JP2003097486A

JP2003097486A - 渦流ブロワによる被作業対象負荷への気体供給方法

Info

Publication number: JP2003097486A
Application number: JP2001286804A
Authority: JP
Inventors: Koji Okada; 幸司岡田; Fumiaki Ishida; 文昭石田; Seiji Yanagisawa; 清司柳澤; Masayuki Fujio; 正行藤生; Hiroshi Asabuki; 弘朝吹
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi KE Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi KE Systems Ltd
Priority date: 2001-09-20
Filing date: 2001-09-20
Publication date: 2003-04-03

Abstract

(57)【要約】【課題】渦流ブロワの回転数制御において、圧力、流
量、温度の各センサからフィードバック制御し、渦電流
ブロワによる所望の気体供給方法を提供する。【解決手段】断面形状が略半円形の環状溝７に複数の
ブレード５が設けられている羽根車４と、上記環状溝に
対向した円弧状通風路が設けられている羽根車のケーシ
ング７との組合せからなる渦流ブロワ部２を備え、この
渦流ブロワ部２が駆動用電動機１の回転軸３に取付けら
れている電動渦流ブロワ１００において、過流ブロワ部
２に加わる負荷の変動に応答し、渦流ブロワ部２の回転
数とその制御弁を制御して気体の風圧、風量、風温を制
御することを特徴とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、送風用などに使用
される汎用の電動機直結型渦流ブロワ（電動渦流ブロワ
という）に係り、特に比較的小容量かつ高揚程の送風機
として好適な渦流ブロワの被作業対象負荷への気体供給
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６を参照して従来の電動渦流ブロワを
説明する。図６は一般的な電動渦流ブロワの一部断面図
を含む構造図である。図６に示す渦流ブロワ１００にお
いて、１は駆動電動機、２は渦流ブロワ部、３は駆動電
動機の回転軸、４は渦流ブロワの羽根車、５は羽根車の
ブレード、６は羽根車の環状溝、７は羽根車のブレード
ケーシング、８は渦流ブロワのケーシング、９はケーシ
ングの昇圧路、１０は渦流ブロワの吸込口、１１は渦流
ブロワの吐出口、１２は渦流ブロワのカバー、１３は駆
動電動機の冷却ファン、１４は駆動電動機のエンドカバ
ーである。

【０００３】駆動（誘導）電動機１は、ステータ２０、
ロータ２２を有する全閉型のもので、その回転軸３の軸
方向の一端部にブロワ部２が取付けてあり、他方の端部
には該駆動電動機１を冷却する冷却ファン１３及びエン
ドカバー１４とが設けられているものである。

【０００４】ブロワ部２は、羽根車４とケーシング８を
主要部としており、その羽根車４は駆動電動機１の回転
軸３に直接取付けてあり、駆動電動機１により回転駆動
されるようになっていると共に、ケーシング８には昇圧
路９が設けられている。この昇圧路９は、前記羽根車４
の回転中心、つまり駆動電動機１の回転軸３の中心線Ｃ
を中心とする円弧状に形成されており、かつ、この中心
線Ｃと平行な方向に開口し、しかも、図示のように、断
面が半円弧状の溝として形成されている。

【０００５】羽根車４のブレードケーシング６に形成さ
れている環状溝７は、回転軸３を中心とする同心円から
なる環状の溝として形成されており、その中に、円周方
向を区切るようにして複数枚のブレード５が設けられて
いる。そして、羽根車４は、駆動電動機１に対して、そ
の環状溝７の開口が向かうようにして駆動電動機１の回
転軸３に取付けられており、他方、ケーシング８は、羽
根車４に、その昇圧路９の開口が向かうようにして駆動
電動機１に取付けられている。

【０００６】この結果、ケーシング８は駆動電動機１に
近い方に位置し、他方羽根車４は、駆動電動機１から離
れた方に位置していることになる。また、吸込口１０と
吐出口１１は、ケーシング８の昇圧路９に連通されるも
のであるので、駆動電動機１側に向いて取付けられてい
る。このように構成された渦流プロワの羽根車による昇
圧の原理は、断熱圧縮と摩擦によるものである。

【０００７】図７は、従来の電動渦流ブロワによる被作
業対象負荷への気体供給方法の説明図、図７（ａ）は、
従来の電動渦流ブロワの制御ブロック図、図７（ｂ）
は、電動渦流ブロワの制御弁操作による特性線図であ
る。図７（ａ）において、１５は電動渦流ブロワによリ
気体が供給される被作業対象負荷（例えば、家畜排泄物
処理場等）、１６は電動渦流ブロワ、１７は流量制御
弁、１８は圧力制御弁（バイパス弁）である。図７
（ｂ）において、ｎは、回転数一定の渦流ブロワの特性
曲線、ｌ_１，ｌ_２は、それぞれ負荷特性曲線である。

【０００８】図７（ｂ）において、回転数を一定にした
電動渦流ブロワ１６の制御弁操作による渦流ブロワ特性
曲線ｎと所定の被作業対象負荷による負荷特性曲線ｌ_１
との交点で運転していたとする。交点から横軸Ｆ_１
への垂線の長さは、制御弁圧損と配管部圧損と静圧損の
和を示している。渦流ブロワ１６の風量を絞り、ブロワ
特性曲線ｎと負荷特性曲線ｌ_２との交点へ運転を変更
する場合は、これら流量制御弁１７、圧力制御弁１８等
を手動にて制御し、制御弁圧損を増加させ、負荷特性曲
線をｌ_１からｌ_２へ変更する。このようにして、手動で
流量制御弁１７、圧力制御弁（バイパス）１８等を制御
することにより、電動渦流ブロワ１６を運転している
が、無駄な電力を消費しているものであり、かつ被作業
対象負荷１５の変動に対して、最適な制御が困難なもの
であった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】渦流ブロワは、断熱圧
縮と摩擦により気体を昇圧させ、羽根車の回転に伴う遠
心作用によって羽根から流出した気体が、ケーシング内
の気体と運動量交換を行った後、再び羽根に流入し、繰
り返しエネルギーが与えられる構造となっている。その
特性は、ａ．ブロワの風量を一定にして、ブロワの回転
数をかえると、その風圧が大きく変わる。ｂ．ブロワの
風圧を一定にして、ブロワの回転数をかえると、その風
量が大きく変わる。ｃ．ブロワの風量を一定にして、ブ
ロワの回転数をかえると、その風温が大きく変わるとい
う特性がある。

【００１０】従来技術の渦流ブロワ回転数を一定にして
その風圧、風量等を手動制御弁で制御し、負荷特性を変
える方法では、渦流ブロワの特性を生かせず、かつ無駄
な電力エネルギーロスをしているという問題があった。
本願発明は、かかる従来技術の問題点を解決するために
なされたものであり、渦流ブロワの断熱圧縮と摩擦に基
づく昇圧原理による特性を生かし、渦流ブロワの回転数
とその負荷特性を変える制御弁の開度を変えることによ
る渦流ブロワの風圧、風量、風温を制御することによ
り、エネルギーロスを少なくする渦流ブロワによる被作
業対象負荷への気体供給方法を提供することを、その目
的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る渦流ブロワによる被作業対象負荷への
気体供給方法の構成は、駆動電動機で駆動されている渦
流ブロワによる被作業対象負荷への気体供給方法におい
て、前記渦流ブロワにより前記被作業対象負荷に気体を
供給し、前記被作業対象負荷の変動による前記気体の圧
力、流量、温度のいずれかを検出し、該検出値に基づき前
記気体を所望の圧力、流量、温度にすべく前記渦流ブロ
ワの回転数とその負荷特性を変更する制御弁とを制御す
ることを特徴とするものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１乃至図５を参照して、本発明
に係る渦流ブロワによる被作業対象負荷への気体供給方
法について説明し、特に、被作業対象負荷として家畜排
泄物処理槽、養殖場において、電動渦流ブロワの回転数
とその負荷特性を変更する制御弁とを制御して、前記電
動渦流ブロワからの気体の圧力、流量、温度の制御がで
き、且つ、省エネルギーを目的とする電動渦流ブロワに
よる被作業対象負荷への気体供給方法を説明する。

【００１３】ここで、図１、２、３を参照して、渦流ブ
ロワの断熱圧縮と摩擦に基づく特性と、該特性を利用し
た前記渦流ブロワによる被作業対象負荷への気体供給方
法を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る渦流
ブロワによる被作業対象負荷への気体供給方法における
渦流ブロワの風温風量特性線図、図３は、本発明の一実
施形態に係る渦流ブロワによる被作業対象負荷への気体
供給方法における温度制御ブロック図である。

【００１４】まず、渦流ブロワについて説明する。本発
明に係る渦流ブロワは、図６に示す従来例の渦流ブロワ
と同じ構造であるので、簡単に説明する。渦流ブロワ１
００は、駆動電動機１、渦流ブロワ部２、駆動電動機の
回転軸３、渦流ブロワの羽根車４、羽根車のブレード
５、羽根車の環状溝６、羽根車のブレードケーシング
７、渦流ブロワのケーシング８、ケーシングの昇圧路
９、渦流ブロワの吸込口１０、渦流ブロワの吐出口１
１、渦流ブロワのカバー１２、駆動電動機１の冷却ファ
ン１３、駆動電動機のエンドカバー１４で構成されてい
る。

【００１５】図３において、渦流ブロワ１９には、吸込
口配管２７と吐出口配管２８とが接続され、前記吐出口
配管２８は、被作業対象負荷１５に供給する気体を制御
する制御弁１７が設けられている。前記制御弁１７の先
端には被作業対象負荷１５内に気体を供給する先端配管
２９が接続されている。前記被作業対象負荷１５内に
は、該被作業対象負荷１５内へ供給する気体の風温を測
定する温度センサ２３が配設されている。前記温度セン
サ２３からの出力が温度入力変換器２３ｃで変換されて
コントローラ４０（後述）の入力となる。

【００１６】渦流ブロワ１９には、駆動装置４３（誘導
電動機）が直結されており、該駆動装置４３は、コント
ローラ４０の出力によって制御される駆動制御装置４１
（インバータ制御）により回転数制御がなされている。
また、前記インバータ制御の代わりにＤＣＢＬ（ブラシ
ュレス直流電動機）による回転数制御を行っても差し支
えない。

【００１７】コントローラ４０は、ＰＩＤ調節計等で構
成されており、設定値が入力されるようになっていると
共に、温度入力変換器２３ｃからの入力と設定値との偏
差に対して制御出力ｆ（ｔ）が出力し、駆動制御装置４
１の入力となる。また、別個の操作器１７ａが設けら
れ、その出力は、制御弁１７の制御入力となっている。

【００１８】ここで、上記構成における、渦流ブロワに
よる被作業対象負荷への気体供給方法の原理を説明す
る。図１において、横軸が風量Ｑ、縦軸が渦流ブロワ１
９の風温上昇特性を示している。ｎをブロア１９が回転
数Ｎのときの風温風量特性曲線、曲線ｎ´をブロア１９
が回転数Ｎ´のときの風温風量特性曲線とし、ｌ_１、ｌ
_２を負荷特性曲線とする。ここで、負荷特性曲線ｌ_１で
運転されているとすれば、負荷特性曲線ｌ_１と風温風量
特性曲線ｎとの交点Ｃ_１とすると、該交点Ｃ_１からの垂
線と横軸との交点、すなわち風量Ｑ_１で運転されてい
る。そのときの風温は、前記縦軸と前記交点Ｃ_１からの
横軸に平行な直線との交点、すなわち風温ｔ_１で運転さ
れている。

【００１９】風温ｔ_２、風量Ｑ_２で気体を供給する場合
を説明する。コントローラ４０は、温度センサ２３から
渦流ブロワ１９からの供給気体の風温を取込み、温度入
力変換器２３ｃを経て入力させ、温度設定入力との間に
偏差があると、該偏差値に応じ、該偏差値を小さくする
ように、制御出力を出力し、前記ブロワ１９の回転数Ｎ
をＮ´に変え、それに応じて風温風量特性曲線ｎからｎ
´となる。その結果、風量Ｑ_１、風温ｔ_１が風量Ｑ_２、
風温ｔ_２となり、負荷特性曲線ｌ_１上を移動し、風温と
風量が対応する。やがて、被作業対象負荷１５内の温度
が、風温ｔ_２の気体に暖められ、温度ｔ_２となる。

【００２０】風量Ｑ_１のまま風温ｔ_３で気体を供給した
いときは、コントローラ４０が渦流ブロワ１９の駆動制
御装置４１を制御して駆動装置４３（誘導電動機）の回
転数ＮをＮ´とし、さらに、操作器１７ａを操作し、制
御弁１７を制御して、負荷抵抗を変えることにより、風
量がＱ_１のままとなるようにして、負荷特性曲線ｌ_１を
負荷特性曲線ｌ_２に移動させる。このとき、図示しない
が、風量指示計を設け、該風量指示計をみながら、操作
器１７ａを操作すると便である。

【００２１】この結果、前記渦流ブロワ１９の運転位置
が、風温風量特性曲線ｎ´と風温ｔ _３（縦軸）からの横
軸に平行な曲線との交点Ｃ_３になる。このようにして、
前記渦流ブロワ１９からの気体を風温ｔ_３で運転しう
る。このとき、前記渦流ブロワ１９の風圧は該渦流ブロ
ワの回転数Ｎ´に対応する圧力風量特性曲線ｎａ´と負
荷特性曲線ｌ_２に応じて制御されるので、気体が前記制
御された風圧で供給されることになる。

【００２２】図２は、本発明の一実施形態に係る渦流ブ
ロワの被作業対象負荷への気体供給方法における風圧風
量特性線図である。図２において、横軸が風量Ｑ、縦軸
が渦流ブロワの風圧上昇特性を示している。曲線ｎａ
は、渦流ブロア１９が回転数Ｎのときの風圧風量特性曲
線、曲線ｎａ´は、渦流ブロア１９が回転数Ｎ´のとき
の風圧風量特性曲線とし、ｌ_１、ｌ_２を負荷特性曲線と
する。

【００２３】渦流ブロワ１９による被作業対象負荷への
気体供給方法における圧力制御ブロック図は、図３に示
す温度制御ブロック図と原理的には同一であり、温度セ
ンサ２３の代わりに圧力センサ２４を用い、温度入力変
換器２３ｃの代わりに圧力入力変換器２４ｃを用いたも
のであるから、詳細な図示及び再度の説明は省略する。

【００２４】渦流ブロワによる被作業対象負荷への圧力
を一定にした気体供給方法を説明する。図２に示す如
く、渦流ブロワ１７は、負荷特性曲線ｌ_１で運転されて
いるとすれば、該負荷特性曲線ｌ_１と風圧風量特性曲線
ｎａとの交点Ｃａ_１とすると、該交点Ｃａ_１からの垂線
と風量Ｑを示す横軸との交点、すなわち風量Ｑ_１で運転
される。そのときの渦流ブロワ１７の風圧は、風圧を示
す縦軸と前記交点Ｃａ_１からの横軸に平行な直線との交
点、すなわち風圧Ｐ_１で供給することになる。

【００２５】ここで、風圧Ｐ_２、風量Ｑ_２で供給する場
合について説明する。コントローラ４０は、圧力センサ
２４から渦流ブロワ１９からの供給気体の圧力を取込
み、圧力入力変換器２４ｃを経てコントローラ４０に入
力し、風圧設定入力との間に偏差があると、該偏差値に
応じ、該偏差値を小さくするように、制御出力ｆ（ｔ）
を出力し、前記ブロワ１９の回転数ＮをＮ´に変え、風
圧風量特性曲線ｎａからｎａ´となる。その結果、交点
Ｃａ_４で運転され、風量Ｑ_２、風圧Ｐ_２で運転され、負
荷特性曲線ｌ_１上を移動し、風圧と風量が対応する。

【００２６】風量Ｑ_１のまま風圧Ｐ_３で供給したいとき
は、ブロワ１９の回転数ＮをＮ´に変え、負荷特性曲線
ｌ_１を負荷特性曲線ｌ_２に移動させて、風圧風量特性曲
線ｎａ´と風圧Ｐ_３からの風量を示す横軸に平行な曲線
との交点Ｃａ_３で運転できるようにする。前記移動は、
渦流ブロワ１９の吐出口に設けられた操作器１７ａで制
御弁１７を制御し、負荷抵抗を変えれば容易にさせうる
ことができる。このようにして、渦流ブロワ１９は所望
の風量、風圧で運転しうる。このとき、渦流ブロワ１９
からの気体の風温は、該渦流ブロワ１９の回転数Ｎ´の
風温風量特性曲線ｎ´と負荷特性曲線のｌ_２に応じて制
御されるので、気体が前記制御された風温で供給される
ことになる。

【００２７】渦流ブロワ１９は、その回転数をＮにした
まま負荷特性曲線ｌ_２に移動させると、その運転が風圧
風量特性曲線ｎａと負荷特性曲線ｌ_２との交点Ｃａ_２で
なされ、風量はΔＱだけ下がり、風圧はΔＰだけ上が
る。この移動は、渦流ブロワ１９の吐出口に設けられた
制御弁１７を制御すれば、容易にすることができる。こ
のようにして、渦流ブロワ１９を所望の風圧、風量で運
転することができる。上記説明において、制御弁１７
は、操作器１７ａで操作されているが、コントローラ４
０の出力で制御するように構成しても差し支えない。

【００２８】(実施例１)図４を参照して、図１、３で
説明した渦流ポンプによる気体供給方法における家畜排
泄物処理槽の１実施例を説明する。図４は、本発明の一
実施形態に係る渦流ポンプによる気体供給方法における
家畜排泄物処理槽例の説明図である。図４において、渦
流ブロワ１９は、駆動用電動機（渦流ブロワ１９と1体
となっているので、図示せず）と直結され、吸込口配管
２７と吐出口配管２８とが接続されている。該吐出口配
管２８には前記渦流ブロワ１９の負荷抵抗を制御する制
御弁１７が接続され、該制御弁１７には送気用の接続配
管２０、渦流ブロワ１９の風量を測定する流量センサ２
２、家畜排泄物処理槽２１の底部に挿入される接続配管
２９等が直列に順次接続されている。家畜排泄物処理槽
２１は、家畜排泄物２５に混合物２６を混合させて細菌
により発酵させる槽であり、その底部に前記渦流ブロワ
１９に接続されている配管２９の先端部が挿入され、該
先端部には複数の小孔で構成される風孔（図示せず）が
設けられている。前記渦流ブロワ１９からの気体が、前
記風孔からバブリングするようになっている。

【００２９】コントローラ４０は、駆動用電動機を制御
する駆動制御装置４１（インバータ制御）を制御し、該
駆動用電動機の回転数制御を行っている。前記インバー
タ制御の代わりにＤＣＢＬによる回転数制御を行っても
差し支えない。家畜排泄物処理槽２１の底部には、該家
畜排泄物処理槽２１内の温度を測定する温度センサ２３
ａが配設されている。

【００３０】コントローラ４０は、ＰＩＤ調節計等で構
成されており、設定値が入力されるようになっており、
温度センサ２３ａからの温度信号をフィードバック入力
し、この温度信号入力値と前記設定値との偏差に比例し
た制御出力４０ａを出力し、駆動制御装置４１（インバ
ータ制御）により渦流ブロワ１９を回転数制御するよう
に閉ループを構成する。

【００３１】次に、本発明の一実施形態に係る渦流ポン
プによる気体供給方法の１実施例で家畜排泄物処理装置
における動作を図１、４を参照して説明する。図４に示
す如く、家畜排泄物処理槽２１においては、コントロー
ラ４０が渦流ブロワ１９からの気体の風量、風圧、風温
を制御し、最適な発酵処理条件を与えることが可能とな
る。

【００３２】渦流ブロワ１９の風圧は、該渦流ブロワ１
９の回転数Ｎと負荷特性曲線ｌ_１に対応する風圧Ｐ_１と
なり、該風圧Ｐ_１が家畜排泄物処理槽２１の底部に加わ
る排泄物及び混合物の堆積高さをｈより大となつた場
合、渦流ブロワ１９の吐出口配管２８から気体が制御弁
１７、接続配管２０、流量センサ２２を通過して、家畜排
泄物処理槽２１の底部に設けた風孔を有する接続配管２
９へ送られ、前記風孔からバブリングして、所定の発酵
条件を成立させる。なお、温度入力変換器２３ｃは、図
４においては煩瑣となるので図示、説明を省略する。

【００３３】いま、家畜排泄物処理槽２１内へ風温ｔ_１
の気体を供給する場合を説明する。コントローラ４０
は、温度センサ２３ａからの出力信号を取り込み、設定
温度ｔ_１に対するずれ量に比例した制御出力４０ａを出
力し、駆動制御装置４１を制御し、渦流ブロワ１９の回
転数をＮとし、制御弁１７を制御し、負荷特性曲線ｌ _１
となるようにする。この結果、回転数Ｎにおける渦流ブ
ロワ１９の風温風量特性曲線ｎと負荷特性曲線ｌ_１との
交点Ｃ_１で運転され、風量Ｑ_１、風温ｔ_１で家畜排泄物
処理槽２１内へ気体が供給される。

【００３４】次に、家畜排泄物処理槽２１内へ風温ｔ_２
の気体を供給する場合を説明する。コントローラ４０
は、温度センサ２３ａからの出力信号を取り込み、設定
温度ｔ_２に対するずれ量に比例した制御出力４０ａを出
力し、駆動制御装置４１を制御し、渦流ブロワ１９の回
転数をＮからＮ´とし、風量をＱ_１からＱ_２に変化させ
る。この結果、渦流ブロワ１９の風温風量特性曲線ｎ´
と負荷特性曲線ｌ_１との交点Ｃ_２で運転され、家畜排泄
物処理槽２１内には、風量Ｑ_２、風温ｔ_２の気体が供給
される。この結果、家畜排泄物処理槽２１内は、やが
て、温度ｔ_２となる。なお、前記渦流ブロワ１９からの
家畜排泄物処理槽２１内への気体の風圧は、渦流ブロワ
１９の回転数Ｎ´の風圧風量特性曲線ｎａ´と負荷特性
曲線ｌ_１にしたがい制御されるので、気体が前記制御さ
れた風圧で供給されることになる。

【００３５】次に、風量Ｑ_１と風温ｔ_３の気体を供給す
る場合を説明する。コントローラ４０は、温度センサ２
３ａからの出力信号を取り込み、設定温度ｔ_３に対する
ずれ量に比例した制御出力４０ａを出力し、駆動制御装
置４１、駆動装置を制御し、渦流ブロワ１９の回転数を
ＮからＮ´へと変化させる。

【００３６】風量は、渦流ブロワ１９の回転数がＮから
Ｎ´になることにより、増加しようとするのを、制御弁
１７を絞り風量Ｑ_１のままとし、負荷特性曲線ｌ_２とな
るようにし、渦流ブロワ１９の風温風量特性曲線ｎ´と
負荷特性曲線ｌ_２との交点Ｃ _３で運転される。この結
果、家畜排泄物処理槽２１内へは、風量Ｑ_１、風温ｔ_３
の気体が送られる。やがて、家畜排泄物処理槽２１内は
温度ｔ_３になる。なお、渦流ブロワ１９からの家畜排泄
物処理槽２１内への気体の風圧は、渦流ブロワ１９の回
転数Ｎ´の風圧風量特性曲線ｎａ´と負荷特性曲線ｌ_２
への変更にしたがい制御され、気体が前記制御された風
圧で供給されることになる。

【００３７】本発明に係る渦流ブロワによる気体供給方
法においては、コントローラ４０が設定温度に対するず
れ量に対応して、図１に示すように風量Ｑの変化に対す
る風温ｔの上昇特性を利用して回転速度ＮからＮ´への
変化により温度変化を実現するものであるが、温度セン
サ２３ａは、家畜排泄物処理槽２１の底部に設けた場合
を説明したが、図示の如く、接続配管２０に温度センサ
２３ｂの如く、設けても差し支えない。

【００３８】また、以上は断熱圧縮と摩擦による昇圧原
理による渦流ブロワにおける風温風量特性曲線を用いた
気体供給方法を説明したが、排泄物及び混合物の堆積高
さｈの変化、乾燥状態の変化に伴い家畜排泄物処理槽２
１内に送風するためには渦流ブロワ１９から風圧を変化
させる必要も生じるが、風圧風量特性曲線ｎａ、ｎａ´
を用いた気体供給方法も風温風量特性曲線ｎ、ｎ´を用
いた気体供給方法と同様に行うことができる。

【００３９】この場合は、詳細な説明は省略するが、圧
力センサ２４ａもしくは２４ｂから信号を取り込み、コ
ントローラ４０により渦流ブロア１９の風圧と風量を制
御することができる。図２に示すように、同一回転速度
Ｎにおいて、負荷特性曲線ｌ _１からｌ_２に変化させるこ
とにより、風圧変化ΔＰを生じさせると共に、風圧変化
ΔＰに対して風量の増減ΔＱが発生する。この風圧変化
ΔＰと風量の増減ΔＱによって、風圧を制御すると共
に、風量も制御され、気体を供給することができる。

【００４０】図４には、温度センサ２３ａからの入力に
限らず、家畜排泄物処理槽２１の底部に設けた圧力セン
サ２４ａあるいは流量センサ２２の出力信号をコントロ
ーラ４０に入力し、渦流ブロワ１９の回転数を制御し、
断熱圧縮と摩擦による昇圧原理に基づき、渦流ブロワ１
９からの気体の風量、風圧等を制御し、気体を供給でき
るようになっており、その場合の圧力センサ２４ａ、流
量センサ２２からの信号を入力して制御する場合の制御
ブロック図についても記載されているが、温度センサ２
３からの信号を入力させて制御し、気体の供給を行う場
合と同一であるので、再度の説明を省略する。

【００４１】以上説明した如く、本発明に係る渦流ブロ
ワの使用方法は、該渦流ブロワにおいて回転数制御とそ
の負荷抵抗を制御弁で調整することにより、発酵条件に
対して必要圧力、温度に対して最適な風量Ｑを発生する
ことが可能となり、発酵条件を最適にすることが可能で
ある。

【００４２】(実施例２)次に、本発明に係る一実施形
態である渦流ブロワによる気体供給方法における被養殖
物の養殖場例を図２、５を参照して説明する。図５は、
本発明の一実施形態に係る渦流ポンプによる気体供給方
法における被養殖物の養殖場（以下、養殖場という）例
の説明図である。図５に示す如く、養殖場においては、
養殖池３７に対して渦流ブロワ２９から供給する必要酸
素量を、被養殖物３８の種類、その量にしたがい管理
し、さらに、養殖池３７の水深ｈ´に対する圧力条件を
満たす必要がある。

【００４３】図５において、渦流ブロワ２９は、駆動用
電動機（渦流ブロワ２９と1体となっているので図示せ
ず）と直結され、吐出口側には、吐出口配管３０が接続
されている。該吐出口配管３０には前記渦流ブロワ２９
の負荷抵抗を制御する制御弁１７が接続され、該制御弁
１７には養殖池３７内へ気体供給のための接続配管３
１、渦流ブロワ２９の風量を測定する流量センサ３５、
養殖池３７の底部に挿入される接続配管３２等が直列に
順次接続されている。前記接続配管３２の先端部は、養
殖池３７の底部に設けられた風孔を有する水中送気管と
なっている。前記渦流ブロワ１９からの気体が、制御弁
１７、接続配管３１、流量センサ３５を通過して、前記水
中送気管の風孔から水中３３にバブリングするようにな
っている。

【００４４】コントローラ４０は、駆動用電動機を制御
する駆動制御装置４１（インバータ制御）を制御し、該
駆動用電動機の回転数制御を行っている。前記インバー
タ制御の代わりにＤＣＢＬ（ブラシュレス直流電動機）
による回転数制御を行っても差し支えない。さらに、コ
ントローラ４０は、ＰＩＤ調節計等で構成されており、
設定値が入力されるようになっており、流量センサ３５
からの流量信号をフィードバック入力し、この流量信号
入力値と前記設定値との偏差に比例した制御出力４０ａ
を出力し、駆動制御装置４１（インバータ制御）により
渦流ブロワ２９の回転数を制御し、風量を制御するよう
に閉ループを構成する。

【００４５】いま、養殖池３７には、水深ｈ´、風量Ｑ
_１の空気が供給する場合を説明する。コントローラ４０
は、流量センサ３５からの出力信号を取り込み、設定風
量Ｑ _１に対するずれ量に比例した制御出力４０ａを出力
し、駆動制御装置４１を制御し、渦流ブロワ１９の回転
数をＮとし、制御弁１７を制御し負荷特性曲線ｌ_１とな
るようにする。この結果、回転数Ｎにおける渦流ブロワ
１９の風圧風量特性曲線ｎａと負荷特性曲線ｌ_１との交
点Ｃａ_１で運転され、風量Ｑ_１、風圧Ｐ_１で養殖池３７
内へ気体が供給される。この風量Ｑ_１に対する風圧Ｐ_１
が、水深ｈ´より大であれば、渦流ブロワ２９は、風圧
Ｐ_１、風量Ｑ_１で運転され、渦流ブロワ２９からの供給
気体は、水中の送気管３２の風孔から水中３３にバブリ
ングし、必要な例えば酸素を供給する。

【００４６】仮に、風圧Ｐ_１が、水深ｈ´より小であれ
ば、コントローラ４０は、設定風量を大きくし、流量セ
ンサ３５からの出力信号を取り込み、設定風量に対する
ずれ量に比例した制御出力４０ａを出力し、駆動制御装
置４１を制御し、渦流ブロワ１９の回転数をＮからＮ´
とする。風量は、渦流ブロワ１９の回転数がＮからＮ´
になることにより、増加しようとするのを、制御弁１７
を絞り風量Ｑ_１のままとし、負荷特性曲線ｌ_２となるよ
うにし、渦流ブロワ１９の風圧風量特性曲線ｎ´と負荷
特性曲線ｌ_２との交点Ｃａ_３で運転される。この結果、
養殖池３７への供給気体の風圧は上昇しＰ_２となり、水
深ｈ´より大であれば、水中の送気管３２の風孔から水
中３３にバブリングし、必要な例えば酸素を所望の風
圧、風量で供給することができる。

【００４７】次に、養殖池３７内に風量Ｑ_２で供給する
場合を説明する。コントローラ４０は、流量センサ３５
からの出力信号を取り込み、設定風量Ｑ _２に対するずれ
量に比例した制御出力４０ａを出力し、駆動制御装置４
１を制御し、渦流ブロワ２９の回転数をＮからＮ´へ変
化させ、風量をＱ_１からＱ_２に変化させ、渦流ブロワの
風圧風量特性曲線ｎａ´と負荷特性曲線ｌ_１との交点Ｃ
ａ _４で運転される。なお、渦流ブロワ２９からの養殖池３
７内への風圧は、渦流ブロワ２９の回転数Ｎ´の風圧風
量特性曲線ｎａ´と負荷特性曲線ｌ_１にしたがい定ま
り、制御されていることになる。このようにして、必要
な例えば酸素を多く所望の風圧、風量で、供給すること
ができる。

【００４８】次に、風量Ｑ_３で養殖池３７内へ供給する
場合を説明する。コントローラ４０は、流量センサ３５
からの出力信号を取り込み、設定風量Ｑ _３に対するずれ
量に比例した制御出力４０ａを出力し、駆動制御装置４
１を制御する。しかし、風量Ｑ_３は風圧風量特性曲線ｎ
ａ上であるので、渦流ブロワ２９の回転数がＮのまま
で、風量を変化させるので、制御弁１７を絞り、負荷特
性曲線ｌ_２とし、渦流ブロワ２９の風圧風量特性曲線ｎ
ａと負荷特性曲線ｌ_２との交点Ｃａ_２で運転され、養殖
池３７内への気体供給は、風量Ｑ_３となる。なお、養殖
池３７内への気体供給圧力は、渦流ブロワ２９の回転数
Ｎに対する風圧風量特性曲線ｎａと、負荷特性曲線ｌ_２
に対応して定まり、Ｐ_２となリ、制御されることにな
る。必要な例えば酸素を所望の風圧、所望の風量で多く
供給することができる。

【００４９】本発明に係る渦流ブロワによる気体供給方
法においては、流量センサ３５ａから取り込んだ信号
と、設定流量に対するずれ量に応じて、図１に示すよう
に風量Ｑを変化させるが、風量Ｑの変化に対する風圧の
変動に対しては、制御弁１７を制御することにより、負
荷特性曲線を変化させることにより風圧を制御する。同
様に、風温を調整させることができる。

【００５０】図５において、養殖池３７の底部に設けた
温度センサ２３ａ及び圧力センサ２４ａの出力信号もコ
ントローラ４０に入力し、渦流ブロワ２９の風量を制御
し、断熱圧縮と摩擦による昇圧原理に基づき、前記養殖
池３７の温度及び圧力を制御ができるような制御ブロッ
ク図についても記載されているが、流量制御の場合と同
様の方法で気体を供給することができる。温度センサ３
４ａ、圧力センサ３６ａは、排泄物処理槽２１の底部に
設けた場合を説明したが、図示の如く、接続配管２０に
温度センサ３４ｂ、圧力センサ３６ｂの如く、設けても
差し支えない。

【００５１】

【発明の効果】以上説明した如く、本発明の構成によれ
ば、渦流ブロワの断熱圧縮と摩擦に基づく昇圧原理によ
る特性を生かし、渦流ブロワの回転数と制御弁の開度を
変えることによる渦流ブロワからの風圧、風量、風温を
制御することにより、省エネルギーな渦流ブロワによる
被作業対象負荷への気体供給方法を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る渦流ブロワによる被
作業対象負荷への気体供給方法における風温風量特性線
図である。

【図２】本発明の一実施形態に係る渦流ブロワによる被
作業対象負荷への気体供給方法における風圧風量特性線
図である。

【図３】本発明の一実施形態に係る渦流ブロワによる被
作業対象負荷への気体供給方法における温度制御ブロッ
ク図である。

【図４】本発明の一実施形態に係る渦流ポンプの気体供
給方法における家畜排泄物処理槽例の説明図である。

【図５】本発明の一実施形態に係る渦流ポンプの気体供
給方法における養殖場例の説明図である。

【図６】一般的な電動渦流ブロワの一部断面図を含む構
造図である。

【図７】従来の電動渦流ブロワの使用方法の説明図であ
る。

【符号の説明】

１…駆動電動機２…渦流ブロワ部３…駆動電動機の回転軸４…渦流ブロワの羽根車５…羽根車のブレード６…羽根車の環状溝７…羽根車のブレードケーシング８…渦流ブロワのケーシング９…ケーシングの昇圧路１０…渦流ブロワの吸込口１１…渦流ブロワの吐出口１２…渦流ブロワのカバー１３…冷却ファン１４…エンドカバー１５…被作業対象負荷１６…電動渦流ブロワ１７…制御弁１９…渦流ブロワ２０…配管２１…家畜排泄物処理槽２２…流量センサ２３…圧力センサ２４…温度センサ２５…排泄物２６…混合物２７…吸込口配管２８…吐出口配管２９…渦流ブロワ３０…吐出口配管３１、３２…接続配管３３…水中３４…圧力センサ３５…流量センサ３６…温度センサ３７…養殖池３８…被養殖物

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者石田文昭千葉県習志野市東習志野七丁目１番１号株式会社日立ドライブシステムズ内 (72)発明者柳澤清司千葉県習志野市東習志野七丁目１番１号株式会社日立ドライブシステムズ内 (72)発明者藤生正行千葉県習志野市東習志野七丁目１番１号株式会社日立ドライブシステムズ内 (72)発明者朝吹弘千葉県習志野市東習志野七丁目１番１号株式会社日立ケーイーシステムズ内Ｆターム(参考） 3H021 AA01 AA08 BA01 BA06 BA11 CA01 CA03 CA06 DA04 DA12 DA26

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】駆動用電動機で駆動されている渦流ブロワ
による被作業対象負荷への気体供給方法において、前記渦流ブロワにより前記被作業対象負荷に気体を供給
し、該被作業対象負荷の変動による前記気体の圧力変動
を検出し、該検出値に基づき前記気体を所望の圧力にす
べく前記渦流ブロワの回転数を制御することを特徴とす
る渦流ブロワによる被作業対象負荷への気体供給方法。
【請求項２】駆動用電動機で駆動されている渦流ブロワ
による被作業対象負荷への気体供給方法において、前記渦流ブロワにより前記被作業対象負荷に気体を供給
し、該被作業対象負荷の変動による前記気体の流量変動
を検出し、該検出値に基づき前記気体を所望の流量にす
べく前記渦流ブロワの回転数を制御することを特徴とす
る渦流ブロワによる被作業対象負荷への気体供給方法。
【請求項３】駆動用電動機で駆動されている渦流ブロワ
による被作業対象負荷への気体供給方法において、前記渦流ブロワにより前記被作業対象負荷に気体を供給
し、該被作業対象負荷の変動による前記気体の温度変動
を検出し、該検出値に基づき前記気体を所望の温度にす
べく前記渦流ブロワの回転数を制御することを特徴とす
る渦流ブロワによる被作業対象負荷への気体供給方法。
【請求項４】駆動電動機で駆動されている渦流ブロワに
よる被作業対象負荷への気体供給方法において、前記渦流ブロワにより前記被作業対象負荷に気体を供給
し、該被作業対象負荷の変動による前記気体の圧力、流
量、温度のいずれかを検出し、該検出値に基づき前記気
体を所望の圧力、流量、温度にすべく前記渦流ブロワの
回転数とその負荷特性を変更する制御弁とを制御するこ
とを特徴とする渦流ブロワによる被作業対象負荷への気
体供給方法。