JP2014098954A - 流量制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】流路に供給すべき流体の供給流量ＴＱに対して、必要なオンオフ弁の台数を少なくする。
【解決手段】流体が流れる流路Ｌ中に並列に接続された枝配管Ｌ１〜Ｌ３にオンオフ弁Ｖ１〜Ｖ３を各個に接続する。オンオフ弁Ｖ１〜Ｖ３は、そのオン時の通過可能な流体の流量をそれぞれ異ならせ、オンオフ弁Ｖ１〜Ｖ３中、オン時に通過可能な流量が最も少ないオンオフ弁のオン時の通過可能な流量をＱ１とし、ｎをオンオフ弁Ｖ１〜Ｖ３のオン時の通過可能な流量の並び順とした場合、オンオフ弁Ｖ１〜Ｖ３のオン時の通過可能な流体の流量ＱｎをＱｎ＝２^n-1・Ｑ１とする。制御部１Ａは、流路に供給すべき流体の供給流量ＴＱ（設定流量ＴＱｓｐ）とオンオフ弁Ｖ１〜Ｖ３のオン時の通過可能な流量Ｑｎとに基づいて、オンオフ弁Ｖ１〜Ｖ３の開閉制御の組み合わせを決定する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、流体が流れる流路中に並列に接続された枝配管に各個に接続されたオンオフ弁の開閉を制御する流量制御システムに関するものである。

従来より、マンション等の多数の住戸からなる集合住宅施設へ一括して調和空気を供給するセントラル空調制御システム等では、集合住宅施設への流路に供給すべき温水又は冷水の供給流量ＴＱは、一戸当たりの空調に必要とされる供給流量Ｑ１に住戸数ｎを掛けたＴＱ＝Ｑ１・ｎで表すことができる。また、各住戸は使用中のものも不使用のものも存在するので、供給流量ＴＱはＱ１単位で増減できなければならない。

このようなセントラル空調制御システムの温水又は冷水の供給部は、全開時にＱ１の流量を流せるオンオフ弁を接続した枝配管を流路中に多数（ｎ個）並列に接続した配管系統で構成することが多い。

オンオフ弁ではなく、比例弁で構成することも可能であるが、比例弁は弁の開度を細かく調整できる反面、弁の開度を制御する制御部がオンオフ弁よりも複雑でかつ高価なものとなる。これに対し、セントラル空調制御システムの温水又は冷水の供給部では、それほど細かく流量調整をする必要がない。このため、セントラル空調制御システムの温水又は冷水の供給部では、オン時に全開、オフ時に全閉とするだけでよいオンオフ弁を採用した方が有利となる。

特公昭６０−５４８０１号公報

しかしながら、住戸数ｎに対応した台数のオンオフ弁、および、このオンオフ弁を接続した枝配管も住戸数ｎに応じた分必要なので、住戸数ｎが大きくなるにつれ、設備の大型化、コストアップ、施工作業が煩わしいという問題が生じる。

なお、２台の同じ容量のオンオフ弁と１台のパルス制御のオンオフ弁とを並列に設けて、オンオフ弁の開閉を制御する一方、パルス制御のオンオフ弁の開閉をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御するようにしたシステムも存在する（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、このようなシステムでは、流体の供給量を連続的に制御することが可能であるが、流路に供給すべき流体の供給流量ＴＱに対して必要なオンオフ弁の台数が多いことには変わりがなく、上述と同様の問題が生じる。

本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、流路に供給すべき流体の供給流量ＴＱに対して、必要なオンオフ弁の台数を少なくすることが可能な流量制御システムを提供することにある。

このような目的を達成するために本発明は、流体が流れる流路中に並列に接続された第１〜第Ｎ（Ｎ≧２）の枝配管と、この第１〜第Ｎの枝配管に各個に接続され、オン時に全開、オフ時に全閉とされる第１〜第Ｎのオンオフ弁と、この第１〜第Ｎのオンオフ弁の開閉を制御する制御部とを備えた流量制御システムにおいて、第１〜第Ｎのオンオフ弁は、そのオン時の通過可能な流体の流量がそれぞれ異なり、第１〜第Ｎのオンオフ弁中、オン時に通過可能な流量が最も少ないオンオフ弁のオン時の通過可能な流量をＱ１とし、ｎを第１〜第Ｎのオンオフ弁のオン時の通過可能な流量の並び順とした場合、そのオン時の通過可能な流体の流量ＱｎがＱｎ＝２^n-1・Ｑ１とされていることを特徴とする（請求項１）。

本発明では、ｎ台のオンオフ弁で供給可能な最大の供給流量は、Ｑ１・Σ２^n-1 となり、オン時に通過可能な流量が最も少ないオンオフ弁のオン時の通過可能な流量Ｑ１のΣ２^n-1倍流せることになる（従来だとｎ倍しか流せない）。例えば、ｎ＝３のときの最大の供給流量は、従来は３Ｑ１なのに対して、本発明では、３台のオンオフ弁の合計で７Ｑ１（Ｑ１＋２Ｑ１＋４Ｑ１＝７Ｑ１）となる。逆に言うと、流路に供給すべき流体の供給流量ＴＱを７Ｑ１とするには、従来ではオン時の通過可能な流量がＱ１であるオンオフ弁が７台必要なのに対して、本発明では、３台のオンオフ弁で達成できることになる。

本発明において、制御部では、流路に供給すべき流体の供給流量ＴＱと第１〜第Ｎのオンオフ弁のオン時の通過可能な流量Ｑｎとに基づいて第１〜第Ｎのオンオフ弁の開閉制御の組み合わせを決定するようにする（請求項２）。例えば、流路に供給すべき流体の供給流量ＴＱがＱ１であれば、ＱｎがＱ１のオンオフ弁をオンとし、流路に供給すべき流体の供給流量ＴＱがＱ２であれば、Ｑｎが２Ｑ１のオンオフ弁をオンとし、流路に供給すべき流体の供給流量ＴＱがＱ３であれば、ＱｎがＱ１のオンオフ弁とＱｎが２Ｑ１のオンオフ弁とをオンとするように、第１〜第Ｎのオンオフ弁の開閉制御の組み合わせを決定する。

本発明において、第１〜第Ｎの枝配管が接続された流路中に、全開時に通過可能な流体の流量がＱ１である比例弁が接続された枝配管をさらに並列に接続するようにしてもよい（請求項３）。

このような比例弁とオンオフ弁とを組み合わせたシステムとした場合、例えば、制御部において、流路に供給すべき流体の供給流量ＴＱをＱ１で除して商と余りを求め、第１〜第Ｎのオンオフ弁のオン時の通過可能な流量Ｑｎと求めた商とに基づいて第１〜第Ｎのオンオフ弁の開閉制御の組み合わせを決定する一方、比例弁の全開時の通過可能な流量Ｑ１と求めた余りに基づいて比例弁の開度を決定するようにすることが考えられる（請求項４）。このようにすると、流路に供給すべき流体の供給流量ＴＱをＱ１で除して商と余りがでる場合には、オンオフ弁の開閉制御に加え、比例弁の開度制御が行われるものとなり、このオンオフ弁の開閉制御と比例弁の開度制御との組み合わせにより、必要な供給流量ＴＱを確実に確保することが可能となる。また、必要な供給流量ＴＱがＱ１未満であっても、その供給流量ＴＱを確保することが可能となる。

また、別の例として、制御部において、流路に供給すべき流体の供給流量ＴＱをＱ１で除して商を求め、第１〜第Ｎのオンオフ弁のオン時の通過可能な流量Ｑｎと求めた商とに基づいて第１〜第Ｎのオンオフ弁の開閉制御の組み合わせを決定し、その決定した組み合わせで第１〜第Ｎのオンオフ弁の開閉を比例弁を全閉とした状態で制御した後、流路に流れている流体の実流量ＴＱｐｖを求め、その求めた実流量ＴＱｐｖと流路に供給すべき流体の供給流量ＴＱ（ＴＱｓｐ）との差に基づいて比例弁の開度を制御するようにすることが考えられる（請求項５）。このようにすると、第１〜第Ｎのオンオフ弁の開閉を制御した後、流路に供給すべき流体の供給流量ＴＱ（ＴＱｓｐ）に実流量ＴＱｐｖが一致していない場合には、比例弁の開度制御が行われるものとなり、このオンオフ弁の開閉制御後の比例弁の開度制御により、必要な供給流量ＴＱを確実に確保することが可能となる。

本発明によれば、第１〜第Ｎの枝配管に接続された第１〜第Ｎのオンオフ弁のオン時の通過可能な流体の流量ＱｎをＱｎ＝２^n-1・Ｑ１としたので、ｎ台のオンオフ弁で供給可能な最大の供給流量をＱ１・Σ２^n-1 として、流路に供給すべき流体の供給流量ＴＱに対して必要なオンオフ弁の台数を少なくすることが可能となる。

本発明に係る流量制御システムの一実施の形態（実施の形態１）の要部を示すシステム構成図である。 オンオフ弁とそのオン時流量との関係を表すテーブルを示す図である。 実施の形態１において制御部が有するオンオフ弁の開閉制御機能を説明するためのフローチャートである。 実施の形態１において制御部が実行するオンオフ弁の開閉制御の組み合わせの決定ロジックを示す図である。 本発明に係る流量制御システムの他の実施の形態（実施の形態２）の要部を示すシステム構成図である。 比例弁とその全開時流量との関係を表すテーブルを示す図である。 実施の形態２において制御部が有するオンオフ弁の開閉制御および比例弁の開度制御機能を説明するためのフローチャートである。 実施の形態２において制御部が実行するオンオフ弁の開閉制御の組み合わせおよび比例弁の開度の決定ロジックを示す図である。 本発明に係る流量制御システムの別の実施の形態（実施の形態３）の要部を示すシステム構成図である。 オンオフ弁とその容量係数（全開時の容量係数）との関係を表すテーブルを示す図である。 実施の形態３において制御部が有するオンオフ弁の開閉制御および比例弁の開度制御機能を説明するためのフローチャートである。 不足流量ΔＱと所定値ＭおよびＮとの関係を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

〔実施の形態１〕
図１はこの発明に係る流量制御システムの一実施の形態（実施の形態１）の要部を示すシステム構成図である。同図において、Ｌ１〜Ｌ３は流体が流れる流路Ｌ中に並列に接続された枝配管、Ｖ１〜Ｖ３は枝配管Ｌ１〜Ｌ３に各個に接続されたオンオフ弁、１（１Ａ）はオンオフ弁Ｖ１〜Ｖ３の開閉を制御する制御部である。

この実施の形態において、オンオフ弁Ｖ１〜Ｖ３は、そのオン時の通過可能な流体の流量がそれぞれ異なっており、オンオフ弁Ｖ１〜Ｖ３中、オン時に通過可能な流量が最も少ないオンオフ弁のオン時の通過可能な流量をＱ１とし、ｎをオンオフ弁Ｖ１〜Ｖ３のオン時の通過可能な流量の並び順とした場合、オンオフ弁Ｖ１〜Ｖ３のオン時の通過可能な流体の流量ＱｎはＱｎ＝２^n-1・Ｑ１とされている。

この実施の形態では、オンオフ弁Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３の順にオン時の通過可能な流量（オン時流量）が大きくされており、オンオフ弁Ｖ１のオン時流量がＱ１，オンオフ弁Ｖ２のオン時流量がＱ２が２Ｑ１、オンオフ弁Ｖ３のオン時流量Ｑ３が４Ｑ１とされている。

制御部１Ａは、プロセッサや記憶装置からなるハードウェアと、これらのハードウェアと協働して各種機能を実現させるプログラムとによって実現され、実施の形態１特有の機能としてオンオフ弁の開閉制御機能を有している。

また、制御部１Ａには、オンオフ弁Ｖ１〜Ｖ３とそのオン時流量Ｑ１〜Ｑ３との関係を表すテーブルがテーブルＴＡ１（図２）として記憶されている。また、制御部１Ａには、上位装置（図示せず）から、流路Ｌに供給すべき流体の供給流量ＴＱが設定流量ＴＱｓｐとして与えられる。

以下、図３に示すフローチャートに従って、制御部１Ａが有するオンオフ弁の開閉制御機能について説明する。

制御部１Ａは、流路Ｌに供給すべき流体の供給流量ＴＱが設定流量ＴＱｓｐとして入力されると（ステップＳ１０１のＹＥＳ）、この入力された設定流量ＴＱｓｐをオンオフ弁Ｖ１のオン時流量Ｑ１で除して、その商Ｘを求める（ステップＳ１０２）。なお、この実施の形態において、供給流量ＴＱ（ＴＱｓｐ）はオン時流量Ｑ１で割り切れる値として与えられるものとする。

制御部１Ａは、ステップＳ１０２で求めた商Ｘと、テーブルＴＡ１に書き込まれているオンオフ弁Ｖ１〜Ｖ３とそのオン時流量Ｑ１〜Ｑ３との関係とに基づいて、オンオフ弁Ｖ１〜Ｖ３の開閉制御の組み合わせを決定する（ステップＳ１０３）。この例では、オンオフ弁Ｖ１〜Ｖ３の開閉制御の組み合わせとして、オン（全開）とするオンオフ弁の組み合わせを決定するが、オフ（全閉）とするオンオフ弁の組み合わせを決定するものとしてもよい。

図４に制御部１Ａにおけるオンオフ弁の開閉制御の組み合わせの決定ロジックを示す。制御部１Ａは、このロジックに従って、商が「１」（設定流量ＴＱｓｐがＱ１）であった場合、オンとするオンオフ弁をＶ１とし、商が「２」（設定流量ＴＱｓｐが２Ｑ１）であった場合、オンとするオンオフ弁をＶ２とし、商が「３」（設定流量ＴＱｓｐが３Ｑ１）であった場合、オンとするオンオフ弁をＶ２とＶ１とする。

また、制御部１Ａは、このロジックに従って、商が「４」（設定流量ＴＱｓｐが４Ｑ１）であった場合、オンとするオンオフ弁をＶ３とし、商が「５」（設定流量ＴＱｓｐが５Ｑ１）であった場合、オンとするオンオフ弁をＶ３とＶ１とし、商が「６」（設定流量ＴＱｓｐが６Ｑ１）であった場合、オンとするオンオフ弁をＶ３とＶ２とし、商が「７」（設定流量ＴＱｓｐが７Ｑ１）であった場合、オンとするオンオフ弁をＶ３とＶ２とＶ１とする。

そして、制御部１Ａは、ステップＳ１０３で決定したオンオフ弁の開閉制御の組み合わせを出力する（ステップＳ１０４）。これにより、決定された組み合わせとなるように、オンオフ弁Ｖ１〜Ｖ３の開閉制御が行われる。

この実施の形態では、３台のオンオフ弁で供給可能な最大の供給流量は、Ｑ１・Σ２^3-1 ＝７Ｑ１となり、オン時に通過可能な流量が最も少ないオンオフ弁Ｖ１のオン時の通過可能な流量Ｑ１のΣ２^3-1＝７倍流せることになる（従来だと３倍しか流せない）。すなわち、ｎ＝３のときの最大の供給流量は、従来は３Ｑ１なのに対して、この実施の形態では、３台のオンオフ弁の合計で７Ｑ１（Ｑ１＋２Ｑ１＋４Ｑ１＝７Ｑ１）となる。逆に言うと、流路Ｌに供給すべき流体の供給流量ＴＱを７Ｑ１とするには、従来ではオン時の通過可能な流量がＱ１であるオンオフ弁が７台必要なのに対して、この実施の形態では、３台のオンオフ弁で達成できることになり、必要なオンオフ弁の台数が削減されるものとなる。

〔実施の形態２〕
図５に本発明に係る流量制御システムの他の実施の形態（実施の形態２）の要部を示す。この実施の形態２では、枝配管Ｌ１〜Ｌ３が接続された流路Ｌ中に並列に枝配管Ｌ４をさらに接続し、この枝配管Ｌ４に全開時に通過可能な流体の流量（全開時流量）がＱ１である比例弁Ｖｄを接続している。

また、制御部１（１Ｂ）には、図２に示したオンオフ弁Ｖ１〜Ｖ３とそのオン時流量Ｑ１〜Ｑ３との関係を表すテーブルＴＡ１に加え、比例弁Ｖｄとその全開時流量Ｑ１との関係を表すテーブルがテーブルＴＡ２（図６）として記憶されている。また、制御部１Ｂは、実施の形態２特有の機能としてオンオフ弁の開閉制御および比例弁の開度制御機能を有している。

以下、図７に示すフローチャートに従って、制御部１Ｂが有するオンオフ弁の開閉制御および比例弁の開度制御機能について説明する。

制御部１Ｂは、流路Ｌに供給すべき流体の供給流量ＴＱが設定流量ＴＱｓｐとして入力されると（ステップＳ２０１のＹＥＳ）、この入力された設定流量ＴＱｓｐをオンオフ弁Ｖ１のオン時流量Ｑ１で除して、その商Ｘと余りＱｄを求める（ステップＳ２０２）。なお、この実施の形態において、供給流量ＴＱ（ＴＱｓｐ）はオン時流量Ｑ１で割り切れない値として与えられるものとする。

制御部１Ｂは、ステップＳ２０２で求めた商Ｘと、テーブルＴＡ１に書き込まれているオンオフ弁Ｖ１〜Ｖ３とそのオン時流量Ｑ１〜Ｑ３との関係とに基づいて、オンオフ弁Ｖ１〜Ｖ３の開閉制御の組み合わせを決定する（ステップＳ２０３）。この例では、オンオフ弁Ｖ１〜Ｖ３の開閉制御の組み合わせとして、オン（全開）とするオンオフ弁の組み合わせを決定するが、オフ（全閉）とするオンオフ弁の組み合わせを決定するものとしてもよい。

また、制御部１Ｂは、ステップＳ２０２で求めた余りＱｄと、テーブルＴＡ２に書き込まれている比例弁Ｖｄとその全開時流量Ｑ１との関係と基づいて比例弁Ｖｄの開度θｓｐを決定する（ステップＳ２０４）。

図８に制御部１Ｂにおけるオンオフ弁の開閉制御の組み合わせおよび比例弁の開度の決定ロジックを示す。なお、図８において、θｄは、全開時流量Ｑ１と流量Ｑｄとの比から求められる流量Ｑｄを確保し得る比例弁Ｖｄの開度とする。

制御部１Ｂは、このロジックに従って、商が「１」（設定流量ＴＱｓｐがＱ１）で余りがＱｄであった場合、オンとするオンオフ弁をＶ１とする一方、比例弁Ｖｄの開度θｓｐをθｄとし、商が「２」（設定流量ＴＱｓｐが２Ｑ１）で余りがＱｄであった場合、オンとするオンオフ弁をＶ２とする一方、比例弁Ｖｄの開度θｓｐをθｄとし、商が「３」（設定流量ＴＱｓｐが３Ｑ１）で余りがＱｄであった場合、オンとするオンオフ弁をＶ２とＶ１とする一方、比例弁Ｖｄの開度θｓｐをθｄとする。

また、制御部１Ｂは、このロジックに従って、商が「４」（設定流量ＴＱｓｐが４Ｑ１）で余りがＱｄであった場合、オンとするオンオフ弁をＶ３とする一方、比例弁Ｖｄの開度θｓｐをθｄとし、商が「５」（設定流量ＴＱｓｐが５Ｑ１）で余りがＱｄであった場合、オンとするオンオフ弁をＶ３とＶ１とする一方、比例弁Ｖｄの開度θｓｐをθｄとし、商が「６」（設定流量ＴＱｓｐが６Ｑ１）で余りがＱｄであった場合、オンとするオンオフ弁をＶ３とＶ２とする一方、比例弁Ｖｄの開度θｓｐをθｄとし、商が「７」（設定流量ＴＱｓｐが７Ｑ１）で余りがＱｄであった場合、オンとするオンオフ弁をＶ３とＶ２とＶ１とする一方、比例弁Ｖｄの開度θｓｐをθｄとする。

そして、制御部１Ａは、ステップＳ２０３で決定したオンオフ弁の開閉制御の組み合わせを出力し（ステップＳ２０５）、ステップ２０４で決定した比例弁の開度θｓｐを出力する（ステップＳ２０６）。これにより、決定された組み合わせとなるように、オンオフ弁Ｖ１〜Ｖ３の開閉制御が行われる。また、決定された開度θｓｐとなるように、比例弁Ｖｄの開度制御が行われる。

この実施の形態では、流路Ｌに供給すべき流体の供給流量ＴＱ（ＴＱｓｐ）をＱ１で除して商と余りがでる場合には、オンオフ弁Ｖ１〜Ｖ３の開閉制御に加え、比例弁Ｖｄの開度制御が行われるものとなり、このオンオフ弁Ｖ１〜Ｖ３の開閉制御と比例弁Ｖｄの開度制御との組み合わせにより、必要な供給流量ＴＱを確実に確保することができるようになる。また、必要な供給流量ＴＱがＱ１未満であっても、その供給流量ＴＱを確保することができるようになる。

〔実施の形態３〕
図９に本発明に係る流量制御システムの別の実施の形態（実施の形態３）の要部を示す。この実施の形態３においても、実施の形態２と同様、枝配管Ｌ１〜Ｌ３が接続された流路Ｌ中に並列に枝配管Ｌ４をさらに接続し、この枝配管Ｌ４に全開時に通過可能な流体の流量（全開時流量）がＱ１である比例弁Ｖｄを接続している。

また、枝配管Ｌ１〜Ｌ４の前後の差圧、すなわちオンオフ弁Ｖ１〜Ｖ３および比例弁Ｖｄが並列に接続されている流路Ｌの前後の差圧を差圧センサ２で検出するようにし、この差圧センサ２によって検出される差圧ΔＰを制御部１（１Ｃ）に送るようにしている。

また、制御部１Ｃは、実施の形態３特有の機能としてオンオフ弁の開閉制御および比例弁の開度制御機能を有しており、この機能を実現すべく、オンオフ弁開閉制御部１−１と、比例弁開度制御部１−２と、オンオフ弁実流量演算部１−３と、比例弁実流量演算部１−４と、Ｃｖ値算出部１−５と、不足流量演算部１−６と、記憶部１−７とを備えている。

記憶部１−１には、図２に示したオンオフ弁Ｖ１〜Ｖ３とそのオン時流量Ｑ１〜Ｑ３との関係を表すテーブルＴＡ１と、図６に示した比例弁Ｖｄとその全開時流量Ｑ１との関係を表すテーブルＴＡ２とに加え、オンオフ弁Ｖ１〜Ｖ３とその容量係数（全開時の容量係数）Ｃｖ１〜Ｃｖ３との関係を表すテーブルがテーブルＴＡ３（図１０）として記憶されている。

以下、図１１に示すフローチャートに従って、制御部１Ｃにおける各部の機能を交えながら、制御部１Ｃが有するオンオフ弁の開閉制御および比例弁の開度制御機能について説明する。

制御部１Ｃは、流路Ｌに供給すべき流体の供給流量ＴＱが設定流量ＴＱｓｐとして入力されると（ステップＳ３０１のＹＥＳ）、この入力された設定流量ＴＱｓｐをオンオフ弁Ｖ１のオン時流量Ｑ１で除して、その商Ｘを求める（ステップＳ３０２）。なお、この実施の形態において、供給流量ＴＱ（ＴＱｓｐ）はオン時流量Ｑ１で割り切れる値として与えられるものとする。

制御部１Ｃは、ステップＳ３０２で求めた商Ｘと、テーブルＴＡ１に書き込まれているオンオフ弁Ｖ１〜Ｖ３とそのオン時流量Ｑ１〜Ｑ３との関係とに基づいて、オンオフ弁Ｖ１〜Ｖ３の開閉制御の組み合わせを決定する（ステップＳ３０３）。この例では、オンオフ弁Ｖ１〜Ｖ３の開閉制御の組み合わせとして、実施の形態１と同様、図４に示したロジックに従って、オン（全開）とするオンオフ弁の組み合わせを決定するが、オフ（全閉）とするオンオフ弁の組み合わせを決定するものとしてもよい。

そして、制御部１Ｃは、ステップＳ３０３で決定したオンオフ弁Ｖ１〜Ｖ３の開閉制御の組み合わせを出力する（ステップＳ３０４）。これにより、決定された組み合わせとなるように、オンオフ弁Ｖ１〜Ｖ３の開閉制御が行われる。このステップＳ３０２〜Ｓ３０４の処理動作はオンオフ弁開閉制御部１−１が行う。なお、オンオフ弁Ｖ１〜Ｖ３の開閉制御に際し、比例弁Ｖｄは全閉状態とされているものとする。

このオンオフ弁Ｖ１〜Ｖ３の開閉制御後、制御部１Ｃは、流路Ｌを流れている流体の実流量ＴＱｐｖを計測する（ステップＳ３０５）。すなわち、オンオフ弁Ｖ１〜Ｖ３中、オンとされたオンオフ弁を流れている流体の流量の合計値を、流路Ｌを流れている流体の実流量（オンオフ弁実流量）ＴＱｐｖとして計測する。このオンオフ弁実流量ＴＱｐｖの計測（計算）はオンオフ弁実流量演算部１−３が行う。

オンオフ弁実流量演算部１−３には、差圧センサ２によって検出される差圧ΔＰと、Ｃｖ値算出部１−５によって算出されるＣｖ値とが与えられる。Ｃｖ値算出部１−５は、オンオフ弁開閉制御部１−１からのオンオフ弁Ｖ１〜Ｖ３の開閉制御の組み合わせを入力とし、記憶部１−７に記憶されているテーブルＴＡ３に従って、オンとされるオンオフ弁の容量係数（全開時の容量係数）を取得し、その取得した容量係数の合計値をＣｖ値として求め、オンオフ弁実流量演算部１−３へ送る。オンオフ弁実流量演算部１−３は、差圧センサ２からの差圧ΔＰとＣｖ値算出部１−５からのＣｖ値とから、流路Ｌに流れている流体の実流量をオンオフ弁実流量ＴＱｐｖとして算出する。

そして、制御部１Ｃは、流路Ｌに供給すべき流体の供給流量ＴＱ（ＴＱｓｐ）と算出されたオンオフ弁実流量ＴＱｐｖとの差を不足流量ΔＱとして求め（ステップＳ３０６）、この不足流量ΔＱが所定値Ｍを下回っているか否かをチェックする（ステップＳ３０７）。この実施の形態において、ＭはＭ＝Ｑ１として定められている。

ここで、ΔＱがＭを下回っていれば（ステップＳ３０７のＹＥＳ）、制御部１Ｃは、比例弁Ｖｄに流れている流体の実流量Ｑｄを計測（計算）し（ステップＳ３０８）、ΔＱとＱｄとの差が所定値Ｎ（Ｎ＜＜Ｍ）以下であるか否かをチェックする（ステップＳ３０９）。この場合、比例弁Ｖｄは全閉状態であるので、Ｑｄ＝０として計測（計算）される。したがって、この場合、ステップＳ３０９では、ΔＱがＮ以下であるか否かをチェックする。なお、比例弁Ｖｄに流れている流体の実流量Ｑｄの計測（計算）は、比例弁実流量演算部１−４で行われる。

ここで、図１２（ａ）に示すように、ΔＱがＮを下回っていれば（ステップＳ３０９のＹＥＳ）、制御部１Ｃは、オンオフ弁の開閉制御のみで必要な供給流量ＴＱ（ＴＱｓｐ）が確保されたと判断し、流量制御を終了する。

これに対し、図１２（ｂ）に示すように、ΔＱがＮ以上であれば（ステップＳ３０９のＮＯ）、制御部１Ｃは、オンオフ弁の開閉制御のみでは必要な供給流量（ＴＱｓｐ）が確保されなかったと判断する。例えば、異物やゴミなどによって、オンオフ弁を流れる流量が減り、このような状態となる場合がある。

この場合、制御部１Ｃは、ΔＱ−ＱｄがＮを下回るように、比例弁Ｖｄの開度θｓｐを決定し（ステップＳ３１０）、その決定した比例弁Ｖｄの開度θｓｐを出力する（ステップＳ３１１）。これにより、決定された開度θｓｐとなるように、比例弁Ｖｄの開度制御が行われる。この比例弁Ｖｄの開度制御は比例弁開度制御部１−２が行う。

そして、制御部１Ｃは、この比例弁Ｖｄの開度制御後、比例弁Ｖｄに流れている流体の実流量Ｑｄを計測（計算）し（ステップＳ３０８）、ΔＱ−ＱｄがＮを下回ったことが確認されれば（ステップＳ３０９のＹＥＳ、図１２（ｃ）参照）、必要な供給流量ＴＱ（ＴＱｓｐ）が確保されたと判断し、流量制御を終了する。

なお、ΔＱがＭ以上であった場合（ステップＳ３０７のＮＯ）、制御部１Ｃは、オンオフ弁実流量ＱＴｐｖを必要な供給流量ＴＱ（ＴＱｓｐ）に一致させるように、オンオフ弁の開閉制御の組み合わせの再決定を行い（ステップＳ３１２）、ステップ３０４以下の処理動作を繰り返す。このオンオフ弁の開閉制御の組み合わせの再決定、および再決定されたオンオフ弁の開閉制御の組み合わせの出力は、不足流量演算部１−６からのΔＱ≧Ｍである旨の結果を受けて、オンオフ弁開閉制御部１−１が行う。

これにより、オンオフ弁の開閉を制御した後、流路Ｌに供給すべき流体の供給流量ＴＱ（ＴＱｓｐ）に実流量ＴＱｐｖが一致していない場合には、比例弁Ｖｄの開度制御が行われるものとなり、このオンオフ弁の開閉制御後の比例弁Ｖｄの開度制御により、必要な供給流量ＴＱを確実に確保することができるようになる。

なお、上述した実施の形態では、オンオフ弁を３つ用いた例で説明したが、オンオフ弁は２つでもよく、さらに多くのオンオフ弁を用いるものとしてもよい。オンオフ弁を増大させることにより、大流量化が可能となり、オンオフ弁と比例弁とを組み合わせることにより、流量調節の詳細化が可能となる。また、後からオンオフ弁や比例弁を追加・交換することも可能であり、拡張性の高いものとなる。

〔実施の形態の拡張〕
以上、実施の形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明の技術思想の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。また、各実施の形態については、矛盾しない範囲で任意に組み合わせて実施することができる。

１（１Ａ，１Ｂ，１Ｃ）…制御部、１−１…オンオフ弁開閉制御部、１−２…比例弁開度制御部、１−３…オンオフ弁実流量演算部、１−４…比例弁実流量演算部、１−５…Ｃｖ値算出部、１−６…不足流量演算部、１−７…記憶部、２…差圧センサ、Ｌ…流路、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３…枝配管、Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３…オンオフ弁、Ｖｄ…比例弁、ＴＡ１，ＴＡ２，ＴＡ３…テーブル。

Claims (5)

1. 流体が流れる流路中に並列に接続された第１〜第Ｎ（Ｎ≧２）の枝配管と、この第１〜第Ｎの枝配管に各個に接続され、オン時に全開、オフ時に全閉とされる第１〜第Ｎのオンオフ弁と、この第１〜第Ｎのオンオフ弁の開閉を制御する制御部とを備えた流量制御システムにおいて、
   前記第１〜第Ｎのオンオフ弁は、
   そのオン時の通過可能な流体の流量がそれぞれ異なり、
   前記第１〜第Ｎのオンオフ弁中、オン時に通過可能な流量が最も少ないオンオフ弁のオン時の通過可能な流量をＱ１とし、ｎを前記第１〜第Ｎのオンオフ弁のオン時の通過可能な流量の並び順とした場合、
   そのオン時の通過可能な流体の流量ＱｎがＱｎ＝２^n-1・Ｑ１とされている
   ことを特徴とする流量制御システム。
2. 請求項１に記載された流量制御システムにおいて、
   前記制御部は、
   前記流路に供給すべき流体の供給流量ＴＱと前記第１〜第Ｎのオンオフ弁のオン時の通過可能な流量Ｑｎとに基づいて前記第１〜第Ｎのオンオフ弁の開閉制御の組み合わせを決定する
   ことを特徴とする流量制御システム。
3. 請求項１に記載された流量制御システムにおいて、
   全開時に通過可能な流体の流量がＱ１である比例弁が接続された枝配管が前記第１〜第Ｎの枝配管が接続された流路中にさらに並列に接続されている
   ことを特徴とする流量制御システム。
4. 請求項３に記載された流量制御システムにおいて、
   前記制御部は、
   前記流路に供給すべき流体の供給流量ＴＱをＱ１で除して商と余りを求め、前記第１〜第Ｎのオンオフ弁のオン時の通過可能な流量Ｑｎと前記求めた商とに基づいて前記第１〜第Ｎのオンオフ弁の開閉制御の組み合わせを決定する一方、前記比例弁の全開時の通過可能な流量Ｑ１と前記求めた余りに基づいて前記比例弁の開度を決定する
   ことを特徴とする流量制御システム。
5. 請求項３に記載された流量制御システムにおいて、
   前記制御部は、
   前記流路に供給すべき流体の供給流量ＴＱをＱ１で除して商を求め、前記第１〜第Ｎのオンオフ弁のオン時の通過可能な流量Ｑｎと前記求めた商とに基づいて前記第１〜第Ｎのオンオフ弁の開閉制御の組み合わせを決定し、
   その決定した組み合わせで前記第１〜第Ｎのオンオフ弁の開閉を前記比例弁を全閉とした状態で制御した後、
   前記流路に流れている流体の実流量ＴＱｐｖを求め、
   その求めた実流量ＴＱｐｖと前記流路に供給すべき流体の供給流量ＴＱとの差に基づいて前記比例弁の開度を制御する
   ことを特徴とする流量制御システム。

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