JP5973364B2 - 液体供給制御装置、及び液体供給システム - Google Patents

Description

本発明は、供給通路から複数の分岐通路へ供給する液体を制御する液体供給制御装置、及びその液体供給制御装置を備える液体供給システムに関する。

この種の装置で、液体の供給通路において複数の分岐点の中間に液体圧力を検出する検出位置を設定し、検出される液体圧力が目標圧力となるようにフィードバック制御するものがある（特許文献１参照）。特許文献１に記載のものによれば、各分岐通路を開くことに起因する供給通路内の液体圧力の変動が、上記検出位置の上流側と下流側とに分散される。このため、各分岐点での液体圧力の変動を抑制することができ、ひいては各分岐通路へ供給される液体の流量変動を抑制することができる。

特開２０１０−３８３２２号公報

しかしながら、各分岐通路へ供給される液体の流量が目標流量となるように目標圧力を設定した時の複数の分岐通路の開閉状態と、使用時における複数の分岐通路の開閉状態とが異なる場合には、両開閉状態において各分岐点での液体圧力が異なることとなる。このため、上記検出位置での液体圧力が目標圧力となるように制御したとしても、各分岐通路へ供給される液体の流量が目標流量からずれるおそれがある。

本発明は、こうした課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、複数の分岐通路の開閉状態にかかわらず、各分岐通路へ供給される液体の流量が目標流量からずれることを抑制することのできる液体供給制御装置、及び液体供給システムを提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。

第１の手段は、液体を供給する供給通路と、前記供給通路から分岐する複数の分岐通路と、前記複数の分岐通路をそれぞれ開閉する開閉弁と、前記供給通路内の液体圧力を調整する圧力調整部と、前記供給通路内の液体圧力を検出する圧力検出部と、を備える液体供給システムに適用される液体供給制御装置であって、前記複数の開閉弁の開閉状態と前記供給通路内の液体圧力の目標圧力との対応関係を記憶している記憶部と、前記記憶部により記憶されている前記対応関係と前記複数の開閉弁の開閉状態とに基づいて、前記目標圧力を算出する目標圧力算出部と、前記圧力検出部により検出される前記液体圧力が、前記目標圧力算出部により算出される前記目標圧力となるように、前記圧力調整部を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。

上記構成によれば、供給通路により液体が供給され、液体は供給通路から分岐する複数の分岐通路へと分配される。複数の分岐通路は、開閉弁によりそれぞれ開閉される。そして、供給通路内の液体圧力が圧力調整部により調整され、供給通路内の液体圧力が圧力検出部により検出される。

ここで、記憶部により、複数の開閉弁の開閉状態と供給通路内の液体圧力の目標圧力との対応関係が記憶されている。すなわち、複数の開閉弁の開状態と閉状態との組み合わせに対応して、各分岐通路へ供給される液体の流量が目標流量となる目標圧力が記憶されている。この対応関係と複数の開閉弁の開閉状態とに基づいて、目標圧力が算出される。そして、圧力検出部により検出される液体圧力が、算出された目標圧力となるように、圧力調整部が制御される。

このため、圧力検出部により検出される液体圧力が、算出された目標圧力となった場合は、各分岐通路へ供給される液体の流量が目標流量となる。したがって、複数の分岐通路の開閉状態にかかわらず、各分岐通路へ供給される液体の流量が目標流量からずれることを抑制することができる。

第２の手段では、前記液体供給システムは、前記複数の分岐通路へそれぞれ供給される前記液体の流量を検出する流量検出部を備え、前記流量検出部により検出される前記液体の流量に基づいて、前記記憶部により記憶されている前記対応関係における前記目標圧力を設定する設定部を備える。

上記構成によれば、複数の分岐通路へそれぞれ供給される液体の流量が、流量検出部により検出される。そして、検出された液体の流量に基づいて、記憶部により記憶されている対応関係における目標圧力が設定される。このため、各分岐通路へ実際に供給された液体の流量に応じて、複数の開閉弁の開閉状態と目標圧力との対応関係を適切に設定することができる。したがって、経時変化等により、各分岐通路における液体の流通特性が変化したとしても、各分岐通路へ供給される液体の流量が目標流量からずれることを抑制することができる。

第３の手段では、前記設定部は、前記流量検出部により検出される前記液体の流量に基づいて、前記複数の分岐通路のそれぞれの分岐点における液体圧力である分岐点圧力を算出する分岐点圧力算出部と、前記分岐点圧力算出部により算出される前記分岐点圧力と、前記圧力検出部により検出される前記液体圧力とに基づいて、前記圧力検出部による検出位置と各分岐点との間の各圧力損失を算出する圧力損失算出部と、前記複数の開閉弁の開閉状態、各分岐通路へ供給される前記液体の目標流量、及び前記圧力損失算出部により算出される前記各圧力損失に基づいて、前記対応関係における前記目標圧力を算出する目標圧力算出部と、を備える。

上記構成によれば、流量検出部により検出される液体の流量に基づいて、複数の分岐通路のそれぞれの分岐点における液体圧力である分岐点圧力が算出される。すなわち、液体の流量と流量係数とにより差圧を算出することができ、例えば二次側圧力を大気圧として差圧から一次側圧力（分岐点圧力）を算出することができる。算出された分岐点圧力と、圧力検出部により検出される液体圧力とに基づいて、圧力検出部による検出位置と各分岐点との間の各圧力損失が算出される。

そして、複数の開閉弁の開閉状態、各分岐通路へ供給される液体の目標流量、及び算出された各圧力損失に基づいて、上述した対応関係における目標圧力が算出される。すなわち、液体の目標流量と流量係数とにより差圧を算出することができ、差圧から一次側圧力（分岐点圧力）を算出し、分岐点圧力に圧力損失を加算することで、圧力検出部による検出位置での液体圧力（目標圧力）を算出することができる。このため、複数の開閉弁の開閉状態に対応させて、算出した目標圧力を設定することができる。したがって、複数の分岐通路へそれぞれ供給される液体の流量を流量検出部により検出するだけで、複数の開閉弁の開閉状態と目標圧力との対応関係を適切に設定することができる。

第４の手段では、前記設定部は、各分岐通路へ供給される前記液体の目標流量と、前記流量検出部により検出される前記液体の流量とのそれぞれの偏差の最大値が最も小さくなるように、前記記憶部により記憶されている前記対応関係における前記目標圧力を設定する。

上記構成によれば、各分岐通路へ供給される液体の目標流量と、流量検出部により検出される液体の流量とのそれぞれの偏差の最大値が最も小さくなるように、記憶部により記憶されている対応関係における目標圧力が設定される。このため、目標流量と検出される液体の流量との偏差が最も大きくなる分岐通路において、その偏差を最小化することができる。

第５の手段では、前記設定部は、各分岐通路へ供給される前記液体の目標流量と、前記流量検出部により検出される前記液体の流量とのそれぞれの偏差の合計が最も小さくなるように、前記記憶部により記憶されている前記対応関係における前記目標圧力を設定する。

上記構成によれば、各分岐通路へ供給される液体の目標流量と、流量検出部により検出される液体の流量とのそれぞれの偏差の合計が最も小さくなるように、記憶部により記憶されている対応関係における目標圧力が設定される。このため、液体供給システム全体において、目標流量と検出される液体の流量との偏差の合計を最小化することができる。

第６の手段は、液体を供給する供給通路と、前記供給通路から分岐する複数の分岐通路と、前記複数の分岐通路をそれぞれ開閉する開閉弁と、前記供給通路内の液体圧力を調整する圧力調整部と、前記供給通路内の液体圧力を検出する圧力検出部と、前記複数の分岐通路へそれぞれ供給される前記液体の流量を検出する流量検出部と、を備える液体供給システムに適用される液体供給制御装置であって、前記流量検出部により検出される前記液体の流量に基づいて、前記複数の分岐通路のそれぞれの分岐点における液体圧力である分岐点圧力を算出する分岐点圧力算出部と、前記分岐点圧力算出部により算出される前記分岐点圧力と、前記圧力検出部により検出される前記液体圧力とに基づいて、前記圧力検出部による検出位置と各分岐点との間の各圧力損失を算出する圧力損失算出部と、前記複数の分岐通路のうち前記開閉弁の開かれた分岐通路へ供給される前記液体の目標流量と、前記圧力損失算出部により算出される前記各圧力損失とに基づいて、前記供給通路内の液体圧力の目標圧力を算出する目標圧力算出部と、前記圧力検出部により検出される前記液体圧力が、前記目標圧力算出部により算出される前記目標圧力となるように、前記圧力調整部を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。

上記構成によれば、流量検出部により検出される液体の流量に基づいて、複数の分岐通路のそれぞれの分岐点における液体圧力である分岐点圧力が算出される。算出された分岐点圧力と、圧力検出部により検出される液体圧力とに基づいて、圧力検出部による検出位置と各分岐点との間の各圧力損失が算出される。そして、複数の分岐通路のうち開閉弁の開かれた分岐通路へ供給される液体の目標流量、及び算出された各圧力損失に基づいて、供給通路内の液体圧力の目標圧力が算出される。圧力検出部により検出される液体圧力が、算出された目標圧力となるように、圧力調整部が制御される。

このため、圧力検出部により検出される液体圧力が、算出された目標圧力となった場合は、各分岐通路へ供給される液体の流量が目標流量となる。したがって、複数の分岐通路の開閉状態にかかわらず、各分岐通路へ供給される液体の流量が目標流量からずれることを抑制することができる。

第７の手段では、前記目標圧力算出部は、各分岐通路へ供給される前記液体の目標流量と、前記流量検出部により検出される前記液体の流量とのそれぞれの偏差の最大値が最も小さくなるように、前記目標圧力を算出する。

上記構成によれば、各分岐通路へ供給される液体の目標流量と、流量検出部により検出される液体の流量とのそれぞれの偏差の最大値が最も小さくなるように、目標圧力が算出される。このため、目標流量と検出される液体の流量との偏差が最も大きくなる分岐通路において、その偏差を最小化することができる。

第８の手段では、前記目標圧力算出部は、各分岐通路へ供給される前記液体の目標流量と、前記流量検出部により検出される前記液体の流量とのそれぞれの偏差の合計が最も小さくなるように、前記目標圧力を算出する。

上記構成によれば、各分岐通路へ供給される液体の目標流量と、流量検出部により検出される液体の流量とのそれぞれの偏差の合計が最も小さくなるように、目標圧力が算出される。このため、液体供給システム全体において、目標流量と検出される液体の流量との偏差の合計を最小化することができる。

第９の手段は、液体供給システムであって、第１〜第８の手段のいずれか１つの液体供給制御装置と、液体を供給する供給通路と、前記供給通路から分岐する複数の分岐通路と、前記複数の分岐通路をそれぞれ開閉する開閉弁と、前記供給通路内の液体圧力を調整する圧力調整部と、前記供給通路内の液体圧力を検出する圧力検出部と、前記複数の分岐通路へそれぞれ供給される前記液体の流量を検出する流量検出部と、を備える。

上記構成によれば、液体供給システムにおいて、第１〜第８の手段と同様の作用効果を奏することができる。

第１０の手段では、前記圧力検出部は、前記供給通路において全ての分岐通路の分岐点よりも上流の部分の液体圧力を検出する。

上記構成によれば、圧力検出部により、供給通路において全ての分岐通路の分岐点よりも上流の部分の液体圧力が検出される。したがって、各分岐通路の開閉による液体圧力の変動の影響を抑制することができ、検出される液体圧力が安定するため、液体供給制御装置における制御を安定させることができる。

液体供給システムの概要を示す模式図。 複数の開閉弁の開閉状態と液体圧力の設定圧力との対応関係を設定する手順を示すフローチャート。 各分岐通路の分岐点、液体圧力の検出点、及び各点間の圧力損失を示す模式図。 液体供給制御の処理手順を示すフローチャート。 複数の開閉弁の開閉状態に対応する設定圧力を算出する手順を示すフローチャート。 各分岐通路の分岐点、液体圧力の検出点、及び各点間の圧力損失を示す模式図。 各分岐通路の分岐点、液体圧力の検出点、及び各点間の圧力損失を示す模式図。

以下、一実施形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態は、半導体製品や化学薬品等の製造時において、複数の装置（ユースポイント）へ薬液を分配供給する液体供給システムとして具体化している。

図１に示すように、液体供給システム１０は、液体タンク１１、供給ライン１２、ポンプ１３、複数の分岐ライン（ＬＮ１〜ＬＮｎ）、コントローラ３０、リリーフ弁３１、電空レギュレータ３２、ホストＰＣ４０等を備えている。

液体タンク１１は、液体としての薬液を貯留する。液体タンク１１には、供給ライン１２が接続されている。供給ライン１２には、ポンプ１３が設けられている。ポンプ１３は、液体タンク１１内の液体を汲み上げて、所定流量でライン下流側に吐出（圧送）する。供給ライン１２（供給通路）は、液体タンク１１を液体供給源として液体を循環させるものであり、ライン始端部及びライン終端部が共に液体タンク１１に接続されている。

供給ライン１２には、分岐ラインＬＮ１〜ＬＮｎが接続されている。分岐ラインＬＮ１〜ＬＮｎは、供給ライン１２から分岐しており、供給ライン１２により供給される液体を複数の装置等へ分配供給する。各分岐ラインは、供給ライン１２の上流側から下流側へ向かって順に、ＬＮ１，ＬＮ２，ＬＮ３，…，ＬＮｎとなっている。供給ライン１２及び分岐ラインＬＮ１〜ＬＮｎは、金属材料又は合成樹脂材料からなる配管にて構成されている。また、分岐ラインＬＮ１〜ＬＮｎは、流路断面積がいずれも同一である複数の配管により構成されている。この供給ライン１２において各分岐ラインＬＮ１〜ＬＮｎとの各接続部位（各分岐点）は、供給ライン１２の上流側から下流側へ向かって順に、分岐点Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，…，Ｃｎとなっている。

各分岐ラインＬＮ１〜ＬＮｎには、開閉弁２１、可変絞り２２、及び流量計３４がそれぞれ設けられている。各開閉弁２１は、各分岐ラインＬＮ１〜ＬＮｎをそれぞれ開閉する。各開閉弁２１は、手動操作又は電気的な操作により開閉状態が変更される。各可変絞り２２は、手動操作又は電気的な操作により絞り量が調節されることにより、各分岐ラインＬＮ１〜ＬＮｎを流通する液体の流量を調節する。各流量計３４（流量検出部）は、各分岐ラインＬＮ１〜ＬＮｎを流通する液体の流量、すなわち各分岐ラインＬＮ１〜ＬＮｎへ供給される液体の流量をそれぞれ検出する。

供給ライン１２において全ての分岐点Ｃ１〜Ｃｎよりも下流の部分には、上記リリーフ弁３１が設けられている。リリーフ弁３１は、供給ライン１２に流通させる液体の流量を調整することにより、供給ライン１２内の液体圧力を調整する。リリーフ弁３１には、電空レギュレータ３２が接続されている。電空レギュレータ３２は、リリーフ弁３１へ供給する操作エアの圧力を調整する。リリーフ弁３１の駆動状態は、電空レギュレータ３２から供給される操作エアの圧力により制御される。供給ライン１２において全ての分岐点Ｃ１〜Ｃｎよりも上流の部分（Ｋ点）には、圧力センサ３３が設けられている。圧力センサ３３（圧力検出部）は、Ｋ点において供給ライン１２内の液体圧力を検出する。なお、リリーフ弁３１及び電空レギュレータ３２により、圧力調整部が構成されている。

上記コントローラ３０は、ＣＰＵや各種メモリ等を有するマイクロコンピュータを主体として構成されている。コントローラ３０には、圧力センサ３３から圧力検出信号が逐次入力される。コントローラ３０（制御部）は、この圧力検出信号から算出した液体圧力Ｐ０（実圧力）に基づいて、電空レギュレータ３２からリリーフ弁３１へ供給される操作エアの圧力を調整する。そして、電空レギュレータ３２によりリリーフ弁３１の駆動状態が調整されることで、圧力センサ３３により検出される液体圧力Ｐ０（検出圧力）が都度の設定圧力となるようにフィードバック制御される。具体的には、例えばＰＩＤ等の制御手法を用い、コントローラ３０は、設定圧力と検出圧力との偏差に基づいて、電空レギュレータ３２からリリーフ弁３１へ供給される操作エアの圧力を調整する。上記設定圧力（目標圧力）の算出方法については後述する。

ホストＰＣ４０は、ＣＰＵや、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポート、記憶装置等を有するコンピュータとして構成されている。ホストＰＣ４０には、各流量計３４から流量検出信号が逐次入力される。ホストＰＣ４０は、この流量検出信号から、各分岐ラインＬＮ１〜ＬＮｎへ供給される液体の流量（液体流量Ｑ）をそれぞれ算出する。

ここで、全ての開閉弁２１を開状態にして全ての分岐ラインＬＮ１〜ＬＮｎを開き、且つ圧力センサ３３により検出される検出圧力が第１設定圧力（設定圧力の初期値）となる状態において、各分岐ラインＬＮ１〜ＬＮｎへ供給される液体の流量が各目標流量となるように、各可変絞り２２の絞り量が調節されている。

しかしながら、液体供給システム１０では、分岐ラインＬＮ１〜ＬＮｎの開閉状態により、各分岐点Ｃ１〜Ｃｎでの液体圧力（分岐点圧力）が変動する。例えば、全ての分岐ラインＬＮ１〜ＬＮｎが開いている状態と、分岐ラインＬＮ１〜ＬＮｎ−１が閉じており分岐ラインＬＮｎのみが開いている状態とでは、分岐点Ｃｎでの液体圧力が大きく相違する。その結果、圧力センサ３３により検出される検出圧力が第１設定圧力となる状態であっても、分岐ラインＬＮ１〜ＬＮｎ−１が閉じており分岐ラインＬＮｎのみが開いている状態では、分岐ラインＬＮｎへ供給される液体の流量は目標流量から大きくずれることとなる。

そこで、本実施形態では、コントローラ３０のメモリ（記憶部）は、各分岐ラインＬＮ１〜ＬＮｎの開閉弁２１の開閉状態と上記設定圧力との対応関係を記憶している。コントローラ３０（目標圧力算出部）は、この対応関係と開閉弁２１の開閉状態とに基づいて、設定圧力を算出する。

ホストＰＣ４０（設定部）は、各分岐ラインＬＮ１〜ＬＮｎの各流量計３４により検出される液体の流量に基づいて、上記対応関係における設定圧力を設定する。すなわち、ホストＰＣ４０は、各流量計３４により検出される液体の流量に基づいて上記対応関係を算出し、算出した対応関係をコントローラ３０へ送信する。コントローラ３０は、受信した対応関係をメモリに記憶させる。

図２は、複数の開閉弁２１の開閉状態と液体圧力の設定圧力との対応関係を設定する手順を示すフローチャートである。この一連の処理は、コントローラ３０による上記液体圧力Ｐ０（検出圧力）のフィードバック制御に先立って、ホストＰＣ４０によって実行される。

まず、複数の開閉弁２１の開状態と閉状態との組み合わせを、次の所定状態へ変更する（Ｓ１１）。ここでは、所定状態に対応するように、電気的な操作により各開閉弁２１の開閉状態を変更する。例えば、１つ目の所定状態として、分岐ラインＬＮ１の開閉弁２１のみを閉状態とし、分岐ラインＬＮ２〜ＬＮｎの開閉弁２１を開状態とする。２つ目の所定状態として、分岐ラインＬＮ２の開閉弁２１のみを閉状態とし、分岐ラインＬＮ１，ＬＮ３〜ＬＮｎの開閉弁２１を開状態とする。３つ目の所定状態として、分岐ラインＬＮ１及びＬＮ２の開閉弁２１のみを閉状態とし、分岐ラインＬＮ３〜ＬＮｎの開閉弁２１を開状態とする。このように、Ｓ１１の処理が実行される度に、複数の開閉弁２１の開閉状態を異なる所定状態へ順に変更する。

続いて、圧力センサ３３により検出されたＫ点での液体圧力Ｐ０を、コントローラ３０によりホストＰＣ４０へ送信させる（Ｓ１２）。詳しくは、コントローラ３０は、圧力センサ３３による圧力検出信号を逐次入力しており、この圧力検出信号から液体圧力Ｐ０を算出している。ホストＰＣ４０は、コントローラ３０により、この算出した液体圧力Ｐ０をホストＰＣ４０へ送信させる。

続いて、各分岐ラインＬＮ１〜ＬＮｎの液体流量を入力する（Ｓ１３）。詳しくは、ホストＰＣ４０は、各流量計３４による流量検出信号を逐次入力しており、この流量検出信号から、各分岐ラインＬＮ１〜ＬＮｎへ供給される液体流量を算出する。なお、Ｓ１２の処理とＳ１３の処理とは、いずれを先に実行してもよい。

続いて、検出された各液体流量に基づいて、各分岐点Ｃ１〜Ｃｎにおける液体圧力である各分岐点圧力を算出する（Ｓ１４）。詳しくは、Ｑ＝ｋ×Ｃｖ×√（Ｐ１−Ｐ２）の式に基づいて、各分岐点圧力を算出する。ここで、Ｑは各分岐ラインへ供給される液体流量、ｋは係数、Ｃｖは各分岐ラインの流量係数、Ｐ１は各分岐ラインの一次側圧力、Ｐ２は各分岐ラインの二次側圧力である。そして、各分岐ラインにおいて、検出された液体流量を液体流量Ｑに代入し、実験等により求められた値を係数ｋ，Ｃｖに代入し、大気圧を二次側圧力Ｐ２に代入することにより、一次側圧力Ｐ１（分岐点圧力）を算出する。

続いて、算出された各分岐点圧力と、検出された液体圧力Ｐ０とに基づいて、Ｋ点と各分岐点Ｃ１〜Ｃｎとの間の各圧力損失を算出する（Ｓ１５）。以下、図３に示すように、液体供給システム１０が、分岐ラインＬＮａ〜ＬＮｄを備えている場合を例として説明する。上記１つ目の所定状態では、分岐ラインＬＮａの開閉弁２１のみが閉状態であり、分岐ラインＬＮｂ〜ＬＮｄの開閉弁２１は開状態である。Ｓ１２の処理によりＫ点での液体圧力Ｐ０が検出されており、Ｓ１４の処理により分岐点Ｃｂでの分岐点圧力Ｐｂが算出されている。このため、Ｋ点での液体圧力Ｐ０から、分岐点Ｃｂでの分岐点圧力Ｐｂを引くことにより、Ｋ点と分岐点Ｃｂとの間の圧力損失ΔＰを算出する。この圧力損失ΔＰは、Ｋ点と分岐点Ｃａとの間の圧力損失ΔＰａ、及び分岐点Ｃａと分岐点Ｃｂとの間の圧力損失ΔＰｂを加算したものである。

続いて、各分岐ラインのＬＮ１〜ＬＮｎの目標流量と、検出された各分岐ラインのＬＮ１〜ＬＮｎの液体流量とのそれぞれの偏差を算出する（Ｓ１６）。そして、算出されたそれぞれの偏差（差の絶対値）の最大値が最も小さくなるように、各分岐ラインＬＮ１〜ＬＮｎの変更後の検出流量を算出する（Ｓ１７）。

例えば図３において、上記１つ目の所定状態では、分岐ラインＬＮａの開閉弁２１のみが閉状態であり、分岐ラインＬＮｂ〜ＬＮｄの開閉弁２１が開状態である。ここで、分岐ラインＬＮｂ〜ＬＮｄの目標流量が全て１００であり、分岐ラインＬＮｂ，ＬＮｃ，ＬＮｄの検出流量が、それぞれ「１０６」，「１０５」，「１０１」であるとする。各分岐ラインのＬＮｂ〜ＬＮｄの目標流量と、各分岐ラインのＬＮｂ〜ＬＮｄの検出流量とのそれぞれの偏差は「６」，「５」，「１」であり、これらの偏差の最大値は「６」である。

ここでは、Ｋ点での液体圧力Ｐ０を変化させると、各分岐ラインにおいて同じ流量だけ液体流量が増減するとする。そして、上記偏差の最大値が最も小さくなる各分岐ラインのＬＮｂ〜ＬＮｄの検出流量として、「１０２．５」，「１０１．５」，「９７．５」を算出する。その結果、各分岐ラインのＬＮｂ〜ＬＮｄの目標流量と、各分岐ラインのＬＮｂ〜ＬＮｄの変更後の検出流量とのそれぞれの偏差は、「２．５」，「１．５」，「２．５」となり、これらの偏差の最大値は「２．５」に最小化される。なお、例えば分岐ラインＬＮｄの開閉弁２１のみが開状態であり、分岐ラインＬＮａ〜ＬＮｃの開閉弁２１が閉状態であれば、分岐ラインＬＮｄの目標流量「１００」を、分岐ラインＬＮｄの変更後の検出流量とすればよい。

続いて、算出された変更後の検出流量に対する分岐点圧力を算出する（Ｓ１８）。詳しくは、Ｑ＝ｋ×Ｃｖ×√（Ｐ１−Ｐ２）の式に基づいて、算出された変更後の検出流量（変更後の目標流量）となるように、分岐点圧力を算出する。例えば、分岐ラインＬＮｂにおいて、上記のように算出された変更後の検出流量「１０２．５」を液体流量Ｑに代入し、実験等により求められた値を係数ｋ，Ｃｖに代入し、大気圧を二次側圧力Ｐ２に代入することにより、一次側圧力Ｐ１（分岐点圧力Ｐｂ）を算出する。

続いて、複数の開閉弁２１の開閉状態、各分岐ラインＬＮ１〜ＬＮｎの目標流量（又は変更後の目標流量）、及び算出された各圧力損失ΔＰに基づいて、上記対応関係における設定圧力を算出する（Ｓ１９）。例えば図３において、上記１つ目の所定状態では、分岐ラインＬＮａの開閉弁２１のみが閉状態であり、分岐ラインＬＮｂ〜ＬＮｄの開閉弁２１が開状態である。Ｑ＝ｋ×Ｃｖ×√（Ｐ１−Ｐ２）の式に基づいて、分岐ラインＬＮｂの検出流量が上記変更後の検出流量「１０２．５」（変更後の目標流量）となるように、設定圧力（Ｋ点での検出圧力の目標圧力）を算出する。すなわち、分岐ラインＬＮｂにおいて、変更後の目標流量「１０２．５」を液体流量Ｑに代入し、実験等により求められた値を係数ｋ，Ｃｖに代入し、大気圧を二次側圧力Ｐ２に代入することにより、一次側圧力Ｐ１（分岐点圧力Ｐｂ）を算出する。そして、分岐点圧力Ｐｂに、Ｋ点と分岐点Ｃｂとの間の圧力損失ΔＰを加算することにより、設定圧力を算出する。

続いて、複数の開閉弁２１における全ての開閉状態で設定圧力の算出が終了したか否か判定する（Ｓ２０）。すなわち、複数の開閉弁２１において開状態と閉状態との全ての組み合わせについて、上記設定圧力の算出が終了したか否か判定する。

上記判定において、複数の開閉弁２１における全ての開閉状態で設定圧力の算出が終了していないと判定した場合（Ｓ２０：ＮＯ）、複数の開閉弁２１の開状態と閉状態との組み合わせを次の所定状態へ変更し（Ｓ１１）、その所定状態について上記Ｓ１２〜Ｓ２０の処理を実行する。

一方、上記判定において、複数の開閉弁２１における全ての開閉状態で設定圧力の算出が終了したと判定した場合（Ｓ２０：ＹＥＳ）、複数の開閉弁２１における全ての開閉状態と設定圧力との対応関係を、コントローラ３０へ送信する（Ｓ２１）。そして、この一連の処理を終了する（ＥＮＤ）。

そして、コントローラ３０は、ホストＰＣ４０から送信された上記対応関係を受信して、メモリにこの対応関係を記憶させる。

なお、Ｓ１４の処理が分岐点圧力算出部としての処理に相当し、Ｓ１５の処理が圧力損失算出部としての処理に相当し、Ｓ１６〜Ｓ１９の処理が目標圧力算出部としての処理に相当し、Ｓ１２〜Ｓ１９の処理が設定部としての処理に相当する。

図４は、液体供給制御の処理手順を示すフローチャートである。この一連の処理は、コントローラ３０（液体供給制御装置）によって実行される。

まず、ホストＰＣ４０から複数の開閉弁２１の開閉状態を入力する（Ｓ３１）。詳しくは、ホストＰＣ４０は、電気的な操作により各開閉弁２１の開閉状態を変更しており、複数の開閉弁２１の開閉状態を把握している。このため、ホストＰＣ４０から、複数の開閉弁２１の開閉状態についての情報を受信する。

続いて、図２の処理によりメモリに記憶された上記対応関係と、入力した複数の開閉弁２１の開閉状態とに基づいて、設定圧力を算出する（Ｓ３２）。詳しくは、メモリに記憶されている対応関係を参照して、複数の開閉弁２１の現在の開閉状態に対応する設定圧力を読み込む。

続いて、圧力センサ３３により検出位置での液体圧力Ｐ０を検出させる（Ｓ３３）。詳しくは、供給ライン１２のＫ点での液体圧力を圧力センサ３３により検出させ、その圧力検出信号から液体圧力Ｐ０（検出圧力）を算出する。

続いて、圧力センサ３３により検出される液体圧力Ｐ０が設定圧力となるように、電空レギュレータ３２を制御する（Ｓ３４）。詳しくは、算出された設定圧力と検出された液体圧力Ｐ０との偏差に基づいて、電空レギュレータ３２からリリーフ弁３１へ供給される操作エアの圧力を調整する。

なお、Ｓ３２の処理が目標圧力算出部としての処理に相当し、Ｓ３３〜Ｓ３４の処理が制御部としての処理に相当する。

以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。

・コントローラ３０のメモリにより、複数の開閉弁２１の開閉状態と供給ライン１２内の液体圧力の設定圧力との対応関係が記憶されている。すなわち、複数の開閉弁２１の開状態と閉状態との組み合わせに対応して、各分岐ラインＬＮ１〜ＬＮｎへ供給される液体の流量が目標流量（又は変更後の目標流量）となる設定圧力が記憶されている。この対応関係と複数の開閉弁２１の開閉状態とに基づいて、設定圧力が算出される。そして、圧力センサ３３により検出される液体圧力Ｐ０が、算出された設定圧力となるように、電空レギュレータ３２、ひいてはリリーフ弁３１が制御される。

このため、圧力センサ３３により検出される液体圧力Ｐ０が、算出された設定圧力となった場合は、各分岐ラインＬＮ１〜ＬＮｎへ供給される液体の流量が目標流量（又は変更後の目標流量）となる。したがって、複数の分岐ラインＬＮ１〜ＬＮｎの開閉状態にかかわらず、各分岐ラインＬＮ１〜ＬＮｎへ供給される液体の流量が目標流量からずれることを抑制することができる。

・複数の開閉弁２１のそれぞれの開閉状態（所定状態）において、複数の分岐ラインＬＮ１〜ＬＮｎへそれぞれ供給される液体の流量が、流量計３４により検出される。そして、検出された液体の流量に基づいて、コントローラ３０のメモリにより記憶されている対応関係における設定圧力が設定される。このため、各分岐ラインＬＮ１〜ＬＮｎへ実際に供給された液体の流量に応じて、複数の開閉弁２１の開閉状態と設定圧力との対応関係を適切に設定することができる。したがって、経時変化等により、各分岐ラインＬＮ１〜ＬＮｎにおける液体の流通特性が変化したとしても、各分岐ラインＬＮ１〜ＬＮｎへ供給される液体の流量が目標流量からずれることを抑制することができる。

・流量計３４により検出される液体の流量に基づいて、複数の分岐ラインＬＮ１〜ＬＮｎのそれぞれの分岐点Ｃ１〜Ｃｎにおける液体圧力である分岐点圧力が算出される。すなわち、液体流量Ｑと流量係数Ｃｖとにより差圧（Ｐ１−Ｐ２）を算出することができ、例えば二次側圧力Ｐ２を大気圧として差圧から一次側圧力Ｐ１（分岐点圧力）を算出することができる。算出された分岐点圧力と、圧力センサ３３により検出される液体圧力Ｐ０とに基づいて、圧力センサ３３による検出位置（Ｋ点）と各分岐点との間の各圧力損失ΔＰが算出される。

そして、複数の開閉弁２１の開閉状態、各分岐ラインＬＮ１〜ＬＮｎへ供給される液体の目標流量、及び算出された各圧力損失ΔＰに基づいて、上述した対応関係における設定圧力が算出される。すなわち、液体の目標流量と流量係数Ｃｖとにより差圧を算出することができ、差圧（Ｐ１−Ｐ２）から一次側圧力Ｐ１（分岐点圧力）を算出し、分岐点圧力Ｐ１に圧力損失ΔＰを加算することで、圧力センサ３３による検出位置での液体圧力Ｐ０（設定圧力）を算出することができる。このため、複数の開閉弁２１の開閉状態に対応させて、算出した設定圧力を設定することができる。したがって、複数の分岐ラインＬＮ１〜ＬＮｎへそれぞれ供給される液体の流量を流量計３４により検出するだけで、複数の開閉弁２１の開閉状態と設定圧力との対応関係を適切に設定することができる。

・各分岐ラインＬＮ１〜ＬＮｎへ供給される液体の目標流量と、流量計３４により検出される液体の流量とのそれぞれの偏差の最大値が最も小さくなるように、コントローラ３０のメモリにより記憶されている対応関係における設定圧力が設定される。このため、目標流量と検出される液体の流量との偏差が最も大きくなる分岐ラインにおいて、その偏差を最小化することができる。

・圧力センサ３３により、供給ライン１２において全ての分岐ラインＬＮ１〜ＬＮｎの分岐点Ｃ１〜Ｃｎよりも上流の部分（Ｋ点）の液体圧力Ｐ０が検出される。したがって、各分岐ラインＬＮ１〜ＬＮｎの開閉による液体圧力Ｐ０の変動の影響を抑制することができ、検出される液体圧力Ｐ０が安定するため、コントローラ３０における制御を安定させることができる。

上記実施形態を、以下のように変更して実施することもできる。なお、上記実施形態と同一の部材及び同一の処理については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。

・複数の開閉弁２１の開閉状態を、手動操作によりコントローラ３０へ入力してもよい。

・電空レギュレータ３２及びリリーフ弁３１に代えて、供給ライン１２に流通させる液体の流量を調整する電磁弁やレギュレータ等を採用することもできる。要するに、供給ライン１２に流通させる液体の流量を調整可能な弁であればよい。

・上記実施形態では、各分岐ラインＬＮ１〜ＬＮｎへ供給される液体の目標流量と、流量計３４により検出される液体の流量とのそれぞれの偏差の最大値が最も小さくなるように、コントローラ３０のメモリにより記憶されている対応関係における設定圧力を設定した。しかしながら、目標流量と検出流量との偏差の合計が最も小さくなるように、上記対応関係における設定圧力を設定することもできる。

上記実施形態と同様に、分岐ラインＬＮａの開閉弁２１のみが閉状態であり、分岐ラインＬＮｂ〜ＬＮｄの開閉弁２１が開状態であるとする。分岐ラインＬＮｂ〜ＬＮｄの目標流量が全て１００であり、分岐ラインＬＮｂ，ＬＮｃ，ＬＮｄの検出流量が、それぞれ「１０６」，「１０５」，「１０１」であるとする。各分岐ラインのＬＮｂ〜ＬＮｄの目標流量と、各分岐ラインのＬＮｂ〜ＬＮｄの検出流量とのそれぞれの偏差は「６」，「５」，「１」であり、これらの偏差の合計は「１２」である。これらの偏差の合計が最も小さくなる各分岐ラインのＬＮｂ〜ＬＮｄの検出流量として、「１０２」，「１０１」，「９７」を算出する。その結果、各分岐ラインのＬＮｂ〜ＬＮｄの目標流量と、各分岐ラインのＬＮｂ〜ＬＮｄの変更後の検出流量とのそれぞれの偏差の合計は、「６」に最小化される。したがって、これらの偏差の最大値は「３」であるものの、液体供給システム１０全体において、目標流量と検出流量との偏差の合計を最小化することができる。なお、上記実施形態では、同様の条件において偏差の合計は「６．５」となっている。

・上記実施形態では、全ての開閉弁２１を開状態にして全ての分岐ラインＬＮ１〜ＬＮｎを開き、且つ圧力センサ３３により検出される検出圧力が第１設定圧力となる状態において、各分岐ラインＬＮ１〜ＬＮｎへ供給される液体の流量が各目標流量となるように、各可変絞り２２の絞り量を調節した。しかしながら、１つの開閉弁２１のみを開状態にして１つの分岐ラインのみを開き、且つ圧力センサ３３により検出される検出圧力が第１設定圧力となる状態において、開閉弁２１の開かれた分岐ラインへ供給される液体の流量が各目標流量となるように、各可変絞り２２の絞り量を調節してもよい。また、複数の開閉弁２１を最も高い頻度で使用される開閉状態にして各分岐ラインＬＮ１〜ＬＮｎを開き、且つ圧力センサ３３により検出される検出圧力が第１設定圧力となる状態において、各分岐ラインＬＮ１〜ＬＮｎへ供給される液体の流量が各目標流量となるように、各可変絞り２２の絞り量を調節してもよい。

・上記実施形態では、複数の開閉弁２１の開閉状態と供給ライン１２内の液体圧力Ｐ０の設定圧力との対応関係を、コントローラ３０のメモリに記憶させていた。しかしながら、複数の開閉弁２１の開閉状態が変更された場合に、その開閉状態に対応する設定圧力を算出して、圧力センサ３３により検出される液体圧力Ｐ０が算出された設定圧力となるように、電空レギュレータ３２を制御することもできる。すなわち、図５に示すように、複数の開閉弁２１の開閉状態が変更されたか否か判定し（Ｓ４１）、変更されたと判定した場合（Ｓ４１：ＹＥＳ）、その開閉状態についてＳ１２〜Ｓ１９の処理を実行し、そして算出した設定圧力により図４のＳ３３〜Ｓ３４の処理を実行すればよい。

こうした構成によっても、圧力センサ３３により検出される液体圧力Ｐ０が、算出された設定圧力となった場合は、各分岐ラインＬＮ１〜ＬＮｎへ供給される液体の流量が目標流量となる。したがって、複数の分岐ラインＬＮ１〜ＬＮｎの開閉状態にかかわらず、各分岐ラインＬＮ１〜ＬＮｎへ供給される液体の流量が目標流量からずれることを抑制することができる。

・上記実施形態では、圧力センサ３３により、供給ライン１２において全ての分岐ラインＬＮ１〜ＬＮｎの分岐点Ｃ１〜Ｃｎよりも上流の部分（Ｋ点）の液体圧力Ｐ０を検出した。しかしながら、図６に示すように、圧力センサ３３により、供給ライン１２において全ての分岐ラインＬＮ１〜ＬＮｎの分岐点Ｃ１〜Ｃｎよりも下流の部分（Ｋ点）の液体圧力Ｐ０を検出することもできる。この場合は、図２のＳ１５の処理を、以下のように変更すればよい。

ここで、上記実施形態と同様に、分岐ラインＬＮａの開閉弁２１のみが閉状態であり、分岐ラインＬＮｂ〜ＬＮｄの開閉弁２１は開状態であるとする。Ｓ１２の処理によりＫ点での液体圧力Ｐ０が検出されており、Ｓ１４の処理により分岐点Ｃｄでの分岐点圧力Ｐｄが算出されている。このため、分岐点Ｃｄでの分岐点圧力Ｐｄから、Ｋ点での液体圧力Ｐ０を引くことにより、分岐点ＣｄとＫ点との間の圧力損失ΔＰ（ΔＰｄ）を算出する。そして、図２のＳ１９の処理を、以下のように変更すればよい。

Ｑ＝ｋ×Ｃｖ×√（Ｐ１−Ｐ２）の式に基づいて、分岐ラインＬＮｄの検出流量が上記変更後の検出流量（目標流量）となるように、設定圧力（Ｋ点での検出圧力の目標圧力）を算出する。すなわち、分岐ラインＬＮｄにおいて、目標流量を液体流量Ｑに代入し、実験等により求められた値を係数ｋ，Ｃｖに代入し、大気圧を二次側圧力Ｐ２に代入することにより、一次側圧力Ｐ１（分岐点圧力Ｐｄ）を算出する。そして、分岐点圧力Ｐｄから、分岐点ＣｄとＫ点との間の圧力損失ΔＰを減算することにより、設定圧力を算出する。

・また、図７に示すように、圧力センサ３３により、供給ライン１２において全ての分岐ラインＬＮ１〜ＬＮｎの分岐点Ｃ１〜Ｃｎの中間部分（Ｋ点）の液体圧力Ｐ０を検出することもできる。この場合は、図２のＳ１５の処理を、以下のように変更すればよい。

ここでも、上記実施形態と同様に、分岐ラインＬＮａの開閉弁２１のみが閉状態であり、分岐ラインＬＮｂ〜ＬＮｄの開閉弁２１は開状態であるとする。Ｓ１２の処理によりＫ点での液体圧力Ｐ０が検出されており、Ｓ１４の処理により分岐点Ｃｃでの分岐点圧力Ｐｃが算出されている。このため、Ｋ点での液体圧力Ｐ０から、分岐点Ｃｃでの分岐点圧力Ｐｃを引くことにより、Ｋ点と分岐点Ｃｃとの間の圧力損失ΔＰ（ΔＰｃ）を算出する。そして、図２のＳ１９の処理を、以下のように変更すればよい。

Ｑ＝ｋ×Ｃｖ×√（Ｐ１−Ｐ２）の式に基づいて、分岐ラインＬＮｃの検出流量が上記変更後の検出流量（目標流量）となるように設定圧力を算出する。すなわち、分岐ラインＬＮｃにおいて、目標流量を液体流量Ｑに代入し、実験等により求められた値を係数ｋ，Ｃｖに代入し、大気圧を二次側圧力Ｐ２に代入することにより、一次側圧力Ｐ１（分岐点圧力Ｐｃ）を算出する。そして、分岐点圧力Ｐｃに、Ｋ点と分岐点Ｃｃとの間の圧力損失ΔＰを加算することにより、設定圧力を算出する。

・上記実施形態では、図２のＳ１２〜Ｓ１９の処理を実行することにより、設定圧力を算出した。しかしながら、これらの処理に代えて、圧力センサ３３によりＫ点での液体圧力Ｐ０を検出しながら設定圧力を変更し、開閉弁２１の開かれた各分岐通路へ供給される液体流量が、目標流量又は変更後の目標流量になった時の設定圧力を、その時の開閉状態に対応する設定圧力として算出することもできる。

・ホストＰＣ４０により図２の処理を一度実行した後は、設定された対応関係を用いてコントローラ３０により図４の処理のみを実行してもよい。また、ホストＰＣ４０により図２の処理を定期的に実行することにより、経時変化等により、各分岐ラインＬＮ１〜ＬＮｎにおける液体の流通特性が変化したとしても、対応関係を適切に維持することができる。

・コントローラ３０の機能の一部をホストＰＣ４０により実行したり、ホストＰＣ４０の機能の一部をコントローラ３０により実行したりすることもできる。また、コントローラ３０とホストＰＣ４０とを、一体の制御装置（液体供給制御装置）として実現することもできる。その場合、コントローラ３０にホストＰＣ４０の機能を付加してもよいし、ホストＰＣ４０にコントローラ３０の機能を付加してもよい。

１０…液体供給システム、１２…供給ライン（供給通路）、２１…開閉弁、２２…可変絞り、３０…コントローラ（液体供給制御装置）、３１…リリーフ弁、３２…電空レギュレータ、３３…圧力センサ（圧力検出部）、３４…流量計（流量検出部）、４０…ホストＰＣ（液体供給制御装置）、ＬＮ１〜ＬＮｎ，ＬＮａ〜ＬＮｄ…分岐ライン。

Claims (9)

1. 液体を供給する供給通路と、前記供給通路から分岐する複数の分岐通路と、前記複数の分岐通路をそれぞれ開閉する開閉弁と、前記供給通路内の液体圧力を調整する圧力調整部と、前記供給通路内の液体圧力を検出する圧力検出部と、を備える液体供給システムに適用される液体供給制御装置であって、
   前記複数の開閉弁の開閉状態と前記供給通路内の液体圧力の目標圧力との対応関係を記憶している記憶部と、
   前記記憶部により記憶されている前記対応関係と前記複数の開閉弁の開閉状態とに基づいて、前記目標圧力を算出する目標圧力算出部と、
   前記圧力検出部により検出される前記液体圧力が、前記目標圧力算出部により算出される前記目標圧力となるように、前記圧力調整部を制御する制御部と、
   を備え、
   前記液体供給システムは、前記複数の分岐通路へそれぞれ供給される前記液体の流量を検出する流量検出部を備え、
   前記流量検出部により検出される前記液体の流量に基づいて、前記記憶部により記憶されている前記対応関係における前記目標圧力を設定する設定部を備えることを特徴とする液体供給制御装置。
2. 前記設定部は、
   前記流量検出部により検出される前記液体の流量に基づいて、前記複数の分岐通路のそれぞれの分岐点における液体圧力である分岐点圧力を算出する分岐点圧力算出部と、
   前記分岐点圧力算出部により算出される前記分岐点圧力と、前記圧力検出部により検出される前記液体圧力とに基づいて、前記圧力検出部による検出位置と各分岐点との間の各圧力損失を算出する圧力損失算出部と、
   前記複数の開閉弁の開閉状態、各分岐通路へ供給される前記液体の目標流量、及び前記圧力損失算出部により算出される前記各圧力損失に基づいて、前記対応関係における前記目標圧力を算出する目標圧力算出部と、
   を備える請求項１に記載の液体供給制御装置。
3. 前記設定部は、各分岐通路へ供給される前記液体の目標流量と、前記流量検出部により検出される前記液体の流量とのそれぞれの偏差の最大値が最も小さくなるように、前記記憶部により記憶されている前記対応関係における前記目標圧力を設定する請求項１又は２に記載の液体供給制御装置。
4. 前記設定部は、各分岐通路へ供給される前記液体の目標流量と、前記流量検出部により検出される前記液体の流量とのそれぞれの偏差の合計が最も小さくなるように、前記記憶部により記憶されている前記対応関係における前記目標圧力を設定する請求項１又は２に記載の液体供給制御装置。
5. 液体を供給する供給通路と、前記供給通路から分岐する複数の分岐通路と、前記複数の分岐通路をそれぞれ開閉する開閉弁と、前記供給通路内の液体圧力を調整する圧力調整部と、前記供給通路内の液体圧力を検出する圧力検出部と、前記複数の分岐通路へそれぞれ供給される前記液体の流量を検出する流量検出部と、を備える液体供給システムに適用される液体供給制御装置であって、
   前記流量検出部により検出される前記液体の流量に基づいて、前記複数の分岐通路のそれぞれの分岐点における液体圧力である分岐点圧力を算出する分岐点圧力算出部と、
   前記分岐点圧力算出部により算出される前記分岐点圧力と、前記圧力検出部により検出される前記液体圧力とに基づいて、前記圧力検出部による検出位置と各分岐点との間の各圧力損失を算出する圧力損失算出部と、
   前記複数の分岐通路のうち前記開閉弁の開かれた分岐通路へ供給される前記液体の目標流量と、前記圧力損失算出部により算出される前記各圧力損失とに基づいて、前記供給通路内の液体圧力の目標圧力を算出する目標圧力算出部と、
   前記圧力検出部により検出される前記液体圧力が、前記目標圧力算出部により算出される前記目標圧力となるように、前記圧力調整部を制御する制御部と、
   を備えることを特徴とする液体供給制御装置。
6. 前記目標圧力算出部は、各分岐通路へ供給される前記液体の目標流量と、前記流量検出部により検出される前記液体の流量とのそれぞれの偏差の最大値が最も小さくなるように、前記目標圧力を算出する請求項５に記載の液体供給制御装置。
7. 前記目標圧力算出部は、各分岐通路へ供給される前記液体の目標流量と、前記流量検出部により検出される前記液体の流量とのそれぞれの偏差の合計が最も小さくなるように、前記目標圧力を算出する請求項５に記載の液体供給制御装置。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の液体供給制御装置と、
   液体を供給する供給通路と、前記供給通路から分岐する複数の分岐通路と、前記複数の分岐通路をそれぞれ開閉する開閉弁と、前記供給通路内の液体圧力を調整する圧力調整部と、前記供給通路内の液体圧力を検出する圧力検出部と、前記複数の分岐通路へそれぞれ供給される前記液体の流量を検出する流量検出部と、
   を備える液体供給システム。
9. 前記圧力検出部は、前記供給通路において全ての分岐通路の分岐点よりも上流の部分の液体圧力を検出する請求項８に記載の液体供給システム。

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