JP2014098559A - 差圧／圧力複合センサの交換時期決定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】差圧／圧力複合センサの適切な交換時期をオンラインで決定する。
【解決手段】差圧／圧力複合センサ４とは別個に２次側圧力センサ５を設ける。一定期間が経過する毎に、差圧センサチップ４３からの差圧信号ΔＰと、圧力センサチップ４６からの静圧信号ＰＧと、２次側圧力センサ５からの２次側圧力信号Ｐ２とを取得し、Ｐ０＝｜ΔＰ−（ＰＧ−Ｐ２）｜として評価指標Ｐ０を求める。この評価指標Ｐ０のトレンドから差圧／圧力複合センサ４の交換時期を決定する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、差圧測定用の差圧センサと静圧測定用の圧力センサ（静圧センサ）とを備えた差圧／圧力複合センサの交換時期決定方法に関するものである。

従来より、流体の流量を測定する方法として、流路に絞りを設け、絞りの上流と下流の圧力差が流速に比例することを利用して、絞りの上流と下流の圧力差を測定して流量に変換する方法がある。このような場合、通常は差圧センサが用いられる。差圧センサは、２種類の測定圧をセンサダイアフラムに同時に受け、その差圧を検出するセンサである。一方、このような流量計測がなされるとき、静圧、すなわち大気圧を基準としたゲージ圧、又は真空圧を基準とした絶対圧を測定し、流体の密度変化の補正を同時に行うことがある。前述のとおり、差圧センサは、２点間の圧力差を測るものなので、静圧自体を測ることはできない。

そこで、差圧測定用の差圧センサと静圧測定用の圧力センサ（静圧センサ）とを組み合わせた差圧／圧力複合センサが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この差圧／圧力複合センサでは、封入液が封止されたボディの内部空間に、差圧センサと静圧センサを収容している。

この差圧／圧力複合センサは、１つのセンサで差圧と静圧を検出することができる長所を有するが、差圧センサと静圧センサの何れか一方が異常となるとセンサの検出出力の信頼性が損なわれる。そこで、従来は、例えば特許文献２に開示されているように、正常時の差圧センサの出力値を基準として差圧センサの正常時の上下限の範囲を定め、この上下限の範囲を差圧センサの出力値が逸脱すれば差圧センサの異常と判断し、同様に、正常時の圧力センサの出力値を基準として静圧センサの正常時の上下限の範囲を定め、この上下限の範囲を圧力センサの出力値が逸脱すれば静圧センサの異常と判断していた。

特開２００３−４２８７８号公報 特開２００３−２１４９７０号公報 特願２０１２−０３６２１３

しかしながら、上述した特許文献２に開示されている方法では、差圧センサや静圧センサの出力値が正常時の上下限の範囲を超えるまで、すなわち大きな出力異常が発生するまで差圧／圧力複合センサの異常を知ることができず、差圧／圧力複合センサの異常によってトラブルが発生する虞があった。

また、そのようなトラブルが発生することを避けるため、早めの周期で差圧／圧力複合センサを交換すると、本来使用可能であるにも拘わらず交換されてしまうことになり、コスト増となってしまう。
例えば、差圧センサ、静圧センサの各出力を確認するには、(1)両側を大気開放してゼロ点を確認、(2)検査圧力を配管にかけ出力を確認（別の基準圧力センサが必要）、(3)取り外して検査する、というような作業が必要となる。

なお、本出願人が先に提案したように（例えば、特許文献３参照）、差圧センサによって検出される差圧と静圧センサによって検出される測定圧と基準圧との差から評価指標を求め、この評価指標をメモリに記憶して行き、この評価指標のトレンドに基づいて差圧／圧力複合センサの交換時期を決定することも考えられるが、このような交換時期の決定方法では、定期的に圧力／差圧測定を中断しなければならず、オンラインで差圧／圧力複合センサの交換時期を決定することができない。

本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、差圧／圧力複合センサの適切な交換時期を決定することにより、トラブルの発生やコスト増を避けることが可能な差圧／圧力複合センサの交換時期決定方法を提供することにある。
また、通常の圧力／差圧測定を中断することなく、オンラインで差圧／圧力複合センサの適切な交換時期を決定することが可能な差圧／圧力複合センサの交換時期決定方法を提供することにある。

このような目的を達成するために本発明は、第１の測定圧Ｐ１と第２の測定圧Ｐ２との差を差圧ΔＰとして検出する差圧センサと、第１の測定圧Ｐ１を静圧ＰＧとして検出する静圧センサとを備えた差圧／圧力複合センサの交換時期決定方法であって、差圧／圧力複合センサとは別個に設けられた圧力センサによって第２の測定圧Ｐ２を検出する第１ステップと、定期的に、差圧センサによって検出される差圧ΔＰと、静圧センサによって検出される静圧ＰＧと、圧力センサによって検出される第２の測定圧Ｐ２とを取得し、この取得した「差圧ΔＰ」と「静圧ＰＧと第２の測定圧Ｐ２との差」との比較結果を記憶し、その記憶された比較結果に基づいて差圧／圧力複合センサの交換時期を決定する第２ステップとを備えることを特徴とする。

本発明では、差圧センサによって第１の測定圧Ｐ１と第２の測定圧Ｐ２との差が差圧ΔＰとして検出され、静圧センサによって第１の測定圧Ｐ１が静圧ＰＧとして検出され、差圧／圧力複合センサとは別個に設けられた圧力センサによって第２の測定圧Ｐ２が検出される。そして、差圧センサによって検出される差圧ΔＰと、静圧センサによって検出される静圧ＰＧと、圧力センサによって検出される第２の測定圧Ｐ２とが取得され、その取得された「差圧ΔＰ」と「静圧ＰＧと第２の測定圧Ｐ２との差」との比較結果が記憶され、その記憶された比較結果に基づいて差圧／圧力複合センサの交換時期が決定される。

この場合、正常であれば、静圧ＰＧ＝第１の測定圧Ｐ１となり、静圧センサによって検出される静圧ＰＧおよび圧力センサによって検出される第２の測定圧Ｐ２をともに例えば大気圧を基準とした場合、「差圧ΔＰ（Ｐ１−Ｐ２）」と「静圧ＰＧと第２の測定圧Ｐ２との差（ＰＧ−Ｐ２）」とは等しくなるはずである。したがって、「差圧ΔＰ（Ｐ１−Ｐ２）」と「静圧ＰＧと第２の測定圧Ｐ２との差（ＰＧ−Ｐ２）」とを比較し、その比較結果を評価指標として記憶して行くようにすれば、この記憶された評価結果から差圧／圧力複合センサの劣化を予測し、適切な交換時期を決定することが可能となる。また、差圧／圧力複合センサとは別個に圧力センサが設けられ、この圧力センサが常に第２の測定圧Ｐ２を検出するので、通常の圧力／差圧測定を中断することなく、オンラインで差圧／圧力複合センサの適切な交換時期を決定することが可能となる。

また、例えば、本発明を差圧／圧力複合センサと流量制御バルブとを組み合わせたシステムに適用するものとした場合、第１の測定圧Ｐ１を流量制御バルブの１次側の流体圧力とし、第２の測定圧Ｐ２を流量制御バルブの２次側の流体圧力とする。この場合、第２ステップでは、差圧センサによって検出される差圧ΔＰ（１次側の流体圧力と２次側の流体圧力との差）と、静圧センサによって検出される静圧ＰＧ（１次側の流体圧力）と、圧力センサによって検出される第２の測定圧Ｐ２（２次側の流体圧力）とが取得され、その取得された「差圧ΔＰ（１次側の流体圧力と２次側の流体圧力との差）」と「静圧ＰＧ（１次側の流体圧力）と第２の測定圧Ｐ２（２次側の流体圧力）との差」との比較結果が記憶され、その記憶された比較結果に基づいて差圧／圧力複合センサの交換時期が決定される。

なお、本発明では、静圧センサによって第１の測定圧Ｐ１を静圧ＰＧとして検出し、差圧／圧力複合センサとは別個に設けられた圧力センサによって第２の測定圧Ｐ２を検出するが、この静圧ＰＧや第２の測定圧Ｐ２は必ずしも大気圧を基準としたものでなくてもよく、真空圧を基準としたものであってもよい。また、基準とする圧力は、大気圧や真空圧に限られるものでもない。また、本発明において、差圧センサや静圧センサは、それぞれセンサチップとして独立したものであってもよく、１チップ上に形成されたものであってもよい。

本発明によれば、差圧／圧力複合センサとは別個に設けられた圧力センサによって第２の測定圧Ｐ２を検出するものとし、差圧センサによって検出される差圧ΔＰと、静圧センサによって検出される静圧ＰＧと、圧力センサによって検出される第２の測定圧Ｐ２とを取得し、この取得した「差圧ΔＰ」と「静圧ＰＧと第２の測定圧Ｐ２との差」との比較結果を記憶し、その記憶された比較結果に基づいて差圧／圧力複合センサの交換時期を決定するようにしたので、その記憶された比較結果から差圧／圧力複合センサの劣化を予測し、適切な交換時期を決定することが可能となり、トラブルの発生やコスト増を避けることが可能となる。また、通常の圧力／差圧測定を中断することなく、オンラインで差圧／圧力複合センサの適切な交換時期を決定することが可能となる。

本発明の実施に用いる流量計測機能付きバルブの要部の構成を示す図である。 この流量計測機能付きバルブに設けられた差圧／圧力複合センサの要部の断面図である。 この流量計測機能付きバルブにおけるコントローラが有する交換時期決定機能の第１例を説明するためのフローチャートである。 交換時期決定機能の第１例により求められる評価指標Ｐ０のトレンドを例示する図である。 コントローラが有する交換時期決定機能の第１例の機能ブロック図である。 流量計測機能付きバルブにおけるコントローラが有する交換時期決定機能の第２例を説明するためのフローチャートである。 交換時期決定機能の第２例により求められる評価指標Ｐ０のトレンドを例示する図である。 交換時期決定機能の第２例によって推定交換時期が出力・表示された場合の管理者の対応を説明するためのフローチャートである。 コントローラが有する交換時期決定機能の第２例の機能ブロック図である。 交換時期決定機能の第２例において次の比較結果が得られる前に使用限界に達すると予測される場合にその時点を交換時期と判断するようにした例を説明する図である。 静圧ＰＧとして絶対圧を測定するようにした場合の差圧／圧力複合センサの要部の断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の実施に用いる流量計測機能付きバルブ１００の要部の構成を示す図である。図１において、１は流体が流れる流路Ｌ１中に設けられたバルブ（流量制御バルブ）、２はバルブ１を駆動するアクチュエータ、３はアクチュエータ２の駆動を制御するコントローラ、４はバルブ１の上流側（１次側）と下流側（２次側）とをバイパスする管路Ｌ２中に設けられた差圧／圧力複合センサ、５は差圧／圧力複合センサ４とは別個に設けられた２次側圧力センサである。なお、コントローラ３は実際にはアクチュエータ２に内蔵されているが、この例では分かり易いようにアクチュエータ２の外部に示している。

図２に差圧／圧力複合センサ４の要部の断面図を示す。図２において、４１は金属製のボディであり、管路Ｌ２の上流側管路Ｌ２１と下流側管路Ｌ２２との間に設けられている。ボディ４１は、内部空間として、隔壁４１−１によって区画された第１の空間４１−２と第２の空間４１−３とを有している。隔壁４１−１には、第１の空間４１−２と第２の空間４１−３とを連通する貫通路４１−４と、第１の空間４１−２とボディ４１の外部空間とを連通する連通路４１−５が設けられている。第１の空間４１−２の開口部４１−２ａには第１の金属ダイアフラム（第１の受圧ダイアフラム）４２−１が設けられており、第２の空間４１−３の開口部４１−３ａには第２の金属ダイアフラム（第２の受圧ダイアフラム）４２−２が設けられている。

４３は差圧センサチップであり、その中央部を薄肉状としてセンサダイアフラムＳ１が形成されており、このセンサダイアフラムＳ１の一方の面４３ａに対する他方の面４３ｂに凹部４３ｃが形成されている。差圧センサチップ４３は、センサダイアフラムＳ１の一方の面４３ａを第１の受圧ダイアフラム４２−１に臨むようにして、センサダイアフラムＳ１の他方の面４３ｂに通ずる連通路４４を隔壁４１−１の貫通路４１−４に連通させるようにして、第１の空間４１−２に位置する隔壁４１−１の壁面４１−１ａに台座４５を介して接合されている。台座４５は筒状とされており、その中空部４５ａと差圧センサチップ４３の凹部４３ｃとによって、センサダイアフラムＳ１の他方の面４３ｂに通ずる連通路４４が形成されている。差圧センサチップ４３はシリコンなどから成り、台座４５はシリコンやガラスなどから成る。

４６は圧力センサチップであり、その中央部を薄肉状としてセンサダイアフラムＳ２が形成されており、このセンサダイアフラムＳ２の一方の面４６ａに対する他方の面４６ｂに凹部４６ｃが形成されている。圧力センサチップ４６は、センサダイアフラムＳ２の一方の面４６ａを第１の受圧ダイアフラム４２−１に臨むようにして、センサダイアフラムＳ２の他方の面４６ｂに通ずる連通路４７を隔壁４１−１の連通路４１−５に連通させるようにして、第１の空間４１−２に位置する隔壁４１−１の壁面４１−１ａに台座４８を介して接合されている。台座４８は筒状とされており、その中空部４８ａと圧力センサチップ４６の凹部４６ｃとによって、センサダイアフラムＳ２の他方の面４６ｂに通ずる連通路４７が形成されている。圧力センサチップ４６はシリコンなどから成り、台座４８はシリコンやガラスなどから成る。

ボディ４１には、第１の空間４１−２を第１の封入室４９−１として、第１の圧力伝達用媒体４０−１が封止されている。また、第２の空間４１−３および隔壁４１−１の貫通路４１−４および差圧センサチップ４３のセンサダイアフラムＳ１の他方の面４３−１ｂに通ずる連通路４４を第２の封入室４９−２として、第２の圧力伝達用媒体４０−２が封止されている。圧力伝達用媒体４０−１，４０−２としては、シリコーンオイル等の非圧縮性流体が用いられる。

この差圧／圧力複合センサ４では、バルブ１の１次側の流体圧力が測定圧Ｐ１として第１の受圧ダイアフラム４２−１に加わり、この第１の受圧ダイアフラム４２−１が受けた測定圧Ｐ１が第１の圧力伝達用媒体４０−１を介して差圧センサチップ４３のセンサダイアフラムＳ１の一方の面４３ａに伝達され、バルブ１の２次側の流体圧力が測定圧Ｐ２として第２の受圧ダイアフラム４２−２に加わり、この第１の受圧ダイアフラム４２−２が受けた測定圧Ｐ２が第２の圧力伝達用媒体４０−２を介して差圧センサチップ４３のセンサダイアフラムＳ１の他方の面４３ｂに伝達される。その結果、差圧センサチップ４３のセンサダイアフラムＳ１が測定圧Ｐ１と測定圧Ｐ２との圧力差に応じて撓み、その圧力差に応じた信号が差圧ΔＰを示す信号（以下、この信号を差圧信号ΔＰと呼ぶ）として差圧センサチップ４３から出力される。この差圧信号ΔＰはコントローラ３へ送られる。差圧センサチップ４３のセンサダイアフラムＳ１には、差圧信号ΔＰを出力するための構成として、圧力変化に応じて抵抗値が変化する歪抵抗ゲージが形成されている。

また、この差圧／圧力複合センサ４では、バルブ１の１次側の流体圧力が測定圧Ｐ１として第１の受圧ダイアフラム４２−１に加わり、この第１の受圧ダイアフラム４２−１が受けた測定圧Ｐ１が第１の圧力伝達用媒体４０−１を介して圧力センサチップ４６のセンサダイアフラムＳ２の一方の面４６ａに伝達され、ボディ１の外部空間の圧力（大気圧）が基準圧Ｐ３として圧力センサチップ４６のセンサダイアフラムＳ２の他方の面４６ｂに伝達される。その結果、圧力センサチップ４６のセンサダイアフラムＳ２が測定圧Ｐ１と基準圧（大気圧）Ｐ３との圧力差に応じて撓み、その圧力差に応じた信号が静圧ＰＧを示す信号（以下、この信号を静圧信号ＰＧと呼ぶ）として圧力センサチップ４６から出力される。この静圧信号ＰＧはコントローラ３へ送られる。圧力センサチップ４６のセンサダイアフラムＳ２には、静圧信号ＰＧを出力するための構成として、圧力変化に応じて抵抗値が変化する歪抵抗ゲージが形成されている。

２次側圧力センサ５は、バルブ１の上流側（１次側）と下流側（２次側）とをバイパスする管路Ｌ２中、差圧／圧力複合センサ４の下流側に位置する下流側管路Ｌ２２に設けられている。この２次側圧力センサ５は、下流側管路Ｌ２２内の流体の圧力を、すなわちバルブ１の２次側の流体圧力を、大気圧を基準として、測定圧Ｐ２として検出する。この２次側圧力センサ５が検出する測定圧Ｐ２を示す信号（以下、この信号を２次側圧力信号Ｐ２と呼ぶ）はコントローラ３へ送られる。

コントローラ３は、プロセッサや記憶装置からなるハードウェアと、これらのハードウェアと協働して各種機能を実現させるプログラムとによって実現され、基本機能としてバルブ１の流量制御機能に加え、本実施の形態特有の機能として差圧／圧力複合センサ４の交換時期決定機能を有している。

〔流量制御機能〕
先ず、コントローラ３が有する流量制御機能について説明する。コントローラ３は、差圧／圧力複合センサ４からの差圧信号ΔＰを入力とし、この入力された差圧信号ΔＰに基づいて、バルブ１を流れている現在の流体の流量Ｑｐｖを計測する。そして、この計測した流量Ｑｐｖと上位から与えられる設定流量Ｑｓｐとを比較し、Ｑｐｖ＝Ｑｓｐとなるようにアクチュエータ２へ駆動指令を送り、バルブ１の開度を制御する。

〔交換時期決定機能：第１例（実施の形態１）〕
次に、コントローラ３が有する交換時期決定機能の第１例について説明する。この交換時期決定機能の第１例では、一定期間が経過する毎に、差圧／圧力複合センサ４の交換時期の決定処理を実行する。なお、この交換時期の決定処理の周期（診断周期）は差圧／圧力複合センサ４の交換対応時間より短いものとし、この例では、診断周期を１週間、差圧／圧力複合センサ４の交換対応時間を３週間とする。図３にコントローラ３が実行する交換時期の決定処理のフローチャートを示す。

コントローラ３は、一定期間が経過すると（ステップＳ１０１のＹＥＳ）、その時の差圧センサチップ４３からの差圧信号ΔＰと、圧力センサチップ４６からの静圧信号ＰＧと、２次側圧力センサ５からの２次側圧力信号Ｐ２とを取得する（ステップＳ１０２）。すなわち、差圧センサチップ４３によって検出される測定圧Ｐ１（１次側の流体圧力）と測定圧Ｐ２（２次側の流体圧力）との差である差圧ΔＰを取得し、圧力センサチップ４６によって検出される測定圧Ｐ１（１次側の流体圧力）と基準圧Ｐ３（大気圧）との差である静圧ＰＧを取得し、２次側圧力センサ５によって検出される測定圧Ｐ２（２次側の流体圧力）を取得する。

そして、コントローラ３は、その取得した「差圧ΔＰ」と「静圧ＰＧと測定圧Ｐ２との差」との差を求め、その差の絶対値を評価指標Ｐ０（Ｐ０＝｜ΔＰ−（ＰＧ−Ｐ２）｜）として求め（ステップＳ１０３）、今回の評価指標Ｐ０（Ｐ０ｎ）としてメモリに記憶する（ステップＳ１０４）。この時、差圧／圧力複合センサ４が正常であれば、ＰＧ＝Ｐ１となり、「差圧ΔＰ」と「静圧ＰＧと測定圧Ｐ２との差」とは等しく、評価指標Ｐ０は零となるはずである。

次に、コントローラ３は、その求めた評価指標Ｐ０と予め設定されている使用限界値とを比較する（ステップＳ１０５）。ここで、評価指標Ｐ０が使用限界値を超えていれば（ステップＳ１０５のＹＥＳ）、直ちに警報信号を出力し（ステップＳ１１１）、差圧／圧力複合センサ４に異常が生じたことを知らせる。

評価指標Ｐ０が使用限界値を超えていなければ（ステップＳ１０５のＮＯ）、コントローラ３は、前回の評価指標Ｐ０（Ｐ０ｎ_-1）がメモリに記憶されていることを確認のうえ（ステップＳ１０６のＹＥＳ）、前回の評価指標Ｐ０ｎ_-1と今回の評価指標Ｐ０ｎとから評価指標Ｐ０と経過時間Ｔの１次式を作成する（ステップＳ１０７）。なお、前回の評価指標Ｐ０ｎ_-1がメモリに記憶されていなければ、すなわちＰ０ｎが初回の評価指標であった場合には、ステップＳ１０１へ戻り、次の交換時期の決定処理に備える。

コントローラ３は、ステップＳ１０７において評価指標Ｐ０と経過時間Ｔの１次式を作成すると、この作成した１次式より評価指標Ｐ０が使用限界値と交差する時間Ｔｃ（以下、交差時間Ｔｃと呼ぶ）を算出する（ステップＳ１０８）。

図４に評価指標Ｐ０のトレンドを例示する。通常は、図４に示されるように、評価指標Ｐ０は時間の経過に伴って大きくなって行く。このようなトレンドで変化して行く評価指標Ｐ０に対して使用限界値が定められている。ステップＳ１０８では、前回の評価指標Ｐ０ｎ_-1と今回の評価指標Ｐ０ｎとから作成された評価指標Ｐ０と経過時間Ｔの１次式から、現在の時点を基点とする使用限界値に達するまでの時間を交差時間Ｔｃとして算出する。

次に、コントローラ３は、この算出した交差時間Ｔｃと交換対応時間（３週間）に対して余裕をもって定められた比較判断時間Ｔｔｈ（４週間）を比較し、交差時間Ｔｃが比較判断時間Ｔｔｈよりも短ければ（ステップＳ１０９のＹＥＳ）、差圧／圧力複合センサ４の交換時期と判断し、センサ交換信号を出力して（ステップＳ１１０）、差圧／圧力複合センサ４の交換を促す。交差時間Ｔｃが比較判断時間Ｔｔｈ以上であれば（ステップＳ１０９のＮＯ）、ステップＳ１０１へ戻り、次の交換時期の決定処理に備える。

このようにして、コントローラ３は、一定期間が経過する毎に、差圧／圧力複合センサ４の交換時期の決定処理を実行する。これにより、大きな出力異常が認められる前に異常を察知して、差圧／圧力複合センサ４を交換することが可能となり、トラブルを最小限に抑えることが可能となる。また、メモリに記憶されている評価指標Ｐ０（Ｐ０ｎ_-1，Ｐ０ｎ）から差圧／圧力複合センサ４の劣化を予測して、差圧／圧力複合センサ４の適切な交換時期が決定されるため、差圧／圧力複合センサ４を使用限界直前まで有効に活用でき、交換コストを削減することが可能となる。また、評価指標Ｐ０が使用限界値を超えた場合には直ちに警報信号が出力されるので、差圧／圧力複合センサ４の大きな出力異常にも速やかに対処することが可能となる。また、差圧／圧力複合センサ４を定期的に取り外して検査したり、確認する必要もない。

また、差圧／圧力複合センサ４とは別個に設けられた２次側圧力センサ５が常に測定圧Ｐ２を検出するので、通常の圧力／差圧測定を中断することなく、オンラインで差圧／圧力複合センサ４の適切な交換時期を決定することができる。

図５にコントローラ３が有する交換時期決定機能の第１例の機能ブロック図を示す。同図において、３１−１は圧力データ取得部、３１−２は評価指標算出部、３１−３は記憶部、３１−４は異常判定部、３１−５はトレンド関係式算出部、３１−６は交差時間算出部、３１−７は交差時間比較部である。

圧力データ取得部３１−１は、一定期間が経過する毎に、差圧センサチップ４３からの差圧信号ΔＰと、圧力センサチップ４６からの静圧信号ＰＧと、２次側圧力センサ５からの２次側圧力信号Ｐ２とを取得する。

評価指標算出部３１−２は、圧力データ取得部３１−１が取得した差圧信号ΔＰから得られる差圧ΔＰと、静圧信号ＰＧから得られる静圧ＰＧと、２次側圧力信号Ｐ２から得られる測定圧Ｐ２とから、評価指標Ｐ０をＰ０＝｜ΔＰ−（ＰＧ−Ｐ２）｜）として求め、今回の評価指標Ｐ０ｎとして記憶部３１−３へ記憶させる一方、その求めた今回の評価指標Ｐ０ｎを異常判定部３１−４およびトレンド関係式算出部３１−５へ送る。

異常判定部３１−４は、評価指標算出部３１−２からの評価指標Ｐ０ｎを入力とし、評価指標Ｐ０ｎが使用限界値を超えていれば警報信号を出力する。

トレンド関係式算出部３１−５は、評価指標算出部３１−２から今回の評価指標Ｐ０ｎが送られてくると、記憶部３１−３から前回の評価指標Ｐ０ｎ_-1を取込み、今回の評価指標Ｐ０ｎと前回の評価指標Ｐ０ｎ_-1とから評価指標Ｐ０と経過時間Ｔの１次式を作成し、その作成した１次式を交差時間算出部３１−６へ送る。

交差時間算出部３１−６は、トレンド関係式算出部３１−５からの１次式より、使用限界値までの交差時間Ｔｃを算出する。

交差時間比較部３１−７は、交差時間算出部３１−６によって算出された交差時間Ｔｃと比較判断時間Ｔｔｈとを比較し、交差時間Ｔｃが比較判断時間Ｔｔｈよりも短ければ、差圧／圧力複合センサ４の交換時期と判断し、センサ交換信号を出力する。

〔交換時期決定機能：第２例（実施の形態２）〕
次に、コントローラ３が有する交換時期決定機能の第２例について、図６に示すフローチャートを用いて説明する

コントローラ３は、一定期間が経過すると（ステップＳ２０１のＹＥＳ）、その時の差圧センサチップ４３からの差圧信号ΔＰと、圧力センサチップ４６からの静圧信号ＰＧと、２次側圧力センサ５からの２次側圧力信号Ｐ２とを取得する（ステップＳ２０２）。すなわち、差圧センサチップ４３によって検出される測定圧Ｐ１（１次側の流体圧力）と測定圧Ｐ２（２次側の流体圧力）との差である差圧ΔＰを取得し、圧力センサチップ４６によって検出される測定圧Ｐ１（１次側の流体圧力）と基準圧Ｐ３（大気圧）との差である静圧ＰＧを取得し、２次側圧力センサ５によって検出される測定圧Ｐ２（２次側の流体圧力）を取得する。

そして、コントローラ３は、その取得した「差圧ΔＰ」と「静圧ＰＧと測定圧Ｐ２との差」との差を求め、その差の絶対値を評価指標Ｐ０（Ｐ０＝｜ΔＰ−（ＰＧ−Ｐ２）｜）として求め（ステップＳ２０３）、今回の評価指標Ｐ０（Ｐ０ｎ）としてメモリに記憶する（ステップＳ２０４）。この時、差圧／圧力複合センサ４が正常であれば、ＰＧ＝Ｐ１となり、「差圧ΔＰ」と「静圧ＰＧと測定圧Ｐ２との差」とは等しく、評価指標Ｐ０は零となるはずである。

次に、コントローラ３は、その求めた評価指標Ｐ０と予め設定されている使用限界値とを比較する（ステップＳ２０５）。ここで、評価指標Ｐ０が使用限界値を超えていれば（ステップＳ２０５のＹＥＳ）、直ちに警報信号を出力し（ステップＳ２１０）、差圧／圧力複合センサ４に異常が生じたことを知らせる。

評価指標Ｐ０が使用限界値を超えていなければ（ステップＳ２０５のＮＯ）、コントローラ３は、前回の評価指標Ｐ０（Ｐ０ｎ_-1）がメモリに記憶されていることを確認のうえ（ステップＳ２０６のＹＥＳ）、メモリに記憶されているそれまでの全ての評価指標Ｐ０（Ｐ０１〜Ｐ０ｎ）から評価指標Ｐ０と経過時間Ｔの関係式を作成する（ステップＳ２０７）。なお、前回の評価指標Ｐ０ｎ_-1がメモリに記憶されていなければ、すなわちＰ０ｎが初回の評価指標であった場合には、ステップＳ２０１へ戻り、次の交換時期の決定処理に備える。

コントローラ３は、ステップＳ２０７において評価指標Ｐ０と経過時間Ｔの関係式を作成すると、この作成した関係より評価指標Ｐ０が使用限界値と交差する時点を推定交換時期として求め（ステップＳ２０８）、この求めた推定交換時期を出力・表示する（ステップＳ２０９）。

図７に評価指標Ｐ０のトレンドを例示する。通常は、図７に示されるように、評価指標Ｐ０は時間の経過に伴って大きくなって行く。このようなトレンドで変化して行く評価指標Ｐ０に対して使用限界値が定められている。ステップＳ２０８では、メモリに記憶されているそれまでの全ての評価指標Ｐ０１〜Ｐ０ｎから作成された評価指標Ｐ０と経過時間Ｔの関係式から、現在の時点を基点とする使用限界値に達するまでの時間を交差時間Ｔｃとして算出し、この交差時間Ｔｃが経過した時点を差圧／圧力複合センサ４の推定交換時期として求める。

管理者は、推定交換時期が出力・表示されると、交換時期が近いか否かを判断し（ステップＳ３０１）、交換時期が近ければ交換計画を立て（ステップＳ３０２）、その立てた計画に従って差圧／圧力複合センサ４を交換する（ステップＳ３０３）。

このようにして、コントローラ３は、一定期間が経過する毎に、差圧／圧力複合センサ４の交換時期の決定処理を実行する。これにより、大きな出力異常が認められる前に異常を察知して、差圧／圧力複合センサ４を交換することが可能となり、トラブルを最小限に抑えることが可能となる。また、メモリに記憶されている評価指標Ｐ０（Ｐ０１〜Ｐ０ｎ）から差圧／圧力複合センサ４の劣化を予測して、差圧／圧力複合センサ４の適切な交換時期が決定されるため、差圧／圧力複合センサ４を使用限界直前まで有効に活用でき、交換コストを削減することが可能となる。また、評価指標Ｐ０が使用限界値を超えた場合には直ちに警報信号が出力されるので、差圧／圧力複合センサ４の大きな出力異常にも速やかに対処することが可能となる。また、差圧／圧力複合センサ４を定期的に取り外して検査したり、確認する必要もない。

また、差圧／圧力複合センサ４とは別個に設けられた２次側圧力センサ５が常に測定圧Ｐ２を検出するので、通常の圧力／差圧測定を中断することなく、オンラインで差圧／圧力複合センサ４の適切な交換時期を決定することができる。また、推定交換時期が表示されるので、メンテナンス計画が立てやすく、効率的な作業を行うことができる。

図９にコントローラ３が有する交換時期決定機能の第２例の機能ブロック図を示す。同図において、３２−１は圧力データ取得部、３２−２は評価指標算出部、３２−３は記憶部、３２−４は異常判定部、３２−５はトレンド関係式算出部、３２−６は推定交換時期算出部である。

圧力データ取得部３２−１は、一定期間が経過する毎に、差圧センサチップ４３からの差圧信号ΔＰと、圧力センサチップ４６からの静圧信号ＰＧと、２次側圧力センサ５からの２次側圧力信号Ｐ２とを取得する。

評価指標算出部３２−２は、圧力データ取得部３２−１が取得した差圧信号ΔＰから得られる差圧ΔＰと、静圧信号ＰＧから得られる静圧ＰＧと、２次側圧力信号Ｐ２から得られる測定圧Ｐ２とから、評価指標Ｐ０をＰ０＝｜ΔＰ−（ＰＧ−Ｐ２）｜）として求め、今回の評価指標Ｐ０ｎとして記憶部３２−３へ記憶させる一方、その求めた今回の評価指標Ｐ０ｎを異常判定部３２−４およびトレンド関係式算出部３２−５へ送る。

異常判定部３２−４は、評価指標算出部３２−２からの評価指標Ｐ０ｎを入力とし、評価指標Ｐ０ｎが使用限界値を超えていれば警報信号を出力する。

トレンド関係式算出部３２−５は、評価指標算出部３２−２から今回の評価指標Ｐ０ｎが送られてくると、記憶部３２−３からそれまでの評価指標Ｐ０１〜Ｐ０ｎを取込み、この取り込んだ評価指標Ｐ０１〜Ｐ０ｎから評価指標Ｐ０と経過時間Ｔの関係式を作成し、その作成した関係式を推定交換時期算出部３２−６へ送る。

推定交換時期算出部３２−６は、トレンド関係式算出部３１−５からの関係式より、使用限界値までの交差時間Ｔｃを算出し、この交差時間Ｔｃが経過した時点を差圧／圧力複合センサ４の推定交換時期として求め、バルブ本体あるいは外部装置の表示部に出力・表示させる。

なお、図１０に今回の評価指標Ｐ０ｎの算出時点をｔ１として示すように、次の評価指標Ｐ０ｎ₊₁が得られる前に評価指標Ｐ０が使用限界値に達すると予測される場合には、その時点を差圧／圧力複合センサ４の交換時期と判断し、センサ交換信号を出力するようにしてもよい。

また、上述した実施の形態において、コントローラ３からのセンサ交換信号や警報信号についても、推定交換時期と同様、通信で上位装置へ送るようにしてもよく、流量計測機能付きバルブ１００においてその信号に基づく表示を行わせるようにしてもよい。

また、上述した実施の形態では、基準圧Ｐ３を大気圧とし静圧ＰＧとしてゲージ圧を測定するものとしたが、基準圧Ｐ３を真空圧とし静圧ＰＧとして絶対圧を測定するようにしてもよい。

図１１に静圧ＰＧとして絶対圧を測定するようにした場合の差圧／圧力複合センサ４の要部の断面図を示す。以下、図２に示した差圧／圧力複合センサ４と区別するために、図２に示した差圧／圧力複合センサ４を差圧／圧力複合センサ４Ａとし、図１１に示した差圧／圧力複合センサ４を差圧／圧力複合センサ４Ｂとする。

この差圧／圧力複合センサ４Ｂでは、差圧／圧力複合センサ４Ａがボディ４１に連通路４１−５を設けていたのに対し、この連通路４１−５をボディ４１からなくし、圧力センサチップ４のセンサダイアフラムＳ２の他方の面４６ｂに通ずる連通路４７を真空としている。これにより、基準圧Ｐ３が真空圧とされ、絶対圧を示す静圧信号ＰＧがコントローラ３へ送られるものとなる。

この差圧／圧力複合センサ４Ｂでは、静圧信号ＰＧから得られる静圧ＰＧ（絶対圧）から大気圧を差し引いた値を静圧ＰＧ’（ゲージ圧）として求め、その求めた静圧ＰＧ’（ゲージ圧）と、差圧信号ΔＰから得られる差圧ΔＰと、２次側圧力センサ５からの２次側圧力信号Ｐ２から得られる測定圧Ｐ２（ゲージ圧）とから評価指標Ｐ０を求める。この時、差圧／圧力複合センサ４Ｂが正常であれば、ＰＧ’＝Ｐ１となり、「差圧ΔＰ」と「静圧ＰＧと測定圧Ｐ２との差」とは等しく、評価指標Ｐ０は零となるはずである。したがって、Ｐ０＝｜ΔＰ−（ＰＧ’−Ｐ２）｜として評価指標Ｐ０を求めることにより、上述した実施の形態と同様にして差圧／圧力複合センサ４Ｂの異常の有無を判定することができる。

なお、この場合、静圧ＰＧ（絶対圧）から差し引く大気圧は、標準大気圧としてもよいし、その時の大気圧としてもよい。また、差圧信号ΔＰから得られる差圧ΔＰに大気圧を加算した値を差圧ΔＰ’として求め、この求めた差圧ΔＰ’と、静圧信号ＰＧから得られる静圧ＰＧ（絶対圧）と、真空圧を基準として検出した測定圧Ｐ２（絶対圧）とから評価指標Ｐ０を求めるようにしてもよい。

また、上述した実施の形態では、差圧センサを差圧センサチップ４３とし、静圧センサを圧力センサチップ４６とし、ボディ４１内にそれぞれ独立して収容するようにしたが、差圧センサと静圧センサを１チップ上に形成して１つのセンサチップとし、このセンサチップをボディ４１内に収容するようにしてもよい。

また、上述した実施の形態では、差圧センサチップ４３や圧力センサチップ４６を圧力変化に応じて抵抗値が変化する歪抵抗ゲージを形成したタイプとしたが、静電容量式のセンサチップとしてもよい。静電容量式のセンサチップは、所定の空間（容量室）を備えた基板と、その基板の空間上に配置されたダイアフラムと、基板に形成された固定電極と、ダイアフラムに形成された可動電極とを備えている。ダイアフラムが圧力を受けて変形することで、可動電極と固定電極との間隔が変化してその間の静電容量が変化する。

〔実施の形態の拡張〕
以上、実施の形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明の技術思想の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

１…バルブ（流量制御バルブ）、２…アクチュエータ、３…コントローラ、Ｌ１…流路、Ｌ２…管路、Ｌ２１…上流側管路、Ｌ２２…下流側管路、４（４Ａ，４Ｂ）…差圧／圧力複合センサ、５…２次側圧力センサ、４０−１…第１の圧力伝達用媒体、４０−２…第２の圧力伝達用媒体、４１…ボディ、４１−１…隔壁、４１−２…第１の空間、４１−３…第２の空間、４１−４…貫通路、４１−５…連通路、４２−１…第１の受圧ダイアフラム、４２−２…第２の受圧ダイアフラム、４３…差圧センサチップ、Ｓ１…センサダイアフラム、４４…連通路、４５…台座、４６…圧力センサチップ、Ｓ２…センサダイアフラム、４７…連通路、４８…台座、４９−１…第１の封入室、４９−２…第２の封入室、３１−１…圧力データ取得部、３１−２…評価指標算出部、３１−３…記憶部、３１−４…異常判定部、３１−５…トレンド関係式算出部、３１−６…交差時間算出部、３１−７…交差時間比較部、３２−１…圧力データ取得部、３２−２…評価指標算出部、３２−３…記憶部、３２−４…異常判定部、３２−５…トレンド関係式算出部、３２−６…推定交換時期算出部、１００…流量計測機能付きバルブ。

Claims (5)

1. 第１の測定圧Ｐ１と第２の測定圧Ｐ２との差を差圧ΔＰとして検出する差圧センサと、前記第１の測定圧Ｐ１を静圧ＰＧとして検出する静圧センサとを備えた差圧／圧力複合センサの交換時期決定方法であって、
   前記差圧／圧力複合センサとは別個に設けられた圧力センサによって前記第２の測定圧Ｐ２を検出する第１ステップと、
   定期的に、前記差圧センサによって検出される差圧ΔＰと、前記静圧センサによって検出される静圧ＰＧと、前記圧力センサによって検出される第２の測定圧Ｐ２とを取得し、この取得した「差圧ΔＰ」と「静圧ＰＧと第２の測定圧Ｐ２との差」との比較結果を記憶し、その記憶された比較結果に基づいて前記差圧／圧力複合センサの交換時期を決定する第２ステップと
   を備えることを特徴とする差圧／圧力複合センサの交換時期決定方法。
2. 請求項１に記載された差圧／圧力複合センサの交換時期決定方法において、
   前記第１の測定圧Ｐ１は、流量制御バルブの１次側の流体圧力であり、
   前記第２の測定圧Ｐ２は、前記流量制御バルブの２次側の流体圧力である
   ことを特徴とする差圧／圧力複合センサの交換時期決定方法。
3. 請求項１又は２に記載された差圧／圧力複合センサの交換時期決定方法において、
   前記第２ステップは、
   前記記憶された比較結果に基づいて前記差圧／圧力複合センサの使用限界までの時間を算出し、その算出された時間が予め定められた時間を下回っていた場合、その時を前記差圧／圧力複合センサの交換時期と判断する
   ことを特徴とする差圧／圧力複合センサの交換時期決定方法。
4. 請求項１又は２に記載された差圧／圧力複合センサの交換時期決定方法において、
   前記第２ステップは、
   前記記憶された比較結果に基づいて前記差圧／圧力複合センサの使用限界までの時間を算出し、その算出された時間が経過した時点を前記差圧／圧力複合センサの交換時期と判断する
   ことを特徴とする差圧／圧力複合センサの交換時期決定方法。
5. 請求項１又は２に記載された差圧／圧力複合センサの交換時期決定方法において、
   前記第２ステップは、
   前記記憶された比較結果に基づいて前記差圧／圧力複合センサの使用限界に達するまでの時間を算出し、次の比較結果が得られる前に前記差圧／圧力複合センサが使用限界に達すると予測される場合、その時点を前記差圧／圧力複合センサの交換時期と判断する
   ことを特徴とする差圧／圧力複合センサの交換時期決定方法。

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