JP2015222151A - 空気調和機の室外機 - Google Patents

Abstract

【課題】プロペラファンを備える送風装置の異常検知を安価に実現すると共に、送風装置の破損も未然に防止する。
【解決手段】空気調和機の室外機は、室外側熱交換器、この室外側熱交換器に送風するプロペラファン３ａと該プロペラファンを駆動するファンモータ３ｂ備える送風装置３、前記ファンモータ３ｂへの電力を制御する電力変換部１４、及びこの電力変換部から前記ファンモータへの出力電流を検出する電流検出部１５を備える。また、前記電流検出部で検出された出力電流の所定時間長さｔ０毎の平均電流値を算出する平均電流算出手段１８と、前記電流検出部で検出された出力電流の瞬時電流値Ｘ１を検出する瞬時電流検出手段と、前記平均電流値と前記瞬時電流値を比較して前記送風装置の異常を判断する異常判定部２０を備えている。
【選択図】図４

Description

本発明は、空気調和機の室外機に係わり、特に室外機に用いられているプロペラファンを備える送風装置の異常検出に関する。

近年、原油価格や材料費の高騰が進む反面、空気調和機の販売価格への転嫁は難しく、より一層のコスト低減が求められている。一方、省エネ化や低騒音化も空気調和機の重要なセールスポイントの１つとなっている。
空気調和機の室外機で多く採用されているプロペラファンは、高効率、低騒音且つ低コスト化が望まれている。樹脂材料の射出成形品としてのプロペラファンは、板金製のプロペラファンよりも、形状自由度が高く且つ大量生産に有利であるため、多く用いられている。

冬期、室外機のプロペラファンには、その回転中に、氷塊などの落下物やつらら等と接触することがある。この場合、樹脂材料で製作されたプロペラファンでは、その翼（ブレード或いは羽根ともいう）が破損し易い。業務用空調機などで多く採用されている比較的大型のプロペラファンになると、翼の外周は１００ｋｍ/ｈを超える速度で回転している。プロペラファンの強度については十分な配慮が為されているものの、樹脂材料で製作されたプロペラファンではその破損防止に限界がある。

プロペラファンは、正常な状態ではバランスの取れた状態で回転している。翼が破損すると大きなアンバランスが発生し、プロペラファンとファンモータを支える支持板等が破損することがある。翼の破損状態にもよるが、そのアンバランスにより前記支持板等に発生する応力や振動は、翼が正常な状態の場合の数十倍から数百倍にも達することもある。しかし、支持板の強度アップにも限界があり、支持板が破損に至る場合がある。
支持板まで破損してしまうと、プロペラファンが脱落したり、プロペラファンを駆動するファンモータが、室外機の熱交換器や冷媒配管を破損することがあり、最悪の場合には、冷媒漏洩が発生することもある。

なお、電動送風機の故障診断装置としては、特開２０１０−６５５９４号公報（特許文献１）に記載されたものがある。この特許文献１に記載のものでは、電動送風機から発生する振動及び騒音の少なくとも１つを検出する検出装置を有し、この検出装置で検出された振動及び騒音の少なくとも１つの周波数成分を、正常な電動送風機に特有な周波数成分と比較することで、電動送風機の故障検知及び故障モード判定を実行するようにしている。

特開２０１０−６５５９４号公報

上記特許文献１に記載の故障診断装置を、空気調和機の室外機における送風装置の故障診断（異常判定）に適用する場合を考えると、電動送風機（プロペラファン）から発生する振動または騒音を検出するセンサと、検出された振動または騒音の周波数分析を行ない、故障の診断を行う演算装置と、これらを駆動するための電源ユニットなどが必要となる。従って、特許文献１に記載されたような故障診断装置を空気調和機に採用すると、大幅なコスト増加を招いてしまう。このため、特許文献１に記載された故障診断装置を量産の空気調和機に標準機能として採用することは、現実的に難しい。

また、特許文献１に記載のものでは、周波数成分（周波数領域）に基づく判定のため、突発的、即ち時間領域で生じる過渡的な変化を捉えることが難しく、故障が発生した後の異常の検知を対象としている。従って、特許文献１のものでは、翼が破損した後の異常振動を検知することは可能であるが、翼の破損自体を未然に防ぐことは難しい。

本発明の目的は、プロペラファンを備える送風装置の異常検知を安価に実現すると共に、送風装置の破損も未然に防止可能な空気調和機の室外機を得ることにある。

上記課題を解決するために、本発明は、室外側熱交換器、この室外側熱交換器に送風するプロペラファンと該プロペラファンを駆動するファンモータ備える送風装置、前記ファンモータへの電力を制御する電力変換部、及びこの電力変換部から前記ファンモータへの出力電流を検出する電流検出部を備えた空気調和機の室外機において、前記電流検出部で検出された出力電流の所定時間長さ毎の平均電流値を算出すると共に、前記電流検出部で検出された出力電流の瞬時電流値を検出し、前記平均電流値と前記瞬時電流値を比較して前記送風装置の異常を判断することを特徴とする。

本発明の他の特徴は、室外側熱交換器、この室外側熱交換器に送風するプロペラファンと該プロペラファンを駆動するファンモータ備える送風装置、前記ファンモータへの電力を制御する電力変換部、及びこの電力変換部から前記ファンモータへの出力電流を検出する電流検出部を備えた空気調和機の室外機において、前記電流検出部で検出された出力電流の所定時間長さ毎の平均電流値を算出する平均電流算出手段と、前記電流検出部で検出された出力電流の瞬時電流値を検出する瞬時電流検出手段と、前記平均電流値と前記瞬時電流値を比較して前記送風装置の異常を判断する異常判定部を備えていることにある。

本発明の更に他の特徴は、室外側熱交換器、この室外側熱交換器に送風するプロペラファンと該プロペラファンを駆動するファンモータ備える送風装置、前記ファンモータへの電力を制御する電力変換部、及びこの電力変換部から前記ファンモータへの出力電流を検出する電流検出部を備えた空気調和機の室外機において、前記電流検出部で検出された出力電流の所定時間長さ毎の平均電流値を算出する平均電流算出手段と、前記電流検出部で検出された出力電流であって前記所定時間長さよりも短い時間長さにおける瞬時平均電流値を算出する瞬時平均電流算出手段と、前記平均電流値と前記瞬時平均電流値を比較して前記送風装置の異常を判断する異常判定部を備えていることにある。

本発明によれば、プロペラファンを備える送風装置の異常検知を安価に実現することができると共に、送風装置の破損も未然に防止可能な空気調和機の室外機を得ることができる効果が得られる。

本発明の空気調和機の室外機の実施例１を示す縦断面図である。 図１の側断面図である。 図１に示す空気調和機の室外機における制御系の構成を説明する図である。 図３に示すファンコントローラの構成を説明するブロック図である。 送風装置に過渡的な異常が発生した時の経過時間に対するファンモータへの出力電流の電流波形の変化の一例を説明する線図である。 ファンモータへの出力電流の電流波形における所定時間長さｔ０毎の平均電流値Ｘ０と瞬時電流値Ｘ１について説明する線図である。 ファンモータへの出力電流の電流波形における所定時間長さｔ０毎の平均電流値Ｘ０と瞬時平均電流値Ｘａについて説明する線図である。 ファンモータへの出力電流の電流波形における平均電流値Ｘ０と瞬時電流値Ｘ１を示す線図で、プロペラファンに異常が発生している場合の電流波形の変化を示す図である。 ファンモータへの出力電流の電流波形における平均電流値Ｘ０と瞬時電流値Ｘ１を示す線図で、プロペラファンに異常が発生している場合で回転数が低い場合の電流波形の変化を説明する図である。 本発明の実施例４の効果を説明する図で、原波形とバンドパスフィルタを用いた場合の波形を比較して示す線図である。

以下、本発明の空気調和機の室外機の具体的実施例を、図面に基づいて説明する。なお、各図において同一符号を付した部分は同一または相当する部分を示している。

本発明の空気調和機の室外機の実施例１を図１〜図６により説明する。本実施例１は、空気調和機の室外機として、上吹き出しタイプの室外機に本発明を適用した例を説明する。
図１は本発明の空気調和機の室外機の実施例１を示す縦断面図で、筐体内の構成を示す図、図２は図１の側断面図で、図１と同様に、筺体内の構成を示す図である。これら図１及び図２を用いて本実施例１の室外機の全体構成を説明する。

図１、図２において、１は空気調和機の室外機で、この室外機１の筐体２内の上部には、送風装置３が設けられている。この送風装置３は、プロペラファン３ａ、該プロペラファン３ａを駆動するファンモータ３ｂ、及びこのファンモータ３ｂを支持するための支持板３ｃ（図２参照）などにより構成されている。

前記筐体２は、前記送風装置３の周囲に設けられている上面カバー２ａ、室外機１の正面側上部に設けられた正面カバー２ｂ、側面を覆う側面カバー２ｃ、室外機１の底面を構成する底板２ｄ、該底板２ｄを支持する脚部２ｅ、室外機１の正面側下部に取り外し自在に設けられ、筐体２内に設置されている機器類のメンテナンス等を可能にするサービスカバー２ｆ、室外機１の正面側を支持する正面ステー２ｇなどで構成されている。

前記上面カバー２ａには、上方に開口する吹出口２１が形成され、該吹出口２１の開口面には、回転する前記プロペラファン３ａへの指などの接触や異物の侵入を防止するために、保護網２２が安全のために設けられている。

前記筐体２の背面及び側面には熱交換器（室外側熱交換器）４が略コの字状に形成されて、前記底板２ｄ上に設置されている。即ち、前記熱交換器４は、筐体２の背面側の部分から両側面の部分における前記側面カバー２ｃの部分まで配置されており、この熱交換器４の部分が外気を導入するための吸込口５となっている。

前記送風装置３のプロペラファン３ａが回転すると、前記熱交換器４の外面における前記吸込口５から外気（空気）が導入され、該熱交換器４に通風される。これにより、前記熱交換器４における冷媒管内を流れる冷媒と導入された外気とが熱交換され、この熱交換された外気（空気）は筐体２上部に設けた前記吹出口２１から上方へ吹き出されるように構成されている。

前記筐体２の底板２ｄ上には、圧縮機６、アキュームレータ７、レシーバ８などの冷凍サイクル部品が設置されている。前記底板２ｄの下面には、前述した脚部２ｅが固定され、更にこの脚部２ｅの下面側には、筐体２を固定するための固定用のアンカ穴（図示せず）が形成されており、このアンカ穴を利用して、現地の基礎部や架台等に室外機１を固定することができるように構成されている。ユーザによっては、建物などへの振動伝播を防ぐために、防振架台などの上に室外機１を設置することもある。

前記筐体２の正面側に設けられている前記サービスカバー２ｆの内側には、電気品等を収納する電気品箱９が設置されている。この電気品箱９の内部には、前記送風装置３や圧縮機６等を制御するメイン制御装置１０（図３参照）が収納されている。また、前記電気品箱９の内部には、更に、前記ファンモータ３ｂへの電力を制御するファンコントローラ１１と、前記圧縮機６への電力を制御する圧縮機コントローラ１２も設けられている。前記メイン制御装置１０、ファンコントローラ１１、圧縮機コントローラ１２には、商用電源１３が供給されている。

次に、空気調和機の室外機１における制御系の構成を図３により詳細に説明する。
図３に示す前記メイン制御装置１０にはマイコン（マイクロプロセッサ）が備えられており、このメイン制御装置１０は、室外機１の各部位に設けられた複数の温度センサ３０や圧力センサ３１からの情報、空気調和機を構成する室内機（図示せず）からの各種情報などに基いて、前記圧縮機６、前記送風装置３、及び冷凍サイクルを構成している四方弁や電磁弁（何れも図示せず）等、室外機１内の様々な構成機器の制御を行う。

また、この図３に示すように、前記送風装置３は、前述したプロペラファン３ａ、ファンモータ３ｂ、支持板３ｃ、ファンコントローラ１１等で構成されているが、前記ファンコントローラ１１は、前記メイン制御装置１０からの回転数指令に従い、前記ファンモータ３ｂの回転数を回転数指令に合わせるように制御を行う。

更に、前記ファンコントローラ１１は、過電流などの何らかの異常を検知した場合、異常を示す信号を前記メイン制御装置１０に送信する。これにより、前記メイン制御装置１０は、前記圧縮機６や前述した室内機を含め、空気調和機を構成する冷凍サイクルのシステム全体を安全に停止させる。

本実施例では、前記送風装置３を制御するための前記ファンコントローラ１１を、前記メイン制御装置１０とは独立させてモジュール化しているが、その理由は、ファンモータ３ｂの駆動制御や異常判定処理を、製品固有のメイン制御装置１０に組み込むことを避けるためである。

これを具体的に説明する。前記メイン制御装置１０による冷凍サイクルの制御は非常に複雑であり、しかも多種多様な製品毎に仕様が異なっている。もし、前記メイン制御装置１０の制御プログラムの中に、前記送風装置３の制御プログラムや、該送風装置３の異常判定のプログラムを組み込んでしまうと、室外機１の設計変更が生じた場合、全ての製品（室外機）の制御プログラムを見直す必要がでてくる。

これを回避するために、前記ファンコントローラ１１を独立させて、複数の製品に対し共通のモジュール（ファンコントローラモジュール）構成とし、前記メイン制御装置１０の制御プログラムには、前記ファンコントローラ１１から異常を知らせる信号を受信した際の制御動作のみを記述する形態を採用している。

なお、図３において、１２は前述した圧縮機コントローラであり、この圧縮機コントローラ１２は前記メイン制御装置１０と通信して、前記圧縮機６への電力を制御し、該圧縮機６のオンオフや、回転数を制御する。
また、図３に示すように、前記メイン制御装置１０、ファンコントローラ１１、圧縮機コントローラ１２には、商用電源１３が供給されている。

図３に示す前記ファンコントローラ１１の構成を、図４により詳細に説明する。
図４に示すように、送風装置３を制御するファンコントローラ１１は、電力変換部１４、電流検出部１５、位相検出部１６、脈動成分抽出部１７、平均電流算出部１８、電流値比算出部１９及び異常判定部２０を備えている。

前記電力変換部１４は、メイン制御装置１０からの回転数指令に従って、前記ファンモータ３ｂへの出力電流を制御するもので、この電力変換部１４は、例えばインバータで構成されている。前記電流検出部１５は、前記電力変換部１４から前記ファンモータ３ｂへの出力電流を検出するものである。

前記脈動成分抽出部１７は、前記電流検出部１５と前記位相検出部１６からの情報を基に、前記電流検出部４で検出された電流値の脈動成分を抽出するものであり、この抽出された脈動成分に基づいて、前記異常判定部２０は前記送風装置３の異常判定をできるように構成されている。

前記平均電流算出部（平均電流算出手段）１８は、前記電流検出部４で検出された出力電流値を基に、所定の時間長さｔ０において検出された出力電流の平均電流値Ｘ０を算出するもので、この平均電流値Ｘ０は前記所定時間ｔ０毎に継続して算出されるようにしている。

前記電流値比算出部１９は、前記電流検出部１５で検出された現時刻における瞬時電流値Ｘ１と、前記平均電流算出部１８で算出された直前の平均電流値Ｘ０との比Ｘ１/Ｘ０を求めるものである。

前記異常判定部２０は、前記電流値比算出部１９で算出した前記電流値比Ｘ１/Ｘ０が予め定めた所定の値以上になっているか否かを判定し、所定値以上になった場合に、前記送風装置３に異常が発生したと判定するものである。例えば、プロペラファン３ａに落下物が接触したような場合には検出される前記瞬時電流値Ｘ１は大きくなるので、前記電流値比Ｘ１/Ｘ０の変化を監視することにより送風装置３の異常を検出することができる。これにより、送風装置３の異常を検知し、この検知結果に基づいて送風装置３の点検、修理などを行うことにより、プロペラファン３ａなどの破損を未然に防止することができる。

ここで、送風装置３の異常判定に前記電流値比を用いる理由について補足する。
前記プロペラファン３ａの一部が破損しただけでも過大なアンバランスが発生する。また、前記プロペラファン３ａの周速は１００ｋｍ/ｈ以上に達するため、落下物等の異物が接触した時には、過大な衝撃が発生する。しかし、ファンモータ３ｂへの出力電流値を検出して送風装置３の異常判定を行う場合、プロペラファン３ａの翼（ブレード、羽根）の一部が欠損したり、衝撃を受けた程度では、風量自体はほとんど変化しないため、ファンモータ３ｂの仕事量(トルク)も殆ど変化しない。結果として、ファンモータ３ｂへの出力電流値の大きさもほとんど変化しない。

一方、室外機１の現地の設置環境(ダクト有無、周辺構造物・壁面の有無など)や運転環境(外気温度、外風、降雨・降雪など)、熱交換器４への着霜状態など、送風装置３への流体的な負荷や状況は、運転の状況や現地状況によって刻々と変化する。これらの変化はファンモータ３ｂの仕事量(トルク)に直結するため、結果として出力電流の大きさも、状況の変化により大きく変化する。この出力電流の変化幅は、前述のプロペラファン３ａの異常発生時における出力電流の変化幅よりも遥かに大きい。このため、単純に出力電流値の大きさだけでは、送風装置３に異常が発生したのか、負荷が変化しただけなのか、判別することができない。

しかし、送風装置３のプロペラファン３ａに過大なアンバランスが発生したり、衝撃が作用すると、ファンモータ３ｂ内の軸受に作用する荷重や回転慣性力などに変動が生じ、発生トルクに僅かな変動が発生する。これを図５により説明する。図５は送風装置に過渡的な異常が発生した時の経過時間に対するファンモータへの出力電流における電流波形の変化の一例を説明する線図である。

この図５の例は、回転中のプロペラファン３ａの翼に落下物が接触した瞬間の、ファンモータ３ｂへの出力電流の電流波形を示している。この図５に示すように、正常時の平均電流は２Ａ前後であるのに対し、異物と接触した瞬間、即ち異常時の平均電流は、短時間ではあるが、５Ａ付近まで増加している。これらの差異を利用すれば、送風装置３（プロペラファン３ａ）に発生する異常の判別が可能である。しかし、前述した通り、出力電流値自体は、現地の設置環境や運転環境などにより刻々と変化するため、単純に検出された出力電流値そのものの大きさを閾値として使用することはできない。

そこで、本実施例では、正常時と異常時の出力電流値の比（前記電流値比Ｘ１/Ｘ０）を用いて、送風装置３（プロペラファン３ａ）の異常を判別するようにしたものである。
本実施例における異常判定方法の詳細について、図６を用いて説明する。図６はファンモータ３ｂへの出力電流の電流波形における所定時間長さｔ０毎の平均電流値Ｘ０と瞬時電流値Ｘ１について説明する線図である。

図４に示す前記電流検出部１５で得られたファンモータ３ｂへの出力電流値を基に、前記平均電流算出部１８において、図６に示すように所定の時間長さ（所定時間長さ）ｔ０毎の平均電流値Ｘ０を算出する。また、前記電流値比算出部１９では、現時刻の瞬時電流値Ｘ１と、前記平均電流算出部１８で算出した直前の平均電流値Ｘ０とを比較する。即ち、前記電流値比Ｘ１/Ｘ０を求めて、この比が所定の値以上になっているか否かを前記異常判定部２０で判定し、所定の値以上となった場合に、送風装置３（プロペラファン３ａ）に異常が発生したと判断する。

正常時（正常運転時）においては前記電流値比Ｘ１/Ｘ０は概ね１.０前後で推移するが、異常時（異常発生時）になると、前記比Ｘ１/Ｘ０は１.０以上となる。定常運転時であれば、正常時の電流値は安定しているため、異常が発生する直前までの平均電流値Ｘ０と、異常が発生したときの瞬時電流値Ｘ１との比Ｘ１/Ｘ０は大きくなる。従って、前記比Ｘ１/Ｘ０の変化を監視し、予め定めた所定値以上になったときに異常と判定すれば、仮に現地の設置環境が特異な環境であったり、運転環境が変化することにより負荷が変化した場合でも、確実に送風装置３の異常を検知することが可能となる。

このように、本実施例１によれば、電流検出部１５で検出された出力電流の所定時間長さｔ０毎の平均電流値Ｘ０を算出する平均電流算出部（平均電流算出手段）１８と、前記電流検出部１５で検出された出力電流の瞬時電流値Ｘ１を検出する瞬時電流検出手段（本実施例では電流検出部１５で検出された瞬時電流値を使用する）と、前記平均電流値Ｘ０と前記瞬時電流値Ｘ１を比較して前記送風装置３の異常を判断する異常判定部２０を備えているので、プロペラファン３ａを備える送風装置３の異常検知を安価に実現することができる。また、前記送風装置３の異常を早期に検知できるので、プロペラファン３ａなどの送風装置３の破損も未然に防止することができる効果が得られる。

本発明における空気調和機の室外機の実施例２を図７により説明する。図７はファンモータへの出力電流の電流波形における所定時間長さｔ０毎の平均電流値Ｘ０と瞬時平均電流値Ｘａについて説明する線図である。なお、上述した実施例１で説明した図１〜図４については本実施例２でも同様であるので、それらの説明については省略する。

上記実施例１では、図６で説明したように、前記電流値比算出部１９（図４参照）では、現時刻の瞬時電流値Ｘ１と、前記平均電流算出部１８（図４参照）で算出した直前の平均電流値Ｘ０とを比較して異常発生の有無を判定する例を説明した。これに対し、本実施例２は、平均電流値Ｘ０を算出する所定時間長さをｔ０とする点では実施例１と同様であるが、現時刻の瞬時電流値Ｘ１に代えて瞬時平均電流値Ｘａを求めて前記平均電流値Ｘ０と比較する点が上記実施例１とは異なっている。即ち、本実施例では、図７に示すように、現在から短い所定時間遡った時間から現時刻に至るまでの一定時間長さｔ１における電流値の平均である瞬時平均電流値Ｘａを求めるようにしている。

前記瞬時平均電流値Ｘａを求めるための前記一定時間長さｔ１は、前記平均電流値Ｘ０を算出するための所定時間長さｔ０よりも短い時間（ｔ０＞ｔ１）とする。なお、平均電流値Ｘ０を算出する前記時間長さｔ０はできるだけ長くすることで、過渡的な外乱の影響を受け難くすることができる。一方、異常発生時の出力電流値の変動は瞬間的な変動であることが多いため、前記瞬時平均電流値Ｘａを求めるための前記一定時間長さｔ１を長くしすぎると、前記平均電流値Ｘ０との差が小さくなってしまう。好ましくは、前記時間長さｔ０は数秒から数十秒とし、前記一定時間長さｔ１は前記時間長さｔ０の１００分の１程度の長さにすると良い。

また、前記平均電流値Ｘ０を求めるための前記時間長さｔ０は、図６で説明した例では、一定時間ｔ０経過毎に平均電流値Ｘ０を算出するようにしているが、本実施例２では、時間経過に対して、図７に示すように、逐次最新の時間長さｔ０における平均電流値Ｘ０を求めるようにしている。従って、現時刻に近い最新の平均電流値Ｘ０と前記瞬時平均電流値Ｘａとを比較することができ、異常判定の精度を向上できる。

なお、本実施例２において、前記電流検出部１５で検出された出力電流の所定時間長さｔ０毎の平均電流値Ｘ０は、前記平均電流算出部１８で算出するが、前記電流検出部１５で検出された出力電流であって前記所定時間長さｔ０よりも短い時間ｔ１における前記瞬時平均電流値Ｘａについても、本実施例では、前記平均電流算出部１８で算出するようにしている。即ち、前記平均電流算出部１８は、本実施例では、平均電流算出手段と瞬時平均電流算出手段を兼ねている。また、本実施例２では、前記平均電流値Ｘ０と前記瞬時平均電流値Ｘａを比較して前記送風装置３の異常を、上記実施例１と同様に、異常判定部２０（図４参照）で判定するようにしている。

以上説明した本実施例２においても、前述した実施例１と同様の効果が得ることができる。また、本実施例２では、前記平均電流値Ｘ０と前記瞬時平均電流値Ｘａを比較して前記送風装置３の異常を判断するようにしているので、前記瞬時平均電流値Ｘａは瞬時電流値Ｘ１に比べ過渡的な外乱の影響を受け難くすることができ、異常発生時の検知精度をより向上することができる。

本発明における空気調和機の室外機の実施例３を図８により説明する。図８はファンモータへの出力電流の電流波形における平均電流値Ｘ０と瞬時電流値Ｘ１を示す線図で、プロペラファンに異常が発生している場合の電流波形の変化を示す図である。なお、上述した実施例１で説明した図１〜図４については本実施例３でも同様であるので、それらの説明については省略する。

図８に示す電流波形では、瞬時電流値Ｘ１が平均電流値Ｘ０に対して大きくなっている部分、即ち電流値比Ｘ１/Ｘ０が所定値以上となっている部分が、１/（Ｎ×Ｚ）の周期（発生間隔）で出現している様子を示している。なお、Ｎはプロペラファン３ａ（図４等参照）の回転数、Ｚはプロペラファン３ａの翼枚数（羽根枚数）である。

冬季における降雨や降雪時には、図１に示す室外機１の吹出口２１や保護網２２の周辺に積雪やつららが成長することがある。熱交換器４は、霜の付着に対して必要に応じ除霜制御（除霜運転）が行われるが、前記吹出口２１周りの雪や氷は成長を続ける。このため過酷な環境では、プロペラファン３ａの周りの成長した氷やつららなどが、回転中のプロペラファン３ａに接触することがある。前記氷やつららなどの接触に対してある程度までは耐えられるように、前記プロペラファン３ａは強度設計されているが、前記接触状態が長時間続くと、いずれは破損に至る可能性が大きくなる。

図８は、前記氷やつららなどの異物が前記プロペラファン３ａに接触する状況下で運転されたときの電流波形である。異物との接触は、プロペラファン３ａが１回転する毎に翼（羽根）の枚数分であるＺ回だけ生じる。従って、回転数Ｎにおける接触の周期は１/(Ｎ×Ｚ)となる。そこで、前記比Ｘ１/Ｘ０の極大値が１/(Ｎ×Ｚ)の周期で発生している場合は、プロペラファン３ａが何らかの異物と接触している可能性が高いことがわかる。

そこで、本実施例では、前記比Ｘ１/Ｘ０が所定値以上となる発生間隔が、前記プロペラファン３ａの回転数Ｎとその翼枚数Ｚとの積の逆数１/(Ｎ×Ｚ)である場合、前記プロペラファン３ａに異常が発生したと判断し、送風装置３の動作を停止させるように構成している。これにより、プロペラファン３ａの破損を未然に防止することができる。

なお、本実施例では前記平均電流値Ｘ０と前記瞬時電流値Ｘ１との比を用いて判定するようにした例を説明したが、上記実施例２で説明した瞬時平均電流値Ｘａを用い、前記平均電流値Ｘ０と前記瞬時平均電流値Ｘａとの比を用いて判定するようにすれば、過渡的な外乱の影響を受け難くして、より精度良く異常を検知でき、冗長性も確保することが可能となる。
また、異物のプロペラファン３ａへの最初の接触を検知した時点から、診断に用いる正常時の平均電流値Ｘ０は更新せずに保持させた方が望ましい。

本発明における空気調和機の室外機の実施例４を図９及び図１０を用いて説明する。図９はファンモータ３ｂへの出力電流の電流波形における平均電流値Ｘ０と瞬時電流値Ｘ１を示す線図で、プロペラファン３ａに異常が発生している場合で回転数が低い場合の電流波形の変化を説明する図である。図１０は本実施例４の効果について説明する図で、原波形とバンドパスフィルタを用いた場合の波形を比較して示す線図である。なお、上述した実施例１で説明した図１〜図４については本実施例４でも同様であるので、それらの説明については省略する。

上記実施例３で説明したように、プロペラファン３ａが回転中に氷やつららなどの異物との接触が生じている間は、プロペラファン３ａの回転数Ｎと翼枚数Ｚで定まる周期（１/(Ｎ×Ｚ)）で接触が発生する。しかし、この接触の程度が軽度の場合、或いは前記回転数Ｎが低い場合、前記接触による衝撃力も小さくなる。

このため、前記瞬時電流値Ｘ１が前記平均電流値Ｘ０に対して大きくなっている部分、即ち電流値比Ｘ１/Ｘ０が小さくなり、異常判定の判別が難しくなる。逆に、前記回転数Ｎが高い場合にも、前記瞬時電流値Ｘ１が前記平均電流値Ｘ０に対して大きくなっている部分の発生間隔が短くなるため、衝撃時の電流波形が連続的に連なってしまい、異常判定の判別がやはり難しくなる。

そこで、本実施例４では、図９に示すような電流波形から、Ｎ×Ｚ成分の周波数のみを抽出するようにしたものである。即ち、本実施例では、図４に示す電流検出部１５で検出された出力電流に対して、プロペラファン３ａの翼枚数Ｚと回転数Ｎとの積(Ｎ×Ｚ)の周波数成分のみを抽出する信号処理手段（図示せず）を備える。そして、前記(Ｎ×Ｚ)の周波数成分における前記瞬時電流値Ｘ１または上記実施例３で説明した前記瞬時平均電流値Ｘａの前記平均電流値Ｘ０に対する比Ｘ１/Ｘ０またはＸａ/Ｘ０が所定値以上となった場合に、前記プロペラファン３ａに異常が発生したと判断する。

図９に示すような電流波形から、前記(Ｎ×Ｚ)の周波数成分のみを抽出する前記信号処理手段としては、例えばバンドパスフィルタやＦＦＴ演算などがあり、これらの信号処理手段を用いることにより、特定の周波数（Ｎ×Ｚ）成分のみを抽出することができる。

図１０は、上述したように、原波形とバンドパスフィルタを用いた場合の波形を比較して示す線図である。上述した実施例１〜３では、出力電流の原波形から、前記電流値比Ｘ１/Ｘ０またはＸａ/Ｘ０を算出するようにしているため、これらの比は図１０から小さくなる。即ち、図１０のＡに示すように、原波形では、平均電流値Ｘ０と瞬時電流値Ｘ１との差が小さく、従って前記比Ｘ１/Ｘ０（またはＸａ/Ｘ０）は小さな値となる。このため、接触の程度が軽度の場合や前記回転数Ｎが低い場合、或いは前記回転数Ｎが逆に高い場合などでは異常発生の判断が難しくなる。

これに対し、本実施例４では、図１０のＢに示すように、例えばバンドパスフィルタを用いることにより、正常時の（Ｎ×Ｚ）周波数成分の平均電流値Ｘ０は非常に小さくなるので、この平均電流値Ｘ０と瞬時電流値Ｘ１（または瞬時平均電流値Ｘａ）との差は格段に大きくなり、前記比Ｘ１/Ｘ０（またはＸａ/Ｘ０）も大きな値となる。従って、本実施例によれば、接触の程度が軽度の場合や回転数Ｎが低い場合、或いは回転数Ｎが逆に高い場合などでも、異常発生の判断が容易になるという効果が得られる。

本実施例４によれば、上述した実施例１や３と同様の効果を得ることができると共に、信号処理手段を用いて特定の周波数（Ｎ×Ｚ）成分のみを抽出するようにしているので、正常時と異常時の電流値の差が格段に大きくなり、それらの差が明確になるので、より精度良く且つ容易に異常の判定をすることが可能となる。

なお、前記プロペラファン３ａの破損により、翼の破片が飛散したり、過大なアンバランスが生じてプロペラファン３ａやファンモータ３ｂが支持板３ｃから脱落し、それらが熱交換器４や冷媒配管に当って損傷をもたらすと、冷媒漏洩も引き起こす可能性がある。冷媒漏洩が発生すると、冷媒の種類によってはオゾン層破壊の問題や、地球温暖化の一要因となり、環境問題となる可能性がある。また、熱交換器４などが損傷すると、その室外機の復旧作業も大掛かりなものとなり、多大な損害を受けることになる。

更に、前記冷媒として、微燃性或いは可燃性冷媒を使用する場合には、冷媒漏洩による発火のリスクも加わるため、冷媒漏洩に対するリスクは、不燃性冷媒を用いる場合よりも、はるかに高くなる。微燃性を有する冷媒としては、Ｒ３２、Ｒ１２３４ｙｆ、Ｒ１２３４ｚｅ(Ｅ)などが挙げられる。

上記の各問題に対して、上述した本発明の各実施例を用いることにより、プロペラファン３ａなど送風装置３に異常が発生するとそれを早期に検出することができるので、プロペラファン３ａの破損などを未然に防止することが可能となり、上記各問題の発生を抑制することができる。特に、空気調和機の冷媒として微燃性または可燃性冷媒を用いる場合には本発明の上述した各実施例は特に有効である。

以上述べたように、本発明の各実施例によれば、プロペラファンを備える送風装置の異常検知を安価に実現することができると共に、プロペラファンなど送風装置の破損も未然に防止することが可能な空気調和機の室外機を得ることができる効果が得られる。

なお、本発明は上記した実施例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、上記実施例では室外機として上吹き出しタイプの室外機に本発明を適用した例を説明したが、本発明は、上吹き出しタイプの室外機に限定されるものではなく、横吹き出しタイプの室外機にも同様に適用できるものである。
また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。更に、上記した実施例は本発明を分かり易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。

１：室外機、２：筐体、２ａ：上面カバー、２ｃ：側面カバー、２ｄ：底板、
２ｅ：脚部、２ｂ：正面カバー、２ｆ：サービスカバー、２ｇ：正面ステー、
３：送風装置、３ａ：プロペラファン、３ｂ：ファンモータ、３ｃ：支持板、
４：熱交換器、５：吸込口、６：圧縮機、７：アキュームレータ、８：レシーバ、
９:電気箱、１０：メイン制御装置、１１：ファンコントローラ、
１２：圧縮機コントローラ、１３：商用電源、
１４：電力変換部、１５：電流検出部（瞬時電流検出手段）、１６：位相検出部、
１７：脈動成分抽出部、
１８：平均電流算出部（平均電流算出手段、瞬時平均電流算出手段）、
１９：電流値比算出部（電流値比算出手段）、２０：異常判定部、
２１：吹出口、２２：保護網、３０：温度センサ、３１：圧力センサ。

Claims (10)

1. 室外側熱交換器、この室外側熱交換器に送風するプロペラファンと該プロペラファンを駆動するファンモータ備える送風装置、前記ファンモータへの電力を制御する電力変換部、及びこの電力変換部から前記ファンモータへの出力電流を検出する電流検出部を備えた空気調和機の室外機において、
   前記電流検出部で検出された出力電流の所定時間長さ毎の平均電流値を算出すると共に、前記電流検出部で検出された出力電流の瞬時電流値を検出し、前記平均電流値と前記瞬時電流値を比較して前記送風装置の異常を判断する
   ことを特徴とする空気調和機の室外機。
2. 室外側熱交換器、この室外側熱交換器に送風するプロペラファンと該プロペラファンを駆動するファンモータ備える送風装置、前記ファンモータへの電力を制御する電力変換部、及びこの電力変換部から前記ファンモータへの出力電流を検出する電流検出部を備えた空気調和機の室外機において、
   前記電流検出部で検出された出力電流の所定時間長さ毎の平均電流値を算出する平均電流算出手段と、
   前記電流検出部で検出された出力電流の瞬時電流値を検出する瞬時電流検出手段と、
   前記平均電流値と前記瞬時電流値を比較して前記送風装置の異常を判断する異常判定部を備えている
   ことを特徴とする空気調和機の室外機。
3. 室外側熱交換器、この室外側熱交換器に送風するプロペラファンと該プロペラファンを駆動するファンモータ備える送風装置、前記ファンモータへの電力を制御する電力変換部、及びこの電力変換部から前記ファンモータへの出力電流を検出する電流検出部を備えた空気調和機の室外機において、
   前記電流検出部で検出された出力電流の所定時間長さ毎の平均電流値を算出する平均電流算出手段と、
   前記電流検出部で検出された出力電流であって前記所定時間長さよりも短い時間長さにおける瞬時平均電流値を算出する瞬時平均電流算出手段と、
   前記平均電流値と前記瞬時平均電流値を比較して前記送風装置の異常を判断する異常判定部を備えている
   ことを特徴とする空気調和機の室外機。
4. 請求項１または２に記載の空気調和機の室外機において、
   前記電流検出部で検出された出力電流の前記瞬時電流値をＸ１とし、その瞬時電流値Ｘ１が検出される直前に算出された前記平均電流値をＸ０としたとき、これらの比Ｘ１/Ｘ０が所定値以上になった場合に、前記送風装置に異常が発生したと判断することを特徴とする空気調和機の室外機。
5. 請求項３に記載の空気調和機の室外機において、
   前記瞬時平均電流算出手段で算出された前記瞬時平均電流値をＸａとし、その瞬時平均電流値Ｘａが算出される直前に算出された前記平均電流値をＸ０としたとき、これらの比Ｘａ/Ｘ０が所定値以上になった場合に、前記送風装置に異常が発生したと判断することを特徴とする空気調和機の室外機。
6. 請求項４に記載の空気調和機の室外機において、
   前記比Ｘ１/Ｘ０が所定値以上となる発生間隔が、前記プロペラファンの回転数Ｎとその翼枚数Ｚとの積の逆数１/(Ｎ×Ｚ)である場合、前記プロペラファンに異常が発生したと判断することを特徴とする空気調和機の室外機。
7. 請求項５に記載の空気調和機の室外機において、
   前記比Ｘａ/Ｘ０が所定値以上となる発生間隔が、前記プロペラファンの翼枚数Ｚと回転数Ｎとの積の逆数１/(Ｎ×Ｚ)であった場合に、前記プロペラファンに異常が発生したと判断することを特徴とする空気調和機の室外機。
8. 請求項６または７に記載の空気調和機の室外機において、
   前記電流検出部で検出された出力電流に対して、前記プロペラファンの翼枚数Ｚと回転数Ｎとの積(Ｎ×Ｚ)の周波数成分のみを抽出する信号処理手段を備え、
   前記(Ｎ×Ｚ)の周波数成分における前記瞬時電流値Ｘ１または前記瞬時平均電流値Ｘａの前記平均電流値Ｘ０に対する比Ｘ１/Ｘ０またはＸａ/Ｘ０が所定値以上となった場合に、前記プロペラファンに異常が発生したと判断することを特徴とする空気調和機の室外機。
9. 請求項８に記載の空気調和機の室外機において、
   前記信号処理手段は、バンドパスフィルタもしくはＦＦＴ演算部であることを特徴とする空気調和機の室外機。
10. 請求項１〜９の何れか１項に記載の空気調和機の室外機において、
    空気調和機に使用される冷媒は、微燃性または可燃性を有する冷媒であることを特徴とする空気調和機の室外機。

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