JP6557618B2 - Flow control device - Google Patents

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Description

本発明は、タービンを用いて流体の流量を制御するタービン式の流量制御装置に関する。   The present invention relates to a turbine-type flow rate control device that controls a flow rate of a fluid using a turbine.

ビル等の空調制御システムや化学プラント等では、各種流体の流量を制御する流量制御装置として、流量制御バルブが用いられている。例えば、空調制御システムでは、空調機の熱交換器への冷温水の供給通路に流量制御バルブが設けられており、この流量制御バルブの開度を空調制御装置によって制御することにより、空調機の熱交換器への冷温水の供給量が制御され、空調機からの制御対象空間への調和空気の温度が調節される。   In an air conditioning control system such as a building or a chemical plant, a flow control valve is used as a flow control device for controlling the flow of various fluids. For example, in an air conditioning control system, a flow control valve is provided in a cold / hot water supply passage to a heat exchanger of an air conditioner, and the opening degree of the flow control valve is controlled by an air conditioning control device. The supply amount of cold / hot water to the heat exchanger is controlled, and the temperature of the conditioned air from the air conditioner to the controlled space is adjusted.

ところで、近年の地球環境に対する意識の高まりに伴い、空調制御システムにおける従来の流量制御バルブの置き換えとして、タービン式の流量制御装置の開発が進められている。例えば、特許文献1には、タービンの回転運動エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機を備え、上記発電機のトルクによって流路を流れる流体の流量を制御するとともに、上記発電機によって得られた電気エネルギーを流量制御装置内で使用するタービン式の流量制御装置が開示されている。   By the way, with the recent increase in awareness of the global environment, the development of a turbine-type flow control device is underway as a replacement for the conventional flow control valve in an air conditioning control system. For example, Patent Document 1 includes a generator that converts the rotational kinetic energy of a turbine into electrical energy, controls the flow rate of fluid flowing through a flow path by the torque of the generator, and provides the electric power obtained by the generator. A turbine-type flow control device that uses energy in the flow control device is disclosed.

特開2015−96791号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2015-96791

しかしながら、従来のタービン式の流量制御装置では、発電機のトルク制御のみによって流体の流量を制御しているため、流量制御のレンジアビリティが従来の流量制御バルブと比較して低いという問題がある。例えば、上述した従来のタービン式の流量制御装置のレンジアビリティは、差圧30kPaにおいて“4:1”程度であり、タービン式の流量制御装置を流量制御バルブの置き換えとして用いる場合には、実用上、“100:1”程度のレンジアビリティが必要となる。   However, in the conventional turbine type flow control device, since the flow rate of the fluid is controlled only by the torque control of the generator, there is a problem that the rangeability of the flow control is lower than that of the conventional flow control valve. For example, the rangeability of the conventional turbine-type flow control device described above is about “4: 1” at a differential pressure of 30 kPa, and is practically used when the turbine-type flow control device is used as a replacement for the flow control valve. A range ability of about “100: 1” is required.

そこで、本願発明者らは、本願に先立って、配管から流れ込む冷温水を静翼を介して発電機(タービン)に通水するとともに、静翼を構成する羽根の角度と発電機のトルクとを制御することによって冷温水の流量を制御するタービン式の流量制御装置を検討した。この流量制御装置によれば、流量制御のレンジアビリティを従来のタービン式の流量制御装置よりも向上させることが可能となる。   Therefore, prior to the present application, the inventors of the present application flow cold and hot water flowing from the pipe through a stationary blade to a generator (turbine), and determine the angle of blades constituting the stationary blade and the torque of the generator. A turbine-type flow rate control device that controls the flow rate of cold / hot water by controlling was studied. According to this flow rate control device, it becomes possible to improve the rangeability of the flow rate control over the conventional turbine type flow rate control device.

一方で、本願発明者らが検討した上記流量制御装置は、発電機のトルクと静翼の羽根の角度の制御量を高精度に算出するために静翼の羽根の角度を測定する必要があり、その測定には角度センサが用いられている。   On the other hand, the flow rate control device studied by the present inventors needs to measure the vane blade angle in order to calculate the control amount of the generator torque and the vane blade angle with high accuracy. An angle sensor is used for the measurement.

一般に、角度センサは精密機器であるため、高温多湿な環境や大きな振動が発生するような環境での使用には適さない。一方、流量制御装置は冷温水等の制御対象の流体が流れる配管等に直接設置されて使用される。したがって、流量制御装置に角度センサを内蔵した場合、内蔵された角度センサにとっては劣悪な使用環境となる。そのため、上記流量制御装置内の角度センサの信頼性を長期的に保つことは容易ではなく、流量制御装置の信頼性が低下するおそれがある。   In general, since the angle sensor is a precision instrument, it is not suitable for use in a hot and humid environment or an environment where large vibrations are generated. On the other hand, the flow control device is used by being directly installed in a pipe or the like through which a controlled fluid such as cold / hot water flows. Therefore, when an angle sensor is built in the flow rate control device, it becomes an inferior use environment for the built-in angle sensor. Therefore, it is not easy to maintain the reliability of the angle sensor in the flow control device for a long time, and the reliability of the flow control device may be lowered.

そこで、本願発明者らは、本願発明に先立って、上述した角度センサの信頼性の問題を回避するために、角度センサを用いずに演算処理によって静翼の羽根の角度を推定する手法を検討した。しかしながら、上記手法では、角度センサによる高精度な実測値ではなく推定値を用いて流量制御を行うことになるため、角度センサを用いる場合に比べて、流量制御の精度が低下する可能性は否定できない。   Therefore, prior to the present invention, the inventors of the present application examined a method for estimating the angle of the vanes of the stationary blade by arithmetic processing without using the angle sensor in order to avoid the above-described problem of reliability of the angle sensor. did. However, in the above method, flow control is performed using an estimated value rather than a high-accuracy actual measurement value by the angle sensor, and therefore the possibility that the accuracy of the flow control is reduced compared to the case of using the angle sensor is denied. Can not.

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、タービン式の流量制御装置において、流量制御の精度を保ちつつ、信頼性を向上させることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to improve reliability while maintaining the accuracy of flow control in a turbine-type flow control device.

本発明に係る流量制御装置(1)は、流体を受けて回転するタービン(160)を有し、前記タービンの回転によって発電する発電機(16)と、タービンと同軸に配置された基体(170)と、基体上に基体の軸(P)と直交する方向に延在するとともに流体を受ける主面(171b)を有し、主面と基体の軸に直交する平面とのなすピッチ角度(Agv)が変更可能に設けられた複数の羽根(171)とを備えた静翼(17)と、タービンの角速度(ω)と、発電機のトルク(T)と、ピッチ角度とに基づいて流体の流量を推定する流量推定部(131)と、流量推定部によって推定された流量(QZ)が流体の設定流量(Qref)に一致するように発電機のトルクを制御するとともにモータ駆動によって羽根のピッチ角度を制御する制御部(132,133,14,15,24,25)と、ピッチ角度を検出する角度検出部(23)と、モータ(250,350)の回転角度に基づいてピッチ角度を推定する角度推定部(26,36)と、角度検出部に異常が有るか否かを判定する異常判定部(27)とを備え、流量推定部は、異常判定部によって異常がないと判定された場合には、角度検出部によって検出されたピッチ角度の検出値(Agv_r(n))に基づいて流量を推定し、異常判定部によって異常があると判定された場合には、角度推定部によって算出されたピッチ角度の推定値(Agv_e(n))に基づいて流量を推定することを特徴とする。 A flow control device (1) according to the present invention includes a turbine (160) that rotates by receiving fluid, a generator (16) that generates electric power by the rotation of the turbine, and a base (170) that is arranged coaxially with the turbine. ) And a main surface (171b) that extends in a direction orthogonal to the base axis (P) of the base and receives a fluid on the base, and a pitch angle (Agv) formed by the main surface and a plane orthogonal to the base axis ) Is provided with a plurality of vanes (171) that can be changed, the angular velocity (ω) of the turbine, the torque (T) of the generator, and the pitch angle of the fluid. The flow rate estimation unit (131) for estimating the flow rate, and the torque of the generator are controlled so that the flow rate (Q Z ) estimated by the flow rate estimation unit matches the set flow rate (Q ref ) of the fluid, and the blade is driven by the motor Control to control the pitch angle of Unit (132, 133, 14, 15, 24, 25), an angle detector (23) for detecting the pitch angle, and an angle estimator (p) for estimating the pitch angle based on the rotation angle of the motor (250, 350) 26, 36) and an abnormality determination unit (27) for determining whether or not there is an abnormality in the angle detection unit, and when the flow rate estimation unit determines that there is no abnormality by the abnormality determination unit, the angle When the flow rate is estimated based on the detected value (Agv_r (n)) of the pitch angle detected by the detection unit and the abnormality determination unit determines that there is an abnormality, the pitch angle calculated by the angle estimation unit is determined. The flow rate is estimated based on the estimated value (Agv_e (n)).

上記流量制御装置において、異常判定部は、モータの回転角度に基づいて算出したピッチ角度の値(Agv_ck(n))が角度検出部によるピッチ角度の検出値(Agv_r(n))と一致する場合に、角度検出部に異常がないと判定し、算出したピッチ角度の値が角度検出部によるピッチ角度の検出値と一致しない場合に、角度検出部に異常があると判定してもよい。   In the above flow control device, the abnormality determination unit may detect that the pitch angle value (Agv_ck (n)) calculated based on the rotation angle of the motor matches the detected pitch angle value (Agv_r (n)) by the angle detection unit. Alternatively, it may be determined that there is no abnormality in the angle detection unit when it is determined that there is no abnormality in the angle detection unit and the calculated pitch angle value does not coincide with the detected pitch angle value by the angle detection unit.

上記流量制御装置において、制御部は、流量推定部によって推定された流量が流体の設定流量に一致するようにピッチ角度の目標値(Agvref)を算出するピッチ角度目標値算出部(133)と、羽根を駆動することにより、ピッチ角度を調節するモータ(250,350)と、羽根のピッチ角度がピッチ角度目標値算出部によって算出されたピッチ角度の目標値に一致するようにモータの操作量を算出し、モータを駆動する静翼制御部(24,34)とを含み、異常判定部は、モータの操作量に応じた回転角度を、ピッチ角度検出部によって検出された直前のピッチ角度の検出値に加算または減算することにより、ピッチ角度を算出してもよい。 In the flow rate control device, the control unit includes a pitch angle target value calculation unit (133) that calculates a target value (Agv ref ) of the pitch angle so that the flow rate estimated by the flow rate estimation unit matches the set flow rate of the fluid. The motor (250, 350) that adjusts the pitch angle by driving the blades, and the motor operation amount so that the pitch angle of the blades matches the target value of the pitch angle calculated by the pitch angle target value calculation unit And the stationary blade control unit (24, 34 ) for driving the motor, and the abnormality determination unit calculates the rotation angle corresponding to the operation amount of the motor to the pitch angle immediately before the pitch angle detection unit detects the rotation angle. The pitch angle may be calculated by adding or subtracting to the detection value.

上記流量制御装置において、モータはステッピングモータであり、モータの操作量はモータに入力されるパルス数であってもよい。   In the flow control device, the motor may be a stepping motor, and the operation amount of the motor may be the number of pulses input to the motor.

上記流量制御装置において、モータは供給される交流電源が生成する回転磁界によって回転する同期モータであり、モータの操作量はモータの駆動時間であってもよい。   In the flow rate control device, the motor may be a synchronous motor that is rotated by a rotating magnetic field generated by the supplied AC power supply, and the motor operation amount may be a motor driving time.

なお、上記説明では、一例として、発明の構成要素に対応する図面上の参照符号を括弧を付して記載している。   In the above description, as an example, reference numerals on the drawings corresponding to the constituent elements of the invention are shown in parentheses.

以上説明したことにより、本発明によれば、タービン式の流量制御装置において、流量制御の精度を保ちつつ、信頼性を向上させることが可能となる。   As described above, according to the present invention, in the turbine type flow control device, it is possible to improve the reliability while maintaining the accuracy of the flow control.

図1は、実施の形態1に係るタービン式の流量制御装置を用いた空調制御システムの構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an air conditioning control system using the turbine-type flow rate control device according to the first embodiment. 図2は、実施の形態1に係る流量制御装置の内部構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating an internal configuration of the flow control device according to the first embodiment. 図3は、実施の形態1に係る流量制御装置の外観の一部を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing a part of the appearance of the flow control device according to the first embodiment. 図4は、実施の形態1に係る流量制御装置の外観の一部を示す分解斜視図である。FIG. 4 is an exploded perspective view showing a part of the appearance of the flow control device according to the first embodiment. 図5は、実施の形態1に係る流量制御装置における静翼の構成を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of a stationary blade in the flow control device according to the first embodiment. 図6は、実施の形態1に係る流量制御装置における静翼のピッチ角度を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining the pitch angle of the stationary blades in the flow control device according to the first embodiment. 図7は、実施の形態1に係る流量制御装置における静翼のピッチ角度(0度)の一例を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating an example of the pitch angle (0 degree) of the stationary blades in the flow control device according to the first embodiment. 図8は、実施の形態1に係る流量制御装置における静翼のピッチ角度(45度)の一例を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating an example of the pitch angle (45 degrees) of the stationary blades in the flow control device according to the first embodiment. 図9は、実施の形態1に係る流量制御装置における静翼のピッチ角度(0度)の一例を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating an example of the pitch angle (0 degree) of the stationary blades in the flow control device according to the first embodiment. 図10は、実施の形態1に係る流量制御装置における静翼のピッチ角度(45度)の一例を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating an example of the pitch angle (45 degrees) of the stationary blades in the flow control device according to the first embodiment. 図11は、無次元流量と無次元トルクとピッチ角度との関係を示す三次元曲面の一例を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a three-dimensional curved surface showing a relationship among a dimensionless flow rate, a dimensionless torque, and a pitch angle. 図12は、実施の形態1に係る流量制御装置による静翼の制御の流れを示すフロー図である。FIG. 12 is a flowchart showing a flow of control of the stationary blades by the flow control device according to the first embodiment. 図13は、実施の形態1の通常モードにおけるピッチ角度の調節の流れを示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a flow of adjusting the pitch angle in the normal mode of the first embodiment. 図14は、実施の形態1の異常判定処理の流れを示す図である。FIG. 14 is a diagram illustrating a flow of the abnormality determination process according to the first embodiment. 図15は、実施の形態1の角度センサレスモードにおけるピッチ角度の調節の流れを示す図である。FIG. 15 is a diagram illustrating a flow of adjusting the pitch angle in the angle sensorless mode according to the first embodiment. 図16は、実施の形態1の流量制御装置の通常モードにおけるピッチ角度の調節の別の一例を示すフロー図である。FIG. 16 is a flowchart showing another example of the pitch angle adjustment in the normal mode of the flow control device of the first embodiment. 図17は、実施の形態1の流量制御装置の角度センサレスモードにおけるピッチ角度の調節の別の一例を示すフロー図である。FIG. 17 is a flowchart showing another example of the pitch angle adjustment in the angle sensorless mode of the flow control device of the first embodiment. 図18は、実施の形態2に係る流量制御装置の内部構成を示すブロック図である。FIG. 18 is a block diagram illustrating an internal configuration of the flow control device according to the second embodiment. 図19は、実施の形態2に係る流量制御装置による静翼の制御の流れを示すフロー図である。FIG. 19 is a flowchart showing a flow of control of the stationary blades by the flow control device according to the second embodiment. 図20は、実施の形態2の通常モードにおけるピッチ角度の調節の流れを示す図である。FIG. 20 is a diagram illustrating a flow of adjusting the pitch angle in the normal mode of the second embodiment. 図21は、実施の形態2の異常判定処理の流れを示す図である。FIG. 21 is a diagram illustrating a flow of abnormality determination processing according to the second embodiment. 図22は、実施の形態2の角度センサレスモードにおけるピッチ角度の調節の流れを示す図である。FIG. 22 is a diagram illustrating a flow of adjusting the pitch angle in the angle sensorless mode according to the second embodiment. 図23は、実施の形態2の流量制御装置の通常モードにおけるピッチ角度の調節の別の一例を示すフロー図である。FIG. 23 is a flowchart showing another example of the adjustment of the pitch angle in the normal mode of the flow control device of the second embodiment. 図24は、実施の形態2の流量制御装置の角度センサレスモードにおけるピッチ角度の調節の別の一例を示すフロー図である。FIG. 24 is a flowchart showing another example of pitch angle adjustment in the angle sensorless mode of the flow control device of the second embodiment. 図25は、実施の形態3に係る流量制御装置の内部構成を示すブロック図である。FIG. 25 is a block diagram illustrating an internal configuration of the flow control device according to the third embodiment. 図26は、実施の形態に係る流量制御装置の変形例を示すブロック図である。FIG. 26 is a block diagram illustrating a modification of the flow control device according to the second embodiment.

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。なお、以下の説明において、各実施の形態において共通する構成要素には同一の参照符号を付し、繰り返しの説明を省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same reference numerals are given to components common to the respective embodiments, and repeated description is omitted.

≪実施の形態1≫
図1は、本発明の実施の形態1に係るタービン式の流量制御装置を用いた空調制御システムの構成を示す図である。
同図に示される空調制御システム1は、例えばビル等の建物内の制御対象空間2の温度を調節するシステムである。具体的に、空調制御システム1は、空調機3,空調制御装置4、外部電源5、流量制御装置100、および温度センサ6を含む。
<< Embodiment 1 >>
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an air conditioning control system using a turbine-type flow rate control device according to Embodiment 1 of the present invention.
An air conditioning control system 1 shown in the figure is a system that adjusts the temperature of a control target space 2 in a building such as a building. Specifically, the air conditioning control system 1 includes an air conditioner 3, an air conditioning control device 4, an external power supply 5, a flow rate control device 100, and a temperature sensor 6.

空調機(FCU)3は、制御対象空間2へ調和された空気を供給するための装置である。空調機3は熱交換器(冷温水コイル)31とファン32とを備えている。なお、空調機3の熱交換器31としては、1つのコイルで冷房時は冷水として熱交換し、暖房時は温水として熱交換するシングルコイルタイプのものと、2つのコイルで冷房時は冷水コイルにて熱交換し、暖房時は温水コイルにて熱交換するダブルコイルのタイプのものとがある。この例において、熱交換器31はシングルコイルタイプであるものとする。   The air conditioner (FCU) 3 is a device for supplying conditioned air to the control target space 2. The air conditioner 3 includes a heat exchanger (cold / hot water coil) 31 and a fan 32. The heat exchanger 31 of the air conditioner 3 is a single coil type that exchanges heat as cold water during cooling with one coil, and heat exchange as hot water during heating, and a cold water coil during cooling with two coils. There is a double-coil type that exchanges heat with a hot water coil during heating. In this example, it is assumed that the heat exchanger 31 is a single coil type.

流量制御装置100は、空調機3の熱交換器31に供給する冷温水の供給通路(流路)に設けられ、上記冷温水の流量を制御するためのタービン式の流量制御装置である。図1には、流量制御装置100を空調機3の熱交換器31から戻される冷温水の還水管路LRに設けた場合が例示されているが、熱交換器31に冷温水を供給する往水管路LSに設けてもよい。   The flow rate control device 100 is a turbine-type flow rate control device that is provided in a supply passage (flow path) of cold / hot water supplied to the heat exchanger 31 of the air conditioner 3 and controls the flow rate of the cold / hot water. FIG. 1 illustrates the case where the flow rate control device 100 is provided in the return pipe LR of cold / hot water returned from the heat exchanger 31 of the air conditioner 3, but the flow of supplying cold / hot water to the heat exchanger 31 is illustrated. You may provide in the water pipe line LS.

流量制御装置100は、流量制御装置100内部の発電機によって発電した電力により動作するが、発電した電力が不足するときには、外部電源5から電力が供給されて動作する。また、流量制御装置100内部の発電機によって発電した余剰電力は、商用電源に回生し、他のコントローラやセンサ等に供給される。なお、流量制御装置100の具体的な構成については後述する。   The flow control device 100 operates with the power generated by the generator inside the flow control device 100, but operates when the generated power is insufficient and is supplied with power from the external power source 5. The surplus power generated by the generator inside the flow control device 100 is regenerated to a commercial power source and supplied to other controllers, sensors, and the like. The specific configuration of the flow control device 100 will be described later.

制御対象空間2には、制御対象空間2内の温度を室内温度として計測する温度センサ6が設けられている。温度センサ6によって計測された室内温度の計測値tpvの情報は空調制御装置4に送信される。   The control target space 2 is provided with a temperature sensor 6 that measures the temperature in the control target space 2 as the room temperature. Information on the measured value tpv of the room temperature measured by the temperature sensor 6 is transmitted to the air conditioning control device 4.

空調制御装置(コントローラ)4は、室内温度の計測値tpvと室内温度の設定値tspとの偏差がゼロとなるように、熱交換機31に供給される冷温水の設定流量Qspを算出し、算出した設定流量Qspの情報を流量制御装置100に与える。   The air conditioning control device (controller) 4 calculates the set flow rate Qsp of the cold / hot water supplied to the heat exchanger 31 so that the deviation between the measured value tpv of the room temperature and the set value tsp of the room temperature becomes zero. Information on the set flow rate Qsp is given to the flow control device 100.

空調制御システム1によれば、空調制御装置4によって流量制御装置100を流れる冷温水の流量を制御することにより、空調機3の熱交換器31への冷温水の供給量が制御され、空調機3から制御対象空間2への調和空気の温度が調節される。   According to the air conditioning control system 1, the amount of cold / hot water supplied to the heat exchanger 31 of the air conditioner 3 is controlled by controlling the flow rate of the cold / hot water flowing through the flow rate control device 100 by the air conditioning control device 4. The temperature of the conditioned air from 3 to the controlled space 2 is adjusted.

次に、上記空調制御システム1に適用可能な、本発明の一実施の形態に係る流量制御装置100について具体的に説明する。
図2〜4は、実施の形態1に係る流量制御装置100の構成を示す図である。
図2には、流量制御装置100の内部構成を示すブロック図が示され、図3には、流量制御装置100の外観の一部を示す斜視図が示され、図4には、図3に示した流量制御装置100の分解斜視図が示されている。
Next, the flow control device 100 according to an embodiment of the present invention that can be applied to the air conditioning control system 1 will be specifically described.
2-4 is a figure which shows the structure of the flow control apparatus 100 which concerns on Embodiment 1. FIG.
2 is a block diagram showing the internal configuration of the flow control device 100, FIG. 3 is a perspective view showing a part of the appearance of the flow control device 100, and FIG. An exploded perspective view of the illustrated flow control device 100 is shown.

流量制御装置100は、配管から流れ込む冷温水を静翼を介して発電機を構成するタービンに通水するとともに、静翼を構成する羽根の角度と発電機のトルクとを制御することによって、冷温水の流量を制御するタービン式の流量制御装置である。   The flow control device 100 passes cold / hot water flowing from a pipe through a stationary blade to a turbine constituting the generator, and controls the angle of the blades constituting the stationary blade and the torque of the generator to It is a turbine type flow control device that controls the flow rate of water.

流量制御装置100は、静翼の羽根の角度を検出するための角度センサの異常の有無を判定し、異常がない場合には、角度センサの検出結果に基づいて流量を制御する通常モードで動作し、異常がある場合には、角度センサを用いずに羽根の角度を演算により推定し、その推定値を用いて流量を制御する角度センサレスモードで動作することを一つの特徴としている。   The flow control device 100 determines whether or not the angle sensor for detecting the angle of the vanes of the stationary blade is abnormal, and if there is no abnormality, operates in a normal mode for controlling the flow based on the detection result of the angle sensor. However, when there is an abnormality, one feature is to operate in an angle sensorless mode in which the blade angle is estimated by calculation without using the angle sensor, and the flow rate is controlled using the estimated value.

図2に示されるように、流量制御装置100は、データ通信部11、システム制御部12、流量制御部13、インバータ制御部14、インバータ15、発電機16、静翼17、蓄電部18、電源部19、商用電源回生部20、位置センサ21、記憶部22、角度検出部23、静翼制御部24、駆動部25、角度推定部26、異常判定部27、および選択部28を備えており、空調制御装置4との間および外部電源5との間は有線で接続されている。   As shown in FIG. 2, the flow control device 100 includes a data communication unit 11, a system control unit 12, a flow control unit 13, an inverter control unit 14, an inverter 15, a generator 16, a stationary blade 17, a power storage unit 18, a power source. Unit 19, commercial power regeneration unit 20, position sensor 21, storage unit 22, angle detection unit 23, stationary blade control unit 24, drive unit 25, angle estimation unit 26, abnormality determination unit 27, and selection unit 28. The air conditioning controller 4 and the external power source 5 are connected by wire.

上述のデータ通信部11、システム制御部12、流量制御部13、記憶部22、インバータ制御部14、静翼制御部24、角度推定部26、異常判定部27、選択部28、電源部19、商用電源回生部20等の流量制御装置100を構成する各機能部は、例えば、プロセッサ、クロック回路、通信回路、記憶装置、デジタル入出力回路、アナログ入出力回路、パワーエレクトロニクス回路などからなるハードウェアと、これらのハードウェアと協働して各種機能を実現させるプログラムとによって実現されている。   The data communication unit 11, the system control unit 12, the flow rate control unit 13, the storage unit 22, the inverter control unit 14, the stationary blade control unit 24, the angle estimation unit 26, the abnormality determination unit 27, the selection unit 28, the power supply unit 19, Each functional unit constituting the flow rate control device 100 such as the commercial power supply regeneration unit 20 includes hardware including a processor, a clock circuit, a communication circuit, a storage device, a digital input / output circuit, an analog input / output circuit, a power electronics circuit, and the like. And a program that realizes various functions in cooperation with these hardware.

流量制御装置100は、管路(図1の例の場合、還水管路LR)から流れ込む冷温水を静翼17を介して発電機16を構成するタービン160に通水するとともに、発電機16のトルクと静翼17とを制御することによって、冷温水の流量を制御する。   The flow rate control device 100 passes cold / hot water flowing from a pipe line (in the case of FIG. 1, a return water pipe line LR) to a turbine 160 constituting the generator 16 via a stationary blade 17, and By controlling the torque and the stationary blade 17, the flow rate of the cold / hot water is controlled.

先ず、流量制御装置100内部の流路に配置される静翼17および発電機16について説明する。
図4に示されるように、発電機16のタービン160と静翼17とは、流量制御装置100内部の冷温水が通水する流路内に、それらの軸心と上記流路の軸心とが一致するように配置されている。
First, the stationary blade 17 and the generator 16 arranged in the flow path inside the flow control device 100 will be described.
As shown in FIG. 4, the turbine 160 and the stationary blade 17 of the generator 16 are arranged in the flow path through which the cool / warm water flows in the flow rate control device 100, their axial centers, and the axial centers of the flow paths. Are arranged to match.

発電機16は、冷温水の水流によって回転するタービンの回転によって発電する機能部である。図4に示されるように、発電機16は、タービン(回転子)160と固定子161とを含む。タービン160は、流量制御装置100内部の流路の軸Pと同軸に配置されている。図示はしないが、タービン160は、例えば、永久磁石を組み込んだリングの内側に一体的に設けられた羽根車から構成されており、管路を流れる冷温水の水流を受けて上記リングと上記羽根車とが一体となって回転する。固定子161には、コイルが巻かれており、このコイルを固定子巻線として、タービン160の回転による電磁誘導により発電する。   The generator 16 is a functional unit that generates power by the rotation of a turbine that is rotated by the flow of cold / hot water. As shown in FIG. 4, the generator 16 includes a turbine (rotor) 160 and a stator 161. The turbine 160 is disposed coaxially with the axis P of the flow path inside the flow control device 100. Although not shown, the turbine 160 is composed of, for example, an impeller integrally provided inside a ring incorporating a permanent magnet, and receives the water flow of cold / hot water flowing through a pipe and the ring and the blade. The car rotates as a unit. A coil is wound around the stator 161, and electricity is generated by electromagnetic induction caused by the rotation of the turbine 160 using the coil as a stator winding.

位置センサ21は、タービン160を構成する上記リングに組み込まれた永久磁石の磁極の位置をタービン160の磁極位置として検出する。位置センサ21としては、例えばホールIC、インクリメンタルエンコーダ、アブソリュートエンコーダ等を用いることができる。   The position sensor 21 detects the position of the magnetic pole of the permanent magnet incorporated in the ring constituting the turbine 160 as the magnetic pole position of the turbine 160. As the position sensor 21, for example, a Hall IC, an incremental encoder, an absolute encoder, or the like can be used.

なお、本実施の形態では、位置センサ21を設ける場合を一例として示しているが、位置センサ21以外の別の手段によって、タービン160の磁極位置の検出とタービン160の角速度の算出を実現することができるのであれば、位置センサ21を設けなくてもよい。また、上記別の手段と位置センサ21とを組み合わせた構成としてもよい。なお、この場合の位置センサ21としては、上記と同様に、例えばホールIC、インクリメンタルエンコーダ、アブソリュートエンコーダ等を用いることができる。   In the present embodiment, the case where the position sensor 21 is provided is shown as an example. However, detection of the magnetic pole position of the turbine 160 and calculation of the angular velocity of the turbine 160 are realized by another means other than the position sensor 21. If it is possible, the position sensor 21 may not be provided. Moreover, it is good also as a structure which combined the said another means and the position sensor 21. FIG. As the position sensor 21 in this case, for example, a Hall IC, an incremental encoder, an absolute encoder, or the like can be used as described above.

静翼17は、冷温水の水流を受けても回転しないように上記流路内に固定され、流体(冷温水)を整流する。具体的に、静翼17は、図5に示されるように、タービンと同軸に配置された基体170と、基体170上に基体170の軸(軸P)と直交する方向に延在する複数の羽根171とを有する。   The stationary blade 17 is fixed in the flow path so as not to rotate even when receiving a cold / hot water flow, and rectifies the fluid (cold / warm water). Specifically, as shown in FIG. 5, the stationary blade 17 includes a base 170 disposed coaxially with the turbine, and a plurality of base blades 170 extending in a direction perpendicular to the axis (axis P) of the base 170 on the base 170. And vanes 171.

複数の羽根171は、基体170上に基体170の軸(軸P)と直交する方向に延在するとともに、基体170の円周方向に例えば等間隔で並んで配置されている。図6に示されるように、夫々の羽根171は、流体を受ける主面171bと基体170の軸(軸P)に直交する平面(X−Z面)とのなす角(以下、「ピッチ角度」と称する。)Agvが調節可能となっている。なお、以下の説明では、各羽根171のピッチ角度Agvを、「静翼17のピッチ角度Agv」と称することがある。   The plurality of blades 171 extend on the base body 170 in a direction orthogonal to the axis (axis P) of the base body 170 and are arranged at regular intervals in the circumferential direction of the base body 170, for example. As shown in FIG. 6, each blade 171 has an angle (hereinafter referred to as “pitch angle”) formed by a main surface 171 b that receives fluid and a plane (XZ plane) orthogonal to the axis (axis P) of the base 170. The Agv is adjustable. In the following description, the pitch angle Agv of each blade 171 may be referred to as “the pitch angle Agv of the stationary blade 17”.

本実施の形態では、一例として、図6に示されるように、直線Bと直線Aとのなす角をピッチ角Agvとしている。ここで、直線Bは、静翼17をZ方向からみたときに、羽根171を基体170の外周面に支持するとともに羽根171を回動させる回動軸172と羽根171の端部171aとを結ぶ直線である。また、直線Aは、回動軸172を通り、且つ軸Pに直交する平面(X−Z面)と平行な直線である。   In the present embodiment, as an example, as shown in FIG. 6, the angle formed by the straight line B and the straight line A is set as the pitch angle Agv. Here, the straight line B connects the rotating shaft 172 that supports the blade 171 to the outer peripheral surface of the base body 170 and rotates the blade 171 and the end portion 171a of the blade 171 when the stationary blade 17 is viewed from the Z direction. It is a straight line. The straight line A is a straight line that passes through the rotation shaft 172 and is parallel to a plane (XZ plane) orthogonal to the axis P.

図7〜10に静翼17のピッチ角度Agvの調節例を示す。
図7には、ピッチ角度Agv=0度のときのZ軸方向から見た静翼17の斜視図が示され、図8には、ピッチ角度Agv=45度のときのZ軸方向から見た静翼17の斜視図が示されている。また、図9には、ピッチ角度Agv=0度のときのY軸方向から見た静翼17の平面図が示され、図10には、ピッチ角度Agv=45度のときのY軸方向から見た静翼17の平面図が示されている。
7 to 10 show examples of adjusting the pitch angle Agv of the stationary blade 17.
FIG. 7 shows a perspective view of the stationary blade 17 viewed from the Z-axis direction when the pitch angle Agv = 0 degrees, and FIG. 8 shows the stator blade 17 viewed from the Z-axis direction when the pitch angle Agv = 45 degrees. A perspective view of the stationary blade 17 is shown. FIG. 9 shows a plan view of the stationary blade 17 viewed from the Y-axis direction when the pitch angle Agv = 0 degrees, and FIG. 10 shows the Y-axis direction when the pitch angle Agv = 45 degrees. A plan view of the stator vane 17 as seen is shown.

図7〜10から理解されるように、静翼17のピッチ角度Agvを大きくすることにより、流量制御装置100内に流れ込む冷温水の流量を増やすことができる。   As can be understood from FIGS. 7 to 10, by increasing the pitch angle Agv of the stationary blade 17, the flow rate of the cold / hot water flowing into the flow rate control device 100 can be increased.

次に、流量制御装置100におけるタービン160と静翼17とを制御するための周辺の機能部について図2を用いて説明する。   Next, peripheral functional units for controlling the turbine 160 and the stationary blades 17 in the flow control device 100 will be described with reference to FIG.

データ通信部11は、空調制御装置4との間で各種データの送受信を行う機能部である。データ通信部11は、例えば、冷温水の流量の設定値等のデータを空調制御装置4から受信するとともに、流量制御装置100の内部状態(動作状態等)に関するデータを空調制御装置4へ送信する。   The data communication unit 11 is a functional unit that transmits and receives various data to and from the air conditioning control device 4. The data communication unit 11 receives, for example, data such as a set value of the flow rate of cold / hot water from the air conditioning control device 4 and transmits data related to the internal state (operating state, etc.) of the flow control device 100 to the air conditioning control device 4. .

システム制御部12は、流量制御装置100のシステム全体を統括的に制御するための機能部である。システム制御部12は、例えば、データ通信部11によって受信した各種設定値等の受信データを入力し、流量制御装置100の内部状態等の送信データをデータ通信部11へ出力する。また、システム制御部12は、例えば、データ通信部11によって受信した受信データから冷温水の流量の目標値(以下、「流量目標値」と称する。)Qrefを取り出し、この取り出した流量設定値Qrefを流量制御部13へ出力する。 The system control unit 12 is a functional unit for comprehensively controlling the entire system of the flow control device 100. For example, the system control unit 12 receives reception data such as various setting values received by the data communication unit 11, and outputs transmission data such as an internal state of the flow control device 100 to the data communication unit 11. Further, the system control unit 12 extracts, for example, a target value (hereinafter referred to as “flow rate target value”) Q ref of the cold / hot water flow from the received data received by the data communication unit 11, and the extracted flow rate setting value. Q ref is output to the flow control unit 13.

流量制御部13は、インバータ制御部14およびインバータ15を介して発電機16のタービン160を制御するとともに、静翼制御部24および駆動部25を介して静翼17のピッチ角度を制御することにより、冷温水の流量を制御するための機能部である。具体的に、流量制御部13は、流量推定部131と、トルク目標値算出部132と、ピッチ角度目標値算出部133とを含む。   The flow rate control unit 13 controls the turbine 160 of the generator 16 through the inverter control unit 14 and the inverter 15, and controls the pitch angle of the stationary blade 17 through the stationary blade control unit 24 and the drive unit 25. It is a functional part for controlling the flow rate of cold / hot water. Specifically, the flow rate control unit 13 includes a flow rate estimation unit 131, a torque target value calculation unit 132, and a pitch angle target value calculation unit 133.

流量推定部131は、タービン160の角速度ωと、発電機16のトルクTと、ピッチ角度Agvとに基づいて、流体の流量を推定する機能部である。以下、流量推定部131による流量推定値QZの算出方法について詳細に説明する。 The flow rate estimation unit 131 is a functional unit that estimates the flow rate of the fluid based on the angular velocity ω of the turbine 160, the torque T of the generator 16, and the pitch angle Agv. Hereinafter, the calculation method of the flow rate estimation value Q Z by the flow rate estimation unit 131 will be described in detail.

従来から、タービン式の流量制御装置における無次元流量π q と無次元トルクπ t は、流量,トルク目標値,角速度に着目してバッキンガムのπ定理に基づいて次元解析を行うことにより、式(1)および式(2)によって定義できることが知られている。 Conventionally, the dimensionless flow π q and dimensionless torque π t in a turbine-type flow control device are obtained by performing a dimensional analysis based on Buckingham's π theorem, focusing on the flow rate, torque target value, and angular velocity. It is known that it can be defined by 1) and equation (2).

ここで、ρ[kg/m3]は流体の密度、D[m]はタービン160の直径(流量制御装置100内部の流路の内径)、Qは流体(冷温水)の流量、ωはタービン160の角速度、Trefは発電機16のトルク目標値である。 Here, ρ [kg / m 3] is the density of the fluid, D [m] is the diameter of the turbine 160 (the inner diameter of the flow path inside the flow control device 100), Q is the flow rate of the fluid (cold hot / cold water), and ω is the turbine 160. , T ref is a torque target value of the generator 16.

また、本願発明者らの検討によれば、タービン式の流量制御装置において、無次元流量π q と、無次元トルクπ t と、ピッチ角度Agvとの関係は、図11に示されるような一つの三次元曲面300によって表すことができる。 Further, according to the study by the present inventors, in the turbine type flow control device, the relationship among the dimensionless flow rate π q , the dimensionless torque π t and the pitch angle Agv is one as shown in FIG. It can be represented by two three-dimensional curved surfaces 300.

また、無次元流量π q と流量Qとの間には、上述の式(1)に示した関係が成り立つことから、流量制御装置100を流れる冷温水の流量推定値 z は、式(3)によって表すことができる。 Further, since the relationship shown in the above equation (1) is established between the dimensionless flow rate π q and the flow rate Q, the flow rate estimated value Q z of the cold / hot water flowing through the flow rate control device 100 is expressed by the equation (3). ).

上述した、密度ρ、タービン160の直径D、式(2),(3)等の関係式、および3次元曲面を表す関係式等の流量制御の演算に必要な各種の情報は、関数情報221として記憶部22に予め記憶される。流量推定部131は、関数情報221を記憶部22から読み出して所定の演算を行うことにより、流量を推定する。   Various pieces of information necessary for the flow rate control such as the density ρ, the diameter D of the turbine 160, the relational expressions such as the expressions (2) and (3), and the relational expressions representing a three-dimensional curved surface are the function information 221. As stored in the storage unit 22 in advance. The flow rate estimation unit 131 estimates the flow rate by reading the function information 221 from the storage unit 22 and performing a predetermined calculation.

具体的には、先ず、流量推定部131は、記憶部22に関数情報221として記憶された、密度ρ、直径D、および式(2)の関係式の情報を読み出して、式(2)を計算することにより、無次元トルクπ t を算出する。 Specifically, first, the flow rate estimation unit 131 reads information on the density ρ, the diameter D, and the relational expression of the expression (2) stored as the function information 221 in the storage unit 22, and the expression (2) is obtained. By calculating, dimensionless torque π t is calculated.

次に、流量推定部131は、算出した無次元トルクπ t の値と、ピッチ角度Agvと、記憶部22から読み出した3次元曲面を表す関係式の情報とに基づいて、無次元流量π q を算出する。ここで、ピッチ角度Agvとしては、後述する角度検出部23によって検出されたピッチ角度の検出値Agv_r、または後述する角度推定部26によって算出されたピッチ角度の推定値Agv_eが用いられる。 Next, the flow rate estimating unit 131 calculates the dimensionless flow rate π q based on the calculated value of the dimensionless torque π t , the pitch angle Agv, and the relational expression information representing the three-dimensional curved surface read from the storage unit 22. Is calculated. Here, as the pitch angle Agv, a pitch angle detection value Agv_r detected by an angle detection unit 23 described later or a pitch angle estimation value Agv_e calculated by an angle estimation unit 26 described later is used.

その後、流量推定部131は、算出した無次元流量π q と記憶部22から読み出した式(3)の情報に基づいて、流量推定値QZを算出する。以上の演算により、流量推定値QZが求められる。 Thereafter, the flow rate estimating unit 131 calculates a flow rate estimated value Q Z based on the calculated dimensionless flow rate π q and the information of Expression (3) read from the storage unit 22. The flow rate estimated value Q Z is obtained by the above calculation.

トルク目標値算出部132は、流量推定部131によって推定された冷温水の流量(以下、「流量推定値」と称する。)QZが流量設定値Qrefに一致するように発電機16のトルク目標値Trefを算出する機能部である。例えば、トルク目標値算出部132は、流量目標値Qrefと流量推定値QZとの差分に基づくPI(Proportional−Integral)制御則によって、トルク目標値Trefを算出する。 The torque target value calculation unit 132 is the torque of the generator 16 so that the flow rate of cold / hot water estimated by the flow rate estimation unit 131 (hereinafter referred to as “flow rate estimation value”) Q Z matches the flow rate set value Q ref . It is a functional unit that calculates a target value T ref . For example, the torque target value calculation unit 132 calculates the torque target value T ref by a PI (Proportional-Integral) control law based on the difference between the flow rate target value Q ref and the flow rate estimated value Q Z.

ピッチ角度目標値算出部133は、流量推定値QZが流量設定値Qrefに一致するように静翼17のピッチ角度目標値Agvrefを算出する機能部である。例えば、ピッチ角度目標値算出部133は、流量目標値Qrefと流量推定値QZとの差分に基づくPI制御則によって、ピッチ角度目標値Agvrefを算出する。 Pitch angle target value calculation unit 133 is a functional unit for flow estimate Q Z calculates a pitch angle target value AgV ref of the stationary blade 17 to match the flow rate set value Q ref. For example, the pitch angle target value calculation unit 133 calculates the pitch angle target value Agv ref by a PI control law based on the difference between the flow rate target value Q ref and the flow rate estimated value Q Z.

記憶部22は、流量制御装置100における各種のデータ処理を実現するための各種のプログラムや各種パラメータ等の情報を記憶する記憶部である。例えば、記憶部22には、例えば、上述した流量の推定処理に用いられる関数情報221や、後述するピッチ角度の推定処理に用いられる駆動部25のモータに関する情報(以下、「モータ情報」と称する。)222等が格納されている。   The storage unit 22 is a storage unit that stores information such as various programs and various parameters for realizing various data processing in the flow control device 100. For example, in the storage unit 22, for example, function information 221 used in the above-described flow rate estimation process and information on the motor of the drive unit 25 used in a pitch angle estimation process described later (hereinafter referred to as “motor information”). .) 222 and the like are stored.

インバータ制御部14は、インバータ15を制御するための機能部である。具体的に、インバータ制御部14は、発電機16のトルクがトルク目標値Trefとなるようにトルク制御則によりインバータ15への相電圧設定値を演算する。また、インバータ制御部14は、位置センサ21によって検出されたタービン160の磁極位置からタービン160の現在の角速度ωを算出するとともに、インバータ15からの発電機16の固定子161の固定子巻線の現在の相電圧値および相電流値からタービン160の現在のトルクTを算出する。算出された角速度ωおよびトルクTは、流量推定部131による流量推定値QZの算出に用いられる。インバータ15は、電源部19からの主電源を受けて動作する。インバータ制御部14によって算出された相電圧設定値に応じた相電圧を発電機16の固定子161の固定子巻線に印加するとともに、発電機16で発電された電力を蓄電部18に供給する。 The inverter control unit 14 is a functional unit for controlling the inverter 15. Specifically, the inverter control unit 14 calculates a phase voltage setting value for the inverter 15 by a torque control law so that the torque of the generator 16 becomes the torque target value T ref . Further, the inverter control unit 14 calculates the current angular velocity ω of the turbine 160 from the magnetic pole position of the turbine 160 detected by the position sensor 21, and the stator winding of the stator 161 of the generator 16 from the inverter 15. Current torque T of turbine 160 is calculated from the current phase voltage value and phase current value. The calculated angular velocity ω and torque T are used by the flow rate estimating unit 131 to calculate the flow rate estimated value Q Z. The inverter 15 receives the main power from the power supply unit 19 and operates. A phase voltage corresponding to the phase voltage set value calculated by the inverter control unit 14 is applied to the stator winding of the stator 161 of the generator 16, and the electric power generated by the generator 16 is supplied to the power storage unit 18. .

電源部19は、外部電源5からの電力と、蓄電部18に蓄積されている電力とを入力とし、流量制御装置100内の各機能部に電源を供給する。本実施の形態では、電源部19からインバータ15へ供給される電源を主電源とし、電源部19からデータ通信部11、システム制御部12、流量制御部13、インバータ制御部14、静翼制御部24、角度推定部26、および記憶部22等へ供給される電源を制御電源と称する。   The power supply unit 19 inputs power from the external power supply 5 and power stored in the power storage unit 18 and supplies power to each functional unit in the flow control device 100. In the present embodiment, the power supplied from the power supply unit 19 to the inverter 15 is a main power supply, and the data communication unit 11, the system control unit 12, the flow rate control unit 13, the inverter control unit 14, and the stationary blade control unit from the power supply unit 19 to each other. 24, the power supplied to the angle estimation unit 26, the storage unit 22, and the like is referred to as a control power source.

電源部19は、外部電源5からの電力と蓄電部18に蓄積されている電力とを合わせた電力を各機能部に分配するが、蓄電部18に蓄積されている電力を優先的に分配する。例えば、蓄電部18に蓄積されている電力で不足が生じる場合には、外部電源5から供給される電力と合わせた電力を各機能部に分配し、蓄電部18に蓄積されている電力が余る場合には、その余った電力を余剰電力として商用電源回生部20を介して商用電源(この例では、外部電源5)に回生し、他のコントローラおよびセンサ等に電力を供給する。   The power supply unit 19 distributes the combined power of the power from the external power supply 5 and the power stored in the power storage unit 18 to each functional unit, but preferentially distributes the power stored in the power storage unit 18. . For example, when a shortage occurs in the power stored in the power storage unit 18, the power combined with the power supplied from the external power supply 5 is distributed to each functional unit, and the power stored in the power storage unit 18 remains. In this case, the surplus power is regenerated as surplus power to the commercial power source (in this example, the external power source 5) via the commercial power source regeneration unit 20, and power is supplied to other controllers and sensors.

駆動部25は、後述する静翼制御部24によって設定されたモータの操作量に基づいて静翼17の羽根171を駆動することにより、ピッチ角度を調節する機能部である。例えば、駆動部25は、静翼17の羽根171を回動せるモータ250と、静翼制御部24に設定されたモータ250の操作量に基づいて、モータ250を駆動するための駆動信号(例えば電気信号)を生成する駆動回路(図示せず)と、モータ250の回転運動を羽根171の回転運動に変換する動力伝達機構(図示せず)とから構成されている。   The drive unit 25 is a functional unit that adjusts the pitch angle by driving the blades 171 of the stationary blade 17 based on the operation amount of the motor set by the stationary blade control unit 24 described later. For example, the drive unit 25 drives the motor 250 based on the operation amount of the motor 250 that rotates the blade 171 of the stationary blade 17 and the motor 250 set in the stationary blade control unit 24 (for example, A drive circuit (not shown) that generates an electrical signal) and a power transmission mechanism (not shown) that converts the rotational motion of the motor 250 into the rotational motion of the blade 171.

モータ250は、例えばステッピングモータである。以下、モータ250をステッピングモータ250と表記する場合がある。上記動力伝達機構は、例えば、モータの回転運動を静翼17の回動軸172の回転運動に変換することにより、回動軸172に連結されている羽根171を回動させて、静翼17のピッチ角度Agvを変化させる。上記動力伝達機構としては、例えば、従来から知られているリンク機構等を適用することができる。   The motor 250 is, for example, a stepping motor. Hereinafter, the motor 250 may be referred to as a stepping motor 250. For example, the power transmission mechanism converts the rotational motion of the motor into the rotational motion of the rotational shaft 172 of the stationary blade 17 to rotate the blade 171 connected to the rotational shaft 172, thereby rotating the stationary blade 17. The pitch angle Agv is changed. As the power transmission mechanism, for example, a conventionally known link mechanism can be applied.

なお、駆動部25の上記駆動回路および上記動力伝達機構は、ステッピングモータ250によって静翼17のピッチ角度を制御可能な構造を有していればよく、上記リンク機構に限定されるものではない。   Note that the drive circuit and the power transmission mechanism of the drive unit 25 are not limited to the link mechanism as long as the pitch angle of the stationary blade 17 can be controlled by the stepping motor 250.

静翼制御部24は、駆動部25を制御することにより、静翼17のピッチ角度を制御するための機能部である。具体的に、静翼制御部24は、静翼17のピッチ角度がピッチ角度目標値Agvrefと一致するように、駆動部25のステッピングモータ250の操作量を算出し、その操作量を駆動部25に設定する。より具体的には、静翼制御部24は、静翼17のピッチ角度Agvがピッチ角度目標値Agvrefと一致するようにステッピングモータ250の操作量としてのパルス数Pstmを算出し、駆動部25に設定する。パルス数Pstmが設定された駆動部25は、上記駆動回路によってパルス数Pstmに応じたパルス信号を生成し、ステッピングモータ250に供給することにより、静翼17の羽根171を回動させる。 The stationary blade control unit 24 is a functional unit for controlling the pitch angle of the stationary blade 17 by controlling the driving unit 25. Specifically, the stationary blade control unit 24 calculates the operation amount of the stepping motor 250 of the driving unit 25 so that the pitch angle of the stationary blade 17 matches the pitch angle target value Agv ref, and the operation amount is calculated as the driving unit. Set to 25. More specifically, the stationary blade control unit 24 calculates the number of pulses Pstm as the operation amount of the stepping motor 250 so that the pitch angle Agv of the stationary blade 17 matches the pitch angle target value Agv ref, and the driving unit 25. Set to. The drive unit 25 in which the pulse number Pstm is set generates a pulse signal corresponding to the pulse number Pstm by the drive circuit and supplies the pulse signal to the stepping motor 250 to rotate the blade 171 of the stationary blade 17.

角度検出部23は、静翼17のピッチ角度を検出する機能部である。角度検出部23は、例えば静翼17に取り付けられている。角度検出部23は、角度センサを有している。上記角度センサとしては、ポテンショメータ、ホールIC、インクリメンタルエンコーダ、およびアブソリュートエンコーダ等を例示することができる。また、角度検出部23は、上記角度センサによって検出した複数回分のピッチ角度の検出値Agv_rの情報を記憶することが可能なレジスタ等の記憶部(図示せず)を有している。   The angle detector 23 is a functional unit that detects the pitch angle of the stationary blade 17. The angle detection unit 23 is attached to the stationary blade 17, for example. The angle detector 23 has an angle sensor. Examples of the angle sensor include a potentiometer, a Hall IC, an incremental encoder, an absolute encoder, and the like. In addition, the angle detection unit 23 includes a storage unit (not shown) such as a register capable of storing information on the detected value Agv_r of a plurality of pitch angles detected by the angle sensor.

角度推定部26は、ステッピングモータ250の回転角度に基づいてピッチ角度Agvを推定する。より具体的には、角度推定部26は、下記式(4)を計算することによってピッチ角度の推定値Agv_e(n)を算出する。   The angle estimation unit 26 estimates the pitch angle Agv based on the rotation angle of the stepping motor 250. More specifically, the angle estimation unit 26 calculates the pitch angle estimation value Agv_e (n) by calculating the following equation (4).

ここで、Agv_e(n)は、ピッチ角度の推定値〔deg〕を示し、Agv_e(n−1)は直前に算出されたピッチ角度の推定値〔deg〕を示している。また、Astmは、ステッピングモータ250のステップ角度〔deg/Pstm〕であり、例えばモータ情報222として予め記憶部22に記憶されている。また、Pstmは、上述したように、ステッピングモータ250の操作量としてのパルス数であり、静翼制御部24によって算出された値である。   Here, Agv_e (n) represents an estimated value [deg] of the pitch angle, and Agv_e (n−1) represents an estimated value [deg] of the pitch angle calculated immediately before. Further, Astm is a step angle [deg / Pstm] of the stepping motor 250 and is stored in advance in the storage unit 22 as, for example, motor information 222. Further, Pstm is the number of pulses as the operation amount of the stepping motor 250 as described above, and is a value calculated by the stationary blade control unit 24.

例えば,ステッピングモータ250と静翼17の各羽根171との間の動力伝達機構に減速機構がない場合、式(4)に示すように、モータの回転角度を表す“Pstm×Astm”が静翼17のピッチ角度の変動量となる。このピッチ角度の変動量に、直前に算出したピッチ角度Agv_e(n−1)を加算することにより、ピッチ角度Agv_e(n)を求めることができる。   For example, when the power transmission mechanism between the stepping motor 250 and each blade 171 of the stationary blade 17 does not have a speed reduction mechanism, “Pstm × Astm” representing the rotation angle of the motor is represented by the equation (4). 17 pitch angle fluctuations. The pitch angle Agv_e (n) can be obtained by adding the pitch angle Agv_e (n-1) calculated immediately before to the variation amount of the pitch angle.

異常判定部27は、角度検出部23に異常があるか否かを判定する機能部である。具体的に、異常判定部27は、ステッピングモータ250の回転角度に基づいてピッチ角度の値Agv_ckを算出し、算出したピッチ角度の値Agv_ckが角度検出部23によるピッチ角度の検出値Agv_rと一致する場合に、角度検出部23に異常がないと判定し、算出したピッチ角度の値Agv_ckが角度検出部23によるピッチ角度の検出値Agv_rと一致しない場合に、角度検出部23に異常があると判定する。   The abnormality determination unit 27 is a functional unit that determines whether or not the angle detection unit 23 has an abnormality. Specifically, the abnormality determination unit 27 calculates a pitch angle value Agv_ck based on the rotation angle of the stepping motor 250, and the calculated pitch angle value Agv_ck matches the detected pitch angle value Agv_r by the angle detection unit 23. In this case, it is determined that there is no abnormality in the angle detection unit 23, and it is determined that there is an abnormality in the angle detection unit 23 when the calculated pitch angle value Agv_ck does not match the detected pitch angle value Agv_r by the angle detection unit 23. To do.

より具体的には、異常判定部27は、下記式(5)を計算することによってピッチ角度Agv_ckを算出する。   More specifically, the abnormality determination unit 27 calculates the pitch angle Agv_ck by calculating the following equation (5).

ここで、Agv_ck(n)はピッチ角度の推定値〔deg〕を示し、Agv_r(n−1)は直前に角度検出部23によって検出されたピッチ角度の検出値〔deg〕を示している。また、AstmおよびPstmは、上述の式(4)と同様であり、記憶部22にモータ情報222として記憶されている情報を用いる。   Here, Agv_ck (n) indicates an estimated value [deg] of the pitch angle, and Agv_r (n−1) indicates a detected value [deg] of the pitch angle detected by the angle detector 23 immediately before. Further, Astm and Pstm are the same as those in the above-described equation (4), and information stored as the motor information 222 in the storage unit 22 is used.

式(5)に示すように、直前に角度検出部23によって検出されたピッチ角度の検出値Agv_r(n−1)に、ピッチ角度の変動量(モータの回転角度)を表す“Pstm×Astm”を加算することにより、角度検出部23の異常判定に用いるピッチ角度の値Agv_ck(n)が求まる。   As shown in the equation (5), “Pstm × Astm” representing the variation amount of the pitch angle (rotation angle of the motor) in the detected value Agv_r (n−1) of the pitch angle detected by the angle detection unit 23 immediately before. Is added, the pitch angle value Agv_ck (n) used for the abnormality determination of the angle detector 23 is obtained.

選択部28は、異常判定部27の判定結果に基づいて、角度検出部23によるピッチ角度の検出値Agv_r(n)、および角度推定部26によるピッチ角度の推定値Agv_e(n)の何れか一方を選択して、流量推定部131に与える。   Based on the determination result of the abnormality determination unit 27, the selection unit 28 selects either the pitch angle detection value Agv_r (n) by the angle detection unit 23 or the pitch angle estimation value Agv_e (n) by the angle estimation unit 26. Is given to the flow rate estimation unit 131.

具体的に、選択部28は、異常判定部27によって異常がないと判定された場合には、角度検出部23によって検出されたピッチ角度の検出値Agv_r(n)を選択して流量推定部131に与える。流量推定部131は、入力されたピッチ角度の検出値Agv_r(n)をピッチ角度Agvとして、上述した手法により流量を推定する。
一方、選択部28は、異常判定部27によって異常があると判定された場合には、角度推定部26によって算出されたピッチ角度の推定値Agv_e(n)を選択して流量推定部131に与える。流量推定部131は、入力されたピッチ角度の推定値Agv_e(n)をピッチ角度Agvとして、上述した手法により流量を推定する。
Specifically, when the abnormality determination unit 27 determines that there is no abnormality, the selection unit 28 selects the pitch angle detection value Agv_r (n) detected by the angle detection unit 23 and selects the flow rate estimation unit 131. To give. The flow rate estimation unit 131 estimates the flow rate by the above-described method using the input pitch angle detection value Agv_r (n) as the pitch angle Agv.
On the other hand, when the abnormality determination unit 27 determines that there is an abnormality, the selection unit 28 selects the pitch angle estimated value Agv_e (n) calculated by the angle estimation unit 26 and gives it to the flow rate estimation unit 131. . The flow rate estimation unit 131 estimates the flow rate by the above-described method using the input pitch angle estimation value Agv_e (n) as the pitch angle Agv.

次に、実施の形態1に係る流量制御装置100による静翼の制御の流れについて説明する。
図12は、実施の形態1に係る流量制御装置100による静翼17の制御の流れを示すフロー図である。
例えば電源投入後の初期状態では、流量制御装置100は、通常モードに設定される(S1)。上述したように、通常モードでは、流量制御装置100は、角度検出部23による検出結果を用いて流量制御を行う。
Next, the flow of stator blade control by the flow control device 100 according to Embodiment 1 will be described.
FIG. 12 is a flowchart showing a flow of control of the stationary blade 17 by the flow control device 100 according to the first embodiment.
For example, in the initial state after the power is turned on, the flow control device 100 is set to the normal mode (S1). As described above, in the normal mode, the flow control device 100 performs flow control using the detection result by the angle detection unit 23.

通常モードにおいて、流量制御部13(ピッチ角度目標値算出部133)によって算出されたピッチ角度目標値Agvrefが静翼制御部24に設定(入力)されると、ピッチ角度の調節が行われる(S2)。 In the normal mode, when the pitch angle target value Agv ref calculated by the flow rate controller 13 (pitch angle target value calculator 133) is set (input) to the stationary blade controller 24, the pitch angle is adjusted ( S2).

図13は、通常モードにおけるピッチ角度の調節の流れを示す図である。
図13に示すように、通常モードでは、静翼制御部24が、静翼17のピッチ角度がピッチ角度目標値Agvrefとなるパルス数Pstmを算出し、算出したパルス数Pstmをモータの操作量として駆動部25に設定する(S21)。パルス数Pstmの算出方法は、上述した式(4)と同等の関係式を用いて算出することができる。例えば、初期状態(Agv_r(n−1)=0)から初めてピッチ角度を変更する場合には、上記式(4)のAgv_e(n)に“Agvref”を代入し、Agv_e(n−1)に“0”を代入し、Astmとして記憶部22に記憶された値を代入して、Pstmについて解くことにより、ピッチ角度がピッチ角度目標値Agvrefとなるパルス数Pstmを算出ことができる。
このとき、静翼制御部24は、駆動部25に設定したパルス数Pstmの情報を異常判定部27にも設定(入力)する。
FIG. 13 is a diagram showing a flow of adjusting the pitch angle in the normal mode.
As shown in FIG. 13, in the normal mode, the stationary blade control unit 24 calculates the number of pulses Pstm at which the pitch angle of the stationary blade 17 becomes the pitch angle target value Agv ref, and the calculated number of pulses Pstm is the amount of operation of the motor. To the drive unit 25 (S21). The method of calculating the number of pulses Pstm can be calculated using a relational expression equivalent to the above-described expression (4). For example, when the pitch angle is changed for the first time from the initial state (Agv_r (n−1) = 0), “Agv ref ” is substituted into Agv_e (n) in the above equation (4), and Agv_e (n−1) By substituting “0” into Ast and substituting the value stored in the storage unit 22 as Astm and solving for Pstm, the number of pulses Pstm at which the pitch angle becomes the pitch angle target value Agv ref can be calculated.
At this time, the stationary blade control unit 24 also sets (inputs) information on the pulse number Pstm set in the driving unit 25 to the abnormality determination unit 27.

駆動部25は、設定されたパルス数Pstmに基づいてステッピングモータ250を駆動する(S22)。これにより、静翼17のピッチ角度がピッチ角度目標値Agvrefと一致するように、羽根171が回動する。 The drive unit 25 drives the stepping motor 250 based on the set number of pulses Pstm (S22). Accordingly, the blade 171 rotates so that the pitch angle of the stationary blade 17 matches the pitch angle target value Agv ref .

図12のステップS2の後、異常判定部27が、設定されたパルス数Pstmに基づいて角度検出部23の異常判定処理を開始する(S3)。   After step S2 in FIG. 12, the abnormality determination unit 27 starts the abnormality determination process of the angle detection unit 23 based on the set number of pulses Pstm (S3).

図14は、ステップS3の異常判定処理の流れを示す図である。
図14に示すように、先ず、異常判定部27は、設定されたパルス数Pstmと、記憶部22から読み出したステップ角度Astmと、角度検出部23によって直前に検出されたピッチ角度の検出値Agv_r(n−1)とに基づいて、上述した式(5)を計算することにより、ピッチ角度の推定値Agv_ck(n)を算出する(S31)。
FIG. 14 is a diagram illustrating the flow of the abnormality determination process in step S3.
As illustrated in FIG. 14, first, the abnormality determination unit 27 sets the set pulse number Pstm, the step angle Astm read from the storage unit 22, and the detected value Agv_r of the pitch angle detected immediately before by the angle detection unit 23. Based on (n-1), the above-described equation (5) is calculated to calculate the estimated pitch angle value Agv_ck (n) (S31).

次に、異常判定部27は、ステップS31で算出したピッチ角度の推定値Agv_ck(n)と、角度検出部23によって検出されたその時点でのピッチ角度の検出値Agv_r(n)とが一致するか否かを判定する(S32)。ピッチ角度の推定値Agv_ck(n)とピッチ角度の検出値Agv_r(n)とが一致する場合には、異常判定部27は、角度検出部23に異常はないと判定する(S33)。一方、ピッチ角度の推定値Agv_ck(n)とピッチ角度の検出値Agv_r(n)とが一致しない場合には、異常判定部27は、角度検出部23に異常があると判定する(S34)。   Next, the abnormality determination unit 27 matches the estimated pitch angle value Agv_ck (n) calculated in step S31 with the detected pitch angle value Agv_r (n) detected by the angle detection unit 23 at that time. It is determined whether or not (S32). When the estimated pitch angle value Agv_ck (n) and the detected pitch angle value Agv_r (n) match, the abnormality determination unit 27 determines that the angle detection unit 23 has no abnormality (S33). On the other hand, if the estimated pitch angle value Agv_ck (n) and the detected pitch angle value Agv_r (n) do not match, the abnormality determination unit 27 determines that the angle detection unit 23 is abnormal (S34).

ステップS3の異常判定処理において、“異常なし”と判定された場合には、図12に示すように、静翼制御部24が、ピッチ角度目標値Agvrefが変更されたか否かを判定する(S4)。ピッチ角度目標値Agvrefが変更された場合には、ステップS2に戻り、ピッチ角度が変更されたピッチ角度目標値Agvrefとなるように、通常モードにおいて上述の処理(S2,S3)が実行される。ステップS4において、ピッチ角度目標値Agvrefが変更されていない場合には、ピッチ角度目標値Agvrefが変更されるまで、ピッチ角度を固定する。 If it is determined that there is no abnormality in the abnormality determination process in step S3 , as shown in FIG. 12, the stationary blade control unit 24 determines whether or not the pitch angle target value Agv ref has been changed ( S4). When the pitch angle target value Agv ref is changed, the process returns to step S2, and the above-described processing (S2, S3) is executed in the normal mode so that the pitch angle target value Agv ref is changed. The In step S4, when the pitch angle target value Agvref is not changed, the pitch angle is fixed until the pitch angle target value Agv ref is changed.

一方、ステップS3の異常判定処理において、“異常あり”と判定された場合には、図12に示すように、流量制御装置100は、通常モードから角度センサレスモードに移行する(S5)。角度センサレスモードでは、流量制御装置100は、角度検出部23の検出結果を用いずに流量制御を行う。 On the other hand, if it is determined that there is “abnormal” in the abnormality determination processing in step S3 , the flow control device 100 shifts from the normal mode to the angle sensorless mode as shown in FIG. In the angle sensorless mode, the flow control device 100 performs flow control without using the detection result of the angle detection unit 23.

具体的には、流量制御装置100の動作モードが角度センサレスモードに移行した場合、先ず、静翼制御部24がステッピングモータ250を原点復帰させる(S6)。例えば、ステッピングモータ250が原点に来たことを検出するためのスイッチを別途設けておき、静翼制御部24がステッピングモータ250を動作させ、上記スイッチから検出信号が出力されたらステッピングモータ250の動作を停止する。
次に、角度推定部26が、ピッチ角度の推定値Agv_eの初期値を“0”に設定する(S7)。その後、ピッチ角度の調節が行われる(S8)。
Specifically, when the operation mode of the flow control device 100 shifts to the angle sensorless mode, first, the stationary blade controller 24 returns the stepping motor 250 to the origin (S6). For example, a switch for detecting that the stepping motor 250 has reached the origin is provided separately, and the stationary blade control unit 24 operates the stepping motor 250, and when a detection signal is output from the switch, the operation of the stepping motor 250 is performed. To stop.
Next, the angle estimation unit 26 sets the initial value of the pitch angle estimation value Agv_e to “0” (S7). Thereafter, the pitch angle is adjusted (S8).

図15は、角度センサレスモードにおけるピッチ角度の調節の流れを示す図である。
図15に示すように、通常モードと同様に、静翼制御部24が、ピッチ角度がピッチ角度目標値Agv ref となるパルス数Pstmを算出して駆動部25に設定し(S81)、駆動部25が、設定されたパルス数Pstmに基づいてステッピングモータ250を駆動する(S82)。
このとき、静翼制御部24が、駆動部25に設定したパルス数Pstmの情報を角度推定部26にも設定(入力)する。
FIG. 15 is a diagram illustrating a flow of adjusting the pitch angle in the angle sensorless mode.
As shown in FIG. 15, as in the normal mode, the stationary blade control unit 24 calculates the number of pulses Pstm at which the pitch angle becomes the pitch angle target value Agv ref and sets it in the drive unit 25 (S81). 25 drives the stepping motor 250 based on the set number of pulses Pstm (S82).
At this time, the stationary blade control unit 24 also sets (inputs) information on the pulse number Pstm set in the driving unit 25 to the angle estimation unit 26.

次に、角度推定部26が、上述したように、設定されたパルス数Pstmに基づいて上記(4)を計算することにより、ピッチ角度の推定値Agv_e(n)を算出する(S83)。 Next, as described above, the angle estimator 26 calculates the above formula (4) based on the set number of pulses Pstm, thereby calculating the estimated pitch angle value Agv_e (n) (S83).

例えば、ステッピングモータ250を原点復帰させた直後の最初(1回目)に実行されるステップS83では、式(4)の“Agv_e(n−1)”として、ステップS7で設定されたピッチ角度の推定値Agv_eの初期値(=0)が代入され、ピッチ角度の推定値Agv_e(n)が算出される。一方、2回目以降に実行されるステップS83では、式(4)の“Agv_e(n−1)”として、直前のステップS83において算出したピッチ角度の推定値が代入されて、ピッチ角度の推定値Agv_e(n)が算出される。 For example, in step S83, which is executed first (first time) immediately after the stepping motor 250 returns to the origin, the pitch angle set in step S7 is estimated as “Agv_e (n−1)” in equation (4). The initial value (= 0) of the value Agv_e is substituted, and the estimated pitch angle value Agv_e (n) is calculated. On the other hand, in the step S83 executed after the second time, the estimated value of the pitch angle calculated in the immediately preceding step S83 is substituted as “Agv_e (n−1)” of the equation (4), and the estimated value of the pitch angle is substituted. Agv_e (n) is calculated.

すなわち、角度推定部26は、モータを原点復帰させたときのピッチ角度の初期値(Agv_e=0)に対して、モータの操作量(例えばパルス数Pstm)に応じたモータの回転角度を累積加算または減算することにより、ピッチ角度の推定値Agv_e(n)を算出する。   That is, the angle estimation unit 26 cumulatively adds the rotation angle of the motor corresponding to the operation amount of the motor (for example, the number of pulses Pstm) to the initial value of the pitch angle (Agv_e = 0) when the motor is returned to the origin. Alternatively, the estimated value of the pitch angle Agv_e (n) is calculated by subtraction.

その後、ステップS8が完了すると、図12に示すように、静翼制御部24がピッチ角度目標値Agvrefが変更されたか否かを判定する(S9)。ピッチ角度目標値Agvrefが変更された場合には、ステップS8に戻り、ピッチ角度が変更後のピッチ角度目標値Agvrefに一致するように上述の処理(S81〜S83)が実行される。一方、ステップS9において、ピッチ角度目標値Agvrefが変更されていない場合には、ピッチ角度目標値Agvrefが変更されるまで、ピッチ角度が固定される。
以上の手順により、静翼17の制御が行われる。
Thereafter, when step S8 is completed, as shown in FIG. 12, the stationary blade control unit 24 determines whether or not the pitch angle target value Agv ref has been changed (S9). When the pitch angle target value Agv ref is changed, the process returns to step S8, and the above-described processing (S81 to S83) is executed so that the pitch angle matches the changed pitch angle target value Agv ref . On the other hand, when the pitch angle target value Agv ref is not changed in step S9, the pitch angle is fixed until the pitch angle target value Agv ref is changed.
The stationary blade 17 is controlled by the above procedure.

最後に、流量制御装置100による全体的な動作の流れについて説明する。
先ず、流量制御装置100は、冷温水の供給先の負荷変動により、空調制御装置4からの冷温水の新たな流量目標値Qrefをデータ通信部11によって受信する。データ通信部11によって受信した流量目標値Qrefは、システム制御部12へ送られる。
Finally, the overall operation flow of the flow control device 100 will be described.
First, the flow rate control device 100 receives the new flow rate target value Q ref of the cold / hot water from the air conditioning control device 4 by the data communication unit 11 due to the load fluctuation of the cold / hot water supply destination. The flow rate target value Q ref received by the data communication unit 11 is sent to the system control unit 12.

次に、システム制御部12は、流量目標値Qrefの情報を流量制御部13へ送る。流量制御部13では、先ず、流量推定部131が、インバータ制御部14によって算出されたタービン160の角速度ωおよびトルクTの情報と、ピッチ角度の情報とに基づいて上述した手法により流量推定値QZを算出する。ここで、上記ピッチ角度の情報は、上述したように、通常モードの場合にはピッチ角度の検出値Agv_rであり、角度センサレスモードの場合には角度推定部26によって推定されたピッチ角度の推定値Agv_eである。 Next, the system control unit 12 sends information on the flow rate target value Q ref to the flow rate control unit 13. In the flow rate control unit 13, first, the flow rate estimation unit 131 performs the flow rate estimation value Q by the above-described method based on the information on the angular velocity ω and torque T of the turbine 160 calculated by the inverter control unit 14 and the information on the pitch angle. Z is calculated. Here, as described above, the pitch angle information is the detected pitch angle value Agv_r in the normal mode, and the estimated pitch angle value estimated by the angle estimation unit 26 in the angle sensorless mode. Agv_e.

その後、トルク目標値算出部132は、流量推定部131によって算出された流量推定値QZが流量目標値Qrefに一致するようなトルク目標値Trefを上述した手法により算出し、インバータ制御部14に送る。また、ピッチ角度目標値算出部133は、流量推定部131によって算出された流量推定値QZが流量目標値Qrefに一致するようなピッチ角度目標値Agvrefを上述した手法により算出し、静翼制御部24に送る。 Thereafter, the torque target value calculation unit 132 calculates the approach flow estimate Q Z calculated by the flow estimation unit 131 is described above the torque target value T ref to conform to the target flow rate value Q ref, the inverter control unit 14 The pitch angle target value calculation unit 133 calculates the approach flow estimate Q Z calculated by the flow estimation unit 131 is described above pitch angle target value AgV ref to conform to the target flow rate value Q ref, electrostatic This is sent to the blade control unit 24.

インバータ制御部14は、流量制御部13からのトルク目標値Trefを受けて、発電機16の発電機16のトルクTがトルク目標値Trefと一致するような相電圧設定値を算出してインバータ15へ送り、インバータ15は、インバータ制御部14からの相電圧設定値を受けて、発電機16の固定子161の固定子巻線に上記相電圧設定値に応じた相電圧を供給する。 The inverter control unit 14 receives the torque target value T ref from the flow rate control unit 13 and calculates a phase voltage set value such that the torque T of the generator 16 of the generator 16 matches the torque target value T ref. The inverter 15 receives the phase voltage setting value from the inverter control unit 14 and supplies the phase voltage corresponding to the phase voltage setting value to the stator winding of the stator 161 of the generator 16.

また、静翼制御部24は、ピッチ角度目標値算出部133からのピッチ角度目標値Agvrefを受けて、静翼17のピッチ角度がピッチ角度目標値Agvrefと一致するように、ステッピングモータ250を駆動する。このとき、静翼制御部24は、上述したように、異常判定部27による判定結果に応じて通常モードまたは角度センサレスモードの何れかのモードにおいて、ステッピングモータ250を駆動して静翼17の各羽根171を回動させることにより、静翼17のピッチ角度を調節する。 Further, the stationary blade control unit 24 receives the pitch angle target value Agv ref from the pitch angle target value calculation unit 133, and the stepping motor 250 so that the pitch angle of the stationary blade 17 matches the pitch angle target value Agv ref. Drive. At this time, as described above, the stationary blade control unit 24 drives the stepping motor 250 in each of the normal mode and the angle sensorless mode according to the determination result by the abnormality determination unit 27, and each of the stationary blades 17 is operated. The pitch angle of the stationary blade 17 is adjusted by rotating the blade 171.

以上の制御により、発電機16のトルクTがトルク目標値Trefに合わせ込まれるとともに、静翼17のピッチ角度がピッチ角度目標値Agvrefに合わせ込まれ、流量制御装置100内の流路を流れる冷温水の流量が流量目標値Qrefとなるように調節される。 With the above control, the torque T of the generator 16 is adjusted to the torque target value T ref and the pitch angle of the stationary blade 17 is adjusted to the pitch angle target value Agv ref. The flow rate of the flowing cold / hot water is adjusted so as to become the flow rate target value Q ref .

以上、本発明に係る流量制御装置によれば、静翼のピッチ角度を検出する角度検出部23に異常がない場合には、角度検出部23によるピッチ角度の検出値Agv_rを用いて流量制御を行い、角度検出部23に異常がある場合には、角度検出部23を用いずに、角度推定部26によるピッチ角度の推定値Agv_eを用いて流量制御を行うので、流量制御の精度を保ちつつ、流量制御装置の信頼性を向上させることが可能となる。すなわち、本流量制御装置が過酷な環境下に設置された場合であっても、角度センサを用いた高精度な流量制御を行うことができ、且つ角度センサが故障した場合であっても、演算によってピッチ角度を推定して流量制御を行うので、角度センサの信頼性に起因する流量制御装置の信頼性の低下を回避することができる。   As described above, according to the flow control device of the present invention, when there is no abnormality in the angle detection unit 23 that detects the pitch angle of the stationary blade, the flow control is performed using the detected pitch angle value Agv_r by the angle detection unit 23. If the angle detection unit 23 is abnormal, the flow rate control is performed using the estimated pitch angle value Agv_e by the angle estimation unit 26 without using the angle detection unit 23, so that the accuracy of the flow rate control is maintained. The reliability of the flow control device can be improved. That is, even when this flow control device is installed in a harsh environment, high-precision flow control using the angle sensor can be performed, and even if the angle sensor breaks down, the calculation is performed. Therefore, the flow rate control is performed by estimating the pitch angle, so that it is possible to avoid a decrease in the reliability of the flow rate control device due to the reliability of the angle sensor.

また、本発明に係る流量制御装置によれば、角度センサ(角度検出部23)が故障した場合であっても流量制御を継続することができるので、故障した角度センサを交換するまでの期間に流量制御装置を停止することを回避することができ、ユーザの利便性が増す。   In addition, according to the flow control device of the present invention, flow control can be continued even when the angle sensor (angle detection unit 23) fails, so in the period until the failed angle sensor is replaced. Stopping the flow control device can be avoided, and convenience for the user is increased.

また、本流量制御装置によれば、モータの操作量(例えばパルス数Pstm)に応じたモータの回転角度(Pstm×Astm)に基づいて算出したピッチ角度の値(Agv_ck(n))とピッチ角度目標値Agvrefとを比較することにより、角度検出部23の異常の有無を判定するので、複雑な演算処理を用いることなく、高精度な角度検出部23の異常判定が可能となる。 Further, according to the present flow control device, the pitch angle value (Agv_ck (n)) and the pitch angle calculated based on the motor rotation angle (Pstm × Astm) corresponding to the motor operation amount (for example, the number of pulses Pstm). By comparing the target value Agv ref with the presence or absence of an abnormality in the angle detection unit 23, it is possible to determine the abnormality of the angle detection unit 23 with high accuracy without using complicated calculation processing.

更に、静翼の羽根を回動させるモータとして、ステッピングモータを用いることにより、静翼のピッチ角度の高精度な制御が可能となるとともに、モータの回転角度(Pstm×Astm)の算出が容易となる。   Furthermore, by using a stepping motor as a motor for rotating the vanes of the stationary blades, it becomes possible to control the pitch angle of the stationary blades with high accuracy and to easily calculate the rotation angle (Pstm × Astm) of the motor. Become.

なお、実施の形態1に係る流量制御装置100では、通常モードおよび角度センサレスモードにおけるピッチ角度の調節に係る処理において、ピッチ角度目標値Agvrefから必要なステッピングモータ250の操作量(パルス数Pstm)を算出し、その操作量に基づいてステッピングモータ250を駆動する制御手法を例示したが、これに限定されるものではない。例えば、静翼による流量制御には高速な応答が必要ないことから、例えばステッピングモータ250を単位ステップずつ回転させ、静翼17のピッチ角度がピッチ角度目標値Agvrefに一致したら、ステッピングモータ250の回転を止める制御手法を採用することも可能である。以下に、通常モードにおけるピッチ角度の調節に係る処理(ステップS2)の別の一例と、角度センサレスモードにおけるピッチ角度の調節に係る処理(ステップS8)の別の一例を夫々示す。 In the flow control device 100 according to the first embodiment, the required operation amount of the stepping motor 250 (number of pulses Pstm) from the pitch angle target value Agv ref in the processing related to the adjustment of the pitch angle in the normal mode and the angle sensorless mode. The control method for calculating the stepping motor 250 based on the operation amount is exemplified, but the present invention is not limited to this. For example, since the flow rate control by the stationary blade does not require a high-speed response, for example, when the stepping motor 250 is rotated by unit step and the pitch angle of the stationary blade 17 matches the pitch angle target value Agv ref , the stepping motor 250 It is also possible to adopt a control method for stopping the rotation. Hereinafter, another example of the process related to the adjustment of the pitch angle in the normal mode (step S2) and another example of the process related to the adjustment of the pitch angle in the angle sensorless mode (step S8) will be described.

図16は、通常モードにおけるピッチ角度の調整に係る処理(ステップS2)の別の一例を示すフロー図である。
上述した図13の処理フローと同様に、算出されたピッチ角度目標値Agvrefが静翼制御部24に入力(設定)されると、静翼制御部24は、ピッチ角度の検出値Agv_rがピッチ角度目標値Agvrefに一致するまで、単位パルス数Pstm_0を駆動部25に繰り返し設定することにより、ステッピングモータを段階的に回転させる。
FIG. 16 is a flowchart showing another example of the process (step S2) relating to the adjustment of the pitch angle in the normal mode.
Similarly to the processing flow of FIG. 13 described above, when the calculated pitch angle target value Agv ref is input (set) to the stationary blade control unit 24, the stationary blade control unit 24 sets the detected pitch angle value Agv_r to the pitch. The stepping motor is rotated stepwise by repeatedly setting the unit pulse number Pstm_0 in the driving unit 25 until it matches the target angle value Agv ref .

具体的には、先ず、静翼制御部24は、単位パルス数Pstm_0を駆動部25に設定する(S24)。ここで、単位パルス数Pstm_0は、1以上の値であればよく、その値を特に限定されない。   Specifically, first, the stationary blade control unit 24 sets the unit pulse number Pstm_0 in the driving unit 25 (S24). Here, the unit pulse number Pstm_0 may be a value of 1 or more, and the value is not particularly limited.

次に、駆動部25が、設定されたパルス数Pstm_0に基づいてステッピングモータ250を駆動する(S25)。次に、静翼制御部24が、角度検出部23によって検出されたピッチ角度の検出値Agv_r(n)とピッチ角度目標値Agvrefが一致するか否かを判定する(S26)。ピッチ角度の検出値Agv_r(n)とピッチ角度目標値Agvrefが一致しない場合には、再び、ステップS24に戻り、ピッチ角度の検出値Agv_r(n)がピッチ角度目標値Agv ref に一致するまで、駆動部25に設定するパルス数をPstm_0ずつ増加させてステッピングモータ250を段階的に回転させる(S24〜S26)。一方、ピッチ角度の検出値Agv_r(n)とピッチ角度目標値Agvrefが一致した場合には、ステッピングモータ250の回転を停止し、静翼17の回転を停止させる(S27)。 Next, the drive unit 25 drives the stepping motor 250 based on the set number of pulses Pstm_0 (S25). Next, the stationary blade control unit 24 determines whether or not the pitch angle detection value Agv_r (n) detected by the angle detection unit 23 matches the pitch angle target value Agv ref (S26). If the pitch angle detection value Agv_r (n) and the pitch angle target value Agv ref do not match, the process returns to step S24 again until the pitch angle detection value Agv_r (n) matches the pitch angle target value Agv ref. Then, the number of pulses set in the drive unit 25 is increased by Pstm_0 and the stepping motor 250 is rotated stepwise (S24 to S26). On the other hand, when the detected pitch angle value Agv_r (n) matches the target pitch angle value Agv ref , the rotation of the stepping motor 250 is stopped and the rotation of the stationary blade 17 is stopped (S27).

図17は、角度センサレスモードにおけるピッチ角度の調節に係る処理(ステップS8)の別の一例を示すフロー図である。
上述した図15の処理フローと同様に、ステッピングモータ250が原点復帰し(S6)、ピッチ角度の推定値Agv_eの初期値が“0”に設定されると(S7)、静翼制御部24は、ピッチ角度の推定値Agv_eがピッチ角度目標値Agvrefに一致するまで、単位パルス数Pstm_0を駆動部25に繰り返し設定することにより、ステッピングモータを段階的に回転させる。
FIG. 17 is a flowchart showing another example of the process (step S8) relating to the adjustment of the pitch angle in the angle sensorless mode.
Similarly to the processing flow of FIG. 15 described above, when the stepping motor 250 returns to the origin ( S6 ) and the initial value of the pitch angle estimated value Agv_e is set to "0" (S7), the stationary blade control unit 24 The stepping motor is rotated stepwise by repeatedly setting the unit pulse number Pstm_0 in the drive unit 25 until the estimated pitch angle value Agv_e matches the target pitch angle value Agv ref .

具体的には、先ず、通常モードの場合と同様に(図16参照)、静翼制御部24が単位パルス数Pstm_0を駆動部25に設定し(S24)、駆動部25が設定されたパルス数Pstm_0に基づいてステッピングモータ250を駆動する(S25)。   Specifically, first, as in the normal mode (see FIG. 16), the stationary blade control unit 24 sets the unit pulse number Pstm_0 in the drive unit 25 (S24), and the drive unit 25 sets the number of pulses. The stepping motor 250 is driven based on Pstm_0 (S25).

次に、角度推定部26が、設定されたパルス数Pstm_0に基づいて、ピッチ角度の推定値Agv_e(n)を算出する(S86)。算出方法は、図15の場合と同様である。   Next, the angle estimation unit 26 calculates a pitch angle estimated value Agv_e (n) based on the set number of pulses Pstm_0 (S86). The calculation method is the same as in the case of FIG.

次に、静翼制御部24が、ステップS86で算出したピッチ角度の推定値Agv_e(n)とピッチ角度目標値Agvrefが一致するか否かを判定する(S87)。ピッチ角度の推定値Agv_e(n)とピッチ角度目標値Agvrefとが一致しない場合には、再び、図17のステップS24に戻り、ピッチ角度の推定値Agv_e(n)がピッチ角度目標値Agvrefに一致するまで、駆動部25に設定するパルス数をPstm_0ずつ増加させてステッピングモータ250を段階的に回転させる(S24〜S87)。一方、ピッチ角度の推定値Agv_e(n)とピッチ角度目標値Agvrefとが一致した場合には、ステッピングモータ250の回転を停止し、静翼17の回転を停止させる(S88)。 Next, the stationary blade control unit 24 determines whether or not the estimated pitch angle value Agv_e (n) calculated in step S86 matches the target pitch angle value Agv ref (S87). If the estimated pitch angle value Agv_e (n) and the target pitch angle value Agv ref do not match, the process returns to step S24 in FIG. 17 again, and the estimated pitch angle value Agv_e (n) becomes the desired pitch angle value Agv ref. The stepping motor 250 is rotated step by step by increasing the number of pulses set in the drive unit 25 by Pstm_0 until they coincide with each other (S24 to S87). On the other hand, when the estimated pitch angle value Agv_e (n) matches the pitch angle target value Agv ref , the rotation of the stepping motor 250 is stopped and the rotation of the stationary blade 17 is stopped (S88).

以上の処理フローによれば、図13および図15に示した処理フローと同様に、ステッピングモータ250を用いた静翼17のピッチ角度の調節を実現することができる。   According to the above processing flow, it is possible to realize the adjustment of the pitch angle of the stationary blade 17 using the stepping motor 250 as in the processing flow shown in FIGS. 13 and 15.

≪実施の形態2≫
図18は、実施の形態2に係る流量制御装置の内部構成を示すブロック図である。
実施の形態2に係る流量制御装置101は、ステッピングモータの代わりに同期モータを有し、その同期モータの回転角度に基づいて静翼のピッチ角度を算出する点において、実施の形態1に係る流量制御装置100と相違し、その他の点においては実施の形態1に係る流量制御装置100と同様である。なお、以下では、実施の形態2に係る流量制御装置101における実施の形態1に係る流量制御装置100と相違する点について詳細に説明し、実施の形態1に係る流量制御装置100と同一の内容については、詳細な説明を省略する。
<< Embodiment 2 >>
FIG. 18 is a block diagram illustrating an internal configuration of the flow control device according to the second embodiment.
The flow control device 101 according to the second embodiment has a synchronous motor instead of the stepping motor, and the flow rate according to the first embodiment is calculated in that the pitch angle of the stationary blade is calculated based on the rotation angle of the synchronous motor. Unlike the control device 100, the other points are the same as those of the flow control device 100 according to the first embodiment. In the following description, the flow control device 101 according to the second embodiment will be described in detail with respect to differences from the flow control device 100 according to the first embodiment, and the same contents as the flow control device 100 according to the first embodiment. The detailed description is omitted.

図18に示すように、流量制御装置101は、ステッピングモータ250の代わりに同期モータ350を有する。ここで、同期モータ350は、供給される交流電源(例えば50Hzまたは60Hzの商用電源)が生成する回転磁界によって回転するモータである。   As shown in FIG. 18, the flow control device 101 includes a synchronous motor 350 instead of the stepping motor 250. Here, the synchronous motor 350 is a motor that is rotated by a rotating magnetic field generated by a supplied AC power supply (for example, a commercial power supply of 50 Hz or 60 Hz).

静翼制御部34は、静翼17のピッチ角度がピッチ角度目標値Agvrefと一致するように、駆動部35を構成する同期モータ350の操作量を算出し、その操作量に基づいて同期モータ350を駆動する。より具体的には、静翼制御部34は、静翼17のピッチ角度がピッチ角度目標値Agvrefと一致するように、同期モータ350の操作量として、モータに電力を供給する時間(以下、「駆動時間」という。)Tsmを算出し、駆動部35に設定する。駆動時間Tsmが設定された駆動部35は、駆動回路によって、駆動時間Tsmの期間だけ同期モータ350に対して交流電力を供給することにより、同期モータ350を駆動し、静翼17の羽根171を回動させる。 The stationary blade control unit 34 calculates the operation amount of the synchronous motor 350 constituting the drive unit 35 so that the pitch angle of the stationary blade 17 matches the pitch angle target value Agv ref, and the synchronous motor is based on the operation amount. 350 is driven. More specifically, the stationary blade control unit 34 supplies time to the motor as the operation amount of the synchronous motor 350 (hereinafter, referred to as the operation amount of the synchronous motor 350 so that the pitch angle of the stationary blade 17 matches the pitch angle target value Agv ref) . This is referred to as “driving time.” Tsm is calculated and set in the driving unit 35. The drive unit 35 in which the drive time Tsm is set supplies the AC power to the synchronous motor 350 only during the drive time Tsm by the drive circuit, thereby driving the synchronous motor 350 and causing the blades 171 of the stationary blades 17 to move. Rotate.

角度推定部36は、駆動部35を構成する同期モータ350の回転角度に基づいてピッチ角度Agvを推定する。より具体的には、角度推定部36は、下記式(6)を計算することによってピッチ角度の推定値Agv_e(n)を算出する。   The angle estimation unit 36 estimates the pitch angle Agv based on the rotation angle of the synchronous motor 350 constituting the drive unit 35. More specifically, the angle estimation unit 36 calculates the estimated pitch angle value Agv_e (n) by calculating the following equation (6).

ここで、Nは同期モータ350の同期回転数〔rpm〕、Gは同期モータ350と静翼17の羽根171との間の減速比である。同期回転数Nおよび減速比Gの情報は、例えばモータ情報222として予め記憶部22に記憶されている。また、Tsmは、上述したように同期モータ350の操作量としての駆動時間であり、静翼制御部34によって算出された値である。   Here, N is the synchronous rotation speed [rpm] of the synchronous motor 350, and G is the reduction ratio between the synchronous motor 350 and the blades 171 of the stationary blade 17. Information on the synchronous rotation speed N and the reduction ratio G is stored in advance in the storage unit 22 as, for example, motor information 222. Further, Tsm is the driving time as the operation amount of the synchronous motor 350 as described above, and is a value calculated by the stationary blade control unit 34.

式(6)に示すように、同期モータ350の回転角度を表す“N×Tsm/60”に“360〔deg〕/Gを乗算したものが、静翼17のピッチ角度の変動量となる。このピッチ角度の変動量に、その直前に算出したピッチ角度Agv_e(n−1)を加算することにより、ピッチ角度Agv_e(n)を求めることができる。   As shown in Expression (6), “N × Tsm / 60” representing the rotation angle of the synchronous motor 350 is multiplied by “360 [deg] / G, which is the amount of change in the pitch angle of the stationary blade 17. The pitch angle Agv_e (n) can be obtained by adding the pitch angle Agv_e (n-1) calculated immediately before to the variation amount of the pitch angle.

異常判定部37は、同期モータ350の回転角度に基づいてピッチ角度の値Agv_ckを算出し、算出したピッチ角度の値Agv_ckが角度検出部23によるピッチ角度の検出値Agv_rと一致する場合に、角度検出部23に異常がないと判定し、算出したピッチ角度の値Agv_ckが角度検出部23によるピッチ角度の検出値Agv_rと一致しない場合に、角度検出部23に異常があると判定する。   The abnormality determination unit 37 calculates the pitch angle value Agv_ck based on the rotation angle of the synchronous motor 350, and when the calculated pitch angle value Agv_ck matches the detected pitch angle value Agv_r by the angle detection unit 23, the angle When it is determined that there is no abnormality in the detection unit 23 and the calculated pitch angle value Agv_ck does not coincide with the detected pitch angle value Agv_r by the angle detection unit 23, it is determined that there is an abnormality in the angle detection unit 23.

具体的に、異常判定部37は、下記式(7)を計算することによって異常判定に用いるピッチ角度の値Agv_ckを算出する。   Specifically, the abnormality determination unit 37 calculates a pitch angle value Agv_ck used for abnormality determination by calculating the following equation (7).

ここで、Agv_ck(n)はピッチ角度の推定値〔deg〕を示し、Agv_r(n−1)は直前に角度検出部23によって検出されたピッチ角度の検出値〔deg〕を示している。また、NおよびTsmは、上述の式(6)と同様であり、記憶部22にモータ情報222として記憶されている情報を用いる。   Here, Agv_ck (n) indicates an estimated value [deg] of the pitch angle, and Agv_r (n−1) indicates a detected value [deg] of the pitch angle detected by the angle detector 23 immediately before. Further, N and Tsm are the same as in the above formula (6), and information stored as the motor information 222 in the storage unit 22 is used.

式(7)に示すように、直前に角度検出部23によって実際に検出されたピッチ角度の検出値Agv_r(n−1)に対して、同期モータ350の回転角度を表す“N×Tsm/60”に“360〔deg〕/Gを乗算することによって算出される静翼17のピッチ角度の変動量を加算することにより、異常判定に用いるピッチ角度Agv_ck(n)を求めることができる。   As shown in Expression (7), “N × Tsm / 60” representing the rotation angle of the synchronous motor 350 with respect to the detected value Agv_r (n−1) of the pitch angle actually detected by the angle detection unit 23 immediately before. The pitch angle Agv_ck (n) used for the abnormality determination can be obtained by adding the fluctuation amount of the pitch angle of the stationary blade 17 calculated by multiplying “by 360 [deg] / G”.

次に、図19〜図22を用いて、実施の形態2に係る流量制御装置によるピッチ角度の調節に係る処理の流れを説明する。
図19に示すように、実施の形態2に係る流量制御装置による静翼の制御の全体的な処理の流れは、実施の形態1に係る流量制御装置による静翼の制御(図12参照)と同様である一方、通常モード時のピッチ角度の調節に係る処理(ステップS12)、異常判定処理(ステップS13)、および角度センサレスモード時のピッチ角度の調節に係る処理(ステップS18)が相違する。以下、ステップS12、ステップS13、およびステップS18について、具体的に説明する。
Next, the flow of processing relating to the adjustment of the pitch angle by the flow control device according to the second embodiment will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 19, the overall processing flow of the stationary blade control by the flow control device according to the second embodiment is the same as the stationary blade control (see FIG. 12) by the flow control device according to the first embodiment. On the other hand, the processing related to the adjustment of the pitch angle in the normal mode (step S12), the abnormality determination processing (step S13), and the processing related to the adjustment of the pitch angle in the angle sensorless mode (step S18) are different. Hereinafter, step S12, step S13, and step S18 will be specifically described.

図20は、通常モードにおけるピッチ角度の調節に係る処理(ステップS12)の流れを示す図である。
図20に示すように、通常モードでは、静翼制御部34が、静翼17のピッチ角度がピッチ角度目標値Agvrefとなる駆動時間Tsmを算出し、算出した駆動時間Tsmをモータの操作量として駆動部35に設定する(S121)。例えば、角度検出部23によるピッチ角度の検出値がAgv(n−1)=0である場合には、上記式(6)のAgv_e(n)に“Agvref”を代入し、Agv_e(n−1)に“0”を代入し、NおよびGとして記憶部22に記憶された値を代入して、Tsmについて解くことにより、ピッチ角度がピッチ角度目標値Agv ref と一致する駆動時間Tsmを算出することができる。このとき、駆動部35に設定された駆動時間Tsmの情報は、異常判定部37にも設定(入力)される。
FIG. 20 is a diagram illustrating a flow of processing (step S12) relating to adjustment of the pitch angle in the normal mode.
As shown in FIG. 20, in the normal mode, the stationary blade control unit 34 calculates a driving time Tsm in which the pitch angle of the stationary blade 17 becomes the pitch angle target value Agv ref, and the calculated driving time Tsm is the amount of operation of the motor. To the drive unit 35 (S121). For example, when the detected value of the pitch angle by the angle detector 23 is Agv (n−1) = 0, “Agv ref ” is substituted into Agv_e (n) in the above equation (6), and Agv_e (n− Substituting “0” into 1), substituting the values stored in the storage unit 22 as N and G, and solving for Tsm, the drive time Tsm at which the pitch angle matches the pitch angle target value Agv ref is calculated. can do. At this time, information on the drive time Tsm set in the drive unit 35 is also set (input) in the abnormality determination unit 37.

次に、駆動部35は、設定された駆動時間Tsmに基づいて同期モータ350を駆動する(S122)。これにより、静翼17のピッチ角度がピッチ角度目標値Agvrefと一致するように、羽根171が回動する。 Next, the drive unit 35 drives the synchronous motor 350 based on the set drive time Tsm (S122). Accordingly, the blade 171 rotates so that the pitch angle of the stationary blade 17 matches the pitch angle target value Agv ref .

ステップS12の後、流量制御装置101は異常判定処理(S13)を実行する。
図21は、実施の形態2の異常判定処理(ステップS13)の流れを示す図である。
実施の形態2の異常判定処理では、先ず、異常判定部37が、設定された駆動時間Tsmと、記憶部22から読み出したNおよびGと、角度検出部23によって直前に検出されたピッチ角度の検出値Agv_r(n−1)とに基づいて、上述した式(7)を計算することにより、ピッチ角度の値Agv_ck(n)を算出する(S131)。
After step S12, the flow control device 101 executes an abnormality determination process (S13).
FIG. 21 is a diagram illustrating a flow of the abnormality determination process (step S13) according to the second embodiment.
In the abnormality determination process according to the second embodiment, first, the abnormality determination unit 37 sets the set drive time Tsm, N and G read from the storage unit 22, and the pitch angle detected immediately before by the angle detection unit 23. The pitch angle value Agv_ck (n) is calculated by calculating the above-described equation (7) based on the detection value Agv_r (n−1) (S131).

次に、異常判定部37が、ステップS131で算出したピッチ角度の値Agv_ck(n)と、角度検出部23によって検出されたその時点でのピッチ角度の検出値Agv_r(n)とが一致するか否かを判定する(S132)。ピッチ角度の値Agv_ck(n)とピッチ角度の検出値Agv_r(n)とが一致する場合には、異常判定部37は、角度検出部23に異常はないと判定する(S133)。一方、ピッチ角度の値Agv_ck(n)とピッチ角度の検出値Agv_r(n)とが一致しない場合には、異常判定部37は、角度検出部23に異常があると判定する(S134)。   Next, whether the pitch angle value Agv_ck (n) calculated by the abnormality determination unit 37 in step S131 matches the detected pitch angle value Agv_r (n) detected by the angle detection unit 23 at that time point. It is determined whether or not (S132). When the pitch angle value Agv_ck (n) matches the detected pitch angle value Agv_r (n), the abnormality determination unit 37 determines that there is no abnormality in the angle detection unit 23 (S133). On the other hand, if the pitch angle value Agv_ck (n) and the detected pitch angle value Agv_r (n) do not match, the abnormality determination unit 37 determines that the angle detection unit 23 is abnormal (S134).

ステップS13の異常判定処理において、角度検出部23に異常があると判定された場合には、流量制御装置101は角度センサレスモードに移行し、ピッチ角度の調節に係る処理(ステップS18)が実行される。   In the abnormality determination process of step S13, when it is determined that there is an abnormality in the angle detection unit 23, the flow control device 101 shifts to the angle sensorless mode, and a process related to the adjustment of the pitch angle (step S18) is executed. The

図22は、角度センサレスモードにおけるピッチ角度の調節に係る処理(ステップS18)の流れを示す図である。
図22に示すように、静翼制御部34が、通常モードの場合と同様に、ピッチ角度がピッチ角度目標値Agv ref となる駆動時間Tsmを算出して駆動部35に設定し(S181)、駆動部35が、設定された駆動時間Tsmに基づいて同期モータ350を駆動する(S182)。このとき、静翼制御部34は、駆動部35に設定した駆動時間Tsmの情報を角度推定部36にも設定(入力)する。
FIG. 22 is a diagram illustrating a flow of processing (step S18) relating to adjustment of the pitch angle in the angle sensorless mode .
As shown in FIG. 22, as in the normal mode, the stationary blade control unit 34 calculates the drive time Tsm at which the pitch angle becomes the pitch angle target value Agv ref and sets it in the drive unit 35 (S181). The drive unit 35 drives the synchronous motor 350 based on the set drive time Tsm (S182). At this time, the stationary blade control unit 34 also sets (inputs) information on the driving time Tsm set in the driving unit 35 to the angle estimation unit 36.

次に、角度推定部36が、上述したように、設定された駆動時間Tsmに基づいて上記(6)を計算することにより、ピッチ角度の推定値Agv_e(n)を算出する(S183)。 Next, as described above, the angle estimation unit 36 calculates the formula (6) based on the set drive time Tsm, thereby calculating the estimated value of pitch angle Agv_e (n) (S183).

例えば、同期モータ350を原点復帰させた後の最初(1回目)に実行されるステップS183では、式(6)の“Agv_e(n−1)”として、ステップS7で設定されたピッチ角度の推定値Agv_eの初期値(=0)が代入され、ピッチ角度の推定値Agv_e(n)が算出される。一方、同期モータ350を原点復帰させた後の2回目以降に実行されるステップS183では、式(6)の“Agv_e(n−1)”として、直前のステップS183において算出したピッチ角度の推定値が代入され、ピッチ角度の推定値Agv_e(n)が算出される。   For example, in step S183, which is executed first (first time) after returning the origin of the synchronous motor 350, the pitch angle set in step S7 is estimated as “Agv_e (n−1)” in equation (6). The initial value (= 0) of the value Agv_e is substituted, and the estimated pitch angle value Agv_e (n) is calculated. On the other hand, in the step S183 executed after the second time after the synchronous motor 350 is returned to the origin, the estimated value of the pitch angle calculated in the immediately preceding step S183 as “Agv_e (n−1)” in the equation (6). Is substituted to calculate the estimated pitch angle value Agv_e (n).

すなわち、角度推定部36は、モータを原点復帰させたときのピッチ角度の初期値(Agv_e=0)に対して、モータの操作量(例えば駆動時間Tsm)に応じたモータの回転角度を累積加算または減算することにより、ピッチ角度の推定値Agv_e(n)を算出する。   That is, the angle estimation unit 36 cumulatively adds the rotation angle of the motor according to the motor operation amount (for example, the driving time Tsm) to the initial value of the pitch angle (Agv_e = 0) when the motor is returned to the origin. Alternatively, the estimated value of the pitch angle Agv_e (n) is calculated by subtraction.

以上のステップS18の処理フローにより、静翼17のピッチ角度の調節とピッチ角度の推定が行われる。   The adjustment of the pitch angle of the stationary blade 17 and the estimation of the pitch angle are performed by the processing flow of step S18 described above.

以上、実施の形態2に係る流量制御装置101によれば、実施の形態1に係る流量制御装置100と同様に、直前に角度検出部23によって実際に検出されたピッチ角度の検出値Agv_r(n−1)に対して、同期モータ350の操作量(例えば駆動時間Tsm)に応じた同期モータ350の回転角度から求めたピッチ角度Agv_ck(n)とピッチ角度目標値Agvrefとを比較することによって、角度検出部23の異常の有無を判定するので、複雑な演算処理を用いることなく、高精度に角度検出部23の異常の有無を検出することが可能となる。 As described above, according to the flow control device 101 according to the second embodiment, similarly to the flow control device 100 according to the first embodiment, the detected value Agv_r (n) of the pitch angle actually detected by the angle detection unit 23 immediately before. -1), by comparing the pitch angle Agv_ck (n) obtained from the rotation angle of the synchronous motor 350 according to the operation amount of the synchronous motor 350 (for example, the driving time Tsm) and the pitch angle target value Agv ref . Since the presence / absence of abnormality of the angle detection unit 23 is determined, it is possible to detect the presence / absence of the abnormality of the angle detection unit 23 with high accuracy without using a complicated calculation process.

また、静翼の羽根を回動させるモータとして、同期モータを用いることにより、ステッピングモータを用いる場合と同様に、静翼のピッチ角度の高精度な制御が可能となるとともに、モータの回転角度(N×Tsm/60)の算出が容易となる。   In addition, by using a synchronous motor as a motor for rotating the vanes of the stationary blade, it is possible to control the pitch angle of the stationary blade with high accuracy as in the case of using the stepping motor, and the rotation angle of the motor ( N × Tsm / 60) can be easily calculated.

なお、実施の形態2に係る流量制御装置101では、ピッチ角度目標値Agv_refから目標とする同期モータの操作量(駆動時間Tsm)を算出し、同期モータを駆動する制御手法を例示したが、これに限定されるものではない。例えば、実施の形態1に係る流量制御装置100と同様に、同期モータを単位時間ずつ回転させ、静翼17のピッチ角度がピッチ角度目標値Agv ref に一致したら同期モータの回転を止める制御手法を採用することも可能である。以下に、実施の形態2に係る流量制御装置101における、通常モードにおけるピッチ角度の調節に係る処理(ステップS12)の別の一例と、角度センサレスモードにおけるピッチ角度の調節に係る処理(ステップS18)の別の一例を夫々示す。 In the flow control device 101 according to the second embodiment, a control method for driving the synchronous motor by calculating the target operation amount (drive time Tsm) of the synchronous motor from the pitch angle target value Agv_ref is exemplified. It is not limited to. For example, as in the flow rate control device 100 according to the first embodiment, a control method of rotating the synchronous motor unit by unit time and stopping the rotation of the synchronous motor when the pitch angle of the stationary blade 17 matches the pitch angle target value Agv ref. It is also possible to adopt. Hereinafter, another example of the process related to the adjustment of the pitch angle in the normal mode (step S12 ) and the process related to the adjustment of the pitch angle in the angle sensorless mode (step S18 ) in the flow control device 101 according to the second embodiment. Another example of each is shown.

図23は、実施の形態2に係る流量制御装置101の通常モードにおけるピッチ角度の調節に係る処理(ステップS12)の別の一例を示すフロー図である。
上述した図20の処理フローと同様に、算出されたピッチ角度目標値Agvrefが静翼制御部34に設定されると、静翼制御部34は、ピッチ角度の検出値Agv_rがピッチ角度目標値Agvrefに一致するまで、単位駆動時間Tsm_0を駆動部35に繰り返し設定することにより、同期モータ350を段階的に回転させる。
FIG. 23 is a flowchart showing another example of the process (step S12) related to the adjustment of the pitch angle in the normal mode of the flow control device 101 according to the second embodiment.
Similar to the processing flow of FIG. 20 described above, when the calculated pitch angle target value Agv ref is set in the stationary blade control unit 34, the stationary blade control unit 34 determines that the detected pitch angle value Agv_r is the pitch angle target value. The synchronous motor 350 is rotated stepwise by repeatedly setting the unit drive time Tsm_0 in the drive unit 35 until it coincides with Agv ref .

具体的には、先ず、静翼制御部34が、単位駆動時間Tsm_0を駆動部35に設定する(S124)。次に、駆動部35が、設定された単位駆動時間Tsm_0に基づいて同期モータ350を駆動する(S125)。次に、静翼制御部34が、角度検出部23によって検出されたピッチ角度の検出値Agv_r(n)とピッチ角度目標値Agvrefが一致するか否かを判定する(S126)。ピッチ角度の検出値Agv_r(n)とピッチ角度目標値Agvrefが一致しない場合には、再び、ステップS124に戻り、ピッチ角度の検出値Agv_r(n)がピッチ角度目標値Agvrefに一致するまで、駆動部35に設定する駆動時間をTsm_0ずつ増加させて同期モータ350を段階的に回転させる(S124〜S126)。その後、ピッチ角度の検出値Agv_r(n)とピッチ角度目標値Agvrefが一致した場合には、同期モータ350の回転を停止し、静翼17の回転を停止させる(S127)。 Specifically, first, the stationary blade control unit 34 sets the unit drive time Tsm_0 in the drive unit 35 (S124). Next, the drive unit 35 drives the synchronous motor 350 based on the set unit drive time Tsm_0 (S125). Next, the stationary blade control unit 34 determines whether or not the pitch angle detection value Agv_r (n) detected by the angle detection unit 23 matches the pitch angle target value Agv ref (S126). If the pitch angle detection value Agv_r (n) and the pitch angle target value Agv ref do not match, the process returns to step S124 again until the pitch angle detection value Agv_r (n) matches the pitch angle target value Agv ref. Then, the driving time set in the driving unit 35 is increased by Tsm_0 and the synchronous motor 350 is rotated stepwise (S124 to S126). Thereafter, when the detected pitch angle value Agv_r (n) matches the target pitch angle value Agv ref , the rotation of the synchronous motor 350 is stopped and the rotation of the stationary blade 17 is stopped (S127).

図24は、実施の形態2に係る流量制御装置101の角度センサレスモードにおけるピッチ角度の調節に係る処理(ステップS18)の別の一例を示すフロー図である。   FIG. 24 is a flowchart showing another example of the process (step S18) relating to the adjustment of the pitch angle in the angle sensorless mode of the flow control device 101 according to the second embodiment.

先ず、通常モードの場合と同様に(図23参照)、静翼制御部34が単位駆動時間Tsm_0を駆動部35に設定し(S124)、駆動部35が設定された単位駆動時間Tsm_0に基づいて同期モータ350を駆動する(S125)。このとき、単位駆動時間Tsm_0の情報は、角度推定部36にも入力(設定)される。次に、角度推定部36が、設定された単位駆動時間Tsm_0に基づいて、ピッチ角度の推定値Agv_e(n)を算出する(S186)。算出方法は、図15の場合と同様である。 First, as in the normal mode (see FIG. 23 ), the stationary blade control unit 34 sets the unit drive time Tsm_0 in the drive unit 35 (S124), and the drive unit 35 is based on the set unit drive time Tsm_0. The synchronous motor 350 is driven (S125). At this time, information on the unit drive time Tsm_0 is also input (set) to the angle estimation unit 36. Next, the angle estimation unit 36 calculates a pitch angle estimated value Agv_e (n) based on the set unit drive time Tsm_0 (S186). The calculation method is the same as in the case of FIG.

次に、静翼制御部34が、ステップS186で算出したピッチ角度の推定値Agv_e(n)とピッチ角度目標値Agvrefが一致するか否かを判定する(S187)。ピッチ角度の推定値Agv_e(n)とピッチ角度目標値Agvrefとが一致しない場合には、再び、図24のステップS124に戻り、ピッチ角度の推定値Agv_e(n)がピッチ角度目標値Agvrefに一致するまで、駆動部35に設定する駆動時間をTsm_0ずつ増加させて同期モータ350を段階的に回転させる(S124〜S187)。一方、ピッチ角度の推定値Agv_e(n)とピッチ角度目標値Agvrefとが一致した場合には、同期モータ350の回転を停止し、静翼17の回転を停止させる(S188)。 Next, the stationary blade control unit 34 determines whether or not the estimated pitch angle value Agv_e (n) calculated in step S186 matches the pitch angle target value Agv ref (S187). If the estimated pitch angle value Agv_e (n) and the pitch angle target value Agv ref do not match, the process returns to step S124 in FIG. 24 again, and the estimated pitch angle value Agv_e (n) becomes the target pitch angle value Agv ref. Until the driving time set in the driving unit 35 is increased by Tsm_0, and the synchronous motor 350 is rotated stepwise (S124 to S187). On the other hand, when the estimated pitch angle value Agv_e (n) matches the target pitch angle value Agv ref , the rotation of the synchronous motor 350 is stopped and the rotation of the stationary blade 17 is stopped (S188).

以上の処理フローによれば、図20および図22に示した処理フローと同様に、同期モータ350を用いた静翼17のピッチ角度の調節を実現することができる。   According to the above processing flow, it is possible to realize the adjustment of the pitch angle of the stationary blade 17 using the synchronous motor 350 as in the processing flow shown in FIGS. 20 and 22.

≪実施の形態3≫
図25は、実施の形態3に係る流量制御装置102の構成を示す図である。
図25に示される流量制御装置102は、空調制御装置4との間および外部電源5との間を無線で接続する点において、実施の形態1に係る流量制御装置100と相違する一方、その他の点においては実施の形態1に係る流量制御装置100と同様である。
<< Embodiment 3 >>
FIG. 25 is a diagram illustrating a configuration of the flow control device 102 according to the third embodiment.
The flow control device 102 shown in FIG. 25 is different from the flow control device 100 according to the first embodiment in that the air flow control device 4 and the external power supply 5 are connected wirelessly. This is the same as the flow control device 100 according to the first embodiment.

流量制御装置102では、データ通信部11に代えてワイヤレスデータ通信部30を設け、アンテナ29を通して空調制御装置4との間のデータの送受信を無線で行う。また、流量制御装置102では、商用電源回生部20に代えてワイヤレス送受電部31を設け、外部電源5からの電力をアンテナ29を通して無線で受けて電源部19へ送るとともに、電源部19からの余剰電力をアンテナ29を通して無線で商用電源(この例では、外部電源5)に回生し、他のコントローラおよびセンサ等に電力を供給する。   In the flow control device 102, a wireless data communication unit 30 is provided instead of the data communication unit 11 and wirelessly transmits and receives data to and from the air conditioning control device 4 through the antenna 29. Further, in the flow rate control device 102, a wireless power transmission / reception unit 31 is provided instead of the commercial power supply regeneration unit 20, and the power from the external power source 5 is received wirelessly through the antenna 29 and sent to the power source unit 19. The surplus power is regenerated wirelessly to the commercial power source (in this example, the external power source 5) through the antenna 29, and power is supplied to other controllers and sensors.

流量制御装置102によれば、空調制御装置4との間および外部電源5との間を無線で接続するようにしているので、流量制御装置102と外部機器との間の配線をなくすことが可能となる。これにより、配線材料の撤廃、施工性/メンテナンス性向上への貢献、配線個工数の撤廃、劣悪な環境での作業工数の低減、既設建物の追加計装および置き換えでの作業工数の低減など、ワイヤレス化による環境負荷低減への貢献が期待できる。   According to the flow control device 102, the air-conditioning control device 4 and the external power supply 5 are wirelessly connected, so that the wiring between the flow control device 102 and the external device can be eliminated. It becomes. This eliminates wiring materials, contributes to improving workability / maintenance, eliminates man-hours for wiring, reduces man-hours in poor environments, and reduces man-hours due to additional instrumentation and replacement of existing buildings. We can expect contribution to reduction of environmental burden by wireless.

以上、本発明者らによってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。   Although the invention made by the present inventors has been specifically described based on the embodiments, it is needless to say that the present invention is not limited thereto and can be variously modified without departing from the gist thereof. Yes.

例えば、上記実施の形態において、流量制御装置100,101,102を空調制御システム1に適用する場合を例示したが、これに限られず、各種の流量制御のアプリケーションに適用でき、更には一般産業機器までにも拡大して適用することが可能である。   For example, in the above embodiment, the case where the flow control devices 100, 101, 102 are applied to the air-conditioning control system 1 is exemplified, but the present invention is not limited to this, and can be applied to various flow control applications, and moreover, general industrial equipment. It is possible to expand and apply up to.

また、上記実施の形態において、流量制御装置100,101,102による制御対象の流体が冷温水である場合を例示したが、これに限れず、冷温水以外の液体でもよいし、ガス等の気体であってもよい。   Moreover, in the said embodiment, although the case where the fluid controlled by the flow-control apparatus 100,101,102 was cold / hot water was illustrated, it is not restricted to this, Liquid other than cold / hot water may be sufficient, and gas, such as gas It may be.

また、上記実施の形態において、静翼17は、ピッチ角度が可変な形状であればよく、図5,6等に例示した形状に限定されない。   Moreover, in the said embodiment, the stator blade 17 should just be a shape with a variable pitch angle, and is not limited to the shape illustrated in FIG.

また、実施の形態3において、空調制御装置4との間および外部電源5との間を無線で接続する流量制御装置102を例示したが、これに限られず、流量制御装置102において、空調制御装置4との間および外部電源5との間の何れか一方を無線とし、他方を実施の形態1に係る流量制御装置100と同様に有線としてもよい。   Further, in the third embodiment, the flow control device 102 that wirelessly connects the air conditioning control device 4 and the external power supply 5 is illustrated, but the present invention is not limited to this, and the flow control device 102 uses the air conditioning control device. 4 and the external power supply 5 may be wireless, and the other may be wired similarly to the flow control device 100 according to the first embodiment.

また、実施の形態2に係る流量制御装置101も、実施の形態3に係る流量制御装置102と同様に無線化してもよい。例えば、図26に示す流量制御装置103のように、空調制御装置4との間および外部電源5との間を無線で接続するようにしてもよいし、空調制御装置4との間および外部電源5との間の何れか一方を無線とし、他方を有線としてもよい。   Further, the flow control device 101 according to the second embodiment may be wireless as well as the flow control device 102 according to the third embodiment. For example, like the flow control device 103 shown in FIG. 26, the air conditioning control device 4 and the external power supply 5 may be connected wirelessly, or the air conditioning control device 4 and the external power supply. Any one of them may be wireless, and the other may be wired.

1…空調制御システム、2…制御対象空間、3…空調機(FCU)、4…空調制御装置、5…外部電源、LR…還水管路、LS…往水管路、31…熱交換器、32…ファン、100,101,102,103…流量制御装置、11…データ通信部、12…システム制御部、13…流量制御部、131…流量推定部、132…トルク目標値算出部、133…ピッチ角度目標値算出部、14…インバータ制御部、15…インバータ、16…発電機、160…タービン、161…固定子、17…静翼、170…基体、171…羽根、171a…羽根の端部、171b…羽根の主面、172…回動軸、18…蓄電部、19…電源部、20…商用電源回生部、21…位置センサ、22…記憶部、221…関数情報、222…モータ情報、23…角度検出部、24,34…静翼制御部、25,35…駆動部、250…ステッピングモータ、350…同期モータ、26,36…角度推定部、27,37…異常判定部、28…選択部、29…アンテナ、30…ワイヤレスデータ通信部、31…ワイヤレス送受電部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Air conditioning control system, 2 ... Control object space, 3 ... Air conditioner (FCU), 4 ... Air conditioning control device, 5 ... External power supply, LR ... Return water pipe, LS ... Outbound pipe, 31 ... Heat exchanger, 32 ... Fan, 100, 101, 102, 103 ... Flow control device, 11 ... Data communication unit, 12 ... System control unit, 13 ... Flow control unit, 131 ... Flow estimation unit, 132 ... Torque target value calculation unit, 133 ... Pitch Angle target value calculation unit, 14 ... inverter control unit, 15 ... inverter, 16 ... generator, 160 ... turbine, 161 ... stator, 17 ... stator blade, 170 ... base, 171 ... blade, 171a ... blade end, 171b ... Main surface of blade, 172 ... Rotating shaft, 18 ... Power storage unit, 19 ... Power supply unit, 20 ... Commercial power regeneration unit, 21 ... Position sensor, 22 ... Storage unit, 221 ... Function information, 222 ... Motor information, 23 ... Angle detection , 24, 34 ... Stator blade control unit, 25, 35 ... Drive unit, 250 ... Stepping motor, 350 ... Synchronous motor, 26, 36 ... Angle estimation unit, 27, 37 ... Abnormality determination unit, 28 ... Selection unit, 29 ... Antenna, 30 ... wireless data communication unit, 31 ... wireless power transmission / reception unit.

Claims (5)

流体を受けて回転するタービンを有し、前記タービンの回転によって発電する発電機と、
前記タービンと同軸に配置された基体と、
前記基体上に前記基体の軸と直交する方向に延在するとともに前記流体を受ける主面を有し、前記主面と前記軸に直交する平面とのなすピッチ角度が変更可能に設けられた複数の羽根を備えた静翼と、
前記タービンの角速度と、前記発電機のトルクと、前記ピッチ角度とに基づいて前記流体の流量を推定する流量推定部と、
流量推定部によって推定された流量が前記流体の設定流量に一致するように前記発電機のトルクを制御するとともに、モータを駆動することによって前記羽根の前記ピッチ角度を制御する制御部と、
前記ピッチ角度を検出する角度検出部と、
前記モータの回転角度に基づいて前記ピッチ角度を推定する角度推定部と、
前記角度検出部に異常が有るか否かを判定する異常判定部とを備え、
前記流量推定部は、前記異常判定部によって異常がないと判定された場合には、前記角度検出部によって検出された前記ピッチ角度の検出値に基づいて前記流量を推定し、前記異常判定部によって異常があると判定された場合には、前記角度推定部によって算出された前記ピッチ角度の推定値に基づいて前記流量を推定する
流量制御装置。
A generator that receives a fluid and rotates, and generates electricity by the rotation of the turbine;
A base disposed coaxially with the turbine;
A plurality of main surfaces that extend in a direction orthogonal to the axis of the base and receive the fluid on the base, and a pitch angle formed between the main surface and a plane orthogonal to the axis is changeable. A stationary wing with wings of
A flow rate estimation unit that estimates the flow rate of the fluid based on the angular velocity of the turbine, the torque of the generator, and the pitch angle;
A control unit that controls the torque of the generator so that the flow rate estimated by the flow rate estimation unit matches the set flow rate of the fluid, and controls the pitch angle of the blades by driving a motor;
An angle detector for detecting the pitch angle;
An angle estimator for estimating the pitch angle based on a rotation angle of the motor;
An abnormality determination unit that determines whether or not there is an abnormality in the angle detection unit,
The flow rate estimation unit estimates the flow rate based on the detected value of the pitch angle detected by the angle detection unit when the abnormality determination unit determines that there is no abnormality, and the abnormality determination unit When it is determined that there is an abnormality, the flow rate control device estimates the flow rate based on the estimated value of the pitch angle calculated by the angle estimation unit.
請求項1に記載の流量制御装置において、
前記異常判定部は、前記モータの回転角度に基づいて算出した前記ピッチ角度の値が前記角度検出部による前記ピッチ角度の検出値と一致する場合に、前記角度検出部に異常がないと判定し、算出した前記ピッチ角度の値が前記角度検出部による前記ピッチ角度の検出値と一致しない場合に、前記角度検出部に異常があると判定する
ことを特徴とする流量制御装置。
The flow control device according to claim 1,
The abnormality determination unit determines that the angle detection unit is normal when the value of the pitch angle calculated based on the rotation angle of the motor matches the detection value of the pitch angle by the angle detection unit. When the calculated pitch angle value does not coincide with the detected value of the pitch angle by the angle detection unit, it is determined that the angle detection unit is abnormal.
請求項2に記載の流量制御装置において、
前記制御部は、
前記流量推定部によって推定された流量が前記流体の設定流量に一致するように前記ピッチ角度の目標値を算出するピッチ角度目標値算出部と、
前記羽根を駆動することによってピッチ角度を調節する前記モータと、
前記羽根の前記ピッチ角度が前記ピッチ角度目標値算出部によって算出された前記ピッチ角度の目標値に一致するように前記モータの操作量を算出し、前記モータを駆動する静翼制御部とを含み、
前記異常判定部は、前記モータの前記操作量に応じた前記回転角度を、前記ピッチ角度検出部によって検出された直前の前記ピッチ角度の検出値に加算または減算することにより、前記ピッチ角度を算出する
ことを特徴とする流量制御装置。
In the flow control device according to claim 2,
The controller is
A pitch angle target value calculation unit that calculates a target value of the pitch angle so that a flow rate estimated by the flow rate estimation unit matches a set flow rate of the fluid;
The motor for adjusting the pitch angle by driving the blade;
A stationary blade controller that calculates an operation amount of the motor so that the pitch angle of the blade coincides with a target value of the pitch angle calculated by the pitch angle target value calculator, and drives the motor. ,
The abnormality determination unit calculates the pitch angle by adding or subtracting the rotation angle corresponding to the operation amount of the motor to or from a detection value of the pitch angle immediately before detected by the pitch angle detection unit. A flow control device characterized by:
請求項3に記載の流量制御装置において、
前記モータは、ステッピングモータであり、
前記モータの操作量は、前記モータに入力されるパルス数である
ことを特徴とする流量制御装置。
In the flow control device according to claim 3,
The motor is a stepping motor;
The operation amount of the motor is the number of pulses input to the motor.
請求項3に記載の流量制御装置において、
前記モータは、供給される交流電源が生成する回転磁界によって回転する同期モータであり、
前記モータの操作量は、前記モータの駆動時間である
ことを特徴とする流量制御装置。
In the flow control device according to claim 3,
The motor is a synchronous motor that is rotated by a rotating magnetic field generated by a supplied AC power source,
The operation amount of the motor is a drive time of the motor.
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