JPH09222179A - 可逆ａｃモータを備えた流量制御弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 循環管路を流通する温水等の流体の流量の制
御を簡素化し、設備コストの低減を図ることのできる流
量制御弁を提供する。 【解決手段】 所定の流体が流通する管路１８の途中に
配置され、該管路を流通する流体の流量を制御するため
の流量制御弁１４であって、前記管路１８の開閉量を調
節するための弁体１と、所定の往復移動によって前記弁
体１を開閉方向に作動させる作動部材５と、前記作動部
材５を駆動するための可逆ＡＣモータ７を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、可逆ＡＣモータを
備えた流量制御弁及び空気調和機に適用される可逆ＡＣ
モータを備えた流量制御弁に係り、より詳しくは、所定
の流体（ブライン）が流通する管路の途中に配置され、
該管路を流通する流体（ブライン）の流量を制御するた
めの可逆ＡＣモータを備えた流量制御弁、及び空気調和
機の温水熱交換器を流通する温水の流量を制御するため
の温水弁に適用した可逆ＡＣモータを備えた流量制御弁
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、冷媒で冷房を行い、温水で暖
房を行う空気調和機（温水空気調和機）が知られてい
る。この温水空気調和機では、暖房モードの運転時に循
環管路に温水を流通させることにより、被調和室を暖房
していた。まず、図３を用いて通常使用されている空気
調和機（エアコン）の概略構成を説明する。

【０００３】空気調和機（エアコン）は、室内に設置さ
れた室内ユニット、室外に設置された室外ユニット、及
び熱源機に対応する給湯機を備えている。室内ユニット
は冷房サイクルを構成する蒸発器１１と、温水の供給さ
れる放熱器１２とを有し、蒸発器１１が放熱器１２に対
して風上になるように一体構成された室内熱交換器１０
が設けられている。なお、この室内熱交換器１０の近傍
には、室内熱交換器１０を通過させて被調和室に送風す
るためのクロスフローファン１３が設けられている。

【０００４】蒸発器１１は配管１５、１６を介して室外
ユニット内の室外熱交換器２０に接続されており、室内
ユニットと室外ユニットとの間で冷媒が循環する冷媒循
環路が形成されている。放熱器１２は、バーナー３１で
加熱される給湯機３０と、それからの温水を供給するポ
ンプ３２と、リザーブタンク３４を有するプレッシャー
タンク３３からなる給湯回路を経由して温水弁（流量制
御弁）１４と配管３６、１７、１８、３５を介して接続
されており、室内ユニットと給湯機３０との間で温水が
循環する温水循環路が形成されている。

【０００５】次に、上記の冷媒循環路及び温水循環路に
ついて説明する。室内熱交換器１０の蒸発器１１は、太
管で構成された冷媒配管１５を介して室外ユニットのバ
ルブ２７Ａに接続されている。バルブ２７は、冷媒配管
２８、マフラー２２、アキュムレータ２３、コンプレッ
サ２４、室外熱交換器２０、及びキャピラリーチューブ
（減圧装置）２５、ストレーナー２６を介してバルブ２
７Ｂに接続されている。

【０００６】そして、バルブ２７が、細管で構成された
冷媒配管１６を介して室内熱交換器１０の蒸発器１１に
接続されることにより、密閉された冷媒循環路すなわち
冷房サイクルが形成されている。なお、室外熱交換器２
０の近傍には、室外熱交換器２０を通過させて送風する
ためのプロペラファン２１が設けられている。

【０００７】室内冷房は次ぎの動作により行われる。室
内熱交換器１０の蒸発器１１から冷媒は、冷媒配管１
５、室外ユニットのバルブ２７を介してマフラー２２、
アキュムレータ２３に至る。アキュムレータ２３では、
気液分離を行ない、コンプレッサ２４に気体のみを送
る。コンプレッサ２４で圧縮された冷媒は室外熱交換器
２０においてプロペラファン２１の冷却風により冷却さ
れてあら熱をとられ、液化されて、キャピラリーチュー
ブ（減圧装置）２５で高圧低温の液体となる。

【０００８】高圧低温の冷媒は、ストレーナー２６でふ
るいにかけられた後、冷媒配管２９、１６を介して室内
熱交換器１０の蒸発器１１に送られ、そこでガス化して
吸熱蒸発する。その吸熱蒸発に伴って、周囲の温度を奪
い空気を冷却する。冷却された空気は、クロスフローフ
ァン１３により被調和室に送風される。冷媒は再び冷媒
配管１５に送られ、同様な冷房サイクルを繰り返すこと
により室内は所望の温度まで冷房されることとなる。

【０００９】また、室内熱交換器１０の放熱器１２は、
前述したように配管１７、１８を介して給湯回路に接続
されており、温水弁１４を開くことにより、給湯回路を
循環している温水を配管１７、放熱器１２、配管１８の
順に流通させる、即ち、温水循環路を循環させることが
できるように構成されている。

【００１０】室内暖房は次の動作により行なわれる。バ
ーナー３１で加熱される給湯機３０からの温水はポンプ
３２により、リザーブタンク３４を有するプレッシャー
タンク３３に供給され、そこで圧力を上げられて配管３
６、１７を経由して室内熱交換器１０の放熱器１２に供
給される。放熱器１２では、周囲の空気の温度を高め、
温められた空気はクロスフローファン１３により被調和
室に送風される。温水は再び配管１８、温水弁１４を介
して３５に送られ再び給湯機３０に還流される。同様な
暖房サイクルを繰り返すことにより室内は所望の温度ま
で暖房されることとなる。

【００１１】この場合、室内の暖房温度は、クロスフロ
ーファン１３の近傍に配置された温度センサーの検出出
力に基づいて、温水弁をマイコン制御等によりコントロ
ールすることにより、所望の設定温度に保つことができ
るものである。また、冷房動作と暖房動作を併用するこ
とにより、冷房動作により除湿された空気が暖房動作に
より暖められて除湿暖房を行うことができる。

【００１２】ここで、温度制御のために循環管路に流通
する温水の流量は、該循環管路の途中に設置された所定
温水弁、即ち、流量制御弁をステッピングモータを用い
て制御することによって調整している。

【００１３】

【発明が解決しようする課題】上述した如き従来技術に
おいては、この流量制御弁の開閉のための駆動源とし
て、ステッピングモータを用いていたため、モータの構
造が複雑で高価になり、回転音も大きく、また複雑な電
気回路により電気的に制御されていたので、当該流量制
御弁の開閉制御のための設備にはかなり多くのコストが
かかっており、特に空気調和装置そのものの低価格化が
望まれているときに、そのことが解決すべき課題の一つ
となっていた。本発明はこのような課題を解決するため
に、循環管路を流通する温水等の流体の流量の制御を簡
素化し設備コストの低減を図ることのできる流量制御弁
及びそれを空気調和機に適用した流量制御弁を提供する
ことを目的とするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
可逆ＡＣモータを備えた流量制御弁は、所定の流体が流
通する管路の途中に配置され、該管路を流通する流体の
流量を制御するための流量制御弁であって、前記管路の
開閉量を調節するための弁体と、所定の往復移動によっ
て前記弁体を開閉方向に作動させる作動部材と、前記作
動部材を駆動するための可逆ＡＣモータを備えることを
特徴とするものである。

【００１５】こうして、安価な可逆ＡＣモータを用いて
制御することにより、流体の流量の制御を実現すること
ができるので、管路を流通する流体の流量の制御を簡素
化し設備コストの低減を図ることができる。

【００１６】本発明の請求項２に係る可逆ＡＣモータを
備えた流量制御弁は、所定の流体が流通する管路の途中
に配置され、該管路を流通する流体の流量を制御するた
めの流量制御弁であって、前記管路の開閉量を調節する
ための弁体と、所定の往復移動によって前記弁体を開閉
方向に作動させる作動部材と、前記作動部材を駆動する
ための可逆ＡＣモータを備え、可逆ＡＣモータの回転数
をマイクロコンピュータにより演算して所定の弁開値に
なるように回転数を制御することを特徴とするものであ
る。

【００１７】こうして、安価な可逆ＡＣモータを用いて
制御することにより、温水の流量の制御を実現すること
ができるので、管路を流通する温水の流量の制御を簡素
化し設備コストの低減を図ることができる。

【００１８】本発明の請求項３に係る可逆ＡＣモータを
備えた流量制御弁は、所定の流体が流通する管路の途中
に配置され、該管路を流通する流体の流量を制御するた
めの流量制御弁であって、前記管路の開閉量を調節する
ための弁体と、所定の往復移動によって前記弁体を開閉
方向に作動させる作動部材と、前記作動部材を駆動する
ための可逆ＡＣモータを備え、可逆ＡＣモータの回転数
をマイクロコンピュータにより演算して所定の弁開値に
なるように回転数を制御し、温水を生成すると共にこの
温水を所定の管路を介して温水熱交換器へ循環させる熱
源機と、前記温水熱交換器を流通する温水の流量を制御
するための温水弁と、該温水熱交換器を搭載する室内ユ
ニットとを備えた空気調和機における前記温水弁として
用いられることを特徴とする。

【００１９】こうして、安価な可逆ＡＣモータを用いて
制御することにより、温水の流量の制御を実現すること
ができるので、空気調和機の管路を流通する温水の流量
の制御を簡素化し設備コストの低減を図ることができ
る。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明のＡＣモータを駆動
源として備えた流量制御弁の実施例を、空気調和機の室
内ユニット１０に備えられた温水弁（流量制御弁）１４
及びその近傍に配置された機器の構成について図１を用
いて説明する。

【００２１】温水弁（流量制御弁）１４には、リング状
の弁１と、該弁１に当接し温水の流通を停止させる弁金
具２と、Ｏリングを介して弁金具２を支持すると共に温
水弁１４における温水の流通路を形成するボディー３
と、下端部において弁金具２に固定されＯリング及び留
め輪を介して支持部材４により支持された細長い円柱状
の弁駆動軸５とが設けられている。弁駆動軸５は、その
上部が円筒状の筐体６の中に挿入されており、該弁駆動
軸５の上端には駆動モータ７の回転運動を該弁駆動軸５
の上下動運動に変換する運動変換手段８が連結されてい
る。

【００２２】なお、弁駆動軸５には、支持部材４に一体
的に設置されたつるまきバネ９の弾性力が、図１におい
て、上方向（矢印Ａと逆方向）に働いている。これによ
り、弁駆動軸５の下端部に固定された弁金具２は、弁１
に当接し上方向に付勢されている。ところで、弁駆動軸
５は、支持部材４に固定されているわけではなく、上記
のようにＯリング及び留め輪を介して支持部材４により
支持されているだけであるので、図１において下方向
（矢印Ａ方向）の力を外部から受けたならば下方向に移
動しうるように構成されている。

【００２３】次に、本実施例の作用を図面を用いて説明
する。配管１８に流通させるべき温水の設定流量Ｐと温
水弁１４による流量制御の開始指示とが、図示しない所
定の入力手段を介してマイコンに対して入力されると、
制御ルーチンがマイコンによって実行開始される。

【００２４】図１において、矢印Ａ方向に弁駆動軸５が
移動するため、弁駆動軸５に固定された弁金具２も矢印
Ａ方向に移動し、弁金具２と弁１との間に隙間が拡大す
ることになる。これにより、図１において矢印Ｂに示す
流通方向に所定の圧力を受け領域１８Ａに滞留していた
温水が弁金具２と弁１との間をより多く通過するように
なり、以後、該温水は弁金具２の内部（領域１８Ｂ）を
通過して、領域１８Ｃに至り、矢印Ｂ方向に流通するよ
うになる。

【００２５】一方、図１において矢印Ａと反対方向に弁
駆動軸５が移動するため、弁駆動軸５に固定された弁金
具２も矢印Ａと反対方向に移動し、弁金具２と弁１との
間の隙間が狭まることになる。これにより、配管１８の
温水の流量が減少することになる。以上の処理を継続す
ることにより、温水の温度ｔを設定温度Ｔの近傍に維持
できるし、また温水の流量を設定流量Ｐの近傍に維持す
ることができる。

【００２６】本発明の特徴とする点は、弁駆動軸５の駆
動源７としてＡＣモータを使用することである。ＡＣモ
ータは構造が簡単であるから堅牢であると共に、価格も
安価である。そして最近のマイコン制御技術を適用する
ことにより、その制御精度も十分なものとなっている。

【００２７】ＡＣモータの一例として、図２にその概要
を示す。図２のＡＣモータ７はコンデンサラン型のイン
ダクションモータでなるリバーシブルモータを例示して
いる。ＡＣモータ７は主巻線７Ａと副巻線７Ｂを有し、
リレー接点７１の切替により主巻線、副巻線の関係が入
り替わり、その回転方向を切替ることができる。ＡＣモ
ータ７の固定子にはホール素子７２が設けられ、回転軸
または回転子の特定の位置に取付けられた永久磁石の磁
束を検出することにより回転子の回転数を検出してマイ
コン７３に送出する。

【００２８】マイコン７３は、モータがｘ回転したとき
弁駆動軸５がｌｍｍ移動するとしたら、モータの１回転
当たりの弁駆動軸５の移動距離は、Ｌ＝ｌ／ｘ（ｍｍ／
回転）となることをあらかじめ記憶しておき、ホール素
子７２からの回転数信号に基づきその回転数に対応する
弁駆動軸の移動距離を演算し、リレー接点７１を切替え
るリレー７４の駆動を制御する。

【００２９】なお動作にあたっては、一旦、弁をしぼり
０位置を検知して、その値をマイコンに記憶させてお
く、所謂、ゼロ出しをしておくこと、また弁の開度と弁
駆動軸の移動距離との対応関係を記憶させておくことは
勿論のことである。このような構成により、マイコン７
３は温水の温度（暖房のときは室温）あるいは温水量の
指定値と実際の検出値とに基づき弁の開度を演算して、
ＡＣモータ７の回転を制御する。本発明ではＡＣモータ
を用いたが、可逆回転が可能なモータ（例えばコンデン
サ分相型シンクロナスモータ等）ならば良く、ＤＣモー
タでも、制御回路の低価格化が得られれば利用可能であ
る。

【００３０】開閉操作を制御する弁は、本実施例のよう
に温水空気調和機の温水弁に適用する以外にも、所定管
路を流通する冷水や油等の他の流体の流通量を制御する
弁にも適用することができる。

【００３１】

【発明の効果】以上のように、流量制御弁の開閉のため
の駆動源としては、従来はステッピングモータを用いて
いたため、モータが高価になり、回転音も大きく、また
複雑な電気回路により電気的に制御されていたため、当
該流量制御弁の開閉制御のための設備にはかなり多くの
コストがかかっていたが、本発明では、流量制御弁の開
閉のための駆動源としてＡＣモータを用いたので、循環
管路を流通する温水等の流体の流量の制御を簡素化し設
備コストの低減を図ることができる流量制御弁及びそれ
を空気調和機に適用した流量制御弁を得ることができ
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＡＣモータを駆動源として備えた流量
制御弁の実施例。

【図２】ＡＣモータの概要図。

【図３】通常使用されている空気調和機（エアコン）の
概略構成図。

【符号の説明】

１ 弁 ２ 弁金具 ３ ボディー ４ 支持部材 ５ 弁駆動軸 ６ 筐体 ７ 駆動モータ ８ 運動変換手段 ９ つるまきバネ １０ 室内熱交換器 １１ 蒸発器 １２ 放熱器 １３ クロスフローファン １４ 温水弁（流量制御弁） １５，１６ 冷媒配管 １７，１８ 配管 ２０ 室外熱交換器 ２１ プロペラファン ２２ マフラー ２３ アキュムレータ ２４ コンプレッサ ２５ キャピラリーチューブ（減圧装置） ２６ ストレーナー ２７ バルブ ２８，２９ 冷媒配管 ３０ 給湯機 ３１ バーナー ３２ ポンプ ３３ プレッシャータンク ３４ リザーブタンク ３５，３６ 配管 ７Ａ，７Ｂ 主、副巻線 ７１ リレー接点 ７２ ホール素子 ７３ マイコン ７４ リレー

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ブラインが流通する管路の途中に配置さ
   れ、該管路を流通するブラインの流量を制御するための
   流量制御弁であって、前記管路の開閉量を調節するため
   の弁体と、所定の往復移動によって前記弁体を開閉方向
   に作動させる作動部材と、前記作動部材を駆動するため
   の可逆ＡＣモータを備えた流量制御弁。
2. 【請求項２】 可逆ＡＣモータの回転数をマイクロコン
   ピュータによりカウントして所定の弁開値になるように
   回転数を制御することを特徴とする請求項１記載の可逆
   ＡＣモータを備えた流量制御弁。
3. 【請求項３】 温水を生成すると共にこの温水を所定の
   管路を介して温水熱交換器へ循環させる熱源機と、前記
   温水熱交換器を流通する温水の流量を制御するための温
   水弁と、該温水熱交換器を搭載する室内ユニットとを備
   えた空気調和機における前記温水弁として用いられるこ
   とを特徴とする請求項１または請求項２記載の可逆ＡＣ
   モータを備えた流量制御弁。