JP7148807B2 - 電算機室用空気調和装置 - Google Patents

Description

電算機室用空気調和装置に関する。

従来より、複数台の情報処理装置としてのサーバ等のコンピュータが複数配置されたサーバールーム等において、各コンピュータの温度が上昇しすぎないように、部屋の冷房を行う電算機室用空気調和装置が用いられている。

このような電算機室用空気調和装置としては、例えば、特許文献１（特開２０１１－１６３７０１号公報）に記載のように、停電等により電力の供給が受けられなくなってから給電再開までの時間が長くなった場合には、通常運転時よりも大きな出力で圧縮機を駆動させることで、サーバールーム等の環境を迅速に復旧させることを提案している。

上記特許文献１に記載の電算機室用空気調和装置では、圧縮機として、容量可変である可変速圧縮機および容量が一定である一定速圧縮機とを有している場合について、給電再開後の起動時の制御については、なんら検討されていない。

このため、可変速圧縮機と一定速圧縮機とを有して構成される圧縮機を備える空気調和装置において、給電再開時に迅速に空調環境を改善させることが望まれる。

第１観点に係る電算機室用空気調和装置は、電算機室に設置されて用いられる電算機室用空気調和装置であって、可変速圧縮機と、一定速圧縮機と、制御部と、を備えている。制御部は、可変速圧縮機および一定速圧縮機の制御を行う。制御部は、復帰時起動制御モードを有する。復帰時起動制御モードは、電源が復帰したことを含む所定条件を満たした場合に実行される。復帰時起動制御モードでは、制御部は、可変速圧縮機を起動させ、可変速圧縮機の回転数が所定回転数に達する前の段階で、一定速圧縮機を起動させる。

なお、所定回転数は、特に限定されず、例えば、可変速圧縮機について予め定められている所定の最大回転数の半分以下の値であってよく、１／３以下の値であることがより好ましく、所定の最低回転数であることがさらに好ましい。

また、電源が復帰したことを含む所定条件としては、電源供給が再開されるという条件を含んでいれば特に限定されず、例えば、さらに、空調対象空間の温度が設定温度よりも所定値以上高い場合等の条件をさらに含むものであってもよい。

なお、電算機室用空気調和装置は、主な冷媒流れ方向を逆転させる四路切換弁を有する冷媒回路ではない冷媒回路を有するものであることが好ましく、四路切換弁を有していないものであることがより好ましい。

この電算機室用空気調和装置は、電源が復帰した際の起動時において、可変速圧縮機を一定速圧縮機よりも先に起動させつつ、可変速圧縮機の回転数が最大回転数に達する前である所定回転数に達する前の段階で、一定速圧縮機を起動させる。このため、電源が復帰した際の電算機室用空気調和装置の能力を迅速に確保し、給電再開時に電算機室の空調環境を迅速に改善させることが可能となる。

第２観点に係る電算機室用空気調和装置は、第１観点の電算機室用空気調和装置であって、制御部は、通常時起動制御モードを有する。通常時起動制御モードでは、制御部は、可変速圧縮機を起動させ、可変速圧縮機の回転数が所定回転数を超えた状態で、一定速圧縮機を起動させる。

なお、通常時起動制御モードでは、制御部は、可変速圧縮機を起動させ、可変速圧縮機の回転数が所定回転数を超えた段階で、一度可変速圧縮機の回転数を下げる処理を行った上で一定速圧縮機を起動させることが、冷媒回路における冷媒の状態の安定性を高めて信頼性を高める点で好ましい。

この電算機室用空気調和装置は、通常時起動制御モードでは、可変速圧縮機の回転数が所定回転数を超えて冷媒回路における冷媒の循環量がある程度確保された状態で、一定速圧縮機を起動させることが可能となる。

第３観点に係る電算機室用空気調和装置は、第１観点または第２観点の電算機室用空気調和装置であって、室内温度センサをさらに備えている。制御部は、電源が復帰した場合に室内温度センサの検出値に基づいて室内負荷を求める。制御部は、室内負荷が所定負荷を超える場合には復帰時起動制御モードを実行し、室内負荷が所定負荷を超えない場合には通常時起動制御モードを実行する。

この電算機室用空気調和装置は、電源が復帰した場合で且つ室内負荷の高いに限って、復帰時起動制御モードを実行させることが可能となる。

第４観点に係る電算機室用空気調和装置は、第３観点の電算機室用空気調和装置であって、復帰時起動制御モードでは、制御部は、一定速圧縮機を起動させた後、可変速圧縮機の回転数を、室内温度センサの検出値に基づいて制御する。

この電算機室用空気調和装置は、電算機室の負荷に応じた制御が可能となる。

第５観点に係る電算機室用空気調和装置は、第１観点から第４観点のいずれかの電算機室用空気調和装置であって、一定速圧縮機の容量は、可変速圧縮機の容量の３０％以上５０％以下である。

この電算機室用空気調和装置は、一定速圧縮機を起動することに伴う冷媒回路の冷媒の状態の急激な変動を小さく抑えることが可能となる。

第６観点に係る電算機室用空気調和装置は、第１観点から第５観点のいずれかの電算機室用空気調和装置であって、バイパス回路と、バイパス弁と、をさらに備えている。バイパス回路は、可変速圧縮機の吸入側と吐出側とを接続する。バイパス弁は、バイパス回路の途中に設けられている。復帰時起動制御モードでは、制御部は、可変速圧縮機を起動する前にバイパス弁を開ける。

この電算機室用空気調和装置では、電源供給が途絶えた状態での可変速圧縮機の吸入側と吐出側との冷媒の圧力差が不明な状態であっても、バイパス回路を通じて均圧させた後に可変速圧縮機を起動させることで、可変速圧縮機の起動を安定的に行うことが可能となる。

第７観点に係る電算機室用空気調和装置は、第１観点から第６観点のいずれかの電算機室用空気調和装置であって、冷媒回路と、室外ファンと、室内ファンと、室外温度センサと、をさらに備えている。冷媒回路は、可変速圧縮機および一定速圧縮機を含む圧縮部と、室外熱交換器と、膨張機構と、室内熱交換器と、を有して構成される。室外ファンは、室外熱交換器に空気流れを供給する。室内ファンは、室内熱交換器に空気流れを供給する。復帰時起動制御モードでは、制御部は、室内ファンを所定風量以上となるように制御しつつ、室外ファンを室外温度センサの検知値に基づいて制御する。

なお、冷媒回路は、冷媒流れを反転させる四路切換弁を有していないものであることが好ましい。

また、復帰時起動制御モードでは、制御部は、室内ファンを所定の最大風量となるように制御することが好ましい。

この電算機室用空気調和装置では、復帰時起動制御モードでは室内ファンによる風量が所定風量以上となるため、電算機室内の空調環境を迅速に改善させることが可能となる。

空気調和装置の概略構成図である。 空気調和装置のブロック構成図である。 空気調和装置の正面視配置構成図である。 空気調和装置の右側面視配置構成図である。 空気調和装置の下方空間における平面視配置構成図である。 空気調和装置の平面視配置構成図である。 空気調和装置の制御フローを示す図である。

以下、電算機室用空気調和装置について、例を挙げつつ具体的に説明するが、これらの記載は本開示内容を限定するものではない。

（１）空気調和装置１
図１に、空気調和装置１の概観構成図を示す。図２に、空気調和装置１のブロック構成図を示す。図３に、空気調和装置１の正面視配置構成図を示す。図４に、空気調和装置１の右側面視配置構成図を示す。図５に、空気調和装置１の下方空間における平面視配置構成図を示す。図６に、空気調和装置１の平面視配置構成図を示す。なお、図３、図４、図５中の矢印は、運転時の空気流れを示している。

空気調和装置１は、複数台のサーバ等のコンピュータが配置された電算機室の空気調和を行う装置であって、室内ユニット２と、室外ユニット３と、これらを接続するガス側連絡配管１０ａと液側連絡配管１０ｂとを有している。また、空気調和装置１は、室内ユニット２に配置された構成要素と、室外ユニット３内に配置された構成要素と、ガス側連絡配管１０ａと液側連絡配管１０ｂと、が互いに接続されることで構成される冷媒回路１０を有している。

室内ユニット２は、電算機室内に設置されている。室外ユニット３は、屋外に設置されている。冷媒回路１０内部を循環する冷媒は、室内ユニット２側においては電算機室内の空気との間で熱交換を行い吸熱し、室外ユニット３側においては外気との間で熱交換を行い放熱する。

電算機室は、コンピュータ等が配置される床の下に床下空間を有している。電算機室の床は、室内ユニット２からの調和空気を通過させる開口と、調和空気を床下空間から床上空間に供給するための開口と、を有している。室内ユニット２から供給される調和空気は、床下空間に吹き出された後、床下空間から床上空間に流れ、コンピュータ等の周囲の空気温度を低下させる。

（２）室内ユニット２
室内ユニット２は、主として、圧縮機１１と、室内熱交換器１８と、室内膨張弁１７と、均圧回路１９と、低圧側主配管２８と、高圧側主配管２９と、室内ファン２０と、制御部７と、を有している。

圧縮機１１は、冷媒回路１０において互いに並列に接続された可変速圧縮機１１ａと一定速圧縮機１１ｂとを有している。これらの圧縮機は、例えば、全密閉式スクロール圧縮機を用いることができる。可変速圧縮機１１ａは、回転数を制御することが可能な圧縮機であり、複数の所定の回転数に段階的に制御することが可能である。本実施形態の可変速圧縮機１１ａは、停止状態と、最低回転数の状態と、最大回転数の状態と、最低回転数より大きく最大回転数より小さな複数種類の回転数の状態と、が予め定められている。最低回転数は、特に限定されないが、最大回転数の半分以下であってよく、最大回転数の１／３以下であることが好ましく、１／４以下であることがより好ましい。一定速圧縮機１１ｂは、一定の回転数での運転状態と停止状態とのいずれかに制御される圧縮機である。一定速圧縮機１１ｂの容量は、可変速圧縮機１１ａの容量よりも小さく、可変速圧縮機１１ａの容量の３０％以上５０％以下である。

室内膨張弁１７は、冷媒回路１０のうち、液側連絡配管１０ｂと室内熱交換器１８とを繋ぐ部分に設けられている。室内膨張弁１７は、特に限定されず、キャピラリーチューブであってもよいが、本実施形態では、ステッピングモータがパルス制御されることで弁開度が調節される電子膨張弁が用いられている。なお、本実施形態の室内膨張弁１７は、可変速圧縮機１１ａと一定速圧縮機１１ｂに吸入される冷媒の過熱度が所定値以上となるように制御される。

室内熱交換器１８は、クロスフィンコイル式の熱交換器であり、冷媒の蒸発器として機能する。

室内ファン２０は、室内熱交換器１８に対して空気流れを供給するものであり、第１室内ファン２１と第２室内ファン２２とファンモータ２３とを有している。第１室内ファン２１と第２室内ファン２２とは、ファンモータ２３から延びる回転軸２３ｘを共通に有するものである。

低圧側主配管２８は、室内熱交換器１８の室内膨張弁１７側とは反対側の部分から延び出した冷媒配管である。

高圧側主配管２９は、ガス側連絡配管１０ａに接続された冷媒配管である。

低圧側主配管２８の室内熱交換器１８側とは反対側の端部と、高圧側主配管２９のガス側連絡配管１０ａ側とは反対側の端部と、は、互いに平行に延びた可変速側回路１２ａと一定速側回路１２ｂとにより接続されている。

可変速側回路１２ａの途中には、可変速圧縮機１１ａが設けられている。可変速側回路１２ａのうち可変速圧縮機１１ａの吐出側には、可変速油分離器１５ａが設けられている。可変速バイパス回路１３ａは、可変速油分離器１５ａから延び出し、一定速側回路１２ｂにおける一定速圧縮機１１ｂの吸入側に接続されている。可変速バイパス回路１３ａの途中には、減圧手段としてのキャピラリーチューブ１４ａが設けられている。可変速側回路１２ａのうち可変速油分離器１５ａの高圧側主配管２９側には、高圧側主配管２９に向かう冷媒流れのみを許容する逆止弁１６ａが設けられている。

一定速側回路１２ｂの途中には、一定速圧縮機１１ｂが設けられている。一定速側回路１２ｂのうち一定速圧縮機１１ｂの吐出側には、一定速油分離器１５ｂが設けられている。一定速バイパス回路１３ｂは、一定速油分離器１５ｂから延び出し、可変速側回路１２ａにおける可変速圧縮機１１ａの吸入側に接続されている。一定速バイパス回路１３ｂの途中には、減圧手段としてのキャピラリーチューブ１４ｂが設けられている。一定速側回路１２ｂのうち一定速油分離器１５ｂの高圧側主配管２９側には、高圧側主配管２９に向かう冷媒流れのみを許容する逆止弁１６ｂが設けられている。

均圧回路１９は、可変速側回路１２ａのうち可変速油分離器１５ａと逆止弁１６ａとの間から分岐するように延び出しており、低圧側主配管２８の途中に接続されている。均圧回路１９の途中には、均圧弁１９ａが設けられている。均圧弁１９ａは、特に限定されず、開度調節可能な膨張弁であってもよいが、本実施形態では開閉弁が用いられている。

室内ユニット２は、低圧センサ４１、高圧センサ４２、室内温度センサ４３等の各種センサを備えている。これらのセンサは、制御部７に対して検出値が送信される態様で接続されている。低圧センサ４１は、低圧側主配管２８を流れる冷媒の圧力を検出する。高圧センサ４２は、高圧側主配管２９を流れる冷媒の圧力を検出する。室内温度センサ４３は、電算機室から室内ユニット２に取り込まれた空気の温度である室内温度を検出する。具体的には、室内温度センサ４３は、室内ユニット２内に取り込まれた空気であって、室内熱交換器１８を通過する前の空気の温度を検出する。

制御部７は、各種センサや図示しないリモコン等からの信号を受けて所定の情報処理を行うＣＰＵ７ａと、ＲＯＭやＲＡＭを有して構成されるメモリ７ｂと、を備えている。なお、メモリ７ｂには、図示しないリモコン等から入力された設定温度や、空気調和装置１が駆動していたことに関する履歴情報等が記録されている。また、メモリ７ｂには、空気調和装置１の駆動中に停電等が生じて電源供給が途絶えた場合には、これらの履歴情報が記録されているため、電源供給が復帰した際に、復帰前の状態が停電による停止状態であったのか、リモコン等によるユーザからの指令を受けたことによる停止状態であったのかを把握できるようになっている。

なお、制御部７は、低圧センサ４１の検知圧力が所定の低圧保護圧力以下となった場合に冷媒回路１０の保護のために圧縮機１１を停止させる制御を行うという低圧圧力保護機能と、高圧センサ４２の検知圧力が所定の高圧保護圧力以上となった場合に冷媒回路１０の保護のために圧縮機１１を停止させる制御を行うという高圧圧力保護機能と、を備えている。

（３）室外ユニット３
室外ユニット３は、主として、室外熱交換器３１と、室外膨張弁３２と、受液器３５と、室外ファン３７と、を有している。

室外熱交換器３１は、ガス側連絡配管１０ａから延びる冷媒配管に対して接続されている。室外熱交換器３１は、クロスフィンコイル式の熱交換器であり、冷媒の放熱器または凝縮器として機能する。

室外膨張弁３２は、室外熱交換器３１のガス側連絡配管１０ａ側とは反対側に延びる冷媒配管の途中に設けられている。室外膨張弁３２は、特に限定されず、キャピラリーチューブであってもよいが、本実施形態では、ステッピングモータがパルス制御されることで弁開度が調節される電子膨張弁が用いられている。なお、本実施形態の室外膨張弁３２は、通常、全開状態に制御される。

受液器３５は、室外膨張弁３２の室外熱交換器３１側とは反対側と、液側連絡配管１０ｂと、の間に設けられており、冷媒回路１０における余剰冷媒を貯留することができる。

室外ファン３７は、室外熱交換器３１に対して空気流れを供給するものであり、例えば、プロペラファンである。

室外ユニット３は、室外温度センサ３６等の各種センサを備えている。これらのセンサは、図示しない室外制御部を介して制御部７に対して検出値が送信される態様で接続されている。室外温度センサ３６は、外気温度を検出する。

（４）室内ユニット２の構造
室内ユニット２は、各種構成要素を収容する筐体５０を有している。

筐体５０は、略直方体形状を有しており、それぞれ板状である、天面パネル５１、底面パネル５２、前面パネル５３、背面パネル５４、左側面パネル５５、右側面パネル５６等を有している。なお、室内ユニット２の上下左右前後の各方向は、これらのパネルの名称と対応するものとする。

筐体５０は、天面パネル５１において板厚方向に貫通するように形成された吸込口５１ａと、底面パネル５２において板厚方向に貫通するように形成された第１吹出口５２ａと第２吹出口５２ｂを有している。

筐体５０の内部は、可変速圧縮機１１ａ、一定速圧縮機１１ｂ、可変速油分離器１５ａ、一定速油分離器１５ｂ等が配置された機械空間Ｓ１と、制御部７等が配置された制御空間Ｓ２と、室内熱交換器１８、ドレンパン２５、室内ファン２０等が配置された送風空間Ｓ３と、に区画されている。

機械空間Ｓ１は、筐体５０の内部空間のうち、前側の下方であって、左右方向における中心近傍に位置している。機械空間Ｓ１の前側は、筐体５０の前面パネル５３の下方であって左右方向の中央近傍部分によって覆われている。機械空間Ｓ１の底は、筐体５０の底面パネル５２の前側であって左右方向の中心近傍部分によって覆われている。機械空間Ｓ１の他の部分は、機械仕切部５７によって覆われている。

機械仕切部５７は、略板状の部材である、後側機械仕切板５７ａ、左側機械仕切板５７ｂ、右側機械仕切板５７ｃ、上側機械仕切板５７ｄを有している。後側機械仕切板５７ａは、上下左右方向に広がっており、送風空間Ｓ３の左右方向における中央近傍部分と機械空間Ｓ１とを前後方向に仕切っている。左側機械仕切板５７ｂは、後側機械仕切板５７ａの左側端部から前側に広がっており、送風空間Ｓ３の左下前方部分と機械空間Ｓ１とを左右方向に仕切っている。右側機械仕切板５７ｃは、後側機械仕切板５７ａの右側端部から前側に広がっており、送風空間Ｓ３の右下前方部分と機械空間Ｓ１とを左右方向に仕切っている。上側機械仕切板５７ｄは、後側機械仕切板５７ａの上方端部から前側に広がっており、筐体５０内の高さ方向の中心近傍よりも少し高い位置において、機械空間Ｓ１の天面を構成している。

機械空間Ｓ１内のうち底面パネル５２上には、可変速圧縮機１１ａと一定速圧縮機１１ｂが取付台を介して設置固定されている。また、可変速油分離器１５ａは一定速圧縮機１１ｂの上方の空間に位置しており、一定速油分離器１５ｂは可変速圧縮機１１ａの上方の空間に位置している。

制御空間Ｓ２は、筐体５０の内部空間のうち、前側であって、機械空間Ｓ１よりも上方であり、左右方向における全域にわたるように位置している。制御空間Ｓ２の前側は、筐体５０の前面パネル５３の上方部分によって覆われている。制御空間Ｓ２の左側は、筐体５０の左側面パネル５５の上前側部分によって覆われている。制御空間Ｓ２の右側は、筐体５０の右側面パネル５６の上前側部分によって覆われている。制御空間Ｓ２の他の部分は、制御仕切部５８によって覆われている。

制御仕切部５８は、略板状の部材である、後側制御仕切板５８ａ、下側制御仕切板５８ｂ、上側制御仕切板５８ｃを有している。後側制御仕切板５８ａは、上下左右方向に広がっており、送風空間Ｓ３の上方部分と制御空間Ｓ２とを前後方向に仕切っている。下側制御仕切板５８ｂは、後側制御仕切板５８ａの下端から前側に広がっており、制御空間Ｓ２の底面を構成している。上側制御仕切板５８ｃは、後側制御仕切板５８ａの上端から前側に広がっており、制御空間Ｓ２の上面を構成している。

制御空間Ｓ２内には、制御部７が設けられている。具体的には、制御部７は、後側制御仕切板５８ａの前面側に対して取り付けられるようにして固定されている。これにより、室内熱交換器１８等から結露水が飛散したとしても、制御部７が濡れることを避けることができている。また、制御部７は、可変速圧縮機１１ａ、一定速圧縮機１１ｂ、可変速油分離器１５ａ、一定速油分離器１５ｂ等の上方に配置され、これらが前側に偏って集められて配置されていることで、筐体５０内部の送風空間Ｓ３の流路断面積を広く確保することが可能になっている。

送風空間Ｓ３は、筐体５０の内部のうち、上述した機械空間Ｓ１と制御空間Ｓ２以外の残りの空間である。

送風空間Ｓ３の高さ方向中央近傍であって、前後方向の中央近傍には、左右方向に延びたドレンパン２５が配置されている。ドレンパン２５の前側と後側は、下方に向かう空気流れが通過する空間となっている。なお、以下、便宜上、ドレンパン２５よりも上方の空間を上部空間と称し、ドレンパン２５よりも下方の空間を下部空間と称する。

室内熱交換器１８は、送風空間Ｓ３のうちの上部空間に配置されており、下端部分がドレンパン２５上に位置し、側面視でＶ字状となるように配置されている。具体的には、室内熱交換器１８は、ドレンパン２５から前側に向かうにつれて上方に位置するように延びた第１室内熱交換部１８ａと、ドレンパン２５から後側に向かうにつれて上方に位置するように延びた第２室内熱交換部１８ｂと、を有している。

筐体５０の天面パネル５１に設けられた吸込口５１ａには、通過する気流に含まれる塵埃を捕捉するためのエアフィルタ２４が設けられている。

送風空間Ｓ３のうち、ドレンパン２５の下方の下部空間には、室内ファン２０が設けられている。

ファンモータ２３は、機械空間Ｓ１の後側に位置している。このファンモータ２３は、左右両方の方向に向けて回転軸２３ｘが延び出している両軸モータである。

第１室内ファン２１は、ファンモータ２３から左側に向けて延びた回転軸２３ｘに連結されている。第１室内ファン２１は、第１ファンケーシング６０と、第１ファンケーシング６０の内部に設けられた第１羽根車６１と、を有している。第１ファンケーシング６０には、左側に向けて開口した第１左側吸込口６０ａと、右側に向けて開口した第１右側吸込口６０ｂと、が設けられている。また、第１ファンケーシング６０の底部分は、筐体５０の底面パネル５２に設けられた第１吹出口５２ａと重なる部分が上下方向に貫通している。第１羽根車６１は、回転軸方向の両方からの吸い込みを可能とする両吸い込みターボファンである。第１羽根車６１から周方向に吹き出された空気は、第１ファンケーシング６０の底部分に位置する第１吹出口５２ａを介して、床下空間に向けて吹き出される。第１室内ファン２１は、具体的には、筐体５０内の下部空間のうち、第１ファンケーシング６０の左側の空間と、第１ファンケーシング６０と第２ファンケーシング７０の間であって機械空間Ｓ１の後側の空間と、から空気を取り込み、床下空間に送り出す。

第２室内ファン２２は、ファンモータ２３から右側に向けて延びた回転軸２３ｘに連結されている。第２室内ファン２２は、第２ファンケーシング７０と、第２ファンケーシング７０の内部に設けられた第２羽根車７１と、を有している。第２ファンケーシング７０には、右側に向けて開口した第２右側吸込口７０ａが設けられている。また、第２ファンケーシング７０の底部分は、筐体５０の底面パネル５２に設けられた第２吹出口５２ｂと重なる部分が上下方向に貫通している。第２羽根車７１は、回転軸方向の片方からの吸い込みを可能とする片吸い込みターボファンである。第２羽根車７１は、ファンモータ２３から延びた回転軸２３ｘと連結されており、第２右側吸込口７０ａから吸い込まれた空気を周方向に吹き出す。第２羽根車７１から周方向に吹き出された空気は、第２ファンケーシング７０の底部分に位置する第２吹出口５２ｂを介して、床下空間に向けて吹き出される。第２室内ファン２２は、具体的には、筐体５０内の下部空間のうち、第２ファンケーシング７０の右側の空間から空気を取り込み、床下空間に送り出す。

（５）空気調和装置１の制御
以下、停電等により空気調和装置１への電源の供給が停止した後に空気調和装置１を起動する場合と、停電等によらない通常の電源供給開始からの空気調和装置１の起動と、設定温度に達して圧縮機１１が停止するサーモオフ状態となった後に再度圧縮機１１を駆動させるサーモオンを行う場合と、について、図７に示す空気調和装置１の制御フローを参照しつつ説明する。

なお、起動とは、停電等により空気調和装置１に対して電源が供給されていない状態からの圧縮機１１等の起動や、空気調和装置１の電源がＯＦＦされている状態からリモコン等により電源がＯＮとされる場合の起動を意味する。また、サーモオフからサーモオンとなる場合は、空気調和装置１の電源がＯＮされている状態が保たれることで駆動している状態での処理を意味する。

ステップＳ１０では、制御部７は、空気調和装置１を起動させるか否かを判断する。空気調和装置１の起動は、リモコン等から空気調和装置１の電源がＯＮされるか、停電前に駆動中であった空気調和装置１への電源の供給が再開される等により行われ、制御部７において予め定められている。ここで、制御部７が空気調和装置１を起動させると判断した場合には、ステップＳ１１に移行する。なお、この段階において、空気調和装置１が既に起動しており、駆動中の状態である場合には、Ｎｏと判断され、ステップＳ１６に移行する。

ステップＳ１１では、制御部７は、室内膨張弁１７と室外膨張弁３２等の弁開度を調節可能な膨張弁を初期化させる制御を行う。具体的には、起動前の各膨張弁の弁開度の状況が不明であるため、制御部７は、室内膨張弁１７と室外膨張弁３２の弁開度を０として全閉状態とするためのパルス制御を開始する。これにより、制御部７は、室内膨張弁１７と室外膨張弁３２の弁開度の現状を把握し、現状の開度に基づいた開度制御が可能となる。

ステップＳ１２では、制御部７は、ステップＳ１０における起動が、リモコンでの空気調和装置１の電源のＯＮではなく、停電等からの電源の供給の復帰であるか否かを判断する。ここで、制御部７が停電等からの復帰であると判断した場合には、ステップＳ１３に移行し、制御部７が停電等からの復帰ではない起動であると判断した場合には、ステップＳ２２に移行する。

ステップＳ１３では、制御部７は、均圧回路１９の均圧弁１９ａを開けて均圧処理を行う。直前に停電等により空気調和装置１が停止した場合には、圧縮機１１の吸入側と吐出側とに冷媒の圧力差が残っており、圧縮機１１の起動が困難となることがあるが、この均圧弁１９ａを開ける均圧動作により、圧縮機１１の迅速な起動が容易となる。

ここで、可変速圧縮機１１ａについては、均圧弁１９ａを開けることにより、均圧回路１９および低圧側主配管２８を介して、可変速側回路１２ａにおける可変速圧縮機１１ａの吐出側と、可変速側回路１２ａにおける可変速圧縮機１１ａの吸入側と、が連通した状態となる。これにより、可変速圧縮機１１ａの前後における冷媒圧力が均圧化される。また、一定速圧縮機１１ｂについては、可変速側回路１２ａにおける可変速圧縮機１１ａの吸入側の部分および一定速バイパス回路１３ｂを介して、一定速側回路１２ｂにおける一定速圧縮機１１ｂの吐出側と、一定速側回路１２ｂにおける一定速圧縮機１１ｂの吸入側と、が連通した状態となる。このため、一定速圧縮機１１ｂの前後における冷媒圧力が均圧化される。なお、一定速圧縮機１１ｂの均圧化については、キャピラリーチューブ１４ｂを介する分だけ、可変速圧縮機１１ａの均圧化よりも僅かに遅れることになる。なお、均圧処理は、所定時間経過により自動的に終了し、制御部７は、均圧弁１９ａを閉じる。

ステップＳ１４では、制御部７は、電算機室の室内の空調負荷である室内負荷を判断する。具体的には、制御部７は、室内ファン２０を起動させて、筐体５０内に電算機室内の空気を取り込むことで、室内温度センサ４３に現状の電算機室内の気温を検出させる。これにより、制御部７は、室内負荷を把握する。

ステップＳ１５では、制御部７は、ステップＳ１６において把握した電算機室内の気温が、設定温度よりも所定値以上高い場合には、室内負荷が所定負荷を超えていると判断し、ステップＳ１７に移行する。なお、室内負荷が所定負荷を超えていないと判断された場合には、ステップＳ２２に移行する。

ステップＳ１６では、制御部７は、空気調和装置１をサーモオンの状態にするか否かを判断する。ここでは、空気調和装置１は既に駆動状態となっているが、電算機室の気温が低下したことで圧縮機１１は停止した状態になっており、電算機室内の気温が上昇したことで、再度、圧縮機１１を起動させる必要があるか否かを判断する。具体的には、制御部７は、室内温度センサ４３の検知温度が設定温度よりも所定値以上高くなっている場合に、空気調和装置１をサーモオンの状態にすると判断する。空気調和装置１をサーモオンの状態にすると判断された場合には、ステップＳ２２に移行する。空気調和装置１をサーモオンの状態にしないと判断された場合には、ステップ１０に戻る。

ステップＳ１７では、制御部７は、ステップＳ２０に至るまでの復帰時起動制御モードの実行を開始する。ここでは、可変速圧縮機１１ａを起動させる。なお、ここで、制御部７は、室外膨張弁３２は全開状態とし、室内膨張弁１７は、室内熱交換器１８の出口を流れる冷媒の過熱度が所定の過熱度目標値となるようにする制御を開始する。また、制御部７は、室外温度センサ３６の検知温度に基づいて室外ファン３７の風量を制御し、室内ファン２０については所定の最大風量となるように制御する。

ステップＳ１８では、制御部７は、可変速圧縮機１１ａの回転数が最低回転数に達しているか否かを判断する。可変速圧縮機１１ａの回転数が最低回転数に達していると判断した場合にはステップＳ１９に移行する。

ステップＳ１９では、制御部７は、一定速圧縮機１１ｂを起動させる。ここでは、可変速圧縮機１１ａの回転数を最低回転数に維持しながら、または、可変速圧縮機１１ａの回転数を最低回転数よりも高い回転数に上げながら、一定速圧縮機１１ｂを起動させる。

ステップＳ２０では、制御部７は、一定速圧縮機１１ｂが駆動している状態を維持しつつ、可変速圧縮機１１ａの回転数を室内負荷に応じて制御する。具体的には、室内温度センサ４３の検知温度と設定温度との乖離が大きいほど可変速圧縮機１１ａの回転数が大きくなるように制御する。ここでは、室内負荷を迅速に処理する観点から、可変速圧縮機１１ａの回転数を最大回転数に制御することが好ましい。

ステップＳ２１では、制御部７は、空気調和装置１をサーモオフの状態とするか否かを判断する。具体的には、圧縮機１１を駆動させることにより、設定温度まで電算機室の気温を低下させることができた状態では、制御部７は、空気調和装置１をサーモオフの状態にすると判断し、ステップＳ２８に移行する。なお、空気調和装置１をサーモオフの状態にすると判断しない場合には、ステップＳ２０に戻り、処理を繰り返す。

ステップＳ２２では、制御部７は、ステップＳ２６に至るまでの通常時起動制御モードの実行を開始する。ここでは、可変速圧縮機１１ａを起動させる。なお、制御部７は、室外膨張弁３２は全開状態とし、室内膨張弁１７は、室内熱交換器１８の出口を流れる冷媒の過熱度が所定の過熱度目標値となるようにする制御を開始する。また、制御部７は、室外温度センサ３６の検知温度に基づいて室外ファン３７の風量を制御し、室内ファン２０については所定の設定風量となるように制御する。

ステップＳ２３では、制御部７は、可変速圧縮機１１ａの回転数が最大回転数に達しているか否かを判断する。可変速圧縮機１１ａの回転数が最大回転数に達していると判断した場合にはステップＳ２４に移行する。

ステップＳ２４では、制御部７は、可変速圧縮機１１ａの回転数を一度下げる制御を行う。具体的には、制御部７は、可変速圧縮機１１ａの回転数を、一定速圧縮機１１ｂの容量分だけ低下させる制御を行う。これにより、後続のステップＳ２５において一定速圧縮機１１ｂを起動させたとしても、冷媒回路１０の冷媒の状態の変化を小さく抑え、空気調和装置１の信頼性を高めることができ、冷媒回路１０における冷媒の高圧圧力が過度に上昇することを抑制することができる。

ステップＳ２５では、制御部７は、一定速圧縮機１１ｂを起動させる。ここでは、可変速圧縮機１１ａの回転数を維持しながら、または、可変速圧縮機１１ａの回転数を上げながら、一定速圧縮機１１ｂを起動させる。

ステップＳ２６では、制御部７は、一定速圧縮機１１ｂが駆動している状態を維持しつつ、可変速圧縮機１１ａの回転数を室内負荷に応じて制御する。具体的には、室内温度センサ４３の検知温度と設定温度との乖離が大きいほど可変速圧縮機１１ａの回転数が大きくなるように制御する。

ステップＳ２７では、制御部７は、空気調和装置１をサーモオフの状態とするか否かを判断する。具体的には、圧縮機１１を駆動させることにより、設定温度まで電算機室の気温を低下させることができた状態では、制御部７は、空気調和装置１をサーモオフの状態にすると判断し、ステップＳ２８に移行する。なお、空気調和装置１をサーモオフの状態にすると判断しない場合には、ステップＳ２６に戻り、処理を繰り返す。

ステップＳ２８では、制御部７は、圧縮機１１を停止させ、ステップＳ１０に戻る。

（６）実施形態の特徴
本実施形態の空気調和装置１によれば、停電等から電源が復帰した際において、電算機室の温度が上昇しており、室内負荷が大きくなっている場合には、復帰時起動制御モードを実行することで、可変速圧縮機１１ａを先に起動させ、可変速圧縮機１１ａの回転数が最大回転数に達していない状態または最大回転数の半分等に達していない状態である最低回転数の状態で、一定速圧縮機１１ｂを起動させる。これにより、圧縮機１１としての能力をより迅速に発揮させることが可能となり、通常時起動制御モードにより起動する場合と比較して電算機室内の空調環境をより迅速に改善させることができる。

なお、復帰時起動制御モードでは、可変速圧縮機１１ａの回転数が最低回転数よりも高い回転数に達する前の段階で一定速圧縮機１１ｂを起動させることができるため、能力をより迅速に高めることができ、電算機室内の空調環境をさらに早期に改善できる。

また、空気調和装置１は、このような制御を、電源が復帰した場合であっても、室内負荷の高い場合に限って行う。これにより、不必要に頻繁に復帰時起動制御モードが実行されることを避けることができる。

また、可変速圧縮機１１ａは、一定速圧縮機１１ｂが起動した後は、室内温度センサ４３の検知温度に応じて回転数が制御されるため、室内負荷を処理するのに必要十分な消費電力に抑えることが可能になる。

ここで、一定速圧縮機１１ｂの容量は、可変速圧縮機１１ａの容量の３０％以上５０％以下とされているため、一定速圧縮機１１ｂを起動することに伴う冷媒回路１０の冷媒の状態の急激な変動を小さく抑えることが可能になる。

さらに、可変速圧縮機１１ａを起動する前には、可変速圧縮機１１ａの吸入側と吐出側の冷媒圧力を均圧化させる均圧処理が行われている。これにより、可変速圧縮機１１ａの起動をよりスムーズに行うことが可能になる。特に、電源供給が途絶えて停止した空気調和装置１については、可変速圧縮機１１ａの吸入側と吐出側との冷媒の圧力差を把握することは困難となるが、可変速圧縮機１１ａの起動前に均圧処理を行うことで、差圧が不明であっても可変速圧縮機１１ａの信頼性を確保することができる。

本実施形態の空気調和装置１では、復帰時起動制御モードを実行する際に、室内ファン２０の風量を最大風量となるように制御している。これにより、停電等により電源が供給されず、空気調和装置１が駆動しないことでコンピュータからの発熱により電算機室の温度が上昇している場合においても、電源復帰後は、より迅速に電算機室の温度を下げることが可能になる。

（７）他の実施形態
（７－１）他の実施形態Ａ
上記実施形態では、復帰時起動制御モードを実行する場合に、可変速圧縮機１１ａがまず最低回転数となるように制御され、その後に、一定速圧縮機１１ｂを起動させる場合を例に挙げて説明した。

これに対して、復帰時起動制御モードを実行する場合の最初の可変速圧縮機１１ａの制御回転数としては、最低回転数に限定されるものではない。例えば、制御部７は、さらに一定速圧縮機１１ｂが起動したとしても冷媒回路１０における高圧圧力保護機能が作用しない程度の回転数として予め定められた所定初期目標回転数となるように可変速圧縮機１１ａを制御してもよい。

（７－２）他の実施形態Ｂ
上記実施形態では、停電等の状態から復帰した際の起動時に均圧回路１９の均圧弁１９ａを開ける場合を例に挙げて説明した。

これに対して、均圧処理は、上記場合に限られるものではない。

空気調和装置１が停止状態である場合に外気温が低下すると、比較的大量の冷媒が室外熱交換器３１内に存在しがちになる。このような状態から空気調和装置１を起動させる場合には、冷媒回路１０の低圧圧力が過度に低下するおそれがある。すなわち、比較的大量の冷媒が室外熱交換器３１内に存在している状態から圧縮機１１を起動させると、室外熱交換器３１から圧縮機１１の吸入側までの経路が長いことから、圧縮機１１の吸入側に十分な冷媒が達するまでに時間を要し、冷媒回路１０における低圧が下がり気味になることがある。このような場合に、圧縮機１１の回転数を上げていくと、低圧センサ４１の検知圧力が所定の低圧保護圧力以下となり、圧縮機１１が停止してしまうおそれがある。

したがって、室外温度センサ３６の検知温度が所定値以下であるような低外気温時に空気調和装置１を起動させる場合には、制御部７が、均圧回路１９の均圧弁１９ａを開ける制御を行うことで、低圧圧力の過度の低下を防ぐようにしてもよい。具体的には、低圧センサ４１の検知圧力が所定の低圧保護圧力よりも少し高い圧力以下となった場合に、制御部７が均圧回路１９の均圧弁１９ａを開けるように制御してもよい。これにより、可変速圧縮機１１ａの吐出側と圧縮機１１の吸入側とが連通するため、低圧圧力の下がりすぎを抑制することができる。そして、このような状態で圧縮機１１を運転させる間に、圧縮機１１の吸入側に十分な冷媒を到達させることが可能になる。なお、均圧弁１９ａを閉じるタイミングとしては、特に限定されないが、例えば、予め定めた所定時間が経過した場合等とすることができる。

以上、本開示の実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載された本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。

１ 空気調和装置（電算機室用空気調和装置）
２ 室内ユニット
３ 室外ユニット
７ 制御部
１０ 冷媒回路
１１ 圧縮機（圧縮部）
１１ａ 可変速圧縮機
１１ｂ 一定速圧縮機
１７ 室内膨張弁（膨張機構）
１８ 室内熱交換器
１９ 均圧回路（バイパス回路）
１９ａ 均圧弁（バイパス弁）
２０ 室内ファン
２１ 第１室内ファン
２２ 第２室内ファン
２３ ファンモータ
３１ 室外熱交換器
３２ 室外膨張弁（膨張機構）
３６ 室外温度センサ
３７ 室外ファン
４１ 低圧センサ
４２ 高圧センサ
４３ 室内温度センサ
５０ 筐体
５１ａ 吸込口
５２ａ 第１吹出口
５２ｂ 第２吹出口
Ｓ１ 機械空間
Ｓ２ 制御空間
Ｓ３ 送風空間

特開２０１１－１６３７０１号公報

Claims (7)

1. 電算機室に設置されて用いられる電算機室用空気調和装置（１）であって、
   可変速圧縮機（１１ａ）と、
   一定速圧縮機（１１ｂ）と、
   前記可変速圧縮機および前記一定速圧縮機の制御を行う制御部（７）と、
   を備え、
   前記制御部は、電源が復帰したことを含む所定条件を満たした場合に、前記可変速圧縮機を起動させて回転数を最低回転数に維持しながら、または、前記可変速圧縮機の回転数を最低回転数よりも高い回転数に上げながら前記可変速圧縮機の回転数が所定回転数に達する前の段階で、前記一定速圧縮機を起動させる復帰時起動制御モードを有する、
   電算機室用空気調和装置。
2. 前記制御部は、前記可変速圧縮機を起動させ、前記可変速圧縮機の回転数が前記所定回転数を超えた状態で、前記一定速圧縮機を起動させる通常時起動制御モードを有する、
   請求項１に記載の電算機室用空気調和装置。
3. 室内温度センサ（４３）をさらに備え、
   前記制御部は、前記電源が復帰した場合に前記室内温度センサの検出値に基づいて室内負荷を求め、前記室内負荷が所定負荷を超える場合には前記復帰時起動制御モードを実行し、前記室内負荷が前記所定負荷を超えない場合には前記通常時起動制御モードを実行する、
   請求項１または２に記載の電算機室用空気調和装置。
4. 前記復帰時起動制御モードでは、前記制御部は、前記一定速圧縮機を起動させた後、前記可変速圧縮機の回転数を、前記室内温度センサの検出値に基づいて制御する、
   請求項３に記載の電算機室用空気調和装置。
5. 前記一定速圧縮機の容量は、前記可変速圧縮機の容量の３０％以上５０％以下である、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の電算機室用空気調和装置。
6. 前記可変速圧縮機の吸入側と吐出側とを接続するバイパス回路（１９）と、
   前記バイパス回路の途中に設けられたバイパス弁（１９ａ）と、
   をさらに備え、
   前記復帰時起動制御モードでは、前記制御部は、前記可変速圧縮機を起動する前に前記バイパス弁を開ける、
   請求項１から５のいずれか１項に記載の電算機室用空気調和装置。
7. 前記可変速圧縮機および前記一定速圧縮機を含む圧縮部（１１）と、室外熱交換器（３１）と、膨張機構（１７、３２）と、室内熱交換器（１８）と、を有して構成される冷媒回路（１０）と、
   前記室外熱交換器に空気流れを供給する室外ファン（３７）と、
   前記室内熱交換器に空気流れを供給する室内ファン（２０）と、
   室外温度センサ（３６）と、
   を備え、
   前記復帰時起動制御モードでは、前記制御部は、前記室内ファンを所定風量以上となるように制御しつつ、前記室外ファンを前記室外温度センサの検知値に基づいて制御する、
   請求項１から６のいずれか１項に記載の電算機室用空気調和装置。

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