JPH04353299A - 遠心式流体機械及びその制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、遠心送風機等の遠心
式流体機械に関し、さらに詳しくはそのインペラの構造
、及びその制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より圧縮機あるいは送風機として、
ハブに複数の羽根を設けたインペラを備えた遠心式圧縮
機あるいは遠心式送風機（以下、遠心式流体機械と総称
する）が多用されている。

【０００３】ところで、このような遠心式流体機械にお
いてその運転効率を高める一つの方法として、インペラ
入口における入射角（即ち、羽根入口角と相対流入角と
の差）を無衝突入射角に設定してインペラ入口における
衝突損失を可及的に低減させる方法が知られており、ま
たこの無衝突入射角は通常２〜５°で、それ以外の入射
角においては衝突損失が発生することも知られている（
例えば、「ターボ　　送風機と圧縮機」　　生井武文・
井上雅弘　　共著。昭和６３年８月２５日　　コロナ社
発行参照）。従って、遠心式流体機械においてその運転
効率を高めるためには、インペラの羽根入口角と流体相
対流入角とで表現される衝突入射角を可及的に無衝突入
射角に合致させることが肝要であると言える。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この無衝突
入射角は、インペラ入口における相対流入角が流体の流
速、インペラの回転速度等の諸条件によって変化するも
のであることから一定ではない。一方、羽根入口角は、
従来一般の遠心式流体機械においてはインペラの各羽根
を固定式としていることから一定であり変化することが
ない。このため、羽根入口角の設定に際して、常用され
る運転状態における相対流入角を想定し、この想定流入
角を基準として所要の無衝突入射角が得られるように羽
根入口角を設計するのが従来一般的な設計方法である。

【０００５】ところが、このような設定方法によって羽
根入口角を設計した場合には、その設計点近傍において
は無衝突入射角が得られるため高い運転効率を確保でき
るものの、この設計点を外れると衝突損失が発生して急
激に運転効率が低下し、運転領域全体を通してみれば運
転効率という点において少なからず不満の残るものであ
った。

【０００６】そこで本願発明では、全運転領域において
無衝突入射角を実現しもって運転効率のより一層の向上
を図り得るようにした遠心式流体機械及びその制御装置
を提供せんとしてなされたものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本願発明ではかかる課題
を解決するための具体的手段として、請求項１記載の発
明では、図１Ａに例示するように、ハブ３の周囲に湾曲
状の複数の羽根４，４，・・を放射状に取り付けたイン
ペラ２をケーシング１の流体流入部１１に臨んで取付け
、該インペラ２をモータ５により駆動されるインペラ駆
動軸２１を介して回転させるようにした遠心式流体機械
において、上記各羽根４，４・・を、上記ハブ３に一体
的に形成された固定羽根部４１と、該ハブ３と別体に形
成され且つ連結軸４３を介して上記固定羽根部４１の上
記流体流入部１１寄り端部にその板厚方向に傾動可能に
連結された可動羽根部４２とで構成したことを特徴とし
ている。

【０００８】請求項２記載の発明では、図１Ａに例示す
るように請求項１記載の遠心式流体機械において、上記
各可動羽根部４２，４２，・・を同期状態で傾動させる
同期傾動手段Ｐと、該同期傾動手段Ｐを駆動する駆動手
段Ｑと、該駆動手段Ｑを流体の流入状態に応じて制御す
る制御手段Ｒとを備えたことを特徴としている。

【０００９】請求項３記載の発明では、図１Ａ及び図２
に例示するように請求項２記載の遠心式流体機械におい
て、上記同期傾動手段Ｐを、上記インペラ駆動軸２１の
軸心部に相対回動可能に嵌挿されるとともにその適所に
駆動ギヤ２３を設けた操作軸２２と該駆動ギヤ２３と噛
合するピニオンギヤ４４を形成した上記連結軸４３，４
３，・・とで構成し、また上記駆動手段Ｑを、上記操作
軸２２に設けたサブモータ１７で構成したことを特徴と
している。

【００１０】請求項４記載の発明では、図１Ａ，図１Ｂ
及び図４に例示するように、ハブ３の周囲に湾曲状の複
数の羽根４，４，・・を放射状に取り付けたインペラ２
の該各羽根４，４・・を、該ハブ３に一体的に形成され
た固定羽根部４１と、該ハブとは別体に形成され且つ上
記固定羽根部４１の上記流体流入部１１寄り端部にその
板厚方向に傾動可能に連結された可動羽根部４２とで構
成し、該各可動羽根部４２，４２，・・を駆動手段Ｑに
よって傾動せしめ得る如くした遠心式流体機械の制御装
置において、流体の予旋回角θｆと軸線速度Ｖｆとイン
ペラ回転速度Ｎとに基づいて羽根入口の相対流入角θを
算出する相対流入角算出手段Ａと、上記可動羽根部４２
の傾斜角を上記羽根４の羽根入口角βｂ１として求める
羽根入口角算出手段Ｂと、上記相対流入角θと羽根入口
角βｂ１とから入射角（ｉ）を求める入射角算出手段Ｃ
と、該入射角ｉと予じめ設定した設定入射角ｉ０とを比
較する比較手段Ｄと、該比較手段Ｄにおける比較結果に
基づき上記入射角ｉを上記設定入射角ｉ０に収束せしめ
る如く上記駆動手段Ｑに制御信号を出力する制御信号出
力手段Ｅとを備えたことを特徴としている。

【００１１】

【作用】本願各発明ではかかる構成とすることによって
それぞれ次のような作用が得られるものである。

【００１２】■　請求項１記載の発明では、可動羽根部
４２が羽根４の入口側端縁部を構成し、且つこれがその
板厚方向に傾動可能とされているため、該可動羽根部４
２の傾動量を調整することによってインペラ２の羽根入
口角βｂ１を容易に変更設定することができる。従って
、流体の状態に対応して該羽根入口角βｂ１を設定する
ことによって、流体状態の変動にかかわらず常時適正な
無衝突入射角を確保することが可能となるものである。

【００１３】■　請求項記載の発明では、制御手段Ｒか
らの制御信号に基づいて駆動手段Ｑをして同期傾動手段
Ｐを適宜に作動させ、各可動羽根部４２，４２，・・を
それぞれ所定量だけ傾動させることによって、上記■記
載の作用が容易に且つ確実に得られ、これによって無衝
突入射角の自動制御が可能となるものである。

【００１４】■　請求項３記載の発明では、上記インペ
ラ駆動軸２１と上記操作軸２２とは、該インペラ駆動軸
２１に固定されたインペラ２側の各連結軸４３，４３，
・・に設けた各ピニオンギヤ４４，４４，・・と操作軸
２２側に設けた駆動ギヤ２３とが噛合していることから
、該各ギヤのセルフロック作用よってその相対回動が規
制され、両者は一体的に上記モータ５によって同期回転
せしめられる。

【００１５】この状態において、サブモータ１７に通電
して上記操作軸２２に所定の回転力を付与すると、該イ
ンペラ駆動軸２１と操作軸２２との回転位相差が変化し
て上記各連結軸４３，４３，・・が所定方向に回動し、
上記各可動羽根部４２，４２，・・が傾動変位せしめら
れ、結果的にインペラ２の羽根入口角βｂ１が変更設定
されるものである。

【００１６】■　請求項４記載の発明では、先ず相対流
入角算出手段Ａにおいて求めた相対流入角θと羽根入口
角算出手段Ｂにおいて求めた羽根入口角βｂ１とから現
在の入射角ｉを算出し、さらにこの算出入射角ｉと無衝
突入射角を得るべく予じめ設定した設定入射角ｉ０とを
比較し、該入射角ｉが設定入射角ｉ０に比して大き過ぎ
る場合には羽根入口角βｂ１を増加側に制御し、逆に小
さ過ぎる場合には減少側に制御することで、該入射角ｉ
は可及的に設定入射角ｉ０に収束せしめられることとな
る。

【００１７】

【発明の効果】従って、本願各発明によればそれぞれ次
のような効果が得られる。 （ａ）　請求項１記載の遠心式流体機械によれば、遠心
式流体機械の全運転領域を通して適正な無衝突入射角を
確実に得ることができることから、インペラ２の入口側
における衝突損失を可及的に少ならしめて運転効率のよ
り一層の向上を図ることができるものである。

【００１８】（ｂ）　請求項２記載の遠心式流体機械に
よれば、上記（ａ）記載の効果に加えて、無衝突入射角
の自動制御が可能であることから、遠心式流体機械の全
運転領域を通してさらに高水準の運転効率を容易に且つ
確実に確保してより一層の性能アップを図ることが可能
になるものである。

【００１９】（ｃ）　請求項３記載の遠心式流体機械に
よれば、上記（ａ）記載の効果が得られることは勿論の
こと、これに加えて、羽根入口角βｂ１の調整がサブモ
ータ１７の回転制御によって容易に行えることから、流
体の流れ状態の変動にかかわらず常時適正な羽根入口角
βｂ１が得られ、無衝突入射角の確保による運転効率の
向上効果がさらに増進されるという効果が得られる。

【００２０】さらに、同期傾動手段Ｐが機械的な構成と
なっていることから、その作動上の信頼性が高く、また
駆動手段Ｑが回動部分と非接触構造とされていることか
ら、長期の使用においても摩耗による制御精度の低下と
いう問題は起こらず、これらのことから、特に作動及び
制御精度の確実性、信頼性が要求される遠心式流体機械
に適用する場合にその利点がより顕著となるものである
。

【００２１】（ｄ）　請求項４記載の遠心式流体機械の
制御装置によれば、流動的に変化する相対流入角θに基
づいて入射角ｉを所要の無衝突入射角に収束させるべく
駆動手段Ｑを制御するものであるため、常時実際の流体
の流れ状態に即応した羽根入口角βｂ１の制御が実現さ
れ、その結果、全運転領域を通じてより高水準の運転効
率をもつ遠心式流体機械の提供が可能となるものである
。

【００２２】

【実施例】以下、添付図面に示す実施例に基づいて本願
発明の遠心式流体機械及びその制御装置をより具体的に
説明する。

【００２３】図１Ａ及び図２には、本願各発明を適用し
た遠心式流体機械としての遠心式送風機Ｚが示されてお
り、該各図において符号１は流体流入部１１とスクロー
ル部１２及びモータ収容室１３を備えたケーシングであ
り、該スクロール部１２の軸心部には後述のインペラ２
が収容されている。

【００２４】上記インペラ２は、基本的には従来公知の
ものと同様構造をもつものであって、湾曲面をもった円
錐台状のハブ３と、該ハブ３の外周面上に周方向に所定
間隔で放射状に取り付けられた湾曲板状（図３参照）の
複数の羽根４，４，・・とで構成されている。また、こ
のインペラ２は、そのハブ３の軸心部に貫通形成した軸
穴３ａに嵌挿固定した後述のインペラ駆動軸２１を、ス
テータ６とロータ７から構成されるモータ５によって回
転させることによって、上記流体流入部１１側から吸入
した流体を上記各羽根４，４，・・で加速してスクロー
ル部１２に導入させ、ここで加圧して吐出管（図示省略
）から吐出するようになっている。

【００２５】そして、この実施例のインペラ２は、この
ような従来と同様の基本的な構成に、さらに本願各発明
を適用して以下に述べる如き種々の新規な構成を付加す
ることによって従来のものにも増して高い運転効率が得
られるようにしている。

【００２６】即ち、上記インペラ２は、図１Ａ，図２及
び図３にそれぞれ示すように、上記羽根４を従来構造の
もののように全て上記ハブ３と一体的に形成するのでは
なく、該羽根４を、その流体入口側端縁部４ａを構成す
る後述の可動羽根部４２と、該端縁部よりも流体出口側
に位置する後述の固定羽根部４１とからなる二分割構造
としている。

【００２７】上記固定羽根部４１は、従来と同様に上記
ハブ３と一体形成されており、その入口側端部４１ａに
は、所定大きさをもつ嵌合切欠４５，４５，・・が複数
個形成されている。さらに、この各嵌合切欠４５，４５
，・・の切欠方向の中間位置には、該各嵌合切欠４５，
４５，・・をインペラ径方向に（即ち、該可動羽根部４
２の幅方向に）貫通して上記ハブ３の軸穴３ａに達する
軸嵌挿孔４７が形成されている。

【００２８】上記可動羽根部４２は、上述のように羽根
４の入口側端縁部４ａを構成するものであって、図３に
示すように略くさび状断面をもつ板材で、しかも上記ハ
ブ３及び固定羽根部４１とは別体に形成されている。そ
して、この可動羽根部４２の基端部４２ａには、上記固
定羽根部４１の各嵌合切欠４５，４５，・・にそれぞれ
嵌合可能なる如くして複数の嵌合突片４６，４６，・・
が一体形成されている。また、該各嵌合突片４６，４６
，・・には、それぞれ軸嵌挿孔４８が形成されている。 そして、この可動羽根部４２は、その各嵌合突片４６，
４６，・・を上記固定羽根部４１の各嵌合切欠４５，４
５，・・内に嵌合させ、且つその軸嵌挿孔４８と上記可
動羽根部４２の軸嵌挿孔４７とを重合させた状態でこれ
らに後述の連結軸４３を挿通することにより、図３に示
すように該固定羽根部４１に対して該連結軸４３を中心
としてその厚さ方向（即ち、羽根入口角βｂ１を変化さ
せる方向）に相対回動可能に連結されて一枚の羽根４を
構成する。 尚、この実施例のものにおいては、図３に鎖線図示する
ように、上記可動羽根部４２は上記固定羽根部４１をそ
のまま延長させた状態（同図に実線図示する位置）を中
心としてその両側に角度αだけ傾動し得るようになって
いる。

【００２９】上記連結軸４３は、図２に示すように、そ
の嵌挿状態において、その先端部４３ａを上記ハブ３の
軸穴３ａ内に所定寸法だけ突出させることができるよう
な軸長を有するとともに、該先端部４３ａには後述の操
作軸２２に形成されるベベルギヤからなる駆動ギヤ２３
に噛合するピニオンギヤ４４が一体的に形成されている
。又、この連結軸４３は、上記固定羽根部４１の軸嵌挿
孔４７に対しては相対回動可能に嵌挿される一方、上記
可動羽根部４２の各軸嵌挿孔４８，４８，・・に対して
は固着状態に嵌挿される。従って、図２のように連結軸
４３を羽根４側に嵌挿せしめた状態においては、固定羽
根部４１の各嵌合切欠４５，４５，・・と可動羽根部４
２の各嵌合突片４６，４６，・・とがその軸方向におい
て相互に係合することによってその軸方向への脱落が防
止されることとなる。

【００３０】上記インペラ駆動軸２１は、図１Ａ及び図
２に示すように、その一端部２１ａを除いたその他の部
分の軸心位置に、その他端２１ｂから深穴状の内孔２４
を形成した略中空軸形態を有している。そして、このイ
ンペラ駆動軸２１は、その一端２１ａ側を上記ハブ３の
軸穴３ａに嵌挿してこれを固定するとともに、その他端
２１ｂはこれを上記ケーシング１のモータ収容室１３を
貫通して該ケーシング１の軸方向外方へ突出させている
。また、このインペラ駆動軸２１のインペラ２への装着
状態においては、図２に示すように、上記内孔２４内に
上記各連結軸４３，４３，・・の先端部４３ａが臨むよ
うになっている。尚、このインペラ駆動軸２１の軸方向
中間部２１ｃには上記モータ５のロータ７が固定されて
いる。

【００３１】さらに、このインペラ駆動軸２１の内孔２
４内には、操作軸２２が相対回動可能に嵌挿されている
。この操作軸２２は、図１Ａ及び図２に示すように、所
定長さのロッド体で一体形成されるものであって、その
一端２２ａの端面には上記駆動ギヤ２３が形成されてい
る。そして、この操作軸２２は、これを上記インペラ駆
動軸２１の内孔２４内に嵌挿することによってその駆動
ギヤ２３が上記各連結軸４３，４３，・・のピニオンギ
ヤ４４に噛合せしめられる。従って、この状態で該操作
軸２２を回転させることによって、上記各連結軸４３，
４３，・・が同期して回転し、これに伴って該各連結軸
４３，４３，・・に結合された上記可動羽根部４２がそ
れぞれ同期して所定方向に所定量だけ傾動変化せしめら
れるものである。即ち、この実施例においては、操作軸
２２とこれに設けられた駆動ギヤ２３及び各連結軸４３
，４３，・・とこれに設けられたピニオンギヤ４４，４
４，・・で特許請求の範囲中の同期傾動手段Ｐが構成さ
れている。

【００３２】さらに、上記インペラ駆動軸２１の端部か
ら外方に突出した操作軸２２の他端２２ｂ側には、これ
に固定されるロータ１９とその外側に位置するステータ
１８とからなるサブモータ１７が配置されている。そし
て、このサブモータ１７は、後述のコントロールユニッ
ト９からの制御信号を受けて作動する駆動回路２０によ
って通電制御されることによりその回転が制御され、上
記操作軸２２をして上記インペラ２の各羽根４の羽根入
口角βｂ１を増減調整することができるようになってい
る。

【００３３】具体的には、この操作軸２２は、上記サブ
モータ１７のステータ１８への通電が遮断されている状
態においてはサブモータ１７による回転力が付与されな
いため、上述のようにモータ５によってインペラ駆動軸
２１とともに一体的に同期回転し、従ってその回転位相
は変化しない。

【００３４】ところが、このような同期回転状態におい
て上記サブモータ１７のステータ１８に通電されると、
該サブモータ１７により操作軸２２に回転力が付与され
、これにより両者間には所定の回転位相差が生じる。 例えば、ステータ１８に対して、操作軸２２をインペラ
駆動軸２１との同期回転速度よりも速い速度で回転させ
得るような値の電流が供給された場合には、該操作軸２
２は現在の回転速度からさらに増速される状態となって
インペラ駆動軸２１と操作軸２２の間に正方向の回転位
相差が生じ、上記インペラ２の各羽根４の可動羽根部４
２はその羽根入口角βｂ１が減少する方向に傾動せしめ
られる。これに対して、逆に同期回転速度よりも遅い速
度が得られるような値の電流が供給された場合には、該
操作軸２２は減速される状態となってインペラ駆動軸２
１と操作軸２２との間に負方向の位相差が生じ、上記可
動羽根部４２はその羽根入口角βｂ１が増加する方向に
傾動せしめられる。

【００３５】尚、この実施例においては、上記サブモー
タ１７が特許請求の範囲中の駆動手段Ｑに該当する。ま
た、この操作軸２２は、その他端２２ｂが上記ケーシン
グ１の端面に上記インペラ駆動軸２１の端部を覆うよう
にして取り付けたサブケーシング１５の端面１５ａに当
接することによってその軸方向への移動が規制されるよ
うになっているが（換言すれば、上記駆動ギヤ２３と各
連結軸４３のピニオンギヤ４４との噛合状態が常時適正
状態に維持されるようになっているが）、この場合、操
作軸２２はインペラ駆動軸２１と一体的に回転するもの
であることから、この実施例にように該操作軸２２の端
部２２ｂを直接サブケーシング１５の端面１５に当接さ
せるのに変えて、例えばこの間にプレートブッシュある
いはスラスト軸受等を設けるようにしても良い。

【００３６】更に、この実施例のものにおいては、後述
のように常時無衝突入射角が得られるようにインペラ２
の羽根入口角βｂ１を自動制御せんとするものであり、
そのため先ず第１には、上記インペラ駆動軸２１と操作
軸２２にそれぞれ検出用突起３６及び同３７を形成する
とともに、これら各検出用突起３６，３７に対応するよ
うにしてそれぞれ第１ピックアップ３４と第２ピックア
ップ３５とを配置し、該第１ピックアップ３４から出力
されるパルス信号に基づいてインペラ駆動軸２１の回転
速度、即ちインペラ２の回転速度を検出するとともに、
該第１ピックアップ３４と第２ピックアップ３５とから
それぞれ出力される二つのパルス信号を比較することに
よって両者の回転位相差を検出するようにしている。

【００３７】尚、この実施例においては、図３において
実線図示するように固定羽根部４１と可動羽根部４２と
が滑らかに連続して湾曲状の羽根４を形成する場合にお
ける上記インペラ駆動軸２１と操作軸２２との回転位相
差を基準位相差とし、この基準位相差からのズレ幅及び
方向毎に可動羽根部４２の傾動角（即ち、羽根４の羽根
入口角βｂ１）を予じめ設定し、これを羽根入口角制御
マップとして記憶している。

【００３８】第２に、上記ケーシング１の流体流入部１
１に流量センサ３３を配置し、インペラ２に流入する流
体の流量を検出してこれを上記コントロールユニット９
に取り入れるようにしている。

【００３９】第３に、上記ケーシング１の管壁の内面に
近接して揺動羽根３１を配置するとともに、該揺動羽根
３１の角度変化を予旋回角センサ３２によって検出して
これをインペラ２に対する流体の予旋回角として上記コ
ントロールユニット９に取り込むようにしている。尚、
この実施例では上記コントロールユニット９が特許請求
の範囲中の制御手段に該当する。

【００４０】続いて、このように構成された遠心式送風
機Ｚの作動及びその羽根入口角βｂ１の制御方法につい
て説明する。

【００４１】先ず、全体の作動を説明すると、モータ５
によってインペラ２を回転させることによって流体流入
部１１側からインペラ２内部に流体を吸入し、これを該
インペラ２の各羽根４，４，・・によって次第に加速し
ながらスクロール部１２に導入してこれを所定圧力に加
圧して高圧流体として吐出管（図示省略）から吐出する
。この場合、上記サブモータ１７が作動停止状態にある
場合には、インペラ駆動軸２１と操作軸２２とが一体的
に回転し、該操作軸２２とギヤ結合により連結された各
連結軸４３，４３，・・が回動停止状態にあることから
、該インペラ２の各羽根４，４，・・の可動羽根部４２
は所定の傾動位置において固定され所定の羽根入口角β
ｂ１を形成している。

【００４２】ところで、この羽根入口角βｂ１は、上述
のようにインペラ入口における相対流入角θとの関係に
おいて所定の入射角ｉを生じせしめるが、上記相対流入
角θが流体の流れ状態によって流動的に変化することか
ら該入射角ｉも流体状態の変化に伴って流動的に変化す
る。一方、遠心式送風機Ｚの運転効率を高めるためには
、この入射角ｉを常時無衝突入射角（２〜５°程度）に
設定してインペラ２への流体流入時における衝突損失を
可及的に低減させる必要がある。この場合、上記羽根入
口角βｂ１が一定値に固定されていると、予じめ設定し
た設計点でしか無衝突入射角を得ることができず、それ
以外の流体状態においては衝突損失が発生し運転効率が
低下することは既述の通りである。

【００４３】このような不具合を解消せんとしてこの実
施例においては上述のように、上記インペラ２の各羽根
４，４，・・を固定羽根部４１と可動羽根部４２とから
なる二分割方式とし、上記サブモータ１７を適宜に作動
させてインペラ駆動軸２１（即ち、インペラ２のハブ３
）と操作軸２２との回転位相差を調整し上記可動羽根部
４２の傾動角を増減調整することによってインペラ２の
羽根入口角βｂ１を変更可能としたものである。そして
、この場合、該羽根入口角βｂ１は、流動的に変化する
流体の状態に応じて制御し常時無衝突入射角が得られる
ようにするために、上記サブモータ１７の作動をコント
ロールユニット９によってフィードバック制御するよう
にしている。

【００４４】以下、このコントロールユニット９による
羽根入口角βｂ１のフィードバック制御を、図４に示す
フロ−チャ−ト並びに図５に示すベクトル図に基づいて
具体的に説明する。

【００４５】制御開始後、先ずステップＳ１において流
体の予旋回角θｆと軸線速度Ｖｆ及びインペラ回転速度
Ｎを読み込む。ここで、上記予旋回角θｆは、流体流入
部１１の軸線に対する流体Ｌの流線の傾斜角を示すもの
で、流体の流線に沿って変化する上記揺動羽根３１の傾
斜角度を上記予旋回角センサ３２によって検出すること
により求められる。また、上記軸線速度Ｖｆは、予じめ
分かっている流体流入部１１の通路面積と、流量センサ
３３によって検出される実際の流体流量とから演算によ
り求められる。さらに、インペラ回転速度Ｎは、上記第
１ピックアップ３４のパルス信号に基づいて演算により
求められる。

【００４６】次に、ステップＳ２において、羽根入口周
速度Ｖωを、インペラ２の角速度ωとインペラ２の半径
ｒとから演算により求める。また、ステップＳ３におい
て、軸線速度Ｖｆと予旋回角θｆとに基づいて実流速Ｖ
Ｆ（即ち、流体の旋回流方向における実際の流速）を演
算により求める（図５参照）。さらにステップＳ４にお
いて、実流速ＶＦと上記羽根入口周速度Ｖωに基づいて
相対流入角θを演算により求める（図５参照）。

【００４７】次に、現在のインペラ駆動軸２１と操作軸
２２の回転位相差を求めるとともに、この回転位相差に
基づいて羽根入口角制御マップから現在の羽根入口角β
ｂ１を求める（ステップＳ５，６）。

【００４８】このように現在の羽根入口角βｂ１が求め
られると、次にステップＳ７において現在の入射角ｉ（
即ち、相対流入角θと羽根入口角βｂ１の偏差）が無衝
突入射角ｉ０（特許請求の範囲中の設定入射角ｉ０）よ
り大きいかどうかを判定する。そして、入射角ｉ＜無衝
突入射角ｉ０である場合には、この現在の入射角ｉは適
正であって衝突損失は発生しないものと判断し、この現
在の羽根入口角βｂ１をそのまま維持する。具体的には
、上記サブモータ１７への通電を遮断したまま保持する
。

【００４９】一方、ステップＳ７での判定の結果、入射
角ｉ＞無衝突入射角ｉ０である場合には、現在の羽根入
口角βｂ１は適正ではなく衝突損失が発生すると判断し
、この場合にはさらにステップＳ８において入射角ｉが
無衝突入射角ｉ０に対してどの方向にズレているのかを
判定する。即ち、（相対流入角θ−羽根入口角βｂ１）
＞０である場合には、羽根入口角βｂ１が小さ過ぎるの
であるから、この羽根入口角βｂ１を増大させるべく上
記サブモータ１７をしてインペラ駆動軸２１と操作軸２
２の回転位相差を制御する（ステップＳ９）。これに対
して、（相対流入角θ−羽根入口角βｂ１）＜０である
場合には、羽根入口角βｂ１が大き過ぎるのであるから
、この羽根入口角βｂ１を減少させるべく上記サブモー
タ１７をして上記インペラ駆動軸２１と操作軸２２との
回転位相差を制御する（ステップＳ１０）。

【００５０】以上の制御を繰り返して連続的に実行する
ことにより、インペラ２に吸入される流体の状態が流動
的に変化したとしても、常時無衝突入射角ｉ０が確保さ
れ衝突損失の発生が可及的に防止され、これによりより
一層高い運転効率が実現されるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１Ａ】本願発明の実施例にかかる遠心式流体機械の
縦断面図である。

【図１Ｂ】本願発明の実施例にかかる遠心式流体機械の
制御装置における機能ブロック図である。

【図２】図１ＡのＩＩ部の拡大図である。

【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視図である。

【図４】図１Ａに示した遠心式流体機械の制御フロ−チ
ャ−ト図である。

【図５】流体ベクトル図である。

【符号の説明】

１はケーシング、２はインペラ、３はハブ、４は羽根、
５はモータ、６はステータ、７はロータ、９はコントロ
ールユニット、１１は流体流入部、１２はスクロール部
、１３はモータ収容室、１５はサブケーシング、１７は
サブモータ、１８はステータ、１９はロータ、２１はイ
ンペラ駆動軸、２２は操作軸、２３は駆動ギヤ、３１は
揺動羽根、３２は予旋回角センサ、３３は流量センサ、
３４は第１ピックアップ、３５は第２ピックアップ、３
６及び３７は検出用突起、４１は固定羽根部、４２は可
動羽根部、４３は連結軸、４４はピニオンギヤ、４５は
嵌合切欠、４６は嵌合突片である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ハブ（３）の周囲に湾曲状の複数の羽
   根（４），（４），・・を放射状に取り付けたインペラ
   （２）をケーシング（１）の流体流入部（１１）に臨ん
   で取付け、該インペラ（２）をモータ（５）により駆動
   されるインペラ駆動軸（２１）を介して回転させるよう
   にした遠心式流体機械であって、上記各羽根（４），（
   ４）・・が、上記ハブ（３）に一体的に形成された固定
   羽根部（４１）と、該ハブ（３）と別体に形成され且つ
   連結軸（４３）を介して上記固定羽根部（４１）の上記
   流体流入部（１１）寄り端部にその板厚方向に傾動可能
   に連結された可動羽根部（４２）とで構成されているこ
   とを特徴とする遠心式流体機械。
2. 【請求項２】　　請求項１において、上記各可動羽根部
   （４２），（４２），・・を同期状態で傾動させる同期
   傾動手段（Ｐ）と、該同期傾動手段（Ｐ）を駆動する駆
   動手段（Ｑ）と、該駆動手段（Ｑ）を流体の流入状態に
   応じて制御する制御手段（Ｒ）とが備えられていること
   を特徴とする遠心式流体機械。
3. 【請求項３】　　請求項２において、上記同期傾動手段
   （Ｐ）が、上記インペラ駆動軸（２１）の軸心部に相対
   回動可能に嵌挿されるとともにその適所に駆動ギヤ（２
   ３）を設けた操作軸（２２）と該駆動ギヤ（２３）と噛
   合するピニオンギヤ（４４）を形成した上記連結軸（４
   ３），（４３），・・とで構成され、また上記駆動手段
   （Ｑ）が、上記操作軸（２２）に設けられたサブモータ
   （１７）で構成されていることを特徴とする遠心式流体
   機械。
4. 【請求項４】　　ハブ（３）の周囲に湾曲状の複数の羽
   根（４），（４），・・を放射状に取り付けたインペラ
   （２）の該各羽根（４），（４）・・を、該ハブ（３）
   に一体的に形成された固定羽根部（４１）と、該ハブ（
   ３）と別体に形成され且つ上記固定羽根部（４１）の上
   記流体流入部（１１）寄り端部にその板厚方向に傾動可
   能に連結された可動羽根部（４２）とで構成し、該各可
   動羽根部（４２），（４２），・・を駆動手段（Ｑ）に
   よって傾動せしめ得る如くした遠心式流体機械において
   、流体の予旋回角（θｆ）と軸線速度（Ｖｆ）とインペ
   ラ回転速度（Ｎ）とに基づいて羽根入口の相対流入角（
   θ）を算出する相対流入角算出手段（Ａ）と、上記可動
   羽根部（４２）の傾斜角を上記羽根（４）の羽根入口角
   （βｂ１）として求める羽根入口角算出手段（Ｂ）と、
   上記相対流入角（θ）と羽根入口角（βｂ１）とから入
   射角（ｉ）を求める入射角算出手段（Ｃ）と、該入射角
   （ｉ）と予じめ設定した設定入射角（ｉ０）とを比較す
   る比較手段（Ｄ）と、該比較手段（Ｄ）における比較結
   果に基づき上記入射角（ｉ）を上記設定入射角（ｉ０）
   に収束せしめる如く上記駆動手段（Ｑ）に制御信号を出
   力する制御信号出力手段（Ｅ）とを備えたことを特徴と
   する遠心式流体機械の制御装置。