特開 2024-56469 設計支援システム、設計支援方法及び設計支援プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024056469

(43)【公開日】2024-04-23

(54)【発明の名称】設計支援システム、設計支援方法及び設計支援プログラム

(51)【国際特許分類】

   G06F 30/20 20200101AFI20240416BHJP

   F24F 11/63 20180101ALI20240416BHJP

   G06F 111/06 20200101ALN20240416BHJP

【ＦＩ】

G06F30/20

F24F11/63

G06F111:06

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022163366

(22)【出願日】2022-10-11

(71)【出願人】

【識別番号】000002853

【氏名又は名称】ダイキン工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】小山 兼司

(72)【発明者】

【氏名】中澤 祥映

(72)【発明者】

【氏名】横瀬 清識

(72)【発明者】

【氏名】鎌田 正史

(72)【発明者】

【氏名】汐崎 梨紗

(72)【発明者】

【氏名】布川 賢一

【テーマコード（参考）】

3L260

5B146

【Ｆターム（参考）】

3L260BA75

3L260EA22

5B146AA21

5B146DC01

5B146DC04

5B146DJ11

5B146DL01

5B146DL08

(57)【要約】

【課題】空気調和システムの設計効率を向上させる。
【解決手段】複数の部品が組み合わされた空気調和システムを設計するための設計支援システムであって、前記設計支援システムが有する制御部は、前記空気調和システムの各部品の種別を取得し、前記空気調和システムの性能指標に影響を与える因子を算出するための複数のモデルの一部に、取得した前記種別を割り当てることで前記複数のモデルを動作させ、前記複数のモデルにより算出された因子に基づき、前記空気調和システムの性能指標を算出する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の部品が組み合わされた空気調和システムを設計するための設計支援システムであって、
前記設計支援システムが有する制御部は、
前記空気調和システムの各部品の種別を取得し、
前記空気調和システムの性能指標に影響を与える因子を算出するための複数のモデルの一部に、取得した前記種別を割り当てることで前記複数のモデルを動作させ、
前記複数のモデルにより算出された因子に基づき、前記空気調和システムの性能指標を算出する、
設計支援システム。

【請求項2】

前記制御部は、
前記空気調和システムの各部品の種別を取得した場合に、各部品の種別に応じたパラメータを読み出し、対応する前記一部のモデルに割り当てる、請求項１に記載の設計支援システム。

【請求項3】

前記制御部は、
前記各部品の種別に応じたパラメータが格納されたデータベースを参照することで、各部品の種別に応じたパラメータを読み出す、請求項２に記載の設計支援システム。

【請求項4】

前記各モデルには、
前記空気調和システムの冷凍サイクル性能を算出するモデル、
前記空気調和システムの送風性能を算出するモデル、
前記空気調和システムの振動を算出するモデル、
前記空気調和システムの放熱器サイズを算出するモデル、
前記空気調和システムのファン騒音または圧縮機騒音を算出するモデル、
前記空気調和システムのコストを算出するモデル、
前記空気調和システムのインバータ損失を算出するモデル、
のうちの少なくとも１つが含まれる、請求項１に記載の設計支援システム。

【請求項5】

前記空気調和システムの性能指標には、
前記空気調和システムのコスト、または、前記空気調和システムの通年エネルギ消費効率が含まれる、請求項１に記載の設計支援システム。

【請求項6】

前記空気調和システムの性能指標には、
前記空気調和システムの冷房時のエネルギ消費効率及び暖房時のエネルギ消費効率、または、前記空気調和システムの運転音のうちの少なくとも１つが更に含まれる、請求項５に記載の設計支援システム。

【請求項7】

前記制御部は、
部品ごとに１つ以上の種別の入力を受け付け、
受け付けた各部品の種別の組み合わせリストを生成し、
前記種別の組み合わせリストに含まれる全ての組み合わせに対して、前記性能指標を算出し、算出した性能指標から最適な種別の組み合わせを探索する、請求項３に記載の設計支援システム。

【請求項8】

前記制御部は、
算出した前記性能指標に基づいて、前記種別の組み合わせリストから次の前記種別の組み合わせを取得し、次の前記種別の組み合わせに対応する性能指標を算出する処理を、所定の条件を満たすまで繰り返すことで、最適な種別の組み合わせを探索する、請求項７に記載の設計支援システム。

【請求項9】

前記制御部は、
前記所定の条件の入力を受け付け、
入力を受け付けた前記所定の条件を満たした際の種別の組み合わせを、前記最適な種別の組み合わせとして出力する、請求項８に記載の設計支援システム。

【請求項10】

前記制御部は、
多目的遺伝的アルゴリズム、多目的焼きなまし法、または、実験計画法を用いることにより、前記最適な種別の組み合わせを探索する、請求項８に記載の設計支援システム。

【請求項11】

複数の部品が組み合わされた空気調和システムを設計するための設計支援システムの制御部が、
前記空気調和システムの各部品の種別を取得する工程と、
前記空気調和システムの性能指標に影響を与える因子を算出するための複数のモデルの一部に、取得した前記種別を割り当てることで前記複数のモデルを動作させる工程と、
前記複数のモデルにより算出された因子に基づき、前記空気調和システムの性能指標を算出する工程と
を実行する設計支援方法。

【請求項12】

複数の部品が組み合わされた空気調和システムを設計するための設計支援システムの制御部に、
前記空気調和システムの各部品の種別を取得する工程と、
前記空気調和システムの性能指標に影響を与える因子を算出するための複数のモデルの一部に、取得した前記種別を割り当てることで前記複数のモデルを動作させる工程と、
前記複数のモデルにより算出された因子に基づき、前記空気調和システムの性能指標を算出する工程と
を実行させるための設計支援プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、設計支援システム、設計支援方法及び設計支援プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

空気調和システム等のように、複数の部品（圧縮機、熱交換器等）が組み合わされたシステムを設計する場合、例えば、各部品の解析、各部品の作り込み→システムの試作→実機試験による試作システムの性能評価、といった手順で進められる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０１８／１４７１０４号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

一方で、上記手順によれば、試作システムでしかわからない問題が試作後に発覚し、試作システムの性能評価が、目標とする評価結果に至らなかった場合に、例えば、各部品の解析からやり直す必要があり、手戻りが大きい。

【0005】

本開示は、空気調和システムの設計効率を向上させる設計支援システム、設計支援方法及び設計支援プログラムを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の第１の態様は、複数の部品が組み合わされた空気調和システムを設計するための設計支援システムであって、
前記設計支援システムが有する制御部は、
前記空気調和システムの各部品の種別を取得し、
前記空気調和システムの性能指標に影響を与える因子を算出するための複数のモデルの一部に、取得した前記種別を割り当てることで前記複数のモデルを動作させ、
前記複数のモデルにより算出された因子に基づき、前記空気調和システムの性能指標を算出する。

【0007】

本開示の第１の態様によれば、空気調和システムの設計効率を向上させる設計支援システムを提供することができる。

【0008】

また、本開示の第２の態様は、第１の態様に記載の設計支援システムであって、
前記制御部は、
前記空気調和システムの各部品の種別を取得した場合に、各部品の種別に応じたパラメータを読み出し、対応する前記一部のモデルに割り当てる。

【0009】

また、本開示の第３の態様は、第１または第２の態様に記載の設計支援システムであって、
前記制御部は、
前記各部品の種別に応じたパラメータが格納されたデータベースを参照することで、各部品の種別に応じたパラメータを読み出す。

【0010】

また、本開示の第４の態様は、第１乃至第３のいずれかの態様に記載の設計支援システムであって、
前記各モデルには、
前記空気調和システムの冷凍サイクル性能を算出するモデル、
前記空気調和システムの送風性能を算出するモデル、
前記空気調和システムの振動を算出するモデル、
前記空気調和システムの放熱器サイズを算出するモデル、
前記空気調和システムのファン騒音または圧縮機騒音を算出するモデル、
前記空気調和システムのコストを算出するモデル、
前記空気調和システムのインバータ損失を算出するモデル、
のうちの少なくとも１つが含まれる。

【0011】

また、本開示の第５の態様は、第１乃至第４のいずれかの態様に記載の設計支援システムであって、
前記空気調和システムの性能指標には、
前記空気調和システムのコスト、または、前記空気調和システムの通年エネルギ消費効率が含まれる。

【0012】

また、本開示の第６の態様は、第５の態様に記載の設計支援システムであって、
前記空気調和システムの性能指標には、
前記空気調和システムの冷房時のエネルギ消費効率及び暖房時のエネルギ消費効率、または、前記空気調和システムの運転音のうちの少なくとも１つが更に含まれる。

【0013】

また、本開示の第７の態様は、第３の態様に記載の設計支援システムであって、
前記制御部は、
部品ごとに１つ以上の種別の入力を受け付け、
受け付けた各部品の種別の組み合わせリストを生成し、
前記種別の組み合わせリストに含まれる全ての組み合わせに対して、前記性能指標を算出し、算出した性能指標から最適な種別の組み合わせを探索する。

【0014】

また、本開示の第８の態様は、第７の態様に記載の設計支援システムであって、
前記制御部は、
算出した前記性能指標に基づいて、前記種別の組み合わせリストから次の前記種別の組み合わせを取得し、次の前記種別の組み合わせに対応する性能指標を算出する処理を、所定の条件を満たすまで繰り返すことで、最適な種別の組み合わせを探索する。

【0015】

また、本開示の第９の態様は、第８の態様に記載の設計支援システムであって、
前記制御部は、
前記所定の条件の入力を受け付け、
入力を受け付けた前記所定の条件を満たした際の種別の組み合わせを、前記最適な種別の組み合わせとして出力する。

【0016】

また、本開示の第１０の態様は、第８の態様に記載の設計支援システムであって、
前記制御部は、
多目的遺伝的アルゴリズム、多目的焼きなまし法、または、実験計画法を用いることにより、前記最適な種別の組み合わせを探索する。

【0017】

また、本開示の第１１の態様は、設計支援方法であって、
複数の部品が組み合わされた空気調和システムを設計するための設計支援システムの制御部が、
前記空気調和システムの各部品の種別を取得する工程と、
前記空気調和システムの性能指標に影響を与える因子を算出するための複数のモデルの一部に、取得した前記種別を割り当てることで前記複数のモデルを動作させる工程と、
前記複数のモデルにより算出された因子に基づき、前記空気調和システムの性能指標を算出する工程とを実行する。

【0018】

本開示の第１１の態様によれば、空気調和システムの設計効率を向上させる設計支援方法を提供することができる。

【0019】

また、本開示の第１２の態様は、設計支援プログラムであって、
複数の部品が組み合わされた空気調和システムを設計するための設計支援システムの制御部に、
前記空気調和システムの各部品の種別を取得する工程と、
前記空気調和システムの性能指標に影響を与える因子を算出するための複数のモデルの一部に、取得した前記種別を割り当てることで前記複数のモデルを動作させる工程と、
前記複数のモデルにより算出された因子に基づき、前記空気調和システムの性能指標を算出する工程とを実行させる。

【0020】

本開示の第１２の態様によれば、空気調和システムの設計効率を向上させる設計支援プログラムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】設計支援システムのシステム構成の一例を示す第１の図である。

【図2】設計支援システムを構成する装置のハードウェア構成の一例を示す図である。

【図3A】設計支援システムにおいて用いられる情報の一例を示す第１の図である。

【図3B】設計支援システムにおいて用いられる情報の一例を示す第２の図である。

【図3C】設計支援システムにおいて用いられる情報の一例を示す第３の図である。

【図3D】設計支援システムにおいて用いられる情報の一例を示す第４の図である。

【図4】設計支援画面の一例を示す図である。

【図5】設計支援装置の機能構成の一例を示す図である。

【図6】冷凍サイクル算出モデルの概要を説明するための図である。

【図7】インバータ損失算出モデルの概要を説明するための図である。

【図8】送風性能算出モデル及びファン騒音算出モデルの概要を説明するための図である。

【図9】配管振動算出モデルの概要を説明するための図である。

【図10】放熱器サイズ算出モデルの概要を説明するための図である。

【図11】圧縮機騒音算出モデルの概要を説明するための図である。

【図12】コスト算出モデルの概要を説明するための図である。

【図13】多目的最適化処理の流れを示すフローチャートである。

【図14】設計支援システムのシステム構成の一例を示す第２の図である。

【図15】最適化部による処理結果の一例を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、各実施形態について添付の図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。

【0023】

［第１の実施形態］
＜設計支援システムのシステム構成＞
はじめに、第１の実施形態に係る設計支援システムのシステム構成について説明する。図１は、設計支援システムのシステム構成の一例を示す第１の図である。図１に示すように、設計支援システム１００は、設計支援装置１１０と操作端末１２０とを有する。設計支援システム１００において、設計支援装置１１０と操作端末１２０とは、例えば、不図示のネットワークを介して通信可能に接続される。

【0024】

設計支援装置１１０には、設計支援プログラムがインストールされており、当該プログラムが実行されることで、設計支援装置１１０は、説明変数取得部１１１、シミュレーション部１１２、目的変数出力部１１３として機能する。

【0025】

説明変数取得部１１１は、複数の部品を組み合わせて空気調和システムを構築する際、操作端末１２０より、空気調和システムを構成する各部品の種別及び運転条件を含む説明変数を受信する。また、説明変数取得部１１１は、受信した説明変数を、シミュレーション部１１２に入力する。

【0026】

シミュレーション部１１２は、説明変数取得部１１１により入力された説明変数に基づいて、空気調和システムの性能指標に影響を与える因子を算出するための複数のモデルを動作させ、空気調和システムの性能指標を算出する。なお、シミュレーション部１１２が動作させる複数のモデルは、モデル格納部１１６に格納され、また、複数のモデルを動作させる際に設定されるパラメータは、パラメータ一覧格納部１１７（データベースの一例）に格納されているものとする。

【0027】

また、シミュレーション部１１２は、性能指標の算出結果を、目的変数として、目的変数出力部１１３に出力する。

【0028】

目的変数出力部１１３は、シミュレーション部１１２により出力された目的変数を、操作端末１２０に送信する。

【0029】

操作端末１２０は、設計支援装置１１０のシミュレーション部１１２において複数のモデルを動作させる際に用いられる各種情報について、入力を受け付けるとともに、設計支援画面を表示する。具体的には、操作端末１２０は、入力部１２１及び表示部１２２として機能する。

【0030】

入力部１２１は、種別一覧格納部１１４に格納された、空気調和システムを構成する各部品の種別の一覧を取得し、ユーザにより選択された種別の選択指示を受け付ける。また、入力部１２１は、運転条件一覧格納部１１５に格納された、空気調和システムの運転条件の一覧を取得し、ユーザにより選択された運転条件の選択指示を受け付ける。

【0031】

また、入力部１２１は、ユーザが空気調和システムを設計するにあたって入力する、目標スペックを受け付ける。

【0032】

更に、入力部１２１は、選択指示された各部品の種別及び運転条件を、説明変数として、設計支援装置１１０に送信する。

【0033】

表示部１２２は、入力部１２１が、説明変数を設計支援装置１１０に送信したことに応じて設計支援装置１１０より目的変数を受信する。また、表示部１２２は、受信した目的変数に含まれる、空気調和システムの性能指標の算出結果を、説明変数及び目標スペックと対応付けることで設計支援画面を生成し、生成した設計支援画面をユーザに表示する。

【0034】

このように、第１の実施形態に係る設計支援システム１００では、空気調和システムの試作、実機試験による試作システムの性能評価を行うことなく、事前に、シミュレーションにより空気調和システムの性能指標を算出する。これにより、空気調和システムを試作して実機試験を行ったが目標とする評価結果が得られない、といった事態が生じるのを回避することができる。

【0035】

この結果、第１の実施形態に係る設計支援システム１００によれば、空気調和システムの設計効率を向上させることができる。

【0036】

＜設計支援システムを構成する装置のハードウェア構成＞
次に、設計支援システムを構成する装置（設計支援装置１１０、操作端末１２０）のハードウェア構成について説明する。図２は、設計支援システムを構成する装置のハードウェア構成の一例を示す図である。

【0037】

図２に示すように、設計支援装置１１０は、プロセッサ２０１、メモリ２０２、補助記憶装置２０３、通信装置２０４、ドライブ装置２０５を有する。なお、設計支援装置１１０の各ハードウェアは、バス２０６を介して相互に接続されている。

【0038】

プロセッサ２０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の各種演算デバイスを有する。プロセッサ２０１は、各種プログラム（例えば、設計支援プログラム等）をメモリ２０２上に読み出して実行する。

【0039】

メモリ２０２は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の主記憶デバイスを有する。プロセッサ２０１とメモリ２０２とは、いわゆるコンピュータ（「制御部」ともいう）を形成し、プロセッサ２０１が、メモリ２０２上に読み出した各種プログラムを実行することで、当該コンピュータは上記各機能を実現する。

【0040】

補助記憶装置２０３は、各種プログラム（モデル）や、各種プログラムがプロセッサ２０１によって実行される際に用いられる各種情報を格納する。なお、種別一覧格納部１１４、運転条件一覧格納部１１５、モデル格納部１１６、パラメータ一覧格納部１１７は、補助記憶装置２０３において実現される。

【0041】

通信装置２０４は、不図示のネットワークに接続し、操作端末１２０と通信するためのデバイスである。ドライブ装置２０５は記録媒体２０７をセットするためのデバイスである。ここでいう記録媒体２０７には、ＣＤ－ＲＯＭ、フレキシブルディスク、光磁気ディスク等のように情報を光学的、電気的あるいは磁気的に記録する媒体が含まれる。また、記録媒体２０７には、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等のように情報を電気的に記録する半導体メモリ等が含まれていてもよい。

【0042】

なお、補助記憶装置２０３にインストールされる各種プログラムは、例えば、配布された記録媒体２０７がドライブ装置２０５にセットされ、該記録媒体２０７に記録された各種プログラムがドライブ装置２０５により読み出されることでインストールされる。あるいは、補助記憶装置２０３にインストールされる各種プログラムは、通信装置２０４を介してネットワークからダウンロードされることで、インストールされてもよい。

【0043】

また、図２に示すように、操作端末１２０は、プロセッサ２１１、メモリ２１２、補助記憶装置２１３、操作装置２１４、表示装置２１５、通信装置２１６を有する。なお、操作端末１２０の各ハードウェアは、バス２１７を介して相互に接続されている。

【0044】

図２に示すように、操作端末１２０のハードウェア構成は、設計支援装置１１０のハードウェア構成と概ね同じであるため、ここでは、設計支援装置１１０との相違点を中心に説明する。

【0045】

操作装置２１４は、ユーザが各部品の種別の選択指示、運転条件の選択指示、目標スペック等を入力する際に用いるデバイスである。

【0046】

表示装置２１５は、ユーザが各部品の種別の選択指示、運転条件の選択指示、目標スペック等を入力する際の入力画面や、設計支援画面等を表示するためのデバイスである。

【0047】

＜設計支援システムにおいて用いられる情報＞
次に、設計支援システム１００において用いられる情報の一例について説明する。

【0048】

（１）種別一覧及び運転条件一覧
はじめに、種別一覧格納部１１４に格納された種別一覧と、運転条件一覧格納部１１５に格納された運転条件一覧について説明する。

【0049】

図３Ａは、設計支援システムにおいて用いられる情報の一例を示す第１の図である。図３Ａにおいて、符号３１０は、種別一覧格納部１１４に格納される種別一覧の具体例を示している。符号３１０に示すように、種別一覧には、情報の項目として、"部品名"、"種別１"、"種別２"、"種別３"等が含まれる。

【0050】

"部品名"には、空気調和システムを構成する部品の名称が格納される。"種別１"、"種別２"、"種別３"、・・・等には、各部品の種別が格納される。各部品の種別とは、例えば、部品名＝インバータの場合、Ｉｎｖ１、Ｉｎｖ２、Ｉｎｖ３を指す。Ｉｎｖ１のインバータと、Ｉｎｖ２のインバータと、Ｉｎｖ３のインバータとは、互いに異なる諸元情報を有するインバータである。

【0051】

なお、符号３１０に示す種別一覧の場合、部品として、５種類の部品が格納された例を示しているが、種別一覧に格納される部品の数は、５種類に限定されない。また、符号３１０に示す部品一覧の場合、部品名として、「インバータ」、「圧縮機」、「熱交換器」、「筐体」、「室外ファン」が格納された例を示しているが、これらの部品名以外の部品名が格納されてもよい。あるいは、これらの部品名のいずれかは種別一覧に含まれていなくてもよい。

【0052】

また、符号３１０に示す種別一覧の場合、各部品が、いずれも、３つの種別を有する例を示しているが、各部品が有する種別の数は３つに限定されない。また、部品ごとに有する種別の数は異なっていてもよい。

【0053】

図３Ａにおいて、符号３２０は、運転条件一覧格納部１１５に格納される運転条件一覧の具体例を示している。符号３２０に示すように、運転条件一覧には、情報の項目として、"運転項目"、"条件１"、"条件２"、"条件３"等が含まれる。

【0054】

"運転項目"には、空気調和システムの運転の際に制御すべき項目が格納される。"条件１"、"条件２"、"条件３"、・・・等には、空気調和システムの運転の際の制御目標値が格納される。

【0055】

なお、符号３２０に示す運転条件一覧の場合、運転項目として、２種類の項目が格納された例を示しているが、運転条件一覧に格納される運転項目の数は、２種類に限定されない。また、符号３２０に示す運転条件一覧の場合、運転項目として、「室外ファン回転数」、「トルク制御量」が格納された例を示しているが、これらの運転項目以外の運転項目が格納されてもよい。あるいは、これらの運転項目のいずれかは運転条件一覧に含まれていなくてもよい。

【0056】

また、符号３２０に示す運転条件一覧の場合、各運転項目が、いずれも、３種類の条件を有する例を示しているが、各運転項目が有する条件の数は３種類に限定されない。また、運転項目ごとに条件の数は異なっていてもよい。

【0057】

（２）モデル
次に、モデル格納部１１６に格納されたモデルについて説明する。図３Ｂは、設計支援システムにおいて用いられる情報の一例を示す第２の図である。図３Ｂにおいて、符号３３０は、モデル格納部１１６に格納されるモデルの一覧を示している。符号３３０に示すように、モデルの一覧には、情報の項目として、"用途"、"モデル名"が含まれる。

【0058】

"用途"には、シミュレーション部１１２において用いられるモデルの用途が格納される。"モデル名"には、シミュレーション部１１２において用いられるモデルの名称が格納される。

【0059】

なお、符号３３０に示すモデルの一覧の場合、８個のモデルが格納された例を示しているが、シミュレーション部１１２において用いられるモデルの数は、８個に限定されない。また、符号３３０に示すモデルの一覧の場合、「冷凍サイクル算出モデル」、「インバータ損失算出モデル」、「送風性能算出モデル」、「配管振動算出モデル」、・・・、「コスト算出モデル」が格納された例を示している。しかしながら、シミュレーション部１１２では、これらのモデル以外のモデルが用いられてもよい。あるいは、これらのモデルのうちのいずれかは、シミュレーション部１１２において用いられなくてもよい。

【0060】

（３）パラメータ一覧
次に、パラメータ一覧格納部１１７に格納されたパラメータ一覧について説明する。図３Ｃは、設計支援システムにおいて用いられる情報の一例を示す第３の図である。図３Ｃにおいて、符号３４０は、パラメータ一覧格納部１１７に格納されるパラメータ一覧の具体例を示している。符号３４０に示すように、パラメータ一覧には、情報の項目として、"部品名"、"種別"、"冷凍サイクル算出モデル"、"インバータ提供算出モデル"、"送風性能算出モデル"、"配管振動算出モデル"が含まれる。更に、パラメータ一覧には、情報の項目として、"放熱器サイズ算出モデル"、"ファン騒音算出モデル"、"圧縮機騒音算出モデル"、"コスト算出モデル"が含まれる。

【0061】

"部品名"には、空気調和システムを構成する各部品の名称が格納される。"種別"には、対応する部品が有する全ての種別が格納される。

【0062】

"冷凍サイクル算出モデル"には、シミュレーション部１１２において冷凍サイクル算出モデルを動作させる際に設定されるパラメータであって、部品名及び種別が特定されることで一意に定まるパラメータである。例えば、部品名＝インバータとして、種別＝Ｉｎｖ１が選択された場合、シミュレーション部１１２では、インバータに関連するパラメータとして、パラメータ１＿１を読み出して設定したうえで冷凍サイクル算出モデルを動作させる。

【0063】

以下、"インバータ損失算出モデル"から"コスト算出モデル"までも、同様に、部品名及び種別が特定されることで、シミュレーション部１１２では、対応するパラメータを読み出して設定したうえで各モデルを動作させる。

【0064】

なお、図３Ｃの例では、説明の簡略化のため、各部品名及び各種別に対して、モデルごとに１種類のパラメータが設定される場合について示した。しかしながら、パラメータの設定方法はこれに限定されない。例えば、モデルによっては、複数の部品名及び複数の種別の組み合わせに対して、１種類のパラメータが設定されてもよい。

【0065】

（４）組み合わせリスト及び目標スペック
次に、ユーザにより選択指示される各部品の種別及び運転条件の組み合わせリスト、及び、ユーザにより入力される目標スペックについて説明する。図３Ｄは、設計支援システムにおいて用いられる情報の一例を示す第４の図である。

【0066】

図３Ｄにおいて、符号３５０は、組み合わせリストの具体例を示している。符号３５０に示すように、組み合わせリストには、情報の項目として、"番号"、"インバータ"、"圧縮機"、"熱交換器"、"筐体"、"室外ファン"、"室外ファン回転数"、"トルク制御量"が含まれる。

【0067】

"番号"には、各部品の種別及び運転条件の組み合わせを識別する番号が格納される。"インバータ"～"室外ファン"には、ユーザにより選択指示された各部品の種別の組み合わせが格納される。"室外ファン回転数"、"トルク制御量"には、各運転項目についてユーザにより選択指示された運転条件の組み合わせが格納される。

【0068】

図３Ｄの例は、番号＝"１"により識別される組み合わせが、
・インバータの種別＝"Ｉｎｖ１"、
・圧縮機の種別＝"ＣｏｍｐＡ"、
・熱交換器の種別＝"ＨｅＸ１"、
・筐体の種別＝"Ｓ１"、
・室外ファンの種別＝"Ｆ１"、
・室外ファン回転数＝"Ｒ２"、
・トルク制御量＝"Ｔ３"であることを示している。

【0069】

また、図３Ｄにおいて、符号３６０は、目標スペックの具体例を示している。符号３６０に示すように、目標スペックには、情報の項目として、"コスト"、"冷房ＣＯＰ及び暖房ＣＯＰ"、"ＡＰＦ"、"運転音"が含まれる。

【0070】

"コスト"には、空気調和システムを構築するうえで必要なコストの目標値が入力される。"冷房ＣＯＰ及び暖房ＣＯＰ"には、空気調和システムが実現すべき冷房時のＣＯＰ及び暖房時のＣＯＰの目標値が格納される。なお、ＣＯＰとは、Coefficient Of Performanceの略称であり、エネルギ消費効率を指す。冷房時のＣＯＰ（冷房ＣＯＰと称す）は、冷房能力（ｋｗ）／冷房消費電力により算出される。また、暖房時のＣＯＰ（暖房ＣＯＰと称す）は、暖房能力（ｋｗ）／暖房消費電力により算出される。

【0071】

"ＡＰＦ"には、空気調和システムを設計するにあたって、目標とするＡＰＦが入力される。なお、ＡＰＦとは、Annual Performance Factorの略称であり、通年エネルギ消費効率を指す。通年エネルギ消費効率は、（１年間で必要な冷暖房能力の総和）／（期間消費電力量）により算出される。

【0072】

"運転音"には、空気調和システムを設計するにあたって、目標とする運転音が入力される。運転音にはファン騒音と圧縮機騒音とが含まれる。

【0073】

このように、操作端末１２０において入力される目標スペックには複数の項目が含まれ、設計支援装置１１０では、空気調和システムの性能指標の算出結果として、当該複数の項目に対応する算出結果を出力する。つまり、設計支援システム１００は、空気調和システムが目標スペックに含まれる複数の項目を充足するように、各部品の種別及び運転条件を最適化する、「多目的最適化処理」を実行する。

【0074】

なお、符号３６０に示す目標スペックの場合、４つの性能指標について示したが、空気調和システムを設計する際に用いる性能指標の数は、４つに限定されない。また、符号３６０に示す目標スペックの場合、「コスト」、「冷房ＣＯＰ及び暖房ＣＯＰ」、「ＡＰＦ」、「運転音」を用いる例を示しているが、空気調和システムを設計する際に用いるこれらの性能指標以外の性能指標を用いてもよい。あるいは、これらの性能指標のいずれかは用いなくてもよい。

【0075】

＜設計支援画面＞
次に、操作端末１２０により表示される設計支援画面の具体例について説明する。図４は、設計支援画面の一例を示す図である。

【0076】

図４に示すように、設計支援画面４００には、目標スペック表示領域４１０と、多目的最適化表示領域４２０とを有する。

【0077】

目標スペック表示領域４１０には、ユーザにより入力された目標スペックが表示される。多目的最適化表示領域４２０には、ユーザにより選択指示された各部品の種別及び運転条件（つまり、組み合わせリスト）と、設計支援装置１１０より受信した、性能指標の算出結果とが表示される。

【0078】

なお、図４の例は、ユーザにより選択指示された各部品の種別及び運転条件として、１００通りの組み合わせが入力されたことを示している。また、図４の例は、符号４２１に示す各部品の種別及び運転条件の組み合わせの場合に、性能指標の算出結果が、いずれの項目においても、目標スペックを充足したことを示している。

【0079】

＜設計支援装置の機能構成＞
次に、設計支援装置１１０の機能構成の詳細について説明する。図５は、設計支援装置の機能構成の一例を示す図である。上述したように、設計支援装置１１０は、説明変数取得部１１１、シミュレーション部１１２、目的変数出力部１１３として機能する。

【0080】

このうち、説明変数取得部１１１は、図５に示すように、更に、
・種別取得部５１１、
・運転条件取得部５１２、
を有する。また、シミュレーション部１１２は、図５に示すように、更に、
・冷凍サイクル算出モデル５２１（インバータ損失算出モデル５３１を含む）、
・送風性能算出モデル５２２、
・配管振動算出モデル５２３、
・放熱器サイズ算出モデル５２４、
・ファン騒音算出モデル５２５、
・圧縮機騒音算出モデル５２６、
・コスト算出モデル５２７、
・冷房ＣＯＰ／暖房ＣＯＰ算出部５２８、
・ＡＰＦ算出部５２９、
・運転音算出部５３０、
を有する。

【0081】

種別取得部５１１は、操作端末１２０より取得した説明変数に含まれる各部品の種別をコスト算出モデル５２７に通知する。また、種別取得部５１１は、操作端末１２０より取得した説明変数に含まれる各部品の種別のうち、インバータの種別、圧縮機の種別、熱交換器の種別を、冷凍サイクル算出モデル５２１に通知する。なお、種別取得部５１１は、圧縮機の種別を、更に圧縮機騒音算出モデル５２６にも通知する。

【0082】

また、種別取得部５１１は、操作端末１２０より取得した説明変数のうち、筐体の種別、室外ファンの種別を送風性能算出モデル５２２に通知する。なお、種別取得部５１１は、筐体の種別を、更に圧縮機騒音算出モデル５２６にも通知する。

【0083】

運転条件取得部５１２は、操作端末１２０より取得した説明変数に含まれる運転条件のうち、室外ファン回転数を送風性能算出モデル５２２に通知する。また、運転条件取得部５１２は、操作端末１２０より取得した説明変数に含まれる運転条件のうち、トルク制御量を冷凍サイクル算出モデル５２１に通知する。

【0084】

冷凍サイクル算出モデル５２１には、種別取得部５１１より通知されたインバータの種別、圧縮機の種別、熱交換器の種別により特定されるパラメータが、パラメータ一覧格納部１１７より読み出されて設定される。また、冷凍サイクル算出モデル５２１は、設定されたパラメータのもと、運転条件取得部５１２より通知されたトルク制御量及び送風性能算出モデル５２２より通知された風量／軸動力を用いて動作することで、冷凍サイクルをシミュレーションする。これにより、冷凍サイクル算出モデル５２１は冷凍サイクル性能を算出する。具体的には、冷凍サイクル算出モデル５２１は、冷凍サイクル性能として、圧縮比、圧縮機回転数、冷房能力、冷房消費電力、暖房能力、暖房消費電力、期間消費電力量等を算出する。

【0085】

なお、冷凍サイクル算出モデル５２１には、更に、インバータ損失算出モデル５３１が含まれる。インバータ損失算出モデル５３１は、冷凍サイクル算出モデル５２１による冷凍サイクルのシミュレーション中に、冷凍サイクル算出モデル５２１により算出される圧縮機電流及び圧縮機電力に基づいて、インバータ損失を算出する。

【0086】

送風性能算出モデル５２２には、種別取得部５１１より通知された筐体の種別及び室外ファンの種別により特定されるパラメータが、パラメータ一覧格納部１１７より読み出されて設定される。また、送風性能算出モデル５２２は、設定されたパラメータのもと、運転条件取得部５１２より通知された室外ファンの回転数を用いて動作することで、送風性能を算出する。具体的には、送風性能算出モデル５２２は、送風性能として、風量と軸動力とを算出し、冷凍サイクル算出モデル５２１に通知する。また、送風性能算出モデル５２２は、送風性能として、放熱器前面風速を算出し、放熱器サイズ算出モデル５２４に通知する。更に、送風性能算出モデル５２２は、送風性能として算出した風量を、室外ファン回転数、グリル種、ファン種とともに、ファン騒音算出モデル５２５に通知する。

【0087】

配管振動算出モデル５２３は、冷凍サイクル算出モデル５２１による冷凍サイクルのシミュレーション中に、冷凍サイクル算出モデル５２１により、
・圧縮比、
・圧縮機回転数、
・トルク制御量、
を取得し、配管振動を算出するとともに配管振動を抑えるためのパテ及び錘を特定する。また、配管振動算出モデル５２３は、特定したパテ及び錘をコスト算出モデル５２７に通知する。

【0088】

放熱器サイズ算出モデル５２４は、冷凍サイクル算出モデル５２１による冷凍サイクルのシミュレーション中にインバータ損失算出モデル５３１より算出されるインバータ損失を取得する。また、放熱器サイズ算出モデル５２４は、送風性能算出モデル５２２より通知された放熱器前面風速を取得する。

【0089】

更に、放熱器サイズ算出モデル５２４は、取得したインバータ損失、取得した放熱器前面風速等を用いて放熱器サイズを算出し、算出した放熱器サイズをコスト算出モデル５２７に通知する。

【0090】

ファン騒音算出モデル５２５は、送風性能算出モデル５２２より通知された風量、室外ファン回転数、グリル種、ファン種に基づいて、ファン騒音を算出する。また、ファン騒音算出モデル５２５は、算出したファン騒音を運転音算出部５３０に通知する。

【0091】

圧縮機騒音算出モデル５２６には、種別取得部５１１より通知された圧縮機の種別、筐体の種別により特定されるパラメータが、パラメータ一覧格納部１１７より読み出されて設定される。また、圧縮機騒音算出モデル５２６は、設定されたパラメータのもと、冷凍サイクル算出モデル５２１より通知された圧縮比、圧縮機回転数で圧縮機を動作させた場合の圧縮機騒音を算出する。また、圧縮機騒音算出モデル５２６は、算出した圧縮機騒音を運転音算出部５３０に通知する。

【0092】

コスト算出モデル５２７は、種別取得部５１１より通知される各部品の種別に基づいて各部品のコストを特定する。また、コスト算出モデル５２７は、配管振動算出モデル５２３より通知されるパテ及び錘に基づいてパテ及び錘コストを特定する。また、コスト算出モデル５２７は、放熱器サイズ算出モデル５２４より通知される放熱器サイズに基づいて、放熱器コストを特定する。更に、コスト算出モデル５２７は、特定した各部品のコスト、パテ及び錘コスト、放熱器コストを和算することで、空気調和システムを構築するうえで必要なコストを算出し、目的変数出力部１１３に通知する。

【0093】

冷房ＣＯＰ／暖房ＣＯＰ算出部５２８は、冷凍サイクル算出モデル５２１による冷凍サイクルのシミュレーション中に、冷凍サイクル算出モデル５２１により算出される冷房消費電力、暖房消費電力に基づいて、冷房ＣＯＰ及び暖房ＣＯＰを算出する。また、冷房ＣＯＰ／暖房ＣＯＰ算出部５２８は、算出した冷房ＣＯＰ及び暖房ＣＯＰを目的変数出力部１１３に通知する。

【0094】

ＡＰＦ算出部５２９は、冷凍サイクル算出モデル５２１による冷凍サイクルのシミュレーション中に、冷凍サイクル算出モデル５２１により算出される冷房能力、暖房能力、期間消費電力量に基づいて、ＡＰＦを算出する。また、ＡＰＦ算出部５２９は、算出したＡＰＦを目的変数出力部１１３に通知する。

【0095】

運転音算出部５３０は、ファン騒音算出モデル５２５より通知されるファン騒音と、圧縮機騒音算出モデル５２６より通知される圧縮機騒音とに基づいて、空気調和システム全体の運転音を算出する。

【0096】

目的変数出力部１１３は、
・コスト算出モデル５２７より通知されたコスト、
・冷房ＣＯＰ／暖房ＣＯＰ算出部５２８より入力された冷房ＣＯＰ／暖房ＣＯＰ、
・ＡＰＦ算出部５２９より入力されたＡＰＦ、
・運転音算出部５３０より入力された運転音、
を性能指標の算出結果として、操作端末１２０に送信する。

【0097】

このように、シミュレーション部１１２では、空気調和システムの性能指標に影響を与える因子を算出するための複数のモデルの一部に、取得された各部品の種別及び運転条件を割り当てる。そして、シミュレーション部１１２では、割り当てた各部品の種別に応じたパラメータ及び割り当てた運転条件のもとで当該一部のモデルを動作させる。

【0098】

これにより、シミュレーション部１１２では、複数のモデルにより算出された因子に基づいて、取得された各部品の種別及び運転条件に対応する、空気調和システムの性能指標を算出することができる。

【0099】

＜冷凍サイクル算出モデルの概要＞
次に、冷凍サイクル算出モデル５２１の概要について説明する。図６は、冷凍サイクル算出モデルの概要を説明するための図である。本実施形態において、冷凍サイクル算出モデル５２１には、冷凍サイクルをシミュレーションするための既知のモデルが用いられるものとする。

【0100】

図６に示すように、冷凍サイクル算出モデル５２１には、インバータの種別、圧縮機の種別、熱交換器の種別に応じたパラメータが設定される。つまり、冷凍サイクル算出モデル５２１は、インバータの種別に応じた特性、圧縮機の種別に応じた特性、熱交換器の種別に応じた特性が反映されたシミュレーションが行われるように構成されている。

【0101】

つまり、冷凍サイクル算出モデル５２１は、空気調和システムの冷媒回路の特性が反映されたシミュレーションが行われるように構成されている。

【0102】

また、冷凍サイクル算出モデル５２１には、冷凍サイクル制御パラメータが設定されており、冷凍サイクルのシミュレーション中、所定の動作点でのエネルギ効率が最大となるように圧縮機回転数が制御される。また、冷凍サイクル算出モデル５２１では、中間条件でトルク制御が実行される圧縮機周波数において、トルク制御によりエネルギ効率が悪化することを考慮してシミュレーションが行われるよう構成されている。なお、上述したように、トルク制御量は、運転条件取得部５１２より通知される。

【0103】

また、冷凍サイクル算出モデル５２１には、送風性能として風量、軸動力が入力される。つまり、冷凍サイクル算出モデル５２１は、室外ファンの特性が反映されたシミュレーションが行われるように構成されている。

【0104】

かかる構成のもとで、多目的最適化処理の際に、冷凍サイクル算出モデル５２１が動作することで、冷凍サイクル算出モデル５２１では、冷凍サイクル性能として、
・圧縮比、
・圧縮機回転数、
・冷房消費電力、
・暖房消費電力、
・冷房能力、
・暖房能力、
・期間消費電力量、
を算出する。

【0105】

＜インバータ損失算出モデルの概要＞
次に、インバータ損失算出モデル５３１の概要について説明する。図７は、インバータ損失算出モデルの概要を説明するための図である。図７に示すように、インバータ損失算出モデル５３１を生成するにあたっては、予め実験測定値として、
・圧縮機電流（Ｉ＿ｏｕｔ）、
・圧縮機電力（Ｗ＿ｏｕｔ）、
・インバータ損失、
を測定し、当該実験測定値を用いて回帰計算を行うことで、インバータ損失を算出するための近似式の係数をインバータの種別ごとに求めておく。これにより、インバータ損失算出モデル５３１をインバータの種別ごとに生成することができる。

【0106】

この結果、多目的最適化処理の際に、インバータ損失算出モデル５３１が動作することで、インバータ損失算出モデル５３１では、冷凍サイクル算出モデル５２１により算出された圧縮機電流及び圧縮機電力に基づいて、インバータ損失を算出することができる。

【0107】

＜送風性能算出モデル及びファン騒音算出モデルの概要＞
次に、送風性能算出モデル５２２の概要について説明する。図８は、送風性能算出モデル及びファン騒音算出モデルの概要を説明するための図である。

【0108】

上述したように、送風性能算出モデル５２２は、筐体の種別、室外ファンの種別、室外ファンの回転数を入力とし、室外ファンの回転数、グリル種、ファン種に応じた風量、軸動力、放熱器前面風速を送風性能として出力する。

【0109】

このうち、図８（ａ）に示すように、風量、放熱器前面風速を出力するにあたっては、送風性能算出モデル５２２は、以下の手順で生成される。
・室外ファンの種別ごとに特定されるファン種ごと、及び、筐体の種別ごとに特定されるグリル種ごとに、室外ファンの各回転数における、吹出風量と放熱器前面の複数の位置での風速を、ＣＦＤにより算出する。なお、ＣＦＤとは、Computational Fluid Dynamics（数値流体解析）の略称である。
・吹出風量と放熱器前面の全領域の風速を算出できるよう、多次元回帰式を用いて応答曲面を作成する。

【0110】

なお、多次元回帰式に含まれる係数は、室外ファンの種別と筐体の種別との組み合わせごとに求められる。かかる構成のもとで、多目的最適化処理の際に、送風性能算出モデル５２２が動作することで、送風性能算出モデル５２２には、室外ファンの種別と筐体の種別との組み合わせに対応する応答曲面に、室外ファンの各回転数が入力される。これにより、送風性能算出モデル５２２では、吹出風量と放熱器前面の全領域の風速、風量を算出することができる。

【0111】

また、図８（ａ）に示すように、軸動力を出力するにあたっては、送風性能算出モデル５２２は、以下の手順で生成される。
・室外ファンの種別ごとに特定されるファン種ごとに、室外ファンの各回転数における軸動力を算出する理論式を生成する。

【0112】

かかる構成のもとで、多目的最適化処理の際に、送風性能算出モデル５２２が動作することで、送風性能算出モデル５２２には、室外ファンの種別ごとに生成した理論式に、室外ファンの各回転数が入力される。これにより、送風性能算出モデル５２２では、軸動力を算出することができる。

【0113】

また、上述したように、ファン騒音算出モデル５２５は、風量、室外ファンの回転数、グリル種、ファン種を入力とし、ファン騒音を出力する。

【0114】

図８（ｂ）に示すように、ファン騒音を出力するにあたっては、ファン騒音算出モデル５２５は、以下の手順で生成される。
・室外ファンの種別ごとに特定されるファン種ごと、及び、筐体の種別ごとに特定されるグリル種ごとに、室外ファンの各回転数における、複数の位置でのファン騒音を、ＣＦＤにより算出する。
・各位置でのファン騒音を算出できるよう、多次元回帰式を用いて応答曲面を作成する。

【0115】

なお、多次元回帰式に含まれる係数は、室外ファンの種別と筐体の種別との組み合わせごとに求められる。かかる構成のもとで、多目的最適化処理の際に、ファン騒音算出モデル５２５が動作することで、ファン騒音算出モデル５２５には、室外ファンの種別と筐体の種別との組み合わせに対応する応答曲面に、室外ファンの各回転数が入力される。これにより、ファン騒音算出モデル５２５では、各位置でのファン騒音を算出することができる。

【0116】

＜配管振動算出モデルの概要＞
次に、配管振動算出モデル５２３の概要について説明する。図９は、配管振動算出モデルの概要を説明するための図である。本実施形態において、配管振動算出モデル５２３には、既知のモデルが用いられるものとする。図９に示すように、配管振動算出モデル５２３には、圧縮機の種別、筐体の種別に応じたパラメータが設定される。つまり、配管振動算出モデル５２３は、圧縮機の種別に応じた特性、筐体の種別に応じた特性、冷媒回路の特性が反映された振動解析が行われるように構成されている。

【0117】

かかる構成のもとで、多目的最適化処理の際に、配管振動算出モデル５２３が動作することで、配管振動算出モデル５２３には、冷凍サイクル算出モデル５２１により算出された圧縮比、圧縮機回転数、トルク制御量が入力される。これにより、配管振動算出モデル５２３では、冷凍サイクルの所定の動作点での配管振動を算出することができる。

【0118】

この結果、配管振動算出モデル５２３では、算出した配管振動を所定の閾値以下に抑えるためのパテ及び錘を特定することができる。

【0119】

＜放熱器サイズ算出モデルの概要＞
次に、放熱器サイズ算出モデル５２４の概要について説明する。図１０は、放熱器サイズ算出モデルの概要を説明するための図である。図１０に示すように、放熱器サイズ算出モデル５２４を生成するにあたっては、予め実験測定値として、
・筐体の種別、室外ファンの種別、室外ファンの回転数ごとに放熱器前面風速（ｖ）、
を測定し、当該実験測定値と文献値とを用いて回帰計算を行うことで、放熱器熱抵抗と風速の関係式の係数（Ａ（ｖ）、Ｂ（ｖ））を算出するための近似式１０３０を求めておく。

【0120】

これにより、近似式１０３０を、筐体の種別、室外ファンの種別ごとに生成することができる。

【0121】

なお、放熱器サイズ算出モデル５２４には、当該近似式１０３０のほか、数式１０１０、１０２０、１０４０が含まれており、多目的最適化処理の際に、放熱器サイズ算出モデル５２４が動作することで、放熱器サイズ算出モデル５２４では、
・近似式１０３０に、筐体の種別、室外ファンの種別に応じた係数を設定したうえで、送風性能算出モデル５２２により算出された放熱器前面風速を入力することで、放熱器熱抵抗と風速の関係式の係数（Ａ（ｖ）、Ｂ（ｖ））を算出し、
・数式１０１０に、インバータ損失算出モデル５３１により算出されたインバータ損失ＩＮＶ＿Ｌｏｓｓを入力することで、発熱量Ｗを算出し、
・数式１０２０に、パッケージ熱抵抗（Ｒｔｈ１）、グリス熱抵抗（Ｒｔｈ２）、周囲温度（Ｔａ）、ジャンクション温度（Ｔｊ）、算出した発熱量Ｗを入力することで、放熱器への熱抵抗要求値（Ｒｔｈ３）を算出し、
・数式１０４０に、算出した放熱器熱抵抗と風速の関係式の係数（Ａ（ｖ）、Ｂ（ｖ））と、算出した放熱器への熱抵抗要求値（Ｒｔｈ３）とを入力することで、放熱器サイズ（Ｖ）を算出する。

【0122】

＜圧縮機騒音算出モデルの概要＞
次に、圧縮機騒音算出モデル５２６の概要について説明する。図１１は、圧縮機騒音算出モデルの概要を説明するための図である。図１１に示すように、圧縮機騒音算出モデル５２６は、以下の手順で生成される。
・予め実験測定値として、圧縮機の種別ごとに圧縮比、圧縮機回転数のもとで、圧縮機の単体音を複数の位置で測定し、測定した単体音から、各圧縮比、圧縮機回転数での単体音を算出できるよう、多次元回帰式を用いて応答曲面を作成する。
・筐体の種別ごとに特定される筐体のサイズ及び防音材のもとで、各筐体内に、圧縮機を配置した場合の、圧縮機騒音の減衰度合いを、予め実験測定値として測定する。

【0123】

かかる構成のもとで、多目的最適化処理の際に、圧縮機騒音算出モデル５２６が動作することで、圧縮機騒音算出モデル５２６では、圧縮機の種別に対応する応答曲面と、筐体の種別に対応する減衰度合いとを用いて、筐体周辺の各位置での圧縮機騒音を算出する。

【0124】

＜コスト算出モデルの概要＞
次に、コスト算出モデル５２７の概要について説明する。図１２は、コスト算出モデルの概要を説明するための図である。図１２に示すように、コスト算出モデル５２７は、コストテーブル１２１０に基づいて生成される。

【0125】

本実施形態において、コストテーブル１２１０には、
・部品名と種別との組み合わせごとのコスト、
・パテ及び錘のコスト、
・放熱器サイズごとのコスト、
が格納されている。かかる構成のもとで、多目的最適化処理の際に、コスト算出モデル５２７が動作することで、コスト算出モデル５２７では、
・種別取得部５１１より通知された各部品の種別と、
・配管振動算出モデル５２３より通知されたパテ及び錘と、
・放熱器サイズ算出モデル５２４より通知された放熱器サイズと、
に基づいて、空気調和システムを構築するうえで必要なコストを算出することができる。

【0126】

＜多目的最適化処理の流れ＞
次に、設計支援システム１００による多目的最適化処理の流れについて説明する。図１３は、多目的最適化処理の流れを示すフローチャートである。

【0127】

ステップＳ１３０１において、操作端末１２０は、各部品の種別の選択指示及び運転条件の選択指示を受け付けることで、説明変数を取得し、設計支援装置１１０に送信する。これにより、設計支援装置１１０では、説明変数に含まれる各部品の種別に応じたパラメータを、対応するモデルに割り当てる。また、設計支援装置１１０では、説明変数に含まれる運転条件を、対応するモデルに割り当てる。また、操作端末１２０は、目標スペックを受け付ける。

【0128】

ステップＳ１３０２において、設計支援装置１１０は、送風性能算出モデル５２２を動作させ、送風性能を算出する。

【0129】

ステップＳ１３０３において、設計支援装置１１０は、冷凍サイクル算出モデル５２１を動作させ、冷凍サイクル性能を算出する。設計支援装置１１０は、冷凍サイクル算出モデル５２１を動作させる際、定格条件から中間条件への能力合わせのための計算を行うことで、圧縮機を中間条件で制御した場合の冷凍サイクルをシミュレーションする。

【0130】

ステップＳ１３０４において、設計支援装置１１０は、トルク制御補正の計算を行う。

【0131】

ステップＳ１３０５において、設計支援装置１１０は、冷凍サイクル算出モデル５２１による冷凍サイクルのシミュレーション中に、冷凍サイクル算出モデル５２１により算出された冷房能力、冷房消費電力に基づいて、冷房ＣＯＰを算出する。また、設計支援装置１１０は、冷凍サイクル算出モデル５２１による冷凍サイクルのシミュレーション中に、冷凍サイクル算出モデル５２１により算出された暖房能力、暖房消費電力に基づいて、暖房ＣＯＰを算出する。

【0132】

ステップＳ１３０６において、設計支援装置１１０は、冷凍サイクル算出モデル５２１による冷凍サイクルのシミュレーション中に、冷凍サイクル算出モデル５２１により算出された冷房能力、暖房能力、期間消費電力量に基づいて、ＡＰＦを算出する。

【0133】

ステップＳ１３０７において、設計支援装置１１０は、配管振動算出モデル５２３を動作させ、パテ及び錘を特定する。なお、設計支援装置１１０は、配管振動算出モデル５２３を動作させる際、冷凍サイクル算出モデル５２１による冷凍サイクルのシミュレーション中に算出された、圧縮比、圧縮機回転数及びトルク制御量を用いる。

【0134】

ステップＳ１３０８において、設計支援装置１１０は、放熱器サイズ算出モデル５２４を動作させ、放熱器サイズを算出する。なお、設計支援装置１１０は、放熱器サイズ算出モデル５２４を動作させる際、冷凍サイクル算出モデル５２１による冷凍サイクルのシミュレーションにインバータ損失算出モデル５３１により算出されたインバータ損失を用いる。また、設計支援装置１１０は、放熱器サイズ算出モデル５２４を動作させる際、送風性能算出モデル５２２により算出された放熱器前面風速を用いる。

【0135】

ステップＳ１３０９において、設計支援装置１１０は、取得した説明変数に含まれる各部品の種別と、ステップＳ１３０７において特定したパテ及び錘と、ステップＳ１３０８において算出した放熱器サイズとに基づいて、コストを算出する。

【0136】

ステップＳ１３１０において、設計支援装置１１０は、ファン騒音算出モデル５２５及び圧縮機騒音算出モデル５２６をそれぞれ動作させ、ファン騒音及び圧縮機騒音を算出することで、運転音を算出する。なお、設計支援装置１１０は、ファン騒音算出モデル５２５及び圧縮機騒音算出モデル５２６を動作させる際、圧縮比と圧縮機回転数と風量とを用いる。圧縮比と圧縮機回転数とは、冷凍サイクル算出モデル５２１による冷凍サイクルのシミュレーション中に算出される。また、風量は、送風性能算出モデル５２２により算出される。

【0137】

ステップＳ１３１１において、設計支援装置１１０は、所定の終了条件を満たすか否かを判定する。例えば、説明変数の入力回数が、所定の閾値未満であった場合、設計支援装置１１０は、ステップＳ１３１１において所定の終了条件を満たさないと判定し（ステップＳ１３１１においてＮＯと判定し）、ステップＳ１３０１に戻る。つまり、設計支援装置１１０では、説明変数の入力回数が所定の閾値以上となるまで、ステップＳ１３０１～Ｓ１３１０までの処理を繰り返す。

【0138】

一方、ステップＳ１３１１において、説明変数の入力回数が、所定の閾値以上であった場合、設計支援装置１１０は、ステップＳ１３１１において所定の終了条件を満たすと判定し（ステップＳ１３１１においてＹＥＳと判定し）、多目的最適化処理を終了する。

【0139】

＜まとめ＞
以上の説明から明らかなように、第１の実施形態に係る設計支援システム１００は、
・空気調和システムの各部品の種別を取得する。
・空気調和システムの性能指標（コスト、冷房ＣＯＰ／暖房ＣＯＰ、ＡＰＦ、運転音）に影響を与える因子を算出するための各モデルの一部のモデルに、取得した種別に応じたパラメータを割り当てることで、各モデルを動作させる。
・各モデルにより算出された因子に基づき、空気調和システムの性能指標を算出する。

【0140】

このように、第１の実施形態に係る設計支援システム１００によれば、空気調和システムの試作、実機試験による試作システムの性能評価を行うことなく、シミュレーションにより空気調和システムの性能指標を算出する。つまり、空気調和システムの試作を行う前に事前にシミュレーションを行うことで、空気調和システムを試作して実機試験を行ったが、目標とする評価結果が得られない、といった事態が生じるのを回避することができる。

【0141】

この結果、第１の実施形態に係る設計支援システム１００によれば、空気調和システムの設計効率を向上させることができる。

【0142】

［第２の実施形態］
上記第１の実施形態では、性能指標の算出結果に基づいて、ユーザが部品の種別及び運転条件を変更することで、各部品の最適な種別及び最適な運転条件の組み合わせを探索するケースについて説明した。しかしながら、各部品の最適な種別及び最適な運転条件の組み合わせは、例えば、遺伝的アルゴリズムや、焼きなまし法等を用いて探索してもよい。以下、第２の実施形態について、上記第１の実施形態との相違点を中心に説明する。

【0143】

＜設計支援システムのシステム構成＞
はじめに、第２の実施形態に係る設計支援システムのシステム構成について説明する。図１４は、設計支援システムのシステム構成の一例を示す第２の図である。図１を用いて説明した設計支援システム１００とは、操作端末１４００により実現される機能が異なる。

【0144】

具体的には、第２の実施形態において、操作端末１４００には、最適化プログラムがインストールされており、操作端末１４００は、当該最適化プログラムを実行することで、入力部１２１、表示部１２２に加えて、最適化部１４０１として機能する。

【0145】

最適化部１４０１は、はじめに、デフォルトの説明変数として、ユーザにより選択指示された各部品の種別及び運転条件が設計支援装置１１０に送信されると、設計支援装置１１０から、性能指標の算出結果を受信する。続いて、最適化部１４０１は、受信した性能指標の算出結果が目標スペックを充足していない場合に、目標スペックを充足するよう、説明変数のうちの各部品の種別または運転条件のいずれか一方または両方を変更する。また、最適化部１４０１は、変更後の説明変数を入力部１２１に入力する。これにより、入力部１２１では、変更後の説明変数を設計支援装置１１０に送信する。

【0146】

続いて、最適化部１４０１は、説明変数の入力回数が所定の閾値以上になった場合に、それまでに取得した性能指標の算出結果の中から、目標スペックを充足する算出結果を、対応する説明変数及び目標スペックとともに、設計支援画面に表示する。

【0147】

なお、本実施形態において最適化部１４０１は、説明変数を変更するにあたり、多目的遺伝的アルゴリズムまたは多目的焼きなまし法を用いる。これにより、性能指標の算出結果が目標スペックを充足する説明変数を探索するまでの、設計支援システム１００全体の計算負荷を削減し、計算時間を短縮することができる。

【0148】

＜最適化部による処理の結果＞
次に、最適化部１４０１による処理の結果について説明する。図１５は、最適化部による処理結果の一例を説明するための図である。

【0149】

このうち、図１５（ａ）は、最適化部１４０１が多目的遺伝的アルゴリズムを用いて処理を行った場合の探索結果を示している。図１５（ａ）において、横軸はコストを、縦軸はＡＰＦを示している。また、図１５（ａ）において、白長丸は、全ての説明変数（各部品の種別及び運転条件の全ての組み合わせ）について設計支援装置１１０により算出されたコスト及びＡＰＦを示したものである。具体的には、各部の種別及び運転条件の組み合わせごとに、対応するコスト及びＡＰＦの位置に白丸をプロットしたのち、縦方向に連なる一塊の白丸群について、白長丸として示したものである。

【0150】

例えば、同じコストでＡＰＦが異なる複数の白丸を示した白長丸は、各部品の種別が同じであるため、コストは同じであるが、運転条件が異なるため、ＡＰＦが異なる結果となっている。

【0151】

一方、図１５（ａ）において黒四角は、多目的遺伝的アルゴリズムを用いて処理を行った際に探索された説明変数のもとで、設計支援装置１１０により算出されたコスト及びＡＰＦを示している。

【0152】

図１５（ａ）によれば、最適化部１４０１が多目的遺伝的アルゴリズムを用いることで、コストが最小で、ＡＰＦが最大となる説明変数（各部品の最適な種別及び最適な運転条件の組み合わせ）を、少ない探索回数で探索することができる。

【0153】

また、図１５（ｂ）は、最適化部１４０１が多目的焼きなまし法を用いて処理を行った場合の探索結果を示している。図１５（ｂ）において、横軸はコストを、縦軸はＡＰＦを示している。また、図１５（ｂ）において、白長丸は、全ての説明変数（各部品の種別及び運転条件の全ての組み合わせ）について設計支援装置１１０により算出されたコスト及びＡＰＦを示している。一方、図１５（ｂ）において黒四角は、多目的焼きなまし法を用いて処理を行った際に探索された説明変数のもとで、設計支援装置１１０により算出されたコスト及びＡＰＦを示している。

【0154】

図１５（ｂ）によれば、最適化部１４０１が焼きなまし法を用いることで、取りこぼしなく、最適な説明変数を探索することができる。

【0155】

＜まとめ＞
以上の説明から明らかなように、第２の実施形態に係る設計支援システム１００は、
・多目的遺伝的アルゴリズム、多目的焼きなまし法を用いることにより、最適な説明変数を探索する。

【0156】

これにより、第２の実施形態に係る設計支援システム１００によれば、上記第１の実施形態と同様の効果を享受しつつ、更に、最適な説明変数を効率的に探索することができる。

【0157】

［その他の実施形態］
上記第１の実施形態では、最適な説明変数を探索する際、ユーザが各部品の種別及び運転条件を選択指示するものとして説明した。しかしながら、操作端末１２０では、例えば、はじめに各部品の種別及び運転条件の全ての組み合わせが列記された組み合わせリストを生成してもよい。そして、操作端末１２０では、組み合わせリストに記載された全ての組み合わせについて、設計支援装置１１０に順次送信することで、性能指標の算出結果を受信してもよい。更に、操作端末１２０では、受信した性能指標の算出結果の中から、目標スペックを充足する１または複数の説明変数をユーザに表示してもよい。

【0158】

また、上記第２の実施形態では、最適化部１４０１が多目的遺伝的アルゴリズムまたは多目的焼きなまし法を用いて最適な説明変数を探索する場合について説明した。しかしながら、最適化部１４０１が最適な説明変数を探索するのに用いるアルゴリズムは、多目的遺伝的アルゴリズムまたは多目的焼きなまし法に限定されない。例えば、最適化部１４０１は、実験計画法を用いて最適な説明変数を探索してもよい。

【0159】

また、上記第２の実施形態では、最適化部１４０１を操作端末１４００において実現する場合について説明した。しかしながら、最適化部１４０１は、設計支援装置１１０において実現されてもよい。

【0160】

つまり、図１及び図１４で示したシステム構成は一例であり、操作端末１２０、１４００において実現される機能の一部は、設計支援装置１１０において実現されてもよい。また、反対に、設計支援装置１１０において実現される機能の一部は、操作端末１２０、１４００において実現されてもよい。同様に、設計支援装置１１０に格納された各格納部のうちの一部の格納部は、操作端末１２０において格納されてもよい。

【0161】

あるいは、設計支援装置１１０と、操作端末１２０または１４００とは、一体の装置として構成されてもよい。

【0162】

また、上記各実施形態では、説明変数の入力回数が所定の閾値以上となった場合に、多目的最適化処理を終了する構成としたが、多目的最適化処理の終了条件はこれに限定されない。例えば、性能指標の算出結果が、いずれも、目標スペックを充足したと判定された場合に、多目的最適化処理を終了するように構成してもよい。つまり、設計支援装置１１０は、目標スペックを充足する説明変数が見つかるまで、探索を繰り返すように構成されてもよい。

【0163】

また、上記各実施形態では、シミュレーション部１１２が、
・冷凍サイクル算出モデル５２１、
・送風性能算出モデル５２２、
・配管振動算出モデル５２３、
・放熱器サイズ算出モデル５２４、
・ファン騒音算出モデル５２５、
・圧縮機騒音算出モデル５２６、
・コスト算出モデル５２７、
・インバータ損失算出モデル５３１、
を有するものとして説明した。しかしながら、シミュレーション部１１２は、上記８個のモデルのうちの少なくとも１つが含まれていればよい。

【0164】

また、上記各実施形態では、目的変数出力部１１３が、
・コスト算出モデル５２７より通知されたコスト、
・冷房ＣＯＰ／暖房ＣＯＰ算出部５２８より入力された冷房ＣＯＰ／暖房ＣＯＰ、
・ＡＰＦ算出部５２９より入力されたＡＰＦ、
・運転音算出部５３０より入力された運転音、
を出力する場合について説明した。しかしながら、目的変数出力部１１３は、例えば、上記４個の性能指標のうちの、コスト算出モデル５２７より通知されたコスト、ＡＰＦ算出部５２９より通知されたＡＰＦのみを出力するように構成してもよい。

【0165】

また、上記各実施形態では、操作端末１２０が１台であるとして説明したが、設計支援システム１００において、設計支援装置１１０に接続される操作端末は複数台であってもよい。

【0166】

また、上記各実施形態では、設計支援装置１１０が単体で設計支援プログラムを実行するものとして説明した。しかしながら、設計支援装置１１０は、例えば、複数台のコンピュータにより構成されてもよく、それぞれに設計支援プログラムをインストールすることで、設計支援プログラムが、分散コンピューティングの形態で実行されてもよい。

【0167】

以上、実施形態を説明したが、特許請求の範囲の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。

【符号の説明】

【0168】

１００ ：設計支援システム
１１０ ：設計支援装置
１１１ ：説明変数取得部
１１２ ：シミュレーション部
１１３ ：目的変数出力部
１２０ ：操作端末
１２１ ：入力部
１２２ ：表示部
４００ ：設計支援画面
５１１ ：種別取得部
５１２ ：運転条件取得部
５２１ ：冷凍サイクル算出モデル
５２２ ：送風性能算出モデル
５２３ ：配管振動算出モデル
５２４ ：放熱器サイズ算出モデル
５２５ ：ファン騒音算出モデル
５２６ ：圧縮機騒音算出モデル
５２７ ：コスト算出モデル
５２８ ：冷房ＣＯＰ／暖房ＣＯＰ算出部
５２９ ：ＡＰＦ算出部
５３０ ：運転音算出部
１４００ ：操作端末
１４０１ ：最適化部

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図3D】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】