(57)【要約】【課題】低負荷時の継続的かつ安定的な冷房運転の実現と、冷房運転時の消費エネルギ低減ができる空気調和装置およびの制御方法を提供する。【解決手段】圧縮機１１と、圧縮された冷媒を冷却する外部熱交換器５２と、冷却された冷媒を減圧する減圧部１４と、減圧された冷媒を蒸発させる第１内部熱交換器１２と、対象空間の内部の空気が流れる空気の流路上に配置され、かつ、少なくとも圧縮機１１から外部熱交換器５２へ流れる冷媒が流れる高圧配管２１とつながれる第２内部熱交換器１３と、高圧配管２１における第２内部熱交換器１３に対して圧縮機１１側と外部熱交換器５２側とをつなぐ迂回配管３３と、高圧配管２１および迂回配管３３がつながる領域に配置され、第２内部熱交換器１３および迂回配管３３を流れる冷媒の流量の割合を調節する切替部３１，３２と、切替部３１，３２を制御する制御部４０と、が設けられていることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象空間の空気を所望の温度に制御する空気調和装置であって、
冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記対象空間の外部の空気と熱交換を行い前記圧縮された冷媒を冷却する外部熱交換器と、
前記外部熱交換器で冷却された冷媒を減圧する減圧部と、
前記対象空間の内部の空気と熱交換を行い前記減圧された冷媒を蒸発させる第１内部熱交換器と、
前記対象空間の内部の空気が流れる流路上に配置され、かつ、少なくとも前記圧縮機から前記外部熱交換器へ流れる前記冷媒が流れる高圧配管とつながれる第２内部熱交換器と、
前記高圧配管における、前記第２内部熱交換器に対して前記圧縮機側と前記外部熱交換器側とをつなぐ迂回配管と、
前記高圧配管および前記迂回配管がつながる領域に配置され、前記第２内部熱交換器および前記迂回配管を流れる前記冷媒の流量の割合を調節する切替部と、
前記切替部を制御する制御部と、
が設けられていることを特徴とする空気調和装置。
【請求項２】
前記圧縮機は、所定期間に吐出する前記冷媒の容量が制御される可変容量型の圧縮機であり、
前記制御部には、前記圧縮機の制御情報である運転状態が記憶される記憶部が設けられ、
前記制御部は、前記圧縮機の運転状態、および、前記記憶部から取得された前記圧縮機の運転状態である推移記録の少なくとも一方に基づいて、前記切替部を制御することを特徴とする請求項１記載の空気調和装置。
【請求項３】
前記切替部は、前記高圧配管および前記迂回配管がつながる領域のうち前記圧縮機側に配置された第１切替部、および、前記外部熱交換器側に配置された第２切替部であり、
前記第１内部熱交換器および前記圧縮機をつなぐ冷媒配管と、前記第１切替部とをつなぐ第１切替配管と、
前記減圧部および前記第１内部熱交換器をつなぐ冷媒配管と、前記第２切替部とをつなぐ第２切替配管と、
が更に設けられ、
前記第１切替部および前記第２切替部は、さらに、前記第１内部熱交換器を流れる前記冷媒の流量、並びに、前記第１切替配管、前記第２切替配管および前記第２内部熱交換器を流れる前記冷媒の流量の割合を調節するものであり、
前記制御部は、前記第２内部熱交換器において、前記対象空間の空気に前記圧縮された冷媒の熱を放出させる場合には、前記第１切替部および前記第２切替部に、前記第２内部熱交換器を流れる前記冷媒の流量、および、前記迂回配管を流れる前記冷媒の流量の割合を調節する制御信号を出力し、
前記第２内部熱交換器において、前記減圧された冷媒に前記対象空間の空気の熱を吸収させる場合には、前記第１内部熱交換器を流れる前記冷媒の流量、並びに、前記第１切替配管、前記第２切替配管および前記第２内部熱交換器を流れる前記冷媒の流量の割合を調節する制御信号を出力することを特徴とする請求項１または２に記載の空気調和装置。
【請求項４】
前記切替部は、前記高圧配管および前記迂回配管がつながる領域のうち前記圧縮機側に配置された三方弁であり、
前記高圧配管における前記第２内部熱交換器から前記迂回配管がつながる位置までの領域のうち前記外部熱交換器側に、前記第２内部熱交換器へ前記冷媒の流入を抑制する逆止弁が更に設けられ、
前記制御部は、前記第２内部熱交換器において、前記対象空間の空気に前記圧縮された冷媒の熱を放出させる場合には、前記三方弁に、前記第２内部熱交換器を流れる前記冷媒の流量、および、前記迂回配管を流れる前記冷媒の流量の割合を調節する制御信号を出力することを特徴とする請求項１または２に記載の空気調和装置。
【請求項５】
前記第１内部熱交換器および前記第２内部熱交換器は、前記対象空間の空気が流れる流路上に直列に配置され、
前記第１内部熱交換器および前記第２内部熱交換器を通過する前の前記空気の温度を測定する吸込み温度測定部、または、前記対象空間の空気の温度を測定する室内温度測定部が配置され、
前記制御部は、前記吸込み温度測定部または前記室内温度測定部から出力された測定信号に基づいて、少なくとも、前記第２内部熱交換器および前記迂回配管を流れる前記冷媒の流量の割合を調節する制御信号を出力することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の空気調和装置。
【請求項６】
前記第１内部熱交換器および前記第２内部熱交換器を通過した後の前記空気の温度を測定する吹出し温度測定部が配置され、
前記制御部は、更に前記吹出し温度測定部から出力された測定信号に基づいて、少なくとも、前記第２内部熱交換器および前記迂回配管を流れる前記冷媒の流量の割合を調節する制御信号を出力することを特徴とする請求項５に記載の空気調和装置。
【請求項７】
前記第１内部熱交換器および前記第２内部熱交換器の間には、前記第１内部熱交換器を通過した後、かつ、前記第２内部熱交換器を通過する前の前記空気の温度、または、前記第２内部熱交換器を通過した後、かつ、前記第１内部熱交換器を通過する前の前記空気の温度を測定する熱交換器間温度測定部が更に配置され、
前記制御部は、更に前記熱交換器間温度測定部から出力された測定信号に基づいて、少なくとも、前記第２内部熱交換器および前記迂回配管を流れる前記冷媒の流量の割合を調節する制御信号を出力することを特徴とする請求項６に記載の空気調和装置。
【請求項８】
前記第１内部熱交換器および前記第２内部熱交換器は、前記対象空間の空気が流れる流路上に直列に配置され、
前記第１内部熱交換器および前記第２内部熱交換器を通過した後の前記空気の温度を測定する吹出し温度測定部が配置され、
前記制御部は、前記吹出し温度測定部から出力された測定信号に基づいて、少なくとも、前記第２内部熱交換器および前記迂回配管を流れる前記冷媒の流量の割合を調節する制御信号を出力することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の空気調和装置。
【請求項９】
対象空間の空気を所望の温度に制御する請求項１から８のいずれかに記載の空気調和装置であって、吸入した空気を冷却および加熱して所望の温度に調節するレヒート制御、および、前記吸入した空気の温度に応じて設けられた前記圧縮機の運転および停止を制御するサーモオンオフ制御を選択する空気調和装置の制御方法であって、
前記対象空間の空気を所望の温度に制御する他の空気調和装置において、前記圧縮機を保護するために運転停止から再起動までの期間を設ける保護制御が実行されているか否かを検知する検知ステップと、
一部の前記他の空気調和装置において前記保護制御が実行されていない場合、少なくとも、前記サーモオンオフ制御を実行するサーモオンオフステップと、
全ての前記他の空気調和装置において前記保護制御が実行されていると検知された場合、少なくとも、前記レヒート制御を実行するレヒートステップと、
を有することを特徴とする空気調和装置の制御方法。
【請求項１０】
全ての前記他の空気調和装置において前記保護制御が実行されていると検知された場合、前記対象空間における所定期間後の空気温度である推定温度を推定し、前記推定温度と所定の許容温度を比較する比較ステップを更に有し、
前記サーモオンオフステップでは、前記推定温度が前記所定の許容温度未満である場合にも更に、少なくとも、前記サーモオンオフ制御を実行し、
前記レヒートステップでは、前記推定温度が前記所定の許容温度以上である場合にも更に、少なくとも、前記レヒート制御を実行することを特徴とする請求項９記載の空気調和装置の制御方法。
【請求項１１】
前記比較ステップにおいて前記推定温度は、前記対象空間において測定した空気の温度である測定温度と、前記対象空間の空気を所望の温度に制御する全ての空気調和装置における冷房負荷の和と、前記空気の特性値および前記対象空間の特性値に基づく推定係数と、前記所定期間と、に基づいて求められることを特徴とする請求項１０に記載の空気調和装置の制御方法。
【請求項１２】
前記冷房負荷は、前記対象空間の空気を所望の温度に制御する全ての空気調和装置における冷房負荷の和の代わりに、前記対象空間に配置された発熱機器に給電される電流値の計測値に基づいて求められた値であることを特徴とする請求項１１記載の空気調和装置の制御方法。
【請求項１３】
前記推定係数は、前記サーモオンオフ制御における前記圧縮機が停止されている期間に測定された前記対象空間の空気の温度に基づいて補正されることを特徴とする請求項１１または１２に記載の空気調和装置の制御方法。
【請求項１４】
前記サーモオンオフ制御における前記圧縮機が停止されている期間に、前記測定温度が前記所定の許容温度を超えた場合、
前記測定温度が前記所定の許容温度を超えた際に用いられていた前記推定係数を制限値として記憶し、
以後の補正において求められた新たな推定係数が、前記制限値から外れる場合には前記新たな推定係数を前記推定温度の推定に用いないことを特徴とする請求項１３記載の空気調和装置の制御方法。
【請求項１５】
前記他の空気調和装置との間で、前記レヒート制御を実行する優先順位が予め定められ、
前記優先順位が最も高い場合には前記レヒート制御が実行され、
前記他の空気調和装置の優先順位が高い場合には前記サーモオンオフ制御が実行されることを特徴とする請求項９から１４のいずれか１項に記載の空気調和装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報通信機械室における空調に用いて好適な空気調和装置および空気調和装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
調和空気を冷却減湿する制御の一つとしてレヒート制御（再熱制御とも呼ぶ。）が知られている。レヒート制御では、室内から吸入した空気である還気や、換気のために室外から取り入れた空気である外気は、全て空調機の冷却コイル(空気冷却器とも呼ぶ。)を通過している。この通過の際に、還気や外気（以下、「還気等」と表記する。）は熱を奪われて温度が下がると共に、結露することにより含まれる水蒸気量が減少する（減湿するとも言う。）。過度に冷却された還気等は、再熱器（レヒータとも呼ぶ。）により所望の温度に加熱、いわゆる再熱（レヒート）されて室内に吸気される。
【０００３】
上述のレヒート制御には、過度に冷却された還気等を再熱する再熱器として、電気ヒータを用いたものと、圧縮機から吐出された冷媒を用いたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
圧縮機から吐出された冷媒を用いたものは、冷媒レヒート方式とも呼ばれている。冷媒レヒート方式では、凝縮器を二つ設けて、その内に一つが再熱器として用いられている。圧縮機から吐出された高温の冷媒は再熱器に導かれ、蒸発器により過度に冷却された還気等と、高温の冷媒との間で熱交換が行われる。このようにして、再熱された還気等は室内に吸気される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２００８６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
室内に吸気される空気の温度である吹き出し温度の制御は、冷媒を圧縮する圧縮機のインバータ制御（周波数制御）による容量制御により行われている。しかしながら、圧縮機の構造上、インバータ制御による容量制御では、圧縮機周波数と能力の関係により、制御が可能な範囲に限界があることが知られている。例えば、制御可能な範囲の下限値として、圧縮機の定格容量に対して２５％〜４０％程度の値を挙げることができる。
【０００７】
上記の下限値よりも低い値で圧縮機を容量制御する場合、言い換えると、空調機に対する熱負荷が小さい場合には、所望の設定温度Ｔを中に含む幅がΔＴのディファレンシャル（動作すきま）を設定し、このディファレンシャルに基づいて圧縮機を運転／停止させる制御が行われる。以後、圧縮機の停止をサーモＯＦＦ、圧縮機の運転をサーモＯＮとも表記する。
【０００８】
この制御を行った場合、次に述べる問題が発生するおそれがあった。つまり、サーモＯＦＦされてから、再びサーモＯＮする条件が成立して、圧縮機の運転を再開した場合であっても、室内の許容される上限温度を超えてしまうおそれがあった。これは、サーモＯＮ条件の判定に用いられる情報の検出遅れや熱容量等の影響によって、室内温度がさらに上昇（オーバーシュート）することによると考えられる。また、圧縮機を保護するために、サーモＯＦＦが行われた後は、数分の期間はサーモＯＮ条件を成立させず、圧縮機の運転を再開させない制御が行われることが多い。
【０００９】
上述のような室内温度あるいは制御対象である領域の温度を、常に許容する上限温度内に維持するための方法として、上述のディファレンシャルの幅であるΔＴを可能な限り小さく設定する方法が考えられる。しかしながら、ΔＴを小さく設定すると、圧縮機の運転停止が頻繁に繰り返されることになり、圧縮機の寿命が短くなるおそれがあった。
【００１０】
さらに、圧縮機のインバータ制御では、圧縮機を起動する前に制御を行う必要があるため、また、圧縮機の運転周波数を増大させる制御の際にも時間遅れが発生するため、ΔＴを小さく設定しても室内温度等を常に許容する上限温度内に維持することが難しいという問題があった。
【００１１】
そのため、コンテナ型データセンター等のように発熱負荷が小さい空間が温度を制御する対象の空間の場合、常に許容する上限温度内に維持しようとすると、空調機のサーモオンオフ、言い換えると圧縮機の運転停止が繰り返される。これにより、対象空間の温度が大きく上下する事象が頻繁にみられる。
【００１２】
このような事象を抑制する技術として、次の技術が知られている。つまり、冷媒レヒート機能を有さない空調機における部分負荷の下限値を下回る熱負荷で空調運転を行う必要がある場合に、冷媒レヒート機能を有する空調機を用いることにより、圧縮機の運転を停止させることなく空調運転を継続しつつ、吹出し空気の温度が過剰に低下することを防止する技術が知られている。
【００１３】
特許文献１に記載された技術は、除湿を主な目的とした技術であるが、上述の技術と同様に、部分負荷の下限値を下回る熱負荷の状態で空調運転を行う場合に、継続的かつ安定的な運転を実現する技術としても有効なものである。
【００１４】
その一方で、冷媒レヒート機能を利用した空調運転（以下、「レヒート運転」と表記する。）は、一度冷却した空気を再び加熱することにより、空気の温度を所望の温度とする運転である。言い換えると、同じ室内機の中で暖房と冷房を同時に行う運転である。そのため、通常の冷房運転や、サーモオンオフ制御を適用した運転と比較して、空調運転の際に消費するエネルギが多い。
【００１５】
冷媒レヒート機能を有する空調機は、通常運転での部分負荷下限値を多分に下回るような極低負荷な発熱条件の場合では、恒常的にレヒート運転を行うことになる。すると、空調運転時に消費されるエネルギが多くなり、近年では要求されることが多い省エネ性の実現に反することになるという問題があった。
【００１６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、低負荷時の継続的かつ安定的な冷房運転の実現と、冷房運転時の消費エネルギ低減を図ることができる空気調和装置および空気調和装置の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】
【００１７】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の空気調和装置は、対象空間の空気を所望の温度に制御する空気調和装置であって、冷媒を圧縮する圧縮機と、前記対象空間の外部の空気と熱交換を行い前記圧縮された冷媒を冷却する外部熱交換器と、前記外部熱交換器で冷却された冷媒を減圧する減圧部と、前記対象空間の内部の空気と熱交換を行い前記減圧された冷媒を蒸発させる第１内部熱交換器と、前記対象空間の内部の空気が流れる流路上に配置され、かつ、少なくとも前記圧縮機から前記外部熱交換器へ流れる前記冷媒が流れる高圧配管とつながれる第２内部熱交換器と、前記高圧配管における前記第２内部熱交換器に対して前記圧縮機側と前記外部熱交換器側とをつなぐ迂回配管と、前記高圧配管および前記迂回配管がつながる領域に配置され、前記第２内部熱交換器および前記迂回配管を流れる前記冷媒の流量の割合を調節する切替部と、前記切替部を制御する制御部と、が設けられていることを特徴とする。
【００１８】
本発明の空気調和装置によれば、第１内部熱交換器で空気を冷却するとともに、圧縮機から吐出された高温の冷媒を第２内部熱交換器に導く割合を増やし熱交換により上述の空気を加熱することにより、低負荷時の継続的かつ安定的な冷房運転が行える。つまり、第１内部熱交換器で空気を冷却するのみでは空気が冷却されすぎる低負荷時においても、第２内部熱交換器において空気を加熱することにより適切な温度に調節された空気を対象空間に継続的かつ安定的に供給することができる。
【００１９】
また、第２内部熱交換器による空気の加熱の必要性が低下した際には、第２内部熱交換器に導かれる冷媒流量の割合を減らし、迂回配管に導かれる冷媒流量の割合を増やすことにより、冷房運転時の消費エネルギが低減される。つまり、冷媒が第２内部熱交換器を流れる場合と、迂回配管を流れる場合とを比較すると、迂回配管を流れる場合のほうが冷媒流れの抵抗値が小さい。そのため、第２内部熱交換器および迂回配管を流れる冷媒流量の割合を適宜調節することにより、冷媒を循環させる圧縮機の駆動動力を減らすことができ、圧縮機の駆動に用いられるエネルギの消費量を低減することができる。
【００２０】
なお、本発明では「再熱」を一度冷却した空気を加熱して所望の温度の調和空気を得る際の加熱という一般的な意味の他に、空気を所望の温度よりも高い温度に加熱した後、冷却して所望の温度の調和空気を得る際の加熱という意味や、空気を加熱する過程および空気を冷却する過程を並列に行い、加熱された空気および冷却された空気を混合して所望の温度の調和空気を得る際の加熱という意味も含めて使用する。「レヒート」についても同様である。
【００２１】
また、再熱方式やレヒート制御は、空気の過冷却または過冷却による除湿の後に加熱することにより調和空気の除湿を行うものが一般的であるが、本発明では、上述のように空気の加熱を行った後に冷却を行う方法や、加熱された空気および冷却された空気を混合する方法によって、除湿による水分の発生を抑制しつつ調和空気を得るものも含めて説明を行う。
【００２２】
上記発明において前記圧縮機は、所定期間に吐出する前記冷媒の容量が制御される可変容量型の圧縮機であり、前記制御部には、前記圧縮機の制御情報である運転状態が記憶される記憶部が設けられ、前記制御部は、前記圧縮機の運転状態、および、前記記憶部から取得された前記圧縮機の運転状態である推移記録の少なくとも一方に基づいて、前記切替部を制御することが好ましい。
【００２３】
このように圧縮機の運転状態および推移記録の少なくとも一方に基づいて切替部を制御することにより、迂回配管に導かれる冷媒流量の割合を適切に制御することができ、適切な温度に調節された空気を対象空間に継続的かつ安定的に供給しやすくなる。
【００２４】
上記発明において前記切替部は、前記高圧配管および前記迂回配管がつながる領域のうち前記圧縮機側に配置された第１切替部、および、前記外部熱交換器側に配置された第２切替部であり、前記第１内部熱交換器および前記圧縮機をつなぐ冷媒配管と、前記第１切替部とをつなぐ第１切替配管と、前記減圧部および前記第１内部熱交換器をつなぐ冷媒配管と、前記第２切替部とをつなぐ第２切替配管と、が更に設けられ、前記第１切替部および前記第２切替部は、さらに、前記第１内部熱交換器を流れる前記冷媒の流量、並びに、前記第１切替配管、前記第２切替配管および前記第２内部熱交換器を流れる前記冷媒の流量の割合を調節するものであり、前記制御部は、前記第２内部熱交換器において、前記対象空間の空気に前記圧縮された冷媒の熱を放出させる場合には、前記第１切替部および前記第２切替部に、前記第２内部熱交換器を流れる前記冷媒の流量、および、前記迂回配管を流れる前記冷媒の流量の割合を調節する制御信号を出力し、前記第２内部熱交換器において、前記減圧された冷媒に前記対象空間の空気の熱を吸収させる場合には、前記第１内部熱交換器を流れる前記冷媒の流量、並びに、前記第１切替配管、前記第２切替配管および前記第２内部熱交換器を流れる前記冷媒の流量の割合を調節する制御信号を出力することが好ましい。
【００２５】
このようにすることにより、第２内部熱交換器に減圧された冷媒を導くとともに、圧縮機から吐出された冷媒を迂回配管に導く回路が実現される。例えば、第２内部熱交換器を凝縮器または再熱器として機能させるとともに、蒸発器として機能させることもできる。言い換えると、凝縮器または再熱器としての機能と、蒸発器としての機能を切り替えることができる。
【００２６】
第２内部熱交換器においても冷媒を蒸発させて空気を冷却可能とすることにより、冷房運転時の消費エネルギ低減を図ることができる。つまり、第２内部熱交換器は、第１内部熱交換器と熱交換される空気の流路上に配置されているため、空気との熱交換を行わない場合、第２内部熱交換器が空気流れの抵抗になる。冷房運転時において減圧された冷媒を第２内部熱交換器に導かれると、第２内部熱交換器において第１内部熱交換器と同様に空気を冷却できる。そのため、第２内部熱交換器において空気が冷却できない場合と比較して、空気を送風するためのエネルギが無用に消費されることが抑制される。
【００２７】
上記発明において前記切替部は、前記高圧配管および前記迂回配管がつながる領域のうち前記圧縮機側に配置された三方弁であり、前記高圧配管における前記第２内部熱交換器から前記迂回配管がつながる位置までの領域のうち前記外部熱交換器側に、前記第２内部熱交換器へ前記冷媒の流入を抑制する逆止弁が更に設けられ、前記制御部は、前記第２内部熱交換器において、前記対象空間の空気に前記圧縮された冷媒の熱を放出させる場合には、前記三方弁に、前記第２内部熱交換器を流れる前記冷媒の流量、および、前記迂回配管を流れる前記冷媒の流量の割合を調節する制御信号を出力することが好ましい。
【００２８】
このように三方弁および逆止弁を用いることにより、四方弁を２つ用いる場合と比較して安価な構成で、第１内部熱交換器で空気を冷却するとともに、圧縮機から吐出された高温の冷媒を第２内部熱交換器に導く割合を増やし熱交換により上述の空気を加熱することができる。
【００２９】
上記発明において前記第１内部熱交換器および前記第２内部熱交換器は、前記対象空間の空気が流れる流路上に直列に配置され、前記第１内部熱交換器および前記第２内部熱交換器を通過する前の前記空気の温度を測定する吸込み温度測定部、または、前記対象空間の空気の温度を測定する室内温度測定部が配置され、前記制御部は、前記吸込み温度測定部または前記室内温度測定部から出力された測定信号に基づいて、少なくとも、前記第２内部熱交換器および前記迂回配管を流れる前記冷媒の流量の割合を調節する制御信号を出力することが好ましい。
【００３０】
上記発明においては、前記第１内部熱交換器および前記第２内部熱交換器を通過した後の前記空気の温度を測定する吹出し温度測定部が配置され、前記制御部は、更に前記吹出し温度測定部から出力された測定信号に基づいて、少なくとも、前記第２内部熱交換器および前記迂回配管を流れる前記冷媒の流量の割合を調節する制御信号を出力することが好ましい。
【００３１】
上記発明においては、前記第１内部熱交換器および前記第２内部熱交換器の間には、前記第１内部熱交換器を通過した後、かつ、前記第２内部熱交換器を通過する前の前記空気の温度、または、前記第２内部熱交換器を通過した後、かつ、前記第１内部熱交換器を通過する前の前記空気の温度を測定する熱交換器間温度測定部が更に配置され、前記制御部は、更に前記熱交換器間温度測定部から出力された測定信号に基づいて、少なくとも、前記第２内部熱交換器および前記迂回配管を流れる前記冷媒の流量の割合を調節する制御信号を出力することが好ましい。
【００３２】
このように吸込み温度測定部または室内温度測定部から出力された測定信号に基づいて冷媒流量の割合を制御することにより、第２内部熱交換器に導かれる冷媒の流量を適切に制御することができる。つまり、吸込み温度測定部または室内温度測定部により第１内部熱交換器および第２内部熱交換器を通過する前の空気の温度が測定されるため、第２内部熱交換器および迂回配管を流れる前記冷媒の流量の割合の判定が容易となる。そのため例えば、吸い込まれる空気の温度が低い場合には、第２内部熱交換器に導かれる高温の冷媒の流量を増やし、当該空気を適切な温度に加熱することが容易となる。
【００３３】
さらに、吹出し温度測定部や、熱交換器間温度測定部から出力された測定信号を更に用いて冷媒流量の割合を制御することにより、第２内部熱交換器に導かれる冷媒の流量を更に適切に制御することができる。
【００３４】
上記発明においては、前記第１内部熱交換器および前記第２内部熱交換器は、前記対象空間の空気が流れる流路上に直列に配置され、前記第１内部熱交換器および前記第２内部熱交換器を通過した後の前記空気の温度を測定する吹出し温度測定部が配置され、前記制御部は、前記吹出し温度測定部から出力された測定信号に基づいて、少なくとも、前記第２内部熱交換器および前記迂回配管を流れる前記冷媒の流量の割合を調節する制御信号を出力することが好ましい。
【００３５】
このように吹出し温度測定部から出力された測定信号に基づいて冷媒流量の割合を制御することにより、第２内部熱交換器に導かれる冷媒の流量を更に適切に制御することができる。つまり、第１内部熱交換器および第２内部熱交換器により温度調節された後の空気の温度が吹出し温度測定部により測定されるため、対象空間に供給される空気の温度が適切か否かの判定が容易となる。そのため例えば、対象空間に供給される空気の温度が低い場合には、第２内部熱交換器に導かれる高温の冷媒の流量を増やし、冷却され過ぎた空気を適切な温度に加熱することができる。
【００３６】
本発明の空気調和装置の制御方法は、対象空間の空気を所望の温度に制御する上記本発明の空気調和装置であって、吸入した空気を冷却および加熱して所望の温度に調節するレヒート制御、および、前記吸入した空気の温度に応じて設けられた前記圧縮機の運転および停止を制御するサーモオンオフ制御を選択する空気調和装置の制御方法であって、前記対象空間の空気を所望の温度に制御する他の空気調和装置において、前記圧縮機を保護するために運転停止から再起動までの期間を設ける保護制御が実行されているか否かを検知する検知ステップと、一部の前記他の空気調和装置において前記保護制御が実行されていない場合、少なくとも、前記サーモオンオフ制御を実行するサーモオンオフステップと、全ての前記他の空気調和装置において前記保護制御が実行されていると検知された場合、少なくとも、前記レヒート制御を実行するレヒートステップと、を有することを特徴とする。
【００３７】
上記発明においては、全ての前記他の空気調和装置において前記保護制御が実行されていると検知された場合、前記対象空間における所定期間後の空気温度である推定温度を推定し、前記推定温度と所定の許容温度を比較する比較ステップを更に有し、前記サーモオンオフステップでは、前記推定温度が前記所定の許容温度未満である場合にも更に、少なくとも、前記サーモオンオフ制御を実行し、前記レヒートステップでは、前記推定温度が前記所定の許容温度以上である場合にも更に、少なくとも、前記レヒート制御を実行することが好ましい。
【００３８】
本発明の空気調和装置の制御方法によれば、検知ステップおよび比較ステップを有することにより、冷房運転時の消費エネルギ低減が図られるサーモオンオフ制御と、低負荷時の継続的かつ安定的な冷房運転を行えるレヒート制御と、を適切に選択できるため、低負荷時の継続的かつ安定的な冷房運転の実現と、冷房運転時の消費エネルギ低減を図ることができる。
【００３９】
つまり、同じ対象空間の空気を所望の温度に制御する他の空気調和装置において、空調運転が期待できる場合には、制御対象となっている空気調和装置では消費エネルギの低減を優先してサーモオンオフ制御が行われる。同様に、比較ステップにおいて求められた推定温度が、所定の許容温度未満と判定された場合にも、対象空間に対する空調運転を行う必要性が低いと考えられるため、消費エネルギの低減を優先してサーモオンオフ制御が行われる。
【００４０】
その一方で、他の空気調和装置における空調運転が期待できない場合であり、かつ、比較ステップにおいて求められた推定温度が、所定の許容温度以上と判定された場合には、対象空間に対する空調運転を行う必要性が高いと考えられるため、レヒート運転が行われる。
【００４１】
上記発明においては、前記比較ステップにおいて前記推定温度は、前記対象空間において測定した空気の温度である測定温度と、前記対象空間の空気を所望の温度に制御する全ての空気調和装置における冷房負荷の和と、前記空気の特性値および前記対象空間の特性値に基づく推定係数と、前記所定期間と、に基づいて求められることが好ましい。このように推定温度を求めることにより、現在から所定期間後の対象空間における空気の温度を推定することができる。
【００４２】
上記発明において前記冷房負荷は、前記対象空間の空気を所望の温度に制御する全ての空気調和装置における冷房負荷の和の代わりに、前記対象空間に配置された発熱機器に給電される電流値の計測値に基づいて求められた値であることが好ましい。
【００４３】
このように発熱機器に給電される電流値の計測値に基づいて冷房負荷を求めることにより、空気調和装置における冷房負荷の和を用いる場合と比較して、直接的に冷房負荷を求めることができる。冷房負荷の和は、発熱機器から発生した熱により加熱された対象空間の空気の温度を検出した空気調和装置における冷房負荷であるため、熱源である発熱機器における発熱量の変動が反映されるまでに所定の時間が必要となる。これに対して、電流値の計測値は、発熱機器における発熱量と直接関連のあるものであるため、冷房負荷の和と比較して、発熱量の変動が反映されるまでの期間が短く、直接的に冷房負荷を求めることができる。
【００４４】
上記発明において前記推定係数は、前記サーモオンオフ制御における前記圧縮機が停止されている期間に測定された前記対象空間の空気の温度に基づいて補正されることが好ましい。このように推定係数を補正することにより、推定温度をより正確に求めることができる。つまり、対象空間を取り巻く環境は季節の変化などの影響を受けて一定でなく、かつ、対象空間と取り巻く環境との間は空気や熱の流入や流出が発生している。言い換えると、対象空間には常に外乱が作用する。圧縮機が停止されている期間に測定された対象空間の空気の温度に基づいて推定係数を補正することにより、上述の外乱による影響を考慮した推定温度を求めることができ、より正確な推定温度を求めることができる。
【００４５】
上記発明においては、前記サーモオンオフ制御における前記圧縮機が停止されている期間に、前記測定温度が前記所定の許容温度を超えた場合、前記測定温度が前記所定の許容温度を超えた際に用いられていた前記推定係数を制限値として記憶し、以後の補正において求められた新たな推定係数が、前記制限値から外れる場合には前記新たな推定係数を前記推定温度の推定に用いないことが好ましい。
【００４６】
このように推定係数の制限値を設定することにより、対象空間の温度が予め定めた所定の許容温度を超えにくくすることができる。つまり、対象空間の温度が予め定めた所定の許容温度を超えた際に用いられた推定係数を制限値とすることにより、推定される推定温度が、所定期間後の対象空間の温度よりも低くなることが抑制される。この推定温度を用いることにより、対象空間の温度が予め定めた所定の許容温度を超えにくくなる。
【００４７】
上記発明においては、前記他の空気調和装置との間で、前記レヒート制御を実行する優先順位が予め定められ、前記優先順位が最も高い場合には前記レヒート制御が実行され、前記他の空気調和装置の優先順位が高い場合には前記サーモオンオフ制御が実行されることが好ましい。
【００４８】
このように優先順位を予め定めることにより、複数の空気調和装置において同時に比較ステップが行われた場合に、一つの空気調和装置においてレヒート制御が行われ、残りの空気調和装置においてサーモオンオフ制御が行われる。そのため、複数の空気調和装置がレヒート制御を行うことにより消費されるエネルギが不要に増大することが抑制される。また、全ての空気調和装置がサーモオンオフ制御を行うことにより、対象空間の温度が急速に上昇することが抑制される。
【発明の効果】
【００４９】
本発明の空気調和装置によれば、上述の第２内部熱交換器、迂回配管、および切替部を設けることにより、第２内部熱交換器に導かれる冷媒流量と、迂回配管に導かれる冷媒流量との割合を制御することができるため、低負荷時の継続的かつ安定的な冷房運転の実現と、冷房運転時の消費エネルギ低減を図ることができるという効果を奏する。
【００５０】
本発明の空気調和装置の制御方法によれば、更に、検知ステップおよび比較ステップを有することにより、対象空間の空気を所望の温度に保つ安全性を確保した上で、レヒート制御ないしサーモオンオフ制御を適切に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る空気調和装置の構成を説明する模式図である。
【図２】図１の制御部の構成を説明するブロック図である。
【図３】高負荷制御における冷房運転を説明する模式図である。
【図４】中負荷制御における冷房運転を説明する模式図である。
【図５】レヒート制御における冷房運転を説明する模式図である。
【図６】本発明の第１の実施形態の変形例に係る空気調和装置の構成を説明する模式図である。
【図７】図６の制御部の構成を説明するブロック図である。
【図８】中負荷制御における冷房運転を説明する模式図である。
【図９】レヒート制御における冷房運転を説明する模式図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る空気調和装置の構成を説明する模式図である。
【図１１】図１０の制御部の構成を説明するブロック図である。
【図１２】レヒート優先制御およびサーモオンオフ優先制御を選択する制御を説明するフローチャートである。
【図１３】レヒート優先制御が選択された場合の制御を説明するフローチャートである。
【図１４】レヒート優先制御における吸込温度と時間との関係を示すグラフである。
【図１５】サーモオンオフ優先制御が選択された場合の制御を説明するフローチャートである。
【図１６】サーモオンオフ優先制御における吸込温度と時間との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００５２】
〔第１の実施形態〕
以下、本発明の第１の実施形態に係る空気調和装置１ついて図１から図５を参照しながら説明する。本実施形態では本発明の空気調和装置１をデータセンターにおけるサーバ等の情報通信装置（以下「ＩＣＴ装置」と表記する。）が配置されるサーバルーム（対象空間）の空調に用いられる例に適用して説明する。
【００５３】
空気調和装置１は、図１に示すように、サーバルーム内に配置される室内ユニット１０と、サーバルーム外に配置される室外ユニット５０と、から主に構成されている。室内ユニット１０には、圧縮機１１と、第１内部熱交換器１２と、第２内部熱交換器１３と、膨張弁（減圧部）１４と、室内ファン１５と、制御部４０と、が主に設けられている。
【００５４】
圧縮機１１は、少なくとも第１内部熱交換器１２から流出した気体冷媒を吸入して圧縮し、高温高圧の冷媒として吐出するものである。本実施形態では、インバータ制御により圧縮機１１の運転周波数が制御され、容量制御を行うことができる例に適用して説明する。圧縮機１１の吐出側には、冷媒を外部熱交換器５２に導く高圧配管２１が接続され、吸入側には、少なくとも第１内部熱交換器１２から冷媒を圧縮機１１に導く吸入配管２２が接続されている。
【００５５】
第１内部熱交換器１２は、膨張弁１４により減圧された冷媒と空気との間で熱交換を行うものであり、この熱交換により、冷媒は蒸発し空気は冷却される。第１内部熱交換器１２は、室内ファン１５によりサーバルームから室内ユニット１０内に導かれた空気や、サーバルーム外から室内ユニット１０に導かれた空気が流れる流路上に配置されている。
【００５６】
第２内部熱交換器１３は、その両端が高圧配管２１と接続された熱交換器である。第２内部熱交換器１３と圧縮機１１とをつなぐ高圧配管２１には、冷媒の流れを制御する第１切替部３１が配置され、第２内部熱交換器１３と外部熱交換器５２とをつなぐ高圧配管２１には、冷媒の流れを制御する第２切替部３２が配置されている。
【００５７】
第１切替部３１と第２切替部との間には迂回配管３３がつながれている。迂回配管３３は、圧縮機１１から吐出された冷媒が第２内部熱交換器１３を迂回して流れる配管である。また、第１切替部３１と吸入配管２２との間には、第１切替配管３４がつながれている。第１切替配管３４は、第１切替部３１を介して、第２内部熱交換器１３から流出した冷媒を吸入配管２２に導くものである。さらに、第２切替部３２と、膨張弁１４および第１内部熱交換器１２とをつなぐ配管との間には、第２切替配管３５がつながれている。第２切替配管３５は、第２切替部３２を介して、膨張弁１４により減圧された冷媒の少なくとも一部を第２内部熱交換器１３へ導くものである。
【００５８】
本実施形態において第１切替部３１は、圧縮機１１から吐出された冷媒のうち、第２内部熱交換器１３に流入する流量と、迂回配管３３に流入する流量との割合を制御する一方で、第２内部熱交換器１３から流出した冷媒の全てを第１切替配管３４に導く四方弁である例に適用して説明する。同様に、第２切替部３２は、膨張弁１４により減圧された冷媒のうち、第１内部熱交換器１２に流入する流量と、第２内部熱交換器１３に流入する流量との割合を制御する一方で、第２内部熱交換器１３および迂回配管３３から流出した冷媒を外部熱交換器５２に導く四方弁である例に適用して説明する。
【００５９】
なお、第１切替部３１および第２切替部３２は上述のように四方弁であってもよいし、複数の流量制御弁や二方弁などを組み合わせて上述のような冷媒流れの制御を行う流量制御装置等であってもよく、特に限定するものではない。
【００６０】
膨張弁１４は、外部熱交換器５２と第１内部熱交換器１２との間に配置され、外部熱交換器５２から流出した高圧の液冷媒を減圧させるものである。膨張弁１４の制御方法としては、公知の方法を用いることができ、特に限定するものではない。
【００６１】
室内ファン１５は、サーバルーム内の空気を室内ユニット１０内に導くものであり、換気を目的としたサーバルーム外の空気を室内ユニット１０内に導くものでもある。室内ファン１５の形式は、公知の形式を用いることができ、特に限定するものではない。
【００６２】
制御部４０は、空気調和装置１における冷房運転の状態を制御するものであり、ＣＰＵ（中央演算ユニット）、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インタフェース等を有するマイクロコンピュータである。ＲＯＭ等に記憶されている制御プログラムは、図２に示すように、ＣＰＵを演算部４８として機能させるものであり、ＲＯＭ等を演算部４９として機能させるものである。なお、制御部４０は、本実施形態のように室内ユニット１０内に配置されていてもよいし、室内ユニット１０の外に配置されていてもよく、特に配置位置を限定するものではない。
【００６３】
制御部４０には、第１内部熱交換器１２および第２内部熱交換器１３の間に配置された第３温度センサ（熱交換器間温度測定部）４６により測定された第２内部熱交換器１３により加熱された空気の温度の測定信号、および、第１内部熱交換器１２よりも空気流れの下流側である室内ユニット１０の空気吹き出し口近傍に配置された第２温度センサ（吹出し温度測定部）４２により測定された吹出し空気の温度の測定信号が入力されている。さらに、第２内部熱交換器１３よりも空気流れの上流側である室内ユニット１０の空気吸込み口近傍に配置された第１温度センサ（吸込み温度測定部）４１により測定された吸込み空気の温度の測定信号も入力されている。
【００６４】
さらに制御部４０には、室内ユニット１０の空気吸込み口近傍に配置された室内温度センサ（室内温度測定部）４３により測定されたサーバルーム内の空気温度の測定信号、冷媒温度センサ４４により測定された膨張弁１４により減圧された後の冷媒温度の測定信号、および、冷媒温度センサ４５により測定された圧縮機１１に吸入される冷媒温度の測定信号なども入力されている。その他に制御部４０には、圧縮機１１の運転周波数を示す情報である運転状態信号も入力されている。入力された運転状態信号は、圧縮機１１の制御に用いられてもよいし、演算部４９に推移記録として記憶されてもよい。
【００６５】
その一方で、制御部４０からは、圧縮機１１の運転周波数を制御する制御信号、室内ファン１５を駆動制御する制御信号、室外ファン５１を駆動制御する制御信号、膨張弁１４の開度を制御する制御信号、および、第１切替部３１および第２切替部３２による冷媒流れの制御を指示する制御信号などが出力されている。
【００６６】
室外ユニット５０には、図１に示すように、室外ファン５１と、外部熱交換器５２と、が主に設けられている。室外ファン５１は、サーバルーム外の空気である外気を室外ユニット５０の内部に導くものである。外部熱交換器５２は、圧縮機１１から吐出された高温高圧の気体冷媒や、第２内部熱交換器１３により熱交換された後の冷媒と、室外ファン５１により導かれた外気との間で熱交換を行うものである。なお、室外ファン５１および外部熱交換器５２の形式としては、公知の形式を用いることができ、特に限定するものではない。
【００６７】
次に、上記の構成からなる空気調和装置１における冷房運転について説明する。空気調和装置１は、冷房負荷の程度に応じて高負荷制御と、中負荷制御と、低負荷制御であるレヒート制御と、を行う。まず図３を参照しながら高負荷制御における冷房運転について説明する。
【００６８】
制御部４０は、例えば、室内温度センサ４３により測定されたサーバルーム内の空気温度が所定温度よりも高い等、空気調和装置１の冷房負荷が高いと判定された場合に高負荷制御を実行する。高負荷制御では、第２内部熱交換器１３は蒸発器として用いられ、サーバルームへ吹出される空気の冷却に用いられる。なお、このとき圧縮機１１の運転周波数は最低周波数から最高周波数の間のいずれの周波数であってもよい。
【００６９】
制御部４０は、第１切替部３１に対して、圧縮機１１から吐出された冷媒の全てを迂回配管３３に導き、かつ、第２内部熱交換器１３から流出した冷媒を第１切替配管３４に導く制御信号を出力する。その一方で、第２切替部３２に対して、迂回配管３３により導かれた冷媒を外部熱交換器５２に導き、かつ、膨張弁１４により減圧された冷媒の一部を第２切替配管３５を介して第２内部熱交換器１３に導く制御信号を出力する。
【００７０】
さらに制御部４０は、室内温度センサ４３、第１温度センサ４１、第２温度センサ４２、冷媒温度センサ４４および冷媒温度センサ４５から出力された測定信号に基づいて、サーバルーム内の空気温度が所望の温度になるように、圧縮機１１、膨張弁１４、室内ファン１５、および、室外ファン５１を制御する制御信号を出力する。なお、ここで制御部４０が行う制御は、公知の制御を用いることができるため、その説明を省略する。
【００７１】
このように高負荷制御が行われている際の冷媒の流れは次の通りとなる。
圧縮機１１により圧縮されて吐出された高温高圧の気体冷媒は、第１切替部３１、迂回配管３３および第２切替部を介して、第２内部熱交換器１３を迂回して流れる。その後冷媒は、外部熱交換器５２に流入し、外気との熱交換により熱を外気に放出して冷却されて液化する。
【００７２】
液化した冷媒は、外部熱交換器５２から流出して膨張弁１４において圧力が減じられる。減圧された冷媒は、第１内部熱交換器１２に流入するとともに、第２切替配管３５および第２切替部３２を介して第２内部熱交換器１３に流入する。
【００７３】
第２内部熱交換器１３では、流入した冷媒と、室内ユニット１０内に導かれた空気との間で熱交換され、冷媒は空気から熱を奪い気化する。第２内部熱交換器１３で冷却された空気は、さらに空気流れの下流側に配置された第１内部熱交換器１２において、流入した冷媒と熱交換される。第１内部熱交換器１２において更に冷却された空気は、室内ユニット１０からサーバルームに吹出される。
【００７４】
第２内部熱交換器１３において空気の熱を奪い気化した冷媒は、第１切替部３１および第１切替配管３４を介して、第１内部熱交換器１２において気化した冷媒と合流し、圧縮機１１に吸入される。圧縮機１１は吸入した冷媒を圧縮して高温高圧の冷媒として吐出し、上述のサイクルが繰り返される。
【００７５】
次に、図４を参照しながら中負荷制御における冷房運転について説明する。
制御部４０は、例えば上述の高負荷制御が行われている際に、室内温度センサ４３または第１温度センサ４１により測定されたサーバルーム内の空気温度が所定温度より低いと判定され、かつ、圧縮機１１の運転周波数が最低周波数である、または、最低周波数である状態が一定期間継続していると判定された場合、つまり、空気調和装置１の冷房負荷が低いと判定された場合に中負荷制御を実行する。言い換えると、高負荷制御が行われている際に、圧縮機１１の運転周波数の制御のみでは冷房負荷に対する空気調和装置１の冷房能力が過剰になると判定された場合に中負荷制御を実行する。中負荷制御では、第２内部熱交換器１３は凝縮器としても蒸発器としても用いられていない。
【００７６】
制御部４０は、第１切替部３１に対して、圧縮機１１から吐出された冷媒の全てを迂回配管３３に導き、かつ、第２内部熱交換器１３および第１切替配管３４に対する冷媒の流れを遮断する制御信号を出力する。その一方で、第２切替部３２に対して、迂回配管３３から導かれた冷媒を外部熱交換器５２へ導き、かつ、第２内部熱交換器１３および第２切替配管３５に対する冷媒の流れを遮断する制御信号を出力する。
【００７７】
さらに制御部４０は、高負荷制御を行う場合と同様に、室内温度センサ４３、第１温度センサ４１、第２温度センサ４２、冷媒温度センサ４４および冷媒温度センサ４５から出力された測定信号に基づいて、サーバルーム内の空気温度が所望の温度になるように、圧縮機１１、膨張弁１４、室内ファン１５、および、室外ファン５１を制御する制御信号を出力する。
【００７８】
このように中負荷制御が行われている際の冷媒の流れは次の通りとなる。
冷媒が圧縮機１１により圧縮されて吐出された後、膨張弁１４において冷媒の圧力が減じられるまでの冷媒の流れは、高負荷制御の場合と同様でありその説明を省略する。膨張弁１４により減圧された冷媒は、第１内部熱交換器１２に流入する。
【００７９】
第１内部熱交換器１２では、流入した冷媒と、室内ユニット１０内に導かれた空気との間で熱交換され、冷媒は空気から熱を奪い気化する。第１内部熱交換器１２で冷却された空気は、室内ユニット１０からサーバルームに吹出される。第１内部熱交換器１２において空気の熱を奪い気化した冷媒は、圧縮機１１に吸入される。圧縮機１１は吸入した冷媒を圧縮して高温高圧の冷媒として吐出し、上述のサイクルが繰り返される。
【００８０】
次に、図５を参照しながらレヒート制御における冷房運転について説明する。
制御部４０は、例えば上述の中負荷制御が行われている際に、室内温度センサ４３または第１温度センサ４１により測定されたサーバルーム内の空気温度が所定温度より低いと判定され、かつ、圧縮機１１の運転周波数が最低周波数である、または、最低周波数である状態が一定期間継続していると判定された場合、つまり、空気調和装置１の冷房負荷が低いと判定された場合にレヒート制御を実行する。
【００８１】
言い換えると、制御部４０は、中負荷制御が行われている際に、圧縮機１１の運転周波数の制御のみでは冷房負荷に対する空気調和装置１の冷房能力が過剰になると判定された場合にレヒート制御を実行する。上述の判定には、第２温度センサ４２により測定された吹出し空気の温度の測定信号を用いることもできる。レヒート制御では、第２内部熱交換器１３は凝縮器として用いられ、サーバルームから吸い込まれた空気の加熱に用いられる。
【００８２】
制御部４０は、第１切替部３１に対して、圧縮機１１から吐出された冷媒の全てを第２内部熱交換器１３に導き、かつ、迂回配管３３および第１切替配管３４に対する冷媒の流れを遮断する制御信号を出力する。その一方で、第２切替部３２に対して、第２内部熱交換器１３から流出した冷媒を外部熱交換器５２へ導き、かつ、迂回配管３３および第２切替配管３５に対する冷媒の流れを遮断する制御信号を出力する。
【００８３】
なお、制御部４０は、室内温度センサ４３から出力された測定信号の他に、第３温度センサ４６および第２温度センサ４２から出力された測定信号に基づいても、レヒート制御を行う。第３温度センサ４６は、第１内部熱交換器１２により冷却された後の空気温度を測定する。そのため、第３温度センサ４６の測定信号は、レヒート制御を行うか否かの判定にも用いることができる。また、第２温度センサ４２は、サーバルームに吹出される空気の温度を測定する。そのため、第２温度センサ４２の測定信号は、レヒート制御を行うか否かの判定にも用いることができる。
【００８４】
さらに、制御部４０は、上述のように第３温度センサ４６および第２温度センサ４２の両者から出力された測定信号に基づいてレヒート制御を行ってもよいし、第３温度センサ４６および第２温度センサ４２のどちらか一方から出力された測定信号に基づいてレヒート制御を行ってもよい。
【００８５】
このようにレヒート制御が行われている際の冷媒の流れは次の通りとなる。
圧縮機１１により圧縮されて吐出された高温高圧の気体冷媒は、第１切替部３１を介して、第２内部熱交換器１３に流入する。第１内部熱交換器１２では、第２内部熱交換器１３により加熱された空気と低温低圧の冷媒との熱交換が行われ、空気はサーバルームの空調に適した温度に冷却される。冷却された空気は室内ユニット１０からサーバルームへ吹出される。
【００８６】
第２内部熱交換器１３で熱交換を行った冷媒は、第２内部熱交換器１３から第２切替部３２を介して外部熱交換器５２に流入し、外気との熱交換により熱を外気に放出して冷却されて液化する。液化した冷媒は、外部熱交換器５２から流出して膨張弁１４において圧力が減じられる。
【００８７】
減圧された冷媒は、その全てが第１内部熱交換器１２に流入する。第１内部熱交換器１２では、流入した冷媒と、室内ユニット１０内に導かれた空気との間で熱交換され、冷媒は空気から熱を奪い気化する。言い換えると、空気は冷媒により過度に冷却される。
【００８８】
過度に加熱された空気は、上述のように第１内部熱交換器１２により冷却されてサーバルームへ吹出される。その一方で、第１内部熱交換器１２において空気の熱を奪い気化した冷媒は、圧縮機１１に吸入される。圧縮機１１は吸入した冷媒を圧縮して高温高圧の冷媒として吐出し、上述のサイクルが繰り返される。
【００８９】
制御部４０は、上述の高負荷制御と中負荷制御との間の切替え、および、中負荷制御とレヒート制御との間の切替えを行う場合、第１切替部３１および第２切替部３２に対して、冷媒の流れを徐々に切り替える制御信号を出力する。
【００９０】
上記では、高負荷制御から中負荷制御への切替え、および、中負荷制御からレヒート制御への切り替えについて説明したが、逆にレヒート制御から中負荷制御への切替え、および、中負荷制御から高負荷制御への切替えも行われる。
【００９１】
さらに、高負荷制御から中負荷制御を経てレヒート制御への切替え、および、レヒート制御から中負荷制御を経て高負荷制御を行う際に、制御部４０は次の５つの情報に基づいて制御の移行を判定してもよい。なお、これらの情報を使用する際の選択優先順位は、付された符号の順序通りとなる。（１）圧縮機１１の運転周波数の情報。（２）圧縮機１１の運転周波数と第１温度センサ４１により測定された吸込み温度の情報、または圧縮機１１の運転周波数と室内温度センサ４３により測定された室内温度の情報。（３）圧縮機１１の運転周波数と第２温度センサ４２により測定された吹出し温度の情報。
【００９２】
（４）圧縮機１１の運転周波数と第１温度センサ４１により測定された吸込み温度と第２温度センサ４２により測定された吹出し温度の情報、または圧縮機１１の運転周波数と室内温度センサ４３により測定された室内温度と第２温度センサ４２により測定された吹出し温度の情報。（５）圧縮機１１の運転周波数と第１温度センサ４１により測定された吸込み温度と第２温度センサ４２により測定された吹出し温度と第３温度センサにより測定された第２内部熱交換器１３により加熱された空気の温度の情報、または圧縮機１１の運転周波数と室内温度センサ４３により測定された室内温度と第２温度センサ４２により測定された吹出し温度と第３温度センサにより測定された第２内部熱交換器１３により加熱された空気の温度の情報。
【００９３】
上述の（２）のように、第１温度センサ４１または室内温度センサ４３から出力された測定信号に基づいて冷媒流量の割合を制御すると、第２内部熱交換器１３に導かれる冷媒の流量を適切に制御することができる。つまり、第１温度センサ４１または室内温度センサ４３により第１内部熱交換器１２および第２内部熱交換器１３を通過する前の空気の温度が測定されるため、第２内部熱交換器１３および迂回配管３３を流れる前記冷媒の流量の割合の判定が容易となる。そのため例えば、吸い込まれる空気の温度が低い場合には、第２内部熱交換器１３に導かれる高温の冷媒の流量を増やし、当該空気を適切な温度に加熱することが容易となる。
【００９４】
上述の（４）や（５）のように、第１温度センサ４１または室内温度センサ４３から出力された測定信号の他に、第１温度センサ４１や、第３温度センサ４６から出力された測定信号を更に用いて冷媒流量の割合を制御すると、第２内部熱交換器１３に導かれる冷媒の流量を更に適切に制御することができる。
【００９５】
上述の（３）のように、第１温度センサ４１または室内温度センサ４３から出力された測定信号の代わりに、第２温度センサ４２から出力された測定信号に基づいて冷媒流量の割合を制御すると、第２内部熱交換器１３に導かれる冷媒の流量を適切に制御することができる。つまり、第１内部熱交換器１２および第２内部熱交換器１３により温度調節された後の空気の温度が第２温度センサ４２により測定されるため、サーバルームに供給される空気の温度が適切か否かの判定が容易となる。そのため例えば、サーバルームに供給される空気の温度が低い場合には、第２内部熱交換器１３に導かれる高温の冷媒の流量を増やし、冷却され過ぎた空気を適切な温度に加熱することができる。
【００９６】
上記の構成の空気調和装置１によれば、第１内部熱交換器１２で空気を冷却するとともに、圧縮機１１から吐出された高温の冷媒を第２内部熱交換器１３に導く割合を増やし熱交換により上述の空気を加熱することにより、低負荷時の継続的かつ安定的な冷房運転が行える。つまり、第１内部熱交換器１２で空気を冷却するのみでは空気が冷却されすぎる低負荷時においても、第２内部熱交換器１３において空気を加熱することにより適切な温度に調節された空気をサーバルームに継続的かつ安定的に供給することができる。
【００９７】
また、第２内部熱交換器１３による空気の加熱の必要性が低下した際には、第２内部熱交換器１３に導かれる冷媒流量の割合を減らし、迂回配管３３に導かれる冷媒流量の割合を増やすことにより、冷房運転時の消費エネルギを低減することができる。つまり、冷媒が第２内部熱交換器１３を流れる場合と、迂回配管３３を流れる場合とを比較すると、迂回配管３３を流れる場合のほうが冷媒流れの抵抗値が小さい。そのため、第２内部熱交換器１３および迂回配管３３を流れる冷媒流量の割合を適宜調節することにより、冷媒を循環させる圧縮機１１の駆動動力を減らすことができ、圧縮機１１の駆動に用いられるエネルギの消費量を低減することができる。
【００９８】
さらに、第２内部熱交換器１３に減圧された冷媒を導くとともに、圧縮機１１から吐出された冷媒を迂回配管３３に導く回路を実現することができる。そのため、第２内部熱交換器１３を凝縮器または再熱器として機能させるとともに、蒸発器として機能させることもできる。言い換えると、凝縮器または再熱器としての機能と、蒸発器としての機能を切り替えることができる。
【００９９】
第２内部熱交換器１３においても冷媒を蒸発させて空気を冷却することができ、冷房運転時の消費エネルギ低減を図ることができる。つまり、第２内部熱交換器１３は、第１内部熱交換器１２と熱交換される空気の流路上に配置されているため、空気との熱交換を行わない場合、第２内部熱交換器１３が空気流れの抵抗になる。冷房運転時において減圧された冷媒を第２内部熱交換器１３に導かれると、第２内部熱交換器１３において第１内部熱交換器１２と同様に空気を冷却できる。そのため、第２内部熱交換器１３において空気が冷却できない場合と比較して、空気を送風するためのエネルギが無用に消費されることが抑制される。
【０１００】
なお、上述の実施形態では、室内ユニット１０内に導かれた空気が流れる流路上に、第１内部熱交換器１２が下流側、および、第２内部熱交換器１３が上流側に直列に並んで配置されている例に適用して説明しているが、第２内部熱交換器１３が下流側、および、第１内部熱交換器１２が上流側に直列に配置されていてもよい。
【０１０１】
さらに、第１内部熱交換器１２および第２内部熱交換器１３が直列に並んで配置されていなくてもよく、例えば並列に並んで配置されていてもよい。具体的には、室内ユニット１０内で、導かれた空気の流路分岐しており、分岐枝のそれぞれに第１内部熱交換器１２および第２内部熱交換器１３が配置されていてもよい。この場合、第１内部熱交換器１２および第２内部熱交換器１３を通過した後の空気は、合流して混合された後、室内ユニット１０からサーバルームに吹出される。
【０１０２】
〔第１の実施形態の変形例〕
次に、本発明の第１の実施形態の変形例に係る空気調和装置ついて図６から図９を参照して説明する。本変形例の空気調和装置の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、第２内部熱交換器の周辺の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図６から図９を用いて第２内部熱交換器の周辺構成について説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
【０１０３】
本変形例の空気調和装置１Ａは、図６に示すように、サーバルーム内に配置される室内ユニット１０Ａと、室外ユニット５０と、から主に構成されている。室内ユニット１０Ａにおける第２内部熱交換器１３と圧縮機１１とをつなぐ高圧配管２１には、冷媒の流れを制御する三方弁（第１切替部）３１Ａが配置され、第２内部熱交換器１３と外部熱交換器５２とをつなぐ高圧配管２１には、逆止弁３２Ａが配置されている。
【０１０４】
迂回配管３３の一方の端部は三方弁３１Ａにつながれ、他方の端部は高圧配管２１における逆止弁３２Ａと外部熱交換器５２との間につながれている。本変形例では、第１の実施形態と異なり、第１切替配管３４および第２切替配管３５は設けられていない。
【０１０５】
本実施形態において三方弁３１Ａは、圧縮機１１から吐出された冷媒のうち、第２内部熱交換器１３に流入する流量と、迂回配管３３に流入する流量との割合を制御する弁である。三方弁３１Ａとしては、公知の形式の弁を用いることができる。逆止弁３２Ａは、第２内部熱交換器１３から外部熱交換器５２に向かう冷媒の流れを許容し、逆の外部熱交換器５２から第２内部熱交換器１３に向かう冷媒の流れを規制するものである。逆止弁３２Ａとしては、公知の形式の弁を用いることができる。
【０１０６】
制御部４０Ａは、第１の実施形態の制御部４０と同様に、空気調和装置１における冷房運転の状態を制御するものである。制御部４０Ａには、図７に示すように、第３温度センサ４６、第２温度センサ４２、および室内温度センサ４３により測定された空気の温度の測定信号、並びに、冷媒温度センサ４４、および冷媒温度センサ４５により測定された冷媒温度の測定信号などが入力されている。
【０１０７】
その一方で、制御部４０Ａからは、圧縮機１１の運転周波数を制御する制御信号、室内ファン１５を駆動制御する制御信号、室外ファン５１を駆動制御する制御信号、膨張弁１４の開度を制御する制御信号、および、三方弁３１Ａによる冷媒流れの制御を指示する制御信号などが出力されている。
【０１０８】
次に、上記の構成からなる空気調和装置１Ａにおける冷房運転について説明する。空気調和装置１Ａは、第１の実施形態の空気調和装置１とは異なり、冷房負荷の程度に応じて中負荷制御と、低負荷制御であるレヒート制御と、を行う。まず図８を参照しながら中負荷制御における冷房運転について説明する。
【０１０９】
制御部４０Ａは、例えば、室内温度センサ４３により測定されたサーバルーム内の空気温度が所定温度よりも高い等、空気調和装置１Ａの冷房負荷が高いと判定された場合に中負荷制御を実行する。本変形例における中負荷制御では、第２内部熱交換器１３は蒸発器としても凝縮器としても用いられていない。
【０１１０】
制御部４０Ａは、三方弁３１Ａに対して、圧縮機１１から吐出された冷媒の全てを迂回配管３３に導き、かつ、第２内部熱交換器１３に流入する流れを遮断する制御信号を出力する。さらに制御部４０Ａは、第１の実施形態の場合と同様に、室内温度センサ４３、第２温度センサ４２、冷媒温度センサ４４および冷媒温度センサ４５から出力された測定信号に基づいて、サーバルーム内の空気温度が所望の温度になるように、圧縮機１１、膨張弁１４、室内ファン１５、および、室外ファン５１を制御する制御信号を出力する。このように中負荷制御が行われている際の冷媒の流れは、第１の実施形態の空気調和装置１における中負荷制御の際の流れと同様であるため、その説明を省略する。
【０１１１】
次に、図９を参照しながらレヒート制御における冷房運転について説明する。
制御部４０Ａは、例えば上述の中負荷制御が行われている際に、室内温度センサ４３により測定されたサーバルーム内の空気温度が所定温度より低いと判定され、かつ、圧縮機１１の運転周波数が最低周波数である、または、最低周波数である状態が一定期間継続していると判定された場合にレヒート制御を実行する。レヒート制御では、第２内部熱交換器１３は凝縮器として用いられ、サーバルームから吸込んだ空気の加熱に用いられる。
【０１１２】
制御部４０Ａは、三方弁３１Ａに対して、圧縮機１１から吐出された冷媒の全てを第２内部熱交換器１３に導き、かつ、迂回配管３３に対する冷媒の流れを遮断する制御信号を出力する。なお、制御部４０Ａは、第１の実施形態の場合と同様に、室内温度センサ４３から出力された測定信号の他に、第３温度センサ４６および第２温度センサ４２から出力された測定信号に基づいても、レヒート制御を行う。このようにレヒート制御が行われている際の冷媒の流れは、第１の実施形態の空気調和装置１におけるレヒート制御の際の流れと同様であるため、その説明を省略する。
【０１１３】
上記の構成の空気調和装置１Ａによれば、三方弁３１Ａおよび逆止弁３２Ａを用いることにより、四方弁を２つ用いる第１の実施形態と比較して安価な構成で、圧縮機１１から吐出された高温の冷媒を第２内部熱交換器１３に導く割合を増やし熱交換により空気を加熱するとともに、第１内部熱交換器１２で上述の空気を冷却することにより、低負荷時の継続的かつ安定的な冷房運転が行える。また、第２内部熱交換器１３による空気の加熱の必要性が低下した際には、第２内部熱交換器１３に導かれる冷媒流量の割合を減らし、迂回配管３３に導かれる冷媒流量の割合を増やすことにより、冷房運転時の消費エネルギを低減することができる。
【０１１４】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態に係る空気調和装置ついて図１０から図１６を参照して説明する。本実施形態の空気調和装置の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、空気調和装置の制御方法が異なっている。よって、本実施形態においては、図１０から図１６を用いて空気調和装置の制御方法について説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
【０１１５】
本実施形態の空気調和装置１０１は、図１０に示すように、サーバルーム内に配置される室内ユニット１１０と、サーバルーム外に配置される室外ユニット５０と、から主に構成されている。室内ユニット１１０には、圧縮機１１と、第１内部熱交換器１２と、第２内部熱交換器１３と、膨張弁１４と、室内ファン１５と、制御部１４０と、が主に設けられている。
【０１１６】
制御部１４０は、空気調和装置１０１における冷房運転の状態を制御するものであり、ＣＰＵ（中央演算ユニット）、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インタフェース等を有するマイクロコンピュータである。ＲＯＭ等に記憶されている制御プログラムは、図１１に示すように、ＣＰＵを演算部４８および司令部１４３として機能させるものであり、ＲＯＭ等を演算部４９として機能させるものである。なお、制御部１４０は、本実施形態のように室内ユニット１１０内に配置されていてもよいし、室内ユニット１１０の外に配置されていてもよく、特に配置位置を限定するものではない。
【０１１７】
制御部１４０の司令部１４３は、同じサーバルームに配置された他の空気調和装置に搭載された他の制御部との間で情報を交換するものである。交換される情報としては、圧縮機１１に関する制御情報などを例示することができる。また、情報の交換方法としては、上述の他の制御部と直接に情報交換を行ってもよいし、同じサーバルームに配置された複数の空気調和装置との間で情報交換可能とされた中央制御部などを介して情報交換を行ってもよい。
【０１１８】
次に、上記の構成からなる空気調和装置１における制御方法について図１２などを参照しながら説明する。
空気調和装置１０１の冷房運転が開始されると、制御部１４０の司令部１４３は、他の空気調和装置における他の圧縮機の制御情報を取得する処理を実行する（Ｓ１１：検知ステップ）。より具体的には、他の圧縮機を保護するために運転停止から再起動までの保護停止期間を設ける保護制御が実行されているか否かを検知する処理が実行される。なお、他の空気調和装置とは、同じサーバルーム、より具体的には同一の冷却エリアの空調を行う他の空気調和装置のことである。
【０１１９】
その後制御部１４０は、全ての他の圧縮機が保護停止期間中であるか否かを判定する処理を実行する（Ｓ１２）。全ての他の空気調和装置において圧縮機が保護停止制御されている期間中ではないと判定された場合（ＮＯの場合）には、制御部１４０は、空気調和装置１０１においてサーモオンオフ制御を優先して実行する（Ｓ１３：サーモオンオフステップ）。ここで、全ての他の空気調和装置において圧縮機が保護停止制御されている期間中ではないとは、少なくとも一つの他の空気調和装置において圧縮機が保護停止期間中ではないことである。なお、サーモオンオフ優先制御については後述する。
【０１２０】
その一方で、全ての他の空気調和装置において圧縮機が保護停止制御されている期間中であると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、制御部１４０は、所定期間ｔrecovery（以後「ｔｒ」とも表記する。）後の推定温度Ｔestimte（ｔｒ）（以後「Ｔｅ（ｔｒ）」とも表記する。）を求め、推定温度Ｔｅ（ｔｒ）が、所定の許容温度Ｔlimit（以後「Ｔｌ」とも表記する。）以上であるか否かを判定する処理を実行する（Ｓ１４：比較ステップ）。
【０１２１】
具体的には、制御部１４０は、以下の式（１）および式（２）に基づいて上述の判定処理、言い換えると、温度上昇推定による判断の処理を行っている。この処理により、全ての他の空気調和装置において圧縮機が保護停止制御されている期間中における温度上昇の推定を行い、サーバルームの冷却エリアの温度が、所定の許容温度Ｔｌを超える可能性の有無を判定している。
【０１２２】
【数１】
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ここで、Ｔestimte（ｔ）は経過時間ｔ後の推定温度（単位：Ｋ）であり、以後Ｔｅ（ｔ）とも表記する。Ｔroom-measuredは、測定されたサーバルームの冷却エリアの温度（単位：Ｋ）であり、以後Ｔｒｍとも表記する。Ｔｒｍは、例えば室内温度センサ４３により測定された温度を用いることができる。
【０１２３】
Ｑは、冷房負荷（ｋＷ）であり、同じサーバルームの冷却エリアの空調を行う空気調和装置における演算直前の空調負荷を合算して算出するものを例示することができる。ｃは空気の比熱（Ｊ／ｋｇ・Ｋ）であり、ρは空気の密度（ｋｇ／ｍ3）であり、Ｖはサーバルームの冷却エリアの体積（ｍ3）である。ｔは経過時間（ｓ）である。
【０１２４】
また、ｔrecoveryは制御の対象である空気調和装置１０１における圧縮機１１を保護するために停止期間、または、制御の対象以外の空気調和装置における圧縮機保護から回復までの期間（ｓ）である。
【０１２５】
（ｃρＶ）correctionは、過去の圧縮機が停止された期間における温度上昇推移の実測値に基づく推定係数であって、学習補正された値が用いられるものであり、以後（ｃρＶ）ｃとも表記する。推定係数としてこのような値を用いることにより、式（１）で求められる推定温度Ｔｅ（ｔ）の誤差を小さくすることができる。
【０１２６】
但し、式（１）により求めた推定温度Ｔｅ（ｔ）に基づいてサーモオンオフ優先制御を実行した場合において、圧縮機が停止されている保護停止期間中に、サーバルームの冷却エリアの温度が所定の許容温度Ｔｌを超えたときには、制御部１４０は、その際に用いられていた推定係数の値を上限値（ｃρＶ）correction#NGとして記憶する。以後この上限値を（ｃρＶ）ｃ＿ＮＧとも表記する。
【０１２７】
制御部１４０は、上限値（ｃρＶ）ｃ＿ＮＧが設定されている場合には、学習補正の過程において推定係数の値が上限値（ｃρＶ）ｃ＿ＮＧよりも大きくなったときには、推定係数の値の更新を行わず、それ以前の値を継続して使用する。言い換えると、制御部１４０は、推定係数の学習補正に対して制限条件を設ける。
【０１２８】
このようにすることにより、（ｃρＶ）ｃの学習補正によって推定温度Ｔｅ（ｔ）の推定精度が悪化することを抑制でき、サーバルームの冷却エリアの温度が所定の許容温度Ｔｌを超える事象の発生を抑制することができる。
【０１２９】
推定温度Ｔｅ（ｔｒ）が、所定の許容温度Ｔｌ未満であると判定された場合（ＮＯの場合）には、制御部１４０はサーモオンオフ制御を優先して実行する（Ｓ１３）。その一方で、推定温度Ｔｅ（ｔｒ）が、所定の許容温度Ｔｌ以上であると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、制御部１４０はレヒート制御を優先して実行する（Ｓ１５：レヒートステップ）。なお、レヒート優先制御については後述する。
【０１３０】
また、制御部１４０の演算部４９には、サーバルームの同一冷却エリアの空調を行う空気調和装置との間で、レヒート優先制御を行う優先順位が予め記憶されている。後述するレヒート制御を実行するか否かの判断温度を検知したとき、または、サーモオンオフ制御を実行するか否かの判断温度を検知したときに、上述の優先順位に従い、少なくとも一台の空気調和装置がレヒート優先制御を行う。
【０１３１】
次に、上述のレヒート制御を優先して実行するレヒート優先制御が選択された場合の制御について、図１３および図１４を参照しながら説明する。
制御部１４０においてレヒート優先制御が選択されると、図１３に示すように、制御部１４０の演算部４８は、吸込温度が予め定められた温度の閾値Ｔｔを下回ったか否かを判定する処理を実行する（Ｓ２１）。吸込温度は、第１温度センサ４１により測定された空気温度を例示することができる。
【０１３２】
吸込温度が閾値Ｔｔ以上であると判定された場合（ＮＯの場合）には、再びＳ２１の判定が繰り返される。その一方で、吸込温度が閾値Ｔｔを下回っていると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、演算部４８は、圧縮機１１の運転周波数が最低周波数であるか否かの判定処理を実行する（Ｓ２２）。
【０１３３】
圧縮機１１の運転周波数が最低周波数でないと判定された場合（ＮＯの場合）には、制御部１４０は圧縮機１１の運転周波数を低下させる制御を優先して行う（Ｓ２３）。その一方で、圧縮機１１の運転周波数が最低周波数であると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、制御部１４０は、レヒート制御を開始する（Ｓ２４）。
【０１３４】
具体的には、第１切替部３１および第２切替部３２の開度を基にレヒートＳＴＥＰを設定する処理を実行し、設定されたレヒートＳＴＥＰに基づいてレヒート制御を開始する。レヒート制御が開始された当初は、レヒート能力が最も低いＳＴＥＰ１をレヒートＳＴＥＰとして設定する。なお、レヒート制御の詳細については、第１の実施形態と同様の制御を行うため、その説明を省略する。
【０１３５】
制御部１４０の演算部４８は、Ｓ２４においてレヒート制御が開始されてから、後述するＳ２７のレヒートＳＴＥＰを増加させる制御が実行されてから、または、Ｓ２８の判定処理が実行されてから所定の期間が経過したか否かを判定する（Ｓ２５）。つまり、所定の期間が経過していないと判定された場合（ＮＯの場合）には、Ｓ２５の判定処理が繰り返される。
【０１３６】
所定の期間が経過したと判定された場合（ＹＥＳの場合）には、演算部４８は、吸込温度が閾値Ｔｔ以下であるか否かを判定する処理を実行する（Ｓ２６）。吸込温度が閾値Ｔｔ以下であると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、制御部１４０は、その時点で設定されているレヒートＳＴＥＰを一つ増加させる処理を実行する（Ｓ２７）。レヒートＳＴＥＰの値が増加すると、レヒート制御において第２内部熱交換器１３に導かれる冷媒の流量が増加し、第２内部熱交換器１３において再熱に利用される熱量が増加する。
【０１３７】
その一方で、Ｓ２６において、吸込温度が閾値Ｔｔを超えていると判定された場合（ＮＯの場合）には、演算部４８は、吸込温度が閾値Ｔｔ＋Ｘを超えているか否かを判定する処理を実行する（Ｓ２８）。吸込温度が閾値Ｔｔ＋Ｘを超えていないと判定された場合（ＮＯの場合）には、演算部４８は、再びＳ２５に戻り、上述の処理を繰り返し実行する。吸込温度が閾値Ｔｔ＋Ｘを超えていると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、制御部１４０はレヒート優先制御の処理を終了し、再び図１２のフローチャートに戻り同図の制御を繰り返し行う。
【０１３８】
図１４は、上述のレヒート優先制御を行った際における吸込温度と時間との関係を示すグラフである。図１４では、圧縮機１１の運転周波数が最低周波数である１０Ｈｚに制御されている例が示されている。
【０１３９】
レヒート優先制御が実施され、吸込温度が閾値Ｔｔを下回った時点Ａにおいてレヒート制御が開始される。時点ＡにおけるレヒートＳＴＥＰは、ＳＴＥＰ１である。その後、吸込温度が閾値Ｔｔを下回っている期間では、所定の期間が経過するごとにレヒートＳＴＥＰの値が段階的に増やされる。これにより、吸込温度の低下が止まり上昇に転じ始める。
【０１４０】
吸込温度が上昇して閾値Ｔｔを超えた時点Ｂになると、レヒートＳＴＥＰを増やす処理が停止される。その後さらに吸込温度が上昇して閾値Ｔｔ＋Ｘを超える時点Ｃになると、レヒート制御が停止される。レヒート制御が停止されると、若干のタイムラグを経て吸込温度の低下が始まる。
【０１４１】
次に、上述のサーモオンオフ制御を優先して実行するサーモオンオフ優先制御が選択された場合の制御について、図１５および図１６を参照しながら説明する。
制御部１４０においてサーモオンオフ優先制御が選択されると、図１５に示すように、制御部１４０の演算部４８は、圧縮機１１の運転周波数が最低周波数であるか否かの判定処理を実行する（Ｓ３１）。圧縮機１１の運転周波数が最低周波数でないと判定された場合（ＮＯの場合）には、後述するＳ３８の処理が実行される。
【０１４２】
圧縮機１１の運転周波数が最低周波数であると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、演算部４８は、吸込温度が予め定められた温度の閾値Ｔｔを下回ったか否かを判定する処理を実行する（Ｓ３２）。吸込温度が閾値Ｔｔ以上であると判定された場合（ＮＯの場合）には、再びＳ３１の判定に戻り上述の処理が繰り返される。
【０１４３】
吸込温度が閾値Ｔｔを下回っていると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、制御部１４０はサーモオフ制御を実行する（Ｓ３３）。なお、サーモオフ制御として実際に行われる処理としては公知の処理を用いることができ、ここではその詳細な説明を省略する。
【０１４４】
サーモオフ制御が実行されると、制御部１４０は、サーモオフ制御から所定期間が経過したか否かを判定する処理を実行する（Ｓ３４）。所定期間が経過していないと判定された場合（ＮＯの場合）には、再びＳ３４の判定が繰り返される。
【０１４５】
所定期間が経過したと判定された場合（ＹＥＳの場合）には、演算部４８は、吸込温度が閾値Ｔｔ＋Ｘを上回っているか否かを判定する処理を実行する（Ｓ３５）。吸込温度が閾値Ｔｔ＋Ｘ以下であると判定された場合（ＮＯの場合）には、演算部４８は、再びＳ３４に戻り上述の処理を繰り返し実行する。
【０１４６】
吸込温度が閾値Ｔｔ＋Ｘを上回っていると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、制御部１４０はサーモオン制御を実行する（Ｓ３６）。なお、サーモオン制御として実際に行われる処理としては公知の処理を用いることができ、ここではその詳細な説明を省略する。
【０１４７】
サーモオン制御が行われると、制御部１４０の演算部４８は、圧縮機１１の運転周波数が最低周波数であるか否かの判定処理を実行する（Ｓ３７）。運転周波数が最低周波数であると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、Ｓ３２に戻り上述の処理が繰り返し行われる。
【０１４８】
Ｓ３７の処理で運転周波数が最低周波数でないと判定された場合（ＮＯの場合）、および、上述のＳ３１の処理で圧縮機１１の運転周波数が最低周波数でないと判定された場合（ＮＯの場合）には、演算部４８は、吸込温度が閾値Ｔｔを下回るか否かを判定する処理を実行する（Ｓ３８）。吸込温度が閾値Ｔｔ以上であると判定された場合（ＮＯの場合）には、演算部４８は、上述のＳ３７に戻り上述の処理を繰り返し実行する。
【０１４９】
吸込温度が閾値Ｔｔを下回ると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、制御部１４０はレヒート制御を開始する（Ｓ２４）。制御部１４０の演算部４８は、Ｓ２４においてレヒート制御が開始されてから所定の期間が経過したか否かを判定する（Ｓ２５）。所定の期間が経過していないと判定された場合（ＮＯの場合）には、Ｓ３７に戻り上述の処理が繰り返し実行される。
【０１５０】
所定の期間が経過したと判定された場合（ＹＥＳの場合）には、演算部４８は、吸込温度が閾値Ｔｔ以下であるか否かを判定する処理を実行する（Ｓ２６）。吸込温度が閾値Ｔｔ以下であると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、制御部１４０は、その時点で設定されているレヒートＳＴＥＰを一つ増加させる処理を実行するとともに、圧縮機１１の運転周波数と一段階低くする処理を実行する（Ｓ３９）。その後、Ｓ３７に戻り上述の処理が繰り返し実行される。
【０１５１】
その一方で、Ｓ２６において、吸込温度が閾値Ｔｔを超えていると判定された場合（ＮＯの場合）には、演算部４８は、吸込温度が閾値Ｔｔ＋Ｘを超えているか否かを判定する処理を実行する（Ｓ２８）。吸込温度が閾値Ｔｔ＋Ｘを超えていないと判定された場合（ＮＯの場合）には、演算部４８は、再びＳ３７に戻り、上述の処理を繰り返し実行する。吸込温度が閾値Ｔｔ＋Ｘを超えていると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、制御部１４０はレヒート優先制御の処理を終了し、再び図１２のフローチャートに戻り同図の制御を繰り返し行う。
【０１５２】
図１６は、上述のサーモオンオフ優先制御を行った際における吸込温度と時間との関係を示すグラフである。サーモオンオフ優先制御では、レヒート優先制御の場合と異なり、圧縮機１１の運転停止の制御が行われるため、運転周波数の変化も含まれる。
【０１５３】
サーモオンオフ優先制御が実施され、かつ、圧縮機１１の運転周波数が最低周波数（例えば１０Ｈｚ）である期間に、吸込温度が閾値Ｔｔを下回った時点Ｄにおいて、サーモオフ制御が開始される。サーモオフ制御が行われることにより、圧縮機１１の運転周波数は最低周波数から０Ｈｚに低下する。
【０１５４】
サーモオフ制御が開始されてから、圧縮機１１を保護する保護期間Ｔｐが経過した際に、吸込温度が閾値Ｔｔ＋Ｘを超えていた場合（時点Ｅ）には、サーモオン制御が開始される。ここでは圧縮機１１を３８Ｈｚの運転周波数で運転再開する例が示されている。圧縮機１１の運転周波数が最低周波数ではなく、かつ、吸込温度が閾値Ｔｔを下回った時点Ｆにおいて、レヒート制御が開始される。
【０１５５】
その後、圧縮機１１の運転周波数が最低周波数ではなく、かつ、吸込温度が閾値Ｔｔを下回っている期間では、所定の期間が経過するごとにレヒートＳＴＥＰの値が段階的に増やされるとともに圧縮機１１の運転周波数が段階的に減らされる。これにより、吸込温度の低下が止まり上昇に転じ始める。
【０１５６】
吸込温度が上昇して閾値Ｔｔを超えた時点Ｇになると、レヒートＳＴＥＰを増やす処理が停止される。その後さらに吸込温度が上昇して閾値Ｔｔ＋Ｘを超える時点Ｈになると、レヒート制御が停止される。
【０１５７】
上記の構成の空気調和装置１０１の制御方法によれば、上述のＳ１１のステップおよびＳ１４のステップを有することにより、冷房運転時の消費エネルギ低減が図られるサーモオンオフ制御と、低負荷時の継続的かつ安定的な冷房運転を行えるレヒート制御と、を適切に選択できるため、低負荷時の継続的かつ安定的な冷房運転の実現と、冷房運転時の消費エネルギ低減を図ることができる。
【０１５８】
つまり、サーバルームの同じ冷却エリアの空気を所望の温度に制御する他の空気調和装置において、空調運転が期待できる場合には、制御対象となっている空気調和装置１０１では消費エネルギの低減を優先してサーモオンオフ制御が行われる。同様に、Ｓ１４のステップにおいて求められた推定温度Ｔｅ（ｔ）が、所定の許容温度Ｔｌ未満と判定された場合にも、サーバルームの冷却エリアに対する空調運転を行う必要性が低いと考えられるため、消費エネルギの低減を優先してサーモオンオフ制御が行われる。
【０１５９】
その一方で、他の空気調和装置における空調運転が期待できない場合であり、かつ、Ｓ１４のステップにおいて求められた推定温度Ｔｅ（ｔ）が、所定の許容温度Ｔｌ以上と判定された場合には、サーバルームの冷却エリアに対する空調運転を行う必要性が高いと考えられるため、レヒート運転が行われる。
【０１６０】
優先順位を予め定めることにより、複数の空気調和装置において同時にＳ１４のステップが行われた場合に、一つの空気調和装置においてレヒート制御が行われ、残りの空気調和装置においてサーモオンオフ制御が行われる。そのため、複数の空気調和装置がレヒート制御を行うことにより消費されるエネルギが不要に増大することを抑制できる。また、全ての空気調和装置がサーモオンオフ制御を行うことにより、サーバルームの温度が急速に上昇することを抑制できる。
【０１６１】
上述の式（１）に基づいて推定温度Ｔｅ（ｔ）を求めることにより、現在から所定期間ｔrecovery後のサーバルームの冷却エリアにおける吸込温度を、比較的高い精度で推定することができる。
【０１６２】
推定係数（ｃρＶ）correctionを学習補正することにより、推定温度Ｔｅ（ｔ）をより正確に求めることができる。つまり、サーバルームの冷却エリアを取り巻く環境は季節の変化などの影響を受けて一定でなく、かつ、サーバルームの冷却エリアと取り巻く環境との間は空気や熱の流入や流出が発生している。言い換えると、サーバルームの冷却エリアには常に外乱が作用する。圧縮機１１が停止されている期間に測定されたサーバルームの冷却エリアの空気の温度に基づいて推定係数を補正することにより、上述の外乱による影響を考慮した推定温度Ｔｅ（ｔ）を求めることができ、より正確な推定温度Ｔｅ（ｔ）を求めることができる。
【０１６３】
推定係数の上限値を設定することにより、サーバルームの冷却エリアの温度が予め定めた所定の許容温度Ｔｌを超えにくくすることができる。つまり、サーバルームの冷却エリアの温度が予め定めた所定の許容温度Ｔｌを超えた際に用いられた推定係数を上限値とすることにより、推定される推定温度Ｔｅ（ｔ）が、所定期間後のサーバルームの冷却エリアの温度よりも低くなることが抑制される。この推定温度Ｔｅ（ｔ）を用いることにより、サーバルームの冷却エリアの温度が予め定めた所定の許容温度Ｔｌを超えにくくすることができる。
【０１６４】
なお、式（１）に用いられるＱとして空調負荷の合算値を用いてもよいし、サーバルームの冷却エリアに配置されたＩＣＴ装置などの発熱機器に給電される電流の計測値に基づいて算出したものであってもよい。
【０１６５】
このように、ＩＣＴ装置に給電される電流値の計測値に基づいて冷房負荷を求めることにより、空気調和装置１０１における冷房負荷の和を用いる場合と比較して、直接的に冷房負荷を求めることができる。冷房負荷の和は、ＩＣＴ装置から発生した熱により加熱されたサーバルームの冷却エリアの空気の温度を検出した空気調和装置１０１における冷房負荷であるため、熱源であるＩＣＴ装置における発熱量の変動が反映されるまでに所定の時間が必要となる。これに対して、電流値の計測値は、ＩＣＴ装置における発熱量と直接関連のあるものであるため、冷房負荷の和と比較して、発熱量の変動が反映されるまでの期間が短く、直接的に冷房負荷を求めることができる。
【０１６６】
また、本実施形態では、Ｓ２５の処理において所定期間の経過を判定することにより、所定期間ごとにレヒートＳＴＥＰを増やすか否かの判定を行う例に適用して説明したが、所定期間の経過の代わりに温度推移に基づく判断式を満たすか否かを判定することにより、レヒートＳＴＥＰを増やすか否かの判定のタイミングを規定してもよく、特に限定するものではない。
【０１６７】
なお、上述の実施形態のように、Ｓ１２の処理において全ての他の空気調和装置において保護停止期間中であると判定された場合に、推定温度Ｔｅ（ｔｒ）に基づいてサーモオンオフ制御を優先するか、レヒート制御を優先するかの判定処理（Ｓ１４）を行ってもよいし、Ｓ１４の判定処理を行わず、Ｓ１２の処理において全ての他の空気調和装置において保護停止期間中であると判定された場合には、レヒート制御を優先する制御を行ってもよい。
【０１６８】
また、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、本発明を上記の実施形態に適用したものに限られることなく、これらの実施形態を適宜組み合わせた実施形態に適用してもよく、特に限定するものではない。
【符号の説明】
【０１６９】
１，１Ａ，１０１…空気調和装置、１１…圧縮機、１２…第１内部熱交換器、１３…第２内部熱交換器、１４…膨張弁（減圧部）、１５…室内ファン、２１…高圧配管、３１…第１切替部、３１Ａ…三方弁（第１切替部）、３２…第２切替部、３３…迂回配管、３４…第１切替配管、３５…第２切替配管、４０，４０Ａ，１４０…制御部、４１…第１温度センサ（吸込み温度測定部）、４２…第２温度センサ（吹出し温度測定部）、４３…室内温度センサ（室内温度測定部）、４６…第３温度センサ（熱交換器間温度測定部）、５２…外部熱交換器、Ｓ１１…検知ステップ、Ｓ１３…サーモオンオフステップ、Ｓ１４…比較ステップ、Ｓ１５…レヒートステップ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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