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明細書 :流体分配装置及びマイクロプラント

発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 特許公報(B2)
特許番号 特許第5564723号 (P5564723)
公開番号 特開2011-180992 (P2011-180992A)
登録日 平成26年6月27日(2014.6.27)
発行日 平成26年8月6日(2014.8.6)
公開日 平成23年9月15日(2011.9.15)
発明の名称または考案の名称 流体分配装置及びマイクロプラント
国際特許分類 G05D   7/06        (2006.01)
FI G05D 7/06 B
請求項の数または発明の数 4
全頁数 19
出願番号 特願2010-046811 (P2010-046811)
出願日 平成22年3月3日(2010.3.3)
審査請求日 平成25年2月13日(2013.2.13)
特許権者または実用新案権者 【識別番号】000006507
【氏名又は名称】横河電機株式会社
【識別番号】504132272
【氏名又は名称】国立大学法人京都大学
発明者または考案者 【氏名】田中 仁章
【氏名】殿村 修
【氏名】長谷部 伸治
個別代理人の代理人 【識別番号】100064908、【弁理士】、【氏名又は名称】志賀 正武
【識別番号】100108578、【弁理士】、【氏名又は名称】高橋 詔男
【識別番号】100089037、【弁理士】、【氏名又は名称】渡邊 隆
【識別番号】100094400、【弁理士】、【氏名又は名称】鈴木 三義
【識別番号】100107836、【弁理士】、【氏名又は名称】西 和哉
【識別番号】100108453、【弁理士】、【氏名又は名称】村山 靖彦
審査官 【審査官】川東 孝至
参考文献・文献 国際公開第2009/123009(WO,A1)
調査した分野 G05D 7/06
特許請求の範囲 【請求項1】
入力流路に供給される流体を3以上の出力流路に分配する流体分配装置であって、
複数の枝流路を組み合わせてなり、前記入力流路に供給された流体を前記出力流路の数だけ分配する分配流路と、
前記分配流路をなす前記複数の枝流路のうちの2つの枝流路の流量を測定する流量計と
前記流量計の測定結果に基づいて、前記出力流路のうちの閉塞した出力流路を特定する監視装置とを備えており、
前記監視装置は、前記出力流路の閉塞状態に応じた前記2つの枝流路における流量変化の関係を示す判定テーブルを記憶する記憶部と、
前記流量計の測定結果と前記記憶部に記憶された前記判定テーブルとを比較して閉塞した出力流路を判定する判定部と
を備えることを特徴とする流体分配装置。
【請求項2】
前記分配流路は、流体を分配する分配部の数が前記入力流路から前記出力流路に向けて順次増加する構造であり、
前記流量計は、前記分配部の数が前記出力流路の数の半分である部分よりも前記出力流路側に位置する枝流路の流量を測定する
ことを特徴とする請求項1記載の流体分配装置。
【請求項3】
前記分配流路は、前記複数の枝流路を前記入力流路に対して線対称に組み合わせた構造であり、
前記流量計は、前記複数の枝流路のうち、前記入力流路に対して線対称の関係にある2つの枝流路の流量を測定する
ことを特徴とする請求項2記載の流体分配装置。
【請求項4】
流体に所定の処理を施すマイクロプラントであって、
前記流体を分配する請求項1から請求項3の何れか一項に記載の流体分配装置と、
前記流体分配装置の出力流路に接続され、前記流体分配装置によって分配された流体を処理する複数のマイクロ処理装置と
を備えることを特徴とするマイクロプラント。
発明の詳細な説明 【技術分野】
【0001】
本発明は、流体分配装置及びマイクロプラントに関する。
【背景技術】
【0002】
マイクロ化学プロセス技術は、等価直径が1mm以下のマイクロ流路を利用して化学反応を行う技術であり、例えば医薬品やファインケミカル等の高付加価値機能性材料を少量生産するのに適した技術である。マイクロプラントは、マイクロ化学プロセス技術を利用して化学反応を行うプロセス機器(マイクロ処理装置)から構成される生産プラントであり、ナンバリングアップと呼ばれる手法によりスループットの向上(単位時間における処理量の増大)が図られている。
【0003】
ここで、上記のナンバリングアップと呼ばれる手法は、複数のマイクロ処理装置を並列に配置し、マイクロ処理装置の各々に接続された複数のマイクロ流路(並列流路)を介して処理対象となる流体を各マイクロ処理装置に供給するとともに、各マイクロ処理装置から並列流路を介して処理後の流体を回収する手法である。かかるナンバリングアップなる手法を用いると、マイクロ流路を介して供給される流体が複数のマイクロ処理装置で同時に処理されるため、スループットの向上を図ることができる。
【0004】
以下の非特許文献1には、上記のナンバリングアップと呼ばれる手法により並列化されたマイクロ処理装置間の一様な流量分布を実現するとともに、流路閉塞の早期検出・診断を可能にすることによって、マイクロプラントの安定した長期連続運転を可能とし得る技術が開示されている。具体的に、以下の非特許文献1では、マイクロ処理装置の上流側及び下流側の流路を分合流タイプの流体集配構造とすることによって、マイクロ処理装置間の一様な流量分布を実現している。また、マイクロ処理装置に接続される複数の並列流路のうちの任意の2つの並列流路に流量計を設け、これら2つの流量計の計測結果から流量変化量比を求めて閉塞箇所を特定し、流量変化量比に流量変化量を乗ずることによって閉塞箇所の閉塞度合いを推算している。
【先行技術文献】
【0005】

【非特許文献1】殿村修、外3名,「マイクロ化学プロセスの流体集配構造と閉塞診断」,化学工学会第40回秋季大会研究発表講演要旨集,p.L207
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ところで、上記の非特許文献1に開示された技術を用いれば、マイクロ処理装置の並列数が3以上であっても、2つの流量計の計測結果のみで閉塞したマイクロ処理装置を特定することは確かに可能である。しかしながら、並列流路に接続されるマイクロ処理装置の圧力損失が何らかの原因で大きくなると、マイクロ処理装置の上流側及び下流側における流体の流れに変化が生じ、閉塞しているマイクロ処理装置を特定することが困難になるという問題がある。すると、閉塞したマイクロ処理装置を特定するのに時間を要し、マイクロプラントの安定した長期連続運転が難しくなるという問題がある。
【0007】
また、上記の非特許文献1に開示された流体集配構造の流路は、マイクロ処理装置の特性や流体の物性を考慮して設計されており、マイクロ処理装置の特性や流体の物性に拘わらず使用できる汎用的なものではない。このため、例えばマイクロプラントを新設する度に、或いはマイクロプラントで生産する生産物の種類や生産量を変える度に新たな流路を設計し直す必要があり、コストの低減が困難であるという問題がある。
【0008】
また、マイクロ処理装置の特性や流体の特性は、周囲温度の変化、或いは経時変化等によっても変化することがある。すると、上記のマイクロ処理装置の圧力損失が大きくなる場合と同様に、閉塞しているマイクロ処理装置を特定することが困難になり、その結果としてマイクロプラントの安定した長期連続運転が難しくなるという問題がある。
【0009】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、マイクロ処理装置の特性や流体の物性に拘わらず閉塞箇所を高精度に検出することができる流体分配装置、及び当該装置を備えることによって安定した長期連続運転が可能なマイクロプラント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】
【0010】
上記課題を解決するために、本発明の流体分配装置は、入力流路(11)に供給される流体(W1)を3以上の出力流路(13)に分配する流体分配装置(1~3)であって、複数の枝流路(Rc21~Rc55,Rs11~Rs60)を組み合わせてなり、前記入力流路に供給された流体を前記出力流路の数だけ分配する分配流路(12)と、前記分配流路をなす前記複数の枝流路のうちの2つの枝流路の流量を測定する流量計(14a、14b)とを備えることを特徴としている。
この発明によると、入力流路に供給される流体を出力流路の数だけ分配する分配流路をなす複数の枝流路のうちの2つの枝流路の流量が流量計によって測定される。
また、本発明の流体分配装置は、前記分配流路が、流体を分配する分配部(B11~B33)の数が前記入力流路から前記出力流路に向けて順次増加する構造であり、前記流量計は、前記分配部の数が前記出力流路の数の半分である部分よりも前記出力流路側に位置する枝流路の流量を測定することを特徴としている。
また、本発明の流体分配装置は、前記分配流路が、前記複数の枝流路を前記入力流路に対して線対称に組み合わせた構造であり、前記流量計は、前記複数の枝流路のうち、前記入力流路に対して線対称の関係にある2つの枝流路の流量を測定することを特徴としている。
また、本発明の流体分配装置は、前記流量計の測定結果に基づいて、前記出力流路のうちの閉塞した出力流路を特定する監視装置(15)を備えることを特徴としている。
また、本発明の流体分配装置は、前記監視装置が、前記出力流路の閉塞状態に応じた前記2つの枝流路における流量変化の関係を示す判定テーブル(T1)を記憶する記憶部(25)と、前記流量計の測定結果と前記記憶部に記憶された前記判定テーブルとを比較して閉塞した出力流路を判定する判定部(23)とを備えることを特徴としている。
本発明のマイクロプラントは、流体(W1)に所定の処理を施すマイクロプラント(30)であって、前記流体を分配する上記の何れかに記載の流体分配装置と、前記流体分配装置の出力流路に接続され、前記流体分配装置によって分配された流体を処理する複数のマイクロ処理装置(33a~33d)とを備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、入力流路に供給される流体を出力流路の数だけ分配する分配流路をなす複数の枝流路のうちの2つの枝流路の流量を流量計によって測定しているため、例えばマイクロ処理装置の特性や流体の物性に拘わらず閉塞箇所を高精度に検出することができるという効果がある。これにより、周囲温度の変化、或いは経時変化等によってマイクロ処理装置の特性や流体の特性が変化したとしても出力流路の閉塞箇所を特定できることから、マイクロプラントの安定した長期連続運転が可能になるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本発明の第1実施形態による流体分配装置の構成を示す平面図である。
【図2】第1実施形態における監視装置15の要部構成を示す図である。
【図3】第1実施形態において、枝マイクロ流路Rc31,Rc33における流速変化の関係を示すグラフである。
【図4】本発明の第1実施形態によるマイクロプラントの要部構成を示す図である。
【図5】本発明の第1実施形態によるマイクロプラントの動作を示すフローチャートである。
【図6】本発明の第2実施形態による流体分配装置の構成を示す平面図である。
【図7】第2実施形態において、枝マイクロ流路Rs32,Rs35における流速変化の関係を示すグラフである。
【図8】本発明の第3実施形態による流体分配装置の構成を示す平面図である。
【図9】第3実施形態において、枝マイクロ流路Rc51,Rc55における流速変化の関係を示すグラフである。
【図10】第3実施形態において、枝マイクロ流路Rs42,Rs47における流速変化の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、図面を参照して本発明の実施形態による流体分配装置及びマイクロプラントについて詳細に説明する。

【0014】
〔第1実施形態〕
図1は、本発明の第1実施形態による流体分配装置の構成を示す平面図である。図1に示す通り、本実施形態の流体分配装置1は、入力流路11、分配流路12、出力流路13、マイクロ流量計14a,14b(流量計)、及び監視装置15を備えており、入力流路11から供給される処理対象流体W1(流体)を処理対象流体W11~W14に4分配するとともに、出力流路13の閉塞箇所を特定することが可能である。入力流路11は入力マイクロ流路Rc11から構成されており、分配流路12は枝マイクロ流路Rc21~Rc33,Rs11~Rs36(枝流路)から構成されており、出力流路13は出力マイクロ流路Rc41~Rc44から構成されている。

【0015】
尚、これら各マイクロ流路における下付き添え字「c」は、図中に示すXY直交座標系のX方向に延在するマイクロ流路であることを示し、下付き添え字「s」は、XY直交座標系におけるY方向に延在するマイクロ流路であることを示している。また、分配流路12を構成する枝マイクロ流路Rc21~Rc33,Rs11~Rs36のうち、X方向に延在するマイクロ流路Rc21~Rc33の流路長Lcは全て等しく、またY方向に延在するマイクロ流路Rs11~Rs36の流路長Lsは全て等しい。

【0016】
入力流路11を構成する入力マイクロ流路Rc11は、所定長さLc11、所定断面積Ac11、水力相当直径Dc11を有してX方向に延在するマイクロ流路であり、一端(左端)から入力される処理対象流体W1を他端(右端)に接続された一対の枝マイクロ流路Rs11,Rs12に出力する。尚、入力マイクロ流路Rc11の一端(左端)には、所定流量q11の処理対象流体W1が外部から供給される。

【0017】
分配流路12を構成する一対の枝マイクロ流路Rs11,Rs12のうち、一方の枝マイクロ流路Rs11は、所定長さLs11、所定断面積As11、水力相当直径Ds11を有してY方向に延在するマイクロ流路であり、一端(下端)から入力される処理対象流体を他端(上端)から枝マイクロ流路Rc21に出力する。また、他方の枝マイクロ流路Rs12は、所定長さLs12、所定断面積As12、水力相当直径Ds12を有してY方向に延在するマイクロ流路であり、一端(上端)から入力される処理対象流体を他端(下端)から枝マイクロ流路Rc22に出力する。

【0018】
上記枝マイクロ流路Rc21は、所定長さLc21、所定断面積Ac21、水力相当直径Dc21を有してX方向に延在するマイクロ流路であり、一端(左端)から入力される処理対象流体を他端(右端)に接続された一対の枝マイクロ流路Rs21,Rs22に出力する。また、上記枝マイクロ流路Rc22は、所定長さLc22、所定断面積Ac22、水力相当直径Dc22を有してX方向に延在するマイクロ流路であり、一端(左端)から入力される処理対象流体を他端(右端)に接続された一対の枝マイクロ流路Rs23,Rs24に出力する。

【0019】
枝マイクロ流路Rc21の他端(右端)に接続される一対の枝マイクロ流路Rs21,Rs22のうち、一方の枝マイクロ流路Rs21は、所定長さLs21、所定断面積As21、水力相当直径Ds21を有してY方向に延在するマイクロ流路であり、一端(下端)から入力される処理対象流体を他端(上端)から枝マイクロ流路Rc31に出力する。また、他方の枝マイクロ流路Rs22は、所定長さLs22、所定断面積As22、水力相当直径Ds22を有してY方向に延在するマイクロ流路であり、一端(上端)から入力される処理対象流体を他端(下端)から枝マイクロ流路Rc32に出力する。

【0020】
枝マイクロ流路Rc22の他端(右端)に接続される一対の枝マイクロ流路Rs23,Rs24のうち、一方の枝マイクロ流路Rs23は、所定長さLs23、所定断面積As23、水力相当直径Ds23を有してY方向に延在するマイクロ流路であり、一端(下端)から入力される処理対象流体を他端(上端)から枝マイクロ流路Rc32に出力する。他方の枝マイクロ流路Rs24は、所定長さLs24、所定断面積As24、水力相当直径Ds24を有してY方向に延在するマイクロ流路であり、一端(上端)から入力される処理対象流体を他端(下端)から枝マイクロ流路Rc33に出力する。

【0021】
上記枝マイクロ流路Rc31は、所定長さLc31、所定断面積Ac31、水力相当直径Dc31を有してX方向に延在するマイクロ流路であり、一端(左端)から入力される処理対象流体を他端(右端)に接続された一対の枝マイクロ流路Rs31,Rs32に出力する。上記枝マイクロ流路Rc32は、所定長さLc32、所定断面積Ac32、水力相当直径Dc32を有してX方向に延在するマイクロ流路であり、一端(左端)から入力される処理対象流体を他端(右端)に接続された一対の枝マイクロ流路Rs33,Rs34に出力する。上記枝マイクロ流路Rc33は、所定長さLc33、所定断面積Ac33、水力相当直径Dc33を有してX方向に延在するマイクロ流路であり、一端(左端)から入力される処理対象流体を他端(右端)に接続された一対の枝マイクロ流路Rs35,Rs36に出力する。

【0022】
枝マイクロ流路Rc31の他端(右端)に接続された一対の枝マイクロ流路Rs31,Rs32のうち、一方の枝マイクロ流路Rs31は、所定長さLs31、所定断面積As31、水力相当直径Ds31を有してY方向に延在するマイクロ流路であり、一端(下端)から入力される処理対象流体を他端(上端)から出力マイクロ流路Rc41に出力する。また。他方の枝マイクロ流路Rs32は、所定長さLs32、所定断面積As32、水力相当直径Ds32を有してY方向に延在するマイクロ流路であり、一端(上端)から入力される処理対象流体を他端(下端)から出力マイクロ流路Rc42に出力する。

【0023】
枝マイクロ流路Rc32の他端(右端)に接続された一対の枝マイクロ流路Rs33,Rs34のうち、一方の枝マイクロ流路Rs33は、所定長さLs33、所定断面積As33、水力相当直径Ds33を有してY方向に延在するマイクロ流路であり、一端(下端)から入力される処理対象流体を他端(上端)から出力マイクロ流路Rc42に出力する。また、他方の枝マイクロ流路Rs34は、所定長さLs34、所定断面積As34、水力相当直径Ds34を有してY方向に延在するマイクロ流路であり、一端(上端)から入力される処理対象流体を他端(下端)から出力マイクロ流路Rc43に出力する。

【0024】
枝マイクロ流路Rc33の他端(右端)に接続された一対の枝マイクロ流路Rs35,Rs36のうち、一方の枝マイクロ流路Rs35は、所定長さLs35、所定断面積As35、水力相当直径Ds35を有してY方向に延在するマイクロ流路であり、一端(下端)から入力される処理対象流体を他端(上端)から出力マイクロ流路Rc43に出力する。また、他方の枝マイクロ流路Rs36は、所定長さLs36、所定断面積As36、水力相当直径Ds36を有してY方向に延在するマイクロ流路であり、一端(上端)から入力される処理対象流体を他端(下端)から出力マイクロ流路Rc44に出力する。

【0025】
出力流路13を構成する出力マイクロ流路Rc41は、所定長さLc41、所定断面積Ac41、水力相当直径Dc41を有してX方向に延在するマイクロ流路であり、一端(左端)から入力される処理対象流体を他端(右端)から処理対象流体W11として出力する。また、出力マイクロ流路Rc42は、所定長さLc42、所定断面積Ac42、水力相当直径Dc42を有してX方向に延在するマイクロ流路であり、一端(左端)から入力される処理対象流体を他端(右端)から処理対象流体W12として出力する。

【0026】
また、出力マイクロ流路Rc43は、所定長さLc43、所定断面積Ac43、水力相当直径Dc43を有してX方向に延在するマイクロ流路であり、一端(左端)から入力される処理対象流体を処理対象流体W13として他端(右端)から出力する。また、出力マイクロ流路Rc44は、所定長さLc44、所定断面積Ac44、水力相当直径Dc44を有してX方向に延在するマイクロ流路であり、一端(左端)から入力される処理対象流体を他端(右端)から処理対象流体W14として出力する。

【0027】
尚、出力流路13を構成する出力マイクロ流路Rc41の長さLc41と出力マイクロ流路Rc44の長さLc44とは等しくされており、出力マイクロ流路Rc42の長さLc42と出力マイクロ流路Rc43の長さLc43とは等しくされている。また、出力マイクロ流路Rc41,Rc44よりも出力マイクロ流路Rc42,Rc42の方が長く設定されている。これは、出力マイクロ流路Rc41~Rc44から出力される処理対象流体W11~W14の流量を均等にするためである。

【0028】
以上の通り、流体分配装置1は、処理対象流体を分流させる6個の分流部B11~B33(分配部)と処理対象流体を合流させる3個の合流部G21~G32とを備え、1つの入力マイクロ流路Rc11に供給された処理対象流体W1を各分流部B11~B33及び各合流部G21~G32で分流/合流させて最終的に4つの出力マイクロ流路Rc41~Rc44から処理対象流体W11~W14として外部に出力する。このように、流体分配装置1は、入力流路11側から出力流路13側に向けて、処理対象流体を分配する分流部の数が順次増加する構造であるとともに、入力流路11を構成する入力マイクロ流路Rc11を通ってX軸に平行な軸に関して対称(線対称)な構造である。

【0029】
尚、流体分配装置1は、全てのマイクロ流路、つまり入力マイクロ流路Rc11、枝マイクロ流路Rc21~Rc33,Rs11~Rs36、及び出力マイクロ流路Rc41~Rc44について、断面積Ac11~Ac44,As11~As36が全て等しく、また水力相当直径Dc11~Dc44,Ds11~Ds36も全て等しく設定されている。また、流体分配装置1は、外部に出力される処理対象流体W11~W14の流量が全て等しくなるように圧力損失コンパートメントモデルに基づいて設計されている。

【0030】
マイクロ流量計14aは、図1に示す枝マイクロ流路Rc31に取り付けられており、枝マイクロ流路Rc31を流れる処理対象流体の流量を測定する。また、マイクロ流量計14bは、図1に示す枝マイクロ流路Rc33に取り付けられており、枝マイクロ流路Rc33を流れる処理対象流体の流量を測定する。このように、マイクロ流量計14a,14bは、分流部の数が出力流路13を構成する出力マイクロ流路の数の半分である部分(4つの枝マイクロ流路Rs21~Rs24から構成される部分)よりも出力流路13側に位置し、入力流路11を構成する入力マイクロ流路Rc11を通ってX軸に平行な軸に関して対称(線対称)な関係にある枝マイクロ流路Rc31,Rc33を流れる処理対象流体の流量を測定するように配置される。これは、出力マイクロ流路Rc41~Rc44の閉塞等によって処理対象流体W11~W14の流れが滞ったときに、大きな流量変化が見込まれるからである。

【0031】
監視装置15は、マイクロ流量計14a,14bの測定結果に基づいて、出力流路13を構成する出力マイクロ流路Rc41~Rc44の閉塞の有無を監視し、その監視結果を報知する。尚、出力マイクロ流路Rc41~Rc44の閉塞は、例えば出力マイクロ流路Rc41~Rc44における異物等の詰まり、或いは出力マイクロ流路Rc41~Rc44に接続される機器(例えば、マイクロ処理装置)の異常等が原因で生ずる。

【0032】
図2は、第1実施形態における監視装置15の要部構成を示す図である。図2に示す通り、監視装置15は、A/Dコンバータ21a,21b、比較器22a,22b、判定部23、表示部24、及び記憶部25を備えている。A/Dコンバータ21aは、マイクロ流量計14aから出力される流量の測定結果を示す信号(測定信号)をディジタル信号に変換する。同様に、A/Dコンバータ21bは、マイクロ流量計14bから出力される測定信号をディジタル信号に変換する。

【0033】
比較器22a,22bは、A/Dコンバータ21a,21bから出力されるディジタル信号と、記憶部25に記憶されている基準流量Q1とを比較し、その比較結果を示す信号を出力する。ここで、記憶部25に記憶されている基準流量Q1は、出力マイクロ流路Rc41~Rc44に閉塞が生じていない正常時に、枝マイクロ流路Rc31,Rc33の各々を流れる処理対象流体の流量である。つまり、比較器22a,22bは、マイクロ流量計14a,14bから出力される測定信号で示される流量と、正常時における枝マイクロ流路Rc31,Rc33の流量との差分(流量の変化量)を示す信号を出力する。

【0034】
判定部23は、比較器22a,22bから出力される信号と、記憶部25に記憶された判定テーブルT1と比較して、出力マイクロ流路Rc41~Rc44に閉塞が生じているか否かを判定する。ここで、記憶部25に記憶されている判定テーブルT1は、出力流路13を構成する出力マイクロ流路Rc41~Rc44の閉塞状態に応じた、枝マイクロ流路Rc31,Rc33における流量変化の関係を示したものである。この判定テーブルT1は、出力マイクロ流路Rc41~Rc44が閉塞した状態を擬似的に作り出し、出力マイクロ流路Rc41~Rc44の各々を閉塞させたときに得られるマイクロ流量計14a,14bの測定結果を用いて作成される。

【0035】
図3は、第1実施形態において、枝マイクロ流路Rc31,Rc33における流速変化の関係を示すグラフである。図3に示すグラフは、枝マイクロ流路Rc31の流速変化量ΔV1を横軸にとり、枝マイクロ流路Rc33の流速変化量ΔV2を縦軸にとっている。尚、枝マイクロ流路Rc31の流速変化量ΔV1は、枝マイクロ流路Rc31の流量変化量、或いはマイクロ流量計14aの測定結果の変化量と同義であり、枝マイクロ流路Rc33の流速変化量ΔV2は、枝マイクロ流路Rc33の流量変化量、或いはマイクロ流量計14bの測定結果の変化量と同義である。

【0036】
図3において、白抜きの四角印で示される点は、出力マイクロ流路Rc41~Rc44の出力端(右端)を開放させた状態で、出力マイクロ流路Rc41(Ch.1)が閉塞した状態を擬似的に作り出したときの流速変化量ΔV1,ΔV2の関係を示す点である。また、白抜きの菱形印で示される点は、出力マイクロ流路Rc41~Rc44の出力端(右端)を開放させた状態で、出力マイクロ流路Rc42(Ch.2)が閉塞した状態を擬似的に作り出したときの流速変化量ΔV1,ΔV2の関係を示す点である。

【0037】
同様に、白抜きの三角印で示される点は、出力マイクロ流路Rc41~Rc44の出力端(右端)を開放させた状態で、出力マイクロ流路Rc43(Ch.3)が閉塞した状態を擬似的に作り出したときの流速変化量ΔV1,ΔV2の関係を示す点である。また、白抜きの丸印で示される点は、出力マイクロ流路Rc41~Rc44の出力端(右端)を開放させた状態で、出力マイクロ流路Rc44(Ch.4)が閉塞した状態を擬似的に作り出したときの流速変化量ΔV1,ΔV2の関係を示す点である。

【0038】
白抜きの四角印についての近似曲線L11及び白抜きの菱形印についての近似曲線L12は、図3に示すグラフの第2象限に現れ、傾きの大きさ(絶対値)は近似曲線L11よりも近似曲線L12の方が大きい。これに対し、白抜きの三角印についての近似曲線L13及び白抜きの丸印についての近似曲線L14は、図3に示すグラフの第4象限に現れ、傾きの大きさ(絶対値)は近似曲線L13よりも近似曲線L14の方が大きい。

【0039】
また、図3において、黒塗りの四角印で示される点は、出力マイクロ流路Rc41~Rc44に接続されるマイクロ処理装置の圧力損失を模擬するために出力マイクロ流路Rc41~Rc44の出力端(右端)に絞りを取り付けた状態で、出力マイクロ流路Rc41(Ch.1)が閉塞した状態を擬似的に作り出したときの流速変化量ΔV1,ΔV2の関係を示す点である。また、黒塗りの菱形印で示される点は、出力マイクロ流路Rc41~Rc44の出力端(右端)に絞りを取り付けた状態で、出力マイクロ流路Rc42(Ch.2)が閉塞した状態を擬似的に作り出したときの流速変化量ΔV1,ΔV2の関係を示す点である。

【0040】
同様に、黒塗りの三角印で示される点は、出力マイクロ流路Rc41~Rc44の出力端(右端)に絞りを取り付けた状態で、出力マイクロ流路Rc43(Ch.3)が閉塞した状態を擬似的に作り出したときの流速変化量ΔV1,ΔV2の関係を示す点である。また、黒塗りの丸印で示される点は、出力マイクロ流路Rc41~Rc44の出力端(右端)に絞りを取り付けた状態で、出力マイクロ流路Rc44(Ch.4)が閉塞した状態を擬似的に作り出したときの流速変化量ΔV1,ΔV2の関係を示す点である。

【0041】
黒塗りの四角印についての近似曲線L21及び黒塗りの菱形印についての近似曲線L22は、図3に示すグラフの第2象限に現れ、近似曲線L21の傾きは近似曲線L11の傾きとほぼ同じであり、近似曲線L22の傾きは近似曲線L12の傾きとほぼ同じである。また、黒塗りの三角印についての近似曲線L23及び黒塗りの丸印についての近似曲線L24は、図3に示すグラフの第4象限に現れ、近似曲線L23の傾きは近似曲線L13の傾きとほぼ同じであり、近似曲線L24の傾きは近似曲線L14の傾きとほぼ同じである。

【0042】
このように、枝マイクロ流路Rc31の流速変化量ΔV1と枝マイクロ流路Rc33の流速変化量ΔV2との関係は、出力マイクロ流路Rc41~Rc44のうちの何れが閉塞したかに応じて大きく異なる。しかも、出力マイクロ流路Rc41~Rc44にマイクロ処理装置が接続されて圧力損失が生じていても、流速変化量ΔV1,ΔV2の関係は、圧力損失が生じていない場合における関係と殆ど変わらない。これは、出力マイクロ流路Rc41~Rc44に接続されるマイクロ処理装置の特性や処理対象流体の物性が変化しても、流速変化量ΔV1,ΔV2の関係は殆ど変化しないことを意味する。従って、枝マイクロ流路Rc31,Rc32で生ずる流速変化量ΔV1,ΔV2が求められれば、図3に示すグラフを用いて閉塞箇所を特定することができる。

【0043】
記憶部25に記憶される判定テーブルT1は図3に示す流速変化量ΔV1,ΔV2の関係を示すグラフを用いて予め作成される。尚、判定テーブルT1は、出力マイクロ流路Rc41~Rc44に接続されるマイクロ処理装置の特性や処理対象流体の物性が変化する毎に新たに作成する必要は必ずしも無いが、閉塞箇所の検出精度を高める観点から、マイクロ処理装置の特性や処理対象流体の物性が変化する毎に新たに作成しても良い。表示部24は、液晶表示装置等の表示装置を備えており、判定部23の判定結果(閉塞箇所)を表示する。

【0044】
次に、本発明の第1実施形態によるマイクロプラントについて説明する。図4は、本発明の第1実施形態によるマイクロプラントの要部構成を示す図である。図4に示す通り、マイクロプラント30は、マイクロ供給タンク31、マイクロポンプ32、上述した流体分配装置1、マイクロ処理装置33a~33d、流体収集装置34、及びマイクロ回収タンク35を備えており、マイクロ供給タンク31から供給される処理対象流体に対して処理を施す。

【0045】
マイクロ供給タンク31は、プロセス原料である処理対象流体を貯留するタンクである。マイクロポンプ32は、マイクロ供給タンク31から処理対象流体を払い出して流体分配装置1の入力マイクロ流路Rc11に供給する。流体分配装置1は、マイクロポンプ32から供給される処理対象流体W1を4つに分配して出力マイクロ流路Rc41~Rc44からマイクロ処理装置33a~33dにそれぞれ供給する。

【0046】
マイクロ処理装置33a~33dは、出力マイクロ流路Rc41~Rc44を介して供給される処理対象流体W11~W14に所定のプロセス処理を施し、処理済流体W21~W24として流体収集装置34の入力マイクロ流路R1~R4にそれぞれ出力する。流体収集装置34は、図示の通り、本流体分配装置1を左右反転させた流路を備えており、各マイクロ処理装置33a~33dからそれぞれ入力された処理済流体W21~W24を収集して1つの出力マイクロ流路R5からマイクロ回収タンク35に出力する。マイクロ回収タンク35は、流体収集装置34で収集された処理済流体を回収・貯留する。

【0047】
次に、上記構成におけるマイクロプラント30の動作について説明する。尚、マイクロプラント30の一部をなす流体分配装置1に設けられる監視装置15の記憶部25に記憶される判定テーブルT1は、流体分配装置1の出力マイクロ流路Rc41~Rc44が閉塞した状態を擬似的に作り出したときのマイクロ流量計14a,14bの測定結果を用いて予め作成されているものとする。

【0048】
図5は、本発明の第1実施形態によるマイクロプラントの動作を示すフローチャートである。マイクロプラント30の運転が開始されると、マイクロポンプ32によってマイクロ供給タンク31から払い出された処理対象流体W1が、流体分配装置1の入力マイクロ流路Rc11に供給される。マイクロ流路Rc11に供給された処理対象流体W1は、流体分配装置1内で分流/合流されて4つの出力マイクロ流路Rc41~Rc44から処理対象流体W11~W14として出力される。

【0049】
これら処理対象流体W11~W14は、マイクロ処理装置33a~33dにおいてプロセス処理が施されて、処理済流体W21~W24として流体収集装置34の入力マイクロ流路R1~R4にそれぞれ出力される。マイクロ処理装置33a~33dから出力された処理済流体W21~W24は、流体収集装置34で収集されて1つの出力マイクロ流路R5からマイクロ回収タンク35に出力される。

【0050】
以上の動作が開始されると、監視装置15は、マイクロ流量計14a,14bの測定結果を取得し、その測定結果を基準流量Q1として記憶部25に記憶する(ステップS11)。基準流量Q1の取得が終了して所定時間が経過すると、監視装置15は、マイクロ流量計14a,14bの測定結果を評価流量として取り込む(ステップS12)。そして、評価装置15の判定部23が、比較器22a,22bから出力される信号に基づいて、出力マイクロ流路Rc41~Rc44に閉塞が生じているか否かを判定する(ステップS13)。具体的には、比較器22a,22bから出力される信号の値が予め設定された閾値(例えば、値が「0」である閾値)を超えているか否か(即ち、枝マイクロ流路Rc31,Rc32の流量が基準流量Q1から変化していないか否か)によって、閉塞が生じているか否かを判定する。

【0051】
閉塞が生じていると判定した場合(ステップS13の判定結果が「YES」の場合)には、判定部23は、比較器22a,22bから出力される信号と記憶部25に記憶された判定テーブルT1と比較して、出力マイクロ流路Rc41~Rc44のうちから閉塞した出力マイクロ流路を特定する処理を行う(ステップS14)。具体的には、枝マイクロ流路Rc31の流速変化量ΔV1及び枝マイクロ流路Rc33の流速変化量ΔV2の変化に基づいて閉塞した出力マイクロ流路を特定する。

【0052】
例えば、枝マイクロ流路Rc31の流速変化量ΔV1の変化の方向が図3に示す負の方向であって、枝マイクロ流路Rc33の流速変化量ΔV2の変化の方向が図3に示す正の方向である場合には、出力マイクロ流路Rc41(Ch.1)又は出力マイクロ流路Rc42(Ch.2)が閉塞している可能性がある。判定部23は、流速変化量ΔV1及び流速変化量ΔV2から傾きを求め、その傾きが近似曲線L11の傾きに近ければ出力マイクロ流路Rc41が閉塞したと判定し、近似曲線L12の傾きに近ければ出力マイクロ流路Rc42が閉塞したと判定する。閉塞した流路の判定が終了すると、その判定結果が表示部24に表示される(ステップS15)。

【0053】
ここで、閉塞流路の判定結果を表示部24に表示するだけではなく、マイクロプラント30の運転を継続したまま、閉塞したと判定された流路に接続されているマイクロ処理装置の洗浄又は交換を可能としても良い。具体的には、マイクロ処理装置の上流側及び下流側に手動又は自動で開閉するバルブを設け、閉塞したと判定された流路に接続されているマイクロ処理装置の上流側及び下流側のバルブを手動又は自動で閉状態し、閉塞したマイクロ処理装置を取り外して洗浄又は交換を実施する。そして、マイクロ処理装置の洗浄又は交換が終了したら、そのマイクロ処理装置の上流側及び下流側のバルブを手動又は自動で開状態にする。これにより、マイクロプラント30の運転を中断することなく、閉塞したマイクロ処理装置のみを洗浄又は交換することができるため、スループットの低下を極力防止することができる。

【0054】
以上の処理が終了した場合、或いはステップS13の判断結果が「NO」である場合には、監視装置15は、マイクロプラント30の運転が継続されているか否かを判断する(ステップS16)。運転が継続されている場合(ステップS16の判断結果が「YES」の場合)は、上述したステップS12~S16の処理が繰り返し実施されることにより、閉塞流路の定期的な監視が行われる。これに対し、運転が終了した場合(ステップS16の判断結果が「NO」の場合)には監視装置15による監視処理が終了する。

【0055】
尚、上述した例では、説明を簡単にするために、監視装置15は、閉塞した出力マイクロ流路の特定のみを行っているが、閉塞した出力マイクロ流路を特定するとともに、その出力マイクロ流路の閉塞度を求めても良い。また、出力マイクロ流路の閉塞が判定された場合のみに閉塞度の算出を行うのではなく、閉塞度の算出を判定結果に拘わらず定期的に実施しても良い。定期的に閉塞度を算出することで、出力マイクロ流路の何れかが完全閉塞になる前段階で閉塞の兆候を検知することができるので、マイクロプラント30の安定運転上好ましい。

【0056】
〔第2実施形態〕
図6は、本発明の第2実施形態による流体分配装置の構成を示す平面図である。図6に示す本実施形態の流体分配装置2と図1に示す第1実施形態による流体分配装置1とは、マイクロ流量計14a,14bの取り付け位置が相違する。本実施形態の流体分配装置2において、マイクロ流量計14aは、枝マイクロ流路Rs32に取り付けられており、枝マイクロ流路Rs32を流れる処理対象流体の流量を測定する。また、マイクロ流量計14bは、枝マイクロ流路Rs35に取り付けられており、枝マイクロ流路Rs35を流れる処理対象流体の流量を測定する。

【0057】
但し、マイクロ流量計14a,14bは、第1実施形態と同様に、分流部の数が出力流路13を構成する出力マイクロ流路の数の半分である部分(4つの枝マイクロ流路Rs21~Rs24から構成される部分)よりも出力流路13側に位置している。また、マイクロ流量計14a,14bは、第1実施形態と同様に、入力マイクロ流路Rc11を通ってX軸に平行な軸に関して対称(線対称)な関係にある枝マイクロ流路Rs32,Rs35を流れる処理対象流体の流量を測定するように配置されている。

【0058】
図7は、第2実施形態において、枝マイクロ流路Rs32,Rs35における流速変化の関係を示すグラフである。図7に示すグラフは、枝マイクロ流路Rs32の流速変化量ΔV3を横軸にとり、枝マイクロ流路Rs35の流速変化量ΔV4を縦軸にとっている。尚、枝マイクロ流路Rs32の流速変化量ΔV3は、枝マイクロ流路Rs32の流量変化量、或いはマイクロ流量計14aの測定結果の変化量と同義であり、枝マイクロ流路Rs35の流速変化量ΔV4は、枝マイクロ流路Rs35の流量変化量、或いはマイクロ流量計14bの測定結果の変化量と同義である。

【0059】
図7において、白抜きの四角印で示される点は、出力マイクロ流路Rc41~Rc44の出力端(右端)を開放させた状態で、出力マイクロ流路Rc41(Ch.1)が閉塞した状態を擬似的に作り出したときの流速変化量ΔV3,ΔV4の関係を示す点である。また、白抜きの菱形印で示される点は、出力マイクロ流路Rc41~Rc44の出力端(右端)を開放させた状態で、出力マイクロ流路Rc42(Ch.2)が閉塞した状態を擬似的に作り出したときの流速変化量ΔV3,ΔV4の関係を示す点である。

【0060】
同様に、白抜きの三角印で示される点は、出力マイクロ流路Rc41~Rc44の出力端(右端)を開放させた状態で、出力マイクロ流路Rc43(Ch.3)が閉塞した状態を擬似的に作り出したときの流速変化量ΔV3,ΔV4の関係を示す点である。また、白抜きの丸印で示される点は、出力マイクロ流路Rc41~Rc44の出力端(右端)を開放させた状態で、出力マイクロ流路Rc44(Ch.4)が閉塞した状態を擬似的に作り出したときの流速変化量ΔV3,ΔV4の関係を示す点である。

【0061】
白抜きの四角印についての近似曲線L31は、図7に示すグラフの第4象限に小さな傾きをもって横軸に略沿うように現れる。また、白抜きの菱形印についての近似曲線L32及び白抜きの三角印についての近似曲線L33は図7に示すグラフの第3象限に現れ、傾きの大きさ(絶対値)は近似曲線L32よりも近似曲線L33の方が大きい。また、白抜きの丸印についての近似曲線L34は、図7に示すグラフの第2象限に大きな傾きをもって縦軸に略沿うように現れる。

【0062】
また、図7において、黒塗りの四角印で示される点は、出力マイクロ流路Rc41~Rc44に接続されるマイクロ処理装置の圧力損失を模擬するために出力マイクロ流路Rc41~Rc44の出力端(右端)に絞りを取り付けた状態で、出力マイクロ流路Rc41(Ch.1)が閉塞した状態を擬似的に作り出したときの流速変化量ΔV3,ΔV4の関係を示す点である。また、黒塗りの菱形印で示される点は、出力マイクロ流路Rc41~Rc44の出力端(右端)に絞りを取り付けた状態で、出力マイクロ流路Rc42(Ch.2)が閉塞した状態を擬似的に作り出したときの流速変化量ΔV3,ΔV4の関係を示す点である。

【0063】
同様に、黒塗りの三角印で示される点は、出力マイクロ流路Rc41~Rc44の出力端(右端)に絞りを取り付けた状態で、出力マイクロ流路Rc43(Ch.3)が閉塞した状態を擬似的に作り出したときの流速変化量ΔV3,ΔV4の関係を示す点である。また、黒塗りの丸印で示される点は、出力マイクロ流路Rc41~Rc44の出力端(右端)に絞りを取り付けた状態で、出力マイクロ流路Rc44(Ch.4)が閉塞した状態を擬似的に作り出したときの流速変化量ΔV3,ΔV4の関係を示す点である。

【0064】
黒塗りの四角印についての近似曲線L41は、図7に示すグラフの第4象限に現れ、近似曲線L41の傾きは近似曲線L31の傾きとほぼ同じである。また、黒塗りの菱形印についての近似曲線L42及び黒塗りの三角印についての近似曲線L43は、図7に示すグラフの第3象限に現れ、近似曲線L42の傾きは近似曲線L32の傾きとほぼ同じであり、近似曲線L43の傾きは近似曲線L33の傾きとほぼ同じである。また、黒塗りの丸印についての近似曲線L44は、図7に示すグラフの第2象限に現れ、近似曲線L44の傾きは近似曲線L34の傾きとほぼ同じである。

【0065】
このように、枝マイクロ流路Rs32の流速変化量ΔV3と枝マイクロ流路Rs35の流速変化量ΔV4との関係は、出力マイクロ流路Rc41~Rc44のうちの何れが閉塞したかに応じて大きく異なる。しかも、出力マイクロ流路Rc41~Rc44にマイクロ処理装置が接続されて圧力損失が生じていても、流速変化量ΔV3,ΔV4の関係は、圧力損失が生じていない場合における関係と殆ど変わらない。更に、図7に示すグラフと図3に示すグラフとを比較すると、図3に示す近似曲線L11~L14(近似曲線L21~L24)がなす最小の角度よりも、図7に示す近似曲線L31~L34(近似曲線L41~L44)がなす最小の角度の方が大きく、いわば近似曲線の分離度が高いため、より高い精度で閉塞箇所を特定することができる。

【0066】
本実施形態では、記憶部25に記憶される判定テーブルT1が図7に示す流速変化量ΔV3,ΔV4の関係を示すグラフを用いて予め作成される。以上の通り、本実施形態の流体分配装置2は、マイクロ流量計14a,14bの配置及び判定テーブルT1の内容が相違するだけであるため、マイクロプラントに組み込まれた態様及び動作の詳細な説明は省略する。

【0067】
〔第3実施形態〕
図8は、本発明の第3実施形態による流体分配装置の構成を示す平面図である。図8に示す通り、本実施形態の流体分配装置3は、入力流路11、分配流路12、出力流路13、マイクロ流量計14a,14b、及び監視装置15(図8においては図示省略)を備えており、入力流路11から供給される処理対象流体W1を6分配する。入力流路11は入力マイクロ流路Rc11から構成されており、分配流路12は枝マイクロ流路Rc21~Rc55,Rs11~Rs60から構成されており、出力流路13は出力マイクロ流路Rc61~Rc66から構成されている。

【0068】
尚、分配流路12を構成する枝マイクロ流路Rc21~Rc55,Rs11~Rs60のうち、X方向に延在するマイクロ流路Rc21~Rc55の流路長Lcは全て等しく、またY方向に延在するマイクロ流路Rs11~Rs60の流路長Lsは全て等しい。また、本実施形態の流体分配装置3も、全てのマイクロ流路、つまり入力マイクロ流路Rc11、枝マイクロ流路Rc21~Rc55,Rs11~Rs60、及び出力マイクロ流路Rc61~Rc66について、断面積及び水力相当直径が全て等しく設定されている。

【0069】
本実施形態の流体分配装置3において、マイクロ流量計14aは、枝マイクロ流路Rc51に取り付けられており、枝マイクロ流路Rc51を流れる処理対象流体の流量を測定する。また、マイクロ流量計14bは、枝マイクロ流路Rc55に取り付けられており、枝マイクロ流路Rc55を流れる処理対象流体の流量を測定する。ここで、図中符号P1を付して示す枝マイクロ流路Rs42にマイクロ流量計14aを取り付けるとともに、図中符号P2を付して示す枝マイクロ流路Rs47にマイクロ流量計14bを取り付けることも可能である。

【0070】
つまり、マイクロ流量計14a,14bは、前述した第1,第2実施形態と同様に、分流部の数が出力流路13を構成する出力マイクロ流路の数の半分である部分(6つの枝マイクロ流路Rs31~Rs36から構成される部分)よりも出力流路13側に位置している。また、マイクロ流量計14a,14bは、第1,第2実施形態と同様に、入力マイクロ流路Rc11を通ってX軸に平行な軸に関して対称(線対称)な関係にある枝マイクロ流路Rc51,Rc55を流れる処理対象流体、或いは、枝マイクロ流路Rs42,Rs47を流れる処理対象流体の流量を測定するように配置されている。

【0071】
図9は、第3実施形態において、枝マイクロ流路Rc51,Rc55における流速変化の関係を示すグラフである。また、図10は、第3実施形態において、枝マイクロ流路Rs42,Rs47における流速変化の関係を示すグラフである。図9に示すグラフは、枝マイクロ流路Rc51の流速変化量ΔV5を横軸にとり、枝マイクロ流路Rc55の流速変化量ΔV6を縦軸にとっている。図10に示すグラフは、枝マイクロ流路Rs42の流速変化量ΔV7を横軸にとり、枝マイクロ流路Rs47の流速変化量ΔV8を縦軸にとっている。

【0072】
尚、枝マイクロ流路Rc51の流速変化量ΔV5は、枝マイクロ流路Rc51の流量変化量、或いはマイクロ流量計14aの測定結果の変化量と同義であり、枝マイクロ流路Rc55の流速変化量ΔV6は、枝マイクロ流路Rc55の流量変化量、或いはマイクロ流量計14bの測定結果の変化量と同義である。また、枝マイクロ流路Rs42の流速変化量ΔV7は、枝マイクロ流路Rs42の流量変化量、或いはマイクロ流量計14aの測定結果の変化量と同義であり、枝マイクロ流路Rs47の流速変化量ΔV8は、枝マイクロ流路Rs47の流量変化量、或いはマイクロ流量計14bの測定結果の変化量と同義である。

【0073】
図9,図10において、白抜きの菱形印で示される点は、出力マイクロ流路Rc61~Rc66の出力端(右端)を開放させた状態で、出力マイクロ流路Rc64(Ch.4)が閉塞した状態を擬似的に作り出したときの流速変化量ΔV5,ΔV6の関係及び流速変化量ΔV7,ΔV8の関係を示す点である。白抜きの三角印で示される点は、出力マイクロ流路Rc61~Rc66の出力端(右端)を開放させた状態で、出力マイクロ流路Rc65(Ch.5)が閉塞した状態を擬似的に作り出したときの流速変化量ΔV5,ΔV6の関係及び流速変化量ΔV7,ΔV8の関係を示す点である。

【0074】
また、白抜きの四角印で示される点は、出力マイクロ流路Rc61~Rc66の出力端(右端)を開放させた状態で、出力マイクロ流路Rc66(Ch.6)が閉塞した状態を擬似的に作り出したときの流速変化量ΔV5,ΔV6の関係及び流速変化量ΔV7,ΔV8の関係を示す点である。尚、図9においては、出力マイクロ流路Rc61(Ch.1)~Rc63(Ch.3)が閉塞した状態を擬似的に作り出したときの結果は図示を省略している。

【0075】
また、図9,図10において、黒塗りの菱形印で示される点は、出力マイクロ流路Rc61~Rc66に接続されるマイクロ処理装置の圧力損失を模擬するために出力マイクロ流路Rc61~Rc66の出力端(右端)に絞りを取り付けた状態で、出力マイクロ流路Rc64(Ch.4)が閉塞した状態を擬似的に作り出したときの流速変化量ΔV5,ΔV6の関係及び流速変化量ΔV7,ΔV8の関係を示す点である。黒塗りの三角印で示される点は、出力マイクロ流路Rc61~Rc66の出力端(右端)に絞りを取り付けた状態で、出力マイクロ流路Rc65(Ch.5)が閉塞した状態を擬似的に作り出したときの流速変化量ΔV5,ΔV6の関係及び流速変化量ΔV7,ΔV8の関係を示す点である。

【0076】
また、黒塗りの四角印で示される点は、出力マイクロ流路Rc61~Rc66の出力端(右端)に絞りを取り付けた状態で、出力マイクロ流路Rc66(Ch.6)が閉塞した状態を擬似的に作り出したときの流速変化量ΔV5,ΔV6の関係及び流速変化量ΔV7,ΔV8の関係を示す点である。尚、図10においても、出力マイクロ流路Rc61(Ch.1)~Rc63(Ch.3)が閉塞した状態を擬似的に作り出したときの結果は図示を省略している。

【0077】
まず、図9を参照すると、白抜きの菱形印についての近似曲線L51及び黒塗りの菱形印についての近似曲線L61は、図9に示すグラフの第1象限に現れ、傾きがほぼ同じであるといえる範囲である。また、白抜きの三角印についての近似曲線L52及び黒塗りの三角印についての近似曲線L62、並びに白抜きの四角印についての近似曲線L53及び黒塗りの四角印についての近似曲線L63は、図9に示すグラフの第4象限に現れ、近似曲線L52,L62の傾きがほぼ同じであって、近似曲線L53,L63の傾きがほぼ同じであるといえる範囲である。

【0078】
このように、枝マイクロ流路Rc51の流速変化量ΔV5と枝マイクロ流路Rc55の流速変化量ΔV6との関係は、出力マイクロ流路Rc61~Rc66のうちの何れが閉塞したかに応じて大きく異なる。しかも、出力マイクロ流路Rc61~Rc66にマイクロ処理装置が接続されて圧力損失が生じていても、流速変化量ΔV5,ΔV6の関係は、圧力損失が生じていない場合における関係と殆ど変わらない。従って、マイクロ流量計14a,14bが枝マイクロ流路Rc51,Rc55に取り付けられている場合には、図9に示す流速変化量ΔV5,ΔV6の関係を示すグラフを用いて判定テーブルT1を作成すれば、閉塞箇所の特定が可能になる。

【0079】
次に、図10を参照すると、白抜きの菱形印についての近似曲線L71及び黒塗りの菱形印についての近似曲線L81は、図10に示すグラフの第3象限に現れ、傾きがほぼ同じであるといえる範囲である。また、白抜きの三角印についての近似曲線L72及び黒塗りの三角印についての近似曲線L82、並びに白抜きの四角印についての近似曲線L73及び黒塗りの四角印についての近似曲線L83は、図10に示すグラフの第2象限に現れ、近似曲線L72,L82の傾きがほぼ同じであって、近似曲線L73,L83の傾きがほぼ同じであるといえる範囲である。

【0080】
このように、枝マイクロ流路Rs42の流速変化量ΔV7と枝マイクロ流路Rs47の流速変化量ΔV8との関係は、出力マイクロ流路Rc61~Rc66のうちの何れが閉塞したかに応じて大きく異なる。しかも、出力マイクロ流路Rc61~Rc66にマイクロ処理装置が接続されて圧力損失が生じていても、流速変化量ΔV7,ΔV8の関係は、圧力損失が生じていない場合における関係と殆ど変わらない。従って、マイクロ流量計14a,14bが枝マイクロ流路Rs42,Rs47に取り付けられている場合には、図10に示す流速変化量ΔV7,ΔV8の関係を示すグラフを用いて判定テーブルT1を作成すれば、閉塞箇所の特定が可能になる。

【0081】
以上の通り、本実施形態の流体分配装置1~3は、入力流路11に供給された処置対象流体W1を出力流路13の数だけ分配する分配流路12をなす複数の枝マイクロ流路のうちの2つの枝マイクロ流路の流量をマイクロ流量計14a,14bで測定し、そのマイクロ流量計14a,14bの測定結果の変化量に基づいて出力流路13の閉塞箇所を特定している。このため、仮にマイクロ処理装置の特性や流体の物性が変化したとしても閉塞箇所の特定が可能である(マイクロ処理装置の特性変化や処理対象流体の物性変化に対してロバストである)ことから、マイクロ処理装置の特性や流体の物性に拘わらず閉塞箇所を高精度に検出することができる。また、流体分配装置1~3をマイクロプラントに組み込むことで、周囲温度の変化、或いは経時変化等によってマイクロ処理装置の特性や流体の特性が変化したとしても出力流路13の閉塞箇所を特定できることから、マイクロプラントの安定した長期連続運転が可能になる。

【0082】
以上、本発明の実施形態による流体分配装置及びマイクロプラントについて説明したが、本発明は上記実施形態に制限される訳ではなく、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態では、入力流路11に供給された処理対象流体W1を4分配する流体分配装置1,2、及び6分配する流体分配装置3を例に挙げて説明したが、本発明は分配数が3以上である流体分配装置に適用可能である。

【0083】
また、マイクロ流量計14a,14bの取り付け位置は、図1に示した分配流路12中の枝マイクロ流路Rc31,Rc33、図6に示した分配流路12中の枝マイクロ流路Rs32,Rs35、図8に示した分配流路12中の枝マイクロ流路Rc51,Rc55、及び図8に示した分配流路12中の枝マイクロ流路Rs42,Rs47に限られず、分配流路12をなす複数の枝マイクロ流路のうちの2つの枝マイクロ流路であれば良い。

【0084】
但し、マイクロ流量計14a,14bは、分配流路12内における分流部(分配部)の数が出力流路12の数の半分である部分よりも出力流路12側に位置する枝マイクロ流路に取り付けられるのが望ましい。更には、入力流路11を構成する入力マイクロ流路Rc11を通ってX軸に平行な軸に関して対称(線対称)な関係にある枝マイクロ流路に取り付けられるのが望ましい。

【0085】
また、上記実施形態では、図3,図7,図9,図10において、流速変化量ΔV1,ΔV2の関係、流速変化量ΔV3,ΔV4の関係、流速変化量ΔV5,ΔV6の関係、及び流速変化量ΔV7,ΔV8の関係がそれぞれ曲線近似されている例について説明したが、これらの関係が直線近似されていても良い。直線近似されたグラフを用いて判定テーブルT1を作成すれば判定テーブルT1を簡単化することができ、判定部23の処理を軽減することができる。

【0086】
また、上述した実施形態で説明したマイクロプラント30は、流体分配装置1、マイクロ処理装置33a~33d、及び流体収集装置34を備える構成であった。しかしながら、流体収集装置34は必ずしも必要という訳ではなく適宜省略が可能である。また、マイクロプラント30は、第1実施形態で説明した流体分配装置1を備えていたが、この流体分配装置1に代えて第2,第3実施形態で説明した流体分配装置2,3等を備えた構成であっても良い。
【符号の説明】
【0087】
1~3 流体分配装置
11 入力流路
12 分配流路
13 出力流路
14a,14b マイクロ流量計
15 監視装置
23 判定部
25 記憶部
30 マイクロプラント
33a~33d マイクロ処理装置
34 流体収集装置
B11~B33 分流部
Rc21~Rc55 枝マイクロ流路
Rs11~Rs60 枝マイクロ流路
T1 判定テーブル
W1 処理対象流体
図面
【図1】
0
【図2】
1
【図3】
2
【図4】
3
【図5】
4
【図6】
5
【図7】
6
【図8】
7
【図9】
8
【図10】
9