(57)【要約】【課題】流量制御器の制御機能を検査することができる流量制御器の検査方法を提供する。【解決手段】  検査方法は、流体の流量制御を行う流量制御器の検査方法であって、流量制御器は、流体の圧力である第１圧力を検出する第１圧力検出器と、第１圧力検出器の下流に設けられ、ダイヤフラム及びダイヤフラムを駆動する圧電素子を有するダイヤフラムバルブと、を備え、検査方法は、流体の設定流量に対する第１圧力及び圧電素子の制御値を含む基準データを取得する基準取得ステップと、基準取得ステップの実行後において、流体の設定流量に対する第１圧力及び圧電素子の制御値を含む対象データを測定する対象測定ステップと、基準データと対象データとを比較することで、ダイヤフラムバルブに不具合があるか否かを判定する判定ステップと、を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の流量制御を行う流量制御器の検査方法であって、
前記流量制御器は、
前記流体の圧力である第１圧力を検出する第１圧力検出器と、
前記第１圧力検出器の下流に設けられ、ダイヤフラム及び前記ダイヤフラムを駆動する圧電素子を有するダイヤフラムバルブと、
を備え、
前記検査方法は、
前記流体の設定流量に対する前記第１圧力及び前記圧電素子の制御値を含む基準データを取得する基準取得ステップと、
前記基準取得ステップの実行後において、前記流体の前記設定流量に対する前記第１圧力及び前記圧電素子の制御値を含む対象データを測定する対象測定ステップと、
前記基準データと前記対象データとを比較することで、前記ダイヤフラムバルブに不具合があるか否かを判定する判定ステップと、
を含む、検査方法。
【請求項２】
前記基準取得ステップは、前記基準データを測定する基準測定ステップと、前記基準データを記録する基準記録ステップと、を含む、請求項１に記載の検査方法。
【請求項３】
前記基準取得ステップは、前記ダイヤフラムを開とさせ、前記設定流量の前記流体を流通させた後において、前記流体の供給源と前記第１圧力検出器との間に設けられたバルブを閉とさせ、前記バルブが閉である間に測定した前記基準データを取得するステップであり、
前記対象測定ステップは、前記ダイヤフラムを開とさせ、前記設定流量の前記流体を流通させた後において、前記バルブを閉とさせ、前記バルブが閉である間に前記対象データを測定するステップである、請求項１又は２に記載の検査方法。
【請求項４】
前記基準取得ステップは、前記流体として第１流体を用い、
前記対象測定ステップは、前記流体として第２流体を用い、
前記判定ステップは、前記第１流体の前記基準データに対し、前記第２流体の前記基準データへと変換するフローファクターを適用し、前記第２流体の前記基準データと前記第２流体の前記対象データとの比較を行う適用ステップをさらに有する、請求項１〜３の何れか一項に記載の検査方法。
【請求項５】
前記流量制御器は、
前記ダイヤフラムバルブの下流に設けられ、前記流体の供給量を制御するオリフィスと、
前記ダイヤフラムバルブと前記オリフィスとの間に設けられ、前記流体の圧力である第２圧力を検出する第２圧力検出器と、
前記オリフィスの下流に設けられ、前記流体の圧力である第３圧力を検出する第３圧力検出器と、
をさらに備える請求項１〜４の何れか１項に記載の検査方法。
【請求項６】
流体の流量の制御を行い、前記制御に関する機能の検査を行う流量制御器であって、
前記流体の圧力である第１圧力を検出する第１圧力検出器と、
前記第１圧力検出器の下流に設けられ、ダイヤフラム及び前記ダイヤフラムを駆動する圧電素子を有するダイヤフラムバルブと、
前記第１圧力検出器と前記ダイヤフラムバルブと接続される制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記流体の設定流量に対する前記第１圧力及び前記圧電素子の制御値を含む基準データを取得する基準取得ステップと、
前記基準取得ステップの実行後において、前記流体の前記設定流量に対する前記第１圧力及び前記圧電素子の制御値を含む対象データを測定する対象測定ステップと、
前記基準データと前記対象データとを比較することで、前記ダイヤフラムバルブに不具合があるか否かを判定する判定ステップと、
を実行する、流量制御器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の実施形態は、検査方法及び流量制御器に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、流量制御を行う圧力式流量制御装置が記載されている。この装置は、オリフィスと、オリフィスの上流に設けられたコントロール弁と、を備える。コントロール弁は、オリフィス上流の圧力を調整し、オリフィス下流の流量を設定値となるように制御する。コントロール弁は、ダイヤフラム、ダイヤフラムを下方へ押圧する圧電素子及び弁座を有する。ダイヤフラムは、圧電素子を介して常時下方へ押圧されており、弁座へ当接した状態となっている。ダイヤフラムは、押圧が解除されると上方へ弾性力で復帰する。ダイヤフラムが弁座から離間することで、コントロール弁が開放状態となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−３３８５４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示は、流量制御器の流量制御機能を検査することができる検査方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一態様においては、検査方法が提供される。検査方法は、流体の流量制御を行う流量制御器の検査方法であって、流量制御器は、流体の圧力である第１圧力を検出する第１圧力検出器と、第１圧力検出器の下流に設けられ、ダイヤフラム及びダイヤフラムを駆動する圧電素子を有するダイヤフラムバルブと、を備え、検査方法は、流体の設定流量に対する第１圧力及び圧電素子の制御値を含む基準データを取得する基準取得ステップと、基準取得ステップの実行後において、流体の設定流量に対する第１圧力及び圧電素子の制御値を含む対象データを測定する対象測定ステップと、基準データと対象データとを比較することで、ダイヤフラムバルブに不具合があるか否かを判定する判定ステップと、を含む。
【発明の効果】
【０００６】
本開示の一態様に係る検査方法によれば、流量制御器の制御機能を検査することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施形態に係る流量制御器の検査方法の基準取得ステップの一例を示すフローチャートである。
【図２】実施形態に係る流量制御器の検査方法の対象測定ステップ及び判定ステップの一例を示すフローチャートである。
【図３】実施形態に係る流量制御器を含む流体供給システムの一例を示す概要図である。
【図４】ダイヤフラムバルブの構成の一例を示す図である。
【図５】実施形態に係る流量制御器の検査方法の機能の一例を示すブロック図である。
【図６】実施形態に係る流量制御器の検査方法の判定ステップにおける基準データと対象データとの関係の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、種々の例示的実施形態について説明する。
【０００９】
流量制御器のコントロール弁においては、使用期間、使用頻度、使用環境などに応じて流体の流量が設定値から乖離するおそれがある。このため、コントロール弁が、設定値に基づき流量を制御できているか否かを検査する必要がある。しかしながら、特許文献１に記載の圧力式流量制御装置は、コントロール弁の制御について検査できる機能を有していない。また、コントロール弁において、圧電素子単体の変異幅、及び圧電素子と連結されたダイヤフラムの変異幅が非常に小さいため、圧電素子単体の変位量の個体差及びダイヤフラムの変位量の個体差が生じる。流量制御器同士の個体差があるため、すべての流量制御器に対して適用可能な検査の指標を設けることは難しい。
【００１０】
本開示は、流量制御器の個体差に関係なく流量制御機能を検査することができる流量制御器の検査方法及び流量制御器を提供する。
【００１１】
本開示の一態様においては、検査方法が提供される。検査方法は、流体の流量制御を行う流量制御器の検査方法であって、流量制御器は、流体の圧力である第１圧力を検出する第１圧力検出器と、第１圧力検出器の下流に設けられ、ダイヤフラム及びダイヤフラムを駆動する圧電素子を有するダイヤフラムバルブと、を備え、検査方法は、流体の設定流量に対する第１圧力及び圧電素子の制御値を含む基準データを取得する基準取得ステップと、基準取得ステップの実行後において、流体の設定流量に対する第１圧力及び圧電素子の制御値を含む対象データを測定する対象測定ステップと、基準データと対象データとを比較することで、ダイヤフラムバルブに不具合があるか否かを判定する判定ステップと、を含む。
【００１２】
この検査方法によれば、設定流量の流体は、流量制御器内を通る流路内を第１圧力検出器、ダイヤフラムバルブの順に流通する。第１圧力検出器により、流体の第１圧力が測定される。基準取得ステップにおいて、設定流量の流体に対する第１圧力及び圧電素子の制御値を含む基準データが取得される。基準データの取得においては、既に記録された基準データを外部の記録装置から読み出すことで取得しても、基準データを測定することで取得してもよい。対象取得ステップにおいて、設定流量の流体に対する第１圧力及び圧電素子の制御値を含む対象データが測定される。判定ステップにおいて、基準データと対象データとが比較される。同一の流量制御器において共通の設定条件下で取得された新旧の第１圧力及び圧電素子の制御値を比較できるので、流量制御器の個体差によらず検査を行うことができる。この検査により、メンテナンス時に使用期間、使用頻度、使用環境などによって生じるダイヤフラムバルブの異常や経年変化を常時監視することができる。よって、この流量制御器の検査方法は、流量制御器の個体差に関係なく流量制御器の制御機能を検査することができる。
【００１３】
一実施形態においては、検査方法では、基準取得ステップは、基準データを測定する基準測定ステップと、基準データを記録する基準記録ステップと、を含んでもよい。この場合、基準取得ステップにおける基準データは、基準測定ステップにより測定され、基準記録ステップにより記録されることで取得される。既に記録された基準データがない場合であっても、基準測定ステップ及び基準記録ステップを設けることで判定ステップにおいて基準データを用いて比較することができる。
【００１４】
一実施形態においては、検査方法では、基準取得ステップは、ダイヤフラムを開とさせ、設定流量の流体を流通させた後において、流体の供給源と第１圧力検出器との間に設けられたバルブを閉とさせ、バルブが閉である間に測定した基準データを取得するステップであり、対象測定ステップは、ダイヤフラムを開とさせ、設定流量の流体を流通させた後において、バルブを閉とさせ、バルブが閉である間に対象データを測定するステップであってもよい。設定流量の流体を流通させた後において、流体の供給源とダイヤフラムバルブとの間に設けられたバルブを閉とした場合、流路から流体が流出し、流路内の圧力が漸次減少する。この過程を利用して所定の圧力における流路内の流体の流量を測定する方式を、ビルドダウン方式という。基準取得ステップと、対象取得ステップとにおいて、それぞれ１回のビルドダウン方式の実施により、第１圧力が漸次減少していくことで、第１圧力及び第１圧力に対応する圧電素子の制御値の組み合わせを複数測定できる。これにより、この流量制御器の検査方法は、効率的な検査を実施することができる。
【００１５】
一実施形態においては、検査方法では、基準取得ステップは、流体として第１流体を用い、対象測定ステップは、流体として第２流体を用い、判定ステップは、第１流体の基準データに対し、第２流体の基準データへと変換するフローファクターを適用し、第２流体の基準データと第２流体の対象データとの比較を行う適用ステップをさらに有してもよい。基準取得ステップにおいて、第１流体における基準データを取得する一方で、対象取得ステップにおいて、第２流体における対象データを測定する場合がある。この場合、判定ステップは、適用ステップを有することにより、第１流体の基準データを第２流体の基準データへと変換するフローファクターを用いることで、第２流体の基準データと第２流体の対象データとを検査することができる。よって、この流量制御器の検査方法は、流量制御器に適用した流体とは異なる種類の流体における流量制御器の制御機能の検査結果を容易に得ることができる。
【００１６】
一実施形態においては、検査方法では、流量制御器は、流路においてダイヤフラムバルブの下流に設けられ、ダイヤフラムバルブによって流路の下流へ流通する流体の供給量を制御するオリフィスと、流路においてダイヤフラムバルブとオリフィスとの間に設けられ、流体の圧力である第２圧力を検出する第２圧力検出器と、流路においてオリフィスの下流に設けられ、流体の圧力である第３圧力を検出する第３圧力検出器と、をさらに備えてもよい。この場合、オリフィスによって、流体がオリフィス下流において流出する量が制御される。オリフィスの制御によって、第２圧力検出器において測定される第２圧力は、オリフィス下流の第３圧力検出器において測定される第３圧力の影響を受け難くなる。これによって、第２圧力から導出される第２圧力検出器付近の流量を安定して算出することができる。
【００１７】
別の態様においては、流量制御器が提供される。流量制御器は、流体の流量制御を行い、制御に関する機能の検査を行う流量制御器であって、流体の圧力である第１圧力を検出する第１圧力検出器と、第１圧力検出器の下流に設けられ、ダイヤフラム及びダイヤフラムを駆動する圧電素子を有するダイヤフラムバルブと、第１圧力検出器とダイヤフラムバルブと接続される制御部と、を備え、制御部は、流体の設定流量に対する第１圧力及び圧電素子の制御値を含む基準データを取得する基準取得ステップと、基準取得ステップの実行後において、流体の設定流量に対する第１圧力及び圧電素子の制御値を含む対象データを測定する対象測定ステップと、基準データと対象データとを比較することで、ダイヤフラムバルブに不具合があるか否かを判定する判定ステップと、を実行する。
【００１８】
この流量制御器によれば、設定流量の流体は、流量制御器内を通る流路内を第１圧力検出器、ダイヤフラムバルブの順に流通する。第１圧力検出器により、流体の第１圧力が測定される。ダイヤフラムバルブにより、圧電素子の制御値が測定される。制御部では、基準取得ステップにおいて、設定流量の流体に対する第１圧力及び圧電素子の制御値を含む基準データが取得される。基準データの取得においては、制御部が既に記録された基準データを外部の記録装置から読み出すことで取得しても、制御部が基準データを測定することで取得してもよい。制御部では、対象取得ステップにおいて、設定流量の流体に対する第１圧力及び圧電素子の制御値を含む対象データが測定される。制御部では、判定ステップにおいて、基準データと対象データとが比較される。同一の流量制御器において共通の設定条件下で取得された新旧の第１圧力及び圧電素子の制御値を比較できるので、流量制御器の個体差によらず検査を行うことができる。この検査により、メンテナンス時に使用期間、使用頻度、使用環境などによって生じるダイヤフラムバルブの異常や経年変化を常時監視することができる。よって、この流量制御器は、流量制御器の個体差に関係なく流量制御器の制御機能を検査することができる。
【００１９】
以下、図面を参照して、種々の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明及び各図面において、同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は繰り返さない。図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。「上」「下」「左」「右」の語は、図示する状態に基づくものであり、便宜的なものである。
【００２０】
図１は、実施形態に係る流量制御器の検査方法の基準取得ステップの一例を示すフローチャートである。図２は、実施形態に係る流量制御器の検査方法の対象測定ステップ及び判定ステップの一例を示すフローチャートである。図１に示す検査方法ＭＴ１と図２に示す検査方法ＭＴ２とは、流体供給システム１における流量制御器ＦＣの流量制御機能を検査する方法である。流量制御器ＦＣの流量制御機能の検査において、検査方法ＭＴ１と検査方法ＭＴ２とは、順に実行される。
【００２１】
図３は、実施形態に係る流量制御器を含む流体供給システムの一例を示す概要図である。図３に示す流体供給システム１は、流路ＩＬと、第１バルブＶＬ１と、流量制御器ＦＣと、第２バルブＶＬ２と、を備え得る。流路ＩＬは、流量制御器ＦＣを基準に上流及び下流の両方向に延在している。流路ＩＬは、例えば、材質がステンレススチール製のガス管内に形成されている。流路ＩＬは、上流において流体の供給源と接続する。流路ＩＬは、流体を矢印Ｆ方向に流す。流体は、例えば、窒素、アルゴンなどの気体、水などの液体である。
【００２２】
第１バルブＶＬ１は、流路ＩＬにおいて、流量制御器ＦＣの上流に接続している。第２バルブＶＬ２は、流路ＩＬにおいて、流量制御器ＦＣの下流に接続している。第１バルブＶＬ１と第２バルブＶＬ２とは、開閉することによって下流への流体を導通又は遮断する。
【００２３】
流量制御器ＦＣは、流路ＩＬを上流から下流へ流通する流体の流量を制御する。流量制御器ＦＣは、第１圧力検出器ＦＰ１と、ダイヤフラムバルブＤＶと、を備える。流量制御器ＦＣは、オリフィスＯＦと、第２圧力検出器ＦＰ２と、第３圧力検出器ＦＰ３と、温度検出器ＦＴと、制御部ＣＵと、を備え得る。流量制御器ＦＣ内において、流路ＩＬ上には、上流から下流に向けて、第１圧力検出器ＦＰ１、ダイヤフラムバルブＤＶ、第２圧力検出器ＦＰ２、温度検出器ＦＴ、オリフィスＯＦ、第３圧力検出器ＦＰ３が順に設けられている。
【００２４】
第１圧力検出器ＦＰ１は、ダイヤフラムバルブＤＶの上流側において、流路ＩＬ内の圧力である第１圧力を測定する。第２圧力検出器ＦＰ２は、ダイヤフラムバルブＤＶとオリフィスＯＦとの間において、流路ＩＬ内の圧力である第２圧力を測定する。第３圧力検出器はオリフィスＯＦの下流側において、流路ＩＬ内の圧力である第３圧力を測定する。第１圧力検出器ＦＰ１、第２圧力検出器ＦＰ２及び第３圧力検出器ＦＰ３は、例えば、圧力トランデューサである。第１圧力検出器ＦＰ１、第２圧力検出器ＦＰ２及び第３圧力検出器ＦＰ３は、制御部ＣＵの制御により、流路ＩＬを流れる流路の圧力を検出した圧力値に係る情報を、制御部ＣＵに出力する。
【００２５】
ダイヤフラムバルブＤＶは、第１圧力検出器ＦＰ１と第２圧力検出器ＦＰ２との間の流路ＩＬ上に設けられている。図４は、実施形態に係るダイヤフラムバルブの構成の一例を示す図である。図４に示すダイヤフラムバルブＤＶは、制御回路１１、圧電素子１２（ピエゾ素子）、本体１３、ダイヤフラム１４、皿バネ１５、押さえ部材１６、ベース部材１７、球体１８、及び支持部材１９を有し得る。
【００２６】
制御回路１１には、制御部ＣＵから出力流量と設定流量との流量差ΔＦが入力されるようになっている。出力流量は、第２圧力検出器ＦＰ２において測定された第２圧力に基づき算出されるオリフィスＯＦの下流の流量である。設定流量は、制御部ＣＵが設定し、流量制御器ＦＣに流させる流量（目標流量）である。制御回路１１は、例えば、流量差ΔＦが０になるように、圧電素子１２に印加する電圧である印加電圧Ｖｐを制御するようになっている。制御回路１１は、圧電素子１２に対する印加電圧Ｖｐを特定する信号を制御部ＣＵへ入力するようになっている。つまり、制御部ＣＵは、圧電素子１２に対する印加電圧Ｖｐを特定する信号（ダイヤフラムバルブＤＶの制御値）を取得する。
【００２７】
圧電素子１２は、ダイヤフラムバルブＤＶの開閉動作においてダイヤフラム１４を駆動させる。圧電素子１２は、制御回路１１により制御された制御電圧の一例である印加電圧Ｖｐに応じて伸張し、後述の弁座１３ｄとダイヤフラム１４とを接近又は離間させることでダイヤフラムバルブＤＶの開閉を行う。
【００２８】
本体１３は、流路１３ａ、流路１３ｂ、弁室１３ｃ、及び弁座１３ｄを有する。流路１３ａ及び流路１３ｂは、上述した流路ＩＬの一部を構成する。ダイヤフラム１４は、皿バネ１５によって押さえ部材１６を介して弁座１３ｄに対して付勢されている。圧電素子１２に対する印加電圧Ｖｐがゼロである場合には、ダイヤフラム１４は弁座１３ｄに当接しており、ダイヤフラムバルブＤＶは閉じられた状態となる。
【００２９】
圧電素子１２の一端（図中では下端）は、ベース部材１７によって支持されている。圧電素子１２は、支持部材１９に連結されている。支持部材１９は、その一端（図中では下端）において、押さえ部材１６と結合されている。この圧電素子１２に印加電圧Ｖｐが印加されると、当該圧電素子１２は伸張する。圧電素子１２が伸張すると、支持部材１９は弁座１３ｄから離れる方向に移動し、これに伴い、押さえ部材１６も弁座１３ｄから離れる方向に移動する。これにより、ダイヤフラム１４が弁座１３ｄから離間し、ダイヤフラムバルブＤＶが開かれた状態となる。ダイヤフラムバルブＤＶの開度、即ち、ダイヤフラム１４と弁座１３ｄとの間の距離は、圧電素子１２の制御値である圧電素子１２に印加される印加電圧Ｖｐによって制御される。
【００３０】
再び図３を参照する。オリフィスＯＦは、第２圧力検出器ＦＰ２と第３圧力検出器ＦＰ３との間の流路ＩＬにおいて、流路ＩＬの断面積を部分的に縮小させている。流量制御器ＦＣでは、オリフィスＯＦの上流の第２圧力が、オリフィスＯＦの下流の第３圧力の２倍以上である場合には、出力流量と設定流量との差を減少させるよう、制御部ＣＵによってダイヤフラムバルブＤＶの開度が制御される。この場合、第３圧力は用いず、第２圧力に基づいて、流路ＩＬの流量が算出される。第２圧力が第３圧力の２倍よりも小さい場合には、第２圧力と第３圧力との差から求められる流量と設定流量との差を減少させるよう、制御部ＣＵによってダイヤフラムバルブＤＶの開度が制御される。なお、流量制御器ＦＣは、第２圧力が第３圧力の２倍以上である状態で利用される場合には、第３圧力検出器ＦＰ３を有していなくてもよい。
【００３１】
温度検出器ＦＴは、流路ＩＬ内の温度を測定するように構成されている。第１圧力又は第２圧力と温度とを用いることで制御部ＣＵにおいて、ダイヤフラムバルブＤＶの上流又は下流における流量を算出することができる。
【００３２】
制御部ＣＵは、ＣＰＵを備えたマイクロコンピュータからなる制御装置（制御基板）から構成され得る。制御部ＣＵのハードウェアは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read OnlyMemory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、Ａ／Ｄ変換回路、Ｄ／Ａ変換回路、通信用Ｉ／Ｆ（インターフェース）回路を搭載した回路（制御）基板から構成され得る。ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換回路、Ｄ／Ａ変換回路、及び通信用Ｉ／Ｆ回路は、バス線に接続されている。なお、Ａ／Ｄ変換回路、及びＤ／Ａ変換回路は入出力用Ｉ／Ｆ回路を介してバス線に接続される。
【００３３】
ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶されているプログラムを解析して流量制御器ＦＣの動作を制御するための中央演算装置である。ＣＰＵは、例えば、３２ビットなどからなる高速のＣＰＵである。ＲＯＭは、流量制御器ＦＣの動作を制御するためのプログラムを記憶する。なお、ＲＯＭは、例えば、ＥＰＲＯＭ（Erasable  Programmable  Read  Only  Memory）、又はフラッシュメモリを使用する。
【００３４】
ＲＡＭは、ＲＯＭに記憶されているプログラムが計算領域（ワークエリア）、及び流量制御器ＦＣの動作を制御するための、出力流量、設定流量、第１圧力、第２圧力、第３圧力、圧電素子の印加電圧Ｖｐなどを予め記憶させておくための記憶手段（メモリ）である。ＲＡＭはＣＰＵに内蔵されているＣＰＵ内蔵ＲＡＭを使用して、プログラムの高速処理が実行されるようにしてもよい。
【００３５】
Ａ／Ｄ変換回路には、それぞれ第１圧力検出器ＦＰ１、第２圧力検出器ＦＰ２、第３圧力検出器ＦＰ３、温度検出器ＦＴ、制御回路１１などが接続されている。また、Ｄ／Ａ変換回路には制御回路１１が接続され、制御回路１１により調整された印加電圧Ｖｐが圧電素子１２に印加される。
【００３６】
通信用Ｉ／Ｆ回路は、外部の装置とのデータ通信を行なうためのＩ／Ｆ回路であって、通信用Ｉ／Ｆ回路には、例えば、上位のホストコンピュータが接続されている。また、通信用Ｉ／Ｆ回路には、例えば、パーソナルコンピュータなどから構成されるモニタ装置が接続されている。このモニタ装置は、例えば、出力流量、設定流量、第１圧力、第２圧力、第３圧力、圧電素子の印加電圧Ｖｐなどに係る情報をモニタリングする場合など、必要に応じて接続して使用する装置である。
【００３７】
図５は、実施形態に係る流量制御器の検査方法の機能の一例を示すブロック図である。制御部ＣＵは、演算部ＣＵ１、送信部ＣＵ２、取得部ＣＵ３、記録部ＣＵ４、測定部ＣＵ５、及び判定部ＣＵ６を有し得る。制御部ＣＵは、ダイヤフラムバルブＤＶ及び第１圧力検出器ＦＰ１と接続する。演算部ＣＵ１は、第２圧力及び温度検出器ＦＴにおける温度に基づき、出力流量を演算する。演算部ＣＵ１は、出力流量と設定流量との差である流量差ΔＦを演算する。演算部ＣＵ１は、後述のフローファクターを基準データに適用する。送信部ＣＵ２は、演算部ＣＵ１で演算された流量差ΔＦを制御回路１１に信号として送信する。
【００３８】
取得部ＣＵ３は、後述の基準取得ステップ（ＳＴ１）において、第１圧力検出器ＦＰ１における第１圧力及びダイヤフラムバルブＤＶにおける圧電素子の制御値を含む基準データを、外部の記録装置より取得する。記録部ＣＵ４は、流量制御器ＦＣの動作を制御するための、出力流量、設定流量、第１圧力、第２圧力、第３圧力、圧電素子の印加電圧Ｖｐなどを記録する。測定部ＣＵ５は、取得部ＣＵ３における基準データ取得がない場合、後述の基準測定ステップ（ＳＴＡ）において、基準データを測定する。測定部ＣＵ５は、後述の対象測定ステップ（ＳＴ２）において、第１圧力検出器ＦＰ１における第１圧力及びダイヤフラムバルブＤＶにおける圧電素子の制御値を含む対象データを測定する。判定部ＣＵ６は、後述の判定ステップ（ＳＴ３）において、基準データと対象データとの比較を行い、流量制御器ＦＣの流量制御機能の検査を行う。
【００３９】
（流量制御器の検査方法）
以下、再び図１を参照し、検査方法ＭＴ１について説明する。検査方法ＭＴ１は、制御部ＣＵにおいて実行される。基準取得ステップ（ＳＴ１）では、制御部ＣＵの取得部ＣＵ３において、第１圧力及び圧電素子の制御値を基準データとして取得する。圧電素子の制御値は、本実施形態では、印加電圧Ｖｐである。基準取得ステップ（ＳＴ１）は、基準測定ステップ（ＳＴＡ）及び基準記録ステップ（ＳＴＢ）を含み得る。基準取得ステップ（ＳＴ１）において、基準データは、取得部ＣＵ３により既に記録された基準データを外部の記録装置から読み出すことで取得されても、測定部ＣＵ５により基準データを測定することで取得されてもよい。測定部ＣＵ５による基準データの測定による取得は、基準測定ステップ（ＳＴＡ）及び基準記録ステップ（ＳＴＢ）により実行される。以下、測定部ＣＵ５における基準測定ステップ（ＳＴＡ）及び基準記録ステップ（ＳＴＢ）について説明する。
【００４０】
基準測定ステップ（ＳＴＡ）は、例えば、流量制御器ＦＣの設置時、又は流量制御器ＦＣの使用開始初期に実行される。基準測定ステップ（ＳＴＡ）において、最大流量に設定された流体が流量制御器ＦＣ内の流路ＩＬを流通する。最大流量とは、流量制御器ＦＣによる制御下で流下可能な流量のうち、最大の流量である。この場合、ダイヤフラムバルブＤＶにおいて、開度が調整される。また、第１バルブＶＬ１及び第２バルブＶＬ２は開とする。次いで、演算部ＣＵ１、送信部ＣＵ２及び制御回路１１により、圧電素子１２の印加電圧Ｖｐが制御される。即ち、ダイヤフラムバルブＤＶの開度が調整される。例えば、ダイヤフラムバルブＤＶにおいて、設定流量が最大流量の５％となるよう開度が調整される。以降、演算部ＣＵ１、送信部ＣＵ２、制御回路１１及びダイヤフラムバルブＤＶは、出力流量と設定流量との流量差ΔＦを０にするように印加電圧Ｖｐを制御する。
【００４１】
次いで、流体が第３圧力検出器ＦＰ３まで流通した場合、第１バルブＶＬ１が閉とされる。この場合、第１バルブＶＬ１から下流に残留している流体が流路ＩＬを流通する。第１バルブＶＬ１が閉であり、ダイヤフラムバルブＤＶ及びオリフィスＯＦにより流量が固定されていることにより、検査方法ＭＴ１中、第１圧力は漸次減少する。ここまでの処理をビルドダウン方式という。
【００４２】
次いで、第１圧力が第ｋ閾値に達した場合、測定部ＣＵ５により、第１圧力検出器ＦＰ１及びダイヤフラムバルブＤＶにおいて基準データが測定される。即ち、第１圧力検出器ＦＰ１では、第１圧力が測定され、ダイヤフラムバルブＤＶでは、印加電圧Ｖｐが測定される。ｋは１以上の整数である。第ｋ閾値は、判定部ＣＵ６において基準データと対象データとを比較する上で必要となる圧力値である。
【００４３】
第１圧力は漸次減少するため、基準測定ステップ（ＳＴＡ）では、以降、第１圧力が第ｎ閾値に達するまで、基準データが測定される。ｎは、判定ステップにおいて流量制御器ＦＣの流量制御機能を検査するのに十分な値に設定される。ｎは２以上の整数である。ｎは、ｋの上限である。第１圧力が漸次減少し、出力流量と設定流量との流量差ΔＦを０にするように印加電圧Ｖｐが制御されるため、印加電圧Ｖｐ及びダイヤフラムバルブＤＶの開度は漸次増大する。
【００４４】
基準記録ステップ（ＳＴＢ）では、基準測定ステップ（ＳＴＡ）において測定された、第１圧力及び印加電圧Ｖｐの組み合わせである基準データが、記録部ＣＵ４に保存される。基準測定ステップ（ＳＴＡ）において、第１圧力が第ｋ閾値に達して基準データが測定部ＣＵ５に測定されるごとに、基準記録ステップ（ＳＴＢ）を実行してもよい。この場合、基準記録ステップ（ＳＴＢ）は、基準測定ステップ（ＳＴＡ）中に、実行され得る。基準測定ステップ（ＳＴＡ）において、第１圧力が第１閾値から第ｎ閾値に達するまでの基準データがすべて測定部ＣＵ５に測定された後に、基準記録ステップ（ＳＴＢ）において、基準データは、測定部ＣＵ５から記録部ＣＵ４に一括で記録されてもよい。基準記録ステップ（ＳＴＢ）において、基準測定ステップ（ＳＴＡ）において測定されたすべての基準データが記録された場合、検査方法ＭＴ１を終了する。
【００４５】
以下、再び図２を参照し、検査方法ＭＴ２について説明する。検査方法ＭＴ２は、制御部ＣＵにおいて実行される。対象測定ステップ（ＳＴ２）において、測定部ＣＵ５により、第１圧力及び圧電素子の制御値を含む対象データが測定される。対象測定ステップ（ＳＴ２）における測定方法は、基準測定ステップ（ＳＴＡ）と同様である。対象測定ステップ（ＳＴ２）において、測定部ＣＵ５により、第１圧力が第ｋ閾値に達した場合、対象データが測定される。
【００４６】
判定ステップ（ＳＴ３）は、対象測定ステップ（ＳＴ２）において対象データが１つ測定された場合、対象測定ステップ（ＳＴ２）中に開始してもよい。判定ステップ（ＳＴ３）は、比較判定ステップ（ＳＴＣ）及び終了判定ステップ（ＳＴＤ）を含み得る。比較判定ステップ（ＳＴＣ）において、判定部ＣＵ６により、基準データと対象データとが比較される。比較判定ステップ（ＳＴＣ）では、判定部ＣＵ６は、対象データ内の印加電圧Ｖｐが、基準データ内の印加電圧Ｖｐから基準幅の範囲内に収まっているかを判定する。基準幅は、通信のばらつき、圧電素子１２単体の再現性のばらつきなどを考慮して決められる。
【００４７】
図６は、実施形態に係る流量制御器の検査方法の判定ステップにおける基準データと対象データとの関係の一例を示すグラフである。図６の横軸は第１圧力（Ｔｏｒｒ）、縦軸はダイヤフラムバルブＤＶの開度が１００％である場合の圧電素子の印加電圧Ｖｐに対する測定された印加電圧Ｖｐの割合（％）である。図６には、基準データラインＬ１０、対象データラインＬ２０、基準幅ラインＬ３０が描画されている。基準データラインＬ１０は、例えば、第１閾値から第ｎ閾値までに得られた基準データから推定される曲線である。対象データラインＬ２０は、例えば、第１閾値から第ｎ閾値までに得られた対象データから推定される曲線である。基準幅ラインＬ３０は、基準データラインＬ１０に対して第１圧力ごとに定められた基準幅分だけ加算又は減算させて得られた曲線である。
【００４８】
第１圧力が第ｓ閾値、第ｔ閾値、及び第ｕ閾値の場合の基準データの結果の一例として、それぞれデータポイントＤＰ１１、データポイントＤＰ１２、及びデータポイントＤＰ１３が基準データラインＬ１０上にプロットされている。ｓ、ｔ、ｕは、それぞれ１以上の整数である。第１圧力が第ｓ閾値、第ｔ閾値、及び第ｕ閾値の場合の対象データの結果の一例として、それぞれデータポイントＤＰ２１、データポイントＤＰ２２、及びデータポイントＤＰ２３が対象データラインＬ２０上にプロットされている。
【００４９】
例えば、データポイントＤＰ２１は、データポイントＤＰ１１を中心とした基準幅の範囲内に収まっている。これにより、第１圧力が第ｓ閾値の場合、流量制御器ＦＣの流量制御機能の不具合はないと判定される。例えば、データポイントＤＰ２２は、データポイントＤＰ１２を中心とした基準幅の範囲内に収まっていない。データポイントＤＰ２３は、データポイントＤＰ１３を中心とした基準幅の範囲内に収まっていない。これにより、第１圧力が第ｔ閾値及び第ｕ閾値の場合、流量制御器ＦＣの流量制御機能の不具合があると判定される。
【００５０】
２つの基準幅ラインＬ３０の間に対象データラインＬ２０が描画される場合、流量制御器ＦＣの流量制御機能の不具合はないと判定される。２つの基準幅ラインＬ３０の間に対象データラインＬ２０が描画されない部分がある場合、流量制御器ＦＣの流量制御機能に不具合があると判定される。判定部ＣＵ６によって得られた判定結果は、記録部ＣＵ４に記録されてもよい。判定部ＣＵ６によって得られた判定結果は、モニタ装置に表示されてもよい。
【００５１】
次いで、判定ステップ（ＳＴ３）では、比較判定ステップ（ＳＴＣ）における判定後、終了判定ステップ（ＳＴＤ）に移行する。終了判定ステップ（ＳＴＤ）において、判定部ＣＵ６により、基準データと対象データとの組み合わせをすべて比較したかどうかが判定される。ｎ個の第１圧力に対する印加電圧Ｖｐについて検査を行うため、すべての組み合わせが検査されていない場合、終了判定ステップ（ＳＴＤ）において、対象測定ステップ（ＳＴ２）に再び移行する。すべての組み合わせが検査されている場合、終了判定ステップ（ＳＴＤ）において、検査方法ＭＴ２を終了する。なお、判定ステップ（ＳＴ３）は、対象測定ステップ（ＳＴ２）において対象データがすべて測定されてから開始してもよい。その場合、終了判定ステップ（ＳＴＤ）は設けなくてもよい。
【００５２】
（フローファクターの適用）
基準取得ステップ（ＳＴ１）において、取得された基準データの流体が第１流体であり、対象測定ステップ（ＳＴ２）において、測定された対象データの流体が第２流体である場合、判定ステップ（ＳＴ３）は、適用ステップを有し得る。第１流体と第２流体とは異なる種類の流体である。適用ステップは、比較判定ステップ（ＳＴＣ）の前に行われる。適用ステップにおいて、演算部ＣＵ１により、第１流体の基準データに対し、第２流体の基準データへと変換するフローファクターが適用される。フローファクターは、第１流体に対する第２流体の種類による流量表示の変化を表す数値であり得る。フローファクターは、第１流体及び第２流体に対応する密度、比熱比、気体定数などの特性値を含む。一例として、フローファクターは、国際規格ＩＥＣ６０５３４−１（日本工業規格ＪＩＳ  Ｂ  ２００５−１に対応）により定義される係数であってもよい。フローファクターは、１ｐｓｉの圧力差で６０°Ｆの水の流量が１分間に１ガロン／ｍｉｎ流れるオリフィスの流量を１となるようにしたものであってもよい。なお、気体に採用する場合には、水を空気に置き換えて定義すればよい。
【００５３】
適用ステップにおけるフローファクターの適用により、第１流体の第１圧力に基づいて、ダイヤフラムバルブＤＶの上流の第２流体の流量及び第１圧力が算出され、第２流体の基準データが得られる。適用ステップにおいて、演算部ＣＵ１においてフローファクターを適用した後、比較判定ステップ（ＳＴＣ）として、判定部ＣＵ６により、第２流体の基準データと第２流体の対象データとの比較及び検査が行われる。対象データが、基準データから基準幅の範囲内に収まっている場合、流量制御器ＦＣの第２流体に対する流量制御機能には、不具合はないと判定される。対象データが、基準データから基準幅の範囲内に収まっていない場合、流量制御器ＦＣの第２流体の流量制御機能に不具合があると判定される。
【００５４】
（効果）
以上、本実施形態の流量制御器ＦＣの検査方法及び流量制御器ＦＣによると、流量制御器の流量制御機能を検査することができる。また、基準取得ステップ（ＳＴ１）、対象測定ステップ（ＳＴ２）、及び判定ステップ（ＳＴ３）によって、同一の流量制御器ＦＣにおいて共通の設定条件下で新旧の第１圧力及び圧電素子の制御値を比較できる。即ち、流量制御器ＦＣの個体差によらず検査を行うことができる。この検査により、メンテナンス時に使用期間、使用頻度、使用環境などによって生じるダイヤフラムバルブＤＶの異常や経年変化を常時監視することができる。既に記録された基準データがない場合であっても、基準測定ステップ（ＳＴＡ）及び基準記録ステップ（ＳＴＢ）を設けることで判定ステップ（ＳＴ３）において基準データを用いて比較することができる。
【００５５】
基準取得ステップ（ＳＴ１）と、対象取得ステップ（ＳＴ２）とにおいて、それぞれ１回のビルドダウン方式の実施により、第１圧力が漸次減少していくことで、第１圧力及び第１圧力に対応する圧電素子の制御値の組み合わせを複数測定できる。判定ステップ（ＳＴ３）は、適用ステップを有することにより、第１流体の基準データを第２流体の基準データへと変換するフローファクターを用いることで、第２流体の基準データと第２流体の対象データとを検査することができる。オリフィスの制御によって、第２圧力検出器において測定される第２圧力は、オリフィス下流の第３圧力検出器において測定される第３圧力の影響を受け難くなる。これによって、第２圧力から導出される第２圧力検出器付近の流量を安定して算出することができる。
【００５６】
以上、種々の例示的実施形態について説明してきたが、上述した例示的実施形態に限定されることなく、様々な省略、置換、及び変更がなされてもよい。また、異なる実施形態における要素を組み合わせて他の実施形態を形成することが可能である。例えば、流量制御器ＦＣは、オリフィスＯＦと、第２圧力検出器ＦＰ２と、第３圧力検出器ＦＰ３とを備えなくともよい。この場合、例えば、ダイヤフラムバルブＤＶの下流の流量を流量制御器ＦＣの外部で測定してもよい。外部で測定されたダイヤフラムバルブＤＶの下流の流量を用いて、印加電圧Ｖｐの制御をしてもよい。
【００５７】
基準測定ステップ（ＳＴＡ）又は対象測定ステップ（ＳＴ２）における測定方法において、演算部ＣＵ１、送信部ＣＵ２、制御回路１１及びダイヤフラムバルブＤＶは、測定時間に応じて設定流量を変更してもよい。設定流量を大きく設定する場合、基準測定ステップ（ＳＴＡ）又は対象測定ステップ（ＳＴ２）の測定時間は短くなる。設定流量を小さく設定する場合、基準測定ステップ（ＳＴＡ）又は対象測定ステップ（ＳＴ２）の測定時間は長くなる。
【００５８】
設定流量を大きく設定した場合、印加電圧Ｖｐは大きく制御される。基準データ又は対象データの測定中、印加電圧Ｖｐは漸次増大するよう制御されるため、第１圧力が第１閾値の場合の印加電圧Ｖｐより大きい印加電圧Ｖｐの基準データ又は対象データが得られる。一方で、設定流量を小さく設定することで、印加電圧Ｖｐが０に近い、値の小さい場合の流量制御器ＦＣの検査をすることが可能となる。
【００５９】
以上の説明から、本開示の種々の実施形態は、説明の目的で本明細書で説明されており、本開示の範囲及び主旨から逸脱することなく種々の変更をなし得ることが、理解されるであろう。したがって、本明細書に開示した種々の実施形態は限定することを意図しておらず、真の範囲と主旨は、添付の特許請求の範囲によって示される。
【符号の説明】
【００６０】
１…流体供給システム、１１…制御回路、１２…圧電素子、１３…本体、１３ａ…流路、１３ｂ…流路、１３ｃ…弁室、１３ｄ…弁座、１４…ダイヤフラム、１５…皿バネ、１６…押さえ部材、１７…ベース部材、１８…球体、１９…支持部材、ＣＵ…制御部、ＣＵ１…演算部、ＣＵ２…送信部、ＣＵ３…取得部、ＣＵ４…記録部、ＣＵ５…測定部、ＣＵ６…判定部、ＤＰ１１，ＤＰ１２，ＤＰ１３，ＤＰ２１，ＤＰ２２，ＤＰ２３…データポイント、ＤＶ…ダイヤフラムバルブ、Ｆ…矢印、ＦＣ…流量制御器、ＦＰ１…第１圧力検出器、ＦＰ２…第２圧力検出器、ＦＰ３…第３圧力検出器、ＦＴ…温度検出器、ＩＬ…流路、Ｌ１０…基準データライン、Ｌ２０…対象データライン、Ｌ３０…基準幅ライン、ＭＴ１…検査方法、ＭＴ２…検査方法、ＯＦ…オリフィス、ＶＬ１…第１バルブ、ＶＬ２…第２バルブ、Ｖｐ…印加電圧、ΔＦ…流量差。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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