JPH01196609A - マスフローコントローラ用制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、ＣＶＤ装置、蒸着装置に供給する反応ガス等
の流量を制御するマスフローコントローラ用制御回路に
関するものである。

「従来の技術」 従ｆｆｉ、マスフローコントローラは、ガス等の供給導
管の２個所に温度変化により抵抗値が変化する感温コイ
ルを巻き、ガスの流れによる２個所での温度差により流
量を検出し、その検出値に応じて導管に設けた制御弁を
制御していた。

マスフローコントローラを高速に応答制御するには、感
温コイルを含むセンサ回路の熱時定を小さくする方法、
あるいはセンサ回路の出力利得を位相補償回路で上げる
ようにした方法が知られている。またマスフローコント
ローラを高速に制御するとともに、周囲温度に影響され
ないようにするために、感温コイルに定温度回路を組込
んだものも知られている（特開昭８１−１２８１２３号
公報）。

「発明が解決しようとする課題」 マスフローコントローラのセンサ回路の熱時定を小さく
したり、センサ回路の出力利得を位相補償回路で上げて
も、なお応答性が４〜６秒であってマスフローコントロ
ーラの制御が十分なものといえず、流量制御が不確実に
なるなどの問題があった。

また感温コイルに定温度回路を組込んだ方式のものは、
回路の構成要素が増えるため回路が複雑になり、回路が
大型化されてしまうという問題があった。

本発明の目的は、従来のマスフローコントローラの回路
構成要素を増すことなく、流量制御の応答性の高速化を
図り、より小型のマスフローコントローラを提供するこ
とである。

「課題を解決するための手段」 本発明のマスフローコントローラ用制御回路を、第１図
に示すモデル図により説明する。

センサ回路は、導管１に設けた流量センサ２ａとそのセ
ンサ電圧を増幅するセンサ増幅回路２ｂとからなり、導
管１を流れる流量に応じた検出値が得られるようになっ
ている。この検出値は、位相補償回路３で高周波域の利
得が上げられ、さらに比較増幅回路４で基準電圧５と比
較される。そして比較増幅回路４の出力により、導管１
に設けた制御弁６が制御されるようになっている。

位相補償回路３の補償周波数ｆ−は、第２図に示すよう
にセンサ回路の減衰周波数ｆｓとほぼ同一にされ、その
ためにセンサ回路の時定数と位相補償回路の時定数とが
ほぼ同一となるようにした。

「作用」 上記手段のマスフローコントローラ用制御回路では、位
相補償回路の補償周波数がセンサ回路の減衰周波数とほ
ぼ同一にされるので、例えば、導管での流量変化が小さ
くてセンサ回路での検出電圧が減衰周波数であっても、
位相補償回路により利得が上げられる。よって流量変化
が小さいような場合にも、流量制御弁を所定の流量にな
るように制御でき、応答性が向上する。

「実施例」 本発明の実施例を第３図により説明する。

ガス等を供給する導管の外周に２つの巻線Ｒｓｌ、Ｒｓ
２を流体の流れ方向に少し離して設ける。各巻線は、温
度変化に応じて抵抗値が変わる種類のものである。巻線
Ｒｓｌ、Ｒｓ２に電源から電流を流すことにより温度が
上昇されるようになっており、温度上昇の際、回路Ｉｃ
５にその電流を帰還し。

一定電流になるように制御される。また巻線Ｒｓ１、Ｒ
ｓ２は、抵抗Ｒ１，Ｒ２とともにブリッジ回路が形成さ
れ、抵抗Ｒ１の抵抗値を変化させて、ガス流量がＯの時
にブリッジ電圧もＯになるように設定されている。

そして導管にガス等が流れたとき、加熱された巻１１Ｒ
ｓｌとＦＬｓ２とからガスがそれぞれ異なる熱量を受は
取り、両巻線間に温度差が生じる。このため巻線Ｒｓｌ
、　　Ｒｓ２の抵抗値が変化し、ブリッジ回路の平衡状
態が崩れてブリッジ電圧が生じる。そのブリッジ電圧を
回路Ｉｃｌで増幅するが、マスフローコントローラの仕
様値の最大流量を流した時に、ＤＣ５Ｖが得られるよう
に抵抗ＶＲＩが調整されている。また、回路Ｉｃｌに並
列に設けたコンデンサＣ１は、センサ電圧のノイズをカ
ットするためのものである。なお、以上のセンサ電圧を
検出する回路とそれを増幅する回路とで、センナ回路２
が構成されることになる。

センサ回路２の出力を位相補償回路３に入力させるため
、回路Ｉｃｌの出力端が抵抗Ｒ８に接続される。位相補
償回路３は、センサ出力増幅度の決定のための抵抗Ｒ１
３，Ｒ７，Ｒ８と、低周波出力増幅のための抵抗Ｒ９，
Ｒ［０、コンデンサＣ２、Ｃ３とから構成され１位相補
償回路３の補償周波数はコンデンサＣ２と抵抗Ｒ９とで
決まる。

センサ回路２の減衰周波数をｆ＄とすると、その逆数（
時定数）が、　１／ｆｓ＝Ｃ２・Ｒ９の関係となるよう
にした。本実施例では、センサ回路２の時定数が例えば
、３．６秒であったので、位相補償回路３の時定数１／
ｆ・も３．６秒となるようにした、例えば次式の関係か
ら、 Ｒ９・Ｃ２＝３　Ｘ１０６　（Ω）　Ｘｌ、２　ＸＩＯ
逼（Ｆ）＝３．６ Ｃ２を１．２　Ｘ　１０’　（Ｆ）　、　Ｒ９を３　Ｘ
１０６　（Ω）とした。このようにＲ８と０２とを設定
することにより、位相補償回路３の補償周波数が、セン
サ回路２の減衰周波数と同一になり、センサ回路２の周
波数特性の高周波域を補償したセンサ電圧が得られる。

なお位相補償回路３の補償周波数と、センサ回路２の減
衰周波数とが、はぼ同一になる範囲にも適用可能である
。

位相補償回路３の出力を比較増幅回路４に入力させるた
め、回路Ｉｃ２の出力端が抵抗Ｒ１１に接続される。比
較増幅回路４は、回路Ｉｃ３においてＲ１２／　Ｒ１１
に増幅する抵抗Ｒ１１，Ｒ１２、コンデンサＣ４と、比
較すべき基準電圧を与える可変コンデンサＶｔと抵抗Ｒ
１４とで構成され、センサ電圧に対応して、すなわち流
量と基準電圧との差電圧に対応して出力する。また抵抗
！ｊ１５、回路Ｉｃ４は、流量信号電圧を外部へ出力す
るバッファー回路である。

比較増幅回路４の出力端は、弁駆動回路７に接続され、
その弁駆動回路７により導管に設けた制御弁６を制御す
るようになっている。モしてセンサ回路２での流量に対
応した検出値に基すき、位相補償回路３、比較増幅回路
４を介して弁駆動回路７を制御し、導管での流量を所定
通りに制御する。

「発明の効果」 本発明は、位相補償回路の補償周波数を、センサ回路の
減衰周波数とほぼ同一にしたので、制御弁の制御の応答
速度が従来の制御回路の場合に比較して数分の１になり
、応答性がより向上する。

また高速応答性を得るのに、回路構成要素を増す必要が
ないので、マスフローコントローラヲ小型に形成するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のマスフローコントローラ用制御回路の
概略を示す説明図、第２図はセンサ回路と位相補償回路
との周波数特性を示すグラフ、第３図はマスフローコン
トローラの制御回路図である。 ２；センサ回路　　　３；位相補償回路４；比較増幅回
路　　６；制御弁 出願人　　　日立金属　株式会社 代理人　　　弁理士　牧　克　次 第１図 土。 周波数［Ｈｚｌ 第３図 ＋ＶＣｃ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. センサ回路により導管での流量に対応した温度変化を検
   出し、その出力利得を位相補償回路で上げ、さらに比較
   増幅回路を介して導管に設けた流量制御弁を制御するよ
   うにしたマスフローコントローラ用制御回路において、
   位相補償回路の補償周波数を、センサ回路の減衰周波数
   とほぼ同一にしたことを特徴とするマスフローコントロ
   ーラ用制御回路。