JP6174386B2 - 空調システムの無除湿制御方法 - Google Patents

Description

本発明は空調システムの無除湿制御方法に関し、特にＩＣＴ機器・装置類を収容するデータセンター空調に好適な空調システムの制御装置および無除湿制御方法に関する。

情報通信機械室（データセンタ）において、ＩＣＴ機器・装置類（以下、ＩＣＴ機器と総称）を格納するサーバラックは、前面から冷気を吸込、内部の発熱部位（ＣＰＵやＨＤＤ等）を冷却して、上面又は背面から排気するタイプが多く、各ラックは同方向を向けて横一列に配置される。機械室内にはこのようなラック列が、隣接する列の吸気面と吸気面、排気面と排気面とを対向させて、複数列配置される。ここに、吸気面に挟まれた通路は二重床から冷気が供給されていることから、コールドアイルと呼ばれる。同様に、排気面に挟まれた通路はラックからの排気で温度が上がるため、ホットアイルと呼ばれる。

このようなサーバラックの配置に対応して、機械室空調システムは、機械室全体を冷却する全体空調機（アンビエント空調機）と、ラック列内に局所空調機（タスク空調機）を配置して、ホットアイルの高温空気を吸気し、コールドアイルに空調機で冷却した低温空気を吹き出す構成としている。
通常、コールドアイルに直接冷気を供給するラック型空調機は、ＩＣＴ機器近傍に置かれため、漏水や水飛びによるＩＣＴ機器への結露リスクが高い。
本願出願人は、このような水リスクを回避するため、蒸発器温度を吸込空気の露点温度以上とし、圧縮機や冷水流量をコントロールする技術を提案している（特許文献１）。

特開２００９−３６５０１号公報

無除湿制御は冷房能力の低下を伴うことから、温度上昇や温度変動が問題となる場合があり、可能な限りこの制御には入らないことが望ましいといえる。
また、蒸発器温度が露点温度以下であっても、相対湿度が低い場合には蒸発器コイル部に全く触れることなく通過する空気部分（バイパスファクター）において再蒸発現象が生じて、結露に至らないケースもある。
他方、水リスクの高い高湿度条件下で湿度変動があった場合には、制御追従ができず結露等発生する可能性もあるため、特に安全サイドの制御が必要となる。

本発明は、上記課題に鑑み、データセンターにおける冷房能力確保と水リスク回避を両立可能な除湿制御技術を提供するものである。
本発明に係る空調システムの制御装置および／または無除湿制御方法は、
（１）蒸発器において冷媒を蒸発させ、吸込空気を冷却して室内に吹き出す空調機を備えた空調システムの制御装置および／または制御方法であって、
吹出温度（Ｔｏ）を、設定温度（Ｔｓ）以上、かつ、吸込空気の露点温度（Ｔｗ）より第一の余裕値（ε１）以上を維持し、又は／及び、
蒸発器温度（Ｔｅ）を、露点温度（Ｔｗ）＋第二の余裕値（ε２）以上を維持するように、
冷媒蒸発量を制御することを特徴とする。
なお、蒸発器温度（Ｔｅ）は、例えば蒸発器入口冷媒温度の計測、蒸発器コイル表面温度の計測、冷媒圧力計計測値に基づく演算等により求めることができる。

（２）上記発明において、前記第一の余裕値（ε１）を、
吸込空気の湿度（Ｈｉ）に対応してε１≧０の範囲で可変とし、かつ、
（ａ）吹出温度（Ｔｏ）≦露点温度（Ｔｗ）＋ε１ の条件では、蒸発器温度（Ｔｅ）が上昇方向となり、
（ｂ）吹出温度＞露点温度（Ｔｗ）＋ε１ の条件では、蒸発器温度（Ｔｅ）が低下方向となる、ように設定することを特徴とする。

（３）上記（１）の発明において、第二の余裕値（ε２）を、
吸込空気の湿度（Ｈｉ）に対応して可変とし、かつ、
（ｃ）蒸発器温度（Ｔｅ）≦露点温度（Ｔｗ）＋ε２ の条件では、蒸発器温度（Ｔｅ）が上昇方向となり、
（ｄ）蒸発器温度（Ｔｅ）＞露点温度（Ｔｗ）＋ε２ の条件では、蒸発器温度（Ｔｅ）が低下方向となる、ように設定することを特徴とする。

（４）上記（１）の発明において、第一の余裕値（ε１）及び第二の余裕値（ε２）を、吸込空気の湿度（Ｈｉ）に対応して可変とし（但し、ε１≧０）、かつ、
（ｅ）吹出温度（Ｔｏ）≦露点温度（Ｔｗ）＋ε１、又は、蒸発器温度（Ｔｅ）≦露点温度（Ｔｗ）＋ε２ の条件では、蒸発器温度（Ｔｅ）が上昇方向となり、
（ｆ）吹出温度＞露点温度（Ｔｗ）＋ε１、かつ、蒸発器温度（Ｔｅ）＞露点温度（Ｔｗ）＋ε２ の条件では、蒸発器温度（Ｔｅ）が低下方向となる、ように設定することを特徴とする。

（５）上記各発明において、前記空調システムが一次側冷水回路と二次側冷媒回路を備えた冷水−冷媒方式によるものであり、
前記蒸発器温度（Ｔｅ）の制御を、一次側冷水回路に介装した冷水弁の開度制御により行うことを特徴とする。

（６）上記各発明において、前記空調システムが一次側冷水回路と二次側冷媒回路を備えた冷水−冷媒空調方式によるものであり、
前記蒸発器温度（Ｔｅ）の制御を、二次側冷媒回路に介装した冷媒弁の開度制御により行うことを特徴とする。

（７）上記各発明において、前記空調システムが直膨方式によるものであり、
前記冷媒蒸発量の制御を、圧縮機回転数制御、又は、膨張弁の開度制御により行うことを特徴とする。

（８）上記各発明において、「吸込空気湿度（Ｈｉ）」に替えて、又は、これに加えて「ドレンパン内の水検知有無」であることを特徴とする。

（９）上記各発明において、前記空調システムが、冷房負荷に対応して前記室内機の送風ファン風量を可変とする変風量制御によるものであって、かつ、「吸込空気の湿度（Ｈｉ）」に替えて、又は、これに加えて「送風ファンの回転数」であることを特徴とする。

（１０）上記各発明において、前記空調システムは、アンビエント空調機とラック型空調機を備え、かつ、「吸込空気湿度（Ｈｉ）」に替えて、又は、これに加えて「ラック型空調機の吹出温度（Ｔｏ）とアンビエント空調機の吹出温度（Ｔｏ’）の差」であることを特徴とする。

（１１）上記発明において、前記空調システムがアンビエント空調機の冷気を二重床下を介して室内に供給するシステムであって、かつ、
「アンビエント空調機の吹出温度（Ｔｏ’）」に替えて、又は、これに加えて「二重床
下温度（Ｔｆ）」であることを特徴とする。

（１２）上記発明において、さらに、ラック型空調機の吹出温度（Ｔｏ）を、二重床下温度（Ｔｆ）以上に制御することを特徴とする。

上記各発明によれば、吹出温度（Ｔｏ）と吸込露点温度（Ｔｗ）の比較制御によりラック周囲結露を防ぐとともに、蒸発器温度（Ｔｅ）と吸込露点温度（Ｔｗ）の比較制御により、吹出空気随伴による水とびや、蒸発器ドレンパンからの溢水・漏水リスクを回避することができる。

水リスクの低い条件では制御余裕値ε１、ε２を低く設定することにより、無除湿制御に伴う能力低下、温度上昇の問題を低減できる。特に、第二の余裕値ε２を負にも設定できるため、再蒸発等の効果を考慮した制御が可能となる。
また、水リスクの高い条件では制御余裕値を高く設定することにより、安全側の制御ができ、ラック型空調機にとって重要な信頼性確保を担保できる。

第一の実施形態に係る空調システム１の構成を示す図である。 余裕値テーブルＡの内容を概念的に示す図である。 余裕値テーブルＡ’の内容を概念的に示す図である。 第一の実施形態における除湿制御運転フローを示す図である。 第二の実施形態に係る空調システム２０の構成を示す図である。 余裕値テーブルＢ１の内容を概念的に示す図である。 余裕値テーブルＢ２の内容を概念的に示す図である。 第二の実施形態における除湿制御運転フローを示す図である。 余裕値テーブルＣ１（ファン風量小）の内容を概念的に示す図である。 余裕値テーブルＣ２（ファン風量大）の内容を概念的に示す図である。 余裕値テーブルＣ３（ファン風量特大）の内容を概念的に示す図である。 第三の実施形態における除湿制御運転フローを示す図である。 第四の実施形態に係る空調システム４０の構成を示す図である。 余裕値テーブルＤの内容を概念的に示す図である。 第四の実施形態における除湿制御運転フローを示す図である。 第五の実施形態における除湿制御運転フローを示す図である。 第六の実施形態における除湿制御運転フローを示す図である。

以下、本発明に係る無除湿運転制御方法の各実施形態について、図１乃至１７を参照してさらに詳細に説明する。重複を避けるため、各図において同一構成には同一符号を用いて示している。なお、本発明の範囲は特許請求の範囲記載のものであって、以下の実施形態に限定されないことはいうまでもない。

（第一の実施形態）
本実施形態は上述の（１）の発明に係り、特に水リスク回避が求められるラック型空調機の無除湿制御の形態に関する。本実施形態では、ラック型空調機として冷水−冷媒方式の空調機を用いている。図１を参照して、本実施形態に係る空調システム１は、情報通信機械室８内に収容される複数のサーバラック３を、アンビエント空調機４及び複数のラック型空調機５により冷却するシステムである。

機械室８内部は、室内空間８Ｘ、天井空間８Ｙ、二重床下空間８Ｚの３つの空間に区画されている。アンビエント空調機４と天井空間８Ｙとは、還気ダクト８ｈを介して結ばれている。
サーバラック３は同一モジュールで構成されており、これを横一列に並べることによりラック列３ａが形成されている。サーバラック３の各段には、ラックマウントサーバ（以下、サーバ）３ｂが格納されている。ラック列３ａを構成する各サーバラック３は、隣接する列の吸気面と吸気面、排気面と排気面が対向するように配置されており、これにより吸気側通路のコールドアイル９ａと、排気側通路のホットアイル９ｂが形成されている。

ラック型空調機５は、ラック列３ａを構成する各サーバラック３と同一モジュールに形成され、高発熱サーバラックの近傍に配設されている。なお、同図では１台のみ表示しているが実際には各ラック列内の必要箇所に配置されている。
ラック型空調機５は、蒸発器５ａ、送風ファン５ｂ、及び、蒸発器５ａの直下に凝縮水貯留のためのドレンパン５ｃ、を主要構成として備えている。ラック型空調機５は、冷房方式として一次側冷水回路６、冷媒ポンプユニット（ＮＰＵ）８、二次側冷媒回路７を備えた冷水−冷媒方式を採用している。

ＮＰＵ８は、冷媒回路側の排熱を冷水回路側に放熱する凝縮器８ｂ、凝縮冷媒液を一旦蓄える冷媒タンク８ｃ、冷媒循環用の冷媒ポンプ８ｄ、冷水供給量を制御する冷水弁Ｖ１、を主要構成として備えている。
一次側冷水回路６は、冷水発生源である熱源機（図示せず）から冷水を循環供給する一次側冷水配管６ａ、ＮＰＵ８内の凝縮器８ｂ、バイパス配管６ｂにより冷水循環量を制御する冷水弁Ｖ１、により構成されている。
二次側冷媒回路７は、凝縮器８ｂ、冷媒タンク８ｃ、冷媒ポンプ８ｄ、ラック型空調機５内の蒸発器５ａ、及び、これらを結ぶ冷媒配管８ａにより構成されている。

以上の構成により、二次側冷媒回路７においては、凝縮器８ｂにおいて冷水に放熱して凝縮した冷媒を冷媒タンク８ｃに一旦蓄え、さらに冷媒ポンプ８ｄによりラック型空調機５の蒸発器５ａに搬送し、室内空気から蒸発潜熱を奪い蒸発した冷媒を凝縮器８ｂに戻す、という冷凍サイクルを構成している。

アンビエント空調機４は、蒸発器４ａ及び送風ファン４ｂを主要構成として備えている。なお、図示を省略するがアンビエント空調機４についても、ラック型空調機５と同様に冷房方式として冷水−冷媒方式を採用している。

以上の構成により、空調システム１におけるアンビエント空調機４及びラック型空調機５による室内冷却は以下の通り行われる。
アンビエント空調機４については、還気ダクト８ｈを介して導入される室内空気を、蒸発器４ａにおいて熱交換して冷気とし、送風ファン４ｂにより床面に沿ってコールドアイル９ａに供給する。各サーバラック３に吸込まれた冷気は、各サーバ３ｂを冷却して高温排気となりホットアイル９ｂに排出される。排気はホットアイル９ｂ内を上昇して、天井空間８ｂに導かれ、還気ダクト８ｈを通過して空調機４に戻される。

一方、ラック型空調機５については、ホットアイル９ｂ内の高温排気の一部を直接吸い込んで、蒸発器５ａで熱交換して冷気とし、送風ファン５ｂによりコールドアイル９ａに吹き出す。供給冷気は、アンビエント空調機４からの冷気と混合されて、各サーバラックに吸込まれる。以上のような冷気・排気循環により、各サーバラックの冷却を行っている。

次に、空調システム１の制御系統は、ラック型空調機５の吹出温度Ｔｏ、吸込温度Ｔｉ、蒸発器温度Ｔｅ、をそれぞれ計測する温度センサＳ１乃至Ｓ３と、吸込空気の相対湿度Ｈｉを計測する湿度センサＳ４と、これら各センサの計測値に基づいて本実施形態の無除湿運転制御を指令する制御部９を、主要構成として備えている。

制御部９は、吸込温度Ｔｉ及び相対湿度Ｈｉに基づいて吸込み空気の露点温度Ｔｗを演算するための空気表テーブル（図示せず）を備えている。
制御部９は、さらに吹出温度Ｔｏ及び蒸発器温度Ｔｅを制御することにより水リスク回避を担保するための、相対湿度Ｈｉの関数として示される余裕値テーブルＡを備えている。

図２は、余裕値テーブルＡの内容を概念的に示したものである。同図（ａ）を参照して、吹出温度Ｔｏの余裕値ε１は、比例的に増加する相対湿度Ｈｉの関数（ε１＝ｆ（Hi））として示される。また、同図（ｂ）を参照して、蒸発器温度Ｔｅの余裕値ε２についても、比例的に増加する相対湿度Ｈｉの関数（ε２＝ｇ（Hi））で示される。但し、ε１は常にε１≧０であるのに対して、相対湿度Ｈｉが低い場合にはε２は負の値をとることもある。これは相対湿度が低い場合の蒸発器５ａにおけるバイパスファクターによる再蒸発を考慮したものである。

このように、相対湿度に対応して余裕値ε１、ε２を変化させることにより、相対湿度が低い場合には、水リスクが小さいため吹出温度Ｔｏ、蒸発器温度Ｔｅの閾値を低くする、すなわち冷房能力確保を図ることができる。一方、相対湿度が高くなるにつれて水リスクも高くなるため、吹出温度Ｔｏ、蒸発器温度Ｔｅの閾値を高くする、すなわち結露防止を図ることができる。

次に図４を参照して、本実施形態における無除湿運転制御の具体的フローについて説明する。なお、以下のフローでは制御の安定化を考慮して、各ステップは所定の時間間隔で行われるものとする。
運転開始後は温度センサＳ１〜Ｓ３により吹出温度Ｔｏ、吸込温度Ｔｉ、蒸発器温度Ｔｅが、湿度センサＳ４により吸込空気の相対湿度Ｈｉが、それぞれ計測される（Ｓ２００）。次いで、余裕値テーブルＡを用いてε１＝ｆ（Hi）、ε２＝ｇ（Hi）の値が演算される（Ｓ１０１）。これらの計測値及び演算値に基づいて、以下の制御が行われる。

まず、吹出温度Ｔｏが設定室温Ｔｓ以上か否かの判定が行われる（Ｓ１０２）。Ｔｏ＜Ｔｓの場合には、冷水弁Ｖ１開度を１段階絞る（Ｓ１０６）。蒸発器温度Ｔｅを上昇方向に制御して、吹出温度Ｔｏを設定室温Ｔｓ以上に維持するためである。

Ｓ１０２においてＹ、すなわちＴｏ≧Ｔｓの場合には、次に吹出温度Ｔｏと吸込空気の露点温度Ｔｗとの比較が行われる（Ｓ１０３）。比較に際しては、水リスク回避を図るため相対湿度Ｈｉに比例する余裕値ε１を考慮して行われる。
Ｔｏ＜Ｔｗ＋ε１の場合には水リスク大と判定し、冷水弁Ｖ１開度を１段階絞り、蒸発器温度Ｔｅを上昇傾向に制御する（Ｓ１０６）。

Ｓ１０３においてＹ、すなわちＴｏ≧Ｔｗ＋ε１の場合には、さらに蒸発器温度Ｔｅと吸込空気の露点温度Ｔｗとの比較が行われる（Ｓ１０４）。この場合、蒸発器５ａの凝縮水による水リスクを回避するため、以下のとおり余裕値ε２を考慮して行われる。
Ｔｅ≧Ｔｗ＋ε２の場合には、蒸発器温度を下げても水リスク小と判定して、冷水弁Ｖ１開度を１段階増加する（Ｓ１０５）。Ｔｅ＜Ｔｗ＋ε２の場合には、水リスク大と判定して、蒸発器温度を上昇傾向に制御するため冷水弁Ｖ１開度を１段階絞る（Ｓ１０６）。以上の制御を運転停止に至るまで（Ｓ１０７においてＹ）繰り返し定期的に行う（Ｓ１０８）。

なお、本実施形態ではε１、ε２が相対湿度Ｈｉ変化に対応して比例的に増加する例を示したが、段階的に増加する余裕値テーブルＡ’（図３参照）を用いる態様とすることもできる。これにより、制御の簡便化が可能となる。該当する以下の各実施形態についても同様である。
また、本実施形態では水リスクの指標として相対湿度を用いる例を示したが、これに替えて絶対湿度を用いることもできる。絶対湿度の方が室内の温度変動に影響をされないため、より安定した制御指標となる。以下の各実施形態についても同様である。
また、本実施形態では、冷媒蒸発量の制御を一次側冷水回路６に介装した冷水弁Ｖ１の開度制御により行う例を示したが、二次側冷媒回路７に介装した冷媒弁Ｖ２の開度制御により行う態様とすることもできる。
さらに、蒸発器または凝縮器の熱交換器の一部を迂回するバイパス回路を設け、当該回路内に介装した冷媒弁の開度制御により行う態様としてもよい。

（第二の実施形態）
次に、本発明の他の実施形態について説明する。図５を参照して、本実施形態に係る空調システム２０の構成が上述の空調システム１と異なる点は、第一に空調方式である。すなわち、空調システム１のラック型空調機５は冷水−冷媒方式を採用しているのに対して、空調システム２０では直膨方式を採用していることである。すなわち、空調機２１の室外機２２は圧縮機２２ａ、凝縮器２２ｂを備え、室内機であるラック型空調機２３の蒸発器２３ａに冷熱供給するように構成されている。

また、蒸発器２３ａ下部のドレンパン２３ｃ内に水検知センサＳ２１を備えていることである。さらに、ドレンパン２３内の水検知有無により閾値を変化させるため、余裕値テーブルＢ１，Ｂ２を備えていることである。
図６を参照して、テーブルＢ１は、上述の余裕値テーブルＡ１と同一余裕値（ε１’＝ｆ（Ｈｉ）、ε２’＝ｇ（Ｈｉ））であり、水検知しない場合に適用される。
一方、水検知有の場合には水とびリスク大と判定されるため、図７に示すようにε１’＝ｆ２（Ｈｉ）、ε２’＝ｇ２（Ｈｉ）であるテーブルＢ２が適用される。
両図より明らかなように、ｆ２（Ｈｉ）＞ｆ（Ｈｉ）、ｇ２（Ｈｉ）＞ｇ（Ｈｉ）に設定されており、水検知の場合の閾値を大きく取るようにしている。
さらに、常にｆ２（Ｈｉ）＞０、ｇ２（Ｈｉ）＞０に設定されており、水リスク回避を担保している。

次に図８を参照して、本実施形態における無除湿運転制御の具体的フローについて説明する。運転開始後は吹出温度Ｔｏ、吸込温度Ｔｉ、蒸発器温度Ｔｅ、湿度センサＳ４により吸込空気の相対湿度Ｈｉの値、及び、水検知センサＳ２１によりドレンパン２３ｃ内の水検知有無が計測される（Ｓ２００）。次に、水検知の有無により（Ｓ２０１）、テーブルＢ１又はテーブルＢ２を適用して、ε１’、ε２’ の値が演算される（Ｓ２０２又はＳ２０３）。
これらの計測値及び演算値に基づいて、以下の制御が行われる。まず、吹出温度Ｔｏが設定室温Ｔｓ以上か否かの判定が行われる（Ｓ２０４）。Ｔｏ＜Ｔｓの場合には、圧縮機２２ａの回転数を１段階減少させる（Ｓ２０８）。これにより蒸発器温度Ｔｅを制御して、吹出温度Ｔｏを設定室温Ｔｓ以上に維持する。

Ｓ２０４においてＹ、すなわちＴｏ≧Ｔｓの場合には、次に吹出温度Ｔｏと吸込空気の露点温度Ｔｗとの比較が行われる（Ｓ２０５）。比較に際しては結露防止を図るため余裕値ε１’を考慮して行われる。Ｔｏ＜Ｔｗ＋ε１’の場合には結露のおそれありと判定し、圧縮機２２ａの回転数を１段階減少させる（Ｓ２０８）。

Ｓ２０４においてＹ、すなわちＴｏ≧Ｔｗ＋ε１’の場合には、さらに蒸発器温度Ｔｅと吸込空気の露点温度Ｔｗとの比較が行われる（Ｓ２０６）。この場合、ドレンパン２３ｃにおける溢水、漏水、さらに水飛び等の防止を図るため、以下のとおり余裕値ε２’を考慮して行われる。なお、上述のように、余裕値ε２’は水検知の場合に蒸発器温度（Ｔｅの）閾値を高くするように設定されている。
Ｔｅ≧Ｔｗ＋ε２’の場合には、蒸発器温度を下げても水リスクなしと判定して、圧縮機２２ａの回転数を１段階増加させる（Ｓ２０７）。Ｔｅ＜Ｔｗ＋ε２’の場合には、水リスク大と判定して、蒸発器温度Ｔｅを低下傾向に制御するため圧縮機２２ａの回転数を１段階減少させる（Ｓ２０８）。
以上の制御を運転停止に至るまで（Ｓ２０９においてＹ）繰り返し定期的に行う（Ｓ２１０）。

また、本実施形態では直膨方式の室内機を用いた例を示したが、第一の実施形態と同じく冷水−冷媒方式の空調機を用いた態様とすることもできる。

（第三の実施形態）
さらに、本発明の他の実施形態について説明する。本実施形態の構成は上述の実施形態に係る空調システム２０と同一である。本実施形態が異なる点は余裕値テーブルの内容である。すなわち、上述の実施形態ではドレンパン２３内の水検知有無に対応して、第二の余裕値（ε２’）を変化させているのに対して、本実施形態ではラック型空調機２３のファン２３ｃの回転数ｒに対応して、第二の余裕値（ε２”）の値を変化させることである。なお、余裕値ε１”については上述の実施形態と同様のテーブルを適用する。

具体的には、第二の余裕値ε２”は、ファン回転数ｒに対応して図９〜図１１に示す異なるテーブルＣ１乃至Ｃ３に基づいて設定される。すなわち、ファン回転数が低い領域（ｒ≦ｒ１）では、冷却の顕熱比（ＳＨＦ）が下がるため凝縮水発生リスクは高くなる。このため、テーブルＣ１では、ε２”≧０、かつ、蒸発器温度閾値が高くなるよう設定されている（図９（ｂ））。
ファン回転数が大きくなるに従い（ｒ２≧ｒ＞ｒ１）、ＳＨＦは上がり凝縮水発生リスクが低減するため、閾値を下げて冷房能力を確保する制御としている（図１０（ｂ））。
さらにファン回転数が大きい領域（ｒ＞ｒ２）では、万一、湿度変動等により凝縮水が発生した場合、コイルからドレンパンに落ちずに、ファン風圧で凝縮水が室内側に飛ばされるおそれがある。こうしたリスクを回避するため、凝縮リスクに対して余裕を持った閾値とするものである（図１１（ｂ））。
なお、ファン回転数ｒ１、ｒ２は、空調機能力、冷房負荷、余裕値ε１”、ε２”等に対応して、適切な値に設定することができる。

次に図１２を参照して、本実施形態における無除湿運転制御フローについて説明する。運転開始後は吹出温度Ｔｏ、吸込温度Ｔｉ、蒸発器温度Ｔｅ、湿度センサＳ４により吸込空気の相対湿度Ｈｉの値、及び、ファン回転数検知センサＳ２２によりファン２３ｃ回転数が計測される（Ｓ３００）。次に、ファン回転数ｒの値に対応して（Ｓ３０１）、テーブルＣ１乃至Ｃ３を適用して、ε１”、ε２”の値が演算される（Ｓ３０２〜Ｓ３０４）。
以下のフローについては図８のＳ２０４〜Ｓ２１０と同様であるので（但し、同図においてε１’、ε２’→ε１”、ε２”）、重複説明を省略する。

（第四の実施形態）
さらに、本発明の他の実施形態について説明する。本実施形態は、主として上述の（１０）の発明に関する。図１３を参照して、本実施形態に係る空調システム４０の構成が、第一の実施形態に係る空調システム１と異なる点は、アンビエント空調機４の吹出温度Ｔｏ’、二重床下温度Ｔｆをそれぞれ計測する温度センサＳ４１、Ｓ４２をさらに備えていることである。
また、制御方式で異なる点は、ラック型空調機の吹出温度（Ｔｏ）とアンビエント空調機の吹出温度（Ｔｏ’）の差、ΔＴｏ＝（Ｔｏ−Ｔｏ’）に基づいて余裕値ε１(3)、ε２(3)を変化させていることである。

本実施形態において余裕値テーブルＤは、ε１(3)についてはΔＴｏ≧０の範囲では余裕値ε１(3)＝ε１＋を小さく設定している。この範囲では、ラック型空調機５の吹出温度（Ｔｏ）がアンビエント空調機４の吹出温度（Ｔｏ’）より高く、アンビエント空調機４側で除湿制御が行われてもＩＣＴ機器側の結露リスクが少ないためである。
これに対してΔＴｏ＜０の範囲では、ラック型空調機５側で除湿制御を行うことになるため、水リスクが大きい。このため、ε１(3)＝ε１−を大きく設定している。
さらに、第二の余裕値ε２(3)についても同様の設定としている。但し、両者の値は必ずしも同一である必要はない。

次に図１５を参照して、本実施形態における無除湿運転制御フローについて説明する。運転開始後はラック型空調機５について、吹出温度Ｔｏ、吸込温度Ｔｉ、蒸発器温度Ｔｅが計測される。また、アンビエント空調機４について、吹出温度Ｔｏ’及び二重床下温度Ｔｆが計測される（Ｓ４００）。
次に、ΔＴｏ＝（Ｔｏ−Ｔｏ’）の正負に対応して、テーブルＤを適用して、ε１”、ε２”の値が演算される（Ｓ４０１）。

さらに、ラック型空調機５の吹出温度Ｔｏが二重床下温度Ｔｆ以上か否かが判定される（Ｓ４０２）。Ｔｏ＜Ｔｆの場合には（Ｓ４０２においてＮ）、結露のおそれがあるためラック型空調機５の吹き出し温度を上昇させるべく、冷水弁Ｖ１を一段階絞る（Ｓ４０６）。
Ｓ４０３以下のフローについては図４のＳ１０３以下と同様であるので、重複説明を省略する。

なお、本実施形態では余裕値テーブルＤの設定に際して、ラック型空調機５とアンビエント空調機４の吹出温度の差ΔＴｏに基づく例を示したが、ラック型空調機５と二重床下温度Ｔｆとの差に基づく態様とすることもできる。

（第五の実施形態）
さらに、本発明の他の実施形態について説明する。本実施形態は、主として上述の（２）の発明に関する。本実施形態の構成は上述の実施形態に係る空調システム１と同一である。本実施形態の制御が第一の実施形態と異なる点は以下の通りである。すなわち、第一の実施形態ではラック型空調機５の吹出温度Ｔｏ及び蒸発器温度Ｔｅと、吸込空気の露点温度Ｔｗの比較に基づいて、余裕値ε１、ε２の値を変化させている。これに対して、本実施形態では吹出温度Ｔｏと吸込空気の露点温度Ｔｗの比較に基づいて、余裕値ε１のみ制御するものである。

以下、図１６を参照して、本実施形態における無除湿運転制御の具体的フローについて説明する。運転開始後は温度センサＳ１〜Ｓ３により吹出温度Ｔｏ、吸込温度Ｔｉ、蒸発器温度Ｔｅが、湿度センサＳ４により吸込空気の相対湿度Ｈｉが、それぞれ計測される（Ｓ５００）。次いで、余裕値テーブルＡを用いてε１＝ｆ（Hi）の値が演算される（Ｓ５０１）。これらの計測値及び演算値に基づいて、以下の制御が行われる。

まず、吹出温度Ｔｏが設定室温Ｔｓ以上か否かの判定が行われる（Ｓ５０２）。Ｔｏ＜Ｔｓの場合には、冷水弁Ｖ１開度を１段階絞る（Ｓ５０４）。蒸発器温度Ｔｅを上昇方向に制御して、吹出温度Ｔｏを設定室温Ｔｓ以上に維持するためである。

Ｓ５０２においてＹ、すなわちＴｏ≧Ｔｓの場合には、次に吹出温度Ｔｏと吸込空気の露点温度Ｔｗとの比較が行われる（Ｓ５０３）。比較に際しては、水リスク回避を図るため相対湿度Ｈｉに比例する余裕値ε１を考慮して行われる。
Ｓ５０３においてＮ，すなわちＴｏ＜Ｔｗ＋ε１の場合には水リスク大と判定し、冷水弁Ｖ１開度を１段階絞り、蒸発器温度Ｔｅを上昇傾向に制御する（Ｓ５０４）。

Ｓ５０３においてＹ、すなわちＴｏ≧Ｔｗ＋ε１の場合には水リスク小と判定し、冷水弁Ｖ１開度を１段階増加し、蒸発器温度Ｔｅ低下傾向に制御する（Ｓ５０５）。以上の制御を運転停止に至るまで（Ｓ５０６においてＹ）、繰り返し定期的に行う（Ｓ５０７）。

（第六の実施形態）
さらに、本発明の他の実施形態について説明する。本実施形態は、主として上述の（３）の発明に関する。本実施形態の構成は上述の実施形態に係る空調システム１と同一である。本実施形態の制御が第五の実施形態と異なる点は、第五の実施形態では吹出温度Ｔｏと吸込空気の露点温度Ｔｗの比較に基づいて余裕値ε１のみ制御するのに対して、本実施形態では蒸発器温度Ｔｅと吸込空気の露点温度Ｔｗの比較に基づいて余裕値ε２のみ制御する点である。

以下、図１７を参照して、本実施形態における無除湿運転制御の具体的フローについて説明する。運転開始後は温度センサＳ１〜Ｓ３により吹出温度Ｔｏ、吸込温度Ｔｉ、蒸発器温度Ｔｅが、湿度センサＳ４により吸込空気の相対湿度Ｈｉが、それぞれ計測される（Ｓ６００）。次いで、余裕値テーブルＡを用いてε２＝ｇ（Hi）の値が演算される（Ｓ６０１）。これらの計測値及び演算値に基づいて、以下の制御が行われる。

まず、吹出温度Ｔｏが設定室温Ｔｓ以上か否かの判定が行われる（Ｓ６０２）。Ｔｏ＜Ｔｓの場合には、冷水弁Ｖ１開度を１段階絞る（Ｓ６０５）。蒸発器温度Ｔｅを上昇方向に制御して、吹出温度Ｔｏを設定室温Ｔｓ以上に維持するためである。

Ｓ６０２においてＹ、すなわちＴｏ≧Ｔｓの場合には、次に蒸発器温度Ｔｅと吸込空気の露点温度Ｔｗとの比較が行われる。比較に際しては、水リスク回避を図るため相対湿度Ｈｉに比例する余裕値ε２を考慮して行われる。
Ｔｅ＜Ｔｗ＋ε２の場合には（Ｓ６０３においてＮ）、水リスク大と判定し、冷水弁Ｖ１開度を１段階絞り、蒸発器温度Ｔｅを上昇傾向に制御する（Ｓ６０５）。

Ｔｅ≧Ｔｗ＋ε２の場合には（Ｓ６０３においてＹ）、蒸発器温度を下げても水リスク小と判定して、冷水弁Ｖ１開度を１段階増加し、蒸発器温度Ｔｅ低下傾向に制御する（Ｓ６０４）。
以上の制御を運転停止に至るまで（Ｓ６０７においてＹ）繰り返し定期的に行う。

１、２０、４０・・空調システム
３・・・・・サーバラック
４・・・・・アンビエント空調機
５、２３・・ラック型空調機
５ａ・・・・蒸発器
５ｂ・・・・送風ファン
５ｃ、２３ｃ・・・・・ドレンパン
６・・・・・一次側冷水回路
７・・・・・二次側冷媒回路
８ｅ・・・・冷水弁
９ａ・・・・コールドアイル
９ｂ・・・・ホットアイル
２２ａ・・・・・圧縮機
Ｓ１−Ｓ３、Ｓ４１・・・・・温度センサ
Ｓ４・・・・・湿度センサ
Ｓ２１・・・・・水検知センサ
Ｓ２２・・・・・ファン回転数検知センサ

Claims (22)

1. 蒸発器において冷媒を蒸発させ、吸込空気を冷却して室内に吹き出す空調機を備えた空調システムの制御装置であって、
   前記空調機の吹出温度（Ｔｏ）を計測する温度センサ（Ｓ１）と、
   前記空調機の吸込温度（Ｔｉ）を計測する温度センサ（Ｓ２）と、
   蒸発器温度（Ｔｅ）に関する温度を計測する温度センサ（Ｓ３）と、
   前記吸込空気の湿度（Ｈｉ）を計測する湿度センサ（Ｓ４）と、
   前記吸込温度（Ｔｉ）および前記湿度（Ｈｉ）に基づいて前記吸込空気の露点温度（Ｔｗ）を演算する制御部（９）と、
   が設けられ、
   前記制御部（９）は、
   前記吹出温度（Ｔｏ）を、設定温度（Ｔｓ）以上、かつ、前記露点温度（Ｔｗ）より第一の余裕値（ε１）以上を維持し、又は／及び、
   前記蒸発器温度（Ｔｅ）を、前記露点温度（Ｔｗ）＋第二の余裕値（ε２）以上を維持するように、
   冷媒蒸発量を制御し、
   前記第一の余裕値（ε１）を、
   前記湿度（Ｈｉ）に対応してε１≧０の範囲で可変とし、かつ、
   （ａ）前記吹出温度（Ｔｏ）≦前記露点温度（Ｔｗ）＋ε１ の条件では、前記蒸発器温度（Ｔｅ）が上昇方向となり、
   （ｂ）前記吹出温度（Ｔｏ）＞前記露点温度（Ｔｗ）＋ε１ の条件では、前記蒸発器温度（Ｔｅ）が低下方向となる、
   ように設定する制御を行うことを特徴とする空調システムの制御装置。
2. 蒸発器において冷媒を蒸発させ、吸込空気を冷却して室内に吹き出す空調機を備えた空調システムの制御装置であって、
   前記空調機の吹出温度（Ｔｏ）を計測する温度センサ（Ｓ１）と、
   前記空調機の吸込温度（Ｔｉ）を計測する温度センサ（Ｓ２）と、
   蒸発器温度（Ｔｅ）に関する温度を計測する温度センサ（Ｓ３）と、
   前記吸込空気の湿度（Ｈｉ）を計測する湿度センサ（Ｓ４）と、
   前記吸込温度（Ｔｉ）および前記湿度（Ｈｉ）に基づいて前記吸込空気の露点温度（Ｔｗ）を演算する制御部（９）と、
   が設けられ、
   前記制御部（９）は、
   前記吹出温度（Ｔｏ）を、設定温度（Ｔｓ）以上、かつ、前記露点温度（Ｔｗ）より第一の余裕値（ε１）以上を維持し、又は／及び、
   前記蒸発器温度（Ｔｅ）を、前記露点温度（Ｔｗ）＋第二の余裕値（ε２）以上を維持するように、
   冷媒蒸発量を制御し、
   第二の余裕値（ε２）を、
   前記湿度（Ｈｉ）に対応して可変とし、かつ、（ｃ）前記蒸発器温度（Ｔｅ）≦前記露点温度（Ｔｗ）＋ε２ の条件では、前記蒸発器温度（Ｔｅ）が上昇方向となり、
   （ｄ）前記蒸発器温度（Ｔｅ）＞前記露点温度（Ｔｗ）＋ε２ の条件では、前記蒸発器温度（Ｔｅ）が低下方向となる、
   ように設定する制御を行うことを特徴とする空調システムの制御装置。
3. 蒸発器において冷媒を蒸発させ、吸込空気を冷却して室内に吹き出す空調機を備えた空調システムの制御装置であって、
   前記空調機の吹出温度（Ｔｏ）を計測する温度センサ（Ｓ１）と、
   前記空調機の吸込温度（Ｔｉ）を計測する温度センサ（Ｓ２）と、
   蒸発器温度（Ｔｅ）に関する温度を計測する温度センサ（Ｓ３）と、
   前記吸込空気の湿度（Ｈｉ）を計測する湿度センサ（Ｓ４）と、
   前記吸込温度（Ｔｉ）および前記湿度（Ｈｉ）に基づいて前記吸込空気の露点温度（Ｔｗ）を演算する制御部（９）と、
   が設けられ、
   前記制御部（９）は、
   前記吹出温度（Ｔｏ）を、設定温度（Ｔｓ）以上、かつ、前記露点温度（Ｔｗ）より第一の余裕値（ε１）以上を維持し、又は／及び、
   前記蒸発器温度（Ｔｅ）を、前記露点温度（Ｔｗ）＋第二の余裕値（ε２）以上を維持するように、
   冷媒蒸発量を制御し、
   第一の余裕値（ε１）及び第二の余裕値（ε２）を、前記湿度（Ｈｉ）に対応して可変とし（但し、ε１≧０）、かつ、
   （ｅ）前記吹出温度（Ｔｏ）≦前記露点温度（Ｔｗ）＋ε１、又は、前記蒸発器温度（Ｔｅ）≦前記露点温度（Ｔｗ）＋ε２ の条件では、前記蒸発器温度（Ｔｅ）が上昇方向となり、
   （ｆ）前記吹出温度＞前記露点温度（Ｔｗ）＋ε１、かつ、前記蒸発器温度（Ｔｅ）＞前記露点温度（Ｔｗ）＋ε２ の条件では、前記蒸発器温度（Ｔｅ）が低下方向となる、
   ように設定する制御を行うことを特徴とする空調システムの制御装置。
4. 前記空調システムが一次側冷水回路と二次側冷媒回路を備えた冷水−冷媒方式によるものであり、
   前記制御部（９）は、前記一次側冷水回路に介装した冷水弁の開度制御により前記蒸発器温度（Ｔｅ）を制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の空調システムの制御装置。
5. 前記空調システムが一次側冷水回路と二次側冷媒回路を備えた冷水−冷媒空調方式によるものであり、
   前記制御部（９）は、前記二次側冷媒回路に介装した冷媒弁の開度制御により前記蒸発器温度（Ｔｅ）の制御を行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の空調システムの制御装置。
6. 前記空調システムが直膨方式によるものであり、
   前記制御部（９）は、圧縮機回転数制御、又は、膨張弁の開度制御により前記冷媒蒸発量の制御を行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の空調システムの制御装置。
7. 前記蒸発器の下部のドレンパン内の水の有無を検知する水検知センサ（Ｓ２１）がさらに設けられ、
   前記制御部（９）の処理において、前記ドレンパン内の水検知有無に基づいて、前記第一の余裕値（ε１）および前記第二の余裕値（ε２）を変化させることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の空調システムの制御装置。
8. 前記空調システムが、冷房負荷に対応して前記空調機の送風ファン風量を可変とする変風量制御によるものであって、
   前記送風ファンの回転数を計測するファン回転数検知センサ（Ｓ２２）がさらに設けられ、
   前記制御部（９）の処理において、前記送風ファン回転数に基づいて、前記第二の余裕値（ε２）を変化させることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の空調システムの制御装置。
9. 前記空調システムは、前記空調機としてアンビエント空調機とラック型空調機を備え、
   前記制御部（９）の処理において、前記ラック型空調機の吹出温度（Ｔｏ）と前記アンビエント空調機の吹出温度（Ｔｏ’）の差に基づいて、前記第一の余裕値（ε１）および前記第二の余裕値（ε２）を変化させることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の空調システムの制御装置。
10. 前記空調システムが二重床下を介してアンビエント空調機の冷気を室内に供給するシステムであって、
    前記制御部（９）の処理において、前記ラック型空調機の吹出温度（Ｔｏ）と前記アンビエント空調機の吹出温度（Ｔｏ’）の差のうちの「前記アンビエント空調機の吹出温度（Ｔｏ’）」に替えて、「二重床下温度（Ｔｆ）」を用いることを特徴とする請求項９記載の空調システムの制御装置。
11. 前記制御部（９）は、前記ラック型空調機の吹出温度（Ｔｏ）が二重床下温度（Ｔｆ）未満の場合には吹出温度（Ｔｏ）を上昇させる制御を行うことを特徴とする請求項８又は１０に記載の空調システムの制御装置。
12. 蒸発器において冷媒を蒸発させ、吸込空気を冷却して室内に吹き出す空調機を備えた空調システムの制御方法であって、
    吹出温度（Ｔｏ）を、設定温度（Ｔｓ）以上、かつ、吸込空気の露点温度（Ｔｗ）より第一の余裕値（ε１）以上を維持し、又は／及び、
    蒸発器温度（Ｔｅ）を、吸込空気の露点温度（Ｔｗ）＋第二の余裕値（ε２）以上を維持するように、
    冷媒蒸発量を制御し、
    第一の余裕値（ε１）を、
    前記吸込空気の湿度（Ｈｉ）に対応してε１≧０の範囲で可変とし、かつ、
    （ａ）前記吹出温度（Ｔｏ）≦前記露点温度（Ｔｗ）＋ε１ の条件では、前記蒸発器温度（Ｔｅ）が上昇方向となり、
    （ｂ）前記吹出温度（Ｔｏ）＞前記露点温度（Ｔｗ）＋ε１ の条件では、前記蒸発器温度（Ｔｅ）が低下方向となる、
    ように設定することを特徴とする空調システムの無除湿制御方法。
13. 蒸発器において冷媒を蒸発させ、吸込空気を冷却して室内に吹き出す空調機を備えた空調システムの制御方法であって、
    吹出温度（Ｔｏ）を、設定温度（Ｔｓ）以上、かつ、吸込空気の露点温度（Ｔｗ）より第一の余裕値（ε１）以上を維持し、又は／及び、
    蒸発器温度（Ｔｅ）を、吸込空気の露点温度（Ｔｗ）＋第二の余裕値（ε２）以上を維持するように、
    冷媒蒸発量を制御し、
    第二の余裕値（ε２）を、
    前記吸込空気の湿度（Ｈｉ）に対応して可変とし、かつ、
    （ｃ）前記蒸発器温度（Ｔｅ）≦前記露点温度（Ｔｗ）＋ε２ の条件では、前記蒸発器温度（Ｔｅ）が上昇方向となり、
    （ｄ）前記蒸発器温度（Ｔｅ）＞前記露点温度（Ｔｗ）＋ε２ の条件では、前記蒸発器温度（Ｔｅ）が低下方向となる、
    ように設定することを特徴とする空調システムの無除湿制御方法。
14. 蒸発器において冷媒を蒸発させ、吸込空気を冷却して室内に吹き出す空調機を備えた空調システムの制御方法であって、
    吹出温度（Ｔｏ）を、設定温度（Ｔｓ）以上、かつ、吸込空気の露点温度（Ｔｗ）より第一の余裕値（ε１）以上を維持し、又は／及び、
    蒸発器温度（Ｔｅ）を、吸込空気の露点温度（Ｔｗ）＋第二の余裕値（ε２）以上を維持するように、
    冷媒蒸発量を制御し、
    第一の余裕値（ε１）及び第二の余裕値（ε２）を、前記湿度（Ｈｉ）に対応して可変とし（但し、ε１≧０）、かつ、
    （ｅ）前記吹出温度（Ｔｏ）≦前記露点温度（Ｔｗ）＋ε１、又は、前記蒸発器温度（Ｔｅ）≦前記露点温度（Ｔｗ）＋ε２ の条件では、前記蒸発器温度（Ｔｅ）が上昇方向となり、
    （ｆ）前記吹出温度＞前記露点温度（Ｔｗ）＋ε１、かつ、前記蒸発器温度（Ｔｅ）＞前記露点温度（Ｔｗ）＋ε２ の条件では、前記蒸発器温度（Ｔｅ）が低下方向となる、ように設定することを特徴とする空調システムの無除湿制御方法。
15. 前記空調システムが一次側冷水回路と二次側冷媒回路を備えた冷水−冷媒方式によるものであり、
    前記蒸発器温度（Ｔｅ）の制御を、前記一次側冷水回路に介装した冷水弁の開度制御により行うことを特徴とする請求項１２乃至１４のいずれかに記載の空調システムの無除湿制御方法。
16. 前記空調システムが一次側冷水回路と二次側冷媒回路を備えた冷水−冷媒空調方式によるものであり、
    前記蒸発器温度（Ｔｅ）の制御を、前記二次側冷媒回路に介装した冷媒弁の開度制御により行うことを特徴とする請求項１２乃至１４のいずれかに記載の空調システムの無除湿制御方法。
17. 前記空調システムが直膨方式によるものであり、
    前記冷媒蒸発量の制御を、圧縮機回転数制御、又は、膨張弁の開度制御により行うことを特徴とする請求項１２乃至１４のいずれかに記載の空調システムの無除湿制御方法。
18. 請求項１２乃至請求項１７のいずれかにおいて、ドレンパン内の水検知有無に基づいて、前記第一の余裕値（ε１）および前記第二の余裕値（ε２）を変化させることを特徴とする空調システムの無除湿制御方法。
19. 請求項１２乃至請求項１７のいずれかにおいて、前記空調システムが、冷房負荷に対応して前記室内機の送風ファンの風量を可変とする変風量制御によるものであって、かつ、
    前記送風ファンの回転数に基づいて、前記第二の余裕値（ε２）を変化させることを特徴とする空調システムの無除湿制御方法。
20. 請求項１２乃至請求項１７のいずれかにおいて、前記空調システムは、アンビエント空調機とラック型空調機を備えて成り、かつ、
    前記ラック型空調機の吹出温度（Ｔｏ）と前記アンビエント空調機の吹出温度（Ｔｏ’）の差に基づいて、前記第一の余裕値（ε１）および前記第二の余裕値（ε２）を変化させることを特徴とする空調システムの無除湿制御方法。
21. 請求項２０において、前記空調システムがアンビエント空調機の冷気を二重床下を介して室内に供給するシステムであって、かつ、
    前記ラック型空調機の吹出温度（Ｔｏ）と前記アンビエント空調機の吹出温度（Ｔｏ’）の差のうちの「前記アンビエント空調機の吹出温度（Ｔｏ’）」に替えて「二重床下温度（Ｔｆ）」を用いることを特徴とする空調システムの無除湿制御方法。
22. 請求項１９又は２１において、さらに、
    前記ラック型空調機の吹出温度（Ｔｏ）が二重床下温度（Ｔｆ）未満の場合には吹出温度（Ｔｏ）を上昇させる制御を行うことを特徴とする空調システムの無除湿制御方法。