CN100507278C

CN100507278C - 电动送风装置

Info

Publication number: CN100507278C
Application number: CN 200510117629
Authority: CN
Inventors: 大泷镇雄; 藤原慎二; 原田员宏
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-11-08
Filing date: 2005-11-07
Publication date: 2009-07-01
Anticipated expiration: 2025-11-07
Also published as: CN1773124A

Abstract

本发明提供一种电动送风装置，在预先检测到送风机负荷的大小的状态下测定送风机对于风扇转数的风量，在改变送风机负荷的大小的同时基于对其进行多次重复而得到的实验数据，求出计算对应送风机负荷的大小而用于排出目标风量的风扇转数的计算公式，在实际的运行中，首先进行用于检测送风机负荷的大小的运行，接着由计算公式计算用于排出目标风量的风扇转数，然后移动到根据计算所得到的风扇转数的运行。

Description

电动送风装置

技术领域

本发明涉及使用于与输出管连接的空调装置中的、对应于所连接的输出管的状态来供给冷却循环等所必要的空气的电动送风装置。

背景技术

现阶段，作为这种电动送风装置，进行所谓的反馈控制，即，监视平时风扇转数和给予电动机的PWM(脉冲宽度调制pulse widthmodulation)信号来算出风量，将算出的风量与目标风量进行比较，当两者之间存在差值的情况下，修正对电动机的控制信号。对于该技术的内容，例如在(日本专利)特开平7—301450号公报中(以下称专利文献1)中有所揭示。

图3是专利文献1中所述的现有技术的电动送风装置的流程图。在图3中，CFM_T为目标空气速率，CFM_A为实际空气速率，rpm为电动机速度信号的当前值，A和B为表示送风机特性的常数，E、F和G为表示电动机特性和用于响应于控制信号而控制电动机速度的单元的特性的常数。如图3所示，现有技术的电动送风装置的控制包括以下步骤，即：识别目标风量的步骤135，使用发送到现有电动机的PWM信号和风扇转数来算出风量的步骤140，对目标风量与算出风量进行比较的步骤145、150，根据其比较结果改变PWM值的步骤155、165，以及将改变的PWM值发送到电动机控制装置中的步骤160，其中，不断地循环进行从步骤135到步骤160的动作。

但是，因为由电动送风装置所发送的空气的流动必然会伴随着波动，所以在现有技术的电动送风装置中不能使目标风量与算出风量相一致来持续稳定地运行，而是经常在转数变动的情况下运行。而且，由于在反馈控制系统中包含有如电动机以及风扇等这种惯性较大的要素，所以有可能会发生动作过度的情况，在有些情况下还可能会发生波动增大，在转数幅度较大而上下波动的不稳定状态下进行运转的现象。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而提出的，其目的在于提供一种能够对应输出管的状态来确保目标风量，同时能够进行稳定的运行的电动送风装置。

为了解决上述问题，本发明的电动机送风机，包括：电动机、具有由所述电动机旋转驱动的风扇的送风机、和控制驱动所述电动机的控制装置。并且，所述控制装置包括：负荷检测部，检测并输出所述送风机的负荷的大小；转数计算部，根据从所述负荷检测部输出的所述送风机的负荷的大小和给予的目标风量，算出所述送风机排出目标风量时所必要的转数；转数切换部，根据来自所述转数计算部的输出，将风扇转数从预先决定的负荷检测转数切换为所述送风机排出目标风量时所必要的风扇转数；和时刻决定部，指示所述负荷检测部、所述转数计算部以及所述转数切换部动作的时刻，所述负荷检测部测定在所述负荷检测转数下的电动机输入电流，根据所述电动机输入电流而输出表示所述送风机的负荷的大小的值，所述转数计算部，利用根据送风机负荷的大小来计算排出目标风量的风扇转数的计算公式，基于从负荷检测部输出的表示送风机负荷的大小的值与目标风量值计算出排出目标风量值所需要的风扇转数，所述计算公式是基于预先在把握送风机负荷的大小的状态下、在将送风机负荷的大小保持为一定的同时测定送风机相对于风扇转数的风量，在改变送风机负荷的大小的同时反复进行多次该测定所得到的实验数据而求出的。

根据这样的结构，由于能够在运行开始前或者在负荷的状态发生变化的情况下，通过控制时刻决定部的动作而预先检测输出管的状况，对应于检测的输出管的状况，以排出目标风量的风扇转数来进行运行，所以能够不产生转数波动的增幅，进行稳定的风量控制运行。

附图说明

图1是本发明第一实施方式中的电动送风装置的框图。

图2是表示本发明第一实施方式的电动送风装置的风量与转数关系的图。

图3是现有技术电动送风装置的控制流程图。

具体实施方式

第一实施方式

一般地，在含有风扇的输出管中，如果决定了输出管的状态，则风量与风扇的转数成一定比例，根据输出管的状况而发生该关系的斜率(gradient)等变化。而且，如果能够以某种形式检测输出管的状态，则能够决定风量与转数的关系。这里，输出管的状况可以作为送风机的负荷来检测，送风机的负荷可以作为电动机的输出来检测。而且，由于电动机的输出同风扇的转数与转矩的乘积成比例，所以，如果转数一定，则可以由电动机的转矩来检测输出管的状态。此外，在直流电动机的情况下，因为转矩与输入电流成比例关系，所以能够通过测定电动机的输入电流来检测电动机转矩。从而，就能够通过测定电动机的输入电流来检测输出管的状态。

本发明是基于表示从以规定转数旋转时的电动机输入电流求出的送风机的负荷的大小的值(以下称为“送风机负荷变量”)来检测输出管的状况。其中，规定转数是预先决定的，在测定送风机负荷变量时一定要以该转数来运行送风机。

也就是说，由预先决定的规定转数运行电动机，进行测定电动机输入电流的负荷检测运行，通过这样，输出管状况作为送风机负荷变量来检测。而且，基于预先从送风机的特性而制作的实验公式，根据输出管的状况来计算用于排出目标风量的风扇转数。然后，通过控制驱动应该以该转数旋转风扇的电动机，来实现不进行经常的反馈控制且稳定的风量控制运行。

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。其中，本发明并不限于该实施方式。

图1是本发明第一实施方式中的电动送风装置1的框图。

在图1中，本发明的电动送风装置1包括电动机25、送风机20、和控制装置10。

电动机25供给使送风机20旋转时所必要的驱动力。在本实施例中使用直流无刷电动机。电动机25的输出轴与送风机20直接连接。

送风机20通过构成送风路径的输出管系统15而与空气流通。在本实施方式中使用多叶片式((西洛可)sirocco)风扇。

控制装置10由可变电动机控制部30、风量控制部35、以及系统控制部40构成。

可变电动机控制部30响应由风量控制部35产生的控制信号Fo来控制电动机的转数。此外，检测电动机的转数而将电动机转数信号Rm供给到风量控制部35。

风量控制部35包括时刻决定部100、负荷检测部105、转数计算部110、转数切换部120、和控制信号供给部90。

时刻决定部100在规定的时刻使负荷检测部105动作。

负荷检测部105接受来自时刻决定部100的信号，输出负荷检测旋转信号Tra，使电动机25以负荷检测转数旋转。而且，测定此时的电动机输入电流Im，并基于其来输出送风机负荷变量Tra。

系统控制部40响应于必要的空调能力来改变能力可变压缩机(未图示)的运行能力，将与该压缩机运行能力相对应的风量作为目标风量Q而供给到转数计算部110。

转数计算部110将从负荷检测部105输出的送风机负荷变量Tra与从系统控制部40所发送的目标风量Q代入到后述的计算公式a，由此计算出用于排出目标风量Q的风扇转数，而且，作为风扇转数信号Fr而输出。

转数切换部120基于从转数计算部110输出的风扇转数信号Fr，将输入到控制信号供给部90的转数信号Fs从负荷检测旋转信号Fra切换为风扇运行旋转信号Fr。

控制信号供给部90向可变速度电动机控制部30供给转数控制信号Fo，使来自转数切换部120的Fs与来自可变电动机控制部30的电动机转数信号Rm一致。

这里，计算公式a按照以下的顺序决定。

(1)通过测定以预先决定的负荷检测转数运行送风机时的电动机输入电流来检测送风机的负荷状态，求出送风机负荷变量。

(2)在保持送风机负荷变量为一定的状态下，改变风扇转数，而且，测定送风机相对于各个风扇转数的风量。

(3)由最小二乘法求出通过上述实验所得到的送风机的风量与风扇转数之间的关系，作为计算公式a。

作为送风机负荷变量也可以直接使用电动机输入电流的值，也可以如电动机输入电流对于定额电流的比例那样，使用从电动机输入电流所明确决定的值。

其中，输出管系统15是用于将空气分配于应该调节的规定领域而使用的导管。输出管系统15例如可以设置在建筑物内，向所希望的房间供给流通的空气。输出管系统15内的空气静压受输出管的形状及长度、节气闸(damper)45、过滤器50、以及热变换器55所影响。

以下，对上述结构的电动送风装置1的动作与作用加以说明。

首先，当从时刻决定部100发送指示时，通过电动机25以规定的速度旋转而使送风机20旋转。送风机20的旋转稳定后，转数计算部110测定从负荷检测部105输出的送风机负荷变量Tra。此时，送风机负荷变量Tra反映由输出管系统15内的空气静压、输出管的形状和长度、过滤器50、以及热变换器55所决定的输出管的状况。

图2是表示与上述计算公式a相符合情况下的送风机的风量与风扇转数之间关系的特征图。如图2所示，送风机的风量与风扇转数之间存在比例关系。而且，这些直线的斜率随着送风机负荷变量Tra的值(Tra1～Tra4)而变化。

例如，假定负荷检测转数为600r/min，如果使用送风机负荷变量Tra与风量Q来表示转数Fr，则计算公式a可以由下式表示。

Fr＝—642.75+6.0837Tra+19598.1/Tra+(—121.96+1.819Tra+4134.1/Tra)Q

其中，Fr是转数(r/min)，Tra是送风负荷变量，Q是风量(m³/min)。

存储所测定的送风机负荷变量Tra，将由系统控制装置40所发送的目标风量信号Q代入由上式所表示的计算公式a，能够计算出目标风量时的运行转数Fr。而且，通过将与该转数相对应的控制信号Fo发送到可变速电动机控制部30，就能够使目标风量通过输出管。

根据这样的结构，由于能够在预先检测出输出管的状况后，以对应于与该状况相吻合的目标风量的转数来运行送风机20，所以能够将风量调整为与连接的输出管的状况相对应的目标风量，并且能够进行稳定的运行。

其中，只要负荷检测部105、转数计算部110、转数切换部120顺次动作即可，在分别接受前段的输出而顺次起动的情况，以及通过时刻决定部等其它控制装置所顺序起动的情况下等，都能够达到本发明的目的。

此外，时刻决定部100也可以在电动送风装置1的运行开始时动作，由此可以不使用另外的方法检测空调装置1设置时输出管的状况，而在运行开始时自动检测。例如，在运行开关接通时开始负荷检测运行，在压缩机(未图示)运行前预先测定送风机负荷变量Tra，检测输出管的状况。

而且，还可以在时刻决定部100中定期地检测输出管的状况。例如，每天12点开始负荷检测运行，测定送风机负荷变量Tra，到第二天的12点进行存储，由此能够也对应于输出管系统15内的过滤器50中对于流过的风的流量的抵抗增大情况下的状况变化。

而且，也可以是时刻决定部100当在输出管系统15内流过的空气的状态变化时动作，负荷检测部105的动作开始。在由此使连接输出管分支且安装节气闸的情况下，也能够检测节气闸的开闭状况。

以上，本发明的电动送风装置，由于能够根据输出管的状况来确保目标风量，所以能够适用于输出管式的空调机等。

Claims

1.一种电动送风装置，其特征在于，包括：

电动机；

送风机，具有由所述电动机旋转驱动的风扇；和

控制装置，控制驱动所述电动机，其中，

所述控制装置包括：

负荷检测部，检测并输出所述送风机的负荷的大小；

转数计算部，根据从所述负荷检测部输出的所述送风机的负荷的大小和给予的目标风量，计算并输出所述送风机排出目标风量时所必要的风扇转数；

转数切换部，根据来自所述转数计算部的输出，将风扇转数从预先决定的负荷检测转数切换为所述送风机排出目标风量所必要的风扇转数；和

时刻决定部，指示使所述负荷检测部、所述转数计算部以及所述转数切换部动作的时刻，

所述负荷检测部测定在所述负荷检测转数下的电动机输入电流，根据所述电动机输入电流而输出表示所述送风机的负荷的大小的值，

所述转数计算部，利用根据送风机负荷的大小来计算排出目标风量的风扇转数的计算公式，基于从负荷检测部输出的表示送风机负荷的大小的值与目标风量值计算出排出目标风量值所需要的风扇转数，

所述计算公式是基于预先在把握送风机负荷的大小的状态下、在将送风机负荷的大小保持为一定的同时测定送风机相对于风扇转数的风量，在改变送风机负荷的大小的同时反复进行多次该测定所得到的实验数据而求出的。

2.根据权利要求1所述的电动送风装置，其特征在于：

所述转数计算部根据与所述送风机的负荷无关而决定的多个值、表示所述送风机的负荷大小的值、以及给予的目标风量值，来计算出所述送风机排出目标风量所必要的风扇转数。

3.根据权利要求1所述的电动送风装置，其特征在于：

所述电动机是直流电动机。

4.根据权利要求1所述的电动送风装置，其特征在于：

所述时刻决定部在所述电动送风装置运行开始时工作。

5.根据权利要求1所述的电动送风装置，其特征在于：

所述时刻决定部在每个一定时间动作。

6.根据权利要求1所述的电动送风装置，其特征在于：

所述时刻决定部在所述送风机中的负荷的大小发生较大改变时动作。