(57)【要約】【課題】１台のマスフローコントローラでガス種毎に流量を管理する。【解決手段】マスフローコントローラは、配管１を流れるガスの流量値を計測する流量計測部３と、計測された流量値と流量設定値が一致するようにバルブ２を操作する流量制御部４と、ガス種設定値または流量の補正係数に基づいて配管１を流れるガスの種類を判定するガス種判定部９と、ガス種判定部９によって判定されたガス種と計測された流量値とに基づいてガス種毎に積算流量値を算出する積算部１０と、ガス種判定部９によって判定されたガス種が酸素で、酸素以外のガス種の積算流量値が０でない場合または閾値以上の場合に、アラームを出力するアラーム出力部１２と、この場合に、配管１にガスを流せないようにして、流量制御部４による流量制御を禁止する流量制御禁止部１３とを備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管に配設されたバルブと、
前記配管を流れるガスの流量を計測するように構成された流量計測部と、
前記流量計測部によって計測された流量値と流量設定値とが一致するように前記バルブを操作するように構成された流量制御部と、
ユーザによって設定されたガス種設定値または流量の補正係数に基づいて、前記配管を流れるガスの種類を判定するように構成されたガス種判定部と、
このガス種判定部によって判定されたガスの種類と、前記流量計測部によって計測された流量値とに基づいて、ガスの種類毎に積算流量値を算出するように構成された積算部とを備えることを特徴とするマスフローコントローラ。
【請求項２】
請求項１記載のマスフローコントローラにおいて、
前記流量制御部は、前記流量計測部によって計測された流量値を前記補正係数に基づいて補正して、補正後の流量値と前記流量設定値とが一致するように前記バルブを操作し、
前記積算部は、前記ガス種判定部によって判定されたガスの種類と、前記流量計測部によって計測された後に前記流量制御部によって補正された流量値とに基づいて、ガスの種類毎に積算流量値を算出することを特徴とするマスフローコントローラ。
【請求項３】
請求項１または２記載のマスフローコントローラにおいて、
前記ガス種判定部によって判定されたガス種が酸素で、酸素以外のガス種の積算流量値が０でない場合に、アラームを出力するように構成されたアラーム出力部をさらに備えることを特徴とするマスフローコントローラ。
【請求項４】
請求項１または２記載のマスフローコントローラにおいて、
前記ガス種判定部によって判定されたガス種が酸素で、酸素以外のガス種の積算流量値が閾値以上の場合に、アラームを出力するように構成されたアラーム出力部をさらに備えることを特徴とするマスフローコントローラ。
【請求項５】
請求項１または２記載のマスフローコントローラにおいて、
前記ガス種判定部によって判定されたガス種が酸素で、酸素以外のガス種の積算流量値が０でない場合に、前記配管にガスを流せないようにして、前記流量制御部による流量制御を禁止するように構成された流量制御禁止部をさらに備えることを特徴とするマスフローコントローラ。
【請求項６】
請求項１または２記載のマスフローコントローラにおいて、
前記ガス種判定部によって判定されたガス種が酸素で、酸素以外のガス種の積算流量値が閾値以上の場合に、前記配管にガスを流せないようにして、前記流量制御部による流量制御を禁止するように構成された流量制御禁止部をさらに備えることを特徴とするマスフローコントローラ。
【請求項７】
配管を流れるガスの流量を計測する第１のステップと、
前記第１のステップで計測した流量値と流量設定値とが一致するように、前記配管に配設されたバルブを操作する第２のステップと、
ユーザによって設定されたガス種設定値または流量の補正係数に基づいて、前記配管を流れるガスの種類を判定する第３のステップと、
この第３のステップで判定したガスの種類と、前記第１のステップで計測した流量値とに基づいて、ガスの種類毎に積算流量値を算出する第４のステップとを含むことを特徴とする流量管理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マスフローコントローラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、流体の流量を制御するマスフローコントローラ（以下、ＭＦＣ）が製品化されている。このようなＭＦＣでは、酸素などの支燃性ガスを流す場合、配管に油分が付着していると発火する恐れがあり災害につながる可能性がある。
一方、装置メーカーの在庫管理や現場での利便性要求に応じて、ガス種の変更が可能なマルチガス対応のＭＦＣが増えてきている。マルチガス対応のＭＦＣの場合、酸素を流す前に他のガスを流す可能性があり、配管に油分が付着する可能性がある。
【０００３】
しかしながら、従来のマルチガス対応のＭＦＣでは、ガス種毎に積算流量（使用量）を分けていないため、単純な積算流量だけでは酸素以外のガスの流量を判断することができないという課題があった。配管に窒素ガスを送り込む窒素パージを実施すれば、配管内に滞留していた他のガスを除去することができるが、窒素ガスの流量も積算流量に合算されるので、使用していたガス種の流量を知ることはできない。
【０００４】
酸素などを扱う場合は誤使用で事故を引き起こす可能性があるため、酸素以外のガスの流量を知ることは重要である。
特許文献１に開示されたガス流量制御装置では、ガス種毎に流量を管理することが可能であるが、ガス種毎にＭＦＣを設けており、１台のＭＦＣでガス種毎に積算流量を分ける技術は従来実現されていなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３１９１５２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、１台のマスフローコントローラでガス種毎に流量を管理する技術を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のマスフローコントローラは、配管に配設されたバルブと、前記配管を流れるガスの流量を計測するように構成された流量計測部と、前記流量計測部によって計測された流量値と流量設定値とが一致するように前記バルブを操作するように構成された流量制御部と、ユーザによって設定されたガス種設定値または流量の補正係数に基づいて、前記配管を流れるガスの種類を判定するように構成されたガス種判定部と、このガス種判定部によって判定されたガスの種類と、前記流量計測部によって計測された流量値とに基づいて、ガスの種類毎に積算流量値を算出するように構成された積算部とを備えることを特徴とするものである。
また、本発明のマスフローコントローラの１構成例において、前記流量制御部は、前記流量計測部によって計測された流量値を前記補正係数に基づいて補正して、補正後の流量値と前記流量設定値とが一致するように前記バルブを操作し、前記積算部は、前記ガス種判定部によって判定されたガスの種類と、前記流量計測部によって計測された後に前記流量制御部によって補正された流量値とに基づいて、ガスの種類毎に積算流量値を算出することを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明のマスフローコントローラの１構成例は、前記ガス種判定部によって判定されたガス種が酸素で、酸素以外のガス種の積算流量値が０でない場合に、アラームを出力するように構成されたアラーム出力部をさらに備えることを特徴とするものである。
また、本発明のマスフローコントローラの１構成例は、前記ガス種判定部によって判定されたガス種が酸素で、酸素以外のガス種の積算流量値が閾値以上の場合に、アラームを出力するように構成されたアラーム出力部をさらに備えることを特徴とするものである。
また、本発明のマスフローコントローラの１構成例は、前記ガス種判定部によって判定されたガス種が酸素で、酸素以外のガス種の積算流量値が０でない場合に、前記配管にガスを流せないようにして、前記流量制御部による流量制御を禁止するように構成された流量制御禁止部をさらに備えることを特徴とするものである。
また、本発明のマスフローコントローラの１構成例は、前記ガス種判定部によって判定されたガス種が酸素で、酸素以外のガス種の積算流量値が閾値以上の場合に、前記配管にガスを流せないようにして、前記流量制御部による流量制御を禁止するように構成された流量制御禁止部をさらに備えることを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の流量管理方法は、配管を流れるガスの流量を計測する第１のステップと、前記第１のステップで計測した流量値と流量設定値とが一致するように、前記配管に配設されたバルブを操作する第２のステップと、ユーザによって設定されたガス種設定値または流量の補正係数に基づいて、前記配管を流れるガスの種類を判定する第３のステップと、この第３のステップで判定したガスの種類と、前記第１のステップで計測した流量値とに基づいて、ガスの種類毎に積算流量値を算出する第４のステップとを含むことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ガスの種類毎に積算流量値を算出することにより、酸素以外のガスの積算流量を知ることができ、安全性を確保することができる。
【００１１】
また、本発明では、アラーム出力部を設けることにより、安全性をさらに高めることができる。
【００１２】
また、本発明では、流量制御禁止部を設けることにより、安全性をさらに高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の実施例に係るマスフローコントローラの構成を示す図である。
【図２】図２は、本発明の実施例に係るマスフローコントローラの動作を説明するフローチャートである。
【図３】図３は、本発明の実施例に係るマスフローコントローラを実現するコンピュータの構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施例に係るＭＦＣの構成を示す図である。ＭＦＣは、流量制御の対象となるガスが流れる配管１に配設されたバルブ２と、配管１を流れるガスの流量値ＰＶを計測する流量計測部３と、流量計測部３によって計測された流量値ＰＶと流量設定値ＳＰとが一致するようにバルブ２を操作する流量制御部４と、ユーザの指示により流量設定値ＳＰを設定する流量設定部５と、ユーザの指示により配管１を流れるガスの種類を示すガス種設定値Ｋを設定するガス種設定部６と、ユーザの指示により流量の補正係数Ｃ．Ｆ．（コンバージョンファクタ）を設定する補正係数設定部７と、流量設定値ＳＰとガス種設定値Ｋと補正係数Ｃ．Ｆ．とガス種毎の積算流量値ＰＶＩとを記憶する記憶部８と、ガス種設定値Ｋまたは補正係数Ｃ．Ｆ．に基づいて、配管１を流れるガスの種類を判定するガス種判定部９と、ガス種毎に積算流量値ＰＶＩを算出する積算部１０と、流量値ＰＶまたは積算流量値ＰＶＩを表示する表示部１１と、ガス種判定部９によって判定されたガス種が酸素で、酸素以外のガス種の積算流量値ＰＶＩが０でない場合または閾値以上の場合に、アラームを出力するアラーム出力部１２と、ガス種判定部９によって判定されたガス種が酸素で、酸素以外のガス種の積算流量値ＰＶＩが０でない場合または閾値以上の場合に、配管１にガスを流せないようにして、流量制御部４による流量制御を禁止する流量制御禁止部１３とを備えている。
【００１５】
以下、本実施例のＭＦＣの動作について説明する。図２はＭＦＣの動作を説明するフローチャートである。
ユーザは、ＭＦＣの操作パネル（不図示）を操作して流量設定値ＳＰを設定する。この流量設定値ＳＰは、流量設定部５によって記憶部８に登録される。
【００１６】
また、ユーザは、操作パネルを操作して、配管１を流れるガスの種類を指定する。ガス種設定部６は、ユーザが指定したガスの種類に対応するガス種設定値Ｋを記憶部８に登録する。ＭＦＣが標準で対応しているガス種についてはガス種設定値Ｋが用意されており、このガス種に対応する補正係数Ｃ．Ｆ．も予め用意されている。具体的には、補正係数設定部７は、ガス種設定値Ｋが設定された時点で、記憶部８に予め用意されている標準の補正係数Ｃ．Ｆ．の中からガス種設定値Ｋに対応する補正係数Ｃ．Ｆ．を、配管１を流れるガスの補正係数Ｃ．Ｆ．として記憶部８に設定する。
【００１７】
一方、ＭＦＣが標準で対応していないガス種については、補正係数Ｃ．Ｆ．を手動で設定する必要がある。ユーザによって設定された補正係数Ｃ．Ｆ．は、補正係数設定部７によって記憶部８に登録される。
【００１８】
流量計測部３は、配管１を流れるガスの流量を継続的に計測する（図２ステップＳ１００）。この流量計測部３は、ＭＦＣに設けられている周知の構成である。
ガス種判定部９は、ガス種設定部６によって記憶部８に設定されたガス種設定値Ｋに基づいて、配管１を流れるガスの種類を判定する（図２ステップＳ１０１）。
【００１９】
上記のとおり、ＭＦＣが標準で対応していないガス種についてはガス種設定値Ｋが用意されていない。ガス種判定部９は、ガス種設定値Ｋが設定されていない場合、補正係数設定部７によって記憶部８に設定された補正係数Ｃ．Ｆ．に基づいて、配管１を流れるガスの種類を判定する（ステップＳ１０１）。補正係数Ｃ．Ｆ．は、ガス種と１対１の関係にある。ガス種判定部９の内部には、補正係数Ｃ．Ｆ．とガス種との対応表が予め用意されている。ガス種判定部９は、補正係数設定部７によって記憶部８に設定された補正係数Ｃ．Ｆ．に対応するガス種の情報を対応表から取得することにより、ガス種を判定する。また、ガス種判定部９は、補正係数設定部７によって記憶部８に設定された補正係数Ｃ．Ｆ．と一致する補正係数Ｃ．Ｆ．の値が対応表に登録されていない場合、対応表に登録された補正係数Ｃ．Ｆ．の値のうち、記憶部８に設定された補正係数Ｃ．Ｆ．と最も近い値に対応するガス種の情報を対応表から取得すればよい。
【００２０】
流量制御部４は、流量計測部３によって計測された流量値ＰＶを、補正係数設定部７によって記憶部８に設定された補正係数Ｃ．Ｆ．に基づいて補正する（図２ステップＳ１０２）。ＭＦＣが例えば窒素ガスで校正されている場合、窒素ガスの既知の補正係数をＣ．Ｆ．Ｎ2とすると、配管１を流れるガスの補正後の流量値ＰＶ’は、以下の式で計算できる。
ＰＶ’＝ＰＶ×（Ｃ．Ｆ．／Ｃ．Ｆ．Ｎ2）                         ・・・（１）
【００２１】
そして、流量制御部４は、補正後の流量値ＰＶ’と記憶部８に設定された流量設定値ＳＰとが一致するようにバルブ２を操作する（図２ステップＳ１０３）。
【００２２】
積算部１０は、ガス種判定部９によって判定されたガスの種類と、記憶部８に記憶されている現時点までのガス種毎の積算流量値と、流量制御部４によって補正された流量値ＰＶ’とに基づいて、ガス種毎に積算流量値を算出する（図２ステップＳ１０４）。具体的には、積算部１０は、ガス種判定部９によって判定されたガス種の現時点までの積算流量値ＰＶＩｏｌｄを記憶部８から取得し、この積算流量値ＰＶＩｏｌｄに、流量制御部４によって補正された流量値ＰＶ’を加算した値（ＰＶＩｏｌｄ＋ＰＶ’）を当該ガス種の最新の積算流量値ＰＶＩｎｅｗとする。そして、積算部１０は、記憶部８に記憶されている当該ガス種の積算流量値ＰＶＩｏｌｄを、算出した最新の積算流量値ＰＶＩｎｅｗに更新する。
【００２３】
こうして、積算部１０は、ガス種判定部９によって判定されたガス種の積算流量値を最新の値に更新することができる。本実施例では、ガス種毎に積算流量値を算出することにより、酸素以外のガスの積算流量を知ることができ、安全性を確保することができる。
【００２４】
表示部１１は、流量制御部４によって補正された流量値ＰＶ’（瞬時流量）または積算部１０によって算出された積算流量値ＰＶＩｎｅｗを表示する（図２ステップＳ１０５）。流量値ＰＶ’と積算流量値ＰＶＩｎｅｗのどちらを表示するかはユーザがＭＦＣの操作パネルを操作して選択することができる。
また、表示部１１は、ユーザがＭＦＣの操作パネルを操作して表示したいガスを選択したときに、ユーザが選択したガスの積算流量値ＰＶＩを記憶部８から取得して表示することも可能である。
【００２５】
次に、アラーム出力部１２は、ガス種判定部９によって判定されたガス種が酸素で（図２ステップＳ１０６においてＹＥＳ）、酸素以外のガス種の積算流量値ＰＶＩが０でない場合（図２ステップＳ１０７においてＹＥＳ）、アラームを出力する（図２ステップＳ１０８）。アラームの出力方法としては、例えば安全性に問題があることを知らせるメッセージを表示したり、アラーム通知用のＬＥＤを点滅または点灯させたり、アラーム通知用の信号を外部に出力したりする等の方法がある。
【００２６】
また、流量制御禁止部１３は、ガス種判定部９によって判定されたガス種が酸素で（ステップＳ１０６においてＹＥＳ）、酸素以外のガス種の積算流量値ＰＶＩが０でない場合（ステップＳ１０７においてＹＥＳ）、バルブ２を全閉にし、流量制御部４による流量制御を禁止する（図２ステップＳ１０９）。
こうして、例えばユーザの指示によってＭＦＣの動作が終了するまで（図２ステップＳ１１０においてＹＥＳ）、ステップＳ１００〜Ｓ１０９の処理が一定時間毎に実行される。
【００２７】
なお、アラーム出力部１２は、ガス種判定部９によって判定されたガス種が酸素で、酸素以外のガス種の積算流量値ＰＶＩが所定の閾値以上の場合に、アラームを出力してもよい。同様に、流量制御禁止部１３は、ガス種判定部９によって判定されたガス種が酸素で、酸素以外のガス種の積算流量値ＰＶＩが所定の閾値以上の場合に、バルブ２を全閉にし、流量制御部４による流量制御を禁止してもよい。
また、バルブ２とは別に、ＭＦＣよりも上流側の配管１にバルブを別途設けて、このバルブを流量制御禁止部１３が全閉にすることにより、配管１にガスを流せないようにしてもよい。
【００２８】
アラーム出力部１２と流量制御禁止部１３の両方を設けることは本発明の必須の構成要件ではなく、アラーム出力部１２と流量制御禁止部１３のどちらか一方のみを設けるようにしてもよい。
【００２９】
本実施例のＭＦＣの流量制御部４と流量設定部５とガス種設定部６と補正係数設定部７と記憶部８とガス種判定部９と積算部１０と表示部１１とアラーム出力部１２と流量制御禁止部１３とは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置及びインターフェースを備えたコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。このコンピュータの構成例を図３に示す。コンピュータは、ＣＰＵ１００と、記憶装置１０１と、インターフェイス装置（以下、Ｉ／Ｆと略する）１０２とを備えている。Ｉ／Ｆ１０２には、バルブ２と流量計測部３と表示装置などが接続される。このようなコンピュータにおいて、本発明の流量管理方法を実現させるためのプログラムは記憶装置１０１に格納される。ＣＰＵ１００は、記憶装置１０１に格納されたプログラムに従って本実施例で説明した処理を実行する。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は、マスフローコントローラに適用することができる。
【符号の説明】
【００３１】
１…配管、２…バルブ、３…流量計測部、４…流量制御部、５…流量設定部、６…ガス種設定部、７…補正係数設定部、８…記憶部、９…ガス種判定部、１０…積算部、１１…表示部、１２…アラーム出力部、１３…流量制御禁止部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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