JPWO2020234935A1 - 空調設置支援システムおよびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、空調システムの制御パラメータの設定を支援するシステムを提供することを目的とする。【解決手段】本発明によれば、空調機と冷媒配管のレイアウトを表す配管モデルを取得する配管モデル取得手段と、前記冷媒配管のパラメータを取得する配管パラメータ取得手段と、前記配管モデルと前記パラメータに基づいて空調機の制御に供する配管情報を生成する配管情報生成手段と、前記配管情報を空調機の制御手段に提供する配管情報提供手段とを含む空調設置支援システムが提供される。【選択図】図２

Description

本発明は、空調システムの制御パラメータの設定を支援するシステムに関する。

空調システムは、室内機と室外機の間を循環する冷媒を介して熱交換を行うことにより冷暖房を行う。ここで、冷媒を圧送する圧縮機や膨張弁の制御パラメータは、室内機と室外機の設置位置の高低差に起因して発生する冷媒の圧力降下を考慮して設定する必要があるが、室内外機の高低差をどのようにして取得するのかが問題となる。

この点につき、特許文献１は、現地作業員が携帯通信端末（スマートデバイス）に搭載される高度センサを用いて室内機と室外機のそれぞれの高さ情報を取得し、２つの高さ情報から取得される高低差情報に基づいて冷媒の搬送能力を設定する空調システムを開示しており、用いられる高度センサとして、ＧＰＳセンサ、地磁気センサ、気圧センサを例示する。

しかしながら、ＧＰＳセンサは、屋内に設置される室内機の高さを検出できない場合があり、地磁気センサは、建物周辺の磁力変化によって測定値が影響を受けやすく、気圧センサを用いる方法では、室内外の気圧差が大きい場合に高低差に誤差が生じるという問題がある。

加えて、室外機と室内機を接続する冷媒配管が長くなるほど冷媒の圧力損失が増大するが、特許文献１は、この点を何も考慮していない。

特許第６３９９１３７号

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、空調システムの制御パラメータの設定を支援するシステムを提供することを目的とする。

本発明者は、空調システムの制御パラメータの設定を支援するシステムにつき鋭意検討した結果、以下の構成に想到し、本発明に至ったのである。

すなわち、本発明によれば、空調機と冷媒配管のレイアウトを表す配管モデルを取得する配管モデル取得手段と、前記冷媒配管のパラメータを取得する配管パラメータ取得手段と、前記配管モデルと前記パラメータに基づいて空調機の制御に供する配管情報を生成する配管情報生成手段と、前記配管情報を空調機の制御手段に提供する配管情報提供手段とを含む空調設置支援システムが提供される。

上述したように、本発明によれば、空調システムの制御パラメータの設定を支援するシステムが提供される。

本実施形態の空調設置支援システムのシステム構成を示す図。 本実施形態の空調設置支援システムの機能構成を示す図。 配管モデルを説明するための概念図。 本実施形態の携帯通信端末が実行する処理のフローチャート。 現地作業員の携帯通信端末に表示されるＵＩ画面を示す図。 現地作業員の携帯通信端末に表示されるＵＩ画面を示す図。 配管パラメータの取得作業を説明するための概念図。

以下、本発明を、実施形態をもって説明するが、本発明は後述する実施形態に限定されるものではない。なお、以下に参照する各図においては、共通する要素について同じ符号を用い、適宜、その説明を省略するものとする。

図１は、本発明の実施形態である空調設置支援システム１００のシステム構成を示す。本実施形態の空調設置支援システム１００は、オフィスビルなどに空調システムを設置・導入する際に行われる空調機の制御パラメータの設定を支援するためのシステムであり、室外機２０と、室内機３０と、空調機（室外機２０、室内機３０）を遠隔制御するための集中コントローラである集中機４０とからなる空調システムと、現地作業員が携帯する携帯通信端末１０とを含んで構成される。

図１に示す空調システムは、室外機２０ａに冷媒配管５０ａを介して接続される３台の室内機３０ａからなる第１の冷媒系統と、室外機２０ｂに冷媒配管５０ｂを介して接続される２台の室内機３０ｂからなる第２の冷媒系統とを含み、各機器（室外機２０、室内機３０、集中機４０）は、それぞれが通信機能を搭載し、信号線６０を介して相互に通信可能となっている。なお、図１に示す空調システムの構成はあくまで例示であって、これに限定されないのはいうまでもない。

携帯通信端末１０は、カメラを搭載する通信端末であって、所定の通信プロトコルに則って、空調システムを構成する各機器（室外機２０、室内機３０、集中機４０）と通信可能となっている。携帯通信端末１０と各機器との間の通信は、有線および無線のいずれであってもよく、無線通信のプロトコルとして、近距離無線通信（ＮＦＣ）を例示することができる。なお、図１では、携帯通信端末１０として、スマートフォンを例示しているが、携帯通信端末１０は、タブレットＰＣ、ノートＰＣといったその他の携帯端末であってもよい。

以上、本実施形態の空調設置支援システム１００のシステム構成を説明してきたが、続いて、図２に示す機能ブロック図に基づいて、空調設置支援システム１００の機能構成を説明する。

携帯通信端末１０は、配管モデル取得部１２と、配管パラメータ取得部１３と、画像測距部１４と、配管情報生成部１５と、配管情報提供部１６とを含んで構成される。

配管モデル取得部１２は、配管モデルを取得する手段である。ここで、配管モデルは、空調機（室外機、室内機）と冷媒配管のレイアウトを表すモデルであり、空調システムを構成する各要素（室外機、室内機、冷媒配管）の空間的な位置関係（トポロジー）を定義するモデルである。

図３（ａ）〜（ｃ）に配管モデルの例を示す。図３に示す例では、室外機を□で表し、室内機を○で表し、冷媒配管を太線で表している。本実施形態では、過去の設置例から想定される様々な配管モデルが予め用意され、ライブラリとして記憶領域１７に格納される。

配管パラメータ取得部１３は、空調システムを構成する冷媒配管のパラメータを取得する手段であり、パラメータとして、少なくとも冷媒配管の長さを取得する。なお、以下では、冷媒配管のことを「配管」といい、冷媒配管のパラメータのことを「配管パラメータ」という。

画像測距部１４は、携帯通信端末１０に搭載されるカメラの撮影画像に基づいて測距を行う手段である。このような測距手段として、近年、ＡＲメジャーという名前で広く認知されているアプリケーションを例示することができる。ＡＲメジャーは、視覚慣性オドメトリ技術を利用した測距用アプリケーションであり、リアルタイムで追跡するカメラの位置姿勢に基づいて、当該カメラの撮影画像上に指定される任意の２点間の長さを算出することができる。

配管情報生成部１５は、配管モデル取得部１２が取得した配管モデルと配管パラメータ取得部１３が取得した配管パラメータに基づいて、空調機の制御に供するための配管情報を生成する手段である。なお、配管情報の詳細については後述する。

配管情報提供部１６は、配管情報生成部１５が生成した配管情報を制御対象となる空調機に提供する手段である。

なお、本実施形態では、携帯通信端末１０に搭載されるコンピュータが、専用のアプリケーションプログラム（以下、専用アプリという）を実行することにより、上述した各手段として機能する。また、携帯通信端末１０は、インターネットなどとして参照されるネットワーク７０を介して管理サーバ８０と通信可能となっている。

一方、室外機２０は、制御対象を制御する制御部２２を含む。なお、ここでいう制御対象としては、室外機２０に搭載される圧縮機、ファン、膨張弁などを例示することができる。

以上、空調設置支援システム１００の機能構成について説明してきたが、続いて、本実施形態の携帯通信端末１０が実行する処理の内容を図４に示すフローチャートに基づいて説明する。なお、以下の説明においては、適宜、図２を参照するものとする。

現地作業員が携帯通信端末１０にインストールされた専用アプリを起動すると、これを受けて、まず最初に、配管モデル取得部１２が、携帯通信端末１０のディスプレイ画面に図５（ａ）に示す配管モデル選択画面を表示する（ステップ１０１）。

このとき、配管モデル選択画面には、「配管モデルを選択してください」というメッセージとともに、配管モデルのサムネイルがタイル状に並んで選択可能に表示される。これを受けて、現地作業員が表示された複数のサムネイルの中から現地の空調機のレイアウトに合致する配管モデルのサムネイルを選択すると、配管モデル取得部１２は、選択されたサムネイルに対応する配管モデルを記憶領域１７に保存される配管モデルのライブラリから取得する（ステップ１０２）。

続いて、配管パラメータ取得部１３は、携帯通信端末１０のディスプレイ画面に図５（ｂ）に示す空調機番号入力画面を表示する（ステップ１０３）。

このとき、空調機番号入力画面には、「空調機を選択して空調機番号を入力してください」というメッセージとともに、先に選択された配管モデルの画像が表示される。このとき表示される画像において、□（室外機を表す）および○（室内機を表す）は、それぞれが空調機番号の入力を受け付けるためのアイコンとして機能し、これらのアイコンを選択すると、ソフトウェアキーボード（図示せず）が表示され、空調機番号を入力できるようになっている。なお、ここでいう空調機番号とは、空調システム内で空調機（室外機、室内機）を一意に識別する識別情報を意味し、空調機の製造番号（シリアル番号）を例示することができる。

現地作業員が、上述した手順で、配管モデルを構成する全ての空調機（室外機、室内機）の空調機番号の入力を終えると、携帯通信端末１０のディスプレイ画面は、図５（ｂ）に示す空調機番号設定画面に遷移する。

このとき、空調機番号設定画面には、「以下の空調機番号を設定します」というメッセージとともに、入力された空調機番号が空調機のアイコンの横に表示される。これを受けて、現地作業員がＯＫボタンを押下すると、配管パラメータ取得部１３が、先のステップ１０２で取得した配管モデルの構成要素である各空調機（室外機、室内機）に対して入力された空調機番号を設定する（ステップ１０４）。

空調機番号の設定が終わると、配管パラメータ取得部１３が、携帯通信端末１０のディスプレイ画面に図６（ａ）に示す配管パラメータ設定画面を表示する（ステップ１０５）。

このとき、配管パラメータ設定画面には、「配管を選択してください」というメッセージとともに、先に選択された配管モデルの画像が表示される。このとき表示される画像において、太線で示すリンクは、配管パラメータの入力を受け付けるためのアイコンとして機能するようになっている。

現地作業員が配管パラメータを設定しようとする配管に対応するリンク（アイコン）を選択してタップし、ＯＫボタンを押下すると（ステップ１０６、Ｙｅｓ）、これに応答して、画像測距部１４（測距用アプリケーション）が起動し（ステップ１０７）、これに伴って、携帯通信端末１０のディスプレイ画面は、図６（ｂ）に示す画像測距アプリ画面に遷移する。

画像測距アプリ画面が表示されたことを受けて、現地作業員は、携帯通信端末１０に搭載されるカメラで空調機の設置環境を撮影して測距を実行する。ここで、現地作業員が実行する作業を図７に基づいて具体的に説明する。例えば、ビル２００の屋外の地面に設置される室外機２０と５Ｆに設置される室内機３０（１）を接続する配管の長さを計測しようとする場合、現地作業員は、携帯通信端末１０のカメラでビル２００を外から撮影しながら、画像測距アプリ画面に表示される撮影画像上において、室外機２０にポインターを合わせた後に、ビル２００の５Ｆの窓越しに見える室内機３０（１）にポインターを合わせる。これにより、室外機２０と室内機３０（１）の離間距離が測定される。一方、ビル２００の５Ｆの天井に設置される室内機３０（１）と室内機３０（２）を接続する配管の長さを計測しようとする場合には、現地作業員は、ビル２００の５Ｆに移動して、携帯通信端末１０のカメラで５Ｆの天井を撮影しながら、画像測距アプリ画面に表示される撮影映像上において、室内機３０（１）にポインターを合わせた後に、室内機３０（２）にポインターを合わせる。これにより、室内機３０（１）と室内機３０（２）の離間距離が測定される。

再び、図４に戻って説明を続ける。

配管パラメータ設定画面上で選択した配管に関して、画像測距アプリ画面を介した測距が終了すると、これに応答して、配管パラメータ取得部１３が、先のステップ１０２で取得した配管モデルの構成要素である複数の配管のうち、当該選択した配管の長さとして、画像測距部１４の測距結果を設定する（ステップ１０８）。

選択した配管の配管パラメータの設定が終わると、携帯通信端末１０のディスプレイ画面は、再び、画像パラメータ設定画面に戻る。このとき、画像パラメータ設定画面には、図６（ｃ）に示すように、選択された配管に対応するリンク（アイコン）の上に設定された配管パラメータ（配管の長さ）が表示される。

その後、現地作業員は、画像パラメータ設定画面上で配管を選択してから、画像測距アプリ画面を介して選択した配管の長さを測距する、という一連の作業を繰り返す。

上述した一連の作業を繰り返した結果、先のステップ１０２で取得した配管モデルを構成する全ての配管の配管パラメータが設定されると（ステップ１０９、Ｙｅｓ）、これに応答して、配管情報生成部１５が、空調機番号と配管パラメータが設定された配管モデルに基づいて配管情報を生成する。具体的には、配管情報生成部１５は、空調機番号と配管パラメータ（配管の長さ）が設定された配管モデルが定義する内容を空調機の制御手段が判読可能なデータ形式に変換し、変換後のデータを配管情報として記憶領域１８に保存する。

以上、本実施形態の携帯通信端末１０が実行する処理について説明してきたが、続いて、携帯通信端末１０が生成した配管情報に基づく室外機２０の制御について説明する。

上述した一連の手順を経て、対象となる空調システムの配管情報が生成されると、現地作業員は、携帯通信端末１０を操作して、携帯通信端末１０と室外機２０の間の通信を確立する。これに応答して、携帯通信端末１０の配管情報提供部１６は、記憶領域１８から配管情報を読み出し、読み出した配管情報を室外機２０に送信する。なお、本実施形態では、携帯通信端末１０から室内機３０に配管情報を送信し、当該室内機３０が信号線６０を介して室外機２０に配管情報を転送するようにしてもよいし、携帯通信端末１０から集中機４０に配管情報を送信し、当該集中機４０が信号線６０を介して室外機２０に配管情報を転送するようにしてもよい。

携帯通信端末１０から配管情報を受信した室外機２０の制御部２２は、受信した配管情報に基づいて制御対象の制御パラメータを導出する。なお、ここでいう制御パラメータとしては、圧縮機の回転数、ファンの回転数、膨張弁の開度などを例示することができる。

制御部２２は、まず、受信した配管情報に基づいて、室外機２０と室内機３０の高低差ならびにこれらを接続する配管の合計長を算出する。なお、室外機２０に複数の室内機３０が接続される場合は、室外機２０と鉛直方向に最も離間する室内機３０との高低差（すなわち、最大の高低差）を算出することが好ましい。さらに、室外機２０に接続される複数の室内機３０のそれぞれの発停状態（運転／停止）を信号線６０を介してリアルタイムに検知して、運転中の室内機３０に関して高低差ならびに配管の合計長を算出することが好ましい。

室内外機の高低差および配管の合計長の算出が終わると、制御部２２は、算出した値を所定の計算式に入力し、その出力として制御パラメータの目標値を導出する。ここでいう計算式とは、室内外機の高低差および配管の合計長を説明変数とし、室内外機の高低差および配管の長さに起因して発生する冷媒の圧力降下の影響を相殺する制御パラメータの目標値を目的変数とする重回帰式を意味する。なお、このような計算式は、同様の機能を果たすルックアップテーブルで代替することもできる。

各制御パラメータの目標値の導出が終わると、制御部２２は、導出した制御パラメータ（圧縮機の回転数、ファンの回転数、膨張弁の開度など）の目標値に基づいて各制御対象を制御する。

以上、説明したように、本実施形態によれば、配管仕様が不明な設置現場であっても、予め用意された配管モデルに対して、カメラを用いた測距手段による正確な計測値（室内外機の高低差、配管長）を設定することにより、その場で確度の高い配管情報を取得することができる。また、配管長の情報が制御に供されることにより、室内外機の高低差に起因する冷媒の圧力損失だけでなく、配管長に起因する冷媒の圧力損失をも考慮に入れた最適な空調制御が実現される。

以上、本発明について実施形態をもって説明してきたが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の設計変更が可能である。以下、この点を具体的に説明する。

上述した実施形態では、配管モデル取得部１２が、携帯通信端末１０の記憶手段から配管モデルを読み出す態様を示したが、別の実施形態では、管理サーバ８０に配管モデルのライブラリを格納し、配管モデル取得部１２が、管理サーバ８０から所望の配管モデルをダウンロードするようにしてもよい。

上述した実施形態では、配管モデル取得部１２が、予め用意された配管モデルのライブラリの中から所望の配管モデルを取得する態様を示したが、別の実施形態では、配管モデル取得部１２が、携帯通信端末１０が管理サーバ８０から配管設計図やレイアウト情報をダウンロードし、これらの情報に基づいて配管モデルを自動生成するようにしてもよい。

また、別の実施形態では、配管モデルを編集するためのウィザードを提供し、現地作業員が、実際の設置状況に合わせて配管モデルを自由に編集できるようしてもよい。

また、別の実施形態では、配管パラメータ取得部１３が、配管パラメータとして、配管長に加えて、配管の配管径を取得するようにしてもよい。この場合、現地作業員が、携帯通信端末１０のカメラで、工事中のむきだしの配管や天井裏の配管を撮影し、上述したのと同様の手順で、画像測距アプリ画面を介して配管径を測定したことを受けて、配管パラメータ取得部１３が、その測定値を配管径として配管モデルに設定し、配管情報生成部１５が、室内外機の高低差、配管長、配管径を含む配管情報を生成する。この場合、携帯通信端末１０は、配管情報に含まれる配管長と配管径に基づいて推奨する冷媒充填量を算出することができ、算出した冷媒充填量は、携帯通信端末１０のディスプレイに表示したり、室外機２０の自動充填機の制御パラメータとして用いたりすることができる。

圧縮機の摺動部に充填される潤滑油は冷媒とともに冷媒回路を循環する過程で、その一部が冷媒回路に滞留するため、これを定期的に回収する必要がある。この点につき、別の実施形態では、室外機２０の制御部２２が、上述した配管情報に基づいて潤滑油回収運転を制御するようにしてもよい。ここで、潤滑油の回収に必要な運転時間は潤滑油の滞留量に依存し、潤滑油の滞留量は配管長に依存するが、配管情報には配管長の情報が含まれているので、配管長の情報に基づいて必要な運転時間を算出することができる。

上述した実施形態では、配管パラメータ取得部１３が画像測距部１４と連動して配管パラメータを取得する態様を示したが、別の実施形態では、現地作業員によって手入力された入力値に基づいて配管パラメータを取得するようにしてもよい。この場合、現地作業員は、例えば、携帯通信端末１０に標準搭載される高度センサの測定値に基づいて室内外機の高低差を計算して、その値を携帯通信端末１０が提供する入力フォームを介して手入力する。なお、高度センサを用いる測定方法では、携帯通信端末１０の位置から室内機が設置される天井までの距離の分だけ高低差に誤差が生じるので、これについては、携帯通信端末１０のＡＲメジャー機能を利用して測定した天井までの距離情報に基づいて高低差を補正することが好ましい。

また、別の実施形態では、携帯通信端末１０を構成する上述した各機能の一部を他の機器（室外機２０、室内機３０、集中機４０）に搭載してもよく、例えば、携帯通信端末１０に画像測距部１４のみを搭載させ、その余の機能（配管モデル取得部１２、配管パラメータ取得部１３、配管情報生成部１５、配管情報提供部１６）を集中機４０に搭載してもよい。この場合、集中機４０は、携帯通信端末１０から画像測距部１４の測距結果を受信し、受信した測距結果に基づいて配管情報を生成し、生成した配管情報を信号線６０を介して室外機２０に送信することになる。また、室外機２０の制御部２２の機能のうち、配管情報から制御パラメータの目標値を導出する機能を携帯通信端末１０に搭載してもよい。この場合、携帯通信端末１０は、制御パラメータの目標値を室外機２０に送信し、室外機２０が受信した目標値に基づいて各制御対象を制御することになる。

上述した実施形態では、専ら、室外機２０の制御パラメータの設定について述べたが、別の実施形態では、携帯通信端末１０に画像認識の機能を搭載させることにより、携帯通信端末１０のカメラの撮影画像に基づいて、室内機３０の制御パラメータが自動設定されるように構成してもよい。この場合、現地作業員が、室内機３０の設置環境を携帯通信端末１０のカメラで撮影すると、携帯通信端末１０の画像認識機能および測距機能が協働して室内機３０の設置環境を表す設置環境情報を自動生成する。ここでいう設置環境情報とは、例えば、室内機３０と室内構造（窓、ドア、床、柱、天井など）との離間距離、天井の高さ、室内機３０のタイプ（天井カセット４方向、天井カセット２方向、壁掛式、床置式など）、などである。

その後、携帯通信端末１０は、自動生成された設置環境情報に基づいて室内機３０の制御パラメータを導出する。ここでいう室内機３０の制御パラメータとは、例えば、風向ルーバーの枚数、吹き出し方向、風向ルーバーの制御段階数などであり、携帯通信端末１０は、室内機３０と窓との位置関係から最適な風向ルーバーの枚数や吹き出し方向を導出したり、天井の高さから最適な風向ルーバーの制御段階数を導出したりする。上述した手順で導出された制御パラメータは、携帯通信端末１０から室内機３０に送信され、室内機３０は、受信した制御パラメータを初期値として設定する。

以上、本発明において想定される設計変更について説明してきたが、上述した他にも、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、様々な変更、修正、改良等が可能であることはいうまでもない。

なお、上述した実施形態の各機能は、適切なプログラム言語によってコンピュータが実行可能なプログラムとして記述することができ、当該プログラムは、任意の記録媒体に格納して頒布することができ、また、ネットワークを介して伝送することができる。

１０…携帯通信端末
１２…配管モデル取得部
１３…配管パラメータ取得部
１４…画像測距部
１５…配管情報生成部
１６…配管情報提供部
１７…記憶領域
１８…記憶領域
２０…室外機
２２…制御部
３０…室内機
４０…集中機
５０…冷媒配管
６０…信号線
８０…管理サーバ
１００…空調設置支援システム

Claims (6)

1. 空調機と冷媒配管のレイアウトを表す配管モデルを取得する配管モデル取得手段と、
   前記冷媒配管のパラメータを取得する配管パラメータ取得手段と、
   前記配管モデルと前記パラメータに基づいて空調機の制御に供する配管情報を生成する配管情報生成手段と、
   前記配管情報を空調機の制御手段に提供する配管情報提供手段と
   を含む空調設置支援システム。
2. 前記配管パラメータ取得手段は、
   空調機の設置環境の撮影画像に基づいて測距を行う測距手段の測距結果に基づいて前記パラメータを取得する、
   請求項１に記載の空調設置支援システム。
3. 前記配管パラメータ取得手段は、
   手入力された入力値に基づいて前記パラメータを取得する、
   請求項１または２に記載の空調設置支援システム。
4. 前記配管パラメータ取得手段は、
   前記パラメータとして前記冷媒配管の長さを取得し、
   前記配管情報生成手段は、
   前記配管情報として室内外機の高低差および前記冷媒配管の長さを含む情報を生成する、
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の空調設置支援システム。
5. 前記配管パラメータ取得手段は、
   前記パラメータとして前記冷媒配管の配管径を取得し、
   前記配管情報生成手段は、
   前記配管情報として前記配管径を含む情報を生成する、
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の空調設置支援システム。
6. コンピュータを、
   空調機と冷媒配管のレイアウトを表す配管モデルを取得する配管モデル取得手段、
   前記冷媒配管のパラメータを取得する配管パラメータ取得手段と、
   前記配管モデルと前記パラメータに基づいて空調機の制御に供する配管情報を生成する配管情報生成手段、
   前記配管情報を空調機の制御手段に提供する配管情報提供手段、
   として機能させるためのプログラム。
   

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