(57)【要約】【課題】熱交換器の複雑な冷媒回路パターンをコンピュータ上の小さいメモリ容量で表すことを可能とするメモリ構造を提案すること。【解決手段】０（ゼロ）番の番号を付した注入口チューブと、１〜Ｎ番までの番号を付したＮ本のチューブと、Ｎ＋１番の番号を付した吐き出し口チューブとからなり、前記注入口チューブがｍ個のパスに分岐する冷媒回路の接続関係を記憶する冷媒回路パターンの記憶装置であって、ｍ＋Ｎ個の１次元整数配列スペースを設け、１〜ｍ番目までの配列スペースに対しては前記注入口チューブから分岐したｍ個のパスの接続先チューブ番号を記憶させ、ｍ＋１〜ｍ＋Ｎまでの配列スペースに対しては前記１〜Ｎ番までの番号を付したチューブのそれぞれの接続先チューブ番号を記憶させる記憶手段を備えた。【選択図】図１
2008250896.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
０（ゼロ）番の番号を付した注入口チューブと、１〜Ｎ番までの番号を付したＮ本のチューブと、Ｎ＋１番の番号を付した吐き出し口チューブとからなり、前記注入口チューブがｍ個のパスに分岐する冷媒回路の接続関係を記憶する冷媒回路パターンの記憶装置であって、ｍ＋Ｎ個の１次元整数配列スペースを設け、１〜ｍ番目までの配列スペースに対しては前記注入口チューブから分岐したｍ個のパスの接続先チューブ番号を記憶させ、ｍ＋１〜ｍ＋Ｎまでの配列スペースに対しては前記１〜Ｎ番までの番号を付したチューブのそれぞれの接続先チューブ番号を記憶させる記憶手段を備えたことを特徴とする冷媒回路パターンの記憶装置。
【請求項２】
０（ゼロ）番の番号を付した吐き出し口チューブと、１〜Ｎ番までの番号を付したＮ本のチューブと、Ｎ＋１番の番号を付した注入口チューブとからなり、前記吐き出し口チューブがｍ個のパスに分岐する冷媒回路の接続関係を記憶する冷媒回路パターンの記憶装置であって、ｍ＋Ｎ個の１次元整数配列スペースを設け、１〜ｍ番目までの配列スペースに対しては前記吐き出し口チューブから分岐したｍ個のパスの接続先チューブ番号を記憶させ、ｍ＋１〜ｍ＋Ｎまでの配列スペースに対しては前記１〜Ｎ番までの番号を付したチューブのそれぞれの接続先チューブ番号を記憶させる記憶手段を備えたことを特徴とする冷媒回路パターンの記憶装置。
【請求項３】
０（ゼロ）番の番号を付した注入口チューブと、１〜Ｎ番までの番号を付したＮ本のチューブと、Ｎ＋１番の番号を付した吐き出し口チューブとからなり、前記注入口チューブがｍ個のパスに分岐し且つ内部合流を有する熱交換器の冷媒回路パターンの生成方法であって、
ｍ＋Ｎ個の１次元整数配列スペースを設け、１〜ｍ番目までの配列スペースに対して、前記注入口チューブから分岐したｍ個のパスの接続先チューブ番号をそれぞれ１〜Ｎ番の中から無作為に選択して記憶させる第１のステップと、
ｍ＋１〜ｍ＋Ｎまでの配列スペースから無作為に選択して、予め設定された吐き出し口チューブのパス数と同数の前記配列スペースを吐き出し口チューブとなるように決定して同配列スペースにＮ＋１番を記憶させる第２のステップと、
ｍ＋１〜ｍ＋Ｎまでの配列スペースのうちまだチューブ番号が記憶されていない配列スペースから無作為に選択して、予め設定された内部合流点の個数と同数の合流点が生じるように合流チューブ番号を決定して記憶させる第３のステップと、
ｍ＋１〜ｍ＋Ｎまでの配列スペースのうちまだチューブ番号が記憶されていない全ての前記配列スペースに対して、１〜Ｎ番の中からまだ使用されていないチューブ番号を無作為に選択して記憶させる第４のステップとによって、
冷媒回路パターンを発生させることを特徴とする冷媒回路パターンの生成方法。
【請求項４】
０（ゼロ）番の番号を付した吐き出し口チューブと、１〜Ｎ番までの番号を付したＮ本のチューブと、Ｎ＋１番の番号を付した注入口チューブとからなり、前記吐き出し口チューブがｍ個のパスに分岐し且つ内部分岐を有する熱交換器の冷媒回路パターンの生成方法であって、
ｍ＋Ｎ個の１次元整数配列スペースを設け、１〜ｍ番目までの配列スペースに対して、前記吐き出し口チューブから分岐したｍ個のパスの接続先チューブ番号をそれぞれ１〜Ｎ番の中から無作為に選択して記憶させる第１のステップと、
ｍ＋１〜ｍ＋Ｎまでの配列スペースから無作為に選択して、予め設定された注入口チューブのパス数と同数の前記配列スペースを注入口チューブとなるように決定して同配列スペースにＮ＋１番を記憶させる第２のステップと、
ｍ＋１〜ｍ＋Ｎまでの配列スペースのうちまだチューブ番号が記憶されていない配列スペースから無作為に選択して、予め設定された内部分岐点の個数と同数の分岐点が生じるように分岐チューブ番号を決定して記憶させる第３のステップと、
ｍ＋１〜ｍ＋Ｎまでの配列スペースのうちまだチューブ番号が記憶されていない全ての前記配列スペースに対して、１〜Ｎ番の中からまだ使用されていないチューブ番号を無作為に選択して記憶させる第４のステップとによって、
冷媒回路パターンを発生させることを特徴とする冷媒回路パターンの生成方法。
【請求項５】
内部合流または内部分岐の有無を判定する第５のステップを前記第２のステップと前記第３のステップの間に設け、前記第５のステップにより内部合流または内部分岐がないと判断された場合は前記第３のステップをスキップすることを特徴とする請求項３又は４記載の冷媒回路パターンの生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器の最適化のためのシミュレーションにおいて必要となる冷媒回路パターンについてのメモリ構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
フィン付きチューブ熱交換器は、冷凍システムにおけるエバポレーター（蒸発器）やコンデンサー（凝縮器）として広く応用されている。熱交換器の性能はその熱交換量によって評価されるが、基本的には全体寸法及び使用されるチューブの本数に比例するものであると言える。しかし、全体寸法及び使用されるチューブの本数は製品の構造によって制限されることから、同一の全体寸法及びチューブ本数内において、その冷媒回路（以下、ＲＣ）を変更して熱交換器の最適化が検討される。このＲＣの変更は熱交換器の性能に顕著な影響をもたらすものであり、重要な検討事項である。
【０００３】
熱交換器の最適化にあたっては、ＲＣの全ての組合せについて検討して最適なＲＣを選択することが最も好ましいが、ＲＣの組合せの総数は、そのチューブ本数が増加するに連れて爆発的に増加するため、全ての組合せについて実験解析法又は数値解析法を使用してマニュアルで調査することは不可能である。そこで、コンピュータを用いたシミュレーションの手法が求められている。
【０００４】
熱交換器のシミュレータとしては、本出願人が既に提案した特許文献１が挙げられる。この特許文献１に記載の熱交換器のシミュレータは、分割したチューブ間の接続関係を明確にするとともに各ＣＶ（コントロールボリューム）の情報を簡単に記憶可能なメモリ構造を採用するとともに、すべてのＣＶの支配方程式を解く場合に解が収束し易くかつシミュレーション時間のかからないアルゴリズムを使用したものである。
この特許文献１によれば、隣接マトリクスを用いたメモリ構造を採用することで、接続関係と密接な関係にある情報をその接続関係を表した状態のまま記憶させることを可能にし、その後のデータ利用などの際には、必要な接続部分の情報を簡単に読み出して利用することを可能にした。
また、従来の局所交互反復アルゴリズムにおける３段階のネスト構造を全体交互反復アルゴリズムにおいて２段階に変更することにより、全体としての計算時間を約１／１２〜１／２００に短縮することを可能にした。
【０００５】
この特許文献１は、与えられたＲＣパターンについての熱交換量を求める際には計算時間の大幅な短縮という効果が得られるものであったが、ＲＣの全ての組合せについて特許文献１を適用しようとすると、膨大な数の組合せについてそれぞれ計算する必要があるため、１つずつの計算が特許文献１の手法により短縮されたとしても、全ての組合せについて計算させるのは現実的ではない。例えば、２４チューブ熱交換器を採用すると、約３×１０２３の組合せのＲＣパターンが存在するため、これを１つ１つ計算させて熱交換量を比較するのは不可能である。
【０００６】
最適なＲＣパターンを得るためのものとして、特許文献２が提案されている。この特許文献２には、熱回路網モデルに基づいて熱交換量が最大となる配管パターンを検索する熱交換量推定装置が提案されている。この特許文献２に記載された熱交換量推定装置では、配管パターンの全数を検索する手法以外に、焼きなまし法又は遺伝的アルゴリズムを採用して最適な配管パターンを検索する手法も採用可能であることが示唆されている。
【特許文献１】特開２００５−１４７４２２号公報
【特許文献２】特開２００４−２５２６５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
遺伝的アルゴリズムは、既に様々な分野で運用されており、いくつかの分野においては組合せ最適化問題に対して良い結果をもたらしている。しかし、ＲＣの複雑さにより、ＲＣ最適化のために遺伝的アルゴリズムを直接的に適用することは出来ない。例えば、最適ＲＣを設計する場合には、注入口と吐き出し口のパス数や位置、内部の合流／分岐点など、同時に多くの要素を考慮しなければならない。
【０００８】
フィン付きチューブ熱交換器のＲＣ最適化に遺伝的アルゴリズムを適用するためには、少なくとも次の４つの問題を克服しなければならない。
（１）ＲＣを表現する方法
ＲＣパターンの表現法は、異なったＲＣを識別でき、遺伝演算を実行するコンピュータに対してただ簡単であるだけではなく、メモリスペースの節約ができ、デコード（コンピュータで計算するためのデータの読み出し）がし易いということでなければならない。
（２）自動的に実行可能なＲＣを発生する方法
最適化演算のプロセスにおける実行可能な初期のＲＣパターンだけでなく、新しい実行可能なＲＣパターンも自動的に発生されなければならない。ここで、実行可能なＲＣパターンとは、実際の熱交換器として実現可能なＲＣパターンのことである。
（３）遺伝演算子によって発生した実行不可能な解決法を避ける方法
従来の遺伝演算子をそのまま適用すると、実行不可能なＲＣパターンが容易に作り出されてしまうため、実行不可能なＲＣパターンを避けるよう対策が取られなければならない。
（４）最適化のスピードを向上するために効率の良い遺伝演算子を開発する方法
計算時間が長すぎる最適化プロセスは実用化に耐えられないため、より効率的な遺伝演算子を開発しなければならない。
【０００９】
以上のように、フィン付きチューブ熱交換器のＲＣ最適化に遺伝的アルゴリズムを適用するためには、複数の問題点を解決するための工夫が必要であるが、特許文献２においては、その具体的解決策については記載されていない。前記（１）の通り、遺伝的アルゴリズムにおける「選択」「クロスオーバー（交叉）」「突然変異」等の操作を適切に行うためには、これらの操作に適したメモリ構造を採用する必要があるが、特許文献２において具体的なメモリ構造の説明はされていない。
【００１０】
また、特許文献１において、二次元隣接マトリクスによってフィン付きチューブ熱交換器のＲＣパターンを表すメモリ構造が提案されているが、遺伝的アルゴリズムにおいて多数のＲＣパターンを表現するために使用するにはメモリ容量が大きすぎ、保存スペースに多くのコストがかかってしまう。また、遺伝的アルゴリズムを適用する際に二次元隣接マトリクスを使用したのでは、デコード時間がかかり過ぎるという問題がある。
例えば、チューブＮ本を含むＲＣを取り上げると、少なくとも（Ｎ＋２）×（Ｎ＋２）通りの整数スペースが隣接マトリクスの保存のために必要であり、また、少なくとも、隣接マトリクスに準じた冷媒の流れをたどるために（Ｎ＋２）×（Ｎ＋２）倍の検索動作が必要である。保存スペースとデコード時間は、ＲＣ数が増加すると急速に増加する恐れがある。さらに、わずかな隣接マトリクスの変更であっても、ＲＣでの実行不可能なチューブ接続となってしまう恐れがあるため、遺伝的アルゴリズムにおける「選択」「クロスオーバー（交叉）」「突然変異」等の操作によって隣接マトリクスを操作することは難しい。よって、隣接マトリクスは、遺伝的アルゴリズムでＲＣを表すことに適していない。
【００１１】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、フィン付きチューブ熱交換器のＲＣ最適化に遺伝的アルゴリズムを適用するために、複雑なＲＣパターンをコンピュータ上の小さなメモリ容量で表すことを可能とするメモリ構造を提案し、かつ、このメモリ構造によって新しい実行可能なＲＣパターンを自動的に発生させる手法を提案することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の請求項１は、０（ゼロ）番の番号を付した注入口チューブと、１〜Ｎ番までの番号を付したＮ本のチューブと、Ｎ＋１番の番号を付した吐き出し口チューブとからなり、前記注入口チューブがｍ個のパスに分岐する冷媒回路の接続関係を記憶する冷媒回路パターンの記憶装置であって、ｍ＋Ｎ個の１次元整数配列スペースを設け、１〜ｍ番目までの配列スペースに対しては前記注入口チューブから分岐したｍ個のパスの接続先チューブ番号を記憶させ、ｍ＋１〜ｍ＋Ｎまでの配列スペースに対しては前記１〜Ｎ番までの番号を付したチューブのそれぞれの接続先チューブ番号を記憶させる記憶手段を備えたことを特徴とする冷媒回路パターンの記憶装置である。
【００１３】
本発明の請求項２は、０（ゼロ）番の番号を付した吐き出し口チューブと、１〜Ｎ番までの番号を付したＮ本のチューブと、Ｎ＋１番の番号を付した注入口チューブとからなり、前記吐き出し口チューブがｍ個のパスに分岐する冷媒回路の接続関係を記憶する冷媒回路パターンの記憶装置であって、ｍ＋Ｎ個の１次元整数配列スペースを設け、１〜ｍ番目までの配列スペースに対しては前記吐き出し口チューブから分岐したｍ個のパスの接続先チューブ番号を記憶させ、ｍ＋１〜ｍ＋Ｎまでの配列スペースに対しては前記１〜Ｎ番までの番号を付したチューブのそれぞれの接続先チューブ番号を記憶させる記憶手段を備えたことを特徴とする冷媒回路パターンの記憶装置である。
【００１４】
本発明の請求項３は、０（ゼロ）番の番号を付した注入口チューブと、１〜Ｎ番までの番号を付したＮ本のチューブと、Ｎ＋１番の番号を付した吐き出し口チューブとからなり、前記注入口チューブがｍ個のパスに分岐し且つ内部合流を有する熱交換器の冷媒回路パターンの生成方法であって、ｍ＋Ｎ個の１次元整数配列スペースを設け、１〜ｍ番目までの配列スペースに対して、前記注入口チューブから分岐したｍ個のパスの接続先チューブ番号をそれぞれ１〜Ｎ番の中から無作為に選択して記憶させる第１のステップと、ｍ＋１〜ｍ＋Ｎまでの配列スペースから無作為に選択して、予め設定された吐き出し口チューブのパス数と同数の前記配列スペースを吐き出し口チューブとなるように決定して同配列スペースにＮ＋１番を記憶させる第２のステップと、ｍ＋１〜ｍ＋Ｎまでの配列スペースのうちまだチューブ番号が記憶されていない配列スペースから無作為に選択して、予め設定された内部合流点の個数と同数の合流点が生じるように合流チューブ番号を決定して記憶させる第３のステップと、ｍ＋１〜ｍ＋Ｎまでの配列スペースのうちまだチューブ番号が記憶されていない全ての前記配列スペースに対して、１〜Ｎ番の中からまだ使用されていないチューブ番号を無作為に選択して記憶させる第４のステップとによって、冷媒回路パターンを発生させることを特徴とする冷媒回路パターンの生成方法である。
【００１５】
本発明の請求項４は、０（ゼロ）番の番号を付した吐き出し口チューブと、１〜Ｎ番までの番号を付したＮ本のチューブと、Ｎ＋１番の番号を付した注入口チューブとからなり、前記吐き出し口チューブがｍ個のパスに分岐し且つ内部分岐を有する熱交換器の冷媒回路パターンの生成方法であって、
ｍ＋Ｎ個の１次元整数配列スペースを設け、１〜ｍ番目までの配列スペースに対して、前記吐き出し口チューブから分岐したｍ個のパスの接続先チューブ番号をそれぞれ１〜Ｎ番の中から無作為に選択して記憶させる第１のステップと、ｍ＋１〜ｍ＋Ｎまでの配列スペースから無作為に選択して、予め設定された注入口チューブのパス数と同数の前記配列スペースを注入口チューブとなるように決定して同配列スペースにＮ＋１番を記憶させる第２のステップと、ｍ＋１〜ｍ＋Ｎまでの配列スペースのうちまだチューブ番号が記憶されていない配列スペースから無作為に選択して、予め設定された内部分岐点の個数と同数の分岐点が生じるように分岐チューブ番号を決定して記憶させる第３のステップと、ｍ＋１〜ｍ＋Ｎまでの配列スペースのうちまだチューブ番号が記憶されていない全ての前記配列スペースに対して、１〜Ｎ番の中からまだ使用されていないチューブ番号を無作為に選択して記憶させる第４のステップとによって、冷媒回路パターンを発生させることを特徴とする冷媒回路パターンの生成方法である。
【００１６】
本発明の請求項５は、請求項３又は４に加えて、内部合流または内部分岐の有無を判定する第５のステップを前記第２のステップと前記第３のステップの間に設け、前記第５のステップにより内部合流または内部分岐がないと判断された場合は前記第３のステップをスキップすることを特徴とする冷媒回路パターンの生成方法である。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１記載の発明によれば、内部合流のある冷媒回路、若しくは、内部合流も内部分岐も無い冷媒回路について、その冷媒回路パターンを１次元整数配列によって表現することが可能となり、この形式によるメモリ構造を採用することで、遺伝的アルゴリズムを適用する際に複雑なＲＣパターンをコンピュータ上の小さいメモリ容量で表すことが可能となり、その検索時間も大幅に短縮することが可能となる。また、この１次元整数配列は簡単な表記によってＲＣパターンを表すことが出来るため、遺伝的アルゴリズムにおける「選択」「クロスオーバー（交叉）」「突然変異」等の操作を実行し易い。
【００１８】
請求項２記載の発明によれば、内部分岐のある冷媒回路、若しくは、内部合流も内部分岐も無い冷媒回路についても、その冷媒回路パターンを１次元整数配列によって表現することが可能となり、１次元整数配列によるメモリ構造を採用することで、内部分岐のある冷媒回路についても請求項１と同様の効果を有する。
【００１９】
請求項３記載の発明によれば、内部合流のある冷媒回路、若しくは、内部合流も内部分岐も無い冷媒回路について、新しい実行可能な冷媒回路パターンを１次元整数配列によって自動的に生成することが可能となるため、遺伝的アルゴリズムの適用が容易となる。
【００２０】
請求項４記載の発明によれば、内部分岐のある冷媒回路、若しくは、内部合流も内部分岐も無い冷媒回路について、新しい実行可能な冷媒回路パターンを１次元整数配列によって自動的に生成することが可能となるため、遺伝的アルゴリズムの適用が容易となる。
【００２１】
請求項５記載の発明によれば、内部合流または内部分岐の有無を判定する第５のステップを前記第２のステップと前記第３のステップの間に設け、前記第５のステップにより内部合流または内部分岐がないと判断された場合は前記第３のステップをスキップするようにしたので、内部合流も内部分岐も無いＲＣパターンについても自動的に生成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明による冷媒回路パターンに関するメモリ構造は、注入口チューブの本数をｍ本とし、予め１〜Ｎ番までの番号を付した合計Ｎ本のチューブによって構成し、かつ、吐き出し口チューブの番号をＮ＋１番とした熱交換器を表現するためのメモリ構造であって、ｍ＋Ｎ個の配列スペースを設け、１〜ｍまでの配列スペースに対しては、注入口チューブの接続先チューブ番号を記憶させ、ｍ＋１〜ｍ＋Ｎまでの配列スペースに対しては、１〜Ｎ番までの番号を付したチューブのそれぞれの接続先のチューブ番号を記憶させて構成した１次元整数配列によって、内部分岐のない熱交換器についての冷媒回路パターンを表現するようにしたことを特徴とする。以下、詳細に説明を行う。
【実施例１】
【００２３】
本発明の実施例について図面に基づいて説明を行う。図１に示すのは、本発明が適用されるフィン付きチューブ熱交換器の一例としてその構成を表した前面図である。この図１に示すフィン付きチューブ熱交換器は、１２段×２列の計２４本のチューブによって構成されており、注入口（ｉｎｌｅｔ）パス数が４つで、吐き出し口（ｏｕｔｌｅｔ）パス数が２つで構成されている。本発明は、この図１のような構造のフィン付きチューブ熱交換器を含め、様々な種類の熱交換器を表現でき、かつ簡単に表現可能なメモリ構造に関するものである。
【００２４】
適切なＲＣ表現方法は、フィン付きチューブ熱交換器の殆どの種類を記述できるものでなければならないが、内部において分岐と合流の両方が混在する熱交換器は滅多に無いため、少なくとも、（１）内部に合流があるもの、若しくは、内部に分岐も合流もないもの、（２）内部に分岐があるもの、の２つの場合については表現可能である必要がある。このうち、図１と同様の（１）内部に合流があるもの、若しくは、内部に分岐も合流もないものを表現する場合について先に説明する。
【００２５】
本発明においては、ＲＣパターンを表すために、以下に示す１次元整数配列を採用する。
Ｘ＝｛ｘ１，ｘ２，・・・，ｘｍ，ｘｍ＋１，ｘｍ＋２，・・・，ｘｍ＋Ｎ｝  …（１）
ここで、ｍは、内部分岐のない熱交換器に対する注入口パス数、又は、内部分岐のある熱交換器に対する吐き出し口パス数であり、ｘ１，ｘ２，…，ｘｍ＋Ｎは、チューブ番号の配列である。以下、この１次元整数配列について詳細に説明する。
【００２６】
先ず、図１に示すように、全てのチューブに番号を付す必要がある。図１と同様に、ｉ列×ｊ行の熱交換器の前面部における左下のチューブから上に向かって順に１から番号を付していき、その行の一番上まで付したら、次に隣の行の最下部のチューブから上に向かって順に番号を付す。このようにして全てのチューブに対して１〜Ｎまでの番号を付す。そして、チューブが集まる注入口と吐き出し口は、それぞれ、０とＮ＋１が付番されている。図１においては、左下のチューブから上に向かって順に１から１２まで番号が付され、２行目は１３から２４までの番号が付され、注入口が０番、吐き出し口が２５番となっている。
【００２７】
内部分岐のない熱交換器に対しては、“ｘ１，ｘ２，…，ｘｍ”の整数“ｍ”は、注入チューブの番号を示し、“ｘｍ＋１，ｘｍ＋２，・・・，ｘｍ＋Ｎ”は、チューブ＃１，＃２，・・・，＃Ｎの末端に接続されるチューブの番号を示している。内部分岐のない熱交換器の場合、ＲＣのチューブ接続は、＃０→＃ｘ１，＃０→＃ｘ２，・・・，＃０→# ｘｍ，＃１→ ＃ｘｍ＋１，＃２→＃ｘｍ＋２，・・・，＃Ｎ→＃ｘｍ＋Ｎ；の“Ｘ”から得られる。
【００２８】
次に、前記式（１）の１次元整数配列を用いて図１に示す熱交換器を表した場合について、図２（ａ）の表を用いて説明する。図２（ａ）に示すように、先ず、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．２８までからなる配列スペースが定義される。これは、図１の熱交換器は注入口パス数が４つであるためｍ＝４となり、かつ、２４本のチューブによって構成されていることから、４＋２４＝２８として配列数が決定される。この配列のうち、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４までは注入口から接続されるチューブ番号を表すために使用され、Ｎｏ．５〜Ｎｏ．２８まではチューブ番号が１〜２４までの各チューブが次にどのチューブに接続されるかを表すために使用される。このとき、吐き出し口に接続されるチューブには２５番が表記される。このようにして表された最終的な１次元整数配列Ｘ１が図１の熱交換器を表した１次元整数配列となる。
【００２９】
この１次元整数配列Ｘ１によって、各チューブが次にどのチューブに接続されるかが表現されるため、この１次元整数配列Ｘ１を辿ることによって熱交換器の全ての経路が表現されることになる。また、図１における１１番チューブ及び１６番チューブの入り口部分のように内部合流がある場合であっても、これを的確に表現することが出来る。図２（ｂ）に示すように、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４の注入口チューブから順を追って経路を辿っていくと、４つの熱交換器の経路が全て表現されていることが分かる。
【００３０】
図１に示す熱交換器は内部合流がある場合の例であり、この場合には注入口側から吐き出し口側に向かって順に経路を表したが、前記（２）内部に分岐があるもの、について１次元整数配列を用いて表現する場合には、吐き出し口側から注入口側に向かって逆向きに経路を表して適用する。
すなわち、内部分岐のある熱交換器に対しては、“ｘ１，ｘ２，…，ｘｍ”の整数“ｍ”は、吐き出しチューブの番号を示し、“ｘｍ＋１，ｘｍ＋２，・・・，ｘｍ＋Ｎ”は、チューブ＃１，＃２，・・・，＃Ｎの前端に接続されるチューブの番号を示すことになる。
内部分岐のある熱交換器の場合、ＲＣのチューブ接続は、＃ｘ１→＃（Ｎ＋１），＃ｘ２→ ＃（Ｎ＋１），・・・，＃ｘｍ→＃（Ｎ＋１），＃ｘｍ＋１→＃１，＃ｘｍ＋２→＃２，・・・，＃ｘｍ＋Ｎ→＃Ｎ；の“Ｘ”から得られる。
【００３１】
この１次元整数配列を用いたＲＣ表現方法には、２つの優位性がある。第１の優位性は、冷媒流動追跡を簡単で明確に記述することが出来ることである。
第２の優位性は、コンピュータメモリの容量とデコード時間の両方を節約出来ることである。“Ｎ”チューブを持つ熱交換器のＲＣを記述するために、１次元整数配列には、（Ｎ＋ｍ）の整数メモリスペースだけが必要である。これは、特許文献１で使用していた２次元隣接マトリクスで使用される（Ｎ＋２）×（Ｎ＋２）の整数メモリスペースと比較して多くのコンピュータメモリを節約出来るものである。また、配列に記憶させたＲＣの接続関係をデコードするために（Ｎ＋２）×（Ｎ＋２）倍の検索が必要な２次元隣接マトリクスに比べて、１次元整数配列は、（Ｎ＋ｍ）倍の検索が必要なだけである。
【００３２】
このような特徴を有する１次元整数配列を用いたメモリ構造を採用することにより、遺伝的アルゴリズムを適用する際に複雑なＲＣパターンをコンピュータ上の小さいメモリ容量で表すことが可能となり、その検索時間も大幅に短縮することが可能となる。また、この１次元整数配列は簡単な表記によってＲＣパターンを表すことが出来るため、遺伝的アルゴリズムにおける「選択」「クロスオーバー（交叉）」「突然変異」等の操作を実行し易い。
【実施例２】
【００３３】
前記実施例１においては、１次元整数配列を用いたメモリ構造について説明したが、遺伝的アルゴリズムを適用するにあたっては、１次元整数配列を用いて初期のＲＣパターンを表現するのみならず、新しい実行可能なＲＣパターンも自動的に発生させることができるものでなければならない。この実施例２においては、新しい実行可能なＲＣパターンも自動生成する方法について説明を行う。
【００３４】
新しいＲＣパターンを自動的に発生させることが難しい理由は、任意に発生させる手法を適用すると、１つの注入口と１つの吐き出し口だけがあるＲＣパターンを発生させる場合には問題なく使用出来るが、多数の注入口と吐き出し口のあるＲＣパターンを発生させる場合、実行不可能なＲＣパターンが容易に生成されてしまうからである。
多数の注入口と吐き出し口のあるＲＣパターンに対して、ＲＣ発生プロセスの間に適合しない実行不可能なＲＣパターンを解として容易に発生する理由は、実際の熱交換器ではチューブの接続に機械的な制約があるためである。
【００３５】
多数の注入口と吐き出し口のあるＲＣのチューブは、一般的には、共通チューブ、注入チューブ、吐き出しチューブ、内部合流又は分岐チューブの４種類に分けることが出来る。実用的なＲＣの接続は、次の制約を満たさなければならない。
（ａ）共通チューブには、１つの注入口と１つの吐き出し口しかないものとしなければならない。
（ｂ）注入チューブは、チューブ＃０から始まって、１つの共通チューブに接続されなければならない。ここで、共通チューブとは、熱交換器で共通部品として使用されるチューブのことで、例えばストレート管である。
（ｃ）すべての冷媒は、合流チューブの同じ終端に合流しなければならない、又は、分岐チューブの同じ終端から分岐しなければならない。
（ｄ）１つのチューブは、ＲＣ内で冷媒のループを避けるために、１回以上パスに現われてはならない。
【００３６】
上記の制約がＲＣ発生プロセスの間考慮されないならば、実行不可能なＲＣパターンが生じる可能性は高い。従って、自動的に実行可能なＲＣパターンを発生させるために、これらの制約を考慮するようにコンピュータを誘導しなければならない。今までにない新しいＲＣ発生方法は、異なった種類のチューブを識別し、有効な隣接チューブを検索するためにコンピュータを誘導するように開発された。
【００３７】
初めに、注入チューブ、吐き出しチューブ及び合流／分岐チューブを順次任意で決定する。それから、すべてのチューブがＲＣに含まれるまで、前に接続チューブのないそれらのチューブに対して有効な前チューブを任意に選択する。ここで、熱交換器の前面と背面を定義する。前面とは、熱交換器のチューブの一端側から見た面を表したものである。このとき、背面との区別をする意味としては、熱交換器には２本のチューブがＵ字状に折り返して構成されたＵ字管が採用される場合が多く、このときのＵ字部分が来る側を背面とし、チューブの先端部が来る側を前面部と定義する。
【００３８】
注入、吐き出し、合流／分岐チューブとそれらに隣接するチューブが、この順に正しく決定されていれば、実行不可能なＲＣパターンは発生しない。各段階の確率的演算は、発生したＲＣの多様性を保証する。内部分岐のないＲＣを発生させる方法は、次の１）〜４）のステップに示した通りである。Ｘの未決定部分は、ＲＣ発生プロセスの間で、Ｘの変化を明確に示すために“＊＊＊”として省略してある。
ステップ１）任意に、注入チューブを決定する：Ｘ＝｛ｘ１，ｘ２，・・・，ｘｍ，＊＊＊｝；
ステップ２）任意に、吐き出しチューブを決定する：Ｘ＝｛ｘ１，ｘ２，・・・，ｘｍ，＊＊＊，Ｎ＋１，＊＊＊，Ｎ＋１，＊＊＊｝；
ステップ３）任意に、合流チューブを決定する：Ｘ＝｛ｘ１，ｘ２，・・・，ｘｍ，＊＊＊，Ｎ＋１，＊＊＊，ｘｍ＋ｉ，＊＊＊，Ｎ＋１，＊＊＊，ｘｍ＋ｊ，＊＊＊｝（ｘｍ＋ｉ＝ｘｍ＋ｊ、ｉ，ｊは１〜Ｎの何れかで、かつ、ｉとｊは異なる値。すなわち、チューブ＃ｉとチューブ＃ｊは、チューブ＃ｘｍ＋ｉに集結されることを意味する。）；
ステップ４）前チューブの無いチューブ（＊部分）に対して有効な前チューブを選択する：Ｘ＝｛ｘ１，ｘ２，・・・，ｘｍ，ｘｍ＋１，・・・，Ｎ＋１，・・・，ｘｍ＋ｉ，・・・，Ｎ＋１，・・・，ｘｍ＋ｊ，・・・，ｘｍ＋Ｎ｝
【００３９】
内部分岐のあるＲＣを発生させる方法は、内部分岐のないＲＣ発生方法で、“Ｎ＋１”を“０”と置き換え、ＲＣを探索する方向を左右置き換え、そして、“合流”を“分岐”と置き換えて得ることが出来る。もし、内部合流／分岐の数がゼロとして設定されるならば、ステップ３）は飛ばされ、発生したＲＣは、内部合流や内部分岐を持たない。
【００４０】
例として、このＲＣパターンの自動発生方法である４つのステップによって図１に示す熱交換器のＲＣパターンが生成される場合について、図３を用いて説明する。先ず、ステップ１として、任意に注入チューブを決定する。ｍ＝４であるので、４本の注入チューブとして１、２、８及び１０番のチューブが選択されたものとする。次に、ステップ２として、任意に吐き出しチューブを決定する。吐き出し口パス数を２つとする場合には、２箇所に吐き出しチューブとして番号２５を設定する。ステップ３として、任意に合流チューブを決定する。４本の注入チューブに対して２つの吐き出しチューブとなっていることから、２箇所に内部合流点が必要となるため、１１番と１６番のチューブにおいて合流するものと設定する。最後に、ステップ４として、前チューブの無いチューブに対して有効な前チューブを選択する。図３のステップ３における“＊”部分に未だ選択されていないチューブ番号を設定していくことで、最終的に、ステップ４に示すような１次元整数配列Ｘ１を得ることが出来る。
【００４１】
なお、全てのチューブがＵ字管で構成されている場合には、背面側での接続関係は選択の余地無く決定されることになる。このようなＵ字管を使用している等の条件は、事前に条件として設定しておくことで、ランダムにＲＣパターンを発生させる際の拘束条件となる。
また、ステップ２とステップ３の間に内部合流又は内部分岐の有無を判断するステップ５を設け、例えば内部合流／分岐の数がゼロと設定されている場合、内部合流／分岐は無いものと判断して、上記のステップ３をスキップするようにしてもよい。
【００４２】
以上のようなＲＣパターンの自動生成方法を実際にハードウェア上で実現する場合には、例えば、図４に示すようなブロック構成が考えられる。この図４において、冷媒回路パターン生成部は、この実施例２で説明した方法により、ＲＣパターンを生成する処理を行う。記憶部は、内部に１次元整数配列を備えており、実施例１で説明したメモリ構造によってＲＣパターンを記憶し、また、前記冷媒回路パターン生成部によって新しく生成されたＲＣパターンを記憶する。演算部は、後述する実施例３において、最適ＲＣパターンの検索のために遺伝的アルゴリズムを適用する場合の実際の演算処理を行うためのものである。入力部、及び出力部は、外部との間でデータの入出力処理を行うためのものであり、他のシミュレータとのインターフェイスとしての機能も有する。これら各部の処理を制御するものとして、制御部が設けてある。
【実施例３】
【００４３】
本発明の実施例３について図面を用いて説明を行う。この実施例３は、最適ＲＣパターンを得るために遺伝的アルゴリズムを適用する場合の具体的手法に関するものである。先ず、大まかな流れについて、図５に示すフローチャートを用いて説明する。
【００４４】
図５において、先ず（S501）において、ＲＣパターンの読み込みを行う。ここで読み込むＲＣパターンは、１次元整数配列によって表現されており、図４に示すハードウェア構成図を例とすると、記憶部に格納された複数のＲＣパターンを演算部に読み込む。読み込んだＲＣパターン（母集団）について、（S502）において母集団の初期化を行う。その後、（S503）において補正演算子による補正を行う。次に、（S504）においてクロスオーバー法を適用し、その後、（S505）において補正演算子による補正を行う。さらに、（S506）において突然変異法を適用し、その後、（S507）において補正演算子による補正を行う。このようにして得られたＲＣパターンを（S508）において出力し、（S509）でその評価を行う。このようにして得られたＲＣパターンの集団（次世代集団）について、（S510）においてこれらが収束しているか否かを判別し、収束していない場合には、（S511）において再度ＲＣパターンを読み込んで、（S512）において選択処理を行った後に、（S504）〜（S510）のステップを収束するまで繰り返して、最適ＲＣパターンを得る。以下、このフローチャートにおける各処理の詳細について、図面を用いて説明を行う。
【００４５】
［オブジェクト指向型ＲＣ補正演算子］
実行不可能なＲＣパターンは、遺伝最適化演算のプロセスで発生される。現行のペナルティ法では、実行不可能なＲＣパターンの発生を完全に回避することは出来ない。従って、最適化演算のプロセスにおいて実行不可能なＲＣパターンが１つでも発生すると最適化演算プログラムは停止してしまうので、実行不可能なＲＣパターンの発生を完全に回避するためには現行のペナルティ法は不適切である。しかしながら、実行不可能なＲＣパターンには、まだより良好な遺伝子を含んでいる可能性があるため、全ての実行不可能なＲＣパターンを完全に拒絶してしまうと、最適なＲＣパターンに辿り着かないおそれがある。
【００４６】
従って、遺伝的アルゴリズムでの実行不可能なＲＣパターンを回避するには、実行不可能なＲＣパターンを変更し、修正することがより良い解決法である。実施例３においては、５つの補正演算子が実行不可能なＲＣパターンをチェックし、修正するために開発された。
補正演算子（１）サブループを判断し、修正する。サブループは、適切位置で破棄され、最短パスに追加される。
補正演算子（２）注入口と吐き出し口の数を判断し、修正する。注入口／吐き出し口数が期待値よりも少なければ、残りのチューブ数は、注入／吐き出しチューブとして任意に設定される。そして、注入口／吐き出し口数が期待値よりも多ければ、残りの注入／吐き出しチューブ数は、最短パスの端末に任意に挿入される。
補正演算子（３）注入チューブと吐き出しチューブの位置を判断し、修正する。注入チューブと吐き出しチューブの位置は、1つのパスの中央にあってはならない。そして、注入／吐き出しチューブを含んでいる場合は、パスは注入／吐き出しチューブの位置の前で分岐される。
補正演算子（４）分岐／合流点で冷媒流動方向を判断し、修正する。1つのパスの上の分岐/合流位置は、この問題を避けるために、チューブの偶数位置の前方か後方に移動される。
補正演算子（５）製造者によって設定された境界状態に準じて、返しベンドの接続を判断し、修正する。ＲＣは、製造者によって設定された境界状態を満足するために変更される。
【００４７】
［ＲＣ最適化に対するオーダーメイドのＲＣ遺伝演算子］
従来の遺伝方法は、純然たる任意の遺伝演算を使用する。純然たる任意の遺伝演算子で、より悪いＲＣパターンとより良好なＲＣパターンには、発生される同じ確率がある。より悪いＲＣパターンは、最適化の進行が後退するかもしれない、それで、最適化スピードは遅い。最適化プロセスをスピードアップするため、より効果的なクロスオーバー法、突然変異方法および選択方法が必要である。
【００４８】
より良好なＲＣパターンが、クロスオーバープロセスの間で、いつも発生しているならば、最適化スピードは増加するかもしれない。
どん欲なクロスオーバー法は、２つの選択された個別の親からのより良好な遺伝子をどん欲に引き継ぐことによって、いつも良好な子ＲＣパターンを発生することが出来る。しかし、実行可能なＲＣ子ＲＣパターンを発生するためにいくつかのオーダーメイドの改良が必要である。
【００４９】
ＲＣでのチューブ接続には、厳しい制約があり、そして、実行可能な個別の子ＲＣを発生するために、クロスオーバープロセスの間で守られなければならない。非有効のクロスオーバー法は、その制約を考慮しない。従って、特定のＲＣクロスオーバー法は、２つの選択された個別の親から、より良好で実行可能な個別の子を発生するために必要である。
【００５０】
初めに個別の親から、より良好で実行可能なチューブ接続を引き継ぐためにどん欲なクロスオーバー法を適用する。それから、個別の子（ＲＣ）で残っているチューブ接続を一様に発生するために、実行可能なＲＣでのチューブ接続の制約を考慮するＲＣ発生法を使用する。
【００５１】
最適化目的が、最短のジョイントチューブ長を得ること、そして、２つの選択された個別の親とそれらの子をそれぞれＰＡ、ＰＢ、ＯＡと仮定する。個別の親の注入口位置の情報を引き継ぐため、このどん欲なクロスオーバー演算子は、最初に、ＯＡの注入チューブとしてＰＡとＰＢの注入チューブを交互に選択する。それから、演算子は実行不可能な接続が生じるまでＯＡの各注入チューブから始めて、後続のチューブ（以下、後チューブ）をどん欲に検索する。もっと正確に言えば、ＯＡの1番目のパスの注入チューブ“ｔ”から始まる。それから、“ｔ”の後チューブが両方の親ＲＣに使われているかどうかをチェックする。もしそうだとしたら、共通の後チューブが選ばれる。さもなければ、それぞれの親での“ｔ”の後続のジョイントチューブ長を比較する。長い方が選ばれる場合で実行不可能な接続が取り込まれることがない限り、短い方が選ばれる。
【００５２】
また、長い方のものが実行不可能な接続に導入されるならば、“ｔ”の後チューブをチューブ＃（Ｎ＋１）として設定する。すべてのパスがチューブ＃（Ｎ＋１）で終わるまで、最初のパス上で実行されるものと同じステップが他のパス上でも繰り返される。そして、すべてのチューブがＲＣに接続されるまで、前チューブのないそれらのチューブに対する前チューブが一様に決定される。
【００５３】
最終的には、ＯＡは、前記補正演算子（１）〜（５）を使用してチェックされ、修正される。この方法の利点は、個別の親からどんな実行可能な接続も引き継ぐことはできない場合、子に他の接続を選ぶ自由と同様に、個別の２つの親からのより良好な遺伝子をどん欲に引き継ぐことが優先される。図６は、ＰＡとＰＢでどん欲なクロスオーバー法を概略的に示している。
【００５４】
例えば、選択されたＰＡとＰＢが以下の通りであると仮定する：
2008250896.tif 000003
ＰＡとＰＢに対するＲＣは、図７（ａ）と図７（ｂ）でそれぞれ示されている。
【００５５】
ステップ１：注入口をクロスオーバーに置く。
2008250896.tif 000004
【００５６】
ステップ２：どん欲なクロスオーバーは、ＯＡの第１パスの最後のチューブに対して後チューブを選択する。以下、（２．１）〜（２．５）は、ステップ２を詳細に分割した流れの順序を意味する。
【００５７】
（２．１）どん欲なクロスオーバーは、チューブ＃１６に対して後チューブを選択する：この場合、ｍ＝４、ＯＡ［１］＝１５、ＯＡ［ｍ＋１５］＝１６、しかし、ＯＡ［ｍ＋１６］＝＊。従って、現状では、チューブ＃１６は、第１パスの最後のチューブである。そして、チューブ＃１６に対して後チューブを選択しなければならない。ＰＡ［ｍ＋１６］＝５、ＰＢ［ｍ＋１６］＝１５とＬ１６−５＜Ｌ１６−１５として、チューブ＃５は、ＯＡのチューブ＃１６に対する後チューブとして選択される。
【００５８】
（２．２）どん欲なクロスオーバーは、チューブ＃５に対して後チューブを選択する：現在、チューブ＃５は、ＯＡの第１パスの最後のチューブである。ＰＡ［ｍ＋５］＝６とＰＢ［ｍ＋５］＝６の両方から、チューブ＃６は、ＯＡのチューブ＃５に対する後チューブとして選択される。
【００５９】
（２．３）どん欲なクロスオーバーは、チューブ＃６に対して後チューブを選択する：。現在、チューブ＃６は、ＯＡの第１パスの最後のチューブである。ＰＡ［ｍ＋６］＝１７とＰＢ［ｍ＋６］＝１７の両方から、チューブ＃１７は、ＯＡのチューブ＃６に対する後チューブとして選択される。
【００６０】
（２．４）どん欲なクロスオーバーは、チューブ＃１７に対して後チューブを選択する：現在、チューブ＃１７は、ＯＡの第１パスの最後のチューブである。ＰＡ［ｍ＋１７］＝１８とＰＢ［ｍ＋１７］＝１８の両方から、チューブ＃１８は、ＯＡのチューブ＃１７に対する後チューブとして選択される。
【００６１】
（２．５）どん欲なクロスオーバーは、チューブ＃１８に対して後チューブを選択する：現在、チューブ＃１７は、ＯＡの第１パスの最後のチューブである。ＰＡ［ｍ＋１８］＝２５とＰＢ［ｍ＋１８］＝９であることが分かる。チューブ＃１８は、ＯＡの第３パスでチューブ＃１０の後チューブに既に設定されているように、＃１８→＃９のジョイントチューブは実行不可能な接続となるかもしれない。従って、チューブ＃２５は、ＯＡのチューブ＃１８に対する後チューブとして選択される。
【００６２】
ステップ２を実行した後、ＯＡは以下の通りとなる：
2008250896.tif 000005
【００６３】
ステップ３：ＯＡの第２〜第４パスでの最後のチューブに対して後チューブを選択するために、第２ステップと同じ方法を適用すること。
【００６４】
ステップ３を実行した後、ＯＡは以下の通りとなる：
2008250896.tif 000006
【００６５】
ステップ４：前チューブを持たないチューブに対する前チューブを任意に選択する。
ＯＡでのチューブ＃１からチューブ＃Ｎまで各チューブをチェックする。そして、チューブ＃１３と＃１４に前チューブがないことが分かる。その結果、チューブ＃１３とチューブ＃１４の前チューブは、それぞれ選択されるべきである。チューブ＃１３とチューブ＃１４に対する前チューブのように、後チューブの無いチューブが優先して選択される。
【００６６】
ステップ４を実行した後、ＯＡは以下の通りとなる：
2008250896.tif 000007
【００６７】
ステップ５：前記補正演算子（１）〜（５）を使用して、ＯＡをチェックし、修正する。
ＯＡは、前記補正演算子（１）〜（５）を使用してチェックされ、修正される。チューブ＃１３とチューブ＃１４の間にはサブループがあることが分かる。よって、サブループは、チューブ＃１４の前で分岐されていて、そして、＃１４→＃１３のチューブ接続は、第２パス：＃０→＃４→＃３→＃２→＃１→＃２５である最短パスの端末に加えられる。この演算の後、第２パスは、＃０→＃４→＃３→＃２→＃１→＃１４→＃１３→＃２５となる。
【００６８】
ステップ５を実行した後、ＯＡは以下の通りとなる：
2008250896.tif 000008
【００６９】
ＯＡのＲＣは、図７（ｃ）に示されている。この場合、LＯＡ<LＰＢ、従って、ＰＢは、ＯＡに代替される。そして、最適化プロセスは強く押し進められる。
【００７０】
純粋な任意のＲＣ突然変異方法は、より悪いＲＣパターンと同様に、実行不可能なチューブ接続を容易に発生する。あまりにも多くの時間が、実行可能なＲＣパターンを入手するために多数の実行不可能なチューブ接続の修正にかかる。従って、新しいＲＣ突然変異方法が最適化スピードを改良するために必要である。そこで、ＲＣ最適化に対するどん欲な突然変異方法を開発した。その方法は、初めに、そのチューブ接続形態に応じて、ＲＣを幾つかのパスに分割する、それから、任意に１つのパスを選択し、任意にシングルパスでのチューブ接続順を変える。この突然変異方法は、シングルパスでのチューブ接続順だけが任意に変えられるので、実行不可能なＲＣパターンを発生する確率を大きく減少させることが出来る。突然変異演算の後に必ずより良好なＲＣパターンを得るために、より良好なＲＣパターンが発生または最大繰り返し演算回数に達するまで、チューブ接続順を任意に変更する演算が繰り返される。
【００７１】
図８は、１つの選択されたＲＣパターンに対するどん欲な突然変異演算のプロセスを概略的に示している。この突然変異方法で、注入／吐き出しチューブと内部の合流／分岐チューブの位置を変えられる。従って、ＲＣパターンの検索空間を拡大し、グローバルな最適ＲＣパターンを見いだす可能性を増加させる能力がある。
【００７２】
例として、どん欲なクロスオーバー法のステップ５を実行した後のＯＡを取り上げる。そして、最適化目的が最短のジョイントチューブ長を得ることと仮定する。
2008250896.tif 000009
【００７３】
ステップ1： ＯＡのＲＣを４つのパスに分割する。パス１：＃０→＃１５→＃１６→＃５→＃６→＃１７→＃１８→＃２５；パス２：＃０→＃４→＃３→＃２→＃１→＃１４→＃１３→＃２５；パス３：＃０→＃１０→＃９→＃２１→＃２２→＃２４→＃２3→＃２５；パス４：＃０→＃８→＃７→＃１９→＃２０→＃１２→＃１１→＃２５
【００７４】
ステップ２：任意に、１つのパスを選択する。パス２が選択される：パス２：＃０→＃４→＃３→＃２→＃１→＃１４→＃１３→＃２５
【００７５】
ステップ３：選択されたパスで任意にチューブ順を変える。パス２のチューブ＃１３とチューブ＃１４の順は変えられて、パス２は、パス２’：＃０→＃４→＃３→＃２→＃１→＃１３→＃１４→＃２５となる。
そして、ＯＡは以下のようになる。
2008250896.tif 000010
図７（ｃ）から、L１−１３＜L１−１４が分かる。従って、ＯＡ’はＯＡよりも良好である。そして、突然変異プロセスは完了する。
【００７６】
次の発生に対して個別に高い多様性と高い品質の両方が選択できるこの選択方法は、遺伝プロセスを強く押し進める。しかし、現行の集団ベース選択法（current-population-based selection method：以下、ＣＰＳＭ）には、遺伝プロセスの間でより良好な解決法を失う欠点がある。実際には、役に立つ幾つかの遺伝子を含む個別のもので、遺伝プロセスの間に発生されるが現集団では存続しないものが多くある。もし、これらの遺伝子が次の次世代集団を選択する間で考慮されるならば、解空間は広がり、最適化プロセスの効率は増進する。全過去集団ベース選択法（all-previous-population-based selection method：以下、ＡＰＰＳＭ）は、次世代の集団での個別の物の多様性と品質を改善するために開発された。この選択方法は、次の発生の個別のものとして選択されるべく全過去集団において、すべての個別のものに均等な機会を与える。それ故に、個別のものに対して高い多様性と高い品質を選択できる高い可能性がある。図９（ａ）と図９（ｂ）は、現行のＣＰＳＭとＡＰＰＳＭのメカニズムを概略的に示している。
ＣＰＳＭと比較したＡＰＰＳＭの欠点は、解決法を格納する多くの内部メモリが要るということである。しかし、1次元整数配列を使用した後で、ＲＣを表現するために１ＭＢ程度の内部メモリが必要なだけであるので、プログラムの実行に影響しないであろう。
【００７７】
本発明により改善された遺伝的アルゴリズム（improved genetic algorithm：以下、ＩＧＡ）を検証するために、２４チューブ熱交換器上での最適化は次の最適化法で実施された。１）純粋な任意のクロスオーバー、純粋な任意の突然変異法、及び、本発明のＲＣ補正法だけを使用する標準遺伝的アルゴリズム（以下、標準ＧＡ）；２）ＣＰＳＭ選択法を備えたＩＧＡ；そして、３）ＡＰＰＳＭ選択法を備えたＩＧＡ、である。
２４チューブ熱交換器のテストケースでは、２つの列と１２の段がある。列と段の間隙は、それぞれ１３．３ｍｍと２１．０ｍｍである。前面の列と背面の列の底部境界間隙は、それぞれ５．２５ｍｍと１５．７５ｍｍである。外径７．０ｍｍでスリットフィンが付いた内部溝型増強チューブが使用されている。作動流体は、Ｒ４１０Ａである。冷媒側の動作条件は、次のように設定する：凝縮温度は５０℃、注入口過熱は１１℃、質量流量は２２．１４ｇ・ｓ−１。表面上の空気の動作条件は次のように設定する：平均速度は１．５ｍ・ｓ−１、乾球温度と湿球温度は、それぞれ３５℃と２４度。ＧＡのパラメータは以下を使用する：最大発生数は３００、クロスオーバーの確率は０．６、突然変異確率は０．８５、選択モデルは、ランクベースのモデル、特定の初期ＲＣ解決法が最適化の冒頭には与えられていない、収斂基準は発生数が最大値に達すること。注入チューブと吐き出しチューブの数は、４と２としてそれぞれ制限される。最適化目標は、ある熱交換容量を満足させるための制約のもとで、最短ジョイントチューブ長が得られるように設定される。テストケースの熱交換容量の目標は、３５００Ｗとして設定されている。別の制約条件は、生産するための利便性の目的で、熱交換器の反対側のすべてのジョイントチューブが隣接しているチューブに接続されていなければならない、ということである。ＲＣ解決法の熱交換容量は、Ｒ４１０Ａを使用して、それぞれプラスマイナス５％とプラスマイナス１５％以下の偏差のある熱交換器の熱伝導と圧力降下特性が予測できる改良された熱交換器のシミュレーションソフトウエアを使用して評価される。評価の結果、以下のことが言える。
【００７８】
１）ＡＰＰＳＭのＩＧＡでは１００発生以内の最適解決法が得られること、そして、最適解決法での総ジョイントチューブの長さは、初期のものと比較して、２６％減少したこと；２）ＡＰＰＳＭのＩＧＡの方法を使用したジョイントチューブの長さの減少は、標準ＧＡの方法を使用したものよりもっと急速であること；３）ＡＰＰＳＭのＩＧＡでの最適化速度と最適結果の両方が、ＣＰＳＭのＩＧＡのそれらよりも良好であること。なお、ＡＰＰＳＭのＩＧＡによって得られる最適ＲＣパターンに対応する実際の熱交換器の熱交換容量は、最低設計目標の３５００Ｗを満足する３５３２Ｗである。最適化された熱交換器の反対側のすべてのジョイントチューブは、制約条件に従って、隣接チューブに接続する。
また、標準ＧＡ、ＣＰＳＭのＩＧＡ、ＡＰＰＳＭのＩＧＡに対する全体の最適化プロセス時間は、それぞれ、７．３時間、７．１時間、そして、７．５時間であった。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】熱交換器の構成の一例を表した模式図である。
【図２】本発明による１次元整数配列の内容について説明した表図である。
【図３】冷媒回路パターンの自動生成方法における各ステップを表した説明図である。
【図４】本発明のハードウェア構成の一例を表したブロック図である。
【図５】ＲＣパターンの最適化のために遺伝的アルゴリズムを適用した場合の概略を表したフローチャート図である。
【図６】どん欲なクロスオーバー法を示した概略図である。
【図７】（ａ）及び（ｂ）は、ＰＡとＰＢを示し、（ｃ）は、ＰＡとＰＢについてどん欲なクロスオーバー法を適用して得られたＯＡを表した模式図である。
【図８】どん欲な突然変異法を示した概略図である。
【図９】（ａ）は、現行のＣＰＳＭメカニズムを、（ｂ）は、ＡＰＰＳＭのメカニズムをそれぞれ表した概略図である。
【符号の説明】
【００８０】
（S501）〜（S512）…図５のフローチャートにおける各ステップ。
【図１】
2008250896.tif 000011
【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６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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