WO2024018561A1 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

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WO2024018561A1
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WO
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refrigerant
amount
container
vibration
refrigeration cycle
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PCT/JP2022/028208
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English (en)
French (fr)
Inventor
貴玄 中村
信秋 田中
Original Assignee
三菱電機株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B49/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/02—Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems

Definitions

  • the present disclosure relates to a refrigeration cycle device that includes a container that stores a refrigerant.
  • a refrigeration cycle device includes containers that store liquid, such as an accumulator that stores refrigerant, and a compressor that stores refrigerating machine oil that lubricates mechanical parts that are driven when compressing the refrigerant.
  • a refrigeration cycle device is not provided with a device for detecting the amount of liquid in the container. This is because at the stage of designing the refrigeration cycle device, control is established so that the amount of liquid in the container stays within a range that does not cause abnormalities in the equipment.
  • refrigeration cycle equipment such as air conditioners have come to be used in low-temperature and high-temperature regions, where they were rarely used in the past, and the areas where they are used are expanding. Therefore, when using a refrigeration cycle device in a low-temperature region or a high-temperature region, it is difficult to keep the amount of liquid in the container within a range that does not cause abnormality to the equipment using conventional controls. Therefore, recently, it has become necessary to measure the amount of liquid in the container so that the amount of liquid in the container is within a range that does not cause abnormality in the equipment.
  • a liquid amount detection device that detects the amount of liquid in a container that stores a fluid such as liquid is known (for example, Patent Document 1).
  • the liquid amount detection device described in Patent Document 1 detects the amount of fluid in a container based on resonance vibrations generated by applying an impact to a container that stores fluid.
  • the liquid level detection device includes a hammer member that operates by driving an electromagnetic coil and a sensor that measures resonance vibrations generated by the operation of the hammer member, which are integrally provided in a container. It is equipped with a signal processing section that performs signal processing on vibrations.
  • an electromagnetic coil is driven to cause a hammer member to impact the wall surface of a container, and a sensor measures resonance vibrations generated at that time. Then, the signal processing unit calculates the amount of fluid in the container by analyzing the frequency of the measured resonance vibration.
  • the amount of liquid in the container provided in the refrigeration cycle device can be appropriately detected.
  • the present disclosure has been made in view of the above problems in the conventional technology, and provides a refrigeration cycle device that can estimate the amount of refrigerant in a container with a simple configuration and constantly derive the amount of refrigerant in the container.
  • the purpose is to provide.
  • a refrigeration cycle device includes a container that stores a refrigerant, a vibration sensor that detects vibration data indicating vibration of the container, and a control device that estimates the amount of refrigerant in the container, and the control device , a feature extraction unit that extracts a feature related to the vibration from the vibration data; a storage unit that stores a vibration coefficient indicating a coefficient for the feature; and a refrigerant in the container based on the feature and the vibration coefficient. and a refrigerant amount estimating section that estimates the amount of refrigerant.
  • the amount of refrigerant in the container is estimated based on the feature amount and vibration coefficient obtained from vibration data indicating vibration of the container, the amount of refrigerant in the container can be estimated with a simple configuration without using an electromagnetic coil. In addition to estimating the amount of refrigerant in the container, it is possible to always derive the amount of refrigerant in the container.
  • FIG. 1 is a circuit diagram showing an example of the configuration of an air conditioner according to Embodiment 1.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a first installation example of a vibration sensor. It is a schematic diagram which shows the 2nd example of installation of a vibration sensor.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing an installation example of a conventional liquid amount detection device. 2 is a functional block diagram showing an example of the configuration of the control device in FIG. 1.
  • FIG. 6 is a hardware configuration diagram showing an example of the configuration of the control device in FIG. 5.
  • FIG. 6 is a hardware configuration diagram showing another example of the configuration of the control device in FIG. 5.
  • FIG. It is a graph for explaining a first example of feature amounts. It is a graph for explaining a second example of feature amounts.
  • Embodiment 1 A refrigeration cycle device according to the first embodiment will be explained.
  • a refrigeration cycle device has a refrigerant circuit in which refrigerant circulates while repeatedly changing the steps of "compression,””condensation,””expansion,” and “evaporation.”
  • Examples of the refrigeration cycle device include an air conditioner and a refrigerator.
  • an air conditioner as a refrigeration cycle device will be explained as an example.
  • An air conditioner performs air conditioning in a space to be air-conditioned by circulating a refrigerant in a refrigerant circuit and transferring heat between outdoor air and indoor air via the refrigerant.
  • FIG. 1 is a circuit diagram showing an example of the configuration of an air conditioner according to the first embodiment.
  • the air conditioner 100 includes an outdoor unit 10, an indoor unit 20, and a control device 30.
  • one outdoor unit 10 and three indoor units 20 are connected.
  • the outdoor unit 10 and the indoor unit 20 are connected by refrigerant piping through which refrigerant flows.
  • a refrigerant circuit in which refrigerant circulates is formed by connecting the outdoor unit 10 and the indoor unit 20 through refrigerant piping.
  • the number of indoor units 20 is not limited to this example.
  • the number of indoor units 20 may be one or two, or four or more.
  • the outdoor unit 10 includes a compressor 11 , a refrigerant flow switching device 12 , an outdoor heat exchanger 13 , an accumulator 14 , an outdoor fan 15 , and a vibration sensor 16 .
  • the compressor 11 sucks in low-temperature, low-pressure refrigerant, compresses the sucked refrigerant, and discharges high-temperature, high-pressure refrigerant.
  • the compressor 11 is, for example, an inverter compressor or the like whose capacity, which is the amount of refrigerant delivered per unit time, is controlled by changing the operating frequency.
  • the operating frequency of the compressor 11 is controlled by the control device 30.
  • the refrigerant flow switching device 12 is, for example, a four-way valve, and switches between cooling operation and heating operation by switching the direction in which the refrigerant flows.
  • the refrigerant flow switching device 12 is not limited to the above-mentioned four-way valve, and for example, other valves may be used in combination. Switching of the flow direction of the refrigerant in the refrigerant flow switching device 12 is controlled by the control device 30 .
  • the outdoor heat exchanger 13 exchanges heat between the outdoor air supplied by the outdoor fan 15, which is a blower provided nearby, and the refrigerant.
  • the outdoor heat exchanger 13 functions as a condenser that radiates heat from the refrigerant to outdoor air to condense and liquefy the refrigerant during cooling operation.
  • the outdoor heat exchanger 13 functions as an evaporator that evaporates and gasifies the refrigerant during heating operation and absorbs heat from the outdoor air as heat of vaporization.
  • the outdoor fan 15 is a blower for supplying outdoor air to the outdoor heat exchanger 13.
  • the rotation speed of the outdoor fan 15 is controlled by the control device 30. Thereby, the condensing capacity or evaporation capacity of the outdoor heat exchanger 13 is controlled.
  • the accumulator 14 is provided on the suction side of the compressor 11.
  • the accumulator 14 stores surplus refrigerant generated due to differences in operating conditions between cooling operation and heating operation, surplus refrigerant for transient changes in operation, and the like.
  • the vibration sensor 16 periodically detects vibrations of a container that stores liquid.
  • the vibration sensor 16 is provided in an accumulator 14, which is an example of a container.
  • the vibration sensor 16 is not limited to this, and may be provided, for example, in the compressor 11, which is another example of a container.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a first example of installation of a vibration sensor.
  • the vibration sensor 16 is installed in an accumulator 14 as a container. In this case, the vibration sensor 16 is installed at a position approximately at the maximum liquid level height within the container.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a second installation example of the vibration sensor.
  • the vibration sensor 16 is installed in the compressor 11 as a container.
  • the vibration sensor 16 is installed at a position where the vibration of the mechanism section 112 provided inside the compressor 11 is easily transmitted to the outer shell. More specifically, the vibration sensor 16 is attached to a compressor 11 that faces a position where a mechanism support part 113 that supports a mechanism part 112 driven by a motor 111 provided in the compressor 11 is attached to the outer shell of the compressor 11. It is installed on the outside of the outer shell at 11.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing an installation example of a conventional liquid amount detection device.
  • the conventional liquid level detection device 1000 exemplified here is the one described in Patent Document 1 (Utility Model Registration No. 3171135) described in the Background Art, and as shown in FIG. 1002 and a vibration sensor 1003.
  • this liquid level detection device 1000 operates a hammer member 1002 by an electromagnetic coil 1001 when detecting the liquid level in a container 2000, and the hammer member 1002 applies an impact to the container 2000.
  • a vibration sensor 1003 detects the resonance vibration caused by the application.
  • the conventional liquid amount detection device 1000 estimates the amount of liquid in the container 2000 based on the resonance vibration detected by the vibration sensor 1003.
  • the air conditioner 100 can estimate the amount of refrigerant in the container with a simpler configuration than conventional ones.
  • each indoor unit 20 has a throttle device 21, an indoor heat exchanger 22, and an indoor fan 23.
  • the expansion device 21 is, for example, an expansion valve, and reduces the pressure of the refrigerant to expand it.
  • the throttle device 21 is composed of, for example, a valve such as an electronic expansion valve that can control the opening degree.
  • the valve opening degree of the throttle device 21 is controlled by the control device 30.
  • the indoor heat exchanger 22 exchanges heat between indoor air and refrigerant supplied by an indoor fan 23, which is a blower provided nearby. Thereby, heating air or cooling air that is conditioned air supplied to the air-conditioned space is generated.
  • the indoor heat exchanger 22 functions as an evaporator during cooling operation. Furthermore, the indoor heat exchanger 22 functions as a condenser during heating operation.
  • the indoor fan 23 is a blower for supplying indoor air to the indoor heat exchanger 22.
  • the rotation speed of the indoor fan 23 is controlled by the control device 30. Thereby, the condensing capacity or evaporating capacity of the indoor heat exchanger 22 is controlled.
  • Control device 30 The control device 30 controls each part of the air conditioner 100, such as the compressor 11, the refrigerant flow switching device 12, the outdoor fan 15, the throttle device 21, and the indoor fan 23. Further, in the first embodiment, the control device 30 performs a refrigerant amount estimation process to estimate the amount of refrigerant in the container based on the vibration of the container detected by the vibration sensor 16.
  • FIG. 5 is a functional block diagram showing an example of the configuration of the control device in FIG. 1.
  • the control device 30 includes a feature extraction section 31, a refrigerant amount estimation section 32, a judgment section 33, a device control section 34, a storage section 35, and a learning section 36.
  • the function related to estimation of the amount of refrigerant in the container and the control at that time is described, and the function related to the control of a general refrigeration cycle is omitted.
  • the feature extraction unit 31 periodically acquires vibration data obtained from vibrations detected by the vibration sensor 16 in accordance with the detection of vibrations by the vibration sensor 16.
  • the feature amount extraction unit 31 extracts feature amounts indicative of vibration-related features from the acquired vibration data. Then, the feature amount extraction unit 31 supplies the extracted feature amount to the refrigerant amount estimation unit 32.
  • the refrigerant amount estimating unit 32 estimates the amount of refrigerant in the container in which the vibration sensor 16 is installed based on the feature extracted by the feature extracting unit 31 and the vibration coefficient stored in the learning unit 36.
  • the vibration coefficient is a coefficient used when estimating the amount of refrigerant in the container from the extracted feature amount.
  • the refrigerant amount estimation unit 32 supplies the estimated refrigerant amount, which is the estimated amount of refrigerant in the container, to the determination unit 33.
  • the determination unit 33 determines whether the refrigerant in the container reaches the full amount. In the first embodiment, the determination unit 33 determines whether or not there is a possibility that the refrigerant in the container will reach full capacity based on the amount of change or amount of refrigerant in the container obtained from the estimated amount of refrigerant. .
  • the equipment control unit 34 controls each equipment provided in the air conditioner 100, such as the compressor 11, the refrigerant flow switching device 12, and the throttle device 21.
  • the device control unit 34 controls each device in the air conditioner 100 when the determination unit 33 determines that there is a possibility that the refrigerant in the container will reach full capacity. generates and outputs an instruction signal for
  • the storage unit 35 stores various information used in each part of the control device 30.
  • the storage unit 35 stores the vibration coefficient used when the refrigerant amount estimation unit 32 estimates the amount of refrigerant in the container.
  • the storage unit 35 stores a set refrigerant change amount or a set refrigerant amount, which is a set value used when the determination unit 33 determines the amount of refrigerant in the container.
  • the set refrigerant change amount is a threshold value set for the change amount per unit time of the refrigerant stored in the container.
  • the set amount of refrigerant is a threshold value set for the amount of refrigerant stored in the container.
  • the learning unit 36 learns the vibration coefficient used when the refrigerant amount estimating unit 32 estimates the amount of refrigerant in the container. Specifically, for example, the learning unit 36 receives as learning data feature amounts and refrigerant amounts that are associated and prepared in advance, and learns the vibration coefficient based on the input feature amounts and refrigerant amounts. .
  • FIG. 6 is a hardware configuration diagram showing an example of the configuration of the control device in FIG. 5.
  • the control device 30 in FIG. 5 is configured with a processing circuit 41, as shown in FIG. 6.
  • the functions of the feature extraction section 31, refrigerant amount estimation section 32, judgment section 33, device control section 34, storage section 35, and learning section 36 in FIG. 5 are realized by the processing circuit 41.
  • the processing circuit 41 When each function is executed by hardware, the processing circuit 41 is, for example, a single circuit, a composite circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), or an FPGA (Field-Programmable Gate). Array), or a combination of these.
  • the functions of the feature quantity extraction section 31, the refrigerant amount estimation section 32, the judgment section 33, the device control section 34, the storage section 35, and the learning section 36 may be realized by the processing circuit 41, or the functions of each section may be realized by one unit. It may be realized by one processing circuit 41.
  • FIG. 7 is a hardware configuration diagram showing another example of the configuration of the control device in FIG. 5.
  • the control device 30 in FIG. 5 is configured with a processor 42 and a memory 43, as shown in FIG.
  • the functions of the feature quantity extraction section 31, the refrigerant amount estimation section 32, the judgment section 33, the device control section 34, the storage section 35, and the learning section 36 are realized by the processor 42 and the memory 43.
  • the functions of the feature amount extraction section 31, refrigerant amount estimation section 32, judgment section 33, device control section 34, storage section 35, and learning section 36 can be performed by software, firmware, or software and firmware. This is realized by a combination of Software and firmware are written as programs and stored in memory 43.
  • the processor 42 reads and executes programs stored in the memory 43 to realize the functions of each section.
  • Examples of the memory 43 include RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), flash memory, EPROM (Erasable and Programmable ROM), and EEPROM (Electric Non-volatile or volatile semiconductor memory such as Cally Erasable and Programmable ROM) is used. Further, as the memory 43, a removable recording medium such as a magnetic disk, a flexible disk, an optical disk, a CD (Compact Disc), an MD (Mini Disc), and a DVD (Digital Versatile Disc) may be used.
  • RAM Random Access Memory
  • ROM Read Only Memory
  • flash memory Erasable and Programmable ROM
  • EEPROM Electrical Non-volatile or volatile semiconductor memory such as Cally Erasable and Programmable ROM
  • a removable recording medium such as a magnetic disk, a flexible disk, an optical disk, a CD (Compact Disc), an MD (Mini Disc), and a DVD (Digital Versatile Disc) may be used.
  • the refrigerant circuit of the air conditioner 100 is provided with various sensors (not shown) such as a pressure sensor and a temperature sensor, and the operation of the air conditioner 100 is controlled based on the detection results of these sensors. It looks like this.
  • the air conditioner 100 can estimate the amount of refrigerant circulating in the refrigerant circuit based on the detection results from these various sensors. However, it is usually not possible to estimate the amount of refrigerant stored in a container such as the accumulator 14. This is because if the amount of refrigerant circulating in the refrigerant circuit is the same regardless of the amount of refrigerant in the container, the various sensors will show similar detection results.
  • the air conditioner 100 detects the vibration of the container and performs a refrigerant amount estimation process to estimate the amount of refrigerant in the container based on the feature amount obtained from the vibration data that is the detection result. .
  • the refrigerant amount estimation process is performed by the control device 30.
  • the feature extraction unit 31 of the control device 30 acquires vibration data obtained from vibrations detected by the vibration sensor 16.
  • the feature amount extraction unit 31 extracts feature amounts from the acquired vibration data.
  • an n-dimensional feature vector is used as the feature extracted from vibration data. That is, the feature extraction unit 31 extracts an n-dimensional feature vector, which is a feature, from the acquired vibration data.
  • the refrigerant amount estimation unit 32 calculates the estimated refrigerant amount using the feature vector based on equation (1).
  • Equation (1) “x” indicates a feature vector that is a feature amount, and “y” indicates the estimated amount of refrigerant in the container. Further, “a” indicates a coefficient vector that is a vibration coefficient used when calculating the estimated refrigerant amount y from the feature vector x. Note that "T” attached to the coefficient vector a indicates that the vector is transposed.
  • the coefficient vector a in equation (1) is obtained through learning by the learning unit 36 and is stored in the storage unit 35. Therefore, the refrigerant amount estimation unit 32 reads the coefficient vector a from the storage unit 35 and calculates the estimated refrigerant amount based on the extracted feature vector x and the read coefficient vector a. Note that details of learning the coefficient vector a by the learning unit 36 will be described later.
  • the coefficient vector a is obtained by learning by the learning unit 36, but this is not limited to this example.
  • the control device 30 may not include the learning section 36, but may learn the coefficient vector a using an external device or the like, and store the learning results in the storage section 35 in advance.
  • the determining unit 33 determines whether there is a possibility that the refrigerant in the container will reach the full amount based on the estimated amount of refrigerant calculated by the feature extracting unit 31. Specifically, the determination unit 33 determines whether or not there is a possibility that the refrigerant in the container will reach its full amount based on the amount of change or amount of refrigerant in the container obtained from the estimated amount of refrigerant.
  • the determination unit 33 calculates the amount of change per unit time in the estimated amount of refrigerant calculated periodically by the feature extraction unit 31. Further, the determining unit 33 compares the calculated amount of change per unit time with the set amount of refrigerant change stored in the storage unit 35. Then, when the amount of change exceeds the set amount of refrigerant change, the determination unit 33 determines that there is a possibility that the refrigerant in the container will reach its full amount.
  • the determination unit 33 compares the estimated amount of refrigerant calculated by the feature extraction unit 31 and the set amount of refrigerant stored in the storage unit 35. Then, when the estimated amount of refrigerant exceeds the set amount of refrigerant, the determination unit 33 determines that there is a possibility that the amount of refrigerant in the container will reach the full amount.
  • the device control unit 34 generates an instruction signal for controlling each device constituting the refrigerant circuit when the determination unit 33 determines that there is a possibility that the refrigerant in the container will reach its full capacity.
  • the generated instruction signal is transmitted to the target device. As a result, the air conditioner 100 is stopped or switched to protective operation.
  • a feature amount is extracted from vibration data indicating vibration of the container, and the amount of refrigerant in the container is estimated based on the extracted feature amount and the vibration coefficient obtained by learning. Ru. Therefore, the amount of refrigerant in the container can be derived with a simple configuration without providing a complicated configuration to the air conditioner 100. Further, since the amount of refrigerant in the container can be estimated based on the vibrations detected periodically, the amount of refrigerant in the container can be estimated at all times.
  • the air conditioner 100 is stopped before an abnormality occurs in the equipment. or switch to protective driving.
  • the feature amount indicates a vibration-related feature obtained from the vibration data, and for example, the feature amount can be a temporal change in the amplitude of vibration.
  • FIG. 8 is a graph for explaining the first example of the feature amount.
  • the horizontal axis represents time
  • the vertical axis represents vibration amplitude.
  • the set time which is a certain range of time, is divided into n sections #1, #2, . . . , #n. Then, the total amount of amplitude is derived for each section.
  • each section #1, #2, . . . , #n obtained in this way becomes an n-dimensional feature vector that is a feature amount. Note that when dividing the set time into n sections, each section may be divided at equal intervals, or the intervals may be different.
  • FIG. 9 is a graph for explaining the second example of the feature amount.
  • FIG. 9 shows how filter banks are arranged in chronological order.
  • the filter bank has regions in which signal components are divided into a plurality of frequency bands.
  • multiple bandpass filters are used.
  • a bandpass filter extracts signal components in a specific frequency band from an input signal.
  • a filter bank in which a vibration-related signal is divided into components for each frequency band.
  • the input signal is vibration acceleration and the signal waveform is measured in the measurement range of 0 to 1 kHz
  • a filter bank in which the signal components are divided at 100 Hz intervals can be created by using multiple band pass filters. can be created.
  • the coefficient vector a is an example of a vibration coefficient used when calculating the estimated refrigerant amount y from the feature vector This is a coefficient for adding.
  • the learning unit 36 learns the coefficient vector a using regression analysis.
  • the learning unit 36 When learning the coefficient vector a, the learning unit 36 has K feature vectors x 1 , . . . , x K and K refrigerant amounts y 1 , ..., y K are given. At this time, a vector X consisting of K feature vectors x 1 , . . . , x K is expressed by equation (2). Further, the K refrigerant amounts y 1 , . . . , y K are expressed by equation (3).
  • the learning unit 36 finds the coefficient vector a when the squared error e shown in equation (4) is minimized.
  • the coefficient vector a when the squared error e is minimized can be determined by finding a value that satisfies equation (5). From this, the learning unit 36 calculates the coefficient vector a based on equation (6).
  • the learning unit 36 stores the coefficient vector a calculated in this way in the storage unit 35.
  • the coefficient vector a which is the vibration coefficient
  • the learning data used when learning the coefficient vector a by the learning unit 36 can be obtained by acquiring a combination of the amount of refrigerant in the container provided in the air conditioner 100 and the feature amount at that time. Can be done.
  • the accumulator 14 is taken as an example of a container and a feature amount is acquired using a filter bank.
  • the accumulator 14 is provided with an instrument that can detect the liquid level of the refrigerant stored in the container, and that the vibration sensor 16 is provided at the maximum liquid level height of the accumulator 14. Further, it is assumed that refrigerant can be sequentially added to the accumulator 14.
  • the compressor 11 When acquiring learning data, first, the compressor 11 is operated at a preset rotation speed, and vibration data is acquired by the vibration sensor 16 while the liquid level of the refrigerant in the accumulator 14 is stable. Then, a first filter bank feature quantity is created based on the vibration data at that time.
  • refrigerant is added to the accumulator 14, the compressor 11 is operated at the same set rotation speed as before, and vibration data is acquired by the vibration sensor 16 while the liquid level of the refrigerant in the accumulator 14 is stable. . Then, a second filter bank feature quantity is created based on the vibration data at that time. Thereafter, the refrigerant in the accumulator 14 is increased or decreased in the same manner, and a filter bank feature amount is created based on the vibration data acquired at that time.
  • a combination of the filter bank feature amount obtained in this way and the amount of refrigerant obtained from the liquid level height in the accumulator 14 at that time is acquired as learning data. Further, by changing the set rotation speed of the compressor 11, learning data for each rotation speed can be acquired.
  • the amount of refrigerant in the container is estimated.
  • the amount of refrigerant in the container can be derived with a simple configuration without providing a complicated configuration to the air conditioner 100.
  • the amount of refrigerant in the container can be estimated based on the vibrations detected periodically, the amount of refrigerant in the container can be estimated at all times.
  • the present disclosure is not limited to the first embodiment described above, and various modifications and applications are possible without departing from the gist of the present disclosure.
  • the air conditioner 100 is used as an example of the refrigeration cycle device, but the explanation is not limited thereto. Any type of refrigeration cycle device may be used as long as it is equipped with the following.

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Abstract

冷凍サイクル装置は、冷媒を貯留する容器と、容器の振動を示す振動データを検出する振動センサと、容器内の冷媒量を推定する制御装置とを備え、制御装置は、振動データから振動に関する特徴量を抽出する特徴量抽出部と、特徴量に対する係数を示す振動係数を記憶する記憶部と、特徴量および振動係数に基づき、容器内の冷媒量を推定する冷媒量推定部とを有する。

Description

冷凍サイクル装置
　本開示は、冷媒を貯留する容器を備えた冷凍サイクル装置に関するものである。
　従来、冷媒が循環する冷媒回路を備えた冷凍サイクル装置が知られている。冷凍サイクル装置は、冷媒を貯留するアキュムレータ、および、冷媒を圧縮する際に駆動する機構部品を潤滑する冷凍機油を貯留する圧縮機等の、液体を貯留する容器を備えている。通常、このような冷凍サイクル装置には、容器内の液量を検出するための装置が設けられていない。これは、冷凍サイクル装置を設計する段階で、容器内の液量が機器に異常を起こさない範囲に収まるように制御が構築されているためである。
　ところで、近年、空気調和装置等の冷凍サイクル機器は、従来利用されることが少なかった低温地域および高温地域でも利用されるようになり、利用地域が拡大している。そのため、低温地域および高温地域で冷凍サイクル装置を利用する場合、従来と同様の制御では、容器内の液量を機器に異常を起こさない範囲に収めることが困難である。したがって、最近では、容器内の液量が機器に異常を起こさない範囲に収まるように、容器内の液量を計測する必要が生じる。
　一方、液体等の流体を貯留する容器内の液量を検知する液量検出装置が知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１に記載の液量検出装置は、流体を貯留する容器に衝撃を与えることによって生じる共鳴振動に基づき、容器内の流体の液量を検出するものである。
　具体的には、液量検出装置は、電磁コイルの駆動によって動作するハンマー部材と、ハンマー部材が動作することによって生じる共鳴振動を計測するセンサとが容器に一体的に設けられ、計測された共鳴振動に対して信号処理を行う信号処理部を備えている。液量検出装置では、電磁コイルが駆動することにより、ハンマー部材が容器の壁面に衝撃を与え、そのとき発生する共鳴振動がセンサによって計測される。そして、信号処理部は、計測された共鳴振動の周波数を分析することにより、容器内の流体の液量を算出する。
　このような液量検出装置を冷凍サイクル装置に設けることにより、冷凍サイクル装置に設けられた容器内の液量を適切に検出することができる。
実用新案登録第３１７１１３５号公報
　しかしながら、特許文献１に記載の液量検出装置は、加振源として電磁コイルが用いられているため、この液量検出装置を冷凍サイクル装置に設けた場合に、冷凍サイクル装置の構成が複雑化してしまう。また、この液量検出装置は、共鳴振動を用いて容器内の液量を算出するので、共鳴振動を一定期間だけ計測する必要がある。そのため、容器内の液量を常に算出することが困難であるという課題がある。
　本開示は、上記従来の技術における課題に鑑みてなされたものであって、簡易な構成で容器内の冷媒量を推定するとともに、容器内の冷媒量を常に導出することができる冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。
　本開示に係る冷凍サイクル装置は、冷媒を貯留する容器と、前記容器の振動を示す振動データを検出する振動センサと、前記容器内の冷媒量を推定する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記振動データから前記振動に関する特徴量を抽出する特徴量抽出部と、前記特徴量に対する係数を示す振動係数を記憶する記憶部と、前記特徴量および前記振動係数に基づき、前記容器内の冷媒量を推定する冷媒量推定部とを有するものである。
　本開示によれば、容器の振動を示す振動データから得られる特徴量と振動係数とに基づき、容器内の冷媒量を推定するため、電磁コイルを用いることなく簡易な構成で容器内の冷媒量を推定するとともに、容器内の冷媒量を常に導出することができる。
実施の形態１に係る空気調和装置の構成の一例を示す回路図である。 振動センサの第１の設置例を示す模式図である。 振動センサの第２の設置例を示す模式図である。 従来の液量検出装置の設置例を示す模式図である。 図１の制御装置の構成の一例を示す機能ブロック図である。 図５の制御装置の構成の一例を示すハードウェア構成図である。 図５の制御装置の構成の他の例を示すハードウェア構成図である。 特徴量の第１の例について説明するためのグラフである。 特徴量の第２の例について説明するためのグラフである。
　以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して説明する。本開示は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本開示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、本開示は、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、同一のまた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。
実施の形態１．
　本実施の形態１に係る冷凍サイクル装置について説明する。冷凍サイクル装置は、「圧縮」、「凝縮」、「膨張」および「蒸発」の工程を繰り返し変化しながら冷媒が循環する冷媒回路を有するものである。冷凍サイクル装置として、例えば、空気調和装置および冷凍機等が挙げられる。以下では、冷凍サイクル装置としての空気調和装置を例にとって説明する。空気調和装置は、冷媒回路に冷媒を循環させ、冷媒を介して室外空気と室内空気との間で熱を移動させることにより、空調対象空間の空気調和を行うものである。
［空気調和装置１００の構成］
　図１は、本実施の形態１に係る空気調和装置の構成の一例を示す回路図である。図１に示すように、空気調和装置１００は、室外機１０、室内機２０および制御装置３０を備えている。この例では、１台の室外機１０と、３台の室内機２０とが接続されている。室外機１０および室内機２０は、冷媒が流れる冷媒配管で接続されている。室外機１０および室内機２０が冷媒配管で接続されることにより、冷媒が循環する冷媒回路が形成されている。なお、室内機２０の台数は、この例に限られない。例えば、室内機２０は、１台または２台であってもよいし、４台以上であってもよい。
（室外機１０）
　室外機１０は、圧縮機１１と、冷媒流路切替装置１２と、室外熱交換器１３と、アキュムレータ１４と、室外ファン１５と、振動センサ１６とを有している。
　圧縮機１１は、低温低圧の冷媒を吸入し、吸入した冷媒を圧縮し、高温高圧の冷媒を吐出する。圧縮機１１は、例えば、運転周波数を変化させることにより、単位時間あたりの冷媒の送出量である容量が制御されるインバータ圧縮機等からなる。圧縮機１１の運転周波数は、制御装置３０によって制御される。
　冷媒流路切替装置１２は、例えば四方弁であり、冷媒の流れる方向を切り替えることにより、冷房運転および暖房運転の切り替えを行う。冷媒流路切替装置１２としては、上述した四方弁に限らず、例えば他の弁を組み合わせて使用してもよい。冷媒流路切替装置１２における冷媒の流れ方向の切り替えは、制御装置３０によって制御される。
　室外熱交換器１３は、近傍に設けられた送風機である室外ファン１５によって供給される室外空気と冷媒との間で熱交換を行う。具体的には、室外熱交換器１３は、冷房運転の際に冷媒の熱を室外空気に放熱して冷媒を凝縮させて液化する凝縮器として機能する。また、室外熱交換器１３は、暖房運転の際に冷媒を蒸発させてガス化し、気化熱として室外空気から熱を吸収する蒸発器として機能する。
　室外ファン１５は、室外空気を室外熱交換器１３に供給するための送風機である。室外ファン１５の回転数は、制御装置３０によって制御される。これにより、室外熱交換器１３の凝縮能力または蒸発能力が制御される。
　アキュムレータ１４は、圧縮機１１の吸入側に設けられている。アキュムレータ１４は、冷房運転と暖房運転との運転状態の違いによって生じる余剰冷媒、および過渡的な運転の変化に対する余剰冷媒等を貯留する。
　振動センサ１６は、液体を貯留する容器の振動を定期的に検出する。この例では、振動センサ１６は、容器の一例であるアキュムレータ１４に設けられている。なお、振動センサ１６は、これに限られず、例えば容器の他の例である圧縮機１１に設けられてもよい。
　振動センサ１６は、容器の振動を適切に検出することができる位置に設置されると好ましい。図２は、振動センサの第１の設置例を示す模式図である。第１の設置例では、図２に示すように、振動センサ１６が容器としてのアキュムレータ１４に設置されている。この場合、振動センサ１６は、容器内の最大液面高さ程度の位置に設置される。
　図３は、振動センサの第２の設置例を示す模式図である。第２の設置例では、図３に示すように、振動センサ１６が容器としての圧縮機１１に設置されている。この場合、振動センサ１６は、圧縮機１１の内部に設けられた機構部１１２の振動が外殻に伝達されやすい位置に設置される。より具体的には、振動センサ１６は、圧縮機１１に設けられたモータ１１１によって駆動する機構部１１２を支持する機構支持部１１３が圧縮機１１の外殻に取り付けられる位置に対向する、圧縮機１１における外殻の外側に設置される。
　図４は、従来の液量検出装置の設置例を示す模式図である。ここで例示する従来の液量検出装置１０００は、背景技術で説明した特許文献１（実用新案登録第３１７１１３５号公報）に記載のものであり、図４に示すように、電磁コイル１００１、ハンマー部材１００２および振動センサ１００３を有するものである。この液量検出装置１０００は、背景技術の項でも説明したように、容器２０００内の液量を検出する際に、電磁コイル１００１によってハンマー部材１００２を動作させ、ハンマー部材１００２が容器２０００に衝撃を与えることによって生じる共鳴振動を振動センサ１００３で検出する。これにより、従来の液量検出装置１０００は、振動センサ１００３で検出された共鳴振動に基づき、容器２０００内の液量を推定する。
　このように、本実施の形態１では、容器内の冷媒量を推定する際に必要な構成として、振動センサ１６のみが設けられる。そのため、本実施の形態１に係る空気調和装置１００は、従来と比較して簡易な構成で容器内の冷媒量を推定することができる。
（室内機２０）
　説明は図１に戻り、それぞれの室内機２０は、絞り装置２１、室内熱交換器２２および室内ファン２３を有している。
　絞り装置２１は、例えば膨張弁であり、冷媒を減圧して膨張させる。絞り装置２１は、例えば、電子式膨張弁等の開度の制御を行うことができる弁で構成される。絞り装置２１の弁開度は、制御装置３０によって制御される。
　室内熱交換器２２は、近傍に設けられた送風機である室内ファン２３によって供給される室内空気と冷媒との間で熱交換を行う。これにより、空調対象空間に供給される調和空気である暖房用空気または冷房用空気が生成される。室内熱交換器２２は、冷房運転の際に蒸発器として機能する。また、室内熱交換器２２は、暖房運転の際に凝縮器として機能する。
　室内ファン２３は、室内空気を室内熱交換器２２に供給するための送風機である。室内ファン２３は、制御装置３０によって回転数が制御される。これにより、室内熱交換器２２の凝縮能力または蒸発能力が制御される。
（制御装置３０）
　制御装置３０は、圧縮機１１、冷媒流路切替装置１２、室外ファン１５、絞り装置２１および室内ファン２３等の空気調和装置１００の各部を制御する。また、本実施の形態１において、制御装置３０は、振動センサ１６で検出された容器の振動に基づき、容器内の冷媒量を推定する冷媒量推定処理を行う。
　図５は、図１の制御装置の構成の一例を示す機能ブロック図である。図５に示すように、制御装置３０は、特徴量抽出部３１、冷媒量推定部３２、判断部３３、機器制御部３４、記憶部３５および学習部３６を備えている。なお、図５では、容器内の冷媒量の推定と、その際の制御とに関する機能を実行する部分のみを記載しており、一般的な冷凍サイクルの制御に関する機能については省略する。
　特徴量抽出部３１は、振動センサ１６で検出された振動から得られる振動データを、振動センサ１６による振動の検出に合わせて定期的に取得する。特徴量抽出部３１は、取得した振動データから、振動に関する特徴を示す特徴量を抽出する。そして、特徴量抽出部３１は、抽出した特徴量を冷媒量推定部３２に供給する。
　冷媒量推定部３２は、特徴量抽出部３１で抽出された特徴量と、学習部３６に記憶された振動係数とに基づき、振動センサ１６が設けられた容器内の冷媒量を推定する。振動係数は、抽出された特徴量から容器内の冷媒量を推定する際に用いられる係数である。冷媒量推定部３２は、推定した容器内の冷媒量である推定冷媒量を判断部３３に供給する。
　判断部３３は、冷媒量推定部３２で推定された推定冷媒量に基づき、容器内の冷媒が満量に達するか否かを判断する。本実施の形態１において、判断部３３は、推定冷媒量から得られる容器内の冷媒の変化量または冷媒量に基づき、容器内の冷媒が満量に達する可能性があるか否かを判断する。
　機器制御部３４は、空気調和装置１００に設けられた圧縮機１１、冷媒流路切替装置１２および絞り装置２１等の各機器を制御する。特に、本実施の形態１において、機器制御部３４は、判断部３３で容器内の冷媒が満量に達する可能性があると判断された場合に、空気調和装置１００内の各機器を制御するための指示信号を生成して出力する。
　記憶部３５は、制御装置３０の各部で用いられる各種の情報を記憶する。例えば、本実施の形態１において、記憶部３５は、冷媒量推定部３２で容器内の冷媒量を推定する際に用いられる振動係数を記憶する。
　また、記憶部３５は、判断部３３で容器内の冷媒量を判断する際に用いられる設定値である設定冷媒変化量または設定冷媒量を記憶する。設定冷媒変化量は、容器内に貯留される冷媒の単位時間あたりの変化量に対して設定される閾値である。また、設定冷媒量は、容器内に貯留される冷媒量に対して設定される閾値である。これらの閾値は、実験またはシミュレーション等により、予め設定されて記憶部３５に記憶されている。
　学習部３６は、冷媒量推定部３２で容器内の冷媒量を推定する際に用いられる振動係数を学習する。具体的には、例えば、学習部３６は、学習データとして、予め関連付けられて用意された特徴量と冷媒量とが入力され、入力された特徴量と冷媒量とに基づき、振動係数を学習する。
　図６は、図５の制御装置の構成の一例を示すハードウェア構成図である。制御装置３０の各種機能がハードウェアで実行される場合、図５の制御装置３０は、図６に示すように、処理回路４１で構成される。図５の特徴量抽出部３１、冷媒量推定部３２、判断部３３、機器制御部３４、記憶部３５および学習部３６の各機能は、処理回路４１により実現される。
　各機能がハードウェアで実行される場合、処理回路４１は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ）、またはこれらを組み合わせたものが該当する。特徴量抽出部３１、冷媒量推定部３２、判断部３３、機器制御部３４、記憶部３５および学習部３６の各部の機能それぞれを処理回路４１で実現してもよいし、各部の機能を１つの処理回路４１で実現してもよい。
　図７は、図５の制御装置の構成の他の例を示すハードウェア構成図である。制御装置３０の各種機能がソフトウェアで実行される場合、図５の制御装置３０は、図７に示すように、プロセッサ４２およびメモリ４３で構成される。特徴量抽出部３１、冷媒量推定部３２、判断部３３、機器制御部３４、記憶部３５および学習部３６の各機能は、プロセッサ４２およびメモリ４３により実現される。
　各機能がソフトウェアで実行される場合、特徴量抽出部３１、冷媒量推定部３２、判断部３３、機器制御部３４、記憶部３５および学習部３６の機能は、ソフトウェア、ファームウェア、また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。ソフトウェアおよびファームウェアは、プログラムとして記述され、メモリ４３に格納される。プロセッサ４２は、メモリ４３に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、各部の機能を実現する。
　メモリ４３として、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ　ａｎｄ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　ＲＯＭ）およびＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ　Ｅｒａｓａｂｌｅ　ａｎｄ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　ＲＯＭ）等の不揮発性または揮発性の半導体メモリ等が用いられる。また、メモリ４３として、例えば、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ　Ｄｉｓｃ）、ＭＤ（Ｍｉｎｉ　Ｄｉｓｃ）およびＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ　Ｄｉｓｃ）等の着脱可能な記録媒体が用いられてもよい。
［容器内の冷媒量の推定］
　次に、空気調和装置１００における容器内の冷媒量の推定方法について説明する。一般に、空気調和装置１００の冷媒回路には、圧力センサおよび温度センサ等の図示しない各種のセンサが設けられており、空気調和装置１００の動作は、これらのセンサによる検出結果に基づいて制御されるようになっている。
　また、空気調和装置１００は、これらの各種センサによる検出結果に基づき、冷媒回路を循環する冷媒の量を推定することができる。ただし、通常、アキュムレータ１４等の容器内に貯留された冷媒の量を推定することはできない。これは、冷媒回路を循環する冷媒の量が容器内の冷媒量に関わらず同じであれば、各種センサが同様の検出結果を示すからである。
　そこで、本実施の形態１に係る空気調和装置１００は、容器の振動を検出し、検出結果である振動データから得られる特徴量に基づき、容器内の冷媒量を推定する冷媒量推定処理を行う。
（冷媒量推定処理）
　冷媒量推定処理について説明する。冷媒量推定処理は、制御装置３０によって行われる。まず、制御装置３０の特徴量抽出部３１は、振動センサ１６で検出された振動から得られる振動データを取得する。そして、特徴量抽出部３１は、取得した振動データから特徴量を抽出する。本実施の形態１において、振動データから抽出される特徴量として、ｎ次元の特徴ベクトルが用いられる。すなわち、特徴量抽出部３１は、取得した振動データから、特徴量であるｎ次元の特徴ベクトルを抽出する。
　特徴量抽出部３１で特徴量が抽出されると、冷媒量推定部３２は、式（１）に基づき、特徴ベクトルを用いて推定冷媒量を算出する。式（１）において、「ｘ」は特徴量である特徴ベクトルを示し、「ｙ」は容器内の推定冷媒量を示す。また、「ａ」は、特徴ベクトルｘから推定冷媒量ｙを算出する際に用いられる、振動係数である係数ベクトルを示す。なお、係数ベクトルａに付された「Ｔ」は、そのベクトルの転置であることを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　式（１）における係数ベクトルａは、学習部３６による学習によって得られるものであり、記憶部３５に記憶されている。したがって、冷媒量推定部３２は、記憶部３５から係数ベクトルａを読み出し、抽出された特徴ベクトルｘと、読み出した係数ベクトルａとに基づき、推定冷媒量を算出する。なお、学習部３６による係数ベクトルａの学習の詳細については、後述する。
　また、この例では、係数ベクトルａが学習部３６による学習によって得られるように説明したが、これはこの例に限られない。例えば、制御装置３０は、学習部３６を備えておらず、外部の機器等によって係数ベクトルａを学習し、学習結果を記憶部３５に予め記憶しておくようにしてもよい。
　次に、判断部３３は、特徴量抽出部３１で算出された推定冷媒量に基づき、容器内の冷媒が満量に達する可能性があるか否かを判断する。具体的には、判断部３３は、推定冷媒量から得られる容器内の冷媒の変化量または冷媒量に基づき、容器内の冷媒が満量に達する可能性があるか否かを判断する。
　容器内の冷媒の変化量を用いて判断する場合、判断部３３は、特徴量抽出部３１で定期的に算出された推定冷媒量の単位時間あたりの変化量を算出する。また、判断部３３は、算出した単位時間あたりの変化量と、記憶部３５に記憶された設定冷媒変化量とを比較する。そして、変化量が設定冷媒変化量を超えた場合に、判断部３３は、容器内の冷媒が満量に達する可能性があると判断する。
　また、容器内の冷媒量を用いて判断する場合、判断部３３は、特徴量抽出部３１で算出された推定冷媒量と、記憶部３５に記憶された設定冷媒量とを比較する。そして、推定冷媒量が設定冷媒量を超えた場合に、判断部３３は、容器内の冷媒が満量に達する可能性があると判断する。
　機器制御部３４は、判断部３３により容器内の冷媒が満量に達する可能性があると判断された場合に、冷媒回路を構成する各機器を制御するための指示信号を生成する。生成された指示信号は、対象となる機器に対して送信される。これにより、空気調和装置１００の停止、または、保護運転への切り替えが行われる。
　このように、本実施の形態１では、容器の振動を示す振動データから特徴量を抽出し、抽出された特徴量と、学習によって得られる振動係数とに基づき、容器内の冷媒量が推定される。そのため、空気調和装置１００に対して複雑な構成を設けることなく、簡易な構成で容器内の冷媒量を導出することができる。また、定期的に検出される振動に基づいて容器内の冷媒量を推定することができるため、容器内の冷媒量を常に推定することができる。
　また、推定された容器内の冷媒量に基づき、容器内の冷媒が満量に達する可能性があるか否かを判断するため、機器に異常が発生する前に、空気調和装置１００を停止させたり、保護運転に切り替えたりすることができる。
（特徴量例）
　ここで、特徴量の具体例について説明する。上述したように、特徴量は、振動データから得られる、振動に関する特徴を示すものであり、例えば、振動の振幅の時間変化を特徴量とすることができる。
　図８は、特徴量の第１の例について説明するためのグラフである。図８において、横軸は時間を示し、縦軸は振動の振幅を示す。図８に示すように、第１の例では、一定範囲の時間である設定時間が区間＃１、＃２、・・・、＃ｎのｎ個の区間に分割される。そして、それぞれの区間毎に振幅の総量が導出される。
　このようにして得られたｎ個の各区間＃１、＃２、・・・、＃ｎにおける振幅量が、特徴量であるｎ次元の特徴ベクトルとなる。なお、設定時間をｎ個の区間に分割する場合には、それぞれの区間が等間隔となるように分割されてもよいし、間隔が異なってもよい。
　図９は、特徴量の第２の例について説明するためのグラフである。図９では、フィルタバンクが時系列に従って並べられている様子が示されている。ここで、フィルタバンクとは、信号成分を複数の周波数帯毎に分割した領域を有するものである。信号成分を複数の周波数帯毎に分割する場合には、複数のバンドパスフィルタが用いられる。
　バンドパスフィルタは、入力された信号から特定の周波数帯の信号成分を抽出するものである。このようなバンドパスフィルタを周波数帯毎に複数用いることにより、振動に関する信号を周波数帯毎の成分に分割したフィルタバンクを作成することができる。具体的には、例えば、入力信号が振動加速度であり、０～１ｋＨｚの計測レンジで信号波形を測定した場合、複数のバンドパスフィルタを用いることにより、１００Ｈｚ間隔で信号成分を分割したフィルタバンクを作成することができる。
　図９に示すように、第２の例では、時系列に従ってそれぞれが周波数帯をｌ個に分割したｍ個のフィルタバンクを用いた特徴量（以下、「フィルタバンク特徴量」と適宜称する）が抽出される。したがって、第２の例では、これらのフィルタバンクによって抽出される成分が、特徴量であるｎ（＝ｌ×ｍ）次元の特徴ベクトルとなる。
（係数ベクトルの学習）
　次に、学習部３６による係数ベクトルａの学習について説明する。上述したように、係数ベクトルａは、特徴ベクトルｘから推定冷媒量ｙを算出する際に用いられる振動係数の一例であり、特徴量である特徴ベクトルｘと、容器内の冷媒量ｙとを関係付けるための係数である。本実施の形態１において、学習部３６は、回帰分析を用いて係数ベクトルａを学習する。
　係数ベクトルａを学習する場合、学習部３６には、学習データとして、Ｋ個の特徴ベクトルｘ１，・・・，ｘＫと、それぞれの特徴ベクトルｘに対応するＫ個の冷媒量ｙ１，・・・，ｙＫとが与えられる。このとき、Ｋ個の特徴ベクトルｘ１，・・・，ｘＫからなるベクトルＸは、式（２）で示される。また、Ｋ個の冷媒量ｙ１，・・・，ｙＫは、式（３）で示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　ここで、回帰分析を用いて係数ベクトルａを学習する場合、学習部３６は、式（４）で示される二乗誤差ｅが最小となるときの係数ベクトルａを求める。二乗誤差ｅが最小となるときの係数ベクトルａは、式（５）を満足する値を求めればよい。このことから、学習部３６は、式（６）に基づき、係数ベクトルａを算出する。学習部３６は、このようにして算出した係数ベクトルａを記憶部３５に記憶する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　このように、学習によって振動係数である係数ベクトルａが導出されるため、容器内の冷媒量を推定する際の精度を向上させることができる。なお、学習部３６による係数ベクトルａの学習の際に用いられる学習データは、空気調和装置１００に設けられた容器内の冷媒量と、そのときの特徴量との組み合わせを取得することによって得ることができる。
　一例として、アキュムレータ１４を容器の一例とし、フィルタバンクを用いて特徴量を取得する場合について説明する。このとき、アキュムレータ１４には、容器内に貯留される冷媒の液面を検出することができる計器が設けられ、振動センサ１６がアキュムレータ１４の最大液面高さに設けられているものとする。また、アキュムレータ１４には、冷媒を順次追加することができるものとする。
　学習データを取得する場合には、まず、圧縮機１１を予め設定された設定回転数で運転させ、アキュムレータ１４内の冷媒の液面が安定した状態で、振動センサ１６により振動データを取得する。そして、そのときの振動データに基づき、第１のフィルタバンク特徴量を作成する。
　次に、アキュムレータ１４内に冷媒を追加し、前回と同様の設定回転数で圧縮機１１を運転させ、アキュムレータ１４内の冷媒の液面が安定した状態で、振動センサ１６により振動データを取得する。そして、そのときの振動データに基づき、第２のフィルタバンク特徴量を作成する。以下、同様にしてアキュムレータ１４内の冷媒を増減させ、そのとき取得された振動データに基づき、フィルタバンク特徴量を作成する。
　このようにして得られたフィルタバンク特徴量と、そのときのアキュムレータ１４内の液面高さから得られる冷媒量との組み合わせが、学習データとして取得される。また、圧縮機１１の設定回転数を変化させることにより、回転数毎の学習データを取得することができる。
　以上のように、本実施の形態１に係る冷凍サイクル装置である空気調和装置１００では、振動センサ１６で検出された振動を示す振動データと、記憶部３５に予め記憶された振動係数とに基づき、容器内の冷媒量が推定される。これにより、空気調和装置１００に対して複雑な構成を設けることなく、簡易な構成で容器内の冷媒量を導出することができる。また、定期的に検出される振動に基づいて容器内の冷媒量を推定することができるため、容器内の冷媒量を常に推定することができる。
　以上、本実施の形態１について説明したが、本開示は、上述した実施の形態１に限定されるものではなく、本開示要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。例えば、本実施の形態１では、冷凍サイクル装置として空気調和装置１００を例にとって説明したが、これに限られず、冷媒が循環する冷媒回路と、冷媒を圧縮する圧縮機または冷媒を貯留するアキュムレータとを備えていれば、どのような冷凍サイクル装置でもよい。
　１０　室外機、１１　圧縮機、１２　冷媒流路切替装置、１３　室外熱交換器、１４　アキュムレータ、１５　室外ファン、１６　振動センサ、２０　室内機、２１　絞り装置、２２　室内熱交換器、２３　室内ファン、３０　制御装置、３１　特徴量抽出部、３２　冷媒量推定部、３３　判断部、３４　機器制御部、３５　記憶部、３６　学習部、４１　処理回路、４２　プロセッサ、４３　メモリ、１００　空気調和装置、１１１　モータ、１１２　機構部、１１３　機構支持部、１０００　液量検出装置、１００１　電磁コイル、１００２　ハンマー部材、１００３　振動センサ、２０００　容器。

Claims (9)

  1. 　冷媒を貯留する容器と、
    　前記容器の振動を示す振動データを検出する振動センサと、
    　前記容器内の冷媒量を推定する制御装置と
    を備え、
    　前記制御装置は、
    　前記振動データから前記振動に関する特徴量を抽出する特徴量抽出部と、
    　前記特徴量に対する係数を示す振動係数を記憶する記憶部と、
    　前記特徴量および前記振動係数に基づき、前記容器内の冷媒量を推定する冷媒量推定部と
    を有する
    冷凍サイクル装置。
  2. 　前記制御装置は、
    　前記特徴量と前記容器内の冷媒量との組み合わせからなる学習データに基づき、前記振動係数を学習する学習部をさらに有する
    請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
  3. 　前記特徴量は、
    　設定時間を複数の区間に分割した場合の区間毎の振動の振幅量からなる特徴ベクトルである
    請求項１または２に記載の冷凍サイクル装置。
  4. 　前記特徴量は、
    　時系列に従って設けられた、周波数帯毎に分割した複数の領域を有するフィルタバンクからなる特徴ベクトルである
    請求項１または２に記載の冷凍サイクル装置。
  5. 　前記制御装置は、
    　推定された冷媒量に基づき、前記容器内に貯留される冷媒が満量に達する可能性があるか否かを判断する判断部と、
    　判断結果に基づき、冷媒が循環する冷媒回路に設けられた機器を制御する機器制御部と
    をさらに有する
    請求項１～４のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
  6. 　前記判断部は、
    　推定された前記冷媒量の単位時間あたりの変化量が設定冷媒変化量を超えた場合に、前記容器内に貯留される冷媒が満量に達する可能性があると判断する
    請求項５に記載の冷凍サイクル装置。
  7. 　前記判断部は、
    　推定された前記冷媒量が設定冷媒量を超えた場合に、前記容器内に貯留される冷媒が満量に達する可能性があると判断する
    請求項５に記載の冷凍サイクル装置。
  8. 　前記容器は、
    　余剰冷媒を貯留するアキュムレータである
    請求項１～７のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
  9. 　前記容器は、
    　冷媒を圧縮して吐出する圧縮機である
    請求項１～７のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
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