(57)【要約】【課題】制御内容を最適化するための機能を備える冷凍装置（10）において、構成機器の状態に対応した運転制御を実現させて運転効率を向上させる。【解決手段】冷媒状態検出手段（51）が、各主要構成機器（30,34,36,37）の出口と入口における冷媒の温度及びエントロピを検出する。損失算出手段（52）が、冷媒状態検出手段（51）が検出する冷媒の温度及びエントロピを用いて、各主要構成機器（30,34,36,37）で生じる損失毎に損失の値を算出損失値として算出する。そして、運転制御手段（54）が、各主要構成機器（30,34,36,37）で生じる損失毎の算出損失値を用いて冷凍装置（10）の運転制御を行う。【選択図】図１
2007315648.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機（30）、熱源側熱交換器（34）、減圧手段（36）、及び利用側熱交換器（37）が主要構成機器として設けられて蒸気圧縮冷凍サイクルを行う冷媒回路（20）を備える冷凍装置であって、
上記各主要構成機器（30,34,36,37）間における冷媒の温度及びエントロピを検出する冷媒状態検出手段（51）と、
上記冷媒状態検出手段（51）が検出する冷媒の温度及びエントロピを用いて、上記各主要構成機器（30,34,36,37）で生じる損失毎に損失の値を算出損失値として算出する損失算出手段（52）と、
上記各主要構成機器（30,34,36,37）で生じる損失毎の算出損失値を用いて冷凍装置（10）の運転制御を行う運転制御手段（54）を備えていることを特徴とする冷凍装置。
【請求項２】
請求項１において、
上記運転制御手段（54）は、上記主要構成機器（30,34,36,37）で生じる損失のそれぞれについて、上記損失算出手段（52）により算出された算出損失値が損失毎に定められた基準値よりも大きい異常損失の状態であるか否かを判定する判定動作と、該判定動作で異常損失の状態と判定された損失が存在する場合は、該損失に応じて決定した制御内容に基づいて冷凍装置（10）の運転を制御する制御動作とを行うことを特徴とする冷凍装置。
【請求項３】
請求項２において、
上記運転制御手段（54）は、上記主要構成機器（30,34,36,37）で生じる損失のそれぞれについて、その損失が異常損失の状態である場合に行う制御内容を運転ルールとして複数記憶しており、該判定動作で異常損失の状態と判定された損失が存在する場合は、該損失に対応する運転ルールを選択し、選択した運転ルールに従って上記制御動作を行うことを特徴とする冷凍装置。
【請求項４】
請求項３において、
上記運転制御手段（54）は、上記運転ルールに従って上記制御動作を行った後に、該運転ルールの評価を行い、該運転ルールの評価結果を運転ルールの選択に用いることを特徴とする冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御内容を最適化するための機能を備える冷凍装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、蒸気圧縮冷凍サイクルを行う冷媒回路を備える冷凍装置について、圧縮機の周波数制御などの制御内容を最適化するための機能を備えるものが知られている。この種の冷凍装置は、例えば設置環境が異なれば最適な制御内容も異なるように、運転条件次第で最適な制御内容が異なるので、運転条件に応じて制御内容を最適化することを目指すものである。この種の冷凍装置の一例が特許文献１に開示されている。
【０００３】
具体的に、特許文献１には、設置環境に合わせて圧縮機モータの制御に用いる周波数制御テーブルを更新する空気調和機が開示されている。この空気調和機の周波数制御テーブルには、工場出荷前に標準的な負荷の下で作成されたデータが書き込まれている。また、空気調和機には、周波数制御テーブルとして用いることが可能な複数の候補テーブルが予め準備されている。
【０００４】
この空気調和機では、所定の場所に設置されると、周波数テーブルを最適化するための運転が行われる。この運転では、まず外気温度をパラメータとした室内温度とインバータ周波数との間の動特性が求められる。外気温度をパラメータとする動特性が求められると、この動特性に対して最も適合度の高いデータが複数の候補テーブルから遺伝的アルゴリズムを用いて抽出される。そして、周波数制御テーブルが、抽出されたデータの内容に更新される。これにより、周波数制御テーブルは、設置環境に適合した内容のデータに書き換えられる。
【特許文献１】特開平７−２５３２３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来は、圧縮機の周波数制御など制御内容を決定するのに、室内温度や室外温度など冷凍装置の全体的な運転状態に対応するパラメータを用いて作成されたデータが用いられる。このため、運転中に例えば圧縮機などの構成機器の状態が変化する場合など、個別の構成機器の変化に対応して制御内容を決定することができないという問題がある。
【０００６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、制御内容を最適化するための機能を備える冷凍装置において、構成機器の状態に対応した運転制御を実現させて運転効率を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
圧縮機（30）、熱源側熱交換器（34）、減圧手段（36）、及び利用側熱交換器（37）が主要構成機器として設けられて蒸気圧縮冷凍サイクルを行う冷媒回路（20）を備える冷凍装置（10）を対象とする。そして、この冷凍装置（10）は、上記各主要構成機器（30,34,36,37）間における冷媒の温度及びエントロピを検出する冷媒状態検出手段（51）と、上記冷媒状態検出手段（51）が検出する冷媒の温度及びエントロピを用いて、上記各主要構成機器（30,34,36,37）で生じる損失毎に損失の値を算出損失値として算出する損失算出手段（52）と、上記各主要構成機器（30,34,36,37）で生じる損失毎の算出損失値を用いて冷凍装置（10）の運転制御を行う運転制御手段（54）を備えている。
【０００８】
第１の発明では、冷凍装置（10）の構成機器のうち主要構成機器（30,34,36,37）で生じる損失毎に損失の値が算出される。そして、主要構成機器（30,34,36,37）で生じる損失毎の損失の値である算出損失値が、冷凍装置（10）の運転制御に用いられる。従って、第１の発明では、各主要構成機器（30,34,36,37）で生じる損失の状態を冷凍装置（10）の運転制御に反映させることが可能になる。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明において、上記運転制御手段（54）が、上記主要構成機器（30,34,36,37）で生じる損失のそれぞれについて、上記損失算出手段（52）により算出された算出損失値が損失毎に定められた基準値よりも大きい異常損失の状態であるか否かを判定する判定動作と、該判定動作で異常損失の状態と判定された損失が存在する場合は、該損失に応じて決定した制御内容に基づいて冷凍装置（10）の運転を制御する制御動作とを行う。
【００１０】
第２の発明では、判定動作を行うことにより、主要構成機器（30,34,36,37）で生じる損失のうち異常損失の状態の損失が存在するか否かが分かる。そして、判定動作で異常損失の状態と判定された損失が存在する場合は、制御動作が行われる。制御動作における冷凍装置（10）の制御内容は、異常損失の状態と判定された損失に応じて決定される。
【００１１】
第３の発明は、第２の発明において、上記運転制御手段（54）が、上記主要構成機器（30,34,36,37）で生じる損失のそれぞれについて、その損失が異常損失の状態である場合に行う制御内容を運転ルールとして複数記憶しており、該判定動作で異常損失の状態と判定された損失が存在する場合は、該損失に対応する運転ルールを選択し、選択した運転ルールに従って上記制御動作を行う。
【００１２】
第３の発明では、冷凍装置（10）の制御内容が運転ルールとして複数設定されている。運転ルールは、異常損失の状態と判定された損失が存在する場合に行う冷凍装置（10）の制御内容を、その異常損失の状態の損失に対して決めたものである。運転制御手段（54）は、判定動作で異常損失の状態と判定された損失が存在する場合は、異常損失の状態と判定された損失に応じた運転ルールを選択する。そして、運転制御手段（54）は、選択した運転ルールに従って冷凍装置（10）の運転制御を行う。
【００１３】
第４の発明は、第３の発明において、上記運転制御手段（54）が、上記運転ルールに従って上記制御動作を行った後に、該運転ルールの評価を行い、該運転ルールの評価結果を運転ルールの選択に用いる。
【００１４】
第４の発明では、運転制御手段（54）が運転ルールに従って冷凍装置（10）の運転制御を実行した後に、運転ルールの評価が行われる。ここで、運転ルールに従って冷凍装置（10）の運転制御を実行しても、設置環境や構成機器の劣化状態などの冷凍装置（10）の運転状態によっては運転効率が低下するなど運転ルールの制御内容が有効でない場合がある。従って、この第４の発明では、実際の冷凍装置（10）の運転状態に対して運転ルールの評価が行われる。そして、その運転ルールの評価結果が運転ルールの選択に反映される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明では、冷凍装置（10）の運転制御に主要構成機器（30,34,36,37）で生じる損失毎の損失の値である算出損失値を用いることで、主要構成機器（30,34,36,37）で生じる各損失の状態が冷凍装置（10）の運転制御に反映されるようにしている。つまり、主要構成機器（30,34,36,37）で生じる各損失の状態に対応した冷凍装置（10）の運転制御が可能になる。例えば、利用側熱交換器（37）における損失のうち圧力損失が、その圧力損失に対して定められた基準値よりも大きい場合は、利用側熱交換器（37）に空気を送るファンの風量を増加させたり、圧縮機（30）の運転周波数を増加させるなどの運転制御を行うことが可能になる。
【００１６】
また、主要構成機器（30,34,36,37）で生じる損失の状態は、冷凍装置（10）の設置環境や主要構成機器（30,34,36,37）の劣化状態など実際の運転条件で変化する。つまり、算出損失値には、実際の運転条件が反映される。従って、実際の運転条件に対応した冷凍装置（10）の運転制御が可能になる。
【００１７】
以上より、個々の主要構成機器（30,34,36,37）で生じる損失の情報や、実際の運転条件を利用して制御内容を適正化することができるので、冷凍装置（10）の運転効率を向上させることができる。
【００１８】
また、第２の発明では、判定動作で異常損失の状態と判定された損失が存在する場合は、その損失に応じた制御内容で冷凍装置（10）の運転を制御する制御動作が行われる。冷凍装置（10）では主要構成機器（30,34,36,37）を含む構成機器が有機的に関連して運転が行われる。このため、主要構成機器（30,34,36,37）で生じる損失のうち何れかで異常損失の状態になっても、他の構成機器の動作で冷凍装置（10）全体として運転制御が適正化される場合がある。従って、異常損失の状態の損失に応じて決定した制御内容で制御動作を行うことで、冷凍装置（10）の運転効率を向上させることができる。
【００１９】
また、第４の発明では、冷凍装置（10）の制御内容を決定する運転ルールの評価が、実際の運転条件に対して行われる。このため、運転ルールの評価結果が、実際の運転条件に適合したものになっていく。従って、設置環境や構成機器の劣化状態など実際の運転条件に対応して適切な運転ルールが選択されるようになるので、冷凍装置（10）の制御内容をより適正化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２１】
−冷凍装置の構成−
図１は、この実施形態に係る冷凍装置（10）の概略構成図である。この冷凍装置（10）は、室外ユニット（11）と、室内ユニット（13）とを備える空気調和装置であって、冷房運転と暖房運転とを切り換えて行うように構成されている。
【００２２】
室外ユニット（11）内には、室外回路（21）が設けられている。室内ユニット（13）内には、室内回路（22）が設けられている。この冷凍装置（10）では、室外回路（21）と室内回路（22）とを液側連絡配管（23）及びガス側連絡配管（24）で接続することによって蒸気圧縮冷凍サイクルを行う冷媒回路（20）が構成されている。
【００２３】
《室外ユニット》
室外ユニット（11）の室外回路（21）には、圧縮機（30）、熱源側熱交換器である室外熱交換器（34）、減圧手段である膨張弁（36）、及び四路切換弁（33）が構成機器として設けられている。圧縮機（30）、室外熱交換器（34）、及び膨張弁（36）は主要構成機器を構成している。室外回路（21）の一端には、液側連絡配管（23）が接続される液側閉鎖弁（25）が設けられている。室外回路（21）の他端には、ガス側連絡配管（24）が接続されるガス側閉鎖弁（26）が設けられている。
【００２４】
圧縮機（30）は、密閉型で高圧ドーム型の圧縮機として構成されている。圧縮機（30）には、インバータを介して電力が供給される。この圧縮機（30）は、インバータの出力周波数を変化させてモータの回転速度を変更することによって、その容量が変更可能となっている。圧縮機（30）の吐出側は、吐出管（40）を介して四路切換弁（33）の第１ポート（P1）に接続されている。圧縮機（30）の吸入側は、吸入管（41）を介して四路切換弁（33）の第３ポート（P3）に接続されている。
【００２５】
室外熱交換器（34）は、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器として構成されている。この室外熱交換器（34）の近傍には、構成機器としての室外ファン（12）が設けられている。この室外熱交換器（34）では、室外ファン（12）によって送られる室外空気と流通する冷媒との間で熱交換が行われる。室外熱交換器（34）の一端は、四路切換弁（33）の第４ポート（P4）に接続されている。室外熱交換器（34）の他端は、液配管（42）を介して液側閉鎖弁（25）に接続されている。この液配管（42）には、開度可変の膨張弁（36）が設けられている。また、四路切換弁（33）の第２ポート（P2）はガス側閉鎖弁（26）が接続されている。
【００２６】
四路切換弁（33）は、第１ポート（P1）と第２ポート（P2）が互いに連通して第３ポート（P3）と第４ポート（P4）が互いに連通する第１状態（図１に実線で示す状態）と、第１ポート（P1）と第４ポート（P4）が互いに連通して第２ポート（P2）と第３ポート（P3）が互いに連通する第２状態（図１に破線で示す状態）とが切り換え可能となっている。
【００２７】
室外回路（21）には、圧縮機（30）の一端側、圧縮機（30）の他端側、室外熱交換器（34）の一端側、及び室外熱交換器（34）の他端側に、温度センサ（45）及び圧力センサ（46）が１組ずつ設けられている。具体的に、吸入管（41）には、一対の吸入温度センサ（45a）及び吸入圧力センサ（46a）が設けられている。吐出管（40）には、一対の吐出温度センサ（45b）及び吐出圧力センサ（46b）が設けられている。室外熱交換器（34）と四路切換弁（33）の間には、一対の室外ガス温度センサ（45c）及び室外ガス圧力センサ（46c）が設けられている。室外熱交換器（34）と膨張弁（36）の間には、一対の室外液温度センサ（45d）及び室外液圧力センサ（46d）が設けられている。室外ファン（12）の近傍には、外気温度センサ（18）が設けられている。
【００２８】
《室内ユニット》
室内ユニット（13）の室内回路（22）には、利用側熱交換器である室内熱交換器（37）が主要構成機器として設けられている。室内熱交換器（37）は、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器として構成されている。この室内熱交換器（37）の近傍には、構成機器としての室内ファン（14）が設けられている。この室内熱交換器（37）では、室内ファン（14）によって送られる室内空気と流通する冷媒との間で熱交換が行われる。
【００２９】
室内回路（22）には、室内熱交換器（37）の一端側と他端側に温度センサ（45）及び圧力センサ（46）が１組ずつ設けられている。具体的に、室内回路（22）の液側端と室内熱交換器（37）との間には、一対の室内液温度センサ（45e）及び室内液圧力センサ（46e）が設けられている。室内熱交換器（37）と室内回路（22）のガス側端との間には、一対の室内ガス温度センサ（45f）及び室内ガス圧力センサ（46f）が設けられている。室内ファン（14）の近傍には、室内温度センサ（19）が設けられている。
【００３０】
《コントローラ》
この冷凍装置（10）は、ユーザーにより入力される設定温度及び設定風量に基づいて冷凍装置（10）の運転制御を行うコントローラ（50）を備えている。コントローラ（50）は、冷凍装置（10）の運転制御において、主要構成機器（30,34,36,37）である圧縮機（30）、室外熱交換器（34）、膨張弁（36）、及び室内熱交換器（37）で生じる損失を用いて制御内容を決定することが可能に構成されている。コントローラ（50）は、冷媒状態検出手段である冷媒状態検出部（51）と、損失算出手段である損失算出部（52）と、損失記憶部（53）と、運転制御手段である運転制御部（54）とを備えている。
【００３１】
冷媒状態検出部（51）は、各温度センサ（45）で得られた測定値から、圧縮機（30）の入口、圧縮機（30）の出口、室外熱交換器（34）の入口、室外熱交換器（34）の出口、室内熱交換器（37）の入口、及び室内熱交換器（37）の出口の６つの位置の冷媒の温度を検出するように構成されている。また、冷媒状態検出部（51）は、対になった温度センサ（45）及び圧力センサ（46）で得られた測定値から、圧縮機（30）の入口、圧縮機（30）の出口、室外熱交換器（34）の入口、室外熱交換器（34）の出口、室内熱交換器（37）の入口、及び室内熱交換器（37）の出口の６つの位置の冷媒のエントロピをそれぞれ算出するように構成されている。
【００３２】
損失算出部（52）は、主要構成機器（30,34,36,37）等で生じる損失を分析するエクセルギ分析を行うように構成されている。エクセルギ分析では、損失算出部（52）が、冷媒状態検出部（51）が検出する冷媒の温度及びエントロピに基づいて、圧縮機（30）、膨張弁（36）、室外熱交換器（34）、及び室内熱交換器（37）の各主要構成機器で生じる損失毎に損失の値を算出損失値として算出する。
【００３３】
具体的に、損失算出部（52）は、圧縮機（30）における機械摩擦による損失、膨張弁（36）における冷媒が通過する際の摩擦損失、室内熱交換器（37）における熱交換に伴う損失、室内熱交換器（37）における摩擦発熱による損失、室内熱交換器（37）における圧力損失、室外熱交換器（34）における熱交換に伴う損失、室外熱交換器（34）における摩擦発熱による損失、及び室外熱交換器（34）における圧力損失の各損失について、算出損失値を算出する。
【００３４】
損失記憶部（53）は、損失算出部（52）で算出損失値を算出する損失と同じ種類の損失について、損失毎に定めた基準値を記憶している。基準値は、主要構成機器（30,34,36,37）で生じる損失が異常損失の状態であるか否かを判定するための数値である。基準値は、標準的な損失の値よりも例えば２０％大きい数値として設定されている。損失記憶部（53）は、設定温度及び設定風量を組み合わせた複数の運転条件において運転条件毎に基準値を記憶している。基準値はシミュレーション計算によって作成されている。なお、基準値は、標準的な損失の値に所定の数値を加えた数値としてもよい。
【００３５】
運転制御部（54）は、判定動作と制御動作とを行うように構成されている。判定動作は、主要構成機器（30,34,36,37）で生じる損失のそれぞれについて、損失算出部（52）により算出された算出損失値が損失記憶部（53）が記憶する基準値よりも大きい異常損失の状態であるか否かを判定する動作である。制御動作は、判定動作で異常損失の状態と判定された損失が存在する場合に行われる動作である。制御動作では、異常損失の状態の損失に応じて決定した制御内容に基づいて冷凍装置（10）の運転制御が行われる。
【００３６】
ここで、運転制御部（54）には、制御動作の際に異常損失の状態の損失に応じて実行される制御内容が、運転ルールとして設定されている。運転ルールは複数設定されている。運転ルールは、主要構成機器（30,34,36,37）で生じる損失のそれぞれについて、その損失が異常損失の状態の場合に行う冷凍装置（10）の制御内容を決めたものである。運転制御部（54）は、制御動作の前に、運転ルールを選択することにより冷凍装置（10）の制御内容を決定する。
【００３７】
なお、損失の種類によっては、１つの損失に対して複数の運転ルールが設定されている。例えば、運転制御部（54）には、室内熱交換器（37）における圧力損失が異常損失の状態の場合に室内ファン（14）の風量を増加させるという内容の運転ルールが設定されている。また、同じ場合に圧縮機（30）の運転周波数を増加させるという内容の運転ルールが設定されている。運転ルールは、制御動作における構成機器の具体的な操作内容として作成されている。なお、運転ルールは、冷凍装置（10）に予め設定してもよいし、冷凍装置（10）の設置後に設定してもよい。
【００３８】
運転制御部（54）は、運転ルールに従って制御動作を行った後に、実行した運転ルールの評価を行うようにも構成されている。運転ルールの評価は、運転効率が向上したか否かを基準に行われる。運転制御部（54）では、運転ルールを選択する際に用いる価値Ｑが運転ルール毎に設定されている。運転ルールに従って制御動作を行った後に運転効率が向上すれば、その運転ルールの価値Ｑが大きくなる。逆に、運転効率が低下すれば、その運転ルールの価値Ｑが小さくなる。
【００３９】
−冷凍装置の運転動作−
次に、冷凍装置（10）の運転動作について説明する。この冷凍装置（10）は、冷房運転と暖房運転とが実行可能になっており、四路切換弁（33）によって運転の切り換えが行われる。
【００４０】
<冷房運転>
冷房運転では、四路切換弁（33）が第２状態に設定される。そして、この状態で圧縮機（30）を運転すると、冷媒回路（20）では室外熱交換器（34）が凝縮器となって室内熱交換器（37）が蒸発器となる蒸気圧縮冷凍サイクルが行われる。なお、冷房運転では、膨張弁（36）の開度が適宜調節される。
【００４１】
具体的に、圧縮機（30）から吐出された冷媒は、室外熱交換器（34）で室外空気と熱交換して凝縮する。室外熱交換器（34）で凝縮した冷媒は、膨張弁（36）を通過する際に減圧され、その後に室内熱交換器（37）で室内空気と熱交換して蒸発する。室内熱交換器（37）で蒸発した冷媒は、圧縮機（30）へ吸入されて圧縮される。
【００４２】
<暖房運転>
暖房運転では、四路切換弁（33）が第１状態に設定される。そして、この状態で圧縮機（30）を運転すると、冷媒回路（20）では室外熱交換器（34）が蒸発器となって室内熱交換器（37）が凝縮器となる蒸気圧縮冷凍サイクルが行われる。なお、暖房運転においても、膨張弁（36）の開度が適宜調節される。
【００４３】
具体的に、圧縮機（30）から吐出された冷媒は、室内熱交換器（37）で室内空気と熱交換して凝縮する。室内熱交換器（37）で凝縮した冷媒は、膨張弁（36）を通過する際に減圧され、その後に室外熱交換器（34）で室外空気と熱交換して蒸発する。室外熱交換器（34）で蒸発した冷媒は、圧縮機（30）へ吸入されて圧縮される。
【００４４】
−コントローラの動作−
コントローラ（50）による冷凍装置（10）の運転制御のうち、主要構成機器（30,34,36,37）で生じる各損失を用いて制御内容を決定する動作について説明する。このコントローラ（50）の動作は、図２に示すフローチャートに従って行われる。以下では、冷房運転中の動作について説明する。
【００４５】
このコントローラ（50）の動作では、まず冷媒の状態量の検出（ST1）が行われる。冷媒の状態量の検出（ST1）では、冷媒状態検出部（51）が、対になった温度センサ（45）及び圧力センサ（46）で得られた測定値から、圧縮機（30）の入口、圧縮機（30）の出口、室外熱交換器（34）の入口、室外熱交換器（34）の出口、室内熱交換器（37）の入口、及び室内熱交換器（37）の出口の６つの位置の冷媒の温度とエントロピとを状態量として検出する。
【００４６】
具体的に、圧縮機（30）の入口の冷媒の温度とエントロピは、吸入温度センサ（45a）及び吸入圧力センサ（46a）で得られた測定値から検出される。圧縮機（30）の出口の冷媒の温度とエントロピは、吐出温度センサ（45b）及び吐出圧力センサ（46b）で得られた測定値から検出される。室外熱交換器（34）の入口の冷媒の温度とエントロピは、室外ガス温度センサ（45c）及び室外ガス圧力センサ（46c）で得られた測定値から検出される。室外熱交換器（34）の出口の冷媒の温度とエントロピは、室外液温度センサ（45d）及び室外液圧力センサ（46d）で得られた測定値から検出される。室内熱交換器（37）の出口の冷媒の温度とエントロピは、室内ガス温度センサ（45f）及び室内ガス圧力センサ（46f）で得られた測定値から検出される。なお、室内熱交換器（37）の入口の冷媒は気液二相状態であるため、その冷媒の温度は室内液温度センサ（45e）の測定値から検出されるが、その冷媒のエントロピは室内液温度センサ（45e）及び室内液圧力センサ（46e）の測定値から検出することができない。従って、室内熱交換器（37）の入口の冷媒エントロピは、その冷媒のエンタルピが室外熱交換器（34）の出口に等しいものとして検出する。
【００４７】
冷媒の状態量の検出（ST1）が終了すると、エクセルギ分析（ST2）に移行する。エクセルギ分析（ST2）では、損失算出部（52）が、冷媒状態検出部（51）が検出した冷媒の温度及びエントロピを用いて、圧縮機（30）、膨張弁（36）、室外熱交換器（34）、及び室内熱交換器（37）の各主要構成機器で生じる損失毎に損失の値を算出する。
【００４８】
ここで、各主要構成機器（30,34,36,37）の間における冷媒の温度及びエントロピを用いて作成されたＴ−ｓ線図を図３に示す。各主要構成機器（30,34,36,37）で生じるこれらの損失の値は、このＴ−ｓ線図に基づいて区分けされた各領域（c,d,e,f,g1,g2,h1,h2）の面積に対応することが知られている。
【００４９】
図３に示す点Ａ(1)は、圧縮機（30）の入口の冷媒の温度とエントロピから定まる点である。点Ｂ(1)は、圧縮機（30）の出口の冷媒の温度とエントロピから定まる点である。点Ｃ(1)は、室外熱交換器（34）の入口の冷媒の温度とエントロピから定まる点である。点Ｄ(1)は、室外熱交換器（34）の出口（膨張弁（36）の入口）の冷媒の温度とエントロピから定まる点である。点Ｅ(1)は、室内熱交換器（37）の入口（膨張弁（36）の出口）の冷媒の温度とエントロピから定まる点である。点Ｆ(1)は、室内熱交換器（37）の出口の冷媒の温度とエントロピから定まる点である。
【００５０】
また、点Ｃ(2)は、点Ｃ(1)とエントロピが等しく点Ｄ(1)を通る等圧線上に位置する点である。点Ｄ(2)は、点Ｄ(1)を通る等エンタルピ線と点Ｃ(1)を通る等圧線とが交わる点である。点Ｄ(3)は、点Ｄ(1)を通る等エンタルピ線と点Ｂ(1)を通る等圧線とが交わる点である。点Ｅ(2)は、点Ｅ(1)を通る等エンタルピ線と点Ｆ(1)を通る等圧線とが交わる点である。点Ｆ(2)は、点Ｆ(1)とエントロピが等しく点Ｅ(1)を通る等圧線上に位置する点である。
【００５１】
また、点Ｇ(1)は、点Ｃ(1)を通る等圧線と飽和蒸気線とが交わる点である。点Ｇ(2)は、点Ｃ(2)を通る等圧線と飽和蒸気線とが交わる点である。点Ｇ(3)は、点Ｂ(1)を通る等圧線と飽和蒸気線とが交わる点である。点Ｈ(1)は、点Ｄ(1)を通る等圧線と飽和液線とが交わる点である。点Ｈ(2)は、点Ｄ(2)を通る等圧線と飽和液線とが交わる点である。点Ｈ(3)は、点Ｄ(3)を通る等圧線と飽和液線とが交わる点である。点Ｉ(1)は、点Ｄ(1)を通る等エンタルピ線と飽和液線とが交わる点である。点Ｊ(1)は、点Ｆ(1)を通る等圧線と飽和蒸気線とが交わる点である。点Ｊ(2)は、点Ｆ(2)を通る等圧線と飽和蒸気線とが交わる点である。
【００５２】
また、Ｔhは室外熱交換器（34）に送り込まれる空気の温度（外気温度センサ（18）の計測値）、Ｔcは室内熱交換器（37）に送り込まれる空気の温度（室内温度センサ（19）の計測値）をそれぞれ表している。
【００５３】
そして、図３に示す(a)の領域は、逆カルノーサイクルの仕事量を表している。(b)の領域は、室内熱交換器（37）における吸熱量を表している。(c)の領域は、室内熱交換器（37）における熱交換に伴う損失を表している。(d)の領域は、室外熱交換器（34）における熱交換に伴う損失を表している。(e)の領域は、冷媒が膨張弁（36）を通過する際の摩擦損失を表している。(f)の領域は、圧縮機（30）における機械摩擦による損失を表している。(g1)の領域は、室内熱交換器（37）における摩擦発熱による損失を表している。(g2)の領域は、室内熱交換器（37）における圧力損失を表している。(h1)の領域は、室外熱交換器（34）における摩擦発熱による損失を表している。(h2)の領域は、室外熱交換器（34）における圧力損失を表している。(i)の領域は、室内熱交換器（37）から圧縮機（30）に至るまでの熱侵入による損失や圧力損失を表している。(j)の領域は、圧縮機（30）から室外熱交換器（34）に至るまでの放熱による損失を表している。(k)の領域は、圧縮機（30）から室外熱交換器（34）に至るまでの圧力損失を表している。
【００５４】
損失算出部（52）は、領域（c）から領域（h）に対応する損失の値を、各領域（c,d,e,f,g1,g2,h1,h2）の面積を算出することにより算出する。なお、損失の値は、各領域（c,d,e,f,g1,g2,h1,h2）の面積が表すエンタルピとして算出してもよいし、エンタルピに冷媒の循環量を乗じたエネルギー（仕事）として算出してもよい。室外熱交換器（34）や室内熱交換器（37）では、熱交換に伴う損失、摩擦発熱による損失、及び圧力損失の３種類の損失についての損失の値がそれぞれ算出される。
【００５５】
エクセルギ分析（ST2）が終了すると、運転ルールの評価（ST3）に移行する。運転ルールの評価（ST3）では、いわゆるブートストラップ型の強化学習によって、以前に実行した運転ルールが評価される。運転制御部（54）は、以下に示す式１に従って、以前に実行した運転ルールの価値Ｑを更新する。なお、強化学習としては非ブートストラップ型のものを用いてもよい。
【００５６】
式１：Ｑ←Ｑ＋α（ｒ＋γＱ'−Ｑ）
上記式１において、Ｑは運転ルールの価値、ｒは運転効率の向上の度合いで得られる報酬、γは割引率（０≦γ≦１）、Ｑ'は遷移後の状態で取り得る運転ルールの価値の最大値をそれぞれ表している。なお、運転効率は、圧縮機（30）の入口、圧縮機（30）の出口、室内熱交換器（37）の入口、及び室内熱交換器（37）の出口とにおける冷媒のエンタルピから算出される。
【００５７】
ここで、運転ルールに従って冷凍装置（10）の運転制御を実行しても、設置環境や構成機器の劣化状態など実際の運転条件によっては運転効率が低下するなど運転ルールの制御内容が有効でない場合がある。この実施形態では、運転ルールの評価（ST3）において強化学習を行うことで、実行後に運転効率が向上した運転ルールの価値Ｑが向上するので、各運転ルールの価値Ｑが実際の運転条件に適合した値になっていく。これにより、運転制御部（54）は、実際の運転条件によらず適切な運転ルールを選択することが可能になる。
【００５８】
運転ルールの評価（ST3）が終了すると、運転ルールの抽出（ST4）に移行する。運転ルールの抽出（ST4）では、運転制御部（54）がまず判定動作を行う。判定動作では、各主要構成機器（30,34,36,37）で生じる損失毎に算出損失値と基準値との比較が行われる。この比較では、損失記憶部（53）が記憶する複数の運転条件の基準値のうち、比較時点の運転条件に対応する運転条件の基準値が選択される。対応する運転条件としては、設定温度や設定風量が比較時点と同じもの、或いは同じものがなければ比較時点に最も近いものが選択される。
【００５９】
運転制御部（54）は、算出損失値と基準値との比較により算出損失値が基準値よりも大きい場合は、比較対象の損失が異常損失の状態であると判定する。そして、運転制御部（54）は、異常損失の状態と判定された損失が存在する場合は、異常損失の状態の損失に対応する運転ルールを抽出する。例えば、異常損失の状態の損失が室内熱交換器（37）における圧力損失である場合は、運転制御部（54）は、室内ファン（14）の風量を増加させるという内容の運転ルールと、圧縮機（30）の運転周波数を増加させるという内容の運転ルールとを抽出する。
【００６０】
運転ルールの抽出（ST4）が終了すると、運転ルールの選択（ST5）に移行する。運転ルールの選択（ST5）では、運転制御部（54）が、抽出した運転ルールの価値Ｑを比較して、価値Ｑが大きい運転ルールを選択する。なお、抽出された運転ルールが１つである場合は、価値Ｑによらずその運転ルールが選択される。
【００６１】
運転ルールの選択（ST5）が終了すると、構成機器の制御（ST6）に移行する。構成機器の制御（ST6）では、運転制御部（54）が制御動作を行う。制御動作では、選択した運転ルールの内容に従って構成機器の制御が行われる。構成機器の制御（ST6）が終了すると、冷媒の状態量の検出（ST1）に移行する。
【００６２】
なお、この実施形態では、構成機器の劣化による損失の変化に対応して制御内容を決定することができるのは勿論であるが、熱交換器（34,37）に霜が付着したり汚れたするような一時的な損失の変化にも対応することが可能である。
【００６３】
−実施形態の効果−
本実施形態では、冷凍装置（10）の運転制御に主要構成機器（30,34,36,37）で生じる損失毎の損失の値である算出損失値を用いることで、主要構成機器（30,34,36,37）で生じる各損失の状態が冷凍装置（10）の運転制御に反映されるようにしている。つまり、主要構成機器（30,34,36,37）で生じる各損失の状態に対応した冷凍装置（10）の運転制御が可能になる。また、主要構成機器（30,34,36,37）で生じる損失の状態は、冷凍装置（10）の設置環境や主要構成機器（30,34,36,37）の劣化状態など実際の運転条件で変化する。つまり、算出損失値には、実際の運転条件が反映される。従って、実際の運転条件に対応した冷凍装置（10）の運転制御が可能になる。以上より、個々の主要構成機器（30,34,36,37）で生じる損失の情報や、実際の運転条件を利用して制御内容を適正化することができるので、冷凍装置（10）の運転効率を向上させることができる。
【００６４】
また、本実施形態では、判定動作で異常損失の状態と判定された損失が存在する場合は、その損失に応じた制御内容で冷凍装置（10）の運転を制御する制御動作が行われる。冷凍装置（10）では主要構成機器（30,34,36,37）を含む構成機器が有機的に関連して運転が行われる。このため、主要構成機器（30,34,36,37）で生じる損失のうち何れかで異常損失の状態になっても、他の構成機器の動作で冷凍装置（10）全体として運転制御が適正化される場合がある。従って、異常損失の状態の損失に応じて決定した制御内容で制御動作を行うことで、冷凍装置（10）の運転効率を向上させることができる。
【００６５】
また、本実施形態では、冷凍装置（10）の制御内容を決定する運転ルールの評価が、実際の運転条件に対して行われる。このため、運転ルールの評価結果が、実際の運転条件に適合したものになっていく。従って、設置環境や構成機器の劣化状態など実際の運転条件に対応して適切な運転ルールが選択されるようになるので、冷凍装置（10）の制御内容をより適正化することができる。
【００６６】
−実施形態の変形例−
実施形態の変形例について説明する。この変形例では、運転ルールが、制御動作における空調機状態量の目標値を決定するものとして作成されている。空調機状態量とは、冷媒の状態を表す物理量や、室外熱交換器（34）や室外熱交換器（34）で冷媒と熱交換を行う熱交換媒体である空気の状態を表す物理量である。例えば、圧縮機（30）の入口や出口などにおける冷媒の圧力、温度、過熱度、過冷却度、及び流量や、室内空気の温度などである。
【００６７】
具体的に、運転制御部（54）には、主要構成機器（30,34,36,37）で生じる損失のそれぞれについて、その損失が異常損失の状態である場合の冷媒の状態量の目標値が運転ルールとして設定されている。例えば、室内熱交換器（37）における圧力損失について算出損失値が基準値より大きい場合に圧縮機（30）の吐出冷媒の温度をＸ℃上昇させるという内容の運転ルールが設定されている。運転制御部（54）は、例えばＰＩＤ制御やＭＩＭＯ制御などを行って、冷媒の状態量がその目標値に追従するように冷凍装置（10）の運転制御を行う。
【００６８】
《その他の実施形態》
上記実施形態については、以下のような構成としてもよい。
【００６９】
上記実施形態について、冷凍装置（10）を設置して実運転を行う前に、設置環境に適合するように運転ルールの価値を更新するための運転を行うようにしてもよい。
【００７０】
また、上記実施形態について、運転ルールの評価（ST3）を、運転効率を基準とせず、他の基準を用いて行うようにしてもよい。
【００７１】
また、上記実施形態について、運転ルールの評価（ST3）では、環境の変化や経年劣化などによって変化する損失に対応する運転ルールのみを対象として強化学習を行うようにしてもよい。
【００７２】
また、上記実施形態について、実行する運転ルールによっては制御動作を行って運転効率の変化が見られるまでに比較的長い時間を要する場合があるので、その制御動作から所定の時間が経過した後に運転ルールの評価（ST3）を行うようにしてもよい。
【００７３】
また、上記実施形態について、運転効率の変化量が予め設定した値を上回ると、運転ルールの評価（ST3）を行うようにしてもよい。この場合、運転ルールの評価（ST3）の時点までに複数の運転ルールを実行している場合は、運転効率の向上の度合いで得られる報酬ｒを、実行した複数の運転ルールに按分して各運転ルールの価値Ｑを更新する。
【００７４】
また、上記実施形態について、運転ルールに従って構成機器の制御内容を決定する際に、その決定時点までに実行した制御内容を反映させた動特性を考慮できる内部変数を用いてもよい。
【００７５】
また、上記実施形態について、冷凍サイクルに関する物理的な動作や技術者の知見に基づいて運転ルールを作成してもよい。これにより、蓄積されたノウハウを冷凍装置（10）の運転制御に生かすことが可能になる。
【００７６】
また、上記実施形態について、冷凍装置の制御則から取り出した規則に基づいて、運転ルールを作成してもよい。
【００７７】
また、上記実施形態について、構成機器の寿命や騒音などを考慮して運転ルールを作成するようにしてもよい。例えば、寿命の長い構成機器や騒音の小さい構成機器を優先的に動作させるように運転ルールを作成する。
【００７８】
また、上記実施形態について、運転中に新たな運転ルールが作成されるようにしてもよい。その際、例えば遺伝的アルゴリズムなどを用いることができる。
【００７９】
また、上記実施形態について、運転ルールを選択する際に、グリーディ法、εグリーディ法、ソフトマックス法などのアルゴリズムを用いるようにしてもよい。
【００８０】
また、上記実施形態について、運転制御部（54）が、判定動作において、各主要構成機器（30,34,36,37）で生じる損失の値の分布状況に基づいて異常損失の状態であるか否かを判定するようにしてもよい。具体的に、運転制御部（54）は、全体の損失に対する各主要構成機器（30,34,36,37）で生じる各損失の割合に基づいて異常損失の状態であるか否かを判定する。この場合、損失記憶部（53）には、標準的な運転状態の損失分布を記憶させておく。例えば、運転制御部（54）は、圧縮機（30）における機械摩擦による損失の割合が、標準的な運転状態に比べて１０％以上大きくなっていると、圧縮機（30）における機械摩擦による損失が異常損失の状態であると判定する。これにより、全体の損失の合計値が標準的な運転状態の合計値と大きく異なるために主要構成機器（30,34,36,37）で生じる各損失毎の比較が難しい場合であっても、適切に各損失が異常損失の状態であるか否かを判定できる。
【００８１】
また、上記実施形態について、運転制御部（54）が、標準的な運転状態からの損失分布の変化パターンを総合的に解析して、異常損失の状態であるか否かを判定するようにしてもよい。
【００８２】
また、上記実施形態について、運転制御部（54）が、図３に示す領域（i）から領域（k）に対応する損失の値を用いて、冷凍装置（10）の制御内容を決定するようにしてもよい。
【００８３】
また、上記実施形態について、膨張弁（36）の入口及び出口の冷媒の温度とエントロピを検出するために、膨張弁（36）の入口及び出口にも温度センサ（45）と圧力センサ（46）を１組ずつ設けるようにしてもよい。これにより、室外熱交換器（34）と膨張弁（36）とを接続する冷媒配管や、膨張弁（36）と室内熱交換器（37）とを接続する冷媒配管の損失の値を算出することが可能になる。
【００８４】
また、上記実施形態について、温度センサ（45）と圧力センサ（46）を４組設けるようにしてもよい。具体的に、上記実施形態のセンサ（45,46）とは異なり、室外熱交換器（34）と四路切換弁（33）の間と、室内回路（22）のガス側端と室内熱交換器（37）の間とには、温度センサ（45）及び圧力センサ（46）を設けない。
【００８５】
また、上記実施形態について、圧力センサ（46）を高圧冷媒の圧力を計測するものと低圧冷媒の圧力を計測するものとの２つだけにしてもよい。例えば、吸入圧力センサ（46a）と吐出圧力センサ（46b）のみを冷媒回路（20）に設ける。この場合、吐出圧力センサ（46b）の測定値を用いて凝縮器となる熱交換器（34,37）の入口と出口のエントロピを算出し、吸入圧力センサ（46a）の測定値を用いて蒸発器となる熱交換器（34,37）の入口と出口のエントロピを算出する。
【００８６】
また、上記実施形態について、圧縮機（30）の出口の冷媒の温度及びエントロピを、吐出温度センサ（45b）及び吐出圧力センサ（46b）の測定値を用いずに、理論値から検出するようにしてもよい。
【００８７】
また、上記実施形態について、損失記憶部（53）に基準値を記憶させるための損失記憶運転を行うようにしてもよい。損失記憶運転は、例えば冷凍装置（10）の設置直後などに行われる。損失記憶運転では、損失算出部（52）が算出する各主要構成機器（30,34,36,37）で生じる損失毎の損失の値を基準値として損失記憶部（53）に記憶させる。
【００８８】
なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
以上説明したように、本発明は、制御内容を最適化するための機能を備える冷凍装置について有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の実施形態に係る冷凍装置の概略構成図である。
【図２】主要構成機器で生じる各損失を用いて制御内容を決定するコントローラの動作を説明するためのフローチャートである。
【図３】各主要構成機器で生じる損失に対応する各領域に区分けされたＴ−ｓ線図である。
【符号の説明】
【００９１】
10    冷凍装置
20    冷媒回路
30    圧縮機（主要構成機器）
34    室外熱交換器（主要構成機器）
36    膨張弁（主要構成機器、減圧手段）
37    室内熱交換器（主要構成機器）
51    冷媒状態検出部（冷媒状態検出手段）
52    損失算出部（損失算出手段）
53    損失記憶部（損失記憶手段）
54    運転制御部（運転制御手段）
【図１】
2007315648.tif 000003
【図２】
2007315648.tif 000004
【図３】
2007315648.tif 000005