JP6466129B2 - Fluid machine control device and fluid machine control method - Google Patents
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Description
本発明は、流体機械の制御装置、及び流体機械の制御方法に関する。 The present invention relates to a fluid machine control device and a fluid machine control method.
送風機や圧縮機等、空気（流体）を圧縮して負荷側に供給する流体機械が知られている。この流体機械は、ケーシング内に設置された羽根車を回転させることで空気を圧縮し、圧縮した空気を負荷側に供給するようになっている。また、前記した羽根車の上流側には、空気の流量や通流方向を調整するインレットガイドベーンが設置されている。このような流体機械に関して、負荷側に供給可能な流量の範囲（以下、流量制御範囲という）を広く確保することが望まれている。 Fluid machines such as a blower and a compressor that compress air (fluid) and supply it to the load side are known. This fluid machine compresses air by rotating an impeller installed in a casing, and supplies the compressed air to the load side. In addition, an inlet guide vane for adjusting the flow rate and flow direction of air is installed on the upstream side of the impeller. Regarding such a fluid machine, it is desired to secure a wide range of flow rate that can be supplied to the load side (hereinafter referred to as a flow rate control range).
例えば、特許文献１には、可変案内羽根（インレットガイドベーン）の開度と、羽根車に固定された被駆動軸の回転速度と、を制御することで、流体機械の流量を制御する方法について記載されている。
For example,
また、特許文献２には、吸込容積流量の限界値を等エントロピーヘッドに基づいて設定し、この限界値と吸込容積流量との大小関係に基づいて、羽根車に固定された被駆動軸の回転速度を変更する流量制御方法について記載されている。 In Patent Document 2, the limit value of the suction volume flow rate is set based on the isentropic head, and the rotation of the driven shaft fixed to the impeller is determined based on the magnitude relationship between the limit value and the suction volume flow rate. A flow control method for changing the speed is described.
特許文献１，２に記載の技術では、流体の吐出圧力の目標値を一定で維持しながら流量を小さくする場合、可変案内羽根の開度を小さくするとともに被駆動軸の回転速度を上昇させる制御が行われる。
なお、可変案内羽根の開度を小さくするのみでは、流体の流量だけでなく吐出圧力までも小さくなってしまう。したがって、特許文献１，２では、吐出圧力の減少分を補うために、被駆動軸（つまり、羽根車）の回転速度を大幅に上昇させている。その結果、場合によっては、被駆動軸に連結された電動機を定格回転速度よりも高速で駆動することがあり、流体機械の消費電力が増加してしまうという課題があった。
In the techniques described in
In addition, not only reducing the opening degree of the variable guide vanes, but also reducing not only the flow rate of the fluid but also the discharge pressure. Therefore, in
そこで、本発明は、流量制御範囲を広く確保するとともに、消費電力を低減可能な流体機械の制御装置等を提供することを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a fluid machine control device and the like that can ensure a wide flow rate control range and reduce power consumption.
前記した課題を解決するために、本発明は、ケーシング内に配置され、回転することで流体を圧縮する羽根車と、前記羽根車に連結され、前記羽根車を回転させる電動機と、前記羽根車の吸入側に配置されるインレットガイドベーンと、前記羽根車の吐出側に配置される吐出バルブと、を備える流体機械を制御する制御装置であって、前記インレットガイドベーンの開度に対応して複数の流量領域が設定され、前記電動機の回転速度、前記インレットガイドベーンの開度、及び前記吐出バルブの開度を調整することで、流体の流量及び吐出圧力で特定される動作点を所定の目標点に近づける制御を実行し、前記制御を実行する際、前記吐出バルブの開度を小さくすることによって流体の吐出圧力を上昇させ、前記インレットガイドベーンの開度を調整することで、複数の前記流量領域のうち、前記目標点の目標流量を含む対象領域内に前記動作点を移動させ、前記電動機の回転速度、及び前記吐出バルブの開度を調整することで、前記対象領域内において前記動作点を前記目標点に近づけることを特徴とする。
なお、詳細については、発明を実施するための形態において説明する。
In order to solve the above-described problems, the present invention provides an impeller that is disposed in a casing and that compresses fluid by rotating, an electric motor that is connected to the impeller and rotates the impeller, and the impeller. A control device for controlling a fluid machine including an inlet guide vane disposed on the suction side of the nozzle and a discharge valve disposed on the discharge side of the impeller, corresponding to the opening of the inlet guide vane. a plurality of flow areas are set, the rotation speed of the electric motor, the inlet guide vane opening, and by adjusting the opening degree of the discharge valve, the operating point specified by the flow rate and discharge pressure of the fluid given executes a control to close to the target point, when executing the control to raise the discharge pressure of the fluid by reducing the opening degree of the discharge valve, opening of the inlet guide vane To adjust the rotational speed of the electric motor and the opening of the discharge valve by moving the operating point in a target region including the target flow rate of the target point among the plurality of flow rate regions. Then, the operating point is brought close to the target point in the target area .
Details will be described in an embodiment for carrying out the invention.
発明によれば、広い流量制御範囲を確保するとともに、消費電力を低減可能な流体機械の制御装置等を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to invention, while ensuring the wide flow control range, the control apparatus of the fluid machine etc. which can reduce power consumption can be provided.
≪実施形態≫
＜流体機械の構成＞
図１は、本実施形態に係る流体機械の制御装置を含む構成図である。
以下では、まず、流体機械１（制御装置２０の制御対象）について説明した後、本実施形態に係る制御装置２０の動作について詳細に説明する。
<Embodiment>
<Configuration of fluid machinery>
FIG. 1 is a configuration diagram including a fluid machine control device according to the present embodiment.
Hereinafter, first, the fluid machine 1 (the control target of the control device 20) will be described, and then the operation of the
流体機械１は、例えば、ターボ型単段ブロワであり、空気（流体）を吸引して圧縮し、圧縮した空気を負荷側に供給する装置である。図１に示すように、流体機械１は、インレットガイドベーン１１と、アクチュエータ１２と、羽根車１３と、電動機１４と、ディフューザベーン１５（図２参照）と、ケーシング１６と、吐出バルブ１７と、各種センサ（流量センサ１８ａ等）と、を備えている。
The
図２は、ケーシング、及びケーシングに設置された各部材の断面図である。なお、図２では、アクチュエータ１２（図１参照）の図示を省略した。
複数のインレットガイドベーン１１は、羽根車１３に向かう空気の流量や通流方向を調整するものであり、羽根車１３の上流側（吸入側）に配置されている。各インレットガイドベーン１１は、ケーシング１６の筒状部１６ａ内において周方向で略等間隔に配置されている。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the casing and each member installed in the casing. In FIG. 2, the actuator 12 (see FIG. 1) is not shown.
The plurality of
各インレットガイドベーン１１の径方向外側（羽根車１３の回転軸を軸方向とする。）には、回動軸Ｕ１の一端が固定されている。それぞれの回動軸Ｕ１は径方向に延びており、筒状部１６ａを貫通している。それぞれの回動軸Ｕ１の他端には、筒状部１６ａを囲むように配置されたリングＵ２が設置されている。また、回動軸Ｕ１とリングＵ２は、リンク機構又は歯車で動力が伝達される構造となっている。
One end of the rotation shaft U1 is fixed to the radially outer side of each inlet guide vane 11 (the rotation axis of the
図１に示すアクチュエータ１２は、制御装置２０からの指令に従ってインレットガイドベーン１１の開度を調整するものであり、複数の回動軸Ｕ１（図２参照）のうち一つに設置されている。この回動軸Ｕ１がアクチュエータ１２によって回動されると、前記したリングＵ２（図２参照）が周方向に回転することで、他の回動軸Ｕ１も連動して回動するようになっている。
The
そして、回動軸Ｕ１に固定されたインレットガイドベーン１１も回動することで、羽根車１３に向かう空気の旋回成分を調整し、流量を制御する。また、インレットガイドベーン１１の開度（つまり、流路断面積）を小さくすると、羽根車１３に向かう空気の吸込圧力が小さくなるため、羽根車１３に連結された電動機１４の仕事量を低減できる。
なお、インレットガイドベーン１１の構成は、図２に示すものに限定されない。
And the
The configuration of the
図２に示す羽根車１３は、インレットガイドベーン１１を介して流入する空気を圧縮するものであり、ケーシング１６内に配置されている。すなわち、羽根車１３は、軸方向に沿う流路Ｌ１の下流側、かつ、渦巻状の流路Ｌ２の上流側に配置されている。羽根車１３は、軸部材Ｕ３を介して電動機１４に連結され、電動機１４が駆動することで軸部材Ｕ３と一体で回転するようになっている。
The
図１に示す電動機１４は、制御装置２０からの指令に従って駆動するモータであり、前記したように、軸部材Ｕ３を介して羽根車１３に連結されている。
ディフューザベーン１５は、渦巻部１６ｂを通流する空気の運動エネルギを圧力に変換するための複数の羽根であり、羽根車１３の下流側に配置されている。なお、本実施形態においてディフューザベーン１５の開度は一定であるものとする。
The
The
ケーシング１６は、インレットガイドベーン１１、羽根車１３、ディフューザベーン１５等を収容するとともに、空気の流路を形成するものである。ケーシング１６は、筒状部１６ａと、渦巻部１６ｂと、を備えている。
筒状部１６ａは、筒状を呈しており、軸方向に沿う流路Ｌ１を有している。渦巻部１６ｂは、筒状部１６ａの下流側に連なっており、渦巻状の流路Ｌ２を有している。
なお、筒状部１６ａの上流側には吸入管Ｈ１（図１参照）が設置され、渦巻部１６ｂの下流側には吐出管Ｈ２が設置されている。
The
The
A suction pipe H1 (see FIG. 1) is installed on the upstream side of the
図１に示す吐出バルブ１７は、制御装置２０からの指令に従って、羽根車１３から吐出される空気の流量及び圧力を調整するバルブであり、羽根車１３の下流側（吐出側）に配置されている。吐出バルブ１７は、例えば、バタフライ弁であり、その開度を連続的に調整できるようになっている。
流量センサ１８ａは、ケーシング１６内を通流する空気の流量を検出するセンサであり、吸入管Ｈ１に設置されている。流量センサ１８ａとして、例えば、オリフィス式の流量センサを用いることができる。
The
The
吸入圧力センサ１８ｂは、羽根車１３の上流側の圧力を検出するセンサであり、吸入管Ｈ１に設置されている。吸入温度センサ１８ｃは、羽根車１３の上流側の温度を検出するセンサであり、吸入管Ｈ１に設置されている。
吐出圧力センサ１８ｄは、羽根車１３の下流側の圧力を検出するセンサであり、吐出管Ｈ２に設置されている。回転速度センサ１８ｅは、電動機１４の回転速度を検出するセンサであり、軸部材Ｕ３付近に設置されている。
なお、前記した各センサの検出値は、制御装置２０に出力される。
The
The
Note that the detection values of the sensors described above are output to the
＜制御装置＞
制御装置２０は、流体機械１を制御するものであり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、各種インタフェースなどの電子回路を含んで構成され、設定されたプログラムに従って各種処理を実行する。
制御装置２０は、前記した各センサの検出値に応じて、インレットガイドベーン１１の開度、電動機１４の回転速度、及び吐出バルブ１７の開度を調整するようになっている。なお、制御装置２０が実行する処理については後記する。
<Control device>
The
The
＜流体機械の特性＞
図３は、流体機械から吐出される流体の流量と吐出圧力との関係を示す特性図である。なお、図３に示す特性図の横軸は、ケーシング１６内を通流する空気の流量（流量センサ１８ａの検出値）であり、縦軸は、羽根車１３によって昇圧された空気の吐出圧力（吐出圧力センサ１８ｄの検出値）である。
<Characteristics of fluid machinery>
FIG. 3 is a characteristic diagram showing the relationship between the flow rate of fluid discharged from the fluid machine and the discharge pressure. 3 is the flow rate of air flowing through the casing 16 (detected value of the
インレットガイドベーン１１の開度、電動機１４の回転速度、及び吐出バルブ１７の開度のうち少なくとも一つを変化させた場合、流量及び吐出圧力によって特定される動作点の位置も変化する。
例えば、動作点Ｋ１（流量Ｑ０、吐出圧力Ｐdest）の状態から、インレットガイドベーン１１及び吐出バルブ１７の開度を維持しつつ、電動機１４の回転速度を減少させたとする。この場合、空気の流量及び吐出圧力のいずれも減少し、その動作点は抵抗曲線Ｒ０に沿って図３の座標軸において流量及び吐出圧力が減少する向きに移動する（図７参照）。
When at least one of the opening degree of the
For example, it is assumed that the rotational speed of the
ここで「抵抗曲線」とは、流路抵抗を表す曲線であり、流量の略２乗に比例して流路抵抗が増加する２次曲線になっている。
なお、抵抗曲線の形状は、吐出バルブ１７の開度Ｆに応じて変化する。図３に示す抵抗曲線Ｒ０は、吐出バルブ１７を全開（開度Ｆ＝Ｆ０）にしたときの抵抗曲線である。また、抵抗曲線Ｒ１は、吐出バルブ１７を開度Ｆ１まで絞ったときの抵抗曲線である。このように、吐出バルブ１７の開度Ｆを小さくするほど抵抗曲線は急勾配になる。なお、各抵抗曲線に関して、流量ゼロのときの吐出圧力Ｐ０（切片）は同一である。
Here, the “resistance curve” is a curve representing the channel resistance, and is a quadratic curve in which the channel resistance increases in proportion to the square of the flow rate.
The shape of the resistance curve changes according to the opening degree F of the
また、例えば、動作点Ｋ２の状態から、インレットガイドベーン１１の開度及び電動機１４の回転速度を維持しつつ、吐出バルブ１７を開度Ｆ１まで絞ったとする。この場合、空気の流量が減少するとともに吐出圧力が増加し、その動作点は性能曲線Ｗ１３に沿って動作点Ｋ３まで移動する。
For example, it is assumed that the
ここで「性能曲線」とは、流量を変化させることで吐出圧力がどのように変化するかを表す右肩下がりの曲線である。性能曲線の位置及び形状は、電動機１４の回転速度及びインレットガイドベーン１１の開度に応じて変化する。なお、図３に示す性能曲線Ｗ１〜Ｗ３、ＷＧ、及びＷ１１〜Ｗ１３については後記する。
Here, the “performance curve” is a downward-sloping curve indicating how the discharge pressure changes by changing the flow rate. The position and shape of the performance curve change according to the rotation speed of the
インレットガイドベーン１１の開度及び電動機１４の回転速度を維持した場合、これらに対応する一本の性能曲線（例えば、性能曲線Ｗ３）上で、吐出バルブ１７の開度に応じて動作点が移動する。
また、吐出バルブ１７の開度を維持した場合、これに対応する一本の抵抗曲線（例えば、抵抗曲線Ｒ０）上で、インレットガイドベーン１１の開度及び電動機１４の回転速度に応じて動作点が変化する。
つまり、性能曲線と抵抗曲線との交点が、流体の状態を表す動作点（例えば、動作点Ｋ１）になる。
When the opening degree of the
Further, when the opening degree of the
That is, the intersection of the performance curve and the resistance curve becomes an operating point (for example, operating point K1) representing the state of the fluid.
また、図３に示すサージラインＪ０，Ｊ１は、サージが生じる可能性が高い領域と、それ以外の領域とを区画する線である。前記した「サージ」は、振動を伴う不安定現象であり、流量が小さい領域で発生しやすい。
インレットガイドベーン１１を全開にした状態で（開度ＩＧＶ＝ＩＧＶ０）、サージラインＪ０よりも流量が小さくなる側に動作点が存在する場合、サージが発生する可能性が高くなる。
また、インレットガイドベーン１１を開度ＩＧＶ１に絞った状態で（ＩＧＶ＝ＩＧＶ１）、サージラインＪ１よりも流量が小さくなる側に動作点が存在する場合、サージが発生する可能性が高くなる。
このようにサージラインの位置は、インレットガイドベーン１１の開度によって変化する。
Further, the surge lines J0 and J1 shown in FIG. 3 are lines that divide an area where a surge is likely to occur and other areas. The aforementioned “surge” is an unstable phenomenon accompanied by vibration, and is likely to occur in a region where the flow rate is small.
In a state where the
In addition, when the
Thus, the position of the surge line changes depending on the opening degree of the
＜制御装置の動作＞
本実施形態では、一例として、流体機械１の目標圧力Ｐdest（図３参照）を固定値とし、空気の流量を変化させる場合について説明する。
図４は、制御装置が実行する処理の流れを示すフローチャートである。
ステップＳ１１において制御装置２０は、目標流量Ｑdestを設定する。目標流量Ｑdestについては、負荷側の状態に応じて設定してもよいし、運転スケジュール従って変更してもよい。なお、流体の目標圧力Ｐdestは、前記したように一定である。
<Operation of control device>
In the present embodiment, as an example, a case where the target pressure P dest (see FIG. 3) of the
FIG. 4 is a flowchart showing a flow of processing executed by the control device.
In step S11, the
ステップＳ１２において制御装置２０は、流量センサ１８ａ（図１参照）によって検出された現在の流量Ｑを読み込む。
ステップＳ１３において制御装置２０は、ステップＳ１２で読み込んだ流量Ｑが、閾値Ｑ１crit（図３参照）よりも大きいか否かを判定する。ここで、閾値Ｑ１critは、動作点の流量が「大流量領域」に存在するか否かの判定基準となる閾値である。
In step S12, the
In step S13, the
前記した「大流量領域」とは、インレットガイドベーン１１を全開で維持しつつ、吐出圧力を目標圧力Ｐdestにする際に許容される流量の範囲である。
例えば、インレットガイドベーン１１を全開にし（ＩＧＶ＝ＩＧＶ０）、電動機１４を定格回転速度Ｎｒで駆動した場合（Ｎ＝Ｎｒ）、動作点は、吐出バルブ１７の開度に応じて性能曲線Ｗ１（図３参照）上で移動する。
また、インレットガイドベーン１１を全開にし（ＩＧＶ＝ＩＧＶ０）、電動機１４を閾値Ｎ１critで駆動した場合（Ｎ＝Ｎ１crit＜Ｎｒ）、動作点は、吐出バルブ１７の開度に応じて性能曲線Ｗ２（図３参照）上で移動する。
The above-described “large flow rate region” is a range of flow rate that is allowed when the discharge pressure is set to the target pressure P dest while the
For example, when the
When the
図３に示すように、性能曲線Ｗ２上において吐出圧力を目標圧力Ｐdestにしたときの動作点Ｋ４は、サージラインＪ０（破線）に達している。仮に、電動機１４を閾値Ｎ１crit未満で駆動した場合、直線：Ｐ＝Ｐdestと性能曲線（図示せず）との交点がサージ領域に入ってしまう。したがって、インレットガイドベーン１１を全開にして大流量にした状態で（ＩＧＶ＝ＩＧＶ０）、吐出圧力を目標圧力Ｐdestにする際に許容される流量の最小値は閾値Ｑ１critになる。
As shown in FIG. 3, the operating point K4 when the discharge pressure to the target pressure P dest on performance curve W2 has reached the surge line J0 (dashed line). If the
また、図３に示す「小流量領域」とは、インレットガイドベーン１１を開度ＩＧＶ１まで絞った場合（ＩＧＶ＝ＩＧＶ１）、吐出圧力を目標圧力Ｐdestにする際に許容される流量の範囲である。
つまり、目標圧力Ｐdestに基づき、吐出バルブ１７の開度ＩＧＶ０（全開）に対応して大流量領域が設定され、開度ＩＧＶ１に対応して小流量領域が設定されている。
In addition, the “small flow rate region” shown in FIG. 3 is a range of flow rate allowed when the discharge pressure is set to the target pressure P dest when the
That is, based on the target pressure P dest, large flow area corresponding to the opening degree IGV0 (fully open) the
図４のステップＳ１３で流量Ｑが閾値Ｑ１critよりも大きい場合（Ｓ１３→Ｙｅｓ）、制御装置２０の処理はステップＳ１４に進む。この場合、現在の動作点は、図３に示す大流量領域内に存在する。
ステップＳ１４において制御装置２０は、現在の流量Ｑが目標流量Ｑdestよりも大きいか否かを判定する。つまり、制御装置２０は、動作点を目標点Ｇ１（図３参照）に近づける際、流量Ｑを減少させるべきか否かを判定する。なお、「目標点」とは、目標流量Ｑdest及び目標圧力Ｐdestで特定される点である。
現在の流量Ｑが目標流量Ｑdestよりも大きい場合（Ｓ１４→Ｙｅｓ）、制御装置２０の処理はステップＳ１００に進む。
When the flow rate Q is larger than the threshold value Q1 crit in step S13 of FIG. 4 (S13 → Yes), the process of the
In step S14, the
When the current flow rate Q is larger than the target flow rate Qdest (S14 → Yes), the process of the
＜運転モード１＞
ステップＳ１００において制御装置２０は、運転モード１を実行する。なお、「運転モード１」とは、動作点が大流量領域（図３参照）に存在する状態から流量を小さくする運転モードである。
運転モード１では、図３に示す動作点Ｋ１から目標点Ｇ１に動作点を移動させる場合と、図１１に示す動作点Ｋ１から目標点Ｇ２に動作点を移動させる場合と、について順に説明する。
<
In step S100, the
In the
図５及び図６は、制御装置が運転モード１を実行する処理の流れを示すフローチャートである。
なお、図５の「ＳＴＡＲＴ」時において、流量Ｑ＝Ｑ０（図３参照）、吐出圧力Ｐ＝Ｐdest（図３参照）、電動機１４の回転速度Ｎ＝Ｎ０、インレットガイドベーン１１は全開（ＩＧＶ＝ＩＧＶ０）、吐出バルブ１７も全開（Ｆ＝Ｆ０）であるものとする。
5 and 6 are flowcharts showing a flow of processing in which the control device executes the
At the time of “START” in FIG. 5, the flow rate Q = Q0 (see FIG. 3), the discharge pressure P = P dest (see FIG. 3), the rotational speed N = N0 of the
ステップＳ１０１において制御装置２０は、図４のステップＳ１１で設定した目標流量Ｑdestが、前記した閾値Ｑ１crit（図３参照）よりも大きいか否かを判定する。
目標流量Ｑdestが閾値Ｑ１critよりも大きい場合（Ｓ１０１→Ｙｅｓ）、制御装置２０の処理はステップＳ１０２に進む。この場合、図３の動作点Ｋ１に示すように、流量Ｑ０及び目標流量Ｑdestのいずれも大流量領域に含まれている（Ｓ１３→Ｙｅｓ，Ｓ１０１→Ｙｅｓ）。したがって、大流量領域（対象領域）内で動作点を移動させればよいことになる。
In step S101, the
When the target flow rate Q dest is larger than the threshold value Q1 crit (S101 → Yes), the process of the
ステップＳ１０２において制御装置２０は、流量Ｑを目標流量Ｑdestに近づけるように、電動機１４の回転速度を変更する。
図７は、図５のステップＳ１０２の処理によって動作点が動く様子を示す説明図である。なお、実線Ｗ３は、ステップＳ１０２の処理前の動作点Ｋ１を含む性能曲線であり、実線Ｗ４は、ステップＳ１０２の処理後の動作点Ｋ５を含む性能曲線である。
In step S102, the
FIG. 7 is an explanatory diagram showing how the operating point moves by the process of step S102 of FIG. The solid line W3 is a performance curve including the operating point K1 before the process of step S102, and the solid line W4 is a performance curve including the operating point K5 after the process of step S102.
インレットガイドベーン１１の開度、及び吐出バルブ１７の開度を維持した状態で電動機１４の回転速度を下げると（Ｓ１０２）、抵抗曲線Ｒ０に沿って概略として流量０、吐出圧力０の方向に動作点が移動する（図７の矢印を参照）。
なお、回転速度の下げ幅は、予め設定された値であってもよいし、現在の流量Ｑと目標流量Ｑdestとの差分に基づく値であってもよい。
If the rotational speed of the
Note that the amount by which the rotational speed is reduced may be a preset value or a value based on the difference between the current flow rate Q and the target flow rate Q dest .
図５のステップＳ１０３において制御装置２０は、回転速度センサ１８ｅによって検出された電動機１４の回転速度Ｎが、閾値Ｎ１critを超えているか否かを判定する。この閾値Ｎ１critは、流量Ｑを閾値Ｑ１critまで下げた場合における電動機１４の回転速度である（図７の性能曲線Ｗ２を参照）。
電動機１４の回転速度Ｎが閾値Ｎ１critを超えている場合（Ｓ１０３→Ｙｅｓ）、現在の動作点はサージラインＪ０よりも流量が小さくなる側のサージ領域に入っていない。したがって、大流量領域内で動作点をさらに移動させるべく、制御装置２０の処理はステップＳ１０４に進む。
In step S103 of FIG. 5, the
When the rotational speed N of the
ステップＳ１０４において制御装置２０は、流量Ｑが目標流量Ｑdestに達しているか否かを判定する。流量Ｑが目標流量Ｑdestに達している場合（Ｓ１０４→Ｙｅｓ：図７の動作点Ｋ５を参照）、制御装置２０の処理は図６のステップＳ１０５に進む。一方、流量Ｑが目標流量Ｑdestに達していない場合（Ｓ１０４→Ｎｏ）、制御装置２０の処理はステップＳ１０２に戻る。
In step S104, the
図６のステップＳ１０５において制御装置２０は、吐出圧力センサ１８ｄによって検出された吐出圧力Ｐが、目標圧力Ｐdestに達しているか否かを判定する。図７に示す動作点Ｋ５では、流量Ｑが目標流量Ｑdestに達しているものの、吐出圧力ＰAが目標圧力Ｐdestよりも低くなっている。これは、電動機１４の回転速度を変化させたことで（Ｓ１０２）、抵抗曲線Ｒ０に沿って動作点が移動したからである。
In step S105 of FIG. 6, the
吐出圧力Ｐが目標圧力Ｐdestに達している場合（Ｓ１０５→Ｙｅｓ）、制御装置２０は処理を終了する（ＥＮＤ）。この場合、動作点は目標点Ｇ１（図７参照）に達している。
一方、吐出圧力Ｐが目標圧力Ｐdestに達していない場合（Ｓ１０５→Ｎｏ）、制御装置２０の処理はステップＳ１０６に進む。
When the discharge pressure P has reached the target pressure Pdest (S105 → Yes), the
On the other hand, when the discharge pressure P has not reached the target pressure P dest (S105 → No), the process of the
ステップＳ１０６において制御装置２０は、吐出圧力Ｐを目標圧力Ｐdestに近づけるように、吐出バルブ１７の開度を変更する。
図８は、図６のステップＳ１０６の処理によって動作点が動く様子を示す説明図である。なお、破線Ｒ２は、ステップＳ１０６の処理後の動作点Ｋ６を含む抵抗曲線である。
インレットガイドベーン１１の開度、及び電動機１４の回転速度を維持した状態で吐出バルブ１７を開度Ｆ２まで絞ると（Ｓ１０６）、性能曲線Ｗ４に沿って動作点が図８の座標軸において流量が小さく吐出圧力が大きくなる向きに移動する（図８の矢印を参照）。このように、制御装置２０は、吐出バルブ１７の開度を小さくすることによって、流体の吐出圧力を上昇させる。
In step S106, the
FIG. 8 is an explanatory diagram showing how the operating point moves by the process of step S106 of FIG. The broken line R2 is a resistance curve including the operating point K6 after the process of step S106.
When the opening degree of the
次に、ステップＳ１０７において制御装置２０は、吐出圧力Ｐが目標圧力Ｐdestに達しているか否かを判定する。吐出圧力Ｐが目標圧力Ｐdestに達している場合（Ｓ１０７→Ｙｅｓ：図８の動作点Ｋ６を参照）、制御装置２０の処理はステップＳ１０８に進む。
一方、吐出圧力Ｐが目標圧力Ｐdestに達していない場合（Ｓ１０７→Ｎｏ）、制御装置２０の処理はステップＳ１０６に戻る。
Next, in step S107, the
On the other hand, when the discharge pressure P has not reached the target pressure Pdest (S107 → No), the process of the
ステップＳ１０８において制御装置２０は、流量Ｑが目標流量Ｑdestに達しているか否かを判定する。図８に示す動作点Ｋ６では、吐出圧力Ｐが目標圧力Ｐdestに達しているものの、流量ＱBが目標流量Ｑdestよりも小さくなっている。これは、吐出バルブ１７の開度を小さくしたことで（Ｓ１０６）、性能曲線Ｗ４に沿って動作点が移動したからである。
In step S108, the
流量Ｑが目標流量Ｑdestに達している場合（Ｓ１０８→Ｙｅｓ）、制御装置２０は処理を終了する（ＥＮＤ）。一方、流量Ｑが目標流量Ｑdestに達していない場合（Ｓ１０８→Ｎｏ）、制御装置２０の処理はステップＳ１０９に進む。
ステップＳ１０９において制御装置２０は、流量Ｑを目標流量Ｑdestに近づけるように電動機１４の回転速度を変更する。
When the flow rate Q has reached the target flow rate Q dest (S108 → Yes), the
In step S109, the
図９は、図６のステップＳ１０９の処理によって動作点が動く様子を示す説明図である。なお、実線Ｗ５は、ステップＳ１０９の処理後の動作点Ｋ７を含む性能曲線である。
インレットガイドベーン１１の開度、及び吐出バルブ１７の開度を維持した状態で電動機１４の回転速度を上げると（Ｓ１０９）、抵抗曲線Ｒ２に沿って動作点が図９の座標軸において流量及び吐出圧力の両方が増大する向きに移動する（図９の矢印を参照）。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing how the operating point moves by the process of step S109 of FIG. The solid line W5 is a performance curve including the operating point K7 after the process of step S109.
When the rotation speed of the
ステップＳ１１０において制御装置２０は、流量Ｑが目標流量Ｑdestに達しているか否かを判定する。流量Ｑが目標流量Ｑdestに達している場合（Ｓ１１０→Ｙｅｓ：図９の動作点Ｋ７を参照）、制御装置２０の処理はステップＳ１０５に戻る。その後、吐出圧力Ｐが目標圧力Ｐdestに達していない場合（Ｓ１０５→Ｎｏ）、ステップＳ１０６において制御装置２０は再び吐出バルブ１７の開度を変更する。
図１０は、図６のステップＳ１０６（２サイクル目）の処理によって動作点が動く様子を示す説明図である。なお、破線Ｒ３は、ステップＳ１０６（２サイクル目）の処理後の動作点Ｋ８を含む抵抗曲線である。
In step S110, the
FIG. 10 is an explanatory diagram showing how the operating point moves by the process of step S106 (second cycle) in FIG. The broken line R3 is a resistance curve including the operating point K8 after the process of step S106 (second cycle).
インレットガイドベーン１１の開度、及び電動機１４の回転速度を維持した状態で吐出バルブ１７の開度を大きくすると（Ｓ１０６）、性能曲線Ｗ５に沿って動作点が図１０の座標軸において流量は大きく吐出圧力は小さくなる向きに移動する（図１０の矢印を参照）。
このように、制御装置２０は、電動機１４の回転速度と、吐出バルブ１７の開度と、を交互に調整することで（Ｓ１０６，Ｓ１０９）、動作点を目標点Ｇ１に近づけていく。
When the opening degree of the
As described above, the
また、図６のステップＳ１１０で流量Ｑが目標流量Ｑdestに達していない場合（Ｓ１１０→Ｎｏ）、制御装置２０の処理はステップＳ１１１に進む。
ステップＳ１１１において制御装置２０は、吐出圧力Ｐが上限圧力Ｐcrit（図９参照）を超えているか否かを判定する。なお、上限圧力Ｐcrit（＞Ｐdest）は、流体機械１の構造等に基づいて予め設定されている。
Also, if the flow rate Q does not reach the target flow rate Q dest in step S110 of FIG. 6 (S110 → No), the processing of the
In step S111, the
吐出圧力Ｐが上限圧力Ｐcritを超えている場合（Ｓ１１１→Ｙｅｓ）、制御装置２０の処理はステップＳ１１２に進む。例えば、電動機１４の回転速度の変更（Ｓ１０９）に伴うオーバーシュートや、負荷側の状態の変化等によって、吐出圧力Ｐが上限圧力Ｐcritを超えることがある。
一方、吐出圧力Ｐが上限圧力Ｐcritを超えていない場合（Ｓ１１１→Ｎｏ）、制御装置２０の処理はステップＳ１０９に戻る。
When the discharge pressure P exceeds the upper limit pressure P crit (S111 → Yes), the process of the
On the other hand, when the discharge pressure P does not exceed the upper limit pressure P crit (S111 → No), the process of the
ステップＳ１１２において制御装置２０は、吐出圧力Ｐを目標圧力Ｐdestに近づけるように、吐出バルブ１７の開度を変更する（大きくする）。吐出バルブ１７の開度を大きくすることで抵抗曲線の勾配が緩やかになり、吐出圧力Ｐを上限圧力Ｐcrit以下まで下げることができる。
In step S112, the
ステップＳ１１３において制御装置２０は、吐出圧力Ｐが目標圧力Ｐdestに達しているか否かを判定する。吐出圧力Ｐが目標圧力Ｐdestに達している場合（Ｓ１１３→Ｙｅｓ）、制御装置２０の処理はステップＳ１１４に進む。
一方、吐出圧力Ｐが目標圧力Ｐdestに達していない場合（Ｓ１１３→Ｎｏ）、制御装置２０の処理はステップＳ１１２に戻る。
In step S113, the
On the other hand, when the discharge pressure P has not reached the target pressure Pdest (S113 → No), the process of the
ステップＳ１１４において制御装置２０は、流量Ｑが目標流量Ｑdestに達しているか否かを判定する。流量Ｑが目標流量Ｑdestに達している場合（Ｓ１１４→Ｙｅｓ）、制御装置２０は処理を終了する（ＥＮＤ）。一方、流量Ｑが目標流量Ｑdestに達していない場合（Ｓ１１４→Ｎｏ）、制御装置２０の処理は図５のステップＳ１０２に戻る。
In step S114, the
また、図５のステップＳ１０１で目標流量Ｑdestが閾値Ｑ１crit以下である場合（Ｓ１０１→Ｎｏ）、制御装置２０の処理はステップＳ１１５に進む。この場合、現在の流量Ｑは大流量領域に含まれているが（Ｓ１３→Ｙｅｓ：図４参照）、目標流量Ｑdestは小流量領域に含まれている（Ｓ１０１→Ｎｏ）。
Also, if the target flow rate Q dest is equal to or smaller than the threshold Q1 crit at step S101 in FIG. 5 (S101 → No), the processing of the
なお、ステップＳ１０３で回転速度Ｎが閾値Ｎ１crit以下である場合も（Ｓ１０３→Ｎｏ）、制御装置２０の処理はステップＳ１１５に進む。この場合、図３に示すサージラインＪ０よりも流量が小さくなる側のサージ領域に動作点が入っている。したがって、次に説明するステップＳ１１５の処理（インレットガイドベーン１１の開度変更）によって、サージラインの位置を、図３に示すサージラインＪ１まで移動させる。
Even when the rotational speed N is equal to or lower than the threshold value N1 crit in step S103 (S103 → No), the process of the
ステップＳ１１５において制御装置２０は、インレットガイドベーン１１を開度ＩＧＶ１まで絞る。
図１１は、図５のステップＳ１１５の処理によって動作点が動く様子を示す説明図である。電動機１４の回転速度、及び吐出バルブ１７の開度（全開）を維持した状態で、インレットガイドベーン１１を開度ＩＧＶ１まで絞ると、動作点Ｋ１は抵抗曲線Ｒ０に沿って動作点Ｋ９に移動する。つまり、大流量領域から小流量領域に動作点が移動する。
In step S115, the
FIG. 11 is an explanatory diagram showing how the operating point moves by the process of step S115 of FIG. If the
このように本実施形態では、インレットガイドベーン１１の開度を調整することで、大流量領域・小流量領域のうち、目標点Ｇ２の目標流量Ｑdestを含む小流量領域（対象領域）内に動作点を移動させるようにした。
As described above, in the present embodiment, by adjusting the opening degree of the
ここで、図１１を参照しつつ、小流量領域について簡単に説明する。
例えば、インレットガイドベーン１１を開度ＩＧＶ１まで絞り（ＩＧＶ＝ＩＧＶ１）、電動機１４を定格回転速度Ｎｒで駆動した場合（Ｎ＝Ｎｒ）、動作点は、吐出バルブ１７の開度に応じて性能曲線Ｗ１１上で移動する。
また、インレットガイドベーン１１を開度ＩＧＶ１まで絞り（ＩＧＶ＝ＩＧＶ１）、電動機１４を閾値Ｎ２critの回転速度で駆動した場合（Ｎ＝Ｎ２crit＜Ｎｒ）、動作点は、吐出バルブ１７の開度に応じて性能曲線Ｗ１２上で移動する。
Here, the small flow rate region will be briefly described with reference to FIG.
For example, when the
When the
図１１に示すように、性能曲線Ｗ１２上において吐出圧力を目標圧力Ｐdestにしたときの動作点Ｋ１０は、サージラインＪ１（破線）に達している。したがって、インレットガイドベーン１１を開度ＩＧＶ１に絞った状態において、吐出圧力を目標圧力Ｐdestにする際に許容される最小流量は閾値Ｑ２critである。
As shown in FIG. 11, the operating point K10 when the discharge pressure to the target pressure P dest on performance curve W12 has reached the surge line J1 (dashed line). Accordingly, in a state in which targeted
図５のステップＳ１１６において制御装置２０は、電動機１４の回転速度Ｎが閾値Ｎ２critを超えているか否かを判定する。この閾値Ｎ２critは、前記した流量の閾値Ｑ２critに対応する回転速度である（図１１の性能曲線Ｗ１２を参照）。
電動機１４の回転速度Ｎが閾値Ｎ２critを超えている場合（Ｓ１１６→Ｙｅｓ）、制御装置２０の処理はステップＳ１１８に進む。この場合、現在の動作点は、サージラインＪ１（図１１参照）よりも流量が小さくなる側のサージ領域に入っていない。
In step S116 of FIG. 5, the
When the rotation speed N of the
一方、電動機１４の回転速度Ｎが閾値Ｎ２crit以下である場合（Ｓ１１６→Ｎｏ）、制御装置２０の処理はステップＳ１１７に進む。この場合、前記したサージ領域に動作点が入っている。
ステップＳ１１７において制御装置２０は、電動機１４の回転速度を閾値Ｎ２critよりも大きくする。これによって流量を大きくし、動作点をサージ領域から脱出させることができる。
On the other hand, when the rotational speed N of the
In step S117, the
ステップＳ１１８において制御装置２０は、吐出圧力Ｐが目標圧力Ｐdestに達しているか否かを判定する。吐出圧力Ｐが目標圧力Ｐdestに達している場合（Ｓ１１８→Ｙｅｓ）、制御装置２０の処理は図６のステップＳ１０８に進む。その後、制御装置２０は、電動機１４の回転速度と、吐出バルブ１７の開度と、を交互に調整することで（Ｓ１０６，Ｓ１０９）、動作点を目標点Ｇ２（図１１参照）に近づけていく。
In step S118, the
一方、図５のステップＳ１１８で吐出圧力Ｐが目標圧力Ｐdestに達していない場合（Ｓ１１８→Ｎｏ）、制御装置２０の処理はステップＳ１１９に進む。
ステップＳ１１９において制御装置２０は、吐出圧力Ｐを目標圧力Ｐdestに近づけるように、吐出バルブ１７の開度を変更する。
ステップＳ１２０において制御装置２０は、吐出圧力Ｐが目標圧力Ｐdestに達しているか否かを判定する。吐出圧力Ｐが目標圧力Ｐdestに達している場合（Ｓ１２０→Ｙｅｓ）、制御装置２０の処理は図６のステップＳ１０８に進む。一方、吐出圧力Ｐが目標圧力Ｐdestに達していない場合（Ｓ１２０→Ｎｏ）、制御装置２０の処理はステップＳ１１９に戻る。
On the other hand, if in step S118 of FIG. 5 the discharge pressure P has not reached the target pressure P dest (S118 → No), the processing of the
In step S119, the
In step S120, the
なお、ステップＳ１０１〜Ｓ１１４の一連の処理中、制御装置２０は、電動機１４を定格回転速度Ｎｒ以下で駆動させる。前記したように、吐出バルブ１７の開度を小さくすることで吐出圧力が高められるため、定格回転速度Ｎｒを超えて電動機１４を駆動する必要がないためである。
During the series of processes in steps S101 to S114, the
＜運転モード２＞
また、図４のステップＳ１４で現在の流量Ｑが目標流量Ｑdest以下である場合（Ｓ１４→Ｎｏ）、制御装置２０の処理はステップＳ２００に進む。
ステップＳ２００において制御装置２０は、運転モード２を実行する。ここで「運転モード２」とは、大流量領域において流体機械１の流量を大きくする運転モードである。
<Operation mode 2>
Further, when the current flow rate Q is equal to or less than the target flow rate Q dest in step S14 of FIG. 4 (S14 → No), the process of the
In step S200, the
図１２は、制御装置が運転モード２を実行する処理の流れを示すフローチャートである。
なお、図１２の「ＳＴＡＲＴ」時において、流量Ｑ＝Ｑ１、吐出圧力Ｐ＝Ｐdest、電動機１４の回転速度Ｎ＝Ｎ１、インレットガイドベーン１１は全開（ＩＧＶ＝ＩＧＶ０）、吐出バルブ１７の開度Ｆ＝Ｆ１（＜Ｆ０：全開）であるものとする。
FIG. 12 is a flowchart illustrating a flow of processing in which the control device executes the operation mode 2.
At “START” in FIG. 12, the flow rate Q = Q1, the discharge pressure P = P dest , the rotational speed N of the motor 14 N = N1, the
ステップＳ２０１において制御装置２０は、目標流量Ｑdestが上限流量Ｑmax（図３参照）を超えているか否かを判定する。この上限流量Ｑmaxは、インレットガイドベーン１１を全開とし、電動機１４を定格回転速度Ｎｒで駆動した場合において、吐出圧力Ｐが目標圧力Ｐdestになるときの流量である。
In step S201, the
ステップＳ２０２において制御装置２０は、目標流量Ｑdestが上限流量Ｑmaxを超えている旨のエラーメッセージをディスプレイ（図示せず）に表示させる。
ステップＳ２０３において制御装置２０は、操作者の操作に応じて、目標流量Ｑdestを上限流量Ｑmax以下の値に再設定する。なお、ステップＳ２０２の処理を省略し、操作者による操作を介在させずに目標流量Ｑdestを再設定するようにしてもよい。
ステップＳ２０４において制御装置２０は、吐出バルブ１７を全開にする。吐出バルブ１７を全開にすることで抵抗曲線の勾配が緩やかになり（図３の抵抗曲線Ｒ０を参照）、性能曲線Ｗ３に沿って動作点が図３の座標軸において流量が増大し吐出圧力は減少する向きに移動する。その結果、流量Ｑが大きくなるとともに、吐出圧力Ｐが低下する。このように本実施形態では、吐出バルブ１７をいったん全開にして大流量にすることでサージを防止し、その後の処理によって動作点を目標点（図示せず）に近づけるようにした。
In step S204, the
ステップＳ２０５において制御装置２０は、流量Ｑを目標流量Ｑdestに近づけるように、定格回転速度Ｎｒ以下の範囲で電動機１４の回転速度を変更する。
ステップＳ２０６において制御装置２０は、流量Ｑが目標流量Ｑdestに達しているか否かを判定する。流量Ｑが目標流量Ｑdestに達している場合（Ｓ２０６→Ｙｅｓ）、制御装置２０の処理は、図６のステップＳ１０５に進む。その後、制御装置２０は、電動機１４の回転速度と、吐出バルブ１７の開度と、を交互に調整することで（Ｓ１０６，Ｓ１０９）、動作点を目標点（図示せず）に近づけていく。
In step S205, the
In step S206, the
一方、図１２のステップＳ２０６で流量Ｑが目標流量Ｑdestに達していない場合（Ｓ２０６→Ｎｏ）、制御装置２０の処理はステップＳ２０５に戻る。
On the other hand, when the flow rate Q has not reached the target flow rate Q dest in step S206 of FIG. 12 (S206 → No), the process of the
＜運転モード３＞
また、図４のステップＳ１３で現在の流量Ｑが閾値Ｑ１crit（図３参照）以下である場合（Ｓ１３→Ｎｏ）、制御装置２０の処理はステップＳ１５に進む。この場合、動作点は小流量領域内に存在している。
ステップＳ１５において制御装置２０は、現在の流量Ｑが目標流量Ｑdestよりも大きいか否かを判定する。現在の流量Ｑが目標流量Ｑdestよりも大きい場合（Ｓ１５→Ｙｅｓ）、制御装置２０の処理はステップＳ３００に進む。
ステップＳ３００において制御装置２０は、運転モード３を実行する。ここで「運転モード３」とは、小流量領域において流量を小さくする運転モードである。
<Operation mode 3>
If the current flow rate Q is equal to or less than the threshold value Q1 crit (see FIG. 3) in step S13 of FIG. 4 (S13 → No), the process of the
In step S15, the
In step S300, the
運転モード３に関する一連の処理は、運転モード１で説明した図６のフローチャートのステップＳ１０５〜Ｓ１１４の処理と同様である。つまり、制御装置２０は、電動機１４の回転速度と、吐出バルブ１７の開度と、を交互に変化させることで（Ｓ１０６，Ｓ１０９）、動作点を目標点（図示せず）に近づけていく。
なお、運転モード３では、ステップＳ１１４で流量Ｑが目標流量Ｑdestに達していない場合（Ｓ１１４→Ｎｏ）、制御装置２０の処理をステップＳ１０９に戻すようにする。
A series of processing relating to the operation mode 3 is the same as the processing in steps S105 to S114 in the flowchart of FIG. That is, the
In the operation mode 3, if the flow rate Q does not reach the target flow rate Q dest in step S114 (S114 → No), the processing of the
＜運転モード４＞
また、図４のステップＳ１５で現在の流量Ｑが目標流量Ｑdest以下である場合（Ｓ１５→Ｎｏ）、制御装置２０の処理はステップＳ４００に進む。
ステップＳ４００において制御装置２０は、運転モード４を実行する。ここで「運転モード４」とは、動作点が小流量領域に存在する状態から流量を大きくする運転モードである。
<Operation mode 4>
Further, when the current flow rate Q is equal to or less than the target flow rate Q dest in step S15 of FIG. 4 (S15 → No), the process of the
In step S400, the
図１３は、制御装置が運転モード４を実行する処理の流れを示すフローチャートである。
なお、図１３の「ＳＴＡＲＴ」時において、流量Ｑ＝Ｑ２、吐出圧力Ｐ＝Ｐdest、電動機１４の回転速度Ｎ＝Ｎ２、インレットガイドベーン１１の開度ＩＧＶ＝ＩＧＶ１、吐出バルブ１７の開度Ｆ＝Ｆ２である。前記したように、インレットガイドベーン１１の開度ＩＧＶ＝ＩＧＶ１であるから、現在の動作点は小流量領域に存在している（例えば、図３の動作点Ｋ３）。
FIG. 13 is a flowchart showing a flow of processing in which the control device executes the operation mode 4.
At the time of "START" in FIG. 13, the flow rate Q = Q2, the discharge pressure P = P dest, rotational speed N = N2 of
ステップＳ４０１において制御装置２０は、目標流量Ｑdestが閾値Ｑ３crit以下であるか否かを判定する。閾値Ｑ３critは、インレットガイドベーン１１を開度ＩＧＶ１まで絞った状態で、吐出圧力を目標圧力Ｐdestとする際に許容される最大限の流量である。すなわち電動機１４を定格回転速度Ｎｒで駆動したとき、性能曲線Ｗ１１（図３参照）上で吐出圧力Ｐ＝Ｐdestになるときの流量である。
なお、図３に示す例では、目標流量Ｑdestとして大流量領域で許容される下限の閾値Ｑ１critと、小流量領域で許容される上限の閾値Ｑ３critと、が等しい場合を示したが、閾値Ｑ１crit，Ｑ３critは互いに異なる値であってもよい。
Controller in
In the example shown in FIG. 3, the lower limit threshold value Q1 crit allowed in the large flow rate region and the upper limit threshold value Q3 crit allowed in the small flow rate region are equal as the target flow rate Q dest . The threshold values Q1 crit and Q3 crit may be different from each other.
ステップＳ４０１で目標流量Ｑdestが閾値Ｑ３crit以下である場合（Ｓ４０１→Ｙｅｓ）、制御装置２０の処理はステップＳ４０２に進む。この場合、現在の流量Ｑ及び目標流量Ｑdestのいずれも小流量領域に含まれているため（Ｓ１３→Ｎｏ，Ｓ４０１→Ｙｅｓ）、小流量領域（対象領域）で動作点を移動させればよいことになる。
If the target flow rate Q dest is below the threshold value Q3 crit at step S401 (S401 → Yes), the processing of the
ステップＳ４０２において制御装置２０は、吐出バルブ１７を全開（Ｆ＝Ｆ０）にする。吐出バルブ１７を全開にすることで抵抗曲線の勾配は緩やかになり、性能曲線Ｗ１３（図３参照）に沿って動作点が図３の座標軸において流量が増大し吐出圧力は減少する向きに移動する。このように、吐出バルブ１７をいったん全開にすることでサージの発生を防止し、その後の処理で動作点を目標点（図示せず）に近づけるようにした。
In step S402, the
ステップＳ４０３において制御装置２０は、流量Ｑが目標流量Ｑdestに達しているか否かを判定する。流量Ｑが目標流量Ｑdestに達している場合（Ｓ４０３→Ｙｅｓ）、制御装置２０は図６に示すステップＳ１０５〜Ｓ１１４の処理を実行する。なお、運転モード４では、ステップＳ１１４で流量Ｑが目標流量Ｑdestに達していない場合（Ｓ１１４→Ｎｏ）、制御装置２０の処理をステップＳ１０９に戻すようにする。
In step S403, the
また、図１３のステップＳ４０３で流量Ｑが目標流量Ｑdestに達していない場合（Ｓ４０３→Ｎｏ）、制御装置２０の処理はステップＳ４０４に進む。
ステップＳ４０４において制御装置２０は、流量Ｑを目標流量Ｑdestに近づけるように、電動機１４の回転速度を変更する。
If the flow rate Q has not reached the target flow rate Q dest in step S403 of FIG. 13 (S403 → No), the process of the
In step S404, the
ステップＳ４０５において制御装置２０は、流量Ｑが目標流量Ｑdestに達しているか否かを判定する。流量Ｑが目標流量Ｑdestに達している場合（Ｓ４０５→Ｙｅｓ）、制御装置２０は、図５に示すステップＳ１０５〜Ｓ１１４の処理を実行する。
一方、流量Ｑが目標流量Ｑdestに達していない場合（Ｓ４０５→Ｎｏ）、制御装置２０の処理はステップＳ４０４に戻る。
In step S405, the
On the other hand, when the flow rate Q has not reached the target flow rate Q dest (S405 → No), the process of the
また、ステップＳ４０１で目標流量Ｑdestが閾値Ｑ３critよりも大きい場合（Ｓ４０１→Ｎｏ）、制御装置２０の処理はステップＳ４０６に進む。この場合、現在の流量Ｑは小流量領域に含まれているが（Ｓ１３→Ｎｏ：図４参照）、目標流量Ｑdestは大流量領域に含まれている（Ｓ４０１→Ｎｏ）。
ステップＳ４０６において制御装置２０は、吐出バルブ１７を全開にする（Ｆ＝Ｆ０）。つまり、動作点の流量Ｑよりも目標流量Ｑdestが大きい場合、制御装置２０は、動作点を大流量領域（対象領域）に移動させる際に吐出バルブを全開にする。
If the target flow rate Q dest is larger than the threshold value Q3 crit in step S401 (S401 → No), the process of the
In step S406, the
このように吐出バルブ１７を全開にすることで抵抗曲線の勾配が緩やかになり、性能曲線Ｗ１３（図３参照）に沿って動作点が図３の座標軸において流量が増大し吐出圧力は減少する向きに移動する。したがって、その後にインレットガイドベーン１１を全開にしたとき（Ｓ４０７）、吐出圧力Ｐが上限圧力Ｐcritを超えることを防止できる。
By fully opening the
ステップＳ４０７において制御装置２０は、インレットガイドベーン１１を全開にする（ＩＧＶ＝ＩＧＶ０）。そうすると、動作点は抵抗曲線Ｒ０（図３参照）に沿って小流量領域から大流量領域（対象領域）に移動する。
In step S407, the
ステップＳ４０８において制御装置２０は、流量Ｑが目標流量Ｑdestに達しているか否かを判定する。流量Ｑが目標流量Ｑdestに達している場合（Ｓ４０８→Ｙｅｓ）、制御装置２０は図６に示すステップＳ１０５〜Ｓ１１４の処理を実行する。一方、流量Ｑが目標流量Ｑdestに達していない場合（Ｓ４０８→Ｎｏ）、制御装置２０の処理はステップＳ４０４に進む。
In step S408, the
なお、制御装置２０は、運転モード１と同様に、運転モード２〜４の実行中も電動機１４を定格回転速度Ｎｒ以下で駆動させ続けている。
Note that, similarly to the
＜効果＞
本実施形態によれば、電動機１４の回転速度及び吐出バルブ１７の開度を調整することで、動作点を目標点に向けて徐々に近づけることができる。例えば、電動機１４の回転速度の低下に伴って吐出圧力Ｐが下がっても（目標圧力Ｐdestから遠ざかっても）、その後に吐出バルブ１７の開度を小さくすることで、吐出圧力Ｐを目標圧力Ｐdestに近づけることができる。
<Effect>
According to the present embodiment, the operating point can be gradually approached toward the target point by adjusting the rotation speed of the
このように、吐出バルブ１７を絞ることで目標圧力Ｐdestに対する吐出圧力Ｐの不足分を補うことができる。したがって、電動機１４を定格回転速度以下で使用しつつ動作点を目標点Ｇ１まで移動させ、目標流量Ｑdest及び目標圧力Ｐdestの空気を負荷側に供給できる。
As described above, the shortage of the discharge pressure P with respect to the target pressure P dest can be compensated by narrowing the
前記したように、特許文献１，２に記載の技術では、定格回転速度Ｎｒを超えて電動機１４を駆動する必要があったが、本実施形態では電動機１４を常に定格回転速度Ｎｒ以下で駆動できる。ちなみに、流体機械１に用いられる電動機１４の消費電力は、電動機１４の回転速度の３乗に比例する。したがって、本実施形態によれば、従来と比較して電動機１４の消費電力を大幅に低減できる。
As described above, in the technologies described in
また、インレットガイドベーン１１の開度を変更することで、大流量領域及び小流量領域の一方から他方に動作点を移動させることができる。その後は、電動機１４の回転速度及び吐出バルブ１７の開度を調整することで、大流量領域又は小流量領域の中で動作点を目標点に近づけることができる。このように、本実施形態によれば、動作点がサージ領域に入らないようにしつつ、インレットガイドベーン１１の開度に応じて広い流量制御範囲を確保できる。
Moreover, the operating point can be moved from one of the large flow rate region and the small flow rate region to the other by changing the opening of the
≪変形例≫
以上、本発明に係る流体機械１の制御装置２０について説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。
例えば、前記実施形態では、目標圧力Ｐdestが固定値である場合について説明したが、これに限らない。すなわち、負荷側の状態に応じて目標圧力Ｐdestを変化させるようにしてもよい。
この場合、制御装置２０は、目標圧力Ｐdestの変化に応じて、大流量領域及び小流量領域の範囲を変更することが好ましい。目標圧力ＰdestとサージラインＪ０との交点（動作点Ｋ４：図３参照）の閾値Ｑ１critは、目標圧力Ｐdestの値によって変化するからである。
≪Modification≫
As mentioned above, although the
For example, in the above embodiment, the case where the target pressure P dest is a fixed value has been described, but the present invention is not limited to this. That is, the target pressure P dest may be changed according to the state on the load side.
In this case, it is preferable that the
また、目標圧力Ｐdestを可変にする場合において、大流量領域（ＩＧＶ＝ＩＧＶ０）及び小流量領域（ＩＧＶ＝ＩＧＶ１）を設定せずに、インレットガイドベーン１１の開度を徐々に変化させるようにしてもよい。すなわち、制御装置２０は、電動機１４の回転速度、インレットガイドベーン１１の開度、及び吐出バルブ１７の開度を連続的に変化させることで、動作点を目標点に近づけるようにしてもよい。
Further, when the target pressure P dest is made variable, the opening degree of the
また、前記実施形態では、インレットガイドベーン１１の開度（ＩＧＶ＝ＩＧＶ０，ＩＧＶ１）に対応して、目標流量Ｑdestの範囲を大流量領域・小流量領域の２つに分ける場合について説明したが、これに限らない。すなわち、インレットガイドベーン１１の開度に対応して、目標流量Ｑdestの範囲を３つ以上に分けるようにしてもよい。この場合において、隣り合う流量範囲が接するようにしてもよいし、重なり合うようにしてもよい。
In the above embodiment, in response to the opening of the inlet guide vanes 11 (IGV = IGV0, IGV1) , it has been described to divide the range of the target flow rate Q dest into two large flow area and small flow rate region Not limited to this. That is, the range of the target flow rate Q dest may be divided into three or more according to the opening degree of the
また、前記実施形態では、流体機械１がターボ型単段ブロワである場合について説明したが、これに限らない。例えば、遠心型圧縮機等、他の種類の流体機械にも前記実施形態を適用できる。
また、前記実施形態では、「流体」が空気である場合について説明したが、空気以外のガス（流体）を流体機械１で圧縮する場合にも前記実施形態を適用できる。
Moreover, although the said embodiment demonstrated the case where the
In the above-described embodiment, the case where the “fluid” is air has been described. However, the above-described embodiment can also be applied to a case where a gas (fluid) other than air is compressed by the
また、前記した各実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に記載したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されない。
また、前記した各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、機構や構成は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての機構や構成を示しているとは限らない。
Each of the above-described embodiments is described in detail for easy understanding of the present invention, and is not necessarily limited to the one having all the configurations described.
Each of the above-described configurations, functions, processing units, processing means, and the like may be realized by hardware by designing a part or all of them with, for example, an integrated circuit. Further, the mechanisms and configurations are those that are considered necessary for the explanation, and not all the mechanisms and configurations on the product are necessarily shown.
１ 流体機械
１１ インレットガイドベーン
１２ アクチュエータ
１３ 羽根車
１４ 電動機
１５ ディフューザベーン
１６ ケーシング
１７ 吐出バルブ
１８ａ 流量センサ
１８ｂ 吸入圧力センサ
１８ｃ 吸入温度センサ
１８ｄ 吐出圧力センサ
１８ｅ 回転速度センサ
２０ 制御装置
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記羽根車に連結され、前記羽根車を回転させる電動機と、
前記羽根車の吸入側に配置されるインレットガイドベーンと、
前記羽根車の吐出側に配置される吐出バルブと、を備える流体機械を制御する制御装置であって、
前記インレットガイドベーンの開度に対応して複数の流量領域が設定され、
前記電動機の回転速度、前記インレットガイドベーンの開度、及び前記吐出バルブの開度を調整することで、流体の流量及び吐出圧力で特定される動作点を所定の目標点に近づける制御を実行し、
前記制御を実行する際、前記吐出バルブの開度を小さくすることによって流体の吐出圧力を上昇させ、
前記インレットガイドベーンの開度を調整することで、複数の前記流量領域のうち、前記目標点の目標流量を含む対象領域内に前記動作点を移動させ、
前記電動機の回転速度、及び前記吐出バルブの開度を調整することで、前記対象領域内において前記動作点を前記目標点に近づけること
を特徴とする流体機械の制御装置。 An impeller disposed in the casing and compressing fluid by rotating;
An electric motor connected to the impeller and rotating the impeller;
An inlet guide vane disposed on the suction side of the impeller;
A control device for controlling a fluid machine comprising a discharge valve disposed on the discharge side of the impeller,
A plurality of flow rate regions are set corresponding to the opening of the inlet guide vane,
By adjusting the rotational speed of the motor, the opening of the inlet guide vane, and the opening of the discharge valve, control is performed to bring the operating point specified by the fluid flow rate and discharge pressure closer to a predetermined target point. ,
When performing the control, by increasing the discharge pressure of the fluid by reducing the opening of the discharge valve ,
By adjusting the opening degree of the inlet guide vane, the operating point is moved into a target region including the target flow rate of the target point among the plurality of flow rate regions,
The fluid machine control device according to claim 1, wherein the operating point is brought close to the target point in the target region by adjusting a rotation speed of the electric motor and an opening degree of the discharge valve .
を特徴とする請求項１に記載の流体機械の制御装置。 If the target flow rate than the flow rate of the operating point is large, the fluid machine of the control device according to claim 1, characterized in that to fully open the discharge valve when moving the operating point to the target area .
前記電動機を定格回転速度以下で駆動すること
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の流体機械の制御装置。 During execution of the control to bring the operating point closer to the target point,
Fluid machine controller according to claim 1 or claim 2, characterized in that for driving the electric motor below the rated speed.
前記羽根車に連結され、前記羽根車を回転させる電動機と、
前記羽根車の吸入側に配置されるインレットガイドベーンと、
前記羽根車の吐出側に配置される吐出バルブと、を備える流体機械を制御する制御方法であって、
前記インレットガイドベーンの開度に対応して複数の流量領域が設定され、
前記電動機の回転速度、前記インレットガイドベーンの開度、及び前記吐出バルブの開度を調整することで、流体の流量及び吐出圧力で特定される動作点を所定の目標点に近づける制御を実行し、
前記制御を実行する際、前記吐出バルブの開度を小さくすることによって流体の吐出圧力を上昇させ、
前記インレットガイドベーンの開度を調整することで、複数の前記流量領域のうち、前記目標点の目標流量を含む対象領域内に前記動作点を移動させ、
前記電動機の回転速度、及び前記吐出バルブの開度を調整することで、前記対象領域内において前記動作点を前記目標点に近づけること
を特徴とする流体機械の制御方法。 An impeller disposed in the casing and compressing fluid by rotating;
An electric motor connected to the impeller and rotating the impeller;
An inlet guide vane disposed on the suction side of the impeller;
A control method for controlling a fluid machine comprising a discharge valve disposed on the discharge side of the impeller,
A plurality of flow rate regions are set corresponding to the opening of the inlet guide vane,
By adjusting the rotational speed of the motor, the opening of the inlet guide vane, and the opening of the discharge valve, control is performed to bring the operating point specified by the fluid flow rate and discharge pressure closer to a predetermined target point. ,
When performing the control, by increasing the discharge pressure of the fluid by reducing the opening of the discharge valve ,
By adjusting the opening degree of the inlet guide vane, the operating point is moved into a target region including the target flow rate of the target point among the plurality of flow rate regions,
A fluid machine control method , wherein the operating point is brought close to the target point in the target region by adjusting a rotation speed of the electric motor and an opening of the discharge valve .
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