(57)【要約】【課題】ゼロ値補正を行ってから流量制御装置を再稼働するまでの間にゼロ値がずれた場合であっても、流体の流量を正確に得ることが可能な流量制御装置を提供する。【解決手段】流量制御装置１０は、流体が流れる流路２０と、流路を流れる流体の流量を計測する流量計センサー部３０と、流路を流れる流体の流量を設定された流量に調整する調整弁４０と、流量計センサー部から出力された信号に基づいて流体の流量を演算する制御部５０と、を有する。制御部は、調整弁によって流路が閉じられているときに演算した流量値をゼロとするゼロ値補正を行った後、調整弁によって流路が開かれるまで、演算した流量値がゼロ値であることを監視するゼロ値監視を行う。そして、制御部は、ゼロ値監視中に、演算した流量値が予め設定した閾値の範囲を超えたときにゼロ値補正を行う。【選択図】図１
2015075405.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が流れる流路と、
前記流路を流れる流体の流量を計測する流量計センサー部と、
前記流路を流れる流体の流量を設定された流量に調整する調整弁と、
前記流量計センサー部から出力された信号に基づいて流体の流量を演算する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記調整弁によって前記流路が閉じられているときに演算した流量値をゼロとするゼロ値補正を行った後、前記調整弁によって前記流路が開かれるまで、演算した流量値がゼロ値であることを監視するゼロ値監視を行い、前記ゼロ値監視中に、演算した流量値が予め設定した閾値の範囲を超えたときに前記ゼロ値補正を行う流量制御装置。
【請求項２】
前記流量計センサー部は、異なる２点において流体の物理量を電圧値の信号として検出する第１と第２のセンサーを含み、
前記制御部は、前記ゼロ値監視中に、前記第１のセンサーによって検出したピーク電圧と、前記第２のセンサーによって検出したピーク電圧とのピーク電圧差を測定し、ピーク電圧差の測定値と装置稼働時に測定したピーク電圧差の初期値との差が予め設定した閾値の範囲を超えたときに異常が生じたと判断する、請求項１に記載の流量制御装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記流量計センサー部から出力する信号または前記流量計センサー部に入力する信号の少なくとも一方の増幅倍率を変更自在であり、
前記制御部は、前記ゼロ値監視中に、前記増幅倍率が予め設定した閾値の範囲を超えたときに異常が生じたと判断する、請求項１に記載の流量制御装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記ゼロ値監視中に、ゼロ値補正を行ったときに前記流量計センサー部から出力されている値と、装置稼働時にゼロ値補正を行ったときに前記流量計センサー部から出力された初期値との差が予め設定した閾値の範囲を超えたときに異常が生じたと判断する、請求項１に記載の流量制御装置。
【請求項５】
装置の作動状態を報知する報知部をさらに有し、
前記制御部は、異常が生じたと判断したときに報知部を作動させて、装置の異常状態を報知する、請求項２〜４のいずれか１項に記載の流量制御装置。
【請求項６】
前記流路に連通する流体流入管と流体流出管とを備えるケーシング内に、前記流路、前記流量計センサー部、前記調整弁、および前記制御部を収納してユニット化してなる、請求項１〜５のいずれか１項に記載の流量制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流量制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造分野、化学工場、食品分野、バイオ分野などの各種産業における流体輸送においては、予め設定された流量値に流体の実流量を近づける動作を制御する流量制御装置が広く用いられている。流量制御装置は、流路を流れる流体の流量を計測する流量計センサー部と、流路を流れる流体の流量を設定された流量に調整する調整弁と、を有している。流量計センサー部において用いられるセンサー類が環境温度の変化や経年変化などの影響を受け、流路内を流体が流れていないにも拘わらず、測定した流量値がゼロを示さないことが生じ得る。流量を正確に測定するため、流量制御装置ではゼロ値補正を行っている（特許文献１参照。）。まず、調整弁によって流路が閉じられているときに流量計センサー部が測定した値を基本値（流量ゼロの場合の値、すなわちゼロ値）として記憶しておく。そして、調整弁によって流路を開いて流量計が測定した値に対して、記憶された基本値を増減することによって補正し、流量値を得ている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−８２７９９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された技術にあっては、ゼロ値補正を行った直後に、流量制御装置を再稼働する場合すなわち調整弁によって流量の制御を行う場合には、ゼロ値がずれる問題は生じない。
【０００５】
しかしながら、ゼロ値補正を行ってから流量制御装置を再稼働するまでの間はゼロ値の監視を行っていない。このため、流量制御装置を再稼働するまでに、ゼロ値がずれる虞がある。ゼロ値がずれる原因としては、環境や流体の温度変化、各種センサーや回路の劣化などがある。
【０００６】
流量制御装置の再稼働の前にゼロ値がずれてしまうと、流量制御装置を再稼働させても、もはや、正確な流量を得ることはできない。流量制御装置には、外部から流量制御命令が発動されたら即座に稼動（流量を制御）できることが要求される。製造タクトが厳しい製造装置、例えば、半導体製造装置にあっては、流量制御命令が発動された後にゼロ値補正を行う時間的な余裕はない。
【０００７】
ゼロ値補正から流量制御装置の再稼働までの間に生じたゼロ値のずれを、製品の不具合状況などから確認することも考えられるが、ゼロ値のずれに対する対処が極めて遅くなってしまう。このため、ゼロ値補正から流量制御装置の再稼働までの間に生じるゼロ値のずれに関して、迅速に気付く必要がある。
【０００８】
そこで、本発明は、ゼロ値補正を行ってから流量制御装置を再稼働するまでの間にゼロ値がずれた場合であっても、流体の流量を正確に得ることが可能な流量制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成する本発明の流量制御装置は、流体が流れる流路と、前記流路を流れる流体の流量を計測する流量計センサー部と、前記流路を流れる流体の流量を設定された流量に調整する調整弁と、前記流量計センサー部から出力された信号に基づいて流体の流量を演算する制御部と、を有している。前記制御部は、前記調整弁によって前記流路が閉じられているときに演算した流量値をゼロとするゼロ値補正を行った後、前記調整弁によって前記流路が開かれるまで、演算した流量値がゼロ値であることを監視するゼロ値監視を行う。そして、前記制御部は、前記ゼロ値監視中に、演算した流量値が予め設定した閾値の範囲を超えたときに前記ゼロ値補正を行う。
【発明の効果】
【００１０】
制御部は、ゼロ値監視中に、演算した流量値が予め設定した閾値の範囲を超えたときにゼロ値補正を行うため、流量制御装置を再稼働する前にゼロ値がずれる虞がない。したがって、流量制御装置によって流量制御を再度行うときには、流体の流量を迅速かつ正確に得ることができ、その結果、流量制御を迅速かつ正確に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態に係る流量制御装置を示す概略構成図である。
【図２】ゼロ値監視の手順を示すフローチャートである。
【図３】ゼロ値監視中に、ピーク電圧差に基づいて異常が生じたことをさらに検出する手順を示すフローチャートである。
【図４】ゼロ値監視中に、増幅倍率に基づいて異常が生じたことをさらに検出する手順を示すフローチャートである。
【図５】ゼロ値監視中に、流量計センサー部の出力値の初期値に対するずれ量に基づいて異常が生じたことをさらに検出する手順を示すフローチャートである。
【図６】ゼロ値監視中に、ゼロ値補正を繰り返し行っている間に、流量計センサー部の出力値が初期値に対してずれ量が大きくなっていく様子を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる。
【００１３】
図１は、実施形態に係る流量制御装置１０を示す概略構成図である。
【００１４】
図１を参照して、流量制御装置１０は、概説すれば、流体が流れる流路２０と、流路２０を流れる流体の流量を計測する流量計センサー部３０と、流路２０を流れる流体の流量を設定された流量に調整する調整弁４０と、流量計センサー部３０から出力された信号に基づいて流体の流量を演算する制御部５０と、を有している。流路２０、流量計センサー部３０、調整弁４０、および制御部５０は、ケーシング６０内に収納され、流量制御装置１０をユニット化している。流量制御装置１０は、装置の作動状態を報知する報知部７０をさらに有している。制御部５０は、流量計センサー部３０、調整弁４０、および報知部７０と接続されている。さらに、制御部５０は、例えば半導体製造装置などの外部の製造装置における装置側制御部８０と接続されている。制御部５０は、装置側制御部８０との間で、流体の流量に関する信号などを送受信する。そして、制御部５０は、流体の流量を演算し、調整弁４０の作動を制御し、流路２０を流れる流体の流量を設定された流量に調整する。以下、本実施形態の流量制御装置１０について詳述する。
【００１５】
ケーシング６０は、流路２０に連通する流体流入管２１と、流体流出管２２とを備えている。ケーシング６０内に、流量計センサー部３０、調整弁４０がボルト、ナットなどによって固定されている。流体流入管２１、流量計センサー部３０、調整弁４０、および流体流出管２２は、この順で流体の流れ方向に連続して接続されている。ケーシング６０は、ＰＶＤＦなどの樹脂材料から形成されている。流量制御装置１０をユニット化することによって、流量制御装置１０の小型化を図ることができ、修理や交換作業を容易に行うことができる。
【００１６】
流量計センサー部３０は、流量を計測できる限りにおいて計測方式は特に限定されるものではない。本実施形態においては、例えば、超音波流量計用のセンサー部を適用している。超音波流量計は、流体中に超音波振動を伝搬させ、流れの上流側からの超音波伝搬時間と下流側からの超音波伝搬時間との差から流体の流速及び流量を計測する。流量計センサー部３０は、流体流入管２１に連通する直管形状の測定管３１と、測定管３１の外周面に軸線方向に離間して取り付けられる２つの超音波送受信器３２ｕ、３２ｄとを備えている。それぞれの超音波送受信器３２ｕ、３２ｄは、測定管３１を取り囲むように測定管３１の外周面に固定された筒状の伝送体３３と、伝送体３３の軸線方向端面に固着された円板状の超音波トランスデューサ３４ｕ、３４ｄとを有している。伝送体３３は、超音波トランスデューサ３４ｕ、３４ｄが固着された軸線方向端面から他方の軸線方向端面に向かって外径が小さくなる略円錐形状を有している。超音波トランスデューサ３４ｕ、３４ｄは、軸線方向端面間に電圧が印加され、軸線方向に伸縮することによって超音波振動を発生する。超音波トランスデューサ３４ｕ、３４ｄは、測定管３１の外周面との間に隙間を隔てて配置されている。超音波トランスデューサ３４ｕ、３４ｄによって発生した超音波振動は、伝送体３３にのみ伝搬する。
【００１７】
流量計センサー部３０においては、一方の超音波送受信器３２ｕから発信した超音波振動を測定管３１内の流体を経て他方の超音波送受信器３２ｄによって受信し、２つの超音波送受信器３２ｕ、３２ｄ間の超音波伝搬時間を測定する。次に、発信側と受信側の超音波送受信器３２ｕ、３２ｄを切り換え、他方の超音波送受信器３２ｄから発信した超音波振動を測定管３１内の流体を経て一方の超音波送受信器３２ｕによって受信し、２つの超音波送受信器３２ｕ、３２ｄ間の超音波伝搬時間を測定する。これらの超音波伝搬時間の差から流体の流速及び流量を計測する。
【００１８】
超音波流量計用の流量計センサー部３０は、図示した直管形状の測定管３１を用いるタイプに限定されない。Ｕ字形状の測定管を用いるタイプ、超音波送受信器から発生する超音波振動を測定管中の流体の流れ方向に対して斜めに伝搬するタイプ、超音波振動を測定管の内面において反射させて伝搬するタイプなどがあり、いずれのタイプの流量計センサー部をも適用することができる。
【００１９】
調整弁４０は、流量を調整できる限りにおいて調整方式は特に限定されるものではない。本実施形態においては、例えば、供給される操作圧に応じて弁本体の開度を調整して流体の流量を調節するダイヤフラム弁を適用している。制御部５０は、装置側制御部８０から受信した流体の流量に関する信号に基づいて、調整弁４０に供給する操作圧を調整する。操作圧の調整は、電気的に駆動する電磁弁（図示せず）を用いる。
【００２０】
制御部５０は、ＣＰＵを主体に構成され、ＲＡＭやＲＯＭなどの記憶部を有している。流量制御装置１０全体の制御を司る制御プログラムは、ＲＯＭに格納され、ＣＰＵによって読み出されて実行される。制御部５０は、流量計アンプ部５１を含んでいる。流量計アンプ部５１は、流量計センサー部３０から出力された信号から流量を演算する。流量計アンプ部５１は、送信側の超音波送受信器３２ｕ（または３２ｄ）に一定周期の超音波振動を出力する発信回路と、受信側の超音波送受信器３２ｄ（または３２ｕ）からの超音波振動を受信する受信回路と、各超音波振動の伝搬時間を比較する比較回路と、比較回路から出力された伝搬時間差から流量を演算する演算回路とを備えている。制御部５０は流量計アンプ部５１から出力された流量に対して、設定された流量になるようにフィードバック制御して、調整弁４０に供給する操作圧を増減制御する制御回路を有している。
【００２１】
報知部７０は、警報を発するランプやスピーカーなどから構成される。制御部５０は、流量制御装置１０に異常が生じたと判断したときには、報知部７０を作動させて、装置の異常状態を作業者に報知する。
【００２２】
次に、本実施形態の作用を説明する。
【００２３】
図２は、ゼロ値監視の手順を示すフローチャートである。本実施形態にあっては、制御部５０は、ゼロ値補正から流量制御を再開するまでの間、図３〜図５に示すように、他の監視項目についても監視している。図３は、ゼロ値監視中に、ピーク電圧差に基づいて異常が生じたことをさらに検出する手順を示すフローチャート、図４は、ゼロ値監視中に、増幅倍率に基づいて異常が生じたことをさらに検出する手順を示すフローチャート、図５は、ゼロ値監視中に、流量計センサー部３０の出力値の初期値に対するずれ量に基づいて異常が生じたことをさらに検出する手順を示すフローチャートである。
【００２４】
まず、半導体製造装置などの配管系に流量制御装置１０を組み込んだ後、流量制御装置１０の初期設定を行う。初期設定は、計測準備、および流量ゼロ設定の各段階を経て行う。調整弁４０によって流路２０を開き、流路２０に流体を流し、流体中の気泡を抜き、流路２０内を流体によって満たされた状態とする（計測準備）。調整弁４０によって流路２０を閉じ、流量計センサー部３０によって、流れの上流側からの超音波伝搬時間と下流側からの超音波伝搬時間との差から流体の流速および流量を計測する（流量測定）。そして、測定した流量を初期の流量ゼロと設定する（流量ゼロ設定）。これにより、流量制御を開始するための準備が完了する。
【００２５】
本実施形態においては、流量制御を開始した後、制御部５０は、調整弁４０によって流路２０が閉じられているときに演算した流量値をゼロとするゼロ値補正を行う。その後、調整弁４０によって流路２０が開かれるまで、演算した流量値がゼロ値であることを監視するゼロ値監視を行う。そして、制御部５０は、ゼロ値監視中に、演算した流量値が予め設定した閾値から外れたときにゼロ値補正を行っている。以下、図２を参照しつつ、ゼロ値監視の手順を説明する。
【００２６】
装置側制御部８０は、流量制御装置１０の制御部５０に対して流量制御命令を発動する。制御部５０は、流量制御命令を受けて、調整弁４０の開度をフィードバック制御して、設定された流量になるように流量のフィードバック制御を開始する（ステップＳ１）。
【００２７】
装置側制御部８０は、流量制御装置１０の制御部５０に対して流量制御中止命令を発動する（ステップＳ２）。
【００２８】
制御部５０は、流量制御中止命令を受けて、調整弁４０を全閉状態にし、流路２０を閉じる。調整弁４０によって流路２０を閉じた状態で、制御部５０の流量計アンプ部５１は、流量計センサー部３０から出力された信号から流量を演算する（ステップＳ３）。
【００２９】
調整弁４０を全閉状態にすると、演算した流量値は、理論上は流量「ゼロ」になるはずであるが、現実的には流量「ゼロ」にならないことが多い。その原因としては、例えば、超音波トランスデューサ３４ｕ、３４ｄの特性の差異や、伝送体３３との接合状態の経年劣化などが挙げられる。そこで、演算した流量値が異常な流量値であるか否かを確認する。制御部５０は、ステップＳ３において演算した流量値が、予め設定される閾値（１）の範囲内にあるか否かを判断する（ステップＳ４）。閾値（１）には、全閉状態では考えられない流量値が設定されている。閾値（１）の範囲は、適宜設定することができるが、一例を挙げれば、設計上の最大流量の±２％の範囲に設定する。
【００３０】
演算した流量値が閾値（１）の範囲を超えた場合は、流量制御装置１０において漏水や機器の損傷などが生じていることが疑われる。制御部５０は、演算した流量値が閾値（１）の範囲を超えた場合には（ステップＳ４：「ＮＯ」）、流量制御装置１０に異常が生じたと判断し、報知部７０を作動させて、装置の異常状態を作業者に報知する（ステップＳ５）。その後、制御部５０は、処理を終了する。
【００３１】
演算した流量値が閾値（１）の範囲内の場合には（ステップＳ４：「ＹＥＳ」）、ゼロ値補正を行うことが必要な流量であるか否かを確認する。制御部５０は、ステップＳ３において演算した流量値が、予め設定される閾値（２）の範囲外にあるか否かを判断する（ステップＳ６）。閾値（２）には、流量「ゼロ」の誤差範囲とされる流量値が設定されている。閾値（２）の範囲は、適宜設定することができるが、一例を挙げれば、設計上の最大流量の±１％の範囲に設定する。
【００３２】
演算した流量値が閾値（２）の範囲内の場合には（ステップＳ６：「ＮＯ」）、ゼロ値補正を行う必要がなく、処理はステップＳ８のゼロ値監視に進む。
【００３３】
演算した流量値が閾値（１）の範囲内ではあるが、閾値（２）の範囲を超えた場合には（ステップＳ６：「ＹＥＳ」）、制御部５０は、ゼロ値補正を行うことを決定する。制御部５０は、演算した流量値を、新しく流量ゼロとするゼロ値補正を行う（ステップＳ７）。
【００３４】
制御部５０は、装置側制御部８０から次の流量制御命令を受けるまで、つまり、調整弁４０によって流路２０が開かれるまで、ゼロ値が安定しているか否かの監視を開始する（ステップＳ８）。
【００３５】
ゼロ値監視は、演算した流量値がゼロ値であることを監視するものであり、ステップＳ４〜Ｓ７と同様の処理が行われる（ステップＳ９〜Ｓ１２）。ゼロ値監視は、予め設定された時間の間に演算した複数の流量値の平均の流量値、あるいは予め設定された時間ごとに演算した流量値に基づいて行う。
【００３６】
制御部５０は、演算した流量値が、閾値（１）の範囲内にあるか否かを判断する（ステップＳ９）。
【００３７】
制御部５０は、演算した流量値が閾値（１）の範囲を超えた場合には（ステップＳ９：「ＮＯ」）、流量制御装置１０に異常が生じたと判断し、報知部７０を作動させて、装置の異常状態を作業者に報知する（ステップＳ１０）。その後、制御部５０は、処理を終了する。
【００３８】
制御部５０は、演算した流量値が閾値（１）の範囲内にある場合には（ステップＳ９：「ＹＥＳ」）、演算した流量値が閾値（２）の範囲外にあるか否かを判断する（ステップＳ１１）。演算した流量値が閾値（２）の範囲内の場合には（ステップＳ１１：「ＮＯ」）、ゼロ値補正を行う必要がない。処理は、ステップＳ９に戻り、制御部５０は、調整弁４０によって流路２０が開かれるまで、ゼロ値監視を継続する。
【００３９】
演算した流量値が閾値（１）の範囲内ではあるが、閾値（２）の範囲を超えた場合には（ステップＳ１１：「ＹＥＳ」）、制御部５０は、ゼロ値補正を行うことを決定する。制御部５０は、演算した流量値を、新しく流量ゼロとするゼロ値補正を行う（ステップＳ１２）。処理は、ステップＳ９に戻り、制御部５０は、調整弁４０によって流路２０が開かれるまで、ゼロ値監視を継続する。
【００４０】
制御部５０は、ゼロ値監視中に装置側制御部８０から次の流量制御命令を受けると、ゼロ値監視を直ちに終了し、調整弁４０の開度をフィードバック制御して、設定された流量になるように流量のフィードバック制御に移行する。
【００４１】
ゼロ値補正を行ってから流量制御装置１０を再稼働するまで、ゼロ値の監視を行い、ゼロ値がずれたときには、このずれに迅速に気付くことができ、必要に応じてゼロ値補正を行っている。このため、流量制御装置１０を再稼働する前にゼロ値がずれる虞がない。したがって、流量制御装置１０によって流量制御を再度行うときには、流体の流量を迅速かつ正確に得ることができ、その結果、流量制御を迅速かつ正確に行うことが可能となる。
【００４２】
次に、図３を参照して、ゼロ値監視中に、ピーク電圧差に基づいて異常が生じたことをさらに検出する手順について説明する。
【００４３】
本実施形態の流量計センサー部３０は、異なる２点において流体の物理量を電圧値の信号として検出する第１と第２のセンサーとして、２つの超音波トランスデューサ３４ｕ、３４ｄを備えている。２つの超音波トランスデューサ３４ｕ、３４ｄによって、物理量として、流体中における超音波伝搬時間を測定している。
【００４４】
制御部５０は、ゼロ値監視を開始すると、第１のセンサーとしての上流側の超音波トランスデューサ３４ｕから、第２のセンサーとしての下流側の超音波トランスデューサ３４ｄに超音波が送信される。同様に、下流側の超音波トランスデューサ３４ｄから、上流側の超音波トランスデューサ３４ｕに超音波が送信される（ステップＳ１１）。
【００４５】
制御部５０は、上流側の超音波トランスデューサ３４ｕによって検出した受信波の最大振幅の電圧値（ピーク電圧）Ｙ（Ｒ）と、下流側の超音波トランスデューサ３４ｄによって検出した受信波の最大振幅の電圧値（ピーク電圧）Ｘ（Ｒ）とのピーク電圧差Ｚ（Ｒ）を測定する（ステップＳ１２）。
【００４６】
制御部５０は、流量制御装置１０の稼働時に測定したピーク電圧差の初期値Ｚ（０）を記憶している。制御部５０は、ピーク電圧差の測定値Ｚ（Ｒ）とピーク電圧差の初期値Ｚ（０）を比較する（ステップＳ１３）。
【００４７】
制御部５０は、ピーク電圧差の測定値Ｚ（Ｒ）からピーク電圧差の初期値Ｚ（０）を差し引いた演算値（Ｚ（Ｒ）−Ｚ（０））が、予め設定される閾値（３）の範囲内にあるか否かを判断する（ステップＳ１４）。
【００４８】
Ｚ（０）：初期値における最大振幅の電圧差（ピーク電圧差）
＝Ｘ（０）−Ｙ（０）
Ｚ（Ｒ）：現在の実測値における最大振幅の電圧差（ピーク電圧差）
＝Ｘ（Ｒ）−Ｙ（Ｒ）
ここで、
Ｘ（０）：初期値における最大振幅の電圧値（ピーク電圧）（上流側の超音波トランスデューサ３４ｕから下流側の超音波トランスデューサ３４ｄに超音波を送信）
Ｙ（０）：初期値における最大振幅の電圧値（ピーク電圧）（下流側の超音波トランスデューサ３４ｄから上流側の超音波トランスデューサ３４ｕに超音波を送信）
Ｘ（Ｒ）：現在の実測値における最大振幅の電圧値（ピーク電圧）（上流側の超音波トランスデューサ３４ｕから下流側の超音波トランスデューサ３４ｄに超音波を送信）
Ｙ（Ｒ）：現在の実測値における最大振幅の電圧値（ピーク電圧）（下流側の超音波トランスデューサ３４ｄから上流側の超音波トランスデューサ３４ｕに超音波を送信）
である。
【００４９】
閾値（３）の範囲は、適宜設定することができるが、一例を挙げれば、流量計アンプ部５１で計測できる最大電圧値の５％の範囲である。
【００５０】
超音波流量計は、「ピーク電圧差は一定である」という特性を有する。したがって、「ピーク電圧差が一定でない」場合は、ゼロ値がずれたわけではないが、何らかの外乱、例えば、超音波トランスデューサ３４ｕ、３４ｄの個体差の拡大（片方の超音波トランスデューサが劣化した等）が生じたことを示唆している。「ピーク電圧差が一定でない」という現象が現れると、流量の演算値が実流量からずれてくることが経験則からわかっている。制御部５０は、演算値（Ｚ（Ｒ）−Ｚ（０））が閾値（３）の範囲を超えた場合には（ステップＳ１４：「ＮＯ」）、流量制御装置１０に異常が生じたと判断し、報知部７０を作動させて、装置の異常状態を作業者に報知する（ステップＳ１５）。その後、制御部５０は、処理を終了する。
【００５１】
演算値が閾値（３）の範囲内の場合には（ステップＳ１４：「ＹＥＳ」）、ステップＳ９〜Ｓ１２と同様のゼロ値監視処理が行われる（ステップＳ１６〜Ｓ１９）。
【００５２】
制御部５０は、演算した流量値が、閾値（１）の範囲内にあるか否かを判断する（ステップＳ１６）。
【００５３】
制御部５０は、演算した流量値が閾値（１）の範囲を超えた場合には（ステップＳ１６：「ＮＯ」）、流量制御装置１０に異常が生じたと判断し、報知部７０を作動させて、装置の異常状態を作業者に報知する（ステップＳ１７）。その後、制御部５０は、処理を終了する。
【００５４】
制御部５０は、演算した流量値が閾値（１）の範囲内にある場合には（ステップＳ１６：「ＹＥＳ」）、演算した流量値が閾値（２）の範囲外にあるか否かを判断する（ステップＳ１８）。演算した流量値が閾値（２）の範囲内の場合には（ステップＳ１８：「ＮＯ」）、ゼロ値補正を行う必要がない。処理は、ステップＳ１２に戻り、制御部５０は、調整弁４０によって流路２０が開かれるまで、ゼロ値監視を継続し、ピーク電圧差を測定する。
【００５５】
演算した流量値が閾値（１）の範囲内ではあるが、閾値（２）の範囲を超えた場合には（ステップＳ１８：「ＹＥＳ」）、制御部５０は、ゼロ値補正を行うことを決定する。制御部５０は、演算した流量値を、新しく流量ゼロとするゼロ値補正を行う（ステップＳ１９）。処理は、ステップＳ１２に戻り、制御部５０は、調整弁４０によって流路２０が開かれるまで、ゼロ値監視を継続し、ピーク電圧差を測定する。
【００５６】
制御部５０は、ゼロ値監視中に装置側制御部８０から次の流量制御命令を受けると、ゼロ値監視を直ちに終了し、調整弁４０の開度をフィードバック制御して、設定された流量になるように流量のフィードバック制御に移行する。
【００５７】
制御部５０は、ゼロ値監視中に、ピーク電圧差の測定値とピーク電圧差の初期値との差が予め設定した閾値（３）から外れたときには異常が生じたと判断している。このため、流量制御装置１０を再稼働する前に、早期に装置の異常つまりシステム異常を感知することができ、迅速な修理や交換が可能となる。超音波トランスデューサ３４ｕ、３４ｄの個体差の拡大が生じたことが異常発生の原因となるので、超音波トランスデューサ３４ｕ、３４ｄの個体差の調整をしなくても、個体差に起因した不具合を検知して、必要な対処をすることが可能となる。
【００５８】
次に、図４を参照して、ゼロ値監視中に、増幅倍率に基づいて異常が生じたことをさらに検出する手順について説明する。
【００５９】
本実施形態の制御部５０は、流量計センサー部３０から出力する信号または流量計センサー部３０に入力する信号の少なくとも一方の増幅倍率（ゲイン値）を変更自在に構成されている。
【００６０】
制御部５０は、ゼロ値監視を開始すると、一方、例えば、上流側の超音波トランスデューサ３４ｕから、他方、例えば、下流側の超音波トランスデューサ３４ｄに超音波が送信される。一方の超音波トランスデューサ３４ｕから送信された超音波は、他方の超音波トランスデューサ３４ｄによって受信する前に、一定電圧値になるように適切な倍率で増幅される（ステップＳ２１）。
【００６１】
制御部５０は、超音波を増幅させるときの増幅倍率を測定する（ステップＳ２２）。
【００６２】
制御部５０は、超音波を増幅させるときの増幅倍率が、予め設定される閾値（４）の範囲内にあるか否かを判断する（ステップＳ２３）。閾値（４）の範囲は、適宜設定することができるが、一例を挙げれば、気泡混入を検知できる、流量計アンプ部５１で増幅できる倍率の最大値の９０％以上の範囲である。
【００６３】
増幅倍率が閾値（４）の範囲を超えた場合は、何らかの外乱、例えば、流路２０に液体を流しているときに気泡が混入したことを示唆している。なお、ガスを流しているときに液滴が混入した場合にも増幅倍率は増加する。制御部５０は、増幅倍率が閾値（４）の範囲を超えた場合には（ステップＳ２３：「ＮＯ」）、流量制御装置１０に異常が生じたと判断し、報知部７０を作動させて、装置の異常状態を作業者に報知する（ステップＳ２４）。その後、制御部５０は、処理を終了する。
【００６４】
増幅倍率が閾値（４）の範囲内の場合には（ステップＳ２３：「ＹＥＳ」）、ステップＳ９〜Ｓ１２と同様のゼロ値監視処理が行われる（ステップＳ２５〜Ｓ２８）。
【００６５】
制御部５０は、演算した流量値が、閾値（１）の範囲内にあるか否かを判断する（ステップＳ２５）。
【００６６】
制御部５０は、演算した流量値が閾値（１）の範囲を超えた場合には（ステップＳ２５：「ＮＯ」）、流量制御装置１０に異常が生じたと判断し、報知部７０を作動させて、装置の異常状態を作業者に報知する（ステップＳ２６）。その後、制御部５０は、処理を終了する。
【００６７】
制御部５０は、演算した流量値が閾値（１）の範囲内にある場合には（ステップＳ２５：「ＹＥＳ」）、演算した流量値が閾値（２）の範囲外にあるか否かを判断する（ステップＳ２７）。演算した流量値が閾値（２）の範囲内の場合には（ステップＳ２７：「ＮＯ」）、ゼロ値補正を行う必要がない。処理は、ステップＳ２２に戻り、制御部５０は、調整弁４０によって流路２０が開かれるまで、ゼロ値監視を継続し、増幅倍率を測定する。
【００６８】
演算した流量値が閾値（１）の範囲内ではあるが、閾値（２）の範囲を超えた場合には（ステップＳ２７：「ＹＥＳ」）、制御部５０は、ゼロ値補正を行うことを決定する。制御部５０は、演算した流量値を、新しく流量ゼロとするゼロ値補正を行う（ステップＳ２８）。処理は、ステップＳ２２に戻り、制御部５０は、調整弁４０によって流路２０が開かれるまで、ゼロ値監視を継続し、増幅倍率を測定する。
【００６９】
制御部５０は、ゼロ値監視中に装置側制御部８０から次の流量制御命令を受けると、ゼロ値監視を直ちに終了し、調整弁４０の開度をフィードバック制御して、設定された流量になるように流量のフィードバック制御に移行する。
【００７０】
制御部５０は、ゼロ値監視中に、増幅倍率が予め設定した閾値（４）から外れたときには異常が生じたと判断している。このため、流量制御装置１０を再稼働する前に、早期にシステム異常を感知することができ、迅速な修理や交換が可能となる。流路２０に気泡が混入したことが異常発生の原因となるので、その不具合を検知して、脱気する等の必要な対処をすることが可能となる。
【００７１】
次に、図５を参照して、ゼロ値監視中に、流量計センサー部３０の出力値の初期値からのずれ量に基づいて異常が生じたことをさらに検出する手順について説明する。
【００７２】
制御部５０は、ゼロ値監視を開始すると（ステップＳ３１）、ステップＳ９〜Ｓ１２と同様の処理を行う（ステップＳ３２〜Ｓ３５）。
【００７３】
制御部５０は、演算した流量値が閾値（１）の範囲を超えた場合には（ステップＳ３２：「ＮＯ」）、流量制御装置１０に異常が生じたと判断し、報知部７０を作動させて、装置の異常状態を作業者に報知する（ステップＳ３３）。その後、制御部５０は、処理を終了する。
【００７４】
制御部５０は、演算した流量値が閾値（１）の範囲内にある場合には（ステップＳ３２：「ＹＥＳ」）、演算した流量値が閾値（２）の範囲外にあるか否かを判断する（ステップＳ３４）。演算した流量値が閾値（２）の範囲内の場合には（ステップＳ３４：「ＮＯ」）、ゼロ値補正を行う必要がない。処理は、ステップＳ３７に進む。
【００７５】
演算した流量値が閾値（１）の範囲内ではあるが、閾値（２）の範囲を超えた場合には（ステップＳ３４：「ＹＥＳ」）、制御部５０は、ゼロ値補正を行うことを決定する。制御部５０は、演算した流量値を、新しく流量ゼロとするゼロ値補正を行う（ステップＳ３５）。
【００７６】
制御部５０は、装置稼働時に最初のゼロ値補正を行ったときに流量計センサー部３０から出力された値を初期値として記憶している。制御部５０は、ステップＳ３５においてゼロ値補正を行ったときに流量計センサー部３０から出力されている現在値と、装置稼働時に記憶した初期値とを比較する（ステップＳ３６）。
【００７７】
制御部５０は、流量計センサー部３０の出力値の現在値から初期値を差し引いた演算値が、予め設定される閾値（５）の範囲内にあるか否かを判断する（ステップＳ３７）。閾値（５）の範囲は、適宜設定することができるが、一例を挙げれば、最大流量の±３％の範囲である。
【００７８】
ゼロ値補正したときの流量計センサー部３０の現在値が初期値から大きくずれていると、正確な流量を演算できないだけでなく、流量計センサー部３０に何らかの異常、例えば、故障が発生した、あるいは寿命がきたと認識した方が妥当な場合がある。制御部５０は、演算値が閾値（５）の範囲を超えた場合には（ステップＳ３７：「ＮＯ」）、流量制御装置１０に異常が生じたと判断し、報知部７０を作動させて、装置の異常状態を作業者に報知する（ステップＳ３８）。その後、制御部５０は、処理を終了する。
【００７９】
演算値が閾値（５）の範囲内の場合には（ステップＳ３７：「ＹＥＳ」）、流量計センサー部３０は正常であり、処理を終了する必要がない。処理は、ステップＳ３２に戻り、制御部５０は、調整弁４０によって流路２０が開かれるまで、ゼロ値監視を継続する。
【００８０】
制御部５０は、ゼロ値監視中に装置側制御部８０から次の流量制御命令を受けると、ゼロ値監視を直ちに終了し、調整弁４０の開度をフィードバック制御して、設定された流量になるように流量のフィードバック制御に移行する。
【００８１】
制御部５０は、ゼロ値監視中に、流量計センサー部３０の出力値の現在値から初期値を差し引いた演算値が予め設定した閾値（５）から外れたときには異常が生じたと判断している。このため、流量制御装置１０を再稼働する前に、早期にシステム異常を感知することができ、迅速な修理や交換が可能となる。ゼロ値補正を繰り返し行っている間に流量計センサー部３０に故障が発生した等が異常発生の原因となるので、その不具合を検知して、流量計センサー部３０の交換等の必要な対処をすることが可能となる。
【００８２】
図６は、ゼロ値監視中に、ゼロ値補正を繰り返し行っている間に、流量計センサー部３０の出力値が初期値に対してずれ量が大きくなっていく様子を模式的に示す図である。図６において、実線は流量計センサー部３０の出力値Ｖ（Ｒ）の変化を示し、符号Δａは、流量「ゼロ」の誤差範囲である閾値（２）の範囲を示している。Ｖ（０）は、装置稼働時にゼロ値補正を行ったときに流量計センサー部３０から出力された初期値を示している。符号Δｂは、上述した閾値（５）の範囲を示している。
【００８３】
ゼロ値監視中に、流量計センサー部３０の出力値が初期値に対してずれていき、演算した流量値がずれていくことがある。演算した流量値が閾値（２）の範囲を超えた場合には（時間ｔ１、ｔ２、図５のステップＳ３４：「ＹＥＳ」）、ゼロ値補正が行われる（図５のステップＳ３５）。
【００８４】
ゼロ値補正を複数回繰り返した後、時間ｔ３において、流量計センサー部３０の出力値が再びずれていき、演算した流量値がずれていく。演算した流量値が閾値（２）の範囲を超える前に、流量計センサー部３０の出力値の現在値から初期値を差し引いた演算値が閾値（５）の範囲を超える（時間ｔ４）。この時間ｔ４において、装置の異常状態が報知される（図５のステップＳ３７：「ＮＯ」、ステップＳ３８）。
【００８５】
以上説明したように、本実施形態にあっては、制御部５０は、調整弁４０によって流路２０が閉じられているときに演算した流量値をゼロとするゼロ値補正を行った後、調整弁４０によって流路２０が開かれるまで、演算した流量値がゼロ値であることを監視するゼロ値監視を行う。そして、制御部５０は、ゼロ値監視中に、演算した流量値が予め設定した閾値の範囲を超えたときにゼロ値補正を行っている。このため、流量制御装置１０を再稼働する前にゼロ値がずれる虞がない。したがって、流量制御装置１０によって流量制御を再度行うときには、流体の流量を迅速かつ正確に得ることができ、その結果、流量制御を迅速かつ正確に行うことが可能となる。
【００８６】
制御部５０は、ゼロ値監視中に、第１と第２のセンサーとしての２つの超音波トランスデューサ３４ｕ、３４ｄのピーク電圧差を測定し、ピーク電圧差の測定値と装置稼働時に測定したピーク電圧差の初期値との差が予め設定した閾値（３）の範囲を超えたときには異常が生じたと判断している。このため、流量制御装置１０を再稼働する前に、早期にシステム異常を感知することができ、迅速な修理や交換が可能となる。２つのセンサー（超音波トランスデューサ３４ｕ、３４ｄ）の個体差の拡大が生じたことが異常発生の原因となるので、センサー（超音波トランスデューサ３４ｕ、３４ｄ）の個体差の調整をしなくても、個体差に起因した不具合を検知して、必要な対処をすることが可能となる。
【００８７】
制御部５０は、ゼロ値監視中に、増幅倍率が予め設定した閾値（４）の範囲を超えたときには異常が生じたと判断している。このため、流量制御装置１０を再稼働する前に、早期にシステム異常を感知することができ、迅速な修理や交換が可能となる。流路２０に気泡が混入したことが異常発生の原因となるので、その不具合を検知して、脱気する等の必要な対処をすることが可能となる。
【００８８】
制御部５０は、ゼロ値監視中に、ゼロ値補正を行ったときに流量計センサー部３０から出力されている値と、装置稼働時にゼロ値補正を行ったときに流量計センサー部３０から出力された初期値との差が予め設定した閾値（５）の範囲を超えたときには異常が生じたと判断している。このため、流量制御装置１０を再稼働する前に、早期にシステム異常を感知することができ、迅速な修理や交換が可能となる。ゼロ値補正を繰り返し行っている間に流量計センサー部３０に故障が発生した等が異常発生の原因となるので、その不具合を検知して、流量計センサー部３０の交換等の必要な対処をすることが可能となる。
【００８９】
流量制御装置１０は、装置の作動状態を報知する報知部７０をさらに有し、制御部５０は、異常が生じたと判断したときに報知部７０を作動させて、装置の異常状態を報知する。このようにシステム異常を報知部７０によって報知することによって、迅速な修理や交換を実現できる。
【００９０】
流路２０に連通する流体流入管２１と流体流出管２２とを備えるケーシング６０内に、流路２０、流量計センサー部３０、調整弁４０、および制御部５０を収納してユニット化している。このようにユニット化することによって、流量制御装置１０の小型化を図ることができ、修理や交換作業を容易に行うことができる。
【００９１】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜変更可能である。例えば、流量計センサー部３０および調整弁４０をこの順で流体の流れ方向に沿って配置した例を図示したが、順序を逆にして配置することもできる。
【００９２】
流量計センサー部３０は超音波流量計用に限定されない。例えば、異なる２点において流体の物理量である圧力を電圧値の信号として検出し、２点間の差圧に基づいて流量を計測する差圧式流量計用の流量計センサー部を適用することができる。また、例えば、流体の流れる流路に渦発生体と渦検出手段を設けて流路を通過する流量を計測する渦流量計用の流量計センサー部を適用することができる。
【符号の説明】
【００９３】
１０      流量制御装置、
２０      流路、
２１      流体流入管、
２２      流体流出管、
３０      流量計センサー部、
３１      測定管、
３２ｕ    上流側の超音波送受信器、
３２ｄ    下流側の超音波送受信器、
３３      伝送体、
３４ｕ    上流側の超音波トランスデューサ（第１のセンサー）、
３４ｄ    下流側の超音波トランスデューサ（第２のセンサー）、
４０      調整弁、
５０      制御部、
５１      流量計アンプ部、
６０      ケーシング、
７０      報知部、
８０      装置側制御部。
【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】
2015075405.tif 000007
【図６】
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