所述流体测量器的输出的第一处理器，所述外部控制模块与所述流体控制模块分开配置，且通过多条电缆与所述流体控制模块可通信地连接，所述外部控制模块具有第二处理器，所述第二处理器以接收来自所述第一处理器的信号的方式构成，且所述外部控制模块以将由所述第二处理器生成的信息信号输出到外部装置，或将来自外部装置的信息信号输入到所述第二处理器的方式构成，所述第二处理器从所述第一处理器接收所述流体测量器的信号，基于所述流体测量器的所述信号而生成阀控制信号，所述阀控制信号不通过所述第一处理器，而是直接输入到所述阀驱动电路，在所述阀驱动电路中转换为驱动电压而驱动所述控制阀。根据本专利技术的实施方式的流体控制装置的控制方法，流体控制装置具备：流体控制模块，所述流体控制模块具有第一处理器；和外部控制模块，所述外部控制模块具有第二处理器，所述流体控制装置的控制方法包含：从设置于所述流体控制模块的流量测量器输出流量的信号的步本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种流体控制装置，其特征在于，所述流体控制装置具备流体控制模块和外部控制模块，所述流体控制模块具有：流路；所述流路上的控制阀；驱动所述控制阀的阀驱动电路；设置于所述流路上的流体测量器；和处理从所述流体测量器输出的信号的第一处理器，所述外部控制模块具有：第二处理器，所述第二处理器处理所述第一处理器输出的信号，所述第二处理器根据从所述第一处理器输出的所述流体测量器的信号而输出阀控制信号，所述阀控制信号不通过所述第一处理器，而是被直接输入到所述阀驱动电路，所述阀驱动电路根据来自所述第二处理器的所述阀控制信号而输出驱动所述控制阀的驱动电压。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.28 JP 2016-0905081.一种流体控制装置，其特征在于，所述流体控制装置具备流体控制模块和外部控制模块，所述流体控制模块具有：流路；所述流路上的控制阀；驱动所述控制阀的阀驱动电路；设置于所述流路上的流体测量器；和处理从所述流体测量器输出的信号的第一处理器，所述外部控制模块具有：第二处理器，所述第二处理器处理所述第一处理器输出的信号，所述第二处理器根据从所述第一处理器输出的所述流体测量器的信号而输出阀控制信号，所述阀控制信号不通过所述第一处理器，而是被直接输入到所述阀驱动电路，所述阀驱动电路根据来自所述第二处理器的所述阀控制信号而输出驱动所述控制阀的驱动电压。2.根据权利要求1所述的流体控制装置，其特征在于，来自所述流体测量器的信号，在向所述外部控制模块输出之前进行A/D转换。3.根据权利要求1或2所述的流体控制装置，其特征在于，所述第二处理器生成PWM信号并将其作为所述阀控制信号，所述阀驱动电路生成与所述PWM信号的占空比相应的驱动电压。4.根据权利要求3所述的流体控制装置，其特征在于，所述控制阀为压电元件驱动型阀，所述阀驱动电路基于所述阀控制信号而使压电致动器升压或降压。5.根据权利要求1至4中任一项所述的流体控制装置，其特征在于，所述流体控制模块和所述外部控制模块分别具备差动传输接口部，且通过多条电缆以差动传输方式进行数字通信。6.根据权利要求1至5中任一项所述的流体控制装置，其特征在于，所述第二处理器以接收来自外部装置的信息信号的方式构成，所述外部控制模块和所述外部装置的通信通过EtherCAT进行，所述外部控制模块上设置有RJ45连接器。7.根据权利要求1至6中任一项所述的流体控制装置，其特征在于，所述流体控制模块上设置有存储器，所述存储器中存储有与所述流体控制模块相关联的个体信息，所述第二处理器能够读取所述个体信息。8...

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