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JP-2026077278-A - 測定装置及び空気調和装置

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Abstract

【課題】送風機の送風温度を非接触で正確に検出する。 【解決手段】測定装置（50）は、羽（12）が回転することにより空気を送風する送風機（10）の送風温度と、羽（12）の回転速度とを測定する。測定装置（50）は、羽（12）に設けられ、前記送風温度に応じて強磁性と常磁性の相転移を生じる磁性体（51）と、羽（12）の周辺に設けられ、磁性体（51）による磁場の変化を検知して電気信号を出力する磁場検知部（52）と、磁場検知部（52）から出力された前記電気信号に基づき、前記送風温度及び前記回転速度を求める算出部（53）とを備える。 【選択図】図１

Inventors

  • 佐藤 大輔
  • ▲甘▼▲蔗▼ 寂樹
  • 清本 光

Assignees

  • ダイキン工業株式会社
  • 国立大学法人 東京大学

Dates

Publication Date
20260513
Application Date
20241025

Claims (11)

  1. 羽（12）が回転することにより空気を送風する送風機（10,10A,10B）の送風温度と、前記羽（12）の回転速度とを測定する測定装置（50）であって、 前記羽（12）に設けられ、前記送風温度に応じて強磁性と常磁性の相転移を生じる磁性体（51）と、 前記羽（12）の周辺に設けられ、前記磁性体（51）による磁場の変化を検知して電気信号を出力する磁場検知部（52）と、 前記磁場検知部（52）から出力された前記電気信号に基づき、前記送風温度及び前記回転速度を求める算出部（53）と を備える 測定装置。
  2. 請求項１の測定装置（50）において、 前記羽（12）の周辺に設けられた磁石（54）をさらに備える、 測定装置。
  3. 請求項２の測定装置（50）において、 前記磁石（54）は、永久磁石である、 測定装置。
  4. 請求項２の測定装置（50）において、 前記磁石（54）は、電磁石である、 測定装置。
  5. 請求項２の測定装置（50）において、 前記磁石（54）は、前記磁場検知部（52）に設けられる、 測定装置。
  6. 請求項１の測定装置（50）において、 前記磁場検知部（52）は、ソレノイドコイル（52a）を含み、前記磁性体（51）による磁場の変化によって前記ソレノイドコイル（52a）が生じる誘導起電力の変化を前記電気信号として出力し、 前記算出部（53）は、前記誘導起電力の大きさに基づき前記送風温度を求めると共に前記誘導起電力の時間変化に基づき前記回転速度を求める、 測定装置。
  7. 請求項１の測定装置（50）において、 前記磁場検知部（52）は、ガウスメータ（52b）を含み、当該ガウスメータ（52b）が検出した前記磁性体（51）による磁場の変化を前記電気信号として出力し、 前記算出部（53）は、前記磁性体（51）による磁場の大きさに基づき前記送風温度を求めると共に前記磁性体（51）による磁場の時間変化に基づき前記回転速度を求める、 測定装置。
  8. 請求項１の測定装置（50）において、 前記羽（12）は、第１羽（12a）と第２羽（12b）とを含み、 前記磁性体（51）は、第１キュリー温度を有する第１磁性体（51a）と、前記第１キュリー温度と異なる第２キュリー温度を有する第２磁性体（51b）を含み、 前記第１羽（12a）に前記第１磁性体（51a）が設けられ、 前記第２羽（12b）に前記第２磁性体（51b）が設けられる、 測定装置。
  9. 請求項１の測定装置（50）において、 前記羽（12）は複数設けられ、 前記送風機（10,10A,10B）の回転バランスが保持されるように、複数の前記羽（12）のうち２つ以上の羽（12a,12b,12c）にそれぞれ前記磁性体（51）が設けられる、 測定装置。
  10. 請求項１～９のいずれか１項の測定装置（50）を備えた空気調和装置。
  11. 請求項１０の空気調和装置において、 前記送風機（10B）が内部に設けられた空調室内機（1）を備え、 前記送風機（10B）から前記空調室内機（1）の吹き出し口（2b）を経由して空気が送風される、 空気調和装置。

Description

本開示は、測定装置及び空気調和装置に関するものである。 特許文献１には、空調空気の給気温度を測定する温度計が開示されている。このような温度計として、従来、熱電対又はサーモグラフィ等が用いられてきた。 特開２００６－６４３１０号公報 図１は、実施形態１の測定装置が送風機に設置された様子を示す模式図である。図２は、実施形態１の測定装置において送風機の送風温度と羽の回転速度とを求める様子を示す模式図である。図３は、実施形態１の変形例１の測定装置が送風機に設置された様子を示す模式図である。図４は、実施形態１の変形例２の測定装置が送風機に設置された様子を示す模式図である。図５は、実施形態１の変形例３の測定装置が送風機に設置された様子を示す模式図である。図６は、実施形態２の測定装置が送風機に設置された様子を示す模式図である。図７は、実施形態３の測定装置が空調室内機に設置された様子を示す模式図である。 本開示の実施形態について図面を参照しながら説明する。以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、或いはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。尚、図面において、同一の符号は同一の構成要素を表わすが、長さ、幅、厚さ、深さ等の図面上の寸法は、図面の明瞭化及び簡略化のために実際の尺度から適宜変更されており、実際の相対寸法と対応しない場合がある。 （実施形態１） ＜測定装置＞ 図１に示す実施形態１の測定装置（50）は、羽（12）が回転することにより空気を送風する送風機（10）の送風温度と、羽（12）の回転速度とを測定する。本例では、送風機（10）は軸流ファンであり、モータにより回転駆動されるハブ（11）と、ハブ（11）に設けられた複数の羽（12）と、ハブ（11）及び羽（12）を外周側から囲むケーシング（13）とを備える。図１では、ハブ（11）に３枚の羽（12）を設ける場合を例示しているが、羽（12）の枚数は特に限定されない。 尚、本開示では、ハブ（11）の回転軸心（モータ駆動軸）の延びる方向を「軸方向」と記載し、「軸方向」と直交する方向を「径方向」と記載し、回転軸回りの方向を「周方向」と記載する。 測定装置（50）は、羽（12）に設けられた磁性体（51）と、羽（12）の周辺に設けられた磁場検知部（52）と、算出部（53）とを備える。 磁性体（51）は、送風機（10）の送風温度に応じて強磁性と常磁性の相転移（磁気相転移）を生じる。詳しくは、送風機（10）を通る空気の温度が磁性体（51）のキュリー温度よりも低ければ、磁性体（51）は強磁性を示し、送風機（10）を通る空気の温度が磁性体（51）のキュリー温度以上であれば、磁性体（51）は常磁性を示す。磁性体（51）に磁気相転移が生じると、磁性体（51）が形成する磁場が変化する。磁性体（51）の材質は、例えばGd5SixGe4-x等のガドリニウム含有物である。磁性体（51）は、例えば、複数の羽（12）のうちの少なくとも１つの羽（12）におけるケーシング（13）の近傍に設けられる。 磁場検知部（52）は、磁性体（51）による磁場の変化を検知して電気信号を出力する。磁場検知部（52）は、磁性体（51）が生じる磁場を検知可能な位置、例えば、羽（12）が回転する範囲の近傍のケーシング（13）に設けられる。磁場検知部（52）は、ハブ（11）の回転軸心近傍に設けられてもよいし、或いは、磁性体（51）が生じる磁場を検知できる位置であれば、送風機（10）の外部に設けられてもよい。 算出部（53）は、磁場検知部（52）から出力された電気信号に基づき、送風機（10）の送風温度及び羽（12）の回転速度を求める。算出部（53）は、例えば、送風機（10）のコントローラに設けられる。算出部（53）を含むコントローラは、例えばコンピュータ及びその周辺装置から構成され、コンピュータ等のハードウェアと、そのコンピュータが実行するプログラム等とによって機能する。 測定装置（50）は、羽（12）の周辺に設けられた磁石（54）をさらに備えてもよい。磁石（54）は、磁性体（51）が温度変化によって失った磁性を回復させると共に磁性体（51）による磁場の変化を増幅する。磁石（54）は、永久磁石であってもよいし、或いは、電磁石であってもよい。磁石（54）は、磁性体（51）の磁性回復及び磁性体（51）による磁場変化の増幅が可能な位置、例えば、羽（12）が回転する範囲の近傍のケーシング（13）に設けられる。磁石（54）は、ハブ（11）の回転軸部分に設けられてもよいし、或いは、磁性体（51）の磁性回復及び磁性体（51）による磁場変化の増幅が可能となる位置であれば、送風機（10）の外部に設けられてもよい。 ＜送風温度の測定＞ 磁場検知部（52）は、ソレノイドコイル（52a）を含み、磁性体（51）による磁場の変化によってソレノイドコイル（52a）が生じる誘導起電力の変化を電気信号として出力する。ソレノイドコイル（52a）の両端は、例えば送風機（10）のコントローラに内蔵された電圧計等の電圧測定装置に接続される。羽（12）が回転すると、羽（12）に設けられ磁性体（51）も羽（12）と共に移動するので、磁性体（51）と磁場検知部（52）との位置関係が変化し、磁場検知部（52）（ソレノイドコイル（52a））の周囲の磁場が変化する。この磁場の変化によって、ソレノイドコイル（52a）は誘導起電力を発生し、その発生した誘導起電力の大きさ及び変化の間隔が電圧測定装置で測定され、測定された電圧値が算出部（53）に入力される。尚、磁石（54）は固定されており、磁場検知部（52）に対して移動しないので、磁石（54）による磁場の変化は生じない。 算出部（53）は、磁場検知部（52）から電気信号として出力された誘導起電力の大きさに基づき送風機（10）の送風温度を求めると共に、当該誘導起電力の時間変化に基づき羽（12）の回転速度を求める。 図２は、磁場検知部（52）から電気信号として出力された誘導起電力を例示する。図２に示すように、誘導起電力（ピーク）が発生する間隔から、羽（12）の回転周期（回転速度）が得られる。また、磁性体（51）では温度に応じて磁化が変化するので、ソレノイドコイル（52a）が生じる誘導起電力の大きさ（ピークの振幅）から、送風機（10）の送風温度が得られる。但し、誘導起電力の大きさと送風温度との関係は、羽（12）の回転速度に依存して変化する。そこで、羽（12）の回転速度に応じた、誘導起電力の大きさと送風温度との関係を予め取得しておき、当該関係を用いて、計測された誘導起電力の大きさから送風温度を求める。誘導起電力の大きさと送風温度との関係は、実測によって取得してもよいし、或いは、計算式を用いて取得してもよい。羽（12）の回転速度が、例えば、「弱」、「強」、「急」の三段階で変化する場合、当該三段階の回転速度のそれぞれについて、誘導起電力の大きさと送風温度との関係を取得すればよい。 ＜実施形態１の特徴＞ 本実施形態の測定装置（50）では、強磁性と常磁性の相転移を生じる磁性体（51）を羽（12）に設け、磁性体（51）による磁場の変化を磁場検知部（52）により検知し、磁場検知部（52）からの出力に基づき、算出部（53）で送風機（10）の送風温度を求める。このため、送風温度を非接触で検出できる。また、磁性体（51）として、測定対象温度付近で強磁性と常磁性の相転移を生じる物質を用いることによって、磁場の変化つまり誘導起電力の変化が大きく測定されるので、送風温度を正確に測定することができる。さらに、磁性体（51）のキュリー温度（転移温度）が参照温度として機能することから、測定装置（50）の校正を頻繁に行うことなく、正確な温度測定を行うことができる。 以上に説明したように、本実施形態の測定装置（50）は、送風機（10）の羽（12）の回転と、送風機（10）を通る空気自体が持つ微小な熱とを利用して、環境発電を行いながら送風機（10）の送風温度を検出する温度センサ（エネルギーハーべスティングセンサ）として機能する。 尚、本実施形態の測定装置（50）では、送風機（10）の送風温度を非接触で検出できるので、測定対象である送風機（10）の運転を妨げずに、温度測定を行うことができる。 また、本実施形態の測定装置（50）では、送風機（10）の送風温度と共に羽（12）の回転速度を測定できることから、送風機（10）の周りの気流の流れを予測できる。 本実施形態の測定装置（50）において、羽（12）の周辺に設けられた磁石（54）をさらに備えると、磁性体（51）が温度変化によって失った磁性を回復させることができると共に磁性体（51）による磁場の変化を増幅することができる。この場合、磁石（54）が永久磁石であると、電磁石を用いる場合と比べて、より簡単な構成で、磁性体（51）の磁性回復及び磁性体（51）による磁場変化の増幅を行うことができる。また、磁石（54）が電磁石であると、磁石（54）の磁力の大きさを容易に調節することができる。 本実施形態の測定装置（50）において、磁場検知部（52）は、ソレノイドコイル（52a）を含み、磁性体（51）による磁場の変化によってソレノイドコイル（52a）が生じる誘導起電力の変化を電気信号として出力し、算出部（53）は、誘導起電力の大きさに基づき送風温度を求めると共に誘導起電力の時間変化に基づき回転速度を求めてもよい。これにより、磁場検知部（52）にガウスメータを用いる場合と比べて、測定装置（50）を低コストで製造することができる。 ＜実施形態１の変形例１＞ 本変形例の測定装置（50）が、図１に示す前記実施形態１の測定装置（50）と異なっている点は、図３に示すように、磁石（54）が磁場検知部（52）に設けられることである。尚、図３において、前記実施形態１の測定装置（50）と同じ構成要素には同じ符号を付している。 本変形例の測定装置（50）によると、前記実施形態１の測定装置（50）と同様の効果に加えて、次のような効果を得ることができる。すなわち、磁石（54）が磁場検知部（52）に設けられるため、簡単な構成で、磁性体（51）の磁性回復及び磁性体（51）による磁場変化の増幅を行うことができる。例えば、磁場検知部（52）にソレノイドコイル（52a）を設ける場合、磁石（54）として、ソレノイドコイル（52a）の起電力を増幅させるための永久磁石を用いてもよい。 ＜実施形態１の変形例２＞ 本変形例の測定装置（50）が、図１に示す前記実施形態１の測定装置（50）と異なっている点は、図４に示すように、ソレノイドコイル（52a）に代えて、ガウスメータ（52b）が磁場検知部（52）に設けられることである。尚、図４において、前記実施形態１の測定装置（50）と同じ構成要素には同じ符号を付している。 本変形例の測定装置（50）では、磁場検知部（52）は、ガウスメータ（52b）が検出した磁性体（51）による磁場の変化を電気信号として出力し、算出部（53）は、磁性体（51）による磁場の大きさに基づき、送風機（10）の送風温度を求めると共に磁性体（51）による磁場の時間変化に基づき羽（12）の回転速度を求める。 本変形例の測定装置（50）によると、前記実施形態１の測定装置（50）と同様の効果に加えて、次のような効果を得ることができる。すなわち、磁場検知部（52）のガウスメータ（52b）から電気信号として出力される磁場の大きさは、羽（12）の回転速度には依存しないので、磁場検知部（52）にソレノイドコイル（52a）を用いる場合と比べて、送風機（10）の送風温度を簡単に求めることができる。 ＜実施形態１の変形例３＞ 前記実施形態１の測定装置（50）では、複数（図１の例示では３枚）の羽（12）のうちの１つの羽（12）に磁性体（51）を設けた