渦輪式流量控制裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種使用渦輪來控制流體的流量的渦輪式流量控制裝置。
【背景技術】
[0002]以往，空調控制系統中具有風機盤管單元(FCU)等的空調機，用于對該空調機的換熱器供給冷熱水。在通向空調機的換熱器的冷熱水的供給通路上設置有流量控制閥，設置有空調控制裝置(控制器)以作為控制該流量控制閥的開度的裝置。
[0003]空調控制裝置對流量控制閥的開度進行控制，以使控制對象空間的室內溫度的測量值和針對該室內溫度所設定的室內溫度的設定值之間的偏差為零，所述控制對象空間受到來自空調機的調節空氣的供給。由此，向空調機的換熱器的冷熱水的供給量得以控制，從空調機向控制對象空間的調節空氣的溫度得以調節(例如，參照專利文獻I)。
[0004]現有技術文獻
[0005]專利文獻
[0006]專利文獻I日本特開2008-45855號公報
[0007]專利文獻2日本特開2012-241659號公報
[0008]專利文獻3日本特開平5-106753號公報
【發明內容】
[0009]發明要解決的課題
[0010]然而，上述空調控制系統中，被設置于冷熱水的供給通路的流量控制閥使流路內作為閥芯被設置的栓塞(Plug)的開口面積改變，產生壓力損失，從而實現流量控制，與此時所產生的壓力損失相當的能量作為發熱被浪費。又，存在為了驅動閥芯而需要大功率的冋題。
[0011]另外，專利文獻2中，示出一邊降低供水管路的自來水的壓力一邊發電的水道設施的利用剩余壓力的發電裝置。該水道設施的利用剩余壓力的發電裝置中，具有自來水流通的供水管路中所設置的水輪機、以及通過水輪機的旋轉來發電的發電機，通過由發電機的發電負載產生的水輪機的旋轉阻力，來降低水輪機的下游側的壓力。
[0012]該專利文獻2中，作為實施方式2，示出控制發電機的扭矩以使水輪機的流量為目標流量的技術。下面，將該技術稱為專利文獻2的技術。
[0013]具體來說，檢測出水輪機的角速度，根據該水輪機的角速度和扭矩指令值計算出水輪機的估算流量，根據該估算流量對減壓量進行估算，根據該估算減壓量計算出用于實現目標流量的扭矩指令值，取估算流量和目標流量的差分，將流量的反饋項追加至扭矩指令值，取目標角速度和角速度的差分，將角速度的反饋項追加至扭矩指令值，將追加了該流量及角速度的反饋項的扭矩指令值輸出至逆變器(參照引用文件2的第
[0043]?
[0049]段、圖7、圖8等的記載)。
[0014]該專利文獻2所示的技術中，目標流量是相當于目標減壓量(水輪機的上游側和下游側的壓力差)的目標值，和目標減壓量一樣，設為根據水道設施來確定的規定值。
[0015]S卩，專利文獻2中示出的技術中，以目標流量的值為一定值不變作為前提，控制發電機的扭矩，以使估算流量與作為該不變值而被確定的目標流量一致。即，專利文獻2中，不考慮改變目標流量的值來控制實際流量，只不過是利用水道設施的剩余壓力來產生電會K。
[0016]又，專利文獻3中，示出一種發電裝置內置閥門，其具備:發電裝置，所述發電裝置具有被配置于閥門的閥箱內、利用閥芯開口時的流體能量旋轉的轉子以及通過該轉子的旋轉來發電的發電機；儲存該發電裝置所產生的電力的蓄電裝置；利用該蓄電裝置的輸出電壓來啟動的電動機；以及將該電動機的旋轉輸出傳遞至閥桿的動力傳遞機構，所述發電裝置內置閥門在將蓄電裝置和電動機進行電路連接的電路上設置有選擇電動機的正反轉及停止并使其運行的開閉裝置。
[0017]該專利文獻3中所示的發電裝置內置閥門由于在內部使由轉子和發電機構成的“發電裝置”和對流體的流通及切斷進行控制的“閥裝置”分離設置，因此構成零件較多，且，流體的流動方向大型化。又，該引用文獻3中，也不考慮改變目標流量的值來控制實際流量，只不過是利用閥芯的開閥時產生的流體能量，使閥芯自動的開閉，來降低能量損失。另夕卜，雖可以利用發電電力使閥芯自動開關，但由于使用閥芯，因此需要大功率。
[0018]本發明正是為了解決這樣的課題而做出的，其目的在于，提供一種不使用閥芯而控制實際流量的、能夠謀求節電化的渦輪式流量控制裝置。
[0019]又，提供一種在控制實際流量時，能夠將作為發熱被浪費的能量的一部分作為電能回收，謀求能量的再利用，對節能做出貢獻的渦輪式流量控制裝置。
[0020]解決問題的手段
[0021]為了達成這樣的目的，本發明的渦輪式流量控制裝置的特征在于，具有:渦輪，所述渦輪將流過流路的流體的能量轉換為旋轉運動能量；將渦輪所轉換的旋轉運動能量轉換為電能的發電部；設定流量輸入部，所述設定流量部輸入設定流量，所述設定流量的值根據流體的供給對象的負載變動而變化；流量控制部，所述流量控制部根據渦輪的當前角速度和發電部的當前扭矩來估算流過流路的流體的實際流量，對使該被估算的實際流量與設定流量一致的發電部的扭矩進行計算；發電部，所述發電部基于流量控制部計算出的扭矩，對發電部的扭矩進行控制(技術方案I)。
[0022]根據本發明，一旦設定流量根據流體的供給對象的負載變動而變化，根據渦輪的當前角速度和發電部的當前扭矩，估算出流過流路的流體的實際流量，對發電部的扭矩進行控制，以使該被估算的實際流量與設定流量一致。由此，本發明中，并不是通過閥芯，而是通過發電部306的扭矩、即渦輪308的旋轉扭矩，控制流過流路的流體的流量。
[0023]本發明中，進一步設置:蓄電部，所述蓄電部將發電部轉換的電能積蓄為蓄電電力；以及電源部，所述電源部將在蓄電部積蓄的蓄電電力作為渦輪式流量控制裝置內所使用的電力進行分配(技術方案2)。由此，發電部所轉換的電能作為蓄電電力被蓄積在蓄電部中，即，通過渦輪被轉換為旋轉運動能量的流體的能量進一步通過發電部轉換為電能并作為蓄電電力蓄積于蓄電部中，該蓄電部所蓄積的蓄電電力被作為渦輪式流量控制裝置內所使用的電力而進行分配。
[0024]雖然在本發明中，電源部將蓄電部所積蓄的蓄電電力作為在渦輪式流量控制裝置內所使用的電力而進行分配，但若通過蓄電部所積蓄的蓄電電力能夠全部供給自身的運轉的話，則較為理想。但是，即使是完全理想的情況下，也有憑蓄電電力無法供給的情況下。假設這樣的情況下，在本發明中，蓄電部所積蓄的蓄電電力不足的情況下，將與從外部電源供給的電力匯合的電力作為渦輪式流量控制裝置內所使用的電力進行分配，蓄電部所積蓄的蓄電電力剩余的情況下，將該余下的電力作為剩余電力再生到商業用電源中(技術方案3)。
[0025]本發明中，包括設定流量的來自外部的數據也可以通過有線/無線中的任一個接收。又，剩余電力向商業用電源的再生以及來自外部電源的電力供給也可以通過有線/無線中的任一個進行(技術方案4?7)。包含設定流量的來自外部的數據的接收、剩余電力向商業用電源的再生及來自外部電源的電力的提供若都通過無線進行的話，通向渦輪式流量控制裝置的配線將能夠全部消除。又，以蓄電部蓄積的蓄電電力全部供給自身的運轉的話，則停止向渦輪式流量控制裝置供給來自外部的電力，能夠實現完全無線化。
[0026]發明效果
[0027]根據本發明，設置有將流過流路的流體的能量轉換為旋轉運動能量的渦輪、以及將渦輪所轉換的旋轉運動能量轉換為電能的發電部，將根據流體的供給對象的負載變動而值變化的設定流量作為輸入，根據渦輪的當前角速度和發電部的當前扭矩來估算流過流路的流體的實際流量，控制發電部的扭矩，使得該被估算的實際流量與設定流量一致，因此不使用閥芯的情況下對實際流量進行控制，能夠謀求節電化。又，在控制實際流量時，將作為發熱被浪費的能量的一部分作為電能回收，謀求能量的再利用，對節能做出貢獻也成為可能。又，通過由渦輪和發電部構成的“發電裝置”能夠實現流量控制和發電這兩種功能，構成零件變少，能夠實現小型化。
【附圖說明】
[0028]圖1是示出使用了本發明所涉及的渦輪式流量控制裝置的空調控制系統的一個實施方式的儀表圖。
[0029]圖2為該空調控制系統中所使用的渦輪式流量控制裝置的第一實施方式(實施方式I)的關鍵部件的結構圖。
[0030]圖3是抽出并示出該渦輪式流量控制裝置中的發電部的關鍵部件的立體圖。
[0031]圖4是示出設置于該渦輪式流量控制裝置的管路中的轉子的立體圖。
[0032]圖5是實施方式2的渦輪式流量控制裝置的關鍵部件的結構圖。
[0033]圖6是實施方式3的渦輪式流量控制裝置的關鍵部件的結構圖。
[0034]圖7是實施方式4的渦輪式流量控制裝置的關鍵部件的結構圖。
【具體實施方式】
[0035]以下，基于附圖對本發明的實施形態進行詳細說明。圖1是示出使用了本發明所涉及的渦輪式流量控制裝置的空調控制系統的一個實施方式的儀表圖。