JP5907247B2 - 一体型空調システム、その制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、空調システムに関する。

従来、例えば、データセンターや企業のサーバ室等には、多数のサーバ等が設置されている。このようなサーバ室等は多数のサーバの発熱によって室温が上昇し、この室温上昇によってサーバが暴走または故障する可能性がある。このため、サーバ室には部屋全体の温度を一定に維持しておく空調システムが採用されている。また、このような空調システムは、ほぼ常時稼動され、冬季であっても稼動される。

このようなサーバ室等に対する従来の空調システムは、サーバ室の室温の安定を図るために、空調装置から吹き出されてサーバ室内に供給された低温空気（冷気）が、サーバラック内のサーバに接触しながら流れて該サーバを冷却する。それによってサーバの熱で温められた空気（暖気）は、該サーバ室から上記空調装置内に戻され、該空調装置で冷却されて再び上記冷気となって吹出されてサーバ室内に再び冷気が供給される、等という循環方式が取られている。

また、例えば特許文献１，２，３，４，５に記載の従来技術が知られている。

特許文献１は、外気温度が低い場合等には圧縮機に代えて冷媒ポンプを運転させることで、冷媒ポンプによって冷媒を循環させるだけで（外気で冷媒を冷やす）冷房運転が行える構成の間接外気冷房に関する発明である。特許文献１の発明は、室内温度と設定値との差に応じた分だけ、室外側ファンの風量を増減制御するものである。

特許文献２は、圧縮機、水冷凝縮器等を有する冷凍サイクルと、冷却塔や冷却水循環ポンプ等を有し上記水冷凝縮器に冷却水を循環させる冷却水循環サイクルとを有する空調機に関する。特許文献２の発明では、例えば、室内温度が所定値以上のとき、冷却塔の冷却量を増大し、かつ上記冷却水循環ポンプの送水量を増大し、上記圧縮機の回転数を増大し、室内ファンの風量を増大し、かつ膨張弁の開度を制御する。

また、特許文献２の制御では、制御モードとして、第１の制御〜第４の制御を有する。第１の制御では、上記冷凍サイクルの機器を低負荷で運転し、上記冷却水循環サイクルの機器を高負荷で運転する。第２の制御では、上記冷凍サイクルの機器を高負荷で運転し、上記冷却水循環サイクルの機器を低負荷で運転する。第３の制御では、上記冷凍サイクルの機器を高負荷で運転し、上記冷却水循環サイクルの機器は、一部は低負荷で残りは高負荷で運転する。第４の制御では、上記冷凍サイクルの機器を低負荷で運転し、上記冷却水循環サイクルの機器は、一部は低負荷で残りは高負荷で運転する。

特許文献３は、上記特許文献１と同様、状況に応じて圧縮機に代えて冷媒ポンプを運転させる構成の間接外気冷房に関する発明である。特許文献３の制御では、例えば、外気温度が設定値以下の場合、または冷房能力が設定値以下となった場合（例えば室内の温度の所望値）、あるいは圧縮機周波数が設定値以下となった場合には、圧縮サイクルから冷媒ポンプサイクルへと切り換える。

特許文献４も、上記特許文献１、３と同様、状況に応じて圧縮機に代えて冷媒ポンプを運転させる構成の間接外気冷房に関する発明である。特許文献４の制御では、例えば、外気温度が設定値以上となった場合、または室内温度が設定値以上となった場合、あるいは冷媒流量が異常の場合には、冷媒ポンプサイクルから圧縮サイクルへと切り換える。

特許文献５も、上記特許文献１、３、４と同様、状況に応じて圧縮機に代えて冷媒ポンプを運転させる構成の間接外気冷房に関する発明である。特許文献５の制御では、冷媒流量の測定結果が予め設定された一定値以下となった回数が、所定時間内に所定回数を越えたとき、間接外気冷房サイクルから蒸気圧縮式冷房サイクルに変更する。
特許第３３５４８８２号公報 特許第４０７４４２２号公報 特許第３９６７０３３号公報 特許第３９９５８２５号公報 特許第４１４５６３２号公報

上記特許文献１〜５等の従来技術では、未だ、間接外気冷房能力を最大限利用できていない。その原因の１つは、例えば圧縮サイクルと冷媒ポンプサイクルの２つのサイクルの何れか一方に切り換える方式にある。

本発明の課題は、間接外気冷房サイクルと圧縮式冷房サイクルの２つのサイクルの併用運転を可能とする構成とし、状況に応じてこれら２つのサイクルの何れか一方の単独運転モードと併用運転モードとを切り換えると共に、各モード毎の制御方法を略最適化することで、冷房効率を向上させることができる一体型空調システム、その制御装置等を提供することである。

本発明の一体型空調システムは、間接外気冷房機と空調機と共通のファン（送風機）と制御装置とを有する。

間接外気冷房機は、暖気としての内気を通過させる第１の熱交換器と、外気を通過させる第２の熱交換器と、任意の流体を前記第１の熱交換器と第２の熱交換器とに循環させる配管及びポンプを有する。

空調機は、前記第１の熱交換器を通過後の前記内気を通過させて冷気にする蒸発器と、圧縮機と、凝縮器を有する、圧縮式冷凍サイクルによる空調機である。

共通のファンは、前記第２の熱交換器と前記凝縮器とに外気を通過させる為のファンである。

そして、前記制御装置は、前記間接外気冷房機の単独運転を行う第１モード、前記空調機の単独運転を行う第２モード、前記空調機と前記間接外気冷房機の併用運転を行うモードである第３モードの何れかのモードを、現在の運転モードとし、該現在の運転モードで前記空調機または／及び前記間接外気冷房機の運転制御を行う。

本例の一体型空調システムを含む全体構成図である。 本例の一体型空調システムの構成図（その１）である。 本例の一体型空調システムの構成図（その２）である。 各運転モード毎の運転制御や、モード切替え制御を説明する為の図である。 （ａ）、（ｂ）は、各モード毎の各構成の運転状態や最大能力等を示す図である。 モード変更処理のフローチャート図である。 （ａ）〜（ｃ）は、従来手法の場合の外気温度に応じた運転状態、消費電力、ＣＯＰを示す図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本手法の場合の外気温度に応じた運転状態、消費電力、ＣＯＰを示す図である。 本例の一体型空調システムの他の構成の概略構成図である。 本例の空調システムの他の構成例（その１）である。 本例の空調システムの他の構成例（その２）である。 本例の空調システムの他の構成例（その３）である。 本例の空調システムの他の構成例（その４）である。 制御装置の機能ブロック図である。 他の実施例の処理フローチャート図（その１）である。 他の実施例の処理フローチャート図（その２）である。 ｆ（Ｇａ）関係グラフである。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本例の一体型空調システムを含む全体構成図である。

また、図２は、図１の構成の一部（一体型空調システム）の拡大図である。

尚、本説明における“室内側”は、“建物内”を意味するものとする。従って、“室内側”には、「冷却対象となる室内空間」だけでなく、例えば機械室等も含まれることになる。換言すれば、“室内側”とは“内気”（建物内の空気）が存在する空間であると言うこともできる。同様に、本説明における“室外側”は、上記“建物外”を意味するものとする。換言すれば、“室外側”とは、“外気”（建物外の空気）が存在する空間であると言うこともできる。

尚、“室内空間”は、上記“室内側”とは多少異なる意味となり、基本的には「一体型空調システムによる冷却対象空間（冷却対象となる室内空間）：狭義には更にそのなかのサーバ設置空間」を意味するものとする。従って、“室内空間”には機械室等は含まれない。

また、本手法で制御対象となる空調システムは、図１等に示す一体型空調システムに限らないが、以下の説明では主に一体型空調システムを例にして説明する。

基本的には、図１に示す壁１や壁面等によって建物内（室内側）と建物外（室外側）とに区分され、建物内の空気（内気）は、冷気状態と暖気状態とを繰り返しながら建物内を循環している。

建物内には上記室内空間だけでなく上記機械室等も存在する。機械室は、例えば上記室内空間に隣接する空間であり、上記床下空間、天井裏空間に繋がっている。例えば機械室には、後述する内気ユニット６０等が設置される。

図１、図２に示す一体型空調システム５０による冷却対象空間は、例えば、サーバ装置（コンピュータ装置）等の発熱体１１を搭載したサーバラック１２が多数設置されたサーバルーム等である。それゆえ、一体型空調システム５０は、基本的には１年中稼働しており、冬季であっても稼働する。よって、特に冬季においては、外気の気温が低いので、後述する間接外気冷房機の冷却性能が高いものとなる。

尚、上記室内空間は、本例では図示のサーバ設置空間と床下空間と天井裏空間に分けられている。勿論、この例に限らないが、本説明ではこの例を用いる。尚、この例では、冷却対象は狭義にはサーバ設置空間であると見做すこともできる。

一体型空調システム５０は、間接外気冷房機としての構成と一般空調機としての構成とが一体となった構成を有する。また、一体型空調システム５０は、図示の様に、“室内側”に設けられる内気ユニット６０と、“室外側”に設けられる外気ユニット７０とから成る。

一体型空調システム５０（その内気ユニット６０）によって、床下空間に冷気を送出し、床下空間を介してサーバ設置空間に冷気を供給し、この冷気によって各発熱体１１を冷却する。これによって冷気は暖気となり、この暖気は天井裏空間に流入する。これより、暖気は、天井裏空間を介して一体型空調システム５０（その内気ユニット６０）に流入し、内気ユニット６０内で冷却されて上記冷気となる。この冷気は、上記のように、内気ユニット６０から床下空間に送出される。

概略的には、上記内気ユニット６０内に流入する暖気に対して、まず上記間接外気冷房機によって外気を利用して温度低下させた後、上記一般空調機によって所定温度（設定温度）近辺となるように冷却することで、上記冷気を生成する。

尚、以下の説明において、外気の温度が高い／低いとは、具体的に何℃以下等と言えるものではなく、内気（暖気）の温度等と比較した相対的なものである。ひとつの考え方としては、間接外気冷房は、外気を利用して内気（暖気）の温度を下げる為のものであるので、結果として内気（暖気）の温度を下げることができる場合が、外気の温度が低いときと言えるものである。

既に述べた通り、一体型空調システム５０は、間接外気冷房機としての構成と一般空調機としての構成とが一体となった構成を有する。

間接外気冷房機としての構成は、内気ユニット６０内に設けられる液−ガス熱交換器６１ｂと、外気ユニット７０内に設けられる液−ガス熱交換器７１ｂと、循環ポンプ５３、配管５１などから成る。循環ポンプ５３を動力源として、配管５１を介して、液体（水など）が液−ガス熱交換器６１ｂと液−ガス熱交換器７１ｂとを循環している。液−ガス熱交換器６１ｂには内気（暖気）が通過し、暖気と液体との間で熱交換が行われる。液−ガス熱交換器７１ｂには外気が通過し、外気と液体との間で熱交換が行われる。

つまり、水などの液体を介して間接的に、内気（暖気）と外気との間で熱交換が行われる。外気温度が暖気の温度より低い場合には、実質的に暖気は外気によって冷却されて温度低下することになる。

また、一般空調機としての構成は、蒸発器６１ａ、凝縮器７１ａ、膨張弁５４、圧縮機５５、冷媒管５２等である。蒸発器６１ａは内気ユニット６０内に設けられ、凝縮器７１ａは外気ユニット７０内に設けられる。膨張弁５４と圧縮機５５は、内気ユニット６０、外気ユニット７０のどちらに設けられても良い。冷媒が、冷媒管５２を介して、蒸発器６１ａ、凝縮器７１ａ、膨張弁５４、及び圧縮機５５を循環する。蒸発器６１ａには、上記液−ガス熱交換器６１ｂを通過後の内気（暖気）が通過する。凝縮器７１ａには、上記液−ガス熱交換器７１ｂを通過後の外気が通過する。

上記一般空調機としての構成は、一般的な圧縮式冷凍サイクルによる空調機の構成であり、ここでは特に詳細には説明しない。簡単に説明するならば、熱交換器の一種である蒸発器６１ａにおいて、上記液−ガス熱交換器６１ｂを通過後の内気（暖気）が、上記冷媒によって冷却されて上記冷気となる。不図示の制御装置等によって、この冷気の温度がほぼ設定温度となるように調整制御される。また、熱交換器の一種である凝縮器７１ａにおいて、上記液−ガス熱交換器７１ｂを通過後の外気によって、上記冷媒が冷却される。

何れにしても、一般的な圧縮式冷凍サイクルによる空調機は、特に圧縮機５５による消費電力が多いので、間接外気冷房機と比べても消費電力が大きい。

また、上記間接外気冷房機と一般空調機とに共通の構成として、外気ユニット７０内にはファン７１ｃ、内気ユニット６０内にはファン６１ｃが、それぞれ設けられる。ファン７１ｃによって、外気は例えば図示の点線矢印で示すように外気ユニット７０内を通過し、以って上記液−ガス熱交換器７１ｂを通過後に凝縮器７１ａを通過する。ファン６１ｃによって、内気は例えば図示の一点鎖線矢印で示すように内気ユニット６０内を通過し、以って上記液−ガス熱交換器６１ｂを通過後に蒸発器６１ａを通過する。これについて、後に更に詳しく説明する。

尚、上記一体型空調システム５０の構成では、外気と内気とは相互に遮断され、熱交換が行われる。その為、外気に含まれる外気湿度や塵埃、腐食性ガスを室内空間に取り入れず、サーバ等の電子機器の信頼性が維持される。

ここで、上記一体型空調システム５０（その内気ユニット６０と外気ユニット７０）の設置方法などについて説明する。

上記内気ユニット６０と外気ユニット７０は、例えば、それぞれ工場等で個別に製造された後、図示のように壁１の壁面に密着するように設置される。上記のように壁１を境にして室外側（建物外）と室内側（建物内）とに分けられるが、外気ユニット７０は室外側に設置され、内気ユニット６０は室内側に設置される。つまり、外気ユニット７０は、その筐体が壁１の室外側の壁面に密着するようにして設置される。内気ユニット６０は、その筐体が壁１の室内側の壁面に密着するようにして設置される。

外気ユニット７０と内気ユニット６０とは、壁１を挟んで相互に対応する位置に設けられることが望ましい。壁１を挟んで相互に対応する位置とは、例えば図１や図２等に図示するような位置であり、例えば外気ユニット７０側から見た場合、壁１の裏側に内気ユニット６０が存在するような位置である。別の言い方をするならば、仮に図示のように外気ユニット７０の筐体と内気ユニット６０の筐体とがほぼ同じ形状・大きさであったならば、これら２つの筐体が図示のように壁１を挟んでほぼ対称（図上では、ほぼ左右対称）の関係となるように配置されている。勿論、この様な例に限らないが、基本的には、製造コストを下げるように、設置し易くなるように、配管が短くなるように、製造／設置することが望ましい。

また、上記外気ユニット７０と内気ユニット６０の設置に伴って、図示の配管５１、冷媒管５２等を設置することで一体型空調システム５０が構成される。配管の設定において、略半分ずつ作っておいたもの同士を接続（溶接等）しても構わない。尚、配管５１、冷媒管５２を設置する為に壁１に貫通孔を設ける必要があるが、この貫通孔は、図示の例では４箇所となるが、この例に限らない。

ここで、本例では、内気ユニット６０は、積層体６１等を有する。積層体６１は、蒸発器６１ａ、液−ガス熱交換器６１ｂ、ファン６１ｃ等を有し、これらが図示のように積層されて一体となった構成となっている。尚、この様に、蒸発器、液−ガス熱交換器、ファンを積層体として一体型とする構成には、少なからずメリットがあるが、この構成例に限定されるわけではない。つまり、蒸発器６１ａ、液−ガス熱交換器６１ｂ、ファン６１ｃが、それぞれ個別にバラバラに、内気ユニット６０内の任意の位置に設置されていてもよい。

また、内気ユニット６０の筐体（例えば１面がオープンの箱型等）には、図示の内気流入口６２、内気排出口６３等の孔が開けられている。ファン６１ｃは、上記天井裏空間の暖気を、内気流入口６２から当該ユニット６０内に流入させ、内気ユニット６０内（特に積層体６１内）を通過させた後、内気排出口６３から排出させるような空気の流れ（図上、一点鎖線矢印で示す）を作り出す。

上記積層体６１は、この様な空気の流れの上流側に上記液−ガス熱交換器６１ｂが設けられ、下流側に上記蒸発器６１ａが設けられるように構成する。換言すれば、内気（暖気）が、まず液−ガス熱交換器６１ｂを通過し、その後に蒸発器６１ａを通過するように構成する。従って、図示の構成例に限るものではなく、この条件を満たす構成であれば構わない。

また、特に図示しないが、積層体としない場合でも、空気の流れの上流側に液−ガス熱交換器が設けられ、下流側に蒸発器が設けられるように構成する必要がある。つまり、内気（暖気）に対して、外気利用の液−ガス熱交換器で温度を下げた後に、蒸発器において所定温度（設定温度）となる構成とする必要がある。

尚、上記のことは、液−ガス熱交換器６１ｂと蒸発器６１ａとの相対的な位置関係の話であり、上記積層体６１においてファン６１ｃの位置（空気の流れに対する配置順番）はどこでもよい。つまり、ファン６１ｃは、上記空気の流れの最上流の位置、最下流の位置、中間の位置（液−ガス熱交換器６１ｂと蒸発器６１ａとの間）の何れの位置であってもよい。これは、積層体としない場合でも同様である。

尚、蒸発器６１ａは、出来るだけ出口（内気排出口６３）近くに配置することが望ましい。

外気ユニット７０は、積層体７１等を有する。積層体７１は、凝縮器７１ａ、液−ガス熱交換器７１ｂ、ファン７１ｃ等を有し、これらが図示のように積層されて一体となった構成となっている。但し、内気ユニット６０と同様、必ずしも積層体とする例に限るものではない。内気ユニット６０と同様、凝縮器７１ａ、液−ガス熱交換器７１ｂ、ファン７１ｃが、それぞれ個別にバラバラに、外気ユニット７０内の任意の位置に設置されていてもよい。

また、外気ユニット７０の筐体等には、図示の外気取入口７２、外気排出口７３等の孔が開けられている。ファン７１ｃは、外気を外気取入口７２から当該ユニット７０内に流入させ、外気ユニット７０内（特に積層体７１内）を通過させた後、外気排出口７３から排出させるような空気の流れ（図上、点線矢印で示す）を作り出す。

上記積層体７１は、この様な空気の流れの上流側に上記液−ガス熱交換器７１ｂが設けられ、下流側に上記凝縮器７１ａが設けられるように構成することが望ましい。また、積層体７１に関しても上記積層体６１と略同様に、ファン７１ｃの位置（空気の流れに対する配置順番）は、どこでもよい（従って、図示の構成例に限るものではなく、上記の条件を満たす構成であれば構わない）。これは、積層体としない場合でも同様である。

また、積層体としない場合でも、空気の流れの上流側に液−ガス熱交換器が設けられ、下流側に凝縮器が設けられるように構成することが望ましい。

上述したように、内気ユニット６０、外気ユニット７０は、何れも、図１、図２に示す構成は、一例を示すものであり、この例に限らない。

上記積層体６１，７１の構成、製造方法は、様々であってよく、ここでは詳細には説明しないが、製造し易く、出来るだけコンパクトとなるような構成、製造方法とすることが望ましい。例えば、積層体６１を例にすると、上記蒸発器６１ａ、液−ガス熱交換器６１ｂ、ファン６１ｃの全てを、任意の筐体内に収める（ユニット化する）と共に、この筐体の大きさ、形状を略同一にすること等が考えられる。更に、例えば一例として、この筐体の形状を、例えばほぼ直方体とし、これら３つの直方体を積層することで、積層体６１の形状をほぼ直方体とすること等も考えられる。

また、この例では、上記蒸発器６１ａ、液−ガス熱交換器６１ｂ、ファン６１ｃの積層化・一体化（積層体６１の形成）は、例えば一例としては、上記の筐体同士を相互に接続することで行われる。筐体同士の接続は、例えば、各筐体の隅に設けられた孔に棒やボルトを通してナット等で固定する等、一般的な方法であってよい。

尚、勿論、上記筐体には、内気を通過させる為の多数の孔や各種配管を通す為の孔等が設けられている。

以下、主に図２を参照しながら、上記間接外気冷房機としての構成と、上記一般空調機としての構成について、更に詳しく説明する。

まず、上記間接外気冷房機に関しては、液−ガス熱交換器６１ｂと液−ガス熱交換器７１ｂとが、配管５１を介して相互に接続されており、循環ポンプ５３によって配管５１内の液体（水など）が、液−ガス熱交換器６１ｂ、液−ガス熱交換器７１ｂ、及び配管５１内を循環している。また、液−ガス熱交換器６１ｂ、液−ガス熱交換器７１ｂは、既存の熱交換器の構成であり、特に詳細には説明しない。

液−ガス熱交換器６１ｂ内には、上記液体が通過すると共に上記内気（暖気）が通過する。これより、液−ガス熱交換器６１ｂ内で液体と暖気との熱交換が行われ、基本的には暖気が液体によって冷却されて、暖気の温度が低下することになる。但し、これは、外気と暖気の温度次第であり、暖気の温度が下がることが保証されるものではない。例えば、外気の温度が高いときには、循環ポンプ５３を停止すること等で実質的に間接外気冷房機を停止することで対応することが考えられる。

また、上記一般空調機に関しては、既に述べたように、蒸発器６１ａ、凝縮器７１ａ、膨張弁５４、及び圧縮機５５が、冷媒管５２に接続されている。冷媒が、冷媒管５２を介して、蒸発器６１ａ、凝縮器７１ａ、膨張弁５４、及び圧縮機５５を循環する。すなわち、冷媒が「蒸発器６１ａ→圧縮機５５→凝縮器７１ａ→膨張弁５４→蒸発器６１ａ」という一般的な圧縮式冷凍サイクル（蒸気圧縮式冷凍サイクル等）で循環している。蒸発器６１ａにおいて冷媒が蒸発する際に周囲の熱を奪い、以って周囲の空気を冷却する。奪った熱は、凝縮器７１ａにおいて外気等へ放熱される。これらの機能は従来通りである。膨張弁５４、及び圧縮機５５の機能も、従来通りであり、特に説明しない。

尚、図示の通り、膨張弁５４は内気ユニット６０に設けられているが、外気ユニット７０内に設けてもよい。圧縮機５５は外気ユニット７０内に設けられているが、内気ユニット６０に設けてもよい。つまり、膨張弁５４が内気ユニット６０内に設けられ、圧縮機５５が外気ユニット７０内に設けられる構成と、膨張弁５４が外気ユニット７０内に設けられ、圧縮機５５が内気ユニット６０内に設けられる構成と、膨張弁５４と圧縮機５５の両方が内気ユニット６０内に設けられる構成と、膨張弁５４と圧縮機５５の両方が外気ユニット７０内に設けられる構成と、が有り得る。

また、循環ポンプ５３は、図示の例では内気ユニット６０に設けられているが、外気ユニット７０に設けるようにしてもよい。

また、上記液−ガス熱交換器６１ｂ、液−ガス熱交換器７１ｂは、液体と気体との間の熱交換を行う熱交換器であるが、この例に限らない。これらの液−ガス熱交換器の代わりに、気体と気体との間の熱交換を行う熱交換器（ガス−ガス熱交換器と呼ぶものとする）を設けてもよい。当然、この場合には、液体の代わりに何らかの気体を用いることになる。

ここで、このような液体や気体を総称して“流体”と呼ぶものとするならば、上記液−ガス熱交換器やガス−ガス熱交換器を総称して、流体−気体熱交換器あるいは流体−流体熱交換器などとよんでもよい。この場合、配管５１には何らかの“流体”が流れるものと言える。つまり、配管５１を介して２つの熱交換器（図示の例では液−ガス熱交換器６１ｂと液−ガス熱交換器７１ｂであるが、上記の通り、この例に限らない）に、任意の“流体”を循環させるものと言える。

以上、一体型空調システム５０の各構成について詳細に説明した。

以下、上記各構成による一体型空調システム５０の動作について更に詳細に説明する。

すなわち、上記天井裏空間の内気（暖気）が、内気流入口６２を介して内気ユニット６０内に流入すると、まず、この暖気が液−ガス熱交換器６１ｂ内を通過することで、当該暖気と液体との間で熱交換が行われ、基本的には暖気の温度が低下する。どの程度低下するのかは、外気温度（液体の温度）や暖気の温度に依ることになる。

上記温度低下した暖気は、続いて、蒸発器６１ａを通過する。これによって、温度低下した暖気は、蒸発器６１ａで冷却されて更に温度低下し冷気となる。この冷気は、所定温度（設定温度）となるようにコントロールされる。その為に、当然、図２に示すコントローラ７４も存在している。このコントローラ７４は、一体型空調システム５０全体を制御するものであり、例えば各ファンの回転数制御や循環ポンプ５３の制御等の各種制御も行っているが、ここでは説明しない。

コントローラ７４は、ＣＰＵ等の演算装置やメモリ等の記憶装置を有しており、メモリ等に予め記憶されているプログラムを実行することで、また不図示の各種センサによる計測値を随時入力することで、一体型空調システム５０の制御（例えば図６のフローチャートの処理等）を行うことになる。この制御処理については、後に図３以降を参照して説明するが、基本的には、より高い省エネ効果が得られるように制御するものである。

また、このコントローラ７４は、内気ユニット６０の筐体内もしくは外気ユニット７０の筐体内に設けられて良いし、これらユニットの外（ユニットの近傍等）に設けられても良い。尚、図２等では、コントローラ７４に係る各種信号線等は図示していないが、実際には存在し、これらコントローラ７４は、信号線を介して、上記一体型空調システム５０等の各種構成を制御する。

例えば、蒸発器６１ａによって生成される冷気の温度を計測する不図示の温度センサが設けられており、コントローラ７４は、この温度センサによる計測温度を不図示の信号線を介して取得する。そして、コントローラ７４は、この計測温度がほぼ設定温度となるように、不図示の信号線を介して、上記一体型空調システム５０の各構成を制御する。

尚、既に述べた通り本例では、暖気の流れの上流側に液−ガス熱交換器６１ｂを配置し、下流側に蒸発器６１ａを配置している。

上記蒸発器６１ａで生成された冷気は、内気排出口６３から排出される。ここで、図１に示すように、内気排出口６３は床下空間に繋がるように配置されている。尚、この為、一体型空調システム５０の内気ユニット６０は、図１に示すように、その筐体の一部が床下まで入り込むようにして設置することになる。これより、内気排出口６３から排出された冷気は、床下空間を介してサーバ設置空間に流入して発熱体１１を冷却することになる。冷気は、発熱体１１を冷却することで暖気となり、この暖気は天井裏空間に流入し、再び上記内気流入口６２から内気ユニット６０内に流入することになる。

一方、外気ユニット７０に関しては、外気取入口７２を介して外気ユニット７０内に流入した外気は、まず、液−ガス熱交換器７１ｂ内を通過することで、当該外気と液体との間で熱交換が行われる。この液体は、上記液−ガス熱交換器６１ｂにおいて暖気と熱交換することで温度上昇している。この様に温度が高くなっている液体と外気との間で熱交換が行われることで、基本的には液体の温度が低下する。温度低下した液体は、循環ポンプ５３と配管５１により、再び液−ガス熱交換器６１ｂ側に供給されることになる。

一方、外気は、液−ガス熱交換器７１ｂ内を通過する際の上記液体との熱交換によって、温度上昇することになる。この温度上昇した外気は、続いて、凝縮器７１ａを通過することになり、凝縮器７１ａは上記の様に放熱を行っていることから更に温度上昇し、その後、外気排出口７３から排出されることになる。

以上説明した一体型空調システム５０によれば、主に下記の効果が得られる。

（ａ）コンパクト化
一般空調機と間接外気冷房機の２つの機器を一体化したことで（これより、一体型空調システムと呼ぶ）、小型化を図ることができ、以って設置スペースを削減することができ、例えば機械室等が狭い場合でも設置し易くなる（あるいは、従来では設置できないほど狭かったものを設置可能とする）。

（ｂ）ダクトレス、壁面取り付けによる施工費低減
従来のようにダクトを設ける必要はなくなる。また、内気ユニット、外気ユニットを予め例えば工場等で製造しておき、施工時にはこれらユニットを壁面に取り付けるだけなので（配管用の孔もしくは一体化した内外気ユニットを埋め込むための孔を空ける等の作業は必要であるが）施工の手間が軽減でき、以って施工費を低減することができる。

（ｃ）積層体によるコンパクト化と製作性の向上
蒸発器／凝縮器、液−ガス熱交換器、ファンを積層させて一体化した積層体としたことにより、小型化を図ることができる。また、個別に製造せずにまとまって製造するので、製造し易くなる。特に、図１や図２に示すように形や大きさが略同一となるように揃えることで、製作性が更に向上することが期待できる。また、持ち運びに便利で設置し易いという効果も期待できる。

（ｄ）ファン共通化による送風動力（送風電力）低減と低価格化
一般空調機と間接外気冷房機とに共通のファンを設けることができるので、ファン数を削減でき、以って送風動力（送風電力）低減と低価格化を図ることができる。基本的には、ファン数を半減できる。よって、例えばファンの購入費を半減できる。また、ファンを動作させるには電力が必要であるが、この電力も少なくて済む。

また、上述した構成により、間接外気冷房機と冷凍機（一般空調機）の併用運転を可能とすることができる。但し、省エネの観点からは、両方の併用運転ではなく、どちらか一方の単独運転の方がよい場合も有り得る。本手法では、後述する制御方法によって、状況に応じてこれら２つ（間接外気冷房機と一般空調機）の何れか一方の単独運転を行うモードと、両方とも運転するモード（併用運転モード）とを切り換える。このモードの切換えを適切に行うこと、各モード毎の適切な運転制御を行うことで、間接外気冷房能力や省エネ効果を最大限に生かし、冷房効率を向上させることができる。

その為に、例えば後述するように間接外気冷房能力Ｑの推定演算を行い、設定値（固定値に限らず、動的に決定されるものがある）と比較すること等によって運転モードを切り替える。

また、例えば、間接外気冷房機と一般空調機（冷凍機運転）との併用運転モードでは、効率の高い間接外気冷房機の運転を最大限利用し、一般空調機（冷凍機運転）は補助とする（間接外気冷房能力を最大限生かす）。

以下、上記構成を用いた制御方法について説明する。

既に述べたように、本制御方法では、複数のモードを用いる。

以下の例では、予め４つのモードが定義されている。すなわち、下記のモードＡ、モードＢ、モードＣ、モードＤの４つのモードが定義されている。これら各モードにおける運転制御は、下記の通りとなる。

ここで、上記の通り、一体型空調システム５０は、間接外気冷房機と一般空調機（冷凍機運転）とが一体となった構成を有する。そして、間接外気冷房機と、一般空調機とを、別々に運転制御できる。すなわち、上記のように間接外気冷房機と一般空調機の両方を運転する場合に限らず、間接外気冷房機のみを運転することも、その逆に一般空調機のみを運転することも可能である。これを利用して下記の各運転モードを定義している。

以下、主に図３〜図６を参照して、これら各運転モード毎の運転制御や、モード切替え制御について説明する。

図３は、本例の一体型空調システムの構成図（その２）である。

但し、図３は、主にセンサ（温度計）や制御装置等を示すためのものであり、一体型空調システム５０（内気ユニット６０と外気ユニット７０）の構成自体は、図１、図２に示すものと同じであってもよい（但し、図３では図１等とは多少違う構成例を示している）。図３については後に説明する。

図４は、各運転モード毎の運転制御や、モード切替え制御を説明する為の図である。

尚、以下の説明における最大回転数、最低回転数などは、各機器（製品）毎の決まっているものであり、従って具体的な数値を提示できるものではない。

（ａ）モードＡ；間接外気冷房機の単独運転とするモードである。

つまり、モードＡは、一般空調機は運転停止とし（少なくとも圧縮機５５は停止する）、間接外気冷房機のみ運転するモードである。

尚、図４では下記第２のモードを図示しているが、モードＡは更に２つのモードに分かれると考えても良い。すなわち、モードＡは、第１のモードと第２のモードを有する。第１のモードは、間接外気冷房機の単独運転を前提として、室外ファン（ファン７１ｃ）の回転数を最低回転数で一定としたうえで、循環ポンプ５３の回転数を制御することで必要となる冷房能力を供給する。

第２のモードも、間接外気冷房機の単独運転を前提として、循環ポンプ５３の回転数を最大回転数で一定としたうえで、室外ファン（ファン７１ｃ）の回転数を制御することで必要となる冷房能力を供給する。

上記の例に限るものではないが、一般的に、「ファンの消費電力＞ポンプの消費電力」であるので、相対的に消費電力が低い循環ポンプ５３を優先的に使用して、循環ポンプ５３の能力一杯になったら、続いて、ファン７１ｃを使用する方法（つまり上記の第２のモード）とすることが、省エネの観点からは望ましい。

（ｂ）モードＢ；間接外気冷房機と一般空調機の両方を運転するモードである。

但し、一般空調機は最低能力で運転する（圧縮機回転数を最低回転数で一定とする）。そのうえで、間接外気冷房機の運転制御を行うことで、必要となる冷房能力を供給する。間接外気冷房機の運転制御は、例えば、循環ポンプ５３の回転数を最大回転数で一定としたうえで、室外ファン（ファン７１ｃ）の回転数を制御するが、この例に限らない。

すなわち、室外ファン（ファン７１ｃ）の回転数を最大回転数で一定としたうえで、循環ポンプ５３の回転数を制御することで必要となる冷房能力を供給するようにしてもよい。あるいは、循環ポンプ５３とファン７１ｃの両方とも、回転数を一定とすることなく、適宜回転数を調整制御するものであってもよい。

（ｃ）モードＣ；モードＢと同様、間接外気冷房機と一般空調機の両方を運転するモードである。

但し、間接外気冷房機は最大能力で（例えば循環ポンプ５３とファン７１ｃの両方とも最大回転数で一定で）運転する。そのうえで、一般空調機の運転制御（特に圧縮機５５の回転数の制御）を行うことで、必要となる冷房能力を供給する。尚、換言すれば、モードＣでは、上記モードＢのような「一般空調機は最低能力で運転する」という制限がなくなる。

（ｄ）モードＤ；一般空調機の単独運転とするモードである。

すなわち、間接外気冷房機は運転停止とし（循環ポンプ５３を停止する。ファン７１ｃは、そのまま運転する（一般空調機と共有なので）、そのうえで一般空調機の運転制御（特に圧縮機５５の回転数の制御）を行うことで、必要となる冷房能力を供給するモードである。

上記モードＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄに関して、所定の条件に応じて現在のモードからモード変更する。これには、モードＡ→モードＢ、モードＢ→モードＣ、モードＣ→モードＤ、モードＡ←モードＢ、モードＢ←モードＣ、モードＣ←モードＤの６種類のモード変更パターンがある。但し、この例に限らず、例えば上述したモードＡ内でのモード変更が更にあってもよいが、ここでは上記６種類について説明する。

上記モード変更について、以下、説明する。

まず、内気ユニット６０に吸気される内気（暖気）ＲＡの温度をＴra、内気ユニット６０から送出される内気（冷気）ＳＡの温度をＴsaと記すものとする。また、外気に関して、外気ユニット７０に吸気される外気ＯＡの温度Ｔoa、外気ユニット７０から排気される排気ＥＡの温度をＴeaと記すものとする（但し、図３の構成例では排気温度Ｔeaは計測しない）。

ここで本例では、例えば図３に示すように、上記暖気温度Ｔra、冷気温度Ｔsa、外気吸気温度Ｔoaをそれぞれ計測する為の３つの温度計１０１、１０２、１０３を設けている。すなわち、温度計１０１は、内気排出口６３近辺に設けられ、冷気温度Ｔsaを計測する。温度計１０２は、内気流入口６２近辺に設けられ、暖気温度Ｔraを計測する。温度計１０３は、外気取入口７２近辺に設けられ、外気温度（外気吸気温度）Ｔoaを計測する。

また、図３の例では、上記コントローラ７４の一例としての制御装置１１０も設けられている。制御装置１１０は、入力部１１１、演算部１１２、出力部１１３の各機能部を有する。演算部１１２は、入力部１１１を介して、例えば所定周期で上記各温度計１０１、１０２、１０３から上記暖気温度Ｔra、冷気温度Ｔsa、外気吸気温度Ｔoaを取得する。勿論、入力部１１１は、上記３つの温度計１０１、１０２、１０３と、通信線（図上、点線で示す；シリアル線など）を介して接続している。

また、演算部１１２は、出力部１１３を介して、上記一体型空調システム５０の各種構成を調整制御する。本例では、出力部１１３と接続された各構成、すなわちファン７１ｃ、圧縮機５５、循環ポンプ５３を主な制御対象とするが、他の構成も制御する。勿論、出力部１１３は、ファン７１ｃ、圧縮機５５、循環ポンプ５３などと、通信線（図上、点線で示す；シリアル線など）を介して接続している。

演算部１１２は、上記暖気温度Ｔra、冷気温度Ｔsa、外気吸気温度Ｔoa等の計測結果等や現在のモード等に基づき、各種演算を行い、その結果に応じて（モード決定／変更結果等も含む）場合によっては例えばファン７１ｃ、圧縮機５５、循環ポンプ５３などのＯＮ／ＯＦＦ（運転／停止）制御や、回転数制御等を行う。演算部１１２は、特に図示しないが例えばＣＰＵ／ＭＰＵ等の演算プロセッサやメモリ等の記憶部を有している。この不図示の記憶部には、予め所定のアプリケーションプログラムが記憶されている。上記不図示の演算プロセッサは、このアプリケーションプログラムを読出し実行することにより、詳しくは後述する上記各種演算や調整制御処理や図６のフローチャートの処理等を実現する。

尚、制御装置１１０は、現在の運転モードが上記モードＡ、モードＢ、モードＣ、モードＤの何れのモードであっても、冷気温度Tsaが設定値に基づく所定範囲内となるように、循環ポンプ５３の回転数、ファン７１ｃの回転数、圧縮機５５の回転数などを制御する。

尚、図３に示す一体型空調システム５０（その内気ユニット６０と外気ユニット７０）は、図１や図２等とは多少異なるが、既に述べたように図１や図２等に示す構成例に限らず、上述した条件を満たせばよいのであり、よって図３に示す構成であっても構わない。あるいは、図９の構成であっても構わない。図９では、積層体６１、積層体７１と、内気流入口６２、内気排出口６３、外気取入口７２、外気排出口７３の位置関係のみ示すものとする。

図９に示す例では、内気ユニット６０には、筐体の上面に内気流入口６２を設けると共に、筐体の正面の真ん中あたりに内気排出口６３を設けており、内気排出口６３近傍に積層体６１を設けている。特に蒸発器６１ａは内気排出口６３の近くに設けている。

また、外気ユニット７０には、筐体の上面に外気排出口７３を設けると共に、筐体の正面の真ん中あたりに外気取入口７２を設けており、外気排出口７３近傍に積層体７１を設けている。

以降、図４のモード変更条件や図５、図６、図８で示す冷房能力(Ｑ)について詳しく説明する。

・ΔＴ１ ＝ Ｔra−Ｔoa（暖気と外気との温度差）
・ΔＴ２ ＝ Ｔra−Ｔsa（暖気と冷気との温度差）
と定義する。

これより、間接外気冷房機の最大冷房能力Ｑ（Ｑｉ）は、下式により算出される。

Ｑｉ ＝ ｋΔＴ１
（ここで、ｋは任意の係数；予め例えば実験結果等に基づいて決めておく）
また、必要冷房能力Ｑreqは、下式により算出される。

Ｑreq ＝ Ｃ^*(定数)ＦΔＴ２＝ＣpＦ/ρΔＴ２
（ここで、Ｃ^*＝Ｃp/ρで、Ｃp：定圧比熱、ρ：空気密度である。また、Ｆは内気の流量（風量）；例えば蒸発器を通過する風量；ファン６１ｃの回転数に基づいて算出する。既存の算出方法であるので、ここでは説明を省略する。尚、任意の風量一定で運用する場合も少なくないので、予め風量Ｆが分かっていることになり、この場合には、この風量Ｆの値を予め記憶しておけばよい）
また、Ｑ１ ＝ Ｑｉ＋ｃ、Ｑ４＝Ｑｉ−ｃ（ｃ；予め設定される任意の定数）
とする。

但し、この例に限らず、後述するように、Ｑ１＝Ｑreq−ｃ、Ｑ４＝Ｑreq＋ｃ（ｃ；予め設定される任意の定数）等と定義してもよい。詳しくは後述する。また、後述する図６は、当該後者の定義に応じたものである。

また、Ｑ２ ＝ Ｑreq−Ｑr
（ここで、Ｑｒは、一般空調機の最低冷房能力；すなわち、Ｑｒは、圧縮機５５の回転数を最低回転数で運転したときの一般空調機の冷房能力。よって、Ｑｒの値は、各機器（製品）毎に異なるが、予め分かるものであり、従って予め記憶しておく）
とする。

尚、上記Ｑｒは、モードＢ運転時の一般空調機の冷房能力ということもできる。

上記Ｑ２は、モードＢにおいて間接外気冷房機が供給すべき冷房能力を意味している。よって、もしＱｉ＜Ｑ２となったら、間接外気冷房機を最大能力で運転しても、「間接外気冷房機の冷房能力＋一般空調機の冷房能力Ｑｒ」が必要冷房能力Ｑreqより低くなるので、必要とする冷房能力を供給できないことになる。この為、後述するように、この場合にはモードＢからモードＣへとモード変更することになる。

上記Ｑ１，Ｑ２，Ｑ４は、動的に決定される閾値と見做してもよい。一方、Ｑ３は予め設定される固定値の閾値であり、本例ではＱ３＝０とするが、この例に限らない。尚、モードＡとモードＢ間のモード変更判定にＱ１，Ｑ４の２つを用いるのは、ハンチングを起こさないようにするためであり、この例に限るものではない。また尚、圧縮機５５とファン７１ｃと循環ポンプ５３の消費電力は、相対的には下記の関係となる。

「圧縮機５５≫ファン７１ｃ＞循環ポンプ５３」
つまり、圧縮機５５が最も消費電力がとても大きく、循環ポンプ５３が最も消費電力が小さい。例えば図５（ａ）に示す運転例は、この様な関係に応じて、省エネ効果の観点からはほぼ最適な運転方法を提示するものである。

上記各種変数（例えばＱｉやＱreq。また、閾値Ｑ１，Ｑ２，Ｑ４も変数と見做してよい）等を用いて、モード変更するか否かを判定する。判定の為の条件は、現在のモードによって異なる。

すなわち、まず、現在のモードがモードＡである場合に、モードＢに変更するか否かを判定する為の条件は、下記の通りである。

「Ｑreq＞Ｑ１？」（あるいは「Ｑｉ＜Ｑ１？」であってもよいが、これについては後述する；尚、「Ｑreq＞Ｑ１？」の場合と「Ｑｉ＜Ｑ１？」の場合とでは、Ｑ１の定義が異なる）。

もし、「Ｑreq≦Ｑ１」である場合には、モードＡのままとする。一方、「Ｑreq＞Ｑ１」であったならば、モードＢへとモード変更する。尚、その際、循環ポンプ５３と室外ファン（ファン７１ｃ）の少なくとも一方は、その回転数を最低回転数とすることが望ましい。尚、この判定処理は、例えば定期的に実行するが、この例に限らない。これは、下記の他のモード変更判定についても同様である。

また、現在のモードがモードＢである場合には、上記の通り、モードＣへのモード変更と、モードＡへのモード変更の２種類のモード変更がありえる。

まず、モードＡに変更するか否かを判定する為の条件は、下記の通りである。

「Ｑreq＜Ｑ４？」（あるいは「Ｑｉ＞Ｑ４？」であってもよいが、これについては後述する；尚、「Ｑreq＜Ｑ４？」の場合と「Ｑｉ＞Ｑ４？」の場合とでは、Ｑ４の定義が異なる）。

もし、「Ｑreq≧Ｑ４」である場合には、モードＢのままとする。一方、「Ｑreq＜Ｑ４」であったならば、モードＡへとモード変更する。

また、モードＢからモードＣに変更するか否かを判定する為の条件は、下記の通りである。

「Ｑｉ＜Ｑ２？」
もし、「Ｑｉ≧Ｑ２」である場合には、モードＢのままとする。一方、「Ｑｉ＜Ｑ２」であったならば、モードＣへとモード変更する。

現在のモードがモードＢの場合には、基本的には、上記「Ｑreq＜Ｑ４？」と「Ｑｉ＜Ｑ２？」の両方の判定を、定期的に行うことになる。

また、現在のモードがモードＣである場合には、上記の通り、モードＢへのモード変更と、モードＤへのモード変更の２種類のモード変更がありえる。

まず、モードＣからモードＢに変更するか否かを判定する為の条件は、下記の通りである。

「Ｑｉ＞Ｑ２？」
もし、「Ｑｉ≦Ｑ２」である場合には、モードＣのままとする。一方、「Ｑｉ＞Ｑ２」であったならば、モードＢへとモード変更する。

また、モードＣからモードＤに変更するか否かを判定する為の条件は、下記の通りである。

「Ｑｉ＜０？」（Ｑ３＝０の例の場合）
もし、「Ｑｉ≧０」である場合には、モードＣのままとする。

一方、「Ｑｉ＜０」であったならば、モードＤへとモード変更する。つまり、外気温度が内気（暖気）温度より高いために間接外気冷房機が機能しない（ゼロどころかマイナス。つまり、内気がかえって温度上昇する）場合には、モードＤへと移行することで、間接外気冷房機を停止させ、一般空調機の単独運転とする。

尚、現在のモードがモードＣの場合、まず「０≦Ｑｉ≦Ｑ２？」の判定を行い、この条件が満たされる場合（つまり、現状態が「０≦Ｑｉ≦Ｑ２」である場合）には、モードＣのままとするようにしてもよい。勿論、この場合には、「０≦Ｑｉ≦Ｑ２？」の判定がＮＯであった場合には、上記「Ｑｉ＞Ｑ２？」、「Ｑｉ＜０？」の判定を行うことになる。

また、現在のモードがモードＤである場合に、モードＣに変更するか否かを判定する為の条件は、下記の通りである。

「Ｑｉ＞０？」
もし、「Ｑｉ≦０」である場合には、モードＤのままとする。一方、「Ｑｉ＞０」であったならば、モードＣへとモード変更する。

モード変更の判定方法は、上記の例に限らない。例えば、以下に述べる方法であってもよい。つまり、基本的には、冷却対象空間（ここではサーバルーム）の温度を、ほぼ設定温度通りに維持できればよいのであるから、冷気の温度Ｔsaが設定温度±α（α；任意のマージン；例えば０．５℃程度）の温度範囲内となるように調整制御すればよい。

つまり、基本的には、どのモードであっても、例えば、設定温度をＴsaset、測定される冷気温度をＴsaとするならば、この冷気温度Ｔsaが、Ｔsaset±α（上限値Ｔsamax＝Ｔsaset＋α、下限値Ｔsamin＝Ｔsaset−α）の温度範囲内となるように、調整制御している。

しかしながら、モードによっては何らかの制限があるので（例えば一般空調機は運転しない。あるいは一般空調機は運転するが最低能力一定とする等）、冷気温度Ｔsaを設定温度±αの温度範囲内に出来ない場合が起こり得る。この様な場合にモード変更すればよい。

例えば、モードＡにおいては、間接外気冷房機の単独運転であるので、基本的には間接外気冷房機単独運転で冷気温度Ｔsaが上記所定の温度範囲内（Ｔsaset±α；上限値Ｔsamax〜下限値Ｔsamin）となるように調整制御する。しかし、状況によっては（外気温度が高い場合等）、間接外気冷房機を最大能力で運転しても、冷気温度Ｔsaが上記所定の温度範囲内とならない場合がある。この様な場合、モードＢへとモード変更することで、間接外気冷房機と一般空調機の両方を運転することで対応可能となる。

上記のことから、モード変更の為の判定とモード変更を、例えば下記のように行っても良い。

まず、現在のモードがモードＡである場合に、モードＢに変更するか否かを判定する為の条件は、下記の通りである。

「Ｔsa＞Ｔsamax？」
もし、「Ｔsa＞Ｔsamax」である場合、すなわち上記のように間接外気冷房機単独運転では最大能力で運転してもなお、冷気温度Ｔsaを所定温度範囲内に保てない場合には（上限値Ｔsamaxを越えてしまう場合には）、モードＢへとモード変更する。尚、その際、循環ポンプ５３と室外ファン（ファン７１ｃ）の少なくとも一方は、その回転数を最低回転数とすることが望ましい。

一方、「Ｔsa≦Ｔsamax」である場合、すなわち間接外気冷房機単独運転で冷気温度Ｔsaを所定温度範囲内に維持できている（上限値Ｔsamaxを越えない）場合には、モードＡのままとする。

また、現在のモードがモードＢである場合に、モードＣに変更するか否かを判定する為の条件は、上記モードＡからモードＢへの場合と同じであり（意味するところは異なるが）下記の通りである。

「Ｔsa＞Ｔsamax？」
もし、「Ｔsa＞Ｔsamax」である場合には、モードＣへとモード変更する。つまり、上記のようにモードＢでは一般空調機は常に冷房能力最低で運転し、間接外気冷房機の冷房能力を調整制御するが、間接外気冷房機を最大能力で運転してもなお、冷気温度Ｔsaを所定温度範囲内に保てない場合には（上限値Ｔsamaxを越えてしまう場合には；冷房能力不足の場合には）、モードＣへとモード変更する。つまり、「一般空調機は最低能力で運転する」という制限を解除する。

一方、「Ｔsa≦Ｔsamax」である場合、すなわち一般空調機最低能力運転でも冷気温度Ｔsaを所定温度範囲内に維持できている場合には、モードＢのままとする。

また、現在のモードがモードＢである場合には、更に、モードＡに変更するか否かの判定も行う。この判定の条件は、例えば下記の通りである。

「Ｔsa＜Ｔsamin？」
もし、「Ｔsa＜Ｔsamin」である場合、モードＡへとモード変更する。つまり、上記のようにモードＢでは一般空調機最低能力運転で間接外気冷房機を調整制御するが、間接外気冷房機の冷房能力を最低にしてもなお、冷気温度Ｔsaを所定温度範囲内に保てない場合には（下限値Ｔsaminを下回ってしまう場合には；冷房能力過剰の場合には）、一般空調機の運転を停止する（モードＡへとモード変更する）。

一方、「Ｔsa≧Ｔsamin」である場合には、モードＢのままとする。

尚、モードＢでは、まず最初に「Ｔsamin≦Ｔsa≦Ｔsamax」の判定を行い、この条件を満たす場合にはモード変更を行わないものと判定し、この条件を満たさない場合にはモード変更を行うものと判定してもよい。モード変更を行う場合には、更に、上記判定によって、モードＡとモードＣのどちらにモード変更するのかを判定する。これは、現在のモードがモードＣである場合も同様である。

また、現在のモードがモードＣである場合のモード変更判定は、上記モードＢと同じである。

すなわち、現在のモードがモードＣである場合に、モードＤに変更するか否かを判定する為の条件は、下記の通りである。

「Ｔsa＞Ｔsamax？」
もし、「Ｔsa＞Ｔsamax」である場合には、モードＤへとモード変更する。つまり、上記のようにモードＣでは、間接外気冷房機は最大能力で運転すると共に、一般空調機は特に制限無しで通常運転するものである。これより、モードＣにおいて「Ｔsa＞Ｔsamax」となるケースは、一般空調機と間接外気冷房機の両方を最大能力で運転してもなお、冷気温度Ｔsaを所定温度範囲内に保てない（上限値Ｔsamaxを越えてしまう）ことを意味している。

ここで、一般空調機単独運転の場合、最大能力で運転しても冷気温度Ｔsaが上限値Ｔsamaxを越えてしまうことは、基本的には考えられない。上記の様な状況は、外気温度が内気（暖気）温度よりも高いために、間接外気冷房機によってかえって温度上昇しているものと見做せる。これより、一般空調機単独運転モードであるモードＤへとモード変更する。

また、現在のモードがモードＣである場合には、更に、モードＢに変更するか否かの判定も行う。この判定の条件は、例えば下記の通りである。

「Ｔsa＜Ｔsamin？」
モードＣにおいて「Ｔsa＜Ｔsamin」となるケースは、間接外気冷房機は常に最大能力で運転することを条件として、一般空調機の冷房能力を最低にしてもなお、冷気温度Ｔsaを所定温度範囲内に保てない（下限値Ｔsaminを下回ってしまう）ことを意味している。

これより、「間接外気冷房機は常に最大能力で運転する」という条件を外すことで（尚、今度は「一般空調機を常に最低能力で運転する」という条件が付く）、つまりモードＢへとモード変更することで、上記の状況に対応する。

また、現在のモードがモードＤである場合に、モードＣにモード変更するか否かの判定のみを行う。この判定の条件は、下記の通りである。

「Ｔsa＜Ｔsamin？」
つまり、一般空調機単独運転において、一般空調機の冷房能力を最低にしてもなお、冷気温度Ｔsaを所定温度範囲内に保てない（下限値Ｔsaminを下回ってしまう）場合には、モードＣへとモード変更する。

尚、モードＡにおいて、通常モードと省エネモードとがあってもよい。通常モードは、循環ポンプ５３とファン７１ｃのどちらか一方を、最大回転数で運転する。図示の例では、循環ポンプ５３を最大回転数で運転しているが、この例に限らず、ファン７１ｃを最大回転数で運転してもよい。また、省エネモードでは、循環ポンプ５３とファン７１ｃのどちらか一方を、最低回転数で運転する。図示の例では、ファン７１ｃを最低回転数で運転しているが、この例に限らず、循環ポンプ５３を最低回転数で運転してもよい。

そして、この例において、現在のモードがモードＡ中の省エネモードである場合には、「Ｔsa＞Ｔsamax」となったら通常モードへモード変更する。また、現在のモードがモードＡ中の通常モードである場合には、「Ｔsa＜Ｔsamin」となったら省エネモードへモード変更する。また、この場合、通常モード中には、更に、上記モードＢへモード変更するか否かの判定を行うことになるが、省エネモード中にはこの判定は必要ない。

以上、主に図４を参照して、各運転モード毎の制御内容、運転モードの切換え制御について説明した。

上述したように、本空調システムでは、まず、間接外気冷房サイクルと蒸気圧縮式冷房サイクル（一般空調機の冷凍機運転）の２つのサイクルの両方を一緒に運転すること（併用運転）を可能とする構成を実現している。この構成自体についても従来と異なり様々な効果が得られるが、それについては既に述べてあるので、ここでは省略する。

そして、上記構成を用いた上記制御方法は、例えば、
（１）複数の運転モードを備え、そのなかに間接外気冷房機と冷凍機（一般空調機）の併用運転を行うモードがある点
（２）運転モード切換えを、外気温度と内気温度の差分に基づいて演算した間接外気冷房最大能力Ｑにより判定する点
（３）吹出し空気温度（冷気温度Ｔsa）を設定温度範囲内（Ｔsamin≦Ｔsa≦Ｔsamax）とする為の制御方法を、各運転モード毎に適切な制御方法を提示（上述したことや例えば後述する図５（ａ）に示したこと）
等の特徴がある。

これらの特徴によって、例えば、間接外気冷房能力を最大限利用することや、各運転方式で制御方法を最適化すること等で、冷房効率を向上させることができる。

図５（ａ）に、上記制御による各構成の運転状態の一例を示す。

ここでは、「ポンプ回転数」、「室外ファン回転数」、「圧縮機回転数」を、出力０％〜１００％で示す。当然、出力０％のときは停止状態であり、出力１００％のときが最大能力運転状態である。また、「ポンプ回転数」は循環ポンプ５３の回転数（出力）、「室外ファン回転数」はファン７１ｃの回転数（出力）、「圧縮機回転数」は圧縮機５５の回転数（出力）である。

尚、図５（ｂ）に示すように、間接外気冷房最大能力Ｑ（Ｑｉ）は、図上左側にいくほど高くなり、右側にいくほど低くなる。図上左側に示す領域ではＱ（Ｑｉ）値が高く間接外気冷房機だけで必要冷房能力Ｑreqを賄えるので、上記モードＡとなっている。モードＡでは当然、圧縮機５５は停止しており「圧縮機回転数」は０％となっている。

そして、図示のモードＡの中でも比較的上記Ｑ（Ｑｉ）値が高い領域（図上、モードＡ内の左側の領域）では、「室外ファン回転数」を最低回転数で運転し、「ポンプ回転数」を調整制御することでＴsa温度制御する（上記省エネモードに相当する）。尚、Ｔsa温度制御は、内気（冷気）温度Ｔsaを設定値に基づく所定温度範囲内に維持する制御である。

また、図示のモードＡの中でも比較的上記Ｑ（Ｑｉ）値が低い領域（図上、モードＡ内の右側の領域）では、「ポンプ回転数」を最大回転数で運転し、「室外ファン回転数」を調整制御することでＴsa温度制御する（上記通常モードに相当する）。

また、モードＢにおいては、上記の通り「圧縮機回転数」は最低回転数で一定となるが、「ポンプ回転数」、「室外ファン回転数」に関しては、図５（ａ）の例では、「ポンプ回転数」を最大回転数で運転し、「室外ファン回転数」を調整制御することでＴsa温度制御する。上記の通り、省エネ効果の観点からは、比較的消費電力が少ない循環ポンプ５３を最大限に利用することが望ましい。

但し、この例に限定するわけではなく、例えば「室外ファン回転数」を最大回転数で運転し（ファンによる風量を最大にする）、「ポンプ回転数」を調整制御することでＴsa温度制御するようにしてもよい。

また、モードＣにおいては、「ポンプ回転数」、「室外ファン回転数」の両方を常に最大回転数で運転する。つまり、間接外気冷房機を常に最大能力で運転する。よって、モードＣにおいては、常に、「間接外気冷房機が供給する冷房能力＝間接外気冷房最大能力Ｑ（Ｑｉ）」となるように運転している。そして、そのうえで、「圧縮機回転数」を調整制御することでＴsa温度制御する。

また、モードＤでは、間接外気冷房機は停止状態であり、従って「ポンプ回転数」は０％（循環ポンプ５３は停止）となっている。但し、上記の理由により、ファン７１ｃは停止しない。尚、図示の例では「室外ファン回転数」は常に１００％となっているが、この例に限らない。いずれにしてもモードＤでは、上記間接外気冷房機は停止状態としたうえで、「圧縮機回転数」を調整制御することでＴsa温度制御する。

尚、循環ポンプ５３、ファン７１ｃ、圧縮機５５は、何れも、運転時の最低回転数（それ以上、回転数を下げることはできない）が決まっている。但し、これは上記のように各機器（製品）毎に異なるので、数値は提示できない。

ここで、仮に、必要冷房能力Ｑreqは一定であり、内気(暖気)温度Ｔraも一定であるものとする。この場合、間接外気冷房最大能力Ｑ（Ｑｉ）の値は外気温度によって決まる。また、モード変更はＱ（Ｑｉ）値によって決まる。

この仮定のもと、上記モードＡの領域内の左側の領域の左端の状態、つまり、「圧縮機回転数」は０％、「ポンプ回転数」、「室外ファン回転数」の両方とも最低回転数である状態からスタートして、外気温度Ｔoaが徐々に上昇する場合を考える。この場合、上記Ｑｉの算出式より、Ｑｉの値は徐々に低下していくことになる（例えば図５（ｂ）などに示すようになる）。

モードＡで運転している状態において、例えば図７（ａ）の図上左端に示すようにＱｉ値が必要冷房能力Ｑreqに比べて充分に高い場合には、当然、間接外気冷房機を最大で運転する必要はなく、例えば上記のように「ポンプ回転数」、「室外ファン回転数」の両方とも最低回転数としても、必要冷房能力Ｑreqを賄えることになる。しかし、上記のようにＱｉ値が徐々に低下していく場合には、これに応じて例えば図５（ａ）に示すようにまず「ポンプ回転数」を上昇させていくことで対応することになる。そして、「ポンプ回転数」が最大値（出力１００％）となったら、今度は「室外ファン回転数」を上昇させていくことで対応することになる。

そして、基本的には（閾値として上記Ｑ１，Ｑ４の２種類を用いない場合には）、Ｑｉ値が必要冷房能力Ｑreq未満となったら（Ｑｉ＜Ｑreq）、間接外気冷房機を最大運転しても（「ポンプ回転数」と「室外ファン回転数」の両方とも最大値（出力１００％）としても）、必要冷房能力Ｑreqを賄えないことになる。つまり、間接外気冷房機単独では需要に対応できないことになる。この為、上記モードＢへとモード変更する。つまり、間接外気冷房機と一般空調機（冷凍機）の併用運転状態へと移行する。但し、上記の通り、モードＢでは、「圧縮機回転数」を最低回転数で一定とする制限が付く。

尚、上述した例では、Ｑ１，Ｑ４の２種類の閾値を用いているが、ＱｉがＱreq近辺で変動する場合、モードＡとモードＢ間のモード変更が頻繁に生じる可能性がある。ここで、圧縮機の発停が頻発すると機械的問題が発生しやすく、故障等の原因になるので、一般的に時間制限が設けられている。この様な事態を防止するために、上記−ｃ、＋ｃによって判定の為の閾値をモードＡ→モードＢの場合とモードＢ→モードＡの場合とで異なるようにしている。

上記のようにモードＡからモードＢへモード変更する際には、「ポンプ回転数」や「室外ファン回転数」を出力ダウン（回転数減少）する。図５（ａ）に示す例では、「室外ファン回転数」のみ出力ダウンし（最低回転数とする；ファンによる風量を最小にする）、「ポンプ回転数」は最大回転数を維持するが、この例に限らない。この逆に、「ポンプ回転数」のみ出力ダウンし、「室外ファン回転数」は最大回転数を維持するようにしてもよい。あるいは、「ポンプ回転数」と「室外ファン回転数」の両方を出力ダウン（回転数減少；但し最低にはしない）してもよい。

また、図５（ａ）の例では「室外ファン回転数」を最低回転数まで出力ダウンしているが、この例に限らない。例えば予め設定されている所定の回転数まで出力ダウンしてもよい。これは、「ポンプ回転数」を出力ダウンさせる場合も同様である。

上記の例では、モードＢにおいて外気温度Ｔoaが徐々に上昇しても、間接外気冷房機と、一般空調機（但し、最低能力で）とで、必要冷房能力Ｑreqを賄える限りは、モードＢを維持する。つまり、基本的に、Ｑｉ≧Ｑ２の状態であれば、「室外ファン回転数」を調整制御することで、必要冷房能力Ｑreqを賄えることになる。しかし、Ｑｉ＜Ｑ２の状態となったら、たとえ「室外ファン回転数」も最大回転数としても（つまり間接外気冷房機を最大運転しても）必要冷房能力Ｑreqを賄えないことになる。

この為、例えば図５（ａ）に示すように、Ｑｉ＜Ｑ２の状態なったらモードＣへとモード変更することで、“「圧縮機回転数」を最低回転数で一定”とする制限を無くす。これによって、モードＣにおいては、上記外気温度Ｔoaが徐々に上昇することに対しては、図示のように「圧縮機回転数」を徐々に増加させていくことで対応できる。尚、モードＣにおいては、図示のように、間接外気冷房機は常に最大運転とする。

そして、上記外気温度Ｔoaが更に上昇することで、例えばＴoa＞Ｔraとなった場合には、間接外気冷房機を運転する意味が無くなるので（かえって内気が温度上昇する）、モードＤへと移行する。つまり、間接外気冷房機を運転停止し、冷凍機（一般空調機）単独運転とする。

上記図５（ａ）に示す例では、モードＡからモードＢへモード変更する際（直前）、モードＢからモードＣへモード変更する際（直前）、モードＣらモードＢへモード変更する際（直前）、モードＣからモードＤへモード変更する際（直前）には、間接外気冷房機は最大冷房能力Ｑｉで運転していることになる。

尚、上記図４や図５（ａ）に示すモード変更は、基本的には、図上左から右へのモード変更は“非省エネ方向へのモード変更”であり、図上右から左へのモード変更は“省エネ方向へのモード変更”であると言える。

図５（ｂ）には、外気と内気（暖気）との温度差“Ｔra−Toa”と、間接外気冷房最大能力Ｑ（Ｑｉ）との関係を示すと共に、各閾値に応じたモード変更について示す。

図５（ｂ）において、横軸は上記温度差“Ｔra−Toa”、縦軸は間接外気冷房最大能力Ｑ（Ｑｉ）である。尚、横軸はＴra一定とした場合の外気温度Toaに置き換えても構わない。尚、温度差“Ｔra−Toa”は、図上左側にいくほど値が大きくなる。

図５（ｂ）に示すように（そして上述したように）、間接外気冷房最大能力Ｑ（Ｑｉ）は、外気と内気（暖気）との温度差“Ｔra−Toa”が大きくなるほど大きくなる。

ここで、上記図５（ａ）の説明とは逆に、モードＤの状態から温度差“Ｔra−Toa”が徐々に増加していくものと仮定する。モードＤでは、間接外気冷房最大能力Ｑ（Ｑｉ）は例えば負の値となっている。つまり間接外気冷房機が、実質的に、内気の冷却機能を持っていない（運転すれば、逆に加熱機能を持つことになる）状態となっている。この為、間接外気冷房機は停止状態となっている。

この状態で、上記のように温度差“Ｔra−Toa”が徐々に増加していくことで、Ｑｉ値が図示のように増加していき、Ｑｉ値が閾値Ｑ３（図４等の例ではＱ３＝０としているが、この例に限らない）を越えた場合には、モードＣへとモード変更することになる。

モードＣにおいても、温度差“Ｔra−Toa”が徐々に増加していくことで、Ｑｉ値が図示の様に増加していき、Ｑｉ値が閾値Ｑ２を越えた場合には、モードＢへとモード変更することになる。

モードＢにおいても、温度差“Ｔra−Toa”が徐々に増加していくことで、Ｑｉ値が図示の様に増加していき、例えば「Ｑ４＞Ｑreq」（但し、この例ではＱ４＝Ｑｉ−ｃ）となった場合、あるいは「Ｑｉ＞Ｑ４」（但し、この例ではＱ４＝Ｑreq＋ｃ）となった場合には、モードＡへとモード変更することになる。

尚、モードＡにおいてＱｉ値が減少していき、例えば「Ｑ１＜Ｑreq」（但し、この例ではＱ１＝Ｑｉ＋ｃ）となった場合、あるいは「Ｑｉ＜Ｑ１」（但し、この例ではＱ１＝Ｑreq−ｃ）となった場合には、モードＢへとモード変更することになる。

何れにしても、基本は、間接外気冷房最大能力Ｑ（Ｑｉ）が、必要冷房能力Ｑreq以上であれば、モードＡ（間接外気冷房機単独運転）とするものであり、上記Ｑ１，Ｑ４の定義は特に重要なものではない。

上記他の定義（つまり、Ｑ１＝Ｑreq−ｃやＱ４＝Ｑreq＋ｃ等）に応じたモード変更処理のフローチャート図を、図６に示す。

図６の処理は、例えば所定の定周期で行う。或いは、例えば、任意のタイミングで手動により実施しても構わない。

まず、現在のモードを判定する（ステップＳ１１）。これは、例えば「現在のモード」を記憶しており、これを参照すればよい。尚、「現在のモード」の記憶内容は、モード変更を行う毎に更新する。

そして、図示のように現在のモードに応じた処理を実行する。

まず、現在のモードがモードＡであった場合には、例えば「Ｑｉ＜Ｑ１」（但し、本例ではＱ１＝Ｑreq−ｃ）であるか否かの判定を行い（ステップＳ１２）、「Ｑｉ≧Ｑ１」である場合には（ステップＳ１２，ＮＯ）、モード変更せずにそのまま処理を終了する。一方、「Ｑｉ＜Ｑ１」である場合には、モードＢへとモード変更して（ステップＳ１３）、本処理を終了する。

あるいは、上記処理例に限らず、既に述べたように冷気温度Ｔsaと設定温度に基づく所定範囲（上限値、下限値等）に基づいて、モード変更の判定処理を行ってもよい。この例の場合、ステップＳ１２の判定は例えば「Ｔsa＞Ｔsamax」等としてもよい。この例の場合には、「Ｔsa≦Ｔsamax」である場合には（ステップＳ１２，ＮＯ）そのまま処理を終了する。一方、「Ｔsa＞Ｔsamax」である場合には（ステップＳ１２，ＹＥＳ）、モードＢへとモード変更して（ステップＳ１３）、本処理を終了する。

また、現在のモードがモードＢであった場合には、例えばまず「Ｑ２≦Ｑｉ≦Ｑ４」であるか否かの判定を行い（ステップＳ１４）、「Ｑ２≦Ｑｉ≦Ｑ４」である場合には（ステップＳ１４，ＹＥＳ）、モード変更せずにそのまま処理を終了する。「Ｑ２≦Ｑｉ≦Ｑ４」ではない場合には（ステップＳ１４，ＮＯ）、「Ｑ２＞Ｑｉ」、「Ｑｉ>Ｑ４」のどちらかであることになる。但し、本例では、Ｑ４＝Ｑreq＋ｃである。

これより、図示の例では、例えばまず「Ｑｉ＜Ｑ２」であるか否かの判定を行い（ステップＳ１５）、「Ｑｉ＜Ｑ２」である場合には（ステップＳ１５，ＹＥＳ）モードＣへとモード変更する（ステップＳ１６）。

一方、「Ｑｉ＜Ｑ２」ではない場合には（ステップＳ１５，ＮＯ）「Ｑｉ＞Ｑ４」であるはずであるが、図示の例では一応確認的に、「Ｑｉ＞Ｑ４」であるか否かを判定する（ステップＳ１７）。そして、「Ｑｉ＞Ｑ４」である場合には（ステップＳ１７，ＹＥＳ）、モードＡへとモード変更する（ステップＳ１８）。一方、「Ｑｉ≦Ｑ４」である場合には（ステップＳ１７，ＮＯ）、ステップＳ１８の処理は実行しないで、そのまま本処理を終了する。

あるいは、上記処理例に限らず、既に述べたように冷気温度Ｔsaと設定温度に基づく所定範囲（上限値、下限値等）に基づいて、モード変更の判定処理を行ってもよい。この例の場合、上記ステップＳ１４の判定は、例えば「Ｔsamin≦Ｔsa≦Ｔsamax」等としてもよい。そして、「Ｔsamin≦Ｔsa≦Ｔsamax」である場合（ステップＳ１４，ＹＥＳ）、すなわち冷気温度Ｔsaが、設定温度に基づく所定範囲内にある場合には、モード変更せずにそのまま処理を終了する。

一方、「Ｔsamin≦Ｔsa≦Ｔsamax」ではない場合には（ステップＳ１４，ＮＯ）、「Ｔsamin＞Ｔsa」、「Ｔsa＞Ｔsamax」のどちらかであることになる。

これより、図示の例では、例えばまず「Ｔsa＞Ｔsamax」であるか否かの判定を行い（ステップＳ１５）、「Ｔsa＞Ｔsamax」である場合には（ステップＳ１５，ＹＥＳ）モードＣへとモード変更する（ステップＳ１６）。

一方、「Ｔsa＞Ｔsamax」ではない場合には（ステップＳ１５，ＮＯ）、「Ｔsamin＞Ｔsa」であるはずであるが、図示の例では一応確認的に、「Ｔsamin＞Ｔsa」であるか否かを判定する（ステップＳ１７）。そして、「Ｔsamin＞Ｔsa」である場合には（ステップＳ１７，ＹＥＳ）、モードＡへとモード変更する（ステップＳ１８）。

また、現在のモードがモードＣであった場合には、例えばまず「Ｑ３≦Ｑｉ≦Ｑ２」であるか否かの判定を行い（ステップＳ２１）、「Ｑ３≦Ｑｉ≦Ｑ２」である場合には（ステップＳ２１，ＹＥＳ）、モード変更せずにそのまま処理を終了する。「Ｑ３≦Ｑｉ≦Ｑ２」ではない場合には（ステップＳ２１，ＮＯ）、「Ｑｉ＞Ｑ２」、「Ｑｉ＜Ｑ３」のどちらかであることになる。尚、例えばＱ３＝０であるが、この例に限らない。但し、Ｑ３は、‘０’または‘０’近辺に任意の値とすることが望ましい。

これより、図示の例では、例えばまず「Ｑｉ＜Ｑ３」であるか否かの判定を行い（ステップＳ２２）、「Ｑｉ＜Ｑ３」である場合には（ステップＳ２２，ＹＥＳ）モードＤへとモード変更する（ステップＳ２３）。

一方、「Ｑｉ＜Ｑ３」ではない場合には（ステップＳ２２，ＮＯ）「Ｑｉ＞Ｑ２」であるはずであるが、図示の例では一応確認的に、「Ｑｉ＞Ｑ２」であるか否かを判定する（ステップＳ２４）。そして、「Ｑｉ＞Ｑ２」である場合には（ステップＳ２４，ＹＥＳ）、モードＢへとモード変更する（ステップＳ２５）。一方、「Ｑｉ≦Ｑ２」である場合には（ステップＳ２４，ＮＯ）、ステップＳ２５の処理は実行しないで、そのまま本処理を終了する。

あるいは、上記処理例に限らず、既に述べたように冷気温度Ｔsaと設定温度に基づく所定範囲（上限値、下限値等）に基づいて、モード変更の判定処理を行ってもよい。この例の場合、上記ステップＳ２１の判定は、例えば「Ｔsamin≦Ｔsa≦Ｔsamax」等としてもよい。そして、「Ｔsamin≦Ｔsa≦Ｔsamax」である場合（ステップＳ２１，ＹＥＳ）、すなわち冷気温度Ｔsaが、設定温度に基づく所定範囲内にある場合には、モード変更せずにそのまま処理を終了する。

一方、「Ｔsamin≦Ｔsa≦Ｔsamax」ではない場合には（ステップＳ２１，ＮＯ）、「Ｔsamin＞Ｔsa」、「Ｔsa＞Ｔsamax」のどちらかであることになる。

これより、図示の例では、例えばまず「Ｔsa＞Ｔsamax」であるか否かの判定を行い（ステップＳ２２）、「Ｔsa＞Ｔsamax」である場合には（ステップＳ２２，ＹＥＳ）モードＤへとモード変更する（ステップＳ２３）。

一方、「Ｔsa＞Ｔsamax」ではない場合には（ステップＳ２２，ＮＯ）、「Ｔsamin＞Ｔsa」であるはずであるが、図示の例では一応確認的に、「Ｔsamin＞Ｔsa」であるか否かを判定する（ステップＳ２４）。そして、「Ｔsamin＞Ｔsa」である場合には（ステップＳ２４，ＹＥＳ）、モードＢへとモード変更する（ステップＳ２５）。

また、現在のモードがモードＤであった場合には、例えば「Ｑｉ＞Ｑ３」であるか否かの判定を行い（ステップＳ２６）、「Ｑｉ≦Ｑ３」である場合には（ステップＳ２６，ＮＯ）、モード変更せずにそのまま処理を終了する。一方、「Ｑｉ＞Ｑ３」である場合には、モードＣへとモード変更して（ステップＳ２７）、本処理を終了する。

あるいは、上記処理例に限らず、既に述べたように冷気温度Ｔsaと設定温度に基づく所定範囲（上限値、下限値等）に基づいて、モード変更の判定処理を行ってもよい。この例の場合、ステップＳ２６の判定は例えば「Ｔsa＜Ｔsamin？」等としてもよい。この例の場合には、「Ｔsa≧Ｔsamin」である場合には（ステップＳ２６，ＮＯ）そのまま処理を終了する。一方、「Ｔsa＜Ｔsamin」である場合には（ステップＳ２６，ＹＥＳ）、モードＣへとモード変更して（ステップＳ２７）、本処理を終了する。

尚、図６に示すＱｉと各閾値（Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４）を用いるモード判定手法と、冷気温度Ｔsaと設定温度に基づく所定範囲（上限値Ｔsamax、下限値Ｔsamin等）を用いるモード判定手法は、どちらか一方のみを用いてもよいし、併用してもよい。併用する場合には、例えばステップＳ１２の判定は、「Ｑｉ＜Ｑ１」と「Ｔsa＞Ｔsamax」のどちらか一方が成立すれば、ステップＳ１３のモードＢへのモード変更を行うことになる。これは、他の判定でも略同様であり、その説明は省略する。

以下、図７と図８とを比較して、上記制御の効果について説明する。

図７は従来手法を適用した場合、図８は本手法の場合を示す。

図７（ａ），（ｂ），（ｃ）、図８（ａ），（ｂ），（ｃ）は、何れも横軸は外気温度Ｔoaである。図７（ａ）、図８（ａ）は、外気温度Ｔoaと間接外気冷房最大能力Ｑ（Ｑｉ）との関係を示す。図７（ｂ），（ｃ）は、それぞれ、図７（ａ）に応じた消費電力、ＣＯＰを示す。図８（ｂ），（ｃ）は、それぞれ、図８（ａ）に応じた消費電力、ＣＯＰを示す。尚、ＣＯＰは、成績係数；Coefficient Of Performance）であり、その説明は省略する。

まず、従来手法を適用した場合、図７（ａ）に示すように、間接外気冷房最大能力Ｑ（Ｑｉ）が、必要冷房能力Ｑreq以上の状態であれば、間接外気冷房機の単独運転とする。そして、ＱｉがＱreq未満となったら、一般空調機（冷凍機）の単独運転へと切り換える。従来技術の例えば特許文献１のような「圧縮機から冷媒ポンプに切り換える」等の技術思想に基づけば、上記の様な「間接外気冷房機から一般空調機に切り換える」制御となる。

よく知られているように、間接外気冷房機は、一般空調機（冷凍サイクル）に比べて消費電力が非常に少なくて済む（よってＣＯＰが高い）。よって、図７（ｂ），（ｃ）に示すように、間接外気冷房機の単独運転中は消費電力が少なく以ってＣＯＰが高いが、一般空調機の単独運転中は消費電力が大きく以ってＣＯＰが低い。

図７（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、従来手法を適用した場合、間接外気冷房機の冷房能力が使えるにも係らず一般空調機の単独運転としている状態があり、消費電力が少ない間接外気冷房機を、充分に有効活用していない。この為、全体として、消費電力が大きく以ってＣＯＰが低いことになる。

これに対して、本手法の上記制御によれば、例えば図８（ａ）に示すように、間接外気冷房最大能力Ｑ（Ｑｉ）が、必要冷房能力Ｑreq以上の状態であれば（ここでは上記Ｑ１やＱ４は考えないものとする）、間接外気冷房機の単独運転とする。この点では上記従来手法と略同様であると見做しても構わない。

一方、ＱｉがＱreq未満となったら、直ちに一般空調機の単独運転へと切り換えるのではなく、間接外気冷房機の冷房能力が使える状態である限りは、一般空調機と間接外気冷房機の併用運転を行う。

これによって、図８（ｂ），（ｃ）に示すように、消費電力とＣＯＰは、間接外気冷房機の単独運転中（モードＡ）及び一般空調機の単独運転中（モードＤ）では上記従来手法と変わらないかもしれないが、一般空調機と間接外気冷房機の併用運転中（モードＢ、モードＣ）は従来手法よりも良くなる。すなわち、モードＢ、モードＣにおいては、消費電力は従来より少なくて済み、以ってＣＯＰ（効率）は従来より高くなる。

尚、上記Ｑｒ（冷凍機最低能力）がある為に、モードＢにおいては、図８（ａ）に示すように、間接外気冷房機を、その最大能力Ｑｉで運転することはできない。つまり、本手法でも間接外気冷房機を１００％利用することにはならないが、出来る限り最大限利用することができる。

ここで、既に述べたように、本例の一体型空調システムの構成は、図１や図２の構成に限らず、図３や図９の構成であってもよいし、更に他の構成であってもよい。更に、本手法で制御対象となる空調システムの構成は、一体型空調システムに限らない。

以上のことから、本例の空調システムの他の構成の具体例について、図１０〜図１３に示す。

図１０〜図１３は、本例の空調システムの他の構成例（その１）（その２）(その３)(その４)である。

尚、図１０〜図１３に関しても、上記図３や図９と同様に、図１、図２に示す構成と略同様の構成には、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。

まず、図１０は、上記図９の構成例を示すものであって、図９では省略した構成（配管やポンプ等）を示すものである。これは、基本的には図１、図２と略同様の構成となっている。従って、図１０についてはこれ以上説明しないが、制御装置１１０は、図示の例では外気ユニット７０内に設けられているが、この例に限らない。制御装置１１０は、内気ユニット６０内に設けられていてもよいし、他の任意の位置に設けられていてもよい。

尚、図１０では、制御装置１１０と各制御対象とを接続する信号線は、省略している。これは図１１〜図１３についても同様である。

尚、以下に説明する図１１〜図１３は、内気流入口６２、内気排出口６３、外気取入口７２、外気排出口７３の位置や、積層体６１、７１（あるいはこれらの構成要素の一部）の位置を、図９に示す例に準じたものを示すが、勿論これは一例であり、この様な例に限らない。

図１１は、本例の空調システムの他の構成例（その２）である。

ここで、上記図１、図２、図３、図９、図１０の例では、何れも、内気ユニット６０と外気ユニット７０は、壁１に密着させるようにして配置した。特に、相互に出来るだけ近くなるように配置した。この配置では、配管５１等の各配管の長さが短くて済む等のメリットが得られるので、望ましい配置例の１つと言えるが、この例に限らない。

例えば、現場の状況次第では、上記図１等のように配置することが困難となる場合も有り得るし、何らかの理由で上記図１等のように配置することが望まれない場合も有り得る。

これより、他の構成例（その２）では、例えば図１１に示すように、内気ユニット６０、外気ユニット７０を、壁１から離れた位置に設置する。尚、この例に限らず、図示はしないが、内気ユニット６０、外気ユニット７０の一方は図１１に示すように壁１から離れた位置に設置するが、他方は図１等のように壁１に密着させて設置してもよい。

また、図１等では、内気ユニット６０、外気ユニット７０は、その筐体に関して、壁１に密着させる面はオープンとしていたが、図１１の場合にはこの面もオープンにしないようにすることが望ましい。

また、図１等の構成では、循環ポンプ５３、膨張弁５４、圧縮機５５は、内気ユニット６０内または外気ユニット７０内に設けていたが、他の構成例（その２）では例えば図１１に示すように内気ユニット６０や外気ユニット７０の外に設けるようにしてもよい。尚、図示しないが、他の構成例（その２）においても、循環ポンプ５３、膨張弁５４、圧縮機５５を、内気ユニット６０内または外気ユニット７０内に設けても構わない。

また、図１１においても、制御装置１１０は外気ユニット７０内に設けられているが、この例に限らない。制御装置１１０は、内気ユニット６０内に設けられていてもよいし、他の任意の位置に設けられていてもよい。

また、上述した例では、何れも、制御装置１１０の制御対象は、図１、図２、図３、図９、図１０、図１１に示すような一体型空調システムであった。すなわち、間接外気冷房機としての構成と一般空調機（冷凍機）としての構成とが一体となった構成が、制御装置１１０の制御対象であった。しかし、制御装置１１０の制御対象は、この様な一体型空調システムとは限らない。例えば、図１２や図１３に示すような構成（上記一体型に対して分離型と呼ぶものとする）であっても、制御装置１１０の制御対象となる。

図１２、図１３の構成は、何れも、２つの内気ユニット（第１の内気ユニット６０’、第２の内気ユニット６０”と記す）と、２つの外気ユニット（第１の外気ユニット７０’、第２の外気ユニット７０”と記す）とから成る。

図１２と図１３との違いは、図１２は図１等と同様に全ユニットが壁１に密着して配置されるのに対して、図１３では図１１と同様に例えば全ユニットが壁１から離れて配置される点である。この相違以外は、基本的には、図１２と図１３はほぼ同じであるので、以下、特に区別せずに、まとめて説明する。

図１２、図１３（以下、図１２等と記す）に示す構成では、“室内側”（建物内）に２つの内気ユニット（第１の内気ユニット６０’、第２の内気ユニット６０”）が設けられる。“室外側”（建物外）に２つの外気ユニット（第１の外気ユニット７０’、第２の外気ユニット７０”）が設けられる。

そして、第１の内気ユニット６０’と第１の外気ユニット７０’とによって間接外気冷房機としての構成が実現される。第２の内気ユニット６０”と第２の外気ユニット７０”とによって一般空調機（冷凍機）としての構成が実現される。

まず、間接外気冷房機としての構成について説明する。

図示の例では、第１の内気ユニット６０’内には液−ガス熱交換器６１ｂとファン６１ｃが設けられ、第１の外気ユニット７０’内には液−ガス熱交換器７１ｂとファン７１ｃが設けられる。液−ガス熱交換器６１ｂと液−ガス熱交換器７１ｂとに配管５１が接続され、配管５１上の任意の位置に循環ポンプ５３が設けられる。これらの構成の動作については、既に図１、図２等で説明済みであり、ここでは説明しない。

次に、一般空調機（冷凍機）としての構成について説明する。

第２の内気ユニット６０”内には蒸発器６１ａとファン６１ｃが設けられ、第２の外気ユニット７０”内には凝縮器７１ａとファン７１ｃが設けられる。更に、任意の位置に膨張弁５４、圧縮機５５が設けられる。蒸発器６１ａ、凝縮器７１ａ、膨張弁５４、圧縮機５５には、冷媒管５２が接続されており、冷媒が循環している。これらの構成の動作については、既に図１、図２等で説明済みであり、ここでは説明しない。

尚、上記の通り、本構成の場合、ファン６１ｃ、ファン７１ｃは、２つずつ設ける必要がある。

上記図１２等の構成において、上述した暖気ＲＡは、内気流入口６２から第１の内気ユニット６０’内に流入し、上記間接外気冷房機としての構成によって基本的には冷却されて温度低下して、内気排出口６３から排出される。尚、当該温度低下した暖気はＲＡ’と記すものとする。

上述した温度低下した暖気ＲＡ’は、内気流入口６２から第２の内気ユニット６０”内に流入し、上記一般空調機（冷凍機）としての構成によって冷却されて冷気ＳＡとなって、内気排出口６３から排出される。

ここで、図示していないが、第１の内気ユニット６０’の内気排出口６３から排出される上記温度低下した暖気ＲＡ’を、第２の内気ユニット６０”の内気流入口６２へと導くためのダクトが、必要となる場合に有り得る。

図１２、図１３の何れの場合も、上記制御装置１１０の設置位置は、任意の位置であってよい。制御装置１１０は、基本的に、上記図１２、図１３に示す全ての構成の制御を行うものである。

尚、図１３に関しては、図では循環ポンプ５３、膨張弁５４、圧縮機５５は全てユニット外に設けられているが、図１１と同様に、この例に限らずユニット内に設けられていても良い。

尚、以上の説明では制御装置１１０を１台として説明したが、複数台を設置し連携制御しても構わない。但し、いずれの場合も、間接外気冷房機・一般空調機への制御命令は制御装置１１０の台数に関わらず一意に制御されるものとする。

上記のように、従来では、間接外気冷房機の冷房能力が不足する場合、冷凍機の単独運転に切り替える為、間接外気冷房の冷房能力を無駄にすることになり、効率(COP)の高い間接外気冷房機を十分に生かすことができず、効率が低下する問題があった。これに対して、本手法では、この様な問題を解決でき、効率(COP)の高い間接外気冷房を十分に生かすことができ、冷房効率を向上させることができる。

図１４は、制御装置１１０の機能ブロック図である。

尚、これは演算部１１２の機能ブロック図と見做しても構わない。上記の通り、演算部１１２は、特に図示しないが例えばＣＰＵ／ＭＰＵ等の演算プロセッサやメモリ等の記憶部を有している。この不図示の記憶部には、予め所定のアプリケーションプログラムが記憶されている。上記不図示の演算プロセッサは、このアプリケーションプログラムを読出し実行することにより、図６のフローチャートの処理や図１４に示す各種機能部の機能・処理を実現する。

図１４の説明の前に、上述した一体型空調システム５０について再度説明しておく。

上述した一体型空調システム５０は、例えば下記のように説明することもできる。

すなわち、一体型空調システム５０は、間接外気冷房機と、空調機と、共通のファンと、制御装置１１０とを有する。

上記間接外気冷房機は、暖気としての内気を通過させる第１の熱交換器６１ｂと、外気を通過させる第２の熱交換器７１ｂと、任意の流体を第１の熱交換器６１ｂと第２の熱交換器７１ｂとに循環させる配管５１及び循環ポンプ５３を有する。

上記空調機は、例えば、少なくとも第１の熱交換器６１ｂを通過後の内気を通過させて冷気にする蒸発器６１ａと、圧縮機５５と、凝縮器７１ａとを有する、圧縮式冷凍サイクルによる空調機である。

上記共通のファンは、第２の熱交換器７１ｂと凝縮器７１ａとに外気を通過させる、間接外気冷房機と空調機とに用いられるファンである。

そして、上記制御装置１１０は、概略的には、間接外気冷房機の単独運転を行う第１モード（モードＡに相当）、空調機の単独運転を行う第２モード（モードＤに相当）、空調機と間接外気冷房機の併用運転を行うモードである第３モード（モードＢとモードＣに相当）の何れかのモードを、現在の運転モードとする。そして、当該現在の運転モードで、空調機または／及び間接外気冷房機の運転制御を行う処理機能部１２０を有するものである。

尚、モードＢとモードＣは、何れも、空調機と間接外気冷房機の併用運転を行う点では同じであるので、まとめて上記第３モードとして扱う場合がある。そのうえで、モードＢは、空調機を最低能力で運転する制限モードということもできる。一方、モードＣは、この様な最低能力運転の制限が無いモードである非制限モードということもできる。

尚、制御装置１１０（処理機能部１２０）は、図示の各種機能部全てを有する必要はない。

制御装置１１０（処理機能部１２０）は、冷気の温度Ｔsaと、暖気の温度Ｔraと、外気の温度Ｔoaとに基づいて、随時、上記現在の運転モードを決定するモード決定部１２１を有する。

また、暖気温度Ｔraと外気温度Ｔoa（外気ユニット７０に流入する外気ＯＡの温度）との差分に基づいて間接外気冷房機の最大冷房能力Ｑ（Ｑｉ）を算出する第１演算部１２２を有する。モード決定部１２１は、この最大冷房能力Ｑｉを用いて、現在の運転モードの決定を行う。

また、暖気温度Ｔraと冷気温度Ｔsaとの差分に基づいて、必要冷房能力Ｑreqを算出する第２演算部１２３を有する。モード決定部１２１は、最大冷房能力Ｑｉを用いて、または最大冷房能力Ｑiと必要冷房能力Ｑreqとを用いて、現在の運転モードの決定を行う。例えば、上記図４を参照して説明した各種判定方法によって、現在の運転モードの決定を行う。

上記モード決定部１２１は、例えば、現在の運転モードが第１モードである場合には、間接外気冷房機の最大冷房能力Ｑｉが、必要冷房能力Ｑreq未満（例えば上記Ｑ１未満）となったら、現在の運転モードを第３モード（その制限モード）に切換える。一方、現在の運転モードが第３モード（その制限モード）である場合には、間接外気冷房機の最大冷房能力Ｑｉが、必要冷房能力Ｑreq以上（例えば上記Ｑ４以上）となったら、現在の運転モードを第１モードに切換える。

上記モード決定部１２１は、例えば、現在の運転モードが制限モードである場合には、間接外気冷房機の最大冷房能力Ｑｉが、必要冷房能力Ｑreqと該制限モード時の空調機の冷房能力（最低能力Ｑｒ）との差分（例えば上記Ｑ２）よりも小さくなったら、現在の運転モードを上記非制限モードに切換える。一方、現在の運転モードが非制限モードである場合には、上記最大冷房能力Ｑｉが上記差分（例えば上記Ｑ２）よりも大きくなったら、現在の運転モードを制限モードに切換える。

上記モード決定部１２１は、例えば、現在の運転モードが非制限モードである場合には、間接外気冷房機の最大冷房能力Ｑｉが、所定の閾値未満となったら（例えば０未満となったら；つまり負の値となったら）、現在の運転モードを第２モードに切換える。一方、現在の運転モードが第２モードである場合には、間接外気冷房機の最大冷房能力Ｑｉが、所定の閾値を超えたら（例えば０を越えたら；つまり正の値となったら）、現在の運転モードを非制限モードに切換える。

尚、上記第１モードから制限モードへの切換えの際、または制限モードから非制限モードへの切換えの際、あるいは非制限モードから第２モードへの切換えの際には、間接外気冷房機は最大冷房能力Ｑｉで運転している。つまり、何れのモードにおいても（但し第２モードは除く）、その状態における間接外気冷房機の冷房能力を最大限利用しても、なお、必要冷房能力Ｑreqを賄えない場合に、上記各モード変更を行うものである。

また、制御装置１１０は、現在の運転モードが第１モード、第２モード、第３モードの何れのモードであっても、冷気温度Ｔsaが設定値に基づく所定範囲内となるように、ポンプの回転数、またはファンの回転数、あるいは圧縮機の回転数を制御する運転制御部１２４を有する。

また、制御装置１１０は、上記モード決定部１２１、第１演算部１２２、第２演算部１２３の代わりに、モード変更部１２５を有するものであってもよい。モード変更部１２５は、基本的には上記モード決定部１２１と同様に現在のモードを決定して必要に応じてモード切換えするものであるが、処理内容が異なる。

すなわち、モード変更部１２５は、例えば、現在の運転モードが第１モード、第２モード、制限モード、非制限モードの何れのモードであっても、そのモードの所定の条件下でポンプの回転数、またはファンの回転数、あるいは圧縮機の回転数を制御することでは、冷気温度Ｔsaを設定値に基づく所定範囲内に維持することができない場合には、モード変更する。

上記所定の条件とは、例えば、制限モードの場合には圧縮機の回転数を最低とすること等である。また、第１モードの場合には圧縮機の回転数を‘０’（つまり停止）とすること等である。

ここで、上記所定範囲は、上限値（上記Ｔsamax等）と下限値（上記Ｔsamin等）とから成る。

モード変更部１２５は、何れのモードにおいても冷気温度Ｔsaが上限値を越える場合には非省エネ方向へモード変更する。すなわち、現在の運転モードが第１モードの場合には制限モードへモード変更する。現在の運転モードが制限モードの場合には非制限モードへモード変更する。現在の運転モードが非制限モードの場合には第２モードへモード変更する。

モード変更部１２５は、何れのモードにおいても冷気温度Ｔsaが下限値を下回る場合には省エネ方向へモード変更する。すなわち、現在の運転モードが制限モードの場合には第１モードへモード変更する。現在の運転モードが非制限モードの場合には制限モードへモード変更する。現在の運転モードが第２モードの場合には非制限モードへモード変更する。

以下、図１５、図１６、図１７を参照して、他の実施例について説明する。

ここで、上述した一実施例では、例えば図５（ａ）に示すように、モードＡからモードＢへの遷移の際には、室外ファン回転数（上記の通りファン７１ｃの回転数であるが、風量と見做しても構わない）を最大から最低へと切り替えていた。つまり、ファンによる外気風量を最大から最小へと変更していた。また、モードＢからモードＡへの遷移の際には、室外ファン回転数（風量）を最低から最大へと切り替えていた。つまり、ファンによる外気風量を最小から最大へと変更していた。この様な最大⇔最低の切替えでは、制御が不安定となるし、遷移直後には必ずしも必要な冷房能力が得られるわけではない。

例えば、モードＡからモードＢへの遷移は、間接外気冷房機の単独運転では上記必要冷房能力Ｑreqを賄えなくなった場合に実行され、上記の通り一般空調機を起動する（最低能力で運転する）。よって、室外ファン回転数（風量）が最大のままでは冷房能力が過剰であることは明らかであるが、最低とした場合には冷房能力が不十分となるかもしれない。これより、モードＡからモードＢへの遷移の際に、室外ファン回転数（風量）を適切な値とする（全体で必要冷房能力Ｑreqが得られるようにする）ことが望まれる。これは、モードＢからモードＡへの遷移の際も同様である。

上述したように、当該他の実施例では、モードＡからモードＢへの遷移の際、または、モードＢからモードＡへの遷移の際に、適切な室外ファン回転数（風量）を設定することで所要の冷房能力が得られるようにし、滑らかに変化させることで、制御の安定性を図るものである。

図１５は、他の実施例の処理フローチャート図（その１）である。

尚、図１５の処理や後述する図１６の処理は、例えば上記演算部１１２が実行する。

図１５は、他の実施例におけるモードＡからモードＢへの遷移の際の室外ファン回転数（風量）の決定処理フローチャート図であるとも言える。この処理によって室外ファン回転数（風量）を決定後に、モードＡからモードＢへの遷移を行うことになる。すなわち、室外ファン回転数を“決定した回転数”へと変更制御すると共に、一般空調機を起動する（最低能力で運転開始する）。

上述した一実施例では、モードＡからモードＢへの遷移の際、室外ファン回転数は固定的に最低値に決定していたが、当該“他の実施例”では図１５の処理によって決定する。尚、この点を除けば、“他の実施例”は上述した一実施例と略同様であると見做して構わない。

ここで、まず、任意のときの所要冷房能力Qreq’が、下記の（１）式で得られるものとする。

Qreq’ ＝ Ｃｐ＊Ｆ／ρ＊ΔＴ３ ・・・（１）式
（ここで、Ｃp：定圧比熱、ρ：空気密度、Ｆ；内気風量、
ΔＴ３ ＝ Ｔra−Ｔsaset（暖気温度と設定温度との温度差）
尚、上記＊は乗算、／は除算を意味する記号である。

尚、上記所要冷房能力Qreq’の算出式は、上記必要冷房能力Qreqの算出式における上記ΔＴ２の代わりに上記ΔＴ３を用いるものと言える。尚、Δはデルタを意味する。

これより、モードＡにおいてモードＢへ遷移するものと判定した場合、まず、そのときの（モードＢへの遷移直前のモードＡにおける）所要冷房能力Qreq’_aを、そのときのＦやＴraやＴsasetの値を用いて下記の（１）’式によって算出して一時的に保存する（ステップＳ３１）。

Qreq’_a ＝ Ｃｐ＊Ｆ／ρ＊ΔＴ３ ・・・（１）’式
ここで、間接外気冷房機の冷房能力Ｑｐは、外気がブライン（冷媒、冷却液等）から奪う熱量として以下の（２）式で表される。

Ｑｐ＝ｆ（Ｇａ）＊（Ｔｂ−Ｔｏａ） ・・・（２）式
（ここで、Ｇａ：外気風量（kg/min）、Ｔｂ：ブライン温度、Ｔｏａ：外気温度；尚、Ｇａは室外ファン回転数に基づいて既存処理により求められる）
尚、図示はしないが、例えば図３に示す各温度計に加えて、配管５１内の液体の温度（特に液−ガス熱交換器７１ｂに流入直前の温度）を計測する温度計も更に備えるようにし、この温度計によって上記ブライン温度Ｔｂが計測される。

上記ｆ（Ｇａ）は、風量Ｇａに依存して定まる関数であり、熱交換器の特性によって定まる。これより、予め実験等によってｆ（Ｇａ）と風量Ｇａとの関係を求めておき、例えば図１７に示すようなｆ（Ｇａ）関係グラフ（テーブル）の形で記憶しておく。

これより、上記ステップＳ３１の処理に続いて、現在の風量（Ｇａ_aとする）に対応する関数値ｆ（Ｇａ＿ａ）の値を、例えば上記ｆ（Ｇａ）関係グラフ（テーブル）を参照して求める（ステップＳ３２）。

ここで、外気風量が上記Ｇａ_aである場合の間接外気冷房機の冷房能力Ｑｐ＿ａは、上記（２）式を用いて以下の（２）’式で表される。

Ｑｐ＿ａ＝ｆ（Ｇａ＿ａ）＊（Ｔｂ−Ｔｏａ） ・・・（２）’式
モードＡは間接外気冷房機のみの運転であるので、間接外気空調の冷房能力は所要冷房能力と等しいはずであるので（そうなるように制御されている）、上記（１）’式と（２）’式に関して下記の（３）式が成立する。

Ｑｐ＿ａ＝Qreq’_a （３）式
一方、モードＢに遷移直後の間接外気空調機の冷房能力Ｑｐ＿ｂは、
Ｑｐ＿ｂ＝Qreq’_a−Ｑｒ
となることが望ましい（尚、既に説明してあるように、Ｑｒは、一般空調機の最低冷房能力）。

ここでモードＢに遷移した直後の外気ファンの適切な風量（定めるべき設定値）をＧａ＿ｂとすると、短い時間なのでＴｂ、Ｔｏａは変化しないものと考えられるので、下記の（４）式が成立すると考えられる。

ｆ（Ｇａ＿ｂ）＊（Ｔｂ−Ｔｏａ）＝Qreq’_a−Ｑｒ ・・・（４）式
上記（２）’式、（４）式から以下の（５）式が得られる。

Ｘ＝ｆ（Ｇａ＿ａ）＊（Qreq’_a−Ｑｒ）／Qreq’_a ・・・（５）式
（但し、Ｘは望ましいｆ（Ｇａ＿ｂ）の値）
これより、上記ステップＳ３１、Ｓ３２の処理結果に基づいて、上記（５）式によって、モードＢへの遷移直後の望ましい風量（Ｇａ_ｂとする）に応じた関数値Ｘ（＝望ましいｆ（Ｇａ＿ｂ））を求める（ステップＳ３３）。

そして、ｆ（Ｇａ＿ｂ）＝Ｘとなる風量Ｇａ＿ｂを、上記ｆ（Ｇａ）関係グラフ（テーブル）を参照して求める（ステップＳ３４）。そして、モードＢへの遷移処理を行う（ステップＳ３５）。この遷移処理自体は、上述した一実施例とほぼ同様であってよいが、勿論、室外ファン回転数は上記ステップＳ３４で求めた風量Ｇａ＿ｂに応じた回転数とする（既存処理により算出できる）。

尚、上記風量Ｇａ＿ｂまたはこれに応じた室外ファン回転数は、例えば不図示の設定風量送風部に渡すようにしてもよい。設定風量送風部は、１台のインバータファンでもよいし、複数台の一定風量ファンの台数制御とインバータファンの組合せにより実装してもよい。

次に、モードＢからモードＡへの遷移時の処理について、図１６を参照して説明する。

モードＢにおいてモードＡへ遷移するものと判定した場合、まず、そのときの（モードＡへの遷移直前のモードＢにおける）所要冷房能力Qreq’_ｂを、そのときのＴraやＴsasetの値を用いて下記の（１）”式によって算出して一時的に保存する（ステップＳ４１）。

Qreq’_ｂ ＝ Ｃｐ＊Ｆ／ρ＊ΔＴ３ ・・・（１）”式
続いて、現在の風量（Ｇａ_ｂとする）に対応する関数値ｆ（Ｇａ＿ｂ）の値を、例えば上記ｆ（Ｇａ）関係グラフ（テーブル）を参照して求める（ステップＳ４２）。

そして、上記ステップＳ４１、Ｓ４２の処理結果に基づいて、下記の（８）式によって、モードＡへの遷移直後の望ましい風量（Ｇａ_ａとする）に応じた関数値Ｘ’を求める（ステップＳ４３）。

ここで、現時点の（モードＢにおける）風量がＧａ＿ｂであったとすると、下記の（６）式が成立する。

ｆ（Ｇａ＿ｂ）＊（Ｔｂ−Ｔｏａ）＝Qreq’ｂ−Ｑｒ ・・・（６）式
また、モードＡに遷移した直後の外気ファンの適切な風量（定めるべき設定値）をＧａ＿ａとすると、短い時間なのでＴｂ、Ｔｏａは変化しないものと考えられるので、下記の（７）式が成立すると考えられる。

ｆ（Ｇａ＿ａ）＊（Ｔｂ−Ｔｏａ）＝Qreq’_ｂ ・・・（７）式
上記（６）式、（７）式から、下記の（８）式が得られる。

Ｘ’＝ｆ（Ｇａ＿ｂ）＊Qreq’_ｂ／（Qreq’_ｂ−Ｑｒ） ・・・（８）式
（但し、Ｘ’は望ましいｆ（Ｇａ＿ａ）の値）
尚、上記（８）式は上記（５）式と略同様の意味の式であると見做すこともできる。

そして、ｆ（Ｇａ＿ａ）＝Ｘ’となる風量Ｇａ＿ａを、上記ｆ（Ｇａ）関係グラフ（テーブル）を参照して求める（ステップＳ４４）。そして、モードＡへの遷移処理を行う（ステップＳ４５）。この遷移処理自体は、上述した一実施例とほぼ同様であってよいが、勿論、室外ファン回転数は上記ステップＳ４４で求めた風量Ｇａ＿ａに応じた回転数とする。

例えば、仮に、モードＡ→モードＢ遷移時に関して、例えばQreq’_a ＝ ２０[kW]、Ｑｒ＝８[kW]、Ｇａ＿ａ＝６０[ｍ^３／ｈ]であるとした場合、図１７のテーブルよりｆ（Ｇａ＿ａ）＝ｆ（６０）＝ 79.09703であるので、上記（５）式を用いて下記の値が算出される。

ｆ（Ｇａ＿ｂ）＝ｆ（Ｇａ＿ａ）＊（Qreq’_a−Ｑｒ）／Qreq’_a
＝ 79.09703 *(20-8)/20 ＝ 47.46
これを満たすGa_bは、図１７のテーブルより、29.27467[ｍ^３／ｈ]が得られる。

尚、上述した説明は一例を示すものでありこの例に限らない。例えば上記所要冷房能力Qreq’の代わりに上記必要冷房能力Qreqを用いるようにしてもよい。

上述したように、“他の実施例”では、モードＡからモードＢへの遷移時、またはモードＢからモードＡへの遷移時に、適切な外気ファン風量（室外ファン回転数）を算出して設定することができる。“適切な”とは、例えば、遷移直後の全体の冷房能力が、所要冷房能力Qreq’と略同一となるようにすることである。よって、モードＡ⇔モードＢの切替時の吹出温度（冷凍能力）の安定性が向上する（モード切替時の冷凍能力の不連続な変化による“吹出温度の不安定性”を抑制できる）。以って、内気温度（特に冷気の温度）の変動も防止できる。また、これによって、外気ファン風量（室外ファン回転数）を最大から最低（または最低から最大）に変更するような、大きな変更が生じる可能性は低くなることが期待できる（少なくとも上記一実施例のように常に大きな変更が生じるものではない）。

本発明の一体型空調システム、その制御装置等によれば、間接外気冷房サイクルと圧縮式冷房サイクルの２つのサイクルの併用運転を可能とする構成とし、状況に応じてこれら２つのサイクルの何れか一方の単独運転モードと併用運転モードとを切り換えると共に、各モード毎の制御方法を略最適化することで、冷房効率を向上させることができる。

Claims (23)

1. 暖気としての内気を通過させる第１の熱交換器と、外気を通過させる第２の熱交換器と、前記第１の熱交換器と第２の熱交換器とに流体を循環させる配管及びポンプを有する間接外気冷房機と、
   前記第１の熱交換器を通過後の前記内気を通過させて冷気にする蒸発器と、圧縮機と、凝縮器を有する、圧縮式冷凍サイクルによる空調機と、
   前記第２の熱交換器と前記凝縮器とに外気を通過させる為の共通のファンと、
   制御装置とを有し、
   前記制御装置は、
   前記間接外気冷房機の単独運転を行う第１モード、前記空調機の単独運転を行う第２モード、前記空調機と前記間接外気冷房機の併用運転を行うモードである第３モードの何れかのモードを、現在の運転モードとし、該現在の運転モードで前記空調機または／及び前記間接外気冷房機の運転制御を行い、
   前記第３モードは、前記空調機を最低能力で運転する制限モードと、該最低能力運転の制限が無いモードである非制限モードとから成ることを特徴とする一体型空調システム。
2. 前記制御装置は、前記冷気の温度と、前記暖気の温度と、前記外気の温度とに基づいて、前記現在の運転モードを決定するモード決定手段を有することを特徴とする請求項１に記載の一体型空調システム。
3. 前記制御装置は、前記暖気の温度と前記外気の温度との差分に基づいて前記間接外気冷房機の最大冷房能力を算出する第１演算手段を有し、
   前記モード決定手段は、前記最大冷房能力を用いて、前記運転モードの決定を行うことを特徴とする請求項２記載の一体型空調システム。
4. 前記制御装置は、前記暖気の温度と前記冷気の温度との差分に基づいて必要冷房能力を算出する第２演算手段を更に有し、
   前記モード決定手段は、前記最大冷房能力を用いて、または前記最大冷房能力と前記必要冷房能力とを用いて、前記運転モードの決定を行うことを特徴とする請求項３記載の一体型空調システム。
5. 前記モード決定手段は、前記現在の運転モードが前記第１モードである場合には、前記間接外気冷房機の最大冷房能力が、前記必要冷房能力未満となったら、前記現在の運転モードを前記第３モードの前記制限モードに切換えることを特徴とする請求項４記載の一体型空調システム。
6. 前記モード決定手段は、前記現在の運転モードが前記制限モードである場合には、前記間接外気冷房機の最大冷房能力が、前記必要冷房能力と該制限モード時の前記空調機の冷房能力との差分よりも小さくなったら、前記現在の運転モードを前記第３モードの前記非制限モードに切換えることを特徴とする請求項４記載の一体型空調システム。
7. 前記モード決定手段は、前記現在の運転モードが前記非制限モードである場合には、前記間接外気冷房機の最大冷房能力が、負の値となったら、前記現在の運転モードを前記第２モードに切換えることを特徴とする請求項４記載の一体型空調システム。
8. 前記第１モードから前記制限モードへの切換えの際、または前記制限モードから前記非制限モードへの切換えの際、あるいは前記非制限モードから前記第２モードへの切換えの際には、前記間接外気冷房機は前記最大冷房能力で運転していることを特徴とする請求項５記載の一体型空調システム。
9. 前記第１モードから前記制限モードへの切換えの際、または前記制限モードから前記非制限モードへの切換えの際、あるいは前記非制限モードから前記第２モードへの切換えの際には、前記間接外気冷房機は前記最大冷房能力で運転していることを特徴とする請求項６記載の一体型空調システム。
10. 前記第３モードは、前記空調機を最低能力で運転する制限モードと、該最低能力運転の制限が無いモードである非制限モードとから成り、
    前記制御装置は、前記現在の運転モードが前記第１モード、前記第２モード、前記制限モード、前記非制限モードの何れのモードであっても、そのモードの所定の条件下で前記ポンプの回転数、または前記ファンの回転数、あるいは前記圧縮機の回転数を制御することでは、前記冷気の温度を設定値に基づく所定範囲内に維持することができない場合には、モード変更するモード変更手段を有することを特徴とする請求項１記載の一体型空調システム。
11. 前記所定範囲は、上限値と下限値とから成り、
    前記モード変更手段は、前記冷気温度が前記上限値を越える場合には、前記現在の運転モードが前記第１モードの場合には前記制限モードへモード変更し、前記現在の運転モードが前記制限モードの場合には前記非制限モードへモード変更し、前記現在の運転モードが前記非制限モードの場合には前記第２モードへモード変更することを特徴とする請求項１０記載の一体型空調システム。
12. 前記所定範囲は、上限値と下限値とから成り、
    前記モード変更手段は、前記冷気温度が前記下限値を下回る場合には、前記現在の運転モードが前記制限モードの場合には前記第１モードへモード変更し、前記現在の運転モードが前記非制限モードの場合には前記制限モードへモード変更し、前記現在の運転モードが前記第２モードの場合には前記非制限モードへモード変更することを特徴とする請求項１０記載の一体型空調システム。
13. 前記制御装置は、前記第１のモードから前記第３モードに切換える際、モード切換直後の前記ファンによる風量を最小とすることを特徴とする請求項１記載の一体型空調システム。
14. 前記制御装置は、前記第３のモードから前記第１モードに切換える際、モード切換直後の前記ファンによる風量を最大とすることを特徴とする請求項１記載の一体型空調システム。
15. 前記制御装置は、前記第１のモードから前記第３モードに切換える際あるいは前記第３のモードから前記第１モードに切換える際、モード切換直後の前記ファンによる風量を、そのときの前記間接外気冷房機の冷房能力と、所要冷房能力に基づいて決定することを特徴とする請求項１記載の一体型空調システム。
16. 前記モード切換え直前の前記ファンの風量Ｇａに基づく関数ｆ（Ｇａ）と、前記所要冷房能力Qreq’と、前記空調機の最低冷房能力Ｑｒとを用いた下式で得られるＸ値によって、前記モード切換直後の前記ファンによる風量を決定する
    Ｘ＝ｆ（Ｇａ）＊（Qreq’−Ｑｒ）／Qreq’
    ことを特徴とする請求項１５記載の一体型空調システム。
17. 前記所要冷房能力Qreq’は、下式により算出される
    所要冷房能力Qreq’ ＝ Ｃｐ＊Ｆ／ρ＊ΔＴ３
    （ここで、Ｃp：定圧比熱、ρ：空気密度、Ｆ；内気風量、
    ΔＴ３ ＝ Ｔra−Ｔsaset（暖気温度と設定温度との温度差）
    ことを特徴とする請求項１６記載の一体型空調システム。
18. 内気が通過する内気ユニットと、外気が通過する外気ユニットと、制御装置とを有し、
    前記内気ユニットは、第１の熱交換器と、蒸発器と、該第１の熱交換器と蒸発器とに前記内気を通過させる為の第１のファンとを有し、
    前記外気ユニットは、第２の熱交換器と、凝縮器と、該第２の熱交換器と凝縮器とに前記外気を通過させるための第２のファンとを有し、
    前記蒸発器と、前記凝縮器と、前記外気ユニットと前記内気ユニットの何れかに設けられる膨張弁と、前記外気ユニットと前記内気ユニットの何れかに設けられる圧縮機とに接続する冷媒配管を設け、該冷媒配管を介して前記蒸発器、前記凝縮器、前記膨張弁、前記圧縮機に冷媒を循環させることで圧縮式冷凍サイクルによる空調機を構成し、
    前記第１の熱交換器と第２の熱交換器とに接続する配管を設け、該配管を介して前記第１の熱交換器、第２の熱交換器に任意の流体を循環させ、該第２の熱交換器において該流体と前記外気とを熱交換させることで該流体を該外気によって冷却し、該冷却された流体と前記内気とを前記第１の熱交換器で熱交換させることで該内気を該流体によって冷却する、間接外気冷房機を構成し、
    前記制御装置は、
    前記間接外気冷房機の単独運転を行う第１モード、前記空調機の単独運転を行う第２モード、前記空調機と前記間接外気冷房機の併用運転を行うモードである第３モードの何れかのモードを、現在の運転モードとし、該現在の運転モードで前記空調機または／及び前記間接外気冷房機の運転制御を行い、
    前記第３モードは、前記空調機を最低能力で運転する制限モードと、該最低能力運転の制限が無いモードである非制限モードとから成ることを特徴とする一体型空調システム。
19. 前記内気ユニットにおいて、前記第１の熱交換器と前記蒸発器と前記第１のファンとが積層されて一体化した第１の積層体が構成されていることを特徴とする請求項１８に記載の一体型空調システム。
20. 前記外気ユニットにおいて、前記第２の熱交換器と前記凝縮器と前記第２のファンとが積層されて一体化した第２の積層体が構成されていることを特徴とする請求項１８に記載の一体型空調システム。
21. 前記内気ユニットにおいて、前記第１のファンによって形成される前記内気の流れの上流側に前記第１の熱交換器が設けられ、下流側に前記蒸発器が設けられることを特徴とする請求項１８に記載の一体型空調システム。
22. 前記外気ユニットにおいて、前記第２のファンによって形成される前記外気の流れの上流側に前記第２の熱交換器が設けられ、下流側に前記凝縮器が設けられることを特徴とする請求項１８に記載の一体型空調システム。
23. 暖気としての内気を通過させる第１の熱交換器と、外気を通過させる第２の熱交換器と、前記第１の熱交換器と第２の熱交換器とに流体を循環させる配管及びポンプを有する間接外気冷房機と、
    前記第１の熱交換器を通過後の前記内気を通過させて冷気にする蒸発器と、圧縮機と、凝縮器を有する、圧縮式冷凍サイクルによる空調機と、
    前記第２の熱交換器と前記凝縮器とに外気を通過させる為の共通のファンとを制御する制御装置であって、
    前記間接外気冷房機の単独運転を行う第１モード、前記空調機の単独運転を行う第２モード、前記空調機と前記間接外気冷房機の併用運転を行うモードである第３モードの何れかのモードを、現在の運転モードとし、該現在の運転モードで前記空調機または／及び前記間接外気冷房機の運転制御を行う制御手段を有し、
    前記第３モードは、前記空調機を最低能力で運転する制限モードと、該最低能力運転の制限が無いモードである非制限モードとから成ることを特徴とする一体型空調システムの制御装置。