JPH0213792A - 熱交換器用温度調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、熱交換器の２次側流体温度を所望範囲内に維
持するために、上記熱交換器の１次側流体流量を２次側
流体流量に関連して制御するようにした熱交換器用温度
調整装置に関する。

〔従来の技術〕

熱交換器用温度調整装置に従来から用いられている温度
調整弁は、制御用流体の体積変化を利用することにより
２次側流体温度に応じて１次側流体流量を制御するよう
に構成されているので、−般に温度変化に対する追従遅
れが大きく、特に２次側流体流二が大巾に変動するよう
な場合には設定温度に対する偏差が大きくなりすぎるし
、かつ非使用時には検出部における流体温度が低いため
弁を開放させるように作動するから、１次側流体が流動
し続けることによる無用な熱消費を避けるためには別に
開閉弁を特設する必要があるなどの不具合がある。また
、２次側流体圧力に関連して１次側流体流量を制御する
ようにした従来の減圧調整弁では、圧力変動に対する温
度変化の割合が大きすぎるため温度制御の安定性が損な
われるという難点がある。

上述のような問題点を解決しようとして、２次側流体流
量に関連して１次側流体流量を自動制御するようにした
提案（特開昭５２−１１２１５２号）があるが、この提
案のものにおいては第４゜５図に示すように熱交換器ａ
の１次側流路に設けられた流量調整手段すと、２次側流
路に設けられた流量感知手段Ｃとが機械的に直接連結さ
れている。そして、１次側流体流量の変動が上側ピスト
ンｄおよびロッドｅを介して下側ピストンｆに伝達され
ることにより、流ｍ′３３整手段すの開度が可変制御さ
れるようになっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記提案のものは、上述のように２次側流路に設けられ
る流量感知手段Ｃと１次側流路に設けられる流量調整手
段すとが相互に連結されているので、２次側流体流量の
変動率がそのまま１次側流体流量に反映されるため２次
側流体の流量変動率が大きい場合にはその温度変動幅も
大きくなり易い。また、上記両手段の特性を条件に応じ
て個別に設定することが困難であるため、１次側および
２次側に流入される各流体の圧力あるいは温度等に関す
る条件が変化した場合にはそれに対応する最適状態に設
定し直すことができず、いずれにしても２次側流体温度
を常に所望範囲内に維持するという所期の目的を達成す
ることが困難である。

本発明は上述のような問題点を解決するためになされた
もので、追従特性および安定性に優れ、かつ圧力や温度
等に関する条件変化に対応する制御特性の可変設定が容
易で、２次側流体温度をその流量変動に拘らず常に所望
範囲内に維持することができる熱交換器用温度調整装置
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〕

本発明は、熱交換器の２次側流路に差圧制御手段を含む
制御用流路を設け、上記熱交換器の１次側流路に設けら
れた流量制御手段および上記差圧制御手段を上記制御用
流路における圧力損失に関連して制御するようにしたこ
とを特徴とするものである。

〔作用〕

本発明は上述のように構成されているので、２次側流路
に設けられた制御用流路における圧力降下に関連して１
次側流路に設けられた流量制御手段が制御され、２次側
流体の流量変化に即応して１次側流体の流量が可変制御
されることにより、検出遅れを伴なうことのない良好な
追従性が得られる。かつ２次側流体流量に対する制御用
流路における圧力降下の変動率は上記差圧制御手段を設
けることにより縮小されるから、上記流量制御手段には
変動率の小さい制御圧力が与えられ、したがって２次側
流体温度は変動幅が小さくかつ安定している。さらに、
上記流量制御手段および差圧制御手段はそれぞれ個別の
調整手段を備え得るので、熱交換器に流入される１次側
および２次側の各流体温度や圧力負荷等が変化した場合
には、それぞれの制御特性を個別に最適状態に可変設定
することが容易であり、条件変化に対する適応範囲が拡
張される。

〔実施例〕

以下、本発明について図示の一実施例を参照しながら説
明する。

第１図において熱交換器１は高温熱媒体などの１次側流
体が流通される１次側流路２と、上記熱媒体との間で熱
交換が行なわれる水などの２次側流体が流通される２次
側流路３とを備えている。

上記１次側流路２および２次側流路３には、後述するよ
うな構成の流量調整弁４および差圧調整弁５がそれぞれ
直列に接続されている。上記２次側流路３には、熱交換
器１の２次側流路３の一部と差圧：Ｊ３整弁５とを含む
制御用流路６が設けられており、その高圧側端部７なら
びに低圧側端部８は、流量調整弁４および差圧調整弁５
の各制御部高圧室接続端９および１０ならびに、低圧室
接続端１］、および１２にそれぞれ接続されている。ま
た、上記低圧側端部８は適宜の配管１３を介して、たと
えば蛇口などのような末端機器１４に接続されている。

上記流量調整弁４は、第２図に示すように弁箱２０が本
体２１および蓋体２２を備えている。この本体２１には
１次側流体の流入路２３および流出路２４が形設されて
おり、これら両流路２３と２４とを相互に連通可能な弁
孔２５の周縁部には第１弁座２６が設けられている。ま
た、本体２１の筒状部２７には、一端が上記第１弁座２
６と接離自在に対向する第１弁体２８が軸方向に摺動自
在に嵌装されており、かつこの第１弁体２８の他端側に
は背圧室２９が形成されている。第１弁体２８に形成さ
れた軸方向貫通孔３０の周縁部には第２弁座３１が設！
けられている。この第２弁座３１と接離自在に対向する
第２弁体３２は後述する制御部３３によって開閉制御さ
れるようになっており、開放状態においては上記背圧室
２９が貫通孔３０を介して上記流出路２４と連通される
ようになっている。

上記制御部３３は、周縁部が上記本体２１と蓋体２２と
の間に流体密に挟持された主ダイヤフラム３４と、これ
によって本体２１側および蓋体２２側にそれぞれ形成さ
れた高圧室３５および低圧室３６を備えている。上記主
ダイヤフラム３４は、これを厚さ方向両側から挟持する
一対の支持板３７を介して弁軸３８に連結されており、
上記第２弁体３２は、この弁軸３８と一体に設けられて
いる。また、主ダイヤフラム３４と蓋体２２との間には
上記第２弁体３２を閉方向に付勢可能なバネ部材３９が
設けられており、蓋体２２にはバネ部材３つの付勢力を
可変設定可能な調整手段４０が設けられている。

上記本体２１には、キャップダイヤフラム４１によって
上記高圧室３５と仕切られた小室４２が形成されており
、この小室４２は小孔４３を介して外部と連通されてい
る。また、上記弁箱２０には、制御部３３の高圧室３５
と低圧室３６とを連通する連通孔４４が設けられれてい
る。この連通孔４４は、図示例においては上記主ダイヤ
フラム３４および支持板３７を貫通するように形成され
ている。

一方、上記差圧調整弁５は、第３図に示すように弁箱５
０が本体５１および蓋体５２を備えている。この本体５
１には２次側流体の流入路５３および流出路５４が形設
されており、これら両流路５３と５４とを相互に連通可
能な弁孔５５の周縁部には弁座５６が設けられている。

また、本体５１の筒状部５７には、一端が上記弁座５６
と接離自在に対向する弁体５８が軸方向に摺動自在に嵌
装されている。この弁体５８を開閉制御するための制御
部５つは、周縁部が上記本体５１と蓋体５２との間に流
体密に挟持されたダイヤフラム６０と、これによって本
体５１側および蓋体５２側にそれぞれ形成された高圧室
６１および低圧室６２を備えている。上記ダイヤフラム
６０は、これを厚さ方向両側から挟持する一対の支持板
６３を介して弁軸６４に連結されており、上記弁体５８
は、この弁軸６４と一体に設けられている。

また、ダイヤフラム６０と蓋体５２との間には上記弁体
５８を閉方向に付勢可能なバネ部材６５が設けられてお
り、蓋体５２にはバネ部材６５の付勢力を可変設定可能
な調整手段６６が設けられている。

上記弁箱５０には、制御部５９の高圧室６１と低圧室６
２とを連通ずる連通孔６７が設けられれている。この連
通孔６７は、図示例においては上記ダイヤフラム６０お
よび支持板６３を貫通するように形成されている。

つぎに上述のように構成された装置の動作に付いて説明
する。

上記末端機器１４が閉状態にある間は２次側流体が流動
されないから上記制御用流路６における圧力損失は０で
あり、高低両端部７，８における流体圧力が相等しいか
ら制御圧力は０である。したがって差圧調整弁５は、高
圧室６１および低圧室６２の各内圧が相等しいから、弁
体５８がバネ部材６５の付勢力によって弁座５６に圧接
されることにより閉状態にある。同様に上記流量調整弁
４においても、高圧室３５および低圧室３６の各内圧が
相等しいから、第１弁体２８および第２弁体３２がバネ
部月３９の付勢力によって第１弁座２６および第２弁座
３１にそれぞれ圧接されることにより閉状態になってい
る。

なお、上記流量調整弁４および差圧調整弁５の各バネ部
材３９および６５は、制御圧力と各流量とが所望の関係
を有するように、１次側流路２および２次側流路３の流
入側における各流体の温度や圧力などに対応するそれぞ
れの最適状態に予め設定されている。

上記末端機器１４が開状態になると、差圧調整弁５の制
御部低圧室６２における流体圧力が低下するから、ダイ
ヤフラム６０がバネ部材６５に抗して低圧室６２側に変
位されることにより弁軸６４を介して弁体５８が開方向
に移動され、２次側流体は熱交換器１の２次側流路３お
よび差圧調整弁５を経て末端機器１４に流動されること
になる。そして、２次側流体流量が安定した状態におい
ては、差圧調整弁５は制御用流路６における圧力損失、
すなわち制御圧力に対応する開度を維持している。

この状態においては、流量調整弁４の制御部高圧室３５
と低圧室３６との間にも差圧調整弁５におけると同等の
制御圧力が作用するから、主ダイヤフラム３４がバネ部
材３９に抗して低圧室３６側に変位されることにより弁
軸３８を介して第２弁体３２が開方向に移動される。こ
れにより貫通孔３０を介して背圧室２９が流出路２４と
連通されるため背圧による閉方向付勢力が除去されるか
ら、第１弁体２８は流入路２３における１次側流体圧力
により開方向に変位される。したがって、流ｉ、ｉ＊弁
４は上記制御圧力に対応する開度を維持しており、１次
側流体は熱交換器１の１次側流路２および流量調整弁４
を経て流動されることになる。

２次側流体流量が末端機器１４における需要量に応じて
さらに変動すれば、それに応じて制御圧力も変動するか
ら、差圧調整弁５および流量調整弁４の各開度も制御圧
力に対応して変動する。

上述のように、上記実施例においては制御用流路６にお
ける圧力損失に対応する制御圧力により流量調整弁４お
よび差圧調整弁５の開度を自動制御するようにしたので
、実質的な遅れを生ずるようなことがなく、２次側流体
流瓜の変動に即応して１次側流体流量、したがって２次
側流体温度の制御が行なわれる。しかも、上記制御圧力
は差圧調整弁５により２次側流量に対する変動率が縮小
されているから、２次側流体流量が大巾に変動してもそ
の温度は僅かな変動幅に維持され、安定した制御が行な
われる。

また、流量調整弁４および差圧調整弁５はそれ、　ぞれ
バネ部材３９および６５、調整手段４０および６６等を
備えているので、上述のように初期条件に対応する設定
を行ない得るばかりでなく、１次側流路および２次側流
路に流入される各流体の温度や圧力負荷などが変化した
場合には、それぞれに対して個別に対応するように設定
することができる。

さらに、流量調整弁４においては第１弁体２８に対して
１次側流体圧力が、また差圧調整弁５においては弁体５
８に対して２次側流体圧力が、それぞれ閉方向に作用す
るように閉塞法構造としたので、非使用時における漏洩
を効果的に防止することができる。特に流量調整弁４に
おいては２組の弁体２８および３２を設けたので、この
ような閉塞法構造にしても低開度における制御特性の低
下を防止することができる。その上に、制御圧力が作用
する有効面積に差を生ずるようにキャップダイヤフラム
４１を設けたので、２次流体の流動が停止され制御圧力
がＯの状態になっても第１弁体２８および第２弁体３２
に対して閉方向の抑圧力が作用し、非使用時における漏
洩防止を確実にすることができる。

また、流量調整弁４には小室４２および小孔４３を設け
たので、キャップダイヤフラム４１が疲労などのため破
損するようなことがあっても１次側流体が２次側流路に
浸入するようなことかなく、２次側流体が汚染されるの
を防止することができる。さらに、流量調整弁４および
差圧調整弁５にはそれぞれ連通孔４４および６７が設け
られれているので、使用時にはこれら連通孔を経て高圧
室３５および６１から低圧室３６および６２に１次側流
体および２次側流体がそれぞれ流動され、制御部３３お
よび５つに流体が長時間滞留することによる腐敗等の発
生を防止することができる。

なお、本発明は上記実施例のみに限定されるものではな
く、その要旨とするところの範囲内で種々の変更ないし
応用が可能である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、上述のように追従特性および安定性に
優れ、かつ圧力や温度等に関する条件変化に対応する制
御特性の可変設定が容易で、２次側流体温度をその流量
変動に拘らず常に所望範囲内に維持することが可能な熱
交換器用温度調整装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例を示す系統図、第２図および
第３図は回倒における相異なる要部を示す断面図、第４
図は従来例を示す系統図、第５図は同従来例の要部を示
す断面図である。 ゛　１・・・熱交換器、２・・・１次側流路、３・・・
２次側流路、４・・・流量１週整弁（流量制御手段）、
５・・・差圧調整弁（差圧制御手段）、６・・・制御用
流路、７・・・高圧側端部、８・・・低圧側端部、９．
１０・・・高圧室接続端、１１．１２・・・低圧室接続
端。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１図 第２図 第３図 Ｉｌｌ＼ 第４図 第　５　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 熱交換器の２次側流体温度を所望範囲内に維持するよう
   に調整するため１次側流路に設けられた流量制御手段を
   有する調整装置において、上記熱交換器の２次側流路に
   差圧制御手段を含む制御用流路を設け、この制御用流路
   における圧力損失に関連して上記流量制御手段および差
   圧制御手段をそれぞれ制御するようにしたことを特徴と
   する熱交換器用温度調整装置。