(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＣＴ装置の吸込温度が一定の温度を超えた場合に、前記ＩＣＴ装置を冷却する空調機の予め設定された第１の吹出温度を、第２の吹出温度に変更するシステムによる空調制御方法であって、
前記第１の吹出温度に基づいて、前記ＩＣＴ装置の吸込温度を推定する第１の計算式を算定する第１のステップと、
前記第１の吹出温度に基づいて、前記空調機の消費電力を推定する第２の計算式を算定する第２のステップと、
前記ＩＣＴ装置の吸込温度に基づいて、前記ＩＣＴ装置の消費電力を推定する第３の計算式を算定する第３のステップと、
前記空調機の消費電力および前記ＩＣＴ装置の消費電力の合計値が最小となるように、前記第２の計算式および前記第３の計算式に基づいて算定される第１の条件式を目的関数とし、前記第１の計算式に前記第２の吹出温度を代入して得た値が第１の閾値以下とする第２の条件式を制約条件とする第４のステップと、
前記目的関数および前記制約条件を用いる数理計画法により、前記第２の吹出温度を算出し、所定の負荷を処理するために必要な前記ＩＣＴ装置の台数に基づいて、稼動する前記ＩＣＴ装置を決定する第５のステップと
を備えることを特徴とする空調制御方法。
【請求項２】
前記算定する第１のステップは、
前記空調機の吹出温度および前記空調機から吹き出される風量に基づいて、前記ＩＣＴ装置の吸込温度を推定する第１の計算式を算定することを特徴とする請求項１に記載の空調制御方法。
【請求項３】
前記算定する第２のステップは、
前記空調機の吹出温度および前記空調機から吹き出される風量に基づいて、前記空調機の消費電力を推定する第２の計算式を算定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の空調制御方法。
【請求項４】
前記数理計画法は、前記数理計画法により停止が決定される前記ＩＣＴ装置の吸込温度が、前記第１の閾値に任意の正の定数を加算して得た第２の閾値以下とする第３の条件式とする制約条件をさらに用いることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の空調制御方法。
【請求項５】
ＩＣＴ装置の吸込温度が一定の温度を超えた場合に、前記ＩＣＴ装置を冷却する空調機の予め設定された第１の吹出温度を、第２の吹出温度に変更する空調制御システムであって、
前記第１の吹出温度に基づいて、前記ＩＣＴ装置の吸込温度を推定する第１の計算式を算定する第１の算定部と、
前記第１の吹出温度に基づいて、前記空調機の消費電力を推定する第２の計算式を算定する第２の算定部と、
前記ＩＣＴ装置の吸込温度に基づいて、前記ＩＣＴ装置の消費電力を推定する第３の計算式を算定する第３の算定部と、
前記空調機の消費電力および前記ＩＣＴ装置の消費電力の合計値が最小となるように、前記第２の計算式および前記第３の計算式に基づいて算定される第１の条件式を目的関数とし、前記第１の計算式に前記第２の吹出温度を代入して得た値が第１の閾値以下とする第２の条件式を制約条件とする第４の算定部と、
前記目的関数および前記制約条件を用いる数理計画法により、前記第２の吹出温度を算出し、所定の負荷を処理するために必要な前記ＩＣＴ装置の台数に基づいて、稼動する前記ＩＣＴ装置を決定する決定部と
を備えたことを特徴とする空調制御システム。
【請求項６】
前記第１の算定部は、
前記空調機の吹出温度および前記空調機から吹き出される風量に基づいて、前記ＩＣＴ装置の吸込温度を推定する第１の計算式を算定することを特徴とする請求項５に記載の空調制御システム。
【請求項７】
前記第２の算定部は、
前記空調機の吹出温度および前記空調機から吹き出される風量に基づいて、前記空調機の消費電力を推定する第２の計算式を算定することを特徴とする請求項５または請求項６に記載の空調制御システム。
【請求項８】
前記数理計画法は、前記数理計画法により停止が決定される前記ＩＣＴ装置の吸込温度が、前記第１の閾値に任意の正の定数を加算して得た第２の閾値以下とする第３の条件式とする制約条件をさらに用いることを特徴とする請求項５から請求項７のいずれか一項に記載の空調制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空調制御方法および空調制御システムに関し、より詳細には、サーバ室、通信機械室やデータセンタなど複数のＩＣＴ装置が設置された室内の空調を制御する空調制御方法および空調制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複数のＩＣＴ（Information and Communication Technology：情報通信技術）装置が設置されたサーバ室、通信機械室やデータセンタではＩＣＴ装置を冷却するための冷房の空調機を制御する空調制御システムが存在する。従来の冷房の空調システムは、空調機の設定温度を十分低く設定したり、ＩＣＴ装置付近の温度を計測し、一定の温度に保たれるよう空調機の設定温度を制御したりしている。
【０００３】
従来の冷房の空調システムにおいて、一部のＩＣＴ装置に負荷がかかりＩＣＴ装置の排気熱がたまることなどを回避するため、冷房の空調機でＩＣＴ装置を必要以上に冷却していた。しかしながら冷房の空調機の設定温度を必要以上に低くすると空調機の消費電力が増大する。そこで空調機の消費電力を最小に抑えつつ、空調機の設定温度を適切に制御することが求められていた。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】朝康博、中島忠克、沖津潤、加藤猛、齊藤達也、頭島康博著、「環境配慮型データセンタ向けＩＴ連係空調最適化制御方式」、電子情報通信学会論文誌、B  Vol.J95-B、No.3、pp.397-404、２０１２年
【非特許文献２】一森哲男著、「数理計画法―最適化の手法」、共立出版、ｐ．４、１９９４年８月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば、非特許文献１に記載の従来技術は、空調機の吸込温度・吹出温度とＩＣＴ装置の吸気温度・排気温度との関係をモデリングしたシミュレータを用いて、ＩＣＴ装置の吸気温度の温度条件を満足しながら空調機の消費電力の総和を最小化するように、空調機の吹出温度を設定し、省エネを図っている。空調室とは、例えば、複数のＩＣＴ装置と、複数のＩＣＴ装置が収納されるラックとが設置されたサーバ室、および通信機械室をいう。
【０００６】
非特許文献１に記載の空調制御方法では、シミュレータを用いて、空調機の消費電力を最小化するように空調機の設定温度を計算する。しかしながら、非特許文献１に記載の空調制御方法では、ＩＣＴ装置の消費電力を考慮していないため、ＩＣＴ装置の消費電力は増加しているか否か不明である。
【０００７】
通常は、冷房運転における空調機の設定温度を上げることによって空調機の消費電力は減少する。しかし空調機の設定温度が上昇することによって、ＩＣＴ装置の吸込温度は上昇しＩＣＴ装置の内部温度も上昇する。ＩＣＴ装置に内蔵された冷却ファンは、ＩＣＴ装置の内部温度の上昇に応じて稼動率が増加するため、冷却ファンの稼動率が増加すると、冷却ファンに使用される消費電力も増加する。よって、冷房運転の空調機の設定温度の上昇によって、ＩＣＴ装置の消費電力は増加することになる。したがって、空調機の設定温度を上げることで空調機の消費電力は削減できても、ＩＣＴ装置の消費電力は増加している可能性があるという問題があった。
【０００８】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、空調室を安全な温度に保つことができ、さらに空調機およびＩＣＴ装置の省エネを実現するための、空調制御方法および空調制御システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するための手段として、ＩＣＴ装置と、前記ＩＣＴ装置の温度を制御する空調機と、前記空調機および前記ＩＣＴ装置の稼動・停止を制御する空調機・ＩＣＴ装置制御装置とがネットワークで接続された空調・ＩＣＴ装置制御システムにおいて、前記空調機の吹出温度を取得する手段と、前記空調機の消費電力を取得する手段と、前記空調機の吹出温度から前記ＩＣＴ装置の吸込温度を推定する手段と、前記空調機の吹出温度から前記空調機の消費電力を推定する手段と、前記ＩＣＴ装置の消費電力を取得する手段と、前記ＩＣＴ装置の吸込温度から前記ＩＣＴ装置の消費電力を推定する手段と、前記ＩＣＴ装置の吸込温度の推定値が前記ＩＣＴ装置の上限温度以下でかつ前記空調機の消費電力と前記ＩＣＴ装置の消費電力との合計を最小にするように前記空調機の吹出温度および前記ＩＣＴ装置の稼動・停止を決定する手段を有することを特徴とするものである。
【００１０】
本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、ＩＣＴ装置の吸込温度が一定の温度を超えた場合に、前記ＩＣＴ装置を冷却する空調機の予め設定された第１の吹出温度を、第２の吹出温度に変更するシステムによる空調制御方法であって、前記第１の吹出温度に基づいて、前記ＩＣＴ装置の吸込温度を推定する第１の計算式を算定する第１のステップと、前記第１の吹出温度に基づいて、前記空調機の消費電力を推定する第２の計算式を算定する第２のステップと、前記ＩＣＴ装置の吸込温度に基づいて、前記ＩＣＴ装置の消費電力を推定する第３の計算式を算定する第３のステップと、前記空調機の消費電力および前記ＩＣＴ装置の消費電力の合計値が最小となるように、前記第２の計算式および前記第３の計算式に基づいて算定される第１の条件式を目的関数とし、前記第１の計算式に前記第２の吹出温度を代入して得た値が第１の閾値以下とする第２の条件式を制約条件とする第４のステップと、前記目的関数および前記制約条件を用いる数理計画法により、前記第２の吹出温度を算出し、所定の負荷を処理するために必要な前記ＩＣＴ装置の台数に基づいて、稼動する前記ＩＣＴ装置を決定する第５のステップとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように、本発明によれば、空調室を安全な温度に保つことができ、さらに空調機およびＩＣＴ装置の省エネを実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態にかかる、空調制御システムを示す構成図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる、空調機・ＩＣＴ装置制御装置を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる、空調制御方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の空調制御方法および空調制御システムについて実施形態を挙げ、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１４】
図１に本発明の一実施形態にかかる、空調制御システムの構成を示す。空調室１は、複数のＩＣＴ装置２Ｉｊと、ＩＣＴ装置２Ｉｊを冷却する複数の空調機３Ａｉとを含む。ＩＣＴ装置２Ｉｊの稼動および停止を制御し、各空調機３Ａｉの吹出温度を制御する空調機・ＩＣＴ装置制御装置４と、複数のＩＣＴ装置２Ｉｊと、複数の空調機３Ａｉとは、ＬＡＮ（Local Area Network）などのネットワーク５で接続されている。
【００１５】
空調機３Ａｉの吹出温度とは、空調機３Ａｉの冷気の吹き出し口付近の温度である。空調機３Ａｉの吹出温度は、空調機３Ａｉの吹出し口付近に設置された温度センサによって測定される。空調機３Ａｉの設定温度は、実測温度である吹出温度とは異なり、吹出温度の目標値である。実際に空調で設定できるのは吹出温度の目標値である設定温度であり、吹出温度が設定温度と等しくなるにはある程度の時間を要する。
【００１６】
ＩＣＴ装置２Ｉｊは、ＩＣＴ装置２Ｉ１，…ＩＣＴ装置２Ｉｍ（ｊ＝１〜ｍ，ｍは正の整数）を含む。ＩＣＴ装置２Ｉｊは、ＩＣＴ装置２Ｉｊの吸込温度を計測する温度センサ部を備える。ＩＣＴ装置２Ｉｊは、例えば、サーバなどのＩＴ機器や通信機器であり、サーバラックに収納されうる。
【００１７】
ＩＣＴ装置２Ｉｊの吸込温度とは、ＩＣＴ装置２Ｉｊ内に吸気される開口部付近の温度である。ＩＣＴ装置２Ｉｊの吸込温度は、ＩＣＴ装置２Ｉｊ内に吸気される開口部付近に設置された温度センサによって測定される。
【００１８】
空調機３Ａｉは、空調機３Ａ１，…空調機３Ａｎ（ｉ＝１〜ｎ，ｎは正の整数）を含む。空調機３Ａｉは、例えば、室内機と室外機とからなる。図１では、空調機が空調室に含まれているが、空調機が空調室とは別の部屋に設けられ、ダクトを通じてＩＣＴ装置に冷気を供給する態様でもよい。空調機３Ａｉは、吹出温度を制御するための温度設定が可能であり、空調機３Ａｉの吹出温度、消費電力を計測している。
【００１９】
空調機・ＩＣＴ装置制御装置４は、ＳＮＭＰ（Simple Network Management Protocol）などを用いて各空調機３Ａｉの吹出温度の情報、各空調機３Ａｉの消費電力の情報、各ＩＣＴ装置２Ｉｊの吸込温度の情報、各ＩＣＴ装置２Ｉｊの消費電力の情報を収集したり、各空調機３Ａｉの吹出温度を設定したりすることができる。また空調機・ＩＣＴ装置制御装置４は、ＩＣＴ装置２Ｉｊで処理すべき所定の負荷に応じて、どのＩＣＴ装置２Ｉｊを稼動させるか、また、どのＩＣＴ装置２Ｉｊを停止するかを決定する。
【００２０】
図２に本発明の一実施形態にかかる、空調機・ＩＣＴ装置制御装置４のブロック図を示す。空調機・ＩＣＴ装置制御装置４は、ＬＡＮ経由で各空調機３Ａｉから各空調機３Ａｉの吹出温度の情報や各空調機３Ａｉの消費電力の情報を収集する空調機情報取得部４１と、各ＩＣＴ装置２Ｉｊのセンサ部から各ＩＣＴ装置２Ｉｊの吸込温度の情報および各ＩＣＴ装置２Ｉｊの消費電力の情報を受信するＩＣＴ装置情報取得部４２と、各空調機３Ａｉの吹出温度の情報、各空調機３Ａｉの消費電力の情報、各ＩＣＴ装置２Ｉｊの吸込温度の情報などを格納する記憶部４３とを備える。また空調機・ＩＣＴ装置制御装置４は、各ＩＣＴ装置２Ｉｊの吸込温度の推定値を、後述する式から計算するＩＣＴ装置吸込温度推定部４４（第１の算定部）と、各空調機３Ａｉの消費電力の推定値を、後述する式から計算する空調機消費電力推定部４５（第２の算定部）と、各ＩＣＴ装置２Ｉｊの消費電力の推定値を、後述する式から計算するＩＣＴ装置消費電力推定部４６（第３の算定部）とを備える。そして空調機・ＩＣＴ装置制御装置４は、空調機吹出温度・ＩＣＴ装置稼動停止設定部４７を備える。空調機吹出温度・ＩＣＴ装置稼動停止設定部４７は、ＩＣＴ装置に関する一定の温度条件を満足し、かつ各空調機３Ａｉの消費電力の合計と各ＩＣＴ装置２Ｉｊの消費電力の合計との和が最小となる空調機３Ａｉの吹出温度を求める計算式を算定する条件式算定部４７１（第４の算定部）と、各空調機３Ａｉの吹出温度を設定し、各ＩＣＴ装置２Ｉｊの稼動および停止を制御する決定部４７２とを備える。
【００２１】
空調機情報取得部４１は、ＬＡＮ経由で各空調機３Ａｉから各空調機３Ａｉの吹出温度の情報や各空調機３Ａｉの消費電力の情報を収集し、ＩＣＴ装置情報取得部４２は、ＬＡＮ経由で各ＩＣＴ装置２Ｉｊから各ＩＣＴ装置２Ｉｊの吸込温度および各ＩＣＴ装置２Ｉｊの消費電力の情報を収集する。各空調機３Ａｉの吹出温度を変化させた時、各ＩＣＴ装置２Ｉｊの吸込温度がどのようになるかを表わした関係式を次の（式１）（第１の計算式）に示す。
Tｊ=fｊ(S1,S2,…Sn)   ｊ=1〜m     （式１）
【００２２】
nは空調機３Ａｉの台数、ｍはＩＣＴ装置２Ｉｊの台数、TｊはＩＣＴ装置２Ｉｊの吸込温度の推定値、S1,S2,…Snは空調機３Ａｉの吹出温度（第１の吹出温度）、fｊは空調機３Ａｉの吹出温度を変数とするＩＣＴ装置２Ｉｊの吸込温度を表す関数である。ＩＣＴ装置吸込温度推定部４４は、各ＩＣＴ装置２Ｉｊの吸込温度の推定値Tｊを（式１）から計算する。ＩＣＴ装置２Ｉｊの吸込温度を表す関数fｊは、記憶部４３に予め格納された学習データにより決定されていて、簡単な関数では、空調機３Ａｉの吹出温度Siの一次式で与えることができる。
【００２３】
関数fｊの具体例として一番簡単な形は、次の一次式（式２）で示される。
a1S1+a2S2+…+anSn    （式２）
【００２４】
ai（i＝1〜n，nは正の整数）はSiの正の係数で、係数aiの決定法は最小自乗法を用いる。
【００２５】
各空調機３Ａｉの吹出温度を変化させると、ＩＣＴ装置２Ｉｊの吸込温度も時間の経過とともに変化するため、時刻の異なる、各空調機３Ａｉの吹出温度とＩＣＴ装置２Ｉｊの吸込温度のデータの組を複数用意する。時刻の異なるデータの複数の組は、学習データとして記憶部４３に格納される。
【００２６】
ＩＣＴ装置２Ｉｊの吸込温度の実測値のデータからなるベクトルを次の（式３）に示す。
T=（Tｊ(1),Tｊ(2),…,Tｊ(k))t    （式３）
【００２７】
Tｊの括弧の中の数字はそれぞれ時刻（例えば、単位時間を１０分ごととすると、１は１０分、２は２０分）を表し、tは転置を表す。
【００２８】
さらに、各空調機３Ａｉの吹出温度の実測値のデータからなる行列を次の（式４）に示す。
【００２９】
【数１】
0005997671.tif 000002
【００３０】
S1,S2,…Snの括弧の中の数字はそれぞれTｊの時刻と同じ時刻を表す。 
係数aiを要素としたベクトルAを、  
A=(a1,a2,…,an)t    （式５）  
とすると、  
A=(St S)-1 St T    （式６）  
となる。(St S)-1は、St Sの逆行列を表す。（式３）から（式６）を用いて、各ＩＣＴ装置２Ｉｊの係数a1，a2，…anを決定する。よって、ＩＣＴ装置２Ｉｊの吸込温度のデータからなるベクトルTと、各空調機３Ａｉの吹出温度のデータからなる行列Sとから、係数a1,a2,…,anを求めることができ、関数fｊおよび（式１）を決定することができる。
【００３１】
ＩＣＴ装置２Ｉｊの吸込温度は、空調機３Ａｉの吹出温度と、ＩＣＴ装置２Ｉｊを冷却するための冷気の吹出風量を変数とする式としてもよい。空調機３Ａｉの吹出風量は空調機３Ａｉの冷房能力（処理熱量）に比例して制御される場合がある。冷房能力とは、空調機を冷房運転したとき、室内から単位時間当たりに除去できる熱量(ｋＷ)をいう。よって、空調機３Ａｉの設定温度を変更した後の空調機３Ａｉの冷房能力は、空調機３Ａｉの設定温度変更前の吹出風量と、空調機３Ａｉの吸込温度と空調機３Ａｉの吹出温度設定値から推定できる。従って、冷房能力の推定値から、空調機３Ａｉの設定温度変更後の吹出風量を推定できる。空調機３Ａｉの推定された冷房能力から空調機３Ａｉの設定変更後の吹出風量を推定する場合、空調機情報取得部４１は、各空調機３Ａｉの吹出風量を取得し、ＩＣＴ装置情報取得部４２は、各ＩＣＴ装置２Ｉｊの実際の吸込温度を取得する。
【００３２】
空調機情報取得部４１で取得した各空調機３Ａｉの吹出温度を用いて、空調機３Ａｉの吹出温度を変化させた時の空調機３Ａｉの消費電力を推定する関係式を次の（式７）（第２の計算式）に示す。
Pi=gi(Si)   i=1〜n        （式７）
【００３３】
Siは空調機３Ａｉの吹出温度、Piは空調機３Ａｉの消費電力の推定値、giは空調機３Ａｉの吹出温度を変数とする空調機３Ａｉの消費電力を表す関数である。空調機消費電力推定部４５は、各空調機３Ａｉの消費電力の推定値Piを（式７）から計算する。空調機３Ａｉの消費電力を表す関数も、記憶部４３に予め格納された学習データにより決定される。簡単な関数では、空調機３Ａｉの吹出温度Siの一次式で与えることができ、より精度を高めるには二次式で与える。
【００３４】
関数giの具体例として一番簡単な形は、次の一次式（式８）で示される。
b1Si+b2    （式８）
【００３５】
b1はSiの負の係数、b2は正の定数で、係数b1および定数b2の決定法は最小自乗法を用いる。
【００３６】
空調機３Ａｉの吹出温度Siを変化させると、空調機３Ａｉの消費電力Piも時間の経過ともに変化するため、時刻の異なる、空調機３Ａｉの吹出温度Siと空調機３Ａｉの消費電力Piのデータの組を複数用意する。時刻の異なるデータの複数の組は、学習データとして記憶部４３に格納される。
【００３７】
空調機３Ａｉの消費電力の実測値のデータからなるベクトルを次の（式９）に示す。
P=(Pi(1),Pi(2),…,Pi(k))t    （式９）
【００３８】
Piの括弧の中の数字はそれぞれ時刻（例えば、単位時間を１０分ごととすると、１は１０分、２は２０分）を表し、tは転置を表す。
【００３９】
さらに、空調機３Ａｉの吹出温度の実測値のデータからなる行列を次の（式１０）に示す。
【００４０】
【数２】
0005997671.tif 000003
【００４１】
Siの括弧の中の数字はそれぞれPiの時刻と同じ時刻を表す。
【００４２】
係数b1および定数b2を要素としたベクトルBを、  
B=(b1,b2)t    （式１１）  
とすると、  
B=(Ut U)-1 Ut P    （式１２）  
となる。(Ut U)-1は、Ut Uの逆行列を表す。（式９）から（式１２）を用いて、各空調機３Ａｉについて、各空調機３Ａｉの係数b1、定数b2を決定する。係数b1、定数b2が決定することで、（式８）が決定し、（式８）が決定することで、各空調機３Ａｉの関数giおよび（式７）を決定することができる。
【００４３】
空調機３Ａｉの消費電力の推定方法は、空調機３Ａｉの吹出温度と設定温度変更後の推定吹出風量を変数とする式としてもよい。空調機３Ａｉの消費電力を空調機３Ａｉの吹出温度と設定温度変更後の推定吹出風量とを用いて推定する場合、空調機情報取得部４１は、各空調機３Ａｉの吹出風量を取得する。
【００４４】
ＩＣＴ装置情報取得部４２で取得した各ＩＣＴ装置２Ｉｊの吸込温度を用いて、ＩＣＴ装置２Ｉｊの吸込温度を変化させた時のＩＣＴ装置２Ｉｊの消費電力を推定する関係式を次の（式１３）（第３の計算式）に示す。
Qj=hj(Tj)    j=1〜m      （式１３）
【００４５】
QjはＩＣＴ装置２Ｉｊの消費電力の推定値、hjはＩＣＴ装置２Ｉｊの吸込温度Tjを変数とするＩＣＴ装置２Ｉｊの消費電力を表す関数である。ＩＣＴ装置消費電力推定部４６は、各ＩＣＴ装置２Ｉｊの消費電力の推定値Qjを（式１３）から計算する。ＩＣＴ装置２Ｉｊの消費電力を表す関数も、記憶部４３に予め格納された学習データにより決定される。簡単な関数では、ＩＣＴ装置２Ｉｊの吸込温度Tjの一次式で与えることができ、より精度を高めるには二次式で与える。
【００４６】
関数hjの具体例として一番簡単な形は、次の一次式（式１４）で示される。
d1Tj+d2    （式１４）
【００４７】
d1はTjの正の係数、d2は正の定数で、係数d1および定数d2の決定法は最小自乗法を用いる。
【００４８】
ＩＣＴ装置２Ｉｊの吸込温度を変化させると、ＩＣＴ装置２Ｉｊの消費電力も時間の経過ともに変化するため、時刻の異なる、ＩＣＴ装置２Ｉｊの吸込温度とＩＣＴ装置２Ｉｊの消費電力のデータの組を複数用意する。時刻の異なるデータの複数の組は、学習データとして記憶部４３に格納される。
【００４９】
ＩＣＴ装置２Ｉｊの消費電力の実測値のデータからなるベクトルを次の（式１５）に示す。
Q=(Qj(1),Qj(2),…,Qj(k))t    （式１５）
【００５０】
Qjの括弧の中の数字はそれぞれ時刻（例えば、単位時間を１０分ごととすると、１は１０分、２は２０分）を表し、tは転置を表す。
【００５１】
さらに、ＩＣＴ装置２Ｉｊの吸込温度の実測値のデータからなる行列を次の（式１６）に示す。
【００５２】
【数３】
0005997671.tif 000004
【００５３】
Tjの括弧の中の数字はそれぞれQjの時刻と同じ時刻を表す。
【００５４】
係数d1および定数d2を要素としたベクトルDを、  
D=(d1,d2)t    （式１７）  
とすると、  
D=(Vt V)-1 Vt Q    （式１８）  
となる。(Vt V)-1は、Vt Vの逆行列を表す。（式１５）から（式１８）を用いて、各ＩＣＴ装置２Ｉｊについて、各ＩＣＴ装置２Ｉｊの係数d1および定数d2を決定する。係数d1および定数d2を決定することで、（式１４）が決定し、（式１４）が決定することで各ＩＣＴ装置２Ｉｊの関数hjおよび（式１３）を決定することができる。
【００５５】
空調機吹出温度・ＩＣＴ装置稼動停止設定部４７は、例えば、外気温が上昇したり、任意のＩＣＴ装置２Ｉｊの負荷が増加し温度が上昇したりして、ＩＣＴ装置２Ｉｊの吸込温度条件を逸脱した時、もとの温度条件を満足し、かつ各空調機３Ａｉの消費電力の合計と各ＩＣＴ装置２Ｉｊの消費電力の合計との和が最小となる空調機３Ａｉの吹出温度を求める。空調機３Ａｉの吹出温度を求める方法としては数理計画法を用いる。数理計画法は、任意の等式もしくは不等式で表される制約条件下で、任意の目的関数を最小化あるいは最大化する変数の組を求める手法である（例えば、非特許文献２を参照）。
【００５６】
空調機３Ａｉの吹出温度を求める方法として数理計画法を用いる場合、求める変数の組は各空調機３Ａｉの吹出温度および各ＩＣＴ装置２Ｉｊの稼動・停止状態を表す変数であり、最小化する目的関数は各空調機３Ａｉの消費電力の合計と各ＩＣＴ装置２Ｉｊの消費電力の合計の和である。目的関数を次の（式１９）（第１の条件式）に示す。
【００５７】
【数４】
0005997671.tif 000005
【００５８】
rjはＩＣＴ装置２Ｉｊの稼動・停止状態を表す変数であり、ＩＣＴ装置２Ｉｊが稼動状態の場合を１とし、ＩＣＴ装置２Ｉｊが停止状態の場合を０とする。S’iは、求める空調機３Ａｉの吹出温度（第２の吹出温度）である。条件式算定部４７１は、（式３）、（式１３）およびＩＣＴ装置２Ｉｊの稼動・停止状態を表す変数rjに基づいて（式１９）を算定する。ＩＣＴ装置２Ｉｊが停止状態の場合、ＩＣＴ装置２Ｉｊの消費電力は０である。（式１９）でＩＣＴ装置２Ｉｊの吸込温度Tjは（式１）により空調機３Ａｉの吹出温度Siの関数である。（式１９）のTjに（式１）を代入すると、次の（式２０）となる。
【００５９】
【数５】
0005997671.tif 000006
【００６０】
（式２０）より、（式１９）は各空調機３Ａｉの吹出温度S’iと各ＩＣＴ装置２Ｉｊの稼動・停止状態を表す変数rjの関数であることがわかる。
【００６１】
条件式算定部４７１はＩＣＴ装置２Ｉｊの温度条件を表す不等式制約条件として、（式１）を用いて次の（式２１）（第２の条件式）を算定する。
fj(S’1,S’2,…,S’n)≦T#   j=1〜m            （式２１）
【００６２】
T#はＩＣＴ装置２Ｉｊの吸込温度の上限温度（第１の閾値）であり、ＩＣＴ装置２Ｉｊの吸込温度が、上限温度T#を越えるとＩＣＴ装置２Ｉｊの内部部品の故障の確率が高くなる。上限温度T#は、例えば２７℃である。ＩＣＴ装置２Ｉｊの内部部品とは、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、電源、メモリなどをいう。
【００６３】
また、条件式算定部４７１は（式２１）でＩＣＴ装置２Ｉｊの稼動・停止状態を表す変数rjを考慮すると、ＩＣＴ装置２Ｉｊの温度条件を表す不等式制約条件として、次の（式２２）（第３の条件式）を算定してもよい。
fj(S’1,S’2,…,S’n)≦T#+W(1−rj)   j=1〜m            （式２２）
【００６４】
Wは十分大きな正の定数である。ＩＣＴ装置２Ｉｊが稼動している場合、ＩＣＴ装置２Ｉｊの稼動・停止状態を表す変数rjは、１となる。よって、（式２２）の右辺第２項目は０となり右辺がT#となって、稼動しているＩＣＴ装置２Ｉｊの吸込温度が上限温度T#以下でなければならないという制約条件となる。ＩＣＴ装置２Ｉｊが停止している場合、ＩＣＴ装置２Ｉｊの稼動・停止状態を表す変数rjが０となるので、（式２２）の右辺第２項目は定数Wとなり右辺が（T#+W）（第２の閾値）となる。すなわち、停止しているＩＣＴ装置２Ｉｊの吸込温度は本来の上限温度T#を超えてもよいことと同等になり、実質、停止しているＩＣＴ装置２Ｉｊの上限温度に関する制約条件はなくなることになる。何故なら、ＩＣＴ装置２Ｉｊが稼動している場合、ＩＣＴ装置２Ｉｊの吸込温度が上限温度T#を超えるとＩＣＴ装置２Ｉｊの内部部品の故障の確率は高くなるが、ＩＣＴ装置２Ｉｊが停止している場合、ＩＣＴ装置２Ｉｊの吸込温度が上限温度T#を超えてもＩＣＴ装置２Ｉｊの内部部品の故障の確率はほとんどないためである。
【００６５】
ＩＣＴ装置２Ｉｊの稼動台数に関する制約条件は、次の（式２３）で示される。
【００６６】
【数６】
0005997671.tif 000007
【００６７】
r#は所定の負荷の処理を実行するのに必要となるＩＣＴ装置２Ｉｊの稼働台数である。また、総台数がm台のＩＣＴ装置２Ｉｊの稼動停止する状態を表す変数rjの組み合わせRは次のように表される。
R=(r1,r2,…,rm)   j=1〜m         （式２４）
【００６８】
条件式算定部４７１は、所定の負荷を処理するために必要なＩＣＴ装置２Ｉｊの稼働台数r#を決定する。例えばＩＣＴ装置２Ｉｊの総台数を（m=５）台として、所定の負荷を処理するために必要なＩＣＴ装置２Ｉｊの稼働台数r#を３台とすると、ＩＣＴ装置２Ｉｊの停止台数は２台となる。
【００６９】
また、総台数が５台のＩＣＴ装置２Ｉｊの稼動停止する状態を表す変数の組み合わせRは次の（式２５）で表される。
R=(r1,r2,r3,r4,r5)         （式２５）
【００７０】
ＩＣＴ装置２Ｉｊの稼動停止する状態を表す変数rjは、ＩＣＴ装置２Ｉｊに紐付けられている。例えば変数r1はＩＣＴ装置２Ｉ１に紐付けられ、変数r2はＩＣＴ装置２Ｉ２に紐付けられる。
【００７１】
決定部４７２は、（式１９）を目的関数とし、（式２２）および（式２３）を制約条件として数理計画法により、ＩＣＴ装置２Ｉｊの稼動停止状態および各空調機３Ａｉの吹出温度をそれぞれ決定する。数理計画法としては混合整数２次計画法を使用すればよく、市販のパッケージを利用できる。例えば、ＩＣＴ装置２Ｉ１は稼動し、ＩＣＴ装置２Ｉ２は稼動し、ＩＣＴ装置２Ｉ３は停止し、ＩＣＴ装置２Ｉ４は稼動し、ＩＣＴ装置２Ｉ５は停止すると決定された場合、変数r1は１、変数r2は１、変数r3は０、変数r4は１、変数r5は０となる。よって、（式２５）は、次の（式２６）で表される。
R=(1,1,0,1,0)         （式２６）
【００７２】
決定部４７２は、（式２６）で示した、ＩＣＴ装置２Ｉｊの稼動停止する状態を表す変数rjに従って各ＩＣＴ装置２Ｉｊの稼動または停止を実行する。そして算出した各空調機３Ａｉの吹出温度を、各空調機３Ａｉに送信して設定する。
【００７３】
なお、決定部４７２は、（式２２）の代わりに（式２１）を制約条件として数理計画法を用いて、各ＩＣＴ装置２Ｉｊの稼動停止状態および各空調機３Ａｉの吹出温度を決定してもよい。
【００７４】
ＩＣＴ装置２Ｉｊの稼動台数に関する制約条件は、（式２３）の他に、より一般的に、次の（式２７）のようにＩＣＴ装置２Ｉｊのリソースの合計に関する制約条件としてもよい。
【００７５】
【数７】
0005997671.tif 000008
【００７６】
cjはＩＣＴ装置２Ｉｊに備わるＣＰＵ性能、メモリ量、Ｉ／Ｏ速度などのリソース量、c#は所定の負荷の処理を実行するのに必要となる、ＩＣＴ装置２ＩｊのＣＰＵ性能、メモリ量、Ｉ／Ｏ速度などのリソースの合計である。
【００７７】
図３に本発明の一実施形態にかかる、空調制御方法のフローチャートを示す。空調機情報取得部４１は、各空調機３Ａｉの消費電力Piの情報および各空調機３Ａｉの吹出温度Siの情報を収集し、ＩＣＴ装置情報取得部４２は、各ＩＣＴ装置２Ｉｊの吸込温度Tjの情報を収集する。ＩＣＴ装置吸込温度推定部４４は、収集された各空調機３Ａｉの吹出温度Siの情報および各ＩＣＴ装置２Ｉｊの吸込温度Tjの情報の学習データに基づいて、ＩＣＴ装置２Ｉｊの吸込温度Tjを推定する（式１）を決定し（Ｓ１０１）（第１のステップ）、空調機消費電力推定部４５は、収集された各空調機３Ａｉの消費電力Piの情報および各空調機３Ａｉの吹出温度Siの情報の学習データに基づいて、空調機３Ａｉの消費電力Piを推定する（式７）を決定する（Ｓ１０２）（第２のステップ）。決定された（式１）および（式７）は、記憶部４３に記録される。
【００７８】
ＩＣＴ装置情報取得部４２は、各ＩＣＴ装置２Ｉｊの吸込温度Tjの情報および各ＩＣＴ装置２Ｉｊの消費電力Qjの情報を収集する。ＩＣＴ装置消費電力推定部４６は、収集された各ＩＣＴ装置２Ｉｊの吸込温度Tjの情報および各ＩＣＴ装置２Ｉｊの消費電力Qjの情報の学習データに基づいて、ＩＣＴ装置２Ｉｊの消費電力Qjを推定する（式１３）を決定し（Ｓ１０３）（第３のステップ）、決定された（式１３）は、記憶部４３に記録される。
【００７９】
条件式算定部４７１は、ＩＣＴ装置２Ｉｊの吸込温度が一定の温度を超えた場合、所定の負荷を処理するために必要なＩＣＴ装置の稼働台数r#を決定する（Ｓ１０４）。
【００８０】
条件式算定部４７１は、（式１）、（式７）、（式１３）、およびＩＣＴ装置の稼働台数r#に基づいて、（式１９）、（式２２）、および（式２３）を算定する（Ｓ１０５）。
【００８１】
決定部４７２は、（式１９）を目的関数とし、（式２２）および（式２３）を制約条件として（第４のステップ）、各空調機３Ａｉの消費電力の合計および各ＩＣＴ装置２Ｉｊの消費電力の合計が最小となる各空調機３Ａｉの設定温度および各ＩＣＴ装置２Ｉｊの稼動停止を表す変数rjを数理計画法で決定する（Ｓ１０６）（第５のステップ）。ステップＳ１０６の具体的な数理計画法の計算式を次の（式２８）〜（式３４）に示す。
【００８２】
【数８】
0005997671.tif 000009
【００８３】
s.t.  
Tj=fj(S’1,S’2,…,S’n)      （式２９）  
f1(S’1,S’2,…,S’n)≦T#+W(1−r1)     （式３０）  
f2(S’1,S’2,…,S’n)≦T#+W(1−r2)     （式３１）  
・  
・  
・  
fm(S’1,S’2,…,S’n)≦T#+W(1−rm)     （式３２）  
【００８４】
【数９】
0005997671.tif 000010
【００８５】
rj∈{0,1}      （式３４）  
【００８６】
（式２８）は、各空調機３Ａｉの消費電力の合計と各ＩＣＴ装置２Ｉｊの消費電力の合計との和が最小となることを示す目的関数であり、（式１９）に対応する。（式２９）は、空調機３Ａｉの吹出温度とＩＣＴ装置２Ｉｊの吸込温度との関係式を表した（式１）に対応し、（式２８）を計算する際に使用する。（式３０）〜（式３２）は、ＩＣＴ装置２Ｉｊの温度条件を表す不等式制約条件であり、（式２２）に対応する。（式３３）は、ＩＣＴ装置２Ｉｊの稼動台数に関する制約条件であり、（式２３）に対応する。（式３４）は、各ＩＣＴ装置２Ｉｊの稼動停止を表す変数rjが０または１の数値を取ることを表し、（式２８）、（式３０）〜（式３２）、および（式３３）を計算する際に使用する。
【００８７】
ステップＳ１０４からステップＳ１０６により、各空調機３Ａｉの消費電力Piの合計と各ＩＣＴ装置２Ｉｊの消費電力Qjの合計との和を最小とする（式１９）を目的関数とし、（式１）に空調機３Ａｉの吹出温度S’iを代入した値がＩＣＴ装置２Ｉｊの吸込温度の上限温度以下とする（式２２）を制約条件とする。またステップＳ１０４からステップＳ１０６により、目的関数および制約条件を用いる数理計画法により、空調機３Ａｉの吹出温度S’i を算出し、所定の負荷を処理するために必要なＩＣＴ装置２Ｉｊの台数r#に基づいて、稼動・停止するＩＣＴ装置２Ｉｊを決定する。
【００８８】
なおステップＳ１０４からステップＳ１０６において、数理計画法は、数理計画法により停止が決定されるＩＣＴ装置２Ｉｊの吸込温度が、ＩＣＴ装置２Ｉｊの吸込温度の上限温度に任意の定数を加算して得られた第２の閾値（T#+W）以下とする制約条件をさらに用いてもよい。
【００８９】
決定部４７２は、各ＩＣＴ装置の稼動停止の情報を送信して、対象となるＩＣＴ装置を稼動停止して、および各空調機の設定温度を送信して設定し、各空調機を制御する（Ｓ１０７）。各空調機３Ａｉは設定された吹出温度で各ＩＣＴ装置２Ｉｊに給気する。
【００９０】
所定の負荷を処理するために必要なＩＣＴ装置２Ｉｊの稼働台数が変わると、再びステップＳ１０４に戻り、新たな空調機３Ａｉの設定温度とＩＣＴ装置２Ｉｊの稼動・停止状態を表す変数を計算する。
【００９１】
なお、記憶部４３は、ＲＯＭ(Read Only Memory)とＲＡＭ(Random Access Memory)とを含んで構成される。ＲＯＭには、空調機・ＩＣＴ装置制御装置４全体の動作制御に必要なプログラムや各種のデータ（例えば、ＩＣＴ装置２Ｉｊの吸込温度を推定するための計算式、および、空調機３Ａｉの消費電力を推定するための計算式など）が記録される。ＲＡＭには、データやプログラムを一時的に記憶するための記録領域が設けられ、プログラムやデータが保持される。
【００９２】
また、関数fｊ、関数gi、および関数hｊの決定は、本発明の空調制御システムに必要な計測機能と学習機能とを組み込んだ上で、最初に関数決定のための学習を行なうことにより決定してもいいし、別のシステムを用いて決定した関数を本発明の空調制御システムに格納してもよい。
【００９３】
本実施形態によれば、空調室を安全な温度に保つことができ、さらに空調機の省エネを実現することが可能となる。
【符号の説明】
【００９４】
１  空調室
２Ｉ１、２Ｉ２、２Ｉｊ、２Ｉｍ  ＩＣＴ装置
３Ａ１、３Ａ２、３Ａｉ、３Ａｎ  空調機
４  空調機・ＩＣＴ装置制御装置
５  ネットワーク
４１  空調機情報取得部
４２  ＩＣＴ装置情報取得部
４３  記憶部
４４  ＩＣＴ装置吸込温度推定部
４５  空調機消費電力推定部
４６  ＩＣＴ装置消費電力推定部
４７  空調機吹出温度・ＩＣＴ装置稼動停止設定部
４７１  条件式算定部
４７２  決定部
【図１】
0005997671.tif 000011
【図２】
0005997671.tif 000012
【図３】
0005997671.tif 000013