JP3781410B2

JP3781410B2 - Jet fan

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Publication number: JP3781410B2
Application number: JP2001363327A
Authority: JP
Inventors: 晃稲垣; 大輔田中; 洋司佐藤; 眞吉野
Original assignee: 株式会社電業社機械製作所
Priority date: 2001-11-28
Filing date: 2001-11-28
Publication date: 2006-05-31
Anticipated expiration: 2021-11-28
Also published as: JP2003161292A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、道路トンネル内のトンネル天井壁に吊り下げて設置されるジェットファンの羽根車などの回転体に、異常が発生した場合にこれを検出できるようにしたジェットファンに関するものである。また、ジェットファンの吊設部材や規制動材などの支持構造に、緩みなどの異常が発生した場合にこれを検出することができるようにしたジェットファンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
道路トンネル内の換気を行うために、道路トンネルのトンネル天井壁にジェットファンが吊り下げて設置される。このジェットファンを吊り下げて設置するための従来のジェットファンの支持構造の一例を、図２５および図２６を参照して説明する。図２５は、従来のジェットファンの支持構造の一例を円筒状ケーシングの横から見た図である。図２６は、図２５のジェットファンを軸方向から見た図である。
【０００３】
図２５および図２６において、ジェットファン１０の円筒状ケーシング１２の軸方向中央部で軸方向から見て両側に軸方向にずらして２ヶ所の側部外壁に、側部支持部材１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄがそれぞれ設けられ、これらの略上方位置のトンネル天井壁１６に、側部吊持部材１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄがそれぞれ設けられる。そして、対応する側部支持部材１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄと側部吊持部材１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄが吊設部材２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄでそれぞれに連結される。また、円筒状ケーシング１２の軸方向両端部の端部外壁の頂部に、頂部支持部材２２ａ，２２ｂがそれぞれ設けられ、これらの略軸方向斜め上方位置のトンネル天井壁１６に、頂部吊持部材２４ａ，２４ｂがそれぞれ設けられる。そして、対応する頂部支持部材２２ａ，２２ｂと頂部吊持部材２４ａ，２４ｂが規制部材２６ａ，２６ｂでそれぞれに連結される。さらに、円筒状ケーシング１２内に駆動モータ４０が配設され、駆動モータ４０の回転軸に羽根車４２が固定される。そして、駆動モータ４０が運転されると、羽根車４２が回転され、図２５の矢印の方向に送風が行われる。
【０００４】
ところで、ジェットファンにおいて、羽根車４２などの回転体はバランス調整がなされていて、正常状態であれば、運転中に大きな振動や騒音を発生することがない。しかるに、羽根車４２に異物などが付着するなどして回転体にアンバランスを生ずると、運転中に異常振動を生じ、この振動によって回転体自体が損傷を受ける虞がある。また、回転体の異常振動が支持構造に伝わり、支持構造の吊設部材２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄや規制部材２６ａ，２６ｂを連結固定するボルトナットなどに、緩みを生じさせる虞がある。そして、特に吊設部材２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄのいずれかに緩みを生ずると、その分の荷重が他の吊設部材の負担となり、極端な場合には吊設部材２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄおよび規制部材２６ａ，２６ｂが破損し、ジェットファン１０が落下して大事故となる虞がある。
【０００５】
なお、ジェットファン１０の支持構造は、正常状態にあっては、吊設部材２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄによりジェットファン１０の重量が支持され、規制部材２６ａ，２６ｂにより円筒状ケーシング１２が軸方向ならび上下に揺動するのが規制される。なお、吊設部材２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄにはジェットファン１０の重量を支持するだけの大きな引張荷重が加わることは勿論である。そして、規制部材２６ａ，２６ｂは、ターンバックルを軽く締め付けて長さの調整がなされ、その引張荷重は零ではないが、吊設部材２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄに作用する引張荷重に対して僅かな値である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来のジェットファン１０において、羽根車４２などの異物の付着の有無または羽根車４２などの損傷の有無および支持構造の緩みの有無を、定期的に点検確認しなければならない。しかるに、ジェットファン１０は道路トンネル内の高い位置に吊り下げられており、点検者が道路上から目視により点検作業をすることができない。そのため、点検者が作業車に乗って高い所から点検を行わなければならない。このためには、道路トンネル内の交通規制が必要であり、点検作業が大がかりとなり、また時間的にも制約を受けるために、頻繁には点検ができないという問題があった。
【０００７】
本発明は、かかる従来のジェットファンの事情に鑑みてなされたもので、羽根車などの回転体の異常を簡単に検出できるようにした、ジェットファンを提供することを目的とする。さらに、支持構造の緩みなどの異常を簡単に検出できるようにしたジェットファンを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、本発明のジェットファンは、円筒状ケーシングの軸方向中央部の外壁とその略上方位置のトンネル天井壁とを吊設部材で連結してジェットファンの重量を支持するとともに、前記円筒状ケーシングの軸方向両端部の外壁とその軸方向斜め上方位置のトンネル天井壁とを規制部材で連結して前記円筒状ケーシングの揺動を規制する支持構造を有するジェットファンにおいて、前記吊設部材または規制部材の少なくともいずれか１つに荷重を検出する荷重検出手段を設け、前記荷重検出手段の検出出力から荷重変動成分を得る荷重変動検出手段を設け、前記荷重変動成分から回転体の異常を判別する判別手段を設けて構成されている。
【０００９】
そして、前記荷重検出手段の検出出力から引張荷重成分を得る引張荷重検出手段を設け、前記引張荷重成分から前記支持構造の異常を判別する第２の判別手段を設けて構成しても良い。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１実施例を図１ないし図１１を参照して説明する。図１は、図２５と図２６で示すジェットファンの構造で正常状態の支持構造において、羽根車に種種の重さのアンバランスウエイトを付加した場合の風上側の規制部材２６ａの荷重変動を示すグラフである。図２は、風上側の１本の吊設部材２０ｃの荷重変動を示すグラフである。図３は、風下側の１本の吊設部材２０ｄの荷重変動を示すグラフである。図４は、風下側の規制部材２６ｂの荷重変動を示すグラフである。図５は、風下側の他の１本の吊設部材２０ｂの荷重変動を示すグラフである。図６は、風上側の他の１本の吊設部材２０ａの荷重変動を示すグラフである。図７は、図１ないし図６に示す各吊設部材および規制部材のアンバランスウエイトの重さと荷重変動の関係を示すグラフである。図８は、図２５と図２６で示すジェットファンの構造で、羽根車などの回転体が正常な状態において、風上側の１本の吊設部材２０ｃのターンバックルを緩めた場合のその吊設部材２０ｃの引張荷重に対する他の吊設部材および規制部材の引張荷重のグラフである。図９は、風上側の他の１本の吊設部材２０ａのターンバックルを緩めた場合のその吊設部材２０ａの引張荷重に対する他の吊設部材および規制部材の引張荷重のグラフである。図１０は、本発明のジェットファンの第１実施例の構造を示す図である。図１１は、図１０の歪みゲージ式ロートセルの検出出力を処理する一例のブロック回路図である。図１２は、荷重変動成分を示す図である。図１０において、図２５と図２６に示す部材と同じまたは均等なものには同じ符号を付けて重複する説明を省略する。
【００１１】
まず、発明者らは、図１ないし図６に示すごとく、ジェットファン１０の羽根車４２に各種の重さのアンバランスウエイトを付加して運転すると、羽根車４２の振動により、各吊設部材２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄおよび規制部材２６ａ，２６ｂに生ずる荷重変動の変化を、実験により明らかとした。すなわち、図７に示すごとく、吊設部材２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄは、アンバランスウエイトの重さの増加に伴い、一度荷重変動成分の大きさが低下するもののその後は増大する。そして、風下側の規制部材２６ｂも吊設部材２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄと同様の傾向が認められるが、吊設部材２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄほど顕著でない。また、風上側の規制部材２６ａは、最初は変化なく途中で増加し再び変化しない状態となる。なお、図７は荷重変動の振幅は、全振幅のピークツーピークの値で示されている。
【００１２】
また、発明者らは、ジェットファン１０の重量を支持する吊設部材２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄのいずれか１本が緩むことによる他の残りの吊設部材および規制部材２６ａ，２６ｂに作用する引張荷重の変化を、実験により明らかとした。すなわち、１本の吊設部材２０ｃのターンバックルを徐々に緩めてゆくと、図８に示すごとく、緩める吊設部材２０ｃに作用する引張荷重の低下にともない斜め対向位置の吊設部材２０ｂの引張荷重が低下し、他の残りの２本の吊設部材２０ａ，２０ｂの引張荷重が増加し、規制部材２６ｃ，２６ｂはいずれも引張荷重が増加する。また、別の１本の吊設部材２０ａのターンバックルを徐々に緩めてゆくと、図９に示すごとく、斜め対向位置の吊設部材２０ｄの引張荷重が低下し、他の残りの２本の吊設部材２０ｂ，２０ｃの引張荷重が増加し、規制部材２６ａ，２６ｂはいずれも引張荷重が増加する。
【００１３】
これらの実験結果に基づいて、発明者らは吊設部材２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄおよび規制部材２６ａ，２６ｂの荷重変動の変化から羽根車４２などの回転体がアンバランスであるか否かを検出できる、との知見を得た。また、吊設部材２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄの緩みを、吊設部材２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０および規制部材２６ａ，２６ｂの引張荷重の変化から検出できるとの知見を得た。そこで、図１０に示すごとく、風下側の１本の規制部材２６ｂに荷重検出手段としての歪みゲージ式ロードセル３０が設けられる。そして、図１１に示すごとく、歪みゲージ式ロードセル３０からの検出出力が増幅手段３２に与えられ、その増幅出力が荷重変動検出手段３４と引張荷重検出手段３６とに与えられる。ここで、歪みゲージ式ロードセル３０の検出出力は、交流成分としての荷重変動が直流成分としての引張荷重に重畳されたものである。そこで、荷重変動検出手段３４によって検出出力より、図１２のごとき荷重変動成分のみが抽出される。この荷重変動検出手段３４は、具体的一例として、直流阻止のコンデンサであり、またはハイパスフィルタなどで形成される。また、引張荷重検出手段３６は、検出出力を平均化するもので、具体的一例として、適宜な平滑回路や積分回路で形成される。そして、荷重変動検出手段３４の振幅のピーク高さが予め設定された第１基準値と比較手段３８で比較され、ピーク値が基準値を越えるとその信号が警報手段４４に与えられる。なお、比較手段３８では、図１２に示すごとく、振幅のピーク高さが上限基準値または下限基準値のいずれと比較されても良い。そして、この比較手段３８は、羽根車４２などの回転体に異常の有無を判別する判別手段として作用する。また、引張荷重検出手段３６の出力が予め設定された第２基準値と比較手段４６で比較され、引張荷重成分の出力が第２基準値を越えるとその信号が警報手段４４に与えられる。ここで、比較手段４６は、支持構造の異常の有無を判別する第２の判別手段として作用する。そして、警報手段４４は、比較手段３８，４６の出力により同様の警報信号を発しても良く、また異なる警報信号を発しても良い。
【００１４】
なお、歪みゲーシ式ロードセル３０の検出出力を、上記実施例では、アナログ的に処理する構造で説明したが、デジタル的に処理しても良いことは勿論である。すなわち、増幅手段３２からの増幅出力を、１秒間に例えば２５０回ほどサンプリングしてデジタル値として演算手段に取り込み、適宜に荷重変動成分と引張荷重成分に分けて、それぞれを予め設定した基準値と比較するようにしても良いことは勿論である。また、歪みゲージ式ロードセル３０に代えて、規制部材２６ａ，２６ｂおよび吊設部材２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄのいずれかの適宜な場所に、歪みゲージを直接に張り付けて、この歪みゲージに作用する荷重変動成分と引張荷重成分とを検出するようにしても良い。
【００１５】
次に、本発明の第２実施例を図１３を参照して説明する。図１３は、本発明のジェットファンの第２実施例のブロック回路図である。図１３において、図１１と同じまたは均等な回路ブロックには同じ符号を付けて重複する説明を省略する。
【００１６】
第２実施例では、荷重変動成分から回転体の異常の有無の判別する構造が、第１実施例と相違し、他の構造は同様である。図１３において、歪みゲージ式ロードセル３０の検出出力が、増幅手段３２で増幅されて荷重変動検出手段３４と引張荷重検出手段３６にそれぞれ与えられ、荷重変動成分と引張荷重成分が抽出されることは、第１実施例と同様である。そして、抽出された荷重変動成分から回転体の異常の有無の判別方法が、以下のごとく第１実施例と相違する。
【００１７】
荷重変動検出手段３４から出力された荷重変動成分が比較手段３８で第１基準値と比較され、第１基準値を超えた信号の個数が計数手段４８で計数される。さらに、計数手段４８の所定時間当たりの計数値が他の比較手段５０により予め設定された第３基準値と比較され、計数値が第３基準値を超えると、警報手段４４に信号が与えられて回転体に異常があることが示される。比較手段３８，５０および計数手段４８によって判別手段が形成されている。
【００１８】
この第２実施例の判別手段による回転体の異常の有無の判別は、以下のごとき理由よるものである。まず、荷重変動成分は、図１２に示されるごとく、種々の周波数成分が合成されていて、振幅のピーク高さが一定でなく、時々ヒゲのごとくピーク高さが高いものが生ずる。そこで、このヒゲ様のピーク高さに対して基準値を超える毎に回転体に異常があると判別すると、安定した判別が得られない。そこで、基準値を超えたピーク高さが所定時間当たりに何個あったかを計数手段４８で計数することで、荷重変動成分が全体的に大きいほど大きな計数値が得られる。そこで、この計数値の大小を第３基準値と比較手段５０で比較し、基準値を超えると回転体の異常として判別され、警報手段４４に信号が与えられる。この第２実施例では、荷重変動成分をデジタル値で処理する場合に好適である。
【００１９】
また、本発明の第３実施例を図１４および図１５を参照して説明する。図１４は、本発明のジェットファンの第３実施例のブロック回路図である。図１５は、図１２の荷重変動成分を正側を包絡線検波した検波出力を示す図である。図１４において、図１１と図１３と同じまたは均等な回路ブロックには同じ符号を付けて重複する説明を省略する。
【００２０】
第３実施例では、荷重変動成分から回転体の異常の有無を判別する構造が第１および第２実施例と相違し、他の構造は同様である。図１４において、荷重変動検出手段３４から出力される荷重変動成分が包絡線検波手段５２に与えられ、正側または負側の包絡線検波がなされ、図１５のごとき包絡線検波出力が出力される。図１５では、正側の包絡線検波出力が比較手段５４で予め設定された第４基準値と比較され、基準値を超えると、警報手段４４に信号が与えられる。包絡線検波手段５２および比較手段５４によって、判別手段が形成されている。
【００２１】
この第３実施例にあっては、荷重変動成分が各種の周波数成分からなっていても、包絡線検波することで荷重変動成分のパワーの大小に応じた出力が得られる。そこで、これと第４基準値を比較することで、所定の大きさを超えた荷重変動成分が検出されると、回転体に異常が有ると判別する。
【００２２】
さらに、本発明の第４実施例を図１６および図１７を参照して説明する。図１６は、本発明のジェットファンの第４実施例のブロック回路図である。図１７は、図１６の周波数分析手段から得られる荷重変動成分のスペクトラム図である。図１６において、図１１と図１３および図１４と同じまたは均等な回路ブロックには同じ符号を付けて重複する説明を省略する。
【００２３】
第４実施例では、増幅手段３２の増幅出力が周波数分析手段５６と引張荷重検出手段３６に与えられる。周波数分析手段５６は、荷重検出出力に含まれる各周波数成分を図１７のごとく周波数分析し、この分析結果が演算手段５８に与えられてオーバーオール値が演算される。このオーバーオール値は、各周波数成分のピーク高さを合計した値から算出される。図１７（ａ）示すごとく、回転体にアンバランスが生じてない状態では、周波数分析で分析される各周波数成分のピーク高さは極めて低く、振動がないことが示される。そして、演算手段５８により算出されるオーバーオール値も０．０１１と低い値となっている。しかるに、回転体にアンバランスウエイトを付した一例の図１７（ｂ）にあっては、回転体にアンバランスを生じて振動が発生し、周波数分析手段５６で分析される各周波数成分のピーク高さも運転周波数およびその高調波成分で高く示される。そして、演算手段５８によるオーバーオール値も０．０７２と大きな値となる。そこで、このオーバーオール値を予め設定した第５基準値と比較手段６０で比較することで、回転体の異常の有無を判別できる。第４実施例では、周波数分析手段５６が荷重検出出力から荷重変動成分を抽出する作用も奏するとしてブロック回路図が構成されているが、第１実施例のごとく、荷重検出出力を荷重変動検出手段３４に与えて荷重変動成分を抽出し、この荷重変動成分を周波数分析手段５６に与えるように構成しても良い。そして、演算手段５８および比較手段６０によって、回転体の異常の有無を判別する判別手段が形成されている。
【００２４】
さらにまた、本発明の第５実施例を図１８を参照して説明する。図１８は本発明のジェットファンの第５実施例のブロック回路図である。図１８において、図１６とブロック回路図は全く同じであるが、演算手段の作用が相違する。図１８で、図１６と同じまたは均等な回路ブロックには同じ符号を付けて重複する説明を省略する。
【００２５】
図１８の第５実施例にあっては、周波数分析手段５６で分析された各周波数成分から、演算手段６２により例えば運転周波数を中心とする狭い帯域幅内にある各周波数成分のピーク高さを合計した値を演算する。そして、この演算値が第６基準値と比較手段６４で比較される。演算手段６２および比較手段６４で判別手段が形成されている。
【００２６】
第５実施例では、回転体にアンバランスを生ずるとその回転体が回転される運転周波数の振動が発生することから、この基本的な運転周波数の荷重変動成分の大小から回転体の異常の有無を判別し得る。
【００２７】
そしてさらに、本発明の第６実施例を図１９を参照して説明する。図１９は、本発明のジェットファンの第６実施例のブロック回路図である。図１９において、図１１と同じまたは均等な回路ブロックには同じ符号を付けて重複する説明を省略する。
【００２８】
図１９に示す第６実施例では、増幅手段３２の増幅出力が荷重変動検出手段３４と引張荷重検出手段３６に与えられる。そして、荷重変動検出手段３４から出力される荷重変動成分がバンドパスフィルタ６６に与えられ、例えば運転周波数を中心とする狭い帯域幅内にある周波数成分のみが抽出され、その抽出された周波数成分の大きさが予め設定された第７基準値と比較手段６８で比較される。バンドパスフィルタ６６および比較手段６８によって判別手段が形成される。
【００２９】
第６実施例では、第５実施例と同様に回転体のアンバランスで生ずる運転周波数の荷重変動成分の大小によって回転体の異常の有無を判別できる。上記第５実施例および第６実施例では、比較手段６４，６８に与えらる周波数成分は、運転周波数の荷重変動成分に限られず、運転周波数の高調波成分であっても良い。さらに、１つの帯域幅の周波数成分に限られず、運転周波数とその高調波のそれぞれの帯域幅の周波数成分の合計が比較手段６４，６８に与えられても良い。
【００３０】
上記第１ないし第６実施例では、いずれも歪みゲージ式ロードセル３０が風下側の規制部材２６ｂに設けられていた。そこで、風上側の１本の吊設部材２０ａに歪みゲージ式ロードセル３０を設けた実施例につき、以下説明する。
【００３１】
本発明の第７実施例を図２０および図２１を参照して説明する。図２０は、本発明のジェットファンの第７実施例の構造を示す図である。図２１は、図２０の歪みゲージ式ロードセルの検出出力を処理する一例のブロック回路図である。図２０と図２１において、図１０と図１１と同じまたは均等な部材には同じ符号を付けて重複する説明を省略する。
【００３２】
第７実施例の本発明のジェットファンの構造は、図２０に示すごとく、風上側の１つの吊設部材２０ａに、歪みゲージ式ロードセル３０が設けられる。なお、風上側の他方の吊設部材２０ｃおよび風下側の２つの吊設部材２０ｂ，２０ｄのいずれに歪みゲージ式ロードセル３０を設けても良い。そして、図２１に示されるごとく、増幅手段３２の増幅出力が荷重変動検出手段３４と引張荷重検出手段３６に与えられる。そして、引張荷重検出手段３６からの引張荷重成分から予め設定された第８基準値が減算手段７０で減算され、減算値の絶対値が第９基準値と比較手段７２で比較される。この第８基準値は、支持構造の正常状態における歪みゲージ式ロードセル３０の検出出力に応じた引張荷重成分に設定される。そして、減算手段７０から出力される絶対値の大きさは、支持構造に異常が生ずると大きなものとなる。そこで、歪みゲージ式ロードセル３０の検出出力の引張荷重成分が正常状態の大きさから大きくずれて第９基準値を超えると、支持構造の異常と判別される。第７実施例において、減算手段７０と比較手段７２によって、支持構造の異常を判別する第２の判別手段が形成されている。なお、第７実施例のごとく吊設部材２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄのいずれかに設けられた歪みゲージ式ロードセル３０に加わる引張荷重成分は、図８と図９に示すごとく、大きくなる場合もあれば、小さくなる場合もある。いずれにしろ正常状態における引張荷重成分とは異なる値となることから、その変化分の大きさから異常の有無を判別すれば良い。
【００３３】
本発明の第８実施例を図２２を参照して説明する。図２２は、図２０の歪みゲージ式ロードセルの検出出力を処理する他の一例のブロック回路図である。図２２において、図２１と同じまたは均等な部材には同じ符号を付けて重複する説明を省略する。
【００３４】
図２２の第８実施例にあっては、引張荷重検出手段３６の引張荷重成分がウィンドコンパレータ手段７４に与えられる。このウィンドコンパレータ手段７４には上限基準値と下限基準値がそれぞれ予め設定されており、引張荷重成分の大きさが上限基準値を超えまたは下限基準値を下回ると警報手段４４に信号が与えられて支持構造の異常が示される。ウィンドコンパレート手段７４が第２の判別手段を形成している。
【００３５】
上記実施例では、引張荷重成分の変化分から支持構造の異常の有無を判別するものである。しかるに、支持構造に異常を生ずると、支持構造の剛性が変化し、ジェットファン１０の固有振動が変化する。そこで、この固有振動の変化から支持構造の異常の有無を判別することも可能である。
【００３６】
本発明の第９実施例を図２３および図２４を参照して説明する。図２３は、１本の吊設部材を緩めてその引張荷重を徐々に小さなものとしたときの固有振動数の変化を示す一例である。図２４は、本発明の第９実施例の歪みゲージ式ロードセルの検出出力から固有振動数の変化を求めて支持構造の異常の有無を判別するブロック回路図である。歪みゲージ式ロードセル３０は、図１０のごとく規制部材に設けられても良く、また図２０のごとく吊設部材に設けられても良い。
【００３７】
まず、図２３に示すごとく、１本の吊設部材を緩めてその引張荷重を徐々に小さなものとして、駆動モータ４０を停止させた際に減少していく回転数に対していつ共振現象を生ずるか実験を行った。駆動モータ４０の回転数は、支持構造が正常なジェットファン１０の固有振動数よりも高い。そこで、駆動モータ４０を停止させ、その回転数が変化減少し、ジェットファン１０の固有振動数と一致すると、共振現象によって振動が大きくなることから、固有振動数を検出できる。図２３で、（ア）は駆動モータ４０の停止後の時間経過に対するモータ回転数の変化である。そして（イ）〜（カ）は吊設部材の引張荷重を順次に変化させて共振現象を生ずる時点を検出したものであるが、特に共振現象の生ずる時点が１２１５回転で変化がなく、固有振動数も変化がないことが示される。しかるに、更に引張荷重を小さくしてほぼ０としたところ、（キ）のごとく、共振現象が１０９５回転で生じ、固有振動数が変化したことが示される。そこで、支持構造が正常な状態で予め固有振動数を記録し、定期的にその時の固有振動数を検出して、両固有振動数が一致すれば正常であり、不一致であれば支持構造が異常であると判別できる。
【００３８】
図２４において、歪みゲージ式ロードセル３０の検出出力は増幅手段３２で増幅され、その増幅出力が荷重変動検出手段３４に与えられて、その荷重変動成分が比較手段３８と固有振動数検出手段７６に与えられる。比較手段３８は、第１実施例と同じ回転体の異常の有無を判別する判別手段である。固有振動数検出手段７６は、図２３に示すごとく、共振現象からその時点における固有振動数を適宜に検出する。そして、固有振動数検出手段７６で検出された固有振動数が、予め測定された支持構造が正常な状態における固有振動数と比較手段７８で比較される。固有振動数検出手段７６からの固有振動数と正常状態における固有振動数が一致しないと、警報手段４４に比較手段７８より信号が与えられ、支持構造が異常であることが示される。
【００３９】
第９実施例において、増幅手段３２の増幅出力を第４実施例のごとく周波数分析手段５６で周波数分析し、その周波数分析結果から固有振動検出手段７６で固有振動数を検出しても良い。また上記実施例は、歪みゲージ式ロードセル３０の検出出力に含まれる荷重変動成分から固有振動数の検出を行っているが、いずれかの吊設部材に加速度型振動センサーを設け、その出力から固有振動数を検出しても良い。そして、駆動モータ４０の停止による回転数の減少によって共振現象を生じさせるものに限られず、駆動モータ４０の起動による回転数の増加によって共振現象を生じさせても良い。さらに、第９実施例では、支持構造の異常の有無を判別するのに引張荷重成分を必要としないので、歪みゲージ式ロードセル３０に代えて、振動のみを検出できる加速度型振動センサーを設けて、その出力から回転体と支持構造の異常の有無を判別でするようにしても良い。
【００４０】
上記第７ないし第９実施例において、歪みゲージ式ロードセル３０を吊設部材に設けても、歪みゲージ式ロードセル３０による検出出力には、荷重変動成分が含まれており、第１ないし第６実施例のごとく、回転体などの異常の有無を判別できることは勿論である。
【００４１】
そして、上記実施例において、荷重検出手段の検出出力から回転体の異常を判別し、また支持構造の異常の有無を判別する構成は、上記実施例に限られず、荷重検出手段の検出出力を直接または増幅してコンピュータに入力させて、適宜なプログラムによるデジタル処理によって回転体および支持構造の異常の有無を判別するようにしても良い。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のジェットファンは構成されているので、以下のごとき格別な作用効果を奏する。
【００４３】
請求項１記載のジェットファンにあっては、吊設部材または規制部材のいずれかに設けた荷重検出手段から得られる荷重変動成分から、羽根車などの回転体の異常の有無を判別することできる。そこで、回転体の異常の有無を常時監視することもできる。しかも、異常の有無の点検に、ジェットファンが吊下げられた道路トンネル内の交通規制をする必要がなく、保守点検および管理が容易である。
【００４４】
請求項２ないし８記載のいずれのジェットファンにあっても、荷重変動成分から回転体の異常の有無を確実に判別することができる。
【００４５】
請求項９記載のジェットファンにあっては、吊設部材または規制部材のいずれかに設けた荷重検出手段から得られる荷重変動成分と引張荷重成分から、それぞれ回転体の異常の有無を判別できるとともに支持構造の異常の有無を判別することができる。そこで、ジェットファンの回転体と支持構造の異常の有無をともに常時監視することができ、保守管理が容易である。
【００４６】
請求項１０ないし１２記載のいずれのジェットファンにあっても、引張荷重成分の大きさから支持構造の異常の有無を確実に判別することができる。
【００４７】
請求項１３記載のジェットファンにあっては、荷重検出手段から得られる荷重変動成分により、ジェットファンの固有振動数を検出し、この固有振動数の変化から支持構造の異常を判別できる。そこで、荷重変動成分から回転体の異常の有無と支持構造の異常の有無をともに監視することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図２５と図２６で示すジェットファンの構造で正常状態の支持構造において、羽根車に種種の重さのアンバランスウエイトを付加した場合の風上側の規制部材２６ａの荷重変動を示すグラフである。
【図２】風上側の１本の吊設部材２０ｃの荷重変動を示すグラフである。
【図３】風下側の１本の吊設部材２０ｄの荷重変動を示すグラフである。
【図４】風下側の規制部材２６ｂの荷重変動を示すグラフである。
【図５】風下側の他の１本の吊設部材２０ｂの荷重変動を示すグラフである。
【図６】風上側の他の１本の吊設部材２０ａの荷重変動を示すグラフである。
【図７】図１なし図６に示す各吊設部材および規制部材のアンバランスウエイトの重さと荷重変動の関係を示すグラフである。
【図８】図２５と図２６で示すジェットファンの構造で、羽根車などの回転体が正常な状態において、風上側の１本の吊設部材２０ｃのターンバックルを緩めた場合のその吊設部材２０ｃの引張荷重に対する他の吊設部材および規制部材の引張荷重のグラフである。
【図９】風上側の他の１本の吊設部材２０ａのターンバックルを緩めた場合のその吊設部材２０ａの引張荷重に対する他の吊設部材および規制部材の引張荷重のグラフである。
【図１０】本発明のジェットファンの第１実施例の構造を示す図である。
【図１１】図１０の歪みゲージ式ロートセルの検出出力を処理する一例のブロック回路図である。
【図１２】荷重変動成分を示す図である。
【図１３】本発明のジェットファンの第２実施例のブロック回路図である。
【図１４】本発明のジェットファンの第３実施例のブロック回路図である。
【図１５】図１２の荷重変動成分を正側を包絡線検波した検波出力を示す図である。
【図１６】本発明のジェットファンの第４実施例のブロック回路図である。
【図１７】図１６の周波数分析手段から得られる荷重変動成分のスペクトラム図である。
【図１８】本発明のジェットファンの第５実施例のブロック回路図である。
【図１９】本発明のジェットファンの第６実施例のブロック回路図である。
【図２０】本発明のジェットファンの第７実施例の構造を示す図である。
【図２１】図２０の歪みゲージ式ロードセルの検出出力を処理する一例のブロック回路図である。
【図２２】本発明のジェットファンの第８実施例のブロック回路図である。
【図２３】１本の吊設部材を緩めてその引張荷重を徐々に小さなものとしたときの固有振動数の変化を示す一例である。
【図２４】本発明の第９実施例の歪みゲージ式ロードセルの検出出力から固有振動数の変化を求めて支持構造の異常の有無を判別する一例のブロック回路図である。
【図２５】従来のジェットファンの支持構造の一例を円筒状ケーシングの横から見た図である。
【図２６】図２５のジェットファンを軸方向から見た図である。
【符号の説明】
１０ジェットファン
１２円筒ケーシング
１６トンネル天井壁
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ吊設部材
２６ａ，２６ｂ規制部材
３０歪みゲージ式ロードセル
３４荷重変動検出手段
３６引張荷重検出手段
３８，４６，５０，５４，６０，６４，６８，７２，７８比較手段
４０駆動モータ
４２羽根車
４４警報手段
４８計数手段
５２包絡線検波手段
５６周波数分析手段
５８，６２演算手段
６６バンドパスフィルタ
７０減算手段
７４ウィインドコンパレータ手段
７６固有振動数検出手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a jet fan that can detect when an abnormality occurs in a rotating body such as an impeller of a jet fan that is suspended from a tunnel ceiling wall in a road tunnel. The present invention also relates to a jet fan that can detect an abnormality such as looseness in a support structure such as a suspension member or a regulating moving material of the jet fan.
[0002]
[Prior art]
In order to ventilate the inside of the road tunnel, a jet fan is installed suspended from the tunnel ceiling wall of the road tunnel. An example of a conventional jet fan support structure for suspending and installing the jet fan will be described with reference to FIGS. 25 and 26. FIG. FIG. 25 is a view of an example of a conventional jet fan support structure as viewed from the side of a cylindrical casing. FIG. 26 is a view of the jet fan of FIG. 25 as viewed from the axial direction.
[0003]
25 and 26, the side support members 14a, 14b, and 14c are formed on the two side outer walls at the axially central portion of the cylindrical casing 12 of the jet fan 10 as viewed from the axial direction and shifted axially on both sides. , 14d, and the side suspension members 18a, 18b, 18c, 18d are provided on the tunnel ceiling wall 16 at substantially the upper position. Then, the corresponding side support members 14a, 14b, 14c, 14d and the side suspension members 18a, 18b, 18c, 18d are respectively connected by the suspension members 20a, 20b, 20c, 20d. Further, the top support members 22a and 22b are respectively provided on the tops of the end outer walls at both ends in the axial direction of the cylindrical casing 12, and the top suspension member 24a is provided on the tunnel ceiling wall 16 obliquely above in the axial direction. , 24b are provided. Then, the corresponding top support members 22a and 22b and the top suspension members 24a and 24b are connected to the restriction members 26a and 26b, respectively. Further, the drive motor 40 is disposed in the cylindrical casing 12, and the impeller 42 is fixed to the rotation shaft of the drive motor 40. And if the drive motor 40 is drive | operated, the impeller 42 will rotate and ventilation will be performed in the direction of the arrow of FIG.
[0004]
By the way, in the jet fan, the rotating body such as the impeller 42 is balanced, and if it is in a normal state, no significant vibration or noise is generated during operation. However, if an imbalance occurs in the rotating body due to foreign matter or the like adhering to the impeller 42, abnormal vibration occurs during operation, and the rotating body itself may be damaged by this vibration. In addition, abnormal vibration of the rotating body is transmitted to the support structure, and there is a risk that the bolts and nuts that connect and fix the suspension members 20a, 20b, 20c, and 20d of the support structure and the regulating members 26a and 26b may loosen. In particular, if any of the suspension members 20a, 20b, 20c, and 20d is loosened, the corresponding load becomes a burden on the other suspension members. In extreme cases, the suspension members 20a, 20b, 20c, 20d and the regulating members 26a and 26b may be damaged, and the jet fan 10 may fall and cause a serious accident.
[0005]
When the support structure of the jet fan 10 is in a normal state, the weight of the jet fan 10 is supported by the suspension members 20a, 20b, 20c, and 20d, and the cylindrical casing 12 is axially supported by the restriction members 26a and 26b. The swinging up and down is restricted. Of course, a large tensile load sufficient to support the weight of the jet fan 10 is applied to the suspension members 20a, 20b, 20c, and 20d. The lengths of the regulating members 26a and 26b are adjusted by lightly tightening the turnbuckle, and the tensile load is not zero, but is slightly smaller than the tensile load acting on the hanging members 20a, 20b, 20c, and 20d. Value.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional jet fan 10, it is necessary to periodically inspect and confirm whether foreign matters such as the impeller 42 are attached, whether the impeller 42 is damaged, and whether the support structure is loose. However, the jet fan 10 is suspended at a high position in the road tunnel, and the inspector cannot visually inspect from the road. For this reason, an inspector must get on the work vehicle and check from a high place. For this purpose, traffic regulation in the road tunnel is necessary, and the inspection work becomes large, and there is a problem that frequent inspections cannot be performed due to time restrictions.
[0007]
The present invention has been made in view of the circumstances of such a conventional jet fan, and an object of the present invention is to provide a jet fan that can easily detect an abnormality of a rotating body such as an impeller. It is another object of the present invention to provide a jet fan that can easily detect abnormalities such as loose support structures.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve such an object, the jet fan of the present invention supports the weight of the jet fan by connecting the outer wall of the axial center portion of the cylindrical casing and the tunnel ceiling wall at a substantially upper position thereof with a suspension member. In addition, in the jet fan having a support structure that restricts the swing of the cylindrical casing by connecting the outer wall of the both ends of the cylindrical casing in the axial direction and the tunnel ceiling wall at an obliquely upper position in the axial direction with a regulating member, At least one of the suspension member and the regulating member is provided with load detection means for detecting a load, load fluctuation detection means for obtaining a load fluctuation component from the detection output of the load detection means is provided, and rotation from the load fluctuation component A discriminating means for discriminating abnormalities of the body is provided.
[0009]
Then, a tensile load detection unit that obtains a tensile load component from the detection output of the load detection unit may be provided, and a second determination unit that determines abnormality of the support structure from the tensile load component may be provided.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 shows the load fluctuation of the windward regulating member 26a when the unbalanced weights of various weights are added to the impeller in the normal support structure of the jet fan structure shown in FIGS. It is a graph. FIG. 2 is a graph showing the load fluctuation of one hanging member 20c on the windward side. FIG. 3 is a graph showing the load fluctuation of one hanging member 20d on the leeward side. FIG. 4 is a graph showing the load variation of the leeward regulating member 26b. FIG. 5 is a graph showing the load variation of the other suspending member 20b on the leeward side. FIG. 6 is a graph showing the load variation of the other suspending member 20a on the windward side. FIG. 7 is a graph showing the relationship between the weight of the unbalanced weight of each suspension member and the regulating member shown in FIGS. FIG. 8 shows the structure of the jet fan shown in FIGS. 25 and 26. When the rotating body such as an impeller is in a normal state and the turnbuckle of one suspending member 20c on the windward side is loosened, the suspension is as shown in FIG. It is a graph of the tensile load of the other suspended member and the control member with respect to the tensile load of the member 20c. FIG. 9 is a graph of the tensile load of the other suspended members and the regulating member with respect to the tensile load of the suspended member 20a when the turnbuckle of the other suspended member 20a on the windward side is loosened. FIG. 10 is a diagram showing the structure of the first embodiment of the jet fan of the present invention. FIG. 11 is a block circuit diagram of an example for processing the detection output of the strain gauge funnel of FIG. FIG. 12 is a diagram illustrating a load fluctuation component. 10, the same or equivalent members as those shown in FIGS. 25 and 26 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
[0011]
First, as shown in FIGS. 1 to 6, when the inventors operate by adding unbalanced weights of various weights to the impeller 42 of the jet fan 10, each suspension member is caused by vibration of the impeller 42. Changes in load fluctuations occurring in 20a, 20b, 20c, 20d and the regulating members 26a, 26b were clarified through experiments. That is, as shown in FIG. 7, the suspension members 20 a, 20 b, 20 c, and 20 d increase with the increase in the weight of the unbalance weight, but the load fluctuation component once decreases, but then increases. And the same tendency as the suspending members 20a, 20b, 20c, and 20d is recognized in the regulating member 26b on the leeward side, but is not as remarkable as the suspending members 20a, 20b, 20c, and 20d. In addition, the windward side regulation member 26a initially increases in the middle without any change and does not change again. In FIG. 7, the amplitude of the load fluctuation is shown as a peak-to-peak value of the total amplitude.
[0012]
Further, the inventors act on the other remaining suspension members and the regulating members 26a and 26b due to the loosening of any one of the suspension members 20a, 20b, 20c, and 20d that support the weight of the jet fan 10. The change in tensile load was clarified by experiment. That is, when the turnbuckle of one suspending member 20c is gradually loosened, as shown in FIG. 8, the tensile force of the suspending member 20b at the diagonally opposed position is reduced as the tensile load acting on the loosened suspending member 20c decreases. The load decreases, the tensile loads of the other two remaining suspending members 20a and 20b increase, and the tensile loads of the regulating members 26c and 26b increase. Further, when the turnbuckle of another hanging member 20a is gradually loosened, as shown in FIG. 9, the tensile load of the hanging member 20d at the diagonally opposed position decreases, and the other two remaining members The tensile load of the suspending members 20b and 20c increases, and the tensile load of both the regulating members 26a and 26b increases.
[0013]
Based on the results of these experiments, the inventors have determined whether or not the rotating body such as the impeller 42 is unbalanced from changes in the load fluctuations of the hanging members 20a, 20b, 20c, and 20d and the regulating members 26a and 26b. The knowledge that it can detect was obtained. Moreover, the knowledge that the slack of suspension member 20a, 20b, 20c, 20d can be detected from the change of the tensile load of suspension member 20a, 20b, 20c, 20 and control member 26a, 26b was acquired. Therefore, as shown in FIG. 10, a strain gauge type load cell 30 as a load detecting means is provided on one regulating member 26b on the leeward side. As shown in FIG. 11, the detection output from the strain gauge type load cell 30 is given to the amplification means 32, and the amplification output is given to the load fluctuation detection means 34 and the tensile load detection means 36. Here, the detected output of the strain gauge load cell 30 is obtained by superimposing a load variation as an AC component on a tensile load as a DC component. Therefore, only the load fluctuation component as shown in FIG. 12 is extracted from the detection output by the load fluctuation detection means 34. As a specific example, the load fluctuation detecting means 34 is a direct current blocking capacitor or a high-pass filter or the like. The tensile load detection means 36 averages the detection output, and is formed by a suitable smoothing circuit or integration circuit as a specific example. Then, the peak height of the amplitude of the load fluctuation detection means 34 is compared with a first reference value set in advance by the comparison means 38, and when the peak value exceeds the reference value, a signal is given to the alarm means 44. In the comparison means 38, as shown in FIG. 12, the peak height of the amplitude may be compared with either the upper limit reference value or the lower limit reference value. The comparison means 38 acts as a discrimination means for discriminating whether a rotating body such as the impeller 42 is abnormal. Further, the output of the tensile load detection means 36 is compared with a second reference value set in advance by the comparison means 46, and when the output of the tensile load component exceeds the second reference value, the signal is given to the alarm means 44. Here, the comparison unit 46 functions as a second determination unit that determines whether there is an abnormality in the support structure. Then, the alarm means 44 may issue a similar alarm signal by the outputs of the comparison means 38 and 46, or may issue a different alarm signal.
[0014]
In the above-described embodiment, the detection output of the distortion gate type load cell 30 has been described as being processed in an analog manner, but of course, it may be processed digitally. That is, the amplified output from the amplifying means 32 is sampled about 250 times per second, for example, and taken into the arithmetic means as a digital value, appropriately divided into a load fluctuation component and a tensile load component, Of course, they may be compared. Further, instead of the strain gauge type load cell 30, a strain gauge is directly attached to any one of the regulating members 26a, 26b and the hanging members 20a, 20b, 20c, 20d, and acts on the strain gauge. A load fluctuation component and a tensile load component may be detected.
[0015]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a block circuit diagram of a second embodiment of the jet fan of the present invention. In FIG. 13, the same or equivalent circuit blocks as in FIG.
[0016]
In the second embodiment, the structure for determining the presence or absence of abnormality of the rotating body from the load fluctuation component is different from the first embodiment, and the other structures are the same. In FIG. 13, the detection output of the strain gauge load cell 30 is amplified by the amplifying means 32 and given to the load fluctuation detecting means 34 and the tensile load detecting means 36, respectively, and the load fluctuation component and the tensile load component are extracted. The same as in the first embodiment. The method for determining the presence or absence of abnormality of the rotating body from the extracted load fluctuation component is different from the first embodiment as follows.
[0017]
The load fluctuation component output from the load fluctuation detection means 34 is compared with the first reference value by the comparison means 38, and the number of signals exceeding the first reference value is counted by the counting means 48. Further, the count value per predetermined time of the counting means 48 is compared with a third reference value set in advance by another comparing means 50, and when the count value exceeds the third reference value, a signal is given to the alarm means 44. Indicates that there is an abnormality in the rotating body. The comparing means 38 and 50 and the counting means 48 form a determining means.
[0018]
The determination of the presence or absence of abnormality of the rotating body by the determination means of the second embodiment is based on the following reason. First, as shown in FIG. 12, the load fluctuation component is composed of various frequency components, and the peak height of the amplitude is not constant, and sometimes the peak height is high like a beard. Therefore, if it is determined that there is an abnormality in the rotating body every time it exceeds the reference value with respect to the peak height of the beard, a stable determination cannot be obtained. Therefore, by counting the number of peak heights exceeding the reference value per predetermined time by the counting means 48, a larger count value can be obtained as the overall load fluctuation component is larger. Therefore, the magnitude of this count value is compared with the third reference value by the comparison means 50, and when the reference value is exceeded, it is determined that the rotating body is abnormal, and a signal is given to the alarm means 44. This second embodiment is suitable when the load fluctuation component is processed with a digital value.
[0019]
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 14 is a block circuit diagram of a third embodiment of the jet fan of the present invention. FIG. 15 is a diagram illustrating a detection output obtained by detecting the load fluctuation component of FIG. In FIG. 14, the same or equivalent circuit blocks as in FIGS. 11 and 13 are assigned the same reference numerals and redundant description is omitted.
[0020]
In the third embodiment, the structure for determining the presence or absence of abnormality of the rotating body from the load fluctuation component is different from the first and second embodiments, and the other structures are the same. In FIG. 14, the load fluctuation component output from the load fluctuation detection means 34 is given to the envelope detection means 52, the positive or negative envelope detection is performed, and the envelope detection output as shown in FIG. 15 is output. . In FIG. 15, the positive envelope detection output is compared with a fourth reference value set in advance by the comparison means 54, and when the reference value is exceeded, a signal is given to the alarm means 44. A discrimination means is formed by the envelope detection means 52 and the comparison means 54.
[0021]
In the third embodiment, even if the load fluctuation component is composed of various frequency components, an output corresponding to the magnitude of the power of the load fluctuation component can be obtained by detecting the envelope. Therefore, by comparing this with the fourth reference value, if a load fluctuation component exceeding a predetermined magnitude is detected, it is determined that there is an abnormality in the rotating body.
[0022]
Furthermore, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 16 is a block circuit diagram of a fourth embodiment of the jet fan of the present invention. FIG. 17 is a spectrum diagram of the load fluctuation component obtained from the frequency analysis means of FIG. In FIG. 16, the same or equivalent circuit blocks as in FIGS. 11, 13, and 14 are assigned the same reference numerals and redundant description is omitted.
[0023]
In the fourth embodiment, the amplified output of the amplifying means 32 is given to the frequency analyzing means 56 and the tensile load detecting means 36. The frequency analysis means 56 performs frequency analysis of each frequency component included in the load detection output as shown in FIG. 17, and the analysis result is given to the calculation means 58 to calculate the overall value. This overall value is calculated from the sum of the peak heights of the respective frequency components. As shown in FIG. 17A, in the state where no imbalance occurs in the rotating body, the peak height of each frequency component analyzed by the frequency analysis is extremely low, indicating that there is no vibration. The overall value calculated by the computing means 58 is also a low value of 0.011. However, in FIG. 17B in which an unbalanced weight is applied to the rotating body, the rotating body is unbalanced and vibration is generated, and the peak height of each frequency component analyzed by the frequency analysis means 56 is obtained. It is also highly indicated by the operating frequency and its harmonic components. The overall value obtained by the calculation means 58 is also a large value of 0.072. Therefore, by comparing the overall value with a preset fifth reference value by the comparison means 60, it is possible to determine whether or not the rotating body is abnormal. In the fourth embodiment, a block circuit diagram is configured assuming that the frequency analysis means 56 also extracts the load fluctuation component from the load detection output. However, as in the first embodiment, the load detection output is used as the load fluctuation detection means. 34, the load fluctuation component may be extracted, and the load fluctuation component may be provided to the frequency analysis means 56. The calculating means 58 and the comparing means 60 form a determining means for determining whether or not the rotating body is abnormal.
[0024]
Furthermore, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 18 is a block circuit diagram of a fifth embodiment of the jet fan of the present invention. In FIG. 18, the block circuit diagram is exactly the same as FIG. 16, but the operation of the computing means is different. In FIG. 18, the same or equivalent circuit blocks as in FIG.
[0025]
In the fifth embodiment of FIG. 18, from the frequency components analyzed by the frequency analysis means 56, the peak height of each frequency component within a narrow bandwidth centered on the operating frequency is calculated by the calculation means 62, for example. Calculate the total value. Then, the calculated value is compared with the sixth reference value by the comparison means 64. The calculating means 62 and the comparing means 64 form a determining means.
[0026]
In the fifth embodiment, when an imbalance occurs in the rotating body, vibration of the operating frequency at which the rotating body is rotated is generated. Therefore, whether there is an abnormality in the rotating body from the magnitude of the load fluctuation component of this basic operating frequency. Can be determined.
[0027]
Further, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 19 is a block circuit diagram of a sixth embodiment of the jet fan of the present invention. In FIG. 19, the same or equivalent circuit blocks as in FIG.
[0028]
In the sixth embodiment shown in FIG. 19, the amplified output of the amplifying means 32 is given to the load fluctuation detecting means 34 and the tensile load detecting means 36. Then, the load fluctuation component output from the load fluctuation detection means 34 is given to the bandpass filter 66, and for example, only the frequency component within a narrow bandwidth centered on the operation frequency is extracted, and the extracted frequency component of the frequency component is extracted. The comparison unit 68 compares the magnitude with a preset seventh reference value. The band pass filter 66 and the comparison means 68 form a discrimination means.
[0029]
In the sixth embodiment, the presence or absence of abnormality of the rotating body can be determined by the magnitude of the load fluctuation component of the operating frequency caused by the unbalance of the rotating body as in the fifth embodiment. In the fifth and sixth embodiments, the frequency component given to the comparison means 64 and 68 is not limited to the load fluctuation component of the operating frequency, and may be a harmonic component of the operating frequency. Further, the comparison is not limited to the frequency component of one bandwidth, and the sum of the frequency components of the respective bandwidths of the operation frequency and its harmonics may be given to the comparison means 64 and 68.
[0030]
In any of the first to sixth embodiments, the strain gauge type load cell 30 is provided on the leeward regulating member 26b. Therefore, an embodiment in which a strain gauge type load cell 30 is provided on one suspending member 20a on the windward side will be described below.
[0031]
A seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 20 is a view showing the structure of a seventh embodiment of the jet fan of the present invention. FIG. 21 is a block circuit diagram of an example for processing the detection output of the strain gauge type load cell of FIG. 20 and FIG. 21, the same or equivalent members as those in FIG. 10 and FIG.
[0032]
As shown in FIG. 20, the jet fan structure of the seventh embodiment of the present invention is provided with a strain gauge type load cell 30 on one suspending member 20a on the windward side. Note that the strain gauge type load cell 30 may be provided on any one of the other suspending member 20c on the windward side and the two suspending members 20b and 20d on the leeward side. Then, as shown in FIG. 21, the amplified output of the amplifying means 32 is given to the load fluctuation detecting means 34 and the tensile load detecting means 36. Then, the preset eighth reference value is subtracted from the tensile load component from the tensile load detecting means 36 by the subtracting means 70, and the absolute value of the subtracted value is compared with the ninth reference value by the comparing means 72. The eighth reference value is set as a tensile load component according to the detection output of the strain gauge load cell 30 in the normal state of the support structure. The magnitude of the absolute value output from the subtracting means 70 becomes large when an abnormality occurs in the support structure. Therefore, when the tensile load component of the detection output of the strain gauge load cell 30 deviates greatly from the normal state and exceeds the ninth reference value, it is determined that the support structure is abnormal. In the seventh embodiment, the subtracting means 70 and the comparing means 72 form second discriminating means for discriminating abnormality of the support structure. In addition, as shown in FIGS. 8 and 9, the tensile load component applied to the strain gauge type load cell 30 provided in any one of the suspension members 20a, 20b, 20c, and 20d as in the seventh embodiment may be large. If so, it may be smaller. In any case, since it becomes a value different from the tensile load component in the normal state, the presence or absence of abnormality may be determined from the magnitude of the change.
[0033]
An eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 22 is a block circuit diagram of another example for processing the detection output of the strain gauge type load cell of FIG. In FIG. 22, the same or equivalent members as in FIG.
[0034]
In the eighth embodiment of FIG. 22, the tensile load component of the tensile load detection means 36 is given to the window comparator means 74. An upper limit reference value and a lower limit reference value are set in advance in the window comparator means 74. When the magnitude of the tensile load component exceeds or falls below the upper limit reference value, a signal is given to the alarm means 44. Anomalies in the support structure are indicated. The wind comparator means 74 forms the second discrimination means.
[0035]
In the above embodiment, the presence or absence of abnormality in the support structure is determined from the change in the tensile load component. However, if an abnormality occurs in the support structure, the rigidity of the support structure changes, and the natural vibration of the jet fan 10 changes. Therefore, it is possible to determine whether or not there is an abnormality in the support structure from the change in the natural vibration.
[0036]
A ninth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 23 is an example showing a change in natural frequency when one hanging member is loosened and its tensile load is gradually reduced. FIG. 24 is a block circuit diagram for determining the presence or absence of an abnormality in the support structure by obtaining a change in the natural frequency from the detection output of the strain gauge type load cell of the ninth embodiment of the present invention. The strain gauge type load cell 30 may be provided on the regulating member as shown in FIG. 10, or may be provided on the hanging member as shown in FIG.
[0037]
First, as shown in FIG. 23, when one suspension member is loosened and its tensile load is gradually reduced, a resonance phenomenon occurs when the rotational speed decreases when the drive motor 40 is stopped. I did an experiment. The rotational speed of the drive motor 40 is higher than the natural frequency of the jet fan 10 having a normal support structure. Therefore, when the drive motor 40 is stopped and its rotational frequency is changed and decreased to coincide with the natural frequency of the jet fan 10, the vibration is increased by the resonance phenomenon, so that the natural frequency can be detected. In FIG. 23, (A) shows a change in the motor rotation speed with respect to time after the drive motor 40 is stopped. (A) to (f) detect the time point at which the resonance phenomenon occurs by sequentially changing the tensile load of the suspension member. In particular, the time point at which the resonance phenomenon occurs does not change at 1215 rotations, and the natural vibration occurs. The number is also shown to be unchanged. However, when the tensile load is further reduced to almost zero, as shown in (g), the resonance phenomenon occurs at 1095 revolutions, indicating that the natural frequency has changed. Therefore, the natural frequency is recorded in advance while the support structure is normal, and the natural frequency at that time is periodically detected. If both natural frequencies match, it is normal, and if they do not match, the support structure is abnormal. Can be determined.
[0038]
In FIG. 24, the detection output of the strain gauge load cell 30 is amplified by the amplifying means 32, and the amplified output is given to the load fluctuation detecting means 34, and the load fluctuation component is supplied to the comparing means 38 and the natural frequency detecting means 76. Given. The comparison means 38 is a determination means for determining whether or not there is an abnormality in the rotating body as in the first embodiment. As shown in FIG. 23, the natural frequency detecting means 76 appropriately detects the natural frequency at that time from the resonance phenomenon. Then, the natural frequency detected by the natural frequency detecting means 76 is compared by the comparing means 78 with the natural frequency when the support structure measured in advance is normal. If the natural frequency from the natural frequency detecting means 76 does not match the natural frequency in the normal state, a signal is given to the alarm means 44 from the comparing means 78, indicating that the support structure is abnormal.
[0039]
In the ninth embodiment, the amplified output of the amplifying means 32 may be frequency analyzed by the frequency analyzing means 56 as in the fourth embodiment, and the natural frequency may be detected by the natural vibration detecting means 76 from the frequency analysis result. In the above embodiment, the natural frequency is detected from the load fluctuation component included in the detection output of the strain gauge type load cell 30, but an acceleration type vibration sensor is provided on any suspended member and the natural frequency is detected from the output. The frequency may be detected. Further, the resonance phenomenon is not limited to the one that causes the resonance phenomenon due to the decrease in the rotation speed due to the stop of the drive motor 40, and the resonance phenomenon may be caused by the increase in the rotation speed due to the activation of the drive motor 40. Further, in the ninth embodiment, since a tensile load component is not required to determine whether or not the support structure is abnormal, an acceleration type vibration sensor capable of detecting only vibration is provided instead of the strain gauge type load cell 30. You may make it discriminate | determine the presence or absence of abnormality of a rotary body and a support structure from the output.
[0040]
In the seventh to ninth embodiments, even if the strain gauge type load cell 30 is provided on the suspension member, the detection output by the strain gauge type load cell 30 includes the load fluctuation component. Needless to say, the presence or absence of an abnormality such as a rotating body can be determined as in the example.
[0041]
In the above embodiment, the configuration for determining the abnormality of the rotating body from the detection output of the load detection means and determining the presence or absence of the abnormality of the support structure is not limited to the above embodiment, and the detection output of the load detection means is directly Alternatively, it may be amplified and input to a computer, and the presence or absence of abnormality in the rotating body and the support structure may be determined by digital processing using an appropriate program.
[0042]
【The invention's effect】
Since the jet fan of the present invention is configured as described above, the following advantageous effects are obtained.
[0043]
In the jet fan according to claim 1, it is possible to determine the presence or absence of abnormality of a rotating body such as an impeller from a load fluctuation component obtained from a load detection unit provided on either the hanging member or the regulating member. . Therefore, it is possible to always monitor the presence or absence of abnormality of the rotating body. Moreover, it is not necessary to regulate traffic in the road tunnel in which the jet fan is suspended for checking whether there is an abnormality, and maintenance inspection and management are easy.
[0044]
In any of the jet fans according to claims 2 to 8, the presence or absence of abnormality of the rotating body can be reliably determined from the load fluctuation component.
[0045]
In the jet fan according to claim 9, the presence or absence of abnormality of the rotating body can be determined from the load fluctuation component and the tensile load component obtained from the load detection means provided on either the hanging member or the regulating member. Whether or not the support structure is abnormal can be determined. Therefore, both the rotating body of the jet fan and the presence or absence of abnormality in the support structure can be constantly monitored, and maintenance management is easy.
[0046]
In any of the jet fans according to claims 10 to 12, the presence or absence of abnormality in the support structure can be reliably determined from the magnitude of the tensile load component.
[0047]
In the jet fan according to the thirteenth aspect, it is possible to detect the natural frequency of the jet fan from the load fluctuation component obtained from the load detecting means, and to determine the abnormality of the support structure from the change in the natural frequency. Therefore, it is possible to monitor both the presence / absence of abnormality of the rotating body and the presence / absence of abnormality of the support structure from the load fluctuation component.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows the load fluctuation of a windward regulating member 26a when an unbalanced weight of various weights is added to an impeller in the support structure in a normal state with the jet fan structure shown in FIGS. It is a graph.
FIG. 2 is a graph showing the load fluctuation of one hanging member 20c on the windward side.
FIG. 3 is a graph showing the load fluctuation of one hanging member 20d on the leeward side.
FIG. 4 is a graph showing the load variation of the leeward regulating member 26b.
FIG. 5 is a graph showing a load variation of another hanging member 20b on the leeward side.
FIG. 6 is a graph showing a load variation of another suspending member 20a on the windward side.
7 is a graph showing the relationship between the weight of the unbalanced weight of each suspension member and the regulating member shown in FIG.
FIG. 8 shows the structure of the jet fan shown in FIGS. 25 and 26. When the rotating body such as an impeller is in a normal state and the turnbuckle of one suspending member 20c on the windward side is loosened, It is a graph of the tensile load of the other suspended member and the control member with respect to the tensile load of the member 20c.
FIG. 9 is a graph of the tensile load of another suspension member and the regulating member with respect to the tensile load of the suspension member 20a when the turnbuckle of the other suspension member 20a on the windward side is loosened.
FIG. 10 is a diagram showing the structure of a first embodiment of the jet fan of the present invention.
11 is a block circuit diagram of an example for processing the detection output of the strain gauge funnel cell of FIG. 10; FIG.
FIG. 12 is a diagram showing a load fluctuation component.
FIG. 13 is a block circuit diagram of a second embodiment of the jet fan of the present invention.
FIG. 14 is a block circuit diagram of a third embodiment of the jet fan of the present invention.
15 is a diagram showing a detection output obtained by detecting an envelope of the load fluctuation component in FIG. 12 on the positive side.
FIG. 16 is a block circuit diagram of a jet fan according to a fourth embodiment of the present invention.
17 is a spectrum diagram of a load fluctuation component obtained from the frequency analysis means of FIG.
FIG. 18 is a block circuit diagram of a fifth embodiment of the jet fan of the present invention.
FIG. 19 is a block circuit diagram of a jet fan according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 20 is a view showing the structure of a seventh embodiment of the jet fan of the present invention.
FIG. 21 is a block circuit diagram of an example for processing the detection output of the strain gauge type load cell of FIG. 20;
FIG. 22 is a block circuit diagram of an eighth embodiment of the jet fan of the present invention.
FIG. 23 is an example showing a change in natural frequency when one hanging member is loosened and its tensile load is gradually reduced.
FIG. 24 is a block circuit diagram of an example for determining the presence or absence of abnormality in the support structure by obtaining the change in the natural frequency from the detection output of the strain gauge type load cell of the ninth embodiment of the present invention.
FIG. 25 is a view of an example of a conventional jet fan support structure as viewed from the side of a cylindrical casing.
26 is a view of the jet fan of FIG. 25 as viewed from the axial direction.
[Explanation of symbols]
10 Jet fan
12 Cylindrical casing
16 Tunnel ceiling wall
20a, 20b, 20c, 20d Hanging member
26a, 26b regulating member
30 strain gauge load cell
34 Load variation detection means
36 Tensile load detection means
38, 46, 50, 54, 60, 64, 68, 72, 78 Comparison means
40 Drive motor
42 impeller
44 Alarm means
48 counting means
52 Envelope detection means
56 Frequency analysis means
58, 62 computing means
66 Band pass filter
70 Subtraction means
74 Window comparator means
76 Natural frequency detection means

Claims

The outer wall of the axial center part of the cylindrical casing and the tunnel ceiling wall at a substantially upper position thereof are connected by a suspension member to support the weight of the jet fan, and the outer walls of both ends of the cylindrical casing in the axial direction and In a jet fan having a support structure that restricts swinging of the cylindrical casing by connecting a tunnel ceiling wall obliquely above in the axial direction with a restriction member, a load is applied to at least one of the suspension member and the restriction member A load detecting means for detecting the load, a load fluctuation detecting means for obtaining a load fluctuation component from the detection output of the load detecting means, and a discriminating means for discriminating an abnormality of the rotating body from the load fluctuation component. Characteristic jet fan.

2. The jet fan according to claim 1, wherein the determination unit is configured to determine that the rotating body is abnormal when the load fluctuation component exceeds a preset upper limit reference value or falls below a lower limit reference value. Characteristic jet fan.

2. The jet fan according to claim 1, wherein the determination unit detects the number of times the load variation component exceeds or falls below a predetermined upper limit reference value within a predetermined time, and the number of detections is a predetermined number. A jet fan configured to determine that the rotating body is abnormal when a reference number of times is exceeded.

2. The jet fan according to claim 1, wherein the determination unit performs envelope detection on a positive side or a negative side of the load fluctuation component, and the envelope detection output exceeds a preset upper limit reference value or a lower limit reference value. A jet fan configured to discriminate that the rotating body is abnormal when below.

2. The jet fan according to claim 1, wherein the discriminating unit frequency-analyzes the load fluctuation component by a frequency analyzing unit, and further calculates an overall value by summing the peak heights of the respective frequency components by an arithmetic unit. The jet fan is configured so that the rotating body is determined to be abnormal when is larger than a preset reference value.

2. The jet fan according to claim 1, wherein the discriminating unit frequency-analyzes the load fluctuation component by a frequency analyzing unit, and further, when the peak height of a predetermined frequency component is larger than a preset reference value, the rotating body The jet fan is characterized in that it is configured so as to be determined as abnormal.

2. The jet fan according to claim 1, wherein the determination unit extracts a predetermined frequency component from the load fluctuation component by a band pass filter, and a peak height of the predetermined frequency component is larger than a preset reference value. A jet fan configured to discriminate that the rotating body is abnormal.

8. The jet fan according to claim 6, wherein the predetermined frequency component is set to an operating frequency of the rotating body.

9. The jet fan according to claim 1, further comprising: a tensile load detection unit that obtains a tensile load component from a detection output of the load detection unit, and determining a second abnormality of the support structure from the tensile load component. A jet fan characterized by comprising a discrimination means.

10. The jet fan according to claim 9, wherein the load detection unit is provided on any of the regulating members, and the second determination unit is configured such that when the tensile load component exceeds a preset reference value, the support structure is A jet fan characterized in that it is determined to be abnormal.

10. The jet fan according to claim 9, wherein the load detecting means is provided on any one of the suspension members, and the second determining means is a tensile load measured in advance in a normal state of the tensile load component and the support structure. A jet fan configured to determine that the support structure is abnormal when an absolute value of a difference from a component exceeds a preset reference value.

10. The jet fan according to claim 9, wherein the load detection unit is provided in any one of the suspension members, and the second determination unit is configured such that the tensile load component exceeds a preset upper limit reference value or a lower limit reference value. The jet fan is configured to discriminate that the support structure is abnormal when the value is less than.

The jet fan according to claim 5 or 6, wherein vibration increases due to a resonance phenomenon at a natural frequency of the jet fan with respect to a change in the rotational speed of the drive motor when the jet fan is started or stopped. Provided is a natural frequency detection means for detecting the natural frequency from the peak height of each frequency component frequency-analyzed by the frequency analysis means, and the natural frequency detected by the natural frequency detection means and the support structure A jet fan comprising: a second discriminating means for discriminating that the support structure is abnormal when there is a change in comparison with a natural frequency measured in advance in a normal state.