(57)【要約】【課題】空調制御システム及び空調制御方法において、省エネルギ化を実現すること。【解決手段】電子機器１４の排気面１４ｙからでた冷却風Cを電子機器１４の吸気面１４ｘに戻す流路２４と、流路２４に設けられたダンパ１７と、冷却風Cの実温度Tcaを測定する温度測定部３３と、冷却風Cの実湿度Hcaを測定する湿度測定部３２と、実温度Tcaと実湿度Hcaに応じて目標温度r1と目標湿度r2を変更する目標値変更部３４と、実温度Tcaと実湿度Hcaの各々の将来の予測値y1、y2とを予測することにより、予測温度y1が目標温度r1に近づき、かつ予測湿度y2が目標湿度r2に近づくようにダンパ１７の開度uを制御する制御部３０とを有し、目標値変更部３４が、実温度Tcaと実湿度Hcaとが互いに逆の方向に増減するように、目標温度r1と目標湿度r2とを設定する空調制御システムによる。【選択図】図４
2015162097.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却風を吸気する吸気面と、前記冷却風を排気する排気面とを備えた電子機器と、
前記排気面から排気された前記冷却風を前記吸気面に戻す流路と、
前記流路に設けられ、開度が調節可能なダンパと、
前記吸気面における前記冷却風の実温度を測定する温度測定部と、
前記吸気面における前記冷却風の実湿度を測定する湿度測定部と、
前記実温度の値に応じて該実温度の目標温度を変更し、かつ、前記実湿度の値に応じて該実湿度の目標湿度を変更する目標値変更部と、
前記実温度の将来の予測温度と、前記実湿度の将来の予測湿度とを予測することにより、前記予測温度が前記目標温度に近づき、かつ前記予測湿度が前記目標湿度に近づくように、前記ダンパの前記開度を制御する制御部とを有し、
前記目標値変更部が、前記実温度と前記実湿度とが互いに逆の方向に増減するように、前記目標温度と前記目標湿度とを設定することを特徴とする空調制御システム。
【請求項２】
前記目標値変更部は、前記目標温度と前記目標湿度の各々を互いに逆の増減方向に変更することを特徴とする請求項１に記載の空調制御システム。
【請求項３】
前記目標値変更部は、
予め設定された下限温度よりも前記実温度が低い場合には、前記目標温度を前記下限温度に変更し、
予め設定された上限温度よりも前記実温度が高い場合には、前記目標温度を前記上限温度に変更し、
予め設定された下限湿度よりも前記実湿度が低い場合には、前記目標湿度を前記下限湿度に変更し、
予め設定された上限湿度よりも前記実湿度が高い場合には、前記目標湿度を前記上限湿度に変更することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の空調制御システム。
【請求項４】
前記目標値変更部は、
予め設定された下限温度と上限温度との間に前記実温度がある場合には、前記上限温度よりも前記下限温度に近い温度に前記目標温度を変更することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の空調制御システム。
【請求項５】
温度測定部が、電子機器の吸気面から吸気される冷却風の実温度を測定する処理と、
湿度測定部が、前記冷却風の実湿度を測定する処理と、
目標値変更部が、前記実温度の値に応じて該実温度の目標温度を変更し、かつ、前記実湿度の値に応じて該実湿度の目標湿度を変更する処理と、
制御部が、前記実温度の将来の予測温度と、前記実湿度の将来の予測湿度とを予測することにより、前記予測温度が前記目標温度に近づき、かつ前記予測湿度が前記目標湿度に近づくように、前記電子機器の排気面から排気された前記冷却風を前記吸気面に戻す流路に設けられたダンパの開度を調節する処理とを有し、
前記目標温度と前記目標湿度とを変更する処理において、前記目標値変更部が、前記実温度と前記実湿度とが互いに逆の方向に増減するように、前記目標温度と前記目標湿度とを設定することを特徴とする空調制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空調制御システム及び空調制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
データセンタにおいては、サーバ等の複数の電子機器にジョブが分配され、各電子機器においてジョブが実行される。電子機器にはCPU(Central Processing Unit)等の発熱部品が設けられているが、大量のジョブを処理するとCPU温度も上昇し、電子機器が故障したりその性能が低下したりする。
【０００３】
このようなCPU温度の上昇を防止するために、データセンタには電子機器を冷却するための機構が設けられる。なかでも冷却風として外気を取り込むモジュール型データセンタは、外気を冷却するための熱交換器がないため、省エネルギ化に有効である。
【０００４】
モジュール型データセンタにおいては、電子機器の排気面から排気された暖かな冷却風を再び電子機器の吸気面側に戻すことで、冬季等において電子機器が過剰冷却になるのを防止することができる。また、このように電子機器の吸気面に暖かな冷却風を供給することで、吸気面側の湿度も調整することができる。
【０００５】
但し、モジュール型データセンタには、省エネルギ化を更に推し進めるという点で改善の余地がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−９２２９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
空調制御システム及び空調制御方法において、省エネルギ化を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下の開示の一観点によれば、冷却風を吸気する吸気面と、前記冷却風を排気する排気面とを備えた電子機器と、前記排気面から排気された前記冷却風を前記吸気面に戻す流路と、前記流路に設けられ、開度が調節可能なダンパと、前記吸気面における前記冷却風の実温度を測定する温度測定部と、前記吸気面における前記冷却風の実湿度を測定する湿度測定部と、前記実温度の値に応じて該実温度の目標温度を変更し、かつ、前記実湿度の値に応じて該実湿度の目標湿度を変更する目標値変更部と、前記実温度の将来の予測温度と、前記実湿度の将来の予測湿度とを予測することにより、前記予測温度が前記目標温度に近づき、かつ前記予測湿度が前記目標湿度に近づくように、前記ダンパの前記開度を制御する制御部とを有し、前記目標値変更部が、前記実温度と前記実湿度とが互いに逆の方向に増減するように、前記目標温度と前記目標湿度とを設定する空調制御システムが提供される。
【０００９】
また、その開示の別の観点によれば、温度測定部が、電子機器の吸気面から吸気される冷却風の実温度を測定する処理と、湿度測定部が、前記冷却風の実湿度を測定する処理と、目標値変更部が、前記実温度の値に応じて該実温度の目標温度を変更し、かつ、前記実湿度の値に応じて該実湿度の目標湿度を変更する処理と、制御部が、前記実温度の将来の予測温度と、前記実湿度の将来の予測湿度とを予測することにより、前記予測温度が前記目標温度に近づき、かつ前記予測湿度が前記目標湿度に近づくように、前記電子機器の排気面から排気された前記冷却風を前記吸気面に戻す流路に設けられたダンパの開度を調節する処理とを有し、前記目標温度と前記目標湿度とを変更する処理において、前記目標値変更部が、前記実温度と前記実湿度とが互いに逆の方向に増減するように、前記目標温度と前記目標湿度とを設定する空調制御方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
以下の開示によれば、電子機器の排気で冷却風の実温度と実湿度を変更するときに、実温度と実湿度の増減方向が逆になるように目標温度と目標湿度を設定するため、排気用のダンパの開度を調節するのが容易となり、ダンパのハンチング現象を防止できる。その結果、ダンパの駆動電力を低減でき、省エネルギ化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、検討に使用したデータセンタの模式上面図である。
【図２】図２は、検討に使用したデータセンタの模式側面図である。
【図３】図３（ａ）は、図１のデータセンタにおいて、ダンパの制御を開始してからの経過時間と実湿度との関係を調査して得られたグラフであり、図３（ｂ）は、図１のデータセンタにおいて、ダンパの制御を開始してからの経過時間と、ダンパの開度との関係を調査して得られたグラフである。
【図４】図４は、本実施形態に係る空調制御システムの機能ブロック図である。
【図５】図５は、本実施形態に係る空調制御方法について示すフローチャートである。
【図６】図６（ａ）は、制御を開始してからの経過時間とダンパの開度との関係を示す本実施形態に係るグラフであり、図６（ｂ）は、経過時間と吸気面における冷却風の実温度との関係を示す本実施形態に係るグラフであり、図６（ｃ）は、経過時間と吸気面における冷却風の実湿度との関係を示す本実施形態に係るグラフである。
【図７】図７は、本実施形態に係る目標値変更部における目標温度と目標湿度の変更方法について示すフローチャート（その１）である。
【図８】図８は、本実施形態に係る目標値変更部における目標温度と目標湿度の変更方法について示すフローチャート（その２）である。
【図９】図９は、本実施形態に係る目標値変更部における目標温度と目標湿度の変更方法について示すフローチャート（その３）である。
【図１０】図１０（ａ）は、本実施形態においてダンパの制御を開始してからの経過時間と吸気面における冷却風の実温度との関係を調査して得られたグラフであり、図１０（ｂ）は、本実施形態において経過時間と吸気面における冷却風の実湿度との関係を調査して得られたグラフであり、図１０（ｃ）は、本実施形態において経過時間とダンパの開度との関係を調査して得られたグラフである。
【図１１】図１１（ａ）は、本実施形態においてダンパの制御を開始してからの経過時間と、吸気面における冷却風の実湿度との関係を調査して得られたグラフであり、図１１（ｂ）は、経過時間とダンパの開度との関係を調査して得られたグラフである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本実施形態の説明に先立ち、本願発明者が検討した事項について説明する。
【００１３】
図１は、その検討に使用したデータセンタの模式上面図である。
【００１４】
このデータセンタ１は、冷却風として外気を取り込むモジュール型データセンタであって、直方体形状のコンテナ１０を有する。
【００１５】
そのコンテナ１０内には、ファンユニット１２と、サーバ等の電子機器１４を収容した複数のラック１３とが設けられている。
【００１６】
コンテナ１０の相互に対向する二つの面のうちの一方には吸気口１０ａが設けられており、他方には排気口１０ｂが設けられている。
【００１７】
ファンユニット１２は複数のファン１２ａを備えており、各ファン１２ａが回転することにより、吸気口１０ａからコンテナ１０内に外気が取り込まれ、その外気から冷却風Cが生成される。
【００１８】
冷却風Cは、各電子機器１４を冷却した後、前述の排気口１０ｂから排出される。
【００１９】
更に、ファンユニット１２と吸気口１０ａとの間には、気化式冷却装置１６が設けられる。
【００２０】
気化式冷却装置１６は、水分を含んだ不図示のエレメントに外気を当てることで外気よりも温度が低いエアーDを生成し、そのエアーDをファンユニット１２に供給する。また、エレメントの水分によってエアーDの湿度は外気よりも高められる。
【００２１】
このように温度と湿度とが外気のそれらとは異なるエアーDを用いることで、冷却風Cの温度と湿度の調節の幅を広げることができる。
【００２２】
なお、場合によっては気化式冷却装置１６は省いてもよい。
【００２３】
図２は、このデータセンタ１の模式側面図である。
【００２４】
なお、図２において、図１で説明したのと同じ要素には図１におけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。
【００２５】
図２に示すように、各電子機器１４は吸気面１４ｘと排気面１４ｙとを有する。冷却風Cは、吸気面１４ｘから各電子機器１４に吸気された後、排気面１４ｙから排気される。
【００２６】
また、冷却ユニット１２とラック１３との間の空間はコールドアイル２２として供せられ、ラック１３と排気口１０ｂとの間の空間はホットアイル２３として供せられる。
【００２７】
前述のコールドアイル２２の上には仕切り板１５が設けられている。そして、この仕切り板１５と、ラック１３の上面と、コンテナ１０の天井面とにより流路２４が画定される。
【００２８】
これにより、各電子機器１４から排出された暖かな冷却風Cの一部が流路２４を通って各電子機器１４の吸気面１４ｙに戻ることになる。
【００２９】
その流路２４の端部には、開度が調節可能なダンパ１７が設けられる。開度の定義は特に限定されない。以下では、鉛直方向からのダンパ１７の傾斜角θがとり得る範囲を０°〜θmaxとし、この範囲を０％〜１００％に対応させることで、傾斜角θを開度uに対応させる。
【００３０】
そして、ダンパ１７の開度uを調節することにより、流路２４を通る暖かな冷却風Cの流量を調節して、吸気面１４ｘに供給される冷却風Cの温度と湿度とを調節することができる。
【００３１】
例えば、ダンパ１７の開度uを大きくすれば、流路２４から吸気面１４ｘにより多くの暖かな冷却風Cが供給されるので、吸気面１４ｘにおける冷却風Cの温度を上昇させることができる。
【００３２】
また、温度と湿度とは負の相関を持つため、これにより吸気面１４ｘにおける冷却風Cの湿度を下降させることもできる。
【００３３】
一方、吸気面１４ｘにおける冷却風Cの温度を下降させたり、その冷却風Cの湿度を上昇させたりするには、上記とは逆にダンパ１７の開度uを小さくすればよい。
【００３４】
次に、ダンパ１７の開度uの調節方法について考える。
【００３５】
電子機器１４には、吸気面１４ｘから吸気される冷却風Cの実温度Tcaと実湿度Hcaについて許容範囲が定められていることがある。
【００３６】
以下では、その許容範囲における温度の上限と下限をそれぞれTmax0、Tmin0と表す。また、その許容範囲における湿度の上限と下限をそれぞれHmax0、Hmin0と表す。
【００３７】
実温度Tcaと実湿度Hcaを上記の許容範囲内に収めるには、Tmin0＜Tca＜Tmax0、Hmin0＜Hca＜Hmax0となるように、ダンパ１７の開度uを調節すればよいことになる。
【００３８】
そして、この例では、実温度Tcaのみを制御する温度制御モードと、実湿度Hcaのみを制御する湿度制御モードの二つを切り替えることにより、ダンパ１７の開度uを調節する。
【００３９】
ここで、温度制御モードは、実温度TcaがTmin0＜Tca＜Tmax0となるようにダンパ１７の開度uを調節するモードである。このモードでは、実温度Tcaが目標温度になるようにPIDコントローラがダンパ１７の開度uを制御し、PIDコントローラは実湿度Hcaの制御を行わない。
【００４０】
一方、湿度制御モードは、実湿度HcaがHmin0＜Hca＜Hmax0となるようにダンパ１７の開度uを調節するモードである。このモードでは、実湿度Hcaが目標湿度になるようにPIDコントローラがダンパ１７の開度uを制御し、PIDコントローラは実温度Tcaの制御を行わない。
【００４１】
これら二つのモードのどちらを選択するかは、実温度Tcaと実湿度Hcaに基づいて決められる。例えば、実温度Tcaが許容範囲から外れそうになった場合には、実温度Tcaの制御を優先するために、前述の温度制御モードが選択される。また、実湿度Hcaが許容範囲から外れそうになった場合には、実湿度Hcaの制御を優先するために、前述の湿度制御モードが選択される。
【００４２】
このように温度制御モードと湿度制御モードとを選択することで、実温度Tcaと実湿度Hcaを前述の許容範囲内に収めることは可能となる。
【００４３】
しかし、本願発明者の調査によれば、この方法では以下のような不都合が生じることが明らかとなった。
【００４４】
図３（ａ）は、ダンパ１７の制御を開始してからの経過時間と、吸気面１４ｘにおける冷却風Cの実湿度Hcaとの関係を調査して得られたグラフである。
【００４５】
また、図３（ｂ）は、ダンパ１７の制御を開始してからの経過時間と、ダンパ１７の開度uとの関係を調査して得られたグラフである。
【００４６】
図３（ｂ）に示すように、この制御方法ではダンパ１７の開度uが大きく変動してしまっている。そして、これが原因で図３（ａ）に示すように実湿度Hcaが大きく振動するハンチング現象が起きている。
【００４７】
このハンチング現象が生じた原因は、前述の温度制御モードと湿度制御モードとを切り替えることにより開度uを調節したためと考えられる。
【００４８】
ハンチング現象によってこのようにダンパ１７の開度uが大きく変化したのでは、ダンパ１７を駆動する電力が無駄に消費されてしまい、データセンタ１の省エネルギ化を実現するのが難しくなってしまう。
【００４９】
（第１実施形態）
本実施形態では、図１及び図２に示したデータセンタ１を以下のようにして制御する。
【００５０】
図４は、データセンタ１の空調を制御するための本実施形態に係る空調制御システムの機能ブロック図である。
【００５１】
なお、図４において、図１や図２で説明したのと同じ要素にはこれらの図におけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。
【００５２】
図４に示すように、空調制御システム１００は、パラメータ設定部３１、湿度測定部３２、温度測定部３３、及び制御部３０を有する。
【００５３】
パラメータ設定部３１は、ダンパ１７の開度を制御するときに用いる各種の制御パラメータを記憶する。
【００５４】
湿度測定部３２は、電子機器１４の吸気面１４ｘ（図２参照）における冷却風Cの実湿度Hcaを測定し、その測定結果を制御部３０に伝送する。
【００５５】
そして、温度測定部３３は、電子機器１４の吸気面１４ｘにおける冷却風Cの実温度Tcaを測定し、その測定結果を制御部３０に伝送する。
【００５６】
湿度測定部３２の個数は特に限定されない。複数の湿度測定部３２により測定された湿度の最大値を実湿度Hcaとして制御部３０に伝送してもよい。同様に、複数の温度測定部３３により測定された温度の最大値を実温度Tcaとして制御部３０に伝送してもよい。
【００５７】
一方、制御部３０は、例えばマイクロコンピュータ、FPGA(Field Programmable Gate Array)、及びPLC(Programmable Logic Controller)のいずれかであり、目標値変更部３４とモデル予測部３５とを有する。
【００５８】
なお、ラック１３の特定の電子機器１４に専用プログラムを読み込ませることにより、その電子機器１４を制御部３０として使用してもよい。
【００５９】
目標値変更部３４は、吸気面１４ｘにおける冷却風Cの目標温度r1と目標湿度r2を設定すると共に、実温度Tcaと実湿度Hcaのそれぞれの値に応じて目標温度r1と目標湿度r2を変更し、これらの値r1、r2をモデル予測部４５に出力する。目標温度r1と目標湿度r2の変更の仕方については後述する。
【００６０】
なお、以下では、目標温度r1と目標湿度r2を以下の式（１）のようにベクトル表記することもある。
【００６１】
【数１】
2015162097.tif 000003
また、モデル予測部３５は、予測モデル４４、補正部４５、コスト関数４６、最適化部４７、及び操作量記憶部４８を有する。
【００６２】
これらのうち、予測モデル４４は、ダンパ１７の開度uに基づいて、実温度Tcaの将来の予測温度
【００６３】
【数２】
2015162097.tif 000004
と、実湿度Hcaの予測温度
【００６４】
【数３】
2015162097.tif 000005
とを予測する。
【００６５】
なお、以下では、上記の予測温度と予測湿度とを次の式（２）のようにベクトル表記することもある。
【００６６】
【数４】
2015162097.tif 000006
また、補正部４５は、この予測値
【００６７】
【数５】
2015162097.tif 000007
を補正することにより、この予測値が吸気面１４ｘにおける冷却風Cの実際の温度と湿度に近づくようにする。
【００６８】
そして、コスト関数４６は、予測値
【００６９】
【数６】
2015162097.tif 000008
と目標値rとの差分を重み付けしてなる関数であり、その形については後述する。
【００７０】
更に、最適化部４７は、現在から将来にわたる所定の時間範囲について、後述の制約条件を満たし、かつコスト関数４６の値Jを最小とするダンパ１７の開度の操作量Δuを算出し、この操作量Δuを制御信号記憶部４８とダンパ１７に出力する。
【００７１】
そして、操作量記憶部４８は、ダンパ１７の開度の過去の操作量Δuを記憶し、その操作量Δuを予測モデル４４に出力する。
【００７２】
次に、本実施形態に係る空調制御方法について説明する。
【００７３】
図５は、本実施形態に係る空調制御方法について示すフローチャートである。
【００７４】
このフローチャートは、制御部３０により所定の制御周期Δtで実行される。制御周期Δtは、このフローチャートを実行する周期を表す整数であって、例えば１秒である。
【００７５】
まず、ステップS11において、吸気面１４ｘにおける冷却風Cの実温度Tcaと実湿度Hcaとを制御部３０が取得する。これらのうち、実温度Tcaは、前述の温度測定部３３から制御部３０が取得する。そして、実湿度Hcaは、前述の湿度測定部３２から制御部３０が取得する。
【００７６】
次いで、ステップS12に移り、制御部３０がパラメータ設定部３１から各種の制御パラメータを取得する。
【００７７】
その制御パラメータには、例えば、実温度Tcaと実湿度Hcaの各々の許容範囲が含まれる。許容範囲は特に限定されないが、以下では実温度Tcaの下限温度Tmin0を１０℃とし、上限温度Tmax0を３５℃とする。また、実湿度Hcaの下限湿度Hmin0を１０％とし、上限湿度Hmax0を８５％とする。
【００７８】
次に、ステップS13に移り、目標値変更部３４が、実温度Tcaと実湿度Hcaのそれぞれの値に応じて目標温度r1と目標湿度r2を変更する。変更の仕方については後で詳述する。
【００７９】
その後、ステップS14に移る。
【００８０】
ステップS14においては、モデル予測部３５が、実温度Tcaの将来の予測温度
【００８１】
【数７】
2015162097.tif 000009
と実湿度Hcaの将来の予測湿度
【００８２】
【数８】
2015162097.tif 000010
とを予測することにより、実温度Tcaが前述の目標温度r1に近づき、かつ実湿度Hcaが目標湿度r2に近づくようにダンパ１７の開度を制御する。この制御は、以下のように予測モデルを用いて行われる。
【００８３】
この予測モデルの一般式は、次の式（３）、（４）で表される。
【００８４】
【数９】
2015162097.tif 000011
【００８５】
【数１０】
2015162097.tif 000012
式（３）が温度の予測モデルであり、式（４）が湿度の予測モデルであって、いずれの予測モデルにも時点kが含まれる。時点kは、制御部３０が図５のフローチャートを実行するのが何回目であるのかを示す整数である。よって、式（３）、（４）は、時点kにおけるダンパの開度u(ｋ)に基づいて、将来のk+1時点の温度y1や湿度y2を求める式ということになる。
【００８６】
なお、式（３）と式（４）とをまとめてベクトル表記すると次の式（５）のようになる。
【００８７】
【数１１】
2015162097.tif 000013
更に、関数f1、f2を関数fとしてまとめると、式（５）は次の式（６）のようにも書ける。
【００８８】
【数１２】
2015162097.tif 000014
本実施形態では、式（６）の一般式を次の式（７）、（８）のように具体化する。
【００８９】
【数１３】
2015162097.tif 000015
【００９０】
【数１４】
2015162097.tif 000016
式（７）、（８）におけるx(k)は、k時点における状態変数であり、n次元（nは自然数）のベクトルである。また、Aはn×nの行列、Buはn次元ベクトル、Cはn次元ベクトルである。
【００９１】
なお、A、Bu、Cの各々の成分の値は、将来の冷却風Cの実温度と実湿度の予測値
【００９２】
【数１５】
2015162097.tif 000017
を最も良く近似するように、実験データによりシステム同定により求め得る。システム同定の方法としては、例えば、予測誤差法や部分空間同定法がある。
【００９３】
また、冷却風Cの実温度と実湿度の動的特性を表現する物理モデルの微分方程式が導出できる場合は、その微分方程式をテーラー展開して線形化することによってもA、Bu、Cの各々の成分の値を求め得る。
【００９４】
更に、nは、温度の予測モデルの次数nd1と、むだ時間dt1、dt2と、湿度の予測モデルの次数nd2とで定まり、n=nd1+dt1+nd2+dt2なることが知られている。この理由については、後述の参考例において説明する。
【００９５】
なお、むだ時間dt1は、ダンパ１７の開度に対する吸気面１４ｘにおける冷却風Cの温度のむだ時間である。そして、むだ時間dt2は、ダンパ１７の開度に対する吸気面１４ｘにおける冷却風Cの湿度のむだ時間である。本実施形態では、むだ時間dt1、dt2の各々を四捨五入して整数値とし、それらの値を１秒とする。
【００９６】
また、上記では状態空間モデルを用いたが、モデルの表現方法は、重回帰式モデルであってもよいし、マップ関数のようなデータであってもよい。
【００９７】
次に、補正部４５が、次の式（９）に基づいて、k+1時点における温度と湿度の予測値
【００９８】
【数１６】
2015162097.tif 000018
を補正し、補正後の予測値y(k+1|k)を算出する。
【００９９】
【数１７】
2015162097.tif 000019
但し、
【０１００】
【数１８】
2015162097.tif 000020
であり、y1は補正後の温度を示し、y2は補正後の湿度を示す。
【０１０１】
更に、
【０１０２】
【数１９】
2015162097.tif 000021
であって、Tca(k)とHca(k)はそれぞれステップS11で取得したk時点における温度と湿度である。
【０１０３】
式（９）とこれ以降の式では、p時点の変数αをq時点の情報で算出する場合にα(p|q)と書く。
【０１０４】
式（９）の右辺第１項の
【０１０５】
【数２０】
2015162097.tif 000022
は、補正前の冷却風Cの温度と湿度のk+1時点での予測値である。
【０１０６】
そして、式（９）の右辺第２項は補正項である。その補正項におけるy(k|k-1)は、k時点における吸気面１４ｘでの冷却風Cの温度と湿度の予測値である。
【０１０７】
k時点においては実際の値がyreal(k)−y(k|k-1)だけ予測値から乖離していたので、yreal(k)−y(k|k-1)を式（９）の右辺に加えることで、k+１時点において予測値が実際の値から乖離するのを防止できる。
【０１０８】
なお、場合によってはこのような補正を省略してもよい。
【０１０９】
ここで、将来区間pを導入する。将来区間pとは、現在から冷却風Cの温度と湿度とを予測する将来までの時間を表す整数である。以下では将来区間pを例えば１００とする。
【０１１０】
そして、ダンパ１７の開度の変化量Δuを次の式（１２）で定義する。
【０１１１】
【数２１】
2015162097.tif 000023
式（１２）において、iは、将来区間pをp個に等分するインデックスである。
【０１１２】
式（１２）から理解されるように、変化量Δu(k+i|k)は、k+i時点におけるダンパ１７の開度u(k+i|k)と、k+iよりも一つ前のk+i-１時点におけるダンパ１７の開度u(k+i-1|k)で定義される。
【０１１３】
また、式（１２）における各開度u(k)としては、操作量記憶部４８に記憶されているものを使用し得る。
【０１１４】
なお、ダンパ１７の開度は制御部３０が操作するものであるため、以下では変化量Δuのことを操作量Δuと呼ぶ場合もある。
【０１１５】
式（１２）のインデックスiを用いると、前述の式（７）〜（９）は、それぞれ次の式（１３）〜（１５）のように表現できる。
【０１１６】
【数２２】
2015162097.tif 000024
【０１１７】
【数２３】
2015162097.tif 000025
【０１１８】
【数２４】
2015162097.tif 000026
次に、各パラメータの許容範囲を以下の式（１６）〜（１９）のように定義する。
【０１１９】
【数２５】
2015162097.tif 000027
【０１２０】
【数２６】
2015162097.tif 000028
【０１２１】
【数２７】
2015162097.tif 000029
【０１２２】
【数２８】
2015162097.tif 000030
式（１６）は、吸気面１４ｘにおける冷却風Cの温度y1の許容範囲を定めたものである。
【０１２３】
同様に、式（１７）は、吸気面１４ｘにおける冷却風Cの温度y2の許容範囲を定めたものである。
【０１２４】
式（１８）は、ダンパ１７の操作量Δuの許容範囲を定めたものである。その許容範囲の最小値Δuminと最大値Δumaxは、一回の操作でダンパ１７の開度を変化させ得る限界値である。
【０１２５】
そして、式（１９）は、ダンパ１７の開度uそのものの許容範囲を定めたものであり、uminはその許容範囲の下限値を示し、umaxはその上限値を示す。
【０１２６】
各パラメータy1、y2、Δu、uは、それぞれ式（１６）〜（１９）の制約条件を受けることになる。
【０１２７】
また、上記の制約条件の他に、本実施形態では操作量Δuに対して更に次の式（２０）の制約条件を課す。
【０１２８】
【数２９】
2015162097.tif 000031
式（２０）は、k+m時点以降において操作量Δuが０になることを示す。これは、将来区間の終点において初めて操作量Δuが０になるのではなく、終点に向かって徐々に操作量Δuを０に近づけていくべきとの考えによる。
【０１２９】
また、mの値は特に限定されないが、この例ではmは１とする。
【０１３０】
次に、最適化部４７が、次の式（２１）で表されるコスト関数４６を呼び出す。
【０１３１】
【数３０】
2015162097.tif 000032
式（２１）において、Qは、重みを表す２×２の行列である。また、RΔu、Ruは重みを示すスカラである。
【０１３２】
式（２１）の右辺第一項は、予測温度y1と目標温度r1との差（y1−r1）と、予測湿度y2と目標湿度r2との差（y2−r2）とを重み付けしてなる。当該第一項は、制御対象である温度y1と湿度y2をそれらの目標値r1、r2に近づける操作であり、行列Qはその操作の重み、すなわち目標値追従パラメータである。
【０１３３】
式（２１）の右辺第二項は、操作量uの変化量Δuを０に近づける操作であり、RΔuはその操作の重み、すなわち操作量低減パラメータである。RΔuが小さいと操作量Δuは大きく、RΔuが大きいと操作量Δuは小さくなる。
【０１３４】
式（２１）の右辺第三項は、ダンパ１７の開度uを目標の開度utargetに近づける操作である。本実施形態ではutargetを０とする。Ruは開度を目標の開度utargetに近づける操作の重み、すなわち操作量変動幅パラメータである。
【０１３５】
これらの制御パラメータQ、RΔu、Ruは、前述のパラメータ設定部３１に格納されており、前述のステップS12において予めモデル予測部３５が取得している。
【０１３６】
そして、最適化部４７が、次の式（２２）に基づいて、このコスト関数４６の値Jを最小にする操作量Δuの入力列を算出する。
【０１３７】
【数３１】
2015162097.tif 000033
次に、式（２２）で求まった最適入力列
【０１３８】
【数３２】
2015162097.tif 000034
の先頭要素Δuopt(k|k)を最適化部４７が抽出する。
【０１３９】
更に、最適化部４７は、k時点におけるダンパ１７の開度u(k)を次の式（２３）から算出する。
【０１４０】
【数３３】
2015162097.tif 000035
コスト関数４６を最小にする最適化ソルバーは、遺伝的アルゴリズム（GA: Genetic Algorithm）や粒子群最適化（PSO： Particle Swarm Optimization：）等の近似解を探索するメタヒューリスティックな数値解法を用いることもできる。但し、この例では２次計画問題を解くための逐次２次計画法（SQP: Sequential Quadratic Programming）を用いた。
【０１４１】
以上でステップS14を終了する。
【０１４２】
この後は、ステップS15に移り、制御部３０がダンパ１７の開度を制御するための制御信号を生成し、ダンパ１７の開度を式（２３）のu(k)にする。
【０１４３】
以上により、本実施形態に係る空調制御方法の基本ステップを終了する。
【０１４４】
図６（ａ）〜（ｃ）は、このような空調制御方法でデータセンタ１を制御したときの結果の一例を示すグラフである。
【０１４５】
図６（ａ）は、制御を開始してからの経過時間とダンパ１７の開度との関係を示すグラフである。
【０１４６】
また、図６（ｂ）は、経過時間と吸気面１４ｘにおける冷却風の実温度Tcaとの関係を示すグラフである。
【０１４７】
そして、図６（ｃ）は、経過時間と吸気面１４ｘにおける冷却風の実湿度Hcaとの関係を示すグラフである。
【０１４８】
図６（ｂ）、（ｃ）に示すように、実温度Tcaと実湿度Hcaは、それらの予測値と略一致している。
【０１４９】
次に、目標値変更部３４における目標温度r1と目標湿度r2の変更方法について説明する。
【０１５０】
本実施形態では、目標温度r1と目標湿度r2を一定の値に固定するのではなく、実温度Tcaと実湿度Hcaのそれぞれの値に応じて以下のように動的に変更する。
【０１５１】
図７〜図９は、目標値変更部３４における目標温度r1と目標湿度r2の変更方法について示すフローチャートである。
【０１５２】
なお、この例で使用する記号の意味を以下に再掲する。
【０１５３】
r1:目標温度
r2:目標湿度
Tmax0:上限温度
Tmin0:下限温度
Hmax0:上限湿度
Hmin0:下限湿度
また、実温度が各限界値Tmax0、Tmin0に近づきすぎると、実温度がこれらの限界値を超えてしまうおそれがあるので、この例では以下のように限界値Tmax0、Tmin0にマージンを持たせたものを新たな限界値Tmax、Tminとして採用する。
【０１５４】
Tmax＝Tmax0−mT
Tmin＝Tmin0＋mT
但し、mTはマージンを見込んだ正の値であり、この例ではmT＝１とする。
【０１５５】
湿度についてもこれと同じ理由で次の新たな限界値Hmax、Hminを採用する。
【０１５６】
Hmax＝Hmax0−mH
Hmin＝Hmin0＋mH
ここで、mHはマージンを見込んだ正の値であり、この例ではmH＝１とする。
【０１５７】
また、目標値変更部３４における目標温度r1の変更の最小単位をdTとし、目標温度r1をdTずつ増減させる。
【０１５８】
同様に、目標値変更部３４における目標湿度r2の変更の最小単位をdHとし、目標湿度r2をdHずつ増減させる。
【０１５９】
この例ではdT＝dH＝５とする。
【０１６０】
まず、図７のステップS21において、実温度Tcaが上限温度Tmaxよりも高いか否かを判断する。
【０１６１】
ここで、実温度Tcaは上限温度Tmaxよりも高い（YES）と判断された場合には、ステップS22に移り実温度Tcaを下降させる。
【０１６２】
実温度Tcaを下降させるには、実温度Tcaよりも低い温度に目標温度r1を変更すればよく、この例ではr1＝Tmaxとする。
【０１６３】
また、このように実温度Tcaを下降させるのとは逆に、実湿度Hcaが上昇するように目標湿度r2を変更する。この例では、r2＝Hca＋dHとすることで実湿度Hcaを上昇させる。
【０１６４】
実温度Tcaと実湿度Hcaとは負の相関関係を有する。よって、このように実温度Tcaを下降させたいときに逆に目標湿度r2を上昇させることで、実温度Tcaの下降と共に実湿度Hcaが目標湿度r2に自動的に近づく。これにより、ダンパ１７の開度の調節により実温度Tcaと実湿度Hcaの各々を目標温度r1と目標湿度r2に近づけるのが容易となる。
【０１６５】
次に、ステップS23に移り、ステップS22で変更した目標湿度r2が許容範囲内にあることを確認するため、目標湿度r2が上限湿度Hmaxよりも大きいかどうかを判断する。
【０１６６】
ここで、目標湿度r2は上限湿度Hmaxよりも大きい（YES）と判断された場合にはステップS24に移る。
【０１６７】
ステップS24においてはr2＝Hmaxとすることで、目標湿度r2を許容範囲内に収める。
【０１６８】
一方、ステップS23において、目標湿度r2は上限湿度Hmaxよりも大きくない（NO）と判断された場合には処理を終了する。
【０１６９】
次に、前述のステップS21でNOと判断された場合について説明する。
【０１７０】
この場合はステップS25に移り、実温度Tcaが下限温度Tminよりも低いか否かを判断する。
【０１７１】
ここで、実温度Tcaは下限温度Tminよりも低い（YES）と判断された場合には、ステップS26に移り実温度Tcaを上昇させる。
【０１７２】
実温度Tcaを上昇させるには、実温度Tcaよりも高い温度に目標温度r1を変更すればよく、この例ではr1＝Tminとする。
【０１７３】
また、このように実温度Tcaを上昇させるのとは逆に、実湿度Hcaが下降するように目標湿度r2を変更する。この例では、r2＝Hca−dHとすることで実湿度Hcaを下降させる。
【０１７４】
このように実温度Tcaと実湿度Hcaとを互いに逆の方向に増減させることで、前述のステップS22と同様の理由により、ダンパ１７の開度の調節により実温度Tcaと実湿度Hcaの各々を目標温度r1と目標湿度r2に近づけるのが容易となる。
【０１７５】
次に、ステップS27に移り、ステップS26で変更した目標湿度r2が許容範囲内にあることを確認するため、目標湿度r2が下限湿度Hminよりも小さいかどうかを判断する。
【０１７６】
ここで、目標湿度r2は下限湿度Hminよりも小さい（YES）と判断された場合にはステップS28に移る。
【０１７７】
ステップS28においてはr2＝Hminとすることで、目標湿度r2を許容範囲内に収める。
【０１７８】
一方、ステップS27において、目標湿度r2は上限湿度Hminよりも小さくない（NO）と判断された場合には処理を終了する。
【０１７９】
次に、ステップS25においてNOと判断された場合について説明する。
【０１８０】
この場合はステップS29のサブルーチンAに移る。
【０１８１】
図８は、サブルーチンAにおける処理内容を示すフローチャートである。
【０１８２】
まず、ステップS31において、実湿度Hcaが上限湿度Hmaxよりも高いか否かを判断する。
【０１８３】
ここで、実湿度Hcaは上限湿度Hmaxよりも高い（YES）と判断された場合には、ステップS32に移り実湿度Hcaを下降させる。
【０１８４】
実湿度Hcaを下降させるには、実湿度Hcaよりも低い湿度に目標湿度r2を変更すればよく、この例ではr2＝Hmaxとする。
【０１８５】
また、このように実湿度Hcaを下降させるのとは逆に、実温度Tcaが上昇するように目標温度r1を変更する。この例では、r1＝Tca＋dTとすることで実温度Tcaを上昇させる。
【０１８６】
前述のように実温度Tcaと実湿度Hcaとは負の相関関係を有する。よって、このように実湿度Hcaを下降させたいときに逆に目標温度r1を上昇させることで、実湿度Hcaの下降と共に実温度Tcaが目標温度r1に自動的に近づく。これにより、ダンパ１７の開度の調節によって実温度Tcaと実湿度Hcaの各々を目標温度r1と目標湿度r2に近づけるのが容易となる。
【０１８７】
次に、ステップS33に移り、ステップS32で変更した目標温度r1が許容範囲内にあることを確認するため、目標温度r1が上限温度Tmaxよりも大きいかどうかを判断する。
【０１８８】
ここで、目標温度r1は上限温度Tmaxよりも大きい（YES）と判断された場合にはステップS34に移る。
【０１８９】
ステップS34においてはr1＝Tmaxとすることで、目標温度r1を許容範囲内に収める。
【０１９０】
一方、ステップS33において、目標温度r1は上限温度Tmaxよりも大きくない（NO）と判断された場合には処理を終了する。
【０１９１】
次に、前述のステップS31でNOと判断された場合について説明する。
【０１９２】
この場合はステップS35に移り、実湿度Hcaが下限湿度Hminよりも低いか否かを判断する。
【０１９３】
ここで、実湿度Hcaは下限湿度Hminよりも低い（YES）と判断された場合には、ステップS36に移り実湿度Hcaを上昇させる。
【０１９４】
実湿度Hcaを上昇させるには、実湿度Hcaよりも高い湿度に目標湿度r2を変更すればよく、この例ではr2＝Hminとする。
【０１９５】
また、このように実湿度Hcaを上昇させるのとは逆に、実温度Tcaが下降するように目標温度r1を変更する。この例では、r1＝Tca−dTとすることで実温度Tcaを下降させる。
【０１９６】
このように実温度Tcaと実湿度Hcaとを互いに逆の方向に増減させることで、前述のステップS32と同様に、ダンパ１７の開度の調節により実温度Tcaと実湿度Hcaの各々を目標温度r1と目標湿度r2に近づけるのが容易となる。
【０１９７】
次に、ステップS37に移り、ステップS36で変更した目標温度r1が許容範囲内にあることを確認するため、目標温度r1が下限温度Tminよりも小さいかどうかを判断する。
【０１９８】
ここで、目標温度r1は下限温度Tminよりも小さい（YES）と判断された場合にはステップS38に移る。
【０１９９】
ステップS38においてはr1＝Tminとすることで、目標温度r1を許容範囲内に収める。
【０２００】
一方、ステップS37において、目標温度r1は上限温度Tminよりも小さくない（NO）と判断された場合には処理を終了する。
【０２０１】
次に、ステップS35においてNOと判断された場合について説明する。
【０２０２】
この場合はステップS39のサブルーチンBに移る。
【０２０３】
図９は、サブルーチンBにおける処理内容を示すフローチャートである。
【０２０４】
サブルーチンBにおいては、以下のようにして許容範囲内において目標温度r1をなるべく下降させる。
【０２０５】
まず、ステップS41において、許容範囲内において更に実温度Tcaを下降させる余地があるかどうかを判断する。
【０２０６】
温度下降の最小単位は前述のようにdTである。よって、本ステップでは、Tca−dTが下限温度Tminよりも大きいか否かを判断することで、実温度Tcaを下降させる余地があるかどうかの判断をする。
【０２０７】
ここで、Tca−dTは下限温度Tminよりも大きい（YES）と判断された場合には、実温度Tcaを下降させる余地があると判断し、ステップS42に移る。
【０２０８】
そのステップS42では、目標温度r1をTca−dTに変更することで、目標温度r1を下降させる。
【０２０９】
次に、ステップS43に移り、許容範囲内において更に実湿度Hcaを上昇させる余地があるかどうかを判断する。
【０２１０】
湿度上昇の最小単位は前述のようにdHである。よって、本ステップでは、Hca＋dHが上限湿度Hmaxよりも小さいか否かを判断することで、実湿度Hcaを上昇させる余地があるかどうかの判断をする。
【０２１１】
ここで、Hca＋dHは上限湿度Hmaxよりも小さい（YES）と判断された場合には、実湿度Hcaを上昇させる余地があると判断し、ステップS44に移る。
【０２１２】
そのステップS44では、目標湿度r2をHca＋dHに変更する。
【０２１３】
一方、ステップS43においてHca＋dHは上限湿度Hmaxよりも小さくない（NO）と判断された場合には、実湿度Hcaを上昇させる余地がない。
【０２１４】
よって、この場合にはステップS45に移り、許容範囲内でなるべく湿度を高めるべく、目標湿度r2を上限湿度Hmaxに設定する。
【０２１５】
更に、ステップS41においてTca−dTは下限温度Tminよりも大きくない（NO）と判断された場合にはステップS46に移る。
【０２１６】
この場合は、実温度Tcaを下降させる余地がないということなので、実温度Tcaと実湿度Hcaの各々を現状の値に維持すべく、r1＝Tca、r2＝Hcaとする。
【０２１７】
以上により、目標値変更部３４における目標温度r1と目標湿度r2の変更方法の基本ステップを終了する。
【０２１８】
この後は、図７〜図９のフローチャートを所定の制御周期で繰り返す。これにより、図９のステップS42を実行するたびに目標温度r1がdTずつ低下していき、上限温度Tmaxよりも下限温度Tminに近い温度に目標温度r1が変更される。
【０２１９】
このように下限温度Tminよりも低くならない範囲内において目標温度r1をなるべく下降させることで、下限温度Tminに近い低い実温度Tcaの冷却風Cによって電子機器１４を効率的に冷却することができる。
【０２２０】
本願発明者は、冷却風Cの実温度Tcaが下限温度Tminの近傍に維持できていることを確認するための調査を行い、図１０（ａ）〜（ｃ）のグラフを得た。
【０２２１】
図１０（ａ）は、ダンパ１７の制御を開始してからの経過時間と、吸気面１４ｘにおける冷却風Cの実温度Tcaとの関係を調査して得られたグラフである。
【０２２２】
また、図１０（ｂ）は、ダンパ１７の制御を開始してからの経過時間と、吸気面１４ｘにおける冷却風Cの実湿度Hcaとの関係を調査して得られたグラフである。
【０２２３】
そして、図１０（ｃ）は、ダンパ１７の制御を開始してからの経過時間と、ダンパ１７の開度との関係を調査して得られたグラフである。
【０２２４】
この調査では、各パラメータを以下のように設定した。
・Tmax0＝３５℃
・Tmin0＝１０℃
・Hmax0＝８５％
・Hmin0＝１０％
・dT＝dH＝１
・Tmax＝Tmax0−dT＝３４℃
・Tmin＝Tmin0＋dT＝１１℃
・Hmax＝Hmax0−dH＝８４％
・Hmin＝Hmin0＋dH＝１１％
図１０（ａ）に示すように、実温度Tcaは下限温度Tmin（１１℃）に維持されている。このことから、図９のフローチャートに従うことで、冷却風Cの実温度Tcaを下限温度Tminの近傍に維持できることが確認できた。
【０２２５】
また、前述のステップS42とステップS44では、目標温度r1と目標湿度r2の各々を互いに逆の増減方向に変更している。温度と湿度には負の相関関係があるので、このように各目標値r1、r2を逆の方向に増減させることで、実温度Tcaと実湿度Hcaの両方を目標値に近づけるのが容易となる。
【０２２６】
以上説明した本実施形態によれば、図７のステップS22において、目標値変更部３４が、実温度Tcaと実湿度Hcaとが互いに逆の方向に増減するように目標温度r1と目標湿度r2とを設定する。これについては、ステップS26、ステップS32、及びステップS36でも同様である。
【０２２７】
これにより前述のように実温度Tcaと実湿度Hcaの両方を目標値に近づけるのが容易となる。
【０２２８】
次に、本願発明者は、このように実温度Tcaと実湿度Hcaとが互いに逆の方向に増減するように目標温度r1と目標湿度r2とを設定することで得られる効果について調査を行い、図１１（ａ）、（ｂ）のグラフを得た。
【０２２９】
図１１（ａ）は、ダンパ１７の制御を開始してからの経過時間と、吸気面１４ｘにおける冷却風Cの実湿度Hcaとの関係を調査して得られたグラフである。
【０２３０】
また、図１１（ｂ）は、ダンパ１７の制御を開始してからの経過時間と、ダンパ１７の開度との関係を調査して得られたグラフである。
【０２３１】
図１１（ａ）に示すように、実湿度Hcaは安定して推移しており、図３（ａ）のように大きく変動していない。
【０２３２】
また、図１１（ｂ）に示すように、ダンパ１７の開度にも大きな変動は見られず、図３（ｂ）のような目立ったハンチング現象は起きていない。
【０２３３】
このことから、本実施形態のように実温度Tcaと実湿度Hcaとが互いに逆の方向に増減するように目標温度r1と目標湿度r2とを設定することがハンチング現象の抑制に有効であることが確認できた。
【０２３４】
これは、図３（ａ）、（ｂ）の例のように温度制御モードと湿度制御モードを切り替えるようなことはせず、目標温度r1と目標湿度r2とを一体にして変更すると共に、実温度と実湿度の負の相関に合わせて両者を逆の増減方向に増減させたためと考えられる。
【０２３５】
このようにダンパ１７のハンチング現象を抑制できるため、ダンパ１７の消費電力を削減でき、ひいてはデータセンタ１の省エネルギ化を実現することができる。
【０２３６】
以上、本実施形態について詳細に説明したが、本実施形態は上記に限定されない。
【０２３７】
例えば、上記ではデータセンタ１における空調制御方法について説明したが、発熱部を含む施設の空調に本実施形態を適用してもよい。
【０２３８】
（参考例）
上記した本実施形態のステップS14（図５参照）においては、状態変数x(k)の次元n、予測モデルの次数nd1、むだ時間dt1、dt2、及び湿度の予測モデルの次数nd2が、n=nd1+dt1+nd2+dt2なる関係を満たすことを説明した。以下に、その理由について説明する。
【０２３９】
まず、次の式（２４）のような離散時間の1入力1出力、モデル次数１の状態空間モデルを考える。
【０２４０】
【数３４】
2015162097.tif 000036
ここで、入力uのむだ時間が1秒、kの周期が1秒であるとき、次の式（２５）のように入力uの値を状態変数の2つ目の要素に記憶し、次の周期に1行目にシフトするように表現できる。
【０２４１】
【数３５】
2015162097.tif 000037
式（２５）の例では、状態変数の次数は、モデルの次数１とむだ時間を考慮するための１を足し合わせた２となる。
【０２４２】
また、入力uのむだ時間が2秒のときは、上記と同様に、次の式（２６）のように、状態変数の2つ目の要素、3つ目の要素、及び入力uの値をシフトさせて表現できる。
【０２４３】
【数３６】
2015162097.tif 000038
式（２６）の例では、状態変数の次数は、モデルの次数１とむだ時間を考慮するための２を足し合わせた３となる。
【０２４４】
入力uのむだ時間が3秒であるときは、上記と同様に、次の式（２７）のように、状態変数の2つ目の要素、3つ目の要素、4つ目の要素、及び入力uの値をシフトさせて表現できる。
【０２４５】
【数３７】
2015162097.tif 000039
式（２７）の例では、状態変数の次数は、モデルの次数１とむだ時間を考慮するための３を足し合わせた４となる。
【０２４６】
次に、以下の式（２８）のような離散時間の1入力1出力、モデル次数２の状態空間モデルを考える。
【０２４７】
【数３８】
2015162097.tif 000040
ここで、入力uのむだ時間が1秒、kの周期が1秒であるとき、次の式（２９）のように入力uの値を状態変数の3つ目の要素に記憶し、次の周期に1行目と２行目にシフトするように表現できる。
【０２４８】
【数３９】
2015162097.tif 000041
よって、状態変数の次数は、モデルの次数２とむだ時間を考慮するための次数１を足し合わせた３となる．
また、入力uのむだ時間が２秒でkの周期が1秒のときは、次の式（３１）のように入力uの値を状態変数の3つ目の要素に記憶し、更に次の周期に4つ目の要素に記憶し、次に1行目と２行目にシフトするように表現できる。
【０２４９】
【数４０】
2015162097.tif 000042
式（３１）の例では、状態変数の次数は、モデルの次数２とむだ時間を考慮するための次数２を足し合わせた４となる。
【０２５０】
以上の議論の類推から、本実施形態においてn=nd1+dt1+nd2+dt2なる関係が満たされることが分かる。
【０２５１】
以上説明した各実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
【０２５２】
（付記１）  冷却風を吸気する吸気面と、前記冷却風を排気する排気面とを備えた電子機器と、
前記排気面から排気された前記冷却風を前記吸気面に戻す流路と、
前記流路に設けられ、開度が調節可能なダンパと、
前記吸気面における前記冷却風の実温度を測定する温度測定部と、
前記吸気面における前記冷却風の実湿度を測定する湿度測定部と、
前記実温度の値に応じて該実温度の目標温度を変更し、かつ、前記実湿度の値に応じて該実湿度の目標湿度を変更する目標値変更部と、
前記実温度の将来の予測温度と、前記実湿度の将来の予測湿度とを予測することにより、前記予測温度が前記目標温度に近づき、かつ前記予測湿度が前記目標湿度に近づくように、前記ダンパの前記開度を制御する制御部とを有し、
前記目標値変更部が、前記実温度と前記実湿度とが互いに逆の方向に増減するように、前記目標温度と前記目標湿度とを設定することを特徴とする空調制御システム。
【０２５３】
（付記２）  前記目標値変更部は、前記目標温度と前記目標湿度の各々を互いに逆の増減方向に変更することを特徴とする付記１に記載の空調制御システム。
【０２５４】
（付記３）  前記目標値変更部は、
予め設定された下限温度よりも前記実温度が低い場合には、前記目標温度を前記下限温度に変更し、
予め設定された上限温度よりも前記実温度が高い場合には、前記目標温度を前記上限温度に変更し、
予め設定された下限湿度よりも前記実湿度が低い場合には、前記目標湿度を前記下限湿度に変更し、
予め設定された上限湿度よりも前記実湿度が高い場合には、前記目標湿度を前記上限湿度に変更することを特徴とする付記１又は付記２に記載の空調制御システム。
【０２５５】
（付記４）  前記目標値変更部は、
予め設定された下限温度と上限温度との間に前記実温度がある場合には、前記上限温度よりも前記下限温度に近い温度に前記目標温度を変更することを特徴とする付記１乃至付記３のいずれかに記載の空調制御システム。
【０２５６】
（付記５）  前記ダンパの前記開度に基づいて、前記予測温度と前記予測湿度とを予測する予測部を更に有することを特徴とする付記１乃至付記４のいずれかに記載の空調制御システム。
【０２５７】
（付記６）  前記予測部は、
前記ダンパの前記開度に基づいて前記予測温度と前記予測湿度とを予測する予測モデルと、
前記実温度と前記実湿度とに基づいて、前記予測温度と前記予測湿度とを補正する補正部と、
補正後の前記予測温度と前記目標温度との差と、補正後の前記予測湿度と前記目標湿度との差とを重み付けしてコストを算出するコスト関数と、
現在から将来にわたる所定の範囲について、予め設定した制約条件を満たし、かつ前記コストを最小にする操作量を算出する最適化部とを有することを特徴とする付記５に記載の空調制御システム。
【０２５８】
（付記７）  温度測定部が、電子機器の吸気面から吸気される冷却風の実温度を測定する処理と、
湿度測定部が、前記冷却風の実湿度を測定する処理と、
目標値変更部が、前記実温度の値に応じて該実温度の目標温度を変更し、かつ、前記実湿度の値に応じて該実湿度の目標湿度を変更する処理と、
制御部が、前記実温度の将来の予測温度と、前記実湿度の将来の予測湿度とを予測することにより、前記予測温度が前記目標温度に近づき、かつ前記予測湿度が前記目標湿度に近づくように、前記電子機器の排気面から排気された前記冷却風を前記吸気面に戻す流路に設けられたダンパの開度を調節する処理とを有し、
前記目標温度と前記目標湿度とを変更する処理において、前記目標値変更部が、前記実温度と前記実湿度とが互いに逆の方向に増減するように、前記目標温度と前記目標湿度とを設定することを特徴とする空調制御方法。
【０２５９】
（付記８）  前記目標温度と前記目標湿度とを変更する処理において、前記目標値変更部は、前記目標温度と前記目標湿度の各々を互いに逆の増減方向に変更することを特徴とする付記７に記載の空調制御方法。
【０２６０】
（付記９）  前記目標温度と前記目標湿度とを変更する処理において、前記目標値変更部は、
予め設定された下限温度よりも前記実温度が低い場合には、前記目標温度を前記下限温度に変更し、
予め設定された上限温度よりも前記実温度が高い場合には、前記目標温度を前記上限温度に変更し、
予め設定された下限湿度よりも前記実湿度が低い場合には、前記目標湿度を前記下限湿度に変更し、
予め設定された上限湿度よりも前記実湿度が高い場合には、前記目標湿度を前記上限湿度に変更することを特徴とする付記７又は付記８に記載の空調制御方法。
【０２６１】
（付記１０）  前記目標温度と前記目標湿度とを変更する処理において、前記目標値変更部は、予め設定された下限温度と上限温度との間に前記実温度がある場合には、前記上限温度よりも前記下限温度に近い温度に前記目標温度を変更することを特徴とする付記７乃至付記９のいずれかに記載の空調制御方法。
【０２６２】
（付記１１）  前記ダンパの前記開度を調節する処理において、予測部が、前記ダンパの前記開度に基づいて、前記予測温度と前記予測湿度とを予測することを特徴とする付記７乃至付記１０のいずれかに記載の空調制御方法。
【符号の説明】
【０２６３】
１…データセンタ、１０…コンテナ、１０ａ…吸気口、１０ｂ…排気口、１２…ファンユニット、１２ａ…ファン、１３…ラック、１４…電子機器、１４ｘ…吸気面、１４ｙ…排気面、１５…仕切り板、１６…気化式冷却装置、１７…ダンパ、２２…コールドアイル、２３…ホットアイル、２４…流路、３０…制御部、３１…パラメータ設定部、３２…湿度測定部、３３…温度測定部、３４…目標値変更部、３５…モデル予測部、４４…予測モデル、４５…補正部、４６…コスト関数、４７…最適化部、４８…操作量記憶部。
【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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