(57)【要約】【課題】空気調和装置において、冷却効率を高める。【解決手段】空気調和装置は、第１の冷媒が循環する冷凍サイクル（２０）と、吸着工程と脱着工程とを交互に繰り返すユニットを少なくとも一対有する吸着式冷凍機（３０）と、冷凍サイクル（２０）において圧縮機１２よりも第１の冷媒の上流側に設けられ、第２の冷媒と第１の冷媒との熱交換を行う第１の熱交換器（８６）と、間接外気冷却部（２０）と、第２の冷媒を第１の熱交換器（８６）と吸着工程となっているユニットとに循環させる第２の流路（８４，５４または５６）と、第２の冷媒を第２の熱交換器（５）と吸着工程となっているユニットとに循環させる第３の流路（３０５，３０６）と、第２の冷媒を第２の流路に循環させる第１のモードと第３の冷媒の循環を停止し第２の冷媒を第３の流路に循環させる第２のモードとを含む複数のモードのうちのいずれかのモードに切替制御する制御部と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機を有し、第１の冷媒が循環する冷凍サイクルと、
吸着工程と脱着工程とを交互に繰り返すユニットを少なくとも一対有する吸着式冷凍機と、
前記冷凍サイクルにおいて前記圧縮機よりも前記第１の冷媒の上流側に設けられ、第２の冷媒と前記第１の冷媒との熱交換を行う第１の熱交換器と、
第３の冷媒と外気との熱交換を行う第２の熱交換器、および、冷却対象からの還気と前記第３の冷媒との熱交換を行う第３の熱交換器、を有する間接外気冷却部と、
前記第３の冷媒を前記第２の熱交換器と前記第３の熱交換器とに循環させる第１の流路と、
前記第２の冷媒を前記第１の熱交換器と前記吸着工程となっている前記ユニットとに循環させる第２の流路と、
前記第２の冷媒を前記第２の熱交換器と前記吸着工程となっている前記ユニットとに循環させる第３の流路と、
前記第２の冷媒を前記第２の流路に循環させる第１のモードと前記第３の冷媒の循環を停止し前記第２の冷媒を前記第３の流路に循環させる第２のモードとを含む複数のモードのうちのいずれかのモードに切替制御する制御部と、
を備えることを特徴とする空気調和装置。
【請求項２】
前記第３の流路は、前記第２の冷媒を更に前記第１の熱交換器に循環させ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】
前記制御部は、前記第３の冷媒の循環を停止し前記第２の冷媒を前記第３の流路に循環させた場合の冷却能力と、前記第３の冷媒を前記第１の流路に循環させた場合の冷却能力とに基づいて、前記第１のモードから前記第２のモードに切替制御することを特徴とする請求項１または請求項２記載の空気調和装置。
【請求項４】
第４の冷媒と外気との熱交換を行う第４の熱交換器と、
前記第４の冷媒を前記脱着工程となっている前記ユニットと前記第４の熱交換器とに循環させる第４の流路と、
前記第２の冷媒を前記吸着工程となっている前記ユニットと前記第４の熱交換器とに循環させる第５の流路と、
前記第４の冷媒を前記脱着工程となっている前記ユニットと前記第２の熱交換器とに循環させる第６の流路と、を更に備え、
前記制御部は、前記第１のモードおよび前記第２のモードでは、更に、前記第４の冷媒を前記第４の流路に循環させ、
前記複数のモードは、前記第２の冷媒を前記第５の流路に循環させ前記第４の冷媒を前記第６の流路に循環させる第３のモードを更に含む、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で論じられる実施の形態は、吸着式冷凍機を備える空気調和装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今、電子機器類の進歩に加え、高度情報通信網の整備が進み、大量のデータ通信/データストレージ処理用サーバを多数設置したデータセンターが著しく増加している。これに伴いサーバ類からの廃熱エネルギーも増加の一途をたどっている。
【０００３】
特にデータセンター等では、１ラックあたり複数のボードが装着されることでデータ処理能力を向上させるブレードサーバが多く用いられており、サーバ１ラック当たりの消費電力は数ｋＷ以上と大電力化している。
【０００４】
ラック当たりの消費電力の増加に伴い、発熱源であるＣＰＵなどの冷却技術についても課題が増加している。通常は、大型の空調機によってデータセンター全体やサーバルーム内に冷風を循環させ、この冷風をサーバラック内にファンを用いて導入しＣＰＵなどを冷却することになる。
【０００５】
データセンター向けの大型の空調機は、圧縮式冷凍式のいわゆるパッケージエアコンが多く用いられている。式（１）で表される冷却効率の指標ＣＯＰ（成績係数）はおよそ２〜４の間である。
式（1）  COP = 冷却能力［kW］／  投入電力[kW]
【０００６】
また、パッケージエアコンの冷却効率を向上させるために、冬季や中間期（夏季と冬季との間）の外気を利用してサーバルームの排気を冷却する間接外気式冷却装置を併用する間接外気冷房ユニットが利用されている。
【０００７】
間接外気式冷却装置は、サーバルームの還気を冷却する室内機と、回収した排熱を大気に放熱するための室外機との間で熱交換媒体を循環する簡単な構造である。サーバルームの排気温度より外気温度が低い場合に冷却能力を発生し、排気温度と外気との温度差が大きな冬季では圧縮式冷凍機の稼働率を下げることができる。
【０００８】
また、従来、吸着式冷凍機が知られている。これは、例えばシリカゲルやゼオライト等の吸着剤に、水やアルコール等の冷媒を吸着させ，冷媒の蒸発を促して、その気化熱を取り出すことによって、冷凍効果を得るものである。吸着剤に吸着された冷媒は、その後、脱着工程において脱着されることにより気化する。この様に、冷媒の吸着剤を用いて、吸着工程と脱着工程とを交互に繰り返させることで、冷水等が生成・供給される。吸着工程では、吸着剤を冷却水等によって冷却することで上記冷媒の吸着反応を生じさせることにより、水蒸気等が吸着剤に吸着される。
【０００９】
脱着工程では、上記のように冷媒が吸着された吸着剤を温水等によって加熱することによって、脱着反応を生じさせ、冷媒を脱着させ気化させる。尚、これによって例えば水蒸気等が生じるので、これを冷却水等で凝縮させて液化する。
【００１０】
ところで、吸着式冷凍機を備える冷却システムにおいて、高外気温度時に吸着式冷凍機の２つの熱交換器から熱媒体を２つの放熱器に直列に流し、低外気温度時に吸着式冷凍機を停止させる冷却システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【００１１】
また、室内空気を蒸気圧縮式冷凍機および吸着式冷凍機にて冷却する冷凍装置が知られている。この冷凍装置は、吸着剤に吸着された蒸気冷媒を脱離再生させるときには、凝縮器で発生する熱により吸着剤を加熱し、脱離した蒸気冷媒を外気にて冷却して凝縮させる（例えば、特許文献２参照）。
【００１２】
また、吸着式冷凍機と第１，第２蒸気圧縮式冷凍機とを備える冷凍装置において、第１上記圧縮式冷凍機の凝縮器にて発生する熱により、再生状態にある吸着器内の吸着剤を加熱する手法が知られている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００４−３２４９８８号公報
【特許文献２】特開平１１−１９０５６７号公報
【特許文献３】特開平１１−１９０５６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
図１０は、参考技術に係る空気調和装置を示す構成図である。
図１０に示す空気調和装置は、蒸気圧縮式冷凍機１０と、間接外気冷房機２０と、吸着式冷凍機（吸着式ヒートポンプユニット３０等）とを備える。尚、蒸気圧縮式冷凍機は、蒸気圧縮式冷凍サイクル等と記してもよい。尚、以下の説明では、吸着式ヒートポンプユニット３０を、簡略化して吸着式ユニット３０と記す場合もあるものとする。また、吸着式冷凍機は、図示の吸着式ユニット３０がメインの構成であるが、これだけでなく、図示のポンプユニット１００や熱交換器１０１、１０４等も含まれるものと見做してもよい。
【００１５】
また、ここでは、蒸気圧縮式冷凍機１０と間接外気冷房機２０とで間接外気冷房ユニット８を構成するものとする。間接外気冷房ユニット８に吸着式冷凍機を組み合わせたものが、図１０に示す空気調和装置である。
【００１６】
ポンプユニット１００は、基本的に、吸着式ユニット３０で発生した熱を間接外気冷房ユニット８側に輸送すると共に、吸着式ユニット３０における吸着工程、脱着工程を切替える為の構成である。例えば、ポンプユニット１００は、吸着式ユニット３０の蒸発工程によって得た冷熱を、間接外気冷房ユニット８の熱交換器１０４に輸送することで室内の還気（ＲＡ）を冷却させる。あるいは、ポンプユニット１００は、吸着式ユニット３０の凝縮工程で生じた廃熱を、間接外気冷房ユニット８の熱交換器１０１に輸送することで外気に放熱させる。あるいは、ポンプユニット１００が間接外気冷房ユニット８の熱交換器１０３で生成された温水等の供給先を切替えることで、当該供給先が脱着工程となる。尚、温水等の供給先は、図示の吸着槽ＡＥと吸着槽ＦＫとで交互に切り替えられる。
【００１７】
そして、図１０に示す空気調和装置は、蒸気圧縮式冷凍機１０の廃熱を、吸着式冷凍機の脱着工程に利用するものである。すなわち、よく知られているように、蒸発器１１を通過して気化された冷媒は、圧縮機１２によって圧縮されて高圧高温状態となる。この高温の冷媒と上記温水等とが、圧縮機１２の後段に設けられた上記熱交換器１０３で熱交換させる。これによって、温水等は、高温の冷媒によって加熱されて温度上昇した状態で、吸着槽ＡＥや吸着槽ＦＫに供給されて、脱着工程に利用されることになる。
【００１８】
尚、上記蒸発工程は、上記吸着工程に含まれるもの、あるいは吸着工程とペアになるものと見做してもよい。これより、例えば、吸着・蒸発工程などと呼ぶ場合もあるものとする。同様に、上記凝縮工程は、上記脱着工程に含まれるもの、あるいは脱着工程とペアになるものと見做してもよい。これより、例えば、脱着・凝縮工程などと呼ぶ場合もあるものとする。
【００１９】
ここで、上記ポンプユニット１００は、図示のように複数の送液ポンプ１１１，１１３，１１４を有すると共に、多数の配管と多数の三方弁等を有する。各送液ポンプは、各冷媒を、各配管等を介して循環させる為の動力源である。
【００２０】
各三方弁は、各冷媒の流路を切替える為の構成であり、これよりポンプユニット１００内の各配管は、各三方弁の弁切り替え制御に伴って、冷媒が通過している状態と冷媒が通過していない状態とに切替えられる。この為、特に吸着式冷凍機に係わる配管に関しては、冷媒が流れている状態の配管は、太線の一点鎖線または太線の二点鎖線で示すものとする。従って、図示の例では、配管５１，５２，５４，５５，５６，５７，５８や分岐管１２１，１２２に、冷媒が流れている状態となっている。尚、一点鎖線、二点鎖線の何れも、２種類ある。
【００２１】
尚、図示の例では、各冷媒が、基本的には任意の配管等を介して任意の２つの熱交換器を循環している。よって、各配管は、任意の熱交換器に対して、冷媒を流入させる管と流出させる管とから成る。例えば、配管５１は、熱交換器１０４に対して、冷媒を流入させる管と流出させる管とから成る。しかし、説明の都合上、この２本の管を特に区別することなく、まとめて図示のように符号‘５１’を記して“配管５１”と呼んでいる。これは、他の配管５２，５４，５５，５６，５７，５８に関しても同様である。
【００２２】
一方、図示の各分岐管６１，６２，６３，６４，６５，６６，６７，６８、１２１，１２２は、基本的に、任意の配管から三方弁を介して他の配管に接続する管であり、説明の都合上、２本の管を区別して符号を付してある。例えば、図示の配管５８には２本の分岐管が接続しているが、一方を分岐管６１、他方を分岐管６４と記している。
【００２３】
尚、本説明において各冷媒は、基本的には熱を輸送し得る液体やガス等であれば何でもよく、一例としては水等であるが、これに限るものではない。尚、ここでは、説明を分かり易くする為に、例えば、熱交換器１０４に係わる冷媒を冷水等、熱交換器１０１に係わる冷媒を冷却水等、熱交換器１０３に係わる冷媒を温水等と記すものとする。
【００２４】
そして、図１０においては、吸着槽ＡＥが吸着工程、吸着槽ＦＫが脱着工程である場合に対応して、上記太線の一点鎖線や太線の二点鎖線を示している。つまり、例えば、図示の配管５１と配管５２とによる流路を介して、冷媒（冷水等）が熱交換器１０４と熱交換器３３Ｃとに循環している。図示の配管５５と配管５６とによる流路を介して、冷媒（温水等）が熱交換器１０３と熱交換器３２Ｂとに循環している。
【００２５】
また、熱交換器１０１によって外気へ放熱した冷媒（冷却水等）は、熱交換器３１Ａおよび熱交換器３４Ｄに供給される。すなわち、上記熱交換器１０１に係わる冷媒に関しては、配管５７、分岐管１２１，１２２、および配管５４を介して、熱交換器１０１と熱交換器３１Ａとを循環する流路と、配管５７および配管５８を介して熱交換器１０１と熱交換器３４Ｄとを循環する流路とがある。
【００２６】
図１０の状態とは逆の状態、すなわち吸着槽ＡＥが脱着工程、吸着槽ＦＫが吸着工程の場合に関しては、特に図示・説明しないが、例えば、上記冷水等が熱交換器３４Ｄと熱交換器１０４とに循環すると共に上記加熱された温水等が熱交換器３１Ａに供給されるようになる流路が、上記三方弁の弁切替制御によって形成されることになる。
【００２７】
以上、図１０の構成に関して、特に蒸気圧縮式冷凍機１０の廃熱を、吸着式冷凍機の脱着工程に利用する為の構成・動作を中心に説明したが、以下、他の構成等に関しても更に説明する。
【００２８】
図１０において、まず、蒸気圧縮式冷凍機１０の構成は、図示の蒸発器１１、圧縮機１２、凝縮器１３、膨張弁１４、配管１５等である。配管を介して冷媒が蒸発器１１→圧縮機１２→凝縮器１３→膨張弁１４→蒸発器１１の順に循環している。尚、これら蒸発器１１等に関してはよく知られているので特に説明しないが、圧縮機１２を通過後の冷媒は高温高圧状態となっている。この廃熱を吸着式冷凍機で利用する為に、圧縮機１２の後段に図示の熱交換器１０３が設けられている。
【００２９】
尚、本説明において“後段”とは、基本的に、冷媒の流れの下流側を意味する。従って、例えば上記“圧縮機１２の後段”とは、圧縮機１２の下流側を意味し、従って上記熱交換器１０３には圧縮機１２を通過して圧縮された冷媒が流入することになる。尚、同様にして、ここでは“前段”とは、基本的に、冷媒の流れの上流側を意味するものとする。
【００３０】
ここで、上記ポンプユニット１００は、図示のように複数の送液ポンプ１１１，１１３，１１４を有すると共に、多数の配管と多数の三方弁等を有する。各送液ポンプは、各冷媒を、各配管等を介して循環させる為の動力源である。
【００３１】
各三方弁は、各冷媒の流路を切替える為の構成であり、換言すれば、冷媒の循環先／供給先を切替える為の構成である。例えば、図示の熱交換器１０３で生成される温水等は、図示の三方弁１３８，１３９によって、吸着式ユニット３０内の熱交換器３１Ａと熱交換器３２Ｂの何れか一方に供給されると共に、当該供給先は交互に切替えられる。
【００３２】
これにより、上記ポンプユニット１００内の各配管は、各三方弁の弁切り替え制御に伴って、冷媒が通過している状態と冷媒が通過していない状態とに切替えられる。この為、特に吸着式冷凍機に係わる配管に関しては、冷媒が流れている状態の配管は、太線の一点鎖線または太線の二点鎖線で示すものとする。従って、図示の例では、配管５１,５２，５４，５５，５６，５７，５８や分岐管１２１，１２２に、冷媒が流れている状態となっている。尚、一点鎖線、二点鎖線の何れも、２種類ある。
【００３３】
勿論、これは、吸着式冷凍機に係わる配管の場合であり、蒸気圧縮式冷凍機１０と間接外気冷房機２０に係わる配管、すなわち図示の間接外気冷房ユニット８内の配管２３や配管１５等には、基本的に、常に冷媒が循環している。
【００３４】
また、間接外気冷房機２０は、熱交換器４、熱交換器５、送液ポンプ２４、配管２３等を有する。間接外気冷房機２０は、送液ポンプ２４によって配管２３内に冷媒を循環させることで、配管２３を介して熱交換器４と熱交換器５とに冷媒を循環させる。基本的には、この冷媒は、熱交換器４で還気（ＲＡ）を冷却し、これに伴う廃熱を熱交換器５に輸送して外気（０Ａ）へ放熱させる。つまり、冷媒を介して間接的に、還気（ＲＡ）と外気（０Ａ）との熱交換を行うものであり、外気（０Ａ）の温度が還気（ＲＡ）よりも低い環境下であれば、外気（０Ａ）によって還気（ＲＡ）を冷却することができる。
【００３５】
吸着式冷凍機の構成は、上記のように例えば、図示の吸着式ヒートポンプユニット３０とポンプユニット１００と熱交換器１０４、熱交換器１０１等を有する。更に、吸着式冷凍機は、上記蒸気圧縮式冷凍サイクル１０の廃熱を利用して、脱着工程に利用する温水等を生成する為の構成として、図示の熱交換器１０３が設けられている。
【００３６】
すなわち、図示の吸着式冷凍機は、基本的に、配管５１等を介して熱交換器１０４に冷水等を供給するものである。尚、冷水に限らず、何らかの冷媒を用いればよいが、ここでは冷水を例にして説明する。この熱交換器１０４と上記熱交換器４と蒸発器１１とによって、暖気状態の還気（ＲＡ）が順次冷却され冷気状態になり、この冷気が図示の給気（ＳＡ）としてサーバルーム６に供給される。この給気（ＳＡ）は、サーバルーム６内の各サーバ７を冷却し、それによって暖気状態の還気（ＲＡ）となる。
【００３７】
ここで、これら熱交換器１０４と熱交換器４と蒸発器１１とに共通のファンである図示の還気送風機２１が設けられている。還気送風機２１は、サーバルーム６からの還気（ＲＡ）を、熱交換器４→熱交換器１０４→蒸発器１１の順に通過させた後にサーバルーム６へと排出する空気の流れを作り出すファンである。
【００３８】
還気（ＲＡ）は、基本的には、熱交換器４を通過する際に冷却され、続いて熱交換器１０４を通過する際に更に冷却されて、更に蒸発器１１を通過する際に更に冷却されることで、上記給気（ＳＡ）となる。但し、上記の通り、外気温度次第では、例えば熱交換器４で還気（ＲＡ）を冷却できない状況となる場合も有り得る。
【００３９】
また、図示の外気送風機２２は、外気（ＯＡ）を吸入して、熱交換器５→熱交換器１０１→凝縮器１３の順に通過させて図示の排気（ＥＡ）として外部に排出する、という空気の流れを作り出す。熱交換器５内、熱交換器１０１内、凝縮器１３内をそれぞれ通過する冷媒は、外気によって冷却されることになる。換言すれば、冷媒により輸送した熱が、熱交換器５、熱交換器１０１、凝縮器１３で外気へ放熱されることになる。
【００４０】
上記熱交換器１０４に供給される冷媒（冷水等）は、吸着式ヒートポンプユニット３０で吸着・蒸発工程において生成される。吸着式ユニット３０は、２つの槽を有する。つまり、吸着式ユニット３０は、図示の容器Ａと容器Ｃとを含む吸着槽ＡＥと、図示の容器Ｂと容器Ｄとを含む吸着槽ＦＫとを有する。
【００４１】
各吸着槽ＡＥ，ＦＫは、それぞれ、吸着工程と脱着工程とを交互に繰り返すと共に、一方が脱着工程のときには他方は吸着工程となるように制御されている。
【００４２】
ここで、図には示していないが、図示の容器Ａ内と容器Ｂ内には、それぞれ、上記吸着剤が存在している。吸着剤は、例えば熱交換器３１Ａの周囲に設けられている。同様に、吸着剤は、熱交換器３２Ｂの周囲にも設けられている。また、図示のように、容器Ｃと容器Ａとは内部で繋がっている。同様に、容器Ｂと容器Ｄとは内部で繋がっている。
【００４３】
これにより、例えば吸着槽ＡＥを例にすると、吸着工程のときには、容器Ｃ内で蒸発が行われて水蒸気等が生じて、この水蒸気が容器Ａ内で吸着剤に吸着されることになる。また、脱着工程のときには、容器Ａ内では上記吸着工程の際に吸着された水蒸気等が吸着剤から脱着されて気化して、この水蒸気が容器Ｃ内で凝縮されて液化される。この液（水など）が、再び上記吸着工程となったときに蒸発することになる。この様な動作は、吸着槽ＦＫにおいても略同様である。
【００４４】
尚、上記のことから、例えば吸着槽ＡＥを例にすると、吸着工程のときには容器Ｃ内は蒸発状態、容器Ａ内は吸着状態となっており、脱着工程のときには容器Ｃ内は凝縮状態、容器Ａ内は脱着状態となっているものと言うこともできる。
【００４５】
尚、吸着槽ＡＥと吸着槽ＦＫとは、基本的には略同一の構造を有しており、これは吸着式冷凍機の一般的な構成である。
【００４６】
上述したように、吸着槽ＡＥ，ＦＫは、水蒸気等の何らかの冷媒を吸着する吸着剤を有する容器Ａ，Ｂに関しては、吸着状態と脱着状態とを交互に繰り返す。容器Ａ，Ｂは、外部から供給される低温冷媒（冷却水等）または高温冷媒（温水等）によって、吸着状態または脱着状態となる。すなわち、吸着槽ＡＥ，ＦＫは、その容器Ａ，Ｂ内に低温冷媒が供給されているときには吸着状態となり、高温冷媒が供給されているときには脱着状態となる。吸着槽ＡＥ，ＦＫは、吸着状態では低温冷媒によって吸着熱を除去している。
【００４７】
図示の例では、吸着槽ＡＥの容器Ａ内が吸着状態となっており、吸着槽ＦＫの容器Ｂ内が脱着状態となっている。吸着状態では、吸着剤が水蒸気等を吸着することによって吸着熱が生じている。この例では、容器Ａ内の熱交換器３１Ａで上記冷却水等が上記吸着熱を吸収し、この熱が熱交換器１０１に輸送されて、外気（ＯＡ）に放熱されることになる。この状態では、三方弁１２８，１２９に対する弁切替制御によって、図示の配管５４と分岐管１２１、１２２とが実質的に接続された状態となっている。そして、これによって、冷媒（冷却水等）が、配管５４、分岐管１２１，１２２、配管５７を介して、熱交換器１０１と熱交換器３１Ａとを循環する。この冷媒は、上述したように熱交換器１０１において外気によって冷却された後、容器Ａ内の熱交換器３１Ａに供給されることになる。
【００４８】
また、図示の例では、吸着槽ＦＫ内の熱交換器３２Ｂに対しては、熱交換器１０３によって高温状態となった冷媒（温水等）が、供給される。つまり、この状態では、三方弁１３８，１３９に対する弁切替制御によって、図示の配管５５と配管５６とが実質的に接続された状態となっている。そして、これによって、冷媒（温水等）が、配管５５、配管５６を介して、熱交換器１０３と熱交換器３２Ｂとを循環する。この冷媒は、熱交換器１０３において圧縮機１２から送出される高温の冷媒との熱交換によって加熱されることで、高温状態となって吸着槽ＦＫ内の熱交換器３２Ｂに供給される。
【００４９】
また、図示の状態では、三方弁１４８，１４９に対する弁切替制御によって、図示の配管５１と配管５２とが実質的に接続された状態となっている。そして、これによって、冷媒が、配管５１、配管５２を介して、熱交換器１０４と熱交換器３３Ｃとを循環する状態となっている。ここで、容器Ｃ内において冷媒が気化する際の気化熱によって熱交換器３３Ｃ内を流れる冷媒（冷水等）が冷却される。例えば、水が蒸発して水蒸気になる際に周囲の熱を奪い、以って熱交換器３３Ｃ内を流れる冷媒を冷却する。水蒸気は、上記容器Ａ内の吸着剤に吸着される。そして、上記のように熱交換器３３Ｃで冷却されて温度低下した冷媒（冷水等）が、熱交換器１０４に供給されることになる。
【００５０】
また、図示の状態では、三方弁１１８，１１９に対する弁切替制御によって、図示の配管５７と配管５８とが実質的に接続された状態となっている。そして、これによって、冷媒（冷却水等）が、配管５７、配管５８を介して、熱交換器１０１と熱交換器３４Ｄとを循環する構成となっている。ここで、この冷媒は、上記のように熱交換器１０１において外気によって冷却されて熱交換器３４Ｄに供給される。これにより、脱着状態の容器Ｂ内で生成された水蒸気が、熱交換器３４Ｄによって冷却されて復水される。
【００５１】
この様に、図示の例では、吸着槽ＡＥで吸着工程の動作が行われると共に吸着槽ＦＫで脱着工程の動作が行われており、その為の各三方弁の弁切替え制御が、例えば不図示の制御装置等によって行われている。そして、図示していないが、任意のときに、今度は、吸着槽ＦＫで吸着工程の動作を行わせると共に吸着槽ＡＥで脱着工程の動作を行わせる為の各三方弁の弁切替え制御が、不図示の制御装置等によって行われることになる。
【００５２】
これについては図示しないが、概略的には、例えば、三方弁１３８，１３９の弁切替制御によって、配管５５と分岐管６７，６８とが実質的に接続された状態となる。これにより、冷媒（温水等）が、配管５５と分岐管６７，６８と配管５４とを介して、熱交換器１０３と熱交換器３１Ａとを循環することになる。
【００５３】
同様に図示しないが、例えば、三方弁１２８，１２９の弁切替制御によって、分岐管６５と分岐管１２１および分岐管６６と分岐管１２２とが、実質的に接続された状態となる。これにより、冷媒（冷却水等）が、配管５６、分岐管６５，６６、分岐管１２１，１２２、配管５７を介して、熱交換器１０１と熱交換器３２Ｂとを、循環することになる。
【００５４】
上述したように、今度は、吸着槽ＦＫが吸着工程となり、吸着槽ＡＥが脱着工程となる。
【００５５】
また、同様に図示しないが、三方弁１４８，１４９の弁切替制御によって、配管５１と分岐管６１，６４とが実質的に接続された状態となると共に、三方弁１１８，１１９の弁切替制御によって、配管５７と分岐管６２，６３とが実質的に接続された状態となる。これにより、冷媒（冷水等）が、配管５１と分岐管６１，６４と配管５８とを介して、熱交換器１０４と熱交換器３４Ｄとを循環することになる。更に、冷媒（冷却水等）が、配管５７と分岐管６２，６３と配管５２とを介して、熱交換器１０１と熱交換器３３Ｃとを循環することになる。
【００５６】
尚、配管５１上の任意の位置に送液ポンプ１１４が設けられている。同様に、配管５５上の任意の位置に送液ポンプ１１３が設けられている。また、配管５７上の任意の位置に送液ポンプ１１１が設けられている。これら各送液ポンプ１１１、１１３、１１４によって、上記各冷媒の循環動作等が行われる。
【００５７】
尚、上記各三方弁の弁切替制御を行う不図示の制御装置等も存在している。この制御装置は、不図示のＣＰＵ、メモリ等の記憶部、入出力インタフェース等を有している。記憶部に予め記憶された所定のアプリケーションプログラムをＣＰＵが実行することにより、上記各三方弁の弁切替制御等を実現する。
【００５８】
尚、図１０に示す状態では、容器Ａは吸着器、容器Ｄは凝縮器として機能しているものと言える。
【００５９】
上述したように、図１０に示す空気調和装置では、吸着槽を脱着状態とするために、蒸気圧縮式冷凍サイクルの廃熱が利用されている。その一方で、吸着槽で生じる熱を除去する為に、外気が利用されている。すなわち、吸着槽で生じた上記吸着熱などが、冷媒（冷却水等）によって熱交換器１０１等へ輸送され、外気へ放熱されていた。換言すれば、吸着工程の吸着槽の吸着剤等が、外気を利用して冷却されていた。これは、凝縮工程に関しても同様である。
【００６０】
この為、外気温度によって吸着器、凝縮器の放熱量が左右され、冷房能力が変動する場合があった。また、特に夏季等のように外気温度が比較的高い場合、放熱量が少なくなり、吸着熱を十分に除去できなかった。以って、吸着式ヒートポンプユニット３０の冷熱発生量が低下した。
【００６１】
また、吸着器は、凝縮器と比較して、より低い温度が必要である。吸着器は、蒸発工程で冷熱を生成した冷媒（水蒸気等）を吸着させる。そのため、安定した低温度を保つ必要があるとともに、吸着速度を増加させるためには、吸着熱を速やかに放熱し、低温度に保つ必要がある。しかしながら、図１０の構成では、凝縮器として動作している容器Ｄ（凝縮器）に供給する冷媒と同じ冷媒を、吸着器として動作している容器Ａ（吸着器）にも供給していた。すなわち、外気によって吸着器、凝縮器の放熱を行っていた。
【００６２】
また、図１０に示す間接外気冷房器２０は、還気（ＲＡ）よりも外気（ＯＡ）の温度が高くなった場合には停止する。そのため、この場合には、間接外気冷房器２０において冷媒は循環せず、外気（ＯＡ）を用いた熱交換器５は使用されていない。
【００６３】
１つの側面では、本発明の目的は、冷却効率を高めることができる空気調和装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００６４】
一観点によれば、空気調和装置は、冷凍サイクルと、吸着式冷凍機と、第１の熱交換器と、間接外気冷却部と、第１の流路と、第２の流路と、第３の流路と、制御部と、を備える。前記冷凍サイクルは、圧縮機を有し、第１の冷媒が循環する。前記吸着式冷凍機は、吸着工程と脱着工程とを交互に繰り返すユニットを少なくとも一対有する。前記第１の熱交換器は、前記冷凍サイクルにおいて前記圧縮機よりも前記第１の冷媒の上流側に設けられ、第２の冷媒と前記第１の冷媒との熱交換を行う。前記間接外気冷却部は、第３の冷媒と外気との熱交換を行う第２の熱交換器、および、冷却対象からの還気と前記第３の冷媒との熱交換を行う第３の熱交換器、を有する。前記第１の流路は、前記第３の冷媒を前記第２の熱交換器と前記第３の熱交換器とに循環させる。前記第２の流路は、前記第２の冷媒を前記第１の熱交換器と前記吸着工程となっている前記ユニットとに循環させる。前記第３の流路は、前記第２の冷媒を前記第２の熱交換器と前記吸着工程となっている前記ユニットとに循環させる。前記制御部は、前記第２の冷媒を前記第２の流路に循環させる第１のモードと前記第３の冷媒の循環を停止し前記第２の冷媒を前記第３の流路に循環させる第２のモードとを含む複数のモードのうちのいずれかのモードに切替制御する。
【発明の効果】
【００６５】
開示の空気調和装置は、冷却効率を高めることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】第１実施形態に係る空気調和装置を示す構成図である。
【図２】第１実施形態に係る空気調和装置（モードＡ）を示す構成図である。
【図３】第１実施形態に係る空気調和装置（モードＢ）を示す構成図である。
【図４】図２および図３（モードＡおよびＢ）の動作をまとめた表である。
【図５】第１実施形態に係る空気調和装置（第２のモード）を示す構成図である。
【図６】第１実施形態における第１のモードから第２のモードへの切替え条件を示すフローチャートである。
【図７】第２実施形態に係る空気調和装置を示す構成図である。
【図８】第２実施形態に係る空気調和装置（第３のモード）を示す構成図である。
【図９】第２実施形態における第１のモードから第２，第３のモードへの切替え条件を示すフローチャートである。
【図１０】参考技術に係る空気調和装置を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００６７】
以下、実施の形態に係る空気調和装置について説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係る空気調和装置を示す構成図である。
【００６８】
尚、本実施形態に係る空気調和装置および後述する第２実施形態に係る空気調和装置の構成を示す各図面において、上記図１０の構成と略同様の構成には、図１０と同一符号を付してあり、その説明は省略または簡略化するものとする。更に、これら図１等の構成図においても、図１０と同様に、特に吸着式冷凍機に係わる配管に関しては、冷媒が流れている状態の配管は、太線の一点鎖線または太線の二点鎖線で示すものとする。従って、図１に示す例では、配管５１，５２，５４，５５，５６，５７，５８、８４に、冷媒が流れている状態となっている。
【００６９】
図１に示す空気調和装置は、大別して、間接外気冷房ユニット７０と、ポンプユニット９０と、吸着式ヒートポンプユニット３０と、を備える。このうち、吸着式ヒートポンプユニット３０は、図１０に示す吸着式ヒートポンプユニット３０と同じであってよく、よって同一符号‘３０’を付してある。吸着式ユニット３０は、吸着工程と脱着工程とを交互に繰り返す一対のユニットの一例である２つの槽を有する。つまり、吸着式ユニット３０は、図示の容器Ａと容器Ｃとを含む吸着槽ＡＥと、図示の容器Ｂと容器Ｄとを含む吸着槽ＦＫとを有する。尚、空気調和装置全体の冷却能力が１０ｋＷである場合、吸着式ユニット３０の冷却の能力は最大２ｋＷ程度としてもよい。
【００７０】
また、図１０に示す空気調和装置の説明と同様、本実施形態の説明においても、説明を分かり易くするために、特に吸着式冷凍機に係わる各冷媒は、それぞれ、温水等、冷水等、冷却水等と併記する場合があるものとする。また、吸着式冷凍機に係わる各冷媒は、基本的には任意の複数の熱交換器間を、配管等を介して循環するものであり、例えば液体である例を想定して“循環液”と呼ぶ場合もあるものとする。
【００７１】
間接外気冷房ユニット７０とポンプユニット９０は、図１０に示す間接外気冷房ユニット８およびポンプユニット１００とは、多少構成が異なるので、異なる符合を付してある。但し、一部が異なるだけであり、殆どは図１０に示す構成と略同様であるので、同様の構成には同一符号を付してあり、その説明は簡略化／省略する。尚、図１０に示す構成とは異なる構成、すなわち新規の構成には、基本的には８０番台、２００番台、および３００番台の符号を付してある。
【００７２】
図示のように、間接外気冷房ユニット７０内に図示の熱交換器８６が設けられると共に、この熱交換器８６には配管８４が接続されると共に配管１５が接続される。つまり、熱交換器８６は、配管８４内の冷媒と配管１５内の冷媒との熱交換を行うものである。
【００７３】
ここで、配管８４には、熱交換器８６と、吸着状態の容器内の熱交換器（図示の状態では熱交換器３１Ａ）とを循環する第２の冷媒が流れる。すなわち、図示の例では、冷媒（冷却水など）は、配管８４と配管５４を介して、熱交換器８６と熱交換器３１Ａとを循環している。このように、配管８４および配管５４は、第２の冷媒を熱交換器８６（第１の熱交換器）と吸着工程となっている熱交換器３１Ａ（ユニット）とに循環させる第２の流路の一例として機能する。
【００７４】
また、熱交換器８６は、蒸気圧縮式冷凍機１０（冷凍サイクル）の圧縮機１２の前段、すなわち、配管１５を流れる冷媒（第１の冷媒の一例）の上流側に設けられている。これは、蒸発器１１の後段に設けられているとも言えるし、蒸発器１１と圧縮機１２との間に設けられているとも言える。尚、熱交換器８６は、第１の熱交換器の一例であり、第２の冷媒と第１の冷媒との熱交換を行う。
【００７５】
ここで、熱交換器５は、配管２３内の第３の冷媒と外気（ＯＡ）との熱交換を行う第２の熱交換器の一例である。熱交換器４は、冷却対象の一例であるサーバ７（或いはサーバ７を収容する空間であるサーバルーム６）からの還気（ＲＡ）と配管２３内の第３の冷媒との熱交換を行う第３の熱交換器の一例である。間接外気冷房器２０は、熱交換器４，５（第２，第３の熱交換器の一例）を含む間接外気冷却部の一例である。
【００７６】
また、配管２３は、第３の冷媒を熱交換器５と第３の熱交換器４とに循環させる第１の流路の一例である。詳しくは後述するが、配管２３および配管８４の一部と分岐管３０５，３０６と配管５４または５６とは、配管８４内の第２の冷媒を熱交換器５と吸着工程となっているユニット（図１および図２の吸着槽ＡＥ，図３の吸着層ＦＫ）とに循環させる第３の流路の一例である。尚、第３の流路は、第２の冷媒を更に熱交換器５に循環させていることが望ましい。
【００７７】
また、熱交換器１０１は、配管５７内の第４の冷媒と外気（ＯＡ）との熱交換を行う第４の熱交換器の一例である。配管５７、および配管５８または５２は、第４の冷媒を脱着工程となっているユニット（図１および図２の吸着層ＦＫ，図３の吸着層ＡＥ）と熱交換器１０１とに循環させる第４の流路の一例である。
【００７８】
ここで、よく知られているように、冷凍サイクルの一例である蒸気圧縮式冷凍サイクルは、一般的に、圧縮機１２に対しては、液圧縮防止のため、乾き冷媒が供給される。また、圧縮機１２の前段の蒸発器１１は、液相冷媒を蒸発させることにより冷熱を発生させる。従って、一般的に、蒸気圧縮式冷凍サイクルは、蒸発器１１から圧縮機１２までに冷媒を完全に蒸発させる熱交換機構を有するものであり、すなわち、被冷却側の観点では、常に余剰冷熱を生成していることが望ましい。
【００７９】
本実施形態では、この余剰冷熱を利用して吸着器を冷却して温度低下させることにより、吸着効率が向上する。これにより、吸着熱を速やかに放熱させると共に、蒸発による冷熱生成の効率を向上させることができる。
【００８０】
すなわち、上記熱交換器８６において、蒸発器１１の後段且つ圧縮機１２の前段の位置における配管１５内の冷媒によって、配管８４内の冷媒（冷却水等）を冷却させる。そして、当該冷却された冷媒（冷却水等）は、図１に示す状態では、吸着槽ＡＥ内の容器Ａ内に供給されて、その吸着熱を除去することになる。尚、図１に示す状態では、容器Ａが吸着器として動作している。
【００８１】
この様な動作を実現させる為に、図１の例では、上記熱交換器８６や配管８４が設けられていると共に、ポンプユニット９０内の図示の三方弁８１、８２、送液ポンプ８３が設けられている。
【００８２】
ここで、三方弁８１、８２は、図１０の三方弁１２８、１２９の代わりに設けられている。そして、三方弁８１、８２は、三方弁１２８、１２９と同様に、上記分岐管６５，６６と配管５４に接続されている。一方、三方弁１２８、１２９は更に分岐管１２１，１２２に接続されていたが、三方弁８１、８２は上記配管８４に接続されている。尚、送液ポンプ８３は、配管８４上の任意の位置に設けられており、配管８４等に係わる冷媒循環の動力源となっている。
【００８３】
上記構成では、三方弁８１，８２の弁切替制御によって、上記熱交換器８６で冷却された冷媒の供給先が、吸着槽ＡＥ内の熱交換器３１Ａと吸着槽ＦＫ内の熱交換器３２Ｂの何れか一方に切替えられる。冷媒供給先は、そのときに吸着器となっている方である。換言すれば、三方弁８１，８２等の弁切替制御によって、上記配管８４等に係わる冷媒（冷却水等）の流路が、図１や図２に示す状態と、図３に示す状態とに交互に切替えられる。
【００８４】
図１や図２の状態では、冷媒（冷却水等）の流路は、配管８４、配管５４を介して、熱交換器８６と熱交換器３１Ａとを循環するものとなる。一方、図３の状態では、冷媒（冷却水等）の流路は、配管８４、分岐管６５，６６、配管５６を介して、熱交換器８６と熱交換器３２Ｂとを循環するものとなる。
【００８５】
ここで、図１の構成に関して、吸着式ヒートポンプユニット３０を構成する２つの吸着槽ＡＥ，ＦＫの状態と、それに応じたポンプユニット９０内の各三方弁の弁切替制御に伴う各冷媒の流路の切替制御について、図２、図３を参照して説明する。
【００８６】
ここでは、ポンプユニット９０内の各配管に冷媒が流れている状態か否かを、図１よりも更に分かり易く示す為に、図２、図３においては、図１で用いた太線の一点鎖線や太線の二点鎖線などに加えて、更に、細線の一点鎖線や細線の二点鎖線を用いるものとする。つまり、図２、図３においては、太線の鎖線で示す管に冷媒が流れており、細線の鎖線で示す管には冷媒は流れていないことを示している。
【００８７】
ここで、ある説明の仕方としては、ポンプユニット９０内の各三方弁は、何れも、その一方は間接外気冷房ユニット７０内の構成に固定的に接続されており、他方はその三方弁に接続している太線と細線の何れか一方の管に切替え接続するものであると言える。
【００８８】
すなわち、例えば三方弁１１８，１１９は、その一方は配管５７に固定的に接続されており、これは熱交換器１０１に固定的に接続されているとも言える。これにより、図２、図３の何れにおいても、配管５７は太線の二点鎖線で示しており、常に冷媒が流れることが示されている。一方、三方弁１１８，１１９の他方は、例えば図２においては太線で示す配管５８と細線で示す分岐管６２，６３とに接続しており、これら配管５８と分岐管６２，６３の何れか一方に接続する。
【００８９】
つまり、三方弁１１８，１１９は、熱交換器１０１で外気によって冷却された冷媒（冷却水等）を、図２では太線で示す配管５８と細線で示す分岐管６２、６３とのうち何れか一方に循環させる。換言すれば、三方弁１１８，１１９は、熱交換器１０１で外気によって冷却された冷媒（冷却水等）を、容器Ｄ内の熱交換器３４Ｄと容器Ｃ内の熱交換器３３Ｃの何れか一方に供給させる。特に説明しないが、他の三方弁についてもこれと略同様のことを太線と細線の鎖線で示している。
【００９０】
尚、上記図２または図３の状態とする各三方弁の弁切替制御は、制御部２００等が行う。尚、これは、モード切替制御と見做してもよい。すなわち、弁切替制御は、各三方弁の弁切替え制御によって図２に示す状態のモードＡと、図３に示す状態のモードＢとにモードを交互に切替える制御と見做しても構わない。
【００９１】
尚、図２、図３に示す例では、モードＡは、吸着槽ＡＥが吸着工程で吸着槽ＦＫが脱着工程のモード、モードＢは、吸着槽ＡＥが脱着工程で吸着槽ＦＫが吸着工程のモードと言える。また、後述するように、モードＡとモードＢとを、定周期でまたは所定の条件に基づいて交互に切替えていくようにしてもよい。また、各三方弁の弁切替え制御に関して、図２は、図１と同じ状態である。
【００９２】
制御部２００は、入力部２０１、出力部２０２、および演算部２０３を有する。出力部２０２は、上記各三方弁８１、８２、１１８，１１９，１３８，１３９，１４８，１４９と図示しない通信線で接続されている。
【００９３】
図２に示す上記モードＡの状態では、上記の通り、吸着槽ＦＫが脱着工程、吸着槽ＡＥが吸着工程となっている。つまり、図示のように、吸着槽ＦＫにおいては、吸着剤がある容器Ｂ内の熱交換器３２Ｂに、高温の冷媒（温水等）が供給されることによって脱着反応が生じている。それによって生じた水蒸気等が、容器Ｄ内で凝縮されて復水される。尚、このとき、容器Ｄ内の熱交換器３４Ｄには、熱交換器１０１で外気によって冷却された冷媒が、供給されている。
【００９４】
一方、上記モードＡの状態では、吸着槽ＡＥにおいては、容器Ｃ内で冷媒の蒸発（水等の蒸発）が生じていると共に、容器Ａ内にある吸着剤がこの蒸発冷媒（水蒸気等）を吸着している。尚、このとき、容器Ａ内の熱交換器３１Ａには、熱交換器８６で冷却された冷媒（冷却水等）が供給されており、吸着熱を速やかに放熱し、低温度に保つことができる。また、尚、上記蒸発によって熱が奪われることで、熱交換器３３Ｃ内の冷媒（冷水等）が冷却されて、この冷媒が熱交換器１０４に供給される。つまり、蒸発に伴う気化熱によって冷却された冷水等が、熱交換器１０４に供給される。
【００９５】
そして、任意のときに各三方弁の弁切替え制御を行うことで、図２の状態から図３の状態へと切り替わる。すなわち、上記モードＢの状態へと切り替わる。
【００９６】
図３に示すモードＢの状態では、吸着式ヒートポンプユニット３０の各吸着槽の工程が、図２の状態とは逆になる。すなわち、図３に示す状態では、吸着槽ＡＥが脱着工程、吸着槽ＦＫが吸着工程となっている。つまり、図示のように、吸着槽ＡＥにおいては、吸着剤がある容器Ａ内では、熱交換器３１Ａに温水等が供給されることによってその周囲の吸着剤に脱着反応が生じており、それによって生じた水蒸気等が、容器Ｃ内で凝縮されて復水される。尚、このとき、容器Ｃ内の熱交換器３３Ｃには、熱交換器１０１で外気によって冷却された冷媒（冷却水等）が供給されている。
【００９７】
一方、吸着槽ＦＫにおいては、容器Ｄ内で水等が蒸発していると共に、容器Ｂ内にある吸着剤がこの水蒸気を吸着している。尚、このとき、容器Ｂ内の熱交換器３２Ｂには、熱交換器８６で冷却された冷媒（冷却水等）が供給されており、吸着熱を速やかに放熱し、低温度に保つことができる。また、尚、上記蒸発によって熱が奪われることで、熱交換器３４Ｄ内の冷媒（冷水等）が冷却されて、この冷媒が熱交換器１０４に供給される。つまり、蒸発に伴う気化熱によって冷却された冷水等を、熱交換器１０４に供給する。
【００９８】
演算部２０３は、例えば不図示のＣＰＵ、メモリ等の記憶部等を有している。記憶部には予め所定のアプリケーションプログラムが記憶されており、ＣＰＵがこのアプリケーションプログラムを実行することにより、例えば図２から図３への切り替え、もしくは図３から図２への切り替えの為の各三方弁の弁切替制御を行う。
【００９９】
演算部２０３は、出力部２０２を介して、上記各三方弁８１、８２、１１８，１１９，１３８，１３９，１４８，１４９等に対して、所定の弁切替指示信号を送信する。これにより、その弁切替を実現させ、以って例えば図２から図３への切り替え、または図３から図２への切り替えを実現させる。各三方弁は、例えば、図２の状態で弁切替指示信号を受けたら図３の状態へと切り替え、図３の状態で弁切替指示信号を受けたら図２の状態へと切り替える。上記弁切替指示信号の送信タイミングについては、後述する条件を満たすとき或いは演算部２０３内蔵のタイマー等によって決定される。
【０１００】
図４は、上記図２および図３の動作をまとめた表である。尚、図４に示す動作(Ａ)は図２に示すモードＡの状態に相当し、動作（Ｂ）は図３に示すモードＢの状態に相当する。また、図４の図示の内容や以下の説明では、上記のように吸着式冷凍機に係わる各冷媒を“循環液”と記す例を用いるものとする。
【０１０１】
図４に示すように、まず、熱交換器１０１は、循環液（冷却水等）を外気で冷却する熱交換器である。換言すれば、熱交換器１０１は、凝縮工程等による熱を外気へ放熱する為の熱交換器である。外気によって冷却された循環液（冷却水等）は、動作（Ａ）では吸着槽ＦＫの容器Ｄ内の熱交換器３４Ｄに供給され、動作（Ｂ）では吸着槽ＡＥの容器Ｃ内の熱交換器３３Ｃに供給される。このときの各容器Ｄ，Ｃ内の反応は、凝縮であり、“脱着されて気化した冷媒（水蒸気など）を、循環液（冷却水）で冷却し、凝縮させて液化する”ものである。
【０１０２】
また、熱交換器８６は、循環液（冷却水等）で蒸気圧縮式冷凍機の余剰冷熱を回収するための熱交換器である。この循環液（冷却水等）は、動作（Ａ）では吸着槽ＡＥの容器Ａ内の熱交換器３１Ａに供給され、動作（Ｂ）では吸着槽ＦＫの容器Ｂ内の熱交換器３２Ｂに供給される。このときの各容器Ａ，Ｂ内の反応は吸着反応であり、つまり“循環液（冷却水等）で吸着剤を冷却し、蒸発工程で生じた蒸気を吸着剤に吸着させる”ものである。
【０１０３】
また、熱交換器１０３は、循環液（温水等）で蒸気圧縮式冷凍機の高温廃熱を回収するための熱交換器である。この循環液（温水等）は、動作（Ａ）では吸着槽ＦＫの容器Ｂ内の熱交換器３２Ｂに供給され、動作（Ｂ）では吸着槽ＡＥの容器Ａ内の熱交換器３１Ａに供給される。このときの各容器Ａ，Ｂ内の反応は、脱着反応であり、つまり“循環液（温水等）で吸着剤を加熱することで、吸着剤から冷媒を脱着して気化させる”ものである。
【０１０４】
また、熱交換器１０４は、循環液（冷水等）で還気（ＲＡ）を冷却するための熱交換器である。循環液（冷水等）が、動作（Ａ）では吸着槽ＡＥの容器Ｃ内の熱交換器３３Ｃに供給され、動作（Ｂ）では吸着槽ＦＫの容器Ｄ内の熱交換器３４Ｄに供給され、容器Ｃ，Ｄ内で気化熱によって冷却されて冷水等となって、熱交換器１０４に供給される。このときの各容器Ｃ，Ｄ内の反応は、蒸発であり、“冷媒液を蒸発させて気化する”ものである。
【０１０５】
本実施形態では、空気調和装置が上述の熱交換器８６を備えることで、下記の効果が得られる。
【０１０６】
吸着熱を除去するために、外気と比較して温度が安定している“蒸気圧縮式冷凍機の余剰冷熱”を利用するので、安定した冷熱量が取り出せると共に、外気温度が高い場合にも冷熱を取り出すことができる。外気温度が比較的高い場合でも問題なく吸着熱を除去すること等ができ、吸着器を低温度にすることができる。また、上記の通り、外気利用の場合に比べて、余剰冷熱利用の場合は、吸着剤をより低温にすることができ、吸着効率を向上させることができ、以って蒸発効率も向上させることができる。更に、余剰冷熱を利用していることから、吸着熱冷却のための冷熱生成動力を必要とせず、冷房効率または冷却効率が向上する。
【０１０７】
上記弁切替指示信号の送信タイミングは、演算部２０３内蔵のタイマー等によって決定されるようにしてもよい。すなわち、予め所定時間がセットされているタイマーがタイムアップする毎に、演算部２０３は上記弁切替指示信号を送信すると共にタイマーをリセット・再起動する。
【０１０８】
但し、蒸気圧縮式冷凍サイクルは、外気温度により発生熱量が大きく変動する。この為、その廃熱を利用して冷熱を生成する吸着式ヒートポンプユニット３０は、その影響を受けて、生成冷熱量が変動する。この為、上記のように一定間隔で切替えると、脱着工程における冷媒の脱着が不完全のまま吸着工程に切り替わる場合が有り得る。この場合、吸着剤の利用効率が低下し、以って冷却能力が悪化する。
【０１０９】
そこで、ポンプユニット９０内には図示の温度計Ｔ１３が設けられている。温度計Ｔ１３は、上記熱交換器１０３を通過後の冷媒（温水等）の温度を計測する。つまり、温度計Ｔ１３は、蒸気圧縮式冷凍サイクルの廃熱によって加熱された冷媒（温水等）の温度Ｔｈを計測する。換言すれば、温度計Ｔ１３は、吸着剤から冷媒を脱着させる為の冷媒（温水等）の温度Ｔｈを計測する。
【０１１０】
温度計Ｔ１３による上記冷媒温度計測値Ｔｈは、上記入力部２０１を介して演算部２０３に入力される。演算部２０３は、上述のように一定間隔で切替えを行うのではなく、温水等の温度計測値Ｔｈが、予め設定される所定の閾値を超えた場合に、上記弁切替指示信号を各三方弁８１，８２，１１８，１１９，１３８，１３９，１４８，１４９に送信してもよい。
【０１１１】
吸着剤からの脱着が完了すると脱着熱を必要としなくなる為、上記計測対象の冷媒（温水等）の温度が上昇していく。この点に着目して、演算部２０３は、上記計測対象の冷媒の温度が上昇して所定の閾値と超えた場合に、吸着剤からの脱着が完了した状態であると見做して、上記弁切替指示信号を各三方弁に送信する。これによって、図２から図３、あるいは図３から図２の状態への切り替えが行われることになる。尚、閾値の値は、例えば予め行う実験結果などに基づいて適宜決定すればよい。
【０１１２】
このように、温度計Ｔ１３を用いることで、脱着工程において冷媒の脱着が不完全のまま吸着工程に切り替わる事態を防止できる。不完全脱着を防止できるので、吸着剤の利用効率が悪化し以って冷却能力が悪化することを、防止できる。
【０１１３】
温度計Ｔ１３以外には、外気（ＯＡ）の温度を測定する温度計Ｔ１、還気（ＲＡ）の温度を測定する温度計Ｔ２、間接外気冷房機２０の配管２３において熱交換器５の前段および後段に設けられた温度計Ｔ３，Ｔ４などが配置されている。
【０１１４】
その他、配管５４において熱交換器３１Ａの前段および後段に設けられた温度計Ｔ５，Ｔ６、並びに、配管５８において熱交換器３４Ｄの前段および後段に設けられた温度計Ｔ７，Ｔ８がある。また、配管５２において熱交換器３３Ｃの前段および後段に設けられた温度計Ｔ９，Ｔ１０、並びに、配管５６において熱交換器３２Ｂの前段および後段に設けられた温度計Ｔ１１，Ｔ１２がある。また、配管５７において熱交換器１０１の前段および後段に設けられた温度計Ｔ１４，Ｔ１５がある。
【０１１５】
流量計としては、間接外気冷房機２０の配管２３において熱交換器５の前段に設けられた流量計Ｆ１、配管８４において三方弁８１の前段に設けられた流量計Ｆ２などがある。その他、配管５７において熱交換器１０１の前段に設けられた流量計Ｆ３、配管５２において熱交換器３３Ｃの後段に設けられた流量計Ｆ４などもある。
【０１１６】
ここで、上述した図１等の構成・制御では、上記の通り、蒸気圧縮式冷凍サイクルの余剰冷熱を利用して吸着熱を除去することを特徴の１つとする。しかしながら、脱着状態から吸着状態への切替直後は、放熱量を多く必要とし、余剰冷熱では冷却が不十分となる場合があり得る。すなわち、上記切替直後の吸着剤は、比較的高温の状態となっており、これを低温度の吸着状態に切替える為には、大熱量を放熱することになる。しかしながら、上記余剰冷熱は、外気に比べれば温度は低いが熱量的には小さい為、放熱に時間が掛かる。この為、熱交換器１０４に供給する冷熱を速やかに得ることが困難となる可能性がある。
【０１１７】
ポンプユニット９０は、配管８４の途中に設けられた三方弁３０１，３０４を有する。三方弁３０１，３０４は、上記のように配管８４上において例えば熱交換器８６の前段に設けられ、図示の分岐管３０５，３０６に接続されている。分岐管３０５、３０６は、配管２３にも接続されている。分岐管３０５、３０６の配管２３に対する接続位置は、例えば図示のように、熱交換器５を挟んだ２つの位置である。
【０１１８】
上記構成により、三方弁３０１、３０４の弁切替制御を行うことで、制御部２００は、第１のモードと第２のモードとを含む複数のモードのうちのいずれかのモードに切替制御する。制御部２００は、第１のモードでは、第２の冷媒を配管８４等（第２の流路）に循環させ、第２のモードでは、配管２３内の第３の冷媒の循環を停止し第２の冷媒を分岐管３０５，３０６、配管２３等（第３の流路）に循環させる。
【０１１９】
尚、吸着式ヒートポンプユニット３０における冷媒供給先は、三方弁８１、８２の弁切替制御によって切替える。つまり、吸着槽ＡＥ（その熱交換器３１Ａ），吸着槽ＦＫ（その熱交換器３２Ｂ）の何れか一方に、冷媒を供給する。
【０１２０】
以下、吸着槽ＡＥが吸着工程のときを例にして、図５に示す第２のモードについて説明する。
【０１２１】
図５に示すように、三方弁３０１、３０４は、実質的に配管５４に接続されている。これにより、配管８４、配管２３を介して、熱交換器８６と熱交換器５とに冷媒（冷却水等）が循環する状態となる。つまり、配管８４における冷媒が、熱交換器５に供給され外気ＯＡ）により冷却されるとともに、熱交換器８６において冷凍機の余剰冷熱を用いて冷却される。尚、上記のとおり、配管２３における熱交換器４と熱交換器５との間の冷媒の循環は停止される。
【０１２２】
これによって、そのときの外気温度にもよるが、基本的には、吸着器を安定的により低い温度とすることができる。また、図１のような余剰冷熱利用のみの場合に比べれば、外気温度の近傍の温度まではより早く温度低下させることができる。これによって、吸着剤の冷媒吸着効率を向上させることができ、以って蒸発工程の効率も向上させることができ、以って冷熱生成効率を向上させることができる。
【０１２３】
尚、吸着槽ＦＫが吸着工程である場合の動作については、特に図示・説明しないが、概略的には、三方弁３０１、３０４以外の各三方弁の弁切替制御は図３と略同様であり、三方弁３０１、３０４の弁切替制御に関しては上述した吸着槽ＡＥが吸着工程である場合における弁切替制御と同様であると考えてよい。
【０１２４】
図６は、第１実施形態における第１のモードから第２のモードへの切替え条件を示すフローチャートである。
【０１２５】
まず、制御部２００は、入力部２０１を介して温度計Ｔ１〜Ｔ１３や流量計Ｆ１〜Ｆ４の測定値を取り込む（ステップＳ１１）。
【０１２６】
そして、温度計Ｔ１による外気（ＯＡ）の測定温度（例えば３５℃）が、温度計Ｔ２による還気（ＲＡ）の測定温度（例えば３２℃）以上になった場合（ステップＳ１２がＹｅｓ）、制御部２００は、ステップＳ１５の処理を行う。すなわち、制御部２００は、間接外気冷房機２０の動作を停止し、吸着式ユニット３０が熱交換器５を使用するように流路を切替える（ステップＳ１５）。つまり、三方弁３０１，３０４の流路を切替えて配管８４における冷媒が、分岐管３０５，３０６および三方弁３０２，３０３を介して配管２３に流され、図１に示す第１のモードが図５に示す第２のモードに切替えられる。
【０１２７】
これにより、配管８４における冷媒は、熱交換器８６のみならず、熱交換器５によっても冷却される。なお、三方向弁３０１，３０４は、熱交換器８６を挟むように位置し、第２のモードにおいて、配管８４における冷媒が熱交換器８６に冷却されず熱交換器５のみに冷却されるようにしてもよい。
【０１２８】
温度計Ｔ１による外気（ＯＡ）の測定温度が、温度計Ｔ２による還気（ＲＡ）の測定温度以上になっていない場合（ステップＳ１２がＮｏ）、制御部２００は、ステップＳ１３の処理を行う。すなわち、制御部２００は、第１のモードで間接外気冷房器２０を用いた場合の冷却量Ｑｒと、吸着式ユニット３０が熱交換器５を使用した場合の冷却能力増加量Ｑａとを算出する。そして、制御部２００は、間接外気冷房気２０を停止して第２の冷媒を第３の流路（分岐管３０５，３０６等）に循環させた場合の冷却能力が、間接外気冷房機２０を用いた場合の冷却能力を上回った場合に、第１のモードを第２のモードに切替制御する。これにより、一例ではあるが、吸着式ユニット３０の放熱効率を４５％向上させることで、空気調和装置全体の冷却性能を２０％向上させることもできる。
【０１２９】
冷却量Ｑｒは、配管２３における温度計Ｔ３，Ｔ４および流量計Ｆ１の測定値から算出することができる。また、冷却能力増加量Ｑａは、配管５４における温度計Ｔ５，Ｔ６および流量計Ｆ２の測定値と、配管２３における上記測定値から算出することができる。
【０１３０】
冷却量Ｑｒが冷却能力増加量Ｑａ未満である場合（ステップＳ１４がＹｅｓ）、制御部２００は、上述のステップＳ１５の処理を行う。一方、冷却量Ｑｒが冷却能力増加量Ｑａ未満でない場合（ステップＳ１４がＮｏ）、制御部２００は、再度、上記の温度および流量の取込み（ステップＳ１１）を行う。
【０１３１】
尚、第２のモードから第１のモードへの切替えは、図６に示す条件と逆の条件、すなわち、外気（ＯＡ）の温度が還気（ＲＡ）の温度以上でない場合で且つ冷却量Ｑｒが冷却増加量Ｑａ未満でない場合に戻すとよい。
【０１３２】
また、ステップＳ１４の条件は適宜変更することも可能である。例えば、冷却能力増加量Ｑａが冷却量Ｑｒよりも所定数以上の差をもって上回った場合を条件にするなど、条件は適宜変更可能である。
【０１３３】
尚、本実施形態では、還気送風機２１が、直列に配置された、熱交換器１０４と熱交換器４と蒸発器１１とに還気（ＲＡ）を送風するが、複数の還気送風機２１の各々が、熱交換器１０４と熱交換器４と蒸発器１１とに還気（ＲＡ）を送風してもよい。
【０１３４】
同様に、外気送風機２２は、直列に配置された、熱交換器５と熱交換器１０１と凝縮器１３とに外気（ＯＡ）を送風するが、複数の外気送風機２２の各々が、熱交換器５と熱交換器１０１と凝縮器１３とに外気（ＯＡ）を送風してもよい。
【０１３５】
以上説明した第１実施形態では、蒸気圧縮式冷凍機（冷凍サイクルの一例）１０は、圧縮機１２を有し、第１の冷媒が循環する。吸着式ヒートポンプユニット（吸着式冷凍機の一例）３０は、吸着工程と脱着工程とを交互に繰り返す吸着層ＡＥ，ＦＫ（ユニットの一例）を少なくとも一対有する。熱交換器（第１の熱交換器の一例）８６は、蒸気圧縮式冷凍機１０において圧縮機１２よりも第１の冷媒の上流側に設けられ、第２の冷媒と第１の冷媒との熱交換を行う。間接外気冷房機（間接外気冷却部の一例）２０は、第３の冷媒と外気（ＯＡ）との熱交換を行わせる熱交換器（第２の熱交換器）５、および、冷却対象からの還気（ＲＡ）と第３の冷媒との熱交換を行う熱交換器（第３の熱交換器）４、を有する。配管（第１の流路の一例）２３は、第３の冷媒を熱交換器５と熱交換器４とに循環させる。第２の流路の一例である配管８４，５４または５６は、第２の冷媒を熱交換器８６と吸着工程となっているユニットとに循環させる。第３の流路の一例である、分岐管３０５，３０６、配管２３，８４の一部、および配管８４，５４または５６は、第２の冷媒を熱交換器５と吸着工程となっているユニットとに循環させる。制御部２００は、第２の冷媒を第２の流路に循環させる第１のモードと第３の冷媒の循環を停止し第２の冷媒を第３の流路に循環させる第２のモードとを含む複数のモードのうちのいずれかのモードに切替制御する。
【０１３６】
そのため、熱交換器８６の余剰冷熱によって吸着式ヒートポンプユニット３０の吸着熱を除去することができる。更には、外気（ＯＡ）と還気（ＲＡ）との熱交換を停止した状態で、吸着式ヒートポンプユニット３０の吸着熱を熱交換器５における外気によって除去することもできる。
【０１３７】
よって、本実施形態によれば、冷却効率を高めることができる。
また、本実施形態では、第３の流路の一例である、分岐管３０５，３０６、配管２３，８４の一部、および配管８４，５４または５６は、第２の冷媒を更に熱交換器８６に循環させている。そのため、吸着式ヒートポンプユニット３０の吸着熱を熱交換器５および熱交換器の両方によって除去することができる。したがって、冷却効率を更に高めることができる。
【０１３８】
また、本実施形態では、制御部２００は、配管２３における第３の冷媒の循環を停止し第２の冷媒を第３の流路に循環させた場合の冷却能力（冷却増加量Ｑａ）と、第３の冷媒を配管２３（第１の流路）に循環させた場合の冷却能力Ｑｒとを算出する。また、制御部２００は、冷却増加量Ｑａと冷却能力Ｑｒとに基づいて（例えば、冷却増加量Ｑａが冷却能力Ｑｒを上回った場合）、第１のモードから第２のモードに切替制御する。そのため、第１のモードと第２のモードとの切替を確実に行うことができる。したがって、冷却効率を更に高めることができる。
【０１３９】
＜第２実施形態＞
図７は、第２実施形態に係る空気調和装置を示す構成図である。
【０１４０】
本実施形態は、熱交換器（第２の熱交換器の一例）５と熱交換器（第４の熱交換器の一例）１０１との間で流路を切替えることに関して第１実施形態と相違し、その他は第１実施形態と同一とすることができる。そのため、説明を適宜省略する。
【０１４１】
配管２３において、熱交換器５の前段である、温度計Ｔ３と熱交換器５との間には、三方弁４０１が配置されている。また、配管２３において、熱交換器５の後段である、熱交換器５と温度計Ｔ４との間には、三方弁４０２が配置されている。
【０１４２】
配管５７において、熱交換器１０１の前段である、温度計Ｔ１４と熱交換器１０１との間には、三方弁４０３が配置されている。また、配管５７において、熱交換器１０１の後段である、熱交換器１０１と温度計Ｔ１５との間には、三方弁４０４が配置されている。
【０１４３】
図８に示すように、三方弁４０１，４０２は、熱交換器５を通る配管２３の流路を、分岐管４０５，４０６を介して、熱交換器１０１を通る流路（第５の流路の一例）に切替える。その逆に、三方弁４０３，４０４は、熱交換器１０１を通る配管５７の流路を、分岐管４０７，４０８を介して、熱交換器５を通る流路（第６の流路の一例）に切替える。図８に示す状態が第３のモードである。
【０１４４】
尚、上述のように、熱交換器１０１は、配管５７内の第４の冷媒と外気（ＯＡ）との熱交換を行う第４の熱交換器の一例である。また、配管５７および配管５８または５２は、第４の冷媒を脱着工程となっているユニット（図７の吸着層ＦＫ）と熱交換器１０１とに循環させる第４の流路の一例である。そして、制御部２００は、上述の第１のモードおよび第２のモードにおいて、第４の冷媒を第４の流路に循環させている。
【０１４５】
本実施形態では、制御部２００は、第３のモードでは、配管８４内の第２の冷媒を分岐管４０５，４０６等の第５の流路に循環させ、配管５７内の第４の冷媒を分岐管４０７，４０８等の第６の流路に循環させる。
【０１４６】
図９は、第２実施形態における第１のモードから第２，第３のモードへの切替え条件を示すフローチャートである。
【０１４７】
図９に示すステップＳ２１〜２５は、第１実施形態の図６に示すステップＳ１１〜１５と同様であるため、説明を省略する。
【０１４８】
ステップＳ２５において流路を切替えた後、制御部２００は、配管２３である第１の流路における第３の冷媒の温度（温度計Ｔ３）が、配管５７等である第４の流路における第４の冷媒の温度（温度計Ｔ１４）を上回るか否か検出する。
【０１４９】
温度計Ｔ３による測定温度が温度計Ｔ１４における測定温度を上回らない場合（ステップＳ２６がＮｏ）、制御部２００は、流路を維持する。すなわち、図７に示すように、制御部２００は、配管２３内の第２の冷媒が配管２３および熱交換器５である第３の流路に流れ、配管５７内の第４の冷媒が配管５７および熱交換器１０１である第４の流路に流れるように維持する（ステップＳ２８）。
【０１５０】
一方、温度計Ｔ３による測定温度が温度計Ｔ１４における測定温度を上回る場合（ステップＳ２６がＹｅｓ）、制御部２００は、流路を切替える。すなわち、図８に示すように、制御部２００は、配管２３内の第２の冷媒が配管２３および熱交換器１０１である第５の流路に流れ、配管５７内の第４の冷媒が配管５７および熱交換器５である第６の流路に流れるように切替える（ステップＳ２７）。
【０１５１】
尚、第５の流路や第６の流路への冷媒の切替えは、一部の冷媒のみとしてもよい。すなわち、制御部２００は、分岐管４０５〜４０８を介して、配管２３内の第２の冷媒を熱交換器１０１及び熱交換器５の両方に一部ずつ流し、配管５７内の第４の冷媒を熱交換器１０１及び熱交換器５の両方に一部ずつ流すようにしてもよい。
【０１５２】
また、ステップＳ２６の条件は適宜変更することも可能である。例えば、温度計Ｔ３による測定温度が温度計Ｔ１４による測定温度よりも所定数以上の差をもって上回った場合を条件にするなど、条件は適宜変更可能である。
【０１５３】
以上説明した第２実施形態では、第１実施形態と同様の構成については同様の効果、すなわち、冷却効率を高めることができるという効果を得られる。
【０１５４】
また、本実施形態では、熱交換器（第４の熱交換器）１０１は、配管５７内の第４の冷媒と外気（ＯＡ）との熱交換を行う。第４の流路の一例である配管５７，５８または５２は、第４の冷媒を脱着工程となっているユニット（図７および図８に示す吸着層ＦＫ）と熱交換器１０１とに循環させる。第５の流路の一例である分岐管４０５，４０６等は、配管８４内の第２の冷媒を吸着工程となっているユニット（図７および図８に示す吸着層ＡＥ）と熱交換器１０１とに循環させる。第６の流路の一例である分岐管４０７，４０８等は、配管５７内の第４の冷媒を脱着工程となっているユニット（図７および図８に示す吸着層ＦＫ）と熱交換器５とに循環させる。制御部２００は、第１のモードおよび第２のモードでは、第４の冷媒を配管５７等の第４の流路に循環させる。また、制御部２００は、第３のモードでは、配管８４内の第２の冷媒を第５の流路（分岐管４０５，４０６等）に循環させ配管５７内の第４の冷媒を第６の流路（分岐管４０７，４０８等）に循環させる。
【符号の説明】
【０１５５】
４      熱交換器
５      熱交換器
６      サーバルーム
７      サーバ
１０      蒸気圧縮式冷凍機
１１      蒸発器
１２      圧縮機
１３      凝縮器
１４      膨張弁
１５      配管
２０      間接外気冷房機
２１      還気送風機
２２      外気送風機
２３      配管
２４      送液ポンプ
３０      吸着式ヒートポンプユニット
３１Ａ      熱交換器
３２Ｂ      熱交換器
３３Ｃ      熱交換器
３４Ｄ      熱交換器
５１，５２，５４〜５８      配管
６１〜６８      分岐管
７０      間接外気冷房ユニット
８１      三方弁
８２      三方弁
８３      送液ポンプ
８４      配管
８６      熱交換器
９０      ポンプユニット
１０１      熱交換器
１０３      熱交換器
１０４      熱交換器
１１１      送液ポンプ
１１３      送液ポンプ
１１４      送液ポンプ
１１８      三方弁
１１９      三方弁
１３８      三方弁
１３９      三方弁
１４８      三方弁
１４９      三方弁
２００      制御部
２０１      入力部
２０２      出力部
２０３      演算部
３０１〜３０４      三方弁
３０５，３０６      分岐管
４０１〜４０４      三方弁
４０５〜４０８      分岐管
Ａ      容器
Ｂ      容器
Ｃ      容器
Ｄ      容器
ＡＥ      吸着層
Ｆ１〜Ｆ４      流量計
ＦＫ      吸着槽
ＯＡ      外気
ＲＡ      還気
Ｔ１〜Ｔ１５      温度計
【図１】
2015048986.tif 000003
【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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