CN112240625B

CN112240625B - 空气调节系统以及异常检测系统

Info

Publication number: CN112240625B
Application number: CN201910911104.0A
Authority: CN
Inventors: 森隼人; 井上贵至
Original assignee: Hitachi Johnson Controls Air Conditioning Inc
Current assignee: Hitachi Johnson Controls Air Conditioning Inc
Priority date: 2019-07-18
Filing date: 2019-09-25
Publication date: 2022-10-04
Anticipated expiration: 2039-09-25
Also published as: JP2021018008A; CN112240625A; JP7390122B2

Abstract

本发明提供一种空气调节系统以及异常检测系统，其目的在于通过比以往更简单的处理来检测送风机的旋转体的异常。空气调节系统具有：距离检测部，其检测在送风机的旋转体的旋转过程中与旋转体的预定位置之间的距离；以及控制部，其根据距离的时间变化，检测旋转体的异常。

Description

空气调节系统以及异常检测系统

技术领域

本发明涉及一种空气调节系统以及异常检测系统。

背景技术

在空气调节装置的室外机中，有时因冬天落下的冰柱或夏天被台风等吹起的异物而导致风扇受损。当由风扇损伤而引起旋转体的重心位置处于偏移的状态时，室外机产生很大的振动，在最差的情况下，有时还导致换热器、配管破损。当处于这种状态时，空气调节装置无法持续运行，从而恢复也需要大量的时间与费用。在专利文献1中公开了以下一种技术：通过加速度传感器检测送风机的振动，由此诊断送风机的异常。

在先技术文献

专利文献1：日本特开2014-211143号公报

然而，在加速度传感器中检测至较高频的信号，因此在要检测振动的情况下，需要进行滤波处理。

发明内容

本发明是鉴于这种问题点而完成的，因此目的在于通过比以往更简单的处理来检测送风机的旋转体的异常。

本发明是一种空气调节系统，具有：距离检测部，其检测在送风机的旋转体的旋转过程中与上述旋转体的预定位置之间的距离；以及控制部，其根据上述距离的时间变化，检测上述旋转体的异常。

本发明的其它方式是一种异常检测系统，具有：距离检测部，其检测在空气调节装置的送风机的旋转体的旋转过程中与上述旋转体的预定位置之间的距离；以及控制部，其根据上述距离的时间变化，检测上述旋转体的异常。

根据本发明，能够通过比以往更简单的处理来检测送风机的旋转体的异常。

附图说明

图1是室外机的概要剖面图。

图2是表示控制箱的主要结构的图。

图3是送风机的概要图。

图4是表示异常检测处理的流程图。

图5是表示旋转速度曲线的一例的图。

图6是表示磁场传感器的检测周期的图。

图7是表示第一变形例所涉及的磁性构件与磁场传感器的图。

图8是表示第二变形例所涉及的磁性构件与磁场传感器的图。

图9是表示第三变形例所涉及的磁性构件与磁场传感器的图。

图10是表示第二实施方式所涉及的异常检测装置的图。

图11是第三实施方式所涉及的室内机的概要图。

附图标记说明

1、4：空气调节系统；

2：室内机；

3：异常检测系统；

10：室外机；

131：风扇；

131a：第一轴部；

131b：第二轴部；

133：电动机；

201：磁性构件；

202：磁场传感器；

203：传感器支承构件。

具体实施方式

图1是空气调节系统的室外机的概要剖面图。在本实施方式的空气调节系统1中，室外机10与未图示的室内机通过制冷剂配管相连接而构成制冷循环，并进行空气调节。本实施方式的室外机10为上吹式，并设置于室外的基座20。

在室外机10的壳体110上设置有空冷式换热器120以及用于使该换热器120通风的送风机130。送风机130具有风扇(螺旋桨式风扇)131、护罩132、电动机(风扇电动机)133以及电动机支承构件134等。护罩132设置于风扇131的外周，作为测流喷嘴、管道而发挥功能。电动机133驱动风扇131。电动机支承构件134支承电动机133。

另外，在壳体110的内部设置有压缩机140、蓄能器150、控制箱160等。在控制箱160中收纳有被输入来自外部温度传感器、构成空气调节系统1的制冷循环的压力传感器等各种传感器的信息且对压缩机140、膨胀阀(未图示)等制冷循环构件进行控制的控制部、用于控制送风机130的逆变器装置等。

图2是表示控制箱160的主要结构的图。在控制箱160中设置有控制部161、存储部162以及通信部163。控制部161进行各种控制。存储部162存储有各种程序、各种信息。控制部161通过执行存储于存储部162的程序，进行各种处理。通信部163通过有线或无线的方式与外部设备进行通信。控制部161对具有压缩机140、换热器120、膨胀阀等的制冷循环170进行控制等。控制部161还检测风扇131的异常。具体地说，在风扇131的第一轴部131a上设置磁性构件201，在与该磁性构件201对置的位置处设置有磁传感器202。控制部161获取磁传感器202的磁场的检测结果，并根据检测结果来检测风扇131的异常。控制部161进行控制，以便在检测出异常时，将表示检测出异常的意思的通知信息显示在设置于遥控器180的显示部181中。

图3是从与风扇131的轴向垂直的方向观察送风机130的概要图。在风扇131的第一轴部131a上设置有磁性构件201作为配重。磁性构件201为由磁性体材料形成的构件。另外，在磁性构件201的垂直方向下侧设置有用于检测磁性构件201的磁场的磁传感器202。磁传感器202通过设置于电动机133的传感器支承构件203，配置于不与磁性构件201物理性接触的位置。此外，磁传感器202设置于在风扇131的旋转过程中、磁性构件201接近磁传感器202时能够检测磁性构件201的磁场的位置。

本实施方式所涉及的磁传感器202由霍尔元件形成，检测与随着风扇131的旋转与磁性构件201之间的距离发生变化相应的电压。在此，磁性构件201配置于作为旋转体的风扇131的旋转方向上的预定位置，磁传感器202作为用于检测与磁性构件201之间的距离的距离检测部而发挥功能。

参照图2说明的控制部161根据磁传感器202的磁场的检测结果，检测风扇131的异常。图4是表示控制部161的异常检测处理的流程图。异常检测处理为用于检测风扇131的异常的处理。作为风扇131的异常，例如可举出因落下冰柱引起的风扇131的损坏等。

在步骤S100中，控制部161待机直到室外机10开始空调运行，在开始进行空调运行的情况下(步骤S100：“是”)，使处理进入到步骤S102。在步骤S102中，控制部161进行控制以使得根据空调运行使风扇131开始旋转。接着，在步骤S104中，控制部161首先判断风扇131是否旋转。控制部161在风扇131进行旋转的情况下(步骤S104：“是”)，使处理进入到步骤S106。控制部161在风扇131不旋转的情况下(步骤S104：“否”)，使处理进入到步骤S114。在步骤S114中，控制部161进行异常时处理，之后结束异常检测处理。在此，异常时处理是指使空调运行停止并使显示部181显示表示检测出异常的意思的通知信息的处理。此外，优选异常时处理至少包含使风扇131停止旋转的处理。另外，控制部161将通知信息显示在显示部181中，或者除了显示在显示部181中以外，也可以将通知信息发送到其它装置等。例如控制部161在与用于管理空气调节系统1的集中管理装置连接的情况下，也可以将通知信息发送到集中管理装置。在风扇131不旋转的情况下，考虑为风扇131发生异常。因此，本实施方式的室外机10这样在风扇131不旋转的情况下，进行异常时处理。

另外，在步骤S106中，控制部161根据是否满足第一条件来判断风扇131是否存在旋转异常。第一条件是指根据曲线而风扇131的每隔恒定时间的转速、即旋转速度上升这一情况。空气调节系统1在预定的控制条件下开始进行空调运行。在室外机10的存储部162中作为旋转速度曲线而预先存储有按照该控制条件进行空调运行的情况下的平时的风扇131的旋转速度的变化。

图5是表示旋转速度曲线的一例的图。在未发生旋转异常的通常状态下，在开始进行空调运行的情况下，在刚开始之后的起动阶段中，旋转速度逐渐增加。而且，当增加到预定的旋转速度时，风扇131的旋转速度成为恒定的值。将旋转速度为恒定的时段称为稳定阶段。与此相对地，在风扇131损坏或在风扇131之间等夹杂异物的情况下，在起动阶段，考虑风扇131的旋转速度不会上升至在旋转速度曲线中决定的旋转速度。因此，在起动阶段，控制部161在风扇131的实际旋转速度从旋转速度曲线示出的旋转速度偏离预定量的情况下，判断为旋转异常。此外，磁传感器202根据与风扇131的旋转相应的磁性构件201之间的距离变化，从在恒定时段检测磁性构件201的次数，求出风扇131的旋转速度。

另外，作为其它例，也可以是，控制部161在旋转速度从曲线示出的旋转速度偏离预定比例的情况下，判断为旋转异常。这样，控制部161根据旋转速度曲线，判断是否旋转异常即可，为此的具体处理并不限定于实施方式。

控制部161在判断为旋转异常的情况下(步骤S106：“是”)，使处理进入到步骤S114。控制部161在判断为不存在旋转异常的情况下(S0106：“否”)，使处理进入到步骤S108。在步骤S108中，控制部161判断起动阶段是否结束。在本实施方式中，控制部161在到达预定旋转速度之后经过预定时间的情况下，判断为起动阶段结束。控制部161在判断为起动阶段结束的情况下(步骤S108：“是”)，使处理进入到步骤S110。控制部161在判断为起动阶段并未结束的情况下(步骤S108：“否”)，使处理进入到步骤S106。即，在起动阶段中，控制部161反复进行步骤S106的处理，由此检测异常。

另一方面，在起动阶段结束的情况下、即转移到稳定阶段的情况下，控制部161在步骤S110中根据是否满足第二条件，判断风扇131是否存在旋转异常。在此，第二条件包含两个条件。第一个条件是指风扇131的实际旋转速度与图5示出的稳定阶段中的旋转速度曲线示出的旋转速度的差分小于阈值这一情况。这是因为，在风扇131发生损坏等的情况下，风扇131的实际旋转速度较大地偏离于曲线。此外，阈值可以根据绝对值来决定，也可以根据相对于在旋转速度曲线中决定的旋转速度的比例来决定。

第二个条件是指磁传感器202的距离的检测周期与预先设定的基准周期的差分为阈值以上。在风扇131正常旋转的情况下，风扇131以恒定速度进行旋转。因此，如图6所示，与磁性构件201与磁传感器202之间的距离的变化周期相应的磁传感器202的电压的检测周期变得恒定。然而，在风扇131发生损坏等的情况下，风扇131的重心位置偏离并产生振动，由此检测周期被扰乱而成为偏离于恒定值的值。根据第二个条件，从检测周期能够检测这种风扇131的振动。

控制部161在满足第一个条件和第二个条件中的至少一个的情况下，判断为存在旋转异常。即，控制部161在风扇131的实际旋转速度与曲线示出的旋转速度的差分为阈值以上的情况下，判断为存在旋转异常。另外，控制部161在磁传感器202根据风扇131的旋转检测出的检测周期与基准周期的偏差为阈值以上的情况下，判断为存在旋转异常。在此，阈值可以根据绝对值决定，也可以根据相对于基准周期的比例来决定。

此外，在第二条件中的第一个条件基于风扇131的实际旋转速度即可，具体条件并不限定于实施方式。作为其它例，在存储部162中代替曲线而存储有作为比较对象的基准旋转速度，控制部161也可以根据该基准旋转速度与实际旋转速度的比较结果来判断是否存在旋转异常。

另外，第二条件中的第二个条件基于磁传感器202根据风扇131的旋转检测出的检测周期即可，具体条件并不限定于实施方式。作为其它例，控制部161不与基准周期进行比较，也可以根据通过检测得到的多个检测周期的偏差程度来判断是否存在旋转异常。例如控制部161也可以在检测周期的标准偏差为阈值以上的情况下判断为旋转异常。另外，作为其它例，控制部161也可以根据各周期中的波形的干扰来判断是否存在旋转异常。

控制部161在满足第二条件的情况下、即判断为存在旋转异常的情况下(步骤S110：“是”)，使处理进入到步骤S114。另外，控制部161在不满足第二条件的情况下、即判断为不存在旋转异常的情况下(步骤S110：“否”)，使处理进入到步骤S112。在步骤S112中，控制部161判断空调运行是否结束。控制部161在空调运行结束的情况下(步骤S112：“是”)，结束处理。控制部161在空调运行未结束的情况下(步骤S112：“否”)，使处理进入到步骤S110。即，在稳定阶段中，控制部161通过反复进行步骤S110的处理来检测异常。

另外，本实施方式的控制部161在刚设置空气调节系统1的室外机10之后进行预先设定的初始运行。然后，控制部161在进行该初始运行时测量起动阶段和稳定阶段中的旋转速度，根据这些来制作曲线，并将其存储到存储部162。并且，控制部161在初始运行的稳定阶段测量检测周期，将该检测周期作为基准周期而存储到存储部162。这样，控制部161在初始运行时能够自动地设定曲线和基准周期。

如上所述，本实施方式的空气调节系统1的室外机10通过磁性构件201和磁传感器202的简单结构，检测风扇131的振动，由此能够检测风扇131的异常。

存在一种使用加速度传感器来检测风扇的振动的现有技术，但是磁性构件201和磁传感器202与加速度传感器相比较廉价，因此根据本实施方式，与使用加速度传感器的结构相比能够抑制成本较低。另外，在加速度传感器中，不仅检测低频率的信号，还检测较高频率的信号。因此，为了检测振动，需要过滤器。与此相对地，根据本实施方式的磁性构件201和磁传感器202的结构，能够仅检测出600rpm左右的较低频率的信号。即，与使用加速度传感器的现有技术相比，本实施方式的室外机10能够通过更简单的结构来检测送风机的旋转体的异常。另外，磁性构件201还具备作为配重的功能。即，针对现有的风扇131，能够容易地设置磁性构件201。

说明第一实施方式的第一变形例。磁性构件201配置于第一轴部131a即可，并不限定于配重。作为其它例，通过将磁性材料涂敷到第一轴部131a的、风扇131的旋转方向上的预定位置，也可以配置磁性构件201。另外，作为其它例，将第一轴部131a中磁性构件201的部分形成为切口，对与切口部对应的磁性材料进行发射成型，由此也可以配置磁性构件201。另外，作为其它例，如图7所示，磁性构件201也可以配置在第一轴部131a的加强用金属凸台135的内侧。在该情况下，也不需要变更安装工序，而能够配置磁性构件201。另外，通过在金属凸台135的内侧设置磁性构件201，能够将磁传感器202配置于第一轴部131a的内侧，因此能够降低冰等异物与磁传感器202碰撞破损的可能性。

另外，如图8所示，作为第二变形例，也可以在第一轴部131a的旋转方向上在整体面上以N极、S极、N极这样交替地配置多个磁性构件201。由此，能够更高精度地检测旋转异常。

另外，作为第三变形例，室外机10也可以检测水平方向的磁性。图9是表示第三变形例所涉及的磁性构件201与磁传感器202的结构例的图。在从风扇131的第一轴部131a向下延伸的第二轴部131b上设置有磁性构件201。磁传感器202配置在从磁性构件201向水平方向分离预定距离的位置。在该情况下，也由风扇131的振动引起，与风扇131的旋转相应地，磁传感器202与磁性构件201的距离稍微偏离。磁传感器202能够检测与该距离的偏离引起的磁场。因此，在该情况下，控制部161也能够根据磁场来检测风扇131的异常。这样，控制部161根据垂直方向的距离变化和水平方向的距离变化中的至少一个来检测风扇131的异常即可。

另外，作为第四变形例，参照图4说明的异常检测处理的主体并不限定于室外机10的控制部161。作为其它例，也可以由未图示的室内机的控制部执行异常检测处理。另外，在使用对多个室外机、多个空气调节装置进行管理的集中管理装置来管理室外机10的情况下，集中管理装置也可以构成为用于执行异常检测处理的空气调节系统。

(第二实施方式)

图10是表示第二实施方式所涉及的异常检测系统30的图。在此，主要说明异常检测系统30与第一实施方式所涉及的空气调节系统1不同的点。异常检测系统30具备参照图4说明的执行异常检测处理的控制装置300、磁性构件311以及磁场传感器312。异常检测系统30检测现有的、例如已经设置于预定空间的空气调节装置4中的旋转体410的异常。图11示出的空气调节装置4包括具备作为旋转体410的风扇的室外机、控制箱460、制冷循环470、遥控器480以及未图示的室内机。

管理者等将磁性构件311设置于现有的空气调节装置4的旋转体410，并且，在对应的位置处设置磁场传感器312。控制装置300与参照图2说明的控制箱160同样地具备控制部301、存储部302以及通信部303。通信部303以能够通信的方式与空气调节装置4的控制箱460连接。控制部301根据由磁场传感器312检测出的与磁性构件311之间的距离相应的电压的时间变化，检测旋转体410的异常。通信部303在检测出异常的情况下，将表示检测出异常的意思的通知信息发送到空气调节装置4、即控制箱460。在此，通信部303为输出通知信息的输出部的一例。当从异常检测系统30接收通知信息时，控制箱460的未图示的控制部将通知信息显示在遥控器480的显示部481中。这样，将异常检测系统30设置于现有的空气调节装置4，由此也能够对现有的空气调节装置4进行异常检测。

此外，通知信息的输出目的地并不限定于实施方式。作为其它例，异常检测系统30具备与空气调节装置4的显示部481不同的显示部，控制部301也可以使显示部显示通知信息。另外，也可以是，异常检测系统30具备扬声器，控制部301使扬声器输出与通知信息对应的警报声音。另外，作为其它例，异常检测系统30也可以对集中管理装置发送通知信息。

(第三实施方式)

图11是第三实施方式所涉及的空气调节装置5的室内机50的概要图。图11的(a)是室内机50的正面的概要图。在此，主要说明空气调节装置5与第一实施方式所涉及的空气调节系统1不同的点。室内机50在壳体501内具备换热器502、送风机503以及电动机504。图11的(b)是送风机503的侧面的概要图。送风机503包括风扇转轮以及覆盖风扇转轮的外壳。在送风机503与电动机504之间设置有送风机侧滑轮505和电动机侧滑轮506。电动机504的电力经由悬挂在送风机侧滑轮505和电动机侧滑轮506的带507传递到送风机503。另外，在换热器502的侧面配置有液体侧制冷剂配管508以及气体侧制冷剂配管509。另外，空气吸入口510配置于正面下侧，空气吹出口511配置于正面上侧。

在第三实施方式中，在送风机侧滑轮505上配置有磁性构件521。并且，在与磁性构件521相对的位置处配置有磁场传感器522。在本实施方式中，室内机50的控制装置530进行异常检测处理。此外，控制装置530的结构与控制箱160的结构相同。如上所述，在第三实施方式所涉及的空气调节装置5中能够检测室内机50中的送风机503的异常。

另外，也可以将在第二实施方式中说明的异常检测装置设置于室内机，以检测现有的室内机的送风机的异常。

另外，在上述实施方式中，以使用磁场传感器作为用于检测与旋转体之间的距离的距离检测部的情况为例进行了说明，但是距离检测部并不限定于磁场传感器。作为距离检测部的其它例，可举出激光位移计、检测物理性接触的开关、狭缝LED与光电二极管的组合等。

另外，异常检测处理中的异常检测的对象为空气调节装置的送风机的旋转体即可，并不限定于上述实施方式。作为其它例，空气调节装置也可以以多叶片式风扇为对象而进行异常检测。

此外，本发明并不限定于上述特定实施方式，例如将某一实施方式的变形例应用于其它实施方式等权利要求的范围所记载的本发明的宗旨的范围内能够进行各种变形和变更。

Claims

1.一种空气调节系统，其特征在于，

上述空气调节系统具有：

距离检测部，其检测在送风机的旋转体的旋转过程中与上述旋转体的预定位置之间的距离；

控制部，其根据上述距离的时间变化，检测上述旋转体的异常；以及

磁性构件，其配置于上述旋转体；

上述距离检测部为检测上述磁性构件的磁性的磁传感器，设置于在上述旋转体的旋转过程中接近上述磁性构件时能够检测上述磁性构件的磁场的位置，

上述控制部在上述距离的时间变化偏离预定变化的情况下，检测上述旋转体的异常。

2.根据权利要求1所述的空气调节系统，其特征在于，

在上述控制部检测出上述异常的情况下，使上述旋转体停止旋转。

3.根据权利要求1或2所述的空气调节系统，其特征在于，

上述距离检测部检测与上述旋转体在旋转方向上的上述预定位置之间的上述距离，

上述控制部根据与上述预定位置之间的上述距离的变化周期，检测上述旋转体的上述异常。

4.根据权利要求1或2所述的空气调节系统，其特征在于，

上述控制部根据与上述预定位置之间的上述距离的变化相应的上述旋转体的旋转速度，检测上述旋转体的上述异常。

5.根据权利要求1所述的空气调节系统，其特征在于，

上述距离检测部设置于与上述磁性构件在垂直方向上分离了预定的距离的位置。

6.根据权利要求1或5所述的空气调节系统，其特征在于，

上述距离检测部设置于与上述磁性构件在水平方向上分离了预定的距离的位置。

7.根据权利要求1或5所述的空气调节系统，其特征在于，

上述磁性构件被设置成上述旋转体的配重。

8.根据权利要求1或5所述的空气调节系统，其特征在于，

上述磁性构件设置于上述旋转体的轴部。

9.根据权利要求1或5所述的空气调节系统，其特征在于，

上述磁性构件设置于上述旋转体的凸台。

10.根据权利要求9所述的空气调节系统，其特征在于，

上述磁性构件设置于上述凸台的内侧。

11.根据权利要求1或2所述的空气调节系统，其特征在于，

上述旋转体为螺旋桨式风扇。

12.根据权利要求1或2所述的空气调节系统，其特征在于，

上述旋转体为多叶片式风扇。

13.根据权利要求1或2所述的空气调节系统，其特征在于，

上述旋转体为与风扇连接的滑轮。

14.一种异常检测系统，其特征在于，

上述异常检测系统具有：

距离检测部，其检测在空气调节装置的送风机的旋转体的旋转过程中与上述旋转体的预定位置之间的距离；以及

磁性构件，其配置于上述旋转体；

15.根据权利要求14所述的异常检测系统，其特征在于，

上述异常检测系统还具有输出部，在上述控制部检测出上述异常的情况下，该输出部输出表示检测出异常的意思的通知信息。