JP6546870B2

JP6546870B2 - 空気調和システム及びその制御方法

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Publication number: JP6546870B2
Application number: JP2016062287A
Authority: JP
Inventors: 誠二築山; 勇司松本
Original assignee: Toshiba Carrier Corp
Current assignee: Toshiba Carrier Corp
Priority date: 2016-03-25
Filing date: 2016-03-25
Publication date: 2019-07-17
Anticipated expiration: 2036-03-25
Also published as: JP2017172939A

Description

本発明の実施形態は、空気調和システム及びその制御方法に関する。

例えば、多数の電算機が配置されたデータセンターにおいて、複数の室内機を用いた冷房運転を実行する空気調和システムが知られている。一般に、データセンターの空調に際しては、電算機の排気面が向けられたホットアイルと、電算機の吸気面が向けられたコールドアイルとが設けられる。各室内機は、ホットアイルの空気を取り込み、この空気を冷却した後にコールドアイルに供給する。

このようなデータセンターの空調においては、電算機の配置態様や稼働状況に応じて、空調対象空間の温度分布にバラつきが発生し得る。この問題は、データセンターの冷房以外の用途の空調においても、同様に生じる。

特開２０１０−２３０２１０号公報

本開示の一態様における目的は、温度分布のバラつきを抑えて、対象空間を適切に空調することが可能な空気調和システム及びその制御方法を提供することである。

一実施形態に係る空気調和システムは、複数の空気調和装置と、複数の第１温度センサと、第１コントローラとを備えている。上記複数の空気調和装置の各々は、容量可変の圧縮機を備える室外機と、空調の対象空間に配置された室内機とを備えている。上記複数の第１温度センサは、上記対象空間に分散して配置され、上記対象空間の第１温度を検出する。上記第１コントローラは、上記複数の空気調和装置を制御する。この空気調和システムにおいて、上記複数の空気調和装置の冷凍サイクルは互いに独立している。そして、上記第１コントローラは、停止している上記空気調和装置のうち、予め設定された温度範囲を外れる上記第１温度を検知した上記第１温度センサの近くに上記室内機が配置された上記空気調和装置の上記圧縮機を、最大容量未満の初期容量で起動する。

図１は、第１実施形態に係る空気調和システムの概略的な構成図である。図２は、上記システムが備える空気調和装置の構成例を示す図である。図３は、上記空気調和装置に適用し得る概略的な配管系統を示す図である。図４は、上記システムの制御方法の一例を示すフローチャートである。図５は、上記空気調和装置の制御方法の一例を示すフローチャートである。図６は、第２実施形態に係る空気調和システムの概略的な構成図である。

いくつかの実施形態につき、図面を参照しながら説明する。
各実施形態では、サーバなどの電算機が配置されたデータセンターの空調に用いられる空気調和システムを開示する。しかしながら、各実施形態の空気調和システムの用途は電算機が配置された空間の空調に限定されず、種々の空間の空調に用いることができる。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る空気調和システム１の概略的な構成図である。この図においては、空気調和システム１による空調の対象空間Ｓに配置される要素を平面的に示している。対象空間Ｓには、多数の電算機１００が配置されている。図１の例では、複数の電算機１００が２列に亘って直線状に並んでいる。例えば、これら電算機１００は、対象空間Ｓの床側から天井側に亘って複数段に分けられたラックの各段に載置されている。以下の説明においては、図１中の上側の電算機１００の列を第１列Ｌ１と呼び、下側の列を第２列Ｌ２と呼ぶ。

空気調和システム１は、複数の室内ユニット２Ａ〜２Ｆを備えている。図１の例では、第１列Ｌ１の両端にそれぞれ室内ユニット２Ａ，２Ｂが配置され、第１列Ｌ１の中間に室内ユニット２Ｃが配置されている。同様に、第２列Ｌ２の両端にそれぞれ室内ユニット２Ｄ，２Ｅが配置され、第２列Ｌ２の中間に室内ユニット２Ｆが配置されている。以下の説明において、各室内ユニット２Ａ〜２Ｆを特に区別しない場合には、単に室内ユニット２と呼ぶことがある。室内ユニット２の数や配置態様は図１の例に限られない。

対象空間Ｓにおいて、第１列Ｌ１と第２列Ｌ２の間の領域は、コールドアイルＣＡに相当する。また、対象空間Ｓにおいて、第１列Ｌ１よりも図中の上側の領域はホットアイルＨＡ１に相当し、第２列Ｌ２よりも図中の下側の領域はホットアイルＨＡ２に相当する。コールドアイル及びホットアイルは、それぞれコールドエリア及びホットエリアと呼ばれることもある。

各電算機１００は、吸気面と、排気面と、冷却ファンとを有し、冷却ファンの回転により吸気面から吸気した空気を排気面から排気する。排気面から排気される空気は、電算機１００の内部で発生した熱のために、吸気面から吸気される空気よりも高温となる。各列Ｌ１，Ｌ２の電算機１００の吸気面は、いずれもコールドアイルＣＡに面している。第１列Ｌ１の電算機１００の排気面はホットアイルＨＡ１に面し、第２列Ｌ２の電算機１００の排気面はホットアイルＨＡ２に面している。

各室内ユニット２は吸込口（後述の８ａ，９ａ）と吹出口（後述の８ｂ，９ｂ）を有しており、吸込口から吸い込んだ空気を冷却して吹出口から吹き出す。室内ユニット２Ａ，２Ｂ，２Ｃの吸込口はホットアイルＨＡ１に面し、室内ユニット２Ｄ，２Ｅ，２Ｆの吸込口はホットアイルＨＡ２に面している。室内ユニット２Ａ〜２Ｅの吹出口は、いずれもコールドアイルＣＡに面している。

図１においては、各室内ユニット２Ａ〜２Ｅ及び各電算機１００を代表して、室内ユニット２Ｃ，２Ｆ及びこれら室内ユニット２Ｃ，２Ｆの両隣に配置された各電算機１００に関する空気の流れを矢印で示している。実線の矢印が暖気の流れを示し、破線の矢印が冷気の流れを示す。この空気の流れから分かるように、図１の例では、各電算機１００が排気する暖気によりホットアイルＨＡ１，ＨＡ２が高温となり、各室内ユニット２Ａ〜２Ｅが吹き出す冷気によりコールドアイルＣＡが低温となる。

空気調和システム１は、ホットアイルＨＡ１，ＨＡ２及びコールドアイルＣＡに配置された複数の第１温度センサ３Ａ〜３Ｉを備えている。図１の例では、コールドアイルＣＡに第１温度センサ３Ａ，３Ｂ，３Ｃが配置され、ホットアイルＨＡ１に第１温度センサ３Ｄ，３Ｅ，３Ｆが配置され、ホットアイルＨＡ２に第１温度センサ３Ｇ，３Ｈ，３Ｉが配置されている。以下の説明において、第１温度センサ３Ａ〜３Ｉを特に区別しない場合には、単に第１温度センサ３と呼ぶことがある。

第１温度センサ３Ａ，３Ｂ，３Ｃは、コールドアイルＣＡの温度Ｔ_CAを検知する。第１温度センサ３Ｄ，３Ｅ，３ＦはホットアイルＨＡ１の温度Ｔ_HA1を検知し、第１温度センサ３Ｇ，３Ｈ，３ＩはホットアイルＨＡ２の温度Ｔ_HA2を検知する。温度Ｔ_CA，Ｔ_HA1，Ｔ_HA2は、第１温度の一例である。

電算機１００の配列方向（図中の左右方向）において、第１温度センサ３Ａ，３Ｄ，３Ｇは室内ユニット２Ａ，２Ｃの間（室内ユニット２Ｄ，２Ｆの間）に位置し、第１温度センサ３Ｂ，３Ｃ，３Ｅ，３Ｆ，３Ｈ，３Ｉは室内ユニット２Ｂ，２Ｃの間（室内ユニット２Ｅ，２Ｆの間）に位置している。但し、第１温度センサ３の配置態様はこの例に限られない。空気調和システム１が備える第１温度センサ３の数は、より多数或いは少数であっても良い。

空気調和システム１は、第１コントローラ４をさらに備えている。第１コントローラ４は、空気調和システム１の全体を制御する中央制御装置として機能する。

空気調和システム１は、それぞれ独立した冷凍サイクルを有する複数の空気調和装置ＡＣを備えている。図２は、空気調和装置ＡＣの構成例を示す図である。図示した空気調和装置ＡＣは、上述の室内ユニット２と、２台の室外機５，６と、冷媒配管７１，７２とを備えている。さらに、室内ユニット２は、２台の室内機８，９を備えている。例えば、室内機９は対象空間Ｓの床面に載置され、室内機８は室内機９の上に載置されている。室外機５，６は、対象空間Ｓの外部、例えば建物の屋外に配置されている。

図示した例において、冷媒配管７１，７２は、室外機５と室内機８とを接続している。さらに、室外機５，６は冷媒配管７１，７２によって互いに接続され、室内機８，９は冷媒配管７３，７４によって互いに接続されている。

図１に示した室内ユニット２Ａ〜２Ｆは、いずれも以上のような空気調和装置ＡＣの一部である。すなわち、本実施形態における空気調和システム１は、室内ユニット２Ａ〜２Ｆをそれぞれ含む６つの空気調和装置ＡＣを備えている。

図３は、空気調和装置ＡＣの冷凍サイクルに適用し得る概略的な配管系統を示す図である。室外機５は、室外熱交換器５１と、圧縮機５２と、アキュームレータ５３とを備えている。室外機６は、室外熱交換器６１と、圧縮機６２と、アキュームレータ６３とを備えている。

室外機５において、圧縮機５２の冷媒入口がアキュームレータ５３の冷媒出口に接続され、圧縮機５２の冷媒出口が室外熱交換器５１の冷媒入口に接続されている。さらに、室外熱交換器５１の冷媒出口が冷媒配管７１に接続され、アキュームレータ５３の冷媒入口が冷媒配管７２に接続されている。室外機６における室外熱交換器６１、圧縮機６２、及びアキュームレータ６３の接続態様も室外機５と同様である。このように、図３の例では、室外熱交換器５１、圧縮機５２、及びアキュームレータ５３と、室外熱交換器６１、圧縮機６２、及びアキュームレータ６３とが、冷媒配管７１，７２によって、互いに並列に接続されている。

室外機５は、室外熱交換器５１に送風する室外ファン５４と、圧縮機５２を制御するインバータ５５とをさらに備えている。室外機６は、室外熱交換器６１に送風する室外ファン６４と、圧縮機６２を制御するインバータ６５とをさらに備えている。

圧縮機５２，６２は、それぞれアキュームレータ５３，６３を経た冷媒を吸い込み、吸い込んだ冷媒を圧縮して冷媒出口から吐出する。圧縮機５２，６２は、それぞれインバータ５５，６５の出力により動作する。インバータ５５，６５は、電源からの交流電圧を直流電圧に変換し、その直流電圧を所定の周波数及び振幅の交流電圧に変換し出力する。インバータ５５，６５の出力を調整することで、圧縮機５２，６２の容量を、最小容量から最大容量までの間で可変的に制御することができる。例えば、圧縮機５２，６２の最小容量は同じであり、圧縮機５２，６２の最大容量は同じである。

室内機８は、室内熱交換器８１と、膨張弁８２とを備えている。室内機９は、室内熱交換器９１と、膨張弁９２とを備えている。膨張弁８２，９２は、開度を調整可能な電磁弁であり、絞り装置の一例である。

膨張弁８２の冷媒入口が冷媒配管７３に接続され、膨張弁８２の冷媒出口が室内熱交換器８１の冷媒入口に接続されている。室内熱交換器８１の冷媒出口は、冷媒配管７２に接続されている。室内機９における室内熱交換器９１及び膨張弁９２の接続態様も室内機８と同様である。このように、図３の例では、室内熱交換器８１及び膨張弁８２と、室内熱交換器９１及び膨張弁９２とが、室内機８，９内の冷媒配管７３，７４によって、互いに並列に接続されている。

室内機８は、室内熱交換器８１に送風する室内ファン８３を備えている。この室内ファン８３の回転により、室内機８の吸込口８ａから吹出口８ｂに向けた空気の流れが生成される。同様に、室内機９は、室内熱交換器９１に送風する室内ファン９３を備えている。この室内ファン９３の回転により、室内機９の吸込口９ａから吹出口９ｂに向けた空気の流れが生成される。

室内機８は、第２温度センサ８４と、第３温度センサ８５とをさらに備えている。第２温度センサ８４は、吸込口８ａから取り込まれる空気の温度である吸込温度Ｔ_INを検知する。第３温度センサ８５は、吹出口８ｂから排出される空気の温度である吹出温度Ｔ_OUTを検知する。

室内機９は、第２温度センサ９４と、第３温度センサ９５とをさらに備えている。第２温度センサ９４は、吸込口９ａから取り込まれる空気の温度である吸込温度Ｔ_INを検知する。第３温度センサ９５は、吹出口９ｂから排出される空気の温度である吹出温度Ｔ_OUTを検知する。

第２温度センサ８４，９４により検知される吸込温度Ｔ_INは第２温度の一例であり、第３温度センサ８５，９５により検知される吹出温度Ｔ_OUTは第３温度の一例である。

空気調和装置ＡＣは、第２コントローラ１０をさらに備えている。第２コントローラ１０は、室外機５，６及び室内機８，９の各要素、例えば室外ファン５４，６４、インバータ５５，６５、膨張弁８２，９２、及び室内ファン８３，９３などを制御する。また、第２コントローラ１０は、第１コントローラ４と通信接続されており、第１コントローラ４から空気調和装置ＡＣの制御のための各種コマンドを受信する。

以上のような構成の空気調和装置ＡＣは、対象空間Ｓを冷房する冷房運転を実行可能である。なお、空気調和装置ＡＣは、対象空間Ｓを除湿する除湿運転や対象空間Ｓを暖房する暖房運転をさらに実行可能であっても良い。また、空気調和装置ＡＣは、対象空間Ｓを加湿する加湿器をさらに備えても良い。

図３においては、冷房運転時の冷媒の流れ方向を、実線矢印にて示している。圧縮機５２，６２から吐出された冷媒は、それぞれ室外熱交換器５１，６１を経て合流し、冷媒配管７１に流入する。冷媒配管７１を流れる冷媒の一部が冷媒配管７３を介して膨張弁８２および室内熱交換器８１に流入し、他の一部が膨張弁９２および室内熱交換器９１に流入する。室内熱交換器８１，９１を経た冷媒は合流し、冷媒配管７４を介して冷媒配管７２に流入する。冷媒配管７２を流れる冷媒の一部はアキュームレータ５３を経て圧縮機５２に戻り、他の一部はアキュームレータ６３を経て圧縮機５２に戻る。

このような冷房運転においては、室外熱交換器５１，６１が凝縮器として機能し、室内熱交換器８１，９１が蒸発器として機能する。室内熱交換器８１を流れる冷媒の量は、膨張弁８２の開度を大きくすることで増加し、小さくすることで減少する。室内熱交換器９１を流れる冷媒の量も、膨張弁９２の開度を変化させることにより調整できる。また、当該冷凍サイクルを流れる冷媒の量は、圧縮機５２，６２の容量を高めることで増加し、これら容量を小さくすることで減少する。

対象空間Ｓにおいては、電算機１００の配置態様や稼働状況に応じて、局所的に熱負荷が大きい領域や小さい領域が存在し得る。これにより、対象空間Ｓの温度分布にバラつきが生じる。一方で、この温度分布のバラつきを解消すべく、熱負荷が大きい領域の近傍に配置された室内ユニット２を含む空気調和装置ＡＣの冷房能力を高めた場合には、空気調和システム１に含まれる各空気調和装置ＡＣの運転時間が偏ってしまう。

そこで、本実施形態に係る空気調和システム１は、停止している空気調和装置ＡＣのうち、予め設定された温度範囲を外れる第１温度を検知した第１温度センサ３の近くに室内ユニット２（室内機８，９）が配置された空気調和装置ＡＣの圧縮機５２，６２を、最大容量未満の初期容量で起動する。起動した空気調和装置ＡＣは、第１温度センサ３、第２温度センサ８４，９４、及び第３温度センサ８５，９５が検知する温度に基づいて、圧縮機５２，６２の容量、膨張弁８２，９２の開度、及び室内ファン８３，９３の回転数などを制御する。

一方で、空気調和システム１は、各第１温度センサ３が検知した第１温度がいずれも上記温度範囲内にある場合、各空気調和装置ＡＣの累積運転時間に基づいて、空調に使用する空気調和装置ＡＣを決定する。

以下、このような冷房運転の制御方法の一例を説明する。但し、図１乃至図３に示した構成の空気調和装置ＡＣを用いた冷房運転は以下の例に限られず、種々の制御方法により実現できる。

図４は、第１コントローラ４が実行する処理のフローチャートである。先ず。第１コントローラ４は、第１温度センサ３Ａ〜３Ｉにより第１温度（Ｔ_CA、Ｔ_HA1、Ｔ_HA2）を検知する（ステップＳ１０１）。

続いて、第１コントローラ４は、検知した第１温度において、予め設定された温度範囲を外れるものが存在するかを判定する（ステップＳ１０２）。ここで、この温度範囲は、例えばコールドアイルＣＡ及びホットアイルＨＡ１，ＨＡ２の温度として許容可能な範囲を示す。冷房運転を想定した本実施形態において、この温度範囲は、コールドアイルＣＡの上限値Ｔ_CMAXとホットアイルＨＡ１，ＨＡ２の上限値Ｔ_HMAX（＞Ｔ_CMAX）によって定めることができる。

コールドアイルＣＡにおいて上限値Ｔ_CMAX以上となる温度Ｔ_CAが存在せず、且つホットアイルＨＡ１，ＨＡ２において上限値Ｔ_HMAX以上となる温度Ｔ_HA1，Ｔ_HA2が存在しない場合、第１コントローラ４は、上記温度範囲を外れる第１温度が存在しないと判定する（ステップＳ１０２のＮＯ）。この場合、第１コントローラ４は、空調に必要な空気調和装置ＡＣの運転台数を決定する（ステップＳ１０３）。例えば、この運転台数は、温度センサ３Ａ〜３Ｉが検知した第１温度により求められる対象空間Ｓの熱負荷が大きいほど多く、小さいほど少なく定めることができる。

運転台数を決定した後、第１コントローラ４は、各空気調和装置ＡＣの累積運転時間に基づき、運転対象の空気調和装置ＡＣを決定する（ステップＳ１０４）。累積運転時間は、例えば空気調和システム１が設置された後に空気調和装置ＡＣが冷房運転を実施した合計時間である。累積運転時間は、第１コントローラ４がカウントしても良いし、各空気調和装置ＡＣの第２コントローラ１０がカウントして適宜のタイミングで第１コントローラ４が受信しても良い。第１コントローラ４は、例えば累積運転時間が短い順に、ステップＳ１０３で決定した運転台数の空気調和装置ＡＣを、運転対象に決定する。

その後、第１コントローラ４は、ステップＳ１０４で決定した運転対象の空気調和装置ＡＣのうち現時点で起動していないものを起動するとともに、現時点で起動しているが運転対象から外れている空気調和装置ＡＣを停止する（ステップＳ１０５）。

なお、対象空間Ｓの温度分布のバラつきを抑えるために、できるだけ多くの空気調和装置ＡＣを運転して、ホットアイルＨＡ１，ＨＡ２とコールドアイルＣＡとの間で空気を循環させると有利である。この観点から、ステップＳ１０３においては、空気調和装置ＡＣを極力小さい初期容量で運転することを前提に、温度分布に応じた熱負荷に見合った空気調和装置ＡＣの運転台数を決定すると好ましい。初期容量は、圧縮機５２，６２の最大容量未満の値であり、例えば圧縮機５２，６２の最小容量とすることができる。この場合、ステップＳ１０５において起動した空気調和装置ＡＣは、圧縮機５２，６２を最小容量にて運転する。

ステップＳ１０５の後、第１コントローラ４は、既定時間（例えば５分）を待機する（ステップＳ１０６）。その後、第１コントローラ４の動作はステップＳ１０１に戻る。

ステップＳ１０２において、上限値Ｔ_CMAX以上となる温度Ｔ_CAが存在するか、或いは上限値Ｔ_HMAX以上となる温度Ｔ_HA1，Ｔ_HA2が存在する場合、第１コントローラ４は、上記温度範囲を外れる第１温度が存在すると判定する（ステップＳ１０２のＹＥＳ）。この場合、ステップＳ１０３〜Ｓ１０５に代えてステップＳ１０７，Ｓ１０８が実行される。

すなわち、第１コントローラ４は、ステップＳ１０１で検知した第１温度に基づき、新たに起動する空気調和装置ＡＣを決定する（ステップＳ１０７）。例えば、第１コントローラ４は、停止している空気調和装置ＡＣのうち、上記温度範囲を外れる第１温度を検知した第１温度センサ３の近くに室内ユニット２が配置された空気調和装置ＡＣを新たに起動する空気調和装置ＡＣに決定する。さらに、第１コントローラ４は、ステップＳ１０５と同じく、起動対象に決定した空気調和装置ＡＣを上述の初期容量で起動する（ステップＳ１０８）。

ここで、図１を参照してステップＳ１０７，Ｓ１０８の具体例を挙げる。例えば第１温度センサ３Ｄが検知した温度Ｔ_HA1がホットアイルＨＡ１の上限値Ｔ_HMAXを超えている場合において、仮に第１温度センサ３Ｄに最も近い室内ユニット２Ａを含む空気調和装置ＡＣが停止しているならば、当該空気調和装置ＡＣが起動対象に決定される。一方で、室内ユニット２Ａを含む空気調和装置ＡＣが既に運転しており、且つ第１温度センサ３Ｄに次に近い室内ユニット２Ｃを含む空気調和装置ＡＣが停止しているならば、当該空気調和装置ＡＣが起動対象に決定される。

また、例えば第１温度センサ３Ａが検知した温度Ｔ_CAがコールドアイルＣＡの上限値Ｔ_CMAXを超えている場合において、仮に第１温度センサ３Ａに最も近い室内ユニット２Ｄを含む空気調和装置ＡＣが停止しているならば、当該空気調和装置ＡＣが起動対象に決定される。一方で、室内ユニット２Ｄを含む空気調和装置ＡＣが既に運転しており、且つ第１温度センサ３Ａに次に近い室内ユニット２Ａを含む空気調和装置ＡＣが停止しているならば、当該空気調和装置ＡＣが起動対象に決定される。

以上の具体例においては、各第１温度センサ３に対して、起動すべき空気調和装置ＡＣの優先順位を、室内ユニット２が各第１温度センサ３に近い順に予め定めている。但し、第１温度センサ３と室内ユニット２の距離以外の要素をさらに勘案して優先順位を定めても良い。

例えば、第１温度センサ３Ａ〜３Ｃのいずれかが検知する温度Ｔ_CAがコールドアイルＣＡの上限値Ｔ_CMAXを超えている場合に、ホットアイルＨＡ１，ＨＡ２の温度分布を考慮して起動する空気調和装置ＡＣを決定しても良い。すなわち、ホットアイルＨＡ１の温度が相対的に高いならば第１列Ｌ１に配置された室内ユニット２Ａ〜２Ｂのいずれかを含む空気調和装置ＡＣを起動対象とし、ホットアイルＨＡ２の温度が相対的に高いならば第２列Ｌ２に配置された室内ユニット２Ｄ〜２Ｅのいずれかを含む空気調和装置ＡＣを起動対象とする。
ここで述べた他にも、起動対象の空気調和装置ＡＣの決定方法としては種々の方法を採用し得る。ステップＳ１０８の後、第１コントローラ４は、既定時間（例えば５分）を待機する（ステップＳ１０６）。その後、第１コントローラ４の動作はステップＳ１０１に戻る。

ステップＳ１０５，Ｓ１０８にて起動された空気調和装置ＡＣは、初期容量で圧縮機５２，６２を駆動し、さらに室外ファン５４，６４を所定の回転数で回転させる。また、この空気調和装置ＡＣは、室内ファン８３，９３を所定の回転数で回転させるとともに膨張弁８２，９２を所定の開度で開く。

このように運転を開始した空気調和装置ＡＣの第２コントローラ１０は、図５のフローチャートに沿って動作する。すなわち、先ず第２コントローラ１０は、自機の最も近くに配置されたコールドアイルＣＡの第１温度センサ３により、温度Ｔ_CAを検知する（ステップＳ２０１）。さらに、第２コントローラ１０は、第２温度センサ８４，９４により吸込温度Ｔ_INを検出するとともに（ステップＳ２０２）、第３温度センサ８５，９５により吹出温度Ｔ_OUTを検出する（ステップＳ２０３）。

続いて、第２コントローラ１０は、温度Ｔ_CA，Ｔ_OUTの平均温度Ｔ_AVEを算出する（ステップＳ２０４）。ここでは例えば、第３温度センサ８５，９５がそれぞれ検知した吹出温度Ｔ_OUTについて、温度Ｔ_CAとの平均温度Ｔ_AVEを算出する。平均温度Ｔ_AVEは、例えば温度Ｔ_CA，Ｔ_OUTの単純平均である。但し、平均温度Ｔ_AVEは、温度Ｔ_CAを検知した第１温度センサ３と吹出口８ｂとの距離などに応じて温度Ｔ_CA，Ｔ_OUTを重み付けした加重平均であっても良い。

そして、第２コントローラ１０は、温度Ｔ_CA，Ｔ_OUT，Ｔ_IN，Ｔ_AVEや対象空間Ｓの目標温度などに基づいて、室内ファン８３，９３、膨張弁８２，９２、及び圧縮機５２，６２などを制御する（ステップＳ２０５）。例えば、第２コントローラ１０は、室内機８の吹出温度Ｔ_OUTと平均温度Ｔ_AVEとの温度差が一定となるように、室内ファン８３の回転数を制御する。室内機９の室内ファン９３についても同様の制御を適用できる。

また、第２コントローラ１０は、温度Ｔ_CAと目標温度との温度差に応じて圧縮機５２，６２の容量を制御する。例えば、第２コントローラ１０は、この温度差が大きいほど圧縮機５２，６２の容量を上げて冷房能力を向上させ、小さいほど圧縮機５２，６２の容量を下げて冷房能力を低下させる。
ここで述べた例に限られず、空気調和装置ＡＣの制御には、温度Ｔ_CA，Ｔ_OUT，Ｔ_INや目標温度を用いた種々の既知の方法を適用できる。ステップＳ２０５の後、第２コントローラ１０の動作はステップＳ２０１に戻る。

このような制御方法によれば、複数の空気調和装置ＡＣをバランス良く運転することができる。すなわち、仮に空気調和装置ＡＣが温度Ｔ_CAを考慮せずに自機の温度Ｔ_IN，Ｔ_OUTや目標温度のみを考慮して圧縮機５２，６２の容量や室内ファン８３，９３の回転数を制御する場合、過剰に冷房能力を高めてしまう可能性がある。一方で、温度Ｔ_CAは、自機の吹出温度Ｔ_OUTだけでなく他機の吹出温度Ｔ_OUTの影響も受けて変化する。したがって、温度Ｔ_CAや平均温度Ｔ_AVEをパラメータとして取り入れることで、同時に稼働する複数の空気調和装置ＡＣの協調性が高まり、結果としてこれら空気調和装置ＡＣの容量のバランスが良くなる。

以上の本実施形態においては、各第１温度センサ３Ａ〜３Ｉが検知する第１温度において予め設定された温度範囲を外れるものが存在するならば、ステップＳ１０７，Ｓ１０８により当該第１温度を検知した第１温度センサ３の近くに室内ユニット２が配置された空気調和装置ＡＣが初期容量で起動される。起動された空気調和装置ＡＣは、図５の制御例のように自機の冷房能力を調整する。この結果、ステップＳ１０６で既定時間を待機する間に温度分布が十分改善したならば、ステップＳ１０３〜Ｓ１０５の通常制御が実行される。依然として温度分布が改善しないならば、ステップＳ１０７，Ｓ１０８により新たな空気調和装置ＡＣが初期容量で起動される。

このような動作が繰り返されることで、極力多くの空気調和装置ＡＣが小容量で運転されることになる。これにより、対象空間Ｓで良好に空気が循環し、温度分布のバラつきが抑制される。

また、温度分布が良好である間はステップ１０３〜Ｓ１０５により累積運転時間に応じて運転対象の空気調和装置ＡＣが選定されるので、各空気調和装置ＡＣの累積運転時間のバラつきも抑制できる。

また、空気調和装置ＡＣは、第１コントローラ４により起動された後は自機の第２コントローラ１０の制御の下で最適な動作を実現するため、空気調和システム１の中央計装を簡略化できる。

さらに、室内ユニット２が２台の室内機８，９を備え、各室内機８，９に膨張弁８２，９２と室内ファン８３，９３が設けてあるので、室外機５，６の出力を適宜に分散することができる。これにより、より多くの室内機を稼働させることになり、温度分布のバラつきが一層抑制される。
以上の他にも、本実施形態からは種々の好適な効果を得ることができる。

（第２実施形態）
第２実施形態について説明する。ここでは第１実施形態との相違点に着目し、第１実施形態と重複する説明は省略する。

図６は、第２実施形態に係る空気調和システム１の概略的な構成図であり、図１と同じく空調の対象空間Ｓに配置される要素を平面的に示している。この図の例では、電算機１００が第１列Ｌ１、第２列Ｌ２、第３列Ｌ３、及び第４列Ｌ４の４列で配置されている。

第１列Ｌ１と第２列Ｌ２の間の領域がホットアイルＨＡ１に相当し、第３列Ｌ３と第４列Ｌ４の間の領域がホットアイルＨＡ２に相当する。また、第１列Ｌ１よりも図中の左側の領域がコールドアイルＣＡ１に相当し、第２列Ｌ２と第３列Ｌ３の間の領域がコールドアイルＣＡ２に相当し、第４列Ｌ４よりも右側の領域がコールドアイルＣＡ３に相当する。

さらに、図中の下側の電算機１００が配置されていない領域は、対象空間Ｓと壁を隔てて設けられる機械室であり、ホットアイルＨＡ３に相当する。ホットアイルＨＡ１，ＨＡ２及びコールドアイルＣＡ１〜ＣＡ３は各列Ｌ１〜Ｌ４の延出方向と平行に延びているが、ホットアイルＨＡ３はこの延出方向と垂直に交わる方向に延びている。

ホットアイルＨＡ１〜ＨＡ３は、例えば隔壁によって他の領域とは区切られた領域である。ホットアイルＨＡ３は、ホットアイルＨＡ１，ＨＡ２とそれぞれダクト２００を介して接続されている。ダクト２００は、例えば対象空間Ｓの天井や床下を通すことができる。

第１列Ｌ１の電算機１００の吸気面はコールドアイルＣＡ１に面し、排気面はホットアイルＨＡ１に面している。第２列Ｌ２の電算機１００の吸気面はコールドアイルＣＡ２に面し、排気面はホットアイルＨＡ１に面している。第３列Ｌ３の電算機１００の吸気面はコールドアイルＣＡ２に面し、排気面はホットアイルＨＡ２に面している。第４列Ｌ４の電算機１００の吸気面はコールドアイルＣＡ３に面し、排気面はホットアイルＨＡ２に面している。ホットアイルＨＡ１，ＨＡ２の空気は、ダクト２００を介してホットアイルＨＡ３に流れる。

ホットアイルＨＡ３には、室内ユニット２Ａ，２Ｂ，２Ｃが配置されている。すなわち、空気調和システム１は、これら室内ユニット２Ａ，２Ｂ，２Ｃをそれぞれ含む３台の空気調和装置を備えている。これら空気調和装置の構成は、第１実施形態における空気調和装置ＡＣと同様である。

室内ユニット２Ａ，２Ｂ，２Ｃの吸込口はホットアイルＨＡ３に位置し、吹出口はホットアイルＨＡ３の壁に設けられた開口部を介して対象空間Ｓに面している。室内ユニット２Ａが吹き出す空気は主にコールドアイルＣＡ１に供給され、室内ユニット２Ｂが吹き出す空気は主にコールドアイルＣＡ２に供給され、室内ユニット２Ｃが吹き出す空気は主にコールドアイルＣＡ３に供給される。

さらに、コールドアイルＣＡ１に第１温度センサ３Ａが配置され、コールドアイルＣＡ２に第１温度センサ３Ｂが配置され、コールドアイルＣＡ３に第１温度センサ３Ｃが配置されている。

図６においては、各室内ユニット２Ａ〜２Ｃ及び各電算機１００の一部に関する空気の流れを矢印で示している。実線の矢印が暖気の流れを示し、破線の矢印が冷気の流れを示す。この空気の流れから分かるように、図６の例では、各電算機１００が排気する暖気によりホットアイルＨＡ１〜ＨＡ３が高温となり、各室内ユニット２Ａ〜２Ｃが吹き出す冷気によりコールドアイルＣＡ１〜ＣＡ３が低温となる。

以上のような構成の空気調和システム１においても、第１実施形態と同様の制御方法を適用できる。なお、図６の例ではホットアイルＨＡ１〜ＨＡ３に第１温度センサ３が配置されていないが、ホットアイルＨＡ１〜ＨＡ３に第１温度センサ３を配置しても良い。また、例えば各室内ユニット２Ａ〜２Ｃの第２温度センサ８４，９４が検知する吸込温度Ｔ_INをホットアイルＨＡ１〜ＨＡ３の温度Ｔ_HA1、Ｔ_HA2、Ｔ_HA3として用いて、上述のステップＳ１０２の判定を行っても良い。

図６の構成においては、室内ユニット２Ａ〜２Ｃが冷気を吹き出す方向がコールドアイルＣＡ１〜ＣＡ３の延出方向と一致しているので、当該冷気がコールドアイルＣＡ１〜ＣＡ３の端まで行き亘る。これにより、対象空間Ｓの温度分布のバラつきが一層抑制される。その他にも、本実施形態からは第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

以上の第１実施形態及び第２実施形態にて開示したコールドアイルＣＡ、ホットアイルＨＡ、第１温度センサ３、及び室内ユニット２の数や配置態様は一例に過ぎず、これらの数や設置位置は適宜に変更することができる。

また、各実施形態では室内ユニット２が２台の室内機を備える場合を例示したが、室内ユニット２は室内機を１台のみ備えても良いし、３台以上の室内機を備えても良い。室外機の数についても同様である。

また、各実施形態では冷房運転を行う空気調和システム１とその制御方法を開示したが、同様の制御方法は暖房運転にも適用できる。暖房運転においては、室外熱交換器が蒸発器として機能し、室内熱交換器が凝縮器として機能する。この場合、ステップＳ１０２の判定に用いる温度範囲は、例えば対象空間或いはその一部の温度として許容可能な下限値により定めることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…空気調和システム、２…室内ユニット、３…第１温度センサ、４…第１コントローラ、５，６…室外機、８，９…室内機、１０…第２コントローラ、５２，６２…圧縮機、６３…アキュームレータ、８２，９２…膨張弁、８３，９３…室内ファン、８４，９４…第２温度センサ、８５．９５…第３温度センサ、１００…電算機、Ｓ…対象空間、ＣＡ…コールドアイル、ＨＡ１，ＨＡ２…ホットアイル、ＡＣ…空気調和装置。

Claims

容量可変の圧縮機を備える室外機と、空調の対象空間に配置された室内機とで構成される複数の空気調和装置と、
前記対象空間に分散して配置され、前記対象空間の第１温度を検出する複数の第１温度センサと、
前記複数の空気調和装置を制御する第１コントローラと、
を備え、
前記複数の空気調和装置の冷凍サイクルは、互いに独立しており、
前記第１コントローラは、停止している前記空気調和装置のうち、予め設定された温度範囲を外れる前記第１温度を検知した前記第１温度センサの近くに前記室内機が配置された前記空気調和装置の前記圧縮機を、最大容量未満の初期容量で起動する、
空気調和システム。
前記複数の空気調和装置の各々は、
前記室内機に配置された熱交換器と、
前記熱交換器に送風するファンと、
前記室内機が吸い込む空気の第２温度を検知する第２温度センサと、
前記室内機が吹き出す空気の第３温度を検知する第３温度センサと、
前記ファンを制御する第２コントローラと、
を備え、
前記第１コントローラにより起動された前記空気調和装置の前記第２コントローラは、前記第１温度と前記第３温度に基づいて算出される平均温度と、前記第２温度とに基づいて、前記ファンの回転数を制御する、
請求項１に記載の空気調和システム。
前記室内機は、
熱交換器と、
前記熱交換器と直列に接続され、前記熱交換器を流れる冷媒量を調整する絞り装置と、
前記熱交換器に送風するファンと、
を備え、
前記複数の空気調和装置の各々は、複数の前記室内機を備え、
前記複数の室内機の前記熱交換器及び前記絞り装置は、互いに並列に接続されている、
請求項１に記載の空気調和システム。
容量可変の圧縮機を備える室外機と、空調の対象空間に配置された室内機とで構成される複数の空気調和装置と、
前記対象空間に分散して配置された複数の温度センサと、
を備え、前記複数の空気調和装置の冷凍サイクルが互いに独立した空気調和システムの制御方法であって、
前記対象空間の温度を前記複数の温度センサにより検知し、
停止している前記空気調和装置のうち、予め設定された温度範囲を外れる前記第１温度を検知した前記第１温度センサの近くに前記室内機が配置された前記空気調和装置の前記圧縮機を、最大容量未満の初期容量で起動する、
制御方法。