流体機械、流体機械運転制御装置
【課題】流体流路内に外部から過大な流体流が進入した場合に、簡単な構成で、過回転においても損傷することのない流体機械強度を有し、更に強制的な過回転現象が去った時点で速やかに正規の回転数に復帰する流体機械を提供すること。
【解決手段】流体流路（風路１１）内に配置され、回転翼１５を駆動機（電動モータ１７）で回転させることにより、流体を流体流路の一方向から他方に送る流体機械であって、回転翼１５の回転軸と駆動機の駆動軸の間に駆動機の正回転方向のみの回転力を回転翼の回転軸に伝達する第１機械的一方向クラッチ１６を配置し、駆動機の駆動軸と静止側の間に該駆動軸の正回転方向の回転を許し逆回転方向の回転を阻止する第２機械的一方向クラッチ２６を配置した。
【解決手段】流体流路（風路１１）内に配置され、回転翼１５を駆動機（電動モータ１７）で回転させることにより、流体を流体流路の一方向から他方に送る流体機械であって、回転翼１５の回転軸と駆動機の駆動軸の間に駆動機の正回転方向のみの回転力を回転翼の回転軸に伝達する第１機械的一方向クラッチ１６を配置し、駆動機の駆動軸と静止側の間に該駆動軸の正回転方向の回転を許し逆回転方向の回転を阻止する第２機械的一方向クラッチ２６を配置した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ダクト等の流路内に配置され、該流路の一方端から他方端に気流を送る流体機械の運転制御装置に関し、特に外部から圧力を有する気流（風）が一方端から他方端（正流方向）へ、又他方端から一方端（逆流方向）に進入する流路内に配置された換気ファン等の流体機械、及び流体機械運転制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来は、図１（ａ）に示すように排気ダクト等の、流体流路１００内に配置し、流体流路１００の一方端から他方端に流体を送る流体機械の例として、排気ダクト等の流体流路内に配置された換気ファン１０１がある。該換気ファン１０１は回転翼１０２を備え、該回転翼１０２を電動モータ１０３で回転駆動することにより、流体流路１００の一方端から吸込んだ気流を矢印Ｂに示すように他方端に送り、吐出している。
【０００３】
上記のような換気ファン１０１において、流体流路１００内に換気ファン１０１の正常回転が維持できない圧力を有する気流が、図１（ｂ）、（ｃ）の矢印Ｃ、Ｄに示すように、逆流方向、正流方向に進入する場合がある。このような場合の対策として、従来は図２に示すように、換気ファン１０１の前又は後にダンパ１０７を配置し、該ダンパ１０７を全閉にして換気ファン１０１に直接気流が及ばないように遮断している。
【０００４】
上記のようにダンパ１０７を閉じて流体流路１００を遮断しても、換気ファン１０１の運転を継続する場合、換気ファン１０１の運転点は風量ゼロの締め切り運転となる。この場合、換気ファンの「風量−軸動力運転特性」において、軸動力を電動モータ１０３の定格軸動力と比較して、上回るか下回る場合について次の（１）、（２）の２つの対応に分かれる。
【０００５】
（１）換気ファン１０１の締め切り軸動力が電動モータ１０３の定格軸動力を上回る場合
換気ファン１０１の締め切り軸動力が電動モータ１０３の定格軸動力を上回る場合には、電動モータ１０３が過負荷となるため継続運転できない。換気ファン１０１の運転を停止せず継続運転するためには次の対応を必要としていた。
・図３に示すように、ダンパ１０８を備えたバイパス流路１０６を設置する。ダンパ１０７を閉じて流体流路１００を遮断した場合、ダンパ１０８を開いて送風経路を切り換え、循環送風とし、換気ファン１０１の締切運転を回避する。
・換気ファン１０１の回転翼１０２の翼形式が固定翼の場合は図４に示すように、回転数制御により回転翼１０２の回転数を減じ、風量及び全圧力を減じることにより軸動力を強制的に許容範囲に減じる。
・換気ファン１０１の回転翼１０２の翼形式が可動翼方式の場合は図５に示すように翼角度をねかせて風量及び全圧力を減じることにより、軸動力を強制的に許容範囲に減じる。
【０００６】
（２）換気ファンの締め切り軸動力が電動モータの定格軸動力を下回る場合
換気ファン１０１の締め切り軸動力が電動モータ１０３の定格軸動力を下回る場合には、電動モータ１０３は過負荷とはならないので、継続運転は制約されない。但し、締切運転は換気ファン１０１内部で気流が大きく乱れて強制的に循環されている状態のため、流体力のアンバランスが生じ、振動が大きくなるなど悪影響により軸受等を劣化させる原因となるため好ましくない。従って、時間的な制限を設ける等の処置を必要としていた。
【０００７】
上記従来の対応には、下記のような問題がある。
・流体流路１００に外部から気流が進入するたびにダンパ１０７を閉鎖する必要があるため、制御的に外部からの気流の進入と、気流の影響低下を検知し、時間的余裕を確保してダンパ１０７を開閉制御する必要がある。
・ダンパ１０７の閉鎖時には流体流路１００は全く遮断状態となるため、換気機能が全く停止してしまう。
・ダンパ１０７が誤操作や故障した場合においては流体流路１００を遮断できなくなる。この場合には程度により換気ファン１０１が損傷に至る。気流の方向よりそれぞれ以下の問題が発生する。
【０００８】
（ａ）換気ファン１０１の逆流方向に過大な気流が進入した場合
図６に示すように、矢印Ａに示す方向に正常回転し、矢印Ｂに示す正流方向に気流を送っている換気ファン１０１において、時刻ｔ１でファンに及ぶ圧力、ファン風量（ｍ3／ｍｉｎ）、ファン回転数（ｍｉｎ-1）、ファン電流値（Ａ）は平常状態にある。ファンに及ぶ圧力風（換気ファン１０１の逆流方向に及ぶ圧力風）の強さが大きくなる時刻ｔ２、時刻ｔ３につれてファン風量は換気ファン１０１の特性上減少する。同時に、換気ファン１０１に必要なファン軸動力は増大する方向に作用し、ファン電流値（Ａ）もファン軸動力の増大に応じて増大する方向へ作用する。時刻ｔ４でファン電流値（Ａ）が過電流値に達すると電源経路は保護装置が動作して開閉器が開放され、換気ファン１０１を駆動するファン駆動力は失われ、換気ファン１０１は無拘束となり、ファンに及ぶ圧力風により矢印Ｅ方向に逆転し、ランナウェイ回転数（換気ファン１０１が気流により回転させられる飽和回転数）に達する。
【０００９】
換気ファン１０１の逆回転数が過大になりランナウェイ回転数に至った場合には、過大な遠心力が回転部に発生し、回転翼１０２や回転翼１０２の取付部の許容強度を超えて破損に至る可能性や、軸受の破損や、主軸の回転数が固有振動数に合致して過度な振動発生による回転体の破損等に至る可能性がある。
【００１０】
（ｂ）換気ファンの正流方向に過大な気流が進入した場合
図７に示すように、矢印Ａに示す方向に正常回転し、矢印Ｂに示す正流方向に気流を送っている換気ファン１０１において、時刻ｔ１でファンに及ぶ圧力、ファン風量（ｍ3／ｍｉｎ）、ファン回転数（ｍｉｎ-1）、ファン電流値（Ａ）は平常状態である。ファンに及ぶ圧力（換気ファン１０１の正流方向に付加される圧力）風の強さは大きくなり、換気ファン１０１自身が発生する風の圧力が低下する時刻ｔ２、時刻ｔ３につれてファン風量は特性上増大する。同時に換気ファン１０１自身に必要なファン軸動力は軽減される方向に作用し、ファン電流値（Ａ）もファン軸動力の低下に応じて低下する方向へ作用する。時刻ｔ４でファン電流値が最下限値に達する。更にファンに及ぶ圧力風が強くなると電流の方向が力行から発電領域・回生に移行するが、通常の設備としては回生となる前に保護制御回路を形成し、電源経路の開閉器を開放する。これにより換気ファン１０１の駆動力は失われ、換気ファン１０１は無拘束となり、正流方向及び圧力風により回転が加速し、ランナウェイ回転数（換気ファン１０１が気流により回転される飽和回転数）に達する。
【００１１】
換気ファン１０１の回転数が過大になった場合には、過大な遠心力が回転部に発生し、回転翼１０２や回転翼１０２の取付部の許容強度を超えて破損に至る可能性や、軸受の破損や、主軸の回転数が固有振動数に合致して過度な振動発生による回転体の破損等に至る可能性がある。
【００１２】
また、侵入する過大な気流が逆流方向であっても、正流方向であっても、電路開閉器が開放されてしまうと、過大な気流がおさまって速度制御装置による換気ファン１０１の運転が可能になっても、電路開閉器を閉じて速度制御装置をリセットしなければならないため、迅速な運転再開が阻害されることがある。更に、過大な気流が繰返し起こるような場合は、電路開閉器の開閉が繰り返され、電路開閉器の寿命を減らしてしまう。また、ダンパ１０７の誤操作や故障した場合の問題を回避するためには、ダンパのバックアップ施設（ダンパの２重化等）を設ける等の対策の必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開昭６３−１３８１９７号公報
【特許文献２】特開平４−１７５５００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、内部に流体機械が配置された流体流路内に逆流方向及び正流方向に外部から過大な流体流が進入した場合に、ダンパ等により流体流路の遮断やダンパ機能のバックアップを必要としない簡単な構成で、最大の流体機械回転部の過回転においても損傷することのない流体機械強度を有し、更に強制的な過回転現象が去って落ち着いた時点で速やかに正規の回転数に復帰し流体を送ることができる流体機械を提供することを目的とする。
【００１５】
また、本発明は、換気ファン等の流体機械が配置された流路内部に逆流方向及び正流方向に外部から過大な圧力流体が進入した場合に、流路を遮断して流体流効率を低下させることなく、且つこの圧力流体を発生源とする流体機械の電動モータからの電力（電流）の回生や、必要動力値の上昇による過負荷等の電気的な障害の発生を回避し、且つ許容以上の過回転（逆転）となる流体流が進入した場合に自動的（機械的）に圧力風を抑制し、最大の逆風圧時においても回転翼が危険逆回転数に達しない流体機械と更に強制的な過回転現象を起す圧力流体が去って、落ち着いた時点で速やかに流体機械を正規の回転数に復帰させ流体流を送ることができる流体機械運転制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するため本発明は、流体流路内に配置され、回転翼を駆動機で回転させることにより、流体を流体流路の一方向から他方に送る流体機械であって、回転翼の回転軸と駆動機の駆動軸の間に駆動機の正回転方向のみの回転力を回転翼の回転軸に伝達する第１機械的一方向クラッチを配置し、駆動機の駆動軸と静止側の間に該駆動軸の正回転方向の回転を許し逆回転方向の回転を阻止する第２機械的一方向クラッチを配置したことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明は上記流体機械において、駆動機の正回転による回転翼の回転で流体流路内を流れる流体の流れを正流方向とし、反対の流れを逆流方向とし、流体流路内に外部から逆流方向の流体が進入し、その圧力により回転翼及び前記駆動機が逆回転するのを第２機械的一方向クラッチにより阻止し、流体の圧力が弱まり回転翼が正回転可能となった場合、駆動機により回転翼の回転を行う第１制御手段と、流体流路内に外部から正流方向の流体が進入し、その圧力により回転翼が前記駆動機より速い回転数で回転し、第１機械的一方向クラッチにより回転翼の回転軸と駆動機の駆動軸の結合が解除された回転翼が独自に回転した場合、駆動機を所定の回転数に維持運転し、流体の圧力が弱まり回転数が減少し所定の回転数に復帰した場合、駆動機により回転翼の回転を行う第２制御手段と、を設けたことを特徴とする。
【００１８】
また、本発明は、流路内に配置され、回転翼を駆動機で回転させることにより、流体流を流路の一方から他方に送る流体機械の運転制御を行う流体機械運転制御装置において、速度制御装置と、運転操作制御装置と、保護制御装置とを備え、速度制御装置は、通常は運転操作制御装置から指令される設定回転数で回転翼を回転させる動力を駆動機に出力する通常制御機能と、駆動機に出力する動力を無くし流体機械の前記回転翼を含む回転体を自由回転にさせるフリーラン制御機能とを備え、運転操作制御装置は、通常制御時に速度制御装置に設定回転数信号を送り回転翼を設定回転数で回転させる通常制御指示機能を備え、保護制御装置は、流路に許容範囲外の外部圧力流体流が進入した場合に速度制御装置に回転体をフリーラン状態にさせるフリーラン指示機能を備え、流体機械に上記記載の流体機械を用いたことを特徴とする。
【００１９】
また、本発明は、上記流体機械運転制御装置において、保護制御装置は、速度制御装置にフリーランを指示した場合に運転操作制御装置に保護制御開始したことを知らせる保護制御開始通知機能と、流路に作用する外部圧力流体が前記許容範囲内になった場合に保護制御が終了したことを知らせる保護制御終了通知機能を備え、たことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、流体機械が配置されている流体流路に外部から圧力を有する流体流が進入し、流体機械に正流方向、逆流方向それぞれ及ぶ場合において、流体流の圧力が流体機械の回転翼や駆動機の正規回転数を維持できない場合であっても、ダンパ等の流体流路遮断や、電気的に電動開閉器を開放することなく回転翼が強制的に回転される状態を許容し、流体流の影響が低下した時点で、再び、回転翼を所定正規回転数による正常運転に迅速に復帰することができる流体機械を構築でき、設備の簡素化、操作、制御の簡素化が可能となることにより合理的な設備となる。
【００２１】
また、本発明によれば、速度制御装置は通常は運転操作制御装置から指令される設定回転数で回転翼を回転させる動力を駆動機に出力する通常制御機能と、駆動機に出力する動力を無くし流体機械の回転翼を含む回転体を自由回転にさせるフリーラン制御機能とを備え、運転操作制御装置は通常制御時に速度制御装置に設定回転数信号を送り回転翼を設定回転数で回転させる通常制御指示機能を備え、保護制御装置は流路に許容範囲外の外部圧力流体流が進入した場合に速度制御装置に回転体をフリーラン状態にさせるフリーラン指示機能を備えているので、流路内部に逆流方向及び正流方向に外部から過大な圧力流体が進入した場合に、流路を遮断して流体流効率を低下させることなく、且つこの圧力流体を発生源とする流体機械の電気的な障害の発生を回避し、更に外部圧力流体流が去って、落ち着いた時点で速やかに流体機械を正規の回転数に復帰させ流体流を送ることができる流体機械運転制御装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は従来の換気ファンの概略構成例を示す図である。
【図２】図２は従来の換気ファンの概略構成例を示す図である。
【図３】図３は流体流路にバイパス風路を設置した場合を示す図である。
【図４】図４は換気ファンの翼形式が固定翼の場合の締切軸動力低減方法を説明する図である。
【図５】図５は換気ファンの翼形式が可動翼の場合の締切軸動力低減方法を説明する図である。
【図６】図６は従来の換気ファンが配置されている風路内に外部から逆流方向の気流が進入した場合を説明するための図である。
【図７】図７は従来の換気ファンが配置されている風路内に外部から正流方向の気流が進入した場合を説明するための図である。
【図８】図８は本発明に係る換気ファン運転操作制御装置のシステム構成例を示す図である。
【図９】図９は図８の換気ファン運転操作制御装置の制御フローを示す図である。
【図１０】図１０は換気ファン運転操作制御装置のフリーラン移行基準を説明するための図である。
【図１１】図１１は本発明に係る換気ファン運転操作制御装置のシステム構成例を示す図である。
【図１２】図１２は図１１の換気ファン運転操作制御装置の制御フローを示す図である。
【図１３】図１３は本発明の流体機械の一例である換気ファンの断面構成例を示す図である。
【図１４】図１４は本発明に係る換気ファンが配置されている風路内に外部から逆流方向の気流が進入した場合を説明するための図である。
【図１５】図１５は本発明に係る換気ファンが配置されている風路内に外部から正流方向の気流が進入した場合を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。図８は本発明に係る流体機械運転制御装置としての換気ファン運転操作制御装置のシステム構成を示す図である。なお、本実施例では流体機械として換気ファンを例に説明するが、本発明は流路内に配置され、該流路の一方端から他方端に流体を送る流体機械運転制御装置に適用できる。図８に示すように、流体機械運転制御装置は、換気ファン運転操作制御装置１、換気ファン保護制御装置２、速度制御装置３、風路１１内に配置された換気ファン１０の運転制御を行うようになっている。ここで換気ファン１０は一般的な固定翼を備えた換気ファンである。換気ファン運転操作制御装置１は換気ファン１０の通常の運転操作制御を行う装置で、換気ファン保護制御装置２は換気ファン１０等の保護を行う装置であり、該換気ファン運転操作制御装置１と換気ファン保護制御装置２は同種類の制御装置であるが機能をわかりやすくするためにここでは区分している。
【００２４】
換気ファン運転操作制御装置１は、制御対象信号発信器３１からの風路１１内の温度等の制御対象検出信号、運転・停止指令信号発信器３２からの運転・停止指令信号、設定回転数発信器（遠方操作部）３３からの設定回転数信号、及び回転数発信器２７からの換気ファン１０の実測回転数信号を受け、換気ファン１０の設定回転数信号を生成し、設定回転数発信器１ａから速度制御装置３に該設定回転数信号を送信するようになっている。
【００２５】
換気ファン保護制御装置２は、フリーラン指令信号発信器２ａ、再起動指令（増速）信号発信器２ｂ、保護制御開始信号発信器２ｃ、保護制御終了信号発信器２ｄを備え、外力状態量発信器３７からの圧力、又は風量等の外力の状態量検出信号、回転数発信器２７からの換気ファン１０の実測回転数信号、インバータ制御部３６からの出力回転数信号、及びインバータ出力部３５から電動モータ１７に出力される電力（電流）信号を受けるようになっている。
【００２６】
また、換気ファン保護制御装置２は、換気ファン１０の電動モータ１７の電力（電流）の回生や、過負荷になる等電気的な障害が発生しうる状況になり、電動モータ１７や速度制御装置３や電路等の設備を保護する必要がある場合に、フリーラン指令信号発信器２ａから速度制御装置３にフリーラン指令信号を出力して電気的障害から設備を保護する制御を行う。更に換気ファン保護制御装置２は、速度制御装置３に電力を供給する動力配線上流部の遮断器を開放しない状態を維持する制御を行う。
【００２７】
また、換気ファン保護制御装置２は、換気ファン運転操作制御装置１に保護制御開始信号発信器２ｃを介して保護制御を開始したことを知らせ通常制御を中断させる機能や、外力状態量発信器３７で検出した圧力、又は風量の外力の状態量からフリーランを終了することを可能とする条件が整ったことを確認して、再起動指令信号発信器２ｂから再起動指令信号を速度制御装置３に出力して、換気ファン１０の電動モータ１７を通常制御時の設定回転数の運転に復帰させる機能や、回転数発信器２７で検出した換気ファン１０の実測回転数信号により換気ファン１０が通常制御時の回転数に復帰したことを検知して保護制御終了信号発信器２ｄを介して保護制御終了信号を換気ファン運転操作制御装置１に出力する機能を備えている。
【００２８】
速度制御装置３はインバータ出力部３５を備え、換気ファン運転操作制御装置１の設定回転数発信器１ａの設定回転数信号を受けて、インバータ制御部３６で換気ファン１０の回転数が設定回転数になる周波数信号を生成してインバータ出力部３５に出力する。インバータ出力部３５は該周波数信号を受けて設定回転数になる周波数の電力（電流）を換気ファン１０の電動モータ１７に供給する。これにより換気ファン１０の回転翼１５は正回転（矢印Ａに示す方向に回転）し、換気ファン１０のケーシング内を通って、該ケーシングに接続された風路１１の一方端から他方端に向って矢印Ｂに示すように風（気流）を送る。
【００２９】
また、速度制御装置３は、換気ファン保護制御装置２のフリーラン指令信号発信器２ａからのフリーラン指令信号を受け、インバータ出力部３５から換気ファン１０の電動モータ１７に供給する電力を無くして無拘束とし、電動モータ１７の回転部を含む換気ファン１０の回転体を自由に回転できる状態、即ち回転体をフリーラン状態とするフリーラン機能を備えている。また、速度制御装置３は、換気ファン保護制御装置２の再起動指令信号発信器２ｂからの再起動指令信号を受けてインバータ出力部３５の出力電力を換気ファン１０の電動モータ１７に供給する。
【００３０】
図９は上記換気ファン運転操作制御装置の制御フローを示す図である。先ずステップＳＴ１１では、換気ファン１０の通常制御、即ち速度制御装置３は換気ファン１０の回転数が換気ファン運転操作制御装置１の設定回転数発信器１ａからの設定回転数になる周波数の電力（電流）をインバータ出力部３５から換気ファン１０の電動モータ１７に供給する制御を行う。ステップＳＴ１２では、回転数発信器２７からの換気ファン１０の実測回転数をＮとし、該実測回転数Ｎに対するフリーラン移行基準、即ち図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、許容電力（電流）値範囲を演算して、低電力（電流）側規定値ＡＬと高電力（電流）側規定値ＡＨを求める。
【００３１】
ステップＳＴ１３では、インバータ出力部３５から電動モータ１７に供給される電力値（電流値）をＡとし、“フリーラン”の移行基準処理、即ち回生電流自体の検知、若しくは、回生を回避すべき電流値条件の検知Ａ＜ＡＬ、そして、過負荷（過電流）を回避すべき電流値条件の検知Ａ＞ＡＨを調べ、いずれかが成立する（ＯＲ）場合にはステップＳＴ１４に移行する。該ステップＳＴ１４では、換気ファン１０の保護制御を開始し、ステップＳＴ１５に移行する。これと同時に換気ファン１０の通常制御は中断する。
【００３２】
ステップＳＴ１５では、換気ファン保護制御装置２のフリーラン指令信号発信器２ａから速度制御装置３にフリーラン指令信号を送信してステップＳＴ１６に移行する。ステップＳＴ１６では、外力状態量発信器３７で検出した外力の状態量（圧力、又は風量）Ｂを規定値と比較し、外力の状態量Ｂが規定値内に復帰するのを待って、規定値内に復帰したら、即ち図１０（ｃ）に示すように外力の状態量Ｂが低圧側外力基準値（−）ＢＬと高圧側外力基準値（＋）ＢＨの間内になったらステップＳＴ１７に移行する。
【００３３】
ステップＳＴ１７では、換気ファン１０の回転方向を検出し、該回転方向によって、フローを分岐する。回転方向が逆転の場合にはステップＳＴ１８に移行する。ステップＳＴ１８では、換気ファン１０の回転数（逆転）が規定値内まで減速したことを検出した後、ステップＳＴ２０に移行し、フリーランを終了し、その後、ステップＳＴ２１に移行する。該ステップＳＴ２１では、換気ファン保護制御装置２はその再起動指令信号発信器２ｂから再起動指令信号を速度制御装置３に出力して換気ファン１０の再起動を行い、ステップＳＴ２３に移行する。前記ステップＳＴ１７で換気ファン１０の回転方向が正転の場合にはステップＳＴ１９に移行し、フリーランを終了し、その後、ステップＳＴ２２に移行する。該ステップＳＴ２２では、換気ファン１０が回転中であってもその回転数から再起動を行い、ステップＳＴ２３に移行する。該ステップＳＴ２３では、換気ファン１０の増速を行い、ステップＳＴ２４に移行する。ステップＳＴ２４では、換気ファン１０の回転数を設定回転数にする制御を行い通常制御へ復帰すると共に、ステップＳＴ２５に移行して換気ファンの保護制御を終了する。
【００３４】
また、速度制御装置３には電力回生機能が付属されているものもあり、この場合には回生側（回転体側）のフリーランの移動基準値を回生可能な容量までとし、正転側の過回転時には可能な範囲の動力（電力）回収を行うこともできる。この場合、ステップＳＴ１３では、回生電流の検知は基準から除外し、ＡＬは負の電流値（回生可能な電流値）として設定される。
【００３５】
また、フリーランが終了した時点で再起動可能な回転数に低回転数側に制約がある場合には、自由に回転している換気ファン１０の回転翼１５を迅速に停止させるため、回生制動により回転翼１５及び電動モータ１７の回転部からなる回転体の回転を停止させることもできる。
【００３６】
また、圧力、又は風量の状態量の変動状況が著しく、規定値の範囲内外に大きく振れる場合には、保護制御の移行とその終了が繰り返されるハンチング現象に陥る可能性もあるため、この場合にはハンチング現象を回避する手段としてフリーラン指令から通常制御に復帰のための外力の状態量確認までに保持時間を設ける等の処置も付加することができる。
【００３７】
図１１は本発明に係る換気ファン運転操作制御装置のシステム構成例を示す図である。図１１に示す換気ファン運転操作制御装置が図８に示す換気ファン運転操作制御装置と異なる点は、図１１の換気ファン運転操作制御装置では換気ファン保護制御装置２に、フリーラン制動指令信号発信器２ｅを設け、フリーランによる換気ファン１０の回転体の回転数が規定範囲内に復帰したらフリーラン終了として速度制御装置３にフリーラン制動指令信号を送信するようになっている点である。他は図８の換気ファン運転操作制御装置と同一である。
【００３８】
図１２は図１１に示す換気ファン運転操作制御装置の制御フローを示す図である。先ずステップＳＴ３１では、換気ファン１０の通常制御を行う。ステップＳＴ３２では、回転数発信器２７からの実測回転数をＮとし、該実測回転数Ｎに対する許容電力（電流）値範囲の低電力側規定値ＡＬと高電力側規定値ＡＨを演算して求め（図１０（ａ）、（ｂ）参照）、ステップＳＴ３３に移行する。ステップＳＴ３３では、インバータ出力部３５から電動モータ１７に供給される電力値（電流値）をＡとし、“フリーラン”の移行基準処理、即ち回生電流自体の検知、若しくは、回生を回避すべき電流値条件の検知Ａ＜ＡＬ、そして、過負荷（過電流）を回避すべき電流値条件の検知Ａ＞ＡＨを調べ、いずれかが成立する（ＯＲ）場合にはステップＳＴ３４に移行する。該ステップＳＴ３４では、換気ファン１０の保護制御を開始し、ステップＳＴ３５に移行する。これと同時に換気ファン１０の通常制御は中断する。
【００３９】
ステップＳＴ３５では、換気ファン保護制御装置２のフリーラン指令信号発信器２ａから速度制御装置３にフリーラン指令信号を送信してステップＳＴ３６に移行する。ステップＳＴ３６では、保護制御の移行とその終了が繰り返されるハンチング現象を防止するため、タイマー等で所定のフリーラン保持時間を設定し、該フリーラン保持時間経過後にステップＳＴ３７に移行する。ステップＳＴ３７では、外力状態量発信器３７で検出した外力の状態量Ｂを規定値と比較し、規定値内に復帰したか、即ち外力の状態量Ｂが低圧側外力基準値（−）ＢＬと高圧側外力基準値（＋）ＢＨの間に復帰（図１０（ｃ）参照）したかを判断し、規定値内に復帰したら、ステップＳＴ３８に移行する。
【００４０】
ステップＳＴ３８では、フリーラン終了し、ステップＳＴ３９に移行する。該ステップＳＴ３９では、換気ファン１０の回転方向を検出し、回転方向によって、フローを分岐する。回転方向が逆転の場合にはステップＳＴ４０に移行する。該ステップＳＴ４０では、換気ファン保護制御装置２のフリーラン制動指令信号発信器２ｅから速度制御装置３にフリーラン制動指令信号を送信し、惰性回転している換気ファン１０の回転数制動（減速動作）を行いステップＳＴ４２に移行する。ステップＳＴ４２では、換気ファン１０の回転数が規定値内まで減速したことを検出した後、ステップＳＴ４３に移行する。ステップＳＴ４３では、換気ファン保護制御装置２の再起動指令信号発信器２ｂから再起動指令信号を速度制御装置３に出力して換気ファン１０の再起動を行い、ステップＳＴ４４に移行する。また、前記ステップＳＴ３９で、換気ファン１０の回転方向が正転の場合にはステップＳＴ４１に移行する。該ステップＳＴ４１では、換気ファン１０が回転中であってもその回転数から再起動を行い、ステップＳＴ４４に移行する。
【００４１】
ステップＳＴ４４では、換気ファン１０の増速を行い、ステップＳＴ４５に移行する。ステップＳＴ４５では、換気ファン１０の回転数を設定回転数にする制御を行い、通常制御へ復帰すると共に、ステップＳＴ４６に移行して換気ファンの保護制御を終了する。
【００４２】
図１３は本発明に係る流体機械の断面構成例を示す図である。なお、本実施形態例では流体機械として換気ファンを例に説明するが、本発明は流体流路内に配置され、該流体流路の一方端から他方端に流体を送る流体機械に適用できる。図１３において、換気ファン１０は流体流路としての風路１１内に配置されている。即ち、換気ファン１０の内部ケーシング１３は固定部材１２を介して換気ファン１０内の所定位置に配置・固定されている。換気ファン１０を正回転させることにより矢印Ａに示すように、風路１１の一方端（図示せず）から吸込んだ気流は、風路１１の他方端である吐出口１４から矢印Ｂに示すように吐出される。
【００４３】
１５は換気ファン１０の回転翼であり、該回転翼１５は第１機械的一方向クラッチ１６を介して駆動機としての電動モータ１７のモータ回転軸１８の一端に連結されている。これにより回転翼１５は定常運転時の定常回転方向（正回転）のみ電動モータ１７のモータ回転軸１８の回転力を受けて回転する。換気ファン１０の回転翼１５が矢印Ａ、Ｂと同じ方向の外部からの気流（正流方向の気流）を受けて電動モータ１７の回転数よりも速い速度で回転する場合は、電動モータ１７のモータ回転軸１８とは分離して独自に回転する。１９は回転翼を支持する回転翼軸であり、該回転翼軸１９は軸受２０を介して内部ケーシング１３に対して回転自在に支持されている。回転翼軸１９の一端に回転翼１５の回転数を検出するための回転数検出器（ＴＧ）２２が連結されている。
【００４４】
電動モータ１７はステータ１７ａとロータ１７ｂを備え、ステータ１７ａはモータケーシング２３に固定され、ロータ１７ｂはモータ回転軸１８に固定され、ステータ１７ａ内を貫通し回転自在に配置されている。また、モータケーシング２３は内部ケーシング１３を介して換気ファン１０のケーシングに固定されている。モータ回転軸１８の両端部は軸受２５、２５を介して内部ケーシング１３に対して回転自在に支持されている。電動モータ１７のモータ回転軸１８の他端に第２機械的一方向クラッチ２６を介して固定側に連結されている。即ち、電動モータ１７が逆回転するのをこの第２機械的一方向クラッチ２６で強制的に阻止するようになっている。また、電動モータ１７のモータ回転軸１８の他端には、回転数を検出するための回転数検出器（ＴＧ）２７が連結されている。
【００４５】
上記構成の換気ファン１０において、電動モータ１７には、例えば籠型誘導電動モータを用い、図示しないインバータ制御によりステータ１７ａに供給する電力の周波数を制御してその回転数を制御するようにしている。外部から風路１１内に矢印Ａ、Ｂとは逆方向（逆流方向）の気流が進入し、その圧力が強くなり、換気ファン１０の風量が零から逆風量となると、回転翼１５は逆回転力を受け、電動モータ１７のモータ回転軸１８が逆方向に回転しようとするが、これは第２機械的一方向クラッチ２６で強制的に阻止される。
【００４６】
回転翼１５が逆回転力を受け、電動モータ１７が逆回転するのを第２機械的一方向クラッチ２６で強制的に阻止されている間は、インバータ制御等の第１の制御手段により電動モータ１７への電力供給を止め、該電動モータ１７のステータ１７ａ、モータ回転軸１８を無拘束とする（フリーラン）制御（第２機械的一方向クラッチ２６で電動モータ１７の回転が零に拘束されても電気的に障害とならないようにする制御）を行う。そして逆方向の気流の風圧が小さくなり、風路１１内の圧力が所定の値以下となったら、インバータから電動モータ１７への電力供給を再開し、換気ファン１０が定格回転数になるように再加速し制御する。
【００４７】
外部から風路１１内に矢印Ａ、Ｂと同じ方向の正流方向の気流が進入し、その圧力が強くなり、換気ファン１０の回転翼１５が電動モータ１７の回転数以上で回転すると、第１機械的一方向クラッチ１６により、回転翼１５の回転翼軸１９と電動モータ１７のモータ回転軸１８との連結が解除され、回転翼１５は独自に正流方向の気流の圧力によりモータ回転軸１８より高速で回転する。回転翼１５の回転数は回転数検出器（ＴＧ）２２の出力で監視し、回転翼１５が正方向の気流で独自に高速で回転している間は、上記第２の制御手段により、電動モータ１７が指定回転数を維持するように制御する。正流方向の気流の風圧が小さくなり、回転翼１５の回転数が上記指定回転数に復帰し、回転翼１５の回転翼軸１９と電動モータ１７のモータ回転軸１８が再連結される。
【００４８】
上記構成の換気ファン１０において、電動モータ１７のモータ回転軸１８は、過大な逆方向の気流が風路１１内に進入した場合の過渡的最大ねじり力に耐えうる剛性を有することが必要となる。また、第１機械的一方向クラッチ１６の強度は、回転翼１５が上記ランナウェイ回転数で回転した場合でも耐えうるように設定する。また、回転翼１５の回転翼軸１９を支承する軸受２０は、回転翼１５が最高風圧の逆方向の気流及び正方向の気流を受けた場合のスラスト力に耐え、且つその時の回転数に耐えうる強度に設定する必要がある。
【００４９】
上記のように風路１１内に外部から換気ファン１０で送られる気流とは逆方向又は正方向の気流が進入すると、換気ファン１０の回転翼１５に逆回転力又は正回転力が与えられる。図１４、図１５は外部から風路１１内へ気流が進入した場合のファンに及ぶ圧力（Ｐａ）、ファン風量（ｍ3／ｍｉｎ）、ファン回転数（ｍｉｎ-1）、ファン軸動力（ｋｗ）、ファントルク（ｋｇ・ｍ）、ファン電流値を示す図である。図１４は風路１１内に逆流方向の気流が進入した場合を、図１５は正流方向の気流が進入した場合をそれぞれ示す。
【００５０】
図１４は、換気ファン１０の回転翼１５が矢印Ｃに示すように正回転し、矢印Ｂに示すように風路１１の吐出口１４から気流を吐出している状態において、外部から風路１１内へ矢印Ｄに示すように逆流方向の気流が進入した場合を示している。換気ファン１０（回転翼１５）に及ぼす逆気流の圧力（Ｐａ）は、図１４（ａ）に示すように、時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４と、時間の経過に伴って正圧方向に上昇し、時刻ｔ５で最高となり、時刻ｔ６、ｔ７、ｔ８、ｔ９と時間の経過に伴って負圧方向に下降している。
【００５１】
換気ファン１０は定格運転されているため、逆流方向の気流の風圧が零である時刻ｔ１では換気ファン１０のファン風量（風路１１内の風量）（ｍ3／ｍｉｎ）、ファン回転数（ｍｉｎ-1）はいずれも図１４（ｂ）、（ｃ）に示すように、＋１００％である。また、換気ファン１０のファン軸動力（ｋｗ）、ファントルク（ｋｇ・ｍ）はいずれも図１４（ｄ）、（ｅ）に示すように、定格時の値である。更に、ファン電流値は、図１４（ｆ）に示すように定格電流値である。
【００５２】
逆気流の風圧が時刻ｔ２、ｔ３と上昇するに従って、ファン風量が減少し、ファン電流値が規定電流値を超える時刻ｔ３の点Ｐ７でファン電流値（電動モータ１７の電流値）が一定値を超えないようファン回転数制御により回転数を減じていく。逆風圧が著しくなると時刻ｔ４の点Ｐ２で回転数が零になり、電流値が上限値を超えると以後インバータから電動モータ１７への電力供給を止め、該電動モータ１７のステータ１７ａ、モータ回転軸１８を無拘束（フリー）とするフリーラン制御に移行し、第２機械的一方向クラッチ２６により逆転側への回転が拘束される。風路１１内の圧力が所定値以下となった時刻ｔ６でインバータによる回転数出力を再開し回転数を再加速する。点Ｐ３と時刻ｔ７の点Ｐ４の間は電流値による規定電流値を超えないよう回転数を加減する回転数制御にて回転数を増速させ、点Ｐ４の回転数が１００％になった時に、電流値による回転数制御を終了する。
【００５３】
ファン軸動力は、図１４（ｄ）に示すように、時刻ｔ１〜時刻ｔ４を過ぎた点Ｐ５まで逆流方向の気流の風圧及びファン風量の増加に伴って増加し、上記点Ｐ２でインバータの出力を無とするフリーラン制御に移行する。これにより、時刻ｔ６が経過するまで制御する。その後風圧及びファン風量の下降に伴って運転再開・再加速し、時刻ｔ７、ｔ８、ｔ９に示すようにファン軸動力値は時間の経過に伴って変化し、逆流方向の気流の圧力が零になる時刻ｔ９で定格時のファン軸動力となる。
【００５４】
また、ファントルクは、図１４（ｅ）に示すように、時刻ｔ１〜時刻ｔ４を過ぎた点Ｐ６まで逆方向の気流の風圧及びファン風量の増加に伴って増加し、上記点Ｐ２でインバータの出力を無しとするフリーラン制御に移行する。これにより、時刻ｔ６を過ぎるまでトルク零に維持され、風圧の下降に伴って運転再開・再加速し、電流値による回転数制御によりファントルク値は増加し時刻ｔ７、ｔ８、ｔ９に示すように時間の経過に伴って変化し、逆流方向の気流の圧力が零になる時刻ｔ９で定格時のファントルクになる。
【００５５】
ファン電流値は、図１４（ｆ）に示すように、時刻ｔ１〜時刻ｔ３まで逆気流の風圧及びファン風量の増加に伴って増加し、規定電流値になった点Ｐ７で、電流値による回転数制御を開始し、上記点Ｐ２でインバータの出力を無しとするフリーラン制御に移行することにより、時刻ｔ６を過ぎるまで制御を継続し、風圧及びファン風量の下降に伴って運転再開・再加速し、電流値による規定電流値を超えないよう回転数を加減する回転数制御により増速し時刻ｔ７、ｔ８、ｔ９に示すように時間の経過に伴って変化し、逆流方向の気流の圧力が零になる時刻ｔ９で定格電流となる。
【００５６】
図１５は、換気ファン１０の回転翼１５が矢印Ｃに示すように正回転し、矢印Ｂに示すように風路１１の吐出口１４から気流を吐出している状態において、外部から風路１１内へ矢印Ｅに示すよう正流方向の気流が進入した場合を示している。換気ファン１０（回転翼１５）に及ぼす正流方向の気流の風圧（Ｐａ）は、図１５（ａ）に示すように、時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４と時間の経過に伴い負圧方向に上昇し、時刻ｔ５で最高となり、時刻ｔ６、ｔ７、ｔ８、ｔ９と時間の経過に伴い正圧方向に下降している。
【００５７】
また、ファン風量は図１５（ｂ）に示すように、時刻ｔ１の０％から時刻ｔ２、ｔ３、ｔ４と時間の経過に伴って増加し、時刻ｔ５で最高点になり、最高点の時刻ｔ５から、時刻ｔ６、ｔ７、ｔ８と時間の経過に伴って減少し、時刻ｔ９で０％となる。
【００５８】
また、ファンの回転数は図１５（ｃ）に示すように、正流方向の気流の風圧力及びファン風量が増加した時刻ｔ３で第１機械的一方向クラッチ１６により電動モータ１７のモータ回転軸１８と回転翼１５の回転翼軸１９の連結を解除する。これにより、電動モータ１７のモータ回転軸１８から分離された回転翼１５の回転数Ｎ15は図１５（ｃ）の破線に示すように時刻ｔ３、ｔ４と時間の経過に伴って最高風圧力に達する時刻ｔ５まで増加する。また、正方向の気流の風圧力及びファン風量が時刻ｔ５の最高点から時刻ｔ６、時刻ｔ７と減少し、時刻ｔ７で第１機械的一方向クラッチ１６により電動モータ１７のモータ回転軸１８と回転翼１５の回転翼軸１９の連結を開始する。これにより、電動モータ１７のモータ回転軸１８と回転翼１５の回転翼軸１９が結合され回転数Ｎ15は図１５（ｃ）の破線に示すように時刻ｔ５、ｔ６、ｔ７と時間の経過に伴って減少し、時刻ｔ７で＋１００％になる。
【００５９】
また、ファン軸動力は図１５（ｄ）に示すように、時刻ｔ１の定格時から、時刻ｔ２、ｔ３と減少し、時刻ｔ３で第１機械的一方向クラッチ１６により電動モータ１７のモータ回転軸１８と回転翼１５の回転翼軸１９の連結が解除されると、電動モータ１７の無負荷運転に必要な軸動力値となり、定格時より所定量小さい所定のファン軸動力値に維持される。この状態が時刻ｔ７で第１機械的一方向クラッチ１６により電動モータ１７のモータ回転軸１８と回転翼１５の回転翼軸１９とが連結されるまで続く。時刻ｔ７で電動モータ１７のモータ回転軸１８と回転翼１５の回転翼軸１９とが連結されると、時刻ｔ８、ｔ９と時間の経過に伴って増加し、時刻ｔ９で定格時のファン軸動力となる。
【００６０】
また、ファントルクは図１５（ｅ）に示すように、時刻ｔ１の定格時から、時刻ｔ２、ｔ３と減少し、時刻ｔ３で第１機械的一方向クラッチ１６により電動モータ１７のモータ回転軸１８と回転翼１５の回転翼軸１９の連結が解除されると、電動モータ１７の無負荷運転に必要なトルクとなり定格時より所定量小さい所定のトルク値に維持される。この状態が時刻ｔ７で第１機械的一方向クラッチ１６により電動モータ１７のモータ回転軸１８と回転翼１５の回転翼軸１９とが連結されるまで続く。時刻ｔ７で電動モータ１７のモータ回転軸１８と回転翼１５の回転翼軸１９とが連結されると、時刻ｔ８、ｔ９と時間の経過に伴って増加し、時刻ｔ９で定格トルクとなる。
【００６１】
また、ファン電流値は図１５（ｆ）に示すように、時刻ｔ１の定格電流値から、時刻ｔ２、ｔ３と減少し、時刻ｔ３で第１機械的一方向クラッチ１６により電動モータ１７のモータ回転軸１８と回転翼１５の回転翼軸１９の連結が解除されると、電動モータ１７の無負荷運転に必要な電流値となり、定格電流値より所定量小さい所定の電流値に維持される。この状態が時刻ｔ７で第１機械的一方向クラッチ１６により電動モータ１７のモータ回転軸１８と回転翼１５の回転翼軸１９とが連結されるまで続く。時刻ｔ７で電動モータ１７のモータ回転軸１８と回転翼１５の回転翼軸１９とが結合されると、時刻ｔ８、ｔ９と時間の経過に伴って増加し、時刻ｔ９で定格電流値となる。
【００６２】
上記実施形態例では、図１３に示す構成の換気ファン１０を風路１１内に配置する。そして風路１１内に外部から逆流方向の気流が進入し、その圧力により回転翼１５及び電動モータ１７が逆回転するのを第２機械的一方向クラッチ２６により阻止し、気流の圧力が弱まり回転翼１５が正回転可能となった場合、電動モータにより前記回転翼の回転を行う第１制御手段を設ける。更に、風路１１内に外部から正流方向の流体が進入し、その圧力により回転翼１５が電動モータ１７により速い回転数で回転し、第１機械的一方向クラッチ１６により回転翼１５の回転軸１９と電動モータ１７の回転軸の連結が解除された回転翼１５が独自に回転した場合、電動モータを所定の回転数に維持運転し、気流の圧力が弱まり回転数が減少し所定の回転数に達した場合、電動モータ１７により回転翼１５の回転を行う第２制御手段とを設けている。
【００６３】
これにより、風路１１内に外部から圧力を有する逆流方向又は正流方向の気流が進入し、換気ファン１０に正流方向、逆流方向に影響を及ぼす場合で、且つ気流の圧力が換気ファン１０の電動モータ１７の正規回転数を維持できない大きさであっても、ダンパ等による風路１１の遮断や、電気的に電動モータの開閉器を開放することなく、回転翼１５が進入する気流により回転させられる状態を許容し、気流の影響が低下した時点で、再び、所定規定回転数による正常運転に迅速に復帰する換気ファンシステムを構築できる。
【００６４】
なお、上記実施形態例では気流が流れる風路１１に換気ファン１０を配設する例を説明したが、本発明に係る流体機械が配置される流体流路は、気流が流れる風路に限定されるものではなく、水等の液体が流れる流路でもよく、流体機械としてはポンプであってもよい。
【００６５】
また、上記例では回転翼を回転させる駆動機として電動モータを例に説明したが、駆動機は電動モータに限定されるものではない。また、電動モータとして籠型誘導モータを例に説明したが、電動モータとしてはこれに限定されるものではない。
【００６６】
以上、本発明の実施形態例を説明したが、本発明は上記実施形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお、直接明細書及び図面に記載がない何れの形状や構造であっても、本願発明の作用効果を奏する以上、本願発明の技術範囲である。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明は、気体や液体の流体が通る流体流路内に設置されるファン又はポンプ等の流体機械であって、外部から該流体流路内に逆流方向又は正流方向の圧力を有する流体流が進入し、流体流路内に設置された流体機械による流体流れに影響する場合に利用することができる。
また、本発明は、換気ファンが設置され、該換気ファンの送風方向と逆方向の圧力を有する気流が進入する風路、例えば高速列車が通る軌道トンネル内を換気する換気用立坑に設置される換気ファン等では、列車が通過する度に立坑内に逆風や正風が侵入し、換気ファンに強い正風、逆風の圧力が作用するが、このような換気ファンがその圧力により過大に正回転又は逆回転させられて損傷や破壊に至らないように保護する装置として利用できる。
【符号の説明】
【００６８】
１ 換気ファン運転操作制御装置
２ 換気ファン保護制御装置
３ 速度制御装置
１０ 換気ファン
１１ 風路
１５ 回転翼
１６ 第１機械的一方向クラッチ
１７ 電動モータ
１８ モータ回転軸
１９ 回転翼軸
２０ 軸受
２２ 回転数検出器（ＴＧ）
２３ モータケーシング
２５ 軸受
２６ 第２機械的一方向クラッチ
２７ 回転数検出器（ＴＧ）
３１ 制御対象信号発信器
３２ 運転・停止指令信号発信器
３３ 設定回転数発信器
３５ インバータ出力部
３６ インバータ制御部
３７ 外力状態量発信器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ダクト等の流路内に配置され、該流路の一方端から他方端に気流を送る流体機械の運転制御装置に関し、特に外部から圧力を有する気流（風）が一方端から他方端（正流方向）へ、又他方端から一方端（逆流方向）に進入する流路内に配置された換気ファン等の流体機械、及び流体機械運転制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来は、図１（ａ）に示すように排気ダクト等の、流体流路１００内に配置し、流体流路１００の一方端から他方端に流体を送る流体機械の例として、排気ダクト等の流体流路内に配置された換気ファン１０１がある。該換気ファン１０１は回転翼１０２を備え、該回転翼１０２を電動モータ１０３で回転駆動することにより、流体流路１００の一方端から吸込んだ気流を矢印Ｂに示すように他方端に送り、吐出している。
【０００３】
上記のような換気ファン１０１において、流体流路１００内に換気ファン１０１の正常回転が維持できない圧力を有する気流が、図１（ｂ）、（ｃ）の矢印Ｃ、Ｄに示すように、逆流方向、正流方向に進入する場合がある。このような場合の対策として、従来は図２に示すように、換気ファン１０１の前又は後にダンパ１０７を配置し、該ダンパ１０７を全閉にして換気ファン１０１に直接気流が及ばないように遮断している。
【０００４】
上記のようにダンパ１０７を閉じて流体流路１００を遮断しても、換気ファン１０１の運転を継続する場合、換気ファン１０１の運転点は風量ゼロの締め切り運転となる。この場合、換気ファンの「風量−軸動力運転特性」において、軸動力を電動モータ１０３の定格軸動力と比較して、上回るか下回る場合について次の（１）、（２）の２つの対応に分かれる。
【０００５】
（１）換気ファン１０１の締め切り軸動力が電動モータ１０３の定格軸動力を上回る場合
換気ファン１０１の締め切り軸動力が電動モータ１０３の定格軸動力を上回る場合には、電動モータ１０３が過負荷となるため継続運転できない。換気ファン１０１の運転を停止せず継続運転するためには次の対応を必要としていた。
・図３に示すように、ダンパ１０８を備えたバイパス流路１０６を設置する。ダンパ１０７を閉じて流体流路１００を遮断した場合、ダンパ１０８を開いて送風経路を切り換え、循環送風とし、換気ファン１０１の締切運転を回避する。
・換気ファン１０１の回転翼１０２の翼形式が固定翼の場合は図４に示すように、回転数制御により回転翼１０２の回転数を減じ、風量及び全圧力を減じることにより軸動力を強制的に許容範囲に減じる。
・換気ファン１０１の回転翼１０２の翼形式が可動翼方式の場合は図５に示すように翼角度をねかせて風量及び全圧力を減じることにより、軸動力を強制的に許容範囲に減じる。
【０００６】
（２）換気ファンの締め切り軸動力が電動モータの定格軸動力を下回る場合
換気ファン１０１の締め切り軸動力が電動モータ１０３の定格軸動力を下回る場合には、電動モータ１０３は過負荷とはならないので、継続運転は制約されない。但し、締切運転は換気ファン１０１内部で気流が大きく乱れて強制的に循環されている状態のため、流体力のアンバランスが生じ、振動が大きくなるなど悪影響により軸受等を劣化させる原因となるため好ましくない。従って、時間的な制限を設ける等の処置を必要としていた。
【０００７】
上記従来の対応には、下記のような問題がある。
・流体流路１００に外部から気流が進入するたびにダンパ１０７を閉鎖する必要があるため、制御的に外部からの気流の進入と、気流の影響低下を検知し、時間的余裕を確保してダンパ１０７を開閉制御する必要がある。
・ダンパ１０７の閉鎖時には流体流路１００は全く遮断状態となるため、換気機能が全く停止してしまう。
・ダンパ１０７が誤操作や故障した場合においては流体流路１００を遮断できなくなる。この場合には程度により換気ファン１０１が損傷に至る。気流の方向よりそれぞれ以下の問題が発生する。
【０００８】
（ａ）換気ファン１０１の逆流方向に過大な気流が進入した場合
図６に示すように、矢印Ａに示す方向に正常回転し、矢印Ｂに示す正流方向に気流を送っている換気ファン１０１において、時刻ｔ１でファンに及ぶ圧力、ファン風量（ｍ3／ｍｉｎ）、ファン回転数（ｍｉｎ-1）、ファン電流値（Ａ）は平常状態にある。ファンに及ぶ圧力風（換気ファン１０１の逆流方向に及ぶ圧力風）の強さが大きくなる時刻ｔ２、時刻ｔ３につれてファン風量は換気ファン１０１の特性上減少する。同時に、換気ファン１０１に必要なファン軸動力は増大する方向に作用し、ファン電流値（Ａ）もファン軸動力の増大に応じて増大する方向へ作用する。時刻ｔ４でファン電流値（Ａ）が過電流値に達すると電源経路は保護装置が動作して開閉器が開放され、換気ファン１０１を駆動するファン駆動力は失われ、換気ファン１０１は無拘束となり、ファンに及ぶ圧力風により矢印Ｅ方向に逆転し、ランナウェイ回転数（換気ファン１０１が気流により回転させられる飽和回転数）に達する。
【０００９】
換気ファン１０１の逆回転数が過大になりランナウェイ回転数に至った場合には、過大な遠心力が回転部に発生し、回転翼１０２や回転翼１０２の取付部の許容強度を超えて破損に至る可能性や、軸受の破損や、主軸の回転数が固有振動数に合致して過度な振動発生による回転体の破損等に至る可能性がある。
【００１０】
（ｂ）換気ファンの正流方向に過大な気流が進入した場合
図７に示すように、矢印Ａに示す方向に正常回転し、矢印Ｂに示す正流方向に気流を送っている換気ファン１０１において、時刻ｔ１でファンに及ぶ圧力、ファン風量（ｍ3／ｍｉｎ）、ファン回転数（ｍｉｎ-1）、ファン電流値（Ａ）は平常状態である。ファンに及ぶ圧力（換気ファン１０１の正流方向に付加される圧力）風の強さは大きくなり、換気ファン１０１自身が発生する風の圧力が低下する時刻ｔ２、時刻ｔ３につれてファン風量は特性上増大する。同時に換気ファン１０１自身に必要なファン軸動力は軽減される方向に作用し、ファン電流値（Ａ）もファン軸動力の低下に応じて低下する方向へ作用する。時刻ｔ４でファン電流値が最下限値に達する。更にファンに及ぶ圧力風が強くなると電流の方向が力行から発電領域・回生に移行するが、通常の設備としては回生となる前に保護制御回路を形成し、電源経路の開閉器を開放する。これにより換気ファン１０１の駆動力は失われ、換気ファン１０１は無拘束となり、正流方向及び圧力風により回転が加速し、ランナウェイ回転数（換気ファン１０１が気流により回転される飽和回転数）に達する。
【００１１】
換気ファン１０１の回転数が過大になった場合には、過大な遠心力が回転部に発生し、回転翼１０２や回転翼１０２の取付部の許容強度を超えて破損に至る可能性や、軸受の破損や、主軸の回転数が固有振動数に合致して過度な振動発生による回転体の破損等に至る可能性がある。
【００１２】
また、侵入する過大な気流が逆流方向であっても、正流方向であっても、電路開閉器が開放されてしまうと、過大な気流がおさまって速度制御装置による換気ファン１０１の運転が可能になっても、電路開閉器を閉じて速度制御装置をリセットしなければならないため、迅速な運転再開が阻害されることがある。更に、過大な気流が繰返し起こるような場合は、電路開閉器の開閉が繰り返され、電路開閉器の寿命を減らしてしまう。また、ダンパ１０７の誤操作や故障した場合の問題を回避するためには、ダンパのバックアップ施設（ダンパの２重化等）を設ける等の対策の必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開昭６３−１３８１９７号公報
【特許文献２】特開平４−１７５５００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、内部に流体機械が配置された流体流路内に逆流方向及び正流方向に外部から過大な流体流が進入した場合に、ダンパ等により流体流路の遮断やダンパ機能のバックアップを必要としない簡単な構成で、最大の流体機械回転部の過回転においても損傷することのない流体機械強度を有し、更に強制的な過回転現象が去って落ち着いた時点で速やかに正規の回転数に復帰し流体を送ることができる流体機械を提供することを目的とする。
【００１５】
また、本発明は、換気ファン等の流体機械が配置された流路内部に逆流方向及び正流方向に外部から過大な圧力流体が進入した場合に、流路を遮断して流体流効率を低下させることなく、且つこの圧力流体を発生源とする流体機械の電動モータからの電力（電流）の回生や、必要動力値の上昇による過負荷等の電気的な障害の発生を回避し、且つ許容以上の過回転（逆転）となる流体流が進入した場合に自動的（機械的）に圧力風を抑制し、最大の逆風圧時においても回転翼が危険逆回転数に達しない流体機械と更に強制的な過回転現象を起す圧力流体が去って、落ち着いた時点で速やかに流体機械を正規の回転数に復帰させ流体流を送ることができる流体機械運転制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するため本発明は、流体流路内に配置され、回転翼を駆動機で回転させることにより、流体を流体流路の一方向から他方に送る流体機械であって、回転翼の回転軸と駆動機の駆動軸の間に駆動機の正回転方向のみの回転力を回転翼の回転軸に伝達する第１機械的一方向クラッチを配置し、駆動機の駆動軸と静止側の間に該駆動軸の正回転方向の回転を許し逆回転方向の回転を阻止する第２機械的一方向クラッチを配置したことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明は上記流体機械において、駆動機の正回転による回転翼の回転で流体流路内を流れる流体の流れを正流方向とし、反対の流れを逆流方向とし、流体流路内に外部から逆流方向の流体が進入し、その圧力により回転翼及び前記駆動機が逆回転するのを第２機械的一方向クラッチにより阻止し、流体の圧力が弱まり回転翼が正回転可能となった場合、駆動機により回転翼の回転を行う第１制御手段と、流体流路内に外部から正流方向の流体が進入し、その圧力により回転翼が前記駆動機より速い回転数で回転し、第１機械的一方向クラッチにより回転翼の回転軸と駆動機の駆動軸の結合が解除された回転翼が独自に回転した場合、駆動機を所定の回転数に維持運転し、流体の圧力が弱まり回転数が減少し所定の回転数に復帰した場合、駆動機により回転翼の回転を行う第２制御手段と、を設けたことを特徴とする。
【００１８】
また、本発明は、流路内に配置され、回転翼を駆動機で回転させることにより、流体流を流路の一方から他方に送る流体機械の運転制御を行う流体機械運転制御装置において、速度制御装置と、運転操作制御装置と、保護制御装置とを備え、速度制御装置は、通常は運転操作制御装置から指令される設定回転数で回転翼を回転させる動力を駆動機に出力する通常制御機能と、駆動機に出力する動力を無くし流体機械の前記回転翼を含む回転体を自由回転にさせるフリーラン制御機能とを備え、運転操作制御装置は、通常制御時に速度制御装置に設定回転数信号を送り回転翼を設定回転数で回転させる通常制御指示機能を備え、保護制御装置は、流路に許容範囲外の外部圧力流体流が進入した場合に速度制御装置に回転体をフリーラン状態にさせるフリーラン指示機能を備え、流体機械に上記記載の流体機械を用いたことを特徴とする。
【００１９】
また、本発明は、上記流体機械運転制御装置において、保護制御装置は、速度制御装置にフリーランを指示した場合に運転操作制御装置に保護制御開始したことを知らせる保護制御開始通知機能と、流路に作用する外部圧力流体が前記許容範囲内になった場合に保護制御が終了したことを知らせる保護制御終了通知機能を備え、たことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、流体機械が配置されている流体流路に外部から圧力を有する流体流が進入し、流体機械に正流方向、逆流方向それぞれ及ぶ場合において、流体流の圧力が流体機械の回転翼や駆動機の正規回転数を維持できない場合であっても、ダンパ等の流体流路遮断や、電気的に電動開閉器を開放することなく回転翼が強制的に回転される状態を許容し、流体流の影響が低下した時点で、再び、回転翼を所定正規回転数による正常運転に迅速に復帰することができる流体機械を構築でき、設備の簡素化、操作、制御の簡素化が可能となることにより合理的な設備となる。
【００２１】
また、本発明によれば、速度制御装置は通常は運転操作制御装置から指令される設定回転数で回転翼を回転させる動力を駆動機に出力する通常制御機能と、駆動機に出力する動力を無くし流体機械の回転翼を含む回転体を自由回転にさせるフリーラン制御機能とを備え、運転操作制御装置は通常制御時に速度制御装置に設定回転数信号を送り回転翼を設定回転数で回転させる通常制御指示機能を備え、保護制御装置は流路に許容範囲外の外部圧力流体流が進入した場合に速度制御装置に回転体をフリーラン状態にさせるフリーラン指示機能を備えているので、流路内部に逆流方向及び正流方向に外部から過大な圧力流体が進入した場合に、流路を遮断して流体流効率を低下させることなく、且つこの圧力流体を発生源とする流体機械の電気的な障害の発生を回避し、更に外部圧力流体流が去って、落ち着いた時点で速やかに流体機械を正規の回転数に復帰させ流体流を送ることができる流体機械運転制御装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は従来の換気ファンの概略構成例を示す図である。
【図２】図２は従来の換気ファンの概略構成例を示す図である。
【図３】図３は流体流路にバイパス風路を設置した場合を示す図である。
【図４】図４は換気ファンの翼形式が固定翼の場合の締切軸動力低減方法を説明する図である。
【図５】図５は換気ファンの翼形式が可動翼の場合の締切軸動力低減方法を説明する図である。
【図６】図６は従来の換気ファンが配置されている風路内に外部から逆流方向の気流が進入した場合を説明するための図である。
【図７】図７は従来の換気ファンが配置されている風路内に外部から正流方向の気流が進入した場合を説明するための図である。
【図８】図８は本発明に係る換気ファン運転操作制御装置のシステム構成例を示す図である。
【図９】図９は図８の換気ファン運転操作制御装置の制御フローを示す図である。
【図１０】図１０は換気ファン運転操作制御装置のフリーラン移行基準を説明するための図である。
【図１１】図１１は本発明に係る換気ファン運転操作制御装置のシステム構成例を示す図である。
【図１２】図１２は図１１の換気ファン運転操作制御装置の制御フローを示す図である。
【図１３】図１３は本発明の流体機械の一例である換気ファンの断面構成例を示す図である。
【図１４】図１４は本発明に係る換気ファンが配置されている風路内に外部から逆流方向の気流が進入した場合を説明するための図である。
【図１５】図１５は本発明に係る換気ファンが配置されている風路内に外部から正流方向の気流が進入した場合を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。図８は本発明に係る流体機械運転制御装置としての換気ファン運転操作制御装置のシステム構成を示す図である。なお、本実施例では流体機械として換気ファンを例に説明するが、本発明は流路内に配置され、該流路の一方端から他方端に流体を送る流体機械運転制御装置に適用できる。図８に示すように、流体機械運転制御装置は、換気ファン運転操作制御装置１、換気ファン保護制御装置２、速度制御装置３、風路１１内に配置された換気ファン１０の運転制御を行うようになっている。ここで換気ファン１０は一般的な固定翼を備えた換気ファンである。換気ファン運転操作制御装置１は換気ファン１０の通常の運転操作制御を行う装置で、換気ファン保護制御装置２は換気ファン１０等の保護を行う装置であり、該換気ファン運転操作制御装置１と換気ファン保護制御装置２は同種類の制御装置であるが機能をわかりやすくするためにここでは区分している。
【００２４】
換気ファン運転操作制御装置１は、制御対象信号発信器３１からの風路１１内の温度等の制御対象検出信号、運転・停止指令信号発信器３２からの運転・停止指令信号、設定回転数発信器（遠方操作部）３３からの設定回転数信号、及び回転数発信器２７からの換気ファン１０の実測回転数信号を受け、換気ファン１０の設定回転数信号を生成し、設定回転数発信器１ａから速度制御装置３に該設定回転数信号を送信するようになっている。
【００２５】
換気ファン保護制御装置２は、フリーラン指令信号発信器２ａ、再起動指令（増速）信号発信器２ｂ、保護制御開始信号発信器２ｃ、保護制御終了信号発信器２ｄを備え、外力状態量発信器３７からの圧力、又は風量等の外力の状態量検出信号、回転数発信器２７からの換気ファン１０の実測回転数信号、インバータ制御部３６からの出力回転数信号、及びインバータ出力部３５から電動モータ１７に出力される電力（電流）信号を受けるようになっている。
【００２６】
また、換気ファン保護制御装置２は、換気ファン１０の電動モータ１７の電力（電流）の回生や、過負荷になる等電気的な障害が発生しうる状況になり、電動モータ１７や速度制御装置３や電路等の設備を保護する必要がある場合に、フリーラン指令信号発信器２ａから速度制御装置３にフリーラン指令信号を出力して電気的障害から設備を保護する制御を行う。更に換気ファン保護制御装置２は、速度制御装置３に電力を供給する動力配線上流部の遮断器を開放しない状態を維持する制御を行う。
【００２７】
また、換気ファン保護制御装置２は、換気ファン運転操作制御装置１に保護制御開始信号発信器２ｃを介して保護制御を開始したことを知らせ通常制御を中断させる機能や、外力状態量発信器３７で検出した圧力、又は風量の外力の状態量からフリーランを終了することを可能とする条件が整ったことを確認して、再起動指令信号発信器２ｂから再起動指令信号を速度制御装置３に出力して、換気ファン１０の電動モータ１７を通常制御時の設定回転数の運転に復帰させる機能や、回転数発信器２７で検出した換気ファン１０の実測回転数信号により換気ファン１０が通常制御時の回転数に復帰したことを検知して保護制御終了信号発信器２ｄを介して保護制御終了信号を換気ファン運転操作制御装置１に出力する機能を備えている。
【００２８】
速度制御装置３はインバータ出力部３５を備え、換気ファン運転操作制御装置１の設定回転数発信器１ａの設定回転数信号を受けて、インバータ制御部３６で換気ファン１０の回転数が設定回転数になる周波数信号を生成してインバータ出力部３５に出力する。インバータ出力部３５は該周波数信号を受けて設定回転数になる周波数の電力（電流）を換気ファン１０の電動モータ１７に供給する。これにより換気ファン１０の回転翼１５は正回転（矢印Ａに示す方向に回転）し、換気ファン１０のケーシング内を通って、該ケーシングに接続された風路１１の一方端から他方端に向って矢印Ｂに示すように風（気流）を送る。
【００２９】
また、速度制御装置３は、換気ファン保護制御装置２のフリーラン指令信号発信器２ａからのフリーラン指令信号を受け、インバータ出力部３５から換気ファン１０の電動モータ１７に供給する電力を無くして無拘束とし、電動モータ１７の回転部を含む換気ファン１０の回転体を自由に回転できる状態、即ち回転体をフリーラン状態とするフリーラン機能を備えている。また、速度制御装置３は、換気ファン保護制御装置２の再起動指令信号発信器２ｂからの再起動指令信号を受けてインバータ出力部３５の出力電力を換気ファン１０の電動モータ１７に供給する。
【００３０】
図９は上記換気ファン運転操作制御装置の制御フローを示す図である。先ずステップＳＴ１１では、換気ファン１０の通常制御、即ち速度制御装置３は換気ファン１０の回転数が換気ファン運転操作制御装置１の設定回転数発信器１ａからの設定回転数になる周波数の電力（電流）をインバータ出力部３５から換気ファン１０の電動モータ１７に供給する制御を行う。ステップＳＴ１２では、回転数発信器２７からの換気ファン１０の実測回転数をＮとし、該実測回転数Ｎに対するフリーラン移行基準、即ち図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、許容電力（電流）値範囲を演算して、低電力（電流）側規定値ＡＬと高電力（電流）側規定値ＡＨを求める。
【００３１】
ステップＳＴ１３では、インバータ出力部３５から電動モータ１７に供給される電力値（電流値）をＡとし、“フリーラン”の移行基準処理、即ち回生電流自体の検知、若しくは、回生を回避すべき電流値条件の検知Ａ＜ＡＬ、そして、過負荷（過電流）を回避すべき電流値条件の検知Ａ＞ＡＨを調べ、いずれかが成立する（ＯＲ）場合にはステップＳＴ１４に移行する。該ステップＳＴ１４では、換気ファン１０の保護制御を開始し、ステップＳＴ１５に移行する。これと同時に換気ファン１０の通常制御は中断する。
【００３２】
ステップＳＴ１５では、換気ファン保護制御装置２のフリーラン指令信号発信器２ａから速度制御装置３にフリーラン指令信号を送信してステップＳＴ１６に移行する。ステップＳＴ１６では、外力状態量発信器３７で検出した外力の状態量（圧力、又は風量）Ｂを規定値と比較し、外力の状態量Ｂが規定値内に復帰するのを待って、規定値内に復帰したら、即ち図１０（ｃ）に示すように外力の状態量Ｂが低圧側外力基準値（−）ＢＬと高圧側外力基準値（＋）ＢＨの間内になったらステップＳＴ１７に移行する。
【００３３】
ステップＳＴ１７では、換気ファン１０の回転方向を検出し、該回転方向によって、フローを分岐する。回転方向が逆転の場合にはステップＳＴ１８に移行する。ステップＳＴ１８では、換気ファン１０の回転数（逆転）が規定値内まで減速したことを検出した後、ステップＳＴ２０に移行し、フリーランを終了し、その後、ステップＳＴ２１に移行する。該ステップＳＴ２１では、換気ファン保護制御装置２はその再起動指令信号発信器２ｂから再起動指令信号を速度制御装置３に出力して換気ファン１０の再起動を行い、ステップＳＴ２３に移行する。前記ステップＳＴ１７で換気ファン１０の回転方向が正転の場合にはステップＳＴ１９に移行し、フリーランを終了し、その後、ステップＳＴ２２に移行する。該ステップＳＴ２２では、換気ファン１０が回転中であってもその回転数から再起動を行い、ステップＳＴ２３に移行する。該ステップＳＴ２３では、換気ファン１０の増速を行い、ステップＳＴ２４に移行する。ステップＳＴ２４では、換気ファン１０の回転数を設定回転数にする制御を行い通常制御へ復帰すると共に、ステップＳＴ２５に移行して換気ファンの保護制御を終了する。
【００３４】
また、速度制御装置３には電力回生機能が付属されているものもあり、この場合には回生側（回転体側）のフリーランの移動基準値を回生可能な容量までとし、正転側の過回転時には可能な範囲の動力（電力）回収を行うこともできる。この場合、ステップＳＴ１３では、回生電流の検知は基準から除外し、ＡＬは負の電流値（回生可能な電流値）として設定される。
【００３５】
また、フリーランが終了した時点で再起動可能な回転数に低回転数側に制約がある場合には、自由に回転している換気ファン１０の回転翼１５を迅速に停止させるため、回生制動により回転翼１５及び電動モータ１７の回転部からなる回転体の回転を停止させることもできる。
【００３６】
また、圧力、又は風量の状態量の変動状況が著しく、規定値の範囲内外に大きく振れる場合には、保護制御の移行とその終了が繰り返されるハンチング現象に陥る可能性もあるため、この場合にはハンチング現象を回避する手段としてフリーラン指令から通常制御に復帰のための外力の状態量確認までに保持時間を設ける等の処置も付加することができる。
【００３７】
図１１は本発明に係る換気ファン運転操作制御装置のシステム構成例を示す図である。図１１に示す換気ファン運転操作制御装置が図８に示す換気ファン運転操作制御装置と異なる点は、図１１の換気ファン運転操作制御装置では換気ファン保護制御装置２に、フリーラン制動指令信号発信器２ｅを設け、フリーランによる換気ファン１０の回転体の回転数が規定範囲内に復帰したらフリーラン終了として速度制御装置３にフリーラン制動指令信号を送信するようになっている点である。他は図８の換気ファン運転操作制御装置と同一である。
【００３８】
図１２は図１１に示す換気ファン運転操作制御装置の制御フローを示す図である。先ずステップＳＴ３１では、換気ファン１０の通常制御を行う。ステップＳＴ３２では、回転数発信器２７からの実測回転数をＮとし、該実測回転数Ｎに対する許容電力（電流）値範囲の低電力側規定値ＡＬと高電力側規定値ＡＨを演算して求め（図１０（ａ）、（ｂ）参照）、ステップＳＴ３３に移行する。ステップＳＴ３３では、インバータ出力部３５から電動モータ１７に供給される電力値（電流値）をＡとし、“フリーラン”の移行基準処理、即ち回生電流自体の検知、若しくは、回生を回避すべき電流値条件の検知Ａ＜ＡＬ、そして、過負荷（過電流）を回避すべき電流値条件の検知Ａ＞ＡＨを調べ、いずれかが成立する（ＯＲ）場合にはステップＳＴ３４に移行する。該ステップＳＴ３４では、換気ファン１０の保護制御を開始し、ステップＳＴ３５に移行する。これと同時に換気ファン１０の通常制御は中断する。
【００３９】
ステップＳＴ３５では、換気ファン保護制御装置２のフリーラン指令信号発信器２ａから速度制御装置３にフリーラン指令信号を送信してステップＳＴ３６に移行する。ステップＳＴ３６では、保護制御の移行とその終了が繰り返されるハンチング現象を防止するため、タイマー等で所定のフリーラン保持時間を設定し、該フリーラン保持時間経過後にステップＳＴ３７に移行する。ステップＳＴ３７では、外力状態量発信器３７で検出した外力の状態量Ｂを規定値と比較し、規定値内に復帰したか、即ち外力の状態量Ｂが低圧側外力基準値（−）ＢＬと高圧側外力基準値（＋）ＢＨの間に復帰（図１０（ｃ）参照）したかを判断し、規定値内に復帰したら、ステップＳＴ３８に移行する。
【００４０】
ステップＳＴ３８では、フリーラン終了し、ステップＳＴ３９に移行する。該ステップＳＴ３９では、換気ファン１０の回転方向を検出し、回転方向によって、フローを分岐する。回転方向が逆転の場合にはステップＳＴ４０に移行する。該ステップＳＴ４０では、換気ファン保護制御装置２のフリーラン制動指令信号発信器２ｅから速度制御装置３にフリーラン制動指令信号を送信し、惰性回転している換気ファン１０の回転数制動（減速動作）を行いステップＳＴ４２に移行する。ステップＳＴ４２では、換気ファン１０の回転数が規定値内まで減速したことを検出した後、ステップＳＴ４３に移行する。ステップＳＴ４３では、換気ファン保護制御装置２の再起動指令信号発信器２ｂから再起動指令信号を速度制御装置３に出力して換気ファン１０の再起動を行い、ステップＳＴ４４に移行する。また、前記ステップＳＴ３９で、換気ファン１０の回転方向が正転の場合にはステップＳＴ４１に移行する。該ステップＳＴ４１では、換気ファン１０が回転中であってもその回転数から再起動を行い、ステップＳＴ４４に移行する。
【００４１】
ステップＳＴ４４では、換気ファン１０の増速を行い、ステップＳＴ４５に移行する。ステップＳＴ４５では、換気ファン１０の回転数を設定回転数にする制御を行い、通常制御へ復帰すると共に、ステップＳＴ４６に移行して換気ファンの保護制御を終了する。
【００４２】
図１３は本発明に係る流体機械の断面構成例を示す図である。なお、本実施形態例では流体機械として換気ファンを例に説明するが、本発明は流体流路内に配置され、該流体流路の一方端から他方端に流体を送る流体機械に適用できる。図１３において、換気ファン１０は流体流路としての風路１１内に配置されている。即ち、換気ファン１０の内部ケーシング１３は固定部材１２を介して換気ファン１０内の所定位置に配置・固定されている。換気ファン１０を正回転させることにより矢印Ａに示すように、風路１１の一方端（図示せず）から吸込んだ気流は、風路１１の他方端である吐出口１４から矢印Ｂに示すように吐出される。
【００４３】
１５は換気ファン１０の回転翼であり、該回転翼１５は第１機械的一方向クラッチ１６を介して駆動機としての電動モータ１７のモータ回転軸１８の一端に連結されている。これにより回転翼１５は定常運転時の定常回転方向（正回転）のみ電動モータ１７のモータ回転軸１８の回転力を受けて回転する。換気ファン１０の回転翼１５が矢印Ａ、Ｂと同じ方向の外部からの気流（正流方向の気流）を受けて電動モータ１７の回転数よりも速い速度で回転する場合は、電動モータ１７のモータ回転軸１８とは分離して独自に回転する。１９は回転翼を支持する回転翼軸であり、該回転翼軸１９は軸受２０を介して内部ケーシング１３に対して回転自在に支持されている。回転翼軸１９の一端に回転翼１５の回転数を検出するための回転数検出器（ＴＧ）２２が連結されている。
【００４４】
電動モータ１７はステータ１７ａとロータ１７ｂを備え、ステータ１７ａはモータケーシング２３に固定され、ロータ１７ｂはモータ回転軸１８に固定され、ステータ１７ａ内を貫通し回転自在に配置されている。また、モータケーシング２３は内部ケーシング１３を介して換気ファン１０のケーシングに固定されている。モータ回転軸１８の両端部は軸受２５、２５を介して内部ケーシング１３に対して回転自在に支持されている。電動モータ１７のモータ回転軸１８の他端に第２機械的一方向クラッチ２６を介して固定側に連結されている。即ち、電動モータ１７が逆回転するのをこの第２機械的一方向クラッチ２６で強制的に阻止するようになっている。また、電動モータ１７のモータ回転軸１８の他端には、回転数を検出するための回転数検出器（ＴＧ）２７が連結されている。
【００４５】
上記構成の換気ファン１０において、電動モータ１７には、例えば籠型誘導電動モータを用い、図示しないインバータ制御によりステータ１７ａに供給する電力の周波数を制御してその回転数を制御するようにしている。外部から風路１１内に矢印Ａ、Ｂとは逆方向（逆流方向）の気流が進入し、その圧力が強くなり、換気ファン１０の風量が零から逆風量となると、回転翼１５は逆回転力を受け、電動モータ１７のモータ回転軸１８が逆方向に回転しようとするが、これは第２機械的一方向クラッチ２６で強制的に阻止される。
【００４６】
回転翼１５が逆回転力を受け、電動モータ１７が逆回転するのを第２機械的一方向クラッチ２６で強制的に阻止されている間は、インバータ制御等の第１の制御手段により電動モータ１７への電力供給を止め、該電動モータ１７のステータ１７ａ、モータ回転軸１８を無拘束とする（フリーラン）制御（第２機械的一方向クラッチ２６で電動モータ１７の回転が零に拘束されても電気的に障害とならないようにする制御）を行う。そして逆方向の気流の風圧が小さくなり、風路１１内の圧力が所定の値以下となったら、インバータから電動モータ１７への電力供給を再開し、換気ファン１０が定格回転数になるように再加速し制御する。
【００４７】
外部から風路１１内に矢印Ａ、Ｂと同じ方向の正流方向の気流が進入し、その圧力が強くなり、換気ファン１０の回転翼１５が電動モータ１７の回転数以上で回転すると、第１機械的一方向クラッチ１６により、回転翼１５の回転翼軸１９と電動モータ１７のモータ回転軸１８との連結が解除され、回転翼１５は独自に正流方向の気流の圧力によりモータ回転軸１８より高速で回転する。回転翼１５の回転数は回転数検出器（ＴＧ）２２の出力で監視し、回転翼１５が正方向の気流で独自に高速で回転している間は、上記第２の制御手段により、電動モータ１７が指定回転数を維持するように制御する。正流方向の気流の風圧が小さくなり、回転翼１５の回転数が上記指定回転数に復帰し、回転翼１５の回転翼軸１９と電動モータ１７のモータ回転軸１８が再連結される。
【００４８】
上記構成の換気ファン１０において、電動モータ１７のモータ回転軸１８は、過大な逆方向の気流が風路１１内に進入した場合の過渡的最大ねじり力に耐えうる剛性を有することが必要となる。また、第１機械的一方向クラッチ１６の強度は、回転翼１５が上記ランナウェイ回転数で回転した場合でも耐えうるように設定する。また、回転翼１５の回転翼軸１９を支承する軸受２０は、回転翼１５が最高風圧の逆方向の気流及び正方向の気流を受けた場合のスラスト力に耐え、且つその時の回転数に耐えうる強度に設定する必要がある。
【００４９】
上記のように風路１１内に外部から換気ファン１０で送られる気流とは逆方向又は正方向の気流が進入すると、換気ファン１０の回転翼１５に逆回転力又は正回転力が与えられる。図１４、図１５は外部から風路１１内へ気流が進入した場合のファンに及ぶ圧力（Ｐａ）、ファン風量（ｍ3／ｍｉｎ）、ファン回転数（ｍｉｎ-1）、ファン軸動力（ｋｗ）、ファントルク（ｋｇ・ｍ）、ファン電流値を示す図である。図１４は風路１１内に逆流方向の気流が進入した場合を、図１５は正流方向の気流が進入した場合をそれぞれ示す。
【００５０】
図１４は、換気ファン１０の回転翼１５が矢印Ｃに示すように正回転し、矢印Ｂに示すように風路１１の吐出口１４から気流を吐出している状態において、外部から風路１１内へ矢印Ｄに示すように逆流方向の気流が進入した場合を示している。換気ファン１０（回転翼１５）に及ぼす逆気流の圧力（Ｐａ）は、図１４（ａ）に示すように、時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４と、時間の経過に伴って正圧方向に上昇し、時刻ｔ５で最高となり、時刻ｔ６、ｔ７、ｔ８、ｔ９と時間の経過に伴って負圧方向に下降している。
【００５１】
換気ファン１０は定格運転されているため、逆流方向の気流の風圧が零である時刻ｔ１では換気ファン１０のファン風量（風路１１内の風量）（ｍ3／ｍｉｎ）、ファン回転数（ｍｉｎ-1）はいずれも図１４（ｂ）、（ｃ）に示すように、＋１００％である。また、換気ファン１０のファン軸動力（ｋｗ）、ファントルク（ｋｇ・ｍ）はいずれも図１４（ｄ）、（ｅ）に示すように、定格時の値である。更に、ファン電流値は、図１４（ｆ）に示すように定格電流値である。
【００５２】
逆気流の風圧が時刻ｔ２、ｔ３と上昇するに従って、ファン風量が減少し、ファン電流値が規定電流値を超える時刻ｔ３の点Ｐ７でファン電流値（電動モータ１７の電流値）が一定値を超えないようファン回転数制御により回転数を減じていく。逆風圧が著しくなると時刻ｔ４の点Ｐ２で回転数が零になり、電流値が上限値を超えると以後インバータから電動モータ１７への電力供給を止め、該電動モータ１７のステータ１７ａ、モータ回転軸１８を無拘束（フリー）とするフリーラン制御に移行し、第２機械的一方向クラッチ２６により逆転側への回転が拘束される。風路１１内の圧力が所定値以下となった時刻ｔ６でインバータによる回転数出力を再開し回転数を再加速する。点Ｐ３と時刻ｔ７の点Ｐ４の間は電流値による規定電流値を超えないよう回転数を加減する回転数制御にて回転数を増速させ、点Ｐ４の回転数が１００％になった時に、電流値による回転数制御を終了する。
【００５３】
ファン軸動力は、図１４（ｄ）に示すように、時刻ｔ１〜時刻ｔ４を過ぎた点Ｐ５まで逆流方向の気流の風圧及びファン風量の増加に伴って増加し、上記点Ｐ２でインバータの出力を無とするフリーラン制御に移行する。これにより、時刻ｔ６が経過するまで制御する。その後風圧及びファン風量の下降に伴って運転再開・再加速し、時刻ｔ７、ｔ８、ｔ９に示すようにファン軸動力値は時間の経過に伴って変化し、逆流方向の気流の圧力が零になる時刻ｔ９で定格時のファン軸動力となる。
【００５４】
また、ファントルクは、図１４（ｅ）に示すように、時刻ｔ１〜時刻ｔ４を過ぎた点Ｐ６まで逆方向の気流の風圧及びファン風量の増加に伴って増加し、上記点Ｐ２でインバータの出力を無しとするフリーラン制御に移行する。これにより、時刻ｔ６を過ぎるまでトルク零に維持され、風圧の下降に伴って運転再開・再加速し、電流値による回転数制御によりファントルク値は増加し時刻ｔ７、ｔ８、ｔ９に示すように時間の経過に伴って変化し、逆流方向の気流の圧力が零になる時刻ｔ９で定格時のファントルクになる。
【００５５】
ファン電流値は、図１４（ｆ）に示すように、時刻ｔ１〜時刻ｔ３まで逆気流の風圧及びファン風量の増加に伴って増加し、規定電流値になった点Ｐ７で、電流値による回転数制御を開始し、上記点Ｐ２でインバータの出力を無しとするフリーラン制御に移行することにより、時刻ｔ６を過ぎるまで制御を継続し、風圧及びファン風量の下降に伴って運転再開・再加速し、電流値による規定電流値を超えないよう回転数を加減する回転数制御により増速し時刻ｔ７、ｔ８、ｔ９に示すように時間の経過に伴って変化し、逆流方向の気流の圧力が零になる時刻ｔ９で定格電流となる。
【００５６】
図１５は、換気ファン１０の回転翼１５が矢印Ｃに示すように正回転し、矢印Ｂに示すように風路１１の吐出口１４から気流を吐出している状態において、外部から風路１１内へ矢印Ｅに示すよう正流方向の気流が進入した場合を示している。換気ファン１０（回転翼１５）に及ぼす正流方向の気流の風圧（Ｐａ）は、図１５（ａ）に示すように、時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４と時間の経過に伴い負圧方向に上昇し、時刻ｔ５で最高となり、時刻ｔ６、ｔ７、ｔ８、ｔ９と時間の経過に伴い正圧方向に下降している。
【００５７】
また、ファン風量は図１５（ｂ）に示すように、時刻ｔ１の０％から時刻ｔ２、ｔ３、ｔ４と時間の経過に伴って増加し、時刻ｔ５で最高点になり、最高点の時刻ｔ５から、時刻ｔ６、ｔ７、ｔ８と時間の経過に伴って減少し、時刻ｔ９で０％となる。
【００５８】
また、ファンの回転数は図１５（ｃ）に示すように、正流方向の気流の風圧力及びファン風量が増加した時刻ｔ３で第１機械的一方向クラッチ１６により電動モータ１７のモータ回転軸１８と回転翼１５の回転翼軸１９の連結を解除する。これにより、電動モータ１７のモータ回転軸１８から分離された回転翼１５の回転数Ｎ15は図１５（ｃ）の破線に示すように時刻ｔ３、ｔ４と時間の経過に伴って最高風圧力に達する時刻ｔ５まで増加する。また、正方向の気流の風圧力及びファン風量が時刻ｔ５の最高点から時刻ｔ６、時刻ｔ７と減少し、時刻ｔ７で第１機械的一方向クラッチ１６により電動モータ１７のモータ回転軸１８と回転翼１５の回転翼軸１９の連結を開始する。これにより、電動モータ１７のモータ回転軸１８と回転翼１５の回転翼軸１９が結合され回転数Ｎ15は図１５（ｃ）の破線に示すように時刻ｔ５、ｔ６、ｔ７と時間の経過に伴って減少し、時刻ｔ７で＋１００％になる。
【００５９】
また、ファン軸動力は図１５（ｄ）に示すように、時刻ｔ１の定格時から、時刻ｔ２、ｔ３と減少し、時刻ｔ３で第１機械的一方向クラッチ１６により電動モータ１７のモータ回転軸１８と回転翼１５の回転翼軸１９の連結が解除されると、電動モータ１７の無負荷運転に必要な軸動力値となり、定格時より所定量小さい所定のファン軸動力値に維持される。この状態が時刻ｔ７で第１機械的一方向クラッチ１６により電動モータ１７のモータ回転軸１８と回転翼１５の回転翼軸１９とが連結されるまで続く。時刻ｔ７で電動モータ１７のモータ回転軸１８と回転翼１５の回転翼軸１９とが連結されると、時刻ｔ８、ｔ９と時間の経過に伴って増加し、時刻ｔ９で定格時のファン軸動力となる。
【００６０】
また、ファントルクは図１５（ｅ）に示すように、時刻ｔ１の定格時から、時刻ｔ２、ｔ３と減少し、時刻ｔ３で第１機械的一方向クラッチ１６により電動モータ１７のモータ回転軸１８と回転翼１５の回転翼軸１９の連結が解除されると、電動モータ１７の無負荷運転に必要なトルクとなり定格時より所定量小さい所定のトルク値に維持される。この状態が時刻ｔ７で第１機械的一方向クラッチ１６により電動モータ１７のモータ回転軸１８と回転翼１５の回転翼軸１９とが連結されるまで続く。時刻ｔ７で電動モータ１７のモータ回転軸１８と回転翼１５の回転翼軸１９とが連結されると、時刻ｔ８、ｔ９と時間の経過に伴って増加し、時刻ｔ９で定格トルクとなる。
【００６１】
また、ファン電流値は図１５（ｆ）に示すように、時刻ｔ１の定格電流値から、時刻ｔ２、ｔ３と減少し、時刻ｔ３で第１機械的一方向クラッチ１６により電動モータ１７のモータ回転軸１８と回転翼１５の回転翼軸１９の連結が解除されると、電動モータ１７の無負荷運転に必要な電流値となり、定格電流値より所定量小さい所定の電流値に維持される。この状態が時刻ｔ７で第１機械的一方向クラッチ１６により電動モータ１７のモータ回転軸１８と回転翼１５の回転翼軸１９とが連結されるまで続く。時刻ｔ７で電動モータ１７のモータ回転軸１８と回転翼１５の回転翼軸１９とが結合されると、時刻ｔ８、ｔ９と時間の経過に伴って増加し、時刻ｔ９で定格電流値となる。
【００６２】
上記実施形態例では、図１３に示す構成の換気ファン１０を風路１１内に配置する。そして風路１１内に外部から逆流方向の気流が進入し、その圧力により回転翼１５及び電動モータ１７が逆回転するのを第２機械的一方向クラッチ２６により阻止し、気流の圧力が弱まり回転翼１５が正回転可能となった場合、電動モータにより前記回転翼の回転を行う第１制御手段を設ける。更に、風路１１内に外部から正流方向の流体が進入し、その圧力により回転翼１５が電動モータ１７により速い回転数で回転し、第１機械的一方向クラッチ１６により回転翼１５の回転軸１９と電動モータ１７の回転軸の連結が解除された回転翼１５が独自に回転した場合、電動モータを所定の回転数に維持運転し、気流の圧力が弱まり回転数が減少し所定の回転数に達した場合、電動モータ１７により回転翼１５の回転を行う第２制御手段とを設けている。
【００６３】
これにより、風路１１内に外部から圧力を有する逆流方向又は正流方向の気流が進入し、換気ファン１０に正流方向、逆流方向に影響を及ぼす場合で、且つ気流の圧力が換気ファン１０の電動モータ１７の正規回転数を維持できない大きさであっても、ダンパ等による風路１１の遮断や、電気的に電動モータの開閉器を開放することなく、回転翼１５が進入する気流により回転させられる状態を許容し、気流の影響が低下した時点で、再び、所定規定回転数による正常運転に迅速に復帰する換気ファンシステムを構築できる。
【００６４】
なお、上記実施形態例では気流が流れる風路１１に換気ファン１０を配設する例を説明したが、本発明に係る流体機械が配置される流体流路は、気流が流れる風路に限定されるものではなく、水等の液体が流れる流路でもよく、流体機械としてはポンプであってもよい。
【００６５】
また、上記例では回転翼を回転させる駆動機として電動モータを例に説明したが、駆動機は電動モータに限定されるものではない。また、電動モータとして籠型誘導モータを例に説明したが、電動モータとしてはこれに限定されるものではない。
【００６６】
以上、本発明の実施形態例を説明したが、本発明は上記実施形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお、直接明細書及び図面に記載がない何れの形状や構造であっても、本願発明の作用効果を奏する以上、本願発明の技術範囲である。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明は、気体や液体の流体が通る流体流路内に設置されるファン又はポンプ等の流体機械であって、外部から該流体流路内に逆流方向又は正流方向の圧力を有する流体流が進入し、流体流路内に設置された流体機械による流体流れに影響する場合に利用することができる。
また、本発明は、換気ファンが設置され、該換気ファンの送風方向と逆方向の圧力を有する気流が進入する風路、例えば高速列車が通る軌道トンネル内を換気する換気用立坑に設置される換気ファン等では、列車が通過する度に立坑内に逆風や正風が侵入し、換気ファンに強い正風、逆風の圧力が作用するが、このような換気ファンがその圧力により過大に正回転又は逆回転させられて損傷や破壊に至らないように保護する装置として利用できる。
【符号の説明】
【００６８】
１ 換気ファン運転操作制御装置
２ 換気ファン保護制御装置
３ 速度制御装置
１０ 換気ファン
１１ 風路
１５ 回転翼
１６ 第１機械的一方向クラッチ
１７ 電動モータ
１８ モータ回転軸
１９ 回転翼軸
２０ 軸受
２２ 回転数検出器（ＴＧ）
２３ モータケーシング
２５ 軸受
２６ 第２機械的一方向クラッチ
２７ 回転数検出器（ＴＧ）
３１ 制御対象信号発信器
３２ 運転・停止指令信号発信器
３３ 設定回転数発信器
３５ インバータ出力部
３６ インバータ制御部
３７ 外力状態量発信器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体流路内に配置され、回転翼を駆動機で回転させることにより、流体を前記流体流路の一方向から他方に送る流体機械であって、
前記回転翼の回転軸と前記駆動機の駆動軸の間に前記駆動機の正回転方向のみの回転力を前記回転翼の回転軸に伝達する第１機械的一方向クラッチを配置し、
前記駆動機の駆動軸と静止側の間に該駆動軸の正回転方向の回転を許し逆回転方向の回転を阻止する第２機械的一方向クラッチを配置したことを特徴とする流体機械。
【請求項２】
請求項１に記載の流体機械において、
前記駆動機の正回転による前記回転翼の回転で前記流体流路内を流れる流体の流れを正流方向とし、反対の流れを逆流方向とし、
前記流体流路内に外部から逆流方向の流体が進入し、その圧力により前記回転翼及び前記駆動機が逆回転するのを前記第２機械的一方向クラッチにより阻止し、前記流体の圧力が弱まり前記回転翼が正回転可能となった場合、前記駆動機により前記回転翼の回転を行う第１制御手段と、
前記流体流路内に外部から正流方向の流体が進入し、その圧力により前記回転翼が前記駆動機より速い回転数で回転し、前記第１機械的一方向クラッチにより前記回転翼の回転軸と前記駆動機の駆動軸の結合が解除された前記回転翼が独自に回転した場合、前記駆動機を所定の回転数に維持運転し、前記流体の圧力が弱まり回転数が減少し前記所定の回転数に達した場合、前記駆動機により前記回転翼の回転を行う第２制御手段と、
を設けたことを特徴とする流体機械。
【請求項３】
流路内に配置され、回転翼を駆動機で回転させることにより、流体流を流路の一方から他方に送る流体機械の運転制御を行う流体機械運転制御装置において、
速度制御装置と、運転操作制御装置と、保護制御装置とを備え、
前記速度制御装置は、通常は前記運転操作制御装置から指令される設定回転数で前記回転翼を回転させる動力を前記駆動機に出力する通常制御機能と、前記駆動機に出力する動力を無くし前記流体機械の前記回転翼を含む回転体を自由回転にさせるフリーラン制御機能とを備え、
運転操作制御装置は、前記通常制御時に前記速度制御装置に前記設定回転数信号を送り前記回転翼を設定回転数で回転させる通常制御指示機能を備え、
前記保護制御装置は、前記流路に許容範囲外の外部圧力流体流が進入した場合に前記速度制御装置に前記回転体をフリーラン状態にさせるフリーラン指示機能を備え、
前記流体機械に請求項１又は２に記載の流体機械を用いたことを特徴とする流体機械運転制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の流体機械運転制御装置において、
前記保護制御装置は、前記速度制御装置に前記フリーランを指示した場合に前記運転操作制御装置に前記保護制御開始したことを知らせる保護制御開始通知機能と、前記流路に作用する外部圧力流体が前記許容範囲内になった場合に保護制御が終了したことを知らせる保護制御終了通知機能を備え、
たことを特徴とする流体機械運転制御装置。
【請求項１】
流体流路内に配置され、回転翼を駆動機で回転させることにより、流体を前記流体流路の一方向から他方に送る流体機械であって、
前記回転翼の回転軸と前記駆動機の駆動軸の間に前記駆動機の正回転方向のみの回転力を前記回転翼の回転軸に伝達する第１機械的一方向クラッチを配置し、
前記駆動機の駆動軸と静止側の間に該駆動軸の正回転方向の回転を許し逆回転方向の回転を阻止する第２機械的一方向クラッチを配置したことを特徴とする流体機械。
【請求項２】
請求項１に記載の流体機械において、
前記駆動機の正回転による前記回転翼の回転で前記流体流路内を流れる流体の流れを正流方向とし、反対の流れを逆流方向とし、
前記流体流路内に外部から逆流方向の流体が進入し、その圧力により前記回転翼及び前記駆動機が逆回転するのを前記第２機械的一方向クラッチにより阻止し、前記流体の圧力が弱まり前記回転翼が正回転可能となった場合、前記駆動機により前記回転翼の回転を行う第１制御手段と、
前記流体流路内に外部から正流方向の流体が進入し、その圧力により前記回転翼が前記駆動機より速い回転数で回転し、前記第１機械的一方向クラッチにより前記回転翼の回転軸と前記駆動機の駆動軸の結合が解除された前記回転翼が独自に回転した場合、前記駆動機を所定の回転数に維持運転し、前記流体の圧力が弱まり回転数が減少し前記所定の回転数に達した場合、前記駆動機により前記回転翼の回転を行う第２制御手段と、
を設けたことを特徴とする流体機械。
【請求項３】
流路内に配置され、回転翼を駆動機で回転させることにより、流体流を流路の一方から他方に送る流体機械の運転制御を行う流体機械運転制御装置において、
速度制御装置と、運転操作制御装置と、保護制御装置とを備え、
前記速度制御装置は、通常は前記運転操作制御装置から指令される設定回転数で前記回転翼を回転させる動力を前記駆動機に出力する通常制御機能と、前記駆動機に出力する動力を無くし前記流体機械の前記回転翼を含む回転体を自由回転にさせるフリーラン制御機能とを備え、
運転操作制御装置は、前記通常制御時に前記速度制御装置に前記設定回転数信号を送り前記回転翼を設定回転数で回転させる通常制御指示機能を備え、
前記保護制御装置は、前記流路に許容範囲外の外部圧力流体流が進入した場合に前記速度制御装置に前記回転体をフリーラン状態にさせるフリーラン指示機能を備え、
前記流体機械に請求項１又は２に記載の流体機械を用いたことを特徴とする流体機械運転制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の流体機械運転制御装置において、
前記保護制御装置は、前記速度制御装置に前記フリーランを指示した場合に前記運転操作制御装置に前記保護制御開始したことを知らせる保護制御開始通知機能と、前記流路に作用する外部圧力流体が前記許容範囲内になった場合に保護制御が終了したことを知らせる保護制御終了通知機能を備え、
たことを特徴とする流体機械運転制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１１−１７９４１２（Ｐ２０１１−１７９４１２Ａ）
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４４７８３（Ｐ２０１０−４４７８３）
【出願日】平成２２年３月１日（２０１０．３．１）
【出願人】（３９００２１５７７）東海旅客鉄道株式会社 (413)
【出願人】（３９８０４０６４２）ジェイアール東海コンサルタンツ株式会社 (7)
【出願人】（００００００２３９）株式会社荏原製作所 (1,477)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１日（２０１０．３．１）
【出願人】（３９００２１５７７）東海旅客鉄道株式会社 (413)
【出願人】（３９８０４０６４２）ジェイアール東海コンサルタンツ株式会社 (7)
【出願人】（００００００２３９）株式会社荏原製作所 (1,477)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]