本发明涉及一种流量控制装置以及使用流量控制装置的异常检测方法，尤其涉及一种在包含压力式流量控制装置的流体供给系统中对控制阀、下游阀或节流部等的异常的有无进行检测的技术。
背景技术：
：：在半导体制造装置或化工厂中，为了控制材料气体、蚀刻气体等的流量，利用各种类型的流量计以及流量控制装置。其中压力式流量控制装置由于通过组合了压电元件驱动型的压力控制阀与节流部(例如流孔板)的较为简单的机构就能够高精度地控制各种流体的流量而被广泛利用。在专利文献1中，公开了一种压力式流量控制装置，其以利用设置于节流部上游侧的压力传感器而控制流量的方式构成。记载于专利文献1的压力式流量控制装置利用如下原理而进行流量控制：满足临界膨胀条件P1/P2≧约2(P1：节流部上游侧的气体压力、P2：节流部下游侧的气体压力)时，通过节流部的气体的流速被固定为音速，流量并不取决于下游侧气体压力P2而是取决于上游侧气体压力P1。当满足临界膨胀条件时，流量Qc通过例如下式而给定。Qc＝S·C·P1/T11/2在此，S为流孔截面积，C为由气体物性决定的常数(流量系数)，T1为上游侧气体温度。从上述式可知：当气体温度T1和流量系数C恒定时，流量Qc与上游压力P1成比例。因此，能够仅通过控制阀的开闭调整来控制上游压力P1，从而高精度地控制流量。此外，已知有一种压力式流量控制装置，其在设置有上游侧的压力传感器同时，在节流部下游侧亦设置有压力传感器(例如，专利文献2)。在具备下游侧压力传感器的情况下，即使在上游压力P1与下游压力P2之差小，且不满足临界膨胀条件的情况下仍能够算出流量。具体而言，能够基于通过各压力传感器而测定的上游压力P1以及下游侧压力P2，从规定的计算式Qc＝KP2m(P1-P2)n(此处K为依赖于流体的种类和流体温度的比例常数，m、n为从实际的流量导出的指数)算出流量Qc。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利特开2004-212099号公报专利文献2：日本专利特开2004-138425号公报专利文献3：日本专利特开2009-265988号公报专利文献4：日本专利特开2008-15581号公报在压力式流量控制装置中，使用形成有气体进行流通的微细开口(流孔)的节流部，当该微细开口发生阻塞或形状变化时，难以精度好地控制流量。针对此问题，在专利文献3中，公开了以下结构：基于急速关闭控制阀时的压力下降特性而判断节流部的状态，能够自己诊断流量控制的精度。此外，在专利文献4中，公开了一种流量控制装置，其基于因设置于节流部下游侧的阀的开放动作而产生的上游压力的变动的大小，从而判定下游侧阀的动作是否正常。如此，在压力式流量控制装置中，针对在节流部、设置于其上游或下游的阀等是否发生从正常状态的异变的检测，在为了进行稳定的流量控制动作上是重要的。此外，异常的检测优选在流体供给系统上组装有压力流量控制装置的状态下，以尽可能简便的手法进行。技术实现要素：本发明为了解决上述课题而完成的，其主要目的为提供一种在包含流量控制装置的流体供给系统中，使用流量控制装置而简便地检测阀或节流部的异常的方法。根据本发明的实施方式的异常检测方法，其使用流量控制装置和下游阀，所述流量控制装置具备节流部、设置于所述节流部的上游侧的控制阀、设置于所述节流部的上游侧且所述控制阀的下游侧的第一压力传感器、和设置于所述节流部的下游侧的第二压力传感器，所述下游阀设置于所述第二压力传感器的下游侧，所述异常检测方法包含以下步骤：使所述控制阀以及所述下游阀从打开状态变化为关闭状态的步骤；将所述控制阀及所述下游阀维持着关闭状态而利用所述第一压力传感器以及所述第二压力传感器来测定上游压力以及下游压力的步骤；和下述的步骤(a)以及步骤(b)中的至少一步骤：(a)抽出所述上游压力与所述下游压力之差达到规定值的时刻或低于所述规定值的时刻的上游压力作为上游收敛压力，抽出下游压力作为下游收敛压力的步骤，(b)抽出从使所述控制阀以及所述下游阀从打开状态变化为关闭状态的时刻至所述上游压力与所述下游压力之差达到规定值的时刻或低于所述规定值的时刻为止的时间作为收敛时间的步骤，其中，基于在所述步骤(a)或所述步骤(b)中任一步骤所获得的数据与作为所述数据的各自基准的值的比较而判断异常的有无。在某一实施方式中，上述的异常检测方法包含抽出所述上游收敛压力以及所述下游收敛压力的步骤(a)和抽出所述收敛时间的步骤(b)两者，基于在所述步骤(a)以及所述步骤(b)所获得的两者的数据与作为所述基准的各个值的比较而判断异常的有无。在某一实施方式中，相对于所述上游收敛压力以及所述下游收敛压力，使基准压力为作为所述基准的值，相对于所述收敛时间，使基准时间为作为所述基准的值。在某一实施方式中，所述基准压力为预先测定的正常状态下的收敛压力，所述基准时间为预先测定的正常状态下的收敛时间。在某一实施方式中，上述的异常检测方法进一步包含以下步骤：使用所述第一压力传感器以及所述第二压力传感器来测定关闭所述控制阀以及所述下游阀前的打开状态下的所述上游压力以及所述下游压力的步骤；和基于所测定的所述打开状态下的所述上游压力以及所述下游压力而决定所述基准压力以及所述基准时间的步骤。在某一实施方式中，上述的异常检测方法包含以下步骤：预先准备表示所述打开状态下的所述上游压力以及所述下游压力与所述基准时间以及所述基准压力的关系的表的步骤；和根据所述表决定所述基准压力以及所述基准时间的步骤。在某一实施方式中，所述上游压力与下游压力差的规定值被设定为0，在所述上游压力与所述下游压力相同的时刻，抽出所述上游收敛压力、所述下游收敛压力或所述收敛时间。在某一实施方式中，基于所述上游收敛压力或所述下游收敛压力而检测所述控制阀以及所述下游阀的阀座泄漏，基于所述收敛时间而检测所述节流部具有的开口部的扩大以及缩小。在某一实施方式中，所述流量控制装置进一步具备设置于所述控制阀的下游侧的温度传感器，所述异常检测方法进一步包含基于所述温度传感器的输出而修正所述上游收敛压力或所述下游收敛压力的步骤。在某一实施方式中，在所述控制阀以及所述下游阀被维持为关闭状态的状态下，所述上游压力与所述下游压力之差在收敛后亦被维持着偏离作为基准的值时，判断为所述第一压力传感器或所述第二压力传感器异常。根据本发明的实施方式的流量控制装置，具备：节流部；设置于所述节流部的上游侧的控制阀；设置于所述节流部的上游侧且所述控制阀的下游侧的第一压力传感器；设置于所述节流部的下游侧的第二压力传感器；和以基于所述第一压力传感器和所述第二压力传感器的输出而控制所述控制阀使得流量成为设定流量的方式进行控制的运算处理电路，其中，在所述第二压力传感器的下游，设置有内置于所述流量控制装置或者配置于所述流量控制装置的外部的下游阀，所述运算处理电路，在所述下游阀关闭时所述控制阀被关闭的状态下，基于所述第一压力传感器以及所述第二压力传感器的输出而计算上游压力与下游压力之差，进行将通过所述计算而获得的所述差达到规定值的时刻或低于所述规定值的时刻的所述上游压力或所述下游压力与储存于存储器的基准压力的比较、或将从所述控制阀以及所述下游阀成为关闭的时刻至所述差达到规定值的时刻或低于规定值的时刻为止的时间与储存于存储器的基准时间的比较中的任一者或两者的比较，基于与所述基准压力或所述基准时间的比较而生成异常判定信号。发明效果根据本发明的实施方式，能够利用流量控制装置容易且高精度地检测阀或节流部的异常。附图说明图1为示意性地表示根据本发明的实施方式的压力式流量控制装置的结构的图。图2(a)为表示流体供给时的状态的示意图，(b)为表示异常检测时的状态的示意图。图3为表示自流体供给时进行闭阀动作时的上游压力P1和下游压力P2的变化的图。图4为表示自流体供给时进行闭阀动作时的上游压力P1和下游压力P2的变化的图，用单点划线表示发生异常时的状态。符号说明2处理室4真空泵10流量控制装置12节流部14第一压力传感器16温度传感器18控制阀19压电元件驱动部24第二压力传感器28下游阀30运算处理电路40外部控制装置42显示部具体实施方式以下，一面参照附图一面对本发明的实施方式进行说明，但本发明并不局限于以下实施方式。图1为示意性地表示根据本发明的实施方式的压力式的流量控制装置10的结构的图。流量控制装置10具备：具有微细开口并介于气体供给路径(流路)之间的节流部12(例如流孔板)；设置在节流部12的上游侧的第一压力传感器14以及温度传感器16；以及设置在第一压力传感器14的上游侧的控制阀18。此外，流量控制装置10在节流部12的下游侧具备第二压力传感器24。第一压力传感器14能够测定控制阀18与节流部12之间的流路的压力，第二压力传感器24能够测定节流部12与下游阀28(后述)之间的流路的压力。流量控制装置10还具备基于第一压力传感器14和第二压力传感器24的输出而对控制阀18的开闭动作进行控制的运算处理电路30。运算处理电路30比较从外部控制装置40接收的设定流量与根据第一和第二压力传感器14、24的输出算出的流量，以接近设定流量的方式对控制阀18的驱动部19进行控制。在流量控制装置10中，流路可以形成为设置于金属制块体上的孔。此外，作为第一压力传感器14和第二压力传感器24，采用例如内置硅单晶的传感器芯片和隔膜的压力传感器。第一压力传感器14与第二压力传感器24可具有相同的额定压力。此外，作为控制阀18，采用例如金属制隔膜阀，作为驱动部19，采用例如压电元件驱动部(压电致动器)。在包含如此构成的流量控制装置10的流体供给系统中，控制阀18的上游侧与原料气体、载气(carriergas)等的气体供给源(未图示)连接，第二压力传感器24的下游侧经由下游阀28与半导体制造装置的处理室2连接。处理室2与用于执行真空工序的真空泵4连接，在气体供给时处理室2的内部被抽真空。在上述结构中，为了完全阻断气体向处理室2的供给，下游阀28可以使用比控制阀18泄漏少的阀闭锁力强的阀。此外，在图1中，虽示出有下游阀28配置在流量控制装置10的外部的方式，但在流量控制装置10的节流部12(以及第二压力传感器24)的下游侧，下游阀28也可以内置于流量控制装置10中。即使使用配置于流量控制装置10的外部的下游阀28以及内置于流量控制装置10中的下游阀28中的任一者，也能够实施根据后述的本实施方式的异常检测方法。此外，下游阀28的开闭动作在本实施方式中虽通过外部控制装置40进行控制，在其他方式中也可通过运算处理电路30进行控制。另外，在半导体生产线上，用于供给不同的种类的气体的多个流路与处理室2连接。因此，在实际的方式中，针对各气体的流路，设置有流量控制装置10和下游阀28。向处理室2供给的气体的种类的切换能够通过设置于各流路上的下游阀28的开闭控制而进行。在进行流量控制时，在外部控制装置40中设定的设定流量被从外部控制装置40送至运算处理电路30。运算处理电路30基于第一和第二压力传感器14、24的输出(以及温度传感器16的输出(气体温度T1))，根据临界膨胀条件或非临界膨胀条件下的流量计算式而计算流量，以通过节流部12的流体的流量成为设定流量的方式对控制阀18进行控制。此外，运算处理电路30将计算出的流量作为流量输出值输出至外部控制装置40，能够使流量输出值显示在设置于外部控制装置40上的显示部42上。在如此使得气体依设定流量而流动的状态下，如图2(a)所示，控制阀18以适合于设定流量的开度而打开，此外，下游阀28亦被设定为打开状态。此时，上游压力P1和下游压力P2维持为彼此不同的一定的状态，具体而言，上游压力P1维持为基于设定流量的控制压力，下游压力P2维持为例如真空压。在满足临界膨胀条件的情况下，上游压力P1被设定为下游压力P2的约2倍以上的大小。在此，在本实施方式的异常检测方法中，如图2(b)所示，使控制阀18和下游阀28从打开状态变化为关闭状态。另外，在图2(b)中全涂成黑色的阀18、28表示这些阀被关闭。关闭控制阀18的动作例如能够通过将从外部控制装置40送至流量控制装置10的设定流量设定为0而进行。此外，下游阀28通过例如外部控制装置40而设定为关闭状态。由此，上游压力P1和下游压力P2均向平衡压力P’变化。图3为表示从气体流通状态进行关闭控制阀18和下游阀28的动作时的、上游压力P1和下游压力P2的变化的图。如图3所示，控制阀18和下游阀28在时刻t1被关闭，之后在维持关闭状态时，上游压力P1从气体流通状态的初始压力下降，下游压力P2从气体流通状态的初始压力上升，即以消除差压的方式发生压力变动。并且，由于两侧的阀18、28维持关闭状态，因此上游压力P1和下游压力P2在时间流逝的同时收敛于实质上相同的平衡压力P’。在此过程中，图1所示的运算处理电路30根据第一压力传感器14和第二压力传感器24的输出，不断算出上游压力P1与下游压力P2之差P1-P2。并且，在本实施方式中，当差P1-P2为0时(即上游压力P1与下游压力P2相同时)，检测或抽出当时的压力P1、P2(此处为相同的压力值P’)作为收敛压力或平衡压力。另外，在本说明书中，所谓差P1-P2为0(即上游压力P1与下游压力P2相同)的情况，并非完全为0，也可以包含产生因误差所致的些许的差的情况。例如，差P1-P2为收敛压力P’的规定比例以下或预先设定的规定值以下时，能够判断差P1-P2实质上为0，即上游压力P1与下游压力P2实质上相同。此外，亦能够将差P1-P2到达预先设定的某程度的大小的规定值的时刻或低于规定值的时刻视为收敛时。在将差P1-P2不为0时判断为收敛时的情况下，收敛时的上游压力与下游压力不同。因此，运算处理电路30可以按如下方式构成：将差P1-P2为规定值以下时(即，达到规定值、或低于规定值时)作为收敛时，分别抽出该时刻的上游收敛压力P1’和下游收敛压力P2’。在与如上述检测收敛压力的同时，运算处理电路30将从上游压力P1和下游压力P2的变化开始时刻t1(即，控制阀18和下游阀28从打开状态变化为关闭状态的时刻)至上述的压力收敛时刻t2(即，差P1-P2实质上为0的时刻)为止的时间抽出作为收敛时间Δt。此时运算处理电路30也可以以差P1-P2为规定值以下时(即，达到规定值、或低于规定值时)作为收敛时，而抽出收敛时间Δt。如此求出的收敛压力P’和收敛时间Δt(以下，有时统称为测定值或数据)被与预先设定的基准压力P0和预先设定的基准时间Δt0比较，并基于该比较结果完成异常的检测。此外，在如上述分别测定上游收敛压力P1’和下游收敛压力P2’的情况下，能够将各自的数据(上游收敛压力P1’和下游收敛压力P2’)，分别与基准上游压力P01和基准下游压力P02进行比较而判断异常的有无。在本实施方式中，基准压力P0和基准时间Δt0(以下，有时统称为基准值)为在正常状态时同样地测定的收敛压力P0和收敛时间Δt0。基准压力P0和基准时间Δt0在确认为正常状态的使用初始阶段等被预先测定，并存储在设置在运算处理电路30上的存储器(存储装置)中。然而，作为基准值，也可以使用异常状态时的测定值、前次测定值或不取决于测定的设定值等。此外，如本实施方式，在使用正常时的测定值作为基准值的情况下，基准压力P0和基准时间Δt0优选为与进行异常检测时同样的条件而得到的数据。例如，基准压力P0和基准时间Δt0要求为在与进行异常检测时相同的初始上游压力P1和初始下游压力P2(或流量设定值)下测定的正常状态下的收敛压力和收敛时间。为此，亦可采取将对应于多个初始上游压力P1和初始下游压力P2的一组设定(或多个流量设定值)的多个基准压力P0和基准时间Δt0的一组设定存储于存储器，同时在进行异常检测时使用对应的基准值。更具体说明时，将表示打开状态下的初始上游压力及初始下游压力与基准时间及基准压力的关系的表(table)预先存储在设置于流量控制装置10或外部装置具备的存储器中，并用其决定基准压力和基准时间即可。在这种情况下，流量控制装置10首先利用第一压力传感器和第二压力传感器来测定进行异常检测前(即，关闭控制阀18和下游阀28之前)的初始上游压力和初始下游压力，根据上述的表决定对应于这些初始上游压力和初始下游压力的基准压力和基准时间，利用所决定的基准压力和基准时间进行异常检测动作即可。此外，在另外的方式中，流量控制装置10也可以在进行异常检测时，进行如下动作：将上游压力P1和下游压力P2(或流量设定值)预先进行变动，以便符合基准值的测定条件。此外，由于收敛压力有可能因气体温度T1而发生变动，因此为了符合基准值的条件，可以基于气体温度T1对所测定的收敛压力进行修正后再进行与基准值的比较。更具体而言，运算处理电路30基于设置在流量控制10上的热敏电阻等的温度传感器16的输出T1，计算修正了收敛压力P’的收敛压力P”，将此修正后的收敛压力P”与从存储器读出的基准压力进行比较而进行异常的检测即可。图4是表示相对于从正常时的测定结果(用单点划线表示的图)求出的基准压力P0和基准时间Δt0，在异常检测时测定的收敛压力P’和收敛时间Δt发生偏差的情况下的压力变化的例子的图。如图4所示，在发生异常的情况下，上游压力P1和下游压力P2的变化与正常时不同，其结果，收敛压力P’及收敛时间Δt取与基准压力P0及基准时间Δt0不同的值。以下，对基于正常状态的基准值(Δt0、P0)与测定值(Δt、P’)的比较而进行的异常检测的判断例进行说明。·Δt>Δt0且P’＝P0的情况：在所测定的收敛时间Δt大于基准时间Δt0，所测定的收敛压力P’与基准压力P0相同的情况下，可判断为发生节流部的异常，更具体而言是发生开口部的阻塞的异常。这是因为可想而知由于开口部的阻塞，使得压差的消除需要更长的时间。·Δt<Δt0且P’＝P0的情况：在所测定的收敛时间Δt小于基准时间Δt0，所测定的收敛压力P’与基准压力P0相同的情况下，可判断为发生节流部的异常，更具体而言是发生开口部的扩大。这是因为可想而知由于开口部的扩大，使得压差的消除以更少的时间即可完成。·Δt>Δt0且P’>P0的情况(图4所示的情况)：在所测定的收敛时间Δt大于基准时间Δt0，所测定的收敛压力P’大于基准压力P0的情况下，可判断为发生控制阀的异常，更具体而言是发生控制阀的阀座泄漏。这是因为可想而知配置于节流部上游侧(即高压侧)的控制阀上发生阀座泄漏时，导致平衡压力偏向高压侧。此外，可想而知发生阀座泄漏而使得收敛时间变得更长。·Δt>Δt0且P’<P0的情况：在所测定的收敛时间Δt大于基准时间Δt0，所测定的收敛压力P’小于基准压力P0的情况下，可判断为发生下游阀的异常，更具体而言是发生下游阀的阀座泄漏。这是因为可想而知配置于节流部下游侧(即低压侧)的下游阀上发生阀座泄漏时，导致平衡压力偏向低压侧。此外，可想而知发生阀座泄漏而使得收敛时间变得更长。以上，虽举了四个例子来说明判别节流部、控制阀以及下游阀的异常的方法，但也可以基于其他比较结果来判断异常。例如，Δt＝Δt0且P’<P0的情况下，可想而知判断为发生开口部的扩大的同时发生下游阀的阀座泄漏。如此，对于实际发生的异常状态，通过将基准值与测定值的比较结果予以对应，可在各种的异常发生的判断材料上使用。另外，上述虽说明了基于所测定的收敛时间Δt与收敛压力P’两者的比较结果来检测异常的例子，但并不限于此，亦可仅基于任一个的测定结果来进行异常的检测。例如在判别为收敛时间Δt远远大于基准值的情况下，可仅依该结果检测出下游阀的阀座泄漏或阀闭动作异常。即，在本实施方式中，可进行步骤(a)和步骤(b)中的至少任一者，同时基于在步骤(a)和/或步骤(b)获得的数据(测定值)与作为数据的各基准的值(对应的基准值)的比较来判断异常的有无，其中，步骤(a)：检测上游压力P1与下游压力P2之差达到规定值的时刻的上游压力作为上游收敛压力，下游压力作为下游收敛压力，步骤(b)：检测使控制阀以及下游阀从打开状态变化为关闭状态的时刻至上游压力与下游压力之差达到规定值的时刻或低于规定值的时刻为止的时间作为收敛时间。此外，上述虽示出有基于基准值与测定值的大小关系来检测异常的例子，但不仅大小关系，还可以基于基准值与测定值之差的大小，进行更详细或多方面的异常检测。以上，对本发明的实施方式进行可说明，但也可以进行各种改变。例如，也可以按如下方式构成：在控制阀以及下游阀被维持为关闭状态的状态下，上游压力与下游压力之差在收敛后仍被维持为超过0的一定的偏差值时，基于偏差值来检测第一压力传感器或第二压力传感器的异常。这本来应该是两阀被关闭的情况下，上游压力与下游压力收敛于相同的平衡压力，但实际上并非如此，这是因为可想而知第一压力传感器或第二压力传感器发生故障、误差(零点偏差等)等。此外，在压力传感器存在不完备的情况下，也有可能上游压力与下游压力的收敛压力不同，且其差在收敛状态下仍不会落入规定的范围内。因此，在观察到如上述的收敛状态下的恒定误差所致的压力差时，也可以通过计算消除此误差并通过求出的压力差确定收敛时刻。另外，本案申请人申请的国际专利申请第PCT/JP2016/004210号中，记载有如下技术：在将节流部夹于中间的两侧的阀被关闭的流路内，根据上游压力P1与下游压力P2之差进行上游侧压力传感器和下游侧压力传感器的异常检测，在上述的本发明的实施方式中也可以应用同样的技术。将国际专利申请第PCT/JP2016/004210号的全部的公开内容援引于本说明书中，以供参考。再者，在上述所说明的实施方式中，将在阀闭锁后上游压力P1与下游压力P2达到实质上相同的平衡压力的时刻(即差实质上为0的时刻)作为收敛时间，将当时的压力作为收敛压力，但并不局限于此。如上所述，也可以将上游压力P1与下游压力P2之差达到超过0的有意义的值(规定值)的时刻视为收敛时，将当时的上游压力P1(以及下游压力P2)和到达时间，与以同样的测定方法测定的正常时的基准值对照，从而检测异常。产业上的可利用性根据本发明的实施方式的异常检测方法尤其适合用于以下目的：在包含流量控制装置的流体供给系统中，检测阀或节流部的异常。当前第1页1 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