JP7022523B2

JP7022523B2 - Fluid machine

Info

Publication number: JP7022523B2
Application number: JP2017127457A
Authority: JP
Inventors: 祥平周藤; 泰新川
Original assignee: Hitachi Industrial Products Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Products Ltd
Priority date: 2017-06-29
Filing date: 2017-06-29
Publication date: 2022-02-18
Anticipated expiration: 2037-06-29
Also published as: JP2019011688A

Description

本発明は、流体機械に関する。 The present invention relates to a fluid machine.

流体を圧送するターボ型のブロワ、圧縮機などの流体機械が存在する。遠心式や斜流式などの流体機械は、駆動装置により回転する羽根車によって、ガスや液体などの作動流体にエネルギを与える。近年の環境負荷低減要求の高まりを受けて、これらの流体機械には、従来以上の高効率化と、広い作動範囲（流量制御範囲）とが求められている。 There are fluid machines such as turbo-type blowers and compressors that pump fluid. In a fluid machine such as a centrifugal type or a mixed flow type, an impeller rotated by a driving device gives energy to a working fluid such as a gas or a liquid. In response to the increasing demand for reduction of environmental load in recent years, these fluid machines are required to have higher efficiency than before and a wide operating range (flow control range).

流体機械の一種である、下水処理場で曝気用に用いられる単段のブロワは、他のプラントで運用される流体機械と比較して、高い段圧力上昇と広い作動範囲の両立が要求される。そのため、下水処理場で用いられるブロワとして、主に遠心式の羽根車を備える遠心式の流体機械（遠心ブロワ）が用いられている。 A single-stage blower used for aeration in a sewage treatment plant, which is a type of fluid machine, is required to achieve both a high stage pressure rise and a wide operating range compared to fluid machines operated in other plants. .. Therefore, as a blower used in a sewage treatment plant, a centrifugal fluid machine (centrifugal blower) mainly equipped with a centrifugal impeller is used.

従来の遠心式の流体機械では、羽根車の上流に設けられたインレットガイドベーンによって流量制御が行われてきた（例えば特許文献１参照）。インレットガイドベーンによる流量制御は、羽根車が取り付けられている回転軸の回転速度が一定の条件において、インレットガイドベーンの設置角度（開度）を調整することによって行われる。 In the conventional centrifugal fluid machine, the flow rate is controlled by an inlet guide vane provided upstream of the impeller (see, for example, Patent Document 1). The flow rate control by the inlet guide vanes is performed by adjusting the installation angle (opening) of the inlet guide vanes under the condition that the rotation speed of the rotating shaft to which the impeller is attached is constant.

特開２０１５－１５１９９１号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-151991

しかしながら、特許文献１に記載の技術においては、インレットガイドベーンそのものが抵抗となる構造物であるため、損失の発生は避けられない。特に、低流量で運転するときにはインレットガイドベーンによって流路断面積が大幅に絞られるため、部分負荷効率が低下してしまう。 However, in the technique described in Patent Document 1, since the inlet guide vane itself is a structure that acts as a resistance, the occurrence of loss is unavoidable. In particular, when operating at a low flow rate, the cross-sectional area of the flow path is significantly reduced by the inlet guide vane, so that the partial load efficiency is lowered.

本発明は、前記した事情に鑑みなされたものであり、広い作動範囲を確保しつつ、部分負荷効率を向上させることが可能な流体機械を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a fluid machine capable of improving partial load efficiency while ensuring a wide operating range.

上記課題を解決するために、本発明に係る流体機械は、ケーシングと、前記ケーシング内に配置されており、回転することで流体にエネルギを付与する羽根車と、前記羽根車が取り付けられている回転軸とを備える。また、流体機械は、前記回転軸を回転駆動させる駆動装置と、前記ケーシング内を流れる流体の流量が所定の目標流量となるように、前記回転軸の回転速度を制御する制御装置とを備える。前記ケーシング内には、前記羽根車の周囲から上流側の吸入流路へ接続するシュラウド壁面が形成されている。流体機械には、前記シュラウド壁面における前記羽根車と対向する部位と前記羽根車の設置位置よりも上流側の部位とを繋ぐ循環流路部が設けられている。前記循環流路部は、前記羽根車と対向する前記シュラウド壁面に設けられた第１の開口部と、前記羽根車の設置位置よりも上流側の前記シュラウド壁面に設けられた第２の開口部と、前記第１の開口部と前記第２の開口部とを連通させる連通流路と、を有する。前記循環流路部は、前記シュラウド壁面に形成された環状溝に、流路形成構造体が設置されることによって形成されている。前記流路形成構造体は、前記シュラウド壁面に沿って略面一な内周面を有する筒状のリングと、前記リングを前記環状溝内で保持するリブとを有している。前記リブは、前記リングの外周面に周方向に間隔をあけて複数設けられている。前記連通流路は、前記リブの側面と、前記リングの外周面と、前記環状溝の溝底面とに囲まれることによって形成されている。複数の前記リブのうちの一部のリブの前記第１の開口部側の端面は、前記リングの前記第１の開口部側の端面と面一に形成されている。
In order to solve the above problems, the fluid machine according to the present invention is provided with a casing, an impeller that is arranged in the casing, and an impeller that applies energy to the fluid by rotating, and the impeller. It is equipped with a rotating shaft. Further, the fluid machine includes a drive device for rotationally driving the rotary shaft and a control device for controlling the rotational speed of the rotary shaft so that the flow rate of the fluid flowing in the casing becomes a predetermined target flow rate. In the casing, a shroud wall surface connecting from the periphery of the impeller to the suction flow path on the upstream side is formed. The fluid machine is provided with a circulation flow path portion that connects a portion of the shroud wall surface facing the impeller and a portion upstream of the position where the impeller is installed. The circulation flow path portion has a first opening provided on the shroud wall surface facing the impeller and a second opening provided on the shroud wall surface on the upstream side of the impeller installation position. And a communication flow path for communicating the first opening and the second opening. The circulation flow path portion is formed by installing a flow path forming structure in an annular groove formed on the shroud wall surface. The flow path forming structure has a cylindrical ring having a substantially flush inner peripheral surface along the shroud wall surface, and a rib for holding the ring in the annular groove. A plurality of the ribs are provided on the outer peripheral surface of the ring at intervals in the circumferential direction. The communication flow path is formed by being surrounded by the side surface of the rib, the outer peripheral surface of the ring, and the bottom surface of the annular groove. The end face of a part of the ribs on the first opening side is formed flush with the end face of the ring on the first opening side.

本発明によれば、広い作動範囲を確保しつつ、部分負荷効率を向上させることが可能な流体機械を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a fluid machine capable of improving partial load efficiency while ensuring a wide operating range.

本発明の一実施形態に係る流体機械の、回転軸の軸線を含む平面で切断した場合の上半分を示す縦断面図である。It is a vertical cross-sectional view which shows the upper half of the fluid machine which concerns on one Embodiment of this invention in the case of cutting in the plane including the axis of the rotation axis. 図１に示される循環流路部付近の拡大断面図である。FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the circulation flow path portion shown in FIG. 図２に示される流路形成構造体と羽根車とを上流側から見た斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of the flow path forming structure and the impeller shown in FIG. 2 as viewed from the upstream side. 本実施形態に係る流体機械の制御装置の構成を模式的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows typically the structure of the control device of the fluid machine which concerns on this embodiment. 比較例に係る従来の流体機械の、回転軸の軸線を含む平面で切断した場合の上半分を示す縦断面図である。It is a vertical cross-sectional view which shows the upper half of the conventional fluid machine which concerns on a comparative example, when it cuts in the plane including the axis of the rotation axis. 比較例に係る流体機械における流量制御の運転曲線を示す図である。It is a figure which shows the operation curve of the flow rate control in the fluid machine which concerns on a comparative example. 比較例に係る流体機械からインレットガイドベーンを除去した構成において回転軸の回転速度のみを変化させて行う流量制御の運転曲線を示す図である。It is a figure which shows the operation curve of the flow rate control performed by changing only the rotation speed of a rotating shaft in the configuration which removed the inlet guide vane from the fluid machine which concerns on a comparative example. 本実施形態に係る流体機械における流量制御の運転曲線を示す図である。It is a figure which shows the operation curve of the flow rate control in the fluid machine which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る流体機械における流量制御の内容を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the content of the flow rate control in the fluid machine which concerns on this embodiment.

本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
なお、各図において、共通する構成要素や同様な構成要素については、同一の符号を付し、それらの重複する説明を適宜省略する。 Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.
In each figure, common components and similar components are designated by the same reference numerals, and overlapping description thereof will be omitted as appropriate.

図１は、本発明の一実施形態に係る流体機械１００の、回転軸３の軸線ＣＬを含む平面で切断した場合の上半分を示す縦断面図である。図１中の白抜き矢印は、作動流体（以下、単に「流体」ともいう）の流れを示す（図２、図４、図５でも同様）。 FIG. 1 is a vertical cross-sectional view showing the upper half of the fluid machine 100 according to the embodiment of the present invention when the fluid machine 100 is cut along a plane including the axis CL of the rotating shaft 3. The white arrows in FIG. 1 indicate the flow of the working fluid (hereinafter, also simply referred to as “fluid”) (the same applies to FIGS. 2, 4, and 5).

ここでは、流体機械の一例として、遠心式の羽根車２を備え、段が単段（１段）の遠心式の流体機械１００を取り上げて説明する。ただし、本発明は、単段、多段の流体機械全てに適用できるものであり、特に単段の流体機械に限るものではない。
本実施形態では、流体機械１００は、例えば下水処理場の曝気設備などに使用される曝気用ブロワである。 Here, as an example of the fluid machine, a centrifugal fluid machine 100 having a centrifugal impeller 2 and having a single stage (one stage) will be described. However, the present invention can be applied to all single-stage and multi-stage fluid machines, and is not particularly limited to single-stage fluid machines.
In the present embodiment, the fluid machine 100 is an aeration blower used, for example, in an aeration facility of a sewage treatment plant.

図１に示すように、流体機械１００は、ケーシング１と、羽根車２と、回転軸３と、駆動装置４とを備えている。羽根車２は、ケーシング１内に配置されており、回転することで流体にエネルギを付与する。回転軸３には、羽根車２が取り付けられている。駆動装置４は、ここでは電動機であり、回転軸３を回転駆動させる。駆動装置４による回転軸３の回転速度は、インバータ等を用いて制御され得る。 As shown in FIG. 1, the fluid machine 100 includes a casing 1, an impeller 2, a rotary shaft 3, and a drive device 4. The impeller 2 is arranged in the casing 1 and rotates to give energy to the fluid. An impeller 2 is attached to the rotating shaft 3. The drive device 4 is an electric motor here, and drives the rotary shaft 3 to rotate. The rotation speed of the rotation shaft 3 by the drive device 4 can be controlled by using an inverter or the like.

また、流体機械１００は、吸込口配管１５と、ディフューザ６と、スクロール７とを備えている。吸込口配管１５は、羽根車２の空気導入部分の上流側に設けられている。ディフューザ６は、羽根車２の下流側、すなわち半径方向外側に配置されており、羽根車２の出口から流入する流体の動圧を静圧へと変換する。スクロール７は、ディフューザ６の下流側に配置されている。 Further, the fluid machine 100 includes a suction port pipe 15, a diffuser 6, and a scroll 7. The suction port pipe 15 is provided on the upstream side of the air introduction portion of the impeller 2. The diffuser 6 is arranged on the downstream side of the impeller 2, that is, on the outer side in the radial direction, and converts the dynamic pressure of the fluid flowing in from the outlet of the impeller 2 into static pressure. The scroll 7 is arranged on the downstream side of the diffuser 6.

羽根車２は、円管形状をなすハブ板２１、およびハブ板２１の外周面に周方向に間隔をあけて配置されている複数の翼２２を有しており、いわゆるシュラウド板を有していない。すなわち、羽根車２はオープン型の羽根車である。 The impeller 2 has a hub plate 21 having a circular tube shape, and a plurality of blades 22 arranged at intervals in the circumferential direction on the outer peripheral surface of the hub plate 21, and has a so-called shroud plate. do not have. That is, the impeller 2 is an open type impeller.

本実施形態において説明する曝気用に用いられる遠心式の流体機械１００は、設計点から低流量側のみを使用して運転されることが多い。そのため、チョーク側の性能を考慮する必要がない。したがって、ターボチャージャーで用いられる遠心式の羽根車が採用する、長翼と短翼との組合せによる羽根車ではなく、全て長翼で構成された羽根車２を使用することが一般的である。すなわち、曝気用に用いられる流体機械１００の羽根車２は、該羽根車２の入口側から出口側まで連続した翼２２を有している。また、設計点からより低流量側の作動範囲が要求されるような条件においては、長翼の枚数を増やして翼の前縁に作用する負荷を分散してあげることで、翼の失速を抑えることができる。翼の失速を抑制できる構造は、作動範囲の拡大が可能なため、低流量側で広い作動範囲が求められる曝気用ブロワにおいて有効な手段である。 The centrifugal fluid machine 100 used for aeration described in the present embodiment is often operated using only the low flow rate side from the design point. Therefore, it is not necessary to consider the performance on the choke side. Therefore, it is common to use the impeller 2 composed of all long wings instead of the impeller of the combination of long wings and short wings adopted by the centrifugal impeller used in the turbocharger. That is, the impeller 2 of the fluid machine 100 used for aeration has a continuous blade 22 from the inlet side to the outlet side of the impeller 2. In addition, under conditions where a lower flow rate side operating range is required from the design point, the stall of the blade is suppressed by increasing the number of long blades and distributing the load acting on the leading edge of the blade. be able to. A structure capable of suppressing the stall of the blade is an effective means for an aeration blower that requires a wide operating range on the low flow rate side because the operating range can be expanded.

ディフューザ６は、ここでは、翼（ベーン）を有さないベーンレスディフューザである。ベーンレスディフューザであるディフューザ６は、径方向に広がるハブ壁面１１およびシュラウド壁面１２のみから構成されている。ディフューザ６は、ハブ壁面１１とシュラウド壁面１２とで構成される流路の断面積が径方向外向きに拡大することで、静圧回収を行っている。ここで、ハブ壁面１１は、羽根車２のハブ板２１側を通った流体が主に流れる側の壁面である。また、シュラウド壁面１２は、羽根車２のハブ板２１と反対側を通った流体が主に流れる側の壁面である。
なお、ディフューザ６として、周方向に複数枚の翼を持つ、羽根付きディフューザの採用も可能である。 The diffuser 6 here is a vaneless diffuser having no wings (vanes). The diffuser 6 which is a vaneless diffuser is composed of only a hub wall surface 11 and a shroud wall surface 12 which extend in the radial direction. The diffuser 6 recovers static pressure by expanding the cross-sectional area of the flow path composed of the hub wall surface 11 and the shroud wall surface 12 outward in the radial direction. Here, the hub wall surface 11 is a wall surface on the side where the fluid passing through the hub plate 21 side of the impeller 2 mainly flows. Further, the shroud wall surface 12 is a wall surface on the side where the fluid passing through the side opposite to the hub plate 21 of the impeller 2 mainly flows.
As the diffuser 6, a diffuser with blades having a plurality of blades in the circumferential direction can also be adopted.

羽根車２とディフューザ６とはケーシング１によって覆われており、これにより、羽根車２とディフューザ６とを流体が通過する流路がケーシング１内に形成されている。ケーシング１には、羽根車２の上流側に、吸入流路１３が形成されている。シュラウド壁面１２は、ケーシング１内に形成されており、羽根車２の周囲から上流側の吸入流路１３へ接続している。オープン型の羽根車２では、構造上、ケーシング１の内側壁面であるシュラウド壁面１２と翼２２との間に間隙を有する。ケーシング１は中空形状をなしており、中央部に回転軸３が図示しない軸受により支持され、この回転軸３の端部に駆動装置４が連結されている。 The impeller 2 and the diffuser 6 are covered with a casing 1, whereby a flow path through which the fluid passes through the impeller 2 and the diffuser 6 is formed in the casing 1. The casing 1 is formed with a suction flow path 13 on the upstream side of the impeller 2. The shroud wall surface 12 is formed in the casing 1 and is connected to the suction flow path 13 on the upstream side from the periphery of the impeller 2. In the open type impeller 2, structurally, there is a gap between the shroud wall surface 12 which is the inner wall surface of the casing 1 and the blade 22. The casing 1 has a hollow shape, a rotating shaft 3 is supported by a bearing (not shown) at the center thereof, and a drive device 4 is connected to an end portion of the rotating shaft 3.

吸入流路１３は、吸込口配管１５からケーシング１内に吸入される流体を羽根車２へ、軸方向に沿って導く流路である。流体は、吸入流路１３を介して羽根車２の前縁２３から取り込まれる。また、ケーシング１には、羽根車２の外周側に、羽根車２で圧縮された流体を、羽根車２の軸方向に交差する径方向にそって排出するための排出流路１４が形成されている。 The suction flow path 13 is a flow path that guides the fluid sucked into the casing 1 from the suction port pipe 15 to the impeller 2 along the axial direction. The fluid is taken in from the leading edge 23 of the impeller 2 via the suction flow path 13. Further, in the casing 1, a discharge flow path 14 for discharging the fluid compressed by the impeller 2 along the radial direction intersecting the axial direction of the impeller 2 is formed on the outer peripheral side of the impeller 2. ing.

このような流体機械１００では、駆動装置４の作動によって回転軸３が回転すると、羽根車２が回転し、流体が吸込口配管１５を通してケーシング１内に吸い込まれる。吸い込まれた流体は、吸入流路１３を経て羽根車２へ導かれ、回転する羽根車２を通過する過程で昇圧される。羽根車２によって昇圧された流体は、ディフューザ６、スクロール７を経る際に動圧が静圧に変換され、吐出口１６から外部へと吐出される。 In such a fluid machine 100, when the rotary shaft 3 is rotated by the operation of the drive device 4, the impeller 2 is rotated and the fluid is sucked into the casing 1 through the suction port pipe 15. The sucked fluid is guided to the impeller 2 via the suction flow path 13, and is boosted in the process of passing through the rotating impeller 2. When the fluid boosted by the impeller 2 passes through the diffuser 6 and the scroll 7, the dynamic pressure is converted into static pressure, and the fluid is discharged from the discharge port 16 to the outside.

本実施形態の流体機械１００には、羽根車２の前縁２３付近に、循環流路部８が設けられている。循環流路部８は、シュラウド壁面１２における羽根車２と対向する部位と、羽根車２の設置位置よりも上流側の部位とを繋ぐ流路である。 The fluid machine 100 of the present embodiment is provided with a circulation flow path portion 8 near the leading edge 23 of the impeller 2. The circulation flow path portion 8 is a flow path connecting a portion of the shroud wall surface 12 facing the impeller 2 and a portion upstream of the installation position of the impeller 2.

流体機械１００の吐出側に固定抵抗が設けられたような条件では、吐出圧力を一定に維持したまま、広い作動範囲が要求される。ここで、固定抵抗とは、流体機械１００の吐出側に常に一定の水深をもつ水槽（例えば下水処理場の曝気用の水槽）が接続されているような条件のことを指す。吐出側の圧力は、水槽の大きさと水深とによって決まるため、水深が常時一定であれば、吐出側には常に一定の圧力（＝固定抵抗）がかかり続けることとなる。本実施形態は、このような吐出側に固定抵抗が設けられた条件下において、回転軸３の回転速度のみを変化させることで、流量制御を行うことを特徴としている。 Under the condition that a fixed resistance is provided on the discharge side of the fluid machine 100, a wide operating range is required while maintaining the discharge pressure constant. Here, the fixed resistance refers to a condition in which a water tank having a constant water depth (for example, a water tank for aeration in a sewage treatment plant) is always connected to the discharge side of the fluid machine 100. Since the pressure on the discharge side is determined by the size of the water tank and the water depth, if the water depth is always constant, a constant pressure (= fixed resistance) will always be applied to the discharge side. The present embodiment is characterized in that the flow rate is controlled by changing only the rotation speed of the rotating shaft 3 under the condition that a fixed resistance is provided on the discharge side.

図２は、図１に示される循環流路部８付近の拡大断面図である。図３は、図２に示される流路形成構造体８４と羽根車２とを上流側から見た斜視図である。 FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the circulation flow path portion 8 shown in FIG. FIG. 3 is a perspective view of the flow path forming structure 84 and the impeller 2 shown in FIG. 2 as viewed from the upstream side.

図２に示すように、循環流路部８は、第１の開口部８１、第２の開口部８２、および第１の開口部８１と第２の開口部８２とを連通させる連通流路８３とを有している。第１の開口部８１は、羽根車２と対向するシュラウド壁面１２に設けられたスリット状の開口である。第２の開口部８２は、羽根車２の設置位置よりも上流側のシュラウド壁面１２、すなわち吸入流路１３の外周面（内面）に設けられたスリット状の開口である。 As shown in FIG. 2, the circulation flow path portion 8 is a communication flow path 83 that communicates the first opening 81, the second opening 82, and the first opening 81 and the second opening 82. And have. The first opening 81 is a slit-shaped opening provided in the shroud wall surface 12 facing the impeller 2. The second opening 82 is a slit-shaped opening provided on the outer peripheral surface (inner surface) of the shroud wall surface 12, that is, the suction flow path 13 on the upstream side of the installation position of the impeller 2.

循環流路部８は、シュラウド壁面１２に形成された環状溝８７に、流路形成構造体８４が設置されることによって形成されている。 The circulation flow path portion 8 is formed by installing the flow path forming structure 84 in the annular groove 87 formed in the shroud wall surface 12.

図２および図３に示すように、流路形成構造体８４は、シュラウド壁面１２に沿って略面一な内周面を有する筒状のリング８５と、リング８５を環状溝８７内で保持するリブ８６とを有している。リブ８６は、リング８５の外周面に周方向に間隔をあけて複数設けられている。連通流路８３は、リブ８６の側面と、リング８５の外周面と、環状溝８７の外周面（溝底面）とに囲まれることによって形成されている。 As shown in FIGS. 2 and 3, the flow path forming structure 84 holds a cylindrical ring 85 having a substantially flush inner peripheral surface along the shroud wall surface 12 and the ring 85 in the annular groove 87. It has a rib 86. A plurality of ribs 86 are provided on the outer peripheral surface of the ring 85 at intervals in the circumferential direction. The communication flow path 83 is formed by being surrounded by the side surface of the rib 86, the outer peripheral surface of the ring 85, and the outer peripheral surface (groove bottom surface) of the annular groove 87.

なお、循環流路部８は、前記した構成に限定されるものではない。循環流路部８は、シュラウド壁面１２における羽根車２と対向する部位と、羽根車２の設置位置よりも上流側の部位とを繋ぐ流路を提供する構造であれば任意に変更可能である。 The circulation flow path portion 8 is not limited to the above-mentioned configuration. The circulation flow path portion 8 can be arbitrarily changed as long as it has a structure that provides a flow path connecting the portion of the shroud wall surface 12 facing the impeller 2 and the portion upstream of the installation position of the impeller 2. ..

図２に示すように、羽根車２の前縁２３から羽根車２に流入した流れの一部は、第１の開口部８１から循環流路部８へ流入し、連通流路８３を通過した後、第２の開口部８２から循環流路部８外へ流出する。循環流路部８から流出した流れは、吸入流路１３において吸込口配管１５から吸い込んだ流体と混合され、再度、羽根車２の前縁２３から羽根車２へと流入する。 As shown in FIG. 2, a part of the flow flowing into the impeller 2 from the leading edge 23 of the impeller 2 flowed into the circulation flow path portion 8 from the first opening 81 and passed through the communication flow path 83. After that, it flows out of the circulation flow path portion 8 from the second opening 82. The flow flowing out from the circulation flow path portion 8 is mixed with the fluid sucked from the suction port pipe 15 in the suction flow path 13, and flows into the impeller 2 again from the leading edge 23 of the impeller 2.

循環流路部８へと流入する流れ８８は、羽根車２が部分負荷流量点で運転する際に、羽根車２の翼２２の負圧面側に蓄積される低エネルギ流体を吸い出す効果がある。ここで、部分負荷流量は、設計点の流量である仕様流量（１００％流量）よりも低い流量である。また、負圧面は、羽根車２の回転方向Ｒ（図３参照）に対して背面側になる翼面である。蓄積された低エネルギ流体は、翼２２の負圧面での翼失速を引き起こす原因となる。したがって、本実施形態は、循環流路部８を流れる循環流によって翼失速の発生を抑制することで、作動範囲の拡大を実現している。 The flow 88 flowing into the circulation flow path portion 8 has an effect of sucking out the low energy fluid accumulated on the negative pressure surface side of the blade 22 of the impeller 2 when the impeller 2 operates at the partial load flow rate point. Here, the partial load flow rate is lower than the specified flow rate (100% flow rate), which is the flow rate at the design point. The negative pressure surface is a blade surface on the back side with respect to the rotation direction R (see FIG. 3) of the impeller 2. The accumulated low energy fluid causes the blade stall on the negative pressure surface of the blade 22. Therefore, in the present embodiment, the operating range is expanded by suppressing the occurrence of blade stall by the circulating flow flowing through the circulation flow path portion 8.

図４は、本実施形態に係る流体機械１００の制御装置５の構成を模式的に示すブロック図である。図４に示すように、流体機械１００は、流体機械１００全体の動作を制御する制御装置５を備えている。制御装置５は、ケーシング１内に吸い込まれる流体の流量が所定の目標流量となるように、回転軸３の回転速度を制御する制御部５１を備えている。制御部５１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）とメモリ等の記憶部とを有している。また、制御装置５は、流体機械１００のケーシング１内に吸い込まれる流体の流量である吸込流量を計測する流量計５２と、流体機械１００における回転軸３の回転速度を計測する回転速度計５３とを備えている。 FIG. 4 is a block diagram schematically showing the configuration of the control device 5 of the fluid machine 100 according to the present embodiment. As shown in FIG. 4, the fluid machine 100 includes a control device 5 that controls the operation of the entire fluid machine 100. The control device 5 includes a control unit 51 that controls the rotation speed of the rotating shaft 3 so that the flow rate of the fluid sucked into the casing 1 becomes a predetermined target flow rate. The control unit 51 has a CPU (Central Processing Unit) and a storage unit such as a memory. Further, the control device 5 includes a flow meter 52 that measures the suction flow rate, which is the flow rate of the fluid sucked into the casing 1 of the fluid machine 100, and a rotation speed meter 53 that measures the rotation speed of the rotation shaft 3 in the fluid machine 100. Is equipped with.

流量計５２は、流体機械１００の吸入流路１３に設けられている。羽根車２は、回転軸３を介して駆動装置４に接続されている。回転速度計５３は、例えば回転軸３の近傍に設置されており、回転軸３の回転速度を計測する。 The flow meter 52 is provided in the suction flow path 13 of the fluid machine 100. The impeller 2 is connected to the drive device 4 via the rotating shaft 3. The rotation speed meter 53 is installed near the rotation shaft 3, for example, and measures the rotation speed of the rotation shaft 3.

流量計５２および回転速度計５３は、それぞれ回線を介して制御部５１に接続されており、これらの計測機器からの信号が制御部５１に入力される。制御部５１は、回線を介して駆動装置４と接続されており、制御部５１からの信号が駆動装置４に入力される。制御部５１は、駆動装置４を介して、回転軸３の回転速度を制御する。 The flow meter 52 and the rotation speedometer 53 are each connected to the control unit 51 via a line, and signals from these measuring devices are input to the control unit 51. The control unit 51 is connected to the drive device 4 via a line, and a signal from the control unit 51 is input to the drive device 4. The control unit 51 controls the rotation speed of the rotation shaft 3 via the drive device 4.

図５は、比較例に係る従来の流体機械２００の、回転軸３の軸線ＣＬを含む平面で切断した場合の上半分を示す縦断面図である。比較例に係る流体機械２００について、前記した本実施形態に係る流体機械１００と相違する点を中心に説明し、共通する点の説明を省略する。 FIG. 5 is a vertical cross-sectional view showing the upper half of the conventional fluid machine 200 according to the comparative example when cut in a plane including the axis CL of the rotating shaft 3. The fluid machine 200 according to the comparative example will be described mainly on the differences from the fluid machine 100 according to the present embodiment described above, and the common points will be omitted.

図５に示すように、比較例に係る流体機械２００は、吸込口配管１５の下流側であって羽根車２の上流側に設けられたインレットガイドベーン９を備えている。インレットガイドベーン９は、羽根車２への流入流れに任意の旋回速度を付与するための、円形に並んで配置された翼列である。一方、比較例に係る流体機械２００には、図１に示す循環流路部８は設けられていない。 As shown in FIG. 5, the fluid machine 200 according to the comparative example includes an inlet guide vane 9 provided on the downstream side of the suction port pipe 15 and on the upstream side of the impeller 2. The inlet guide vanes 9 are blade rows arranged in a circle in order to give an arbitrary turning speed to the inflow flow to the impeller 2. On the other hand, the fluid machine 200 according to the comparative example is not provided with the circulation flow path portion 8 shown in FIG.

図６は、比較例に係る流体機械２００における流量制御の運転曲線を示す図である。
図６において、流体機械２００における流量Ｑと吐出圧力Ｐｄとの相関で示される性能曲線Ｃが、インレットガイドベーン９の開度ＩＧＶ（％）ごとに示されている。図６中に示す破線は、流れが失速してサージングが生じる低流量側の限界点をインレットガイドベーン９の開度ＩＧＶごとに描いて各限界点を結んだ線であるサージングラインＬである。また、図６には、各性能曲線Ｃに対応した効率ηを示す効率曲線Ｅが描かれている。 FIG. 6 is a diagram showing an operation curve of flow rate control in the fluid machine 200 according to the comparative example.
In FIG. 6, the performance curve C shown by the correlation between the flow rate Q and the discharge pressure Pd in the fluid machine 200 is shown for each opening degree IGV (%) of the inlet guide vane 9. The broken line shown in FIG. 6 is a surging line L which is a line connecting the limit points on the low flow rate side where the flow stalls and surging occurs for each opening IGV of the inlet guide vane 9. Further, in FIG. 6, an efficiency curve E showing an efficiency η corresponding to each performance curve C is drawn.

図６におけるサージングラインＬよりも左側（低流量側）の領域は、サージングが生じる領域であり、大きな圧力変動や流量変動が生じるために運転が不可能な領域となる。したがって、流体機械２００において実際に制御可能な作動範囲Ｑ_１は、一定の吐出圧力Ｐ_０を示す線とサージングラインＬとの交点の流量を下限とし、仕様流量である１００％流量を上限とする範囲になる。一方、流体機械２００での流量制御において保証すべき仕様の作動範囲Ｑ_０は、ここでは、仕様流量である１００％流量から仕様流量の４５％流量までの範囲とされている。ここで、実際に制御可能な作動範囲Ｑ_１は、保証すべき仕様の作動範囲Ｑ_０を含んでいる必要がある。 The region on the left side (low flow rate side) of the surging line L in FIG. 6 is a region where surging occurs, and is a region where operation is impossible due to large pressure fluctuations and flow rate fluctuations. Therefore, the actually controllable operating range _Q1 in the fluid machine 200 has a lower limit of the flow rate at the intersection of the line showing a constant discharge pressure P ₀ and the surging line L, and an upper limit of 100% flow rate, which is the specified flow rate. Become a range. On the other hand, the operating range Q ₀ of the specifications to be guaranteed in the flow rate control of the fluid machine 200 is set here as a range from 100% flow rate, which is the specified flow rate, to 45% flow rate of the specified flow rate. Here, the actually controllable operating range Q ₁ needs to include the operating range Q ₀ of the specifications to be guaranteed.

図６に示すように、比較例に係る流体機械２００は、一定の吐出圧力Ｐ_０（＝固定抵抗）がかかる条件下で、回転軸３の回転速度を一定にし、インレットガイドベーン９の開度ＩＧＶを変化させることで流量制御を行う。 As shown in FIG. 6, in the fluid machine 200 according to the comparative example, the rotation speed of the rotating shaft 3 is kept constant under the condition that a constant discharge pressure P ₀ (= fixed resistance) is applied, and the opening degree of the inlet guide vane 9 is set to constant. The flow rate is controlled by changing the IGV.

しかしながら、比較例に係る流体機械２００においては、インレットガイドベーン９そのものが流路に設置されて抵抗となる構造物であるため、損失の発生は避けられないことが実情である。特に、図６の効率曲線Ｅを見ればわかるように、低流量運転時にはインレットガイドベーン９によって流路断面積が大幅に絞られるため、部分負荷効率（部分負荷流量での効率）が低下してしまうという課題がある。 However, in the fluid machine 200 according to the comparative example, since the inlet guide vane 9 itself is a structure that is installed in the flow path and serves as a resistance, it is inevitable that a loss will occur. In particular, as can be seen from the efficiency curve E in FIG. 6, the inlet guide vane 9 significantly narrows the cross-sectional area of the flow path during low flow rate operation, so that the partial load efficiency (efficiency at the partial load flow rate) decreases. There is a problem of closing it.

図７は、比較例に係る流体機械２００からインレットガイドベーン９を除去した構成において回転軸３の回転速度のみを変化させて行う流量制御の運転曲線を示す図である。図７において、流体機械における流量Ｑと吐出圧力Ｐｄとの相関で示される性能曲線Ｃが、回転軸３の回転速度Ｎ（％）ごとに示されている。 FIG. 7 is a diagram showing an operation curve of flow rate control performed by changing only the rotation speed of the rotation shaft 3 in a configuration in which the inlet guide vane 9 is removed from the fluid machine 200 according to the comparative example. In FIG. 7, the performance curve C shown by the correlation between the flow rate Q and the discharge pressure Pd in the fluid machine is shown for each rotation speed N (%) of the rotation shaft 3.

この場合、図７に示すように、実際に制御可能な作動範囲Ｑ_１は、狭くなってしまい、保証すべき仕様の作動範囲Ｑ_０（仕様流量である１００％流量から仕様流量の４５％流量までの範囲）を満足することができない。 In this case, as shown in FIG. 7, the actually controllable operating range Q ₁ becomes narrow, and the operating range Q ₀ of the specifications to be guaranteed (from 100% flow rate, which is the specified flow rate, to 45% flow rate, which is the specified flow rate). The range up to) cannot be satisfied.

図８は、本実施形態に係る流体機械１００における流量制御の運転曲線を示す図である。図８において、流体機械１００における流量Ｑと吐出圧力Ｐｄとの相関で示される性能曲線Ｃが、回転軸３の回転速度Ｎ（％）ごとに示されている。図８に示す流体機械１００における流量制御の運転曲線のデータは、制御部５１の記憶部に記憶される。また、一定の吐出圧力Ｐ_０（＝固定抵抗）の値も制御部５１の記憶部に記憶される。 FIG. 8 is a diagram showing an operation curve of flow rate control in the fluid machine 100 according to the present embodiment. In FIG. 8, the performance curve C shown by the correlation between the flow rate Q and the discharge pressure Pd in the fluid machine 100 is shown for each rotation speed N (%) of the rotation shaft 3. The data of the operation curve of the flow rate control in the fluid machine 100 shown in FIG. 8 is stored in the storage unit of the control unit 51. Further, a constant discharge pressure P ₀ (= fixed resistance) value is also stored in the storage unit of the control unit 51.

本実施形態に係る流体機械１００では、図２を用いて既に説明したように、循環流路部８へと流入する流れ８８が、羽根車２の翼２２の負圧面側に蓄積されて翼失速を引き起こす原因となる低エネルギ流体を吸い出す。こうして、循環流路部８を流れる循環流によって翼失速の発生を抑制することで、図８に示すように、実際に制御可能な作動範囲Ｑ_１が拡大する。これにより、本実施形態は、保証すべき仕様の作動範囲Ｑ_０（仕様流量である１００％流量から仕様流量の４５％流量までの範囲）を満足することができる。 In the fluid machine 100 according to the present embodiment, as already described with reference to FIG. 2, the flow 88 flowing into the circulation flow path portion 8 is accumulated on the negative pressure surface side of the blade 22 of the impeller 2 and the blade stalls. It sucks out the low energy fluid that causes. In this way, by suppressing the occurrence of blade stall by the circulating flow flowing through the circulation flow path portion 8, as shown in FIG. 8, the actually controllable operating range _Q1 is expanded. Thereby, the present embodiment can satisfy the operation range Q ₀ of the specification to be guaranteed (the range from 100% flow rate which is the specification flow rate to 45% flow rate of the specification flow rate).

しかも、本実施形態は、流路に設置されて抵抗となる従来のインレットガイドベーン９を備えていないため、低流量運転時でも羽根車２の上流側で流路断面積が絞られることがなく、部分負荷効率は殆ど低下しない。つまり、回転軸３の回転速度を変化させた場合でも、図８において各性能曲線Ｃに対応した効率ηを示す効率曲線Ｅは、最大効率値を保ちながら、概ね真横に移動する。したがって、本実施形態では、低流量運転時を含め、常に、ばらつきが少なく高い効率範囲Ａでの運用が可能となる。 Moreover, since the present embodiment does not include the conventional inlet guide vane 9 which is installed in the flow path and serves as a resistance, the flow path cross-sectional area is not narrowed on the upstream side of the impeller 2 even during low flow rate operation. , The partial load efficiency hardly decreases. That is, even when the rotation speed of the rotation axis 3 is changed, the efficiency curve E showing the efficiency η corresponding to each performance curve C in FIG. 8 moves substantially to the side while maintaining the maximum efficiency value. Therefore, in the present embodiment, it is possible to operate in the high efficiency range A with little variation at all times, including during low flow rate operation.

次に、本実施形態に係る流体機械１００における流量制御の方法について説明する。
図９は、本実施形態に係る流体機械１００における流量制御の内容を示すフローチャートである。 Next, a method of controlling the flow rate in the fluid machine 100 according to the present embodiment will be described.
FIG. 9 is a flowchart showing the contents of the flow rate control in the fluid machine 100 according to the present embodiment.

図９に示すように、ステップＳ１では、制御部５１は、流体機械１００に要求される吸込流量である目標流量Ｑｉの入力を受け付ける。これにより、制御部５１は、目標流量Ｑｉを設定する。 As shown in FIG. 9, in step S1, the control unit 51 receives the input of the target flow rate Qi, which is the suction flow rate required for the fluid machine 100. As a result, the control unit 51 sets the target flow rate Qi.

ステップＳ２では、制御部５１は、流量計５２を用いることによって、流体機械１００における現在の流量Ｑを計測する。 In step S2, the control unit 51 measures the current flow rate Q in the fluid machine 100 by using the flow meter 52.

ステップＳ３では、制御部５１は、現在の流量Ｑ＝目標流量Ｑｉであるか否かを判定する。具体的には、現在の流量Ｑと目標流量Ｑｉとの差が予め決められた所定の閾値よりも小さいか否かが判定される。現在の流量Ｑと目標流量Ｑｉとの差が所定の閾値よりも小さい、すなわち現在の流量Ｑと目標流量Ｑｉとの間に実質的な差がないと判定された場合（ステップＳ３でＹｅｓ）、制御部５１の処理がステップＳ１に戻る。一方、現在の流量Ｑと目標流量Ｑｉとの間に実質的な差があると判定された場合（ステップＳ３でＮｏ）、制御部５１の処理がステップＳ４へ進む。 In step S3, the control unit 51 determines whether or not the current flow rate Q = the target flow rate Qi. Specifically, it is determined whether or not the difference between the current flow rate Q and the target flow rate Qi is smaller than a predetermined threshold value. When it is determined that the difference between the current flow rate Q and the target flow rate Qi is smaller than a predetermined threshold value, that is, there is no substantial difference between the current flow rate Q and the target flow rate Qi (Yes in step S3). The process of the control unit 51 returns to step S1. On the other hand, when it is determined that there is a substantial difference between the current flow rate Q and the target flow rate Qi (No in step S3), the processing of the control unit 51 proceeds to step S4.

ステップＳ４では、制御部５１は、目標流量Ｑｉが現在の流量Ｑよりも大きいか否かを判定する。そして、目標流量Ｑｉが現在の流量Ｑよりも大きいと判定された場合（ステップＳ４でＹｅｓ）、制御部５１の処理がステップＳ５へ進む。一方、目標流量Ｑｉが現在の流量Ｑよりも小さいと判定された場合（ステップＳ４でＮｏ）、制御部５１の処理がステップＳ６へ進む。 In step S4, the control unit 51 determines whether or not the target flow rate Qi is larger than the current flow rate Q. Then, when it is determined that the target flow rate Qi is larger than the current flow rate Q (Yes in step S4), the processing of the control unit 51 proceeds to step S5. On the other hand, when it is determined that the target flow rate Qi is smaller than the current flow rate Q (No in step S4), the processing of the control unit 51 proceeds to step S6.

ステップＳ５では、制御部５１は、回転軸３の回転速度Ｎを上げる（高くする）ように調整して流量変更を行う。具体的には、制御部５１は、駆動装置４に回転速度の上昇指令を送信する。ここで、回転軸３の回転速度Ｎが、例えば予め決められた所定量だけ上げられた後、制御部５１の処理がステップＳ２に戻る。 In step S5, the control unit 51 adjusts the rotation speed N of the rotation shaft 3 so as to increase (increase) it, and changes the flow rate. Specifically, the control unit 51 transmits a rotation speed increase command to the drive device 4. Here, after the rotation speed N of the rotation shaft 3 is increased by, for example, a predetermined amount, the processing of the control unit 51 returns to step S2.

ステップＳ６では、制御部５１は、回転軸３の回転速度Ｎを下げる（低くする）ように調整して流量変更を行う。具体的には、制御部５１は、駆動装置４に回転速度の下降指令を送信する。ここで、回転軸３の回転速度Ｎが、例えば予め決められた所定量だけ下げられた後、制御部５１の処理がステップＳ２に戻る。 In step S6, the control unit 51 adjusts so as to lower (lower) the rotation speed N of the rotation shaft 3 to change the flow rate. Specifically, the control unit 51 transmits a rotation speed lowering command to the drive device 4. Here, after the rotation speed N of the rotation shaft 3 is reduced by, for example, a predetermined amount, the processing of the control unit 51 returns to step S2.

このような制御ループ（ステップＳ１～Ｓ６）を繰り返すことにより、最終的に現在の流量Ｑを目標流量Ｑｉにすることができる（ステップＳ３でＹｅｓ）。 By repeating such a control loop (steps S1 to S6), the current flow rate Q can finally be set to the target flow rate Qi (Yes in step S3).

図９に示す制御を実施する際における回転軸３の回転速度Ｎの調整幅（変化幅）は、制御すべき流体機械１００の特性によって異なるため、どのような調整幅でも構わない。例えば、調整幅は、予め決められた一定値であってもよいし、あるいは現在の流量Ｑと目標流量Ｑｉとの差に応じて変化させられてもよい。あるいは、制御部５１は、図８に示す運転曲線のデータに基づいて目標流量Ｑｉが得られる回転速度を算出し、回転軸３の回転速度Ｎを、算出された回転速度に変化させるように制御してもよい。 Since the adjustment width (change width) of the rotation speed N of the rotation shaft 3 when performing the control shown in FIG. 9 depends on the characteristics of the fluid machine 100 to be controlled, any adjustment width may be used. For example, the adjustment range may be a predetermined constant value, or may be changed according to the difference between the current flow rate Q and the target flow rate Qi. Alternatively, the control unit 51 calculates the rotation speed at which the target flow rate Qi is obtained based on the data of the operation curve shown in FIG. 8, and controls the rotation speed N of the rotation shaft 3 to be changed to the calculated rotation speed. You may.

本実施形態に係る流体機械１００は、基本的に以上のように構成されるものであり、次に、流体機械１００の作用効果について説明する。 The fluid machine 100 according to the present embodiment is basically configured as described above, and next, the operation and effect of the fluid machine 100 will be described.

図１に示すように、流体機械１００は、ケーシング１と、ケーシング１内に配置されており、回転することで流体にエネルギを付与する羽根車２と、羽根車２が取り付けられている回転軸３とを備える。また、流体機械１００は、回転軸３を回転駆動させる駆動装置４と、ケーシング１内を流れる流体の流量が所定の目標流量となるように、回転軸３の回転速度を制御する制御装置５（図４参照）とを備える。ケーシング１内には、羽根車２の周囲から上流側の吸入流路１３へ接続するシュラウド壁面１２が形成されている。流体機械１００には、シュラウド壁面１２における羽根車２と対向する部位と羽根車２の設置位置よりも上流側の部位とを繋ぐ循環流路部８が設けられている。
この構成では、従来用いられてきたインレットガイドベーン９（図５参照）を廃し、羽根車２が取り付けられている回転軸３の回転速度の制御のみで流量制御を行うことができる。ここで、循環流路部８へと流入する流れは、羽根車２の翼２２の負圧面側に蓄積される低エネルギ流体を吸い出す。蓄積された低エネルギ流体は、翼２２の負圧面での翼失速を引き起こす原因となるため、循環流路部８を流れる循環流によって翼失速の発生を抑制することができる。これにより、広い作動範囲を確保することができる。また、羽根車２の上流側に設けられる従来のインレットガイドベーン９が不要となるため、流路損失を低減することができ、部分負荷効率が向上する。
すなわち、本実施形態によれば、広い作動範囲を確保しつつ、部分負荷効率を向上させることが可能な流体機械１００を提供することができる。
さらに、可動機構が複雑で高価なインレットガイドベーン９を用いることなく流量制御が可能となるため、流体機械１００のコストの低減が図られる。 As shown in FIG. 1, the fluid machine 100 has a casing 1, an impeller 2 that is arranged in the casing 1 and imparts energy to the fluid by rotating, and a rotating shaft to which the impeller 2 is attached. 3 and. Further, the fluid machine 100 includes a drive device 4 that rotationally drives the rotary shaft 3 and a control device 5 that controls the rotational speed of the rotary shaft 3 so that the flow rate of the fluid flowing in the casing 1 becomes a predetermined target flow rate. (See FIG. 4). In the casing 1, a shroud wall surface 12 connecting from the periphery of the impeller 2 to the suction flow path 13 on the upstream side is formed. The fluid machine 100 is provided with a circulation flow path portion 8 connecting a portion of the shroud wall surface 12 facing the impeller 2 and a portion upstream of the installation position of the impeller 2.
In this configuration, the inlet guide vane 9 (see FIG. 5) that has been conventionally used can be eliminated, and the flow rate can be controlled only by controlling the rotation speed of the rotating shaft 3 to which the impeller 2 is attached. Here, the flow flowing into the circulation flow path portion 8 sucks out the low-energy fluid accumulated on the negative pressure surface side of the blade 22 of the impeller 2. Since the accumulated low-energy fluid causes blade stall on the negative pressure surface of the blade 22, the occurrence of blade stall can be suppressed by the circulating flow flowing through the circulation flow path portion 8. This makes it possible to secure a wide operating range. Further, since the conventional inlet guide vane 9 provided on the upstream side of the impeller 2 becomes unnecessary, the flow path loss can be reduced and the partial load efficiency is improved.
That is, according to the present embodiment, it is possible to provide the fluid machine 100 capable of improving the partial load efficiency while ensuring a wide operating range.
Further, since the flow rate can be controlled without using the inlet guide vane 9, which has a complicated movable mechanism and is expensive, the cost of the fluid machine 100 can be reduced.

また、本実施形態では、図２に示すように、循環流路部８は、第１の開口部８１、第２の開口部８２、および第１の開口部８１と第２の開口部８２とを連通させる連通流路８３とを有している。第１の開口部８１は、羽根車２と対向するシュラウド壁面１２に設けられている。第２の開口部８２は、羽根車２の設置位置よりも上流側のシュラウド壁面１２に設けられている。この構成では、循環流路部８をケーシング１内におけるシュラウド壁面１２の近傍にコンパクトに設けることができる。 Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, the circulation flow path portion 8 includes the first opening 81, the second opening 82, and the first opening 81 and the second opening 82. It has a communication flow path 83 for communicating with the above. The first opening 81 is provided on the shroud wall surface 12 facing the impeller 2. The second opening 82 is provided on the shroud wall surface 12 on the upstream side of the installation position of the impeller 2. In this configuration, the circulation flow path portion 8 can be compactly provided in the vicinity of the shroud wall surface 12 in the casing 1.

また、本実施形態では、図１に示すように、羽根車２の下流側に、ベーンレスディフューザであるディフューザ６が配置されている。この構成では、サージングが起こり易くなる翼（ベーン）がディフューザ６に存在しないため、作動範囲が低流量側で伸びる。これにより、より広い作動範囲を確保することができる。 Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, a diffuser 6 which is a vaneless diffuser is arranged on the downstream side of the impeller 2. In this configuration, since the diffuser 6 does not have blades (vanes) at which surging is likely to occur, the operating range is extended on the low flow rate side. This makes it possible to secure a wider operating range.

また、本実施形態では、図８に示すように、制御装置５（図４参照）は、予め設定された一定の吐出圧力Ｐ_０の下で、流量Ｑが仕様流量である１００％流量から仕様流量の４５％流量までである範囲内において制御を行う。この構成では、主に下水処理場で用いられるような、吐出側に固定抵抗を有し、広い作動範囲が要求される曝気用の流体機械に対して適用することが好ましい構成とすることができる。 Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 8, the control device 5 (see FIG. 4) is specified from a 100% flow rate at which the flow rate Q is the specified flow rate under a predetermined constant discharge pressure P ₀ . Control is performed within a range of up to 45% of the flow rate. In this configuration, it can be preferably applied to a fluid machine for aeration, which has a fixed resistance on the discharge side and requires a wide operating range, which is mainly used in a sewage treatment plant. ..

また、本実施形態では、図１に示すように、羽根車２は、該羽根車２の入口側から出口側まで連続した翼２２を有している。この構成では、主に下水処理場で用いられるような、設計点から低流量側のみで運転することが多いためチョーク側の性能を考慮する必要がない曝気用の流体機械に対して適用することが好ましい構成とすることができる。つまり、この場合、チョーク側の性能を向上させるために例えばターボチャージャーのような長翼と短翼との組合せによる羽根車を採用する必要がない。 Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, the impeller 2 has a continuous blade 22 from the inlet side to the exit side of the impeller 2. This configuration should be applied to aeration fluid machines that do not need to consider the performance on the choke side because they are often operated only on the low flow rate side from the design point, such as those used mainly in sewage treatment plants. Can be a preferable configuration. That is, in this case, in order to improve the performance on the choke side, it is not necessary to adopt an impeller that is a combination of a long wing and a short wing, such as a turbocharger.

また、本実施形態では、図４に示すように、制御装置５は、ケーシング１内を流れる流体の流量を検出する流量計５２を有している。そして、図９に示すように、制御装置５は、目標流量Ｑｉが流量計５２によって検出された流量Ｑよりも大きい場合には回転軸３の回転速度Ｎを上げるように制御する。一方、制御装置５は、目標流量Ｑｉが流量計５２によって検出された流量Ｑよりも小さい場合には回転軸３の回転速度Ｎを下げるように制御する。この構成では、目標流量Ｑｉと流量計５２の検出値である流量Ｑとの比較結果に基づく回転軸３の回転速度Ｎの制御によって、ケーシング１内を流れる流体の流量Ｑを所定の目標流量Ｑｉにすることができる。 Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 4, the control device 5 has a flow meter 52 that detects the flow rate of the fluid flowing in the casing 1. Then, as shown in FIG. 9, the control device 5 controls to increase the rotation speed N of the rotating shaft 3 when the target flow rate Qi is larger than the flow rate Q detected by the flow meter 52. On the other hand, when the target flow rate Qi is smaller than the flow rate Q detected by the flow meter 52, the control device 5 controls to lower the rotation speed N of the rotating shaft 3. In this configuration, the flow rate Q of the fluid flowing in the casing 1 is set to a predetermined target flow rate Qi by controlling the rotation speed N of the rotating shaft 3 based on the comparison result between the target flow rate Qi and the flow rate Q detected by the flow meter 52. Can be.

以上、本発明について実施形態に基づいて説明したが、本発明は前記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。前記した実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 Although the present invention has been described above based on the embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modifications. For example, the above-described embodiment has been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and is not necessarily limited to the one including all the described configurations. It is possible to add / delete / replace a part of the configuration of the above-described embodiment with another configuration.

例えば、前記した実施形態では、遠心式の羽根車２を備えた遠心式の流体機械１００について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、例えば斜流式の羽根車を備えた斜流式の流体機械などの他の流体機械にも適用可能である。 For example, in the above-described embodiment, the centrifugal fluid machine 100 including the centrifugal impeller 2 has been described, but the present invention is not limited thereto. The present invention is also applicable to other fluid machines such as, for example, a mixed flow type fluid machine equipped with a mixed flow type impeller.

１ケーシング
１２シュラウド壁面
１３吸入流路
２羽根車
２２翼
３回転軸
４駆動装置
５制御装置
５１制御部
５２流量計
６ディフューザ
８循環流路部
８１第１の開口部
８２第２の開口部
８３連通流路
１００流体機械
Ｎ回転速度
Ｐ_０一定の吐出圧力
Ｑ流量
Ｑｉ目標流量 1 Casing 12 Shroud wall surface 13 Suction flow path 2 Impeller 22 Wings 3 Rotating shaft 4 Drive device 5 Control device 51 Control unit 52 Flow meter 6 Diffuser 8 Circulation flow path part 81 First opening 82 Second opening 83 Communication Flow path 100 Fluid machine N Rotational speed P ₀ Constant discharge pressure Q Flow rate Qi Target flow rate

Claims

With the casing
An impeller, which is arranged in the casing and gives energy to the fluid by rotating,
The rotating shaft to which the impeller is attached and
A drive device that drives the rotation axis to rotate, and
A control device for controlling the rotation speed of the rotating shaft so that the flow rate of the fluid flowing in the casing becomes a predetermined target flow rate is provided.
In the casing, a shroud wall surface connecting from the periphery of the impeller to the suction flow path on the upstream side is formed.
A circulation flow path portion is provided that connects a portion of the shroud wall surface facing the impeller and a portion upstream of the installation position of the impeller.
The circulation flow path portion has a first opening provided on the shroud wall surface facing the impeller and a second opening provided on the shroud wall surface on the upstream side of the impeller installation position. And a communication flow path for communicating the first opening and the second opening.
The circulation flow path portion is formed by installing a flow path forming structure in an annular groove formed on the shroud wall surface.
The flow path forming structure has a cylindrical ring having a substantially flush inner peripheral surface along the shroud wall surface, and a rib for holding the ring in the annular groove.
A plurality of the ribs are provided on the outer peripheral surface of the ring at intervals in the circumferential direction.
The communication flow path is formed by being surrounded by the side surface of the rib, the outer peripheral surface of the ring, and the groove bottom surface of the annular groove .
A fluid machine characterized in that the end face of a part of the ribs on the first opening side is flush with the end face of the ring on the first opening side. ..

The fluid machine according to claim 1, wherein a vaneless diffuser is arranged on the downstream side of the impeller.

The control device is characterized in that the control device performs control within a range in which the flow rate is from 100% of the specified flow rate to 45% of the specified flow rate under a predetermined constant discharge pressure. The fluid machine according to 1.

The fluid machine according to claim 1, wherein the impeller has continuous blades from the inlet side to the outlet side of the impeller.

The control device has a flow meter that detects the flow rate of the fluid flowing in the casing, and when the target flow rate is larger than the flow rate detected by the flow meter, the rotation speed of the rotating shaft is increased, and the said. The fluid machine according to claim 1, wherein when the target flow rate is smaller than the flow rate detected by the flow meter, the rotation speed of the rotating shaft is controlled to be lowered.