(57)【要約】  本発明に係る空気調和装置の制御装置は、消費電力が最小となる操作量を求める操作量設定部と、冷媒回路の運転状態量に基づき、確率の値を可変させる確率設定部と、を備え、操作量設定部は、操作量を増加または減少させた後の消費電力が、操作量を増加または減少させる前の消費電力よりも大きい場合、増加または減少させた後の操作量を維持するか、増加または減少させる前の操作量へ戻すかのいずれかを、確率によって決定するものである。
2020235077.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮機と、室内空気と前記冷媒とを熱交換する室内熱交換器と、前記冷媒を膨張させる膨張弁と、室外空気と前記冷媒とを熱交換する室外熱交換器とが配管で接続され、前記冷媒を循環させる冷媒回路を備えた空気調和装置の制御装置であって、
前記室内空気の温度を取得する室温取得部と、
前記空気調和装置の消費電力を取得する電力取得部と、
前記冷媒回路の運転状態量を取得する運転状態量取得部と、
前記圧縮機及び前記膨張弁を含む前記空気調和装置の複数のアクチュエータの運転を制御する運転制御部と、
前記室内空気の温度が目標値に近づくように、前記複数のアクチュエータのうちの１つの操作量を設定した状態において、前記複数のアクチュエータのうちの他の少なくとも１つの操作量の増加または減少を繰り返し、前記消費電力が最小となる操作量を求める操作量設定部と、
前記冷媒回路の運転状態量に基づき、確率の値を可変させる確率設定部と、
を備え、
前記操作量設定部は、
前記操作量を増加または減少させた後の前記消費電力が、前記操作量を増加または減少させる前の前記消費電力以下である場合、前記増加または減少させた後の前記操作量を維持し、
前記操作量を増加または減少させた後の前記消費電力が、前記操作量を増加または減少させる前の前記消費電力よりも大きい場合、前記増加または減少させた後の前記操作量を維持するか、前記増加または減少させる前の前記操作量へ戻すかのいずれかを、前記確率によって決定する
空気調和装置の制御装置。
【請求項２】
前記運転状態量取得部は、
前記運転状態量として、前記圧縮機の入口における前記冷媒の過熱度、前記膨張弁の入口における前記冷媒の過冷却度、及び前記室外熱交換器への着霜の有無の少なくとも１つを求める
請求項１に記載の空気調和装置の制御装置。
【請求項３】
前記確率設定部は、
前記操作量が増加または減少された後の前記冷媒の過熱度が、前記操作量が増加または減少される前の前記冷媒の過熱度よりも減少した場合、
前記増加または減少させる前の前記操作量へ戻す前記確率を低下させる
請求項１または２に記載の空気調和装置の制御装置。
【請求項４】
前記確率設定部は、
前記操作量が増加または減少された後の前記冷媒の過冷却度と前記過冷却度の目標値との偏差が、前記操作量が増加または減少される前の前記冷媒の過冷却度と前記過冷却度の目標値との偏差よりも減少した場合、
前記増加または減少させる前の前記操作量へ戻す前記確率を低下させる
請求項１〜３の何れか一項に記載の空気調和装置の制御装置。
【請求項５】
前記確率設定部は、
前記室外熱交換器への着霜がある場合、前記室外熱交換器への着霜がない場合と比較して、
前記増加または減少させる前の前記操作量へ戻す前記確率を低下させる
請求項１〜４の何れか一項に記載の空気調和装置の制御装置。
【請求項６】
前記確率設定部は、
前記操作量が増加または減少された回数の増加、または時間の経過と共に、
前記増加または減少させる前の前記操作量へ戻す前記確率を上昇させる
請求項１〜５の何れか一項に記載の空気調和装置の制御装置。
【請求項７】
冷媒を圧縮する圧縮機と、室内空気と前記冷媒とを熱交換する室内熱交換器と、前記冷媒を膨張させる膨張弁と、室外空気と前記冷媒とを熱交換する室外熱交換器とが配管で接続され、前記冷媒を循環させる冷媒回路と、
前記室内空気の温度を検出する室温センサと、
前記空気調和装置の消費電力を検出する電力センサと、
前記冷媒回路の運転状態量を検出する運転状態量検出手段と、
請求項１〜６の何れか一項に記載の空気調和装置の制御装置と、
を備えた空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒回路を備えた空気調和装置の制御装置、及び空気調和装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の空気調和装置においては、例えば、流量可変膨張弁の開度及び能力可変圧縮機の回転数を、それぞれの偏差が所定の範囲内でかつ消費電力が最小値となるように補正する制御手段を具備するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３１５６１９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の空気調和装置では、圧縮機と膨脹弁の操作量を変更した後の消費電力が、変更前よりも減少している場合には、操作量の変更を有効にする。これにより、従来の空気調和装置は、消費電力が最小となる操作量を探索する。
しかし、従来の空気調和装置では、消費電量を最小とする、圧縮機及び膨脹弁等のアクチュエータの操作量を探索する動作において、操作量の初期値付近の特定の範囲における極値に操作量が収束してしまう場合がある。このため、当該特定の範囲外に存在する最適値である大域的最適値の操作量を収束させることができない場合がある、という問題点があった。【０００５】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、空気調和装置の消費電力を低減させるアクチュエータの操作量を求める制御において、大域的最適値に操作量を収束し易くすることができる、空気調和装置の制御装置及び空気調和装置を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る空気調和装置の制御装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、室内空気と前記冷媒とを熱交換する室内熱交換器と、前記冷媒を膨張させる膨張弁と、室外空気と前記冷媒とを熱交換する室外熱交換器とが配管で接続され、前記冷媒を循環させる冷媒回路を備えた空気調和装置の制御装置であって、前記室内空気の温度を取得する室温取得部と、前記空気調和装置の消費電力を取得する電力取得部と、前記冷媒回路の運転状態量を取得する運転状態量取得部と、前記圧縮機及び前記膨張弁を含む前記空気調和装置の複数のアクチュエータの運転を制御する運転制御部と、前記室内空気の温度が目標値に近づくように、前記複数のアクチュエータのうちの１つの操作量を設定した状態において、前記複数のアクチュエータのうちの他の少なくとも１つの操作量の増加または減少を繰り返し、前記消費電力が最小となる操作量を求める操作量設定部と、前記冷媒回路の運転状態量に基づき、確率の値を可変させる確率設定部と、を備え、前記操作量設定部は、前記操作量を増加または減少させた後の前記消費電力が、前記操作量を増加または減少させる前の前記消費電力以下である場合、前記増加または減少させた後の前記操作量を維持し、前記操作量を増加または減少させた後の前記消費電力が、前記操作量を増加または減少させる前の前記消費電力よりも大きい場合、前記増加または減少させた後の前記操作量を維持するか、前記増加または減少させる前の前記操作量へ戻すかのいずれかを、前記確率によって決定するものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の空気調和装置の制御装置は、アクチュエータの操作量を増加または減少させた後の消費電力が、操作量を増加または減少させる前の消費電力よりも大きい場合、増加または減少させた後の操作量を維持するか、増加または減少させる前の操作量へ戻すかのいずれかを、確率によって決定する。このため、空気調和装置の消費電力を低減させるアクチュエータの操作量を求める動作において、大域的最適値に操作量を収束し易くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１における空気調和装置の構成図である。
【図２】実施の形態１における空気調和装置の制御装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図３】実施の形態１における空気調和装置の制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】最適化制御におけるアクチュエータの操作量と消費電力との関係を示す図である。
【図５】実施の形態２における空気調和装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明に係る空気調和装置の制御装置及び空気調和装置の実施の形態を、図面を参照して説明する。本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、本発明は、以下の各実施の形態に示す構成のうち、組合せ可能な構成のあらゆる組合せを含むものである。また、各図において、同一の符号を付したものは、同一の又はこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。また、圧力および温度の高低については、特に絶対的な値との関係で高低が定まっているものではなく、装置などにおける状態、動作などにおいて相対的に定まるものとする。
【００１０】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１における空気調和装置の構成図である。
図１に示すように、空気調和装置１００は、室外機１と、室内機２と、操作部３と、制御装置２００とを備えている。空気調和装置１００は、交流電源４から供給される電力によって動作する。交流電源４は、例えば商用交流電源である。
【００１１】
室外機１は、圧縮機１１と、四方弁１２と、室外空気と冷媒とを熱交換する室外熱交換器１３と、膨張弁１４と、室外空気を室外熱交換器１３に送風する室外送風機１５とを備えている。
室内機２は、室内空気と冷媒とを熱交換する室内熱交換器２１と、室内空気を室内熱交換器２１に送風する室内送風機２２とを備えている。
操作部３は、空気調和装置１００の運転の操作及び室内空気の目標温度の設定値などが入力される。
【００１２】
圧縮機１１と、四方弁１２と、室外熱交換器１３と、膨張弁１４と、室内熱交換器２１とは、順次、配管によって接続され、冷媒が循環する冷媒回路１０を構成する。
【００１３】
圧縮機１１は、冷媒回路１０を流れる冷媒を吸入し、その冷媒を圧縮して高温高圧の状態にして吐出する。圧縮機１１は、単位時間当たりの冷媒の吐出量である運転容量が可変に構成される。例えば、圧縮機１１は、インバータ回路により回転数が制御されるモータによって駆動される。
四方弁１２は、圧縮機１１から吐出されたガス冷媒を室外熱交換器１３又は室内熱交換器２１に流すように流路を切り替える。
室外熱交換器１３は、例えば、複数の伝熱管と複数のフィンとを有するフィンアンドチューブ型熱交換器により構成される。室外熱交換器１３は、暖房運転時には蒸発器として機能し、冷房運転時には凝縮器として機能する。
膨張弁１４は、冷媒回路１０を流れる冷媒を減圧して膨張させるものである。膨張弁１４は、例えば、電子式膨張弁若しくは感温式膨張弁等により構成される。
【００１４】
室内熱交換器２１は、例えば、複数の伝熱管と複数のフィンとを有するフィンアンドチューブ型熱交換器により構成される。室内熱交換器２１は、暖房運転時には凝縮器として機能し、冷房運転時には蒸発器として機能する。
【００１５】
なお、冷媒回路１０の構成は、上記に限定されない。例えば、冷媒回路１０内の余剰冷媒を溜めるアキュムレータまたはレシーバなどを設ける構成としても良い。また例えば、冷媒回路１０の高圧側の冷媒と低圧側の冷媒とを熱交換させる内部熱交換器を設ける構成としても良い。
【００１６】
室外送風機１５は、送風量が可変に構成される。例えば、室外送風機１５は、モータによって回転駆動される遠心ファン又は多翼ファン等から構成されている。室外熱交換器１３は、室外送風機１５の送風量が可変されることで、熱効率が可変する。
室内送風機２２は、送風量が可変に構成される。例えば、室内送風機２２は、モータによって回転駆動される遠心ファン又は多翼ファン等から構成されている。室内熱交換器２１は、室内送風機２２の送風量が可変されることで、熱効率が可変する。
【００１７】
空気調和装置１００は、制御装置２００と、温度センサ３１〜温度センサ３６と、室温センサ４０と、電力センサ５０とを備える。
制御装置２００は、圧縮機１１の運転容量、四方弁１２の切替、膨張弁１４の開度、並びに室外送風機１５及び室内送風機２２の回転数を制御する。
以下、制御装置２００が制御する、圧縮機１１、四方弁１２、膨張弁１４、室外送風機１５、及び室内送風機２２を、複数のアクチュエータ３００とも称する。
【００１８】
温度センサ３１は、圧縮機１１の吐出側の配管に配置され、圧縮機１１から吐出された冷媒の温度を検出する。
温度センサ３２は、室外熱交換器１３に配置され、室外熱交換器１３を流通する冷媒の温度を検出する。即ち、温度センサ３２は、室外熱交換器１３が凝縮器として機能する場合、冷媒の凝縮温度を検出する。また、温度センサ３２は、室外熱交換器１３が蒸発器として機能する場合、冷媒の蒸発温度を検出する。
【００１９】
温度センサ３３は、室外熱交換器１３と膨張弁１４との間の配管に配置され、配管を流通する冷媒の温度を検出する。即ち、温度センサ３３は、室外熱交換器１３が凝縮器として機能する場合、膨張弁１４へ流入する冷媒の温度を検出する。また、温度センサ３３は、室外熱交換器１３が蒸発器として機能する場合、膨張弁１４から流出した冷媒の温度を検出する。
【００２０】
温度センサ３４は、膨張弁１４と室内熱交換器２１との間の配管に配置され、配管を流通する冷媒の温度を検出する。即ち、温度センサ３４は、室内熱交換器２１が凝縮器として機能する場合、膨張弁１４へ流入する冷媒の温度を検出する。また、温度センサ３４は、室内熱交換器２１が蒸発器として機能する場合、膨張弁１４から流出した冷媒の温度を検出する。
【００２１】
温度センサ３５は、室内熱交換器２１に配置され、室内熱交換器２１を流通する冷媒の温度を検出する。即ち、温度センサ３５は、室内熱交換器２１が、凝縮器として機能する場合、冷媒の凝縮温度を検出する。また、温度センサ３５は、室内熱交換器２１が、蒸発器として機能する場合、冷媒の蒸発温度を検出する。
温度センサ３６は、圧縮機１１の吸入側の配管に配置され、圧縮機１１へ吸入される冷媒の温度を検出する。
【００２２】
室温センサ４０は、室内機２へ取り込まれた室内空気の温度を検出する。
温度センサ３１〜温度センサ３６、及び室温センサ４０は、例えば、サーミスタ、熱電対、又は赤外線センサによって構成される。
【００２３】
電力センサ５０は、交流電源４から空気調和装置１００へ供給される電力を検出する。即ち、電力センサ５０は、空気調和装置１００が消費する電力である消費電力の値を検出する。電力センサ５０は、例えば、交流電源４から空気調和装置１００へ供給される電圧及び電流を計測して電力を求める。
【００２４】
図２は、実施の形態１における空気調和装置の制御装置の構成を示す機能ブロック図である。
図２に示すように、制御装置２００は、電力取得部２０１と、室温取得部２０２と、運転状態量取得部２０３と、確率設定部２０４と、操作量設定部２０５と、運転制御部２０６とを備える。
電力取得部２０１は、電力センサ５０が検出した空気調和装置１００の消費電力の値を取得する。
室温取得部２０２は、室温センサ４０が検出した室内空気の温度の値を取得する。
【００２５】
運転状態量取得部２０３は、冷媒回路１０の運転状態量を取得する。ここで、冷媒回路１０の運転状態量には、温度センサ３１〜温度センサ３６が検出した温度の値が含まれる。温度センサ３１〜温度センサ３６及び運転状態量取得部２０３は、運転状態量検出手段３０を構成する。
【００２６】
運転状態量取得部２０３は、室内熱交換器２１が蒸発器として機能する場合において、温度センサ３３と温度センサ３２の検出温度の温度差から冷媒の過冷却度を求め、温度センサ３６と温度センサ３５の検出温度の温度差から冷媒の過熱度を求める。また、運転状態量取得部２０３は、室内熱交換器２１が凝縮器として機能する場合において、温度センサ３５と温度センサ３４の検出温度の温度差から冷媒の過冷却度を求め、温度センサ３６と温度センサ３２の検出温度の温度差から冷媒の過熱度を求める。
【００２７】
即ち、運転状態量取得部２０３は、膨張弁１４へ流入する冷媒の温度と凝縮温度との温度差から冷媒の過冷却度を運転状態量として求める。また、運転状態量取得部２０３は、圧縮機１１へ吸入される冷媒の温度と蒸発温度との温度差から冷媒の過熱度を運転状態量として求める。
【００２８】
なお、圧縮機１１から吐出された冷媒の圧力を検出する圧力センサ及び圧縮機１１へ吸入される冷媒の圧力を検出する圧力センサを、運転状態量検出手段３０として設けても良い。運転状態量取得部２０３は、圧力センサによって検出された圧力の値を換算して、冷媒の飽和温度を求めても良い。
【００２９】
確率設定部２０４は、冷媒回路１０の運転状態量に基づき、確率の値を可変させる。
操作量設定部２０５は、操作部３からの目標温度の設定値、電力取得部２０１からの消費電力の値、運転状態量取得部２０３からの運転状態量、及び確率設定部２０４からの確率の値が入力される。操作量設定部２０５は、室内空気の温度が目標値に近づくように、複数のアクチュエータ３００の操作量を設定する。また、操作量設定部２０５は、複数のアクチュエータ３００のうちの少なくとも１つの操作量の増加または減少を繰り返し、消費電力が最小となる操作量を求める。
【００３０】
運転制御部２０６は、操作量設定部２０５によって設定された操作量に応じて、空気調和装置１００の複数のアクチュエータ３００の運転を制御する。
運転制御部２０６は、操作部３から使用者により指示された運転モード及び設定温度に基づいて、四方弁１２の切り替え及び圧縮機１１の運転容量を制御する暖房運転又は冷房運転を行う。
なお、運転制御部２０６は、暖房運転又は冷房運転の制御において、設定温度、過冷却度、及び過熱度の目標値などに応じて、圧縮機１１の運転容量、膨張弁１４の開度、室外送風機１５及び室内送風機２２の回転数などを制御しても良い。
【００３１】
制御装置２００は、専用のハードウェア、又はメモリに格納されるプログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）で構成される。なお、ＣＰＵは、中央処理装置、処理装置、又は演算装置とも称される。
【００３２】
制御装置２００が専用のハードウェアである場合、制御装置２００は、例えば、単一回路、複合回路、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）、又はこれらを組み合わせたものが該当する。制御装置２００が実現する各機能部のそれぞれを、個別のハードウェアで実現してもよいし、各機能部を一つのハードウェアで実現してもよい。
【００３３】
制御装置２００がＣＰＵの場合、制御装置２００が実行する各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェア又はファームウェアはプログラムとして記述され、メモリに格納される。ＣＰＵは、メモリに格納されたプログラムを読み出して実行することにより、制御装置２００の各機能を実現する。ここで、メモリは、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ、又はＥＥＰＲＯＭ等の、不揮発性又は揮発性の半導体メモリである。
【００３４】
なお、制御装置２００の機能の一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェア又はファームウェアで実現するようにしてもよい。
【００３５】
次に、空気調和装置１００の冷媒回路１０における冷房運転及び暖房運転における冷媒の動作について説明する。
【００３６】
（冷房運転）
冷房運転時は、四方弁１２が図１の実線で示される状態に切り替えられる。即ち、圧縮機１１の吐出側の配管と室外熱交換器１３とが接続される。
圧縮機１１から吐出した高温高圧の冷媒は、四方弁１２を通過して室外熱交換器１３へ流入する。室外熱交換器１３に流入した冷媒は、室外送風機１５からの室外空気と熱交換して放熱し、温度が低下して過冷却状態の液冷媒となって、室外熱交換器１３から流出する。
【００３７】
室外熱交換器１３から流出した冷媒は、膨張弁１４によって減圧されて気液二相冷媒となり、室内熱交換器２１に流入する。室内熱交換器２１に流入した冷媒は、室内送風機２２からの室内空気と熱交換して吸熱、蒸発し、ガス状態の冷媒となって室内熱交換器２１から流出する。室内熱交換器２１から流出した冷媒は、四方弁１２を通過して、圧縮機１１へ吸入される。
【００３８】
（暖房運転）
暖房運転時は、四方弁１２が図１の点線で示される状態に切り替えられる。即ち、圧縮機１１の吐出側の配管と室内熱交換器２１とが接続される。
圧縮機１１から吐出した高温高圧の冷媒は、四方弁１２を通過して室内熱交換器２１へ流入する。室内熱交換器２１に流入した冷媒は、室内送風機２２からの室内空気と熱交換して放熱し、温度が低下して過冷却状態の液冷媒となって、室内熱交換器２１から流出する。
【００３９】
室内熱交換器２１から流出した冷媒は、膨張弁１４によって減圧されて気液二相冷媒となり、室外熱交換器１３へ流入する。室外熱交換器１３に流入した冷媒は、室外送風機１５からの室外空気と熱交換して吸熱、蒸発し、ガス状態の冷媒となって室外熱交換器１３から流出する。室外熱交換器１３から流出した冷媒は、四方弁１２を通過して、圧縮機１１へ吸入される。
【００４０】
なお、本実施の形態１の空気調和装置１００は、冷房運転と暖房運転とを切り替え可能に構成したが、これに限定されない。冷房運転又は暖房運転の何れかのみを実施する構成としても良い。この場合には四方弁１２は設けなくても良い。
【００４１】
（最適化制御）
本実施の形態１に係る制御装置２００は、暖房運転及び冷房運転において、空気調和装置１００の消費電力が最小となる複数のアクチュエータ３００の操作量を求める最適化制御を行う。
【００４２】
図３は、実施の形態１における空気調和装置の制御装置の動作を示すフローチャートである。
図４は、最適化制御におけるアクチュエータの操作量と消費電力との関係を示す図である。図４の縦軸は、空気調和装置１００の消費電力を示し、横軸は、複数のアクチュエータ３００のうちの１つの操作量を示す。なお、図４に示す例では、アクチュエータ３００の操作量と消費電力との間の特性が単調性でない場合を示している。即ち、図４に示す操作量と消費電力との間の特性は、操作量の可変可能な全範囲に対して、消費電力が最小となる大域的最小値Ｗ−Ｇｍと、操作量の特定の範囲に対して、消費電力が最小となる局所的最小値Ｗ−Ｌｍとを有する場合を示している。
【００４３】
以下、消費電力が大域的最小値となるような操作量を探索する制御装置２００の最適化制御を、図３に基づき、図４を参照しつつ説明する。
【００４４】
運転状態量取得部２０３は、暖房運転又は冷房運転を開始すると、一定の間隔で運転状態量を取得する（ステップＳ１）。
操作量設定部２０５は、運転状態量に基づき、最適制御の開始条件を満たすか否かを判断する（ステップＳ２）。最適制御の開始条件は、例えば、室内温度と目標温度との差温が所定の範囲内である場合、一定時間における冷媒の温度の変化量が所定の範囲内である場合など、運転状態が安定している状態を特定する条件である。
最適制御の開始条件を満たさない場合、操作量設定部２０５は、ステップＳ１へ戻る。
【００４５】
最適制御の開始条件を満たす場合、操作量設定部２０５は、最適制御を開始する（ステップＳ３）。最適制御において操作量設定部２０５は、室内空気の温度が目標値に近づくように、複数のアクチュエータ３００のうちの１つの操作量を設定する。以下の動作では、操作量設定部２０５は、複数のアクチュエータ３００のうちの１つの操作量を設定した状態において、複数のアクチュエータ３００のうちの他の少なくとも１つの操作量を変更し、消費電力が最小となる操作量を求める。例えば、操作量設定部２０５は、室内空気の温度が目標値に近づくように、圧縮機１１の運転容量の操作量を常に設定した状態において、室外送風機１５の送風量（回転数）を変更する。
以下、消費電力が最小となる操作量を求める対象のアクチュエータ３００を、操作対象のアクチュエータ３００と称する。
【００４６】
操作量設定部２０５は、操作対象のアクチュエータ３００の操作量を変化させる量である制御パラメータΔＸの初期値を設定する（ステップＳ４）。制御パラメータΔＸの初期値は、例えば、運転状態量に応じて設定される。例えば、設計値等から予め記憶された、室内温度と目標温度との差温、消費電力及び冷媒の温度等の関係と、これらの現在の検出値との偏差が大きい程、制御パラメータΔＸを大きく設定する。
【００４７】
また、確率設定部２０４は、確率の値を初期値に設定する。確率の値は、例えば０〜１．０の数値範囲で設定される。初期値は、例えば最大値に設定する。また例えば、確率設定部２０４は、設計値等から予め記憶された、室内温度と目標温度との差温、消費電力及び冷媒の温度等の関係と、これらの現在の検出値との偏差が大きい程、確率の値を大きく設定する。
【００４８】
次に、操作量設定部２０５は、操作対象のアクチュエータ３００の操作量を、制御パラメータΔＸで設定された変化量だけ、増加または減少させる（ステップＳ５）。運転制御部２０６は、操作量設定部２０５によって設定された操作量に応じて、制御対象のアクチュエータ３００の運転を制御する。
【００４９】
制御対象のアクチュエータ３００の操作量が変更された後、運転状態量取得部２０３は、運転状態量を取得する（ステップＳ６）。
操作量設定部２０５は、運転状態量に基づき、比較条件を満たすか否かを判断する（ステップＳ７）。比較条件は、操作量を変化させる前の消費電力と操作量を変化させた後の消費電力とを比較するのに適した運転状態であるか否かを判定する条件である。比較条件は、例えば、室内温度と目標温度との差温が所定の範囲内である場合、一定時間における冷媒の温度の変化量が所定の範囲内である場合など、運転状態が安定している状態を特定する条件である。
比較条件を満たさない場合、操作量設定部２０５は、ステップＳ６へ戻る。
【００５０】
比較条件を満たす場合、操作量設定部２０５は、消費電力条件を満たすか否かを判断する（ステップＳ８）。消費電力条件は、制御対象のアクチュエータ３００の操作量を増加または減少させた後の消費電力が、操作量を増加または減少させる前の消費電力以下であるか否かである。
【００５１】
消費電力条件を満たす場合、操作量設定部２０５は、増加または減少させた後の操作量を維持する（ステップＳ９）。
【００５２】
例えば図４に示すように、操作量設定部２０５は、操作対象のアクチュエータ３００の操作量を、操作量Ｘ０から操作量Ｘｐ１へ変化させた場合、変化後の消費電力Ｗｐ１は変化前の消費電力Ｗ０以下となる。この場合、操作量設定部２０５は、操作量Ｘｐ１を維持する。
【００５３】
一方、消費電力条件を満たさない場合、操作量設定部２０５は、確率による条件を満たすか否かを判断する（ステップＳ１０）。確率による条件は、確率設定部２０４によって設定された確率の値に従い、条件を満たすか否かを確率によって判断する。即ち、操作量設定部２０５は、確率の値が大きいほど、ステップＳ１０の条件を満たすと判断する確率が、ステップＳ１０の条件を満たさないと判断する確率よりも高くなる。
【００５４】
確率による条件を満たさない場合、操作量設定部２０５は、制御対象のアクチュエータ３００の操作量を、増加または減少させる前の操作量へ戻す（ステップＳ１１）。一方、確率による条件を満たす場合、操作量設定部２０５は、ステップＳ９へ進み、増加または減少させた後の操作量を維持する。
【００５５】
即ち、操作量設定部２０５は、操作量を増加または減少させた後の消費電力が、操作量を増加または減少させる前の消費電力よりも大きい場合、増加または減少させた後の操作量を維持するか、増加または減少させる前の操作量へ戻すかのいずれかを、確率設定部２０４が設定した確率によって決定する。
【００５６】
例えば図４に示すように、操作量設定部２０５は、操作対象のアクチュエータ３００の操作量を、操作量Ｘ０から操作量Ｘｍ１へ変化させた場合、変化後の消費電力Ｗｍ１は変化前の消費電力Ｗ０よりも大きくなる。この場合、操作量設定部２０５は、操作量Ｘｍ１を維持するか、操作量Ｘ０へ戻すかの何れかを確率によって決定する。
【００５７】
次に、確率設定部２０４は、冷媒回路１０の運転状態量に基づき、確率の値を更新する（ステップＳ１３）。
【００５８】
例えば、確率設定部２０４は、操作量が増加または減少された後の冷媒の過熱度が、操作量が増加または減少される前の冷媒の過熱度よりも減少した場合、増加または減少させる前の操作量へ戻す確率を低下させる。このように、冷媒の過熱度が減少する操作量で有る場合、変更後の操作量が維持される確率が高くなる。例えば、空気調和装置１００の負荷が一時的に高くなり消費電力が増加した場合であっても、過熱度が低下することで冷媒回路１０の運転状態としては運転効率が向上する。このような場合に、変更後の操作量を維持する確率を高くすることで、一時的な負荷が解消した場合においては、消費電力が最小となる操作量に収束し易くなる。
【００５９】
また例えば、確率設定部２０４は、操作量が増加または減少された後の冷媒の過冷却度と過冷却度の目標値との偏差が、操作量が増加または減少される前の冷媒の過冷却度と過冷却度の目標値との偏差よりも減少した場合、増加または減少させる前の操作量へ戻す確率を低下させる。このように、冷媒の過冷却度と過冷却度の目標値との偏差が減少する操作量で有る場合、変更後の操作量が維持される確率が高くなる。つまり、冷媒の過冷却度と過冷却度の目標値との偏差が低下することで冷媒回路１０の運転状態としては運転効率が向上する場合には、変更後の操作量を維持する確率を高くすることで、消費電力が最小となる操作量に収束し易くなる。
【００６０】
また例えば、確率設定部２０４は、操作量が増加または減少された回数の増加、または時間の経過と共に、増加または減少させる前の操作量へ戻す確率を上昇させる。なお、確率設定部２０４は、複数の条件を組み合わせて確率を設定しても良い。例えば、確率設定部２０４は、過熱度に応じた確率の値と時間の経過に応じた確率の値とをそれぞれ、０〜１．０の数値の範囲で設定し、これらの二つの数値を乗算した値を、確率の値として設定しても良い。
【００６１】
次に、操作量設定部２０５は、制御パラメータΔＸを更新する（ステップＳ１３）。制御パラメータΔＸの更新は、例えば、運転状態量に応じて設定される。例えば、操作量を変更させる前と操作量を変更させた後との消費電力の変化量が小さいほど、制御パラメータΔＸを小さく設定する。このように、運転状態量に応じて制御パラメータΔＸを更新することで、操作量を極値に収束させ易くなる。
【００６２】
制御パラメータΔＸを更新した後、操作量設定部２０５は、最適制御の終了条件を満たすか否かを判断する（ステップＳ１４）。最適制御の終了条件は、例えば、操作量を増加または減少させた回数が予め設定した回数を超えた場合、最適制御の経過時間が予め設定した時間を超えた場合、又は操作量を所定回数変化させた場合における消費電力の変化量が所定の範囲内である場合等である。
【００６３】
最適制御の終了条件を満たさない場合、操作量設定部２０５は、ステップＳ５へ戻り、上記の動作を繰り返す。最適制御の終了条件を満たす場合、操作量設定部２０５は、最適制御を終了させ（ステップＳ１５）、ステップＳ１へ戻る。
【００６４】
ステップＳ５〜ステップＳ１３が繰り返されることで、制御対象のアクチュエータ３００の操作量が、大域的最小値Ｗ−Ｇｍに収束し得る。
例えば図４に示すように、操作対象のアクチュエータ３００の操作量Ｘｍ１に維持された後、操作量Ｘｍ２へ変化させた場合、変化後の消費電力Ｗｍ２は変化前の消費電力Ｗｍ１以下となり、操作量Ｘｍ２が維持される。このように、消費電力の局所的最小値Ｗ−Ｌｍと大域的最小値Ｗ−Ｇｍとの間の操作量において、消費電力が増加する操作量へ遷移することで、消費電力が大域的最小値Ｗ−Ｇｍとなる操作量に収束することが可能となる。
【００６５】
以上のように本実施の形態１においては、制御装置２００の操作量設定部２０５は、操作量を増加または減少させた後の消費電力が、操作量を増加または減少させる前の消費電力以下である場合、増加または減少させた後の操作量を維持する。また、制御装置２００の操作量設定部２０５は、操作量を増加または減少させた後の消費電力が、操作量を増加または減少させる前の消費電力よりも大きい場合、増加または減少させた後の操作量を維持するか、増加または減少させる前の操作量へ戻すかのいずれかを、確率によって決定する。また、確率設定部２０４は、冷媒回路１０の運転状態量に基づき、確率の値を可変させる。
このため、空気調和装置１００の消費電力を低減させるアクチュエータ３００の操作量を求める最適制御において、アクチュエータ３００の操作量を大域的最適値に収束し易くすることができる。従って、空気調和装置１００の消費電力を低減させることが可能となり、省エネルギー性を向上することができる。
【００６６】
また本実施の形態１においては、運転状態量取得部２０３は、運転状態量として、圧縮機１１の入口における冷媒の過熱度、及び膨張弁１４の入口における冷媒の過冷却度を求める。確率設定部２０４は、運転状態量に基づき、確率の値を可変させる。
このため、冷媒回路１０の運転状態に適した確率を設定することができ、アクチュエータ３００の操作量を大域的最適値に収束し易くすることができる。
【００６７】
また本実施の形態１においては、確率設定部２０４は、操作量が増加または減少された後の冷媒の過熱度が、操作量が増加または減少される前の冷媒の過熱度よりも減少した場合、増加または減少させる前の操作量へ戻す確率を低下させる。
このため、冷媒回路１０の運転状態として運転効率が向上する場合には、変更後の操作量を維持する確率を高くすることで、消費電力が最小となる操作量に収束し易くなる。
【００６８】
なお、上述した図４に示す例では、アクチュエータ３００の操作量と消費電力との間の特性が単調性でない場合を説明したが、本実施の形態１における最適制御は、アクチュエータ３００の操作量と消費電力との間の特性が単調性である場合にも適用できる。例えば、アクチュエータ３００の操作量が離散的である場合、又は各種センサの計測精度による誤差が有る場合など、消費電力の検出値が単調増加又は単調減少しない場合にも適用できる。
【００６９】
実施の形態２．
以下、実施の形態２における空気調和装置１００及び制御装置２００の構成及び動作について、上記実施の形態１との相違点を中心に説明する。
【００７０】
図５は、実施の形態２における空気調和装置の構成図である。
図５に示すように、空気調和装置１００は、室外機１へ取り込まれた室外空気の温度を検出する外気温度センサ６０を備える。外気温度センサ６０は、例えば、サーミスタ、熱電対、又は赤外線センサによって構成される。
【００７１】
運転状態量取得部２０３は、外気温度センサ６０が検出した室外温度を、運転状態量として取得する。運転状態量取得部２０３は、冷媒回路１０の運転操作量に基づき、室外熱交換器１３への着霜の有無を求める。例えば、運転状態量取得部２０３は、暖房運転時において、外気温度センサ６０が検出した室外温度と、温度センサ３２が検出した冷媒の蒸発温度と温度差が、予め設定した値よりも大きくなった場合には、室外熱交換器１３への着霜を検知する。
【００７２】
なお、運転状態量取得部２０３による着霜の検知は、上記の温度差を用いる方法に限定されない。例えば、運転状態量取得部２０３は、室内負荷状態が変化していないのに圧縮機１１の周波数及び消費電力が増大した場合には、室外熱交換器１３への着霜を検知する。また例えば、室外熱交換器１３のフィンへ向けて発光する発光部とその反射光を受光する受光部とを設け、運転状態量取得部２０３は、反射光の受光量の変化を測定して着霜の有無を検知しても良い。
【００７３】
確率設定部２０４は、最適化制御のステップＳ１３において、室外熱交換器１３への着霜がある場合、室外熱交換器１３への着霜がない場合と比較して、増加または減少させる前の操作量へ戻す確率を低下させる。
このように、室外熱交換器１３への着霜によって、冷媒回路１０の冷凍能力が低下し、消費電力が大きくなる運転状態の場合には、変更後の操作量が維持される確率が高くなる。よって、着霜が生じている場合においては、消費電力が大きくなる操作量の変更を許容させることができ、着霜が解消した場合においては、消費電力が大域的最適値となる操作量に収束させやすくできる。
【００７４】
なお、上記実施の形態１及び２においては、最適制御において、空気調和装置１００の消費電力が最小となる操作量に収束させる動作を説明したが、これに限定されない。例えば、消費電力に代えて成績係数（ＣＯＰ）を用いて、成績係数が最大となる操作量に収束させる動作としても良い。
【００７５】
また、上記実施の形態１及び２においては、操作量設定部２０５は、室内空気の温度が目標値に近づくように、１つのアクチュエータ３００の操作量を設定した状態において、他のアクチュエータ３００の操作量の大域的最適値を求める動作を説明したが、これに限定されない。操作量設定部２０５は、冷媒回路１０の運転状態量のうちの任意の１つが目標値に近づくように、１つのアクチュエータ３００の操作量を設定し、他のアクチュエータ３００の操作量の大域的最適値を求めても良い。
【００７６】
また、操作量設定部２０５は、室内空気の温度に代えて室内空気の湿度が目標値に近づくように、１つのアクチュエータ３００の操作量を設定した状態において、他のアクチュエータ３００の操作量の大局的最適値を求める動作を行ってもよい。
【００７７】
また、上記実施の形態１及び２においては、空気調和装置１００は、１つの室外機１及び１つの室内機２を備える構成を説明したが、これに限定されない。空気調和装置１００は、１つ又は複数の室外機１、並びに複数の室内機２を備える構成であっても良い。
【符号の説明】
【００７８】
１  室外機、２  室内機、３  操作部、４  交流電源、１０  冷媒回路、１１  圧縮機、１２  四方弁、１３  室外熱交換器、１４  膨張弁、１５  室外送風機、２１  室内熱交換器、２２  室内送風機、３０  運転状態量検出手段、３１  温度センサ、３２  温度センサ、３３  温度センサ、３４  温度センサ、３５  温度センサ、３６  温度センサ、４０  室温センサ、５０  電力センサ、６０  外気温度センサ、１００  空気調和装置、２００  制御装置、２０１  電力取得部、２０２  室温取得部、２０３  運転状態量取得部、２０４  確率設定部、２０５  操作量設定部、２０６  運転制御部、３００  アクチュエータ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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