CN106016637B - 涡轮式流量控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的涡轮式流量控制装置不使用阀芯而控制实际流量，谋求节电化。谋求能量的再利用。去掉位置传感器，确保长期的可靠性。所述涡轮式流量控制装置设置有由转子(6)和定子(7)构成的发电部(306)。转子(6)由装有永磁铁的环(6‑1)和叶轮(6‑2)构成。将转子(6)作为涡轮(308)。根据涡轮(308)的当前角速度和发电部(306)的当前扭矩推定流过流路的流体的实际流量，计算出使该被推定的实际流量与设定流量一致的发电部(306)的扭矩，基于计算出的扭矩以及涡轮(308)的磁极位置控制发电部(306)的扭矩。基于发电部(306)的当前的相电压值以及相电流值、发电部(306)的当前的绕组温度来推定涡轮(308)的磁极位置。

Description

涡轮式流量控制装置
技术领域
本发明涉及使用涡轮控制流体的流量的涡轮式流量控制装置。
背景技术
以往，在空调控制系统中具有风机盘管机组(FCU)等的空调机，对该空调机的换热器供给冷热水。在空调机的通向换热器的冷热水的供给通路上设置有流量控制阀，并设置有空调控制装置(控制器)作为控制该流量控制阀的开度的装置。
空调控制装置对流量控制阀的开度进行控制，以使控制对象空间的室内温度的测量值和对于该室内温度所设定的室内温度的设定值之间的偏差为零，所述控制对象空间受到来自空调机的调节空气的供给。由此，空调机的向换热器进行的冷热水的供给量得以控制，从空调机向控制对象空间的调节空气的温度得以调节(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1日本特开2008-45855号公报
专利文献2日本特开2012-241659号公报
专利文献3日本特开平5-106753号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，在上述的空调控制系统中，设置在冷热水的供给通路中的流量控制阀通过使在流路内作为阀芯而设置的柱塞的开口面积变化，产生压力损失，从而实现流量控制，与此时产生的压力损失相当的能量作为发热被浪费。又，还存在为驱动阀芯而需要大功率这样的问题。
另外，专利文献2中示出了一边对配水管路的自来水进行减压一边发电的自来水管道设施的剩余压力利用发电装置。该自来水管道设施的剩余压力利用发电装置中，具有供自来水流通的配水管路中所设置的水轮机、以及通过水轮机的旋转来发电的发电机，利用由发电机的发电负载决定的水轮机的旋转阻力，来降低水轮机的下游侧的压力。
在该专利文献2中，作为实施形态2，示出了控制发电机的扭矩以使水轮机的流量为目标流量的技术。下面，将该技术称为专利文献2的技术。
具体来说，检测出水轮机的角速度，根据该水轮机的角速度和扭矩指令值计算出水轮机的推定流量，根据该推定流量推定减压量，根据该推定减压量计算出用于实现目标流量的扭矩指令值，取推定流量与目标流量的差分，将流量的反馈项追加至扭矩指令值，取目标角速度与角速度的差分，将角速度的反馈项追加至扭矩指令值，将该追加了流量及角速度的反馈项的扭矩指令值输出至逆变器(参照引用文件2的第[0043]～[0049]段、图7、图8等的记载)。
在该专利文献2的技术中，目标流量是相当于目标减压量(水轮机的上游侧与下游侧的压力差)的目标值，和目标减压量一样，设为根据自来水管道设施来确定的规定值。
即，在专利文献2的技术中，以目标流量的值为一定值不变作为前提，控制发电机的扭矩，以使推定流量与作为该不变值而被确定的目标流量一致。即，专利文献2中，不考虑改变目标流量的值来控制实际流量，只不过是利用自来水管道设施的剩余压力来产生电能。
又，专利文献3中示出了一种发电装置内置阀门，其具备：发电装置，所述发电装置具有被配置于阀门的阀箱内、利用阀芯打开时的流体能量旋转的转子以及通过该转子的旋转来发电的发电机；储存该发电装置所产生的电力的蓄电装置；利用该蓄电装置的输出电压来启动的电动机；以及将该电动机的旋转输出传递至阀杆的动力传递机构，所述发电装置内置阀门在将蓄电装置和电动机进行电连接的电路上设置有选择执行电动机的正反转及停止的开闭装置。
该专利文献3中所示的发电装置内置阀门由于在内部使由转子和发电机构成的“发电装置”和对流体的流通及阻断进行控制的“阀装置”分离设置，因此构成零件较多，且，在流体的流动方向大型化。又，该引用文献3中，也不考虑改变目标流量的值来控制实际流量，只不过是利用阀芯的开阀时产生的流体能量，使阀芯自动的开闭，来降低能量损失。另外，虽可以利用发电电力使阀芯自动开关，但由于使用阀芯，因此需要大功率。
本发明正是为了解决这样的课题而做出的，其目的在于，提供一种不使用阀芯而控制实际流量的、能够谋求节电化的涡轮式流量控制装置。
又，提供一种在控制实际流量时，能够将作为发热被浪费的能量的一部分作为电能回收，谋求能量的再利用，对节能做出贡献的涡轮式流量控制装置。
又，提供一种去掉对涡轮的磁极位置(组装在涡轮的磁铁的磁极位置)进行检测的位置传感器，能够确保长期的可靠性的涡轮式流量控制装置。
用于解决课题的手段
为达到这样的目的，本发明的涡轮式流量控制装置的特征在于，具有：涡轮，所述涡轮将流过流路的流体的能量转换为转动动能；发电部，所述发电部将涡轮所转换的转动动能转换为电能；设定流量输入部，所述设定流量输入部输入设定流量，所述设定流量的值根据流体的供给对象的负载变动而变化；流量控制部，所述流量控制部根据涡轮的当前的角速度和发电部的当前的扭矩来推定流过流路的流体的实际流量，计算使该被推定的实际流量与设定流量一致的发电部的扭矩；磁极位置推定部，所述磁极位置推定部推定涡轮中装入的磁铁的磁极的位置作为涡轮的磁极位置；以及发电部控制部，所述发电部控制部基于流量控制部计算出的扭矩以及磁极位置推定部推定出的涡轮的磁极位置，对发电部的扭矩进行控制。
根据本发明，若设定流量根据流体的供给对象的负载变动而变化，则根据涡轮的当前的角速度和发电部的当前的扭矩来推定流过流路的流体的实际流量，控制发电部的扭矩，以使得该被推定出的实际流量与设定流量一直。由此，在本发明中，通过发电部的扭矩、即涡轮的旋转扭矩而不是阀芯来控制流过流路的流体的流量。
又，在本发明中，在控制发电部的扭矩时，使用流量控制部所计算出的扭矩和涡轮的磁极位置，但该涡轮的磁极位置由磁极位置推定部进行推定。即，在本发明中，不使用位置传感器检测涡轮的磁极位置，不使用位置传感器地推定涡轮的磁极位置。在使用位置传感器的流量控制装置的情况下，由于位置传感器直接配置于配管，因此作为设置环境来说处于恶劣的状况，长期的可靠性方面成为问题。对此，在本发明中，由于不使用位置传感器地对涡轮的磁极位置进行推定，因此即使在无法使用位置传感器那样的恶劣的环境下也能知道涡轮的磁极位置，能够确保长期的可靠性。
发明效果
根据本发明，设置将流过流路的流体的能量转换为转动动能的涡轮、以及将涡轮所转换的转动动能转换为电能的发电部，将其值根据流体的供给对象的负载变动而变化的设定流量作为输入，根据涡轮的当前角速度和发电部的当前扭矩来推定流过流路的流体的实际流量，控制发电部的扭矩以使得该被推定的实际流量与设定流量一致，因此能够在不使用阀芯的情况下对实际流量进行控制，谋求节电化。
又，在控制实际流量时，将作为发热被浪费的能量的一部分作为电能回收，谋求能量的再利用，对节能做出贡献也成为可能。
又，通过由涡轮和发电部构成的“发电装置”能够实现流量控制和发电这两种功能，构成零件变少，能够实现小型化。
又，根据本发明，推定涡轮的磁极位置，根据该推定了的涡轮的磁极位置以及流量控制部所运算的扭矩控制发电部的扭矩，因此能够去掉对涡轮的磁极位置进行检测的位置传感器，即便在无法使用位置传感器那样的恶劣的环境中也能得知涡轮的磁极位置，确保长期的可靠性。
附图说明
图1是示出使用了本发明所涉及的涡轮式流量控制装置的空调控制系统的一个实施形态的仪器配置图。
图2为该空调控制系统中所使用的涡轮式流量控制装置的第一实施形态(实施形态1)的主要部分的结构图。
图3是抽出并示出该涡轮式流量控制装置中的发电部的主要部分的立体图。
图4是示出设置于该涡轮式流量控制装置的管路中的转子的立体图。
图5是示出该涡轮式流量控制装置中的流量控制部、发电部控制部、逆变器以及磁极位置推定部协作进行的特有的处理动作的流程图。
图6是接续于图5的流程图。
图7是实施形态2的涡轮式流量控制装置的主要部分的结构图。
图8是实施形态3的涡轮式流量控制装置的主要部分的结构图。
图9是实施形态4的涡轮式流量控制装置的主要部分的结构图。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的实施形态进行详细说明。图1是示出使用了本发明所涉及的涡轮式流量控制装置的空调控制系统的一个实施形态的仪器配置图。
图1中，1是控制对象空间，2是向该控制对象空间1供给经调节的空气的空调机(FCU)，3是本发明所涉及的涡轮式流量控制装置，4是空调控制装置(控制器)，5是针对涡轮式流量控制装置3而设置的外部电源。
空调机2具有换热器(冷热水盘管)2-1和风机2-2。涡轮式流量控制装置3被设置于通向空调机2的换热器2-1的冷热水的供给通路(流路)中。该实例中，涡轮式流量控制装置3被设置于通向空调机2的换热器2-1的冷热水的供水管路LS中。
另外，作为空调机2的换热器2-1，有单一盘管类型的换热器以及双盘管类型的换热器，所述单一盘管类型的换热器利用一个盘管，当为冷气设备时作为冷水进行换热，当为暖气设备时作为热水进行换热，所述双盘管类型的换热器利用两个盘管，当为冷气设备时通过冷水盘管进行换热，当为暖气设备时通过热水盘管进行换热。该实例中，换热器2-1为单一盘管类型。
控制对象空间1中设置有室内温度传感器8，其对该控制对象空间1内的温度进行测量以作为室内温度。通过室内温度传感器8所测量的室内温度(室内温度的测量值tpv)被发送至控制器4。
作为使室内温度的测量值tpv和室内温度的设定值tsp间的偏差为零的控制输出，控制器4对通向空调机2的换热器2-1的冷热水的设定流量Qsp进行计算，并将该计算后的设定流量Qsp发送至涡轮式流量控制装置3。
[涡轮式流量控制装置：实施形态1]
在图2中示出涡轮式流量控制装置3的第一实施形态(实施形态1)的主要部分的结构图。该实施形态1的涡轮式流量控制装置3(3A)包括数据通信部301、系统控制部302、流量控制部303、发电部控制部304、逆变器305、发电部306、磁极位置推定部307、涡轮308、电源部309、商业用电源再生部310、蓄电部311以及温度传感器317，该涡轮式流量控制装置3(3A)与控制器4之间及与外部电源5之间有线连接。
数据通信部301具有与控制器4进行数据的收发的功能，接收来自控制器4的设定值等数据，将涡轮式流量控制装置3的内部状态等数据发送至控制器4。
系统控制部302具有对涡轮式流量控制装置3的系统整体进行控制的功能，输入来自数据通信部301的设定值等接收数据，将涡轮式流量控制装置3的内部状态等发送数据输出至数据通信部301。又，根据来自数据通信部301的设定值等接收数据，选出设定流量Qsp作为流量设定值，将该选出的流量设定值Qsp输出至流量控制部303。
流量控制部303具有：根据来自发电部控制部304的角速度值(涡轮308的当前角速度)ω及扭矩值(发电部306的当前扭矩)T，推定无量纲流量及无量纲压差的功能；根据推定出的无量纲流量及无量纲压差，推定实际流量Q及实际压差ΔP的功能；通过流量控制定则对使推定的实际流量Q与流量设定值Qsp一致的发电部306的扭矩进行计算，以作为扭矩设定值Tsp的功能，所述流量控制部303输入来自系统控制部302的流量设定值Qsp、来自发电部控制部304的角速度值ω及扭矩值T，并将计算出的扭矩设定值Tsp输出至发电部控制部304。
发电部控制部304具有：根据矢量控制定则对向逆变器305输出的相电压设定值进行计算，以使发电部306的扭矩变为扭矩设定值Tsp的功能；根据磁极位置推定部307推定的涡轮308的磁极位置(后述)，对涡轮308的当前角速度进行计算，以作为角速度值ω的功能；根据来自逆变器305的发电部306的定子绕组的当前相电压值及相电流值，对发电部306的当前扭矩进行计算，以作为扭矩值T的功能，所述发电部控制部304输入磁极位置推定部307所推定的涡轮308的磁极位置、来自逆变器305的相电压值及相电流值、来自流量控制部303的扭矩设定值Tsp，并将计算出的角速度值ω及扭矩值T输出至流量控制部303，将计算出的相电压设定值输出至逆变器305。
逆变器305具有：输入来自发电部控制部304的相电压设定值，将相电压设定值作为相电压输出至发电部306的定子绕组的功能；将发电部306的定子绕组的当前相电压值以及相电流值输出至发电部控制部304以及磁极位置推定部307的功能；使由发电部306发电的电力在蓄电部311再生的功能，所述逆变器305接收来自电源部309的主电源进行动作。
发电部306如图3中抽出并示出其主要部分的那样，具有转子6和定子7。转子6由装有永磁铁的环6-1、以及被一体地设置在该环6-1的内侧的叶轮6-2构成。转子6使其轴心与管路的轴心一致地被设置在管路中(参照图4)，受到流过管路的冷热水的水流而整体旋转。即，环6-1与叶轮6-2成为一体地旋转。图2中，为方便起见，将转子6作为涡轮308，与发电部306分开表示。
定子7上卷绕有线圈，将该线圈作为定子绕组，取得通过涡轮308的旋转而发电的电力。另外，温度传感器317对被卷绕于定子7的线圈(定子绕组)的温度进行检测，并将该检测到的定子绕组的温度作为绕组温度TR向磁极位置推定部307发送。又，磁极位置推定部307根据来自逆变器305的发电部306的定子绕组的当前相电压值以及相电流值、来自温度传感器317的发电部306的定子绕组的当前绕组温度TR，推定环6-1中装入的永磁铁的磁极位置以作为涡轮308的磁极位置。
电源部309输入来自外部电源5的电力以及蓄积于蓄电部311的蓄电电力，并作为在涡轮式流量控制装置3A内所使用的电力进行分配。该实例中，将向逆变器305的电力作为主电源，将向数据通信部301、系统控制部302、流量控制部303、发电部控制部304等的电力作为各控制部电源。
电源部309对汇合了来自外部电源5的电力以及蓄积于蓄电部311的蓄电电力而得的电力进行分配，但对蓄积于蓄电部311的蓄电电力进行优先分配。在此，在利用蓄积于蓄电部311的蓄电电力产生不足的情况下，对汇合了从外部电源5供给的电力而得的电力进行分配，在蓄电部311中蓄积的蓄电电力有剩余的情况下，通过商业用电源再生部310，将该余下的电力作为剩余电力再生到商业用电源(该实例中，外部电源5)中。
该涡轮式流量控制装置3A中，数据通信部301、系统控制部302、流量控制部303、发电部控制部304、逆变器305、磁极位置推定部307、电源部309、商业用电源再生部310等各部的功能通过由处理器、存储装置、数字输入输出电路、模拟输入输出电路、电力电子电路等构成的硬件和与上述硬件协同地实现各种功能的程序得以实现。又，该涡轮式流量控制装置3A中，通过数据通信部301和系统控制部302构成设定流量输入部300。
接下来，对该涡轮式流量控制装置3A中的特征动作进行说明。若来自控制器4的冷热水的设定流量Qsp变化，即冷热水的设定流量Qsp根据冷热水的供给对象的负载变动而变化的话，则涡轮式流量控制装置3A通过数据通信部301接收该变化了的设定流量Qsp，数据通信部301将该接收到的设定流量Qsp发送至系统控制部302。
系统控制部302选出设定流量Qsp以作为流量设定值Qsp，并发送至流量控制部303。流量控制部303根据来自发电部控制部304的角速度值(涡轮308的当前角速度)ω及扭矩值(发电部306的当前扭矩)T，推定无量纲流量及无量纲压差，根据该推定出的无量纲流量及无量纲压差，推定实际流量Q及实际压差ΔP。并且，计算出使所推定出的实际流量Q与流量设定值Qsp一致的扭矩设定值Tsp，并发送至发电部控制部304。
发电部控制部304收到来自流量控制部303的扭矩设定值Tsp，对使发电部306的扭矩成为扭矩设定值Tsp的相电压设定值进行计算，并发送至逆变器305。逆变器305接收来自发电部控制部304的相电压设定值，将相电压设定值作为相电压输出至发电部306的定子绕组，且将发电部306的定子绕组的当前相电压值以及相电流值输出至发电部控制部304以及磁极位置推定部307。磁极位置推定部307根据发电部306的定子绕组的当前相电压值以及相电流值、发电部306的定子绕组的当前绕组温度TR，推定涡轮308的磁极位置，并将该推定出的涡轮308的磁极位置输出至发电控制部304。
图5以及图6中示出了流量控制部303、发电部控制部304、逆变器305以及磁极位置推定部307协作进行的本实施形态特有的处理动作的流程图。该处理动作由涡轮式流量控制装置3A中的处理器(CPU(Central Processing Unit中央处理器))进行。
首先，CPU使涡轮308以怠速机械角速度ωar强制旋转(图5：步骤S101)。然后，在经过怠速时间Ta后(步骤S102的“是”)，每经过一个取样时间Ts(步骤103的“是”)，就重复以下所说明的步骤S104～S110的处理动作。
CPU输入发电部306的定子绕组的当前的U相的相电压值Vu以及相电流值Iu(步骤S104)，输入发电部306的定子绕组的当前绕组温度TR(步骤S105)。然后，以绕组温度TR对发电部306的定子绕组的绕组电阻R(基准温度下的绕组电阻)进行温度修正(步骤S106)，通过下述(1)式推定涡轮308的磁极位置(步骤S107)。
[式1]
即，通过上述(1)式求得的θe(rad)为涡轮308的电磁极位置推定值。另外，在(1)式中，L表示发电部306的定子绕组的电感(绕组电感)，Ke表示反电动势常数。
然后，通过下述(2)式推定涡轮308的机械角速度(步骤S108)。即，通过下述(2)式求得的ωr为涡轮308的机械角速度推定值。另外，在(2)式中，θbke(rad)是前一次的电磁极位置推定值，初始值为0。
[式2]
(设极对数P＝1)
CPU在这样求得机械角速度推定值ωr之后，检查该机械角速度推定值ωr是否与怠速机械角速度ωar相等(步骤S109)。在此，如果机械角速度推定值ωr与怠速机械角速度ωar不相等(步骤S109的“否”)，则将步骤S107中求得的电磁极位置推定值θe替换为前一次的电磁极位置推定值θbke(步骤S110)，返回步骤S103，重复步骤S103～S110的处理动作。
在该步骤S103～S110的处理动作的重复中，如果机械角速度推定值ωr变得与怠速机械角速度ωar相等(步骤S109的“是”)，则CPU判断使用涡轮308的磁极位置的推定值的准备完毕，解除怠速机械角速度ωar下的强制驱动(步骤S111)，过渡到用于流量控制的扭矩控制(图6：步骤S112)。
在用于该流量控制的扭矩控制中，CPU输入发电部306的定子绕组的当前的U相的相电压值Vu、相电流值Iu以及V相的相电流值Iv(步骤S113)，输入扭矩设定值Tsp(步骤S114)，输入发电部306的定子绕组的当前的绕组温度TR(步骤S115)。
然后，以绕组温度TR对发电部306的定子绕组的绕组电阻R进行温度修正(步骤S116)，通过下述(3)式推定涡轮308的磁极位置(步骤S117)。
[式3]
即，使用将在步骤S107中使用的(1)式中的ωar替换为ωr的上述(3)式，求出涡轮308的电磁极位置推定值θe(rad)。
又，通过下述(4)式推定涡轮308的机械角速度(步骤S118)。即，使用与(2)式相同的下述(4)式，求出涡轮308的机械角速度推定值ωr。
[式4]
(设极对数P＝1)
然后，CPU通过ωe＝ωr/P由该求得的机械角速度推定值ωr求出涡轮308的电角速度推定值ωe(步骤S119)，使用在步骤S113中输入的Iu、Iv以及在步骤S117、S119中得到的θe、ωe，通过矢量控制定则控制向发电部306的定子绕组的相电压，以使扭矩成为在步骤S114中输入的扭矩设定值Tsp(步骤S120)。
然后，CPU将在步骤S117中求得的电磁极位置推定值θe替换为前一次的电磁极位置推定值θbke(步骤S121)，等待取样时间Ts的经过(步骤S122)，每经过一次取样时间Ts(步骤S122的“是”)，就重复上述的步骤S113～S121的处理动作(无速度传感器矢量控制)。由此，使发电部306的扭矩与扭矩设定值Tsp一致，将流过管路的冷热水的实际流量调整为流量设定值Qsp。
上述的步骤S101～S122的处理动作作为流量控制部303、发电部控制部304、逆变器305以及磁极位置推定部307协作进行的处理动作而实施，但是步骤S104～S107或步骤S113～S117中的涡轮308的磁极位置的推定由磁极位置推定部307分担。
这样，根据本实施形态，并不是通过阀芯，而是通过发电部306的扭矩、即涡轮308的旋转扭矩来控制流过管路的流体的流量。因此，无需如驱动阀芯的情况那样的大功率，能够谋求节电化。
又，在本实施形态中，通过发电部306发电的电力被蓄积于蓄电部311中，作为蓄电电力被发送至电源部309，被用于涡轮式流量控制装置3内的各部。由此，控制实际流量时，作为发热被浪费的能量的一部分作为电能被回收，在涡轮式流量控制装置3A得以再次利用。
又，本实施形态中，蓄电部311中所蓄积的蓄电电力剩余的情况下，将该余下的电力作为剩余电力再生到商业用电源中，因此涡轮式流量控制装置3A内的剩余电力也得以有效利用。例如，若将剩余电力供给至传感器或控制器等其他装置的话，则能够综合性地对节能做出贡献。
又，根据本实施形态，由于可通过由涡轮308和发电部306构成的“发电装置”实现流量控制和发电这两种功能，即可通过在图3中所示的由涡轮308(转子6)和定子7构成的“发电装置”实现流量控制和发电这两种功能，因此没有如专利文献3中所示那样的“阀装置”，可减少构成零件，实现小型化。由此，能够以现行的流量控制阀的尺寸构成涡轮式流量控制装置，通过将已设的流量控制阀替换为涡轮式流量控制装置，则能够谋求节能。
又，本实施形态中，根据涡轮308的当前角速度ω和发电部306的当前扭矩值T，推定流过管路的冷热水的实际流量，控制发电部306的扭矩以使该推定的实际流量与流量设定值Qsp一致，因此能够排除高价的压力传感器或流量传感器等传感器类，抑制成本的提高。
又，在本实施形态中，在控制发电部306的扭矩时，使用流量控制部303所计算出的扭矩和涡轮308的磁极位置，但该涡轮308的磁极位置由磁极位置推定部307进行推定。即，在本实施形态中，不使用位置传感器检测出涡轮308的磁极位置，不使用位置传感器地推定涡轮308的磁极位置。在使用位置传感器的流量控制装置的情况下，由于位置传感器直接配置于配管，因此作为设置环境来说处于恶劣的状况，长期的可靠性方面成为问题。对此，在本实施形态中，由于不使用位置传感器地对涡轮308的磁极位置进行推定，因此即使在无法使用位置传感器那样的恶劣的环境下也能知道涡轮的磁极位置。由此，能够去掉位置传感器，确保长期的可靠性。
[涡轮式流量控制装置：实施形态2]
虽然在实施形态1的涡轮式流量控制装置3A中与控制器4之间进行有线连接，但也可以与控制器4之间进行无线连接。图7中，将与控制器4之间进行无线连接的涡轮式流量控制装置3(3B)的主要部分的结构作为实施形态2而示出。
在图7中，与图2相同的符号表示与参照图2说明的构件相同或等同的构件，省略其说明。该涡轮式流量控制装置3B中，代替数据通信部301设置无线数据通信部312，通过天线313以无线的方式进行与控制器4之间的数据的收发。
又，该涡轮式流量控制装置3B中，通过无线数据通信部312和系统控制部302构成设定流量输入部300。
[涡轮式流量控制装置：实施形态3]
虽然在实施形态1的涡轮式流量控制装置3A中与外部电源5之间进行有线连接，但也可以与外部电源5之间进行无线连接。图8中，将与外部电源5之间进行无线连接的涡轮式流量控制装置3(3C)的主要部分的结构作为实施形态3而示出。
在图8中，与图2相同的符号表示与参照图2说明的构件相同或等同的构件，省略其说明。该涡轮式流量控制装置3C中，代替商业用电源再生部310而设置无线电力收发部314，通过天线315无线接收来自外部电源5的电力并发送至电源部309，且通过天线315将来自电源部309的剩余电力以无线的方式在商业用电源(该实例中，外部电源5)中再生。
[涡轮式流量控制装置：实施形态4]
虽然在实施形态1的涡轮式流量控制装置3A中与控制器4之间以及与外部电源5之间都进行有线连接，但也可以与控制器4之间以及与外部电源5之间都进行无线连接。图9中，将与控制器4之间以及与外部电源5之间都进行无线连接的涡轮式流量控制装置3(3D)的主要部分的结构作为实施方式4而示出。
在图9中，与图2相同的符号表示与参照图2说明的构件相同或等同的构件，省略其说明。该涡轮式流量控制装置3D中，代替数据通信部301设置无线数据通信部312，通过天线316以无线的方式进行与控制器4之间的数据的收发。又，代替商业用电源再生部310而设置无线电力收发部314，通过天线316无线接收来自外部电源5的电力并发送至电源部309，且通过天线316将来自电源部309的剩余电力以无线的方式再生到商业用电源(该实例中，外部电源5)中。
该涡轮式流量控制装置3D中，与控制器4之间及与外部电源5之间都进行无线连接，因此可完全不使用与涡轮式流量控制装置3D的配线。由此，通过不使用配线材料、提高施工性/维护性、不花费配线工时、恶劣环境下的作业工时的降低、已设建筑物的追加配置中的作业工时的降低等，由无线化而引起的对环境负载降低的贡献受到期待。
另外，能够与外部电源5之间进行无线连接取决于以下情况：将涡轮式流量控制装置3D做成使用来自外部电源5的电力和发电部306发电的电力的混合型，从而使来自外部电源5的电力的供给量较少也没关系。
现有的流量控制阀(使用阀芯的阀)中，可考虑通过使用电池来完全无线化，但由于无法实现利用电池的流量控制阀的长时间驱动，因此判断为难以实现。即，必须解决控制电路、通信电路的低耗电量化、通信频率的低周期化、蓄电池的高密度电力化等各种各样的问题，现有的流量控制阀中难以实现完全无线化。
对此，本实施形态中，通过做成来自外部的电力和在内部发电的电力的混合型，能够实现目前为止难以实现的流量控制阀的完全无线化，可以说是目前为止没有的划时代的装置。本发明中，由于没有使用阀芯，因此不称为流量控制阀，而是称为涡轮式流量控制装置。又，本发明中，若能以内部发电的电力全部供给自身的运转的话，则能够取消向涡轮式流量控制装置供给来自外部的电力，实现完全无线化。
另外，上述实施形态虽作为在空调控制系统中所使用的实例进行了说明，但显然并不能被限定于空调控制系统，上述实施形态能够适用于各种流量控制的应用中，进一步地，也能够扩大适用于一般工业设备中。又，控制流量的流体也不限定于冷热水等液体，也可以是燃气等气体。
[实施形态的扩张]
以上，参照实施形态对本发明进行了说明，但是本发明不仅限于上述的实施形态。本发明的结构和细节，可以在本发明的技术思想的范围内做出本发明技术领域技术人员可理解的各种各样的变更。
符号说明
1：控制对象空间，2：空调机(FCU)，3(3A～3D)：涡轮式流量控制装置，4：空调控制装置(控制器)，LS：供水管路，6：转子，6-1：环，6-2：叶轮，7：定子，300：设定流量输入部，301：数据通信部，302：系统控制部，303：流量控制部，304：发电部控制部，305：逆变器，306：发电部，307：磁极位置推定部，308：涡轮，309：电源部，310：商业用电源再生部，311：蓄电部，312：无线数据通信部，314：无线电力收发部，313、315、316：天线，317：温度传感器。

Claims (3)

1.一种涡轮式流量控制装置，其特征在于，具有：
涡轮，所述涡轮将流过流路的流体的能量转换为转动动能；
发电部，所述发电部将所述涡轮所转换的转动动能转换为电能；
设定流量输入部，所述设定流量输入部输入设定流量，所述设定流量的值根据所述流体的供给对象的负载变动而变化；
流量控制部，所述流量控制部根据所述涡轮的当前的角速度和所述发电部的当前的扭矩来推定流过所述流路的流体的实际流量，计算使该被推定的实际流量与所述设定流量一致的所述发电部的扭矩；
磁极位置推定部，所述磁极位置推定部推定所述涡轮中装入的磁铁的磁极的位置作为所述涡轮的磁极位置；以及
发电部控制部，所述发电部控制部基于所述流量控制部计算出的扭矩以及所述磁极位置推定部推定出的所述涡轮的磁极位置，对所述发电部的扭矩进行控制。
2.如权利要求1所述的涡轮式流量控制装置，其特征在于，
所述磁极位置推定部基于所述发电部的当前的相电压值、相电流值以及所述发电部的当前的绕组温度，推定所述涡轮的磁极位置。
3.如权利要求1或2所述的涡轮式流量控制装置，其特征在于，具有：
逆变器，所述逆变器从所述发电部控制部输入相电压设定值并向所述发电部输出相电压，并分别向所述发电部控制部和所述磁极位置推定部输出所述发电部的当前的相电压值以及相电流值。
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