特許 6971776 抽気装置の制御装置及び制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6971776

(24)【登録日】2021年11月5日

(45)【発行日】2021年11月24日

(54)【発明の名称】抽気装置の制御装置及び制御方法

(51)【国際特許分類】

   F25B 43/04 20060101AFI20211111BHJP

【ＦＩ】

   F25B43/04 Z

【請求項の数】5

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2017-206115(P2017-206115)

(22)【出願日】2017年10月25日

(65)【公開番号】特開2019-78482(P2019-78482A)

(43)【公開日】2019年5月23日

【審査請求日】2020年10月21日

(73)【特許権者】

【識別番号】516299338

【氏名又は名称】三菱重工サーマルシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100112737

【弁理士】

【氏名又は名称】藤田 考晴

(74)【代理人】

【識別番号】100140914

【弁理士】

【氏名又は名称】三苫 貴織

(74)【代理人】

【識別番号】100136168

【弁理士】

【氏名又は名称】川上 美紀

(74)【代理人】

【識別番号】100172524

【弁理士】

【氏名又は名称】長田 大輔

(72)【発明者】

【氏名】結城 啓之

(72)【発明者】

【氏名】上田 憲治

(72)【発明者】

【氏名】栂野 良枝

(72)【発明者】

【氏名】和島 一喜

【審査官】 佐々木 訓

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１６−０６５６７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−０１３６１０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２５Ｂ ４３／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

冷凍機に設けられた抽気装置を制御する制御装置であって、
前記冷凍機内への空気侵入総量を推定する推定手段と、
前記空気侵入総量が予め設定されている許容値以上であるかを判定する判定手段と、
前記空気侵入総量が前記許容値以上である場合に、前記空気侵入総量に基づいて前記抽気装置の起動継続時間を決定し、前記起動継続時間だけ前記抽気装置を起動させる起動制御手段と、
前記抽気装置によって実際に排気された空気量である排出空気量を算出する排出空気量算出手段と、
前記空気侵入総量と前記排出空気量との差が所定量以上であった場合に、前記空気侵入総量及び前記起動継続時間の少なくともいずれか１つを補正する補正手段と、
を具備する制御装置。

【請求項2】

前記補正手段は、前記推定手段により推定された前記空気侵入総量と前記排出空気量との差に応じた補正定数を乗ずることによって、前記空気侵入総量及び前記起動継続時間の少なくともいずれか１つを補正する請求項１に記載の制御装置。

【請求項3】

前記冷凍機は複数のセクションに分けられており、
空気侵入影響度が、前記セクション毎に設定されており、
前記推定手段は、前記セクション毎に空気侵入量を推定し、推定した各前記セクションの空気侵入量から前記冷凍機全体における前記空気侵入総量を推定し、
前記補正手段は、前記空気侵入総量を補正する場合には、前記空気侵入影響度に応じて前記セクション毎に空気侵入量を補正する請求項１に記載の制御装置。

【請求項4】

低圧の低ＧＷＰ冷媒を採用する冷凍機であって、
抽気装置と、
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の制御装置と
を具備する冷凍機。

【請求項5】

冷凍機に設けられた抽気装置の制御方法であって、
前記冷凍機内への空気侵入総量を推定する推定工程と、
前記空気侵入総量が予め設定されている許容値以上であるかを判定する判定工程と、
前記空気侵入総量が前記許容値以上である場合に、前記空気侵入総量に基づいて前記抽気装置の起動継続時間を決定し、前記起動継続時間だけ前記抽気装置を起動させる起動制御工程と、
前記抽気装置によって実際に排気された空気量である排出空気量を算出する排出空気量算出工程と、
前記空気侵入総量と前記排出空気量との差が所定量以上であった場合に、前記空気侵入総量及び前記起動継続時間の少なくともいずれか１つを補正する補正工程と、
を有する制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、冷凍機に係り、特に、抽気装置の制御装置及び制御方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

低圧冷媒を採用する冷凍機では、運転条件によって冷凍機内が負圧になる場合があるため、特にシール性が劣化した場合には、冷凍機内に不凝縮ガス（主に空気）が侵入し、凝縮器等に溜まる可能性が有る。この状態では、不凝縮ガスにより凝縮圧力が上昇し、凝縮器が正常に動作しなくなることが懸念される。このため、従来より、機内に進入した不凝縮ガスを抽気装置によって大気中に排出している。

【0003】

また、フロン回収・破壊法の改正や欧州Ｆ−ガス規制等により、冷凍機には、低圧冷媒である低ＧＷＰ冷媒の使用が望まれている。しかしながら、低ＧＷＰ冷媒は、酸素によって分解されやすく、冷凍機の安定運転に影響を及ぼす副産物が生成される恐れがある。低ＧＷＰ冷媒を使用した冷凍機において、不凝縮ガスが侵入してしまった場合には、低ＧＷＰ冷媒が分解され冷凍機の運転が不安定となる可能性がある。このため、低ＧＷＰ冷媒を使用いた冷凍機では、安定運転を維持するために、機内の不凝縮ガスの量（空気侵入総量）を高い精度で推定し、適切に抽気する必要がある。

【0004】

特許文献１では、冷凍機の構造及び圧力状態より、冷凍機内への空気侵入総量を推定し、推定した空気侵入総量に基づいて、抽気装置の起動を制御することが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１６−６５６７３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、空気侵入総量は、湿度や外気温といった外部環境等の様々な条件に応じて変化してしまうため、高い精度で空気侵入総量を推定することが困難であった。このため、不凝縮ガスが侵入する可能性が低い状況であっても、空気侵入量を多く推定してしまい、不要に抽気装置を動作させる場合があった。

【0007】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、空気侵入総量をより精度良く推定し、抽気装置の運転をより最適化することのできる抽気装置の制御装置及び制御方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の第１態様は、冷凍機に設けられた抽気装置を制御する制御装置であって、前記冷凍機内への空気侵入総量を推定する推定手段と、前記空気侵入総量が予め設定されている許容値以上であるかを判定する判定手段と、前記空気侵入総量が前記許容値以上である場合に、前記空気侵入総量に基づいて前記抽気装置の起動継続時間を決定し、前記起動継続時間だけ前記抽気装置を起動させる起動制御手段と、前記抽気装置によって実際に排気された空気量である排出空気量を算出する排出空気量算出手段と、前記空気侵入総量と前記排出空気量との差が所定量以上であった場合に、前記空気侵入総量及び前記起動継続時間の少なくともいずれか１つを補正する補正手段と、を具備する制御装置である。

【0009】

上記のような構成によれば、実際に抽気された空気量である排出空気量を算出し、該排気空気量を用いて、空気侵入総量及び抽気装置の起動継続時間の少なくともいずれか１つを補正することとしたため、冷凍機の実際の運転状況に応じて、空気侵入総量をより精度良く補正することができる。抽気装置の起動継続時間は、空気侵入総量に基づいて決定することとしたため、起動継続時間を補正する場合であっても、間接的に、空気侵入総量を補正していることとなる。すなわち、運転状況に応じた空気侵入総量をより精度良く推定することが可能となる。例えば、冷凍機の冷媒として低ＧＷＰ冷媒を用いた場合であっても、より精度良く空気侵入総量を推定することが可能となるため、より安定的な運転を維持することができる。

【0010】

上記制御装置において、前記補正手段は、前記推定手段により推定された前記空気侵入総量と前記排出空気量との差に応じた補正定数を乗ずることによって、前記空気侵入総量及び前記起動継続時間の少なくともいずれか１つを補正するとしてもよい。

【0011】

上記のような構成によれば、推定された空気侵入総量と実際の排出空気量との差が大きかった場合には、空気侵入量及び／または起動継続時間に補正定数を乗ずるという簡単な計算で補正を行うことができる。このため、処理負担をかけず補正を行うことができる。

【0012】

上記制御装置において、前記補正定数とは、前記排出空気量から前記空気侵入総量を割った値であるとしてもよい。

【0013】

上記のような構成によれば、簡単な計算で補正を行うことができるため、処理負担をかけず補正を行うことができる。

【0014】

上記制御装置において、前記冷凍機は複数のセクションに分けられており、空気侵入影響度が、前記セクション毎に設定されており、前記推定手段は、前記セクション毎に空気侵入量を推定し、推定した各前記セクションの空気侵入量から前記冷凍機全体における前記空気侵入総量を推定し、前記補正手段は、前記空気侵入総量を補正する場合には、前記空気侵入影響度に応じて前記セクション毎に空気侵入量を補正するとしてもよい。

【0015】

上記のような構成によれば、空気侵入影響度に応じて、セクション毎に空気侵入量の補正を行うことができるため、冷凍機の運転状態及び各セクションにおける構造に応じたより精度の高い補正を行うことが可能となる。各セクションは、継手の数といった構成が異なるため、空気の侵入しやすさ（空気侵入影響度）が異なっている。このため、空気侵入影響度に応じて補正を行うことで、空気の侵入しやすいセクションの空気侵入量を効果的に補正することができる。このため、より精度良く空気侵入総量を推定することができる。

【0016】

本発明の第２態様は、低圧の低ＧＷＰ冷媒を採用する冷凍機であって、抽気装置と、上記の制御装置とを具備する冷凍機である。

【0017】

本発明の第３態様は、冷凍機に設けられた抽気装置の制御方法であって、前記冷凍機内への空気侵入総量を推定する推定工程と、前記空気侵入総量が予め設定されている許容値以上であるかを判定する判定工程と、前記空気侵入総量が前記許容値以上である場合に、前記空気侵入総量に基づいて前記抽気装置の起動継続時間を決定し、前記起動継続時間だけ前記抽気装置を起動させる起動制御工程と、前記抽気装置によって実際に排気された空気量である排出空気量を算出する排出空気量算出工程と、前記空気侵入総量と前記排出空気量との差が所定量以上であった場合に、前記空気侵入総量及び前記起動継続時間の少なくともいずれか１つを補正する補正工程と、を有する抽気装置の制御方法である。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、空気侵入総量をより精度良く推定し、抽気装置の運転を最適化することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の第１実施形態に係る冷凍機の概略構成を示した図である。

【図2】本発明の第１実施形態に係る制御装置の機能ブロックを示した図である。

【図3】本発明の第１実施形態に係る抽気装置の制御方法のフローを示した図である。

【図4】本発明の第１実施形態に係る制御装置により実行される排出空気量算出方法のフローを示した図である。

【図5】本発明の第１実施形態に係る制御装置により実行される補正方法のフローを示した図である。

【図6】本発明の第１実施形態に係る冷凍機の凝縮器における不凝縮ガスの量を示した図である。

【図7】本発明の第１実施形態に係る冷凍機の抽気装置における不凝縮ガスの量を示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

〔第１実施形態〕
以下に、本発明に係る抽気装置の制御装置及び制御方法の第１実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る冷凍機１の概略構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態に係る冷凍機１は、圧縮型冷凍機であり、冷媒を圧縮する圧縮機２、圧縮機２によって圧縮された高温高圧のガス冷媒を凝縮する凝縮器３、凝縮器３からの液冷媒を膨張させる膨張弁４と、膨張弁４によって膨張させられた液冷媒を蒸発させる蒸発器５と、冷凍機１内に侵入した不凝縮ガス（主に空気）を大気へ排出する抽気装置６と、冷凍機１が備える各部の制御を行う制御装置７とを主な構成として備えている。
冷媒としては、低圧冷媒である低ＧＷＰ冷媒が採用される。なお、本実施形態に係る抽気装置６は、後述する補正を行うことで高精度に機内に侵入した不凝縮ガスの量を推定することが可能であるため、低ＧＷＰ冷媒に限らず様々な冷媒を使用することが可能である。

【0021】

圧縮機２は、例えば、定速モータもしくは可変速モータにより駆動される多段遠心圧縮機である。抽気装置６は、配管８によって凝縮器３と接続されており、配管８を通じて凝縮器３からの冷媒ガス（不凝縮ガスを含む）が抽気装置６における抽気タンク１６に導かれるようになっている。また、配管８には、冷媒ガスの流通および遮断を制御するためのバルブ９及び逆流防止弁１０が設けられている。このバルブ９の開閉が制御装置７によって制御されることで、抽気装置６の起動及び停止が制御される。また、逆流防止弁１０によって、抽気装置６における抽気タンク１６から凝縮器３への冷媒ガス（不凝縮ガスを含む）の逆流が防止されている。

【0022】

抽気装置６は、例えば、配管８を通じて供給された冷媒ガス（不凝縮ガスを含む）をペルチェ素子で冷却することで凝縮し、不凝縮ガスと分離する抽気タンク１６と、抽気タンク１６内に蓄積された不凝縮ガスを大気中に抽気するポンプ１１とを備えている。抽気タンク１６において、不凝縮ガスは大気中に排出され、また、不凝縮ガスと分離された冷媒ガスは、バルブ１２を制御することにより、配管１３を通じて蒸発器５に戻される。なお、抽気装置６の構成は一例であり、この構成に限られない。抽気タンク１６において冷媒ガスを凝縮するための冷却方法についても、ペルチェ素子を用いた冷却は一例であり、この構成に限られない。

【0023】

また、抽気装置６における抽気タンク１６には、内部に蓄積した不凝縮ガスの状態（不凝縮ガスの有無や蓄積量等）を監視するために、圧力センサ１４と温度センサ１５が設けられている。これらセンサの計測値は、制御装置７に送信され、抽気装置６の制御に用いられる。

【0024】

なお、図１に示した冷凍機１の構成は一例であり、この構成に限定されない。例えば、凝縮器３に代えて空気熱交換器を配置し、冷やされた外気と冷媒との間で熱交換を行うような構成としてもよい。また、冷凍機１は冷房機能のみを有する場合に限定されず、例えば、暖房機能のみ、或いは、冷房機能及び暖房機能の両方を有しているものであってもよい。

【0025】

制御装置７は、各センサから受信した測定値や上位システムから送られてくる負荷率などに基づいて圧縮機２を制御する機能や、抽気装置６を制御する機能などを有している。

【0026】

制御装置７は、例えば、図示しないＣＰＵ（中央演算装置）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等のメモリ、及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体等かを備えている。後述の各種機能を実現するための一連の処理の過程は、プログラムの形式で記録媒体等に記録されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、後述の各種機能が実現される。

【0027】

図２は、制御装置７が備える機能のうち、抽気装置６の制御機能を抽出して示した機能ブロック図である。図２に示されるように、制御装置７は、推定部２１と、判定部２２と、起動制御部２３と、記憶部２４と、排出空気量算出部２５と、補正部２６とを備えている。

【0028】

推定部２１は、冷凍機１の構造面から決定された空気の侵入しやすさを示す空気侵入影響度と、圧力をパラメータとして含む関数とを用いて、空気侵入総量を推定する。
空気侵入影響度とは、例えば、冷凍機１に空気（酸素）が侵入する可能性のある隙間がどの程度あるのかを示す指標であり、記憶部２４に予め格納されている。空気侵入影響度は、例えば、配管などを接続する継手の構造、サイズ、数などにより決定される。また、樹脂材を透過して空気が侵入する場合も考慮し、樹脂材の情報を加味して空気侵入影響度を設定することとしてもよい。

【0029】

本実施形態では、冷凍機１が複数のセクションに区分されており、セクション毎に空気侵入影響度が設定されている。
ここで、セクションは、適宜区分けすることが可能である。例えば、運転条件（例えば、運転中か停止中か）や冬期・夏期に応じて、負圧になりやすいか否かとの観点から、同じ傾向を示す箇所が一つのセクションとなるようにセクション分けすることとしてもよい。例えば、夏期は、蒸発器５まわりが負圧となりやすく、冬期は運転時・停止時ともに、給油系統以外の箇所は負圧となりやすい。このような傾向から、例えば、蒸発器５まわりを一つのセクションとしてそれぞれ定め、それ以外の箇所については、例えば、圧縮機２まわり、凝縮器３まわりをそれぞれ一つのセクションとして定めることとしてもよい。

【0030】

推定部２１は、例えば、セクション毎に設定された空気侵入影響度と、各セクションにおける圧力と、大気圧とを用いてセクション毎に空気侵入量を推定する。具体的には、セクションにおける圧力が大気圧よりも高い場合、すなわち、正圧の場合には、空気侵入量はゼロとなる。一方、セクションにおける圧力が大気圧よりも低い場合、すなわち、負圧の場合には、圧力と大気圧との差圧の１／２乗に空気侵入影響度を乗じた値を空気侵入量として推定する。演算式で表すと以下の（１）式、（２）式となる。

【0031】

【数1】

【0032】

【数2】

【0033】

上記（１）式、（２）式において、Ｐ（ｓ）はセクションｓの圧力［Ｐａ（ａｂｓ）］、Ｐａｔは大気圧［Ｐａ（ａｂｓ）］、Ｍ（ｓ）はセクションｓの空気侵入量［ｍ^３］、Ｅ（ｓ）はセクションｓの空気侵入影響度［ｍ^３／Ｐａ］である。なお、空気侵入量の単位は上記の［ｍ^３］に限らず、例えば、ｋｇ、ｍｏｌ等を用いてもよい。

【0034】

なお、セクションｓの空気侵入量Ｍ（ｓ）とは、単位時間当たり（１制御周期あたり）に、セクションｓにおける圧力及び大気圧の状態において、セクションｓに侵入したと推定される空気量を示している。

【0035】

このようにして各セクションについての空気侵入量Ｍ（ｓ）がそれぞれ推定されると、この空気侵入量Ｍ（ｓ）に対して、補正部２６による補正が行われ、空気侵入量Ｍａ（ｓ）が算出される。そして、推定部２１は、各セクションの空気侵入量Ｍａ（ｓ）を合計した値（空気侵入量Ｍｓ（ｓ））を空気侵入量の前回積算値に加算することで、空気侵入量の積算値、すなわち、現時点における冷凍機１全体の空気侵入量の総量（以下「空気侵入総量」という。）を演算する。演算式は以下の（３）式の通りである。

【0036】

【数3】

【0037】

（３）式において、Ｍ（ｔ）は空気侵入総量、Ｍ（ｔ−１）は空気侵入量の前回積算値、ΣＭａ（ｓ）は今回演算したセクション毎の空気侵入量の合計値である。

【0038】

判定部２２は、推定部２１によって推定された空気侵入総量Ｍ（ｔ）が、予め設定されている許容値Ｍｃ以上であるかを判定する。

【0039】

許容値Ｍｃは、例えば、冷媒の化学的安定性試験や運用実績に基づいて設定される。例えば、冷媒の分解が発生する空気侵入総量、又は、冷凍機１の安定運転を阻害しない空気侵入総量を試験や運用実績によって取得し、この空気侵入総量よりも小さな値に設定される。
ここで、許容値Ｍｃと、空気侵入総量とは単位が整合している必要がある。例えば、許容値の単位が［ｍｏｌ］で、空気侵入総量が［ｍｏｌ］以外の単位である場合には、空気侵入総量の単位を許容値の単位［ｍｏｌ］に変換し、変換後の空気侵入総量と許容値とを比較することとすればよい。

【0040】

起動制御部２３は、空気侵入総量Ｍ（ｔ）が許容値Ｍｃ以上である場合に、抽気装置６を起動させる。例えば、起動制御部２３は、配管８に設けられているバルブ９を開き、抽気装置６を起動する。抽気装置６の起動継続時間は、冷凍機容量に対する冷凍機１全体の空気侵入総量Ｍ（ｔ）の割合に応じて随時決定される。

【0041】

また、冷凍機容量に対する冷凍機１全体の空気侵入総量Ｍ（ｔ）の割合に応じて起動継続時間を随時決定する場合には、例えば、以下の（４）式を用いればよい。

【0042】

【数4】

【0043】

【数5】

【0044】

（４）式において、ｔｃは抽気装置６の起動継続時間［ｓ］、Ｖｎｃは抽気すべき気体容量［ｍ^３］であり、上記（５）式で演算される。また、Ｖｃは冷凍機内容積［ｍ^３］である。なお、（５）式では、空気侵入総量Ｍ（ｔ）に所定のマージンαを加算することで、抽気すべき気体容量を実際の空気侵入総量Ｍ（ｔ）よりも少し多めに設定し、算出される起動継続時間に余裕を持たせている。

【0045】

なお、抽気装置６の起動継続時間ｔｃは、抽気される気体の体積と、抽気装置６の引き込み能力をパラメータとする以下の（６）式によって演算することとしてもよい。

【0046】

【数6】

【0047】

（６）式において、ｖａは抽気装置６の引き込み能力［ｍ^３／ｓ］である。
なお、起動制御部２３は、空気侵入総量が許容値未満である場合には、起動制御部２３は抽気装置６の起動を行わない。

【0048】

記憶部２４には、上述した推定部２１、判定部２２の処理において参照される情報が予め格納されている。例えば、各セクションにおける空気侵入影響度Ｅ（ｓ）、許容値Ｍｃの他、各演算式（１）−（６）に含まれる定数が予め登録されている。また、記憶部２４には、推定された空気侵入総量Ｍ（ｔ）と排出空気量Ｍｄ（ｔ）との差と、補正定数ｃとがそれぞれ対応して設定されているテーブルが記憶されている。空気侵入総量Ｍ（ｔ）が排出空気量Ｍｄ（ｔ）よりも少ない場合には、補正定数は、１より大きな値に設定されており、空気侵入総量Ｍ（ｔ）が排出空気量Ｍｄ（ｔ）よりも多い場合には、補正定数ｃは、１より小さな値に設定されている。補正定数ｃは、推定された空気侵入総量Ｍ（ｔ）と排出空気量Ｍｄ（ｔ）との差に応じて設定されており、一例としては、排出空気量Ｍｄ（ｔ）を空気侵入総量Ｍ（ｔ）で割った値である。なお、補正定数ｃは、記憶部２４にテーブルとして記憶されている場合でなくとも、計算式を記憶しておいて、補正時に算出することとしてもよい。

【0049】

排出空気量算出部２５は、抽気装置６によって実際に抽気された空気量である排出空気量Ｍｄ（ｔ）を算出する。実際に抽気装置６を動作させると、抽気装置６における抽気タンク１６内に不凝縮ガスが蓄積されていく。そして、抽気タンク１６に蓄積した不凝縮ガスが予め設定された所定量（一回の排出量Ｄ１）に達した場合には、バルブ９を閉じて凝縮器３からの冷媒ガスの供給を止め、抽気タンク１６に設けられたポンプ１１を動作させ不凝縮ガスを大気中へ排出する。不凝縮ガスの排出が完了すると、バルブ９が再度開とされ、抽気タンク１６に不凝縮ガスが蓄積されてき、上述の排出動作が不凝縮ガスの排出が完了するまで繰り返される。この排出動作は、設定された起動継続時間の間に、実際に冷凍機１に蓄積された不凝縮ガスの量に応じて一回又は複数回実施される。抽気装置６の起動継続時間中には、排出動作が一回又は複数回実施されるため、一回の排出量Ｄ１と、排出動作が実施された回数ｎを測定することで、実際に排出された空気量である排出空気量Ｍｄ（ｔ）を算出することができる。

【0050】

なお、一回の排出量Ｄ１は、抽気装置６（主に抽気タンク１６）の容量に基づいて決定される。つまり、抽気タンク１６の容量分の不凝縮ガスが抽気装置６に蓄積されたときに（抽気タンク１６が不凝縮ガスで満杯となったときに）、蓄積された不凝縮ガスを排出する。冷凍機１内に蓄積された不凝縮ガスを短時間で排出したい場合には、一回の排出量を多くするために、大きな容量を持つ抽気タンク１６を用いることが好ましい。また、実際に抽気された空気量である排出空気量をより精度良く算出する場合には、一回の排出量を少なくし、排出空気量Ｍｄ（ｔ）の推定分解能を高めることが好ましい。この場合には、小さな容量の抽気タンク１６を用いればよい。

【0051】

なお、一回の排出量Ｄ１は、抽気装置６（主に抽気タンク１６）の容量を上限として、任意に決定してもよい。この場合には、抽気装置６に設置された圧力センサ１４と温度センサ１５によって、抽気タンク１６内の不凝縮ガスの量を推定し、推定した不凝縮ガスの量と、任意に決定された所定量（一回の排出量Ｄ１）とを比較すればよい。

【0052】

補正部２６は、空気侵入総量Ｍ（ｔ）と排出空気量Ｍｄ（ｔ）との差が所定量β以上であった場合に、推定された空気侵入総量Ｍ（ｔ）及び起動継続時間の少なくともいずれか１つを補正する。このため、補正部２６では、補正要否判定部３１と、補正定数更新部３２と、補正実行部３３とを備えている。本実施形態においては、空気侵入総量Ｍ（ｔ）を補正する場合について説明する。なお、起動継続時間の補正については、後段の変形例にて説明する。

【0053】

補正要否判定部３１では、空気侵入総量Ｍ（ｔ）と排出空気量Ｍｄ（ｔ）との差が所定量β以上あるか否かを判定することで、空気侵入総量Ｍ（ｔ）を補正する必要があるか否かを判定する。なお、後述するように、空気侵入総量Ｍ（ｔ）を補正する必要がある場合には、推定された各セクションの空気侵入量Ｍ（ｓ）を補正するための補正定数ｃが更新されることで、結果的に、空気侵入総量Ｍ（ｔ）が修正される。なお、補正要否判定部３１において用いる所定量βとは、推定される空気侵入総量Ｍ（ｔ）の、排出空気量Ｍｄ（ｔ）に対して許容される誤差の範囲内で設定される。

【0054】

補正定数更新部３２では、補正要否判定部３１によって、空気侵入総量Ｍ（ｔ）と排出空気量Ｍｄ（ｔ）との差が所定量β以上であると判定された場合に、補正定数を更新する。補正定数は、初期設定値として１が設定されるものとし、補正要否判定部３１によって、空気侵入総量Ｍ（ｔ）を補正する必要があると判定された場合に、その都度更新する。具体的には、補正定数更新部３２は、空気侵入総量Ｍ（ｔ）が補正する必要があると判定された場合には、推定された空気侵入総量Ｍ（ｔ）と排出空気量Ｍｄ（ｔ）との差に応じた補正定数を記憶部２４から読み出し、読み出した補正定数を、それまで設定されていた補正定数に乗ずることで更新する。例えば、補正定数が１．２として設定されている状態において、補正定数更新部３２により記憶部２４から１．１の補正定数が読み出された場合には、新たな補正定数を１．２×１．１＝１．３２として更新する。補正定数の更新は、空気侵入総量Ｍ（ｔ）の補正が必要であると判定される毎に、新たな補正定数が乗ざれることで更新される。

【0055】

補正実行部３３では、推定部２１によって推定された各セクションの空気侵入量Ｍ（ｓ）に補正定数を乗ずることによって、空気侵入量Ｍａ（ｓ）を算出する。そして、推定部２１は、補正実行部３３により算出された空気侵入量Ｍａ（ｓ）を用いて、空気侵入総量Ｍ（ｔ）を算出する。

【0056】

次に、上述の制御装置７による抽気装置６の制御方法について図３を参照して説明する。なお、補正定数ｃは、初期値においては１に設定されており、補正部２６によって補正定数が更新された場合には、更新された補正定数ｃを用いることとする。
まず、冷凍機１内および冷凍機１周辺に設けられている各種センサ（例えば、圧力センサ、温度センサ（図１において不図示））から各セクションにおける圧力Ｐ（ｓ）、大気圧Ｐａｔの計測値を取得する（Ｓ３０１）。

【0057】

次に、各セクションにおける圧力Ｐ（ｓ）及び大気圧Ｐａｔを用いて、セクション毎の空気侵入量Ｍ（ｓ）を算出する（Ｓ３０２）。

【0058】

次に、セクション毎に推定された空気侵入量Ｍ（ｓ）を補正する（Ｓ３０３）。具体的には、空気侵入量Ｍ（ｓ）に対して補正定数を乗じて、空気侵入量Ｍａ（ｓ）を算出する。なお、補正定数ｃは初期値では１に設定されているため、補正定数の更新が行われていない場合には、Ｍ（ｓ）＝Ｍａ（ｓ）となる。また、補正定数の更新が行われている場合には、更新された補正定数（≠１）を用いるため、Ｍ（ｓ）≠Ｍａ（ｓ）となる。

【0059】

次に、各セクションの空気侵入量Ｍａ（ｓ）を加算した値ΣＭａ（ｓ）を空気侵入量の前回積算値Ｍ（ｔ−１）に加算することにより、空気侵入総量Ｍ（ｔ）を演算する（Ｓ３０４）。

【0060】

次に、空気侵入総量Ｍ（ｔ）が許容値Ｍｃ以上であるか否かを判定する（Ｓ３０５）。ここで、両者の単位が一致していない場合には、一方の単位を他方に合わせて変換する処理を行った後に、両者を比較する。

【0061】

Ｓ３０５において、空気侵入総量Ｍ（ｔ）が許容値Ｍｃ以上である場合（Ｓ３０５のＹＥＳ判定）には、空気侵入総量Ｍ（ｔ）に基づいて、起動継続時間を算出する（Ｓ３０６）。そして、抽気装置６を起動させる（Ｓ３０７）。続いて、起動継続時間が経過したか否かを判定し（Ｓ３０８）、起動継続時間を経過した場合に、抽気装置６を停止させる（Ｓ３０９）。
続いて、空気侵入量の前回積算値Ｍ（ｔ−１）にゼロを設定する（Ｓ３１０）。
一方、Ｓ３０５において、空気侵入総量Ｍ（ｔ）が許容値Ｍｃ未満であった場合には、空気侵入量の前回積算値Ｍ（ｔ−１）に今回演算した空気侵入総量Ｍ（ｔ）を設定する（Ｓ３１１）。

【0062】

上記の処理は、例えば、冷凍機１の運転中、停止中を問わず、一定の時間間隔で継続的に行われる。

【0063】

次に、上述の制御装置７による抽気装置６の排出空気量算出方法について図４を参照して説明する。
図４に示すフローチャートは、起動制御部２３によって抽気装置６が起動されると動作が開始される。

【0064】

まず、起動制御部２３によって抽気装置６が起動されると、排出動作回数ｎ＝０と設定する（Ｓ４０１）。
次に、起動継続時間が経過したか否かを判定し（Ｓ４０２）、起動継続時間が経過していない場合（Ｓ４０２のＮＯ判定）には、抽気装置６による排出動作が行われたか否かを判定する（Ｓ４０３）。排出動作が行われていないと判定された場合（Ｓ４０３のＮＯ判定）には、再度、起動継続時間が経過したか否かを判定する（Ｓ４０２）。なお、Ｓ４０２及びＳ４０３の動作によって、起動継続時間内に排出動作が行われたか否かが判定されることとなる。

【0065】

抽気装置６の排出動作が行われたと判定された場合（Ｓ４０３のＹＥＳ判定）には、排出動作回数ｎがカウントアップ（プラス１回）される（Ｓ４０４）。排出動作回数ｎのカウントアップが終了すると、Ｓ４０２へ戻り、上述の処理を繰り返す。

【0066】

起動継続時間が経過したと判定された場合（Ｓ４０２のＹＥＳ判定）には、実際に抽気された空気量である排出空気量Ｍｄ（ｔ）が算出される（Ｓ４０５）。具体的には、Ｓ４０５では、抽気装置６の一回の排出動作における不凝縮ガスの排出量Ｄ１に、排出動作回数ｎを乗ずることによって、排出空気量Ｍｄ（ｔ）を算出する。

【0067】

次に、上述の制御装置７による補正方法について図５を参照して説明する。
図５に示すフローチャートは、抽気装置６の排出動作がすべて完了し、排出空気量Ｍｄ（ｔ）が算出された後に実行される。なお、図５に示すフローチャートは、抽気装置６の排出動作が完了する毎に実行される。

【0068】

まず、空気侵入総量Ｍ（ｔ）と排出空気量Ｍｄ（ｔ）との差（絶対値）が所定量β以上か否かを判定する（Ｓ５０１）。空気侵入総量Ｍ（ｔ）と排出空気量Ｍｄ（ｔ）との差（絶対値）が所定量βより小さい場合（Ｓ５０１のＮＯ判定）には、補正定数の更新は行われない（Ｓ５０２）。

【0069】

空気侵入総量Ｍ（ｔ）と排出空気量Ｍｄ（ｔ）との差（絶対値）が所定量β以上である場合（Ｓ５０１のＹＥＳ判定）には、推定された空気侵入総量Ｍ（ｔ）と排出空気量Ｍｄ（ｔ）との差に応じた補正定数を記憶部２４から読み出す（Ｓ５０３）。そして、読み出した補正定数をそれまで設定されていた補正定数に乗ずることにより更新する（Ｓ５０４）。

【0070】

次に、上述の制御装置７による不凝縮ガスの排出動作について図６及び７を参照して説明する。図６は、本実施形態に係る冷凍機１の凝縮器３における不凝縮ガスの量を示した図である。図７は、本実施形態に係る冷凍機１の抽気装置６における不凝縮ガスの量を示した図である。

【0071】

図６に示すように、冷凍機１の運転状態及び外部環境によって冷凍機１内に不凝縮ガスが蓄積されていく。蓄積されていく不凝縮ガスの量は、推定部２１によって推定され、また、補正部２６によって補正が行われることにより高精度に推定される。そして、凝縮器３に蓄積された不凝縮ガスの量（空気侵入総量Ｍ（ｔ））が許容値Ｍｃを超えた場合に、抽気装置６が起動され、凝縮器３内に蓄積していた不凝縮ガスは、抽気装置６に引き込まれていく。

【0072】

抽気装置６側では、図７に示すように、凝縮器３に蓄積された不凝縮ガスの量（空気侵入総量Ｍ（ｔ））が許容値Ｍｃを超えた場合に、起動され、不凝縮ガスを凝縮器３から引き込む。このため、抽気装置６には不凝縮ガスが蓄積されていく。そして、抽気装置６に蓄積された不凝縮ガスが所定の排出量Ｄ１に達した場合に、バルブ９を閉じ、ポンプ１１によって不凝縮ガスを大気中に排出する。この排出動作によって、抽気装置６の中に蓄積されていた不凝縮ガスのほとんどが排出される。そして、再度バルブ９を開とすることによって、凝縮器３から抽気装置６へ不凝縮ガスが引き込まれ、抽気装置６に不凝縮ガスが蓄積されていく。そして、上述のように排出動作が繰り返し行われる。図７に示す例では、凝縮器３に蓄積された不凝縮ガスをすべて排出するためには、抽気装置６によって排出動作が２回行われる場合について説明したが、この例には限られない。

【0073】

なお、補正部２６は、推定部２１によって推定された各セクションについての空気侵入量Ｍ（ｓ）に対して補正を行うことで空気侵入量Ｍａ（ｓ）を算出し、推定部２１では、空気侵入量Ｍａ（ｓ）を合計した値（空気侵入量Ｍｓ（ｓ））を算出していたが、補正部２６により補正が行われる値については、推定部２１によって推定された各セクションについての空気侵入量Ｍ（ｓ）に限られない。例えば、推定部２１は、各セクションについての空気侵入量Ｍ（ｓ）をそれぞれ推定すると、各セクションの空気侵入量Ｍ（ｓ）を合計した値（空気侵入量Ｍｓ（ｓ））を算出する。そして、各セクションの空気侵入量Ｍ（ｓ）を合計した値（空気侵入量Ｍｓ（ｓ））に対して、補正部２６による補正を行ってもよい。具体的には、補正部２６は、推定部２１により推定された各セクションの空気侵入量Ｍ（ｓ）を合計した値（空気侵入量Ｍｓ（ｓ））に対して、補正定数を乗ずることによって、空気侵入量Ｍｓ（ｓ）を補正し、この値に、空気侵入量の前回積算値Ｍ（ｔ−１）を加算することによって、空気侵入総量Ｍ（ｔ）を算出する。このように算出された空気侵入総量Ｍ（ｔ）は、判定部２２にて、予め設定されている許容値Ｍｃ以上であるかが判定される。

【0074】

次に、本実施形態における補正対象の変形例を説明する。上記第１実施形態では、空気侵入総量を補正しているが、これに代えて又はこれに加えて、本変形例では、起動制御部２３により設定される起動継続時間を補正する。起動継続時間とは、空気侵入総量Ｍ（ｔ）によって決定されているため、起動継続時間を補正することによっても、間接的に、空気侵入総量Ｍ（ｔ）を補正していることとなる。

【0075】

本変形例では、記憶部２４は、空気侵入総量Ｍ（ｔ）と排出空気量Ｍｄ（ｔ）との差と、起動継続時間を補正するための補正定数ｃ´とがそれぞれ対応して設定されているテーブルを記憶している。また、補正定数更新部３２は、補正要否判定部３１によって空気侵入総量Ｍ（ｔ）を補正する必要があると判定された場合に、空気侵入総量Ｍ（ｔ）と排出空気量Ｍｄ（ｔ）との差に応じた、起動継続時間を補正するための補正定数ｃ´を記憶部２４から読み出し、読み出した補正定数を新たな補正定数として設定することで更新する。そして、補正実行部３３にて、新たな補正定数を起動継続時間に乗じ、補正を行う。

【0076】

次に、本実施形態における補正定数に係る変形例を説明する。本変形例では、セクション毎に空気侵入影響度が設定されており、補正部２６は、空気侵入総量を補正する場合には、空気侵入影響度に応じてセクション毎に空気侵入量を補正する。

【0077】

このため、本変形例では、記憶部２４が各セクションの空気侵入影響度に対応する加算定数を記憶しておき、補正実行部３３では、推定部２１によって推定された各セクションの空気侵入量Ｍ（ｓ）に補正定数を乗ずるとともに、それぞれのセクションに対応する加算定数を加算することによって、空気侵入量Ｍａ（ｓ）を算出する。なお、補正定数に対して、補正定数更新部３２による更新が行われていない場合（ｃ＝１の場合）には、加算定数の加算は行わない。

【0078】

加算定数は、各セクションにおける空気侵入影響度を考慮し、補正をより効果的に行うものである。このために、加算定数は、空気侵入影響度に応じて、実験等により予め設定されている。

【0079】

このため、本変形例では、各セクションにおける空気侵入影響度を考慮して、各セクションにおける空気侵入量Ｍ（ｓ）を補正しているため、各セクションにおける空気侵入量Ｍ（ｓ）をより精度良く補正できる。つまり、各セクションにおける空気侵入量Ｍ（ｓ）から算出される空気侵入総量Ｍ（ｔ）についてもより精度良く補正ができるということとなる。

【0080】

なお、本変形例について、補正部２６（補正実行部３３）は、推定部２１によって推定された各セクションの空気侵入量Ｍ（ｓ）に補正定数を乗ずるとともに、それぞれのセクションに対応する加算定数を加算することによって、各セクションの空気侵入量Ｍ（ｓ）を補正（空気侵入量Ｍａ（ｓ）を算出）することとしたが、補正部２６が行う補正については、上記に限られない。例えば、補正部２６は、まず、推定部２１によって推定された各セクションの空気侵入量Ｍ（ｓ）に対して、それぞれのセクションに対応する加算定数を加算することによって、各セクションの空気侵入量Ｍ（ｓ）を補正する（重みづけ）。そして、補正部２６は、補正後のセクション毎の空気侵入量Ｍ（ｓ）の合計値に対して、補正定数の乗算を行うことで補正（空気侵入量Ｍａ（ｓ）を算出）することとしてもよい。つまり、補正部２６は、各セクション毎に推定された空気侵入量Ｍ（ｓ）に対して、空気侵入影響度に応じた重みづけ（加算定数の加算）を行った上で、補正（補正定数の乗算）を行うこととしてもよい。

【0081】

以上説明したように、本実施形態に係る抽気装置の制御装置及び制御方法によれば、冷凍機１内に侵入した不凝縮ガスを空気侵入総量として推定し、この推定した空気侵入総量及び／又は抽気装置６の起動継続時間を、実際に抽気装置６によって排出された空気量である排出空気量に基づいて補正することとした。このため、冷凍機１の実際の運転状況に応じて、空気侵入量及び抽気装置６の起動継続時間を適切に補正することができる。抽気装置６の起動継続時間は、空気侵入量に依存しているため、起動継続時間を補正する場合であっても、間接的に、空気侵入総量を補正していることとなる。すなわち、運転状況に応じた空気侵入総量をより精度良く推定することが可能となる。例えば、冷凍機１の冷媒として低ＧＷＰ冷媒を用いた場合であっても、より精度良く空気侵入量を推定することが可能となるため、より安定的な運転を維持することができる。また、より精度良く空気侵入量を推定できるため、抽気装置６の起動を最適化し、不要な消費電力を抑制することができる。

【0082】

更に、空気侵入量及び／または起動継続時間に補正定数を乗ずるという簡単な計算で補正を行うこととしたため、処理負担をかけず補正を行うことができる。

【0083】

〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態に係る抽気装置の制御装置及び制御方法について説明する。
上述した第１実施形態では、セクション毎に空気侵入量を推定していたが、本実施形態では、セクションに区分けせずに、冷凍機１全体についての空気侵入総量Ｍ（ｔ）を直接的に推定する点が異なる。すなわち、本実施形態における冷凍機１は、推定部２１による空気侵入総量Ｍ（ｔ）の演算手法が第１実施形態と異なる。以下、本実施形態に係る冷凍機１について、第１実施形態と異なる点について主に説明する。

【0084】

本実施形態に係る推定部２１は、以下の（７）式を用いて現在の空気侵入総量Ｍ（ｔ）を演算する。

【0085】

【数7】

【0086】

上記（７）式において、Ｍｂは基準冷凍機の空気侵入量、ｆ（Ｅｃ´／Ｖｃ）は空気侵入影響度と冷凍機内容積とをパラメータとして有する関数、Ｅｃ´は基準冷凍機との構造の違いに基づいて相対的に決定された冷凍機１全体の空気影響度、Ｖｃは冷凍機内容積、ｆ（Ｐｅｔ，Ｐｃｔ）は蒸発圧力Ｐｅｔと凝縮圧力Ｐｃｔとをパラメータとして有する関数である。つまり、（７）式におけるＭｂ×ｆ（Ｅｃ´／Ｖｃ）×ｆ（Ｐｅｔ，Ｐｃｔ）とは、単位時間当たり（１制御周期あたり）に、冷凍機１全体に侵入したと推定される空気量を示している。ｆ（Ｍｂ×ｆ（Ｅｃ´／Ｖｃ）×ｆ（Ｐｅｔ，Ｐｃｔ））は、Ｍｂ×ｆ（Ｅｃ´／Ｖｃ）×ｆ（Ｐｅｔ，Ｐｃｔ）をパラメータとして有する関数である。具体的には、ｆ（Ｍｂ×ｆ（Ｅｃ´／Ｖｃ）×ｆ（Ｐｅｔ，Ｐｃｔ））は、冷凍機１全体に侵入したと推定される空気量（Ｍｂ×ｆ（Ｅｃ´／Ｖｃ）×ｆ（Ｐｅｔ，Ｐｃｔ））に対して補正を行うことを示している。

【0087】

（７）式に示すように、冷凍機１全体に侵入したと推定される空気量（Ｍｂ×ｆ（Ｅｃ´／Ｖｃ）×ｆ（Ｐｅｔ，Ｐｃｔ））に対して補正を行った値に、空気侵入量の前回積算値Ｍ（ｔ−１）を加算することで、現在における空気侵入総量Ｍ（ｔ）を演算する。

【0088】

ここで、空気侵入影響度と冷凍機内容積とをパラメータとして有する関数ｆ（Ｅｃ´／Ｖｃ）は、構造面における空気の侵入しやすさを相対的に示す係数として機能する。すなわち、この関数の値が大きければ大きいほど、基準冷凍機より構造的な面から空気が侵入しやすいことを示す。また、蒸発温度と凝縮温度の関数ｆ（Ｐｅｔ，Ｐｃｔ）は、圧力（大気圧との差圧）の観点から空気の侵入しやすさを示す係数として機能する。すなわち、蒸発器５圧力及び凝縮器３圧力が負圧であればあるほど空気が侵入しやすくなる。したがって、この関数値が大きくなるほど、圧力の観点から空気が侵入しやすいことを示す。

【0089】

本実施形態における記憶部２４には、冷凍機１全体に侵入したと推定される空気量（Ｍｂ×ｆ（Ｅｃ´／Ｖｃ）×ｆ（Ｐｅｔ，Ｐｃｔ））を補正するための空気侵入総量Ｍ（ｔ）と排出空気量Ｍｄ（ｔ）との差に基づいた補正定数ｃ´´が格納されている。補正部２６では、（７）式におけるＭｂ×ｆ（Ｅｃ´／Ｖｃ）×ｆ（Ｐｅｔ，Ｐｃｔ）に対して、補正定数ｃ´´を乗ずることで補正を行う。つまり、ｆ（Ｍｂ×ｆ（Ｅｃ´／Ｖｃ）×ｆ（Ｐｅｔ，Ｐｃｔ））とは、具体的には、Ｍｂ×ｆ（Ｅｃ´／Ｖｃ）×ｆ（Ｐｅｔ，Ｐｃｔ）に対して補正定数ｃ´´を乗ずることを示している。判定部２２では、（７）式により算出された空気侵入総量Ｍ（ｔ）と、許容値Ｍｃとを比較する。

【0090】

本実施形態に係る冷凍機１の抽気装置６の制御装置７及び制御方法によれば、第１実施形態のように、各セクションに区分けする必要がないので、空気侵入量を演算する際の処理負担を軽減することが可能となる。更に、空気侵入影響度についても基準冷凍機との構造の違いから相対的に決定された値を用いるので、空気侵入影響度を決定する際の労力を軽減することが可能となる。そして、推定部２１により推定された空気侵入量Ｍ（ｔ）を、排出空気量に基づいて補正を行うため、より精度高く、冷凍機１に侵入した不凝縮ガスの量を推定することが可能である。

【0091】

本発明は、上述の実施形態のみに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々変形実施が可能である。

【0092】

例えば、各実施形態では、冷凍機１の制御装置７が抽気装置６を制御する機能を有する場合について説明したが、この例に限定されず、例えば、抽気装置６の制御機能を制御装置７とは分離し、抽気装置６専用の制御装置を別途設けることとしてもよい。

【0093】

また、各実施形態では、抽気装置６は、配管８によって凝縮器３と接続されていたが、凝縮器３の他にも空気が滞留しやすい箇所があれば、その箇所とも他の配管によって接続されていてもよい。このように、空気が滞留しやすい場所と抽気装置６とをそれぞれ接続することにより、機内の空気を効率的に排出することが可能となる。

【0094】

更に、各実施形態では、空気侵入量に基づいて抽気装置６を起動していたが、水分などの他の物質によっても冷媒が悪影響を受けるおそれがある。したがって、空気侵入量に加えて、水分等の他の物質についても侵入量を推定し、推定した侵入量に応じてその物質を除去または低減させる手段の起動及び停止を制御することとしてもよい。また、他の物質を常時除去することが可能な構造（フィルタドライヤーによる水分除去等）を設け、他の物質については常時除去するような構成としてもよい。

【符号の説明】

【0095】

１ ：冷凍機
２ ：圧縮機
３ ：凝縮器
４ ：膨張弁
５ ：蒸発器
６ ：抽気装置
７ ：制御装置
８、１３：配管
９、１２：バルブ
１０ ：逆流防止弁
１１ ：ポンプ
１４ ：圧力センサ
１５ ：温度センサ
１６ ：抽気タンク
２１ ：推定部
２２ ：判定部
２３ ：起動制御部
２４ ：記憶部
２５ ：排出空気量算出部
２６ ：補正部
３１ ：補正要否判定部
３２ ：補正定数更新部
３３ ：補正実行部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】