JP6716024B2 - 空気調和装置 - Google Patents

Description

本発明は、冷房運転を行う際、冷媒回路に冷媒を循環させる機器として、圧縮機及び冷媒ポンプを有する空気調和装置に関する。

近年、情報通信の高速化及び大容量化などによりデータセンターの電力需要が急増しており、電算室用の空気調和装置の省エネルギー性が重要視されている。

このような状況において、近年、データセンター等の電算室では、省エネルギー性向上を目的に、外気温度に応じて、圧縮機による冷房運転と冷媒ポンプによる冷房運転とを自動的に切り替える空気調和装置が採用され始めている。外気温度が高いときには圧縮機の運転による通常の空気調和を行い、外気温度が低いときには圧縮機の運転を停止して冷媒ポンプの運転による空気調和を行う。冷媒ポンプは圧縮機に比べて消費電力が小さいので、このような空気調和装置では年間消費電力を大幅に低減することができる。

上記電算室では、停電などが原因で外部からの電力供給が停止しても、電算室に収納されているＩＴ（Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）装置には無停電電源装置から電力が供給される。空気調和装置の運転が停止しても、ＩＴ装置は稼働し続けるため、ＩＴ装置から発熱が継続する。空気調和装置の運転が停止した状態で、ＩＴ装置からの発熱が継続することに伴って室温が上昇する。そのため、給電が再開したとき、空気調和装置は、起動時に早急に空気調和を図る運転制御を行う必要がある。従来の空気調和装置では、給電が再開すると、冷凍能力の確保を優先するため、冷媒ポンプではなく圧縮機を起動し、圧縮機及び室内送風機を最大出力で増速運転させ、室温を設定温度に早急に近づけることが考えられる。

冷媒ポンプを有するものではないが、従来の空気調和装置の一例が、特許文献１に開示されている。特許文献１に開示された空気調和装置は、圧縮機、室外熱交換器、膨張弁及び室内熱交換器が環状に連結された冷媒回路と、給電及び停電を検知する給電検出手段と、停電開始から給電再開までの停電時間を計時する停電時間計時手段と、運転制御手段とを有する。運転制御手段は、計時された停電時間が予め設定された所定停電時間を上回る場合、圧縮機の運転周波数の最大値を通常の運転時に設定された値よりも大きな値に変更する。特許文献１には、このような制御を行うことで、停電発生後の給電再開時に、室内を停電発生前の空調状態に迅速に回復できる旨、記載されている。

また、特許文献１には、消費電力を抑えるために、同一の空調対象空間を空気調和する複数の空気調和装置のうち、圧縮機の運転周波数の最大値の変更対象となる空気調和装置の台数を、利用者が設定できることが開示されている。

特開２０１１−１６３７０１号公報

特許文献１では、空気調和装置が、給電再開時に冷凍能力の確保を最優先とし、圧縮機の運転周波数を最大値まで大きくする増速制御を行うことが想定されている。そのため、冷房負荷の度合の大小に関わらず、起動時の単位時間あたりの冷凍能力は同じになると考えられる。特許文献１には、複数の空気調和装置を有するシステムにおいて、圧縮機の運転周波数の最大値の変更対象となる空気調和装置を設定できることが開示されているが、利用者が冷房負荷を考慮して、変更対象の空気調和装置を設定する必要がある。

従来の空気調和装置では、冷房負荷が小さい場合にも圧縮機の増速制御を行ってしまうと、起動時の冷凍能力が過剰になる。この場合、室内温度が低温側にオーバーシュートする。室内の過剰低温を適正にする制御が行われると、今度は室内温度が設定温度を超えて高温になる。その結果、室内温度が不適正に低下及び上昇を繰り返し、室内温度の制御が安定しないハンチング現象が発生してしまうことがある。ハンチング現象により、室内温度が所望の設定温度に至るまでに長い時間かかってしまうことになる。室内温度が設定温度に収束するまでの時間が長くなることで、消費電力量が多くなり、省エネルギー効果を期待できない。この問題は、停電が発生した後、給電が再開したときに限らず、空気調和装置がユーザの操作にしたがって運転を停止した後、ユーザの操作にしたがって運転を再開する場合にも当てはまる。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、運転停止後の起動時において、室内温度の制御におけるハンチング現象の発生を抑制し、室内温度を所望の設定温度に円滑に収束させる空気調和装置を提供するものである。

本発明に係る空気調和装置は、圧縮機及び冷媒ポンプを含む冷媒回路と、空調対象空間の室内温度を計測する室内温度検出手段と、外気温度を計測する外気温度検出手段と、運転停止から運転再開までの停止時間を計時する停止時間計時手段と、冷房運転の際、前記圧縮機及び前記冷媒ポンプを切り換えて運転を制御する制御部と、を有し、上記制御部は、前記冷媒ポンプを運転して前記空調対象空間を冷却する場合の能力であるポンプ能力を、前記室内温度及び前記外気温度を用いて算出するポンプ能力演算手段と、前記空調対象空間の冷却に必要な冷凍能力である要求能力を前記室内温度及び設定温度を用いて算出する要求能力演算手段と、前記運転再開の際、前記圧縮機及び前記冷媒ポンプのうち、いずれを起動させるか、前記室内温度、前記外気温度、前記停止時間、前記ポンプ能力及び前記要求能力を用いて決定する制御決定手段と、を有するものである。

本発明は、運転再開の際、空調対象空間の冷房負荷に関する値として、外気温度、室内温度、停電時間、ポンプ能力及び要求能力に基づいて、起動する機器として、冷媒ポンプ及び圧縮機のうち、いずれが適切であるかを決定するため、温度環境に応じた適正に空調運転を行うことができ、短時間で室内温度が設定温度に収束し、省エネルギー運転を実現できる。

本発明の実施の形態１における空気調和装置の一構成例を示す冷媒回路図である。 図１に示した室内機制御部の一構成例を示すブロック図である。 図１に示した室外機制御部の一構成例を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１における空気調和装置の動作手順を示すフローチャートである。 図４に示したステップＳ８の判定条件を説明するためのグラフである。 図４に示したステップＳ８の判定条件を説明するためのグラフである。 図４に示したステップＳ８の判定条件を説明するためのグラフである。 本発明の実施の形態２における空気調和装置の動作手順を示すフローチャートである。

実施の形態１．
本実施の形態１の空気調和装置の構成の概要を説明する。図１は、本発明の実施の形態１における空気調和装置の一構成例を示す冷媒回路図である。図１に示すように、空気調和装置１００は、室内を冷却する室内機１と、室内機１で吸収された、室内の熱を室外へ放出する室外機２とを有する。本実施の形態１では、空調対象空間を電算室とする。室内機１は、電源２９と電力供給線５２で接続されている。室外機２は、渡り配線３０で室内機１と接続されている。電源２９が、オフ状態からオン状態に切り替わると、電力供給線５２を介して室内機１に電力を供給し、室内機１から渡り配線３０を経由して室外機２に電力を供給する。室内機１と室外機２とは、互いに情報を送受信するための通信手段３２で接続されている。本実施の形態１では、通信手段３２が有線の場合で説明するが、通信手段３２は無線であってもよい。図１の室内機１及び室外機２では、電力供給線５２及び渡り配線３０の接続先と、通信手段３２の接続先とを示すことを省略している。

室内機１は、圧縮機３と、利用側熱交換器６と、膨張弁５とを有する。また、室内機１には、利用側熱交換器６の冷媒出口と圧縮機３の冷媒吐出口とを結ぶバイパス回路３８が設けられている。室内機１には、室内から空気を吸い込んで利用側熱交換器６に供給する室内側送風機９が設けられている。室内機１には、圧縮機３、膨張弁５、及び室内側送風機９を制御する室内機制御部１５が設けられている。

室外機２は、熱源側熱交換器４と、冷媒ポンプ３５とを有する。また、室外機２には、冷媒ポンプ３５の冷媒入口と冷媒出口とを結ぶバイパス回路３９が設けられている。室外機２には、室外から空気を吸い込んで熱源側熱交換器４に供給する室外側送風機２５が設けられている。室外機２には、冷媒ポンプ３５、及び室外側送風機２５を制御する室外機制御部２７が設けられている。

図１に示すように、電力供給線５２には、電源２９から室内機１及び室外機２に電力が供給されているか否かを示す給電状態を検出する給電検出手段１７が設けられている。さらに、空気調和装置１００には、空気調和装置１００の運転の停止時間を計時する停止時間計時手段４４が設けられている。

圧縮機３、熱源側熱交換器４、冷媒ポンプ３５、膨張弁５及び利用側熱交換器６が順次冷媒配管５１を介して環状に接続される冷媒回路が構成される。これら複数の機器を含む冷媒回路を冷媒が循環することで冷凍サイクルが形成され、室内が冷却される。

次に、図１に示した空気調和装置１００の各構成を詳しく説明する。はじめに、図１を参照して、室内機１に設けられた構成を説明する。

圧縮機３は、容量が可変な圧縮機である。圧縮機３は、吸入する冷媒を圧縮して吐出し、冷媒を冷媒配管５１に循環させる。利用側熱交換器６は、空気調和装置１００の冷房運転時に蒸発器として機能し、室内の空気から吸熱して空気を冷却する。膨張弁５は、室外機２から流入する冷媒を膨張させる。室内側送風機９は、利用側熱交換器６において冷媒と熱交換した後の空気を室内に吹き出す。バイパス回路３８には、逆止弁３７ａが設けられている。逆止弁３７ａは、圧縮機３の冷媒吐出口から利用側熱交換器６の冷媒出口への冷媒の流れを阻止し、冷媒ポンプ３５の運転時に、利用側熱交換器６から流出する冷媒に圧縮機３を迂回させた後、冷媒を冷媒配管５１に戻す役目を果たす。

膨張弁５と利用側熱交換器６との間の冷媒配管５１に、液温度検出手段７が設けられている。液温度検出手段７は、利用側熱交換器６の冷媒流入側の冷媒の温度を計測する。利用側熱交換器６の冷媒流出側の冷媒配管５１に、ガス温度検出手段８が設けられている。ガス温度検出手段８は、利用側熱交換器６の冷媒流出側の冷媒の温度を計測する。室内機１において、室内から空気を吸い込む吸込口の近傍に室内温度検出手段１０が設けられている。室内温度検出手段１０は、室温を計測する。室内機１において、室内に空気を吹き出す吹出口の近傍に、冷気温度検出手段１１が設けられている。冷気温度検出手段１１は、利用側熱交換器６において冷媒と熱交換した後の空気の温度を計測する。以下では、利用側熱交換器６において、冷却された空気の温度を冷却空気温度と称する。

圧縮機３の冷媒吸入口の冷媒配管５１には、低圧圧力検出手段１２が設けられている。低圧圧力検出手段１２は、圧縮機３が吸入する冷媒の圧力を計測する。圧縮機３の冷媒吐出口の冷媒配管５１には、高圧圧力検出手段１３及び吐出ガス温度検出手段１４が設けられている。高圧圧力検出手段１３は、圧縮機３が吐出する冷媒の圧力を計測する。吐出ガス温度検出手段１４は、圧縮機３が吐出する冷媒の温度を計測する。

室内機制御部１５は、圧縮機３、膨張弁５、室内側送風機９、液温度検出手段７、ガス温度検出手段８、室内温度検出手段１０、冷気温度検出手段１１、低圧圧力検出手段１２及び高圧圧力検出手段１３と信号線を介して接続されている。液温度検出手段７、ガス温度検出手段８、室内温度検出手段１０及び冷気温度検出手段１１は、一定の時間毎に温度を計測し、計測値を室内機制御部１５に出力する。低圧圧力検出手段１２及び高圧圧力検出手段１３は、一定の時間毎に圧力を計測し、計測値を室内機制御部１５に出力する。以下では、液温度検出手段７、ガス温度検出手段８、室内温度検出手段１０、冷気温度検出手段１１、低圧圧力検出手段１２及び高圧圧力検出手段１３を含むグループを、検出手段グループ１６Ａと称する。検出手段グループ１６Ａは、空気調和装置１００の運転状態に関して、室内機１における冷媒及び空気に関する情報を室内機制御部１５に提供する。

次に、図１に示す室外機２に設けられた構成について説明する。冷媒ポンプ３５は、容量が可変なポンプである。冷媒ポンプ３５は、圧縮機３の運転停止時に、冷媒を冷媒配管５１に循環させる。冷媒ポンプ３５は圧縮機３に比べて消費電力が小さい。熱源側熱交換器４は、空気調和装置１００の冷房運転時に凝縮器として機能し、室外の空気と冷媒との間で熱交換を行って冷媒を液化する。室外側送風機２５は、熱源側熱交換器４において冷媒と熱交換した空気を室外に吹き出す。バイパス回路３９には、逆止弁３７ｂが設けられている。逆止弁３７ｂは、冷媒ポンプ３５の出口側から入口側への冷媒の流通を阻止し、圧縮機３の運転時に、熱源側熱交換器４から流出する冷媒に冷媒ポンプ３５を迂回させた後、冷媒を冷媒配管５１に戻す役目を果たす。

室外機２において、室外から空気を吸い込む吸込口の近傍に外気温度検出手段２６が設けられている。外気温度検出手段２６は、外気温を計測する。冷媒ポンプ３５の冷媒流入側の冷媒配管５１には、冷媒温度検出手段４０及び冷媒圧力検出手段４１が設けられている。冷媒温度検出手段４０は、冷媒ポンプ３５に流入する冷媒の温度を計測する。冷媒圧力検出手段４１は、冷媒ポンプ３５に流入する冷媒の圧力を計測する。

室外機制御部２７は、冷媒ポンプ３５、室外側送風機２５、外気温度検出手段２６、冷媒温度検出手段４０及び冷媒圧力検出手段４１と信号線を介して接続されている。外気温度検出手段２６及び冷媒温度検出手段４０は、一定の時間毎に温度を計測し、計測値を室外機制御部２７に出力する。冷媒圧力検出手段４１は、一定の時間毎に圧力を計測し、計測値を室外機制御部２７に出力する。以下では、外気温度検出手段２６、冷媒温度検出手段４０及び冷媒圧力検出手段４１を含むグループを、検出手段グループ１６Ｂと称する。検出手段グループ１６Ｂは、空気調和装置１００の運転状態に関して、室外機２における冷媒及び空気に関する情報を室外機制御部２７に提供する。

次に、給電検出手段１７について説明する。給電検出手段１７は電力供給線５２で給電状態を検出する。給電状態を検出する方法として、例えば、電力供給線５２に流れる電流によって電力供給線５２の周囲に発生する磁場を検出する方法がある。給電検出手段１７は、室内機制御部１５及び室外機制御部２７と信号線を介して接続される。給電検出手段１７は、給電状態を示す信号を、室内機制御部１５及び室外機制御部２７に出力する。給電検出手段１７は、室内機１及び室外機２に給電がされている場合、予め決められた基準電圧よりも高い電圧の信号ＨＶを出力し、室内機１及び室外機２に給電がされていない場合、基準電圧以下の電圧の信号ＬＶを出力する。停電が発生した場合、室内機１及び室外機２に給電がされないので、給電検出手段１７は、検出する磁場が０となり、信号ＬＶを室内機制御部１５及び室外機制御部２７に出力する。信号ＬＶの電圧は、例えば、接地電位である。

続いて、停止時間計時手段４４について説明する。停止時間計時手段４４は室内機制御部１５と信号線を介して接続される。停止時間計時手段４４は、図に示さない、タイマー及び電池を有している。停電などが原因で電源２９から室内機１及び室外機２への電力供給が停止すると、停止時間計時手段４４のタイマーは電池から供給される電力で停止時間を計時する。そして、室内機１及び室外機２への電力供給が再開すると、停止時間計時手段４４は、計時した停止時間を室内機制御部１５に出力する。例えば、停止時間計時手段４４と給電検出手段１７とが信号線で接続され、停止時間計時手段４４は、室内機１及び室外機２への電力供給の有無の判定を、給電検出手段１７から入力される信号の変化で行う。停電発生の場合、停止時間計時手段４４が計時する停止時間は、停電発生から給電再開までの停電時間に相当する。なお、図１では信号線を図に示すことを省略している。

ここで、室内を冷却する原理となる冷凍サイクルについて、図１を参照して簡単に説明する。電算室内の冷却は、室内機１と室外機２とを接続する冷媒配管５１内を冷媒が循環することで行われる。

はじめに、冷媒ポンプ３５が停止状態で、圧縮機３が動作する場合について説明する。室内機１内の圧縮機３の動作によって圧縮された冷媒は、圧縮機３から吐出すると、冷媒配管５１を通り、室外機２内の熱源側熱交換器４に流れ込む。熱源側熱交換器４において、熱源側熱交換器４を流れる冷媒は、室外側送風機２５の送風により外気と熱交換し、外気に放熱する。その後、冷媒は、バイパス回路３９を経由して、冷媒配管５１を通って室内機１側の膨張弁５に到達する。冷媒は膨張弁５により減圧され膨張した後、利用側熱交換器６に流入する。利用側熱交換器６においては、熱源側熱交換器４と同様に、利用側熱交換器６を流れる冷媒は、室内側送風機９の送風により室内空気と熱交換し、室内空気から吸熱する。利用側熱交換器６から流出した冷媒は冷媒配管５１を通って圧縮機３に吸い込まれる。このようにして、圧縮機３が冷媒を冷媒配管５１に循環させることで、冷凍サイクルが形成され、電算室内が冷却される。

続いて、圧縮機３が停止状態で、冷媒ポンプ３５が動作する場合について説明する。室外機２内の冷媒ポンプ３５の動作によって冷媒ポンプ３５から吐出した冷媒は、冷媒配管５１を通って膨張弁５に到達する。膨張弁５を流通した冷媒は、利用側熱交換器６に流入する。室内側送風機９の送風により利用側熱交換器６を流れる冷媒は、室内空気と熱交換し、室内空気から吸熱する。利用側熱交換器６から流出した冷媒は、バイパス回路３８及び冷媒配管５１を通って、室外機２内の熱源側熱交換器４に流れ込む。熱源側熱交換器４においては、利用側熱交換器６と同様に、熱源側熱交換器４を流れる冷媒は、室外側送風機２５の送風により外気と熱交換し、外気に放熱する。このようにして、冷媒ポンプ３５が冷媒を冷媒配管５１に循環させることで、冷凍サイクルが形成され、電算室内が冷却される。

ここまで、図１を参照して、冷凍サイクルに関係する機器の構成について詳しく説明した。続いて、冷凍サイクルに関係する機器の動作を制御する制御部として、室内機制御部１５及び室外機制御部２７の構成を説明する。図２は、図１に示した室内機制御部の一構成例を示すブロック図である。図３は、図１に示した室外機制御部の一構成例を示すブロック図である。図２に示す室内機制御部１５及び図３に示す室外機制御部２７において、対応関係のある構成の符号に異なるローマ字を付している。

室内機制御部１５及び室外機制御部２７は、通信手段３２で接続される。室内機制御部１５及び室外機制御部２７は、通信手段３２を介して情報を送受信する。室内機１及び室外機２は、空気調和装置１００の運転状態に関する情報を、通信手段３２を用いて共有する。例えば、室外機制御部２７は、室内機制御部１５に通信手段３２を介して、室外機２の情報を送信する。室内機制御部１５が、室外機制御部２７に通信手段３２を介して、室内機１の情報を送信してもよい。仮に室内機１及び室外機２に含まれる複数の構成のうち、いずれかの構成の運転状態が変更された場合、この変更の情報が、通信手段３２を介して、室内機１と室外機２との間で共有される。

図２を参照して、室内機制御部１５の構成を説明する。室内機制御部１５は、室内機１及び室外機２に設けられた複数の機器の制御に関する値を算出する演算装置としての機能と、演算装置が算出した値にしたがって複数の機器を制御する制御装置としての機能とを有する。室内機制御部１５は、例えば、マイクロコンピュータである。室内機制御部１５は、プログラムを記憶する記憶手段３４Ａと、プログラムにしたがって処理を実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）３３Ａとを有する。

記憶手段３４Ａは、例えば、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリである。記憶手段３４Ａは、空気調和装置１００の運転状態に関する情報を記憶する運転状態記憶手段２４を有する。運転状態記憶手段２４は、検出手段グループ１６Ａから取得する情報と、圧縮機３、室内側送風機９及び膨張弁５の運転状態に関する情報とを記憶する。運転状態記憶手段２４は、室外機制御部２７から通信手段３２を介して受信する情報を記憶する。運転状態記憶手段２４は、これらの情報を記憶することで、圧縮機３及び冷媒ポンプ３５のうち、いずれが動作しているかを記憶することになる。記憶手段３４Ａは、室内の温度に関する設定温度を記憶する。設定温度は、記憶手段３４Ａに予め設定されていてもよく、ユーザの操作によって入力されてもよい。さらに、記憶手段３４Ａは、後述する制御決定条件の判定基準値を記憶する。

ＣＰＵ３３Ａは、検出手段グループ１６Ａから取得する値を、記憶手段３４Ａの運転状態記憶手段２４に格納する。ＣＰＵ３３Ａは、圧縮機３の運転状態として、容量及び運転周波数の情報を運転状態記憶手段２４に格納する。ＣＰＵ３３Ａは、膨張弁５の運転状態として開度の情報を運転状態記憶手段２４に格納する。ＣＰＵ３３Ａは、室内側送風機９の運転状態として送風量の情報を運転状態記憶手段２４に格納する。ＣＰＵ３３Ａは、給電検出手段１７から入力される信号が信号ＬＶから信号ＨＶに切り替わることをトリガーとして、停止時間計時手段４４から受信する停電時間を記憶手段３４Ａに格納する。

ＣＰＵ３３Ａは、ポンプ能力演算手段４２、要求能力演算手段４３、制御決定手段２０及び機器制御手段１８Ａを有する。記憶手段３４Ａが記憶するプログラムをＣＰＵ３３Ａが実行することで、ポンプ能力演算手段４２、要求能力演算手段４３、制御決定手段２０及び機器制御手段１８Ａが空気調和装置１００に構成される。

機器制御手段１８Ａは、室内温度が決められた範囲で設定温度と一致するように、圧縮機３、膨張弁５及び室内側送風機９の運転を制御する。また、機器制御手段１８Ａは、室内温度が決められた範囲で設定温度と一致するように、冷媒ポンプ３５及び室外側送風機２５の運転に関する制御信号を室外機制御部２７に送信する。機器制御手段１８Ａは、上記トリガーが発生したとき、制御決定手段２０からの指示にしたがって、圧縮機３、膨張弁５及び室内側送風機９の運転を制御する。

機器制御手段１８Ａは、圧縮機制御手段２１、膨張弁制御手段２２及び送風機制御手段２３を有する。圧縮機制御手段２１は、圧縮機３の容量及び運転周波数のうち、いずれか一方又は両方を制御する。膨張弁制御手段２２は膨張弁５の開度を制御する。送風機制御手段２３は室内側送風機９の運転周波数を制御する。

ポンプ能力演算手段４２は、上記トリガーが発生したとき、室内温度検出手段１０から取得した室内温度と外気温度検出手段２６から取得した外気温度とを用いて、冷媒ポンプ３５を運転して室内を冷却する場合の能力であるポンプ能力を計算する。例えば、室内温度をＴｒとし、外気温度をＴｏとし、冷媒ポンプ３５の冷凍能力の係数をｑ１とすると、ポンプ能力Ｑｐは、簡易的にＱｐ＝ｑ１×（Ｔｒ−Ｔｏ）［Ｗ］と表される。ポンプ能力演算手段４２は算出結果を制御決定手段２０に渡す。

要求能力演算手段４３は、上記トリガーが発生したとき、室内温度検出手段１０から取得した室内温度と記憶手段３４Ａが記憶する設定温度とを用いて、室内の冷却に必要な冷凍能力である要求能力を計算する。例えば、室内温度をＴｒとし、設定温度をＴｓとし、排出熱量の係数をｑ２とすると、要求能力Ｑｒは、簡易的にＱｒ＝ｑ２×（Ｔｒ−Ｔｓ）［Ｗ］と表される。要求能力演算手段４３は算出結果を制御決定手段２０に渡す。

制御決定手段２０は、上記トリガーが発生すると、停電発生前の運転状態の情報を記憶手段３４Ａから読み出す。制御決定手段２０は、読み出した運転状態の情報と複数の条件との判定により、圧縮機３及び冷媒ポンプ３５のうち、いずれを起動するかを決定する。複数の条件とは、例えば、時間条件、温度条件及び能力条件である。時間条件は、停止時間計時手段４４から受信する停電時間が決められた時間以下であるという条件である。温度条件は、室内温度から外気温度を減算した値が決められた温度より大きいという条件である。能力条件は、ポンプ能力演算手段４２が算出したポンプ能力が要求能力演算手段４３が算出した要求能力よりも大きいという条件である。

また、制御決定手段２０は、上記トリガーが発生すると、停電発生前の運転状態の情報に基づいて、膨張弁５、室内側送風機９及び室外側送風機２５の運転に関する制御内容を決定する。そして、制御決定手段２０は、圧縮機３、膨張弁５及び室内側送風機９に関して、決定した制御内容を機器制御手段１８Ａに通知する。制御決定手段２０は、冷媒ポンプ３５及び室外側送風機２５に関して、決定した制御内容を示す制御信号を室外機制御部２７に送信する。

次に、図３を参照して、室外機制御部２７の構成を説明する。室外機制御部２７は、室内機制御部１５からの指示にしたがって、室外機２に設けられた複数の機器を制御する。室外機制御部２７は、室外機２に設けられた複数の機器の制御に関する値を算出する演算装置としての機能と、演算装置が算出した値にしたがって複数の機器を制御する制御装置としての機能とを有する。室外機制御部２７は、例えば、マイクロコンピュータである。室外機制御部２７は、プログラムを記憶する記憶手段３４Ｂと、プログラムにしたがって処理を実行するＣＰＵ３３Ｂとを有する。記憶手段３４Ｂは、例えば、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリである。

ＣＰＵ３３Ｂは、検出手段グループ１６Ｂから取得する値を、通信手段３２及びＣＰＵ３３Ａを介して、記憶手段３４Ａの運転状態記憶手段２４に格納する。ＣＰＵ３３Ｂは、冷媒ポンプ３５の運転状態として、容量及び運転周波数の情報を運転状態記憶手段２４に格納する。ＣＰＵ３３Ｂは、室外側送風機２５の運転状態として送風量の情報を運転状態記憶手段２４に格納する。

ＣＰＵ３３Ｂは、冷媒ポンプ３５及び室外側送風機２５の運転を制御する機器制御手段１８Ｂを有する。記憶手段３４Ｂが記憶するプログラムをＣＰＵ３３Ｂが実行することで、機器制御手段１８Ｂが空気調和装置１００に構成される。

機器制御手段１８Ｂは、機器制御手段１８Ａから通信手段３２を介して受信する制御信号にしたがって、冷媒ポンプ３５及び室外側送風機２５を制御する。また、機器制御手段１８Ｂは、上記トリガーが発生したとき、制御決定手段２０から通信手段３２を介して受信する制御信号にしたがって、冷媒ポンプ３５及び室外側送風機２５を制御する。

機器制御手段１８Ｂは、ポンプ制御手段３６及び送風機制御手段２８を有する。ポンプ制御手段３６は、冷媒ポンプ３５の容量及び運転周波数のうち、いずれか一方又は両方を制御する。送風機制御手段２８は、室外側送風機２５の運転周波数を制御する。

ここで、室内機制御部１５と室外機制御部２７との連携動作を、図２及び図３を参照して説明する。本実施の形態１では、圧縮機３及び冷媒ポンプ３５が同時に運転することはないことが前提となる。

室内機制御部１５は、空気調和装置１００の運転中に、空気調和装置１００の運転状態に関して、運転状態記憶手段２４が記憶する各種情報を一定時間毎に更新する。室内機１に設けられた複数の機器について、運転状態記憶手段２４が記憶する各種情報とは、圧縮機３に設定された圧縮機容量、膨張弁５に設定された開度、及び室内側送風機９に設定された送風量である。また、検出手段グループ１６Ａのうち、温度検出手段について、運転状態記憶手段２４が記憶する各種情報とは、液温度検出手段７が計測する冷媒温度、ガス温度検出手段８が計測する冷媒温度、室内温度検出手段１０が計測する室内温度、冷気温度検出手段１１が計測する冷却空気温度、及び吐出ガス温度検出手段１４が計測する冷媒温度である。検出手段グループ１６Ａのうち、圧力検出手段について、運転状態記憶手段２４が記憶する各種情報とは、低圧圧力検出手段１２が計測する冷媒圧力及び高圧圧力検出手段１３が計測する冷媒圧力である。

また、室外機制御部２７は、空気調和装置１００の運転中に、室外機２に設けられた複数の機器及び検出手段グループ１６Ｂから一定時間毎に各種情報を取得し、取得した各種情報を、通信手段３２を介して記憶手段３４Ａの運転状態記憶手段２４に格納する。室外機２に設けられた複数の機器について、運転状態記憶手段２４が記憶する各種情報とは、冷媒ポンプ３５に設定されたポンプ容量及び室外側送風機２５に設定された送風量である。検出手段グループ１６Ｂについて、運転状態記憶手段２４が記憶する各種情報とは、外気温度検出手段２６が計測する外気温度、冷媒温度検出手段４０が計測する冷媒温度、及び冷媒圧力検出手段４１が計測する冷媒圧力である。運転状態記憶手段２４には、室内機１及び室外機２に設けられた複数の機器の運転状態に関係する各種情報が最新の状態に更新され続けることになる。

圧縮機制御手段２１は運転状態記憶手段２４が記憶する情報を基に圧縮機３を制御する。膨張弁制御手段２２は運転状態記憶手段２４が記憶する情報を基に膨張弁５を制御する。送風機制御手段２３は運転状態記憶手段２４が記憶する情報を基に室内側送風機９を制御する。ポンプ制御手段３６は運転状態記憶手段２４が記憶する情報を基に冷媒ポンプ３５を制御する。送風機制御手段２８は運転状態記憶手段２４が記憶する情報を基に室外側送風機２５を制御する。これらの制御によって運転状態に変更が生じると、運転状態記憶手段２４が記憶する情報にその変更が反映される。空気調和装置１００の運転中に停電が発生しても、記憶手段３４Ａに停電発生前の運転状態に関する各種情報が保存されているため、給電が再開したとき、ＣＰＵ３３Ａは、停電発生前の運転状態の情報を記憶手段３４Ａから読み出せる。

仮に、停電の発生等により電源２９から空気調和装置１００への電力供給が停止したものとする。このとき、給電検出手段１７は、電源２９からの給電が停止したことを検出し、信号ＬＶを出力する。その後、給電が再開すると、給電検出手段１７は、室内機１及び室外機２に出力する信号を信号ＬＶから信号ＨＶに切り替え、室内機１及び室外機２に運転の再開を促す。制御決定手段２０は、運転再開時に、室内温度及び外気温度と、設定温度と、ポンプ能力演算手段４２が算出したポンプ能力と、要求能力演算手段４３が算出した要求能力と、停止時間計時手段４４が計時した停電時間と、運転状態記憶手段２４が記憶する停電発生前の運転状態とを用いて、空気調和装置１００に設けられた各機器の制御内容を決定する。

なお、本実施の形態１では、空気調和装置１００の制御部について、室内機制御部１５と室外機制御部２７とに分けて説明したが、制御部は１つであってもよい。例えば、室内機制御部１５が室外機制御部２７の機能を備えていてもよい。

次に、本実施の形態１における空気調和装置１００の動作を説明する。図４は、本発明の実施の形態１における空気調和装置の動作手順を示すフローチャートである。図４は、空気調和装置１００について、停電が発生する前から給電が再開して、起動するまでの制御動作のフローを示す。

停電発生前の空気調和装置１００の状態について説明する。電源２９から電力の供給が室内機１に開始されると、電力が、室内機１における、圧縮機３、膨張弁５、液温度検出手段７、ガス温度検出手段８、室内側送風機９、室内温度検出手段１０、冷気温度検出手段１１、低圧圧力検出手段１２、高圧圧力検出手段１３、吐出ガス温度検出手段１４及び室内機制御部１５のそれぞれに供給される。室外機２へは、室内機１から渡り配線３０を介して電力が供給される。電力が、室外機２における、冷媒ポンプ３５、室外側送風機２５、外気温度検出手段２６、冷媒温度検出手段４０、冷媒圧力検出手段４１及び室外機制御部２７のそれぞれに供給される。給電検出手段１７にも、図に示さない電力供給線を介して電力が供給される。また、室内機制御部１５及び室外機制御部２７は、通信手段３２を介して、空気調和装置１００の運転状態に関する各種情報を共有している。

上述したように、電源２９が室内機１及び室外機２に電力を供給することで、空気調和装置１００は、室内温度が設定温度と決められた範囲で一致するように、冷房運転を行う。ＣＰＵ３３Ｂは、室外機２における複数の機器の運転状態に関係する情報を、室内機制御部１５に通信手段３２を介して送信する。図４のステップＳ１に示すように、ＣＰＵ３３Ａは、室外機２から受信する情報と室内機１における複数の機器の運転状態に関係する情報とを合わせて、空気調和装置１００の運転状態として、運転状態記憶手段２４に格納する。

ＣＰＵ３３Ａは、一定時間毎に、給電検出手段１７が停電の発生を検出したか否かを判定する（ステップＳ２）。ステップＳ２の判定の結果、停電が発生していない場合、ＣＰＵ３３Ａは、ステップＳ１に戻り、室内機１及び室外機２における複数の機器の運転状態に関係する情報を保存する。これにより、運転状態記憶手段２４が記憶する情報が更新される。一方、ステップＳ２の判定の結果、停電が発生した場合、停電の間、空気調和装置１００は運転を停止する。

その後、給電が再開すると（ステップＳ３）、給電検出手段１７が出力する信号が信号ＬＶから信号ＨＶに切り替わり、これをトリガーとして、ＣＰＵ３３Ａは、停電発生前の運転状態を運転状態記憶手段２４から読み出す（ステップＳ４）。ＣＰＵ３３Ａは、読み出した運転状態の情報を基に停電発生前に冷媒ポンプ３５が運転していたか否かを判定する（ステップＳ５）。ステップＳ５の判定の結果、停電発生前に圧縮機３が運転していた場合、ＣＰＵ３３Ａは、圧縮機３を起動する（ステップＳ１０）。ステップＳ５の判定の結果、停電発生前に冷媒ポンプ３５が運転していた場合、ＣＰＵ３３Ａは、ステップＳ６の処理に進む。ステップＳ６において、ＣＰＵ３３Ａは、室内温度検出手段１０から室内温度Ｔｒを取得し、外気温度検出手段２６から外気温度Ｔｏを取得し、停止時間計時手段４４から停電時間ｔｄを受信し、記憶手段３４Ａから設定温度Ｔｓを読み出す。

ステップＳ６でＣＰＵ３３Ａが各種情報を読み込むと、ポンプ能力演算手段４２は、室内温度Ｔｒ及び外気温度Ｔｏを用いて冷媒ポンプ３５の冷凍ポンプ能力を算出する（ステップＳ７）。また、要求能力演算手段４３は、室内温度Ｔｒ及び設定温度Ｔｓを用いて要求能力を算出する（ステップＳ７）。

次に、制御決定手段２０は、室内温度Ｔｒ、外気温度Ｔｏ及び停電時間ｔｄと、冷凍ポンプ能力及び要求能力とを用いて、時間条件、温度条件及び能力条件からなる制御決定条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ８）。時間条件は、例えば、停電時間ｔｄ≦２０秒である。温度条件は、例えば、室内温度Ｔｒ−外気温度Ｔｏ＞１２℃である。能力条件は、ポンプ能力＞要求能力である。

時間条件の判定基準値となる２０秒及び温度条件の判定基準値となる１２℃は、記憶手段３４Ａに格納されている。これらの判定基準値は、一例であり、空調対象空間となる電算室の容積と、電算室に収容されたＩＴ装置の発熱量と、電算室の天井、壁及び床の熱伝導と、換気装置の有無などによって異なる。

ステップＳ８の判定の結果、制御決定条件を満たす場合、制御決定手段２０は、冷媒ポンプ３５を起動する（ステップＳ９）。ステップＳ９の処理の後、ＣＰＵ３３Ａは、ステップＳ１に戻る。一方、ステップＳ８の判定の結果、３つの条件のうち、いずれかの条件を満たさない場合、制御決定手段２０は、ステップＳ１０の処理に進み、圧縮機３を起動する。

ステップＳ１０において、制御決定手段２０が圧縮機３を起動すると、圧縮機制御手段２１は、圧縮機３の運転周波数を増速させる制御を行う（ステップＳ１１）。例えば、圧縮機制御手段２１は、圧縮機３を最大周波数Ｆｍａｘまで増速させる。ＣＰＵ３３Ａは、ステップＳ１１の処理の後、ステップＳ１に戻る。

なお、図４に示すフローチャートにおいて、ステップＳ３の給電再開後、制御決定手段２０は、膨張弁５、室内側送風機９及び室外側送風機２５の起動時の制御について、停電発生前の運転状態を基に決定してもよい。また、制御決定手段２０は、膨張弁５、室内側送風機９及び室外側送風機２５の起動時の制御について、停電時間ｔｄ、室内温度Ｔｒと外気温度Ｔｏとの温度差、ポンプ能力及び要求能力のうち、いずれかの情報を停電発生前の運転状態に反映させて決定してもよい。

さらに、図４に示すフローチャートにおいて、ＣＰＵ３３Ａは、ステップＳ３で給電が再開した後、ステップＳ８の判定を行って、ステップＳ９又はステップＳ１０、Ｓ１１の処理を行った後、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ８〜Ｓ１１の処理を繰り返してもよい。

図４に示したステップＳ８における判定条件について説明する。図５Ａ〜図５Ｃは、図４に示したステップＳ８の判定条件を説明するためのグラフである。図５Ａ〜図５Ｃの縦軸は熱量を示し、横軸は時間を示す。給電再開時を時刻ｔ＝０としている。

説明を簡単にするために、電算室の天井、壁及び床での熱伝導及び図に示さない換気装置による放熱等を考慮せず、空気調和装置１００の冷房負荷は顕熱負荷として電算室内のＩＴ装置の発生熱とする。電算室のＩＴ装置の発熱量をＱｘ［Ｗ］とする。また、室内温度をＴｒ、外気温度をＴｏ、設定温度をＴｓとすると、ポンプ能力Ｑｐは、上述したように、簡易的にＱｐ＝ｑ１×（Ｔｒ−Ｔｏ）［Ｗ］と表される。また、要求能力Ｑｒは、簡易的にＱｒ＝ｑ２×（Ｔｒ−Ｔｓ）［Ｗ］と表される。ｑ１、ｑ２を係数とする。

停電が発生する前は、圧縮機３又は冷媒ポンプ３５が運転することで、室内温度Ｔｒと設定温度Ｔｓの関係は、Ｔｒ≒Ｔｓになっている。停電発生前は電算室内における発熱量と吸熱量とが釣り合っていると考える。ここで、停電が発生すると、給電が再開するまでの停電中に電算室に蓄積された熱量は、簡易的にＫ０＝Ｑｘ×ｔｄ［Ｊ］と表される。

給電が再開された後、仮に空気調和装置１００が運転しない場合、電算室から排出すべき熱量Ｋｘは、図５Ａに示すように、Ｋｘ＝Ｑｘ×ｔ＋Ｋ０［Ｊ］と表される。停電中に蓄積した熱量Ｋ０を考慮すると、要求能力Ｑｒは、Ｑｒ＞Ｑｘであることが必要である。給電が再開したときに、ポンプ能力Ｑｐが、Ｑｐ＞Ｑｒ＞Ｑｘでなければ、冷媒ポンプ３５を運転しても、電算室の発熱量に冷媒ポンプ３５による排熱量が追いつかないことになる。このことを図５Ａのグラフを用いて説明する。

Ｑｐ＝Ｑｘである場合の冷媒ポンプ３５の排熱量Ｋｐ２＝Ｑｐ×ｔ［Ｊ］を、図５Ａに示す。Ｋｐ２の傾きＱｐはＫｘの傾きＱｘと等しいので、ＫｘのグラフとＫｐのグラフは平行になり、時間が経過しても交差しない。また、Ｑｐ＜Ｑｘである場合、冷媒ポンプ３５の排熱量Ｋｐ３は、図５Ａに示すようになる。Ｋｐ３の傾きＱｐはＫｘの傾きＱｘよりも小さいので、時間が経過すると、その差は拡大してしまう。

一方、Ｑｐ＞Ｑｘである場合、冷媒ポンプ３５の排熱量Ｋｐ１は、図５Ａに示すようになる。Ｋｐ１の傾きＱｐはＫｘの傾きＱｘよりも大きいので、時間が経過すると、その差が徐々に小さくなる。実際には、冷媒ポンプ３５が運転すると、室内温度Ｔｒが変化するので、図５Ａに示すＫｐ１〜Ｋｐ３のグラフは単純な一次関数の式で表されない。

図５Ｂは、Ｑｐ＞Ｑｘである場合の冷媒ポンプ３５の排熱量Ｋｐ１の一例を示すグラフである。ここでは、時刻ｔ＝０のとき、室内機制御部１５は、圧縮機３及び冷媒ポンプ３５のうち、起動する機器を冷媒ポンプ３５に決定し、冷媒ポンプ３５を起動したものとする。図５Ｂでは、図５Ａに示したＫｐ１を破線で示し、室内温度Ｔｒの変化を考慮した場合のＫｐ１を実線で示している。冷媒ポンプ３５が運転を開始すると、時間経過に伴って室内温度Ｔｒが下がり、Ｋｐ１の傾きＱｐがＫｘの傾きＱｘに近づく。その理由を説明する。冷媒ポンプ３５が冷媒を冷媒配管５１に循環させると、冷媒は利用側熱交換器６で温められて膨張し、熱源側熱交換器４で冷却されて収縮する。このサイクルで冷媒が電算室の熱を室外に排出するので、室内温度Ｔｒと外気温度Ｔｏとの温度差がポンプ能力Ｑｐの冷凍能力を左右する。室内温度Ｔｒと外気温度Ｔｏとの温度差が小さいほど、ポンプ能力Ｑｐが小さくなる。

図５Ｂでは、時刻ｔ＝ｔ１のとき、Ｑｐ＝Ｑｘになったことを示す。ここでは、室内機制御部１５が、ステップＳ１の処理に戻って運転状態を保存した後、ステップＳ２の判定で停電が発生していないため、ステップＳ８の処理に進んだ場合で説明する。この場合、ステップＳ８において、３つの条件のうち、Ｑｐ＞Ｑｒの条件が満たされないので、室内機制御部１５は、冷媒ポンプ３５の運転を停止し、圧縮機３の運転を開始する。図５Ｃは、時刻ｔ＝ｔ１で、冷媒ポンプ３５から圧縮機３に運転が切り替わった場合を示す。

図５Ｃは、圧縮機３の運転による排熱量をＫｃで示す。図５Ｃに示すように、排出対象の熱量Ｋｘと排熱量Ｋｐ１との差が小さくなった時刻ｔ１から圧縮機３が運転を開始している。この場合、圧縮機３が排出すべき熱量が少なくてすむため、圧縮機３は、容量及び運転周波数をはじめから大きくする必要がない。そのため、給電再開時にはじめから圧縮機３に最大容量及び最大周波数で運転させることでオーバーシュートが発生してしまうことを抑制できる。また、空調環境を有効に活用し、時刻ｔ１までは、圧縮機３よりも消費電力の小さい冷媒ポンプ３５が運転しているため、電力消費量を低減できる。

図５Ａ〜図５Ｃを参照して説明した内容をまとめると、次の通りである。冷媒ポンプ３５が単位時間あたりに室内から室外に汲み出せる熱量は室内温度Ｔｒと外気温度Ｔｏとの温度差に関係する。停電中に室内に蓄積した熱量Ｋ０は停電時間ｔｄに関係する。要求能力Ｑｒは室内温度Ｔｒと設定温度Ｔｓとの温度差に関係する。要求能力Ｑｒは、停電中に室内に蓄積した熱量Ｋ０と、室内の発熱量Ｑｘとに関係する。室内機制御部１５は、これらの値を基に、給電再開の際、起動する機器として、圧縮機３及び冷媒ポンプ３５のうち、いずれかを選択する。

例えば、停電中に室内に蓄積した熱量Ｋ０がある程度の大きさであっても、室内温度Ｔｒと外気温度Ｔｏとの温度差が大きければ、冷媒ポンプ３５が単位時間あたりに室内から室外に汲み出せる熱量が大きくなり、ポンプ能力Ｑｐが要求能力Ｑｒよりも大きくなる。この場合、室内機制御部１５は、給電再開の際、起動する機器として冷媒ポンプ３５を選択する。一方、停電時間ｔｄが短くても、室内温度Ｔｒと外気温度Ｔｏとの温度差が小さければ、冷媒ポンプ３５が単位時間あたりに室内から室外に汲み出せる熱量が小さくなり、ポンプ能力Ｑｐが要求能力Ｑｒよりも小さくなる。この場合、室内機制御部１５は、給電再開の際、起動する機器として圧縮機３を選択する。

図４を参照して説明した一連の制御により、給電検出手段１７が給電再開を検出した後、空気調和装置１００は、起動時の冷房負荷に応じた起動制御を行うことができる。給電再開時に圧縮機を最大周波数に設定して運転する従来の空気調和装置では、能力過剰による室内温度が必要以上に低下し、ハンチングなどの現象が発生してしまうおそれがある。これに対して、図４に示した制御では、ハンチング現象を抑制し、空調対象空間を所定の温度環境により迅速に回復し、かつ省エネルギー運転を実現できる。

本実施の形態１の空気調和装置１００は、圧縮機３及び冷媒ポンプ３５を含む冷媒回路と、空調対象空間の室内温度を計測する室内温度検出手段１０と、外気温度を計測する外気温度検出手段２６と、停電発生から給電再開までの停電時間を計時する停止時間計時手段４４と、室内機制御部１５とを有し、室内機制御部１５は、室内温度及び外気温度を用いてポンプ能力を算出するポンプ能力演算手段４２と、室内温度及び設定温度を用いて要求能力を算出する要求能力演算手段４３と、給電再開の際に圧縮機３及び冷媒ポンプ３５のうち、いずれを起動させるか、室内温度、外気温度、停電時間、ポンプ能力及び要求能力を用いて決定する制御決定手段２０と、を有するものである。

本実施の形態１によれば、室内機制御部１５は、給電再開の際、空調対象空間の冷房負荷に関する値として、外気温度、室内温度、停電時間、ポンプ能力及び要求能力に基づいて、冷媒回路に冷媒を循環させる機器として、冷媒ポンプ３５及び圧縮機３のうち、いずれが適切であるかを決定する。そのため、室内及び室外を含む温度環境に応じた適正な空調運転を行うことができ、過剰冷却によるオーバーシュートの発生を抑制できる。その結果、制御が安定するまでの時間が長くなるハンチング現象が抑制され、より短時間で室内温度が設定温度に収束する。室内温度が設定温度に収束するまでの時間が従来よりも短くなることで、冷房運転が円滑に行われ、電力消費量が低減し、省エネルギー運転を実現できる。

本実施の形態１の空気調和装置１００は、空調対象空間が、例えば、電算室のように、停電発生時にも無停電電源装置から供給される電力で稼働する装置が設置された部屋であっても、有効である。空気調和装置１００は、給電再開の際、停電時間及び外気温度等の情報を用いて、起動する機器を決定することで、室内の冷房負荷などの運転環境に応じた冷房運転を適切に行い、室内を所定の温度環境に移行させる。その結果、空気調和装置１００は、従来に比べて省エネルギー運転を行うことができる。

本実施の形態１の空気調和装置１００では、制御決定手段２０は、給電再開の際、室内温度から外気温度を減算した値が決められた温度より大きい温度条件、ポンプ能力が要求能力より大きい能力条件、及び停電時間が決められた時間以下である時間条件からなる３つの条件を満たすか否かを判定し、３つの条件全てを満たす場合、冷媒ポンプ３５を起動し、３つの条件のうち、いずれかの条件を満たさない場合、圧縮機３を起動する。

例えば、停電中に室内に蓄積した熱量がある程度の大きさであっても、室内温度と外気温度との温度差が大きければ、冷媒ポンプ３５が単位時間あたりに室内から室外に汲み出せる熱量が大きくなり、ポンプ能力Ｑｐが要求能力Ｑｒよりも大きくなる。上記３つの条件が満たされる場合、室内機制御部１５は、起動する機器として冷媒ポンプ３５を選択する。一方、停電時間ｔｄが短くても、室内温度Ｔｒと外気温度Ｔｏとの温度差が小さければ、冷媒ポンプ３５が単位時間あたりに室内から室外に汲み出せる熱量が小さくなり、ポンプ能力Ｑｐが要求能力Ｑｒよりも小さくなる。上記３つの条件のうち、いずれかの条件が満たされない場合、室内機制御部１５は、起動する機器として圧縮機３を選択する。このようにして、室内機制御部１５は、給電が再開されたとき、室内を所定の温度環境に設定する際、制御決定条件にしたがって、圧縮機３の起動と冷媒ポンプ３５の起動とを使い分ける。空気調和装置１００は、短時間に室内を所定の温度環境に収束させる円滑な冷房運転を行い、省エネルギー運転を実現できる。

本実施の形態１の空気調和装置１００は運転停止前の運転状態を記憶する記憶手段３４Ａを有し、制御決定手段２０は、運転再開の際に記憶手段３４Ａから運転停止前の運転状態を読み出し、運転停止前に圧縮機３が運転していた場合、冷媒ポンプ３５よりも圧縮機３を優先的に起動する。室内機制御部１５は、記憶手段３４Ａが記憶する情報を読み出すことで、運転停止前の空気調和装置１００の運転状態を把握することができる。例えば、停電発生前に圧縮機３が運転していた場合、停電発生前の空調対象空間の冷房負荷が、冷媒ポンプ３５では冷凍能力が不十分だったと考えられる。この場合、制御決定手段２０は、給電再開の際、起動する機器として圧縮機３を優先的に選択する。これにより、室内温度がより早く設定温度に収束する。

さらに、室内機制御部１５は、記憶手段３４Ａが記憶する情報を参照することで、膨張弁５、室内側送風機９及び室外側送風機２５についても、停電発生前の運転状態を確認できる。そのため、室内機制御部１５は、給電再開の際、これらの機器を停電発生前の運転状態で起動することもできる。

実施の形態２．
実施の形態１では、空気調和装置１００が停電発生の後、給電再開の際に自動起動する場合で説明したが、実施の形態１で説明した制御方法は、停電から給電再開時の場合に限らず、ユーザの操作などによる通常の起動の場合でも有効である。本実施の形態２は、ユーザの操作による空気調和装置１００の運転停止及び運転再開の場合である。

本実施の形態２における空気調和装置１００の構成を、図１〜図３を参照して説明する。本実施の形態２においては、実施の形態１で説明した構成と同様な構成についての詳細な説明を省略し、実施の形態１と異なる点を詳しく説明する。本実施の形態２の空気調和装置１００では、図１に示した給電検出手段１７が設けられていなくてもよい。

空気調和装置１００の運転停止の指示が入力されると、室内機制御部１５は運転停止信号を停止時間計時手段４４及び室外機制御部２７に送信し、機器制御手段１８Ａは室内側送風機９の運転を停止する。このとき、圧縮機３が運転していれば、機器制御手段１８Ａは圧縮機３の運転を停止する。室外機制御部２７が室内機制御部１５から運転停止信号を受信すると、機器制御手段１８Ｂは室外側送風機２５の運転を停止する。このとき、冷媒ポンプ３５が運転していれば、機器制御手段１８Ｂは冷媒ポンプ３５の運転を停止する。室内機制御部１５に空気調和装置１００の運転再開の指示が入力されると、室内機制御部１５及び室外機制御部２７は、実施の形態１において給電が再開した場合と同様に動作する。

停止時間計時手段４４は、電力供給線５２を介して電力が供給される。停止時間計時手段４４は、運転停止信号を室内機制御部１５から受信すると、図に示さないタイマーが計時を開始する。停止時間計時手段４４は、運転再開信号を室内機制御部１５から受信すると、運転停止信号の受信から運転再開信号の受信までに計時した時間を、停止時間として室内機制御部１５に送信する。

次に、本実施の形態２における空気調和装置１００の動作を説明する。図６は、本発明の実施の形態２における空気調和装置の動作手順を示すフローチャートである。図６は、空気調和装置１００における通常起動時の制御動作のフローを示す。

ここでは、図４を参照して説明した処理と同様な処理についての詳細な説明を省略する。具体的には、図６に示すステップＳ１０１、Ｓ１０７、Ｓ１０９〜Ｓ１１１は図４に示したステップＳ１、Ｓ７、Ｓ９〜Ｓ１１と同様なため、その詳細な説明を省略する。本実施の形態２では、図６に示すステップＳ１０２〜Ｓ１０６、Ｓ１０８の処理について、詳細に説明する。

実施の形態１で説明したように、電源２９が室内機１及び室外機２に電力を供給することで、空気調和装置１００は、室内温度が設定温度と決められた範囲で一致するように、冷房運転を行う。図６に示すステップＳ１０１において、ＣＰＵ３３Ａは、室内機１及び室外機２における複数の機器の運転状態に関係する情報を、空気調和装置１００の運転状態として、運転状態記憶手段２４に格納する。

ＣＰＵ３３Ａは、一定時間毎に、運転停止の指示が入力されたか否かを判定する（ステップＳ１０２）。ステップＳ１０２の判定の結果、運転停止の指示が入力されない場合、ＣＰＵ３３Ａは、ステップＳ１０１に戻り、室内機１及び室外機２における複数の機器の運転状態に関係する情報を保存する。これにより、運転状態記憶手段２４が記憶する情報が更新される。一方、ステップＳ１０２の判定の結果、運転停止の指示が入力されると、ＣＰＵ３３Ａは、室内機１及び室外機２に設けられた複数の機器の運転を停止する。

その後、空気調和装置１００の運転を再開する旨の指示が入力されると（ステップＳ１０３）、ＣＰＵ３３Ａは、運転停止前の運転状態を運転状態記憶手段２４から読み出す（ステップＳ１０４）。ＣＰＵ３３Ａは、読み出した運転状態の情報を基に、停止前に冷媒ポンプ３５が運転していたか否かを判定する（ステップＳ１０５）。ステップＳ１０５の判定の結果、停止前に圧縮機３が運転していた場合、ＣＰＵ３３Ａは、圧縮機３を起動する（ステップＳ１１０）。ステップＳ１０５の判定の結果、停止前に冷媒ポンプ３５が運転していた場合、ＣＰＵ３３Ａは、ステップＳ１０６の処理に進む。ステップＳ１０６において、ＣＰＵ３３Ａは、室内温度検出手段１０から室内温度Ｔｒを取得し、外気温度検出手段２６から外気温度Ｔｏを取得し、停止時間計時手段４４から停止時間ｔｄを受信し、記憶手段３４Ａから設定温度Ｔｓを読み出す。

ステップＳ１０６でＣＰＵ３３Ａが各種情報を読み込むと、ポンプ能力演算手段４２が冷凍ポンプ能力を算出し、要求能力演算手段４３が要求能力を算出する（ステップＳ１０７）。続いて、制御決定手段２０は、室内温度Ｔｒ、外気温度Ｔｏ及び停止時間ｔｄと、冷凍ポンプ能力及び要求能力とを用いて、時間条件、温度条件及び能力条件からなる制御決定条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ１０８）。時間条件は、例えば、停止時間ｔｄ≦２０秒である。温度条件は、例えば、室内温度Ｔｒ−外気温度Ｔｏ＞１２℃である。能力条件は、ポンプ能力＞要求能力である。

ステップＳ１０８の判定の結果、３つの条件を満たす場合、制御決定手段２０は、冷媒ポンプ３５を起動する（ステップＳ１０９）。ステップＳ１０９の処理の後、ＣＰＵ３３Ａは、ステップＳ１０１に戻る。一方、ステップＳ１０８の判定の結果、３つの条件のうち、いずれかの条件を満たさない場合、制御決定手段２０は、ステップＳ１１０の処理に進み、圧縮機３を起動する。ステップＳ１１０の処理の後、圧縮機制御手段２１は、圧縮機３の運転周波数を増速させる制御を行う（ステップＳ１１１）。ステップＳ１１１の処理の後、ＣＰＵ３３Ａは、ステップＳ１０１に戻る。

空気調和装置１００は、運転を一旦停止した後、再度、起動すると、図６を参照して説明した一連の制御により、室内の冷房負荷特性に関する演算結果に基づいて、効率的に室内を所定の温度環境にまで回復させることができる。

本実施の形態２の空気調和装置１００は、圧縮機３及び冷媒ポンプ３５を含む冷媒回路と、空調対象空間の室内温度を計測する室内温度検出手段１０と、外気温度を計測する外気温度検出手段２６と、運転停止から運転再開までの停止時間を計時する停止時間計時手段４４と、室内機制御部１５とを有し、室内機制御部１５は、室内温度及び外気温度を用いてポンプ能力を算出するポンプ能力演算手段４２と、室内温度及び設定温度を用いて要求能力を算出する要求能力演算手段４３と、給電再開時に圧縮機３及び冷媒ポンプ３５のうち、いずれを起動させるかを、室内温度、外気温度、停止時間、ポンプ能力及び要求能力を用いて決定する制御決定手段２０と、を有するものである。

本実施の形態２によれば、室内機制御部１５は、通常の起動の際、空調対象空間の冷房負荷に関する値として、外気温度、室内温度、停電時間、ポンプ能力及び要求能力を参照することで、冷媒回路に冷媒を循環させる機器として、冷媒ポンプ３５及び圧縮機３のうち、いずれが適切であるかを決定する。そのため、通常起動時においても、室内及び室外を含む温度環境に応じた適正な空調運転を行うことができ、過剰冷却によるオーバーシュートの発生を抑制できる。その結果、実施の形態１と同様に、短時間、かつ円滑な冷房運転が行われ、電力消費量が低減し、省エネルギー運転を実現できる。

以上のように、空気調和装置１００について、実施の形態１では、停電からの給電回復時に伴う復旧動作を説明し、実施の形態２では、通常の起動時の動作について説明した。実施の形態１及び２で説明した、停電からの復旧動作であるか、通常起動時の動作であるかを問わず、本発明は、冷房運転の起動時に室内の温度を所望の設定温度に到達させる際、圧縮機運転による起動と冷媒ポンプ運転による起動を組み合わせる制御を行うことで、室内温度を迅速に回復する温度制御、かつ省エネルギー運転を実現できる。

なお、上述の実施の形態１及び２では、室内機１に１台の圧縮機３が設けられている場合で説明したが、１つの冷媒回路に複数の圧縮機３が設けられていてもよい。また、上述の実施の形態１及び２では、圧縮機３及び膨張弁５が室内機１に設けられている場合で説明したが、これらの機器が室外機２に設けられていてもよい。１つの冷媒回路に容量可変な圧縮機３が少なくとも１台設けられていればよく、圧縮機３の台数及びその設置位置は限定されない。

発明の主旨を逸脱しない範囲において、実施の形態１及び実施の形態２のそれぞれに開示された技術を適宜組み合わせてもよい。

１ 室内機、２ 室外機、３ 圧縮機、４ 熱源側熱交換器、５ 膨張弁、６ 利用側熱交換器、７ 液温度検出手段、８ ガス温度検出手段、９ 室内側送風機、１０ 室内温度検出手段、１１ 冷気温度検出手段、１２ 低圧圧力検出手段、１３ 高圧圧力検出手段、１４ 吐出ガス温度検出手段、１５ 室内機制御部、１６Ａ、１６Ｂ 検出手段グループ、１７ 給電検出手段、１８Ａ、１８Ｂ 機器制御手段、２０ 制御決定手段、２１ 圧縮機制御手段、２２ 膨張弁制御手段、２３ 送風機制御手段、２４ 運転状態記憶手段、２５ 室外側送風機、２６ 外気温度検出手段、２７ 室外機制御部、２８ 送風機制御手段、２９ 電源、３０ 渡り配線、３２ 通信手段、３３Ａ、３３Ｂ ＣＰＵ、３４Ａ、３４Ｂ 記憶手段、３５ 冷媒ポンプ、３６ ポンプ制御手段、３７ａ、３７ｂ 逆止弁、３８、３９ バイパス回路、４０ 冷媒温度検出手段、４１ 冷媒圧力検出手段、４２ ポンプ能力演算手段、４３ 要求能力演算手段、４４ 停止時間計時手段、５１ 冷媒配管、５２ 電力供給線、１００ 空気調和装置。

Claims (4)

1. 圧縮機及び冷媒ポンプを含む冷媒回路と、
   空調対象空間の室内温度を計測する室内温度検出手段と、
   外気温度を計測する外気温度検出手段と、
   運転停止から運転再開までの停止時間を計時する停止時間計時手段と、
   冷房運転の際、前記圧縮機及び前記冷媒ポンプを切り換えて運転を制御する制御部と、を有し、
   上記制御部は、
   前記冷媒ポンプを運転して前記空調対象空間を冷却する場合の能力であるポンプ能力を、前記室内温度及び前記外気温度を用いて算出するポンプ能力演算手段と、
   前記空調対象空間の冷却に必要な冷凍能力である要求能力を前記室内温度及び設定温度を用いて算出する要求能力演算手段と、
   前記運転再開の際、前記圧縮機及び前記冷媒ポンプのうち、いずれを起動させるか、前記室内温度、前記外気温度、前記停止時間、前記ポンプ能力及び前記要求能力を用いて決定する制御決定手段と、
   を有する空気調和装置。
2. 前記制御決定手段は、
   前記運転再開の際、前記室内温度から前記外気温度を減算した値が決められた温度より大きい温度条件、前記ポンプ能力が前記要求能力より大きい能力条件、及び前記停止時間が決められた時間以下である時間条件を満たすか否かを判定し、該温度条件、該能力条件及び該時間条件からなる３つの条件全てを満たす場合、前記冷媒ポンプを起動し、該３つの条件のうち、いずれかの条件を満たさない場合、前記圧縮機を起動する、請求項１に記載の空気調和装置。
3. 前記制御部は、前記運転停止前の運転状態を記憶する記憶手段をさらに有し、
   前記制御決定手段は、
   前記運転再開の際に前記記憶手段から前記運転停止前の運転状態を読み出し、該運転停止前に前記圧縮機が運転していた場合、前記冷媒ポンプよりも該圧縮機を優先的に起動する、請求項１又は２に記載の空気調和装置。
4. 前記運転停止の原因が停電であり、
   前記停止時間は停電発生から給電再開までの停電時間である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気調和装置。

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