질량 유량계 및 당해 질량 유량계를 사용하는 질량 유량 제어 장치

질량 유량계 및 당해 질량 유량계를 사용하는 질량 유량 제어 장치{MASS FLOWMETER AND MASS FLOW RATE CONTROL DEVICE USING THE MASS FLOWMETER}

본 발명은, 질량 유량계 및 당해 질량 유량계를 사용하는 질량 유량 제어 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 자기 진단 기능을 갖는 질량 유량계 및 당해 질량 유량계를 사용하는 질량 유량 제어 장치에 관한 것이다.

질량 유량계(매스 플로우 미터)는, 예를 들어 반도체의 제조 프로세스에 있어서 챔버 내에 공급되는 프로세스 가스의 질량 유량을 측정하는 것을 목적으로 하여 널리 사용되고 있다. 덧붙여, 질량 유량계는, 상기한 바와 같이 단독으로 사용될 뿐만 아니라, 유량 제어 밸브 및 제어 회로 등의 다른 부재와 함께 질량 유량 제어 장치(매스 플로우 컨트롤러)를 구성하는 부품으로서도 사용된다. 당해 기술분야에는, 예를 들어 열식 질량 유량계, 차압식 질량 유량계, 열선식 질량 유량계 및 코리올리식 질량 유량계 등, 다양한 형식의 질량 유량계가 있다. 그 중에서도, 열식 질량 유량계는, 비교적 단순한 구성에 의해 유체(예를 들어, 기체 및 액체)의 질량 유량을 정확하게 측정할 수 있으므로, 널리 사용되고 있다.

일반적으로는, 열식 질량 유량계는, 유체가 흐르는 유로와, 유로의 도중에 설치된 바이패스와, 바이패스의 상류측에 있어서 유로로부터 분기되어 바이패스의 하류측에 있어서 유로에 다시 합류하는 센서 튜브와, 센서 튜브에 권취된 한 쌍의 센서 와이어와, 센서 와이어 및 다른 저항 소자를 포함하는 브리지 회로를 구비하는 센서 회로에 의해 구성된다(예를 들어, 특허문헌 1을 참조). 바이패스는 유체에 대해 유체 저항을 갖고, 유로에 흐르는 유체 중 일정 비율의 유체가 센서 튜브로 분기되도록 구성된다.

상기 구성에 있어서, 소정의 전압을 인가함(또는 소정의 전류를 흘림)으로써 한 쌍의 센서 와이어를 발열시키면, 센서 와이어로부터 발생한 열이 센서 튜브를 흐르는 유체에 의해 빼앗긴다. 그 결과, 센서 튜브를 흐르는 유체가 가열된다. 이때, 상류측의 센서 와이어는 아직 가열되어 있지 않은 유체에 의해 열을 빼앗긴다. 한편, 하류측의 센서 와이어는 상류측의 센서 와이어에 의해 이미 가열된 유체에 의해 열을 빼앗긴다. 이로 인해, 상류측의 센서 와이어로부터 빼앗기는 열은, 하류측의 센서 와이어로부터 빼앗기는 열보다도 크다. 그 결과, 상류측의 센서 와이어의 온도가, 하류측의 센서 와이어의 온도보다도 낮아진다. 이로 인해, 상류측의 센서 와이어의 전기 저항값이, 하류측의 센서 와이어의 전기 저항값보다도 낮아진다. 이와 같이 하여 발생하는 상류측의 센서 와이어와 하류측의 센서 와이어의 온도차에 기인하는 전기 저항값의 차는, 센서 튜브를 흐르는 유체의 질량 유량이 클수록 커진다.

상기한 바와 같은 상류측의 센서 와이어 및 하류측의 센서 와이어의 전기 저항값의 차의 유체의 질량 유량에 따른 변화는, 예를 들어 브리지 회로 등을 사용하여 검출할 수 있다. 또한, 이와 같이 하여 검출된 센서 와이어의 전기 저항값의 변화의 차에 기초하여, 센서 튜브에 흐르는 유체의 질량 유량을 구할 수 있고, 센서 튜브에 흐르는 유체의 질량 유량에 기초하여, 유로에 흐르는 유체의 질량 유량을 구할 수 있다(상세하게는 후술함).

또한, 본 명세서에 있어서, 유로에 흐르는 유체의 질량 유량을 계측하는 기능을 갖는 부분은 「유량 센서 유닛」이라고 호칭된다. 예를 들어, 열식 질량 유량계에 있어서의 「유량 센서 유닛」은, 센서 튜브와 센서 와이어와 센서 와이어에 발열시키기 위한 입력 신호를 공급하기 위한 전원이 포함되는 부분에 해당된다.

일반적으로, 상기한 바와 같은 열식 질량 유량계를 비롯한 질량 유량계는, 예를 들어 그 제조 직후에, 다른 교정 완료된 질량 유량계를 기준으로 하여, 기준 유체[예를 들어, 질소 가스(N ₂ ) 등의 기준 가스]의 유량을 측정함으로써 교정된다. 그러나, 질량 유량계의 사용 중에, 예를 들어 센서 튜브의 내벽에 이물질이 부착되는 등의 예측하지 못한 이상 사태의 발생에 의해 질량 유량의 측정값이 이상값을 나타내는 등, 질량 유량을 정확하게 측정하는 것이 곤란한 상황이 발생하는 경우가 있다. 그런데, 이러한 이상 사태가 발생한 것을, 질량 유량계의 사용 중에 검지하는 것은 곤란하다.

따라서, 당해 기술 분야에 있어서는, 예를 들어 완전히 동일한 사양을 갖는 2개의 유량 센서 유닛이 직렬로 배치된 질량 유량계가 알려져 있다. 이러한 질량 유량계에 있어서는, 각각의 유량 센서 유닛을, 다른 교정 완료된 질량 유량계를 기준으로 하여, 기준 유체의 유량을 측정함으로써 교정해 둔다. 그 후, 당해 질량 유량계의 사용 중에, 이들 2개의 유량 센서 유닛으로부터 출력되는 유체의 질량 유량에 대응하는 신호의 강도의 편차(이후,「유량 편차」라고 호칭되는 경우가 있음)의 절대값이 소정의 역치 t를 초과한 경우는, 이들 2개의 유량 센서 유닛 중 어느 하나에 이상 사태가 발생하였다고 판정된다.

예를 들어, 교정시에 사용된 유체의 종류, 온도 및 압력과 동일한 종류, 온도 및 압력의 유체의 질량 유량을 측정할 때의 측정 오차가 1.0％ 이내인 경우, 상기 소정의 역치 t를 1.0％보다도 약간 큰 값으로 설정한다. 이에 의해, 이상 사태의 발생의 유무를 높은 감도로 검지할 수 있다. 따라서, 상기 2개의 유량 센서 유닛 중 어느 하나로부터 출력되는 유체의 질량 유량에 대응하는 신호의 강도가 이상값을 나타냈을 때, 당해 이상을 즉시 검지할 수 있다. 본 명세서에 있어서, 이와 같이 질량 유량계에 있어서의 이상 사태의 발생의 유무를 검지하는 기능은 「자기 진단 기능」이라고 호칭된다.

상술한 바와 같이, 당해 기술 분야에 있어서는, 완전히 동일한 사양을 갖는 2개의 유량 센서 유닛을 직렬로 배치하고, 이들 2개의 유량 센서 유닛의 유량 편차의 절대값에 기초하여, 이들 2개의 유량 센서 유닛 중 어느 하나에 있어서의 이상 사태의 발생을 즉시 검지하는 질량 유량계가 알려져 있다. 상기 2개의 유량 센서 유닛은, 상술한 바와 같이, 다른 교정 완료된 질량 유량계를 기준으로 하여, 기준 유체[예를 들어, 질소 가스(N ₂ ) 등의 기준 가스]의 유량을 측정함으로써 교정된다.

그러나, 실제로는, 질량 유량계는, 다양한 온도 및 압력에 있어서의 다양한 유체의 질량 유량의 측정에 사용된다. 질량 유량을 측정하려고 하는 유체의 종류, 온도 및 압력이 변화되면, 질량 유량이 일정해도, 유량 센서 유닛으로부터 출력되는 유체의 질량 유량에 대응하는 신호의 강도가 변동된다. 본 명세서에 있어서, 이와 같이 유량 센서 유닛으로부터 출력되는 유체의 질량 유량에 대응하는 신호의 강도를 변동시키는 요인(예를 들어, 유체의 종류, 온도 및 압력 등)은 「변동 요인」이라고 호칭된다. 또한, 이러한 변동 요인의 변화에 기인하는 유량 센서 유닛으로부터 출력되는 유체의 질량 유량에 대응하는 신호의 강도의 변동 방식은 「변동 요인에 대한 응답」이라고 호칭된다.

2개의 유량 센서 유닛의 상기 「변동 요인에 대한 응답」이 완전히 동일하면, 상술한 바와 같은 이상 사태가 발생하고 있지 않는 한, 통상의 측정 오차를 초과하는 유량 편차는, 이들 2개의 유량 센서 유닛의 사이에 발생하지 않을 것이다.

그러나, 실제로는, 유량 센서 유닛의 유량 특성에는 반드시 개체차가 있어, 완전히 동일한 사양을 갖는 유량 센서 유닛이라도, 예를 들어 유체의 종류, 온도 및 압력 등의 변동 요인의 변화에 기인하는 질량 유량의 측정값의 변동 방식은 반드시 동일한 것은 아니다. 즉, 완전히 동일한 사양을 갖는 유량 센서 유닛이라도 「변동 요인에 대한 응답」에 개체차가 존재한다.

또한, 이들 변동 요인은, 유량 편차에 대해 각각 독립적으로 작용한다. 가령, 개개의 변동 요인에 의한 유량 편차에의 영향의 크기가 1.0％라고 가정하면, 복수의 변동 요인에 의한 유량 편차에의 영향이 중첩되어, 유량 편차가 최대 수 ％(예를 들어, 2∼3％ 정도) 증대될 우려가 있다. 따라서, 교정시에 사용된 유체의 종류, 온도 및 압력과 동일한 종류, 온도 및 압력의 유체의 질량 유량을 측정할 때의 (통상의) 측정 오차가 전술한 바와 같이 1.0％ 이내인 경우, 복수의 변동 요인에 의한 유량 편차에의 영향이 중첩되면, 유량 편차는 4％ 정도까지 증대될 가능성이 있다. 이로 인해, 상술한 역치 t를 4％ 이하로 설정한 경우, 상술한 바와 같은 예측하지 못한 이상 사태(예를 들어, 센서 튜브의 내벽에의 이물질의 부착 등)가 실제로는 발생하고 있지 않아도, 이들 2개의 유량 센서 유닛 중 어느 하나에 이상 사태가 발생하였다고 하는 오판정이 내려질 우려가 있다.

한편, 4％를 초과하는 값(예를 들어, 5％)으로 역치 t를 설정하면, 상기한 바와 같은 오판정을 피할 수 있다. 그러나, 이와 같이 큰 값으로 역치 t를 설정하면, 상기한 바와 같은 이상 사태를 검지하는 기회가 감소하여, 자기 진단 기능의 신뢰성이 저하된다. 그 결과, 질량 유량을 정확하게 측정하는 것이 곤란해져, 질량 유량의 측정 정밀도의 저하에 의해, 당해 질량 유량계를 사용하는 용도(예를 들어, 반도체 제조 프로세스 등)에 있어서, 예를 들어 품질 불량의 발생 빈도의 증대 등의 문제를 초래할 우려가 있다.

따라서, 상기 2개의 유량 센서 유닛의 양쪽에 대해, 모든 변동 요인에 대한 응답을 미리 측정해 두고, 이와 같이 미리 측정된 응답을 질량 유량의 측정시에 참조함으로써, 변동 요인에 기인하는 측정 오차를 저감시키는 것이 가능하다. 그러나, 이와 같이 모든 변동 요인에 대한 응답을 미리 측정해 두는 것은 방대한 작업을 필요로 하여, 개개의 질량 유량 제어 장치의 제조 비용의 대폭의 증대로 이어진다.

덧붙여, 상기한 바와 같이 모든 변동 요인에 대한 응답을 미리 측정해 두었다고 해도, 예를 들어 사용에 수반되는 경시 변화가 상기 2개의 유량 센서 유닛의 사이에서 다른 경우 등에 있어서는, 변동 요인에 대한 응답도 또한 상기 2개의 유량 센서 유닛의 사이에서 다른 것이 예상된다. 이러한 경우는, 상기한 바와 같이 모든 변동 요인에 대한 응답을 미리 측정해 두어도, 실제의 질량 유량의 측정에는 도움이 되지 않는다.

이상과 같이, 당해 기술 분야에 있어서는, 신뢰성이 높은 자기 진단 기능을 갖는 질량 유량계에 대한 계속적인 요구가 존재한다. 따라서, 본 발명은 신뢰성이 높은 자기 진단 기능을 갖는 질량 유량계를 제공하는 것을 하나의 목적으로 한다.

본 발명자는, 예의 연구 결과, 완전히 동일한 사양을 갖는 2개의 유량 센서 유닛을 구비하는 질량 유량계에 있어서, 실제로 질량 유량의 측정을 행하는 상황과 동일한 변동 요인을 갖는 환경하에서, 이들 2개의 유량 센서 유닛의 유량 편차를 미리 측정함으로써, 변동 요인에 대한 응답의 개체차에 의한 영향을 배제하고, 신뢰성이 높은 자기 진단을 행할 수 있는 것을 발견하였다(이후에 상세하게 설명함).

즉, 본 발명에 관한 질량 유량계는,

유체가 흐르는 유로와,

상기 유로에 흐르는 상기 유체의 질량 유량에 대응하는 출력 신호인 제1 신호를 출력하는 제1 유량 센서 유닛과,

상기 유로에 흐르는 상기 유체의 질량 유량에 대응하는 출력 신호인 제2 신호를 출력하는 제2 유량 센서 유닛과,

상기 제1 신호의 강도와 상기 제2 신호의 강도의 편차의 크기에 기초하여 상기 제1 유량 센서 유닛 또는 상기 제2 유량 센서 유닛에 있어서의 이상의 유무를 판정하는 제1 제어 유닛을 구비하고,

상기 제1 유량 센서 유닛과, 상기 제2 유량 센서 유닛은, 동일한 사양을 갖고 있는 질량 유량계이며,

상기 제1 제어 유닛은,

소정의 범위에 포함되는 복수의 다른 질량 유량으로, 소정의 온도 및 압력에 있어서, 상기 유체를 상기 유로에 흘리고,

상기 복수의 다른 질량 유량의 각각에 있어서,

상기 제1 신호의 강도와, 상기 제2 신호의 강도를 측정하고,

상기 제1 신호의 강도와 상기 제2 신호의 강도의 편차인 유량 편차와, 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호 중 한쪽의 신호인 신호 S의 강도를 보정하여 상기 유량 편차의 절대값을 소정의 역치 d 미만으로 하기 위한 보정값을 산출하고,

상기 제1 신호의 강도 및 상기 제2 신호의 강도를 측정한 시점에 있어서의 질량 유량과 관련지어, 상기 유량 편차와, 상기 보정값을 데이터 기억 장치에 저장하는 학습 기능을 실행하고,

상기 학습 기능의 실행 후, 상기 소정의 온도 및 압력에 있어서의 상기 유체의 질량 유량을 측정할 때, 상기 제1 제어 유닛은,

상기 제1 신호의 강도와, 상기 제2 신호의 강도를 측정하고,

상기 데이터 기억 장치에 저장된 상기 보정값에 기초하여 상기 신호 S의 강도를 보정하고,

상기 보정된 상기 신호 S의 강도와 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호 중 상기 신호 S가 아닌 다른 쪽의 신호인 신호 M의 강도의 편차인 보정 유량 편차를 산출하고,

상기 보정 유량 편차가 소정의 역치 t보다도 큰 경우는, 상기 제1 유량 센서 유닛 및 상기 제2 유량 센서 유닛 중 적어도 어느 한쪽에 있어서 이상이 있다고 판정하는 자기 진단 기능을 실행하는, 질량 유량계이다.

본 발명에 따르면, 신뢰성이 높은 자기 진단 기능을 갖는 질량 유량계를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 하나의 실시 형태에 관한 질량 유량계를 포함하는 질량 유량 제어 장치의 구성의 일례를 도시하는 모식도.
도 2는 본 발명의 하나의 실시 형태에 관한 질량 유량계가 구비하는 센서 회로의 구성의 일례를 도시하는 모식도.
도 3은 실시예에 관한 질량 유량계에 있어서의 학습 기능의 실행 순서를 나타내는 흐름도.
도 4는 학습 기능의 실행에 있어서, 다양한 설정 유량(SP)에 있어서의 미보정 유량 편차(ΔF)를 각종 가스에 대해 측정한 결과를 나타내는 그래프.
도 5는 학습 기능의 실행에 의해 얻어진 보정값을 사용하여 제1 유량 센서 유닛(MSU1)으로부터의 출력 신호의 강도를 보정함으로써 변동 요인에 대한 응답의 개체차에 의한 영향이 배제된 제1 유량 센서 유닛(MSU1)과 제2 유량 센서 유닛(MSU2) 사이에서의 보정 유량 편차(ΔFc)를 다양한 설정 유량(SP)에 있어서 각종 가스에 대해 산출한 결과를 나타내는 그래프.
도 6은 본 발명의 다른 하나의 실시 형태에 관한 질량 유량계를 포함하는 질량 유량 제어 장치의 구성의 일례를 도시하는 모식도.

전술한 바와 같이, 당해 기술 분야에 있어서는, 신뢰성이 높은 자기 진단 기능을 갖는 질량 유량계에 대한 계속적인 요구가 존재한다. 따라서, 본 발명자는, 전술한 바와 같이, 예의 연구 결과, 완전히 동일한 사양을 갖는 2개의 유량 센서 유닛을 구비하는 질량 유량계에 있어서, 실제로 질량 유량의 측정을 행하는 상황과 동일한 변동 요인을 갖는 환경하에서, 이들 2개의 유량 센서 유닛의 유량 편차를 미리 측정함으로써, 변동 요인에 대한 응답의 개체차에 의한 영향을 배제하고, 신뢰성이 높은 자기 진단을 행할 수 있는 것을 발견하여, 본 발명을 상도하는 것에 이른 것이다.

구체적으로는, 완전히 동일한 사양을 갖는 2개의 유량 센서 유닛을 구비하는 질량 유량계에 있어서, 실제로 질량 유량의 측정을 행하는 상황과 동일한 변동 요인을 갖는 환경하에서, 이들 2개의 유량 센서 유닛의 유량 편차를 다양한 질량 유량으로 미리 측정한다. 이어서, 이들 유량 편차에 기초하여, 이들 2개의 유량 센서 유닛에 의한 질량 유량의 측정 결과를 일치시키기 위한 보정값을 산출하고, 데이터 기억 장치에 저장해 둔다. 이와 같이 2개의 유량 센서 유닛의 유량 편차를 다양한 질량 유량으로 미리 측정하고, 이들 유량 편차에 기초하여, 이들 2개의 유량 센서 유닛에 의한 질량 유량의 측정 결과를 일치시키기 위한 보정값을 산출하는 기능은, 본 명세서에 있어서 「학습 기능」이라고 호칭된다. 그 후, 질량 유량의 측정을 행할 때, 당해 보정값에 기초하여 측정 결과를 보정함으로써, 이들 2개의 유량 센서 유닛의 변동 요인에 대한 응답의 개체차에 의한 영향이 배제된 유량 편차를 산출한다.

상기한 바와 같이 하여 구해지는 유량 편차는, 변동 요인에 대한 응답의 개체차의 영향을 받고 있지 않다. 즉, 전술한 바와 같은 이상 사태가 발생하고 있지 않는 한, 당해 유량 편차는 통상의 측정 오차를 초과하지 않을 것이다. 따라서, 상술한 소정의 역치 t를 통상의 측정 오차(예를 들어, 1.0％)보다도 약간 큰 값으로 설정하고, 상기한 바와 같이 하여 구해지는 유량 편차가 당해 역치 t를 초과하는지 여부를 판정함으로써, 이상 사태의 발생의 유무를 높은 감도로 검지할 수 있어, 신뢰성이 높은 자기 진단 기능을 발휘할 수 있다.

즉, 본 발명의 제1 실시 형태는,

유체가 흐르는 유로와,

상기 유로에 흐르는 상기 유체의 질량 유량에 대응하는 출력 신호인 제1 신호를 출력하는 제1 유량 센서 유닛과,

상기 유로에 흐르는 상기 유체의 질량 유량에 대응하는 출력 신호인 제2 신호를 출력하는 제2 유량 센서 유닛과,

상기 제1 신호의 강도와 상기 제2 신호의 강도의 편차의 크기에 기초하여 상기 제1 유량 센서 유닛 또는 상기 제2 유량 센서 유닛에 있어서의 이상의 유무를 판정하는 제1 제어 유닛을 구비하고,

상기 제1 유량 센서 유닛과, 상기 제2 유량 센서 유닛은, 동일한 사양을 갖고 있는 질량 유량계이며,

상기 제1 제어 유닛은,

소정의 범위에 포함되는 복수의 다른 질량 유량으로, 소정의 온도 및 압력에 있어서, 상기 유체를 상기 유로에 흘리고,

상기 복수의 다른 질량 유량의 각각에 있어서,

상기 제1 신호의 강도와, 상기 제2 신호의 강도를 측정하고,

상기 제1 신호의 강도와 상기 제2 신호의 강도의 편차인 유량 편차와, 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호 중 한쪽의 신호인 신호 S의 강도를 보정하여 상기 유량 편차의 절대값을 소정의 역치 d 미만으로 하기 위한 보정값을 산출하고,

상기 제1 신호의 강도 및 상기 제2 신호의 강도를 측정한 시점에 있어서의 질량 유량과 관련지어, 상기 유량 편차와, 상기 보정값을 데이터 기억 장치에 저장하는 학습 기능을 실행하고,

상기 학습 기능의 실행 후, 상기 소정의 온도 및 압력에 있어서의 상기 유체의 질량 유량을 측정할 때, 상기 제1 제어 유닛은,

상기 제1 신호의 강도와, 상기 제2 신호의 강도를 측정하고,

상기 데이터 기억 장치에 저장된 상기 보정값에 기초하여 상기 신호 S의 강도를 보정하고,

상기 보정된 상기 신호 S의 강도와 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호 중 상기 신호 S가 아닌 다른 쪽의 신호인 신호 M의 강도의 편차인 보정 유량 편차를 산출하고,

상기 보정 유량 편차가 소정의 역치 t보다도 큰 경우는, 상기 제1 유량 센서 유닛 및 상기 제2 유량 센서 유닛 중 적어도 어느 한쪽에 있어서 이상이 있다고 판정하는 자기 진단 기능을 실행하는, 질량 유량계이다.

상기한 바와 같이 본 실시 형태에 관한 질량 유량계는,

유체가 흐르는 유로와,

상기 유로에 흐르는 상기 유체의 질량 유량에 대응하는 출력 신호인 제1 신호를 출력하는 제1 유량 센서 유닛과,

상기 유로에 흐르는 상기 유체의 질량 유량에 대응하는 출력 신호인 제2 신호를 출력하는 제2 유량 센서 유닛을 구비한다.

또한, 본 실시 형태에 관한 질량 유량계에 있어서, 상기 제1 유량 센서 유닛과, 상기 제2 유량 센서 유닛은, 동일한 사양을 갖고 있다. 구체적으로는, 제1 유량 센서 유닛과 제2 유량 센서 유닛은, 유체의 질량 유량을 계측하는 기구, 당해 기구의 설계 사양, 당해 기구를 구성하는 구성 부재의 치수 및 재질 등이 실질적으로 동일하다. 즉, 제1 유량 센서 유닛과 제2 유량 센서 유닛 사이에 전술한 바와 같은 「변동 요인에 대한 응답에 있어서의 개체차」가 존재하지 않으면, 상술한 바와 같은 이상 사태가 발생하고 있지 않는 한, 이들 2개의 유량 센서 유닛의 사이에는, 통상의 측정 오차를 초과하는 유량 편차는 발생하지 않을 것이다.

또한, 본 실시 형태에 관한 질량 유량계는, 상기 제1 신호의 강도와 상기 제2 신호의 강도의 편차의 크기에 기초하여 상기 제1 유량 센서 유닛 또는 상기 제2 유량 센서 유닛에 있어서의 이상의 유무를 판정하는 제1 제어 유닛을 구비한다. 이 제1 제어 유닛은, 상기한 바와 같은 제1 유량 센서 유닛 및 제2 유량 센서 유닛으로부터의 출력 신호(즉, 제1 신호 및 제2 신호)의 검출, 이들 신호의 강도의 편차의 산출, 이상의 유무의 판정 등의 다양한 연산 처리를 행한다. 이러한 기능을 갖는 제1 제어 유닛은, 예를 들어 질량 유량계에 내장된 마이크로컴퓨터 등의 전자 제어 장치로서 실장할 수 있다. 또한, 도 1에 있어서는, 제1 제어 유닛은 제어 수단(130)으로서 실장되어 있다.

상기한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 질량 유량계는, 서두에서 서술한 바와 같은 「자기 진단 기능」을 갖는 질량 유량계이다. 따라서, 본 실시 형태에 관한 질량 유량계에 있어서도, 전술한 바와 같이, 제1 유량 센서 유닛 및 제2 유량 센서 유닛의 각각을, 다른 교정 완료된 질량 유량계를 기준으로 하여, 기준 유체[예를 들어, 질소 가스(N ₂ ) 등]의 유량을 측정함으로써 교정해 두면, 그 후의 당해 질량 유량계의 사용 중에, 이들 2개의 유량 센서 유닛으로부터 출력되는 유체의 질량 유량에 대응하는 신호의 강도의 편차(유량 편차)의 절대값이 소정의 역치 t를 초과하는지 여부에 기초하여, 이들 2개의 유량 센서 유닛 중 어느 하나에 이상이 발생하였는지 여부를 판정할 수 있다.

그러나, 제1 유량 센서 유닛 및 제2 유량 센서 유닛과 같이 완전히 동일한 사양을 갖는 2개의 유량 센서 유닛에 있어서도, 전술한 바와 같이, 유체의 종류, 온도 및 압력 등의 변동 요인에 대한 응답에는 개체차가 있다. 그 결과, 예를 들어 센서 튜브의 내벽에 이물질이 부착되는 등의 예측하지 못한 이상 사태가 발생하고 있지 않아도, 제1 유량 센서 유닛과 제2 유량 센서 유닛 사이에서의 변동 요인에 대한 응답에 있어서의 개체차에 기인하여 유량 편차가 증대되어, 이들 2개의 유량 센서 유닛 중 어느 하나에 이상이 발생하였다고 하는 오판정이 내려질 우려가 있다.

따라서, 본 실시 형태에 관한 질량 유량계에 있어서는, 상술한 바와 같이, 완전히 동일한 사양을 갖는 2개의 유량 센서 유닛을 구비하는 질량 유량계에 있어서, 실제로 질량 유량의 측정을 행하는 상황과 동일한 변동 요인을 갖는 환경하에서, 이들 2개의 유량 센서 유닛의 유량 편차를 다양한 질량 유량으로 미리 측정한다. 이어서, 이들 유량 편차에 기초하여, 이들 2개의 유량 센서 유닛에 의한 질량 유량의 측정 결과를 일치시키기 위한 보정값을 산출하고, 데이터 기억 장치에 저장해 둔다. 즉, 전술한 「학습 기능」을 실행한다.

그 후, 질량 유량의 측정을 행할 때, 당해 보정값에 기초하여 측정 결과를 보정함으로써, 이들 2개의 유량 센서 유닛의 변동 요인에 대한 응답의 개체차에 의한 영향이 배제된 유량 편차를 산출한다. 이와 같이 하여 구해지는 유량 편차는, 변동 요인에 대한 응답의 개체차의 영향을 받고 있지 않다. 즉, 2개의 유량 센서 유닛 중 어느 하나에 있어서 전술한 바와 같은 이상 사태가 발생하고 있지 않는 한, 당해 유량 편차는 통상의 측정 오차를 초과하지 않을 것이다. 따라서, 상술한 소정의 역치 t를 통상의 측정 오차(예를 들어, 1.0％)보다도 약간 큰 값으로 설정함으로써, 이상 사태의 발생의 유무를 높은 감도로 판정한다. 즉, 전술한 「자기 진단 기능」을 실행한다.

구체적으로는, 본 실시 형태에 관한 질량 유량계에 있어서,

상기 제1 제어 유닛은,

소정의 범위에 포함되는 복수의 다른 질량 유량으로, 소정의 온도 및 압력에 있어서, 상기 유체를 상기 유로에 흘리고,

상기 복수의 다른 질량 유량의 각각에 있어서,

상기 제1 신호의 강도와, 상기 제2 신호의 강도를 측정하고,

상기 제1 신호의 강도와 상기 제2 신호의 강도의 편차인 유량 편차와, 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호 중 한쪽의 신호인 신호 S의 강도를 보정하여 상기 유량 편차의 절대값을 소정의 역치 d 미만으로 하기 위한 보정값을 산출하고,

상기 제1 신호의 강도 및 상기 제2 신호의 강도를 측정한 시점에 있어서의 질량 유량과 관련지어, 상기 유량 편차와, 상기 보정값을 데이터 기억 장치에 저장하는 학습 기능을 실행한다.

상기에 있어서, 질량 유량의 소정의 범위라 함은, 본 실시 형태에 관한 질량 유량계가 적용되는 용도에 있어서 사용되는 유체에 대해 상정되는 질량 유량의 범위로 할 수 있다. 전형적으로는, 질량 유량의 소정의 범위는, 본 실시 형태에 관한 질량 유량계의 풀 스케일(계측 가능한 최대 유량)의 0％ 내지 100％의 범위로 할 수 있다. 이와 같이 설정되는 소정의 범위에 포함되는 복수의 다른 질량 유량도 또한, 소정의 범위 내에 있어서 적절하게 설정할 수 있다. 전형적으로는, 이러한 복수의 다른 질량 유량은, 소정의 범위 내에 있어서 일정한 간격을 두고 설정할 수 있다. 예를 들어, 복수의 다른 질량 유량은, 본 실시 형태에 관한 질량 유량계의 풀 스케일의 0％, 10％, 20％, … 90％ 및 100％로 설정할 수 있다. 또한, 소정의 온도 및 압력은, 본 실시 형태에 관한 질량 유량계가 적용되는 용도에 있어서 사용되는 유체에 대해 상정되는 온도 및 압력으로 설정된다.

상기한 바와 같이 정해지는 복수의 다른 질량 유량의 각각에 있어서, 제1 제어 유닛은, 제1 유량 센서 유닛으로부터 출력되는 유체의 질량 유량에 대응하는 출력 신호인 제1 신호의 강도와, 제2 유량 센서 유닛으로부터 출력되는 유체의 질량 유량에 대응하는 출력 신호인 제2 신호의 강도를 측정한다.

다음으로, 제1 제어 유닛은, 상기한 바와 같이 하여 얻어진 제1 신호의 강도와 제2 신호의 강도의 편차인 유량 편차를 산출한다. 또한, 제1 제어 유닛은, 제1 신호 및 제2 신호 중 한쪽의 신호인 신호 S의 강도를 보정하여 제1 신호 및 제2 신호 중 신호 S가 아닌 다른 쪽의 신호인 신호 M의 강도에 대략 일치시키기 위해 필요해지는 보정값을 산출한다. 구체적으로는, 제1 제어 유닛은, 신호 S의 강도를 보정하여 유량 편차의 절대값을 소정의 역치 d 미만으로 하기 위한 보정값을 산출한다. 이 역치 d는, 예를 들어 당해 질량 유량계에 있어서 변동 요인에 대한 응답의 개체차 및 예를 들어 센서 튜브의 내벽에 이물질이 부착되는 등의 예측하지 못한 이상 사태의 발생에 의한 영향이 없는 정상적인 상태에 있어서의 측정 오차, 노이즈, 및 제1 유량 센서 유닛 및 제2 유량 센서 유닛에 의한 검출 정밀도 등을 고려하여 적절하게 설정할 수 있다. 이와 같이, 역치 d는, 학습 기능의 실행에 있어서만 사용되는 역치이며, 역치 d의 값이 작으면 작을수록, 보정된 신호 S의 강도와 신호 M의 강도의 편차(유량 편차)의 절대값은 0(제로)에 근접한다.

또한, 상기 보정값은, 예를 들어 신호 M의 강도로부터 신호 S의 강도를 뺀 값으로 할 수 있다. 이 경우는, 신호 S의 강도에 당해 보정값을 가산함으로써 유량 편차를 0(제로)에 근접시킬 수 있다. 혹은, 이 보정값은, 예를 들어 신호 M의 강도를 신호 S의 강도로 나눈 값으로 할 수 있다. 이 경우는, 신호 S의 강도에 당해 보정값을 승산함으로써 유량 편차를 0(제로)에 근접시킬 수 있다.

다음으로, 제1 제어 유닛은, 상기한 바와 같이 하여 얻어진 유량 편차 및 보정값을, 제1 신호의 강도 및 제2 신호의 강도를 측정한 시점에 있어서의 질량 유량과 관련지어, 데이터 기억 장치에 저장한다. 이 데이터 기억 장치로서는, 예를 들어 제1 제어 유닛을 구성하는 마이크로컴퓨터 등의 전자 제어 장치가 구비하는 ROM(예를 들어, EEPROM), RAM 등의 데이터 기억 장치를 사용할 수 있다. 이와 같이 하여 복수의 다른 질량 유량의 전부에 있어서, 질량 유량과 관련지어진 유량 편차 및 보정값을 데이터 기억 장치에 저장하면, 제1 제어 유닛은 학습 기능의 실행을 완료한다.

또한, 상기 학습 기능은, 예를 들어 본 실시 형태에 관한 질량 유량계를 제조 후에 처음으로 사용할 때에 자동적으로 실행되도록, 제1 제어 유닛을 구성하는 마이크로컴퓨터 등의 전자 제어 장치가 구비하는 ROM(예를 들어, EEPROM), RAM 등의 데이터 기억 장치에 저장된 프로그램, 또는 당해 질량 유량계와 연계되어 사용되는 컴퓨터에 인스톨된 어플리케이션 소프트웨어로서 실장되어 있어도 된다. 혹은, 상기 학습 기능은, 예를 들어 본 실시 형태에 관한 질량 유량계가 구비하는 버튼 등의 조작부 또는 당해 질량 유량계와 연계되어 사용되는 컴퓨터에 인스톨된 어플리케이션 소프트웨어가 제공하는 유저 인터페이스에 대한 유저에 의한 조작에 의해 개시되도록 구성되어 있어도 된다.

상기 학습 기능의 실행 후, 상기 소정의 온도 및 압력에 있어서의 상기 유체의 질량 유량을 측정할 때, 제1 제어 유닛은,

상기 제1 신호의 강도와, 상기 제2 신호의 강도를 측정하고,

상기 데이터 기억 장치에 저장된 상기 보정값에 기초하여 상기 신호 S의 강도를 보정하고,

상기 보정된 상기 신호 S의 강도와 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호 중 상기 신호 S가 아닌 다른 쪽의 신호인 신호 M의 강도의 편차인 보정 유량 편차를 산출하고,

상기 보정 유량 편차가 소정의 역치 t보다도 큰 경우는, 상기 제1 유량 센서 유닛 및 상기 제2 유량 센서 유닛 중 적어도 어느 한쪽에 있어서 이상이 있다고 판정하는 자기 진단 기능을 실행한다.

「상기 학습 기능의 실행 후, 상기 소정의 온도 및 압력에 있어서의 상기 유체의 질량 유량을 측정할 때」라 함은, 예를 들어 당해 질량 유량계를 사용하는 용도(예를 들어, 반도체 제조 프로세스 등)에 있어서 사용되는 유체(예를 들어, 반도체 제조 프로세스에 있어서 사용되는 프로세스 가스 등)의 질량 유량을 측정할 때를 가리킨다. 혹은, 「상기 소정의 온도 및 압력에 있어서의 상기 유체의 질량 유량을 측정할 때」는, 예를 들어 상술한 바와 같이 유저에 의한 조작에 의해 상기 학습 기능이 실행될 때여도 된다.

상기한 바와 같이 학습 기능의 실행 후, 상기 소정의 온도 및 압력에 있어서의 상기 유체의 질량 유량을 측정할 때, 제1 제어 유닛은, 우선, 제1 유량 센서 유닛으로부터 출력되는 유체의 질량 유량에 대응하는 출력 신호인 제1 신호의 강도와, 제2 유량 센서 유닛으로부터 출력되는 유체의 질량 유량에 대응하는 출력 신호인 제2 신호의 강도를 측정한다.

다음으로, 제1 제어 유닛은, 학습 기능의 실행에 의해 데이터 기억 장치에 저장된 보정값에 기초하여 상기 신호 S의 강도를 보정한다. 이때, 제1 제어 유닛은, 상기 신호 M으로부터 구해지는 유체의 질량 유량에 대응하는 보정값의 값을, 상기 학습 기능의 실행에 의해 데이터 기억 장치에 저장된 질량 유량과 보정값의 관계에 기초하여 특정하고, 이와 같이 하여 특정된 보정값의 값에 기초하여 상기 신호 S의 강도를 보정할 수 있다. 이 경우, 질량 유량을 측정하려고 하는 유체의 질량 유량에 따른 보정값에 의해 신호 S의 강도가 보정되므로, 변동 요인에 대한 응답의 개체차의 영향을 보다 엄밀하게 배제할 수 있다. 그 결과, 제1 유량 센서 유닛 또는 제2 유량 센서 유닛에 있어서의 이상의 발생을 높은 감도로 검지할 수 있다.

혹은, 경우에 따라서는, 제1 제어 유닛은, 상기 학습 기능의 실행에 의해 데이터 기억 장치에 저장된 모든 보정값의 대표값에 기초하여 상기 신호 S의 강도를 보정할 수도 있다. 이러한 방법이 요망되는 경우의 예로서는, 예를 들어 보정값의 학습을 행한 질량 유량의 범위에 있어서 보정값의 크기의 변동이 작은 경우, 제1 유량 센서 유닛 또는 제2 유량 센서 유닛에 있어서의 이상 발생의 검지에 있어서 높은 감도가 요구되지 않는 경우, 및 제1 제어 유닛에 있어서의 (CPU의) 연산 부하를 가볍게 할 필요가 있는 경우 등을 들 수 있다.

다음으로, 제1 제어 유닛은, 상기한 바와 같이 하여 보정된 신호 S의 강도와 상기 신호 M의 강도의 편차인 보정 유량 편차를 산출하고, 산출된 보정 유량 편차가 소정의 역치 t보다도 큰 경우는, 제1 유량 센서 유닛 및 제2 유량 센서 유닛 중 적어도 어느 한쪽에 있어서 이상이 있다고 판정한다. 이때, 상기한 바와 같이 신호 S의 강도가 보정값에 의해 보정되어 있다. 따라서, 보정 유량 편차에 있어서는, 제1 유량 센서 유닛과 제2 유량 센서 유닛 사이에서의 변동 요인에 대한 응답의 개체차에 의한 영향이 배제되어 있다.

즉, 제1 유량 센서 유닛 및 제2 유량 센서 유닛 중 어느 하나에 있어서 전술한 바와 같은 이상 사태가 발생하고 있지 않는 한, 당해 보정 유량 편차는 통상의 측정 오차를 초과하지 않을 것이다. 따라서, 본 실시 형태에 관한 질량 유량계에 의하면, 상기 소정의 역치 t를 통상의 측정 오차(예를 들어, 1.0％)보다도 약간 큰 값으로 설정함으로써, 이상 사태의 발생의 유무를 높은 감도로 판정할 수 있다. 이와 같이, 역치 t는, 자기 진단 기능의 실행에 있어서만 사용되는 역치이다.

또한, 상기 자기 진단 기능도 또한, 예를 들어 상술한 학습 기능의 실행 후, 소정의 기간이 경과하였을 때, 혹은 소정 횟수(매회여도 됨)의 질량 유량 측정을 실행하였을 때, 자동적으로 실행되도록, 제1 제어 유닛을 구성하는 마이크로컴퓨터 등의 전자 제어 장치가 구비하는 ROM(예를 들어, EEPROM), RAM 등의 데이터 기억 장치에 저장된 프로그램, 또는 당해 질량 유량계와 연계되어 사용되는 컴퓨터에 인스톨된 어플리케이션 소프트웨어로서 실장되어 있어도 된다. 혹은, 상기 자기 진단 기능은, 예를 들어 본 실시 형태에 관한 질량 유량계가 구비하는 버튼 등의 조작부 또는 당해 질량 유량계와 연계되어 사용되는 컴퓨터에 인스톨된 어플리케이션 소프트웨어가 제공하는 유저 인터페이스에 대한 유저에 의한 조작에 의해 개시되도록 구성되어 있어도 된다.

그런데, 상술한 바와 같이, 제1 제어 유닛은, 학습 기능의 실행에 의해 데이터 기억 장치에 저장된 보정값에 기초하여 상기 신호 S의 강도를 보정할 때, 상기 신호 M으로부터 구해지는 유체의 질량 유량에 대응하는 보정값의 값을, 상기 학습 기능의 실행에 의해 데이터 기억 장치에 저장된 질량 유량과 보정값의 관계에 기초하여 특정하고, 이와 같이 하여 특정된 보정값의 값에 기초하여 상기 신호 S의 강도를 보정할 수 있다.

따라서, 본 발명의 제2 실시 형태는,

본 발명의 상기 제1 실시 형태에 관한 질량 유량계이며,

상기 제1 제어 유닛은, 상기 자기 진단 기능의 실행에 있어서,

상기 신호 M으로부터 구해지는 상기 유체의 질량 유량에 대응하는 보정값의 값을, 상기 데이터 기억 장치에 저장된 상기 질량 유량과 상기 보정값의 관계에 기초하여 특정하고,

상기 특정된 보정값의 값에 기초하여 상기 신호 S의 강도를 보정하는, 질량 유량계이다.

상기에 있어서, 상기 질량 유량과 상기 보정값의 관계는, 예를 들어 상기 학습 기능을 실행한 복수의 다른 질량 유량과 당해 복수의 다른 질량 유량의 각각에 대응하는 상기 보정값을 포함하는 데이터 테이블로서 상기 데이터 기억 장치에 저장되어 있어도 된다. 이 경우, 당해 데이터 테이블에는, 신호 M으로부터 구해지는 유체의 질량 유량 자체에 대응하는 보정값이 반드시 존재하는 것은 아니다. 그러나, 이러한 보정값이 존재하지 않는 경우는, 예를 들어 외삽 또는 내삽(예를 들어, 선형 보간 등)에 의해, 신호 M으로부터 구해지는 유체의 질량 유량에 가까운 질량 유량에 대응하는 보정값으로부터, 목적으로 하는 보정값을 특정할 수 있다.

혹은, 상기 질량 유량과 상기 보정값의 관계는, 예를 들어 상기 학습 기능을 실행한 복수의 다른 질량 유량과 당해 복수의 다른 질량 유량의 각각에 대응하는 상기 보정값으로부터 도출되는 근사식으로서 상기 데이터 기억 장치에 저장되어 있어도 된다. 이 경우, 당해 근사식은, 질량 유량을 인수로 하고, 또한 보정값을 복귀값으로 하는 함수로서 정의할 수 있다. 따라서, 이 경우는, 신호 M으로부터 구해지는 유체의 질량 유량을 인수로 하여 당해 함수에 넣음으로써, 대응하는 보정값의 값을 특정할 수 있다.

본 실시 형태에 관한 질량 유량계에 의하면, 상술한 바와 같이, 질량 유량을 측정하려고 하는 유체의 질량 유량에 따른 보정값을 예를 들어 상기한 바와 같이 특정하고, 특정된 보정값에 의해 신호 S의 강도가 보정되므로, 변동 요인에 대한 응답의 개체차의 영향을 보다 엄밀하게 배제할 수 있다. 그 결과, 제1 유량 센서 유닛 또는 제2 유량 센서 유닛에 있어서의 이상의 발생을 높은 감도로 검지할 수 있다.

혹은, 상술한 바와 같이, 제1 제어 유닛은, 상기 학습 기능의 실행에 의해 데이터 기억 장치에 저장된 모든 보정값의 대표값에 기초하여 상기 신호 S의 강도를 보정할 수도 있다.

따라서, 본 발명의 제3 실시 형태는,

본 발명의 상기 제1 실시 형태에 관한 질량 유량계이며,

상기 제1 제어 유닛은, 상기 자기 진단 기능의 실행에 있어서,

상기 데이터 기억 장치에 저장된 모든 상기 보정값의 대표값에 기초하여 상기 신호 S의 강도를 보정하는, 질량 유량계이다.

상기에 있어서, 데이터 기억 장치에 저장된 모든 보정값의 대표값으로서는, 예를 들어 상기 학습 기능을 실행한 복수의 다른 질량 유량의 각각에 대응하는 복수의 상기 보정값의 평균값을 채용할 수 있다. 본 실시 형태에 관한 질량 유량계에 있어서는, 이와 같이 특정되는 대표값을 사용하여, 상기 신호 S의 강도를 보정함으로써, 변동 요인에 대한 응답의 개체차의 영향을 보다 간편하게 배제할 수 있다.

상술한 바와 같이, 이러한 실시 형태가 요망되는 경우의 예로서는, 예를 들어 보정값의 학습을 행한 질량 유량의 범위에 있어서 보정값의 크기의 변동이 작은 경우, 제1 유량 센서 유닛 또는 제2 유량 센서 유닛에 있어서의 이상 발생의 검지에 있어서 높은 감도가 요구되지 않는 경우 등을 들 수 있다. 또한, 본 실시 형태에 관한 질량 유량계에 의하면, 제1 제어 유닛에 있어서의 (CPU의) 연산 부하를 가볍게 할 수 있으므로, 제1 제어 유닛에 있어서의 (CPU의) 연산 처리 능력이 낮은 경우 등에 있어서, 이러한 실시 형태가 적합하게 채용된다.

그런데, 상기 보정값은, 전술한 바와 같이, 예를 들어 신호 M의 강도로부터 신호 S의 강도를 뺀 값으로 할 수 있다. 이 경우는, 신호 S의 강도에 당해 보정값을 가산함으로써 유량 편차를 0(제로)에 근접시킬 수 있다.

따라서, 본 발명의 제4 실시 형태는,

본 발명의 상기 제1 내지 상기 제3 실시 형태 중 어느 하나에 관한 질량 유량계이며,

상기 제1 제어 유닛은,

상기 학습 기능의 실행에 있어서, 상기 신호 M의 강도로부터 상기 신호 S의 강도를 뺀 값을 상기 보정값으로서 산출하고,

상기 자기 진단 기능의 실행에 있어서, 상기 신호 S의 강도에 상기 보정값을 가산함으로써 상기 신호 S의 강도를 보정하는, 질량 유량계이다.

혹은, 상기 보정값은, 전술한 바와 같이, 예를 들어 신호 M의 강도를 신호 S의 강도로 나눈 값으로 할 수 있다. 이 경우는, 신호 S의 강도에 당해 보정값을 승산함으로써 유량 편차를 0(제로)에 근접시킬 수 있다.

따라서, 본 발명의 제5 실시 형태는,

본 발명의 상기 제1 내지 상기 제3 실시 형태 중 어느 하나에 관한 질량 유량계이며,

상기 제1 제어 유닛은,

상기 학습 기능의 실행에 있어서, 상기 신호 M의 강도를 상기 신호 S의 강도로 나눈 값을 상기 보정값으로서 산출하고,

상기 자기 진단 기능의 실행에 있어서, 상기 신호 S의 강도에 당해 보정값을 승산함으로써 상기 신호 S의 강도를 보정하는, 질량 유량계이다.

또한, 신호 M의 강도로부터 신호 S의 강도를 뺀 값 및 신호 M의 강도를 신호 S의 강도로 나눈 값 중 어느 것을 보정값으로서 채용할지는, 예를 들어 각각의 값을 보정값으로서 채용한 경우에 있어서의 각각의 유량 편차의 값 중 어느 것이 작은지에 따라 적절하게 선택할 수 있다.

그런데, 서두에서 서술한 바와 같이, 당해 기술 분야에 있어서는, 예를 들어 열식 질량 유량계, 차압식 질량 유량계, 열선식 질량 유량계 및 코리올리식 질량 유량계 등, 다양한 형식의 질량 유량계가 알려져 있다. 이들 중에서도, 열식 질량 유량계는, 전술한 바와 같은 비교적 단순한 구성에 의해 유체(예를 들어, 기체 및 액체)의 질량 유량을 정확하게 측정할 수 있으므로, 널리 사용되고 있다. 당연한 것이지만, 본 발명에 관한 질량 유량계는, 이들 다종 다양한 방식을 채용하는 질량 유량계 중 어느 것이어도 된다. 예를 들어, 본 발명에 관한 질량 유량계가 구비하는 유량 센서 유닛은, 열식 질량 유량계에 포함되는 타입의 유량 센서 유닛(열식 유량 센서 유닛)이어도 된다.

따라서, 본 발명의 제6 실시 형태는,

본 발명의 상기 제1 내지 상기 제5 실시 형태 중 어느 하나에 관한 질량 유량계이며,

상기 제1 유량 센서 유닛 및 상기 제2 유량 센서 유닛이,

상기 유로의 도중에 설치된 바이패스와,

상기 바이패스의 상류측에 있어서 상기 유로로부터 분기되어 상기 바이패스의 하류측에 있어서 상기 유로에 다시 합류하는 센서 튜브와,

상기 센서 튜브에 흐르는 유체에 대해 열전도 가능하게 배치된 한 쌍의 센서 와이어와,

상기 센서 와이어로부터 발열시키기 위한 입력 신호를 상기 센서 와이어에 공급하는 전원과,

상기 센서 와이어를 포함하는 브리지 회로를 구비하는 센서 회로를 포함하는 열식 유량 센서 유닛인, 질량 유량계이다.

상기 구성에 있어서, 바이패스는 유체에 대해 유체 저항을 갖고, 유로에 흐르는 유체 중 일정 비율의 유체가 센서 튜브로 분기된다. 소정의 입력 신호를 공급함으로써 한 쌍의 센서 와이어를 발열시키면, 센서 와이어로부터 발생한 열이 센서 튜브를 흐르는 유체에 의해 빼앗긴다. 이때, 센서 튜브를 흐르는 유체의 유량이 클수록 상류측의 센서 와이어의 온도가, 하류측의 센서 와이어의 온도보다도 낮아진다. 결과적으로 발생하는 상류측의 센서 와이어와 하류측의 센서 와이어의 전기 저항값의 차이에 대응하는 출력 신호는 센서 회로에 의해 검출 가능해진다. 이와 같이 하여 검출되는 출력 신호에 기초하여, 센서 튜브에 흐르는 유체의 질량 유량을 구할 수 있고, 센서 튜브에 흐르는 유체의 질량 유량에 기초하여, 유로에 흐르는 유체의 질량 유량을 구할 수 있다.

상기 구성을 갖는 질량 유량계에 있어서도, 상술한 학습 기능 및 자기 진단 기능을 제1 제어 유닛이 실행함으로써, 제1 유량 센서 유닛 및 제2 유량 센서 유닛 중 어느 하나에 있어서 전술한 바와 같은 이상 사태가 발생하고 있지 않는 한, 보정 유량 편차는 통상의 측정 오차를 초과하지 않을 것이다. 따라서, 본 실시 형태에 관한 질량 유량계에 의해서도, 소정의 역치 t를 통상의 측정 오차보다도 약간 큰 값으로 설정함으로써, 유량 센서 유닛에 있어서의 이상 사태의 발생의 유무를 높은 감도로 판정할 수 있다.

그런데, 상기 구성에 있어서, 제1 유량 센서 유닛과 제2 유량 센서 유닛은, 유체가 흐르는 유로에 있어서 직렬로 배치되어도 된다. 이 경우, 제1 유량 센서 유닛과 제2 유량 센서 유닛은, 각각 개별의 바이패스를 구비한다. 또한, 개개의 바이패스에 대해, 센서 튜브와, 한 쌍의 센서 와이어와, 전원과, 센서 회로가 배치된다.

즉, 본 발명의 제7 실시 형태는,

본 발명의 상기 제6 실시 형태에 관한 질량 유량계이며,

상기 제1 유량 센서 유닛 및 상기 제2 유량 센서 유닛의 각각이 개별의 바이패스를 구비하는, 질량 유량계이다.

상술한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 질량 유량계에 있어서는, 제1 유량 센서 유닛과 제2 유량 센서 유닛은, 유체가 흐르는 유로에 있어서 직렬로 배치되고, 각각의 센서 유닛은, 각각 개별의 바이패스를 구비한다. 또한, 개개의 바이패스에 대해, 센서 튜브와, 한 쌍의 센서 와이어와, 전원과, 센서 회로가 배치된다. 여기서, 유체의 유로에 있어서, 제1 유량 센서 유닛이 상류측, 제2 유량 센서 유닛이 하류측에 배치되어 있는 경우에 대해, 이하에 상세하게 설명한다. 단, 당연한 것이지만, 제1 유량 센서 유닛이 하류측, 제2 유량 센서 유닛이 상류측에 배치되어도 된다. 또한, 이하의 설명에 있어서는, 제1 유량 센서 유닛을 구성하는 바이패스는 「제1 바이패스」라고 호칭되고, 제2 유량 센서 유닛을 구성하는 바이패스는 「제2 바이패스」라고 호칭된다.

상기 제1 유량 센서 유닛은,

상기 유로의 도중에 직렬로 설치된 상류측의 바이패스인 제1 바이패스와,

상기 제1 바이패스의 상류측에 있어서 상기 유로로부터 분기되어 상기 제1 바이패스의 하류측에 있어서 상기 유로에 다시 합류하는 제1 센서 튜브와,

상기 제1 센서 튜브에 흐르는 유체에 대해 열전도 가능하게 배치된 한 쌍의 제1 센서 와이어와,

상기 제1 센서 와이어로부터 발열시키기 위한 입력 신호를 상기 제1 센서 와이어에 공급하는 제1 전원과,

상기 제1 센서 와이어를 포함하는 브리지 회로를 구비하는 제1 센서 회로를 포함한다.

상기 제2 유량 센서 유닛은,

상기 유로의 도중에 직렬로 설치된 하류측의 바이패스인 제2 바이패스와,

상기 제2 바이패스의 상류측에 있어서 상기 유로로부터 분기되어 상기 제2 바이패스의 하류측에 있어서 상기 유로에 다시 합류하는 제2 센서 튜브와,

상기 제2 센서 튜브에 흐르는 유체에 대해 열전도 가능하게 배치된 한 쌍의 제2 센서 와이어와,

상기 제2 센서 와이어로부터 발열시키기 위한 입력 신호를 상기 제2 센서 와이어에 공급하는 제2 전원과,

상기 제2 센서 와이어를 포함하는 브리지 회로를 구비하는 제2 센서 회로를 포함한다.

덧붙여, 상술한 바와 같이, 제1 유량 센서 유닛과 제2 유량 센서 유닛은 동일한 사양을 갖는다. 따라서, 상기 제1 바이패스와 상기 제2 바이패스, 상기 제1 센서 튜브와 상기 제2 센서 튜브, 상기 제1 센서 와이어와 상기 제2 센서 와이어 및 상기 제1 센서 회로와 상기 제2 센서 회로는, 각각 동일한 사양을 갖고 있다. 구체적으로는, 예를 들어 상기 제1 바이패스와 상기 제2 바이패스는 유체에 대해 동일한 유체 저항을 갖고, 상기 제1 센서 튜브와 상기 제2 센서 튜브는, 동일한 재질로 형성되고, 동일한 내경 및 경로 길이를 갖는다. 또한, 상기 제1 센서 와이어와 상기 제2 센서 와이어는, 동일한 재질로 형성되고, 동일한 전기 저항값 및 발열량을 갖고, 상기 제1 센서 회로와 상기 제2 센서 회로는, 동일한 회로 소자에 의해 형성되는 동일한 회로 구성을 갖는다.

여기서, 본 실시 형태에 관한 질량 유량계의 구성의 일례에 대해, 첨부 도면을 참조하면서, 이하에 상세하게 설명한다. 도 1은 전술한 바와 같이, 본 발명의 하나의 실시 형태에 관한 질량 유량계를 포함하는 질량 유량 제어 장치의 구성의 일례를 도시하는 모식도이다. 또한, 도 2는, 전술한 바와 같이, 본 발명의 하나의 실시 형태에 관한 질량 유량계가 구비하는 유량 센서 유닛에 포함되는 센서 회로의 구성의 일례를 도시하는 모식도이다. 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 질량 유량 제어 장치(100)는, 제1 유량 센서 유닛(110)과, 제2 유량 센서 유닛(210)과, 유량 조절 유닛(120)과, 제어 수단(130)(후술하는 「제1 제어 유닛」 및 「제2 제어 유닛」에 상당함)을 포함한다.

제1 유량 센서 유닛(110)은, 유체가 흐르는 유로(114)와, 유로(114)의 도중에 설치된 바이패스(115)와, 바이패스(115)의 상류측에 있어서 유로(114)로부터 분기되어 바이패스(115)의 하류측에 있어서 유로(114)에 다시 합류하는 센서 튜브(116)와, 센서 튜브(116)에 권취된 한 쌍의 센서 와이어(117 및 118)와, 센서 와이어(117 및 118)에 소정의 입력 신호를 공급하여 발열시키기 위한 전원(113)과, 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 센서 와이어(117 및 118) 및 다른 저항 소자(117' 및 118')를 포함하는 브리지 회로를 구비하는 센서 회로(111)에 의해 구성된다.

바이패스(115)는, 유체에 대해 유체 저항을 갖고, 유로(114)를 흐르는 유체 중 일정 비율의 유체가 센서 튜브(116)에 분기되도록 구성된다. 또한, 도 1에 도시되어 있는 구성에 있어서는, 한 쌍의 센서 와이어(117 및 118)가 센서 튜브(116)에 권취되어 있다. 그러나, 센서 와이어로부터 발생한 열이 센서 튜브에 흐르는 유체로 전도되는 것이 가능한 한, 센서 와이어의 구체적인 배치는 특별히 한정되지 않는다.

상기 구성에 있어서, 전원(113)으로부터 센서 와이어(117 및 118)에 소정의 입력 신호(전기 신호)를 공급(입력)하면 줄 열이 발생하고, 이 열은 센서 튜브(116)를 흐르는 유체에 의해 빼앗긴다. 이때, 상류측의 센서 와이어(117)는, 아직 가열되어 있지 않은 유체에 의해 열을 빼앗기고, 하류측의 센서 와이어(118)는 상류측의 센서 와이어(117)에 의해 이미 가열된 유체에 의해 열을 빼앗긴다. 이로 인해, 상류측의 센서 와이어(117)의 온도보다도 하류측의 센서 와이어(118)의 온도의 쪽이 높아진다. 그 결과, 상류측의 센서 와이어(117)의 전기 저항보다도 하류측의 센서 와이어(118)의 전기 저항의 쪽이 높아진다. 또한, 발열을 목적으로 하여 센서 와이어에 공급(입력)되는 입력 신호(전기 신호)는 전압 및 전류 중 어느 것에 기초하여 제어되어도 된다.

이와 같이 하여 발생하는 상류측의 센서 와이어(117)와 하류측의 센서 와이어(118)의 온도차에 기인하는 전기 저항값의 차(비)는, 센서 튜브(116)를 흐르는 유체의 질량 유량에 따라서 변화된다. 그 결과, 센서 회로(111)의 점 S와 점 C 사이의 전위차도 또한 센서 튜브(116)를 흐르는 유체의 질량 유량에 따라서 변화된다. 이러한 전위차의 변화를, 예를 들어 연산 증폭기(119)를 통해 검출함으로써, 센서 튜브(116)에 흐르는 유체의 질량 유량을 측정할 수 있다. 또한, 이와 같이 하여 측정되는 센서 튜브(116)에 흐르는 유체의 질량 유량에 기초하여, 유로(114)에 흐르는 유체의 질량 유량을 구할 수 있다.

도 2에 도시되어 있는 센서 회로에 있어서는, 각각 300Ω의 저항값을 갖는 센서 와이어(117 및 118)가 점 S에 있어서 직렬로 접속되고, 각각 20kΩ의 저항값을 갖는 다른 저항 소자(117' 및 118')가 점 C에 있어서 직렬로 접속되어 있다. 또한, 상기한 바와 같이 각각 직렬로 접속된 센서 와이어(117 및 118)의 양단부와 다른 저항 소자(117' 및 118')의 양단부가, 각각 점 P 및 점 N에 있어서 접속되어 있다. 즉, 센서 와이어(117 및 118)와 저항 소자(117' 및 118')는 소위 「휘트스톤 브리지」를 구성하고 있다.

질량 유량의 측정시에는, 전원(113)으로부터 상기 점 P와 점 N 사이에 소정의 입력 신호(전기 신호)가 공급(입력)되고, 센서 와이어(117 및 118)로부터 줄 열이 발생한다. 또한, 점 S 및 점 C는 각각 연산 증폭기(119)의 비반전 입력(＋) 및 반전 입력(－)에 접속되고, 점 S와 점 C 사이의 전위차에 따른 신호가 연산 증폭기(119)의 출력으로서 얻어진다. 이와 같이 하여 얻어지는 연산 증폭기(119)로부터의 출력 신호에 기초하여, 센서 튜브(116)에 흐르는 유체의 질량 유량을 측정할 수 있다. 단, 다른 저항 소자(117' 및 118')의 전기 저항이 센서 와이어(117 및 118)로부터의 발열의 영향을 받으면, 센서 튜브(116)에 흐르는 유체의 질량 유량을 정확하게 측정할 수 없다. 따라서, 다른 저항 소자(117' 및 118')는, 센서 와이어(117 및 118)로부터의 발열의 영향을 실질적으로 받지 않는 위치 및/또는 상태로 배치된다.

제2 유량 센서 유닛(210)은, 유로(114)의 제1 유량 센서 유닛(110)보다 하류측에 배치되어 있고, 제1 유량 센서 유닛(110)과 완전히 동일한 구성을 갖는다. 구체적으로는, 상술한 바와 같이, 제1 바이패스(115)와 제2 바이패스(215), 제1 센서 튜브(116)와 제2 센서 튜브(216), 제1 센서 와이어(117 및 118)와 제2 센서 와이어(217 및 218) 및 제1 센서 회로(111)와 제2 센서 회로(211)는, 각각 동일한 사양을 갖고 있다.

상기한 바와 같이, 도 1에 있어서, 제2 유량 센서 유닛(210)의 각 구성 요소를 나타내는 부호는, 제1 유량 센서 유닛(110)의 대응하는 각 구성 요소를 나타내는 부호의 아래 두자리와 동일한 번호가 부여되어 있다. 따라서, 제2 유량 센서 유닛(210)의 각 구성 요소에 대한 설명은 제1 유량 센서 유닛(110)의 각 구성 요소에 대한 설명과 마찬가지이므로 생략한다. 또한, 제2 유량 센서 유닛(210)을 구성하는 센서 회로(211)의 구성은, 도 2를 참조하면서 설명한 센서 회로(111)의 구성과 완전히 동일하므로, 센서 회로(211)에 대한 설명도 또한 생략한다.

또한, 상술한 바와 같이, 도 1은 본 발명의 하나의 실시 형태에 관한 질량 유량계에 있어서의 유량의 측정 방법이 적용되는 질량 유량계를 포함하는 질량 유량 제어 장치의 구성의 일례를 도시하는 모식도이다. 따라서, 도 1에는, 상술한 바와 같이, 제1 유량 센서 유닛(110) 및 제2 유량 센서 유닛(210) 외에, 유량 조절 유닛(120) 및 제어 수단(130) 등도 도시되어 있지만, 이들에 대해서는, 질량 유량 제어 장치로서의 본 발명의 실시 형태에 대한 설명에 있어서 상세하게 설명하므로, 여기서는 설명하지 않는다.

제1 유량 센서 유닛(110) 및 제2 유량 센서 유닛(210) 중 어느 것에 있어서도, 센서 튜브의 재료로서는 우수한 내식성 및 기계적 강도를 갖는 재료가 바람직하고, 일반적으로는 SUS 등의 금속(즉, 도체)이 사용된다. 한편, 센서 와이어의 재료로서는 당연히 도체가 사용된다. 구체적으로는, 센서 튜브의 재료로서는, 예를 들어 SUS316을 비롯한 스테인리스 강재 등, 우수한 내식성 및 기계적 강도를 갖는 재료가 사용된다. 한편, 센서 와이어의 재료로서는, 예를 들어 에나멜선 등, 원하는 전기 저항값을 갖는 도체(예를 들어, 구리 등의 금속)가 사용된다. 즉, 일반적으로는, 센서 튜브 및 센서 와이어의 재료는 모두 도체이다.

따라서, 유량 센서에 있어서는, 센서 튜브와 센서 와이어의 도통 및 센서 와이어끼리의 도통의 방지, 및 센서 튜브에의 센서 와이어의 고정 등을 목적으로 하여, 센서 튜브의 센서 와이어가 권취된 부분 및 센서 와이어의 주위에 예를 들어 수지 등의 절연 재료에 의해 형성되는 피복층이 배치되는 것이 일반적이다. 덧붙여, 유량 센서에 의한 질량 유량 측정을 위해서는, 상술한 바와 같이, 통전에 의해 센서 와이어로부터 발생하는 열이 센서 튜브 및 센서 튜브에 흐르는 유체에 의해 빼앗길 필요가 있다. 따라서, 적어도 센서 와이어와 센서 튜브 사이에 개재되는 피복층은, 양호한 열전도성을 구비하는 것이 바람직하다.

도 1 및 도 2에 도시되어 있는 구성을 갖는 질량 유량계에 있어서도, 상술한 학습 기능 및 자기 진단 기능을 제1 제어 유닛이 실행함으로써, 제1 유량 센서 유닛 및 제2 유량 센서 유닛 중 어느 하나에 있어서 전술한 바와 같은 이상 사태가 발생하고 있지 않는 한, 보정 유량 편차는 통상의 측정 오차를 초과하지 않을 것이다. 따라서, 본 실시 형태에 관한 질량 유량계에 의해서도, 소정의 역치 t를 통상의 측정 오차보다도 약간 큰 값으로 설정함으로써, 유량 센서 유닛에 있어서의 이상 사태의 발생의 유무를 높은 감도로 판정할 수 있다.

그런데, 본 발명의 상기 제6 실시 형태에 관한 질량 유량계에 있어서, 제1 유량 센서 유닛과 제2 유량 센서 유닛은, 유체가 흐르는 유로에 있어서 병렬로 배치되어도 된다. 이 경우, 제1 유량 센서 유닛과 제2 유량 센서 유닛은 공통의 바이패스를 구비한다. 바꾸어 말하면, 제1 유량 센서 유닛과 제2 유량 센서 유닛은 하나의 바이패스를 공유한다. 단, 센서 튜브와, 한 쌍의 센서 와이어와, 전원과, 센서 회로는, 각각의 센서 유닛마다 개별로 배치된다.

즉, 본 발명의 제8 실시 형태는,

본 발명의 상기 제6 실시 형태에 관한 질량 유량계이며,

상기 제1 유량 센서 유닛 및 상기 제2 유량 센서 유닛이 공통의 바이패스를 구비하는, 질량 유량계이다.

여기서, 본 실시 형태에 관한 질량 유량계의 구성의 일례에 대해, 첨부 도면을 참조하면서, 이하에 설명한다. 도 6은 전술한 바와 같이, 본 발명의 다른 하나의 실시 형태에 관한 질량 유량계를 포함하는 질량 유량 제어 장치의 구성의 일례를 도시하는 모식도이다. 도 6에 도시되어 있는 실시 형태에 관한 질량 유량 제어 장치는, 유로(114)에 바이패스(115)가 1개밖에 배치되어 있지 않은 점, 및 이 바이패스(115)를 제1 유량 센서 유닛(110)과 제2 유량 센서 유닛(210)이 공유하고 있는 점의 2가지 점을 제외하고, 도 1에 도시되어 있는 실시 형태에 관한 질량 유량 제어 장치와 마찬가지의 구성을 갖는다. 센서 회로(111 및 211)도 또한, 예를 들어 도 2에 도시되어 있는 구성을 갖는 것을 사용할 수 있다.

따라서, 도 6에 도시되어 있는 실시 형태에 관한 질량 유량 제어 장치의 구성의 상세에 대해서는 설명하지 않지만, 상기 구성을 갖는 질량 유량계에 있어서도, 상술한 학습 기능 및 자기 진단 기능을 제1 제어 유닛이 실행함으로써, 제1 유량 센서 유닛 및 제2 유량 센서 유닛 중 어느 하나에 있어서 전술한 바와 같은 이상 사태가 발생하고 있지 않는 한, 보정 유량 편차는 통상의 측정 오차를 초과하지 않을 것이다. 따라서, 본 실시 형태에 관한 질량 유량계에 의해서도, 소정의 역치 t를 통상의 측정 오차보다도 약간 큰 값으로 설정함으로써, 유량 센서 유닛에 있어서의 이상 사태의 발생의 유무를 높은 감도로 판정할 수 있다.

그런데, 서두에서 서술한 바와 같이, 본 발명은 자기 진단 기능을 갖는 질량 유량계뿐만 아니라, 당해 질량 유량계를 사용하는 질량 유량 제어 장치에도 관한 것이다. 당해 질량 유량 제어 장치는, 본 발명에 관한 질량 유량계에 의해 산출되는 유체의 유량에 기초하여 유량 조절 유닛을 제어하여, 유체의 유량을 목표값에 근접시킨다.

즉, 본 발명의 제9 실시 형태는,

본 발명의 상기 제1 내지 상기 제8 실시 형태 중 어느 하나에 관한 질량 유량계와,

상기 유로에 흐르는 유체의 유량을 제어하는 유량 조절 유닛과,

상기 유량 조절 유닛을 제어하는 제2 제어 유닛을 구비하는 질량 유량 제어 장치이며,

상기 제2 제어 유닛이, 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호 중 한쪽의 신호인 C신호의 강도에 기초하여 상기 유량 조절 유닛을 제어하여, 상기 유체의 유량을 목표값에 근접시키는, 질량 유량 제어 장치이다.

상기한 바와 같이 본 실시 형태에 관한 질량 유량 제어 장치는, 본 발명의 상기 제1 내지 상기 제8 실시 형태 중 어느 하나에 관한 질량 유량계를 구비하는 질량 유량 제어 장치이다. 따라서, 질량 유량계의 기본적인 구성에 대해서는, 예를 들어 도 1 및 도 2를 참조하면서, 본 발명의 상기 제1 내지 상기 제8 실시 형태에 관한 질량 유량계의 설명에 있어서 이미 서술하였으므로, 여기서는 반복하여 설명하지 않는다.

본 실시 형태에 관한 질량 유량 제어 장치는, 상기한 바와 같이, 질량 유량계 외에, 상기 유로에 흐르는 유체의 유량을 제어하는 유량 조절 유닛과, 상기 유량 조절 유닛을 제어하는 제2 제어 유닛을 구비한다. 유량 조절 유닛은, 유로에 흐르는 유체의 유량을 제어하는 것이 가능한 한, 특별히 한정되지 않는다. 유량 조절 유닛의 구체예로서는, 예를 들어 액추에이터에 의해 개방도를 변경할 수 있는 유량 제어 밸브를 들 수 있다. 제2 제어 유닛도 또한, 유량 조절 유닛을 제어하여, 유로에 흐르는 유체의 유량을 증감하는 것이 가능한 한, 특별히 한정되지 않는다. 도 1에 도시되어 있는 예에 있어서는, 질량 유량 제어 장치(100)는 제1 유량 센서 유닛(110) 및 제2 유량 센서 유닛(210) 외에, 유로(114)에 흐르는 유체의 유량을 제어하는 유량 조절 유닛(120) 및 유량 조절 유닛(120)을 제어하는 제2 제어 유닛[도 1에 있어서는, 제어 수단(130)에 포함됨]을 구비한다.

유량 조절 유닛(120)은, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 유량 제어 밸브(121), 밸브 입구(122), 다이어프램(123), 액추에이터(124), 밸브 구동 회로(125), 및 도시하지 않은 전원 등을 포함한다. 제어 수단(130)에 포함되는 제2 제어 유닛은, 제1 유량 센서 유닛(110)으로부터 출력되는 제1 신호 및 제2 유량 센서 유닛(210)으로부터 출력되는 제2 신호 중 한쪽의 신호인 신호 C에 기초하여 유량 조절 유닛(120)을 제어하여, 유체의 유량을 목표값에 근접시킨다. 보다 구체적으로는, 제어 수단(130)에 포함되는 제2 제어 유닛은, 제1 유량 센서 유닛(110) 및 제2 유량 센서 유닛(210) 중 어느 한쪽에 의해 계측되는 유체의 유량을 목표값과 비교하여, 그 결과에 따른 제어 신호를 밸브 구동 회로(125)에 송신한다. 즉, 본 실시 형태에 관한 질량 유량 제어 장치는, 제1 유량 센서 유닛(110) 및 제2 유량 센서 유닛(210) 중 어느 것에 기초하여 유로(114)에 흐르는 유체의 유량을 제어해도 된다.

예를 들어, 유체의 유량이 목표값보다도 적은 경우는, 제2 제어 유닛은 액추에이터(124)에 의해 유량 제어 밸브(121)의 개방도를 증가시켜 유체의 유량을 증가시키도록 밸브 구동 회로(125)에 제어 신호를 보낸다. 반대로, 유체의 유량이 목표값보다도 많은 경우는, 제2 제어 유닛은 액추에이터(124)에 의해 유량 제어 밸브(121)의 개방도를 줄여 유체의 유량을 줄이도록 밸브 구동 회로(125)에 제어 신호를 보낸다. 또한, 상기 설명에 있어서는 피드백 방식에 의한 유체의 유량 제어에 대해 설명하였지만, 본 실시 형태에 관한 질량 유량 제어 장치에 의한 유체의 유량 제어는, 피드백 방식에 한정되지 않고, 예를 들어 피드 포워드 방식 등의 다른 제어 방식에 의해 실행해도 된다.

덧붙여, 도 1에 도시되어 있는 실시 형태에 관한 질량 유량 제어 장치(100)에 있어서는, 제1 제어 유닛 및 제2 제어 유닛이 모두 제어 수단(130)에 포함되어 있었다. 그러나, 이들 제어 유닛 및/또는 다른 제어 유닛은, 그들 전부가 이와 같이 1개의 제어 수단으로서 실장되어 있어도 되고, 각각 개별의 제어 수단(제어 유닛)으로서 실장되어 있어도 된다. 혹은, 이들 제어 유닛 및/또는 다른 제어 유닛 중 어느 하나는 1개의 제어 수단으로서 실장되어 있고, 나머지 제어 유닛은 다른 제어 수단으로서 통합하거나, 또는 나머지 제어 유닛은 각각 개별의 제어 수단(제어 유닛)으로서 실장되어 있어도 된다.

본 실시 형태에 관한 질량 유량 제어 장치가 구비하는 질량 유량계는, 상술한 바와 같이, 완전히 동일한 사양을 갖는 2개의 유량 센서 유닛을 구비하고, 질량 유량의 실측시와 동일한 변동 요인을 갖는 환경하에서, 이들 2개의 유량 센서 유닛의 유량 편차를 다양한 질량 유량으로 미리 측정한다. 이어서, 이들 유량 편차에 기초하여, 이들 2개의 유량 센서 유닛에 의한 질량 유량의 측정값을 일치시키기 위한(구체적으로는, 이들 질량 유량의 편차를 소정의 역치 d 미만으로 하기 위한) 보정값을 산출하고, 데이터 기억 장치에 저장해 둔다. 그 후, 질량 유량의 측정을 행할 때, 당해 보정값에 기초하여 측정값을 보정함으로써, 이들 2개의 유량 센서 유닛의 변동 요인에 대한 응답의 개체차에 의한 영향이 제거된 유량 편차인 보정 유량 편차를 산출한다. 이 보정 유량 편차가 소정의 역치 t를 초과하는지 여부에 기초하여 이상의 발생의 유무를 판정함으로써, 신뢰성이 높은 자기 진단 기능을 발휘할 수 있다.

그런데, 본 실시 형태에 관한 질량 유량 제어 장치에 있어서, 제1 유량 센서 유닛 및 제2 유량 센서 유닛 중 어느 것에도 이상이 발생되어 있지 않아도, 유량 조절 유닛 및 제2 제어 유닛 중 어느 하나에 이상이 발생되어 있으면, 유체의 질량 유량을 목표값에 근접시키는 것이 곤란해진다. 따라서, 본 실시 형태에 관한 질량 유량 제어 장치는, 유량 조절 유닛 및 제2 제어 유닛 중 어느 하나에 있어서의 이상의 발생을 판정하는 자기 진단 기능을 구비하는 것이 바람직하다.

유량 조절 유닛 및 제2 제어 유닛 중 어느 하나에 있어서 이상이 발생되어 있으면, 예를 들어 제2 제어 유닛이 제2 신호의 강도에 기초하여 유량 조절 유닛을 제어하였을 때의 제어량(예를 들어, 제2 제어 유닛이 유량 조절 유닛에 대해 발하는 제어 신호의 강도 등)이 정상시와는 다른 것이 상정된다. 본 실시 형태에 관한 질량 유량 제어 장치에 있어서는, 상기 학습 기능의 실행시에, 그 시점에 있어서의 질량 유량과 관련지어 당해 제어량을 데이터 기억 장치에 저장해 두고, 당해 제어량과 자기 진단 기능의 실행시에 있어서의 제어량의 편차를 구함으로써, 그 편차의 크기에 기초하여, 유량 조절 유닛 및 제2 제어 유닛 중 어느 하나에 있어서 이상이 발생되어 있는지 여부를 판정할 수 있다.

따라서, 본 발명의 제10 실시 형태는,

본 발명의 상기 제9 실시 형태에 관한 질량 유량 제어 장치이며,

상기 제1 제어 유닛은,

상기 학습 기능의 실행에 있어서,

상기 제1 신호의 강도 및 상기 제2 신호의 강도를 측정한 시점에 있어서의 질량 유량과 관련지어, 상기 유량 편차 및 상기 보정값에 더하여, 상기 신호 C의 강도에 기초하여 상기 유량 조절 유닛을 제어하였을 때의 제어량도 데이터 기억 장치에 저장하고,

상기 자기 진단 기능의 실행에 있어서,

상기 신호 M으로부터 구해지는 상기 유체의 질량 유량에 대응하는 상기 유량 조절 유닛의 제어량의 값을, 상기 데이터 기억 장치에 저장된 상기 질량 유량과 상기 제어량의 관계에 기초하여 특정하고,

상기 특정된 제어량의 값과, 상기 자기 진단 기능의 실행에 있어서의 상기 신호 C의 강도에 기초하여 상기 유량 조절 유닛을 제어하였을 때의 제어량의 값의 편차인 제어량 편차를 산출하고,

상기 제어량 편차가 소정의 역치 c보다도 큰 경우는, 상기 제1 유량 센서 유닛, 상기 제2 유량 센서 유닛, 상기 유량 조절 유닛 및 상기 제2 제어 유닛 중 적어도 어느 하나에 있어서 이상이 있다고 판정하는, 질량 유량 제어 장치이다.

상기에 있어서, 「제어량」으로서는, 예를 들어 도 1에 있어서, 유로(114)에 흐르는 유체의 유량의 조정을 목적으로 하여 유량 조절 유닛(120)의 작동을 제어하기 위해 제2 제어 유닛[제어 수단(130)]으로부터 밸브 구동 회로(125)에 대해 송신되는 제어 신호의 강도, 및 유량 제어 밸브(121)의 개방도의 조정을 목적으로 하여 밸브 구동 회로(125)로부터 액추에이터(114)에 인가되는 구동 전압의 크기 등을 채용할 수 있다.

또한, 상기 「소정의 역치 c」는, 예를 들어 사전 실험 등에 의해, 본 실시 형태에 관한 질량 유량 제어 장치의 정상시에 있어서의 상기 제어 신호의 강도 및 구동 전압의 크기의 변동의 크기를 구해 두고, 이 변동의 크기에 기초하여(예를 들어, 이 변동보다도 약간 큰 값으로) 설정할 수 있다. 이와 같이 설정되는 역치 c보다도 상기 자기 진단 기능의 실행에 있어서 산출되는 제어량 편차가 큰 경우는, 제1 유량 센서 유닛, 제2 유량 센서 유닛, 유량 조절 유닛 및 제2 제어 유닛 중 적어도 어느 하나에 있어서 이상이 있다고 판정된다. 이와 같이, 역치 c는, 질량 유량 제어 장치에 의한 자기 진단 기능의 실행에 있어서만 사용되는 역치이다.

상기에 있어서, 상기 자기 진단 기능의 실행에 있어서 산출되는 보정 유량 편차가 소정의 역치 t 이하인 경우는, 전술한 바와 같이, 제1 유량 센서 유닛 및 제2 유량 센서 유닛에는 이상은 없다고 판정된다. 따라서, 이 경우는, 유량 조절 유닛 및 제2 제어 유닛 중 어느 하나에 있어서 이상이 있다고 판정할 수 있다.

이상과 같이, 본 실시 형태에 관한 질량 유량 제어 장치에 의하면, 제2 제어 유닛이 신호 C의 강도에 기초하여 유량 조절 유닛을 제어하였을 때의 제어량의 값과, 정상시에 있어서 학습된 대응하는 제어량의 값의 편차에 기초하여, 제1 유량 센서 유닛, 제2 유량 센서 유닛, 유량 조절 유닛 및 제2 제어 유닛 중 어느 하나에 있어서의 이상의 유무를 판정할 수 있다.

이하, 본 발명의 몇 가지의 실시 형태에 관한 질량 유량계의 구성 등에 대해, 첨부 도면을 참조하면서, 더욱 상세하게 설명한다. 단, 이하에 설명하는 설명은 어디까지나 예시를 목적으로 하는 것이며, 본 발명의 범위가 이하의 설명에 한정되는 것이라고 해석되어서는 안 된다.

[실시예]

본 실시예에 있어서는, 본 발명의 하나의 실시 형태에 관한 질량 유량계가 실행하는 학습 기능 및 자기 진단 기능에 대해, 첨부 도면을 참조하면서, 이하에 상세하게 설명한다. 단, 이하에 설명하는 질량 유량계의 구성은 하나의 예시에 불과하다. 전술한 바와 같이, 본 발명의 개념은, 예를 들어 열식 질량 유량계, 차압식 질량 유량계, 열선식 질량 유량계 및 코리올리식 질량 유량계 등, 다양한 형식의 질량 유량계에 적용할 수 있다.

(1) 질량 유량계의 구성

본 실시예에 관한 질량 유량계는, 도 1에 도시되어 있는 구성을 갖는 열식 질량 유량 제어 장치가 구비하는 열식 질량 유량계로서 제작하였다. 이 열식 질량 유량 제어 장치의 구성에 대해서는 이미 설명하였으므로, 여기서는 설명을 반복하지 않는다. 또한, 센서 와이어의 재료로서는 니켈과 철의 합금을 사용하고, 센서 튜브의 재료로서는 SUS316을 사용하고, 피복층의 재료로서는 폴리이미드를 사용하였다. 센서 회로의 구성은, 제1 유량 센서 유닛 및 제2 유량 센서 유닛 중 어느 것에 있어서도, 도 2에 도시되어 있는 센서 회로와 동일한 구성으로 하였다.

(2) 실험 조건

상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 실시예에 관한 열식 질량 유량계에 있어서, 5종류의 가스[질소 가스(N ₂ ), 육불화황(SF ₆ ), 헬륨(He), 아르곤(Ar) 및 퍼플루오로시클로부탄(C ₄ F ₈ )]를 유체로서 사용하여, 학습 기능 및 자기 진단 기능을 실행하였다. 유로에 있어서의 유체의 압력은, 퍼플루오로시클로부탄(C ₄ F ₈ )만 0.05㎫로 조절하고, 그 밖의 가스는 모두 0.2㎫로 조절하였다. 또한, 온도는, 각각의 가스에 대해, 10℃, 25℃ 및 55℃의 3개의 온도에 있어서 실험을 행하고, 어느 가스에 대해서도 최대 유량(풀 스케일)은 5slm으로 하고, 유량 조절 유닛(유량 제어 밸브)을 제어하여 최대 유량의 100％로부터 10％까지의 범위에서 10％ 간격의 설정 유량에 있어서 유체를 흘려, 학습 기능을 실행하였다. 학습 기능의 구체적인 실행 순서에 대해서는, 도 3의 흐름도를 참조하면서 이하에 상세하게 설명한다.

(3) 학습 기능의 실행 순서

전술한 바와 같이, 학습 기능은, 예를 들어 본 실시예에 관한 열식 질량 유량계를 제조 후에 처음 사용할 때에 자동적으로 실행되도록, 제1 제어 유닛을 구성하는 마이크로컴퓨터 등의 전자 제어 장치가 구비하는 데이터 기억 장치에 저장된 프로그램, 또는 당해 열식 질량 유량계와 연계되어 사용되는 컴퓨터에 인스톨된 어플리케이션 소프트웨어로서 실장되어 있어도 된다. 혹은, 학습 기능은, 예를 들어 본 실시예에 관한 열식 질량 유량계가 구비하는 버튼 등의 조작부 또는 당해 열식 질량 유량계와 연계되어 사용되는 컴퓨터에 인스톨된 어플리케이션 소프트웨어가 제공하는 유저 인터페이스에 대한 유저에 의한 조작에 의해 개시되도록 구성되어 있어도 된다.

본 실시예에 관한 열식 질량 유량계에 있어서는, 당해 열식 질량 유량계와 연계되어 사용되는 호스트 컴퓨터에 인스톨된 어플리케이션 소프트웨어로부터 당해 열식 질량 유량계에 대해 시리얼 통신(RS485) 경유로 송출되는 명령(커맨드)에 의해 학습 기능의 실행이 개시되고, 당해 열식 질량 유량계가 구비하는 제1 제어 유닛을 구성하는 마이크로컴퓨터가 구비하는 데이터 기억 장치에 저장된 프로그램에 따라서 학습 기능이 실행되도록 구성하였다.

도 3은 전술한 바와 같이, 실시예에 관한 열식 질량 유량계에 있어서의 학습 기능의 실행 순서를 나타내는 흐름도이다. 도 3에 나타내어져 있는 바와 같이, 우선 스텝 S301에 있어서, 호스트 컴퓨터로부터의 학습 기능의 실행 개시 커맨드를 수신한다. 이에 의해, 본 실시예에 관한 열식 질량 유량계가 구비하는 제1 제어 유닛은, 마이크로컴퓨터가 구비하는 데이터 기억 장치에 저장된 프로그램에 따라서 학습 기능의 실행을 개시한다.

다음으로, 스텝 S302에 있어서, 제2 제어 유닛이 유량 조절 유닛을 제어하여, 설정 유량(SP)을 100％[즉, 최대 유량(풀 스케일)인 5slm]로 설정한다. 다음으로, 스텝 S303에 있어서 소정의 시간(본 실시예에 있어서는 10초간) 대기하여, 유체의 유량이 안정되는 것을 기다린다. 다음으로, 스텝 S304에 있어서, 제1 유량 센서 유닛(MSU1) 및 제2 유량 센서 유닛(MSU2)으로부터의 출력 신호에 대응하는 질량 유량이 타당한 범위[예를 들어, 최대 유량(풀 스케일)의 100％±10％]에 들어가는지 여부를 판정한다.

상기 스텝 S304에 있어서 MSU1 및 MSU2로부터의 출력 신호에 대응하는 질량 유량이 타당한 범위에 들어있다고 판정된 경우(스텝 S304 : "예"), 다음 스텝 S305에 있어서 소정의 시간(본 실시예에 있어서는 20초간) 대기하여, 유체의 유량이 안정되는 것을 기다린다. 다음으로, 스텝 S306에 있어서 MSU1 및 MSU2로부터의 출력 신호의 변동량을 산출한다. 다음으로, 스텝 S307에 있어서, MSU1 및 MSU2로부터의 출력 신호가 안정되어 있는지 여부를 판정한다. 본 실시예에 있어서는, MSU1 및 MSU2로부터의 출력 신호의 3초간에 있어서의 최대 변동폭이 0.2％ 이내이면 안정되어 있다고 판정하였다.

상기 스텝 S307에 있어서 MSU1 및 MSU2로부터의 출력 신호가 안정되어 있다고 판정된 경우(스텝 S307 : "예"), 다음 스텝 S308에 있어서 MSU1 및 MSU2로부터의 출력 신호의 강도의 차분(전술한 유량 편차에 상당) ΔF를 산출한다. 구체적으로는, MSU1로부터의 출력 신호의 강도로부터 MSU2로부터의 출력 신호의 강도를 감산함으로써 ΔF를 산출하였다. 다음으로, 스텝 S309에 있어서, 상기 ΔF의 절대값(│ΔF│)이 미리 정해진 역치 e 미만인지 여부를 판정한다. 이 역치 e는, 학습 기능을 위한 역치 d 및 자기 진단 기능을 위한 역치 t 및 역치 c와는 달리, MSU1 및 MSU2 등의 명확한 이상에 의해 │ΔF│가 현저하게 커지는 사태가 발생하고 있는지 여부를 판정하기 위한 역치이다.

상기 스텝 S309에 있어서 │ΔF│가 역치 e 미만이라고 판정된 경우(스텝 S309 : "예")는, MSU1 및 MSU2 등의 명확한 이상은 발생하고 있지 않다고 판단되므로, 다음의 스텝 S310에 있어서, MSU1로부터의 출력 신호의 강도를 MSU2로부터의 출력 신호의 강도에 대략 일치시키기 위한 보정값을 산출하고, 산출된 보정값을 사용하여 MSU1로부터의 출력 신호의 강도를 보정한다. 구체적으로는, MSU1로부터의 출력 신호의 강도를 보정하여 MSU2로부터의 출력 신호의 강도와의 차분 ΔF의 절대값(│ΔF│)을 미리 정해진 역치 d 미만으로 할 수 있는 보정값을 산출한다.

상기 보정값은, 전술한 바와 같이, MSU2로부터의 출력 신호의 강도로부터 MSU1로부터의 출력 신호의 강도를 뺀 값으로 해도 되고, 혹은 MSU2로부터의 출력 신호의 강도를 MSU1로부터의 출력 신호의 강도로 나눈 값으로 해도 된다. 전자의 경우는, MSU1로부터의 출력 신호의 강도에 당해 보정값을 가산함으로써 ΔF를 0(제로)에 근접시킬 수 있다. 후자의 경우는, MSU1로부터의 출력 신호의 강도에 당해 보정값을 승산함으로써 ΔF를 0(제로)에 근접시킬 수 있다. 또한, 본 실시예에 있어서는, 후자의 타입의 보정값을 채용하고, 상세하게는 후술하는 바와 같이, 데이터 기억 장치에 저장된 모든 보정값의 평균값인 대표값에 의해 MSU1로부터의 출력 신호의 강도를 보정하였다.

다음으로, 스텝 S311에 있어서, 이 시점에 있어서의 설정 유량(SP)과 관련지어, 보정 전의 유량 편차(ΔF), 보정값 및 제2 제어 유닛으로부터의 지령에 의해 유량 조절 유닛이 구비하는 밸브 구동 회로부터 액추에이터에 인가되는 밸브 구동 전압을 제1 제어 유닛이 구비하는 데이터 기억 장치에 저장한다.

이상과 같이 하여, 어느 특정 SP에 있어서의 학습이 완료된다. 따라서, 다음의 스텝 S312에 있어서, SP를 변경하여 다음 학습에 대비한다. 본 실시예에 있어서는, SP를 10％씩 감소시켜 간다. 다음의 스텝 S313에 있어서는, 그 시점에 있어서의 SP가 0％인지 여부가 판정된다.

상기 스텝 S313에 있어서, 그 시점에 있어서의 SP가 0％이라고 판정된 경우(스텝 S313 : "예")는, 예정된 모든 SP에 있어서의 학습이 완료되어 있다고 판단되므로, 다음의 스텝 S314에 있어서, 학습 기능의 실행이 완료된 것을 나타내는 신호를 호스트 컴퓨터에 대해 송신하고, 다음의 스텝 S315에 있어서 당해 루틴을 종료한다. 한편, 상기 스텝 S313에 있어서, 그 시점에 있어서의 SP가 0％이 아니라고 판정된 경우(스텝 S313 : "아니오")는, 예정된 모든 SP에 있어서의 학습이 아직 완료되어 있지 않다고 판단되므로, 상술한 스텝 S305로 되돌아가, 스텝 S305로부터 스텝 S313까지의 각 스텝을 반복하여 실행한다. 이에 의해, 예정된 모든 SP에 있어서의 학습을 완료시킬 수 있다.

또한, 상술한 스텝 S304에 있어서 MSU1 및 MSU2로부터의 출력 신호에 대응하는 질량 유량이 타당한 범위에 들어가 있지 않다고 판정된 경우(스텝 S304 : "아니오"), 상기 스텝 S307에 있어서 MSU1 및 MSU2로부터의 출력 신호가 안정되어 있지 않다고 판정된 경우(스텝 S307 : "아니오"), 및 상기 스텝 S309에 있어서 │ΔF│가 역치 e 이상이라고 판정된 경우(스텝 S309 : "아니오")는, 당해 열식 질량 유량계에 있어서 무언가의 이상(에러)이 발생되어 있다고 판단되므로, 스텝 S315로 진행하여 당해 루틴을 일단 종료시킨다. 이때, 당해 열식 질량 유량계에 있어서의 무언가의 이상(에러)에 의해 당해 루틴이 이상 종료된 것을 나타내는 신호를 호스트 컴퓨터에 송신하는 스텝을 설치해도 된다.

이상과 같이, 본 실시예에 관한 열식 질량 유량계에 있어서는, 학습 기능의 실행에 의해, 제1 유량 센서 유닛(MSU1) 및 제2 유량 센서 유닛(MSU2)으로부터의 출력 신호의 강도에 있어서의 변동 요인에 대한 응답의 개체차의 영향을 배제하기 위한 보정값을 취득할 수 있다. 이에 의해, 이후에 자기 진단 기능을 실행할 때, MSU1로부터의 출력 신호의 강도를 상기 보정값에 의해 보정함으로써, MSU1과 MSU2 사이에서의 유량 편차(ΔF)로부터 변동 요인에 대한 응답의 개체차에 의한 영향을 배제할 수 있다. 그 결과, ΔF에 기초하여 MSU1 및 MSU2에 있어서의 이상의 발생을 판정하기 위한 역치 t를 작은 값으로 설정할 수 있으므로, MSU1 및 MSU2에 있어서의 이상의 발생의 유무를 높은 감도로 판정할 수 있다.

(3) 학습 기능의 실행 결과

상기 학습 기능의 실행에 의해 취득된, 5종류의 가스[질소 가스(N ₂ ), 육불화황(SF ₆ ), 헬륨(He), 아르곤(Ar) 및 퍼플루오로시클로부탄(C ₄ F ₈ )]의 다양한 설정 유량(SP)에 있어서의 유량 편차(ΔF)가 도 4에 나타내어져 있다. 도 4는, 전술한 바와 같이, 학습 기능의 실행에 있어서, 다양한 설정 유량(SP)에 있어서의 미보정 유량 편차(ΔF)를 각종 가스에 대해 측정한 결과를 나타내는 그래프이다. 또한, 도 4에 있어서, (a), (b) 및 (c)는 각각 10℃, 25℃ 및 55℃에 있어서의 측정 결과를 나타낸다. 또한, 각 그래프의 종축은, 유량 편차 ΔF의 풀 스케일에 대한 백분율(％FS)로서 표기되어 있다.

도 4에 나타내어져 있는 바와 같이, 제1 유량 센서 유닛(MSU1) 및 제2 유량 센서 유닛(MSU2)으로부터의 출력 신호의 강도의 편차(유량 편차 ΔF에 상당)는, 사용한 가스의 종류 및 온도에 따라, 통상의 측정 오차(본 실시예에 있어서는 1.0％)를 초과하는 큰 값을 나타내고 있다. 이것은, 변동 요인(예를 들어, 유체의 종류, 온도 및 압력 등)에 대한 응답이, MSU1과 MSU2 사이에서 다른 것(개체차가 있는 것)을 나타내고 있다. 따라서, MSU1 또는 MSU2에 있어서의 이상의 발생을 높은 감도로 검출하기 위해서는, 이러한 변동 요인에 대한 응답의 개체차의 영향을 배제하는 것이 바람직하다.

따라서, 본 실시예에 관한 열식 질량 유량계에 있어서는, 상술한 바와 같이, 학습 기능의 실행에 의해, MSU1 및 MSU2로부터의 출력 신호의 강도에 있어서의 변동 요인에 대한 응답의 개체차의 영향을 배제하기 위한 보정값을 취득한다. 또한, 이후에 자기 진단 기능을 실행할 때, MSU1로부터의 출력 신호의 강도를 상기 보정값에 의해 보정함으로써, 변동 요인에 대한 응답의 개체차에 의한 영향을 MSU1과 MSU2 사이에서의 유량 편차(ΔF)로부터 배제한다.

(4) 학습된 보정값에 의한 보정의 효과

여기서, 상기한 바와 같이 MSU1로부터의 출력 신호의 강도를 상기 보정값에 의해 보정함으로써, 변동 요인에 대한 응답의 개체차에 의한 영향을 MSU1과 MSU2 사이에서의 유량 편차(ΔF)로부터 배제한 결과에 대해, 도 5에 나타내어져 있는 그래프를 참조하면서 설명한다. 도 5는, 전술한 바와 같이, 학습 기능의 실행에 의해 얻어진 보정값을 사용하여 MSU1로부터의 출력 신호의 강도를 보정함으로써 변동 요인에 대한 응답의 개체차에 의한 영향이 배제된 MSU1과 MSU2 사이에서의 보정 유량 편차(ΔFc)를 다양한 설정 유량(SP)에 있어서 각종 가스에 대해 산출한 결과를 나타내는 그래프이다. 또한, 도 5에 있어서, (a), (b) 및 (c)는 각각 10℃, 25℃ 및 55℃에 있어서의 산출 결과를 나타낸다.

상술한 바와 같이, 본 실시예에 있어서는, MSU2로부터의 출력 신호의 강도를 MSU1로부터의 출력 신호의 강도로 나눈 값을 보정값으로서 채용하고, 데이터 기억 장치에 저장된 모든 보정값의 평균값인 대표값에 의해 MSU1로부터의 출력 신호의 강도를 보정하였다. 구체적으로는, 개개의 설정 유량(SP)에 있어서의 MSU1로부터의 출력 신호의 강도에 상기 대표값을 비례 계수로서 승산함으로써 MSU1로부터의 출력 신호의 강도를 보정하고, 이와 같이 보정된 MSU1로부터의 출력 신호의 강도와 MSU2로부터의 출력 신호의 강도의 편차를 보정 유량 편차로서 산출하였다.

상기의 결과, 도 5에 나타내어져 있는 바와 같이, 어느 가스종 및 온도에 있어서도, 모든 설정 유량(SP)에 걸쳐, 보정 유량 편차(ΔFc)가 유량 편차(ΔF)보다도 작아졌다. 이것은, 학습 기능의 실행에 의해 얻어진 보정값을 사용하여 MSU1로부터의 출력 신호의 강도를 보정함으로써 변동 요인에 대한 응답의 개체차에 의한 영향이 배제된 것을 나타내고 있다. 이에 의해, 본 실시예에 관한 열식 질량 유량계에 의하면, 보정 유량 편차(ΔFc)에 기초하여 MSU1 및 MSU2에 있어서의 이상의 발생을 판정하기 위한 역치 t를 보다 작은 값으로 설정할 수 있으므로, MSU1 및 MSU2에 있어서의 이상의 발생의 유무를 높은 감도로 판정할 수 있다.

또한, 본 실시예에 있어서는, 상기한 바와 같이 데이터 기억 장치에 저장된 모든 보정값의 평균값인 대표값에 의해 MSU1로부터의 출력 신호의 강도를 보정하였다. 그러나, 이러한 대표값이 아닌, 개개의 설정 유량(SP)에 있어서 구해진 보정값을 사용하여 MSU1로부터의 출력 신호의 강도를 보정하면, 변동 요인에 대한 응답의 개체차에 의한 영향을 보다 엄밀하게 배제할 수 있다. 이 경우, 보정 유량 편차(ΔFc)가 더욱 0(제로)에 근접하므로, 보정 유량 편차(ΔFc)에 기초하여 MSU1 및 MSU2에 있어서의 이상의 발생을 판정하기 위한 역치 t를 더욱 보다 작은 값으로 설정할 수 있다. 그 결과, MSU1 및 MSU2에 있어서의 이상의 발생의 유무를 더욱 높은 감도로 판정할 수 있다.

이상, 본 발명을 설명하는 것을 목적으로 하여, 특정 구성을 갖는 몇 가지의 실시 형태 및 실시예에 대해 설명해 왔지만, 본 발명의 범위는, 이들 예시적인 실시 형태 및 실시예에 한정되는 것은 아니며, 청구범위 및 명세서에 기재된 사항의 범위 내에서, 적절하게 수정을 가할 수 있는 것은 물론이다.

100 : 질량 유량 제어 장치
110 : 제1 유량 센서 유닛
111 : 제1 센서 회로
113 : 제1 전원
114 : 유로
115 : 제1 바이패스
116 : 제1 센서 튜브
117 및 118 : 제1 센서 와이어
117' 및 118' : 저항 소자
119 : 연산 증폭기
120 : 유량 조절 유닛
121 : 유량 제어 밸브
122 : 밸브 입구
123 : 다이어프램
124 : 액추에이터
125 : 밸브 구동 회로
130 : 제어 수단
210 : 제2 유량 센서 유닛
211 : 제2 센서 회로
213 : 제2 전원
215 : 제2 바이패스
216 : 제2 센서 튜브
217 및 218 : 제2 센서 와이어