JP2006195520A - 設計支援方法及び設計支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 空調用ダクト設計において、ＣＡＤ図面を作成することなく、専門的な知識、経験を有さなくても、容易に効率よくダクト設計を行うことを可能にする。
【解決手段】 空調用ダクト設計等に使用される本発明の設計支援装置（１０）は、計算処理を行うコンピュータ（１）と、設計計算プログラム、基本設計データ等を記憶していて且つ計算結果等の計算処理データを記憶可能な記憶装置（４）と、目視で計算処理状況等を確認可能な表示装置（２）と、施工図面等の図示されたデータ又は記載されたデータ等の設計データを読みとるための読取装置（５）とを具備する。前記図示されたデータ又は記載されたデータ等の設計データは、手書きされるか、又は印刷される等のＣＡＤデータではない形態のデータであって良く、このデータを読取装置により読み取って自動的に計算する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、流体の流通する流路の設計に適用され、流路の設計支援方法及びそれを実施するための設計支援方法及びその方法を実施するための装置に係り、特には空調システムの設計支援方法及び装置に係り、より特別には空調システムのダクト設計の圧力損失の計算に適用される設計支援方法及び装置に関する。

空調システム（設備）の設計において、空調装置自体の容量、空調装置の具備する送風機（ファン）の容量（風量、静圧等）を決定するに当たって、空調システムのダクト仕様が決定されることが必要である。即ち一般的に送風機の風量は、送風機の静圧によって変化するが、静圧はダクトの寸法、長さ等により変化するからである。又、空調装置の容量についても送風機の風量、従ってダクト設計により変化する。空調装置においては一般的に、送風機は１基具備され、空調空気は多数の吹き出し口へ複雑に分岐したダクトを介して供給され、更に戻りのダクトを介して送風機へ環流するので、ダクト又は管路系統は複雑なものになる。

従って、ダクトの管路（流路）抵抗は一般的に、試行錯誤を経て、手間のかかる計算により求めることとなり、コンピュータにより計算されることが必要である。この様なダクト設計（計算）及び空調システム設計の従来技術として、提案されるものがある（例えば、特許文献１参照）。
上記の従来例のダクト空調システム（設備）の設計支援装置５０について図５に示しており、該設計支援装置５０の構成を示すブロック図である。設計支援装置５０は、計算処理するコンピューター１と、設計意図に応じた設計データを記憶している記憶装置４と、画面を有する表示装置２と、この表示装置に入力する入力装置３を備える。前記記憶装置４から選択したデータを表示装置２に表示させ、その表示の必要箇所に必要なデータを入力装置３により入力することにより、コンピューター１により自動的に計算して、住宅の各室の吹出口、吸込口の風量及び全圧力損失が自動的に計算でき、ダクト空調システムの設計ができる。また、計算結果をプリンタ等の出力装置６に出力することも可能である。記憶装置４には、計算プログラムが記憶されており、更には構成要素の抵抗係数等のデータも記憶されている。

この様な従来技術においてはコンピュータを用いて、吹出口、吸込口の風量や全圧力損失を自動的に計算することを目的としたものである。しかし、計算を実施するために、機器、形態等をコンピュータ上に入力する必要があり、ダクトレイアウトが複雑になると煩雑な操作が必要となる問題が生じている。

また、別の従来技術として提案されるものがある（例えば、特許文献２参照）。この従来例では、ＣＡＤで作成されたデータをもとに圧力損失が計算される。これは、既にコンピュータ上に形状（長さ、曲がり方）、部品等の圧力損失を計算するための必要な情報がデジタルデータとして入力されていることになる。この従来例においては、そもそもデータがＣＡＤで作成されなければならないという、複雑且つ特殊な作業が必要である。更には、ワークシートを作成して、ＣＡＤ図からデータを抽出し、ワークシートに書き込む等の作業が必要であり、やはり煩雑な作業が必要となる。
また、ダクトの抵抗計算をコンピュータで自動的に実施する別の従来技術がある（例えば、特許文献３参照）が、本発明の提案を開示するものではない。

特開平１０−１８７７８５号 特開２００２−９２０５４号 特開２００２−２３５９４０号

本発明は、上述した事情に鑑みなされたもので、施工図面より、機器、形態を自動認識することにより、入力操作を低減し、また得られた計算結果より目標となる全圧力損失となるよう、部材を自動選択し専門的な知識、経験を有さなくても、容易に効率よくダクト設計を行う方法及びそれを実施するための設計支援装置を提供することを目的とする。

本発明は、空調用ダクト等の流路設計において、手書き、もしくはプリントしてある図面から形状、部品情報を読み取ることで、ＣＡＤ図面を作成することなく、圧力損失を計算できる設計支援方法又は装置を提供することを別の目的としている。

本発明の請求項１の形態では、上述した目的を達成するために、空調用ダクト設計等に使用される設計支援装置（１０）は、計算処理を行うコンピュータ（１）と、設計計算プログラム、基本設計データ等を記憶していて且つ計算結果等の計算処理データを記憶可能な記憶装置（４）と、目視で計算処理状況等を確認可能な表示装置（２）と、施工図面等の図示されたデータ又は記載されたデータ等の設計データを読みとるための読取装置（５）とを具備する。前記図示されたデータ又は記載されたデータ等の設計データは、手書きされるか、又は印刷される等のＣＡＤデータではない形態のデータであることを特徴とする。

この様に構成することにより、空調用ダクト設計において、ＣＡＤデータを使用せず、機器、形態を施工図面より、施工用図面に適当なマーキング（色等）による自動認識を行うこと、及び目標の全圧力損失になるように部材の自動選択を行うことを可能にして、施工図面より、機器、形態を自動認識することにより入力操作を低減する。更に得られた計算結果から目標となる全圧力損失となるように部材を自動選択可能であるので、専門的な知識、経験を有さなくても、容易に効率よくダクト設計を行うことが出来る。

本発明の請求項２の形態では、上記請求項１の形態において、空調用ダクト設計、空調用冷媒配管設計等の流体の流通する流路設計に使用可能なことを特徴とする。
本形態によれば、本発明の適用可能な用途をより具体化する。

本発明の請求項３の形態では、上記請求項１又は２のいずれかの形態において、流体流路圧力損失計算を実施することを特徴とする。
本形態によれば、本発明の適用可能な用途の内容をより具体化する。

本発明の請求項４の形態では、前記請求項１から３のいずれか一項に記載の設計支援装置を用いて行う設計支援方法は、前記図示されたデータ又は記載されたデータ等の設計データを、前記読取装置（５）により読みとる読み取り手順と、前記読み取り手順で読み取ったデータをビットマップデータに変換する変換手順と、前記ビットマップデータから必要なデータを識別、選択するデータ選択手順と、前記データ選択手順において選択されたデータに基づいて計算する計算手順と、計算手順において計算された結果を表示する表示手順とを具備することを特徴とする。

本形態によれば、この様に構成することにより、空調用ダクト設計において、ＣＡＤデータを使用せず、機器、形態を施工図面より、施工用図面に適当なマーキング（色等）による自動認識を行うことが可能であり、施工図面より、機器、形態を自動認識することで入力操作を低減する。更に、専門的な知識、経験を有さなくても、容易に効率よくダクト設計を行うことが出来る。

本発明の請求項５の形態では、上記請求項４の形態において、前記計算手順は、管路等の流路抵抗損失計算を含むことを特徴とする。
本形態によれば、計算方法の内容をより具体化する。

本発明の請求項６の形態では、上記請求項５の形態において、流路抵抗損失の目標値を設定してコンピュータに入力する手順を更に具備しており、流路寸法は、前記計算手順において決定されることを特徴とする。
本形態によれば、目標の全圧力損失になるように部材の自動選択可能であるので、専門的な知識、経験を有さなくても、より容易に効率よくダクト設計を行うことが出来る。

本発明の請求項７の形態では、上記請求項４から６の形態のいずれか一項において、前記データ選択手順において、ビットマップデータから必要なデータを識別、選択する方法は、前記設計データとして表示されるデータの線の太さ及び／又は線の色により識別する手順を具備することを特徴とする。
本形態によれば、ビットマップデータからの必要なデータの識別、選択をより容易にする方法を開示する。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態の空調用ダクト設計支援装置及びそれを使用した設計支援方法を詳細に説明する。
図１は、本発明に係る空調用ダクト設計支援装置の第１の実施の形態の構成を説明するブロック図である。図１を参照すると、前に説明した図５に示される従来例の空調用ダクト設計支援装置の要素部分と同じ又は同様である図１の要素部分は、同じ参照符号により指定されている。

まず図１を参照すると、空調用ダクト設計支援装置１０の構成が示されている。本実施の形態の設計支援装置１０も、前述した従来例の設計支援装置５０と同様に、計算処理を行うコンピュータ１と、表示装置２と、設計データや計算プログラム等を記憶している記憶装置４と、設計条件等を手動入力するための入力装置３と、プリンタ等の出力装置６とを具備する。設計支援装置１０は更に形状の読み取り装置５を具備しており、読取装置５はコンピュータ１に接続される。読取装置５は手書又はプリントされた図面等のデータを読みとって、そのデータを情報としてコンピュータ１に送る。

空調用ダクト設計においては図２に示すような、基本施工図面を作成する。基本施工図面は建築物等の室内配置が記入されており、図２に示すように、部屋割りの壁、ドア、階段、棚等の備品、電路等が配置されている。この様な基本施工図面は本実施の形態において、手書き又はプリントされた図面で良く、ＣＡＤ図面でなくても良い。この様な基本施工図面に、室内空調ダクト施工図面として、ダクトを表す適当なマーキング（本例では、太線）１１，１２，１３，１４を施す。ダクト施工図面には、曲がり部、分岐部等を含むダクトの経路の他、吹き出し口位置及び初期設定寸法、初期設定ダクトサイズ等のダクトデータが記入される。

これらのダクト施工図面を読取装置５により形状ビットマップデータに変換し、ビットマップデータより、ダクトデータを抽出する。ダクトデータ抽出は、基本施工図のダクト以外の表示物と、ダクトを線の太さを変えることによって容易に他の線と区別出来る。ダクトの区別については、線の種類、線の色、表示線の材質、又はマークの使用等のこれとは別の種々方法による区別方法であっても良い。この際、ダクトの経路（長さ、曲がり）、部材の形状も前記の識別方法を使用して共に認識する。ダクト径については、径と例えば色を対応することで識別は可能であるが、本実施の形態においては、ダクト径については予め決定せず、初期設定値をマーキングし最終的に計算により決定する。吹き出し口、ダンパ等の構成要素の認識、識別は、色又は記載マーク等によって可能である。本実施の形態においては、部品等の情報は色により識別（例えば、配管は黒、分技部品は緑等）する。識別した形状等を一般的に知られている、圧力損失の計算式に置換え、全圧力損失を求める。計算には、例えば、エクセル等の汎用ソフトが用いられても良く、あるいは特別に作成されたプログラムであっても良い。

この様な、ダクト経路の管路抵抗損失計算の計算例について図３に示す。図３においては、計算結果が分かり易いようにダクト経路の構成要素を図示すると共に番号を付しており、各構成要素の仕様を対応してその下に表示している。図３の計算例は、室内排気（汚染空気）の経路の抵抗計算の出力例であり、清浄機の吸い込み口ｄ１より汚染空気を吸い込み清浄後、ダクトｄ２、ダクトｄ３を通り、集合又は分岐点ｄ４を経て、更にダクトｄ５を通り吹き出しｄ６より清浄化された空気を吹き出す。例えば、吸い込み口ｄ１では基本風量（ここでは、例えば４００ｍ３／ｍｉｎ）、ダクトｄ２においては風量、ダクト長さ、曲がり個数（ここでは、それぞれ４００ｍ３／ｍｉｎ、５ｍ、５個）が示される（以下同様）。図３の計算例のデータ部分に示すように、読みとったデータを表示して認識、確認することが好ましい。本実施の形態においては、基本風量は設計条件として、入力装置３により入力されるが、それ以外の計算例の値は、読取装置５により読みとられた抵抗計算の基礎データである。この結果、本計算例では圧力損失の合計値２０９４．２３Ｐａが算出される。

また、本実施の形態において、目標とする全圧力損失値になるように部材の寸法（ダクトサイズ）を変更し、最適な部材を選択することも可能であり、この場合の計算フローを図４に示す。図４に示す計算フローチャートにおいて、作業開始（Ｓ０）後、先ずステップ１（Ｓ１）において、施工図面へのダクト系統、仕様のマーキングが行われる。マーキングが終了後、ステップ２（Ｓ２）に進み、ここでは読取装置５による読みとりが行われると同時に、読みとりデータはコンピュータ（ＰＣ）１に送られてコンピュータ１においてビットマップへ変換される。次にステップ３（Ｓ３）に進み、前のステップ（Ｓ２）で得られたビットマップよりダクトの形状、部材サイズ等のダクト経路仕様データ選択され、認識される。次にステップ４（Ｓ４）に進み、読取装置５により読みとられたデータの確認のため、ダクト長さ、曲がり、部材等が表示装置２及び／又は出力装置６に表示され、作業は終了する（ステップ８：Ｓ８）。

ステップ４におけるデータ確認後、ステップ５（Ｓ５）に進む。ステップ５においては、基本風量等の計算（設計）条件を入力装置３により入力する。次のステップ６（Ｓ６）において目標圧力損失値を入力装置３により入力する。上記の条件でステップ７（Ｓ７）に進み、計算を実施する。この場合、計算プログラム、構成要素の抵抗係数等の基礎データは記憶装置４に記憶されているものとする。計算において、ダクトの抵抗損失は、初期設定されたダクトサイズにより先ず計算されるが、ステップ６において入力された目標圧力損失と比較し、損失抵抗が大き過ぎた場合は、予め決められた値だけダクトサイズを減少させて再度計算を繰り返し、目標圧力損失に実質的に収束するまで計算を行う。損失抵抗が小さ過ぎた場合は大き過ぎた場合の逆の操作により計算を行う。この様にして、目標の抵抗損失に収まるダクト系統の仕様を決定しても良い。
上記のごとく、本実施の形態においては、手書き、もしくはプリントしてある図面から形状、部品情報を読み取ることで、ＣＡＤ図面を作成することなく、圧力損失を計算できる。

本発明の第２の実施の形態では、本発明の設計支援装置１０を、例えばエアコン用冷媒配管等の配管設計に適用するものである。本発明の設計支援装置１０は、構成要素の基礎データを配管用にすることで、上記第１の実施の形態と実質的に同様に管路抵抗損失を求めて、冷媒配管の設計を実施することが出来る。本実施の形態においては、抵抗係数等の基礎データの値が冷媒配管用であれば、計算式、作業手順、計算手順は第１の実施の形態の場合と実質的に同様である。本実施の形態におけるエアコン冷媒配管の場合、金属配管、ゴムホース部の組み合わせで一般的に構成されるが、例えば、これらの配管材料をマーキングの色等と対応させることでそれぞれ識別が可能である。第２の実施の形態の設計支援装置の構成は第１の実施の形態の支援装置と実質的に同じであり、図１に示される構成である。作業の手順についても図４に示される計算フローチャート及び上記のその説明で説明できる。
この様に本発明の設計支援装置及びそれが実施する方法は、流体の流通するダクト、配管等の流路の設計に適用可能である。

次に上記実施の形態の効果及び作用について説明する。
本発明の第１の実施の形態の設計支援装置により以下の効果が期待できる。
・空調用ダクト設計において、機器、形態を施工図面より、施工用図面に適当なマーキング（色等）による自動認識を行うこと、及び目標の全圧力損失になるように部材の自動選択を行うことを可能にする。
・この結果、施工図面より、機器、形態を自動認識することにより入力操作を低減する。
・更に得られた計算結果から目標となる全圧力損失となるように部材を自動選択可能であるので、専門的な知識、経験を有さなくても、容易に効率よくダクト設計を行うことが出来る。
・また、設計作業においてＣＡＤを使用する必要がない。

次に上記実施の形態の効果及び作用について説明する。
本発明の第２の実施の形態の設計支援装置により、前記第１の実施の形態の効果に加えて以下の効果が期待できる。
・本発明が空調用ダクト設計以外の用途に適用可能であることを具体的に示す。

上記の説明において、本発明の装置及び方法の対象は、空調装置用ダクト設計あるいは空調装置用冷媒配管設計用として記載されたが、本発明はこれに限定されず、空調装置用以外の装置又は用途に適用されても良く、更には対象の流体は、液体、気体、又はそれらの混合流体でも、更にはこれとは別の流体であっても良く、また配管、ダクト以外の溝等の流体通路であっても良い。

また、上記において記載した、あるいは添付図面に示した実施の形態において、基本流量、初期ダクトサイズ、設計条件等のデータは入力装置により入力されたが、これらのデータが手書き、又は印刷されたものを読取装置により読みとることにより入力されても良い。
また、本発明において、設計計算として既知の手法、計算式を使用しても良い。

上記の実施の形態は本発明の例であり、本発明は、該実施の形態により制限されるものではなく、請求項に記載される事項によってのみ規定されており、上記以外の実施の形態も実施可能である。

図１は、本発明に係る空調用ダクト設計支援装置の第１の実施の形態の構成を説明するブロック図である。 図２は、空調用ダクト設計において作成される図式的な施工図面である。 図３は、本発明の第１の実施の形態の設計支援装置による、ダクト経路の管路抵抗損失計算の計算例を示す説明図である。 図４は、本発明の第１の実施の形態の作業あるいは計算フローを示すフローチャートである。 図５は、従来例の空調用ダクト設計支援装置の構成を説明するブロック図である。

符号の説明

１ コンピュータ
２ 表示装置
３ 入力装置
４ 記憶装置
５ 読取装置
６ 出力装置
１０ 設計支援装置

Claims (7)

1. 空調用ダクト設計等に使用される設計支援装置（１０）において、この設計支援装置（１０）は、
   計算処理を行うコンピュータ（１）と、
   設計計算プログラム、基本設計データ等を記憶していて且つ計算結果等の計算処理データを記憶可能な記憶装置（４）と、
   目視で計算処理状況等を確認可能な表示装置（２）と、
   施工図面等の図示されたデータ又は記載されたデータ等の設計データを読みとるための読取装置（５）と、
   を具備しており、
   前記図示されたデータ又は記載されたデータ等の設計データは、手書きされるか、又は印刷される等のＣＡＤデータではない形態のデータであることを特徴とする設計支援装置。
2. 空調用ダクト設計、空調用冷媒配管設計等の流体の流通する流路設計に使用可能なことを特徴とする請求項１に記載の設計支援装置。
3. 流体流路圧力損失計算を実施することを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の設計支援装置。
4. 前記請求項１から３のいずれか一項に記載の設計支援装置を用いて行う設計支援方法において、この方法は、
   前記図示されたデータ又は記載されたデータ等の設計データを、前記読取装置（５）により読みとる読み取り手順と、
   前記読み取り手順で読み取ったデータをビットマップデータに変換する変換手順と、
   前記ビットマップデータから必要なデータを識別、選択するデータ選択手順と、
   前記データ選択手順において選択されたデータに基づいて計算する計算手順と、
   計算手順において計算された結果を表示する表示手順と、
   を具備することを特徴とする設計支援方法。
5. 前記計算手順は、管路等の流路抵抗損失計算を含むことを特徴とする請求項４に記載の設計支援方法。
6. 流路抵抗損失の目標値を設定してコンピュータに入力する手順を更に具備しており、
   流路寸法は、前記計算手順において決定されることを特徴とする請求項５に記載の設計支援方法。
7. 前記データ選択手順において、ビットマップデータから必要なデータを識別、選択する方法は、前記設計データとして表示されるデータの線の太さ及び／又は線の色により識別する手順を具備することを特徴とする請求項４から６のいずれか一項に記載の設計支援方法。

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