JPWO2019187003A1 - 状態推定装置と方法とプログラム - Google Patents

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Abstract

本発明は、冷凍ショーケース等の改変・改造や環境情報を取得するためのセンサの導入等を不要とし、冷凍ショーケースを既に導入している顧客店舗等においてフィルタ清掃の要否判定を簡易化する。状態推定装置は、冷蔵・冷凍設備の電源供給部での電流情報を取得する電流情報取得部と、前記冷蔵・冷凍設備が正常な状態での電流情報を保持する電流情報保持部と、取得した前記電流情報と、前記冷蔵・冷凍設備が正常な状態での電流情報からの変化度合いを導出する評価部と、前記変化度合いに基づき、前記冷蔵・冷凍設備のフィルタの目詰まり状態を推定し、前記フィルタの清掃の要否の判定を行うフィルタ清掃判定部と、前記フィルタの清掃が必要であるという判定結果に対してその旨を出力する出力部とを備える。

Description

本発明は、状態推定装置と方法とプログラム記録媒体に関する。
コンビニエンス・ストアやスーパーマーケット等の店舗には、冷蔵・冷凍食品を陳列するための冷蔵・冷凍設備（例えば冷凍ショーケース）が多く設置されている。
冷凍ショーケースの例として、例えば特許文献１や特許文献２等の記載が参照される。図１に、平型オープンショーケースの構成例を例示する。
図１において、エアダクト２１２の一端の供給口２１３から陳列室（オープンショーケース）２１５に冷風が供給され、エアダクト２１２の他端の吸引口２１４から空気（高温）が吸引され、蒸発機（エバポレータ）２０４で熱交換された低温空気が送風機２１１によって送風され供給口２１３から送出される。蒸発機２０４での熱交換の結果、冷媒（液体）は気化され低圧ガスが圧縮機（コンプレッサ）２０１に供給される。低圧ガスは圧縮機（コンプレッサ）２０１で圧縮されて高温高圧ガスとなる。高温高圧ガスは凝縮機（コンデンサ）２０２に供給され、低温水と熱交換されて高圧液とされ、膨張機２０３で膨張され、低圧液となる。膨張機２０３からの低圧液は蒸発機２０４に供給される。すなわち、圧縮機（コンプレッサ）２０１、凝縮機（コンデンサ）２０２、膨張機２０３、蒸発機２０４は冷凍サイクルを構成する。
蒸発機２０４の除霜運転時、バイパス弁２０５は開となり、圧縮機（コンプレッサ）２０１からの高温高圧ガスが蒸発機２０４に供給される。ヒータ方式の場合、除霜運転時、除霜用ヒータ２１０を動作させる。陳列室２１５の下側に設けた機械室には、上記冷凍サイクルを形成する圧縮機２０１、凝縮機２０２等の冷却機器や凝縮機２０２等を冷却する送風機２０８、制御装置２０９等が設置される。機械室の一方の側壁には外気を吸入するための外気取入口が形成されており、他方の側壁には廃熱口２０７が形成されている。外気取入口の近傍には塵埃を濾過するためのエアフィルタ２０６（フィルタともいう）が着脱自在に設置されている。なお、エアダクト２１２内の吸引口２１４側には、供給口２１３と吸引口２１４間の通風状況を監視するための風速計が設けられる場合もある。陳列室２１５あるいは、エアダクト２１２内の供給口２１３付近には、温度センサ（不図示）が設けられ、制御装置２０９では、温度制御動作（冷却運転のＯＮ、ＯＦＦ制御）を制御する。
冷凍ショーケース２０の故障で一番多い原因は、空冷型の凝縮機（コンデンサ）２０２のフィルタの目詰まりといわれている。フィルタ２０６がゴミやホコリで目詰まりすると冷却能力が低下し、放置し続けると、冷凍ショーケース２０の故障の原因となる。このため、冷凍ショーケース２０を使用する際には、フィルタ２０６の清掃が必要である。例えば、冷凍ショーケース２０のベンダー等により、一般に、１〜２週間に１回程度で定期的な清掃が推奨されているが、フィルタ２０６は店舗床面に近く、顧客店舗の環境や来客数等によってフィルタの目詰まりの進行にはばらつきがある。さらに、店舗従業員やアルバイトがフィルタの清掃を徒過してしまう場合も多々ある。
冷蔵・冷凍設備以外の装置を含めて、フィルタの清掃時を通知する手法として、各種手法が開示されている。
特許文献３には、光ドライブシステムの冷却機構のエアフィルタの清掃時期の把握手法が開示されている。電源によりドライブ本体が駆動された時間を累積して計数し、所定の時間が計数されると、エアフィルタの清掃時期（または交換時期）であることを通知する。
特許文献４には、空気清浄機又は冷暖房装置等の空気調和装置において、光によるフィルタ目詰まりを検出する手法が開示されている。発光・受光部を、フィルタおよび気流に対して適切に配置して、精度よく透過率の変化を検知でき、安定したフィルタの目詰まりの検出を可能としている。
特許文献５には、ファンまたはモータの回転数は、雰囲気温度やモータの巻線温度、電源電圧によっても変動するため、これのみでフィルタ目詰まりを検出すると誤差が大きいという課題に対して、換気送風装置のフィルタ前後の差圧測定によって、フィルタ目詰まりと判定する手法が開示されている。
特許文献６には、空気調和機のエアフィルタの清掃時期の検知手法が開示されている。エアフィルタを通過する空気量とファン回転数（またはその制御値）との関係から、正常／目詰まりの判定を行う。しかしながら、特許文献６の手法では、設備に設置する追加のセンサ等が必要である。このため、顧客店舗で使用している冷蔵・冷凍設備の導入は難しい。
特許文献７には、機器が使用される外気温と外気圧を計測することで、その使用環境を把握し、エアフィルタの目詰まり度合いを正確に判断することで、その使用環境に応じて、冷却ファンの回転数を制御したり、電源を遮断したり、使用者にエアフィルタの清掃や交換を促すサインを出すことのできる過熱保護装置及び該装置を備えたプロジェクターが開示されている。
特許文献８には、特定の運転のブロアーの電流値を計測し、フィルタの目詰まりに起因する電流の変化による、フィルタ目詰まりを検出することで、圧力センサ等の機器を使用せずに、フィルタの目詰まりの検出を可能にして、コストを下げることができるように工夫したフィルタ目詰まり検出機能を備えた床面清掃機が開示されている。特許文献８の手法では、電流を使用するのがファンのみであることから、冷蔵・冷凍設備に導入するには、該設備に、ファンのみの電流値を計測するセンサ等が必要である。顧客店舗で使用している冷蔵・冷凍設備への導入は難しい。
特許文献９には、ショーケースの、庫内温度と運転状況から、フィルタ清掃優先度の算出手法が開示されている。ショーケースの有する診断用内部情報・運転制御情報から、ショーケースの負荷率を算出し、負荷率の度合いから冷却装置の汚れ具合を把握する。しかしながら、内部診断用情報等へのアクセスは、冷蔵・冷凍設備等の設備メーカーの協力等が必要であり、情報収集のための装置も必要となる。
さらに特許文献１０には、収納部と前記収納部外の空間との間で通気可能な空気フィルタと、被冷却装置の消費電力を検出する消費電力検出部と、送風機の回転数を検出するする回転数検出部と、被冷却装置の部品の実装密度を算出する実装密度算出部を備え、消費電力が所定の閾値以下であり、かつ、送風機の回転数が所定の範囲内であって、収容部内の温度と収容部外の温度との差が、前記実装密度及び前記消費電力に依存する所定の閾値を超える場合に、空気フィルタの状態が目詰まりであると判定する構成が開示されている。特許文献１０においても、消費電力検出部以外に、送風機の回転数検出部、実装密度算出部等が必要とされる。
特開２００４−４５０１８号公報 特開２００８−１５１４５２号公報 特開平７−２６２７６６号公報 特開２０１４−６６４４６号公報 特開２００５−１０６３２３号公報 特開平８−２５７３３２号公報 特開２００８−２６２０３３号公報 特開２００６−２８８５１３号公報 特開２０１６−２２３７１１号公報 特開２０１１−２４９５２２号公報
設置環境等によって、冷凍ショーケース等冷蔵・冷凍設備のフィルタの目詰まり状態が、フィルタ清掃時期に達する時間（期間）は相違する。関連技術では、フィルタ清掃時期を通知するシステムを導入する場合、既存の冷蔵・冷凍設備や管理システムの改変、改造が必要とされる。例えば、冷蔵・冷凍設備の設置環境を考慮してフィルタ清掃時期を判定する場合、該設置環境（外部環境）を取得するためのセンサ等の設置が別途必要である。
エリア展開あるいは全国展開が行われるスーパーマーケット、コンビニ等の店舗において、導入済みの冷凍ショーケース等冷蔵・冷凍設備の改変、改造等は著しく困難である。すなわち、冷蔵・冷凍設備を既に導入している顧客店舗等においてフィルタ清掃時期を通知するシステムの導入を容易化し、導入を促進することは困難である。
本発明は、上記課題に鑑みて創案されたものであって、その目的は、冷蔵・冷凍設備等の改変・改造や環境情報を取得するためのセンサの導入等を不要とし、冷凍ショーケースを既に導入している顧客店舗等においてフィルタ清掃の要否判定を簡易化する装置、方法、プログラム記録媒体を提供することにある。
本発明の一形態によれば、冷蔵・冷凍設備の電源供給部での電流情報を取得する電流情報取得部と、前記冷蔵・冷凍設備が正常な状態での電流情報を保持する電流情報保持部と、取得した前記電流情報と、前記冷蔵・冷凍設備が正常な状態での電流情報からの変化度合いを導出する評価部と、前記変化度合いに基づき、前記冷蔵・冷凍設備のフィルタの目詰まり状態を推定し、前記フィルタの清掃の要否の判定を行うフィルタ清掃判定部と、前記フィルタの清掃が必要であるという判定結果に対してその旨を出力する出力部と、
を備えた状態推定装置が提供される。
本発明の一形態によれば、冷蔵・冷凍設備の電源供給部での電流情報を取得し、
取得した前記電流情報と、前記冷蔵・冷凍設備が正常な状態での電流情報からの変化度合いを導出し、
前記変化度合いに基づき、前記冷蔵・冷凍設備のフィルタの目詰まり状態を推定し、前記フィルタの清掃の要否の判定を行う状態推定方法が提供される。
本発明の一形態によれば、冷蔵・冷凍設備の電源供給部での電流情報を取得する処理と、
取得した前記電流情報と、前記冷蔵・冷凍設備が正常な状態での電流情報からの変化度合いを導出する処理と、
前記変化度合いに基づき、前記冷蔵・冷凍設備のフィルタの目詰まり状態を推定し、前記フィルタの清掃の要否の判定を行う処理と、をコンピュータに実行させるプログラムが提供される。本発明の一形態によれば、該プログラムを記録したプログラム記録媒体が提供される。このプログラム記録媒体は、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、又は、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable ROM）等の半導体ストレージ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）や、ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等の非一時的なコンピュータ読み出し可能な記録媒体（non-transitory computer readable recording medium）として提供される。
本発明によれば、冷蔵・冷凍設備の改変・改造や、環境情報を取得するためのセンサの導入等を不要とし、冷蔵・冷凍設備を既に導入している顧客店舗等においてフィルタ清掃の要否判定を簡易化することができる。
冷凍ショーケースの構成を例示する図である。 本発明の例示的な一実施形態の構成を例示する図である。 本発明の例示的な一実施形態を説明する流れ図である。 （Ａ）は、正常状態、（Ｂ）は外れ値ありの電流波形を説明する図である。 本発明の例示的な一実施形態の一例を説明する流れ図である。 本発明の例示的な一実施形態の別の例を説明する流れ図である。 （Ａ）はフィルタ清掃直後等の正常動作時の消費電力値の時系列パタン、（Ｂ）は、フィルタの目詰まりが進行した状態の消費電力値の時系列パタンを例示する図である。 フィルタが正常状態の時と、フィルタの目詰まりが進行した状態での間欠動作の関係を説明する図である。 フィルタが正常状態の時と、フィルタの目詰まりが進行した状態での冷凍サイクルの動作の関係を説明する図である。 フィルタが正常状態の時と、フィルタの目詰まりが進行した状態での消費電力値の測定結果を示す図である。 センサの別の例を説明する図である。 本発明の例示的な実施形態を説明する図である。
本発明の一形態について説明する。本発明の一形態によれば、冷蔵・冷凍設備の電源供給部（例えば分電盤、電源タップ等）から電流情報を取得し、取得した前記電流情報と、前記冷蔵・冷凍設備が正常な状態での電流情報からの変化度合いを導出し、前記変化度合いに基づき（例えば変化度合いと閾値等とに比較に基づき）、前記冷蔵・冷凍設備のフィルタの目詰まり状態を推定し、前記フィルタの清掃の要否の判定を行う。
本発明の一形態によれば、冷蔵・冷凍設備のフィルタ（空冷凝縮機のエアフィルタ）の清掃の要否判定には、電流情報を計測するだけでよい。すなわち、フィルタの目詰まり状態の推定を、例えば店舗設備の電力エネルギーを管理する管理システム側に実装することが可能とされる。このため、顧客店舗に設置されている冷蔵・冷凍設備の改変・改造はいっさい不要とされる。また、冷蔵・冷凍設備の環境情報を取得するためのセンサ（圧力センサ、温度センサ）等の導入は不要とされる。この結果、冷蔵・冷凍設備を既に導入している顧客店舗等において、フィルタ清掃の要否判定を簡易化可能としている。
＜実施形態１＞
図２は、本発明の例示的な実施形態１を説明する図である。以下では、冷蔵・冷凍設備として、図１を参照して説明した冷凍ショーケース２０を例に説明する（ただし、冷蔵・冷凍設備は、冷凍ショーケースに制限されるものでない）。以下では、図１も参照して、一実施形態を説明する。
図２において、センサ３０は、冷凍ショーケース２０の電源供給部に流れる電流情報（冷凍ショーケース２０の消費電流）を取得する。状態推定装置１０は、センサ３０で取得した電流値の時系列データを受け取る。
状態推定装置１０は、電流情報取得部１０１と、評価部１０２、電流情報保持部１０３、フィルタ清掃判定部１０４、出力部１０５を備えている。
電流情報取得部１０１は、センサ３０から電流情報（電流値の時系列データ）を取得し内部のバッファメモリ（不図示）等に一時的に記憶保持する。
評価部１０２は、電流情報保持部１０３に予め記憶保持されるフィルタが正常な状態での冷凍ショーケース２０の電流情報と、電流情報取得部１０１で今回取得した冷凍ショーケース２０の電流情報を電流波形に変換し、変化度合いを評価する。なお、変化度合いとしては、数値で定量評価してもよいし、変化度合いを、変化度大、変化度中、変化度小、相違無し等のカテゴリ（ランク）分けして表現するようにしてもよい。
フィルタ清掃判定部１０４は、評価部１０２から出力される変化度合いに基づき、冷凍ショーケース２０のフィルタ２０６の目詰まり状態を推定し、フィルタ清掃の要否の判定を行う。
出力部１０５は、フィルタ清掃判定部１０４での判定結果が、冷凍ショーケース２０のフィルタ清掃が必要であるとき、その旨を通知（表示）する。出力部１０５は、通信手段を介して、冷凍ショーケース２０のフィルタ清掃が必要であることを、店舗の管理端末や、POS（Point Of Sale）レジ端末、あるいは、従業員やアルバイトの携帯端末等に通知するようにしてもよい。
電流情報保持部１０３は、事前に（状態推定装置１０でフィルタ清掃要否判定を行う前に）、電流情報取得部１０１から電流値の時系列データを受け取り、冷凍ショーケース２０の正常動作時の電流情報を導出して記憶保持するようにしてもよい。冷凍ショーケース２０のフィルタ２０６の清掃直後、電流情報取得部１０１から電流値の時系列データを受け取り、状態推定装置１０の電流情報保持部１０３へ供給し、電流情報保持部１０３において、冷凍ショーケース２０の正常動作時の電流情報として記憶保持するようにしてもよい。あるいは、電流情報保持部１０３には、冷凍ショーケース２０の正常動作時の電流情報を不図示の制御端末等から、設定入力するようにしてもよい。
本発明の一実施形態によれば、フィルタ２０６の清掃の要否判定には、電流情報を計測するだけでよい。冷凍ショーケース２０には触れる必要がなく（改造等は不要）、冷凍ショーケース２０を既に導入している顧客店舗への導入を容易化している。
冷凍ショーケース２０の電源供給部として例えば分電盤４０が挙げられる。分電盤４０の分岐配線（給電線）４１に冷凍ショーケース２０が接続される。分電盤４０の該分岐配線４１の電流を、センサ３０で取得し、センサ３０に内蔵される通信インタフェース（不図示）を介して、電流情報取得部１０１に転送される。
センサ３０は、測定電流を巻線比に応じた２次電流に変換するＣＴ（Current Transformer）方式電流センサや、測定電流の周りに生じる磁界をホール効果を利用して電圧に変換するホール素子方式電流センサ等であってもよい。冷凍ショーケース２０の電源供給部として冷凍ショーケース２０の電源コンセントの電流をセンサ３０を介して電流情報取得部１０１で取得するようにしてもよい。
電流情報取得部１０１は、フィルタ清掃要否の判定を行うタイミングにおいて、センサ３０に対して、電流値を計測し電流値の時系列データを送信するように、センサ３０に測定コマンドを送信し、センサ３０は、この測定コマンドに基づき、冷凍ショーケース２０の電流を測定し、測定結果を電流情報取得部１０１に送信するようにしてもよい。
フィルタ２０６が正常な状態として、運転開始直後や、フィルタ清掃直後、あるいはフィルタ交換直後等が挙げられる。フィルタ清掃要否の判定を行うタイミングは、一定期間の幅をもっていてもよい。例えばフィルタ清掃要否の判定を行い、清掃不要と判定された場合、要否判定実施当日から、予め定められた期間経過後に、次のフィルタ清掃要否の判定を行うようにしてもよい。あるいは、清掃不要ではあるが、フィルタ目詰まり状態がいくらか進んでいると推定される場合、次のフィルタ清掃要否の判定までの期間を短縮するようにしてもよい。フィルタ清掃要否の判定を行うタイミングは、状態推定装置１０内で保持する不図示のタイマ（システム時計）等で、次のフィルタ清掃要否の判定のタイミングまでの時間を設定し、該タイマのタイムアウト時、電流情報取得部１０１が、センサ３０に対して測定コマンドを送信し、センサ３０から、冷凍ショーケース２０の電流の測定結果（電流値の時系列データ）を取得するようにしてもよい。
図３は、実施形態の動作を説明する流れ図である。電流情報取得部１０１は、冷凍ショーケース２０の電流情報（電流値の時系列データ：電流波形）を取得する（Ｓ１１）。
評価部１０２は、取得した電流情報と、電流情報保持部１０３に予め記憶保持されるフィルタ２０６が正常時における電流情報との変化度合いを評価し（Ｓ１２）、変化度合いが、予め定められた基準と異なるか判定する（Ｓ１３）。
フィルタ清掃判定部１０４は、変化度合いが基準と異なる場合（Ｓ１３のＹＥＳ分岐）、フィルタ２０６は目詰まりが進行した状態と推定し、フィルタ清掃が必要と判定する（Ｓ１４）。正常時の電流情報の基準と一致するか、基準に収まる場合（Ｓ１３のＮＯ分岐）、フィルタ清掃判定部１０４は、フィルタ清掃は不要と判定する（Ｓ１５）。
冷凍ショーケース２０において、フィルタ２０６の目詰まりによって、送風機２０８、圧縮機２０１等の運転効率が変化する。運転効率の変化により、圧縮機２０１（定速運転方式）による温度制御運転（間欠運転）の頻度が変化する。また、フィルタ２０６の目詰まりに伴い、圧縮機２０１等の冷却負荷が増大し、消費電流（電力）が増大する。これは、インバータ制御方式の圧縮機２０１の場合も同様である。
電流情報取得部１０１では、センサ３０からの冷凍ショーケース２０の電流情報から、冷凍ショーケース２０の除霜後の温度制御運転（間欠運転）時の電流情報を抽出し、抽出下電流情報について、電流情報保持部１０３に予め記憶保持されている、フィルタ２０６が正常時の電流情報からの変化度合いを評価し、該変化度合いが、予め定められた基準と異なるか判定するようにしてもよい。なお、冷凍ショーケース２０の温度制御運転（間欠運転）については、実施形態２で説明される。
評価部１０２は、取得した電流情報と、電流情報保持部１０３に予め記憶保持されている、フィルタ２０６が正常時の電流情報と、の変化度合いの評価として、取得した電流情報（時系列データ）に対して外れ値検出を行うようにしてもよい。
図４（Ａ）を参照すると、波形１１、１２は、電流情報保持部１０３に予め記憶保持されている、フィルタ２０６が正常時の電流情報（時系列データに）を基づき設定される正常範囲の上限値、下限値を示している。電流波形の上限値、下限値は、冷凍ショーケース２０の運転開始直後や、フィルタ２０６の清掃、フィルタ２０６の交換直後の運転時に測定された電流に基づき算出された上限値、下限値としてもよい。この場合、該上限値、下限値は、運転時に測定された複数セットの電流の時系列データの最大値、最小値等に基づき設定するようにしてもよいし、複数セットの電流の時系列データの統計的ばらつき（標準偏差σ等）を考慮して設定するようにしてもよい。電流波形（時系列データ）１３は、今回、電流情報取得部１０１で取得された電流情報（電流値の時系列データ）である。
図４（Ａ）の例では、電流情報取得部１０１で取得された電流波形１３は、上限値、下限値の波形１１、１２の範囲内にあり、したがって、変化度合いは基準内にある。
図４（Ｂ）では、電流情報取得部１０１で取得された電流情報１３は、１４で示す箇所が異常値（外れ値）として検出される。
外れ値は、簡単な例では、検定対象のサンプル（取得された電流情報）をｘとし、μを平均とし、偏差ｘ−μを標準偏差σで割った検定統計量
Figure 2019187003
・・・・（１）
又は、その絶対値を求め、ｘがμ±２σから３σの外であれば、外れ値とするようにしてもよい。
例えば、電流情報取得部１０１で取得された電流情報をｘ[i]（i=1,…, N:Nは時系列データのサイズ（サンプリング個数））とし、電流情報保持部１０３に予め記憶保持されるフィルタ２０６が正常時における電流の各時点（サンプルポイント）での上限値をｘU[i]、下限値をｘL[i]とし、
Figure 2019187003
・・・・（２）
を求め、予め定められたｉ、特定のｉ、あるいはｉに関する所定数の和（総和）等が、例えば２から３を超える場合、該ｉでの値ｘ[i]（あるいは、ｉに関する和（総和））を、外れ値としてもよい。標準偏差σは、電流情報保持部１０３に正常状態での電流情報を記憶保持する際に算出して記憶保持するようにしてもよい。なお、標準偏差σについても、各サンプルポイントi、あるいは特定のサンプルポイント、あるいはいくつかのサンプルポイント等での標準偏差σ[i]を算出しておき、式（２）のσとして用いるようにしてもよい。
なお、上記した外れ値検出は初等的手法の一例を示したものであり、クラスター分析の代表的な手法であるk平均法(k-means)等、サポートベクターマシン等を用いて外れ値検出を行うようにしてもよいことは勿論である。
評価部１０２で、電流情報取得部１０１で取得された電流情報から外れ値が検出された場合、フィルタ清掃判定部１０４では、フィルタ２０６の目詰まりが進行していると判断し、フィルタ２０６の清掃が必要であると判定する。
あるいは、評価部１０２は、電流情報取得部１０１で取得された電流情報（電流値の時系列データ）ｘ[i] (i=1,…, N)と、冷凍ショーケース２０のフィルタ２０６が正常な状態での電流情報（電流値の時系列データ）ｙ[i]の相関値rを計算する。
Figure 2019187003

・・・・（３）
フィルタ清掃判定部１０４は、例えば、相関値ｒが予め定められた閾値以下の場合、フィルタ２０６の目詰まりが進行していると判断し、フィルタ２０６の清掃が必要と判定するようにしてもよい。
あるいは、評価部１０２は、取得した電流情報（電流値の時系列データ）ｘ[i] (i=1,…, N)と、冷凍ショーケース２０のフィルタ２０６が正常な状態での電流情報ｙ[i]の差分
d[i]=x[i]-y[i]
を計算し、差分d[i]の統計値（最大、最小、平均等）と予め定められた閾値との大小に基づき、フィルタ清掃判定部１０４は、フィルタ２０６の清掃の要否を判定するようにしてもよい。例えば、差分d[i]の統計値（最大値）が閾値を超えている場合、フィルタ２０６の目詰まりが進行していると判断し、フィルタ２０６の清掃が必要と判定するようにしてもよい。
評価部１０２は、取得した電流情報（電流値の時系列データ）ｘ[i] (i=1,…, N)について、予め定められた期間nについての平均値
Figure 2019187003
・・・・（４）
を求め(ｊは所定の正整数)、該平均値-ｘ[j]について、上記した外れ値検出や相関を計算することで、精度の向上を図るようにしてもよい。
なお、上記実施形態では、電流情報取得部１０１はセンサ３０から冷凍ショーケース２０の電源供給部に流れる電流情報（電流値の時系列データ）を取得しているが、電流情報取得部１０１は、冷凍ショーケース２０の電源供給部での電力情報を取得し、電力情報から電流情報を算出（推定）し、評価部１０２に供給するようにしてもよい。最も単純な計算では、三相3線式の場合、P= √3×I× V×cosθ（cosθは力率）等を用いることができる（I=P / (√3 × V × cosθ) ）。
＜実施形態２＞
本発明の第２の実施形態として、図２の評価部１０２は、冷凍ショーケース２０の温度制御運転（間欠運転）における、冷凍サイクル(圧縮機２０１等)の電流情報に基づき、間欠運転の頻度（周波数）が、正常動作時の間欠運転の頻度とされる値（基準値）を下回った場合に、フィルタ目詰まりと判定するようにしてもよい。評価部１０２は、電流情報取得部１０１で取得した電流情報（電流値の時系列データ）から、冷凍ショーケース２０の消費電力を推定するようにしてもよい。電流波形に基づく電気機器（設備）の消費電力の推定は、例えば、電気機器の電流波形パタン学習、消費電力の学習等、「電力見える化」等で用いられる任意の手法を用いることができる。
間欠運転の頻度の把握は、冷凍ショーケース２０の電流情報取得部１０１で取得した瞬時電流値の時系列データに基づき計算された消費電力において、一定時間内に、冷却運転がＯＮ（圧縮機２０１等がオン）になっている時間の割合を計測し、一定以上になればフィルタ目詰まりと判定する。あるいは、間欠運転の１サイクルにおける、１／（冷却運転時間＋冷却停止時間）を、間欠運転の頻度（周波数）とし、冷却運転時間が増加して間欠運転の周波数が低下し、フィルタ２０６が目詰まりしていない正常動作時の周波数の下限を下回った場合、フィルタ２０６の目詰まりが進行した状態と推定し、フィルタ清掃必要と判定するようにしてもよい。
図５は、第２の実施形態の一例を説明する流れ図である。図５において、ステップＳ１１、Ｓ１４、Ｓ１５は、図３と同一である。
評価部１０２は、電流情報取得部１０１が取得した電流情報（電流情報から推定された冷凍ショーケース２０の消費電力）から、除霜運転後の冷却動作時間を評価し、電流情報保持部１０３に記憶保持された、冷凍ショーケース２０のフィルタ２０６が正常な状態での除霜運転後の冷却動作時間と、評価した冷却動作時間との比較結果を、前記変化度として出力する（Ｓ１２１）。フィルタ清掃判定部１０４は、前記変化度合いを基準値（閾値）と比較し（Ｓ１３１）、変化度合いが基準値と異なる場合、フィルタ清掃必要と判定する（Ｓ１４）。変化度合いが基準値と一致するか、基準値の範囲に収まる場合、フィルタ清掃不要と判定する（Ｓ１５）。
なお、電流情報保持部１０３に記憶される、冷凍ショーケース２０のフィルタ２０６が正常な状態での除霜運転後の冷却動作時間は、事前に電流情報取得部１０１からの電流値の時系列データ（から推定した消費電力情報）に基づき、電流情報保持部１０３で算出し記憶保持するようにしてもよいし、不図示の端末から管理者等が、冷凍ショーケース２０のフィルタ２０６が正常な状態での除霜運転後の冷却動作時間を設定入力するようにしてもよい。
図６は、第２の実施形態の別の具体例を説明する流れ図である。評価部１０２は、電流情報取得部１０１が取得した電流情報（電流情報から推定された冷凍ショーケース２０の消費電力）から、除霜運転後の所定期間の電力量を評価し、電流情報保持部１０３に記憶保持される、冷凍ショーケース２０のフィルタ２０６が正常な状態での除霜運転後の前記所定期間の電力量と、前記取得した電力情報における前記所定期間の電力量との比較結果を、前記変化度として出力する（Ｓ１２２）。フィルタ清掃判定部１０４は、前記変化度合いを基準値（閾値）と比較し（Ｓ１３２）、基準値と異なる場合、フィルタ清掃必要と判定する（Ｓ１４）。フィルタ清掃判定部１０４は、前記変化度合いが基準値と一致するか、基準値の範囲内に収まる場合、フィルタ清掃不要と判定する（Ｓ１５）。
なお、電流情報保持部１０３に記憶される、冷凍ショーケース２０のフィルタ２０６が正常な状態での除霜運転後の所定期間の電力量は、事前に電流情報取得部１０１からの消費電力値の時系列データに基づき、電流情報保持部１０３で算出して記憶保持するようにしてもよいし、不図示の端末から管理者等が、冷凍ショーケース２０のフィルタ２０６が正常な状態での除霜運転後の前記所定期間の電力量を設定入力するようにしてもよい。
図７（Ａ）は除霜運転後の正常時の温度制御運転における消費電力を例示する図である。図７（Ｂ）は、フィルタ目詰まり状態での除霜運転後の温度制御運転における消費電力を例示する図である。図７（Ａ）、図７（Ｂ）において、横軸は時間、縦軸は消費電力値である。冷凍ショーケース２０の除霜運転では、ヒータ方式の場合、ヒータ２１０がオンする。冷凍ショーケース２０の除霜運転は、制御装置２０９により、内蔵タイマで８時間、１２時間おきや設定時刻等に実行される。通常運転（温度制御運転）は、設定した温度に応じて、圧縮機（コンプレッサ）のＯＮ／ＯＦＦを行う（３、４℃くらいの温度幅でＯＮ／ＯＦＦ）。例えばＯＮ時間１５〜２０分、ＯＦＦ時間は、例えば５〜１０分程度とされる（ただし、左記に制限されない）。
図８は、図７（Ａ）の温度制御運転の電力波形７１と、図７（Ｂ）の温度制御運転の電力波形７２を示す図である。横軸は時間、縦軸は消費電力値である。ＯＦＦ（圧縮機２０１等がＯＦＦ）は、庫内と外気との熱交換のみなので、フィルタ２０６の目詰まりによらず、一定の時間（ｔＯＦＦ）実施される。ＯＮ（圧縮機２０１等がＯＮ）は、冷凍サイクルの仕事量であり、フィルタ２０６が目詰まりし風量が落ちるなどして、冷却効率が落ちる場合には、ＯＮ時間（ｔＯＮ）が長くなる。なお、図８では、単に簡略化のため、ＯＮ時間（ｔＯＮ）における電力値を一定値Ｐとしている。
ＯＮ時間（ｔＯＮ）が長くなると、電力量＝Ｐ×ｔＯＮが増大する。評価部１０２は、除霜動作時間以後一定時間における電力量を算出し（Ｗ＝ΣｉＰｉ×ｔｉＯＮ、Ｐｉは時間区間ｔｉＯＮでの電力値、i=1,…N, Nは間欠運転のサイクル数）、フィルタ清掃判定部１０４は、冷凍ショーケース２０の正常な状態の除霜運転後の前記所定期間の電力量と比較することで、フィルタの目詰まり状態を推定し、フィルタの清掃要否を判定するようにしてもよい。除霜運転期間は、電流情報取得部１０１で取得した電流情報から、電流値（推定電力値）の大きさに基づき、取得するようにしてもよい。
図９は、図８の温度制御運転の電力波形に対応した間欠動作を説明する図である。実線８１（実線）は、正常時、８２（一点鎖線）はフィルタが目詰まり状態の間欠運転を説明する図である。冷凍ショーケース２０の庫内温度がＴ１に下がるまでＯＮ（圧縮機２０１等がＯＮ）、庫内温度がＴ１まで下がると、ＯＦＦ（圧縮機２０１等がＯＦＦ）し、庫内温度が上昇する。庫内温度がＴ２まで上がるとＯＮ（圧縮機２０１等がＯＮ）し、庫内温度が低下する。ＯＮとＯＦＦの期間を合わせた時間が間欠運転の１サイクルとなる。
フィルタ２０６が目詰まり状態の場合、正常時よりもＯＮ期間が長くなり、ＯＮ期間＋ＯＦＦ期間の値（周期）は長くなる（周波数はより低くなる）。
図１０は、冷凍ショーケース２０を動作させた場合のある期間(２回の除霜運転の間)の消費電力の変動に関する実験結果を示す図である。９１は通常状態(フィルタ２０６が清浄な状態)、９２は、擬似的にフィルタを塞いだ状態としてフィルタ目詰まりを再現したときの電力値の時系列データを示す図である。除霜運転の後、通常状態(フィルタ２０６が清浄な状態)９１では、間欠運転は９サイクルである。対して、フィルタ目詰まりの電力値の時系列データ９２では、２回ＯＦＦ（圧縮機２０１等がＯＦＦ）するだけであり、間欠運転は２サイクルとなる。
なお、上記実施形態２では、電流情報取得部１０１がセンサ３０から取得した電流情報（電流値の時系列データ）に基づき、評価部１０２で冷凍ショーケース２０の電力を推定する例を説明したが、冷凍ショーケース２０の電力供給部での消費電力を、状態推定装置１０が取得することができれば、図２の電流情報取得部１０１を電力情報取得部とし、図２の電流情報保持部１０３を電力情報を保持する電力情報保持部として機能させることで、電流波形から冷凍ショーケース２０の消費電力を推定する処理は不要となる。
図１１は、冷凍ショーケース２０の電源供給部の電力を測定するセンサ３０Ａの一例を示す図である。この場合、冷凍ショーケース２０の電源供給部は電源タップである。図１１を参照すると、センサ３０Ａは、電源コンセントの端子間電圧を測定する電圧計３０１と、電流を測定する電流計３０４を備える。電圧計３０１は、端子間電圧を降圧する降圧回路３０２と、降圧回路３０２のアナログ出力電圧をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換器３０３を備えている。電流計３０４は、電源ライン（負荷）に流れる電流を検知する電流検知回路３０５と、電流検知回路３０５のアナログ出力電圧をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換器３０６を備えている。
電圧計３０１のアナログデジタル変換器３０３からの電圧波形データと、電流計３０４のアナログデジタル変換器３０６からの電力波形データは、例えば乗算器３０７で乗算され、瞬時電力波形が得られる。瞬時電力波形は、有効電力算出部３０８で平滑化され、有効電力値が算出される。電圧波形データ、電力波形データ、瞬時電力波形、有効電力値は、通信部３０９に入力される。通信部３０９は、電流の時系列データ（波形データ）、又は、電力値の時系列データ(波形データ）を状態推定装置１０に送信する。その際、通信部３０９は、状態推定装置１０からの測定コマンドを受信した場合に、電流値の時系列データ（波形データ）、及び／又は、電力値の時系列データ(波形データ）を送信するようにしてもよい。図１１において、ＡＣ(Alternate Current)―ＤＣ(Direct Current)コンバータ／ＤＣ−ＤＣコンバータ３１０はＡＣ（交流）電源からＤＣ（直流）電源を生成し、アナログデジタル変換器３０３、３０６、乗算器３０７、有効電力算出部３０８、通信部３０９にＤＣ電源を供給する。なお、図１１には、単相２線式交流が例示されているが、三相３線式の交流の場合も、例えば三台の単相電力計を用いて測定できる。あるいは、電力について２電力計法に基づく測定を行うようにしてもよい。
なお、図２の状態推定装置１０は、例えば図１２に示すように、コンピュータ装置に実装してもよい。図１２を参照すると、サーバコンピュータ等のコンピュータ装置１１０は、プロセッサ（ＣＰＵ（Central Processing Unit）、データ処理装置）１１１、半導体メモリ（例えばＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、又は、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable ROM）等）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等の少なくともいずれかを含む記憶装置１１２と、表示装置１１３と、通信インタフェース１１４を備えている。通信インタフェース１１４は、図２のセンサ３０で取得した電力、電流情報を、通信網を介して取得する通信部として機能する。記憶装置１１２に図２の状態推定装置１０の機能を実現するプログラムを記憶しておき、プロセッサ１１１が、該プログラムを読み出して実行することで、上記した実施形態１、２の状態推定装置１０を実現するようにしてもよい。
平型オープンショーケースの例を説明したが、縦型のオープンショーケースに対しても適用可能であることは勿論である。また、冷蔵、冷凍オープンショーケースに制限されるものでなく、他の冷蔵・冷凍設備にも適用可能であることは勿論である。
なお、上記の特許文献１−１０の各開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示（請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素（各請求項の各要素、各実施例の各要素、各図面の各要素等を含む）の多様な組み合わせ乃至選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。
１１ 上限値
１２ 下限値
１３ 電流情報
１４ 外れ値
１０ 状態推定装置
２０ 冷凍ショーケース
３０、３０Ａ 電流センサ
４０ 分電盤
７１、７２ 電力波形
８１、８２ 電力波形
１０１ 電力情報取得部
１０２ 評価部
１０３ 電力情報保持部
１０４ フィルタ清掃判定部
１０５ 出力部
１１０ コンピュータ装置
１１１ プロセッサ
１１２ 記憶装置
１１３ 表示装置
１１４ 通信インタフェース
２０１ 圧縮機（コンプレッサ）
２０２ 凝縮機（コンデンサ）
２０３ 膨張機
２０４ 蒸発機
２０５ バイパス弁
２０６ フィルタ（エアフィルタ）
２０７ 廃熱口
２０８ 送風機
２０９ 制御装置
２１０ ヒータ
２１１ 送風機
２１２ エアダクト
２１３ 供給口
２１４ 吸引口
２１５ 陳列室
３０１ 電圧計
３０２ 降圧回路
３０３、３０６ アナログデジタル変換器
３０４ 電流計
３０５ 電流検知回路
３０７ 乗算器
３０８ 有効電力算出部
３０９ 通信部
３１０ ＡＣ−ＤＣコンバータ／ＤＣ−ＤＣコンバータ
本発明は、状態推定装置と方法とプログラムに関する。
本発明は、上記課題に鑑みて創案されたものであって、その目的は、冷蔵・冷凍設備等の改変・改造や環境情報を取得するためのセンサの導入等を不要とし、冷蔵・冷凍設備等を既に導入している顧客店舗等においてフィルタ清掃の要否判定を簡易化する装置、方法、プログラムを提供することにある。
評価部１０２は、取得した電流情報と、電流情報保持部１０３に予め記憶保持されるフィルタ２０６が正常時における電流情報との変化度合いを評価し（Ｓ１２）、変化度合いが、予め定められた基準を超えるか（と異なるか）判定する（Ｓ１３）。
フィルタ清掃判定部１０４は、変化度合いが基準を超える（と異なる）場合（Ｓ１３のＹＥＳ分岐）、フィルタ２０６は目詰まりが進行した状態と推定し、フィルタ清掃が必要と判定する（Ｓ１４）。正常時の電流情報の基準と一致するか、基準に収まる場合（Ｓ１３のＮＯ分岐）、フィルタ清掃判定部１０４は、フィルタ清掃は不要と判定する（Ｓ１５）。
電流情報取得部１０１では、センサ３０からの冷凍ショーケース２０の電流情報から、冷凍ショーケース２０の除霜後の温度制御運転（間欠運転）時の電流情報を抽出し、抽出した電流情報について、電流情報保持部１０３に予め記憶保持されている、フィルタ２０６が正常時の電流情報からの変化度合いを評価し、該変化度合いが、予め定められた基準と異なるか判定するようにしてもよい。なお、冷凍ショーケース２０の温度制御運転（間欠運転）については、実施形態２で説明される。


Claims (11)

  1. 冷蔵・冷凍設備の電源供給部での電流情報を取得する電流情報取得部と、
    前記冷蔵・冷凍設備が正常な状態での電流情報を保持する電流情報保持部と、
    取得した前記電流情報と、前記冷蔵・冷凍設備が正常な状態での電流情報からの変化度合いを導出する評価部と、
    前記変化度合いに基づき、前記冷蔵・冷凍設備のフィルタの目詰まり状態を推定し、前記フィルタの清掃の要否の判定を行うフィルタ清掃判定部と、
    前記フィルタの清掃が必要であるという判定結果に対してその旨を出力する出力部と、
    を備えた、ことを特徴とする状態推定装置。
  2. 前記評価部は、取得した前記電流情報に対して外れ値検出を行い、
    未知判定とされた場合、前記フィルタ清掃判定部は、前記フィルタの清掃が必要と判定する、ことを特徴とする請求項１に記載の状態推定装置。
  3. 前記評価部は、取得した前記電流情報と、前記冷蔵・冷凍設備が正常な状態での電流情報の相関値を計算し、
    前記相関値が予め定められた閾値以下の場合、前記フィルタ清掃判定部は、前記フィルタの清掃が必要と判定する、ことを特徴とする請求項１に記載の状態推定装置。
  4. 前記評価部は、取得した前記電流情報と、前記冷蔵・冷凍設備が正常な状態での電流情報との差分を計算し、
    前記差分の統計値と予め定められた閾値との大小に基づき、前記フィルタ清掃判定部は、前記フィルタの清掃の要否を判定する、ことを特徴とする請求項１に記載の状態推定装置。
  5. 前記評価部は、取得した前記電流情報の平均値に基づき、前記冷蔵・冷凍設備が正常な状態での電流情報との変化度合いを導出する、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の状態推定装置。
  6. 冷蔵・冷凍設備の電源供給部での電流情報を取得し、
    取得した前記電流情報と、前記冷蔵・冷凍設備が正常な状態での電流情報からの変化度合いを導出し、
    前記変化度合いに基づき、前記冷蔵・冷凍設備のフィルタの目詰まり状態を推定し、前記冷蔵・冷凍設備フィルタの清掃の要否の判定を行う、ことを特徴とする状態推定方法。
  7. 取得した前記電流情報に対して外れ値検出を行い、
    未知判定とされた場合、前記フィルタの清掃が必要と判定する、ことを特徴とする請求項６に記載の状態推定方法。
  8. 取得した前記電流情報と、前記冷蔵・冷凍設備が正常な状態での電流情報の相関値を計算し、
    前記相関値が予め定められた閾値以下の場合、前記フィルタの清掃が必要と判定する、ことを特徴とする請求項６に記載の状態推定方法。
  9. 取得した前記電流情報と、前記冷蔵・冷凍設備が正常な状態での電流情報との差分を計算し、
    前記差分の統計値と予め定められた閾値との大小に基づき、前記フィルタの清掃の要否を判定する、ことを特徴とする請求項６に記載の状態推定方法。
  10. 取得した前記電流情報の平均値に基づき、前記冷蔵・冷凍設備が正常な状態での電流情報との変化度合いを導出する、ことを特徴とする請求項６乃至９のいずれか１項に記載の状態推定方法。
  11. 冷蔵・冷凍設備の電流情報を取得する処理と
    取得した前記電流情報と、前記冷蔵・冷凍設備が正常な状態での電流情報からの変化度合いを導出する処理と、
    前記変化度合いに基づき、前記冷蔵・冷凍設備のフィルタの目詰まり状態を推定し、前記フィルタの清掃の要否の判定を行う処理と、をコンピュータに実行させるプログラムを記録したプログラム記録媒体。
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