流量制御装置
【課題】分岐配管に取り付けられた流量制御弁の開閉に伴う他の分岐配管における冷温水の急峻な流量変動を抑制する。
【解決手段】冷温水発生器１１から送り出された冷温水が循環する主配管１２と、冷温水を主配管１２から取り込む往路管１３ａ−１，１３ｂ−１，１３ｃ−１，１３ｄ−１および戻す復路管１３ａ−２，１３ｂ−２，１３ｃ−２，１３ｄ−２を介して主配管１２に接続されたファンコイル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄと、復路管１３ａ−２，１３ｂ−２，１３ｃ−２，１３ｄ−２を流れる冷温水の流量を制御する流量制御弁１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄと、復路管１３ａ−２，１３ｂ−２，１３ｃ−２，１３ｄ−２に設けられ、流量制御弁１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄを迂回してその上流側と下流側とを連通するバイパス配管１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄとを有する構成とする。
【解決手段】冷温水発生器１１から送り出された冷温水が循環する主配管１２と、冷温水を主配管１２から取り込む往路管１３ａ−１，１３ｂ−１，１３ｃ−１，１３ｄ−１および戻す復路管１３ａ−２，１３ｂ−２，１３ｃ−２，１３ｄ−２を介して主配管１２に接続されたファンコイル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄと、復路管１３ａ−２，１３ｂ−２，１３ｃ−２，１３ｄ−２を流れる冷温水の流量を制御する流量制御弁１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄと、復路管１３ａ−２，１３ｂ−２，１３ｃ−２，１３ｄ−２に設けられ、流量制御弁１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄを迂回してその上流側と下流側とを連通するバイパス配管１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄとを有する構成とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は流量制御装置関し、特に熱負荷対象装置に供給される流体の流量を制御する流量制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ビル建築における空調設備には、ファンコイル、エアーハンドリングユニットなどが使用されており、そのなかでもファンコイルが多数用いられている。
【０００３】
このファンコイルは、効率的に性能が発揮できる温度範囲を有しており、当該温度範囲に維持するために、冷温水（流体）により調温することが必要とされる。
【０００４】
ここで、冷温水は、流体供給源である冷温水発生器に接続された主配管から分岐した配管（分岐配管）を通して負荷対象であるファンコイル（熱負荷対象装置）の冷温水コイルに供給されている。そして、冷温水発生器は、一定温度且つ一定圧力（定温定流量）で冷温水を送り出している。
【０００５】
前述のようにファンコイルが多数用いられ、ファンコイルの運用態様がまちまちであるために発熱量に差がある場合には、全てのファンコイルに一様に冷温水を供給したならば、一部のファンコイルが過冷却および過加熱となって熱エネルギーの無駄が生じることになる。
【０００６】
このような無駄を防止するためには、分岐配管にバルブを取り付け、ファンコイルに供給される冷温水の流量を個別に調整することが考えられる。
【０００７】
なお、冷温水などの流体を熱負荷対象装置に供給するための流量制御装置としては、例えば下記特許文献１や特許文献２に記載されたものが知られている。
【特許文献１】特許第３５３０８２４号公報
【特許文献２】特開２００３−１０６７３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、ある分岐配管（第１の分岐配管）のバルブの開度が調整されることにより流体の流量変動があると、それが直ちに隣の分岐配管（第２の分岐配管）に影響を及ぼして急峻に流量が増加し、今度は第２の分岐配管に接続されたファンコイルが過冷却または過加熱になってしまう。これを防止するために第２の分岐配管のバルブの開度が調整されると、さらにその隣の第３の分岐配管の流量が増加するので、今度は第３の分岐配管のバルブの開度が調整される。
【０００９】
このように、ある分岐配管で流量変動があると、隣接する分岐配管の流量が連鎖的に増加するので、これを防止するために各分岐配管に取り付けられたバルブが連鎖的且つ頻繁に作動することになる。
【００１０】
ファンコイルから送り出される冷温水の温度を測定する温度センサを分岐配管の外周壁に取り付けることにより実質的に温度センサの感度を鈍くしてバルブの動作速度を緩くすることも考えられるが、バルブが開閉すること自体は避けられないので、隣接する系における急峻な流量増加という弊害をなくすことはできない。
【００１１】
そこで、本発明は、分岐配管に取り付けられたバルブの開閉に伴う他の分岐配管における流体の急峻な流量変動を抑制することのできる流量制御装置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】
【００１２】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の本発明の流体制御装置は、一方端が流体供給源の出力側に、他方端が当該流体供給源の入力側にそれぞれ接続され、前記流体供給源から送り出された流体が流れる主配管と、流体を前記主配管から取り込む往路管および流体を主配管に戻す復路管からなる分岐配管を介して前記主配管に接続された複数の熱負荷対象装置と、前記往路管または前記復路管に取り付けられ、当該管を流れる流体の流量を制御する流量制御弁と、前記流量制御弁の取り付けられた前記往路管または前記復路管に設けられ、前記流量制御弁を迂回して当該流量制御弁の上流側と下流側とを連通するバイパス配管と、を有することを特徴とする。
【００１３】
請求項２に記載の本発明の流体制御装置は、一方端が流体供給源の出力側に、他方端が当該流体供給源の入力側にそれぞれ接続され、前記流体供給源から送り出された流体が流れる主配管と、流体を前記主配管から取り込む往路管および流体を主配管に戻す復路管からなる分岐配管を介して前記主配管に接続された複数の熱負荷対象装置と、前記往路管または前記復路管に設けられたバイパス配管と、前記バイパス配管の上流側分岐部に取り付けられた三方弁と、を有することを特徴とする。
【００１４】
請求項３に記載の本発明は、請求項１または２記載の発明の構成に加えて、前記バイパス配管には、当該バイパス配管を流れる流体の流量を調整するバイパス制御弁が設けられていることを特徴とする。
【００１５】
請求項４に記載の本発明は、請求項３記載の発明の構成に加えて、前記バイパス制御弁は、二次側に一定の流量の流体を供給する定流量弁であることを特徴とする。
【００１６】
請求項５に記載の本発明は、請求項１〜４の何れか一項に記載の発明の構成に加えて、前記復路管に取り付けられ、当該復路管を流れる流体の温度を測定する温度センサと、前記温度センサの測定結果に応じて前記流量制御弁または前記三方弁の開度を制御する制御部と、をさらに有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば以下の効果を奏することができる。
【００１８】
すなわち、本発明によれば、バルブ（流量制御弁・三方弁）を操作することにより流体の流量が絞られてもバイパス配管内に所定量の流体が流れるので、分岐配管における冷温水の流量変動幅が小さくなる。これにより、他の分岐配管に対する流量変動の影響が緩和されて流体の急峻な流量変動を抑制することが可能になる。
【００１９】
また、分岐配管に取り付けられたバルブの開閉に伴う他の分岐配管における流体の急峻な流量変動が抑制されることから、バルブの頻繁な作動が防止されて、装置全体の省エネルギー化を図ることが可能になる。
【００２０】
さらに、バイパス配管により所定量の流体の流れが確保されるので、流量制御装置に接続された熱負荷対象装置の加熱等、異常な温度変動を防止することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照しつつさらに具体的に説明する。ここで、添付図面において同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複した説明は省略されている。なお、ここでの説明は本発明が実施される最良の形態であることから、本発明は当該形態に限定されるものではない。
【００２２】
図１は本発明の一実施の形態である流体制御装置を示す概念図、図２は図１の流体制御装置の要部を拡大して示す図、図３は図１の流体制御装置における分岐配管での流量変動を比較例とともに示すグラフ、図４は図１の流体制御装置における分岐配管での流量変動とそれに伴う他の分岐配管での流量変動を示すグラフ、図５は比較例である流体制御装置における分岐配管での流量変動とそれに伴う他の分岐配管での流量変動を示すグラフ、図６は図１の流体制御装置の系全体における流量変動を比較例とともに示すグラフ、図７は本発明の変形例としての流体制御装置の要部を拡大して示す図である。
【００２３】
本実施の形態の流体制御装置は、例えばビル建築における空調設備において用いられるファンコイル（熱負荷対象装置）１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄに供給される流体の流量を制御して、ファンコイル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを所定温度範囲に維持して効率的に性能が発揮できるようにするために用いられる。
【００２４】
図１および図２において、このような流体制御装置は、ファンコイル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを冷却するための媒体である冷温水（流体）を生成する冷温水発生器（流体供給源）１１を有しており、この冷温水発生器１１には主配管１２が接続されている。すなわち、冷温水発生器１１における冷温水が送り出される側、つまり出力側１１ａには主配管１２の一方端が、送り出された冷温水が戻って来る側、つまり入力側１１ｂには主配管１２の他方端が、それぞれ接続されている。
【００２５】
また、冷温水発生器１１から送り出された冷温水を図１の矢印で示す方向に流して再び冷温水発生器１１に戻すために、主配管１２上にはポンプ２２が取り付けられている。
【００２６】
主配管１２には複数の分岐配管１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄが接続されている。これらの分岐配管１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄは、冷温水を主配管１２から取り込む往路管１３ａ−１，１３ｂ−１，１３ｃ−１，１３ｄ−１と、取り込んだ冷温水を主配管１２に戻す復路管１３ａ−２，１３ｂ−２，１３ｃ−２，１３ｄ−２とからなり、前述したファンコイル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄは一対の往路管１３ａ−１，１３ｂ−１，１３ｃ−１，１３ｄ−１と復路管１３ａ−２，１３ｂ−２，１３ｃ−２，１３ｄ−２とを介して主配管１２に接続されている。
【００２７】
そして、主配管１２から往路管１３ａ−１，１３ｂ−１，１３ｃ−１，１３ｄ−１により冷温水を取り込んでファンコイル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄは所定の温度範囲に維持された状態で運転される。また、ファンコイル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを冷却することにより温度が高くなった冷温水は、復路管１３ａ−２，１３ｂ−２，１３ｃ−２，１３ｄ−２から主配管１２へと戻される。
【００２８】
復路管１３ａ−２，１３ｂ−２，１３ｃ−２，１３ｄ−２から主配管１２へと戻された冷温水（つまり、温度が適正範囲を超えた冷温水）が往路管１３ａ−１，１３ｂ−１，１３ｃ−１，１３ｄ−１からファンコイル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄへと取り込まれることがないように、復路管１３ａ−２，１３ｂ−２，１３ｃ−２，１３ｄ−２は往路管１３ａ−１，１３ｂ−１，１３ｃ−１，１３ｄ−１の下流側に接続されている。
【００２９】
なお、本実施の形態において、ファンコイル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄは、例えば部屋の大きさや使用形態によって異なっており、これに伴ってそれぞれのスペックは相違している。
【００３０】
復路管１３ａ−２，１３ｂ−２，１３ｃ−２，１３ｄ−２には、ファンコイル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄで使用されて復路管１３ａ−２，１３ｂ−２，１３ｃ−２，１３ｄ−２に送り出された冷温水の水温を測定する温度センサ１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ、および復路管１３ａ−２，１３ｂ−２，１３ｃ−２，１３ｄ−２を流れる冷温水の流量を制御するバルブである流量制御弁１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄが設けられている。また、流量制御弁１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄには、この流量制御弁１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄの弁体を動作させる電動式あるいは空圧式のアクチュエータ１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄが取り付けられている。
【００３１】
そして、各分岐配管１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄに対応して、前述した温度センサ１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄの測定結果に応じてアクチュエータ１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄを駆動し、これにより流量制御弁１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄの開度を制御する制御部１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄが設けられている。
【００３２】
この制御部１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄでは、温度センサ１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄにより測定された復路管１３ａ−２，１３ｂ−２，１３ｃ−２，１３ｄ−２を流れる冷温水の水温が所定レベルよりも高いときには、ファンコイン１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄの冷却が不足していると判断してより多くの冷温水が往路管１３ａ−１，１３ｂ−１，１３ｃ−１，１３ｄ−１から取り込まれるように、アクチュエータ１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄを駆動して流量制御弁１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄの弁体を開く方向に動作させる。また、温度センサ１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄにより測定された復路管１３ａ−２，１３ｂ−２，１３ｃ−２，１３ｄ−２を流れる冷温水の水温が所定レベルよりも低いときには、ファンコイル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄが過冷却になっていると判断してより少ない冷温水が往路管１３ａ−１，１３ｂ−１，１３ｃ−１，１３ｄ−１から取り込まれるように、アクチュエータ１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄを駆動して流量制御弁１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄの弁体を閉じる方向に動作させる。
【００３３】
図示するように、流量制御弁１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄの取り付けられた復路管１３ａ−２，１３ｂ−２，１３ｃ−２，１３ｄ−２には、この流量制御弁１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄを迂回してその上流側と下流側とを連通するバイパス配管１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄが分岐継手２０を介して接続されている。そして、バイパス配管１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄには、例えばニードル弁など手動調整式のバイパス制御弁１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄが設けられている。したがって、作業者がバイパス制御弁１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄを操作することにより、バイパス配管１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄを流れる流体の流量が調整可能になっている。
【００３４】
次に、このような構成を有する流体制御装置のセッティング手順について説明する。
【００３５】
最初にバイパス配管１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄに取り付けられたバイパス制御弁１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄを全開にするとともに、復路管１３ａ−２，１３ｂ−２，１３ｃ−２，１３ｄ−２に取り付けられた流量制御弁１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄを全閉にし、ポンプ２２を作動させて冷温水発生器１１で生成された冷温水を主配管１２から分岐配管１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ、バイパス配管１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄへと流す。
【００３６】
そして、バイパス配管１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄを経由した流路のみに冷温水を流しながらそれぞれのバイパス制御弁１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄを調整して各ファンコイル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄの負荷に対応した所定量（例えば最小流量）の冷温水が確保できるように調整する。
【００３７】
このようなセッティングが終了したならば流体制御装置の運転を開始し、制御部１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄにより流量制御弁１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄの開度を制御して分岐配管１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄを流れる冷温水の流量をコントロールする。
【００３８】
なお、バイパス配管１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄの内径を、各ファンコイル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄの負荷に対応した最小流量の冷温水が流れることのできる大きさに設定すれば、バイパス制御弁１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄは不要になるとも考えられる。しかしながら、ポンプ２２に近い分岐配管（ここでは分岐配管１３ａ）と遠い分岐配管（ここでは分岐配管１３ｄ）とでは元圧（分岐配管内の流体圧力＝一次圧）が異なり、ポンプ２２に近い分岐配管の元圧の方が高くなるので、ファンコイルの負荷のみで一義的に決定することはできない。そこで、バイパス制御弁１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄを設けることにより、ポンプ２２に近い分岐配管１３ａのバイパス制御弁１９ａをポンプ２２に遠い分岐配管１３ｄのバイパス制御弁１９ｄよりも絞るようにして流量のバランス調整ができるようにしたものである。但し、元圧の差が実質的に無視できるような場合であれば、本実施の形態のようなバイパス制御弁１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄを設けなくてもよい。
【００３９】
ここで、制御部１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄによりアクチュエータ１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄを介して流量制御弁１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄの開度を制御することにより最小限の流量を確保することも可能ではあるが、本実施の形態では、次の２つの理由により、バイパス配管１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄとバイパス制御弁１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄとで最小限の流量を確保するようにしている。
【００４０】
すなわち、第１の理由は、流量制御弁１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄの最小分解能が粗い場合には、流量の微調整ができないからである。また、最小分解能を上げると、これに対応した制御部１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄのプログラム変更が必要になってくるのはもとより、流量制御弁１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ自体の流量制御能力を上げなければならず、これには部品の加工および組み立てを一層高精度に行わなければならなくなり、コスト高になってしまうからである。
【００４１】
第２の理由は、分岐配管１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄを流れる冷温水の流量が多く、そのために流量制御弁１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄの口径が大きくなった場合には、微調整自体が困難になるからである。
【００４２】
次に、本実施の形態の流体制御装置における冷温水の流れについて説明する。
【００４３】
前述のように、制御部１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄにより流量制御弁１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄの開度を制御して分岐配管１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄを流れる冷温水の流量をコントロールしながらファンコイル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを使用している状態において、例えばファンコイル１０ａから復路管１３ａ−２に送り出された冷温水の水温が規定温度よりも低いことが温度センサ１４ａの測定結果から判明したとする。
【００４４】
この場合には、ファンコイル１０ａが過冷却状態となっているので、制御部１７ａからアクチュエータ１６ａに指令が出され、流量制御弁１５ａの弁体は復路管１３ａ−２を流れる冷温水の流量を絞る方向に変位する。これにより、主配管１２から分岐配管１３ａへと流入する冷温水の流量が減少してファンコイル１０ａの過冷却が防止される。
【００４５】
このときの、分岐配管１３ａにおける冷温水の流量変動を図３に示す。図３のグラフにおいて、実線で示すものが以上説明した場合における分岐配管１３ａにおける冷温水の流量変動である。なお、図３においては、流量制御弁１５ａが全閉になった場合を示している。
【００４６】
図示するように、流量制御弁１５ａが全閉になった場合にはバイパス配管１８ａを経由した流路のみにバイパス制御弁１９ａの開度に応じた冷温水が流れるので、ファンコイル１０ａの負荷に対応した最小流量の冷温水が確保されている。一方、バイパス配管１８ａを設けない場合（比較例）には、図３の破線で示すように、流量制御弁１５ａが全閉になった場合には分岐配管１３ａには冷温水が全く流れなくなるので、ファンコイル１０ａの温度が異常上昇するおそれが発生する。
【００４７】
さて、本実施の形態の流体制御装置において、分岐配管１３ａの復路管１３ａ−２に取り付けられた流量制御弁１５ａの開度が調整されることによる冷温水の流量が減少すると、一時的に流量制御弁１５ａの上流側の水圧が上昇する。すると、この水圧の上昇によってバイパス配管１８ａに流入する冷温水の単位時間当り流量が増加するので、分岐配管１３ａ全体としての冷温水の流量変動幅は流量制御弁１５ａの開度調整幅よりも小さくなる。
【００４８】
したがって、破線で示す分岐配管１３ａでの流量変動があっても、それに伴う隣接した分岐配管１３ｂでの流量変動は図４において示す変動幅ｔにとどまる。
【００４９】
これに対して、本実施の形態のようにバイパス配管が設けられていない場合には、ある分岐配管（第１の分岐配管）における水圧上昇が直接的に隣接した分岐配管（第２の分岐配管）における流体の流量変動として作用するので、図５に示すように、破線で示す第１の分岐配管での流量変動があると、第２の分岐配管では急峻に流量が増加する（変動幅Ｔ）。すると、第２の分岐配管における流量増加を抑制するために第２の分岐配管に設けられた流量制御弁の開度が調整されることとなり、これに伴う第２の分岐配管での流量変動の影響をさらにその隣の第３の分岐配管が連鎖的に受けて第３の分岐配管の流量制御弁の開度が調整されることになる。つまり、ある分岐配管で流量変動があると、隣接する分岐配管の流量が連鎖的に増加し、これを防止するために各分岐配管に取り付けられた流量制御弁が連鎖的且つ頻繁に作動することになる。
【００５０】
しかしながら、前述のように、本実施の形態では、例えば流量制御弁１５ａを操作することにより分岐配管１３ａにおける流体の流量が絞られると、一時的にバイパス配管１８ａ内に流れ込む流体の単位時間当り流量が増加してバイパス配管１８ａに所定量の冷温水が流れ、分岐配管１３ａにおける冷温水の流量変動幅が小さくなるので、他の分岐配管１３ｂ，１３ｃ，１３ｄに対する流量変動の影響が緩和されてこれらの分岐配管１３ｂ，１３ｃ，１３ｄにおける冷温水の急峻な流量変動を抑制することが可能になる。なお、図６において、本実施の形態の流体制御装置における系全体での流量変動（実線）を比較例（破線）とともに示す。
【００５１】
また、このように分岐配管１３ａに取り付けられた流量制御弁１５ａの開閉に伴う他の分岐配管１３ｂ，１３ｃ，１３ｄにおける流体の急峻な流量変動が抑制されることから、流量制御弁１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄの頻繁な作動が防止されるので、装置全体の省エネルギー化を図ることが可能になる。
【００５２】
さらに、前述のように、バイパス配管１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄにより所定量の冷温水の流れが確保されるので、流量制御装置に接続されたファンコイル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄの加熱等、異常な温度変動を防止することが可能になる。
【００５３】
さて、以上の実施の形態の流体制御装置においては、復路管１３ａ−２，１３ｂ−２，１３ｃ−２，１３ｄ−２に流量制御弁１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄを取り付けた場合が示されているが、図７に示すように、バイパス配管１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄにおける上流側の分岐部に、冷温水の流量を制御するバルブとして三方弁２１を取り付けるようにしてもバイパス配管１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄに所定量の冷温水が流れるので、同様の作用効果が得られる。
【００５４】
このような流体制御装置においては、通常の運転時には、三方弁２１の弁体を、冷温水が復路管１３ａ−２，１３ｂ−２，１３ｃ−２，１３ｄ−２のみを流れ、バイパス配管１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄには流れない位置（図７において、弁体の方向を引き出して示した右側の図）、あるいは冷温水が復路管１３ａ−２，１３ｂ−２，１３ｃ−２，１３ｄ−２およびバイパス配管１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄの双方を流れる位置にセットする。
【００５５】
そして、あるファンコイル（例えばファンコイル１０ａ）が過冷却状態となったならば、アクチュエータ１６ａを介して三方弁２１の弁体を回動させ、これを冷温水がバイパス配管１８ａのみを流れ、復路管１３ａ−２には流れない位置（図７において、弁体の方向を引き出して示した左側の図）、あるいは冷温水が復路管１３ａ−２およびバイパス配管１８ａの双方を流れるが復路管１３ａ−２にはより少量の冷温水しか流れない位置にセットする。
【００５６】
このように、バルブとして三方弁２１を用い、これを分岐部に取り付けることにより、当該部分の分岐継手（図２における上流側の分岐継手２０参照）が不要になり、コストダウンを図ることが可能になる。
【００５７】
また、バイパス制御弁１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄには、一次側の圧力変動とは無関係に二次側に一定の流量の流体を供給することのできる定流量弁を用いることができる。
【００５８】
定流量弁を用いれば、例えばニードル弁などを用いた場合のようにバイパス配管１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄを流れる冷温水の流量を調整する必要がないので、流体制御装置のセッティングにおける工数削減になる。
【００５９】
なお、前述のように、ポンプ２２に近い分岐配管１３ａのバイパス制御弁１９ａをポンプ２２に遠い分岐配管１３ｄのバイパス制御弁１９ｄよりも絞るようにして流量のバランス調整をする必要があることから、定流量弁には、当該定流量弁に装着されているカートリッジを交換するだけで目的とする流量に設定可能なタイプのものを用いるのがよい。
【００６０】
以上の説明において、主配管１２には４つの分岐配管１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄが接続され、合計４台のファンコイル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄが表されているが、分岐配管やファンコイルの数は必要なだけ設定することができる。
【００６１】
また、以上の説明において、流量制御弁や三方弁、バイパス配管は復路管に取り付けられているが、往路管に取り付けられていてもよい。
【００６２】
なお、流量制御弁や三方弁、バイパス配管は、図２または図７に示すように、継手２０を用いてユニット化されているので、このユニット前後に接続した継手Ａ，Ｂを介して、既存の復路管または往路管に容易に装着することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
以上の説明においては、本発明の流体制御装置を空調用ファインコイルに適用しているが、本発明の流体制御装置はファンコイルの温調用に限定されるものではなく、例えば半導体製造の真空プロセスなどで使用される熱負荷対象装置であるドライポンプの冷却、自動車製造装置の溶接ロボット、空調機、熱源（チラー、ボイラーなど）、給湯器など様々な熱負荷対象装置の調温用（冷却用および加熱用）として適用することができる。
【００６４】
したがって、主配管、分岐配管およびバイパス配管を流れるものは冷温水のみならず広く流体であればよく、不活性ガスなどの気体などを流すようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の一実施の形態である流体制御装置を示す概念図である。
【図２】図１の流体制御装置の要部を拡大して示す図である。
【図３】図１の流体制御装置における分岐配管での流量変動を比較例とともに示すグラフである。
【図４】図１の流体制御装置における分岐配管での流量変動とそれに伴う他の分岐配管での流量変動を示すグラフである。
【図５】比較例である流体制御装置における分岐配管での流量変動とそれに伴う他の分岐配管での流量変動を示すグラフである。
【図６】図１の流体制御装置の系全体における流量変動を比較例とともに示すグラフである。
【図７】本発明の変形例としての流体制御装置の要部を拡大して示す図である。
【符号の説明】
【００６６】
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ ファンコイル（熱負荷対象装置）
１１ 冷温水発生器（流体供給源）
１１ａ 出力側
１１ｂ 入力側
１２ 主配管
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ 分岐配管
１３ａ−１，１３ｂ−１，１３ｃ−１，１３ｄ−１ 往路管
１３ａ−２，１３ｂ−２，１３ｃ−２，１３ｄ−２ 復路管
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ 温度センサ
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ 流量制御弁（バルブ）
１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ アクチュエータ
１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ 制御部
１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ バイパス配管
１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄ バイパス制御弁
２０ 分岐継手
２１ 三方弁（バルブ）
２２ ポンプ
Ａ，Ｂ 継手
【技術分野】
【０００１】
本発明は流量制御装置関し、特に熱負荷対象装置に供給される流体の流量を制御する流量制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ビル建築における空調設備には、ファンコイル、エアーハンドリングユニットなどが使用されており、そのなかでもファンコイルが多数用いられている。
【０００３】
このファンコイルは、効率的に性能が発揮できる温度範囲を有しており、当該温度範囲に維持するために、冷温水（流体）により調温することが必要とされる。
【０００４】
ここで、冷温水は、流体供給源である冷温水発生器に接続された主配管から分岐した配管（分岐配管）を通して負荷対象であるファンコイル（熱負荷対象装置）の冷温水コイルに供給されている。そして、冷温水発生器は、一定温度且つ一定圧力（定温定流量）で冷温水を送り出している。
【０００５】
前述のようにファンコイルが多数用いられ、ファンコイルの運用態様がまちまちであるために発熱量に差がある場合には、全てのファンコイルに一様に冷温水を供給したならば、一部のファンコイルが過冷却および過加熱となって熱エネルギーの無駄が生じることになる。
【０００６】
このような無駄を防止するためには、分岐配管にバルブを取り付け、ファンコイルに供給される冷温水の流量を個別に調整することが考えられる。
【０００７】
なお、冷温水などの流体を熱負荷対象装置に供給するための流量制御装置としては、例えば下記特許文献１や特許文献２に記載されたものが知られている。
【特許文献１】特許第３５３０８２４号公報
【特許文献２】特開２００３−１０６７３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、ある分岐配管（第１の分岐配管）のバルブの開度が調整されることにより流体の流量変動があると、それが直ちに隣の分岐配管（第２の分岐配管）に影響を及ぼして急峻に流量が増加し、今度は第２の分岐配管に接続されたファンコイルが過冷却または過加熱になってしまう。これを防止するために第２の分岐配管のバルブの開度が調整されると、さらにその隣の第３の分岐配管の流量が増加するので、今度は第３の分岐配管のバルブの開度が調整される。
【０００９】
このように、ある分岐配管で流量変動があると、隣接する分岐配管の流量が連鎖的に増加するので、これを防止するために各分岐配管に取り付けられたバルブが連鎖的且つ頻繁に作動することになる。
【００１０】
ファンコイルから送り出される冷温水の温度を測定する温度センサを分岐配管の外周壁に取り付けることにより実質的に温度センサの感度を鈍くしてバルブの動作速度を緩くすることも考えられるが、バルブが開閉すること自体は避けられないので、隣接する系における急峻な流量増加という弊害をなくすことはできない。
【００１１】
そこで、本発明は、分岐配管に取り付けられたバルブの開閉に伴う他の分岐配管における流体の急峻な流量変動を抑制することのできる流量制御装置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】
【００１２】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の本発明の流体制御装置は、一方端が流体供給源の出力側に、他方端が当該流体供給源の入力側にそれぞれ接続され、前記流体供給源から送り出された流体が流れる主配管と、流体を前記主配管から取り込む往路管および流体を主配管に戻す復路管からなる分岐配管を介して前記主配管に接続された複数の熱負荷対象装置と、前記往路管または前記復路管に取り付けられ、当該管を流れる流体の流量を制御する流量制御弁と、前記流量制御弁の取り付けられた前記往路管または前記復路管に設けられ、前記流量制御弁を迂回して当該流量制御弁の上流側と下流側とを連通するバイパス配管と、を有することを特徴とする。
【００１３】
請求項２に記載の本発明の流体制御装置は、一方端が流体供給源の出力側に、他方端が当該流体供給源の入力側にそれぞれ接続され、前記流体供給源から送り出された流体が流れる主配管と、流体を前記主配管から取り込む往路管および流体を主配管に戻す復路管からなる分岐配管を介して前記主配管に接続された複数の熱負荷対象装置と、前記往路管または前記復路管に設けられたバイパス配管と、前記バイパス配管の上流側分岐部に取り付けられた三方弁と、を有することを特徴とする。
【００１４】
請求項３に記載の本発明は、請求項１または２記載の発明の構成に加えて、前記バイパス配管には、当該バイパス配管を流れる流体の流量を調整するバイパス制御弁が設けられていることを特徴とする。
【００１５】
請求項４に記載の本発明は、請求項３記載の発明の構成に加えて、前記バイパス制御弁は、二次側に一定の流量の流体を供給する定流量弁であることを特徴とする。
【００１６】
請求項５に記載の本発明は、請求項１〜４の何れか一項に記載の発明の構成に加えて、前記復路管に取り付けられ、当該復路管を流れる流体の温度を測定する温度センサと、前記温度センサの測定結果に応じて前記流量制御弁または前記三方弁の開度を制御する制御部と、をさらに有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば以下の効果を奏することができる。
【００１８】
すなわち、本発明によれば、バルブ（流量制御弁・三方弁）を操作することにより流体の流量が絞られてもバイパス配管内に所定量の流体が流れるので、分岐配管における冷温水の流量変動幅が小さくなる。これにより、他の分岐配管に対する流量変動の影響が緩和されて流体の急峻な流量変動を抑制することが可能になる。
【００１９】
また、分岐配管に取り付けられたバルブの開閉に伴う他の分岐配管における流体の急峻な流量変動が抑制されることから、バルブの頻繁な作動が防止されて、装置全体の省エネルギー化を図ることが可能になる。
【００２０】
さらに、バイパス配管により所定量の流体の流れが確保されるので、流量制御装置に接続された熱負荷対象装置の加熱等、異常な温度変動を防止することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照しつつさらに具体的に説明する。ここで、添付図面において同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複した説明は省略されている。なお、ここでの説明は本発明が実施される最良の形態であることから、本発明は当該形態に限定されるものではない。
【００２２】
図１は本発明の一実施の形態である流体制御装置を示す概念図、図２は図１の流体制御装置の要部を拡大して示す図、図３は図１の流体制御装置における分岐配管での流量変動を比較例とともに示すグラフ、図４は図１の流体制御装置における分岐配管での流量変動とそれに伴う他の分岐配管での流量変動を示すグラフ、図５は比較例である流体制御装置における分岐配管での流量変動とそれに伴う他の分岐配管での流量変動を示すグラフ、図６は図１の流体制御装置の系全体における流量変動を比較例とともに示すグラフ、図７は本発明の変形例としての流体制御装置の要部を拡大して示す図である。
【００２３】
本実施の形態の流体制御装置は、例えばビル建築における空調設備において用いられるファンコイル（熱負荷対象装置）１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄに供給される流体の流量を制御して、ファンコイル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを所定温度範囲に維持して効率的に性能が発揮できるようにするために用いられる。
【００２４】
図１および図２において、このような流体制御装置は、ファンコイル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを冷却するための媒体である冷温水（流体）を生成する冷温水発生器（流体供給源）１１を有しており、この冷温水発生器１１には主配管１２が接続されている。すなわち、冷温水発生器１１における冷温水が送り出される側、つまり出力側１１ａには主配管１２の一方端が、送り出された冷温水が戻って来る側、つまり入力側１１ｂには主配管１２の他方端が、それぞれ接続されている。
【００２５】
また、冷温水発生器１１から送り出された冷温水を図１の矢印で示す方向に流して再び冷温水発生器１１に戻すために、主配管１２上にはポンプ２２が取り付けられている。
【００２６】
主配管１２には複数の分岐配管１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄが接続されている。これらの分岐配管１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄは、冷温水を主配管１２から取り込む往路管１３ａ−１，１３ｂ−１，１３ｃ−１，１３ｄ−１と、取り込んだ冷温水を主配管１２に戻す復路管１３ａ−２，１３ｂ−２，１３ｃ−２，１３ｄ−２とからなり、前述したファンコイル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄは一対の往路管１３ａ−１，１３ｂ−１，１３ｃ−１，１３ｄ−１と復路管１３ａ−２，１３ｂ−２，１３ｃ−２，１３ｄ−２とを介して主配管１２に接続されている。
【００２７】
そして、主配管１２から往路管１３ａ−１，１３ｂ−１，１３ｃ−１，１３ｄ−１により冷温水を取り込んでファンコイル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄは所定の温度範囲に維持された状態で運転される。また、ファンコイル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを冷却することにより温度が高くなった冷温水は、復路管１３ａ−２，１３ｂ−２，１３ｃ−２，１３ｄ−２から主配管１２へと戻される。
【００２８】
復路管１３ａ−２，１３ｂ−２，１３ｃ−２，１３ｄ−２から主配管１２へと戻された冷温水（つまり、温度が適正範囲を超えた冷温水）が往路管１３ａ−１，１３ｂ−１，１３ｃ−１，１３ｄ−１からファンコイル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄへと取り込まれることがないように、復路管１３ａ−２，１３ｂ−２，１３ｃ−２，１３ｄ−２は往路管１３ａ−１，１３ｂ−１，１３ｃ−１，１３ｄ−１の下流側に接続されている。
【００２９】
なお、本実施の形態において、ファンコイル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄは、例えば部屋の大きさや使用形態によって異なっており、これに伴ってそれぞれのスペックは相違している。
【００３０】
復路管１３ａ−２，１３ｂ−２，１３ｃ−２，１３ｄ−２には、ファンコイル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄで使用されて復路管１３ａ−２，１３ｂ−２，１３ｃ−２，１３ｄ−２に送り出された冷温水の水温を測定する温度センサ１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ、および復路管１３ａ−２，１３ｂ−２，１３ｃ−２，１３ｄ−２を流れる冷温水の流量を制御するバルブである流量制御弁１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄが設けられている。また、流量制御弁１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄには、この流量制御弁１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄの弁体を動作させる電動式あるいは空圧式のアクチュエータ１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄが取り付けられている。
【００３１】
そして、各分岐配管１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄに対応して、前述した温度センサ１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄの測定結果に応じてアクチュエータ１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄを駆動し、これにより流量制御弁１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄの開度を制御する制御部１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄが設けられている。
【００３２】
この制御部１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄでは、温度センサ１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄにより測定された復路管１３ａ−２，１３ｂ−２，１３ｃ−２，１３ｄ−２を流れる冷温水の水温が所定レベルよりも高いときには、ファンコイン１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄの冷却が不足していると判断してより多くの冷温水が往路管１３ａ−１，１３ｂ−１，１３ｃ−１，１３ｄ−１から取り込まれるように、アクチュエータ１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄを駆動して流量制御弁１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄの弁体を開く方向に動作させる。また、温度センサ１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄにより測定された復路管１３ａ−２，１３ｂ−２，１３ｃ−２，１３ｄ−２を流れる冷温水の水温が所定レベルよりも低いときには、ファンコイル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄが過冷却になっていると判断してより少ない冷温水が往路管１３ａ−１，１３ｂ−１，１３ｃ−１，１３ｄ−１から取り込まれるように、アクチュエータ１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄを駆動して流量制御弁１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄの弁体を閉じる方向に動作させる。
【００３３】
図示するように、流量制御弁１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄの取り付けられた復路管１３ａ−２，１３ｂ−２，１３ｃ−２，１３ｄ−２には、この流量制御弁１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄを迂回してその上流側と下流側とを連通するバイパス配管１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄが分岐継手２０を介して接続されている。そして、バイパス配管１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄには、例えばニードル弁など手動調整式のバイパス制御弁１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄが設けられている。したがって、作業者がバイパス制御弁１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄを操作することにより、バイパス配管１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄを流れる流体の流量が調整可能になっている。
【００３４】
次に、このような構成を有する流体制御装置のセッティング手順について説明する。
【００３５】
最初にバイパス配管１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄに取り付けられたバイパス制御弁１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄを全開にするとともに、復路管１３ａ−２，１３ｂ−２，１３ｃ−２，１３ｄ−２に取り付けられた流量制御弁１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄを全閉にし、ポンプ２２を作動させて冷温水発生器１１で生成された冷温水を主配管１２から分岐配管１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ、バイパス配管１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄへと流す。
【００３６】
そして、バイパス配管１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄを経由した流路のみに冷温水を流しながらそれぞれのバイパス制御弁１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄを調整して各ファンコイル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄの負荷に対応した所定量（例えば最小流量）の冷温水が確保できるように調整する。
【００３７】
このようなセッティングが終了したならば流体制御装置の運転を開始し、制御部１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄにより流量制御弁１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄの開度を制御して分岐配管１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄを流れる冷温水の流量をコントロールする。
【００３８】
なお、バイパス配管１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄの内径を、各ファンコイル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄの負荷に対応した最小流量の冷温水が流れることのできる大きさに設定すれば、バイパス制御弁１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄは不要になるとも考えられる。しかしながら、ポンプ２２に近い分岐配管（ここでは分岐配管１３ａ）と遠い分岐配管（ここでは分岐配管１３ｄ）とでは元圧（分岐配管内の流体圧力＝一次圧）が異なり、ポンプ２２に近い分岐配管の元圧の方が高くなるので、ファンコイルの負荷のみで一義的に決定することはできない。そこで、バイパス制御弁１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄを設けることにより、ポンプ２２に近い分岐配管１３ａのバイパス制御弁１９ａをポンプ２２に遠い分岐配管１３ｄのバイパス制御弁１９ｄよりも絞るようにして流量のバランス調整ができるようにしたものである。但し、元圧の差が実質的に無視できるような場合であれば、本実施の形態のようなバイパス制御弁１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄを設けなくてもよい。
【００３９】
ここで、制御部１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄによりアクチュエータ１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄを介して流量制御弁１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄの開度を制御することにより最小限の流量を確保することも可能ではあるが、本実施の形態では、次の２つの理由により、バイパス配管１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄとバイパス制御弁１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄとで最小限の流量を確保するようにしている。
【００４０】
すなわち、第１の理由は、流量制御弁１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄの最小分解能が粗い場合には、流量の微調整ができないからである。また、最小分解能を上げると、これに対応した制御部１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄのプログラム変更が必要になってくるのはもとより、流量制御弁１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ自体の流量制御能力を上げなければならず、これには部品の加工および組み立てを一層高精度に行わなければならなくなり、コスト高になってしまうからである。
【００４１】
第２の理由は、分岐配管１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄを流れる冷温水の流量が多く、そのために流量制御弁１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄの口径が大きくなった場合には、微調整自体が困難になるからである。
【００４２】
次に、本実施の形態の流体制御装置における冷温水の流れについて説明する。
【００４３】
前述のように、制御部１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄにより流量制御弁１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄの開度を制御して分岐配管１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄを流れる冷温水の流量をコントロールしながらファンコイル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを使用している状態において、例えばファンコイル１０ａから復路管１３ａ−２に送り出された冷温水の水温が規定温度よりも低いことが温度センサ１４ａの測定結果から判明したとする。
【００４４】
この場合には、ファンコイル１０ａが過冷却状態となっているので、制御部１７ａからアクチュエータ１６ａに指令が出され、流量制御弁１５ａの弁体は復路管１３ａ−２を流れる冷温水の流量を絞る方向に変位する。これにより、主配管１２から分岐配管１３ａへと流入する冷温水の流量が減少してファンコイル１０ａの過冷却が防止される。
【００４５】
このときの、分岐配管１３ａにおける冷温水の流量変動を図３に示す。図３のグラフにおいて、実線で示すものが以上説明した場合における分岐配管１３ａにおける冷温水の流量変動である。なお、図３においては、流量制御弁１５ａが全閉になった場合を示している。
【００４６】
図示するように、流量制御弁１５ａが全閉になった場合にはバイパス配管１８ａを経由した流路のみにバイパス制御弁１９ａの開度に応じた冷温水が流れるので、ファンコイル１０ａの負荷に対応した最小流量の冷温水が確保されている。一方、バイパス配管１８ａを設けない場合（比較例）には、図３の破線で示すように、流量制御弁１５ａが全閉になった場合には分岐配管１３ａには冷温水が全く流れなくなるので、ファンコイル１０ａの温度が異常上昇するおそれが発生する。
【００４７】
さて、本実施の形態の流体制御装置において、分岐配管１３ａの復路管１３ａ−２に取り付けられた流量制御弁１５ａの開度が調整されることによる冷温水の流量が減少すると、一時的に流量制御弁１５ａの上流側の水圧が上昇する。すると、この水圧の上昇によってバイパス配管１８ａに流入する冷温水の単位時間当り流量が増加するので、分岐配管１３ａ全体としての冷温水の流量変動幅は流量制御弁１５ａの開度調整幅よりも小さくなる。
【００４８】
したがって、破線で示す分岐配管１３ａでの流量変動があっても、それに伴う隣接した分岐配管１３ｂでの流量変動は図４において示す変動幅ｔにとどまる。
【００４９】
これに対して、本実施の形態のようにバイパス配管が設けられていない場合には、ある分岐配管（第１の分岐配管）における水圧上昇が直接的に隣接した分岐配管（第２の分岐配管）における流体の流量変動として作用するので、図５に示すように、破線で示す第１の分岐配管での流量変動があると、第２の分岐配管では急峻に流量が増加する（変動幅Ｔ）。すると、第２の分岐配管における流量増加を抑制するために第２の分岐配管に設けられた流量制御弁の開度が調整されることとなり、これに伴う第２の分岐配管での流量変動の影響をさらにその隣の第３の分岐配管が連鎖的に受けて第３の分岐配管の流量制御弁の開度が調整されることになる。つまり、ある分岐配管で流量変動があると、隣接する分岐配管の流量が連鎖的に増加し、これを防止するために各分岐配管に取り付けられた流量制御弁が連鎖的且つ頻繁に作動することになる。
【００５０】
しかしながら、前述のように、本実施の形態では、例えば流量制御弁１５ａを操作することにより分岐配管１３ａにおける流体の流量が絞られると、一時的にバイパス配管１８ａ内に流れ込む流体の単位時間当り流量が増加してバイパス配管１８ａに所定量の冷温水が流れ、分岐配管１３ａにおける冷温水の流量変動幅が小さくなるので、他の分岐配管１３ｂ，１３ｃ，１３ｄに対する流量変動の影響が緩和されてこれらの分岐配管１３ｂ，１３ｃ，１３ｄにおける冷温水の急峻な流量変動を抑制することが可能になる。なお、図６において、本実施の形態の流体制御装置における系全体での流量変動（実線）を比較例（破線）とともに示す。
【００５１】
また、このように分岐配管１３ａに取り付けられた流量制御弁１５ａの開閉に伴う他の分岐配管１３ｂ，１３ｃ，１３ｄにおける流体の急峻な流量変動が抑制されることから、流量制御弁１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄの頻繁な作動が防止されるので、装置全体の省エネルギー化を図ることが可能になる。
【００５２】
さらに、前述のように、バイパス配管１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄにより所定量の冷温水の流れが確保されるので、流量制御装置に接続されたファンコイル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄの加熱等、異常な温度変動を防止することが可能になる。
【００５３】
さて、以上の実施の形態の流体制御装置においては、復路管１３ａ−２，１３ｂ−２，１３ｃ−２，１３ｄ−２に流量制御弁１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄを取り付けた場合が示されているが、図７に示すように、バイパス配管１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄにおける上流側の分岐部に、冷温水の流量を制御するバルブとして三方弁２１を取り付けるようにしてもバイパス配管１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄに所定量の冷温水が流れるので、同様の作用効果が得られる。
【００５４】
このような流体制御装置においては、通常の運転時には、三方弁２１の弁体を、冷温水が復路管１３ａ−２，１３ｂ−２，１３ｃ−２，１３ｄ−２のみを流れ、バイパス配管１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄには流れない位置（図７において、弁体の方向を引き出して示した右側の図）、あるいは冷温水が復路管１３ａ−２，１３ｂ−２，１３ｃ−２，１３ｄ−２およびバイパス配管１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄの双方を流れる位置にセットする。
【００５５】
そして、あるファンコイル（例えばファンコイル１０ａ）が過冷却状態となったならば、アクチュエータ１６ａを介して三方弁２１の弁体を回動させ、これを冷温水がバイパス配管１８ａのみを流れ、復路管１３ａ−２には流れない位置（図７において、弁体の方向を引き出して示した左側の図）、あるいは冷温水が復路管１３ａ−２およびバイパス配管１８ａの双方を流れるが復路管１３ａ−２にはより少量の冷温水しか流れない位置にセットする。
【００５６】
このように、バルブとして三方弁２１を用い、これを分岐部に取り付けることにより、当該部分の分岐継手（図２における上流側の分岐継手２０参照）が不要になり、コストダウンを図ることが可能になる。
【００５７】
また、バイパス制御弁１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄには、一次側の圧力変動とは無関係に二次側に一定の流量の流体を供給することのできる定流量弁を用いることができる。
【００５８】
定流量弁を用いれば、例えばニードル弁などを用いた場合のようにバイパス配管１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄを流れる冷温水の流量を調整する必要がないので、流体制御装置のセッティングにおける工数削減になる。
【００５９】
なお、前述のように、ポンプ２２に近い分岐配管１３ａのバイパス制御弁１９ａをポンプ２２に遠い分岐配管１３ｄのバイパス制御弁１９ｄよりも絞るようにして流量のバランス調整をする必要があることから、定流量弁には、当該定流量弁に装着されているカートリッジを交換するだけで目的とする流量に設定可能なタイプのものを用いるのがよい。
【００６０】
以上の説明において、主配管１２には４つの分岐配管１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄが接続され、合計４台のファンコイル１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄが表されているが、分岐配管やファンコイルの数は必要なだけ設定することができる。
【００６１】
また、以上の説明において、流量制御弁や三方弁、バイパス配管は復路管に取り付けられているが、往路管に取り付けられていてもよい。
【００６２】
なお、流量制御弁や三方弁、バイパス配管は、図２または図７に示すように、継手２０を用いてユニット化されているので、このユニット前後に接続した継手Ａ，Ｂを介して、既存の復路管または往路管に容易に装着することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
以上の説明においては、本発明の流体制御装置を空調用ファインコイルに適用しているが、本発明の流体制御装置はファンコイルの温調用に限定されるものではなく、例えば半導体製造の真空プロセスなどで使用される熱負荷対象装置であるドライポンプの冷却、自動車製造装置の溶接ロボット、空調機、熱源（チラー、ボイラーなど）、給湯器など様々な熱負荷対象装置の調温用（冷却用および加熱用）として適用することができる。
【００６４】
したがって、主配管、分岐配管およびバイパス配管を流れるものは冷温水のみならず広く流体であればよく、不活性ガスなどの気体などを流すようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の一実施の形態である流体制御装置を示す概念図である。
【図２】図１の流体制御装置の要部を拡大して示す図である。
【図３】図１の流体制御装置における分岐配管での流量変動を比較例とともに示すグラフである。
【図４】図１の流体制御装置における分岐配管での流量変動とそれに伴う他の分岐配管での流量変動を示すグラフである。
【図５】比較例である流体制御装置における分岐配管での流量変動とそれに伴う他の分岐配管での流量変動を示すグラフである。
【図６】図１の流体制御装置の系全体における流量変動を比較例とともに示すグラフである。
【図７】本発明の変形例としての流体制御装置の要部を拡大して示す図である。
【符号の説明】
【００６６】
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ ファンコイル（熱負荷対象装置）
１１ 冷温水発生器（流体供給源）
１１ａ 出力側
１１ｂ 入力側
１２ 主配管
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ 分岐配管
１３ａ−１，１３ｂ−１，１３ｃ−１，１３ｄ−１ 往路管
１３ａ−２，１３ｂ−２，１３ｃ−２，１３ｄ−２ 復路管
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ 温度センサ
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ 流量制御弁（バルブ）
１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ アクチュエータ
１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ 制御部
１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ バイパス配管
１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄ バイパス制御弁
２０ 分岐継手
２１ 三方弁（バルブ）
２２ ポンプ
Ａ，Ｂ 継手
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方端が流体供給源の出力側に、他方端が当該流体供給源の入力側にそれぞれ接続され、前記流体供給源から送り出された流体が流れる主配管と、
流体を前記主配管から取り込む往路管および流体を主配管に戻す復路管からなる分岐配管を介して前記主配管に接続された複数の熱負荷対象装置と、
前記往路管または前記復路管に取り付けられ、当該管を流れる流体の流量を制御する流量制御弁と、
前記流量制御弁の取り付けられた前記往路管または前記復路管に設けられ、前記流量制御弁を迂回して当該流量制御弁の上流側と下流側とを連通するバイパス配管と、
を有することを特徴とする流体制御装置。
【請求項２】
一方端が流体供給源の出力側に、他方端が当該流体供給源の入力側にそれぞれ接続され、前記流体供給源から送り出された流体が流れる主配管と、
流体を前記主配管から取り込む往路管および流体を主配管に戻す復路管からなる分岐配管を介して前記主配管に接続された複数の熱負荷対象装置と、
前記往路管または前記復路管に設けられたバイパス配管と、
前記バイパス配管の上流側分岐部に取り付けられた三方弁と、
を有することを特徴とする流体制御装置。
【請求項３】
前記バイパス配管には、当該バイパス配管を流れる流体の流量を調整するバイパス制御弁が設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の流体制御装置。
【請求項４】
前記バイパス制御弁は、二次側に一定の流量の流体を供給する定流量弁であることを特徴とする請求項３記載の流体制御装置。
【請求項５】
前記復路管に取り付けられ、当該復路管を流れる流体の温度を測定する温度センサと、
前記温度センサの測定結果に応じて前記流量制御弁または前記三方弁の開度を制御する制御部と、
をさらに有することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の流体制御装置。
【請求項１】
一方端が流体供給源の出力側に、他方端が当該流体供給源の入力側にそれぞれ接続され、前記流体供給源から送り出された流体が流れる主配管と、
流体を前記主配管から取り込む往路管および流体を主配管に戻す復路管からなる分岐配管を介して前記主配管に接続された複数の熱負荷対象装置と、
前記往路管または前記復路管に取り付けられ、当該管を流れる流体の流量を制御する流量制御弁と、
前記流量制御弁の取り付けられた前記往路管または前記復路管に設けられ、前記流量制御弁を迂回して当該流量制御弁の上流側と下流側とを連通するバイパス配管と、
を有することを特徴とする流体制御装置。
【請求項２】
一方端が流体供給源の出力側に、他方端が当該流体供給源の入力側にそれぞれ接続され、前記流体供給源から送り出された流体が流れる主配管と、
流体を前記主配管から取り込む往路管および流体を主配管に戻す復路管からなる分岐配管を介して前記主配管に接続された複数の熱負荷対象装置と、
前記往路管または前記復路管に設けられたバイパス配管と、
前記バイパス配管の上流側分岐部に取り付けられた三方弁と、
を有することを特徴とする流体制御装置。
【請求項３】
前記バイパス配管には、当該バイパス配管を流れる流体の流量を調整するバイパス制御弁が設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の流体制御装置。
【請求項４】
前記バイパス制御弁は、二次側に一定の流量の流体を供給する定流量弁であることを特徴とする請求項３記載の流体制御装置。
【請求項５】
前記復路管に取り付けられ、当該復路管を流れる流体の温度を測定する温度センサと、
前記温度センサの測定結果に応じて前記流量制御弁または前記三方弁の開度を制御する制御部と、
をさらに有することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の流体制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００７−１６３０７５（Ｐ２００７−１６３０７５Ａ）
【公開日】平成１９年６月２８日（２００７．６．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３６１９８６（Ｐ２００５−３６１９８６）
【出願日】平成１７年１２月１５日（２００５．１２．１５）
【出願人】（３９０００２３８１）株式会社キッツ (223)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年６月２８日（２００７．６．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１２月１５日（２００５．１２．１５）
【出願人】（３９０００２３８１）株式会社キッツ (223)
【Ｆターム（参考）】
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