特許第6760601号(P6760601)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」

▶ 新菱冷熱工業株式会社の特許一覧
<>
  • 特許6760601-天井制気口用測定装置 図000002
  • 特許6760601-天井制気口用測定装置 図000003
  • 特許6760601-天井制気口用測定装置 図000004
  • 特許6760601-天井制気口用測定装置 図000005
  • 特許6760601-天井制気口用測定装置 図000006
  • 特許6760601-天井制気口用測定装置 図000007
  • 特許6760601-天井制気口用測定装置 図000008
  • 特許6760601-天井制気口用測定装置 図000009
< >
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6760601
(24)【登録日】2020年9月7日
(45)【発行日】2020年9月23日
(54)【発明の名称】天井制気口用測定装置
(51)【国際特許分類】
   G01F 1/00 20060101AFI20200910BHJP
   G01K 13/02 20060101ALI20200910BHJP
   B64C 39/02 20060101ALI20200910BHJP
   B64C 27/08 20060101ALI20200910BHJP
   B64D 25/00 20060101ALI20200910BHJP
   B64D 47/00 20060101ALI20200910BHJP
【FI】
   G01F1/00 G
   G01K13/02
   B64C39/02
   B64C27/08
   B64D25/00
   B64D47/00
【請求項の数】5
【全頁数】10
(21)【出願番号】特願2016-234167(P2016-234167)
(22)【出願日】2016年12月1日
(65)【公開番号】特開2018-91684(P2018-91684A)
(43)【公開日】2018年6月14日
【審査請求日】2019年10月2日
(73)【特許権者】
【識別番号】000191319
【氏名又は名称】新菱冷熱工業株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】301021533
【氏名又は名称】国立研究開発法人産業技術総合研究所
(74)【代理人】
【識別番号】100111202
【弁理士】
【氏名又は名称】北村 周彦
(72)【発明者】
【氏名】酒本 晋太郎
(72)【発明者】
【氏名】冨田 裕行
(72)【発明者】
【氏名】有隅 仁
(72)【発明者】
【氏名】加藤 晋
【審査官】 羽飼 知佳
(56)【参考文献】
【文献】 特開平04−324337(JP,A)
【文献】 特開平06−149363(JP,A)
【文献】 特開平07−134617(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G01F 1/00− 9/02
G01F 15/00−15/18
G01P 5/00− 5/26
G01K 1/00−19/00
F24F 11/00−11/89
B64B 1/00− 1/70
B64C 1/00−99/00
B64D 1/00−47/08
B64F 1/00− 5/60
G64G 1/00−99/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
天井制気口を通過する空気の風量や温度を測定するための天井制気口用測定装置であって、
前記天井制気口を通過する空気を捕集するための集風フードと、該集風フードにより捕集された空気の風量や温度を検出するためのセンサーと、を有する測定ユニットと、
該測定ユニットを目標とする前記天井制気口まで飛行させて、該天井制気口を覆うように前記集風フードを天井面に接触させる飛行手段と、
を備えていることを特徴とする天井制気口用測定装置。
【請求項2】
前記飛行手段は、前記測定ユニットの周囲に設けられ、
平面視で該測定ユニットの中心に対して点対称な複数の位置にそれぞれ配置されるプロペラと、
該プロペラを上下方向に移動可能なように設けられる上下機構と、
飛行時に前記上下機構によって前記プロペラを下方に移動させる一方、ホバリング時に前記上下機構によって前記プロペラを上方に移動させるように制御する飛行制御部と、
を備えていることを特徴とする請求項1に記載の天井制気口用測定装置。
【請求項3】
前記上下機構はリニアアクチュエータを備え、該リニアアクチュエータは下方にモータが配置される鉛直姿勢で前記プロペラより前記測定ユニットに近接した位置に設けられていることを特徴とする請求項2に記載の天井制気口用測定装置。
【請求項4】
前記集風フードは上方に向かって拡幅された形状を有し、該集風フードの下端から下方に向かってセンサーフードが形成され、該センサーフードの内部に前記センサーが支持されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかの請求項に記載の天井制気口用測定装置。
【請求項5】
前記飛行手段には、外周を囲うようにプロペラガードが設けられ、該プロペラガードの外面に緩衝体が設けられていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかの請求項に記載の天井制気口用測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、天井制気口を通過する空気の風量や温度を測定するための天井制気口用測定装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、空調設備や換気設備の施工時や保守点検時等において、天井面に設置される吹出口や吸込口等の天井制気口を通過する空気の風量や温度を測定する場合、天井制気口の下方に脚立等の足場を設置し、その足場に作業員が乗って天井制気口に計測機器を近づけながら行うのが一般的である。
【0003】
しかしながら、この方法では、足場設備が必要となるため手間が掛かると共に、高所作業となるため安全性の向上を図り難いという問題がある。
【0004】
そこで、この種の問題を解決するため、手押しにより装置を天井制気口の下方に移動させ、昇降ポストにより集風フードを上昇させて制気口に接触させ、内蔵のセンサーによって風量及び風温を測定可能とした空調用制気口の風量風温測定装置が提案されている(特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2004−257842号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、上記した特許文献1に記載の風量風温測定装置では、制気口が設置されている天井高さが高くなる程、装置の大きさや重量が増すため、装置の強度や転倒のリスクを考慮して、実質的には測定可能な天井高さに制限(例えば、5m程度)が生じてしまうという問題がある。
【0007】
また、天井制気口の下方に什器や機器などが置かれている場合、測定装置を設置することができないという問題がある。
【0008】
本発明は、上記した課題を解決すべくなされたものであり、天井制気口が設置される天井高さや、天井制気口の下方における什器や機器などの設置状況に拘わらず、使用することが可能な天井制気口用測定装置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】
【0009】
上記した目的を達成するため、本発明は、天井制気口を通過する空気の風量や温度を測定するための天井制気口用測定装置であって、前記天井制気口を通過する空気を捕集するための集風フードと、該集風フードにより捕集された空気の風量や温度を検出するためのセンサーと、を有する測定ユニットと、該測定ユニットを目標とする前記天井制気口まで飛行させて、該天井制気口を覆うように前記集風フードを天井面に接触させる飛行手段と、を備えていることを特徴とする。
【0010】
また、本発明に係る天井制気口用測定装置において、前記飛行手段は、前記測定ユニットの周囲に設けられ、平面視で該測定ユニットの中心に対して点対称な複数の位置にそれぞれ配置されるプロペラと、該プロペラを上下方向に移動可能なように設けられる上下機構と、飛行時に前記上下機構によって前記プロペラを下方に移動させる一方、ホバリング時に前記上下機構によって前記プロペラを上方に移動させるように制御する飛行制御部と、を備えていることを特徴とする。
【0011】
また、本発明に係る天井制気口用測定装置において、前記上下機構はリニアアクチュエータを備え、該リニアアクチュエータは下方にモータが配置される鉛直姿勢で前記プロペラより前記測定ユニットに近接した位置に設けられていることを特徴とする。
【0012】
また、本発明に係る天井制気口用測定装置において、前記集風フードは上方に向かって拡幅された形状を有し、該集風フードの下端から下方に向かってセンサーフードが形成され、該センサーフードの内部に前記センサーが支持されていることを特徴とする。
【0013】
また、本発明に係る天井制気口用測定装置において、前記飛行手段には、外周を囲うようにプロペラガードが設けられ、該プロペラガードの外面に緩衝体が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、天井制気口が設置される天井高さや、天井制気口の下方における機器等の設置状況に拘わらず、使用することが可能な天井制気口用測定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
図1】本発明の実施の形態に係る天井制気口用測定装置の全体構成を示す概略図である。
図2】本発明の実施の形態に係る天井制気口用測定装置の風量測定装置本体を示す平面図である。
図3】本発明の実施の形態に係る天井制気口用測定装置の全体構成を示すブロック図である。
図4】本発明の実施の形態に係る天井制気口用測定装置の作用を示す側面図である。
図5】本発明の実施の形態に係る天井制気口用測定装置の位置を外部カメラで検出する方法を示す説明図である。
図6】本発明の実施の形態に係る天井制気口用測定装置を内部カメラで天井制気口に位置合わせする方法を示す説明図である。
図7】本発明の実施の形態に係る天井制気口用測定装置のホバリング時の状態を示す側面図である。
図8】本発明の実施の形態に係る天井制気口用測定装置の飛行時の状態を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態に係る天井制気口用測定装置について説明する。なお、以下の説明では、天井制気口用測定装置を、天井制気口を通過する空気の風量を測定するために使用する場合について例示して説明する。また、天井制気口用測定装置の前後左右の向きについては、説明の便宜上、図2に示した向きを基準として説明する。
【0017】
図1図3に示すように、本発明の実施の形態に係る天井制気口用測定装置は、天井制気口11を通過する空気の風量を測定する風量測定ユニット12と風量測定ユニット12を目標とする天井制気口11まで飛行させる飛行手段13とを備える風量測定装置本体10と、風量測定装置本体10の位置を計測する外部カメラ14と、風量測定ユニット12と飛行手段13と外部カメラ14との間でそれぞれ無線通信可能な統合制御コンピュータ15と、を備えて構成されている。
【0018】
風量測定ユニット12は、天井制気口11を通過する空気を捕集するための集風フード16と、内部に風速センサー17を搭載するセンサーフード18と、統合制御コンピュータ15との間で無線通信可能な制御ボックス19と、を備えて構成されている。
【0019】
集風フード16は、矩形筒状で上方に向かって拡幅された形状を有しており、その上端には全周に亘ってゴムパッキン20が装着されている。センサーフード18は、集風フード16の下端から下方に向かって矩形筒状に形成される上側部分18aと、上側部分18aから下方に向かって外側に湾曲して形成される下側部分18bと、により構成されている。集風フード16とセンサーフード18の接続箇所辺りから下方に向かって外側に傾斜するように4本の脚部21が取り付けられている。各脚部21の下端はセンサーフード18の下端より下方に延出しており、風量測定装置本体10は各脚部21によって自立可能となっている。
【0020】
センサーフード18の上側部分18aの内面の5箇所から内側に向かってセンサー支持部22がそれぞれ片持ち梁状に延出している。各センサー支持部22の先端には風速センサー17が取り付けられ、風速センサー17は、センサーフード18の内部中心とその周囲に均等に配置されている。
【0021】
制御ボックス19は、図1に示されているように、センサーフード18の上側部分18aの外面に固定されている。図3に示されているように、制御ボックス19は、風速センサー17の制御回路23と、制御回路23と統合制御コンピュータ15との間に介装される通信回路24と、を備えている。
【0022】
飛行手段13は、風量測定ユニット12の周囲に格子状に固定される細棒状の支持部材25に設けられている。飛行手段13は、支持部材25に支持されて上下方向に移動可能な上下機構26と、上下機構26に支持されるプロペラ28と、天井面に向くように設けられる内部カメラ29と、天井制気口測定装置10の飛行姿勢を検出するためのジャイロセンサ30と、天井制気口測定装置10の飛行制御を行うためのマイコンコンピュータ31と、マイクロコンピュータ31と統合制御コンピュータ15との間に介装される無線通信モジュール32と、前記各構成に電源を供給するバッテリ33及び外部電源34と、を備えて構成されている。なお、前記上記各構成に対する電源供給をバッテリ33と外部電源34のいずれかによって行うかについては、ケーブルの接続を切り替えることで選択可能となっている。
【0023】
支持部材25は、集風フード16とセンサーフード18との接続箇所辺りを前後両側から挟むように水平且つ互いに平行に配置される前後一対の第1支持部材35,35と、集風フード16とセンサーフード18との接続箇所辺りを左右両側から挟むように水平且つ互いに平行に配置される左右一対の第2支持部材36,36と、を備えて構成されている。また、支持部材25の外周を囲うようにプロペラガード37が設けられている。
【0024】
上下機構26は、風量測定ユニット12を両側から挟むように第1支持部材35,35と第2支持部材36,36にそれぞれ2箇所ずつ設けられる8個のリニアアクチュエータ38と、各リニアアクチュエータ38にそれぞれ設けられる8個のプロペラ支持部39と、を備えて構成されている。
【0025】
リニアアクチュエータ38は、第1支持部材35,35と第2支持部材36,36において風量測定ユニット12に近接した位置にそれぞれ鉛直姿勢で固定されるボールネジ40と、ボールネジ40の下端部に設けられるモータ41と、を備え、モータ41によりボールネジ40が鉛直姿勢で正逆回転可能となっている。
【0026】
プロペラ支持部39は、ボールネジ40から第1支持部材35,35又は第2支持部材36,36に沿って風量測定ユニット12とプロペラガード37の中間位置まで外側に向かって水平に延出している。プロペラ支持部39の内側端部は、ボールネジ40に螺合し、プロペラ支持部39の外側端部はプロペラ28及びモータ27を支持している。これにより、プロペラ支持部39は、ボールネジ40の回転に伴い、ボールネジ40に沿って上下に移動可能となっている。
【0027】
プロペラ28は、平面視で風量測定ユニット12の中心に対して点対称な8箇所にそれぞれ均等に配置され、プロペラ28の下方に設けられるモータ27によって回転可能となっている。内部カメラ29は、後側の第1支持部材35の中央部から後方に延出するカメラ支持部42の先端に取り付けられている。
【0028】
ジャイロセンサ30、マイコンコンピュータ31、無線通信モジュール32、バッテリ33は、それぞれ、平面視で風量測定ユニット12の中心に対して点対称な位置に均等に配置されている。具体的には、ジャイロセンサ30は、左側の第2支持部材36の前端部に固定され、マイコンコンピュータ31は、後側の第1支持部材35の左端部に固定され、無線通信モジュール32は、右側の第2支持部材36の後端部に固定され、バッテリ33は、前側の第1支持部材35の右端部に固定されている。このように各制御部品等を均等にバランス良く配置することにより、風量測定装置本体10の飛行時の安定性及び制御性を向上させることができる。
【0029】
プロペラガード37は、平面視で、集風フード16と平行な略矩形状に形成され、4箇所の角部は湾曲して形成されている。プロペラガード37の前側中央部には、マーカー板43が取り付けられ、マーカー板43には前方から視認可能なように赤色円形状のマーカー44(図5参照)が左右に横並びで描かれている。プロペラガード37の外面には、マーカー板43の取り付け部分を除いて、緩衝体45が取り付けられており、緩衝体45は、例えば、エアバックにより構成されている。
【0030】
外部カメラ14は、風量測定ユニット12や飛行手段13と別体で床面に載置可能となっている。外部カメラ14は、統合制御コンピュータ15との無線通信が可能に設けられ、バッテリ(図示省略)が搭載されている。
【0031】
統合制御コンピュータ15は、風量測定ユニット12、飛行手段13、及び外部カメラ14とそれぞれ無線通信可能に設けられている。統合制御コンピュータ15は、インタフェース(図示省略)を搭載しており、風量測定ユニット12からのデータ(風速センサー17による風速測定結果、内部カメラ29の取得画像、バッテリ33の残量状態など)の受信、制御コマンド(モータ27に対する回転制御命令、風速センサー17に対する風速測定命令)の送信、及び外部カメラ14からの画像の受信等が可能なように設けられている。
【0032】
次に、主に図3図8を参照しつつ、本発明の実施の形態に係る天井制気口測定装置10により天井制気口11を通過する空気の風量を測定する方法について説明する。
【0033】
まず、図4に示されているように、風量測定の対象となる天井制気口11が設けられた部屋の床面に外部カメラ14と風量測定装置本体10が設置される。この時、部屋のCADデータと該CADデータ上の外部カメラ14の設置位置は予め統合制御コンピュータ15の記憶部に格納されており、さらに外部カメラ14は風量測定装置本体10の移動範囲が納まるように配置され、また風量測定装置本体10は外部カメラ14の画角(縦横各90°)内に納まるように設置される。
【0034】
統合制御コンピュータ15は、外部カメラ14から取得した画像を解析し、画像形成装置本体10に取り付けられた2個のマーカー44の形状と大きさ及び位置を認識することで、水平を保持した状態の風量測定装置本体10の位置と姿勢を求める。統合制御コンピュータ15は、風量測定装置本体10の位置と姿勢を求めた後、風量測定装置本体10と目標とする天井制気口11との位置関係を求め、モータ27を制御することで8枚のプロペラ28の回転数を制御する。これにより、風量測定装置本体10は僅かに傾斜した姿勢で水平移動及び上昇し、目標とする天井制気口11の真下まで最短経路で飛行する(図4(a)参照)。
【0035】
この飛行時、飛行手段13のマイクロコンピュータ31は、図8に示すように、モータ41によりボールネジ40を正方向に回転させ、プロペラ支持部39を下方に移動させる(図8の矢印参照)。これにより、風量測定装置本体10の重心位置が上がり、飛行時の制御性を高めることができる。
【0036】
このように風量測定装置本体10が目標とする天井制気口11の真下まで飛行して、内部カメラ29によって目標とする天井制気口11が認識されると、統合制御コンピュータ15は、内部カメラ29を用いた風量測定装置本体10と天井制気口11との位置合わせ制御に切り替え、天井制気口11に位置合わせするように風量測定装置本体10の位置と方向を制御する。
【0037】
この場合、風量測定装置本体10の位置制御は、内部カメラ29から取得した画像と予め統合制御コンピュータ15に入力された天井制気口11の画像とを比較し、天井制気口11が内部カメラ29から取得した画像のどこにあるかを求め(パターンマッチング)、天井制気口11がカメラ画像の中心に配置されるように風量測定装置本体10の位置を制御することにより行われる。
【0038】
また、風量測定装置本体10の水平方向の向きの制御は、内部カメラ29から取得した画像から色の境目を線分として抽出する(Hough変換)ことで求めた天井制気口11のエッジと画像のローカル座標の軸とが成す角度θ(図6参照)を求め、θが45°より小さい場合はθが0°になるように、θが45°以上の場合はθが90°になるように、風量測定装置本体10の水平方向の向きを制御することにより行われる。
【0039】
このように風量測定装置本体10を目標とする天井制気口11に位置合わせすると、統合制御コンピュータ15は、風量測定装置本体10を水平姿勢に保持したまま天井制気口11に向かって鉛直方向に上昇させ(図4(b)参照)、集風フード12のゴムパッキン20を天井面に押し当てた状態で停止させる。この鉛直方向の移動時及び停止(ホバリング)時、飛行手段13のマイクロコンピュータ31は、図7に示すように、モータ41によりボールネジ40を逆方向に回転させ、プロペラ支持部39を上方に移動させる(図7の矢印参照)。これにより、風量測定装置本体10の重心位置が下がり、鉛直方向の移動時及び停止(ホバリング)時の安定性を向上させることができる。
【0040】
次いで、統合制御コンピュータ15は、この停止(ホバリング)状態を維持しながら、5個の風速センサー17が計測した風速測定結果に基づき、センサーフード18内を通過する風速の平均値を求め、この平均値にセンサーフード18の断面積を乗じて天井制気口11を通過する風量を算出する。この時、集風フード16は隙間なく天井面に押し当てられているため、風量を正確に算出することができる。
【0041】
次いで、統合制御コンピュータ15は、部屋のCAD情報及び外部カメラ14による計測結果に基づき、次に風量測定する天井制気口11が存在すると判断すると、風力測定装置本体10を次の天井制気口11の方向へ飛行させる(図4(c)参照)。そして、上記したのと同様の方法で、内部カメラ29で撮影された天井制気口11の画像から位置合わせを行った後、風量を測定する。
【0042】
以降、測定対象のすべての天井制気口11に対して、同様の方法を繰り返し、すべての天井制気口11における風力測定が終了すると、統合制御コンピュータ15は、風力測定装置本体10を床面に着陸させ、飛行を終了させると共に風量測定作業を終了させる。
【0043】
上記したように本発明の実施の形態に係る天井制気口用測定装置によれば、天井制気口11の風量測定のために足場設備を必要としないため、高所作業がなくなり、安全性の向上を図ることができる。
【0044】
また、天井制気口11が設置されている天井高さが高くなることで装置の大きさや重量が増えることがないため、測定可能な天井高さに制限が生じることがない。さらに、天井制気口11の下方に什器や機器などが置かれていた状況下であっても、使用することができるため、汎用性を高めることができる。
【0045】
また、風量測定装置本体10を目標とする天井制気口11の真下まで飛行させる時には、上下機構26により風量測定装置本体10の重心位置を上げることで制御性を向上させることができるため、風量測定装置本体10を最短距離で天井制気口11の真下まで効率良く飛行させることができる。一方、天井制気口11の真下において風量測定装置本体10を鉛直方向に移動させる時及び天井面において停止(ホバリング)させる時には、上下機構26により風量測定装置本体10の重心位置を下げることで安定性を向上させることができ、風量測定装置本体10が傾いたりするのを確実に防止することができる。
【0046】
なお、上記した本発明の実施の形態の説明では、本発明に係る天井制気口用測定装置を、天井制気口11を通過する空気の風量を測定するために使用する場合について説明したが、これは単なる例示に過ぎず、本発明は、天井制気口11を通過する空気の温度を測定する場合にも適用可能である。
【0047】
また、上記した本発明の実施の形態の説明は、本発明に係る天井制気口用測定装置における好適な実施の形態を説明しているため、技術的に好ましい種々の限定を付している場合もあるが、本発明の技術範囲は、特に本発明を限定する記載がない限り、これらの態様に限定されるものではない。すなわち、上記した本発明の実施の形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、かつ、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能であり、上記した本発明の実施の形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。
【符号の説明】
【0048】
10 風量測定装置本体
11 天井制気口
12 風量測定ユニット
13 飛行手段
16 集風フード
17 風速センサー
18 センサーフード
26 上下機構
28 プロペラ
37 プロペラガード
38 リニアアクチュエータ
41 モータ
45 緩衝体
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8