(57)【要約】  ＨＶＡＣシステムの複数のターミナルをバランス調整するための方法および装置は、気流測定装置のコンピュータ処理部に、各ターミナルに対するあらかじめ定められた目標フローを入力し、気流測定装置を介して、ターミナルの各々を通る、最初に測定される気流を取得し、コンピュータ処理部からの指示に従って、ＨＶＡＣシステムにおけるターミナルを、フロー設定点に調整することによって、気流測定装置を使用し、最初に測定される気流は、コンピュータ処理部に提供され、コンピュータ処理部は、すべてのターミナルが指示どおり調整された後にすべてのターミナルが目標フローに設定されることに帰着する、現在のＨＶＡＣシステムの負荷条件下でのターミナルごとのフロー設定点を計算するようにプログラムされている。
2019507302.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気流測定装置を用いてＨＶＡＣシステムの複数のターミナルをバランス調整するための方法であって、
前記気流測定装置のコンピュータ処理部に、各ターミナルに対するあらかじめ定められた目標フローを入力し、
前記気流測定装置を介して、前記ターミナルの各々を通る、最初に測定される気流を取得し、
前記コンピュータ処理部からの指示に従って、前記ＨＶＡＣシステムにおける前記ターミナルを、フロー設定点に調整することを含み、
前記最初に測定される気流は、前記コンピュータ処理部に提供され、
前記コンピュータ処理部は、すべてのターミナルが指示どおり調整された後にすべてのターミナルが目標フローに設定されることに帰着する、現在のＨＶＡＣシステムの負荷条件下でのターミナルごとの前記フロー設定点を計算するようにプログラムされている、方法。
【請求項２】
前記ターミナルを調整することは、
前記コンピュータ処理部の指示どおり、調整中のターミナルに前記気流測定を配置し、
前記コンピュータ処理部から、前記調整中のターミナルの前記フロー設定点を得て、
前記調整中のターミナルを前記フロー設定点に設定することを含み、
前記コンピュータ処理部は、前記ＨＶＡＣシステムの前記ターミナルを調整する順序を特定するようにプログラムされている、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記コンピュータ処理部は、調整中のターミナルの前記フロー設定点を決定するのに用いられる前記現在のＨＶＡＣシステムの負荷条件を、前記ターミナルの前記最初に測定される気流および前記あらかじめ定められた目標フローの関数として決定するようにプログラムされている、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記コンピュータ処理部は、前記調整中のターミナルの前記フロー設定点を決定するのに用いられる前記現在のＨＶＡＣシステムの負荷条件を、前記ＨＶＡＣシステムの他のターミナルの調整によって生じる気流の関数としても決定するようにプログラムされている、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記コンピュータ処理部は、前記ＨＶＡＣシステムの他のターミナルの調整によって生じる前記気流を計算するようにプログラムされている、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記コンピュータ処理部は、前記ＨＶＡＣシステムの他のターミナルの調整によって生じる前記気流を、前記調整中のターミナル以外のターミナルにおいて測定される、結果として得られる気流の関数として計算するようにプログラムされている、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記調整中のターミナルを調整した後、前記コンピュータ処理部は、前記気流測定装置を用いて異なるターミナルを通る実測気流を取得するように前記ユーザーに指示するようにプログラムされ、前記コンピュータ処理部はさらに、
前記異なるターミナルを通る予測フローを計算し、
前記異なるターミナルを通る前記実測フローと前記異なるターミナルを通る前記予測フローとを比較して誤差を決定し、
前記誤差があらかじめ定められた閾値を超えたことに応答して、前記調整中のターミナルの前記フロー設定点を再計算し、
前記調整中のターミナルを前記再計算されたフロー設定点に調整するように前記ユーザーに指示するようにプログラムされている、請求項２に記載の方法。
【請求項８】
前記調整中のターミナルの前記再計算された前記フロー設定点を決定するために、前記コンピュータ処理部は、
修正された総フローを、前記調整中のターミナルを設定する前に決定される総フローおよび前記誤差の関数として計算し、
ターミナルごとのフロー比を、ターミナルごとの前記予測フローおよび前記調整中のターミナルを設定する前に決定される前記総フローの関数として計算し、
各ターミナルを通る修正された予測フローを、前記フロー比および前記修正された総フローの関数として計算し、
再計算されたフロー設定点を、前記修正された総フローおよび前記修正された予測フローの関数として決定するようにプログラムされている、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記調整中のターミナルを調整した後、前記コンピュータ処理部は、前記特定された順序で、前記気流測定装置を次のターミナルに移動するように前記ユーザーに指示するようにプログラムされ、
前記コンピュータ処理部はさらに、
前記次のターミナルを通る予測気流を計算し、
前記次のターミナルを通る前記気流を測定し、
前記次のターミナルを通る前記予測気流と前記次のターミナルを通る前記測定された実測気流とを比較して誤差を決定し、
前記次のターミナルのフロー設定点を、前記誤差の関数として計算し、
前記次のターミナルを前記再計算されたフロー設定点に設定するよう前記ユーザーに指示するようにプログラムされている、請求項２に記載の方法。
【請求項１０】
前記次のターミナルの前記フロー設定点を計算するために、前記コンピュータ処理部は、
修正された総フローを、前記調整中のターミナルを設定する前に決定される総フローおよび前記誤差の関数として計算し、
ターミナルごとのフロー比を、ターミナルごとの前記予測フローおよび前記調整中のターミナルを設定する前に決定される前記総フローの関数として計算し、
各ターミナルを通る修正された予測フローを、前記フロー比および前記修正された総フローの関数として計算し、
再計算されたフロー設定点を、前記修正された総フローおよび前記修正された予測フローの関数として決定するようにプログラムされている、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記ターミナルを前記フロー設定点に調整することは、前記フロー設定点に達した時点を決定するために前記気流測定装置を使用して前記ターミナルを通る前記フローを監視しながら、前記ターミナルを通るフローを調整することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記指示は、最初のフローを測定する前に、前記ＨＶＡＣシステムのすべてのターミナルに対するすべてのダンパーを全開状態にするように前記ユーザーに指示することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記コンピュータ処理部は、前記ＨＶＡＣシステムにおけるキーターミナルを特定するようにプログラムされ、前記指示は、バランシングプロセスの最初から最後まで前記キーターミナルを全開のままにしておくよう前記ユーザーに指示することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記コンピュータ処理部は、
前記ＨＶＡＣシステムのターミナルごとのターミナル誤差を、それぞれのターミナルの目標フローと前記最初に測定される実測フローとの比の関数として決定し、
ターミナル誤差が最小であるターミナルを前記キーターミナルとして特定するようにプログラムされている、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記コンピュータ処理部は、前記ターミナル誤差の昇順で調整すべき前記ターミナルを特定するようにプログラムされている、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記コンピュータ処理部は、以下のように設定点ＱｉｓおよびＱＮｓの計算の解を求めるようにプログラムされ、
【数１】
2019507302.tif 000104
ここで、ＱＴは前記総システムフローであり、
ＱｂおよびＱ１は、ターミナルｉ＋１≦ｂ≦Ｎおよび１の前記最初のフローであり、
Ｑｆ１、Ｑｆａ、Ｑｆｃ、Ｑｆｉはそれぞれ、ターミナル１、１≦ａ≦ｉ−１、１≦ｃ≦Ｎ−１、ｉの前記目標フローである、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記コンピュータ処理部は、ターミナルｉを設定した結果としてのターミナル１，２≦ｘ≦ｉ−１、ｉ＋１≦ｚ≦Ｎ−１、Ｎの前記予測フローＱｐ１、Ｑｐｘ、Ｑｐｚ、ＱｐＮを以下のように求めるようにプログラムされ、
【数２】
2019507302.tif 000105
ここで、ＱＴは前記総システムフローであり、
Ｑｃ、Ｑｗ、ＱＮ、Ｑｚは、ターミナルｉ＋１≦ｃ≦Ｎ、ｉ＋２≦ｗ≦Ｎ、ｉ＋１≦ｚ≦Ｎ−１、Ｎの前記最初のフローであり、
Ｑｆ１、Ｑｆｘ、Ｑｆｄ、Ｑｆｉ、Ｑｆｖ、Ｑｆｅはそれぞれ、ターミナル１、２≦ｘ≦ｉ−１、２≦ｄ≦ｉ、ｉ、１≦ｖ≦ｉ、１≦ｅ≦ｉ−２前記目標フローである、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
ＨＶＡＣシステムにおける気流を測定するための装置であって、
前記ＨＶＡＣシステムのターミナルの前記気流の流路に配置されるように構成され、前記ターミナルからの気流を通して送るのに適するようにされた構造と、
前記構造に支持され、前記気流の流路内に配置される部分を有し、前記構造を通る前記気流に関連する信号を生成するように構成された、計装機器と、
前記計装機器に作動的に接続され、気流に関連する前記信号を受信してこれらの信号をコンピュータ可読データに変換するのに適するようにされた電子機器と、を備え、
前記電子機器は、前記コンピュータ可読データを使用して前記構造を通る実測気流を決定するようにプログラムされたコンピュータ処理部を有し、
前記コンピュータ処理部はさらに、
調整中のターミナルについてフロー設定点を計算するようにプログラムされ、
前記フロー設定点は、システムの現在の状態で、前記システムの調整中のターミナル以外の他のすべてのターミナルがバランスのとれた状態にあるときのバランス調整されたシステムフローに帰着する、前記調整中のターミナルを通る前記気流である、装置。
【請求項１９】
前記コンピュータ処理部は、前記フロー設定点を、前記ＨＶＡＣシステムにおける前記ターミナルのすべてについての実測気流およびあらかじめ定められた目標気流の関数として計算するようにプログラムされている、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記電子機器は、ユーザー入力データを受信するとともに、システムデータを表示するためのユーザーインタフェースを含み、前記ユーザーインタフェースは、前記コンピュータ処理部が前記ユーザーインタフェースから前記ユーザー入力データを受信し、表示用にデータを前記ユーザーインタフェースに送信することができるように、前記コンピュータ処理部に作動的に接続されている、請求項１８に記載の装置。
【請求項２１】
前記電子機器は、前記ユーザーが前記ユーザーインタフェースを用いて前記システムに関するデータを前記コンピュータ処理部に入力可能なように構成され、前記コンピュータ処理部は、前記ユーザーインタフェースを介して前記ユーザーに指示を与えることができる、請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記コンピュータ処理部はさらに、
各ターミナルを通る予測フローを、各ターミナルを通る前記実測フローの関数として計算し、
前記調整中のターミナルとは異なるターミナルの前記予測フローと、その異なるターミナルを通る二次実測フローとの差があらかじめ定められた閾値を超えるか否かを決定し、
前記差が前記あらかじめ定められた閾値を超えたことに応答して、前記調整中のターミナルの再計算されたフロー設定点を決定するようにプログラムされている、請求項１８に記載の装置。
【請求項２３】
前記コンピュータ処理部はさらに、
前記調整中のターミナルを前記フロー設定点に調整するように前記ユーザーに促し、
前記調整中のターミナルを通る気流を監視して、いつ前記フロー設定点に達したかを決定するようにプログラムされている、請求項１８に記載の装置。
【請求項２４】
ＨＶＡＣシステムにおける気流を測定するための装置であって、
前記ＨＶＡＣシステムのターミナルからの気流を測定するように構成された気流フードと、
前記気流フードと通信して気流測定値を受信するように構成された、ユーザーインタフェース部に作動的に接続されたコンピュータ処理部を有する電子機器と、を備え、
前記コンピュータ処理部は、データをユーザーに照会し、前記ユーザーに指示を与え、前記ユーザーインタフェースを介して前記ユーザーによる前記ユーザーからのデータを受信するようにプログラムされ、かつ、
前記ＨＶＡＣシステムに関する前記ユーザーデータならびに、前記ＨＶＡＣシステムにおけるターミナル数とターミナルごとにあらかじめ定められた所望の気流量とを含む情報を、前記ユーザーに照会し、前記ユーザーから当該ユーザーデータおよび情報を受信し、
前記気流フードを介して、前記ＨＶＡＣシステムのターミナルごとに最初の実測気流を得るように前記ユーザーに指示し、
前記ＨＶＡＣシステムにおける前記ターミナルの前記気流量を、前記ＨＶＡＣシステムをバランス調整するために計算された設定点に調整するように前記ユーザーに指示するようにプログラムされている、装置。
【請求項２５】
調整を必要とする前記システムにおけるターミナルごとに前記気流量を調整するように前記ユーザーに指示するために、前記コンピュータ処理部は、
前記調整中のターミナルを前記計算された設定点に調整し、
前記調整中のターミナルを調整することによって前記ＨＶＡＣシステムにおよぶ影響を決定するために、前記気流フードを使用して前記調整中のターミナルとは異なるターミナルを通る前記気流を測定し、
前記ＨＶＡＣシステムに対する前記影響があらかじめ定められた値を超えた旨の決定に応答して、前記調整中のターミナルを再計算された設定点に再調整するようにユーザーに指示するようにプログラムされている、請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
前記コンピュータ処理部は、前記フロー設定点を、前記ＨＶＡＣシステムにおけるすべての前記ターミナルについての実測気流およびあらかじめ定められた目標気流の関数として計算するようにプログラムされている、請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
前記再計算された前記フロー設定点を決定するために、前記コンピュータ処理部は、
ターミナルごとに予測フローを計算し、
前記異なるターミナルについて、前記予測フローと前記二次実測フローとの誤差を決定し、
修正された総フローを、前記誤差および前記最初に測定される気流から決定される総フローの関数として計算し、
ターミナルごとのフロー比を、ターミナルごとの前記予測フローおよび前記調整中のターミナルを設定する前に決定される総フローの関数として計算し、
各ターミナルを通る修正された予測フローを、前記フロー比および前記修正された総フローの関数として計算し、
再計算されたフロー設定点を、前記修正された総フローおよび前記修正された予測フローの関数として決定するようにプログラムされている、請求項２６に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、広義には空気流検知に関する。特に、本開示は、商業ビルまたは類似の構造物における暖房・換気・空調（ＨＶＡＣ）システムのディフューザターミナルをバランス調整するためのシステム、方法、装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
商業ビルなどの構造物用のＨＶＡＣシステムを設計する建築家や技術者は、それらのシステムで当該構造物内にいる人々に一貫して信頼できるレベルの快適さを提供することに手を尽くしている。ＨＶＡＣの設計者は、ＨＶＡＣユニットの大きさを慎重に調整して、適切な量の調和空気を供給できるようにしている。また、調和空気を適切な流量で構造物の様々な室や他のエリアに分配するためのダクトも設計する。さらに、設計者は、構造物内にいる人々にとって望ましいレベルの快適さになるように、あらかじめ定められた方法で、吐出流が通るディフューザまたはレジスタターミナル（以下、「ターミナル」と総称する）の配置間隔と構成とを選択し、調和空気を室／エリアに分配して分散させている。
【０００３】
この設計に不可欠なのは、調和空気を、設計者の指定する所定の流量または所定範囲内の流量である体積流量で各ターミナルから分散させる必要性である。流量が設計者によって指定された流量から外れると、室内またはエリアの状態または快適さのレベルが目標から外れてしまうことになり、不必要にエネルギーコストが上がる可能性がある。
【０００４】
新しい商用ＨＶＡＣシステムの性能検証をする際、このシステムでは、システム設計者の指定する体積流量または指定範囲内の体積流量で調和空気が各ターミナルから確実に供給されるようにバランス調整する必要がある。また、ＨＶＡＣの定期的なシステムメンテナンスの一部として、あるいは建物内のフロアプランを再設定する際にも、バランシングが必要になる可能性もある。
【０００５】
商用ＨＶＡＣシステムのバランシングは取るに足らないことではなく、特定の条件を満たしたＨＶＡＣ技術者のサービスを必要とする。商用ＨＶＡＣダクトの配管は複雑な場合があり、多くのトランク、枝管またはゾーンの各々が多数のディフューザまたはノードを持つ場合がある。各ターミナルには、その特定のノードを通るフローを調整するための独自のダンパーが備わっているだけでなく、システム内のさまざまなトランク、枝管、ゾーンへの気流を制御するのに使用できるダンパーもダクト内にある。ＨＶＡＣシステム内のどのターミナルを通るフローであっても、それを調節するとシステム内の他のすべてのターミナルを通る気流に影響する背圧が必然的に変化することを考えれば、バランシング作業の複雑さは明らかになる。
【０００６】
調和空気を所定のパターンでビル空間に拡散させて送るために、商用ＨＶＡＣシステムの天井据付式ターミナルは、限られた数の構成の中からシステム設計者によって選択される。ターミナルの構成には選択肢となる多くの異なるものがあるが、ターミナルのデザインの大部分は、商用吊天井のタイルに共通の標準的な２４インチ×２４インチの設置面積内におさまるか、それに基づいている。
【０００７】
エネルギー効率は、ＨＶＡＣシステムの設計プロセスにおける最も重要な基準の１つである。ＨＶＡＣシステムの到達目標は、適切な快適レベルを提供するのに十分な指定された目標流量で、システムの各ターミナルを通して調和空気を送ることである。気流量を制限するか抑制するシステム内の構造は、どのようなものであっても説明すべきロスになる。ダンパーおよびターミナルは、ＨＶＡＣシステムにおける重大なロスの原因である。ターミナルには固定された構成や構造があるため、克服することができない一定のロスが生じる。しかしながら、ダンパーのほうは各ターミナルの制御フローに合わせて調整可能であり、ダンパーによって生じるロスは、適切なシステムバランシングによって大幅に最小化することができる可変のものである。
【０００８】
ダンパーを閉じると当該ダンパーによって生じるロスが大きくなるため、フローに対する制限が大きくなる。したがって、ターミナルごとに指定の流量を達成すべくＨＶＡＣシステムのバランス調整をするだけでなく、ロスを最小限に抑えるべくダンパーをできるだけ開いた状態でＨＶＡＣシステムのバランス調整をすると理想的である。
【０００９】
国家環境バランシング委員会（Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ  Ｂａｌａｎｃｉｎｇ  Ｂｏａｒｄ「ＮＥＢＢ」）は、さまざまな機能の中でも特に、個人および企業に、ＨＶＡＣシステムの性能検証、テスト、調整およびバランシングを保証する国際認定協会である。認定に加えて、ＮＥＢＢは機器の仕様と作業手順の基準も提供している。機器側では、ＮＥＢＢから仕様書の出ている機器は直読式フードと呼ばれ、天井据付式ターミナルを通る気流を測定するのに用いられる。本明細書では、最も普通に用いられる形態の直読式フード装置を説明するのに、より一般的な語である「気流フード」を使用する。当業者であれば、本明細書で用いる「直読式フード」および「気流フード」が本質的に同義であること、すなわち、本明細書に記載の気流フードは、ＮＥＢＢの仕様の範囲内にある直読式フードとして特徴付けられることを、理解できよう。
【００１０】
気流フードは、ＨＶＡＣ技術者が商用ＨＶＡＣシステムの天井据付式ターミナルを通って吐出される気流を測定するのに使用する計装機器である。気流フードは、ターミナル上の適所に保持されるように設計されている。このフードは、ターミナルから吐出される空気を集めて方向を変えるダクトとして機能する。気流フードは、調和空気の体積流量を測定するために調和空気が導かれるスロートを持つ収縮拡大ノズルの構成を有する。既知の方法でフローを計算するのに使用される、スロート内に配置された平均化ピトー管マノメータなどの計装機器によって、速度圧が測定される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ＨＶＡＣ技術者らは、これらの測定されたフローを使用して、その業界において比例調整と呼ばれる方法でシステムのバランシングを実現する。比例調整の基本原理は、一度設定されると、システムの各ターミナルからの気流量が常に同一比に維持すなわち、システム内の他のターミナルに対して常に同じ割合で維持されることにある。システム全体での量は変動するが、ターミナル間の気流の関係は同じ比率のままになる。科学的ではあるものの、従来の比例調整は、比例的なバランス調整につながるターミナルの調節具合を予測する技術者の経験に依存している。
【００１２】
システムの比例的なバランス調整をするために、各ターミナルで最初のフローが測定される。ターミナルごとに、実測フローを設計フローで割った値として、設計フローの比率が計算される。設計フローの比率が最も低いターミナルがキーターミナルになり、このターミナルは全開のままになる。ターミナルは一般に、設計フローの比率の昇順でバランス調整される。しかしながら、経験を積んだ技術者であれば、順番を変えてもターミナルのバランス調整をすることができる。
【００１３】
この考え方は、そのターミナルとキーターミナルの設計フローの比率が正しい割合になるように２番目のターミナルを設定することである。比率が正しい割合になると、その正しい割合のままになる。これらの比例的にバランス調整されたターミナルを通る気流は、他のターミナルのバランス調整時に変動する可能性があるが、それぞれの比率の割合は同じまま維持される。これを達成するために、２番目のターミナルは、最初に技術者の知識および経験に基づいて設定される。言い換えれば、それは技術者側の教育による推定である。２番目のターミナルおよびキーターミナルにおけるフローは再測定され、設計フローの比率が所定の許容値内にあるか否かが決定される。これらの許容範囲内にあれば、技術者は次のターミナルに移動する。
【００１４】
このプロセスは、システム内の各ターミナルで繰り返される。技術者は自分の知識を使用してターミナルごとの調整内容を見積もり、その結果、設計フローの比率がキーターミナルと先にバランス調整をした他のターミナルで等しくなるようにする。技術者の見積もりスキルに依存するため、調整、再測定、繰返しが頻繁に行われ、それが普通である。さらに、技術者がこれらのバランシングタスクを実行する際、自らの知識と経験を用いて調整内容を見積もり、最後のターミナルを調整することによって、そのターミナルおよび他のすべてのターミナルで設計フローの比率が等しいだけでなく、できるだけ１００％に近づくようにする。これを達成すると、技術者は、必要に応じてファンの速度を調整し、ターミナルの設計フローの１００％を達成する。
【００１５】
上記から、従来の比例バランシング方法が不正確で時間がかかり、再調整を必要とする誤差を生じやすいことを、当業者であれば理解するであろう。本発明のシステム、方法および装置は、マスフロー理論を用いてターミナルごとの設定点を体系的かつ科学的に決定することにより、この推測作業を排除するため、システムの最後のターミナルが設定されると、システムがバランス調整される位置に各ターミナルが設定されることになる。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
一態様によれば、気流測定装置を用いてＨＶＡＣシステムの複数のターミナルをバランス調整するための方法は、気流測定装置のコンピュータ処理部に、各ターミナルに対するあらかじめ定められた目標フローを入力することを含む。この方法は、気流測定装置を介して、前記ターミナルの各々を通る、最初に測定される気流を取得することも含み、最初に測定される気流は、前記コンピュータ処理部に提供される。さらに、この方法は、前記コンピュータ処理部からの指示に従って、前記ＨＶＡＣシステムにおける前記ターミナルを、フロー設定点に調整することも含み、前記コンピュータ処理部は、すべてのターミナルが指示どおり調整された後にすべてのターミナルが目標フローに設定されることに帰着する、現在のＨＶＡＣシステムの負荷条件下でのターミナルごとの前記フロー設定点を計算するようにプログラムされている。
【００１７】
別の態様によれば、単独または上記のいずれかの態様との組み合わせで、前記ターミナルを調整することは、前記コンピュータ処理部の指示どおり、調整中のターミナルに前記気流測定を配置することを含んでもよい。前記コンピュータ処理部は、前記ＨＶＡＣシステムの前記ターミナルを調整する順序を特定するようにプログラムされていてもよい。また、この方法は、コンピュータ処理部から、調整中のターミナルの前記フロー設定点を得て、前記調整中のターミナルを前記フロー設定点に設定することを含んでもよい。
【００１８】
別の態様によれば、単独または上記のいずれかの態様との組み合わせで、コンピュータ処理部は、調整中のターミナルの前記フロー設定点を決定するのに用いられる前記現在のＨＶＡＣシステムの負荷条件を、前記ターミナルの前記最初に測定される気流および前記あらかじめ定められた目標フローの関数として決定するようにプログラムされていてもよい。
【００１９】
別の態様によれば、単独または上記のいずれかの態様との組み合わせで、コンピュータ処理部は、前記調整中のターミナルの前記フロー設定点を決定するのに用いられる前記現在のＨＶＡＣシステムの負荷条件を、前記ＨＶＡＣシステムの他のターミナルの調整によって生じる気流の関数としても決定するようにプログラムされていてもよい。
【００２０】
別の態様によれば、単独または上記のいずれかの態様との組み合わせで、コンピュータ処理部は、前記ＨＶＡＣシステムの他のターミナルの調整によって生じる前記気流を計算するようにプログラムされていてもよい。
【００２１】
別の態様によれば、単独または上記のいずれかの態様との組み合わせで、コンピュータ処理部は、前記ＨＶＡＣシステムの他のターミナルの調整によって生じる前記気流を、前記調整中のターミナル以外のターミナルにおいて測定される、結果として生じた気流の関数として計算するようにプログラムされていてもよい。
【００２２】
別の態様によれば、単独または上記のいずれかの態様との組み合わせで、前記調整中のターミナルを調整した後、前記コンピュータ処理部は、前記気流測定装置を用いて異なるターミナルを通る実測された気流を取得するように前記ユーザーに指示するようにプログラムされていてもよい。さらに、コンピュータ処理部は、前記異なるターミナルを通る予測フローを計算し、前記異なるターミナルを通る実測フローと前記異なるターミナルを通る前記予測フローとを比較して誤差を決定するようにプログラムされていてもよい。誤差があらかじめ定められた閾値を超えたことに応答して、コンピュータ処理部はさらに、前記調整中のターミナルの前記フロー設定点を再計算し、前記調整中のターミナルを前記再計算されたフロー設定点に調整するように前記ユーザーに指示するようにプログラムされていてもよい。
【００２３】
別の態様によれば、単独または上記のいずれかの態様との組み合わせで、前記調整中のターミナルの前記再計算された前記フロー設定点を決定するために、前記コンピュータ処理部は、修正された総フローを、前記調整中のターミナルを設定する前に決定される総フローおよび前記誤差の関数として計算するようにプログラムされていてもよい。また、コンピュータ処理部は、ターミナルごとのフロー比を、ターミナルごとの前記予測フローおよび前記調整中のターミナルを設定する前に決定される前記総フローの関数として計算するようにプログラムされていてもよい。さらに、コンピュータ処理部は、各ターミナルを通る修正された予測フローを、前記フロー比および前記修正された総フローの関数として計算し、再計算されたフロー設定点を、前記修正された総フローおよび前記修正された予測フローの関数として決定するようにプログラムされていてもよい。
【００２４】
別の態様によれば、単独または上記のいずれかの態様との組み合わせで、前記調整中のターミナルを調整した後、前記コンピュータ処理部は、前記特定された順序で、前記気流測定装置を次のターミナルに移動するように前記ユーザーに指示するようにプログラムされていてもよい。また、コンピュータ処理部は、前記次のターミナルを通る予測気流を計算し、前記次のターミナルを通る前記気流を測定し、前記次のターミナルを通る前記予測気流と前記次のターミナルを通る実測気流とを比較して誤差を決定し、次のターミナルのフロー設定点を、前記誤差の関数として計算し、前記次のターミナルを前記再計算されたフロー設定点に設定するよう前記ユーザーに指示するようにプログラムされていてもよい。
【００２５】
別の態様によれば、単独または上記のいずれかの態様との組み合わせで、次のターミナルの前記フロー設定点を計算するために、前記コンピュータ処理部は、修正された総フローを、前記調整中のターミナルを設定する前に決定される総フローおよび前記誤差の関数として計算するようにプログラムされていてもよい。また、コンピュータ処理部は、ターミナルごとのフロー比を、ターミナルごとの前記予測フローおよび前記調整中のターミナルを設定する前に決定される前記総フローの関数として計算するようにプログラムされていてもよい。また、コンピュータ処理部は、各ターミナルを通る修正された予測フローを、前記フロー比および前記修正された総フローの関数として計算するようにプログラムされていてもよい。さらに、コンピュータ処理部は、再計算されたフロー設定点を、前記修正された総フローおよび前記修正された予測フローの関数として決定するようにプログラムされていてもよい。
【００２６】
別の態様によれば、単独または上記のいずれかの態様との組み合わせで、前記ターミナルを前記フロー設定点に調整することは、前記フロー設定点に達した時点を決定するために前記気流測定装置を使用して前記ターミナルを通る前記フローを監視しながら、前記ターミナルを通るフローを調整することを含んでもよい。
【００２７】
別の態様によれば、単独または上記のいずれかの態様との組み合わせで、指示は、最初のフローを測定する前に、前記ＨＶＡＣシステムのすべてのターミナルに対するすべてのダンパーを全開状態にするように前記ユーザーに指示することを含んでもよい。
【００２８】
別の態様によれば、単独または上記のいずれかの態様との組み合わせで、コンピュータ処理部は、前記ＨＶＡＣシステムにおけるキーターミナルを特定するようにプログラムされていてもよい。指示は、バランシングプロセス中ずっと前記キーターミナルを全開のままにしておくよう前記ユーザーに指示することを含んでもよい。
【００２９】
別の態様によれば、単独または上記のいずれかの態様との組み合わせで、コンピュータ処理部は、前記ＨＶＡＣシステムのターミナルごとのターミナル誤差を、それぞれのターミナルの目標フローと前記最初の実測フローとの比の関数として決定し、ターミナル誤差が最小であるターミナルを前記キーターミナルとして特定するようにプログラムされていてもよい。
【００３０】
別の態様によれば、単独または上記のいずれかの態様との組み合わせで、コンピュータ処理部は、前記ターミナル誤差の昇順で調整すべき前記ターミナルを特定するようにプログラムされていてもよい。
【００３１】
別の態様によれば、単独または上記のいずれかの態様との組み合わせで、コンピュータ処理部は、以下のように設定点ＱｉｓおよびＱＮｓの計算の解を求めてもよく、
【数１】
2019507302.tif 000003
ここで、ＱＴは総システムフローであり、
ＱｂおよびＱ１は、ターミナルｉ＋１≦ｂ≦Ｎおよび１の前記最初のフローであり、
Ｑｆ１、Ｑｆａ、Ｑｆｃ、Ｑｆｉはそれぞれ、ターミナル１、１≦ａ≦ｉ−１、１≦ｃ≦Ｎ−１、ｉの前記目標フローである、
【００３２】
別の態様によれば、単独または上記のいずれかの態様との組み合わせで、コンピュータ処理部は、ターミナルｉを設定した結果としてのターミナル１，２≦ｘ≦ｉ−１、ｉ＋１≦ｚ≦Ｎ−１、Ｎの前記予測フローＱｐ１、Ｑｐｘ、Ｑｐｚ、ＱｐＮを以下のように求めるようにプログラムされていてもよく、
【数２】
2019507302.tif 000004
ここで、ＱＴは前記総システムフローであり、
Ｑｃ、Ｑｗ、ＱＮ、Ｑｚは、ターミナルｉ＋１≦ｃ≦Ｎ、ｉ＋２≦ｗ≦Ｎ、ｉ＋１≦ｚ≦Ｎ−１、Ｎの前記最初のフローであり、
Ｑｆ１、Ｑｆｘ、Ｑｆｄ、Ｑｆｉ、Ｑｆｖ、Ｑｆｅはそれぞれ、ターミナル１、２≦ｘ≦ｉ−１、２≦ｄ≦ｉ、ｉ、１≦ｖ≦ｉ、１≦ｅ≦ｉ−２前記目標フローである。
【００３３】
別の態様によれば、単独または上記のいずれかの態様との組み合わせで、ＨＶＡＣシステムにおける気流を測定するための装置は、前記ＨＶＡＣシステムのターミナルの前記気流の流路に配置されるように構成された構造を含んでもよい。この構造はさらに、気流を前記ターミナルから構造に送るのに適するようにされていてもよい。また、装置は、前記構造に支持され、前記気流の流路内に配置される部分を有する計装機器を含んでもよい。計装機器は、前記構造を通る前記気流に関連する信号を生成するように構成されていてもよい。装置はさらに、前記計装機器に作動的に接続され、気流に関連する前記信号を受信してこれらの信号をコンピュータ可読データに変換するのに適するようにされた電子機器を含んでもよい。電子機器は、前記コンピュータ可読データを使用して前記構造を通る実測気流を決定するようにプログラムされたコンピュータ処理部を含んでもよい。コンピュータ処理部はさらに、調整中のターミナルについてフロー設定点を計算するようにプログラムされていてもよく、前記フロー設定点は、システムの現在の状態で、前記システムの調整中のターミナル以外の他のすべてのターミナルがバランスのとれた状態にあるとき、バランス調整されたシステムフローになるであろう、前記調整中のターミナルを通る前記気流である。
【００３４】
別の態様によれば、単独または上記のいずれかの態様との組み合わせで、コンピュータ処理部は、前記フロー設定点を、前記ＨＶＡＣシステムにおける前記ターミナルのすべてについての実測気流およびあらかじめ定められた目標気流の関数として計算するようにプログラムされていてもよい。
【００３５】
別の態様によれば、単独または上記のいずれかの態様との組み合わせで、電子機器は、ユーザー入力データを受信するとともに、システムデータを表示するためのユーザーインタフェースを含んでもよい。ユーザーインタフェースは、前記ユーザーインタフェースから前記ユーザー入力データを受信し、表示用にデータを前記ユーザーインタフェースに送信するために、前記コンピュータ処理部に作動的に接続されていてもよい。
【００３６】
別の態様によれば、単独または上記のいずれかの態様との組み合わせで、電子機器は、前記ユーザーが前記ユーザーインタフェースを用いて前記システムに関するデータを前記コンピュータ処理部に入力可能なように構成されていてもよく、コンピュータ処理部は、前記コンピュータ処理部は、前記ユーザーインタフェースを介して前記ユーザーに指示を与えることができる。
【００３７】
別の態様によれば、単独または上記のいずれかの態様との組み合わせで、コンピュータ処理部はさらに、各ターミナルを通る予測フローを、各ターミナルを通る前記実測フローの関数として計算するようにプログラムされていてもよい。コンピュータ処理部はさらに、前記調整中のターミナルとは異なるターミナルの前記予測フローと、その異なるターミナルを通る二次実測フローとの差があらかじめ定められた閾値を超えるか否かを決定するようにプログラムされていてもよい。前記差が前記あらかじめ定められた閾値を超えたことに応答して、コンピュータ処理部は、前記調整中のターミナルの再計算されたフロー設定点を決定するようにプログラムされていてもよい。
【００３８】
別の態様によれば、単独または上記のいずれかの態様との組み合わせで、コンピュータ処理部はさらに、前記調整中のターミナルを前記フロー設定点に調整するように前記ユーザーに促し、前記調整中のターミナルを通る気流を監視して、いつ前記フロー設定点に達したかを決定するようにプログラムされていてもよい。
【００３９】
別の態様によれば、単独または上記のいずれかの態様との組み合わせで、ＨＶＡＣシステムにおける気流を測定するための装置は、前記ＨＶＡＣシステムのターミナルからの気流を測定するように構成された気流フードと、前記気流フードと通信して気流測定値を受信するように構成された、ユーザーインタフェース部に作動的に接続されたコンピュータ処理部を有する電子機器と、を含んでもよい。コンピュータ処理部は、データをユーザーに照会し、前記ユーザーに指示を与え、前記ユーザーインタフェースを介して前記ユーザーによる前記ユーザーからのデータを受信するようにプログラムされていてもよい。また、コンピュータ処理部は、前記ＨＶＡＣシステムに関する前記ユーザーデータを前記ユーザーに照会し、前記ユーザーから当該ユーザーデータを受信するようにプログラムされていてもよい。その情報は、前記ＨＶＡＣシステムにおけるターミナル数とターミナルごとにあらかじめ定められた所望の気流量とを含んでもよい。また、コンピュータ処理部は、前記気流フードを介して、前記ＨＶＡＣシステムのターミナルごとに最初の実測気流を得るように前記ユーザーに指示し、前記ＨＶＡＣシステムにおける前記ターミナルの前記気流量を、前記ＨＶＡＣシステムをバランス調整するために計算された設定点に調整するように前記ユーザーに指示するようにプログラムされていてもよい。
【００４０】
別の態様によれば、単独または上記のいずれかの態様との組み合わせで、調整を必要とする前記システムにおけるターミナルごとに前記気流量を調整するように前記ユーザーに指示するために、コンピュータ処理部は、前記調整中のターミナルを前記計算された設定点に調整し、前記調整中のターミナルを調整することによって前記ＨＶＡＣシステムにおよぶ影響を決定するために、前記気流フードを使用して前記調整中のターミナルとは異なるターミナルを通る前記気流を測定するようにユーザーに指示するようにプログラムされていてもよい。コンピュータ処理部は、前記ＨＶＡＣシステムに対する前記影響があらかじめ定められた値を超えた旨の決定に応答して、前記調整中のターミナルを再計算された設定点に再調整するようにプログラムされていてもよい。
【００４１】
別の態様によれば、単独または上記のいずれかの態様との組み合わせで、コンピュータ処理部は、前記フロー設定点を、前記ＨＶＡＣシステムにおけるすべての前記ターミナルについての実測気流およびあらかじめ定められた目標気流の関数として計算するようにプログラムされていてもよい。
【００４２】
別の態様によれば、単独または上記のいずれかの態様との組み合わせで、前記再計算された前記フロー設定点を決定するために、前記コンピュータ処理部は、ターミナルごとに予測フローを計算し、前記異なるターミナルについて、前記予測フローと前記二次実測フローとの誤差を決定するようにプログラムされていてもよい。また、コンピュータ処理部は、修正された総フローを、前記誤差および前記最初に測定される気流から決定される総フローの関数として計算するようにプログラムされていてもよい。コンピュータ処理部は、ターミナルごとのフロー比を、ターミナルごとの前記予測フローおよび前記調整中のターミナルを設定する前に決定される総フローの関数として計算するようにプログラムされていてもよい。さらに、コンピュータ処理部は、各ターミナルを通る修正された予測フローを、前記フロー比および前記修正された総フローの関数として計算し、再計算されたフロー設定点を、前記修正された総フローおよび前記修正された予測フローの関数として決定するようにプログラムされていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
本発明は一例として示されるものであり、添付の図面の各図に限定されるものではない。図中、同様の参照符号は同様の構成要素を示す。
【図１】図１は、本発明による気流を測定するためのシステムに実装することができる気流フードの正面図である。
【図２】図２は、ほぼ図１の線２−２に沿って切った気流フードの断面図である。
【図３】図３は、ＨＶＡＣシステムのターミナルを通る気流を測定するために使用される、図１および図２の気流フードを示す概略図である。
【図４】図４は、本発明による気流を測定するためのシステムに実装することができる別の気流フードの斜視図である。
【図５】図５は、ＨＶＡＣシステムのターミナルを通る気流を測定するのに使用される図４の空気流フードを示す概略図である。
【図６Ａ】図６Ａは、ＨＶＡＣターミナルと、図１から図５のシステムを使用して測定することができる気流の例を示す。
【図６Ｂ】図６Ｂは、ＨＶＡＣターミナルと、図１から図５のシステムを使用して測定することができる気流の例を示す。
【図６Ｃ】図６Ｃは、ＨＶＡＣターミナルと、図１から図５のシステムを使用して測定することができる気流の例を示す。
【図６Ｄ】図６Ｄは、ＨＶＡＣターミナルと、図１から図５のシステムを使用して測定することができる気流の例を示す。
【図６Ｅ】図６Ｅは、ＨＶＡＣターミナルと、図１から図５のシステムを使用して測定することができる気流の例を示す。
【図６Ｆ】図６Ｆは、ＨＶＡＣターミナルと、図１から図５のシステムを使用して測定することができる気流の例を示す。
【図６Ｇ】図６Ｇは、ＨＶＡＣターミナルと、図１から図５のシステムを使用して測定することができる気流の例を示す。
【図６Ｈ】図６Ｈは、ＨＶＡＣターミナルと、図１から図５のシステムを使用して測定することができる気流の例を示す。
【図６Ｉ】図６Ｉは、ＨＶＡＣターミナルと、図１から図５のシステムを使用して測定することができる気流の例を示す。
【図６Ｊ】図６Ｊは、ＨＶＡＣターミナルと、図１から図５のシステムを使用して測定することができる気流の例を示す。
【図７Ａ】図７Ａは、例示的なＨＶＡＣシステムの、ある圧力およびフロー特性を示す概略図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、例示的なＨＶＡＣシステムの、ある圧力およびフロー特性を示す概略図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、例示的なＨＶＡＣシステムの、ある圧力およびフロー特性を示す概略図である。
【図８Ａ】図８Ａは、例示的なＨＶＡＣシステムのバランス調整のためのプロセスを示す概略図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、例示的なＨＶＡＣシステムのバランス調整のためのプロセスを示す概略図である。
【図８Ｃ】図８Ｃは、例示的なＨＶＡＣシステムのバランス調整のためのプロセスを示す概略図である。
【図９】図９は、例示的なＨＶＡＣシステムのファンカーブを示すグラフである。
【図１０Ａ】図１０Ａは、例示的なＨＶＡＣシステムの、ある圧力およびフロー特性を示す概略図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、例示的なＨＶＡＣシステムの、ある圧力およびフロー特性を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
本発明は、ＨＶＡＣシステムにおける気流を決定するためのシステムおよび方法に関する。特に、本発明は、システムの各ターミナルを通る気流が、設計仕様で定められた流量で調和空気を吐出するように、ＨＶＡＣシステムをバランス調整する方法に関する。この方法は、様々な気流測定システムで実施することができる。
【００４５】
本発明の気流バランシングシステムおよび方法を実施することが可能な１つのシステムを、図１および図２に示す。図１および図２は、ＨＶＡＣシステムのターミナルを通る気流を測定するためのシステム１０の例示的な構成を示す。システム１０は、気流を測定するのに使用される気流フードの形での気流測定装置２０を含む。図１および図２の気流フード２０は、調和空気を建物の空調スペースに吐出する建造物用ＨＶＡＣシステムのターミナルを通る気流を測定するのに一般に用いられる一般的な設計である。気流フード２０の最も一般的な用途は、ＨＶＡＣ技術者がＨＶＡＣシステムの天井据付式ターミナルの「バランス調整」をする際に、ＨＶＡＣエンジニアまたは建築家によって設計された仕様に沿って調和空気が建物内に分配されるように助けることである。これらのシステムでターミナルのバランス調整をするためには、各ターミナルを通る気流を正確に測定する必要がある。本発明のシステムおよび方法は、背圧補償測定を提供することによって、これらの測定の精度を向上させる。
【００４６】
気流フード２０は目的が特殊で限られているため、測定対象となる気流が通る標準的なＨＶＡＣと協働するように構成することができる。気流フード２０は、設置面積２４インチ×２４インチの標準的なＨＶＡＣターミナルを通って吐出される空気を捕捉するように構成された集気フード２２を含む。集気フード２２は、断面が正方形で輪郭はほぼ台形であり、ターミナルから吐出されるすべての空気または実質的にすべての空気を集められるような方法で集気フードの開放端２４が標準的な２４インチ×２４インチのターミナルに嵌合する寸法である。
【００４７】
集気フード２２は、開放端２４から設備端１６に向かって先細になっている。設備端は、集気フードが計装機器ハウジング３０と接触してこれに接続される箇所である。計装機器ハウジング３０は、気流フード２０の出口３２を画定する台形の下側を含む。つまり気流フード２０は、収縮拡大ノズルの一般的な形である。したがって、速度圧と流速を計算し、そこから流量を計算するために、全圧測定値と静圧測定値との関係に関する十分に確立された流体力学的原理に基づいて、フード２０を通る気流を決定することができる。
【００４８】
計装機器ハウジング３０は、気流フード２０をターミナル上の所定の位置で支持し、操作するためのハンドル３４を含む。ハウジング３０は、気流フード２０を通る気流を測定するための計装機器３６を収容している。また、ハウジング３０は、計装機器３６に作動的に接続され、計装機器に照会をして計装機器から情報を受信する気流フード２０の電子機器３８を収容する。電子機器３８は、ノブ、ボタン、スイッチ、タッチスクリーンなどの入力装置、ヴィジュアルメーター、ディスプレイスクリーン、ＬＥＤ読み出しなどの出力装置といった特徴を含むことができるユーザーインタフェース４０を含む。これらは、気流フード２０を操作するために使用される。
【００４９】
本明細書で説明するプロセスを実行するコンピュータ処理部４２は、コンピュータまたは特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）などのプログラマブルプロセッサと、プロセッサによるアクセス用にコンピュータプログラムおよびデータを格納することができるコンピュータ可読メモリとを含むことができる。コンピュータ可読メモリは、半導体メモリデバイス（たとえば、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリデバイス）、磁気ディスク（たとえば、内蔵ハードディスクまたはリムーバブルディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭディスク、ＤＶＤ−ＲＯＭディスク）など、あらゆる形態の不揮発性メモリを含むことができる。コンピュータ処理部４２は、計装機器３６とインタフェースするための専用回路を含むことができ、あるいはそれとインタフェースすることができる。コンピュータ処理部４２は、ユーザーインタフェース４０など、電子機器３８の他のどの部分とも一体化することができ、他の電子部品とインタフェースする別個の部品として単独で存在することもできる。
【００５０】
１つの特定の実施形態では、電子機器３８は、計装機器３６から得られた測定データを無線で送信するための、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、シングルモード無線接続モジュールまたはＷｉ−Ｆｉネットワーク装置などの無線通信モジュールを含むことができる。この場合、ユーザーインタフェース４０およびコンピュータ処理部４２は、スマートフォン、タブレットまたは他の適切に装備された電子デバイスなどのスマートデバイスを備えることができる。この実施形態では、スマートデバイスは、本明細書で説明するバランシングプロセスを実行するＨＶＡＣバランシングアプリケーションを含むことができる。
【００５１】
図２を参照すると、例示的な実施形態では、計装機器３６は、気流フード２０内の速度圧を測定するためのピトー管５０のアレイを含む。従来技術において知られているように、ピトー管５０は、フード２０内で、図１においてＡを付した矢印で大まかに示される気流に向かう方向と気流から離れる方向のそれぞれに設けられる開口を有する。ピトー管５０を介して測定される全圧と静圧との差を使用して、フード２０を通る気流を既知の方法で計算することができる。
【００５２】
気流フード２０は、気流を測定するためにシステム１０に実装することができる装置の例である。本明細書で開示するシステムバランシングのためのシステムおよび方法は、この構成または他の特定の構成に限定されることはない。本明細書で説明するシステムバランシングのためのシステムおよび方法は、ＨＶＡＣシステムのターミナルを通る気流を測定することができる、どのようなフードまたは他のデバイスにも適用可能である。
【００５３】
例えば、図４を参照すると、システム１０は、気流を測定するのに使用される気流フードの形態の装置６０を含むことができる。図４に示す気流フードは、たとえば、２０１５年２月２６日に出願された米国特許仮出願第６２／１２１，２２２号（その内容全体を本明細書に援用する）に記載されているものと類似または同一であってもよい。
【００５４】
図４に示すように、システム１０は、ＨＶＡＣシステムのターミナルを通る気流を測定するのに使用される気流フード６０を含む。気流フード６０は、標準的な２４インチ×２４インチのターミナルに被さってはまるような寸法で調節された、ほぼ箱形の構成を有する。この実施形態では、気流フード６０は、気流が導かれる四分割部７０に分割されている。各四分割部７０内には、その特定の四分割部を通る気流を測定するための計装機器が配置されている。この計装機器は、たとえば、ホットポイント風速計またはピトースタティックチューブアレイの形態であってもよい。気流フード６０を通るフローの総量は、四分割部７０を通るフローから計算された合計である。
【００５５】
気流フード６０は、ポール６２に支持されている。ポール６２は、ターミナルから吐出されるすべての空気または実質的にすべての空気がフード６０を通って流れるように、ユーザーが気流フード６０を操作してターミナルに真正面からはめやすくする。ポール６２は、気流フード６０を操作して使用する際に快適かつ人間工学的な感触を得やすくするためのハンドル６４を含むことができる。ポール６０は、ポールを所望の長さでロックしやすくするロックリング６６を有する伸縮構造を有してもよい。空気がフードの四分割部７０を通って導かれるように気流フード６０をターミナルの上に配置した状態で、ユーザーは、たとえば、ハンドル６４のうちの１つに設けられたボタンまたは引き金７２によってシステム１０を作動させることができる。
【００５６】
引き金７２は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈまたはシングルモード無線接続などの無線通信によって、気流フード６０の計装機器および電子機器を起動する。計装機器および電子機器は、少なくとも一部が気流フード６０の中に隠れているため、図４では矢印７５で大まかに示してある。計装機器および電子機器７５は、（繰り返すが、たとえばＢｌｕｅｔｏｏｔｈまたはＷｉ−Ｆｉによって）気流測定データを取得する。この気流測定データは、スマートフォンなどのスマートデバイス７４、タブレット、ポール６２に着脱自在に装着できる適当な他の電子装置などの形としての気流フード６０のコンピュータ処理部に無線送信される。
【００５７】
スマートデバイス７４には、気流フード６０の計装機器および電子機器７５から受信した測定データを使用して、ＨＶＡＣターミナルから吐出される空気の体積流量を計算するか、そうでなければ決定するようにされたアプリケーション（「ＨＶＡＣアプリケーション」）が備えられている。気流フード６０の計装機器および電子機器７５と無線通信するスマートデバイス７４にロードされたＨＶＡＣアプリケーションを介して、本明細書に記載の方法を実施して、ＨＶＡＣシステムのバランシングに使用されるターミナルの設定を計算または決定することができる。
【００５８】
気流測定システム１０において、図１および図２の気流フード２０、図４の気流フード６０あるいは、図１、図２、図４に示すものとは異なる構成を有する気流フードを用いるか否かにかかわらず、気流測定値を得るためのプロセスは本質的に同一である。
【００５９】
図１および図２の気流フード２０を用いるシステム１０の気流測定プロセスを、一例として図３に示す。図３を参照すると、ＨＶＡＣシステム１００は、ＨＶＡＣ調和空気を分配し、その調和空気を、ターミナル１０４を介して建物内の室などの空間またはゾーン１１０に送るダクト１０２を含む。図３の例では、調和空気をゾーン１１０に送る４つのターミナル１０４がある。各ターミナル１０４は、ダンパーの迎え角を変えることによってフローを調整するための、付随するダンパー１１２を有していてもよい。追加のダンパー１１４を使用して、ダクト１０２内のフローを制御することができる。もちろん、所与のゾーンのどこに関連するターミナル１０４の数も、上記より多くても少なくてもよい。
【００６０】
ターミナル１０４の気流測定値を得るために、気流フード２０がターミナルを覆って配置され、計装機器３６および電子機器３８（図１および図２参照）がユーザーインタフェース４０を介して起動される。ターミナル１０４の読み取りが行われ、気流フード２０が次のターミナル（２０’で破線で示す）に移動して作動し、同じようにして読み取りがなされる。このプロセスは、ゾーン１１０内のすべてのターミナル１０４で繰り返される。
【００６１】
図４の気流フード６０を用いるシステム１０の測定プロセスは似たようなものであり、一例として、図５に示す。図５を参照すると、ＨＶＡＣシステム１００は、ＨＶＡＣ調和空気を分配し、その調和空気を、ターミナル１０４を介して建物内の室などの空間またはゾーン１１０に送るダクト１０２を含む。図５の例では、調和空気をゾーン１１０に送る４つのターミナル１０４がある。各ターミナル１０４は、ダンパーを通るフローを調整するための、付随するダンパー１１２を有していてもよい。追加のダンパー１１４を使用して、ダクト１０２内のフローを制御することができる。もちろん、所与のゾーンのどこに関連するターミナル１０４の数も、上記より多くても少なくてもよい。
【００６２】
ターミナル１０４の気流測定値を得るために、気流フード６０がターミナルを覆って配置され、計装機器および電子機器が引き金を介して起動される。これによって、読み取りが行われ、データがスマートデバイス７４（図４参照）に送られて、そこでＨＶＡＣアプリケーションがそのデータを使用して計算を行うことができる。ターミナル１０４の読み取りがなされると、気流フード６０が次のターミナル（６０’で破線で示す）に移動して作動し、そこで同じようにフードが作動して読み取りがなされる。このプロセスは、ゾーン１１０内のすべてのターミナル１０４で繰り返される。
【００６３】
従来の商用ＨＶＡＣ天井据付式ターミナルは、様々な構成をとることができる。これらのターミナル構成の例を、ターミナルの基本レイアウトと空気が吐出される方向（矢印で大まかに示す）を図示した図６Ａから図６Ｊに示す。これらの例示的なターミナル構成を、以下の表にまとめておく。
【表１】
2019507302.tif 000005
【００６４】
各ターミナル構成は、その構造を通る気流を方向転換するか乱すことになるため、ＨＶＡＣシステムには、ある大きさの気流抵抗すなわち背圧が生じる。また、フード自体によってある大きさの抵抗をＨＶＡＣシステムで発生させることができるため、ターミナルに気流フードをかぶせて配置すると、ターミナルを通る気流に影響がおよぶ。このことから、フードをかぶせて配置するターミナルの形状に応じて、気流フードが存在することで発生する抵抗の大きさを変化させることができることを理解されたい。ターミナルと気流フード構成との異なる組み合わせに対する抵抗の大きさは、大幅に変わり得る。しかしながら、ターミナル構成によって、変化させることができない一定の抵抗も生じるため、大きさが変わる抵抗を生む唯一の源は、気流フードによって導入されるものである。
予測バランシング方法
【００６５】
本発明によれば、気流測定システム１０は、ＨＶＡＣシステムのターミナルのバランス調整をするための方法またはアルゴリズムを実施する。図１〜図３の気流フード２０については、予測バランシング方法を、電子機器３８のコンピュータ処理部４２に実装することができる。図４および図５の気流フード６０では、スマートデバイス７４によって実行されるＨＶＡＣアプリケーションで予測バランシング方法を実施することができる。
【００６６】
予測バランシング方法によれば、ＨＶＡＣシステムの各ターミナルまたはシステムの一部／枝は、最後のターミナルを通るフローの調整時に全部のターミナルを通るフローがバランス調整されるように、順次設定または調節される。各ターミナルを設定すると、システムは徐々にバランス調整された状態に近づき、最後のターミナルが設定されると完全にバランス調整された状態が達成される。本明細書では、ターミナルを「設定する」または「調整する」とは、ターミナルから吐出される気流を、気流フード２０，６０を介して監視しつつ、ターミナルを通る気流を制御するためのダンパーが調整されることを意味する。
【００６７】
気流測定システム１０によって実施される予測バランシング方法では、質量流量理論に基づく計算を使用して、システムの最後のターミナルを設定する際にシステムをバランス調整する各ターミナルのフロー設定点を決定する。本質的に、各ターミナルでのフローを測定した後、この方法は、ターミナルごとに最初のフロー誤差比を決定し、システム全体がバランス調整されるまで、これらの誤差をターミナルごとに体系的かつ継続的に修正することを含む。所望の精度レベルに応じて、この方法では各ターミナルの調整内容によってシステムの総フローにおよぶ影響を考慮して、決定された影響に基づいてターミナルの調整内容を修正または補償することができる。
【００６８】
システム１０によって実施される予測バランシング方法では、システムの現在の状態でターミナルを調整すべき流量が、他のターミナルをすべて同じように設定した後に当該ターミナルを通る特定の目標気流になるように、各ターミナルのフロー設定点を計算する。この予測バランシング方法は、ターミナルごとの設計仕様の目標気流、システムの現在の状態で各ターミナルを通るフロー、現在の状態でのシステムのすべてのフローを把握した上で、ターミナルが正しく調整されるとして、そのターミナルがシステムの現在の状態に対しておよぼす影響に基づいて、ターミナルごとの調整内容を計算する。ターミナルが調整されると、その結果生じるシステムの状態を、数学的にまたは１つ以上の後の測定によって推定または決定することができ、結果として得られるシステムの状態を使用して、序列の次のターミナルの設定点を計算することができる。
【００６９】
所定の順序でターミナルを１つずつ調整することにより、体系的かつ継続的にＨＶＡＣシステムのバランス調整がなされる。ターミナルごとに調整することで、他のすべてのターミナルの誤差が減るため、全ターミナルが徐々に設計仕様に近づく。序列の最後のダンパーを調整すると、すべての誤差がゼロに近づくかゼロに等しくなり、すべてのターミナルが仕様に合わせて調整される。もちろん、ここで若干の誤差は許容される場合もあるが、これらの値は、選択されたバランス調整モード次第で、たとえば１０％、５％、２％、１％または０．５％以下など、非常に小さくなる可能性がある。
予測バランシングの数式
【００７０】
参考のために、気流測定システム１０が予測バランシング方法を実施する際に行う計算をより詳細に示すために、図７Ａは、Ｄ１〜Ｄ４で示す４つのターミナル１０４にファン１０２からダクト１０６を介して調和空気が供給されるＨＶＡＣシステム１００の単純な分岐状態の概略図を示している。図７Ａの破線１０８は、ターミナル１０４から吐出される調和空気が送られる空間１１０を画定する一助となる天井を表している。本明細書に記載の方法は、ＨＶＡＣシステムの枝管および／またはターミナルの数に関係なく有効である。図７Ａにおいて、Ｑ１〜Ｑ４はそれぞれターミナルＤ１〜Ｄ４を通るフローを表す。Ｐ０はファン１０２から吐出される空気の静圧を表し、Ｐ∞はターミナル１０４から吐出される空気が送られる空間１１０（たとえば、室など）内の圧力を表す。
【００７１】
本発明の予測バランシング方法の動作原理を理解するには、本方法に用いられる数式の誘導と展開を理解することに価値がある。これらの数式において、ＨＶＡＣシステム１００の１つのターミナル１０４への流路にかかる負荷全体を表すのがｋファクターである。ターミナルＤ１〜Ｄ４の最初のｋファクターであるｋｉは、次のように計算される。
【数３】
2019507302.tif 000006
ΔＰはファンにおける静圧（Ｐ０）と室の圧力（Ｐ∞）との間の圧力の低下であり、最終的なｋファクターすなわちターミナル調整後のｋファクターは、次のように計算される。
【数４】
2019507302.tif 000007
ここで、ｉはターミナル番号を表し、ｋｅｙはダンパーを開いたままにするターミナルを定義する。したがって、ディフューザが４つあるＨＶＡＣシステムの例では、
【数５】
2019507302.tif 000008
となり、最終的な圧力の低下ΔＰｆは、以下の関係で表される。
【数６】
2019507302.tif 000009
【００７２】
図７Ａを参照すると、空気を電気回路になぞらえてターミナル１０４を流れのある抵抗器と考えることができるため、抵抗器の電気記号で示してある。よって、ターミナル１０４の「抵抗」は、ディフューザの構成（図６Ａ〜図６Ｊ参照）やターミナルに付随するダンパーの位置などの要因によって変化する。ＨＶＡＣシステム１００をこのように考えると、図７Ｂおよび図７Ｃは、バランシングの最初の段階（図７Ｂ）と最終段階（図７Ｃ）におけるシステムのフローＱｉおよびｋファクターｋｉを示す。これらの図を参照し、１）バランシングプロセスで各ダンパーが調整／閉鎖されるにつれて圧力の低下が変化すること、２）キーターミナルのダンパーが調整されずに全開に保たれるため、キーターミナルのｋファクター（この例ではｋｉ）が変化しないことに注意されたい。
【００７３】
当業者であれば、電気回路と流体回路が類似のシステムであることを理解するであろう。並列電気回路の抵抗における電圧降下は、次のように計算することができる。
【数７】
2019507302.tif 000010
電流／流体のフローが類似していることに当てはめると、次の通りである。
【数８】
2019507302.tif 000011
ＱＴ＝Ｑ１＋Ｑ２＋Ｑ３＋Ｑ４であるため、
【数９】
2019507302.tif 000012
（式１）
【数１０】
2019507302.tif 000013
（式２）
となる。
【００７４】
上記の数式は、図７Ａ〜図７Ｃに示すターミナルが４つあるシステムのターミナルＤ２におけるフローを決定するために実行できる計算の例である。しかしながら、システムに何基のターミナルが含まれるかを問わず、図で例示したＨＶＡＣシステム１００のいずれかのターミナルならびに任意のＨＶＡＣシステムのターミナルにおけるフローを決定するために、これらの数式を修正および／またはアレンジしなおしてもよいことは理解されたい。Ｎ基のターミナルを有するＨＶＡＣシステムでＱｉの解を得るための、システムについての式１および式２を一般化する。
【数１１】
2019507302.tif 000014
（式３）
【数１２】
2019507302.tif 000015
（式４）
【００７５】
当業者であれば、ディフューザが４基あるシステムの例に関して本明細書に開示する数式がいずれも上記に従って同様に一般化できることを理解するであろう。圧力は相殺されるため、式１および式４は流量だけに依存することに注意されたい。
【００７６】
上述の数式は、気流測定システム１０によって実行される本発明の予測バランシング方法で、各ターミナルのダンパーを調整した結果ｋファクターが変化する際にフローとフロー設定点とを計算するのに用いられる。Ｎ個のターミナルを有するＨＶＡＣシステムにおいて、調整中の任意のターミナル２≦π≦Ｎ−１の設定点ＱｉｓおよびＱＮｓを解くために式３を一般化すると、次のようになる。
【数１３】
2019507302.tif 000016
（式５）
【数１４】
2019507302.tif 000017
（式６）
ここで、ＱＴはシステムの総フローを表し、ｋｂは、ターミナルｉ＋１≦ｂ≦Ｎおよび１の最初のｋファクターを表す。ｋｆａ、ｋｆｃ、ｋｆｉはそれぞれ、ターミナル１≦ａ≦ｉ−１、１≦ｃ≦Ｎ−１、ｉの最終的なｋファクターを表す。
【００７７】
式５および式６は、すべてのｋ定数がフロー（Ｑ）だけに関するように変換可能である。
【数１５】
2019507302.tif 000018
（式７）
および
【数１６】
2019507302.tif 000019
（式８）
ここで、ＱＴはシステムの総フローを表し、ＱｂおよびＱ１は、ターミナルｉ＋１≦ｂ≦Ｎの最初のフローを表し、Ｑｆ１、Ｑｆａ、Ｑｆｃ、Ｑｆｉはそれぞれ、ターミナル１、１≦ａ≦ｉ−１、１≦ｃ≦Ｎ−１、ｉの目標フローを表す。
【００７８】
さらに、ターミナルｉを設定した結果としてのターミナル１、２≦ｘ≦ｉ−１、ｉ＋１≦ｚ≦Ｎ−１、Ｎにおける予測フローを解くための数式は、以下のとおりである。
ターミナル１:
【数１７】
2019507302.tif 000020
（式９）
２≦ｘ≦ｉ−１であるターミナルｘ：
【数１８】
2019507302.tif 000021
（式１０）
ｉ＋１≦ｚ≦Ｎ−１であるターミナルｚ：
【数１９】
2019507302.tif 000022
（式１１）
ターミナルＮ：
【数２０】
2019507302.tif 000023
（式１２）
ここで、ＱＴはシステムの総フローを表し、ｋｃ、ｋｚ、ｋｗ、ｋＮ、ｋｚはそれぞれ、ターミナルｉ＋１≦ｃ≦Ｎ、ｉ＋１≦ｚ≦Ｎ−１、ｉ＋２≦ｚ≦Ｎ、Ｎ、ｉ＋１≦ｚ≦Ｎ−１の最初のフローを表す。また、ｋｆ１、ｋｆｘ、ｋｆｄ、ｋｆｉ、ｋｆｖ、ｋｆｅはそれぞれ、ターミナル１、２≦ｘ≦ｉ−１、２≦ｄ≦ｉ、ｉ、１≦ｖ≦ｉ、１≦ｅ≦ｉ−２の目標フローを表す。
【００７９】
式９、式１０、式１１、式１２は、すべてのｋ定数がフロー（Ｑ）だけに関するように変換可能である。ターミナルｉを設定した結果としてのターミナル１、２≦ｘ≦ｉ−１、ｉ＋１≦ｚ≦Ｎ−１、ＮにおけるＱｐ１、Ｑｐｘ、Ｑｐｚ、ＱｐＮは、以下のとおりである。
ターミナル１:
【数２１】
2019507302.tif 000024
（式１３）
２≦ｘ≦ｉ−１であるターミナルｘ：
【数２２】
2019507302.tif 000025
（式１４）
ｉ＋１≦ｚ≦Ｎ−１であるターミナルｚ：
【数２３】
2019507302.tif 000026
（式１５）
ターミナルＮ：
【数２４】
2019507302.tif 000027
（数１６）
ここで、ＱＴはシステムの総フローを表し、Ｑｃ、Ｑｗ、ＱＮ、Ｑｚはそれぞれ、ターミナルｉ＋１≦ｃ≦Ｎ、ｉ＋２≦ｗ≦Ｎ、Ｎ、ｉ＋１≦ｚ≦Ｎ−１の最初のフローを表す。また、Ｑｆ１、Ｑｆｘ、Ｑｆｄ、Ｑｆｉ、Ｑｆｖ、Ｑｆｅはそれぞれ、ターミナル１、２≦ｘ≦ｉ−１、２≦ｄ≦ｉ、ｉ、１≦ｖ≦ｉ、１≦ｅ≦ｉ−２の目標フローを表す。
予測バランシングプロセス
【００８０】
上記の式を見ると、フローの決定にｋファクターを用いる数式（式１、式３、式５、式６、式９、式１０、式１１、式１２）には、同じ計算をするのに測定されたフローを用いる対応の数式（式２、式４、式７、式８、式１３、式１４、式１５、式１６）が存在することが理解されよう。したがって、本発明によれば、上記の数式を使用して、ディフューザごとの目標流量と実測流量だけしか与えられないＨＶＡＣシステムのターミナルのフロー設定点を決定することができる。気流測定システム１０で用いられる予測バランシングプロセスで式２、式４、式７、式８、式１３、式１４、式１５、式１６を用いることによって、ターミナルごとにフロー設定点を計算できるようになる。
【００８１】
当業者であれば、ディフューザに対するそれぞれの調整が、システム内の他のすべてのディフューザのフローに影響することを理解するであろう（これが正しいとは思えない；ダンパーが変化する際の唯一の変化はｋである）。したがって、ＨＶＡＣシステムを最も正確にバランス調整するためには、それぞれのターミナルを調整することで生じるｋファクターが以後のターミナル調整に対しておよぼす影響を考慮する必要があるであろう。後述するように、気流測定システム１０で実施される予測バランシングプロセスは、これらの影響を補償することができる。しかしながら、これを行うには、バランシング操作を実施するＨＶＡＣ技術者側で追加の時間と労力が必要になる。
【００８２】
ＨＶＡＣのバランシング精度は、様々な要因に依存する可能性がある。いくつかの場面では、快適さのレベルを厳密に制御する必要がない場合、たとえば設計フローの±５％から±１０％の範囲での粗いバランシングが許容されることがある。他の場面では、バランシング対象となるＨＶＡＣシステムの特定の特徴が、ターミナル調整によって生じるｋファクターの影響を不必要に補う場合もある。これはたとえば、送風機および／またはダクトが特大であるＨＶＡＣシステムにおいて、ターミナルを調整してもシステムへの負荷に実質的に影響しない場合であり得る。
【００８３】
これを考慮して、本発明によれば、気流測定システム１０によって実施される予測バランシングプロセスは、このプロセスがターミナル調整によって生じるｋファクターの影響を引き起こす度合いに関して様々な精密さで複数のプロセスまたはモードを含むことができる。本明細書に示す例示的な実施形態では、予測バランシングプロセスは、そのようなプロセスまたはモードを３つ含むことができる。すなわち、理想バランシングモード、高速バランシングモード、精密バランシングモードの３つである。
【００８４】
図８Ａから図８Ｃは、これらの異なるモードで実施されるプロセス１２０を示すハイレベルの流れ図である。予測バランシングプロセス１２０の理想バランシングモードを図８Ａに示す。予測バランシングプロセス１２０の高速バランシングモードを図８Ｂに示す。予測バランシングプロセス１２０の精密バランシングモードを図８Ｃに示す。プロセス１２０がどのモードで動作するかにかかわらず、プロセスには、それが機能するために必要な最初のステップが含まれる。これらの最初のステップは、図８Ａから図８Ｃにおいて１１８で示してあるが、以下の要素を含み得る。
・ＨＶＡＣシステム１００の仕様データ（たとえば、ターミナル数、ターミナルのタイプ、各ターミナルの目標流量など）を気流測定システム１０に入力する。
・ＨＶＡＣシステム１００のすべてのターミナルを全開状態にする。
・気流測定システム１０を使用してＨＶＡＣシステム１００のターミナルごとに最初の気流測定を行う。
・ＨＶＡＣシステム１００のキーターミナルを特定する。
【００８５】
プロセス１２０は、最初のステップ１１８の間に得られた最初の気流測定値に基づいて、キーターミナルを決定する。「キー」ターミナルは、定義により、最初のフローと目標フローとの比が最も小さいターミナルである。バランシングプロセス全体を通して、プロセスが完了し、ＨＶＡＣシステム１００がバランス調整されている場合を含めて、キーターミナルＤ１は全開のままにされる。これにより、バランス調整されたシステム１００が最適な効率で動作することが保証される。ターミナルＤ２〜Ｄ４は、ＨＶＡＣ技術者によってどのバランシングモード（理想、高速または精密）が選択されるかによって決定される方法で、体系的かつ継続的に設定される。「継続的に」とは、ターミナルがプロセス１２０によって決定された順序で段階的に１つずつ調整されることを意味する。ＨＶＡＣシステムのすべてのターミナルが設定されてシステムがバランス調整されるまで、序列の第１のターミナルが調整され、次が調整されるといった具合に調整がなされる。したがって、バランシングモードはいずれも、ターミナルが調整すなわち「設定」される設定ステップすなわち「ＳＥＴ」ステップを含む。選択されたバランシングモードに応じて、関連するステップは、以下に詳述する読み取りすなわち「ＲＥＡＤ」ステップ、リセットすなわち「ＲＥＳＥＴ」ステップを含むこともできる。
【００８６】
ＳＥＴステップは、調整中のターミナルを、システム１０によって計算されたフロー設定点に設定することを含む。ターミナルを設定するために、気流フード２０，６０がターミナルと接して配置され、フードによって測定される流量が設定値に等しくなるまでターミナルに付随するダンパーが調整される。ＲＥＡＤステップはＳＥＴステップでの調整後、システムの別のターミナルを通る流れを、気流フード２０，６０を介して読み取ることを含む。ＲＥＡＤステップの目的は、調整中のターミナルを設定することが、ＨＶＡＣシステム１００の負荷すなわちターミナルのｋファクターに対しておよぼす影響を決定するために、前のＳＥＴステップで得られたフローを測定し、その測定されたフローを、そのターミナルで以前に記録または計算されたフローと比較することである。ＲＥＳＥＴステップでは、調整中のターミナルが再計算されたフロー設定点にリセットすなわち再調整される。この再計算された設定点は、ＲＥＡＤステップで測定された、または計算によって推定されたシステムへの影響に基づくものとすることができる。
予測バランシングプロセス−理想モード
【００８７】
ＨＶＡＣシステム１００（図７Ａ〜図７Ｃを参照）のバランス調整するための予測バランシングプロセス１２０の理想バランシングモードを、図８Ａに示す。理想バランシングモードでは、各ターミナルのフロー設定点は、上記の数式に基づいて決定される。理想モードは、いくぶん精度が落ちる可能性があるものの、ターミナルをすみやかにバランス調整すべき状況またはそのようなバランス調整が許容される状況を意味する。理想モードでは、ダクトの急な屈曲／遷移が最小限である、背圧が生じても簡単にこれをなくすことのできる大型のファンや送風機があるなど、フローがそれほど複雑ではないためターミナルを調整しても枝管のｋファクターが比較的一定に保たれるＨＶＡＣシステムを想定している。理想モードでは、各ターミナルの設定点は、調整仲のターミナルよりも前に設定されたフローと最初に測定されたフローだけに基づいて決定される。
最初のステップ
【００８８】
予測バランシングプロセス１２０の理想バランシングモードを実施すると、システム１０は、気流フード２０，６０のスマートデバイス７４またはユーザーインタフェース４０を介して、タスクを実行するようにユーザーに指示する。理想バランシングモードでは、予測バランシングプロセス１２０は、最初のステップ１１８で開始される。最初のステップ１１８の間、システム１０は、ＨＶＡＣシステム１００のターミナル数、ターミナルごとの目標流量などのシステム情報を入力するようにユーザーに指示する。また、最初のステップ１１８の間、システム１０は、図６Ａから図６Ｊに示す各ターミナルのタイプまたは構成などの追加の情報を入力するようにユーザーに促すこともできる。ＨＶＡＣシステム１００ができるだけ効率的にバランス調整されるようにするために、システム１０は、ターミナルＤ１〜Ｄ４がすべて全開状態に調整されるようにユーザーに指示する。システム１０はさらに、気流フード２０，６０を使用して、各ターミナルＤ１〜Ｄ４の最初の流量測定値を得るようにユーザーに指示する。この例で説明するために、これらの最初のフローの読み取り値を、以下のようにすることができる。
【数２５】
2019507302.tif 000028
【００８９】
ＨＶＡＣシステム１００によって空間１１０に吐出される総気流量は、以下のように定量化することができる。
【数２６】
2019507302.tif 000029
ここで、ｉは各ターミナルの番号、Ｎはターミナルの総数（この場合、４）を表す。総流量ＱＴを用いてフロー比を決定することができる。
【数２７】
2019507302.tif 000030
【００９０】
ＨＶＡＣシステム１００のバランス調整をするために、各ターミナルで目標フローＱｆｉが必要になる。ＨＶＡＣシステム１００の場合、目標フローは、システムを設計したＨＶＡＣ建築家／エンジニアによって指定される。たとえば、最初のステップ１１８においてユーザーが入力する、図７Ａから図７Ｃに示すシステムの目標フローは、各ディフューザ１０４で４５０ｃｆｍとすることができる。
【数２８】
2019507302.tif 000031
よって、トータルの目標フローは以下のようになる。
【数２９】
2019507302.tif 000032
最初の実測フローと目標フローとの比を、以下のように決定することができる。
【数３０】
2019507302.tif 000033
【００９１】
プロセス１２０の最初のステップ１１８の間に得られた情報に基づいて、システム１０は、キーターミナルを、最初に測定されたフローが目標フローに最も近いターミナルすなわちフロー対目標フロー比が最も小さいターミナルとして特定する。この例では、ターミナルＤ１のフロー対目標フロー比が最も小さい０．６１である。キーターミナルが特定されると、システム１０は、最初に測定されたフロー対目標フロー比に基づいて、残りのターミナルをフロー比が大きい順に並べる。これは重要ではないが、バランシングプロセス全体でダンパー調整の分解能を最大にするのに役立つため、いくらか重要であると考えることができる。比が最も大きいターミナルではダンパーを最も多く調整する必要があるため、以後のバランシングステップで他のダンパーに影響して誤差が生じる可能性を下げるためには、これらのターミナルのバランス調整を最初にするのがベストであるが、必須ではない。
【００９２】
ターミナルＤ２、Ｄ３、Ｄ４はそれぞれ、最初のフローと目標フローの比が１．５３、１．４０、１．３９である。したがって、ターミナルＤ２が最初に調整されるターミナルである。ターミナルＤ３とターミナルＤ４の比は本質的に同一であるため、厳密にその比の順番にせずにＤ３の次にＤ４という順で調整することも許容できる。システム１０は、Ｄ４を調整した後にＤ３を調整するようにユーザーに指示するが、所定の順序をユーザーが上書きして、所望の順序で調整できるようにシステムを構成することができる。
【００９３】
予測バランシング方法によれば、他のすべてのターミナルが調整されると、システムバランスに対応する、システム１００の現在の状態に対するそのターミナルにおけるフローを達成するように各ターミナルが調整される。したがって、各ターミナルで調整すべきフローは、予測バランシング方法１２０を実施するシステム１０が予測するフローであり、他のすべてのターミナルが調整されると、そのターミナルで目標フローＱｆｉが達成されることになる。この方法によれば、最後のターミナル（本例ではＤ４）のバランシングによって、ＨＶＡＣシステム１００全体のバランス調整がなされる。
【００９４】
図８Ａは、予測バランシングプロセス１２０の理想モードの特徴であるＳＥＴパターンを示す。プロセス１２０の高速モードによれば、ターミナルＤ２は、ＳＥＴステップ１２２において、本明細書に開示する数式に従って計算されて最初の実測流量と目標流量とに基づく設定点に調整される。次に、ＳＥＴステップ１２２でターミナルＤ２を調整したことに起因するターミナルＤ３のフローが推定／計算され、ターミナルＤ３の設定点を計算するために使用される。ターミナルＤ３は、ＳＥＴステップ１３０でその設定点に調整される。
【００９５】
プロセス１２０の理想バランシングモードにおけるＳＥＴステップの、この体系的なパターンは、システムのサイズやシステムのターミナル数とは関係なく、最後のターミナルに至るまでＨＶＡＣシステム１００のすべてのターミナルで同じようにして継続される。図示のＨＶＡＣシステム１００では、設定対象となる最後のターミナルはターミナルＤ４である。この時点でシステム１００はバランス調整され、プロセスはステップ１４２に進むことができる。ここで、バランス調整されたフローが目標どおりになるようにファンの速度が調整される。
ターミナル２のＳＥＴ
【００９６】
全開状態のターミナル１０４から得られる最初の読み取り値と関連して上述した数式を使用し、この例のキーターミナルであるＤ１が全開状態のままであることを想起すると、設定対象となる最初のターミナルは、目標比が最も小さいターミナルである。再び図８Ａを参照すると、ターミナルＤ２を通る気流がＳＥＴステップ１２２で設定される。システム１０は、以下のようにして、式５（または式７）を使用してターミナルＤ２のフロー設定点ＱＳ２を計算し、式１３、式１４、式１５、式１６（または式９、式１０、式１１、式１２）を使用して、結果として生じる予測フローＱＰｌ＝１，３，４を計算する。
【数３１】
2019507302.tif 000034
【００９７】
気流フード２０，６０のユーザーインタフェースを介して、システム１０は、フードを用いて測定されるフローがフロー設定点Ｑｓ２に等しくなるまでターミナルＤ２を調整するようにユーザーに指示する。このようにしてターミナルＤ２が設定される（ＳＥＴステップ１２２完了）。ターミナルＤ２を設定した結果、他のターミナルＤ１、Ｄ３、Ｄ４を通る流量は、それぞれ予測流量Ｑｐ１、Ｑｐ３、Ｑｐ４に調整されるべきである。予測バランシングプロセス１２０によれば、システムは、ターミナルＤ２を設定することによって生じる新たな予測総フローＱｐＴを計算する。
【数３２】
2019507302.tif 000035
ここで、Ｑｐｊは他のターミナルの予測フロー、ｂは他のターミナルの総数である。
ターミナル３のＳＥＴ
【００９８】
ターミナルＤ２を設定すると、次にターミナルＤ３を調整することができ、プロセス１２０はＳＥＴステップ１３０に進む。式７（または５）を使用して、図８Ａに示すように、ＳＥＴステップ１３０でターミナルＤ３をＱＳ３３に設定する（「３３」はターミナルＤ３のフローが２回目に計算されたことを示す）。
【数３３】
2019507302.tif 000036
他のターミナルでの気流は、式１３、式１４、式１６（または式９、式１１、式１３）を使用して、ターミナルＤ３を閉じることの影響に基づいて予測される。
【数３４】
2019507302.tif 000037
総フローは、新たに計算されたフローに基づいて予測される。
【数３５】
2019507302.tif 000038
ターミナル４のＳＥＴ
【００９９】
ターミナルＤ２およびＤ３を設定すると、次にターミナルＤ４を調整することができ、プロセス１２０はＳＥＴステップ１３６に進む。式８（または式６）を使用して、ＳＥＴステップ１３６でターミナルＤ４をＱＳ４４４に設定する（「４４４」はターミナルＤ４のフローが３回目に計算されたことを示す）。
【数３６】
2019507302.tif 000039
他のターミナルでの気流は、式１３および式１４（または式９および式１０）を使用して、ターミナルＤ４を閉じることの影響に基づいて予測される。
【数３７】
2019507302.tif 000040
総フローは、新たに計算されたフローに基づいて予測される。
【数３８】
2019507302.tif 000041
【０１００】
この時点で、ターミナルＤ１〜Ｄ４は、釣り合いのとれた状態でバランス調整されている。図示の例では、釣り合いのとれた状態でバランス調整され、ターミナルＤ１〜Ｄ４のフローがすべて等しくなる。ターミナルを通るフローは、釣り合いのとれた状態でバランス調整されているが、いずれも目標流量である４５０ｃｆｍより高くなっている。これを修正するために、プロセス１２０はステップ１４２に進み、気流フード２０，６０を使用してターミナルＤ１〜Ｄ４のいずれかを通る気流を監視しつつ、ＨＶＡＣシステム１００のファンまたは送風機（図７Ａ〜図７Ｃを参照）を調整する。監視対象となるターミナルで目標流量（４５０ｃｆｍ）を読み取ると、他のターミナルでも目標流量で空気を吐出し、バランシングプロセス１２０が完了する。
【０１０１】
上記から、システム１０は、気流測定装置２０，６０を介して予測バランシングプロセス１２０の理想モードを実施することが理解されるであろう。これを行うために、システム１０は、ＨＶＡＣシステム１００のバランス調整をするために必要なタスク（たとえば、気流測定装置２０，６０の操作または当該装置へのデータの入力など）を行うようにユーザーに指示する。このようにして、理想バランシングモードでは、システム１０は、最初のステップ、（システム１００のターミナル数に応じて）必要な回数のＳＥＴステップ、最後の送風機調整ステップを行うようにユーザーに促す。
予測バランシングプロセス−高速モード
【０１０２】
ＨＶＡＣシステム１００（図７Ａ〜図７Ｃを参照）のバランス調整をするための予測バランシングプロセス１２０の高速モードを、図８Ｂに示す。高速モードでは、各ターミナルのフロー設定点は、上記の数式に基づいて決定される。高速モードは、配管システムの突然の移り変わりと背圧が上昇した結果としてのシステム全体のフローの減少が枝管でのｋファクター子の変化を引き起こす可能性のある場面を意味する。高速モードでは、後述するように後続のターミナルでの補償を可能にするＲＥＡＤステップをプロセスに実装することによって、これらの誤差の原因を補償することができる。
最初のステップ
【０１０３】
予測バランシングプロセス１２０の高速バランシングモードを実施すると、システム１０は、気流フード２０，６０のスマートデバイス７４またはユーザーインタフェース４０を介して、タスクを実行するようにユーザーに指示する。高速モードでは、予測バランシングプロセス１２０は、最初のステップ１１８で開始される。このステップで、システム１０は、システム情報（ターミナル数、目標流量、ターミナルのタイプ／構成）を入力し、すべてのターミナルが全開になるようにして、各ターミナルから最初のフローの読み取り値を得るようにユーザーに指示する。
【０１０４】
異なるモードを比較するために、本明細書では、理想バランシングの例に関して上述したシステムと同一のシステムにおける予測バランシングプロセスの高速モードの例示的な性能を説明する。よって、高速モードの実例では、同じターミナル構成（Ｄ１〜Ｄ４）、ターミナルを通る同じ最初の実測フロー、ターミナルごとの同じ目標フローを仮定する。ターミナルの最初のフロー比も同じであり、高速バランシングモードの例では、ターミナルバランシングの順序も同じように規定される。
【０１０５】
高速モードで実施される全体的なバランシング戦略は、他のモードと本質的に同じである。すなわち、いったんすべての他のターミナルが調整されると、システムバランスに対応する、システム１００の現在の状態に対するそのターミナルにおけるフローを達成するように各ターミナルが調整される。したがって、各ターミナルで調整すべきフローは、予測バランシング方法１２０の高速モードを実施するシステム１０が予測するフローであり、他のすべてのターミナルが調整されると、そのターミナルで目標フローＱｆｉが達成されることになる。この方法によれば、最後のターミナル（本例ではＤ４）のバランシング調整によって、ＨＶＡＣシステム１００全体のバランス調整がなされる。高速モードは、ＲＥＡＤステップによって、調整中のターミナルの調整が残りのターミナルのｋファクターとシステムの総フローに対しておよぼす影響をいくらか補償する点で、理想モードとは異なる。
【０１０６】
図８Ｂは、予測バランシングプロセス１２０の高速モードの特徴であるＳＥＴ−ＲＥＡＤパターンを示す。プロセス１２０の高速モードによれば、ターミナルＤ２は、ＳＥＴステップ１２２において、本明細書に開示する数式に従って計算され、最初の実測流量と目標流量とに基づいている設定点に調整される。次に、ターミナルＤ３における予測フローおよび実測フローに関連する誤差比を考慮して、ＲＥＡＤステップ１２４でターミナルＤ３を通る実測フローが取得され、ターミナルＤ３の設定点の計算に用いられる。ターミナルＤ３は、ＳＥＴステップ１３０でその設定点に調整される。
【０１０７】
プロセス１２０の高速バランシングモードにおけるステップの、このＳＥＴ−ＲＥＡＤパターンは、システムのサイズやシステムのターミナル数とは関係なく、最後のターミナルに至るまでＨＶＡＣシステム１００のすべてのターミナルで同じようにして継続される。図示のＨＶＡＣシステム１００では、設定対象となる最後のターミナルはターミナルＤ４である。この時点でシステム１００はバランス調整がなされており、プロセスがステップ１４２に進んでバランス調整のなされたフローが目標どおりになるようにファンの速度が調整される。
ターミナル２のＳＥＴ
【０１０８】
実際、高速バランシングモードで最初のターミナル（この例では、ターミナルＤ２）を調整することは、理想バランシングモードで最初のターミナルを調整することと同じである。図８Ｂを参照すると、ＳＥＴステップ１２２でターミナルＤ２が設定される。システム１０は、式７（または式５）を使用してターミナルＤ２のフロー設定点ＱＳ２を計算し、式１３、式１４、式１５、式１６（または式９、式１０、式１１、式１２）を使用して、結果として得られる予測フローＱｐｌを次のように計算する。
【数３９】
2019507302.tif 000042
【０１０９】
気流フード２０，６０のユーザーインタフェースを介して、システム１０は、フードを用いて測定されるフローがフロー設定点ＱＳ２に等しくなるまでターミナルＤ２を調整するようにユーザーに指示する。このようにしてターミナルＤ２が設定される（ＳＥＴステップ１２２完了）。ターミナルＤ２を設定した結果、他のターミナルＤ１、Ｄ３、Ｄ４を通る流量は、それぞれ予測流量Ｑｐ１、Ｑｐ３、Ｑｐ４に調整されるべきである。予測バランシングプロセス１２０によれば、システムは、ターミナルＤ２を設定することによって生じる新たな予測総フローＱｐＴを計算する。
【数４０】
2019507302.tif 000043
ここで、Ｑｐｊは他のターミナルの予測フロー、ｂは他のターミナルの総数である。
【０１１０】
しかしながら、本発明によって実施される方法は、すべてのターミナルが全開で始まり、ターミナルのダンパーを体系的に閉じることによって調整が行われるため、これらの調整によってＨＶＡＣシステムの負荷が増大する。図９におけるファンカーブの例に示すように、システムの負荷が大きくなると、システム全体のフローが落ちる場合がある。図９に示すように、ターミナルのダンパーが閉じる形で調整されると、システム圧力がＰ１からＰ２に増加し、その結果、Ｑ１からＱ２にフローが低下することになる。予測バランシング方法の高速バランシングモードは、バランシング手順のＳＥＴステップ中にターミナルのダンパーを調整して生じるシステムにおけるフローの低下を補償する。
【０１１１】
ターミナルＤ２を設定することに起因するＨＶＡＣシステム１００の変化を、図１０Ａおよび図１０Ｂに示す。図１０Ａは、フロー設定点ＱＳ２を達成するようにターミナルＤ２を設定する前に、変化のないシステム１００を示す。図１０Ｂは、ターミナルＤ２を設定することに起因するターミナルＤ２−ＱＳ２におけるフローを示す。ターミナルＤ２を設定することに起因するターミナルＤ１、Ｄ３、Ｄ４のフローはそれぞれ、Ｑｃ１、Ｑｃ３、Ｑｃ４である。ターミナルＤ２を設定することによって生じるターミナルＤ１〜Ｄ４のｋファクターは、それぞれｋ１、ｋ２ｆ、ｋ３、ｋ４である。図１０Ｂに示すように、システムの総フローＱＴｃおよび圧力Ｐｏｃは、ターミナルＤ２の設定の結果として変化する。
ターミナルＤ３のＲＥＡＤとターミナルＤ３のＳＥＴ
【０１１２】
予測バランシングプロセス１２０の高速モードによれば、ターミナルＤ２の調整に起因するＨＶＡＣシステム１００のフローの低下は、調整が行われた後のシステムの別のターミナルで測定されるフローの低下で近似することができる。予測バランシングプロセス１２０の高速モードは、ＲＥＡＤステップ１２４（図８Ｂ参照）でこれを実行し、そこでユーザーは、気流測定装置２０，６０を使用してターミナルＤ３でのフロー（Ｑｍ３）を測定するように指示される。
【０１１３】
システム１０は、この測定された流量Ｑｍ３をそのターミナルの予測フローＱｐ３と比較して、ＳＥＴステップ１２２でターミナルＤ２を調整したことに起因するＨＶＡＣシステム１００のフローの低下を推定する。ターミナルＤ３での実測フローと予測フローとの比を使用して、新たな総フローを計算することができる。
【数４１】
2019507302.tif 000044
ここで、ＱＴｒは、ターミナルＤ２をＱｓ２に設定することに起因する総フローの予測である。
【０１１４】
ターミナルＤ２を調整し、それによってファンカーブの影響によるＨＶＡＣシステム１００全体の負荷を変化させると、各ターミナルのフロー比も変化する。
【数４２】
2019507302.tif 000045
ファンカーブによる影響を説明するには、フロー予測も調整する必要がある。
【数４３】
2019507302.tif 000046
【０１１５】
システムの各ターミナルへの流路の動力学が変化するため、ｋファクターも調整する必要がある。本明細書で言及して使用するｋファクターは、エルボー、ダンパーなどの単一の構成要素に付随するものではなく、ＨＶＡＣシステム１００内でのフローの剥離、再循環領域、フローの分割に付随するターミナルでのロスに関連している。修正されたｋファクターは、以下のように計算される。
【数４４】
2019507302.tif 000047
ここで、ΔＰｒ＝Ｐｏｃ−Ｐ∞である。最後のｋファクターｋｆｔｒも、システムのフローの動力学が変化した結果として変更を促される。
【数４５】
2019507302.tif 000048
【０１１６】
図８Ｂを参照すると、プロセス１２０はＳＥＴステップ１３０に進み、ターミナルＤ３が、ターミナルＤ２を調整したことと、その結果として生じる枝管でのｋファクターの変動に起因するフローの低下を引き起こすフロー設定点に調整される。設定点ＱＳ３３は、式７（または式５）を用いて決定される。
【数４６】
2019507302.tif 000049
リセット予想フロー（Ｑｐｌｒ）は、式１３、式１４、式１６（または式９、式１０、式１２）を用いて決定される。
【数４７】
2019507302.tif 000050
リセット後の上記予想に基づく、リセット後の新たな予測総フローＱｐＴｒは次のとおりである。
【数４８】
2019507302.tif 000051
【数４９】
2019507302.tif 000052
もとの予測総フローと比較する。
ターミナルＤ４のＲＥＡＤとターミナルＤ４のＳＥＴ
【０１１７】
ターミナルＤ２を設定することに起因するフローの低下と同様に、ターミナルＤ３を設定することに起因するフローの低下も、調整後のシステムにおける他のターミナルでのフローの低下の差として近似することができる。したがって、プロセス１２０は、ＲＥＡＤステップ１３２（図８Ｂ参照）に進み、ここで、ターミナルＤ４のフローが測定され（Ｑｍ４４）、予測フロー（Ｑｐ４４）と比較される。
【数５０】
2019507302.tif 000053
【０１１８】
ターミナルＤ４での実測フローと予測フローとの比を使用して、新たな総フローを計算することができる。
【数５１】
2019507302.tif 000054
ここで、ＱＴｒｒは、ターミナルＤ３をＱｓ３３に設定することに起因する、新たな予測総フローである。
【０１１９】
次に、精度を維持するために、ターミナルＤ４の実測フロー（Ｑｍ４４）と、ターミナルＤ３を閉じることに基づいて予測されたターミナルＤ４（Ｑｐ４４）との間の誤差が決定される。
【数５２】
2019507302.tif 000055
Ｅｒｒ４が１％より大きい場合、フロー比が再計算され（ｒｉｒｒ）、ターミナル３がリセットされる。
【数５３】
2019507302.tif 000056
フロー設定点は、再調整される（Ｑｉｒｒ）。
【数５４】
2019507302.tif 000057
ｋファクターはリセットされる（ｋｌｒｒおよびｋｆｌｒｒ）。
【数５５】
2019507302.tif 000058
【０１２０】
図８Ｂを参照すると、プロセス１２０はＳＥＴステップ１３６に進み、ここで、ターミナルＤ３の調整に起因するフローの低下と、これによって生じる枝管でのｋファクターの変動のもとになるフロー設定点にターミナルＤ４が調整される。設定点Ｑｓ４４４は、式８（または６）を用いて決定される。
【数５６】
2019507302.tif 000059
リセット予測フロー（Ｑｐｌｌｌ）は、式１３および式１４（または式９および式１０）を使用して決定される。
【数５７】
2019507302.tif 000060
総フローは、新たに予測されたフローに基づいて予測される。
【数５８】
2019507302.tif 000061
【０１２１】
この時点で、ターミナルＤ１〜Ｄ４は、釣り合いのとれた状態でバランスに調整されている。図示の例では、釣り合いのとれた状態でバランス調整され、ターミナルＤ１〜Ｄ４のフローがすべて等しくなる。ターミナルを通るフローは、釣り合いのとれた状態でバランス調整されているが、いずれも目標流量である４５０ｃｆｍより高くなっている。これを修正するために、プロセス１２０はステップ１４２に進み、気流フード２０，６０を使用してターミナルＤ１〜Ｄ４のいずれかを通る気流も監視しつつ、ＨＶＡＣシステム１００のファンまたは送風機（図７Ａ〜図７Ｃを参照）を調整する。監視対象となるターミナルで目標流量（４５０ｃｆｍ）を読み取ると、他のターミナルでも目標流量で空気を吐出し、バランシングプロセス１２０が完了する。予測バランシングプロセス１２０の高速バランシングモードは、高速かつ正確であるため、好ましいモードまたはデフォルトモードとすることができる。
【０１２２】
都合の良いことに、前のターミナルでのＳＥＴステップからのフローおよびｋファクターの影響を補償するのに使用されるＲＥＡＤステップは、調整中の次のターミナルで行われる。たとえば、ターミナルＤ２のＳＥＴステップの後になされるＲＥＡＤステップは、調整中の次のターミナルでもあるターミナルＤ３で実行される。したがって、次のＳＥＴステップを実行するためには、このターミナルに気流測定装置２０，６０を配置する必要があるので、ＲＥＡＤステップもそのターミナルで行われることは偶然である。さらに、ＳＥＴステップを実行するには、気流測定装置２０，６０をターミナル上に配置し、位置がユーザー入力を介してシステム１０に認識される必要があるため、この位置検証を使用して、差し迫ったＳＥＴステップのための設定点を計算するのに用いられるＲＥＡＤステップを始動させることができる。したがって、予測バランシングプロセス１２０の高速モードの実施には、ユーザー側で追加の時間または労力を実質的に必要としない。
【０１２３】
上記から、システム１０は、気流測定装置２０，６０を介して予測バランシングプロセス１２０の高速モードを実施することが理解されるであろう。これを行うために、システム１０は、ＨＶＡＣシステム１００のバランス調整をするために必要なタスク（たとえば、気流測定装置２０，６０の操作または当該装置へのデータの入力など）を行うようにユーザーに指示する。このようにして、高速バランシングモードでは、システム１０は、最初のステップ、（システム１００のターミナル数に応じて）必要な回数のＳＥＴステップおよびＲＥＡＤステップ、最後の送風機調整ステップを行うようにユーザーに促す。
予測バランシングプロセス−精密モード
【０１２４】
ＨＶＡＣシステム１００（図７Ａ〜図７Ｃを参照）のバランス調整をするための予測バランシングプロセス１２０の精密モードを、図８Ｃに示す。精密バランシングモードは、高速モードで提供される補償に加えてｋファクターの影響を補償し、さらにバランス調整の精度を向上させる。これは、ＲＥＡＤステップで推定されたｋファクターの影響に基づいて調整中のターミナルを再調整することを含む、ＲＥＳＥＴステップを導入することによって行われる。精密バランシングモードでは、プロセス１２０は、ターミナルを調整し、それに応じてその同じターミナルへの調整を修正した結果として、システムの変化を予測することができる。
最初のステップ
【０１２５】
精密バランシングモード（図８Ｃ）における予測バランシングプロセス１２０の最初のステップ１１８は、理想モードおよび高速モード（それぞれ図８Ａおよび図８Ｂ）の最初のステップと同様または同一である。予測バランシングプロセス１２０の精密バランシングモードを実施すると、システム１０は、気流フード２０，６０のスマートデバイス７４またはユーザーインタフェース４０を介して、タスクを実行するようにユーザーに指示する。精密モードでは、予測バランシングプロセス１２０は、最初のステップ１１８で開始される。このステップで、システム１０は、システム情報（ターミナル数、目標流量、ターミナルのタイプ／構成）を入力し、すべてのターミナルが全開になるようにして、各ターミナルから最初のフローの読み取り値を得るようにユーザーに指示する。
【０１２６】
異なるモードを比較するために、本明細書では、理想モードと高速モードのバランシングの例に関して上述したシステムと同一のシステムにおける予測バランシングプロセスの精密モードの例示的な性能を説明する。よって、精密モードの実例では、ターミナルＤ１〜Ｄ４、ターミナルを通る同じ最初の実測フロー、ターミナルごとの同じ目標フローを仮定する。ターミナルの最初のフロー比も同じであり、精密バランシングモードの例では、ターミナルバランシングの順序も同じように規定される。
【０１２７】
精密モードで実施される全体的なバランシング戦略は、他のモードと本質的に同じである。すなわち、いったんすべての他のターミナルが調整されると、システムバランスに対応する、システム１００の現在の状態に対するそのターミナルにおけるフローを達成するように各ターミナルが調整される。したがって、各ターミナルで調整すべきフローは、予測バランシング方法１２０の精密モードを実施するシステム１０が予測するフローであり、他のすべてのターミナルが調整されると、そのターミナルで目標フローＱｆｉが達成されることになる。この方法によれば、最後のターミナル（本例ではＤ４）のバランシングによって、ＨＶＡＣシステム１００全体のバランス調整がなされる。精密モードは、ＲＥＡＤステップおよびＲＥＳＥＴステップによって、調整中のターミナルの調整が残りのターミナルのｋファクターに対しておよぼす影響がさらに補償される点で、理想モードおよび高速モードとは異なる。
【０１２８】
図８Ｃは、予測バランシングプロセス１２０の精密モードの特徴であるＳＥＴ−ＲＥＡＤ−ＲＥＳＥＴパターンを示す。プロセス１２０の精密モードによれば、ターミナルＤ２は、ＳＥＴステップ１２２において設定点に調整され、ターミナルＤ３を通るフローはＲＥＡＤステップ１２４で測定され、ターミナルＤ２は、ＲＥＳＥＴステップ１２６で、ターミナルＤ３の予測フローと実測フローとの誤差比を考慮するために再計算された設定点に再調整される。実測フローは、ＲＥＡＤステップ１２４の間に得られるフロー測定値である。次に、ＳＥＴステップ１３０でターミナルＤ３が計算された設定値に調整され、ターミナルＤ４を通る流れがＲＥＡＤステップ１３２で測定され、ターミナルＤ３は、ＲＥＳＥＴステップ１３４で、ターミナルＤ４の予測フローと実測フローとの誤差比を考慮するために再計算された設定点に再調整される。実測フローは、ＲＥＡＤステップ１３２の間に得られるフロー測定値である。
【０１２９】
プロセス１２０におけるステップの、このＳＥＴ−ＲＥＡＤ−ＲＥＳＥＴパターンは、システムのサイズやシステムのターミナル数とは関係なく、最後のターミナルに至るまでＨＶＡＣシステム１００のすべてのターミナルで同じようにして継続される。図示のＨＶＡＣシステム１００では、設定対象となる最後のターミナルはターミナルＤ４である。ターミナルＤ４に至ると、プロセス１２０は、次のように進行する。ターミナルＤ４がＳＥＴステップ１３６で調整され、ターミナルＤ３を通るフローがＲＥＡＤステップ１３８で測定され、ターミナルＤ４がＲＥＳＥＴステップ１４０で再調整される。同じＳＥＴ−ＲＥＡＤ−ＲＥＳＥＴパターンで実行されるが、これは、ターミナルＤ４のＲＥＳＥＴステップ１４０を実行するための誤差比を決定するのに使用される、ＲＥＡＤステップ１３８の前のターミナルＤ３を使用して、いわば「後ろに向かって」行われる。この時点でシステム１００はバランス調整され、プロセスがステップ１４２に進むことができる。ここで、バランス調整されたフローが目標どおりになるようにファンの速度が調整される。
ターミナルＤ２のＳＥＴ、ターミナルＤ３のＲＥＡＤ、ターミナルＤ２のＲＥＳＥＴ
【０１３０】
ターミナルＤ２を通るフローは、まず、理想モードおよび高速モードにおいて上述した方法と同じ方法で、ＳＥＴステップ１２２に従って調整される。ターミナルＤ２を設定した後、ターミナルＤ３を通るフローはＲＥＡＤステップ１２４で測定され、そのターミナルでのフローの低下を決定するのに使用される。ターミナルＤ３でのフローの低下は、調整で生じると予測されたフロー（Ｑｐ３）と調整によって生じた実際の測定されたフロー（Ｑｍ３）との差として近似される。フローの低下は、調整中のターミナル以外のシステム内のどのターミナルでも近似することができるが、ｋファクターが最も小さいターミナルを選択することにより、補正のための最高解像度が保証される。図示の例では、これはターミナルＤ３であるので、ターミナルＤ３が使用される。
【０１３１】
ターミナルＤ３における実測フローと予測フローとの比を使用して、新たな予測総フローを計算することができる。
【数５９】
2019507302.tif 000062
ここで、ＱＴｒは、ターミナルＤ２をＱＳ２に設定することによって生じる総フローの予測値である。ダンパーを閉じることによるシステムに対する影響は、以下のように計算される。
【数６０】
2019507302.tif 000063
Ｅｒｒ３が所定の値、たとえば１％より大きい場合、精度を維持するためにターミナルＤ２をリセットすることが妥当である。この例では、ターミナルＤ２のリセットが妥当である。
【０１３２】
ターミナルＤ２を調整し、それによってファンカーブ効果によるＨＶＡＣシステム１００全体の負荷が変化した結果として、各ターミナルのフロー比も変化する
【数６１】
2019507302.tif 000064
ファンカーブの影響を考慮して、フローの予測値も調整する必要がある。
【数６２】
2019507302.tif 000065
【０１３３】
また、システムの各ターミナルへの流路の動力学が変化する結果、ｋファクターも調整する必要がある。修正されたｋファクターは、以下のように計算される。
【数６３】
2019507302.tif 000066
最後のｋファクターであるｋｆｉｒも、システムのフローの動力学が変化した結果として変更を促される。
【数６４】
2019507302.tif 000067
【０１３４】
前の段落に示した式において決定された再計算値を使用して、ターミナルＤ２を通るフローは、ＲＥＳＥＴステップ１２６で修正された設定点（ＱＳ２ｒ）に調整される。修正された設定点は、式７（または５）を用いて以下のように計算される。ＲＥＳＥＴステップ１２６でなされるターミナルＤ２へのフロー調整は、ＲＥＡＤステップ１２４でターミナルＤ３を介して測定される、ＳＥＴステップ１２２で行われる最初のターミナルＤ２の調整に起因する推定フローの低下を引き起こす。
【数６５】
2019507302.tif 000068
ターミナルＤ２をリセットするには、式１３、式１４、式１５、式１５（または式９、式１０、式１１、式１２）を使用して以下に示すように計算される、修正予測フロー（ＱＰｌｒ）を必要とする。比較のために、ターミナルごとに前に予測されたフロー（Ｑｐｌｌｌ）も示す。
【数６６】
2019507302.tif 000069
リセット後の上記予想に基づく、リセット後の新たな予測総フローは次のとおりである。
【数６７】
2019507302.tif 000070
もとの予測総フローと比較する。
【数６８】
2019507302.tif 000071
【０１３５】
この時点で、予測バランシングプロセス１２０の精密モードを通じて、ターミナルＤ２を通るフローは、調整によって生じるシステム負荷の変化を補償する値に調整される。ターミナルＤ２の調整されたフローと、残りの端末のための新たな予測フローを使用して、ターミナルＤ３を同様に調整することができる。
ターミナルＤ３のＳＥＴ
【０１３６】
ステップ１２２および１２６でそれぞれターミナルＤ２をＳＥＴおよびＲＥＳＥＴすると、ターミナルＤ３を調整する準備ができる。なぜなら、このターミナルが次にフロー対目標比が小さいからである。プロセス１２０は基本的に、図８Ｃに示すように、ターミナルＤ２を調整するのに使用されるステップ、すなわちＳＥＴ、ＲＥＡＤ、ＲＥＳＥＴを繰り返す。ＳＥＴステップ１３０を実行するために、システム１０は、気流フード２０，６０をターミナルＤ３に移動するようにユーザーに指示する。気流フード２０，６０がターミナルＤ３の適所にあることをユーザーが（たとえば、気流フード２０，６０のユーザーインタフェース４０またはスマートデバイス７４を介して）確認すると、システム１０は、フードの配置を利用して、ターミナルＤ３の気流測定を行い、ターミナルＤ２のＲＥＳＥＴステップ１２６から得られるターミナルを流れる実際の流量を測定することができる。リセット後のこの測定されたターミナルＤ３のフローＱｍ３ｒは、ターミナルＤ２の調整がゆえにシステムに生じる変化を引き起こす。
【数６９】
2019507302.tif 000072
リセット後のＤ３実測フローＱｍ３ｒと過去の実測Ｄ３フローＱｍ３との比を使用して、新たな予測全システムフローＱＴｒｒを決定する。
【数７０】
2019507302.tif 000073
ここで、ＱＴｒｒは、ターミナルＤ２をＱＳ２ｒに調整することに起因する新たな予測全システムフローである。
【０１３７】
精度を維持するために、予測ターミナルＤ３フローＱｐ３ｒとリセット後の実際のターミナルＤ３実測フローＱｍ３ｒとの間の誤差を決定することができる。
【数７１】
2019507302.tif 000074
Ｅｒｒ３が１％などのあらかじめ定められた閾値誤差より大きい場合、フロー比が再計算され（ｒｌｒｒ）、
【数７２】
2019507302.tif 000075
フロー設定点が再調整され（Ｑｌｒｒ）、
【数７３】
2019507302.tif 000076
ｋファクターが再計算される（ｋｌｒｒおよびｋｆｌｒｒ）。
【数７４】
2019507302.tif 000077
【０１３８】
図８Ｃを参照すると、プロセス１２０はＳＥＴステップ１３０に進み、ターミナルＤ２を調整したことと、その結果として生じる枝管でのｋファクターの変動に起因するフローの低下を補償するフロー設定点にターミナルＤ３を調整するように、システム１０がユーザーに指示する。設定点ＱＳ３３は、式７（または式５）を使用し、新たに測定された実フロー（Ｑｍ３ｒ）に基づいて計算される値を用いて決定される。
【数７５】
2019507302.tif 000078
式１３、式１４、式１６（または式９、式１０、式１２）を使用して、ターミナルＤ３を閉じたことによる影響に基づいて、他のターミナルにおける気流が予測される。
【数７６】
2019507302.tif 000079
総フローは、これらの新たな予測フローに基づいて予測される。
【数７７】
2019507302.tif 000080
ターミナルＤ４のＲＥＡＤとターミナルＤ３のＲＥＳＥＴ
【０１３９】
ターミナルＤ２を調整することに起因するフローの低下と同様に、ターミナルＤ３を調整することに起因するフローの低下も、調整後のシステムにおける他のターミナルでのフローの低下の差として近似することができる。ｋファクターが最も小さいターミナルを選択することにより、補正のための最高解像度が保証される。図示の例では、これはターミナルＤ４である。ＳＥＴステップ１３０でターミナルＤ３を調整すると、プロセス１２０はＲＥＡＤステップ１３２に進み、システム１０がターミナルＤ４のフロー（Ｑｍ４４）を測定するようにユーザーに指示する。図８Ｃの例では、実測ターミナルＤ４フローＱｍ４４および過去の予測ターミナルＤ４フローＱｐ４４は、次のとおりである。
【数７８】
2019507302.tif 000081
【０１４０】
ターミナルＤ４での実測フローと予測フローとの比を使用して、新たな総フロー（ＱＴｒｒｒ）を計算することができる。
【数７９】
2019507302.tif 000082
ここで、ＱＴｒｒｒは、ターミナルＤ３をＱｓ３３に設定することに起因する、新たな予測総フローである。
【０１４１】
次に、精度を維持するために、ターミナルＤ４の実測フロー（Ｑｍ４４）と、ターミナルＤ３を閉じることに基づいて予測されたターミナルＤ４（Ｑｐ４４）との間の誤差が決定される。
【数８０】
2019507302.tif 000083
Ｅｒｒ４が１％より大きい場合、フロー比が再計算され（ｒｉｒｒｒ）、ターミナル３がリセットされる。
【数８１】
2019507302.tif 000084
フロー設定点は、再調整される（Ｑｉｒｒｒ）。
【数８２】
2019507302.tif 000085
ｋファクターはリセットされる（ｋｌｒｒｒおよびｋｆｌｒｒｒ）。
【数８３】
2019507302.tif 000086
【０１４２】
ＲＥＡＤステップ１３２でターミナルＤ４を通るフローを測定した後、プロセスはＲＥＳＥＴステップ１３４へ進み、気流フード２０，６０をターミナルＤ３に配置するようユーザーに指示する。気流フード２０，６０がターミナルＤ３に配置されたことをユーザーが確認すると、システム１００は、ターミナルＤ３をリセット計算フロー設定点ＱＳ３３ｒ（式７（または式５）、下記参照）に調整するようにユーザーに指示する。リセットステップ１３４でターミナルＤ３を調整するには、ＲＥＡＤステップ１３２で得られた実測Ｄ４フローを使用し、ＳＥＴステップ１３０でのターミナルＤ３の調整で生じるフローの低下を補償する。
【数８４】
2019507302.tif 000087
ターミナルＤ３をリセットするには、式１３、式１４、式１６（または式９、式１０、式１２）を使用して以下に示すように計算される、修正予測フロー（ＱＰｌｌｒ）を必要とする。比較のため、ターミナルごとに前に予測されたフロー（Ｑｐｌｌ）も示す。
【数８５】
2019507302.tif 000088
新たな予測フローに基づいて、総フローを予測する。
【数８６】
2019507302.tif 000089
ターミナルＤ４のＳＥＴ
【０１４３】
ステップ１３０および１３４でそれぞれターミナルＤ３をＳＥＴおよびＲＥＳＥＴすると、ターミナルＤ４を調整する準備ができる。なぜなら、このターミナルが次にフロー対目標比が小さいからである。繰り返すが、プロセス１２０は基本的に、図８Ｃに示すように、ターミナルＤ２およびＤ３を調整するのに使用されるステップ、すなわちＳＥＴ、ＲＥＡＤ、ＲＥＳＥＴを繰り返す。ＳＥＴステップ１３６を実行するために、システム１０は、気流フード２０，６０をターミナルＤ４に移動するようにユーザーに指示する。気流フード２０，６０がターミナルＤ４の適所にあることをユーザーが（たとえば、気流フード２０，６０のユーザーインタフェース４０またはスマートデバイス７４を介して）確認すると、システム１０は、フードの配置を利用して、ターミナルＤ４の気流測定を行い、ターミナルＤ３のＲＥＳＥＴステップ１３４から得られるターミナルを流れる実際の流量を測定することができる。リセット後のこの測定されたターミナルＤ４のフローＱｍ４４ｒは、ターミナルＤ３の調整がゆえにシステムに生じる変化を引き起こす。
【数８７】
2019507302.tif 000090
リセット後のＤ４実測フローＱｍ４４ｒと実測Ｄ４フローＱｍ４４との比を使用して、新たな予測全システムフローＱＴｒｒｒｒを決定する。
【数８８】
2019507302.tif 000091
ここで、ＱＴｒｒｒｒは、ターミナルＤ３をＱＳ３３ｒに調整することに起因する新たな予測全システムフローである。
【０１４４】
次に、精度を維持するために、予測ターミナルＤ４フローＱｐ４４ｒとリセット後の実際のターミナルＤ４実測フローＱｍ４４ｒとの間の誤差を決定することができる。
【数８９】
2019507302.tif 000092
Ｅｒｒ４が１％などのあらかじめ定められた閾値誤差より大きい場合、フロー比が再計算され（ｒｌｒｒｒｒ）、
【数９０】
2019507302.tif 000093
フロー設定点が再調整され（Ｑｌｒｒｒｒ）、
【数９１】
2019507302.tif 000094
ｋファクターが再計算される（ｋｌｒｒｒｒおよびｋｆｌｒｒｒｒ）。
【数９２】
2019507302.tif 000095
【０１４５】
図８Ｃを参照すると、プロセス１２０はＳＥＴステップ１３６に進み、ターミナルＤ３を調整したことと、その結果として生じる枝管でのｋファクターの変動に起因するフローの低下を補償するフロー設定点にターミナルＤ４を調整するように、システム１０がユーザーに指示する。設定点ＱＳ４４４は、式８（または式６）を使用し、新たに測定された実フロー（Ｑｍ４４ｒ）に基づいて計算される値を用いて決定される。
【数９３】
2019507302.tif 000096
式１３および式１４（または式９および式１０）を使用して、ターミナルＤ４を閉じたことによる影響に基づいて、他のターミナルにおける気流が予測される。
【数９４】
2019507302.tif 000097
総フローは、これらの新たな予測フローに基づいて予測される。
【数９５】
2019507302.tif 000098
ターミナルＤ３のＲＥＡＤとターミナルＤ４のＲＥＳＥＴ
【０１４６】
ターミナルＤ２およびＤ３を調整することに起因するフローの低下と同様に、ターミナルＤ４を調整することに起因するフローの低下も、調整後のシステムにおける他のターミナルでのフローの低下の差として近似することができる。ターミナルＤ４は調整される最後のターミナルであるため、図８Ｃに示すように、予測バランシングプロセス１２０のパターンはいくぶん逸れている。ＳＥＴステップ１３６でターミナルＤ４を調整すると、プロセス１２０はＲＥＡＤステップ１３８に進み、システム１０がターミナルＤ３のフロー（Ｑｍ３３３）を測定するようにユーザーに指示する。図８Ｃの例では、実測ターミナルＤ４フローＱｍ３３３および過去の予測ターミナルＤ４フローＱｐ３３３は、次のとおりである。
【数９６】
2019507302.tif 000099
【０１４７】
ターミナルＤ３は、ターミナルＤ４に最も近く容易に到達できるであろうことから、純粋に便宜上測定されることに留意されたい。このステップでは、ターミナルＤ１〜Ｄ３のどれを使用しても構わない。ターミナルを通るフローが測定されると、総フローが再び決定される。
【数９７】
2019507302.tif 000100
ＱＴｒｒｒｒｒは、ターミナルＤ４をＱＳ４４４に設定することに起因して予測される総フローである。ターミナルＤ４をリセットする必要があるか否かを決定するために、再びＥｒｒ４が計算される。
【数９８】
2019507302.tif 000101
【０１４８】
ＲＥＡＤステップ１３８でターミナルＤ３を通るフローを測定した後、プロセスはＲＥＳＥＴステップ１４０へ進み、気流フード２０，６０をターミナルＤ４に配置するようユーザーに指示する。気流フード２０，６０がターミナルＤ３に配置されたことをユーザーが確認すると、システム１００は、ターミナルＤ４をリセット計算フロー設定点ＱＳ４４４ｒ（式８（または６）、下記参照）に調整するようにユーザーに指示する。リセットステップ１４０でターミナルＤ４を調整するには、ＲＥＡＤステップ１３８で得られた実測Ｄ３フローを使用し、ＳＥＴステップ１３６でのターミナルＤ４の調整で生じるフローの低下を補償する。
【数９９】
2019507302.tif 000102
ターミナルＤ４をリセットすると、ターミナルＤ４の調整に起因するフローの低下を引き起こす。ターミナルＤ４は調整対象となる最後のターミナルであるため、Ｄ４リセットフロー設定点ＱＳ４４４ｒとリセット予測フローＱｐｌｌｌｒ（下記参照）は等しくなるであろうと予想される。また、さらに計算またはターミナル調整はしないが、比較のために、リセット予測フローＱｐｌｌｌｒを前に予測されたフロー（Ｑｐｌｌｌ）とともに以下に示す。
【数１００】
2019507302.tif 000103
【０１４９】
この時点で、ターミナルＤ１〜Ｄ４は、釣り合いのとれた状態でバランス調整されている。図示の例では、釣り合いのとれた状態でバランス調整され、ターミナルＤ１〜Ｄ４のフローがすべて等しくなる。ターミナルを通るフローは、釣り合いのとれた状態でバランス調整されているが、いずれも目標流量である４５０ｃｆｍより高くなっている。これを修正するために、プロセス１２０はステップ１４２に進み、気流フード２０，６０を使用してターミナルＤ１〜Ｄ４のいずれかを通る気流を監視しつつ、ＨＶＡＣシステム１００のファンまたは送風機（図７Ａ〜図７Ｃを参照）を調整する。監視対象となるターミナルで目標流量（４５０ｃｆｍ）を読み取ると、他のターミナルでも目標流量で空気を吐出し、バランシングプロセス１２０が完了する。
【０１５０】
上記から、システム１０は、気流測定装置２０，６０を介して予測バランシングプロセス１２０の精密モードを実施することが理解されるであろう。これを行うために、システム１０は、ＨＶＡＣシステム１００のバランス調整をするために必要なタスク（たとえば、気流測定装置２０，６０の操作または当該装置へのデータの入力など）を行うようにユーザーに指示する。このようにして、精密バランシングモードでは、システム１０は、最初のステップ、（システム１００のターミナル数に応じて）必要な回数のＳＥＴ、ＲＥＡＤ、ＲＥＳＥＴステップ、最後の送風機調整ステップを行うようにユーザーに促す。
ソフトウェア実装
【０１５１】
上述のバランシング方法では計算が集中し、ソフトウェアを用いて実施するのに最適であるため、高い正確度と精度で迅速かつ自動的に計算を実行することができる。したがって、気流測定システム１０の構成にかかわらず、本明細書に記載の方法は、システムの電子機器に実装することができる。
【０１５２】
たとえば、気流測定システム１０が図１および２の気流フード２０を利用する場合、本方法は、電子機器３８にインストールされ、計装機器３６から気流測定データを得ることができるソフトウェアアプリケーションを介して実施することが可能である。ユーザーは、ユーザーインタフェース４０を介して、データを入力し、命令を受信し、結果および他のデータを閲覧することができる。別の例として、気流測定システム１０が図４の気流フード６０を利用する場合、本方法は、フード６０の計装機器および電子機器から無線で気流測定データを得ることができる、スマートデバイス７４にインストールされたＨＶＡＣアプリケーションなどのソフトウェアアプリケーションを介して実施することが可能である。この場合、ユーザーは、気流フード６０から離れた場所で、スマートデバイス７４のユーザーインタフェースを介して、データを入力し、命令を受信し、結果および他のデータを閲覧することができる。
【０１５３】
ＨＶＡＣ技術者が、気流フード２０，６０のユーザーインタフェースを介して最初のステップ１１８の間に試験中のＨＶＡＣシステムに関するすべての関連情報をシステム１０に入力すると、技術者は、システムをバランス調整するのにユーザーインタフェースを介してシステムから提供される指示に従うだけである。所定の指示に続いて、オペレータがターミナルからターミナルへフードを移動させ、予測バランシングプロセス１２０の選択されたモードに従って、システム１０に指示されるように調整を行う。当業者であれば、技術者が照会を受け、指示される方法が、インタフェースのタイプ（たとえば、スマートデバイスのタッチスクリーン対プッシュボタン駆動ＬＣＤ）などの様々な要因に基づいて大幅に変化し得ることを、理解できよう。照会や指示が提示される方法を問わず、プロセス１２０は、本明細書に記載される同じ基本的なアプローチに従う。
【０１５４】
本発明の上記の説明から、当業者は、改良、変更、改変を認識するであろう。当業者の技能の範囲内である、これらおよび他のそのような改良、変更、改変は、添付の特許請求の範囲によって包含されることが意図される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図６Ｆ】
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【図６Ｇ】
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【図６Ｈ】
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【図６Ｉ】
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【図６Ｊ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【国際調査報告】
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