JP2012118034A - 差圧センサの故障判定方法及び故障判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】独立した２つの圧力センサを備える差圧センサにおける故障判別が可能な差圧センサの故障判定方法及び故障判定装置を提供する。
【解決手段】差圧センサの故障判定装置は、流体が流れる流路の第１の測定点に配置される第１の圧力センサ(31,34)と、流路の第２の測定点に配置される第２の圧力センサ(32,35)と、第１の圧力センサの出力(P1)と上記第２の圧力センサの出力(P2)とから差圧出力(ΔP)を計算する差圧計算手段(50)と、少なくとも第１及び第２の圧力センサの各出力と差圧出力の正常又は異常を判別する第１の判別データを予め保持するデータ記憶手段(44)と、第１の圧力センサの出力、第２の圧力センサの出力及び差圧出力と第１の判別データとを比較して各圧力センサの正常又は異常判別を行う判別手段(41)と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、液体や気体等の流体が流れる流路中の２箇所における流体圧力の差を検出する差圧センサの故障を判定する差圧センサの判定方法及び故障判定装置に関する。

差圧センサは、流体の流量の検出や対象物における流体の流れ状態の判別などに使用される。例えば、特開２００８−１１１４０９号公報（引用文献１）に記載の差圧センサの検出システムでは、内燃機関から排出される燃焼ガス中の微粒子を排出流路で捕集するフィルタの捕集量などの判断にフィルタ前後の排出流路の圧力差を単体で直接検出できる差圧センサが使用されている。

また、特開２００９−１１５２７１号公報（引用文献２）に記載の流量計測バルブでは、流路の途中に配置された弁体の上流側の圧力センサと該弁体の下流側の圧力センサの各圧力の差と弁体の開度から流体の流量を計算している。

この差圧センサの故障を検出できることが望ましい。そこで、引用文献１に記載の差圧センサの故障判断システムでは、上流側圧力と大気圧との差ΔＰ１と、下流側圧力と大気圧との差圧ΔＰ２とを求め、｜ΔＰ１−ΔＰ２｜の値と基準値δと比較することによって故障を判別している。

特開２００８−１１１４０９号公報 特開２００９−１１５２７１号公報

しかしながら、上述した引用文献１に記載の差圧センサの故障判断手法は、１個の差圧センサを用いる場合には適用できるが、上記引用文献２に記載のような、弁体の上流側に配置された第１の圧力センサと該弁体の下流側に配置された第２の圧力センサで２つの圧力値を得てそれ等の圧力差を求める構成の差圧センサの場合には適用できない。例えば、２つのセンサのうち1つのセンサのみが故障する場合があるが、差圧の異常を検出しただけではいずれの圧力センサが故障したのか判別できない。
よって、本発明は、少なくとも独立した２つの圧力センサを備える構成の差圧センサにおける故障判別に好適な差圧センサの故障判定方法及び故障判定装置を提供することを目的とする。

上記課題を達成する本発明の態様の一つは、差圧センサの故障判別装置は、流体が流れる流路の第１の測定点に配置される第１の圧力センサと、上記流路の第２の測定点に配置される第２の圧力センサと、上記第１及び第２の圧力センサの各出力から差圧出力を得る差圧計算手段と、少なくとも上記第１及び第２の圧力センサの各出力と上記差圧出力の正常又は異常を判別する第１の判別データを予め保持するデータ記憶手段と、上記第１の圧力センサの出力、上記第２の圧力センサの出力及び上記差圧出力と上記第１の判別データとを比較して各圧力センサの正常又は異常判別を行う判別手段と、を備える。

かかる構成とすることによって、２つの圧力センサを備える差圧センサについて差圧センサ全体の正常・異常の故障判別のみならず、各圧力センサの正常・異常の故障判別をも行うことが可能となる。

好ましくは、上記差圧センサの故障判別装置は、更に、上記第１及び第２の圧力センサの各出力を経時的に記憶する出力記憶手段を備え、上記データ記憶手段は、上記第１及び第２の圧力センサの各出力の変化における異常を判別する第２の判別データを予め保持し、上記判別手段は、上記第１及び第２の圧力センサの各出力の経時的変化と上記第２の判別データとを比較して各圧力センサの異常判別を行う。
それにより、時間要素を含む差圧センサの正常・異常の故障判別を行うことが可能となる。

好ましくは、上記差圧センサの故障判別装置は、更に、上記第１及び第２の圧力センサの各出力を経時的に記憶する出力記憶手段を備え、上記データ記憶手段は、上記第１及び第２の圧力センサ相互間の出力の連動性における異常を判別する第３の判別データを予め保持し、上記判別手段は、上記第１及び第２の圧力センサの各出力の経時的変化と上記第３の判別データとを比較して各圧力センサの異常判別を行う。それにより、流体圧力の伝搬に関連する差圧センサの異常を判別することが可能となる。

好ましくは、上記差圧センサの故障判別装置は、更に、上記流体の温度を測定する温度センサを備え、上記第１及び第２の圧力センサの各出力と共に上記測定温度を記録し、上記異常判別の要素に上記温度を加える。それにより、流体温度に関係する差圧センサの異常発生を判別することが可能となる。

好ましくは、上記差圧センサの故障判別装置は、上記第１及び第２の圧力センサは同じ筐体若しくは同じ温度になる状態に配置される。それにより、第１及び第２の圧力センサを同じ温度条件で動作させることが可能となる。

また、本発明の一態様は、流路上の差圧検出点を間に挟んで配置された第１及び第２の圧力センサを含む差圧センサの異常をマイクロコンピュータによって判別する差圧センサの故障判定方法であって、上記マイクロコンピュータが、予め上記第１及び第２の圧力センサの各出力の正常又は異常を判別する第１の判別データと上記第１及び第２の圧力センサ相互の出力差の正常又は異常を判別する第２の判別データとを記憶する過程と、上記第１の圧力センサの出力と上記第１の判別データとを比較して第１の圧力センサの異常を判別する過程と、上記第２の圧力センサの出力と上記第１の判別データとを比較して第２の圧力センサの異常を判別する過程と、上記第１及び第２のセンサの出力差と上記第２の判別データとを比較して出力差の異常を判別する過程と、を実行する。

かかる構成とすることによって、２つの圧力センサを備える差圧センサについて正常・異常の故障判別を行うことが可能となる。

好ましくは、上記マイクロコンピュータが、更に、予め前記第１及び第２の圧力センサの各出力の変化における異常を判別する第３の判別データを記憶する過程と、上記第１及び第２の圧力センサの各出力を経時的に記憶する過程と、上記第１及び第２の圧力センサの各出力の経時的変化と上記第３の判別データとを比較して各圧力センサの異常を判別する過程と、を含む。それにより、時間要素を含む差圧センサの正常・異常の故障判別を行うことが可能となる。

好ましくは、上記差圧センサの故障判定方法において、上記マイクロコンピュータは、更に、上記第１及び第２の圧力センサ相互間の出力の連動性における異常を判別する第３の判別データを予め記憶する過程と、上記第１及び第２の圧力センサの各出力を経時的に記憶する過程と、上記第１及び第２の圧力センサの各出力の経時的変化と上記第３の判別データとを比較して各圧力センサの異常を判別する過程と、を実行する。それにより、流体圧力の伝搬に関連する差圧センサの異常を判別することが可能となる。

好ましくは、上記差圧センサの故障判定方法において、上記差動センサが上記流体の温度を測定する温度センサを備え、上記マイクロコンピュータは、更に、上記第１及び第２の圧力センサの各出力と共に上記測定温度を記録する過程を含み、上記異常を判別する過程において判別の要素に上記温度を加える。

それにより、それにより、流体温度に関係する差圧センサの異常発生を判別することが可能となる。

本発明の差圧センサの故障判別装置の概略を説明する説明図である。 圧力センサの例を説明する説明図である。 各圧力センサの出力の読み取りを説明するフローチャートである。 各圧力センサ出力の異常判別を説明するフローチャートである。 各圧力センサ出力の異常判別の基準例を説明する説明図である。 各圧力センサ出力の異常判別の基準例を説明する説明図である。 圧力差の異常判別の基準例を説明する説明図である。 各圧力センサ出力の経時的異常判別を説明するフローチャートである。 各圧力センサ出力の経時的異常判別の基準例を説明する説明図である。 圧力センサ間の連動性を利用した異常判別の例を説明する説明図である。 圧力センサ間の連動性の異常判別を説明するフローチャートである。 連動性の異常判別の基準例を説明する説明図である。 圧力センサの温度依存性の検査を説明するフローチャートである。 温度依存性判別の基準例を説明する説明図である。

以下、図面を参照しつつ、発明の実施形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせのすべてが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

なお、以下の実施形態では、本発明の差圧センサの故障判別装置を流量計測バルブに適用したものを例に説明するが、本発明の差圧センサの故障判別装置が適用されるものはこれに限られず、例えば、ビルの冷暖房設備における熱媒体の供給系、内燃機関の吸気系、排気系、化学プラントの流体の供給系など種々の装置・システムに適用可能である。

図１は、流量計測バルブに設けられた差圧センサの故障判別装置の例を説明するブロック図である。同図において、水や空気などの流体が一方向に流れる流路１０の途中に弁開度可変なバルブ２０が配置されている。バルブ２０には流量を調整する弁を開閉するアクチュエータなどの制御機構が設けられているが、周知のものが使用されているので説明を省略する。

バルブ２０近傍の上流側及び下流側の流路１０には、それぞれ枝管１１及び１２が設けられている。枝管１１及び１２は差圧センサ３０に接続される。差圧センサ３０は２つの圧力センサを備えている。第１の圧力センサは圧力センサ部３１とＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）部３４によって構成され、第２の圧力センサは圧力センサ部３２とＡＳＩＣ部３５によって構成される。後述するように、圧力センサ部３１はセンサに印加される圧力を抵抗体や圧電体などによって電気信号に変換する。ＡＳＩＣ部３４は増幅器やフィルターなどの電気回路によって構成され、センサ部３１が出力する電気信号を信号処理して適当なレベルの圧力信号Ｐ１として後述のマイクロコンピュータ４０の入力インタフェースに供給する。ＡＳＩＣ部３４は、例えば、マイクロコンピュータ４０によって設定される制御パラメータ（プログラム）によって機能ブロックの接続や特性が定義されて種々の電気回路特性（機能）が決定される。圧力センサ部３２及びＡＳＩＣ部３５も同様に構成され、圧力信号Ｐ２をマイクロコンピュータ４０の入力インタフェースに供給する。

圧力センサ部３１及び３２は一つの筐体に収納され、センサ相互間が伝熱材などによって熱的に接続されることによって同じ温度になるように考慮されている。差圧センサ３０の筐体には温度センサ３３が配置されており、圧力センサ部３１及び３２の温度が測定される。圧力センサ部３１及び３２には流体が導入されるので、圧力センサ部３１及び３２の温度は流体の温度に略等しい。温度センサの出力Ｔはマイクロコンピュータ４０の入力インタフェース４２に供給される。なお、図示しないが２つの温度センサ３３によって圧力センサ部３１及び３２の温度を別々に測定することとしても良い。

マイクロコンピュータ４０は、プログラムによって上流側の圧力信号Ｐ１と下流側の圧力信号Ｐ２との圧力差ΔＰを演算する差圧計算部と故障判別プログラムによって実現される故障判別部を含む。更に、例えば、流路径、圧力差、弁開度などに基づいて流体の流量計算などを行う流量計算部を含むことができ、プロセスコントローラに流路１０の流量を出力することができる。この場合には、マイクロコンピュータ４０は差圧センサ３０と共に流量計を構成する。

図１に示すように、マイクロコンピュータ４０として、例えば、１チップ構成のマイクロコンピュータシステムを使用することが装置の小型化、低コスト化などの点で好適である。マイクロコンピュータ４０は、ＣＰＵ（複数のＣＰＵで複数のプロセスを同時に実行可能に構成することができる。）４１、入力インタフェース４２、不揮発記憶のＲＯＭ部４３、大容量記憶のＲＡＭ部（以下、「メモリ部」とも称する。）４４、出力・通信などのインタフェース４５などを備えた周知構成のものを使用可能である。
入力インタフェース４２は各圧力センサの出力信号Ｐ１、Ｐ２、及び温度信号ＴをＣＰＵ４１が利用できるように（アナログ信号である場合には）デジタル化（Ａ/Ｄ変換）し、所定周期あるいは指令に応じてメモリ部４４の所定記憶場所（あるいは図示しないレジスタなど）に書き込み、書込フラグを設定する。

出力インタフェース４２はＣＰＵ４１の出力を所定の信号フォーマットに変換して外部に出力する。ＲＯＭ部４３は、例えば、差圧演算や故障判別などの制御プログラムや制御用データなどを記憶するフラッシュメモリ（書換可能）により構成され、ＲＡＭ部４４は実行プログラム、演算処理データ、データの一時保存に利用する高速大容量のメモリによって構成される。メモリ部は、ＳＳＤ（Flash Solid State Drive）、ハードティスクなどによっても構成することができる。メモリ部４４には圧力センサの出力信号Ｐ１、Ｐ２、及び温度信号Ｔなどの一連のサンプリングデータが保持されデータベースを構成する。この計測データは不揮発であることが望ましく、電池によるメモリのバックアップやＳＳＤへのデータ移動が必要により行われる。

また、必要によりマイクロコンピュータ４０からネットワークを介して図示しないサーバーやＮＡＳ（ネットワーク記憶装置）などに計測データや制御プログラム、制御パラメータなどを保存し、読み出すように構成することもできる。

マイクロコンピュータ４０は、差圧ΔＰや流体の流量を図示しないプロセスコントローラに出力し、プロセス制御の情報データを提供する。また、図示しないネットワークを介して外部コンピュータシステムと接続することができる。
また、図示しないが、マイクロコンピュータ４０は、プロセスコントローラや手入力等によって指定された流量となるようにバルブ２０の開度を決定するアクチュエータ制御機能を備えるものであっても良く、流量計測調整バルブの制御部の一部として構成することができる。また、マイクロコンピュータ４０の機能を図示しないプロセスコントローラなどの別途のコンピュータシステムによって実現することができる。
また、マイクロコンピュータ４０は、差圧センサ３０と同一筐体に構成されても良く、差圧センサ３０から離間して別体に構成されても良い。
また、マイクロコンピュータ４０は便宜的な演算や制御の手段であり、通常のアナログ回路やデジタル回路で構成しても良く、実施例の構成に限定されるものではない。
なお、プロセスコントローラによるプロセス制御は本発明の対象外であるのでその説明は省略する。

図２は、圧力センサ部３１の概略構成例を示している。圧力センサ部３２も同様に構成される。
圧力センサ３１部は、ケース３１ａの内部空間がダイヤフラム３１ｆによって上部空間と下部空間に仕切られている。下部空間にはケース３１ａの下面に接続された枝管１１によって流路１０から流体が導入されている。上部空間は密閉されており、封入液３１ｅが充填されている。ケース３１ａの上面には空気孔３１ｄが開口しており、この孔を内側から塞ぐように半導体圧力センサ３１ｃが配置されている。半導体圧力センサ３１ｃはシリコンチップで構成され、その一面の感圧部（シリコンのダイヤフラム）に流体の圧力がダイヤフラム３１ｆ、封入液３１ｅを介して印加される。シリコンチップの他面（背面）には空気孔３１ｄを介して大気圧が印加される。感圧部の両側の圧力差によって、例えば、感圧部（シリコンダイヤフラム）の表面に不純物イオン注入などによって形成された抵抗体が微小変形し、抵抗値が変化する。この抵抗体は抵抗ブリッジ回路の一辺を構成しており、圧力に応じた電圧出力が得られる。この電圧はリード端子３１ｂを介してセンサ部３１に隣接して設けられたＡＳＩＣ部３４に出力される。センサ電圧はＡＳＩＣ部３４で信号処理されてバルブ２０の上流側の圧力を表す圧力信号Ｐ１としてマイクロコンピュータ４０に出力される。なお、感圧体は、圧電体や、薄膜トランジスタなどであっても良く、抵抗体に限定されるものではない。

圧力センサ３２は圧力センサ部３１と同様に構成され、センサ電圧はＡＳＩＣ部３５で信号処理されてバルブ２０の下流側の圧力を表す圧力信号Ｐ２としてマイクロコンピュータ４０に出力される。

上述したように、差圧センサ３０の筐体に設けられた温度センサ３３の出力信号Ｔはマイクロコンピュータ４０に供給される。差圧センサ３０の筐体温度は流体の温度によって決まるので、出力信号Ｔは略流体の温度を表す情報として利用することができる。

次に、図３乃至図１４を参照して差圧センサの故障診断プログラムについて説明する。
マイクロコンピュータ４０のＣＰＵ４１は、差圧センサ３０の故障を判別するプログラムを実行する。
故障診断は、ＣＰＵ４１が、例えば、予め第１及び第２の圧力センサの各出力の正常又は異常を判別する判別データと第１及び第２の圧力センサ相互の出力差の正常又は異常を判別する判別データとを記憶する過程と、第１の圧力センサの出力と判別データとを比較して第１の圧力センサの異常を判別する過程と、第２の圧力センサの出力と判別データとを比較して第２の圧力センサの異常を判別する過程と、第１及び第２のセンサの出力差と判別データとを比較して出力差の異常を判別する過程と、を実行するものである。

図３は、差圧センサの故障判別装置として機能するマイクロコンピュータ４０の制御動作を説明するフローチャートである。
同図に示すように、マイクロコンピュータ４０のＣＰＵ４１は、図示しないメインプログラムにおいてインタフェース４２による圧力信号Ｐ１，Ｐ２のＲＡＭ部４４の所定領域への書込を示すフラグの設定や、図示しない内蔵タイマの所定周期の割り込み出力などによって本サブルーチンを実行する（ステップＳ１０）。
なお、外部からのテストモードの指令やシステムの異常検出に基づく圧力センサの異常判別指令などのイベントの発生によっても本サブルーチンを実行することができる。

ＣＰＵ４１は、メモリ部４４に記憶された第１の圧力センサのＡＳＩＣ部３４から供給された出力信号Ｐ１のレベルを読み取る（ステップＳ１２）。次に、メモリ部４４に記憶された第２の圧力センサのＡＳＩＣ部３５から供給された出力信号Ｐ２のレベルを読み取る（ステップＳ１４）。更に、後述のように必要により、メモリに記憶された温度センサ３３から供給された出力信号Ｔを読み取る（ステップＳ１６）。出力信号Ｐ１のレベルと出力信号Ｐ２のレベルとのレベル差ΔＰを計算し、メモリ部４４の所定場所に圧力差ΔＰを記憶する（ステップＳ１８）。各センサの出力信号Ｐ１，Ｐ２の読み取り、圧力差計算ΔＰを終えた後、メインプログラムに戻る（ステップＳ２０）。
ＣＰＵはステップＳ１０乃至Ｓ２０を繰り返すことによって、サンプリングした出力信号Ｐ１，Ｐ２と、それらの圧力差計算ΔＰを一連の時系列的データとしてメモリ部４４に保存する。これ等のデータはマイクロコンピュータ４０の外部の記憶装置、例えば、ネットワーク上の記憶装置に記憶しても良い。

なお、時間的要素を含まない異常判別の場合には、判別の都度圧力センサの出力を読み取るようにしても良い。

図４は、ＣＰＵによる差圧センサ３０の故障を判別する制御プログラムを説明するフローチャートである。
同図に示すように、ＣＰＵ４１は、上記圧力センサの出力信号Ｐ１，Ｐ２の読み取りを行った後、あるいは故障判別の指令を受けた後、本サブルーチンを実行する（ステップＳ３０）。

この判別手順では、圧力センサ３１，３２の各出力値Ｐ１，Ｐ２の正常な状態のデータ取得、圧力センサ３１の出力Ｐ１の異常判別、圧力センサ３１のＰ２の異常判別、出力Ｐ１，Ｐ２の異常判別、圧力差の出力ΔＰの異常判別を行っている。以下では、便宜上、出力Ｐ１，Ｐ２の異常判別を分けて説明しているが実際には各判別（ステップＳ３２〜Ｓ３８）は同時並行的に実行されている。

（正常の場合）
まず、図５に示すように、メモリには圧力センサ３１の正常出力値の範囲（例えば、８００〜１０８００［任意単位］）、圧力センサ３２の正常出力値の範囲（例えば、８００〜１０８００［任意単位］）、正常な圧力差の範囲（例えば、３０〜３００［任意単位］）が予め記憶されている。圧力センサ３１の出力Ｐ１、圧力センサ３２の出力Ｐ２、圧力差ΔＰがこれ等の値の範囲内にある場合、差圧センサ３０の動作は正常である。

（出力Ｐ１だけ異常な状態）
ＣＰＵは、メモリに記憶された圧力センサ３１の出力Ｐ１と正常出力値とを読み出して比較し、図５に示すように、出力Ｐ１が正常出力値の範囲内にあるかどうかを判別する（ステップＳ３２）。

例えば、流体が存在する場合に、出力Ｐ１が０［任意単位］であって、出力Ｐ２が８００〜１０８００［任意単位］の範囲内であるとき（以下、「任意単位」の記載は省略する。）、第１の圧力センサの出力Ｐ１は異常（故障）、第２の圧力センサの出力Ｐ２は正常と判別される。この場合、原因として、例えば、圧力センサ部３１系統の断線、シリコンチップ３１ｃの破壊、何らかの原因によるＡＳＩＣ部３４の制御パラメータの一部の書き換わりなどの異常（以下、単に「ＡＳＩＣ部異常」ともいう。）、バルブ２０のアクチュエータの異常などが考えられる。

例えば、出力Ｐ１が負圧（１〜７００）であって、出力Ｐ２が８００〜１０８００の範囲内であるとき、第１の圧力センサの出力Ｐ１は異常、第２の圧力センサの出力Ｐ２は正常と判別される。この場合の原因として、例えば、圧力センサ３１部のシリコンチップ３１ｃの破壊、ダイヤフラム３１ｆの変形、ＡＳＩＣ部３４の異常などが考えられる。

例えば、出力Ｐ１が１０９００以上（オーバーレンジ）であって、出力Ｐ２が８００〜１０８００の範囲内であるとき、第１の圧力センサの出力Ｐ１は異常、第２の圧力センサの出力Ｐ２は正常と判別される。この場合の原因として、例えば、圧力センサ部３１のシリコンチップ３１ｃの破壊、ダイヤフラム３１ｆの変形、ＡＳＩＣ部３４の異常などが考えられる。

ＣＰＵ４１がこのような第１の圧力センサ（３１，３４）の出力の異常を判別したとき、このＣＰＵ４１は故障の警報（報知）を発令して設備管理者やプロセスコンピュータ、監視盤などに圧力センサ３１の異常を知らせる。

（出力Ｐ２だけ異常な状態）
次に、ＣＰＵ４１は、メモリに記憶された第２の圧力センサの出力Ｐ２と正常出力値とを読み出して比較し、図５に示すように、出力Ｐ２が正常出力値の範囲内にあるかどうかを判別する（ステップＳ３４）。
例えば、出力Ｐ１が８００〜１０８００の範囲内であって、出力Ｐ２が０であるとき、第１の圧力センサの出力Ｐ１は正常、第２の圧力センサ（３２，３５）の出力Ｐ２は異常（故障）と判別される。この場合、原因として、例えば、第２の圧力センサの系統の断線、シリコンチップの破損、ＡＳＩＣ部３５の異常、バルブ２０のアクチュエータの異常などが考えられる。

例えば、出力Ｐ１が８００〜１０８００の範囲内であって、出力Ｐ２が負圧（１〜７００）であるとき、第１の圧力センサの出力Ｐ１が正常、第２の圧力センサの出力Ｐ２は異常と判別される。この場合の原因として、例えば、圧力センサ部３２のシリコンチップ破損、ダイヤフラムの変形、ＡＳＩＣ部３５の異常などが考えられる。

例えば、出力Ｐ１が８００〜１０８００の範囲内で、出力Ｐ２が１０９００以上（オーバーレンジ）であるとき、第１の圧力センサの出力Ｐ１は正常、第２の圧力センサの出力Ｐ２は異常と判別される。この場合の原因として、例えば、圧力センサ部３２のシリコンチップの破損、ダイヤフラム変形、ＡＳＩＣ部３５の異常などが考えられる。

ＣＰＵ４１がこのような第２の圧力センサ（３２，３５）の出力の異常を判別したとき、故障の警報（報知）を発令して設備管理者やプロセスコンピュータ、監視盤などに圧力センサ３１の異常を知らせる。

（出力Ｐ１，Ｐ２の両方が異常の場合）
次に、ＣＰＵは、メモリに記憶された第１及び第２の圧力センサの各出力Ｐ１，Ｐ２と正常出力値とを読み出して比較し、図６に示すように、出力Ｐ１，Ｐ２が共に異常値の範囲内にあるかどうかを判別する（ステップＳ３６）。
例えば、出力Ｐ１が０であって、出力Ｐ２も０であるとき、第１の圧力センサの出力Ｐ１は異常（故障）、第２の圧力センサの出力Ｐ２も異常（故障）と判別される。この場合、原因として、例えば、圧力センサ３１及び３２のシリコンチップの破損、圧力センサ部３１及び３２の配線の断線、ＡＳＩＣ部３４，３５の異常、バルブ２０のアクチュエータ側の異常などが考えられる。

例えば、出力Ｐ１が負圧（１〜７００）の範囲内であって、出力Ｐ２も負圧（１〜７００）であるとき、第１の圧力センサの出力Ｐ１は異常、第２の圧力センサの出力Ｐ２も異常と判別される。この場合の原因として、例えば、圧力センサ３１、３２のシリコンチップの破損、ダイヤフラムの変形、ＡＳＩＣ部３４，３５の異常などが考えられる。

例えば、出力Ｐ１が１０９００以上で、出力Ｐ２も１０９００以上であるとき、第１の圧力センサの出力Ｐ１は異常、第２の圧力センサの出力Ｐ２も異常と判別される。この場合の原因として、例えば、圧力センサ部３１，３２のシリコンチップの破損、ダイヤフラムの変形、ＡＳＩＣ部３４，３５の異常などが考えられる。

ＣＰＵ４１がこのような第１及び第２の圧力センサの出力の異常を判別したとき、故障の警報（報知）を出して設備管理者やプロセスコンピュータ、監視盤などに圧力センサ３１の異常を知らせる。

また、例えば、出力Ｐ１及び出力Ｐ２が共に大気圧（８００）であるとき、流路１０に流体が存在しない場合が考えられる。

ＣＰＵ４１が流体がないとの異常を判別したとき、異常の警報（報知）を発令して設備管理者やプロセスコンピュータ、監視盤などに流体がないことを知らせる。

（圧力差ΔＰが異常の場合）
次に、ＣＰＵは、メモリに記憶された第１の圧力センサの出力Ｐ１、第２の圧力センサの出力Ｐ２、差圧出力ΔＰを読み出して、それらの正常出力値と比較し、図７に示すように、出力Ｐ１，Ｐ２が共に正常で差圧出力ΔＰだけが異常値であるかを判別する（ステップＳ３８）。

例えば、出力Ｐ１及び出力Ｐ２が８００〜１０８００の範囲内であって、差圧ΔＰが０であるとき、第１及び第２の圧力センサの出力Ｐ１，Ｐ２は正常、差圧ΔＰは異常と判別される。
この場合の原因としては、例えば、流体が流れていない（システムの異常）ことが考えられる。ＣＰＵ４１は、流路１０内に流体が流れていないと判別したとき、異常の警報（報知）を出して設備管理者やプロセスコンピュータ、監視盤などに流体が流れていないことを知らせる。

例えば、出力Ｐ１及び出力Ｐ２が８００〜１０８００の範囲内であって、差圧ΔＰが負圧であるとき、第１及び第２の圧力センサの出力Ｐ１，Ｐ２は正常、差圧ΔＰは異常と判別される。
この場合の原因として、例えば、流体の逆流の発生（システムの異常）、ＡＳＩＣ部の異常、圧力センサ部３１、３２のシリコンチップの破損、ダイヤフラムの変形などが考えられる。

ＣＰＵ４１は、流路内の逆流を判別したとき、異常の警報（報知）を発令し、設備管理者やプロセスコンピュータ、監視盤などに流体が流れていないことを知らせる。

例えば、出力Ｐ１，Ｐ２が共に８００〜１０８００の範囲内であるが、圧力差ΔＰが過大圧（４０００以上）であるとき、第１及び第２の圧力センサの出力Ｐ１，Ｐ２は正常、差圧ΔＰは異常と判別される。この場合の原因として、流体の流れが急であることが考えられる。また、演算部（ＡＳＩＣ）の異常、圧力センサ部３１、３２の故障などが考えられる。

ＣＰＵ４１は、流路内の流体の圧力が過大であると判別したとき、異常の警報（報知）を出して設備管理者やプロセスコンピュータ、監視盤などに流体が流れいないことを知らせる。

ＣＰＵ４１は、上述したステップＳ３０乃至Ｓ３８を実行した後、メインプログラムに戻る（ステップＳ４０）。ＣＰＵ４１は、上述したように所定フラグの設定、所定周期の割り込みあるいは故障判別指令発生などのイベントの発生フラグに対応してステップＳ３０乃至Ｓ３８を繰り返す。

（圧力の変化量が異常の場合）
ＣＰＵは、更に、予め第１及び第２の圧力センサの出力変化における異常を判別する判別データをメモリに記憶している。また、第１及び第２の圧力センサの各出力を経時的にメモリに記憶して、第１及び第２の圧力センサの各出力の経時的変化と判別データとを比較して各圧力センサの異常を経時的側面から判別する。

ＣＰＵは、図８に示すように、上記判別（ステップＳ４０）に続いてあるいは別個に、時間要素を含む差圧センサ３０の異常判別を行うことができる。この判別には、圧力値の変化（一定期間における圧力値の変化パターンの異常）、変化の有無などから見た異常の判断などが含まれる。なお、図８のフローチャートでは、便宜上、出力Ｐ１の判別後にＰ２の判別が行われているが（ステップＳ５２〜５８）、両判別は同時並行的に行われ得る。

既述したように、メモリ部４４には一定の時間間隔でサンプリングされた圧力センサの出力Ｐ１，Ｐ２，及び圧力差ΔＰのデータが時系列的に複数記憶されている。ＣＰＵ４１は、メモリ部４４に記憶された各圧力センサの出力を経時的に観察し、レベル変化（微分値あるいは差分値）、出力のゆらぎなどに関連する異常状態の判別を行う（ステップＳ５２〜Ｓ５６）。判別は以下のように行われる。

例えば、図９に示すように、出力Ｐ１に予め定められた基準値を超える急激な変化やふらつきを生じ、出力Ｐ２は８００〜１０８００の範囲内であるとき、第１の圧力センサの出力Ｐ１は異常、第２の圧力センサの出力Ｐ２は正常と判別される。この場合の原因として、例えば、第１の圧力センサ系統の配線の半断線、接触不良、ＡＳＩＣ部の異常などが考えられる。

ＣＰＵ４１がこのような第１の圧力センサの出力変動の異常を判別したとき、故障の警報（報知）を出して設備管理者やプロセスコンピュータ、監視盤などに圧力センサ３１の異常を知らせる。

また、例えば、出力Ｐ１は５００〜１０８００の範囲内であるが、出力Ｐ２には基準値を超える急激な変化やふらつきが生じているとき、第１の圧力センサの出力Ｐ１は正常、第２の圧力センサの出力Ｐ２は異常と判別される。この場合の原因として、例えば、第２の圧力センサ系統の電気配線の半断線、接触不良、ＡＳＩＣ部の異常などが考えられる。

ＣＰＵ４１がこのような第２の圧力センサの出力変動の異常を判別したとき、故障の警報（報知）を出して設備管理者やプロセスコンピュータ、監視盤などに圧力センサ３１の異常を知らせる。

例えば、所定時間を経過しても出力Ｐ１は変化せず、出力Ｐ２は８００〜１０８００の範囲内であるとき、第１の圧力センサの出力Ｐ１は異常、第２の圧力センサの出力Ｐ２は正常と判別される。この場合の原因として、例えば、圧力センサ部３１のＩＣチップの破損、枝管などの穴詰まり、封止液漏れ、ＡＳＩＣ部の異常などが考えられる。

ＣＰＵ４１がこのような圧力センサ３１の出力の異常を判別したとき、故障の警報（報知）を出して設備管理者やプロセスコンピュータ、監視盤などに圧力センサ３１の異常を知らせる。

例えば、出力Ｐ１は８００〜１０８００の範囲内であり、出力Ｐ２は所定時間を経過しても変化しないとき、第１の圧力センサの出力Ｐ１は正常、第２の圧力センサの出力Ｐ２は異常と判別される。この場合の原因として、例えば、圧力センサ部３２のシリコンチップの破損、枝管などの穴詰まり、封止液漏れ、ＡＳＩＣ部の異常などが考えられる。

ＣＰＵ４１がこのような第２の圧力センサの出力の異常を判別したとき、故障の警報（報知）を出して設備管理者やプロセスコンピュータ、監視盤などに圧力センサ３２の異常を知らせる（ステップＳ５２，Ｓ５４）。

例えば、出力Ｐ１，Ｐ２が所定時間を経過しても変化しないとき、第１の圧力センサの出力Ｐ１は異常、第２の圧力センサの出力Ｐ２も異常と判別される。この場合の原因として、例えば、圧力センサ部３１，３２のシリコンチップの破損、センサの枝管などの穴詰まり、封止液漏れ、ＡＳＩＣ部の異常などが考えられる。

ＣＰＵ４１がこのような第１及び第２の圧力センサの両出力の異常を判別したとき、故障の警報（報知）を発令して設備管理者やプロセスコンピュータ、監視盤などに圧力センサ３２の異常を知らせる。

このようにして、圧力センサの出力変化に関連する異常判別が行われる（ステップＳ５６）。ＣＰＵ４１は、上述したステップＳ５０乃至Ｓ５８を実行した後、メインプログラムに戻る（ステップＳ５８）。ＣＰＵは所定周期であるいは故障判別指令発生などのイベントの発生に対応してステップＳ５０乃至Ｓ５８を繰り返す。

（圧力センサ間の連動性に関する異常の場合）
ＣＰＵ４１は、図１０、図１１に示すように、上記判別（ステップＳ５８）に続いてあるいは別個の計測指令に従って２つの圧力センサ間の出力の連動性に基づく差圧センサの異常判別を行うことができる（ステップＳ７０）。

第１の圧力センサが流路の計測点（例えば、バルブ２０）の上流側に配置され、第２の圧力センサが計測点の下流側に配置されている場合、上流側から下流側に流体の圧力が伝搬する。したがって、図１０に示すように、上流側の圧力センサの出力Ｐ１の波形の関数ｆ_P1と下流側の圧力センサ出力Ｐ２の出力波形の関数ｆ_P2とは所定時間差Δｔ遅延した関係があり、近似的に次のように表すことが可能である。
ｆ_P1（ｔ）≒ｆ_P2（ｔ＋Δｔ）＋ΔＰ （ΔＰ：出力差）
そこで、例えば、記録した一連の出力データＰ１，Ｐ２，ΔＰの一定の時間範囲において、｜ｆ_P1（ｔ）−ｆ_P2（ｔ＋Δｔ）＋ΔＰ｜の累積値の大小を見ることによって圧力センサ出力の連動性を判別することが可能である。

例えば、図１２に示すように、出力Ｐ１，Ｐ２の間に連動性がないと判断されたとき、第１の圧力センサ又は第２の圧力センサ３２が異常、又は両方異常と判別される。この場合の原因として、例えば、圧力センサ部３１，３２のシリコンチップの破損、ＡＳＩＣ部の異常などが考えられる（ステップＳ７２）。

また、例えば、出力Ｐ１の立ち上がりに対して出力Ｐ２の立ち上がりが遅いとき（一方が他方に対して立ち上がりが遅いとき）、第１の圧力センサと第２の圧力センサとの連動性が異常と判別される。例えば、圧力センサ部３２の枝管などの穴詰まり（隙間はあるが狭くなっている）が生じているとき、圧力センサ部３２のシリコンチップの破損、ＡＳＩＣ部の異常などが原因として考えられる（ステップＳ７４）。

ＣＰＵ４１がこのような第１及び第２の圧力センサの両出力の連動の異常を判別したとき、故障の警報（報知）を出して設備管理者やプロセスコンピュータ、監視盤などに圧力センサ３２の異常を知らせる。
ＣＰＵ４１は本サブルーチンの終了後、メインプログラムに戻る（ステップＳ７６）。前述と同様にサブルーチンの実行を繰り返す。

（流体の温度により異常が発生する場合）
圧力センサ部３１，３２の封止液３１ｅ中に気体（空気）が混入した場合、流体の温度が高くなると封止液３１ｅ中の気泡が膨らんで（温水時）に異常出力が発生することが考えられる。また、封止液３１ｅが漏れて流体（温水）がダイヤフラム３１ｆを超えてセンサ内部（シリコンチップ側）に侵入することやＡＳＩＣ部の温度特性に関する回路機能の異常が生じることも考えられる。そこで、差圧センサ３０の温度依存性の検査が行われることが望ましい（ステップＳ８０）。

例えば、既述したように、ＣＰＵ４１は出力Ｐ１，出力Ｐ２の正常・異常判別において異常出力が認められたときに温度出力Ｔを読み取り（ステップＳ８２）、流体温度が判別基準値ｔsよりも高い場合に既述した各種の異常検出がなされているかを判別する（ステップＳ８４）。

ＣＰＵ４１が第１又は第２の圧力センサに温度依存性があると判別したとき、故障の警報（報知）を出して設備管理者やプロセスコンピュータ、監視盤などに該当する圧力センサの異常を知らせる。ＣＰＵ４１は本サブルーチンの終了後、メインプログラムに戻り、前述と同様にサブルーチンの実行を繰り返す（ステップＳ８６）。
なお、既述したように第１及び第２の圧力センサ各々に温度センサを設けても良い。これは第１及び第２の圧力センサ相互間が熱的に分離しているような場合に都合がよい。

以上説明したように、本発明の実施例によれば、少なくとも２つの圧力センサで差圧を検出する差圧センサの異常（故障）を、各センサ毎に及び両センサの動作状態において判別することができて具合がよい。

上記発明の実施の形態を通じて説明された実施例は、用途に応じて適宜に組み合わせて、又は変更若しくは改良を加えて用いることができ、本発明は上述した実施形態の記載に限定されるものではない。そのような組み合わせ又は変更若しくは改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１０ 流路、２０ 開閉調整バルブ、３０ 差圧センサ、３１，３２ 圧力センサ部、３３ 温度センサ、３４，３５ ＡＳＩＣ部、４０ マイクロコンピュータ

Claims (9)

1. 流体が流れる流路の第１の測定点に配置される第１の圧力センサと、
   前記流路の第２の測定点に配置される第２の圧力センサと、
   前記第１及び第２の圧力センサの各出力から差圧出力を得る差圧計算手段と、
   少なくとも前記第１及び第２の圧力センサの各出力と前記差圧出力の正常又は異常を判別する第１の判別データを予め保持するデータ記憶手段と、
   前記第１の圧力センサの出力、前記第２の圧力センサの出力及び前記差圧出力と前記第１の判別データとを比較して各圧力センサの正常又は異常判別を行う判別手段と、
   を備える差圧センサの故障判定装置。
2. 請求項１に記載の差圧センサの故障判別装置であって、更に、
   前記第１及び第２の圧力センサの各出力を経時的に記憶する出力記憶手段を備え、
   前記データ記憶手段は、前記第１及び第２の圧力センサの各出力の変化における異常を判別する第２の判別データを予め保持し、
   前記判別手段は、前記第１及び第２の圧力センサの各出力の経時的変化と前記第２の判別データとを比較して各圧力センサの異常判別を行う、
   ことを特徴とする差圧センサの故障判別装置。
3. 請求項１又は２に記載の差圧センサの故障判別装置であって、更に、
   前記第１及び第２の圧力センサの各出力を経時的に記憶する出力記憶手段を備え、
   前記データ記憶手段は、前記第１及び第２の圧力センサ相互間の出力の連動性における異常を判別する第３の判別データを予め保持し、
   前記判別手段は、前記第１及び第２の圧力センサの各出力の経時的変化と前記第３の判別データとを比較して各圧力センサの異常判別を行う、
   ことを特徴とする差圧センサの故障判別装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の差圧センサの故障判別装置であって、更に、
   前記流体の温度を測定する温度センサを備え、
   前記第１及び第２の圧力センサの各出力と共に前記測定温度を記録し、
   前記異常判別の要素に前記温度を加える、
   ことを特徴とする差圧センサの故障判別装置。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の差圧センサの故障判別装置であって、
   前記第１及び第２の圧力センサは同じ筐体若しくは同じ温度になる状態に配置される、
   ことを特徴とする差圧センサの故障判別装置。
6. 流路上の差圧検出点を間に挟んで配置された第１及び第２の圧力センサを含む差圧センサの異常をマイクロコンピュータによって判別する差圧センサの故障判定方法であって、
   前記マイクロコンピュータが、
   予め前記第１及び第２の圧力センサの各出力の正常又は異常を判別する第１の判別データと前記第１及び第２の圧力センサ相互の出力差の正常又は異常を判別する第２の判別データとを記憶する過程と、
   前記第１の圧力センサの出力と前記第１の判別データとを比較して第１の圧力センサの異常を判別する過程と、
   前記第２の圧力センサの出力と前記第１の判別データとを比較して第２の圧力センサの異常を判別する過程と、
   前記第１及び第２のセンサの出力差と前記第２の判別データとを比較して出力差の異常を判別する過程と、
   を実行する差圧センサの故障判定方法。
7. 請求項６に記載の差圧センサの故障判定方法であって、
   前記マイクロコンピュータが、更に、
   予め前記第１及び第２の圧力センサの各出力の変化における異常を判別する第３の判別データを記憶する過程と、
   前記第１及び第２の圧力センサの各出力を経時的に記憶する過程と、
   前記第１及び第２の圧力センサの各出力の経時的変化と前記第３の判別データとを比較して各圧力センサの異常を判別する過程と、
   を含むことを特徴とする差圧センサの故障判定方法。
8. 請求項６に記載の差圧センサの故障判定方法であって、
   前記マイクロコンピュータは、更に、
   前記第１及び第２の圧力センサ相互間の出力の連動性における異常を判別する第４の判別データを予め記憶する過程と、
   前記第１及び第２の圧力センサの各出力を経時的に記憶する過程と、
   前記第１及び第２の圧力センサの各出力の経時的変化と前記第４の判別データとを比較して各圧力センサの異常を判別する過程と、
   を実行する差圧センサの故障判定方法。
9. 請求項６乃至８のいずれかに記載の差圧センサの故障判定方法であって、
   前記差圧センサが前記流体の温度を測定する温度センサを備え、
   前記マイクロコンピュータは、更に、
   前記第１及び第２の圧力センサの各出力と共に前記測定温度を記録する過程を含み、
   前記異常を判別する過程において判別の要素に前記温度を加える、
   ことを特徴とする差圧センサの故障判定方法。