流量范围可变型流量控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种流量范围可变型流量控制装置，通过一台流量控制装置也能对较广的流量区域的流体进行高精度的流量控制，从而可实现流量控制装置的小型化和设备费用的降低。具体而言，在使用节流孔上游侧压力Ｐ↓［１］以及或者节流孔下游侧压力Ｐ↓［２］而以Ｑｃ＝ＫＰ↓［１］（Ｋ为比例常数）或者Ｑｃ＝ＫＰ↓［２］↑［ｍ］（Ｐ↓［１］－Ｐ↓［２］）↑［ｎ］（Ｋ为比例常数、ｍ和ｎ为常数）运算在节流孔（８）中流通的流体的流量的压力式流量控制装置中，将该压力式流量控制装置的控制阀的下游侧与流体供给用管路之间的流体通路设置为至少两个以上的并列状的流体通路，并且向上述各并列状的流体通路分别设置流体流量特性不同的节流孔，在小流量区域的流体的流量控制时使上述小流量区域的流体向一方的节流孔流通，此外，在大流量区域的流体的流量控制时使上述大流量区域的流体向另一方的节流孔切换并流通。

Flow range variable flow control device

The invention relates to a flow range of variable flow control device, by controlling the flow of a device can also flow control with high precision of flow fluid in wide areas of miniaturization and reduce equipment costs, which can realize the flow control device. Specifically, the use of the orifice in the downstream upstream pressure P down 1, or the throttle pressure P: 2 and Qc = KP: 1 (K ratio constant) or Qc = KP: 2 = m (P: 1 P: \2) = n (K, m and N ratio is constant) operation in the orifice (8) pressure flow control device in fluid circulation flow in the downstream side of the pressure control valve flow control device and fluid supply pipe between the fluid path set parallel at least two or more of the fluid path, and to the parallel fluid passage are respectively provided with different orifice fluid flow characteristics, fluid flow control in small flow area when the fluid flow of the small area to the side of the festival In addition, the flow of the fluid in the large flow region is switched and circulated to the other side of the orifice when the flow of the fluid in the large flow region is controlled.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及半导体制造设备或化学工业设备、药品工业设备、食品工 业设备等的流体供给系统的流量控制装置，特别涉及在压力式流量控制装 置或热式质量流量控制装置中能够容易地实现流量控制范围的扩大和高控 制精度的维持的流量范围可变型流量控制装置。
技术介绍
对于在半导体制造装置等中使用的流量控制装置，不仅要求高流量控 制精度，而且对于其流量控制范围，也要求相当大的控制范围。另一方面，若流量控制范围变大，则必然地低流量区域的控制精度降 低，存在仅利用流量控制装置中所设的测定值的修正功能无法补偿并消除 低流量区域中的控制精度的降低的问题。因此， 一般而言，与所要求的流量控制范围对应而将流量控制区域分 割为多个区域，例如大流量区域、中流量区域、以及小流量区域，并且并 列地设置分别进行各流量区域的流量控制的三组流量控制装置，由此在较 广的流量控制范围中维持较高的流量控制精度。但是，在并列地设置多组流量控制范围不同的装置的系统中，设备费 的升高无法避免，存在不仅设备费无法降低且流量控制装置的切换操作麻 烦的问题。此外，在半导体制造设备等中，多代替以往的热式质量流量控制装置 而使用压力式流量控制装置。压力式流量控制装置不仅结构简单，而且在响应性及控制精度、控制 稳定性、制造成本、维护性等方面也具有优异特性，进而，还能够简单地 与热式质量流量控制装置相更换。图7 (a)以及图7(b)表示上述以往的压力式流量控制装置FCS的基 本结构的一例，压力式流量控制装置FCS的主要部分由控制阀2、压力检测 器6、 27、节流孔8、流量运算电路13、 31、流量设定电路14、运算控制 电路16、流量输出电路12等形成。另外，图7 (a)以及图7 (b)中，3是节流孔上游侧配管，4是阀驱动部、5是节流孔下游侧配管、9是阀、15是流量转换电路、10、 11、 22、 28是放大器、7是温度检测器、17、 28、 29是A/D转换器、19是温度修正 电路、20、 30是运算电路、21是比较电路、Qc是运算流量信号、Qf是切 换运算流量信号、Qe是流量设定信号、Qo是流量输出信号、Qy是流量控制 信号，P〗是节流孔上游侧气体压力、P2是节流孔下游侧气体压力、k是流量 转换率。上述图7(a)的压力式流量控制装置FCS，主要在节流孔上游侧气体 压力P,与节流孔下游侧气体压力P2的比Pz/P!与流体的临界值相等或者比 该临界值低的情况下(即气体的流动总在临界状态下时)使用，通过节流 孔8的气体流量Qc由Qc-KPi (其中，K是比例常数)给出。此外，上述图7(b)的压力式流量控制装置FCS，主要用于临界状态 与非临界状态这两个流量状态下的气体的流量控制，在节流孔8中流动的 气体的流量由Qc = KP2ffl (P广P2) n (K是比例常数，m与n是常数)给出。上述图7(a)以及图7(b)的压力式流量控制装置中，流量的设定值 作为流量设定信号Qe而由电压值给出。例如，若用电压范围0-5V表示上 游侧压力P,的压力控制范围0-3 (kgf/cm2abs )，则Qe = 5V (满刻度值) 与3 (kgf/cm2abs )的压力P！的流量Qc = KP,相当。例如，在将当下流量转换电路15的转换率k设定为1时，若输入流量 设定信号Qe = 5V，则切换运算流量信号Qf (Qf = kQc)为5V，在上游侧压 力Pi变为3(kgf/cm2abs )之前，控制阀2被开闭操作，与Pi = 3( kgf/cm2abs ) 对应的流量Qc = KP,的气体通过节流孔8 。此外，在将要控制的压力范围切换为0-2(kgf/cm、bs)而用0~5(V) 的流量设定信号Qe表示该压力范围时(即，满刻度值5V给出2( kgf/cm2abs ) 时)上述流量转换率k设定为2/3 结果，若输入流量设定信号Qe = 5 ( V ),则根据Qf-kQc，切换运算流 量信号Qf为Qf = 5 x 2/3( V ),在上游侧压力变为3 x 2/3 = 2( kgf/cm2abs ) 之前，控制阀2被开闭操作。即，转换满刻度的流量，以Qe = 5V表示与P,2 ( kgf/cm2abs )相当 的流量Qc = KP1(>此外，在临界条件下，在节流孔8中流通的气体流量Qc如上所述由Qc =1^1的式子给出，但若要进行流量控制的气体种类发生变化，则在使用同 一节流孔8时，上述比例常数K变化。另外，在上述图7(b)的压力式流量控制装置中也同样，在节流孔8 中流通的气体的流量Qc作为Qc = KP2ra (P!-P2) n U力匕例常数、m与n 是常数)给出，若气体种类变化则上述比例常数K变化。(专利文献1)特开平8-338546号/〉报(专利文献2 )特开2000-66732号公报(专利文献3 )特开2000-322130号公报(专利文献4 )特开2003-195948号公报(专利文献5 )特开2004-199109号公报 但是，压力式流量控制装置，特别地，在图7 (a)所示的使用在临界 条件下以Qc-KP!运算控制流量Qc的方式的装置中，随着节流孔二次侧压 力P2 (即作为气体供给目标的腔装置等)上升，流量控制范围逐渐变窄。 这是因为节流孔一次侧压力P！随着流量设定值而被控制为一定压力值，所以若在P2/P「满足临界膨胀条件的状态下节流孔二次側压力P2上升，则必然地节流孔一次侧压力P,的调整范围即基于Pi的流量Qc的控制范围变窄。 此外，若流体的流通状态不符合上述临界条件，则流量控制精度大幅降低，结果，半导体制品的品质发生波动。换言之，在临界条件下进行流体的流量控制的方式的压力式流量控制装置中，可进行流量控制的范围与以往的热式质量流量控制装置或所谓的压差式流量控制装置相比由于节流孔二次侧的压力的上升而大幅变窄。结果，需要流量控制范围不同的两个压力式流量控制装置，导致半导体制造装置等的制造成本的上升。
技术实现思路
本申请专利技术可解决以往的流体流量控制装置的上述那样的问题，即1. 在需要较广的流量控制范围时，为了确保既定的控制精度而并列状地设置 多个流量范围不同的流量控制装置，需要切换使用它们，难以降低流量控 制装置的费用；2.以临界条件下的流量控制为基本原理的压力式流量控制 装置中，流量控制范围随着节流孔二次侧的压力上升而逐渐减小，为了与 之对应而需要流量范围不同的多个流量控制装置；专利技术的主要目的在于提 供一种流量范围可变型流量控制装置，通过适当地切换控制流量控制装置 内部的流体通路，即便使用 一台流量控制装置也能在较广的流量控制范围 中进行高精度的流体的流量控制。为了解决上述专利技术的问题，本申请的技术方案1的专利技术的基本构成为， 作为通向流量控制装置的流量检测部的流体通路，至少设置小流量用的流 体通路和大流量用的流体通路，使小流量区域的流体通过上述小流量用流 体通路而向流量检测部流通，并且将流量控制部的检测电平切换为适于小 流量区域的检测的检测电平，此外，使大流量区域的流体通过上述大流量 用流体通路而向上述流量检测部流通，并且将流量控制部的检测电平切换 为适于大流量区域的流量的检测的检测电平，由此分别切换大流量区域和 小流量区域的流体而进^f亍流量控制。此外，为了解决上述专利技术的问题本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种流量范围可变型流量控制装置，其特征在于，作为通向流量控制装置的流量检测部的流体通路，至少设置小流量用的流体通路和大流量用的流体通路，使小流量区域的流体通过上述小流量用流体通路而向流量检测部流通，并且将流量控制部的检测电平切换为适于小流量区域的检测的检测电平，此外，使大流量区域的流体通过上述大流量用流体通路而向上述流量检测部流通，并且将流量控制部的检测电平切换为适于大流量区域的流量的检测的检测电平，由此分别切换大流量区域和小流量区域的流体而进行流量控制。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：大见忠弘，斋藤雅仁，日野昭一，岛津强，三浦和幸，西野功二，永濑正明，杉田胜幸，平田薰，土肥亮介，广濑隆，筱原努，池田信一，今井智一，吉田俊英，田中久士，
申请(专利权)人：株式会社富士金，国立大学法人东北大学，东京毅力科创株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]