(57)【要約】【課題】  空気調和機などにおける配管の配管長を計測することができる配管長測定装置および配管長測定方法を提供する。【解決手段】  分岐した複数の配管端末を有する配管の各区間の長さを測定する配管長測定装置であって、配管の所定位置に配置され、配管等に振動を与える送信部９と、配管の所定位置に配置され、配管等の振動を検知する複数の受信部１１と、送信部９から振動が発振されてから、振動が複数の受信部１１に受信されるまでの複数の時間を計測する時間計測部２９と、各受信部１１に対応して得られる複数の計測時間に基づいて、配管の各区間の長さを送信部９から受信部１１までの距離に係る長さとして算出する演算部７と、が設けられていることを特徴とする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
分岐した複数の配管端末を有する配管の各区間の長さを測定する配管長測定装置であって、
前記配管の所定位置に配置され、前記配管または前記配管内部に振動を与える送信部と、
前記配管の所定位置に配置され、前記配管または前記配管内部の振動を検知する複数の受信部と、
前記送信部から振動が発振されてから、振動が複数の前記受信部に受信されるまでの複数の時間を計測する時間計測部と、
前記各受信部に対応して得られる前記複数の計測時間に基づいて、前記配管の各区間の長さを前記送信部から前記受信部までの距離に係る長さとして算出する演算部と、が設けられていることを特徴とする配管長測定装置。
【請求項２】
前記送信部には、前記配管に振動を与える振動発生部と、該振動発生部を駆動する駆動部とが設けられていることを特徴とする請求項１記載の配管長測定装置。
【請求項３】
前記駆動部がソレノイドであり、
該ソレノイドに電力を供給する電源が備えられ、
該電源は、供給する電力量を変更することができることを特徴とする請求項２記載の配管長測定装置。
【請求項４】
前記送信部が、前記配管内の流体に音波を発振するスピーカであり、
前記受信部が、前記配管内の流体を伝わってきた音波を検知するマイクであることを特徴とする請求項１記載の配管長測定装置。
【請求項５】
少なくとも前記受信部の周りに防振部材が配置されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の配管長測定装置。
【請求項６】
前記送信部および前記時間計測部に対する制御信号を生成する制御部と、
前記制御信号を電波で送信する制御側無線通信部と、
電波で送信された前記制御信号を受信する駆動側無線通信部と、が設けられ、
前記送信部が受信された前記制御信号に基づいて駆動制御されることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の配管長測定装置。
【請求項７】
前記配管の所定位置に、前記時間計測部と、少なくとも前記時間計測部、前記駆動側無線通信部、前記送信部および前記受信部に電力を供給する電源と、が配置され、
前記時間計測部に入力される時間計測の基準となる信号を生成する信号生成部が設けられ、
前記信号生成部から入力された前記基準信号が、前記制御側無線通信部から前記駆動側無線通信部へ送信され、
前記時間計測部から出力された前記複数の計測時間が、前記駆動側無線通信部から前記制御側無線通信部へ送信されることを特徴とする請求項６記載の配管長測定装置。
【請求項８】
分岐した複数の配管端末を有する配管の各区間の長さを測定する配管長測定方法であって、
配管の一の所定位置に配置された送信部から前記配管または前記配管内部に振動を与えてから、前記配管の複数の他の所定位置に配置された受信部により前記配管または前記配管内部の振動を検知するまでの複数の時間を計測する計測ステップと、
前記各受信部に対応して得られる前記複数の計測時間に基づいて、前記配管の各区間の長さを前記送信部から前記受信部までの距離に係る長さとして算出する演算ステップと、を有することを特徴とする配管長測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配管の長さ、特に空気調和装置における配管長を測定する配管長測定装置および配管長測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、空気調和機を正常に動作させるためには、その空気調和機に適正量の冷媒が封入（チャージ）されていることが必要となるため、空気調和機に適正量の冷媒をチャージさせるさまざまな技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平０４−３４７４７１号公報（第３−４頁、第１図等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述の特許文献１においては、真空状態の空気調和機の冷媒回路に、内圧力と内容積とが既知の容器を連通させて、その後のバランス圧力から冷媒配管の容積を求める技術が開示されている。
上述の技術によれば、上記容器内の内圧力および内容積と、冷媒回路内のバランス圧力とから空気調和機における冷媒回路の内容積を求めることができる。そのため、内容積から推定される適正量の冷媒を空気調和機にチャージすることができた。
【０００４】
しかしながら、ビル等の空調に用いられるビル用空気調和機などのように、複数の室外ユニットおよび複数の室内ユニットを備えるものについては、上述の技術で内容積を求めるのは困難になるという問題があった。
室内ユニットや室外ユニットなどには、膨張弁などの絞りや冷媒を圧縮する密閉された空間である圧縮室を有する圧縮機などが備えられている。そのため、室内ユニットや室外ユニットが接続された冷媒回路においては、上記容器内の流体が室内ユニットや室外ユニットを通過しにくいため、圧力がバランスするまでに時間がかかっていた。
また、上述のように複数の室外ユニットおよび複数の室内ユニットが接続されている場合には特に時間がかかる、あるいは、バランス圧力に到達しない恐れがあった。そのため、空気調和機における冷凍サイクルの内容積を求めるのに時間がかかる、あるいは、内容積を求めることができないという問題があった。
【０００５】
一般に、ビルに設置された古いビル用空気調和機を新しいものに取り替える場合には、室内ユニットおよび室外ユニットのみが取替えられ、配管はそのまま取り替えずに使用されている。そのため、取替え後のビル用空気調和機に適正量の冷媒をチャージするためには、取り替えずに使用される配管の配管長を知る必要があった。
しかしながら、ビル用空気調和機の配管は設計図通りに配置されていない場合があるため、設計図に基づいて配管長を知ることは困難であった。また、配管の配管長を実測することもさまざまな障害物があるため困難であった。
【０００６】
空気調和機に適正量の冷媒をチャージさせる他の方法としては、冷媒回路に冷媒を徐々に入れながら空気調和機を運転し、運転状態をみて冷媒量を決定する方法も知られている。
しかしながら、この方法では、冷媒回路に適正量の冷媒をチャージさせるのに長時間の運転が必要になるという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、空気調和機などにおける配管の配管長を計測することができる配管長測定装置および配管長測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の配管長測定装置は、分岐した複数の配管端末を有する配管の各区間の長さを測定する配管長測定装置であって、前記配管の所定位置に配置され、前記配管または前記配管内部に振動を与える送信部と、前記配管の所定位置に配置され、前記配管または前記配管内部の振動を検知する複数の受信部と、前記送信部から振動が発振されてから、振動が複数の前記受信部に受信されるまでの複数の時間を計測する時間計測部と、前記各受信部に対応して得られる前記複数の計測時間に基づいて、前記配管の各区間の長さを前記送信部から前記受信部までの距離に係る長さとして算出する演算部と、が設けられていることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、送信部から配管等に与えられた振動が複数の受信部に検知されるまでの複数の時間を時間計測部により計測し、この複数の計測時間に基づいて、演算部は各区間の長さを送信部から受信部までの距離に係る長さとして算出することができる。
【００１０】
つまり、振動は所定の速度で配管等を伝搬するため、振動の伝搬速度と上記複数の計測時間と、に基づいて、送信部から各受信部までの配管長を求める複数の方程式を求めることができる。また、この方程式で求められる複数の配管長は、それぞれ複数の区間の和として表すことができ、これらの複数の式を連立することにより、配管の区間長さを上記複数の配管長の関数として表すことができる。
演算部は、送信部から受信部までの距離（配管長）を振動の伝搬速度と計測時間とに基づいて算出するとともに、配管の各区間長さを算出した配管長に基づいて算出することができる。
【００１１】
例えば、送信器や受信機を配置する所定位置を配管端末とすることで、配管における全ての区間長さを算出することができる。例えば、測定対象の配管を空気調和機における冷凍サイクルの配管とした場合には、冷凍サイクルの全配管長を算出することができ、空気調和機の冷凍サイクルに適正量の冷媒をチャージさせることができる。
【００１２】
上記発明においては、前記送信部には、前記配管に振動を与える振動発生部と、該振動発生部を駆動する駆動部とが設けられていることが望ましい。
本発明によれば、送信部には、配管に振動を与える振動発生部と、振動発生部を駆動する駆動部とが設けられているため、配管に容易に振動を与えることができる。
また、測定者がハンマー等で配管を叩いて配管に振動を与える方法と比較して、一定の振動を配管に繰り返し与えることができるため、配管長の算出精度を向上させることができる。
複数の送信部を用いて配管長を測定する場合には、遠隔操作などにより駆動部を制御することで、複数の送信部から振動を順次に配管に与えることができる。そのため、測定者がハンマー等で配管に振動を与える方法と比較して、配管長の測定時間を短縮することができる。
【００１３】
上記発明においては、前記駆動部がソレノイドであり、該ソレノイドに電力を供給する電源が備えられ、該電源は、供給する電力量を変更することができることが望ましい。
本発明によれば、駆動部がソレノイドであり、ソレノイドに電力を供給する電源が備えられているため、ソレノイドは電磁力を発生して振動発生部を駆動することができる。電源は供給する電力量を変更できるため、電力量を制御することによりソレノイドから発生される電磁力を調整して、振動発生部が発生する振動を制御することができる。
【００１４】
例えば、振動発生部から発生させる振動を、配管長の計測に必要な最小限の振動に制御することにより、受信部の劣化等を防止して配管長測定装置の長寿命化を図ることができる。また、空気調和機の冷凍サイクルの配管の長さを測定する場合においては、配管に与える振動を最小限にすることで、当該振動に係る室内の騒音を最小限に止めることができる。
【００１５】
上記発明においては、前記送信部が、前記配管内の流体に音波を発振するスピーカであり、前記受信部が、前記配管内の流体を伝わってきた音波を検知するマイクであることが望ましい。
【００１６】
本発明によれば、スピーカにより配管内の流体に音波を発振することができるとともに、マイクにより配管内の流体を伝わってきた音波を検知することができるため、時間計測部により音波がスピーカの位置からマイクの位置まで伝わる時間を計測することができる。
また、スピーカがマイクを兼ねるとともに、マイクがスピーカを兼ねることができるため、送信部と受信部とを一体化して小型化することができる。
配管に振動を与える方法と比較して、スピーカおよびマイクを配管に密着させる必要がないため、送信部および受信部の配置が容易となる。
【００１７】
上記発明においては、少なくとも前記受信部の周りに防振部材が配置されていることが望ましい。
本発明によれば、少なくとも受信部の周りに防振部材が配置されているため、受信部が外部の振動を、送信部から発せられた振動と誤って検出することを防止することができる。
なお、送信部および受信部がそれぞれスピーカおよびマイクの場合には、防振部材は、音を遮断するのに適した防音部材であることが好ましい。
【００１８】
上記発明においては、前記送信部および前記時間計測部に対する制御信号を生成する制御部と、前記制御信号を電波で送信する制御側無線通信部と、電波で送信された前記制御信号を受信する駆動側無線通信部と、が設けられ、前記送信部が受信された前記制御信号に基づいて駆動制御されることが望ましい。
【００１９】
本発明によれば、制御側無線通信部および駆動側無線通信部を用いることにより、例えば、制御部と送信部とを配線や信号線などで接続している場合と比較して、上記計測時間の測定精度を向上させることができる。
配線等には浮遊容量などが存在し、この容量により、配線等を伝わる信号に遅れが生じる。そのため、制御信号が送信部に到達するタイミングと、制御信号が時間計測部に到達するタイミングとが異なる恐れがあり、このタイミングのずれにより上記計測時間の測定精度が低下する恐れがあった。
本発明のように制御側無線通信部および駆動側無線通信部により制御信号を送信部に伝えることにより、上述の信号遅れを防止して、上記計測時間の精度を向上させることができる。
【００２０】
特に、ビル用空気調和機の場合には、制御部と送信部との距離が長くなり上述の信号遅れが顕著となるため、制御側無線通信部および駆動側無線通信部を用いることにより、計測される時間の精度向上が顕著となる。
また、配線等の接続部から外部のノイズが信号にまぎれることを防止することができるため、上記計測時間の精度を向上させることができる。
【００２１】
上記発明においては、前記配管の所定位置に、前記時間計測部と、少なくとも前記時間計測部、前記駆動側無線通信部、前記送信部および前記受信部に電力を供給する電源と、が配置され、前記時間計測部に入力される時間計測の基準となる信号を生成する信号生成部が設けられ、前記信号生成部から入力された前記基準信号が、前記制御側無線通信部から前記駆動側無線通信部へ送信され、前記時間計測部から出力された前記複数の計測時間が、前記駆動側無線通信部から前記制御側無線通信部へ送信されることが望ましい。
【００２２】
本発明によれば、電源が配管の所定位置に配置されているとともに、少なくとも時間計測部、送信部および受信部に電力を供給するため、配管の所定位置に配置された時間計測部、送信部および受信部は、他の演算部などから電力的に独立して配置することができる。
【００２３】
制御側無線通信部および駆動側無線通信部は、基準信号および上記複数の計測時間を電波で送信できるため、複数の時間計測部と演算部、および、複数の時間計測部と信号生成部とを配線等で接続する必要がない。
そのため、配管の所定位置に配置された時間計測部、駆動側無線通信部、送信部および受信部は、配線などにより、演算部等と接続する必要がなくなる。すると、配管長の測定の際に、配線などを配置する必要がなくなり、測定時の手間が簡略化される。
【００２４】
制御側無線通信部および駆動側無線通信部は、基準信号を電波で送信できるため、複数の時間計測部に略同時に基準信号を伝えることができる。そのため、各時間計測部は、同一の時間軸上で上記計測時間を測定できる。つまり、各計測時間の計測開始点を同一にそろえることができ、計測時間の計測精度を向上させることができる。
【００２５】
本発明の配管長測定方法は、分岐した複数の配管端末を有する配管の各区間の長さを測定する配管長測定方法であって、配管の一の所定位置に配置された送信部から前記配管または前記配管内部に振動を与えてから、前記配管の複数の他の所定位置に配置された受信部により前記配管または前記配管内部の振動を検知するまでの複数の時間を計測する計測ステップと、前記各受信部に対応して得られる前記複数の計測時間に基づいて、前記配管の各区間の長さを前記送信部から前記受信部までの距離に係る長さとして算出する演算ステップと、を有することを特徴とする。
【００２６】
本発明によれば、送信部から配管等に与えられた振動が複数の受信部に検知されるまでの複数の時間を計測し、この複数の計測時間に基づいて、各区間の長さを送信部から受信部までの距離に係る長さとして算出することができる。
つまり、振動は所定の速度で配管等を伝搬するため、振動の伝搬速度と上記複数の計測時間とに基づいて、送信器から各受信器までの配管長を求める複数の方程式を求めることができる。また、この方程式で求められる複数の配管長は、それぞれ複数の区間の和として表すことができ、これらの複数の式を連立することにより、配管の区間長さを上記複数の配管長の関数として表すことができる。
そのため、送信部から受信部までの距離（配管長）を振動の伝搬速度と計測時間とに基づいて算出するとともに、配管の各区間長さを算出した配管長に基づいて算出することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の配管長測定装置によれば、送信部から配管等に与えられた振動が複数の受信部に検知されるまでの複数の時間を時間計測部により計測し、この複数の計測時間に基づいて、演算部は各区間の長さを送信部から受信部までの距離に係る長さとして算出することができる。そのため、配管の配管長を計測することができるという効果を奏する。
本発明の配管長測定装置および配管長測定方法によれば、送信部から配管等に与えられた振動が複数の受信部に検知されるまでの複数の時間を計測し、この複数の計測時間に基づいて、各区間の長さを送信部から受信部までの距離に係る長さとして算出することができる。そのため、配管の配管長を計測することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
〔第１の実施形態〕
以下、本発明における第１の実施形態に係る配管長測定装置について図１から図７を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る配管長測定装置の概略構成を説明する模式図である。図２は、図１の配管長測定装置の構成を説明するブロック図である。
【００２９】
配管長測定装置１は、図１および図２に示すように、空気調和機５１の室外機５３，５３と室内機５５，５５，５５とを接続する配管５７の各配管端末に配置された送受信器３と、送受信器３と信号の送受信を行う計測用インターフェイス５と、配管長測定装置１を制御するとともに計測用インターフェイス５からの出力に基づいて配管５７の配管長を算出する制御部（演算部）７と、から概略構成されている。
【００３０】
図３は、図１の送受信器の構成を説明する概略図である。
送受信器３は、図３に示すように、配管５７に対して振動を与える送信器（送信部）９と、配管５７から伝わってきた振動を検出する受信器（受信部）１１とから概略構成されている。
受信器１１は、略円柱状に形成された受信体１３と、受信体１３内に配置された加速度ピックアップなどの受信素子１５とから構成されている。
受信体１３の一方の端部はテーパ状に形成され、配管５７の端末に形成されたフレア形状と密着するように形成されている。また、受信体１３の円筒面には、配管５７の取り付け用ナット５９と螺合されるネジ部１７が形成されている。受信体１３は、振動の伝達の観点から、配管５７と同じ材料から形成されていることが望ましい。同じ材料から形成することにより、配管５７と受信体１３との間での振動の反射等を防止することができるからである。
【００３１】
送信器９は、鉄芯（振動発生部）１９と、鉄芯１９周りに形成されたソレノイド（駆動部）２１と、鉄芯１９およびソレノイド２１を受信器１１に取り付ける取付け金具２３とから概略構成されている。
鉄芯１９およびソレノイド２１は、取付け金具２３に対して接近離間可能に配置されている。鉄芯１９およびソレノイド２１が取付け金具２３に対して接近した場合には、鉄芯１９が取付け金具２３と接触するように構成されている。
【００３２】
計測用インターフェイス５は、図２に示すように、送信器９のソレノイド２１と配線を介して接続された送信回路２５と、受信器１１の受信素子１５と配線を介して接続された受信回路２７と、送信回路２５や受信回路２７と信号等の受け渡し可能に配置された時間計測回路（時間計測部）２９と、制御部７との間で情報の受け渡しをする通信回路３１と、から概略構成されている。
【００３３】
送信回路２５および受信回路２７は、送信器９および受信器１１と１対１に対応するように配置されている。送信回路２５は、時間計測回路２９が出力した信号に基づいてソレノイド２１に対して駆動電力を供給している。受信回路２７は、受信素子１５が出力した信号に所定の処理を施して時間計測回路２９に所定の信号を出力している。
【００３４】
時間計測回路２９には、所定の時間間隔のクロック信号を生成するクロック回路３３が設けられている。時間計測回路２９は、送信回路２５に信号を出力したタイミングから受信回路２７から信号が入力されるタイミングまでの間に、クロック回路３３が発信したクロック信号の数（時間）を計測している。通信回路３１は、時間計測回路２９が計測したクロック信号数などを制御部７に送信するとともに、時間計測回路２９へ入力される制御信号などを制御部７から受信している。
【００３５】
制御部７には、計測者が配管５７の分岐モデルなどの初期条件等を入力する入力部３５や、計測用インターフェイス５から入力された信号等に基づいて配管長を算出する演算部３７や、計測状況、算出結果などを表示する表示部３９などが設けられている。
【００３６】
次に、上記の構成からなる配管長測定装置１における配管長の測定方法について説明する。
図４は、図１の配管長測定装置における配管長測定方法を説明するフローチャートである。
まず、図１に示すように、配管５７の各端末に送受信器３が配置される。
そして、図２に示すように、制御部７により、配管長の測定に用いられる送受信器３の設定（有効送受信器設定）が行われる（ステップＳ１）。具体的には各送受信器３に番号を設定する。
【００３７】
次に、配管５７の分岐形態に応じて選択した配管分岐モデルを制御部７の入力部３５に入力する（モデル選択ステップ、ステップＳ２）。配管分岐モデルの選択は、測定者が予め入手した空気調和機５１の設計図に基づいて行ってもよいし、配管５７の分岐を現場で確認して選択しても良く、特に限定するものではない。
そして、制御部７は、選択された配管分岐モデルに基づいて配管５７に対して振動を与える送信器９の番号を設定する（ステップＳ３）。
【００３８】
送信器番号が設定されると、制御部７は、計測用インターフェイス５に計測開始信号を送信する（計測ステップ、ステップＳ４）。計測開始信号は、通信回路３１を介して時間計測回路２９に入力される。時間計測回路２９は、設定された送信器番号に対応する送信回路２５に対してソレノイド２１の駆動信号を出力するとともに、クロック信号数のカウントを開始する。送信回路２５は、駆動信号に基づいてソレノイド２１を駆動する駆動電力を生成し、ソレノイド２１に供給する。
【００３９】
ソレノイド２１は、図３に示すように、送信回路２５により供給された駆動電力により取付け金具２３に向けて駆動され、鉄芯１９が取付け金具２３に打ち付けられる。鉄芯１９を取付け金具２３に打ち付けることにより生成された振動は、取付け金具２３から受信体１３に伝わり、受信体１３から配管５７に伝わる。
振動は配管５７を所定の速度で伝わり、他の送受信器３が配置された配管５７の端末に到達する。端末に到達した振動は受信体１３に伝わり、受信素子１５に検出される。
受信素子１５は受信信号を受信回路２７に出力し、受信回路２７は所定の信号処理を受信信号に施して受信信号を時間計測回路２９に出力する。所定の信号処理としてしては、ノイズの除去等が挙げられるが、特に限定するものではない。
【００４０】
時間計測回路２９は、ソレノイド２１の駆動信号を出力してから各受信器１１の受信信号を受取るまでのクロック信号数をそれぞれ計測する。時間計測回路２９は、送信器番号が設定された送信器９と同一の送受信器３に設けられた受信器１１以外の全ての受信器１１から受信信号を受取ると、計測終了信号を制御部７に送信する。
制御部７は計測終了信号を受信すると（ステップＳ５）、時間計測回路２９から計測したデータ（クロック信号数など）を取得する（ステップＳ６）。
【００４１】
取得した計測データは演算部３７に入力され、演算部３７は配管分岐モデルに沿った計算式を作成する（演算ステップ、ステップＳ７）。制御部７は、配管分岐モデルに基づいて、次に配管５７に対して振動を与える送信器９の番号を設定する（ステップＳ８）。
そして、制御部７は、配管５７の配管長を算出するのに十分な計算式が作成されているか否かにより、計測を終了するか否かを判断する（ステップＳ９）。
なお、上述の配管分岐モデルに沿った計算式、および、配管長を計算するのに十分な計算式の数については後述する。
【００４２】
計測を継続する場合には、ステップＳ４に戻って、制御部７は計測用インターフェイス５に計測開始信号を送信する。
一方、計測を終了する場合には、演算部３７が作成した計算式からなる連立方程式を計算し、解である配管５７の配管長を求める（演算ステップ、ステップＳ１０）。ここで、上述の連立方程式の解の有無を判定する（ステップＳ１１）。
解が無いと判定された場合には、計算式の前提となっていた配管分岐モデルが間違っていたとみなして、ステップＳ２の配管分岐モデルの選択に戻り、新たな配管分岐モデルに基づいて上述の測定を繰り返す。
一方、解があると判定された場合には、得られた解に基づく配管５７の配管長を表示部３９に表示して（ステップＳ１２）、配管長の計測を終了する。
【００４３】
図５は、図２の演算部３７における演算を説明する際に用いる配管分岐モデルの一例を示す図である。
次に、演算部３７における演算について説明する。ここでは、図５に示すように、１つの分岐点から３方に延びる配管分岐モデルであって、３つの端末を有するものの場合における演算について説明する。
この配管分岐モデルの各端末を端末Ａ，端末Ｂ，端末Ｃとし、端末Ａから端末Ｂまでの配管長をＬａｂ，端末Ｂから端末Ｃまでの配管長をＬｂｃ，端末Ｃから端末Ａまでの配管長をＬｃａとする。また、端末Ａから分岐までの区間の長さをＬａ，端末Ｂから分岐までの区間の長さをＬｂ，端末Ｃから分岐までの区間の長さをＬｃとする。
ここで、各配管長Ｌａｂ，Ｌｂｃ，Ｌｃａと、各区間長Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃとの間には下記の関係が成り立つ。
Ｌａｂ＝Ｌａ＋Ｌｂ                                            ・・・（１）
Ｌｂｃ＝Ｌｂ＋Ｌｃ                                            ・・・（２）
Ｌｃａ＝Ｌｃ＋Ｌａ                                            ・・・（３）
【００４４】
また、配管５７の振動の伝搬速度をＶｓとすると、各配管長Ｌａｂ，Ｌｂｃ，Ｌｃａは下記のように表される。
Ｌａｂ＝Ｖｓ×Ｔａｂ                                          ・・・（４）
Ｌｂｃ＝Ｖｓ×Ｔｂｃ                                          ・・・（５）
Ｌｃａ＝Ｖｓ×Ｔｃａ                                          ・・・（６）
ここで、Ｔａｂは振動が配管長Ｌａｂを伝搬する時間であり、Ｔｂｃは振動が配管長Ｌｂｃを伝搬する時間であり、Ｔｃａは振動が配管長Ｌｃａを伝搬する時間である。
【００４５】
上述の式（１）から式（３）を連立方程式として、Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃについて解くと下記の式となる。
Ｌａ＝（Ｌａｂ−Ｌｂｃ＋Ｌｃａ）／２                          ・・・（７）
Ｌｂ＝（Ｌａｂ＋Ｌｂｃ−Ｌｃａ）／２                          ・・・（８）
Ｌｃ＝（−Ｌａｂ＋Ｌｂｃ＋Ｌｃａ）／２                        ・・・（９）
さらに、図５に示すような３つの配管端末が分岐した配管分岐モデルよりも多くの配管端末が分岐した配管分岐モデルであっても、上述の考え方により、式を拡張することで、配管５７の各区間長さを求めることができる。
【００４６】
演算部３７は、ステップＳ７において、配管分岐モデルに基づいて、上述の式（１）から式（６）を作成するとともに、計測データに基づいて、式（４）から式（６）を演算する。
その後、演算部３７は、ステップＳ１０において、上述の式（１）から式（３）の連立方程式を解いて、式（７）から式（９）に示されるような区間長さＬａ，Ｌｂ，Ｌｃを求める。これにより、配管５７の全ての配管長が求められたことになる。
【００４７】
また、例えば、配管端末がｎ個に分岐した配管５７の場合、１回の配管長測定（ステップＳ４からステップＳ５）において、演算部３７は最大ｎ−１個の方程式を生成することができる。しかしながら、配管端末がｎ個に分岐した配管５７の各区間長を算出するためには、少なくとも（ｎ−２）×２＋１個の方程式が必要となる。そのため、配管長測定は少なくとも２回実施する必要がある。
【００４８】
上記の構成によれば、送信器９から配管に与えられた振動が、複数の受信器１１に検知されるまでの複数の計測時間が、時間計測回路２９により計測される。この計測時間に基づいて、演算部３７は、送受信器３が配置された配管５７の一の配管端末から配管５７の複数の他の配管端末までの間に含まれる各区間の長さを算出することができる。
【００４９】
つまり、振動は所定の速度で配管５７等を伝搬するため、振動の伝搬速度と複数の計測時間とに基づいて、送信器９から各受信器１１までの配管長を求める複数の方程式（例えば、式（４）から式（６））を求めることができる。また、この方程式で求められる複数の配管長は、それぞれ複数の区間の和として表すことができ（例えば、式（１）から式（３））、これらの複数の式を連立することにより、配管の区間長さを上記複数の配管長の関数として表すことができる（例えば、式（７）から式（９））。
演算部は、送信器９から受信器１１までの距離（配管長）を振動の伝搬速度と計測時間とに基づいて算出するとともに、配管５７の各区間長さを算出した配管長に基づいて算出することができる。
そのため、空気調和機５１の全配管長を算出することができ、空気調和機５１の冷凍サイクルに適正量の冷媒をチャージさせることができる。
【００５０】
送信器９には、配管５７に振動を与える鉄芯１９と、鉄芯１９を駆動するソレノイド２１とが設けられているため、配管５７に容易に振動を与えることができる。
また、測定者がハンマー等で配管５７を叩いて配管５７に振動を与える方法と比較して、一定の振動を配管５７に繰り返し与えることができるため、配管長の算出精度を向上させることができる。
複数の送信器９を用いて配管長を測定する場合には、遠隔操作などによりソレノイド２１を制御することで、複数の送信器９から振動を順次に配管に与えることができる。そのため、測定者がハンマー等で配管５７に振動を与える方法と比較して、配管長の測定時間を短縮することができる。
【００５１】
なお、上述のように、配管５７に振動を与える送信器９に係る送受信器３以外の全ての送受信器３に係る受信器１１の信号に基づいて、多元の連立方程式を生成して配管５７の各区間長を算出してもよいし、図５に示すような１つの分岐から３つの配管５７が延びる配管分岐モデルに基づいて３元の連立方程式を生成し配管５７の各区間長を算出してもよい。この場合には、３つの配管５７の区間長を算出した後に、新たな送受信器３を１つ追加して、長さが不明な配管５７の区間長を算出する。
このような算出方法とすることにより、演算部３７における演算プログラムを簡略化することができ、プログラムが作成しやすくなる。また、長い区間においては振動が減衰して受信器１１が振動を検出できない恐れがあるが、上述のような直近の２ヶ所で振動を検出することにより、振動の減衰の影響を小さくすることができる。
【００５２】
図６は、図１の配管長測定装置における他の配管長測定方法を説明するフローチャートである。
具体的には、図６に示すように、制御部７により、配管長の測定に用いられる送受信器３の設定（有効送受信器設定）が行われる（ステップＳ１）。
【００５３】
次に、制御部７は、配管５７に対して最初に振動を与える送信器９の番号を設定する（ステップＳ２１）。
送信器番号が設定されると、制御部７は、計測用インターフェイス５に計測開始信号を送信し（計測ステップ、ステップＳ４）、配管５７に対して振動を与える送信機９に係る送受信器３と、それ以外の複数の送受信器３との間で振動の伝搬時間が計測される。
制御部７は計測終了信号を受信すると（ステップＳ５）、時間計測回路２９から計測したデータ（クロック信号数など）を取得する（ステップＳ６）。そして、制御部７は、配管分岐モデルに基づいて、次に配管５７に対して振動を与える送信器９の番号を設定する（ステップＳ８）。
【００５４】
次に、制御部７は、配管５７の配管長を算出するのに十分な計算式が作成されているか否かにより、計測を終了するか否かを判断する（ステップＳ９）。
計測を継続する場合には、ステップＳ４に戻って、制御部７は計測用インターフェイス５に計測開始信号を送信する。
一方、計測を終了する場合には、演算部３７は図５に示す配管分岐モデルに沿った計算式を作成する（ステップＳ２２）。そして、演算部３７が作成した計算式からなる連立方程式を計算し、解である配管５７の配管長を求める（ステップＳ１０）。
【００５５】
その後、演算部３７は次の計算ポイントを指定して（ステップＳ２３）、計算を終了するか否かを判断する（ステップＳ２４）。
計算を継続する場合には、ステップＳ２２に戻って計算式の作成から繰り返す。
一方、計算を終了する場合には、配管５７の配管長を表示部３９に表示して（ステップＳ１２）、配管長の計測を終了する。
【００５６】
図７は、図１の配管長計測装置の他の実施形態を説明するブロック図である。
なお、上述のように、送受信部３のソレノイド２１に対して所定の一定な駆動電力が供給されてもよいし、電力量が可変な駆動電力が供給されるように構成されていてもよい。
具体的には、計測用インターフェイス５に、電圧調整器６１が設けられ、電圧調整器６１には通信回路３１を介して制御部７から制御信号が入力されている。電圧調整器６１は送信回路２５と送受信器３のソレノイド２１とを接続する配線と接続され、ソレノイド２１に供給される駆動電力の電圧を制御している。
このように構成することにより、送信器９のソレノイド２１による打撃音を最低限度に抑えることができ、配管長測定時の騒音を抑えることができる。また、測定当初の打撃では配管長の測定が困難な場合には、徐々にソレノイド２１による打撃を強くして、配管長の測定を可能にすることができる。
【００５７】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について図８および図９を参照して説明する。
本実施形態の配管長測定装置の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、送受信器の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図８および図９を用いて送受信器の周辺のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図８は、本実施形態に係る配管長計測装置の全体構成を説明するブロック図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５８】
配管長測定装置１０１は、図８に示すように、配管５７の各配管端末に配置された送受信器（送信部、受信部）１０３と、送受信器１０３と信号の送受信を行う計測用インターフェイス５と、配管長測定装置１を制御するとともに計測用インターフェイス５からの出力に基づいて配管５７の配管長を算出する制御部７と、から概略構成されている。
【００５９】
図９は、図８の送受信器の構成を説明する概略図である。
送受信器１０３は、図９に示すように、配管５７内の空気に対して音波を発振スピーカの役割を果たすとともに、配管５７内の空気から伝わってきた音波を検出するマイクの役割を果たす送受信素子（スピーカ、マイク）１１５と、送受信素子１１５が配置された送受信体１１３と、送受信体１１３を覆うように配置された防音部材（防振部材）１１６と、から概略構成されている。
【００６０】
送受信体１１３は略円柱状に形成され、その中心軸線に沿って形成された穴１１４に送受信素子１１５が配置されている。送受信体１１３の配管５７と接する一方の端部はテーパ状に形成され、テーパ状に形成された端部に穴１１４の開口部が形成されている。また、送受信体１１３の円筒面には、配管５７の取り付け用ナット５９と螺合されるネジ部１７が形成されている。
防音部材１１６は、例えば、発泡樹脂などの防音性の樹脂から形成されており、発泡スチロールなどを例示することができる。
【００６１】
次に、上記の構成からなる配管長測定装置１０１における配管長の測定方法について説明する。
本実施形態における配管長測定方法は、配管５７の配管長を測定する際に、配管５７内の空気を伝搬する音波を利用する点が上述の第１の実施形態と異なるだけであるため、その説明を省略する。
【００６２】
上記の構成によれば、送受信素子１１５により、配管５７内の空気に音波を発振すると共に、配管５７内の空気を伝搬してきた音波を検出することができるため、送受信器１０３の小型化を図ることができる。
配管５７に振動を与える方法と比較して、送受信器１０３を配管に密着させる必要がないため、送受信器１０３の配置が容易となる。
【００６３】
〔第３の実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態について図１０および図１１を参照して説明する。
本実施形態の配管長計測装置の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、送受信器および計測用インターフェイスの構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図１０および図１１を用いて送受信器および計測用インターフェイスの構成の周辺を説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図１０は、本実施形態における配管長計測装置の概略構成を説明する模式図である。図１１は、図１０の配管長計測装置の構成を説明するブロック図である。
なお、第１の構成要素と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６４】
配管長測定装置１５１は、図１０および図１１に示すように、配管５７の各配管端末に配置された送受信器１５３と、送受信器１５３と信号の送受信を行う計測用インターフェイス１５５と、配管長測定装置１５１を制御するとともに計測用インターフェイス１５５からの出力に基づいて配管５７の配管長を算出する制御部７と、から概略構成されている。
【００６５】
計測用インターフェイス１５５には、時間計測回路２９からの入力に基づき送受信器１５３へ送信する電波信号を生成する送信信号発生回路１６１と、送信信号発生回路１６１により生成された電波信号を無線送信する無線通信器（制御側無線通信部）１６３と、が設けられている。
送受信器１５３には、上述の無線通信器１６３から無線送信された電波信号を受信する無線通信器（駆動側無線通信部）１６５が設けられている。送信器９は、無線通信器１６５が受信した電波信号に基づいて駆動される。
【００６６】
次に、上記の構成からなる配管長測定装置１０１における配管長の測定方法について説明する。
本実施形態における配管長測定方法は、時間計測回路２９からソレノイド２１に出力される駆動信号の伝達経路が異なるだけであるため、その部分のみを説明し、他の部分の説明を省略する。
【００６７】
制御部７により生成されたソレノイド２１の駆動信号は、通信回路３１および時間計測回路２９を介して送信信号発生回路１６１に入力される。送信信号発生回路１６１は、入力された駆動信号に基づいて電波信号を生成して、無線通信器１６３に出力する。無線通信器１６３は、入力された電波信号に基づいて送受信器１５３に送る電波を生成する。
送受信器１５３の無線通信器１６５は無線通信器１６３から発せられた電波を受信し、送信器９のソレノイド２１は、受信した電波に基づいて制御される。
【００６８】
上記の構成によれば、無線通信器１６３，１６５を用いることにより、例えば、制御部７と送信器９とを配線や信号線などで接続している場合と比較して、時間計測回路２９により計測される計測時間の測定精度を向上させることができる。
配線等には浮遊容量などが存在し、この容量により、配線等を伝わる信号に遅れが生じる。そのため、駆動信号が送信器９に到達するタイミングと、駆動信号が時間計測回路２９に到達するタイミングとが異なる恐れがあり、このタイミングのずれにより上記計測時間の測定精度が低下する恐れがあった。
そこで、本発明の配管長計測装置１５１ように無線通信器１６３，１６５により駆動信号を送信器９に伝えることにより、上述の信号遅れを防止して、上記計測時間の精度を向上させることができる。
【００６９】
特に、ビル用空気調和機の場合には、制御部７と送信器９との距離が長くなり上述の信号遅れが顕著となるため、無線通信器１６３，１６５を用いることにより、計測される時間の精度向上が顕著となる。
また、配線等の接続部から外部のノイズが信号にまぎれることを防止することができるため、上記計測時間の精度を向上させることができる。
【００７０】
〔第４の実施形態〕
次に、本発明の第４の実施形態について図１２および図１３を参照して説明する。
本実施形態の配管長計測装置の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、送受信器および計測用インターフェイスの構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図１２および図１３を用いて送受信器および計測用インターフェイスの構成のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図１２は、本実施形態における配管長計測装置の概略構成を説明する模式図である。図１３は、図１２の配管長計測装置の構成を説明するブロック図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００７１】
配管長計測装置２０１は、図１２および図１３に示すように、配管５７の各配管端末に配置された送受信器２０３と、送受信器２０３と信号の送受信を行う計測用インターフェイス２０５と、配管長計測装置２０１を制御するとともに計測用インターフェイス２０５からの出力に基づいて配管５７の配管長を算出する制御部７と、から概略構成されている。
【００７２】
計測用インターフェイス２０５には、制御部７との間で信号等を交換する通信回路２３１と、通信回路２３１と電気的に接続された無線通信器（制御側無線通信部）２６３と、通信回路２３１と電気的に接続されたクロック回路３３と、が設けられている。
【００７３】
送受信器２０３には、無線通信器２６３と電波による通信が可能な無線通信器（駆動側無線通信部）２６５と、振動が配管５７を伝搬する時間を計測する時間計測回路２２９と、配管５７に振動を与える送信器９と、配管５７を伝搬してきた振動を検出する受信器１１と、これら無線通信器２６５、時間計測回路２２９、送信器９、受信器１１を駆動する電力を供給する電源２３０と、が設けられている。
無線通信器２６５は、受信した送信器９の駆動信号を時間計測回路２２９および送信器９に出力するとともに、時間計測回路２２９の計測結果を受取り、無線通信器２６３を介して通信回路２３１に出力する。
【００７４】
次に、上記の構成からなる配管長計測装置２０１における配管長の測定方法について説明する。
本実施形態における配管長測定方法は、送受信器２０３および計測用インターフェイス２０５における信号などが処理される位置、および、信号の伝達経路などが異なるだけであるため、その部分のみを説明し、他の部分の説明を省略する。
【００７５】
制御部７から配管長の計測開始信号が計測用インターフェイス２０５に送信されると、通信回路２３１は、設定された送信器９に対して駆動信号を生成して、無線通信器２６３に出力する。同時に、通信回路２３１は、クロック回路（信号生成部）３３により生成されるクロック信号（基準信号）を無線通信機２６３に出力する。無線通信器２６３は、入力された駆動信号およびクロック信号を電波として送信する。
【００７６】
電波として送信された駆動信号およびクロック信号は無線通信器２６５に受信される。受信された駆動信号およびクロック信号は時間計測回路２２９に入力され、時間計測回路２２９は、時間の計測を開始する。また、上述の設定された送信器９に係る無線通信器２６５に受信された駆動信号は送信器９に入力され、送信器９は入力された駆動信号に基づいて振動を配管５７に与える。
【００７７】
そして、受信器１１は配管５７を伝搬してきた振動を検出すると検出信号を時間計測回路２２９に出力する。時間計測回路２２９は、検出信号が入力されると時間の計測を止めて振動の伝搬時間である計測時間を求める。この計測時間は、無線通信器２６５を介して入力されているクロック信号に基づいて計測されている。
時間計測回路２２９により計測された計測時間は、無線通信器２６５、無線通信器２６３および通信回路２３１を介して演算部３７に入力され、演算部３７は計測された計測時間に基づいて配管５７の各区間の長さを算出する。
【００７８】
上記の構成によれば、電源２３０が送受信器２０３に配置されているとともに、少なくとも送受信器２０３に搭載された時間計測回路２２９、送信器９および受信器１１に電力を供給するため、配管端末に配置された送受信器２０３は、計測用インターフェイス２０５や制御部７などから電力的に独立することができる。
【００７９】
無線通信機２６３，２６５は、クロック信号および複数の計測時間を電波で送信できるため、複数の時間計測回路２２９と演算部３７、および、複数の時間計測回路２２９とクロック回路３３とを配線等で接続する必要がない。
そのため、配管の端末に配置された時間計測回路２２９、無線通信機２６３，２６５、送信器９および受信器１１を搭載する送受信器２０３は、配線などにより、計測用インターフェイス２０５や制御部７と接続する必要がなくなる。すると、配管長の測定の際に、計測用インターフェイス２０５や制御部７と、複数の送受信器２０３を接続する配線などを配置する必要がなくなり、測定時の手間が簡略化される。
【００８０】
無線通信機２６３，２６５は、クロック信号を電波で送信できるため、複数の時間計測回路２２９に略同時にクロック信号を伝えることができる。そのため、各時間計測回路２２９は、同一の時間軸上で計測時間を測定できる。つまり、各計測時間の計測開始点を同一にそろえることができ、計測時間の計測精度を向上させることができる。
【００８１】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記の実施の形態においては、この発明を空気調和機の配管の各区間の長さを測定する配管長計測装置に適応して説明したが、この発明は空気調和機の配管計測に用いられるものに限られることなく、その他各種の機器の配管長の計測に適応できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る配管長測定装置の概略構成を説明する模式図である。
【図２】図１の配管長測定装置の構成を説明するブロック図である。
【図３】図１の送受信器の構成を説明する概略図である。
【図４】図１の配管長測定装置における配管長測定方法を説明するフローチャートである。
【図５】図２の演算部における演算を説明する際に用いる配管分岐モデルの一例を示す図である。
【図６】図１の配管長測定装置における他の配管長測定方法を説明するフローチャートである。
【図７】図１の配管長計測装置の他の実施形態を説明するブロック図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る配管長計測装置の全体構成を説明するブロック図である。
【図９】図８の送受信器の構成を説明する概略図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態における配管長計測装置の概略構成を説明する模式図である。
【図１１】図１０の配管長計測装置の構成を説明するブロック図である。
【図１２】本発明の第4の実施形態における配管長計測装置の概略構成を説明する模式図である。
【図１３】図１２の配管長計測装置の構成を説明するブロック図である。
【符号の説明】
【００８３】
１，１０１，１５１，２０１  配管長測定装置
７  制御部（演算部）
９  送信器（送信部）
１１  受信器（受信部）
１９  鉄芯（振動発生部）
２１  ソレノイド（駆動部）
２９，２２９  時間計測回路（時間計測部）
３７  演算部
１０３  送受信器（送信部、受信部）
１１５  送受信素子（スピーカ、マイク）
１１６  防音部材（防振部材）
１６３，２６３  無線通信器（制御側無線通信部）
１６５，２６５  無線通信器（駆動側無線通信部）
【図１】
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【図２】
2007085892.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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