JP2017067585A - 流量演算装置、流量演算方法および流量制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】流量の計測精度を高める。高精度な流量制御を実現する。【解決手段】弁体１４に結合された弁軸１７の回転位置から検出される弁体の弁開度θｐｖを弁開度実測値とし、弁体１４の１次側の流体の圧力Ｐ１と２次側の流体の圧力Ｐ２との圧力差として検出される弁体の前後差圧ΔＰを差圧検出値とし、この弁開度実測値θｐｖと差圧検出値ΔＰとからその時の弁軸１７のねじれ量に対応する補正値αを求め、この補正値αを用いて弁開度実測値θｐｖを補正し、補正された弁開度θｐｖ’と差圧検出値ΔＰとに基づいて管路１３を流れる流体の流量を算出する。この算出された流体の流量を計測流量Ｑｐｖとし、計測流量Ｑｐｖが設定流量Ｑｓｐに一致するように、弁軸１７の回転量を制御する。【選択図】 図２

Description

本発明は、弁体によってその開閉量が調節される流路を流れる流体の流量を演算する流量演算装置、流量演算方法および演算された流量を用いて流路を流れる流体の流量を制御する流量制御装置に関する。

従来、配管路には流量計と弁の両者を配置し、流量計によって計測された流量に基づいて弁の開度（弁開度）を制御するようにしていた。しかし、このような方法では、流量計と弁の両者を配管しなければならず、コストもアップする。そこで、流量計測機能と弁開度の制御機能との両機能を具備した流量制御バルブが望まれ、実用化されている（例えば、特許文献１，２参照）。

この流量制御バルブは、流体が流れる流路を形成する管路とこの管路を流れる流体の流量（流路の開閉量）を調節する弁体とを備えた弁本体と、この弁本体に取り付けられ弁体の弁開度を制御するアクチュエータとを備えている。アクチュエータは弁体に結合された弁軸を回転させるモータを備えている。また、アクチュエータには、ＣＰＵやメモリが搭載されている。弁本体には、弁体の上流側の流体圧力Ｐ１を計測する第１の圧力センサと、弁体の下流側の流体圧力Ｐ２を計測する第２の圧力センサと、弁軸の回転位置から弁体の弁開度θを検出する弁開度センサが設けられている。

アクチュエータのＣＰＵは、第１の圧力センサからの流体圧力Ｐ１と第２の圧力センサからの流体圧力Ｐ２との圧力差として検出される弁体の前後差圧（差圧）ΔＰを差圧検出値として取得し、弁開度センサからの弁開度θと差圧ΔＰとの組合せに応じた流量係数Ｃｖをメモリに格納されている特性テーブルから読み出し、この流量係数Ｃｖと差圧ΔＰとから弁本体の管路内を流れる流体の流量Ｑを下記（１）式により算出する。そして、この算出した流量Ｑを計測流量Ｑｐｖとして設定流量Ｑｓｐと比較し、計測流量Ｑｐｖが設定流量Ｑｓｐに一致するように弁軸の回転量を制御する。

Ｑ＝Ａ・Ｃｖ・（ΔＰ）^1/2 ・・・・（１）
但し、Ａは定数。

特開２００９−１１５２７１号公報 特開２０１０−１０８３３８号公報（特許第５２８６０３２号公報） 特開２００９−２４５０９６号公報

しかしながら、弁体に結合された弁軸を回転させるタイプの流量制御バルブ（回転弁）では、流れる流体の圧力により弁軸にねじれが生じる。また、流体を閉止するためのシートや軸受と弁体間の摩擦抵抗により、弁体を回転させる際にも弁軸にねじれが生じる。さらに、前後差圧が発生すると、弁体に圧力がかかり、弁軸を支えているシートや軸受との間の摩擦抵抗が増加する。その摩擦抵抗によって弁軸のねじれがさらに増加する。

弁軸にねじれが生じると、弁軸の回転位置から検出される弁体の弁開度（弁開度実測値）と弁体の実際の弁開度（弁開度実値）との間に誤差が発生する。このため、上記（１）式によって求められる計測流量Ｑｐｖに弁軸のねじれに起因する誤差が生じ、流量制御の精度が低下してしまう。

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、流量の計測精度を高めることが可能な流量演算装置および流量演算方法を提供することにある。また、高精度な流量制御を実現することが可能な流量制御装置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、本発明に係る流量演算装置は、流体が流れる流路の開閉量を調節する弁体に結合された弁軸の回転位置から検出される弁体の弁開度を弁開度実測値とし、弁体の１次側の流体の圧力と２次側の流体の圧力との圧力差として検出される弁体の前後差圧を差圧検出値とし、この弁開度実測値と差圧検出値との少なくとも一方からその時の弁軸のねじれ量に対応する補正値を求め、この補正値を用いて弁開度実測値を補正する弁開度補正部と、弁開度補正部によって補正された弁開度と差圧検出値とに基づいて流路を流れる流体の流量を算出する流量算出部とを備えることを特徴とする。

また、本発明に係る流量演算方法は、流体が流れる流路の開閉量を調節する弁体に結合された弁軸の回転位置から検出される弁体の弁開度を弁開度実測値として取得する弁開度取得ステップと、弁体の１次側の流体の圧力と２次側の流体の圧力との圧力差として検出される弁体の前後差圧を差圧検出値として取得する差圧取得ステップと、弁開度取得ステップによって取得された弁開度実測値と差圧取得ステップによって取得された差圧検出値との少なくとも一方からその時の弁軸のねじれ量に対応する補正値を求め、この補正値を用いて弁開度実測値を補正する弁開度補正ステップと、弁開度補正ステップによって補正された弁開度と差圧取得ステップによって取得された差圧検出値とに基づいて流路を流れる流体の流量を算出する流量算出ステップとを備えることを特徴とする。

また、本発明に係る流量制御装置は、流体が流れる流路の開閉量を調節する弁体に結合された弁軸の回転位置から検出される弁体の弁開度を弁開度実測値とし、弁体の１次側の流体の圧力と２次側の流体の圧力との圧力差として検出される弁体の前後差圧を差圧検出値とし、この弁開度実測値と差圧検出値との少なくとも一方からその時の弁軸のねじれ量に対応する補正値を求め、この補正値を用いて弁開度実測値を補正する弁開度補正部と、弁開度補正部によって補正された弁開度と差圧検出値とに基づいて流路を流れる流体の流量を算出する流量算出部と、流量算出部によって算出される流体の流量を計測流量とし、この計測流量が設定流量に一致するように弁軸の回転量を制御する弁開度制御部とを備えることを特徴とする。

なお、本発明において、弁体の弁開度の変更を判断し、弁開度実測値と差圧検出値との少なくとも一方、および判断した弁開度の変更方向からその時の弁軸のねじれ量に対応する補正値を求め、この補正値を用いて弁開度実測値を補正するようにしてもよい。

本発明によれば、弁軸の回転位置から検出される弁体の弁開度を弁開度実測値とし、弁体の１次側の流体の圧力と２次側の流体の圧力との圧力差として検出される弁体の前後差圧を差圧検出値とし、この弁開度実測値と差圧検出値との少なくとも一方からその時の弁軸のねじれ量に対応する補正値が求められ、この補正値を用いて弁開度実測値が補正されるものとなり、実際の弁体の弁開度（弁開度実値）と弁軸の回転位置から検出される弁体の弁開度（弁開度実測値）との間に発生する誤差をなくすようにして、流量の計測精度を高めることが可能となる。また、流量の計測精度を高めることによって、高精度な流量制御を実現することが可能となる。

図１は、本発明の実施の形態に係る回転弁を用いた空調制御システムの一例を示す計装図である。 図２は、図１に示した空調制御システムに用いられている流量制御バルブ（回転弁）の一実施の形態（実施の形態１）の要部を示す図である。 図３は、図２に示した流量制御弁バルブで用いる補正テーブルを例示する図ある。 図４は、図２に示した流量制御弁バルブで用いる特性テーブルを例示する図である。 図５は、図２に示した流量制御弁バルブにおいて弁体の実際の弁開度（弁開度実値）θｐｒと弁軸の回転位置から検出される弁体の弁開度（弁開度実測値）θｐｖとの間に生じる誤差δが無くなる様子を説明する図である。 図６は、実施の形態２の流量制御弁バルブの要部を示す図である。 図７Ａは、実施の形態２の流量制御弁バルブで用いる閉方向変更用の補正テーブルを例示する図である。 図７Ｂは、実施の形態２の流量制御弁バルブで用いる開方向変更用の補正テーブルを例示する図である。 図８Ａは、実施の形態２の流量制御弁バルブにおいて閉方向に開度を変更した場合の図５に対応する図である。 図８Ｂは、実施の形態２の流量制御弁バルブにおいて開方向に開度を変更した場合の図５に対応する図である。 弁体の弁開度とねじれ量との関係を示す図である。 弁体の前後差圧とねじれ量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。図１は本発明の実施の形態に係る回転弁を用いた空調制御システムの一例を示す計装図である。

図１において、１は冷温水を生成する熱源機、２は熱源機１が生成する冷温水を搬送するポンプ、３は複数の熱源機１からの冷温水を混合する往ヘッダ、４は往水管路、５は往ヘッダ３から往水管路４を介して送られてくる冷温水の供給を受ける空調機、６は還水管路、７は空調機５において熱交換され還水管路６を介して送られてくる冷温水が戻される還ヘッダ、８は往ヘッダ３から空調機５に供給される冷温水の流量を制御する流量制御バルブ（回転弁）、９は空調機５から送り出される給気の温度を計測する給気温度センサ、１０は空調制御装置、１１は空調機５のコイル、１２は送風機である。

この空調制御システムにおいて、ポンプ２より圧送され熱源機１により熱量が付加された冷温水は、往ヘッダ３において混合され、往水管路４を介して空調機５へ供給され、空調機５を通過して還水管路６により還水として還ヘッダ７へ至り、再びポンプ２によって圧送され、以上の経路を循環する。例えば、冷房運転の場合、熱源機１では冷水が生成され、この冷水が循環する。暖房運転の場合、熱源機１では温水が生成され、この温水が循環する。

空調機５は、制御対象エリアから空調制御システムに戻る空気（還気）と外気との混合気を、冷温水が通過するコイル１１によって冷却または加熱し、この冷却または加熱された空気を給気として送風機１２を介して制御対象エリアに送り込む。空調機５は、冷房運転と暖房運転で共通のコイル１１を用いるシングルタイプの空調機であり、この空調機５へ循環させる冷温水の還水管路６に本発明の実施の形態に係る回転弁が流量制御バルブ８として設けられている。

〔実施の形態１〕
図２はこの空調制御システムに用いられている流量制御バルブ８の要部を示す図である。流量制御バルブ８は、弁本体８−１と、この弁本体８−１に取り付けられたアクチュエータ８−２とで構成されている。

弁本体８−１は、空調機５を通過した冷温水が流入する流路を形成する管路１３と、この管路１３を流れる流体の流量（流路の開閉量）を調節する弁体１４とを備えており、弁体１４の上流側にはその管路１３内の流体圧力（１次側の流体の圧力）Ｐ１を検出する１次側圧力センサ１５が設けられ、弁体１４の下流側にはその管路１３内の流体圧力（２次側の流体の圧力）Ｐ２を検出する２次側圧力センサ１６が設けられている。

アクチュエータ８−２は、弁体１４に結合された弁軸１７を回転させるモータ１８と、このモータ１８の駆動軸１８−１に連結された弁軸１７の回転位置（駆動軸１８−１付近の回転位置）から弁体１４の弁開度θｐｖを検出する弁開度検出器１９と、処理部２０とを備えている。

処理部２０は、弁開度制御部２０Ａと、差圧検出部２０Ｂと、弁開度補正部２０Ｃと、補正テーブル記憶部２０Ｄと、流量算出部２０Ｅと、特性テーブル記憶部２０Ｆとを備えている。弁開度補正部２０Ｃは、補正値取得部２０Ｃ１と、弁開度実測値補正部２０Ｃ２とを備えている。流量算出部２０Ｅは、Ｃｖ値決定部２０Ｅ１と、実流量算出部２０Ｅ２とを備えている。

差圧検出部２０Ｂは、１次側圧力センサ１５からの流体の１次圧力Ｐ１と、２次側圧力センサ１６からの流体の２次圧力Ｐ２とを入力とし、１次圧力Ｐ１と２次圧力Ｐ２との圧力差を弁体１４の前後差圧（差圧）ΔＰとして検出する。なお、１次側圧力センサ１５及び２次側圧力センサ１６の代わりに差圧センサを設け、この差圧センサによって弁体１４の前後差圧ΔＰを直接検出することも可能である。

補正テーブル記憶部２０Ｄには、弁体１４の弁開度と弁体１４の前後差圧との組み合わせに対応してその時の弁軸１７のねじれ量に対応する補正値αを定めた補正テーブルＴＡ（図３参照）が記憶されている。この補正テーブルＴＡにおいて、補正値αは、実験によって求められた値であり、弁体１４の弁開度θｐｖと弁体１４の前後差圧ΔＰとから推定されるその時の弁軸１７のねじれ量を開度〔％ＦＳ〕で表した値である。

なお、補正テーブルＴＡにおいて、弁軸１７のねじれ量に対応する補正値αは、他にも角度〔゜〕、動作時間〔ｓ〕、動作量〔ｍｍ〕、制御信号量〔ＶやＡ〕などで表した値としてもよい。この実施の形態では、弁軸１７のねじれ量を％ＦＳ（フルスケールに対する割合）で表した開度値とする。

特性テーブル記憶部２０Ｆには、弁体１４の弁開度と弁体１４の前後差圧との組合せに対応してその時の流量係数Ｃｖを定めた特性テーブルＴＢ（図４参照）が記憶されている。この例では、弁体１４の前後差圧（差圧）を３種類とし、弁体１４の弁開度と３種類の差圧との組合せに対応してその時の流量係数Ｃｖを定めた特性テーブルＴＢが記憶されている。

また、本実施の形態において、処理部２０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る。

以下、処理部２０における弁開度制御部２０Ａ、弁開度補正部２０Ｃおよび流量算出部２０Ｅの機能を交えながら、この流量制御バルブ８における特徴的な処理動作について説明する。

なお、この例では、制御対象エリアの温度を設定温度に保つべく、設定流量Ｑｓｐが空調制御装置１０より流量制御バルブ８へ与えられるものとする。この場合、空調制御装置１０からの設定流量Ｑｓｐは、弁開度制御部２０Ａへ送られる。

流量制御バルブ８において、差圧検出部２０Ｂは、１次側圧力センサ１５からの流体の１次圧力Ｐ１と、２次側圧力センサ１６からの流体の２次圧力Ｐ２とを入力とし、１次圧力Ｐ１と２次圧力Ｐ２との圧力差を弁体１４の前後差圧（差圧）ΔＰとして検出する。この差圧検出部２０Ｂが検出する弁体１４の前後差圧ΔＰは、差圧検出値として弁開度補正部２０Ｃおよび流量算出部２０Ｅへ送られる。

弁開度検出器１９は、モータ１８の駆動軸１８−１に連結された弁軸１７の回転位置（駆動軸１８−１付近の回転位置）から弁体１４の弁開度θｐｖを検出する。この弁開度検出器１９が検出する弁開度θｐｖは、弁開度実測値として弁開度補正部２０Ｃへ送られる。

弁開度補正部２０Ｃにおいて、補正値取得部２０Ｃ１は、弁開度検出器１９からの弁開度実測値θｐｖと差圧検出部２０Ｂからの差圧検出値ΔＰとを入力とし、この弁開度実測値θｐｖと差圧検出値ΔＰとの組み合わせに対応する補正値αを補正テーブルＴＡから取得し、この取得した補正値αを弁開度実測値補正部２０Ｃ２に送る。

弁開度実測値補正部２０Ｃ２は、弁開度検出器１９からの弁開度実測値θｐｖと補正値取得部２０Ｃ１からの補正値αとを入力とし、弁開度検出器１９からの補正値αを用いて弁開度実測値θｐｖを補正して弁開度θｐｖ’とする。

この流量制御バルブ８では、流れる流体の圧力により弁軸１７にねじれが生じる。このため、弁軸１７の回転位置から検出される弁体１４の弁開度（弁開度実測値）θｐｖと弁体１４の実際の弁開度（弁開度実値）θｐｒとの間に誤差δが発生する（図５参照）。そこで、本実施の形態では、この誤差δが生じないように、弁開度実測値補正部２０Ｃ２において弁開度実測値θｐｖを補正値αを用いて補正し、補正後の弁開度θｐｖ’と弁開度実値θｐｒとを一致させる。

例えば、図５に示した状態において、弁軸１７の回転位置から検出される弁体１４の弁開度（弁開度実測値）θｐｖが５０％、弁体１４の前後差圧（差圧検出値）ΔＰが３００ｋＰａである場合、補正値取得部２０Ｃ１では補正テーブルＴＡ（図３）から補正値αとして０．１％ＦＳが取得される。これにより、弁開度実測値補正部２０Ｃ２で補正された弁開度θｐｖ’は、θｐｖ’＝θｐｖ−α＝５０％−０．１％＝４９.９％となり、弁開度実値θｐｒ＝４９.９％と一致するものとなる。

弁開度実測値補正部２０Ｃ２で補正された弁開度θｐｖ’は流量算出部２０Ｅに送られる。流量算出部２０Ｅにおいて、Ｃｖ値決定部２０Ｅ１は、差圧検出部２０Ｂからの差圧検出値ΔＰと弁開度実測値補正部２０Ｃ２からの補正された弁開度θｐｖ’とを入力とし、差圧検出値ΔＰと補正された弁開度θｐｖ’との組合せに対応する流量係数Ｃｖを特性テーブルＴＢから取得し、実流量算出部２０Ｅ２に送る。

実流量算出部２０Ｅ２は、Ｃｖ値決定部２０Ｅ１からの流量係数Ｃｖと差圧検出部２０Ｂからの差圧検出値ΔＰとを入力とし、この流量係数Ｃｖと差圧ΔＰとから管路１３内を流れる流体の流量ＱをＱ＝Ａ・Ｃｖ・（ΔＰ）^1/2として算出し、この算出した流量Ｑを計測流量Ｑｐｖとして弁開度制御部２０Ａへ送る。

弁開度制御部２０Ａは、流量算出部２０Ｅからの計測流量Ｑｐｖと空調制御装置１０からの設定流量Ｑｓｐとを入力とし、計測流量Ｑｐｖが設定流量Ｑｓｐに一致するようにモータ１８へ指令を送る。これにより、弁軸１７が回転し、弁体１４の開閉量が調節され、計測流量Ｑｐｖが設定流量Ｑｓｐに一致するものとなる。

このように、本実施の形態によれば、補正テーブルＴＡから求められるその時の弁軸１７のねじれ量に対応する補正値αで弁開度実測値θｐｖを補正することにより、弁体１４の実際の弁開度（弁開度実値）θｐｒと弁軸１７の回転位置から検出される弁体１４の弁開度（弁開度実測値）θｐｖとの間に発生する誤差δを無くすようにして、流量の計測精度を高め、高精度な流量制御を実現することができるようになる。

なお、補正テーブルＴＡに設定する補正値αを開度〔％ＦＳ〕ではなく、角度〔゜〕、動作時間〔ｓ〕、動作量〔ｍｍ〕、制御信号量〔ＶやＡ〕などの他の値として表した場合でも、同様にして弁開度実測値θｐｖを補正することによって、弁体１４の実際の弁開度（弁開度実値）θｐｒと弁軸１７の回転位置から検出される弁体１４の弁開度（弁開度実測値）θｐｖとの間に発生する誤差δを無くすようにすることが可能である。

また、特許文献１，２や特許文献３などに示されているような上下流の圧力センサを配置した流量制御バルブに本発明を適用すれば、専用のセンサや検出用の回路を持つ必要がなくなり、ハードウェアによるコストアップが無く、流量制御の高精度化が実現できる。

〔実施の形態２〕
図２に示した例（実施の形態１）では、補正テーブル記憶部２０Ｄに記憶させる補正テーブルを１つとしているが、図６に実施の形態２として示すように、弁開度の変更方向を考慮し、閉方向変更用の補正テーブル（第１の補正テーブル）ＴＡ１（図７Ａ参照）と開方向変更用の補正テーブル（第２の補正テーブル）ＴＡ２（図７Ｂ参照）の２つの補正テーブルを補正テーブル記憶部２０Ｄに記憶させるようにしてもよい。

この場合、閉方向変更用の補正テーブルＴＡ１には、弁体１４の弁開度と弁体１４の前後差圧との組み合わせに対応した第１の補正値α１を設定するものとし、この第１の弁開度補正値α１の各々を正の値（プラス値）とする。また、開方向変更用の補正テーブルＴＡ２には、弁体１４の弁開度と弁体１４の前後差圧との組み合わせに対応した第２の補正値α２を設定するものとし、この第２の補正値α２の各々を負の値（マイナス値）とする。

また、補正値取得部２０Ｃ１において、弁開度の変更方向を判断するようにし、弁開度が減少する方向（閉方向）に変更される場合には、弁開度検出器１９によって検出された弁開度θｐｖと差圧検出部２０Ｂによって検出された前後差圧ΔＰとに対応する第１の補正値α１を閉方向変更用の補正テーブル（第１の補正テーブル）ＴＡ１から取得するようにする。また、弁開度が増大する方向（開方向）に変更される場合には、弁開度検出器１９によって検出された弁開度θｐｖと差圧検出部２０Ｂによって検出された前後差圧ΔＰとに対応する第２の補正値α２を開方向変更用の補正テーブル（第２の補正テーブル）ＴＡ２から取得するようにする。そして、取得した第１の補正値α１あるいは第２の補正値α２をその時の弁軸１７のねじれ量に対応する補正値αとして弁開度実測値補正部２０Ｃ２に送るようにする。

なお、閉方向変更用の補正テーブルＴＡ１における第１の補正値α１の各々をプラス値とし、開方向変更用の補正テーブルＴＡ２における第２の補正値α２の各々をマイナス値とするのは、次のような理由による。

図８Ａに弁開度を例えば６０％から５０％へ変更した場合の図５に対応する図を示す。この場合、弁体１４の実際の弁開度（弁開度実値）θｐｒと弁軸１７の回転位置から検出される弁体１４の弁開度（弁開度実測値）θｐｖとの間に誤差δが生じ、この誤差δを無くすためには弁開度を増加させる必要がある。このため、第１の補正値α１をプラス値として、弁開度実値θｐｒと補正後の弁開度θｐｖ’とを一致させるようにする。

図８Ｂに弁開度を例えば４０％から５０％へ変更した場合の図５に対応する図を示す。この場合、弁体１４の実際の開度（弁開度実値）θｐｒと弁軸１７の回転位置から検出される弁体１４の開度（弁開度実測値）θｐｖとの間に誤差δが生じ、この誤差δを無くすためには弁開度を減少させる必要がある。このため、第２の補正値α２をマイナス値として、弁開度実値θｐｒと補正後の弁開度θｐｖ’とを一致させるようにする。

なお、実施の形態１（図２に示した例）において、弁開度の変更方向を考慮するものとした場合、弁開度実測値補正部２０Ｃ２において弁開度の変更方向を判断するようにし、弁開度が減少する方向に変更される場合には、弁開度実測値θｐｖに補正値αをプラス値として加えるようにし、弁開度が増大する方向に変更される場合には、弁開度実測値θｐｖに補正値αをマイナス値として加えるようにすればよい。

また、上述した実施の形態では、弁軸１７のねじれ量に対応する補正値を弁体１４の弁開度と弁体１４の前後差圧との組合せに対応する値としたが、必ずしも弁体１４の弁開度と弁体１４の前後差圧との組合せに対応する値としなくてもよい。

例えば、弁軸１７のねじれ量は、弁体１４の弁開度とねじれ量との関係（図９参照）や弁体１４の前後差圧とねじれ量との関係（図１０参照）から知ることも可能である。このような関係を利用し、弁体１４の弁開度に対応する値として弁軸１７のねじれ量に対応する補正値を定めるようにしたり、弁体１４の前後差圧に対応する値として弁軸１７のねじれ量に対応する補正値を定めるようにしたりしてもよい。

また、上述した実施の形態では、弁軸１７のねじれ量に対応する補正値をテーブルから取得する（テーブル方式）ようにしたが、式を定めて計算によって求める（算術方式）ようにしたりしてもよい。例えば、弁開度実測値θｐｖと差圧検出値ΔＰとから弁軸１７に発生するトルク値を求め、このトルク値と弁軸１７や駆動軸１８−１の材質・形状（部材長さ、弾性係数、断面二次極モーメント）からねじれ量を算出し、この算出したねじれ量をその時の弁軸１７のねじれ量に対応する補正値としてもよい。また、このねじれ量を算出する際、弁体の１４の弁開度の変更方向を判断し、この判断した弁開度の変更方向を算出されるねじれ量に反映するようにしてもよい。下記に一般的なねじれ角の演算式を示す。また、このトルク値から算出されるねじれ量を補正値とした補正テーブルを補正テーブル記憶部２０Ｄに記憶させておくようにしてもよい。

θ＝ＴＩ／ＧＩｐ・・・・（２）
θ：ねじれ角、Ｔ：トルク、Ｉ：部材長さ、Ｇ：横弾性係数、Ｉｐ：断面二次極モーメント。

また、弁軸１７のねじれ量に対応する補正値を一定値として定め、弁軸１７の回転位置から検出される弁体１４の弁開度（弁開度実測値）を、弁軸１７のねじれ量に対応する補正値として定められた一定値で補正するようにしてもよい。

また、弁体１４の弁開度の変更方向および弁軸１７のねじれ量に対応する補正値を一定値として定め、弁軸１７の回転位置から検出される弁体１４の弁開度（弁開度実測値）を、弁体１４の弁開度の変更方向および弁軸１７のねじれ量に対応する補正値として定められた一定値で補正するようにしてもよい。

また、上述した実施の形態では、空調制御システムにおける使用例として説明したが、工業分野への応用が可能である。特に、プロセス制御の流量制御システムに適用可能である。また、流体も冷水・温水に限らず、気体など様々な流体に応用が可能である。

〔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。

８…流量制御バルブ（回転弁）、８−１…弁本体、８−２…アクチュエータ、１３…管路、１４…弁体、１５…１次側圧力センサ 、１６…２次側圧力センサ、１７…弁軸、１８…モータ、１９…弁開度検出器、２０…処理部、２０Ａ…弁開度制御部、２０Ｂ…差圧検出部、２０Ｃ…弁開度補正部、２０Ｃ１……補正値取得部、２０Ｃ２…弁開度実測値補正部、２０Ｄ…補正テーブル記憶部、ＴＡ…補正テーブル、ＴＡ１…閉方向変更用の補正テーブル（第１の補正テーブル）、ＴＡ２…開方向変更用の補正テーブル（第２の補正テーブル）、２０Ｆ…特性テーブル記憶部、ＴＢ…特性テーブル。

Claims (12)

1. 流体が流れる流路の開閉量を調節する弁体に結合された弁軸の回転位置から検出される前記弁体の弁開度を弁開度実測値とし、前記弁体の１次側の流体の圧力と２次側の流体の圧力との圧力差として検出される前記弁体の前後差圧を差圧検出値とし、この弁開度実測値と差圧検出値との少なくとも一方からその時の前記弁軸のねじれ量に対応する補正値を求め、この補正値を用いて前記弁開度実測値を補正する弁開度補正部と、
   前記弁開度補正部によって補正された弁開度と前記差圧検出値とに基づいて前記流路を流れる流体の流量を算出する流量算出部と
   を備えることを特徴とする流量演算装置。
2. 流体が流れる流路の開閉量を調節する弁体に結合された弁軸の回転位置から検出される前記弁体の弁開度を弁開度実測値として取得する弁開度取得ステップと、
   前記弁体の１次側の流体の圧力と２次側の流体の圧力との圧力差として検出される前記弁体の前後差圧を差圧検出値として取得する差圧取得ステップと、
   前記弁開度取得ステップによって取得された弁開度実測値と前記差圧取得ステップによって取得された差圧検出値との少なくとも一方からその時の前記弁軸のねじれ量に対応する補正値を求め、この補正値を用いて前記弁開度実測値を補正する弁開度補正ステップと、
   前記弁開度補正ステップによって補正された弁開度と前記差圧取得ステップによって取得された差圧検出値とに基づいて前記流路を流れる流体の流量を算出する流量算出ステップと
   を備えることを特徴とする流量演算方法。
3. 流体が流れる流路の開閉量を調節する弁体に結合された弁軸の回転位置から検出される前記弁体の弁開度を弁開度実測値とし、前記弁体の１次側の流体の圧力と２次側の流体の圧力との圧力差として検出される前記弁体の前後差圧を差圧検出値とし、この弁開度実測値と差圧検出値との少なくとも一方からその時の前記弁軸のねじれ量に対応する補正値を求め、この補正値を用いて前記弁開度実測値を補正する弁開度補正部と、
   前記弁開度補正部によって補正された弁開度と前記差圧検出値とに基づいて前記流路を流れる流体の流量を算出する流量算出部と、
   前記流量算出部によって算出される流体の流量を計測流量とし、この計測流量が設定流量に一致するように前記弁軸の回転量を制御する弁開度制御部と
   を備えることを特徴とする流量制御装置。
4. 請求項１に記載された流量演算装置において、
   前記弁体の弁開度と前記弁体の前後差圧との組み合わせに対応してその時の前記弁軸のねじれ量に対応する補正値を定めた補正テーブルを記憶する補正テーブル記憶部を備え、
   前記弁開度補正部は、
   前記補正テーブルから前記弁開度実測値と前記差圧検出値との組み合わせに対応する補正値を取得し、この取得した補正値を用いて前記弁開度実測値を補正する
   ことを特徴とする流量演算装置。
5. 請求項１に記載された流量演算装置において、
   前記弁開度補正部は、
   前記弁開度実測値と前記差圧検出値とから前記弁軸に発生するトルク値を求め、このトルク値を所定の演算式に代入してその時の前記弁軸のねじれ量に対応する補正値を求め、この求めた補正値を用いて前記弁開度実測値を補正する
   ことを特徴とする流量演算装置。
6. 流体が流れる流路の開閉量を調節する弁体に結合された弁軸の回転位置から検出される前記弁体の弁開度を前記弁軸のねじれ量に対応する補正値として定められた一定値で補正する弁開度補正部と、
   前記弁開度補正部によって補正された弁開度と前記弁体の１次側の流体の圧力と２次側の流体の圧力との圧力差として検出される前記弁体の前後差圧とに基づいて前記流路を流れる流体の流量を算出する流量算出部と
   を備えることを特徴とする流量演算装置。
7. 流体が流れる流路の開閉量を調節する弁体に結合された弁軸の回転位置から検出される前記弁体の弁開度を弁開度実測値とし、前記弁体の１次側の流体の圧力と２次側の流体の圧力との圧力差として検出される前記弁体の前後差圧を差圧検出値とし、前記弁体の弁開度の変更方向を判断し、前記弁開度実測値と差圧検出値との少なくとも一方、および前記判断した弁開度の変更方向からその時の前記弁軸のねじれ量に対応する補正値を求め、この補正値を用いて前記弁開度実測値を補正する弁開度補正部と、
   前記弁開度補正部によって補正された弁開度と前記差圧検出値とに基づいて前記流路を流れる流体の流量を算出する流量算出部と
   を備えることを特徴とする流量演算装置。
8. 流体が流れる流路の開閉量を調節する弁体に結合された弁軸の回転位置から検出される前記弁体の弁開度を弁開度実測値として取得する弁開度取得ステップと、
   前記弁体の１次側の流体の圧力と２次側の流体の圧力との圧力差として検出される前記弁体の前後差圧を差圧検出値として取得する差圧取得ステップと、
   前記弁体の弁開度の変更方向を判断する弁開度変更方向判断ステップと、
   前記弁開度取得ステップによって取得された弁開度実測値と前記差圧取得ステップによって取得された差圧検出値との少なくとも一方、および前記弁開度変更方向判断ステップによって判断された弁開度の変更方向からその時の前記弁軸のねじれ量に対応する補正値を求め、この補正値を用いて前記弁開度実測値を補正する弁開度補正ステップと、
   前記弁開度補正ステップによって補正された弁開度と前記差圧取得ステップによって取得された差圧検出値とに基づいて前記流路を流れる流体の流量を算出する流量算出ステップと
   を備えることを特徴とする流量演算方法。
9. 流体が流れる流路の開閉量を調節する弁体に結合された弁軸の回転位置から検出される前記弁体の弁開度を弁開度実測値とし、前記弁体の１次側の流体の圧力と２次側の流体の圧力との圧力差として検出される前記弁体の前後差圧を差圧検出値とし、前記弁体の弁開度の変更方向を判断し、前記弁開度実測値と差圧検出値との少なくとも一方、および前記判断した弁開度の変更方向からその時の前記弁軸のねじれ量に対応する補正値を求め、この補正値を用いて前記弁開度実測値を補正する弁開度補正部と、
   前記弁開度補正部によって補正された弁開度と前記差圧検出値とに基づいて前記流路を流れる流体の流量を算出する流量算出部と、
   前記流量算出部によって算出される流体の流量を計測流量とし、この計測流量が設定流量に一致するように前記弁軸の回転量を制御する弁開度制御部と
   を備えることを特徴とする流量制御装置。
10. 請求項７に記載された流量演算装置において、
    前記弁体の弁開度と前記弁体の前後差圧と前記弁体の弁開度の変更方向との組み合わせに対応してその時の前記弁軸のねじれ量に対応する補正値を定めた補正テーブルを記憶する補正テーブル記憶部を備え、
    前記弁開度補正部は、
    前記補正テーブルから前記弁開度実測値と前記差圧検出値と前記判断した弁開度の変更方向との組み合わせに対応する補正値を取得し、この取得した補正値を用いて前記弁開度実測値を補正する
    ことを特徴とする流量演算装置。
11. 請求項７に記載された流量演算装置において、
    前記弁開度補正部は、
    前記弁開度実測値と前記差圧検出値とから前記弁軸に発生するトルク値を求め、前記弁体の弁開度の変更方向を判断し、前記トルク値、および前記判断した弁開度の変更方向を所定の演算式に代入してその時の前記弁軸のねじれ量に対応する補正値を求め、この求めた補正値を用いて前記弁開度実測値を補正する
    ことを特徴とする流量演算装置。
12. 流体が流れる流路の開閉量を調節する弁体に結合された弁軸の回転位置から検出される前記弁体の弁開度を、前記弁体の弁開度の変更方向および前記弁軸のねじれ量に対応する補正値として定められた一定値で補正する弁開度補正部と、
    前記弁開度補正部によって補正された弁開度と前記弁体の１次側の流体の圧力と２次側の流体の圧力との圧力差として検出される前記弁体の前後差圧とに基づいて前記流路を流れる流体の流量を算出する流量算出部と
    を備えることを特徴とする流量演算装置。

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