JP6001376B2 - 空調システム - Google Patents

Description

本発明は、冷却用の外気を導入するファンを備えた空冷チラーが設けられた空調システムに関する。

データセンタにはＩＴ（情報技術）装置やＩＣＴ（情報通信技術）装置を構成する多数のサーバやコンピュータなどの電子機器がフロア内に配置されており、これらの電子機器から発生する大量の熱を処理する空調システムが用いられている。

この空調システムとしては、フロア内に配置されるＡＨＵ（エアハンドリングユニット）と、フロア外（例えばデータセンタの外）に配置される空冷チラーと、が設けられたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。ＡＨＵは、電子機器で発生した熱により温度が高くなったフロア内の空気を、空冷チラーから供給された冷水を用いて冷却するものである。冷却されて温度が低くなった空気は、電子機器から発生した熱を奪い電子機器を冷却している。その一方で、フロア内の空気から熱を吸収して温度が高くなった冷水は空冷チラーによって冷却され、再びＡＨＵに供給される。空冷チラーでは冷水が吸収した熱が外気に放出されている。

特開２０１２−０７８０５６号公報

上述の空調システムでは、空冷チラーから送り出される冷水の温度を所定の一定温度に保つ制御が行われている。その一方で、空冷チラーには冷水を冷却する冷凍機が備えられ、冷凍機には気体の冷媒を圧縮して高圧にする圧縮機と、圧縮された気体冷媒を凝縮させる凝縮器と、凝縮された液体冷媒を膨張させて減圧させる膨張弁と、減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器とが設けられている。

蒸発器ではＡＨＵから戻ってきた冷水から熱を奪うことで冷媒が蒸発している。そのため、冷水は蒸発器において所定の一定温度にまで冷却される。さらに冷凍機には、外気を凝縮器に向かって送風するファンが設けられている。凝縮器では、熱を外気に放出することにより冷媒が凝縮されている。

ところで、電子機器から発生する熱が増加したり、外気の温度が高くなったりすることにより、空調システムに対する熱負荷が高まることがある。この場合、凝縮器において冷媒から外気に放出される熱量を増加させたり、確保したりするためにファンの回転数を増加させる制御が行われる。

ファンの回転数が増加すると、ファンが発する騒音も大きくなるという問題があった。特に、データセンタは都市部に設けられることが多いため、データセンタの外（屋上など）に設置される空冷チラーのファンが発する騒音による苦情が寄せられやすいという問題があった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、空冷チラーのファンから発生する騒音を抑制することができる空調システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の空調システムは、屋外に設置されて所定温度の冷水を供給する熱源と、室内に設置されて供給された前記冷水を用いて室内気を冷却する空調機と、前記冷水を前記熱源および前記空調機の間で循環させる冷水ポンプ部と、が設けられ、熱源には、気体冷媒を圧縮して高圧にする圧縮機と、高圧の前記気体冷媒の熱を屋外気に放出させることにより前記気体冷媒を凝縮させて液冷媒とする凝縮器と、高圧の前記液冷媒を膨張させて低圧にする膨張弁と、前記冷水から熱を奪い低圧の前記液冷媒を蒸発させる蒸発器と、前記凝縮器に前記屋外気を通風させるファン部と、前記凝縮器に水を散水する散水装置と、少なくともが備えられた空調システムであって、前記ファン部によって前記凝縮器に通風される前記屋外気の温度を測定する温度センサと、前記ファン部から発生する騒音に関する情報を取得する騒音情報取得部と、前記少なくとも前記冷水が前記所定温度を保つように前記圧縮機、前記ファン、および、前記冷水ポンプ部を制御する制御部と、が更に設けられ、前記制御部は、前記騒音に関する情報の値が所定の開始閾値以上か否かを判定する開始判定処理と、前記騒音に関する情報の値が前記所定の閾値以上であると判定した場合には、前記温度センサにより取得された前記屋外気の温度を記録する記録処理と、前記散水装置から前記凝縮器に水を散水させる制御を実行する散水処理と、該散水処理を実行している際に前記温度センサにより取得された散水開始後の前記屋外気の温度が、記録された前記屋外気の温度に基づく停止温度以下であるか否かを判定する停止判定処理と、前記屋外気の温度が前記停止温度以下であると判定された場合には、前記散水処理を停止させる制御を実行する散水停止処理と、を行うことを特徴とする。

本発明の空調システムによれば、熱源のファン部から発生する騒音に関する情報の値が開始閾値以上と判定された場合に、凝縮器に散水を行うことで凝縮器における冷媒の凝縮能力が上がり、圧縮機の吐出側圧力（高圧圧力）や、吐出側温度が低下する。これに伴い凝縮器における温度も低下するため、ファン部によって凝縮器に通風させる屋外気の必要流量が低下し、ファンの駆動量も減少してファン部から発生する騒音が低下する。

さらに、散水処理を行っている際に、屋外気の温度が停止温度以下になると、散水処理が停止されるため、散水処理が必要以上に行われることが抑制され、空調システムのランニングコスト削減を図ることができる。つまり、屋外気の温度が停止温度以下に下がることで、凝縮器における冷媒の凝縮能力が上がる。すると、散水処理を行わなくてもファン部から発生する騒音を抑制することができる。このような場合には、散水処理を停止してランニングコストの削減が行われる。

また、停止判定処理における散水開始後の屋外気の温度には、散水直後の屋外気の温度も含まれる。温度センサが凝縮器の後段（屋外気の流れにおける後流側）に設置されている場合には、温度センサにより測定される屋外気の温度は散水直後に低下する。この外気温度の低下は、散水された水が気化する際に凝縮器から熱を吸収するために発生する。散水された水が存在する間は、当該水の気化によって凝縮器における冷媒の凝縮能力が上がることから、散水処理を行わなくてもファン部のファン周波数を抑えることができる。その結果、散水する期間を短縮してランニングコストの削減が可能となる。

上記発明において前記制御部には、前記開始閾値として少なくとも２つの異なる値が予め記憶され、前記制御部は、時間帯に応じて前記開始閾値の値が持ち替えて前記開始判定処理を行うことが好ましい。

このように時間帯に応じて開始閾値を異なる値で持ち替えて開始判定処理を行うことで、騒音をより効果的に抑制することができる。例えば、より騒音の抑制が求められる深夜の時間帯では、昼間の時間帯よりも用いる開始閾値を低くすることで、騒音をより抑制しやすくなる。その一方で、昼間の時間帯では開始閾値を高くすることで、散水処理が実行される回数や期間の増加を抑制し、ランニングコストの増加を抑制することができる。

上記発明において前記停止温度は、前記記録処理において記録された前記屋外気の温度から予め定められた温度だけ引いた値であることが好ましい。
このように散水処理を開始した時の屋外気の温度と、停止温度との間に差を設けることで、短い時間で散水処理の開始と停止を繰り返すハンチングの発生を抑制できる。

上記発明において前記制御部は、前記停止判定処理として、さらに、前記騒音に関する情報の値が、前記開始閾値よりも値が小さな所定の停止閾値以下であるか否かを判定し、前記屋外気の温度が前記停止温度以下であると判定された場合、または、前記騒音に関する情報の値が前記停止閾値以下と判定された場合には、前記散水停止処理を行うことが好ましい。

このように騒音に関する情報の値が停止閾値以下になったと判定された場合に、散水処理を停止する制御を行うことにより、空調システムのランニングコスト削減を図りやすくなる。つまり、散水処理を行ったことにより、ファン部から発生する騒音が大きく低下し、散水処理を停止しても騒音に関する情報の値が開始閾値まで上昇しないと予想される状況では、散水処理を停止する制御を行う。これにより散水処理を行う期間を短くすることができ、ランニングコスト削減を図ることができる。

上記発明において前記騒音情報取得部は、前記騒音に関する情報として前記ファン部におけるファンの回転周波数を取得することが好ましい。
このようにファンの回転数を騒音に関する情報として取得することにより、騒音そのものを測定する場合と比較して容易に取得することができる。つまり、ファン部が発生する騒音そのものを測定する場合、他の機器から発生する騒音も同時に測定するおそれがあり、騒音の大きさを正確に測定することが困難であった。これに対して、ファンの回転数は取得する際にノイズが混入しにくく、正確な値を取得しやすい。さらに、ファンの回転数はファン部から発生する騒音の大きさとの関係性が深く、騒音そのものを測定する最寄り正確に測定することが可能である。

上記発明においては、前記空調機に前記冷水を供給する前記熱源が複数設けられるとともに、複数の前記熱源のそれぞれに前記冷水ポンプ部が設けられ、前記制御部には、個々の前記熱源において供給する前記冷水の温度が前記所定温度を保つ制御を行う個別制御部と、前記室内機からの要求に応じて複数の前記熱源から供給される前記冷水の合計流量の制御を行う統合制御部と、が設けられ、前記統合制御部は、前記ファンの回転周波数が第１閾値以上の前記熱源が存在するか否かを判定する第１判定処理と、前記ファンの回転周波数が前記第１閾値以上の前記熱源が存在すると判定した場合には、前記ファンの回転周波数が、前記第１閾値よりも値が小さな第２閾値以下である前記熱源が存在するか否かを判定する第２判定処理と、該第２判定処理において、前記ファンの回転周波数が前記第２閾値以下の前記熱源が存在すると判定した場合には、複数の前記熱源の中から最も前記ファンの回転周波数が低い前記熱源について、前記冷水ポンプ部から送り出される前記冷水の流量を増やす制御を実行する流量増処理と、前記ファンの回転周波数が前記第１閾値以上の前記熱源における前記冷水ポンプ部から送り出される前記冷水の流量を減らす制御を実行する流量減処理と、を行い、前記第２判定処理において、前記ファンの回転周波数が前記第２閾値以下の前記熱源が存在しないと判定した場合には、前記ファンの回転周波数が前記第１閾値以上と判定された前記熱源に対して、前記記録処理、前記散水開始処理、前記停止判定処理、および、前記散水停止処理を行うことが好ましい。

このようにファンの回転周波数が第１閾値以上となる熱源が存在しても、ファンの回転周波数が第２閾値以下の熱源が存在する場合には、直ちに散水処理を行わずに、最もファンの回転周波数が低い熱源の冷水流量を増やす流量増処理を行い、ファンの回転周波数が第１閾値以上である熱源の冷水流量を減らす流量減処理を行うことで、ランニングコスト削減を図ることができる。

ファンの回転周波数が第１閾値以上である熱源の冷水流量を減らすと、当該熱源において冷却する単位時間当たりの冷水量が減少するため、当該熱源の熱負荷が減少する。すると凝縮器において屋外気に放出する熱量も減少するため、ファンの回転周波数を低下することができ、騒音の発生を抑制することができる。その一方で、ファンの回転周波数が最も低い熱源におけるファンの回転周波数は増加して騒音が増加するが、増加以前のファンの回転周波数が低く騒音が小さいため、増加後の騒音も許容範囲内となる。

さらに、ファンの回転周波数が第２閾値以下の熱源が存在しなくなった場合であっても、ファンの回転周波数が第１閾値以上となる熱源に対して上述の散水処理を行うため、ファン部から発生する騒音を低下させることができる。

上記発明において複数の前記熱源の少なくとも一部には、前記ファン部から前記熱源の外部への前記騒音の伝播を抑制する消音部が設けられ、前記統合制御部は、前記第１判定処理を行う際に、前記消音部が設けられた前記熱源に対する前記第１閾値は、前記消音部が設けられていない前記熱源に対する前記第１閾値よりも大きな値とすることが好ましい。

このように消音部が設けられた熱源については、第１判定処理を行う際に、消音部が設けられていない熱源と比較して第１閾値の値を大きくすることにより、空調システムのランニングコスト削減を図ることができる。つまり、消音部が設けられた熱源は、ファンの回転周波数が高くファン部から発生する騒音が大きくても消音部によって騒音が小さくなる。そのため、消音部が設けられた熱源に対しては、第１閾値の値を大きくすることにより、散水処理が行われる期間を短くし、空調システムのランニングコストを削減することができる。

上記発明において複数の前記熱源は互いに隣接した群を形成するように配置され、前記統合制御部は、前記第１判定処理を行う際に、前記群の内部に配置された前記熱源に対する前記第１閾値は、前記群の外周に配置された前記熱源に対する前記第１閾値よりも大きな値とすることが好ましい。

このように複数の熱源からなる群の内部に配置された熱源については、第１判定処理を行う際に、群の外周に配置された熱源と比較して第１閾値の値を大きくすることにより、空調システムのランニングコスト削減を図ることができる。つまり、群の内部に配置された熱源は、ファンの回転周波数が高くファン部から発生する騒音が大きくても群の外周に配置された熱源等によって騒音の伝播が遮られる。そのため、群の内部に配置された熱源に対しては、第１閾値の値を大きくすることにより、散水処理が行われる期間を短くし、空調システムのランニングコストを削減することができる。

上記発明において前記騒音情報取得部は、前記ファン部から発生する騒音を測定する騒音測定部であり、前記制御部は、前記開始判定処理において前記騒音測定部により測定された騒音の大きさが前記開始閾値以上か否かを判定することが好ましい。

このようにファン部から発生する騒音を直接測定し、測定した結果に基づいて制御を行うことにより、ファンの回転周波数に基づいて騒音の大きさを推定する場合と比較して、ファン部から発生する騒音の大きさを把握しやすくなる。

上記発明において前記制御部は、前記開始判定処理において、前記ファン部から発生する騒音に関連する所定周波数についての音の大きさに基づいて判定を行うことが好ましい。

このようにファン部から発生する騒音に関連する周波数についての音の大きさに基づくことにより、ファン部以外から発生する騒音の影響を除去しやすくなり、ファン部から発生する騒音を抑制しやすくなる。

上記発明において前記騒音測定部は、前記熱源が配置される敷地の境界であって、前記熱源が配置される領域の中心から最も近い敷地境界に配置されていることが好ましい。
このように騒音測定部を配置する位置を、熱源が配置される領域の中心から最も近い敷地境界とすることにより、騒音が敷地外に与える影響を抑制しやすくなる。

本発明の空調システムによれば、熱源のファン部から発生する騒音に関する情報の値が開始閾値以上と判定された場合に、凝縮器に散水を行うことでファン部によって凝縮器に通風させる屋外気の必要流量を低下させることができる。その結果、空冷チラーのファン部のファン周波数を減少させて騒音の発生を抑制することができるという効果を奏する。

本発明の第１の実施形態に係る空調システムの概略構成を説明する模式図である。 図１のチラー制御部に関連する構成を説明するブロック図である。 図１のファン部における騒音の低減制御を説明するフローチャートである。 本発明の第１の実施形態の第１変形例に係る空調システムにおける騒音の低減制御を説明するフローチャートである。 本発明の第１の実施形態の第２変形例に係る空調システムのチラー制御部に関連する構成を説明するブロック図である。 図５の騒音計の配置位置を説明する模式図である。 図５のファン部における騒音の低減制御を説明するフローチャートである。 本発明の第２の実施形態に係る空調システムの概略構成を説明する模式図である。 図８のチラー制御部に関連する構成を説明するブロック図である。 図８のファン部における騒音の低減制御を説明するフローチャートである。

〔第１の実施形態〕
以下、本発明の第１の実施形態に係る空調システムついて図１から図３を参照しながら説明する。本実施形態の空調システム１はデータセンタの空調に用いられるものであり、データセンタのフロアに設置されたサーバやコンピュータ（以下、「サーバ等」と表記する。）から発生する大量の熱を処理するものである。

空調システム１には、図１に示すように、フロアに設置される１つ以上のエアハンドリングユニット（空調機）１０（以下、「ＡＨＵ１０」と表記する。）と、データセンタの屋外に設置される１つの空冷チラー（熱源）２０と、ＡＨＵ１０および空冷チラー２０の間を冷水が循環可能に接続する冷水配管３１と、から主に構成されている。なお、図１では理解を容易にするために１つのＡＨＵ１０のみを示している。

ＡＨＵ１０は、空冷チラー２０から供給される冷水を用いて、サーバ等の熱によって温度が高くなったフロアの室内気を冷却するものである。ＡＨＵ１０には、熱交換器であるコイル１１と、ＡＨＵファン１２と、が主に設けられている。コイル１１は、冷水配管３１を介して空冷チラー２０から供給された所定温度（例えば７℃）の冷水が内部を流通可能とされ、ＡＨＵファン１２によって送風された室内気が外部を流通するように構成されている。またコイル１１は、熱交換効率を高めるために、冷水と接触する表面積や、室内気と接触する表面積が増える形状に形成されている。

空冷チラー２０は、ＡＨＵ１０において室内気の熱を吸収して温度が高くなった（例えば１２℃）冷水を冷却し、所定温度の冷水として再びＡＨＵ１０に送り出すものである。空冷チラー２０には、圧縮機２１と、凝縮器２２と、膨張弁２３と、蒸発器２４と、ファン部２５と、冷水ポンプ部２６と、温度センサ２７と、散水装置２８と、チラー制御部（制御部）２９と、が主に設けられている。

圧縮機２１は、凝縮器２２、膨張弁２３および蒸発器２４とともに冷凍回路を構成するものである。圧縮機２１は、蒸発器２４から気体冷媒を吸入して圧縮し、高温高圧の気体冷媒を凝縮器２２に吐出するものである。本実施形態では圧縮機２１の動力源としてチラー制御部２９によって回転数の制御が可能な圧縮用電動機が用いられている例に適用して説明する。なお、圧縮機２１の形式としてはスクロール形式やロータリ形式などの公知の形式を用いることができる。

凝縮器２２は、圧縮機２１から吐出された気体冷媒から熱を奪い、凝縮させて液冷媒とするものである。言い換えると凝縮器２２は、ファン部２５によって通風された屋外気と気体冷媒との間で熱交換を行わせる熱交換器である。凝縮器２２で凝縮した高圧の液冷媒は膨張弁２３に向かって流出する。

膨張弁２３は、凝縮器２２から流入した高圧の液冷媒を断熱膨張させて、低圧の冷媒とするものである。膨張弁２３を通過した冷媒は液冷媒と気体冷媒とが混合した気液二相状態となっている。本実施形態では、弁の開度がチラー制御部２９によって制御可能な膨張弁２３である例に適用して説明する。

蒸発器２４は、膨張弁２３を通過した冷媒（主に液冷媒）に冷水の熱を吸収させ、蒸発させて気体冷媒とするものである。言い換えると蒸発器２４は、ＡＨＵ１０から戻ってきた冷水と、液冷媒との間で熱交換を行わせる熱交換器である。蒸発器２４で気体となった冷媒は圧縮機２１に吸入されて再び上述のサイクルを繰り返す。なお、凝縮器２２や蒸発器２４の形式としてはコイル式やフィンチューブ式などの公知の形式を用いることができ、特に形式を限定するものではない。

ファン部２５は凝縮器２２の近傍に配置されるものであり、屋外気を空冷チラー２０の内部に導き、凝縮器２２の周囲を流通させるものである。ファン部２５は、ファン用電動機２５ｂによって回転駆動される複数の羽根２５ａが主に設けられている。ファン用電動機２５ｂは、図２に示すように、ファン用電動機２５ｂに電力を供給するファン駆動部２５ｃによって回転周波数が制御され、ファン駆動部２５ｃはチラー制御部２９によって制御されている。

冷水ポンプ部２６は、図１に示すように、空冷チラー２０からＡＨＵ１０に向かって冷水を送り出すものであり、冷水配管３１内で冷水を循環させるものである。冷水ポンプ部２６には、ポンプを駆動するポンプ用電動機（図示せず）が設けられており、ポンプ用電動機はチラー制御部２９によって回転数が制御されるものである。本実施形態では空冷チラー２０に冷水ポンプ部２６が設けられている例に適用して説明するが、空冷チラー２０から冷水ポンプ部２６が離れて設けられていてもよく、特に限定するものではない。

温度センサ２７は、空冷チラー２０における屋外気を吸い込む開口の近傍に配置されるものであり、凝縮器２２において冷媒の熱を吸収する前の屋外気の温度を測定するセンサである。温度センサ２７の出力は、チラー制御部２９に入力されるようになっている。温度センサ２７としては熱電対やサーミスタなどの公知のセンサを用いることができる。

散水装置２８は凝縮器２２に対して水を散水するものであり、散水の開始および停止はチラー制御部２９によって制御されるものである。散水装置２８によって散水された水は凝縮器２２の外表面に付着し、凝縮器２２内の気体冷媒の熱を吸収して蒸発する。つまり、散水装置２８によって散水を行うことにより、散水を行わない場合と比較して、凝縮器２２における凝縮能力を高めることができる。

チラー制御部２９は、ＣＰＵ（中央演算処理ユニット）、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インタフェース等を有するマイクロコンピュータである。ＲＯＭ等に記憶されている制御プログラムは、ＣＰＵを判定部２９ａとして機能させるものであり、ＲＯＭ等を記憶部２９ｂとして機能させるものである。

チラー制御部２９は、空冷チラー２０から送り出される冷水の温度が予め定められた所定温度（例えば７℃）に保たれるように圧縮機２１や、膨張弁２３や、ファン部２５などを制御する能力制御を行うものである。なお、能力制御の方法としては、公知の制御方法を用いることができ、具体的な制御方法を限定するものではない。さらに、１つ以上のＡＨＵ１０から要求される冷水流量に応じて冷水ポンプ部２６から送り出される冷水流量を制御するものでもある。

次に、本実施形態の特徴であるファン部２５から発生する騒音を低減させるチラー制御部２９の制御について図３のフローチャート等を参照しながら説明する。なお、ここで説明する騒音の低減制御は、上述の能力制御や冷水流量制御と独立してかつ並列に行われる制御である。

空調システム１の運転が開始されると、チラー制御部２９はファン部２５の回転周波数（以下、「ファン周波数」と表記する。）の取得を開始する。具体的には、ファン用電動機２５ｂを駆動制御するファン駆動部２５ｃから出力されるファン周波数を示す信号を取得する。

そして、チラー制御部２９の判定部２９ａは、取得したファン周波数が記憶部２９ｂに予め記憶された閾値（開始閾値）以上であるか否かを判定する処理を実行する（Ｓ１１：開始判定処理）。ファン周波数が閾値未満であるであると判定された場合（ＮＯの場合）には、チラー制御部２９は再びファン周波数を取得する処理を行い、Ｓ１１の判定処理を繰り返し実行する。

その一方で、ファン周波数が閾値以上であると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、チラー制御部２９は外気温度ｔａを記憶部２９ｂに記憶させる処理を実行する（Ｓ１２：記録処理）。具体的には、温度センサ２７から出力される外気温度ｔａを示す電圧等の信号を取得する処理を行うとともに、取得した外気温度ｔａを表す情報を記憶部２９ｂに記憶させる処理を実行する。

外気温度ｔａを記憶すると、チラー制御部２９は散水を開始する制御処理を実行する（Ｓ１３：散水処理）。例えば、散水装置２８の散水を制御するバルブ等の弁装置に対して、弁を開く制御信号を出力し、散水を開始させる処理を実行する。

散水装置２８から散水された水は、凝縮器２２の外表面を濡らし凝縮器２２内の冷媒から熱を奪い蒸発する。そのため凝縮器２２における冷媒を凝縮させる能力が上がり、圧縮機２１の吐出部における冷媒の圧力（吐出側圧力）や、温度（吐出側温度）が低下する。

チラー制御部２９は、圧縮機２１の吐出側圧力や吐出側温度を測定するセンサの出力が入力されると、吐出側圧力や吐出側温度に応じてファン部２５のファン周波数を制御する。吐出側圧力や吐出側温度が低下した場合、チラー制御部２９は、ファン部２５のファン周波数を下げる制御を行う。例えば、ファン駆動部２５ｃにファン用電動機２５ｂの回転周波数を下げる制御信号を出力する。ファン部２５のファン周波数が低下すると、ファン部２５から発生する騒音の大きさも低下する。

散水装置２８から散水されている間、チラー制御部２９は散水を停止する条件が満たされているか否かを判定する処理を実行する（Ｓ１４：停止判定処理）。具体的には、散水開始後に温度センサ２７から取得された外気温度が、記録された外気温度ｔａから所定温度Ｓを引いた停止温度（ｔａ−Ｓ）以下であるか否かの判定処理を実行する。外気温度が停止温度よりも高いと判定された場合（ＮＯの場合）には、再度、温度センサ２７から外気温度を取得する処理を行い、当該外気温度が停止温度以下か否かの判定処理を繰り返し行う。

外気温度が停止温度以下と判定された場合（ＹＥＳの場合）には、チラー制御部２９は散水を停止する処理を実行する（Ｓ１５：散水停止処理）。例えば、散水装置２８の散水を制御するバルブ等の弁装置に対して、弁を閉じる制御信号を出力し、散水を停止させる処理を実行する。散水を停止させた後、チラー制御部２９は、再びＳ１に戻り上述の処理を繰り返し実行する。

上記の構成の空調システム１によれば、空冷チラー２０のファン周波数が閾値以上と判定された場合に、凝縮器２２に散水を行うことで凝縮器２２における温度も低下するため、ファン部２５によって凝縮器２２に通風させる屋外気の必要流量が低下し、ファン周波数も減少してファン部２５から発生する騒音を抑制することができる。

さらに、散水処理を行っている際に、外気温度が停止温度（ｔａ−Ｓ）以下になると、散水処理が停止されるため、散水処理が必要以上に行われることが抑制され、空調システム１のランニングコスト削減を図ることができる。つまり、屋外気の温度が停止温度以下に下がることで、凝縮器２２における冷媒の凝縮能力が上がる。すると、散水処理を行わなくてもファン部２５のファン周波数を抑えることができ、ファン部２５から発生する騒音を抑制することができる。このような場合には、散水処理を停止してランニングコストの削減が行われる。

散水処理を開始した時の外気温度ｔａと、停止温度（ｔａ−Ｓ）との間に差を設けることで、短い時間で散水処理の開始と停止を繰り返すハンチングの発生を抑制し、空調システム１を安定して運転させることができる。

ファン周波数を騒音に関する情報として取得することにより、騒音そのものを測定する場合と比較して容易に情報を取得することができる。つまり、ファン部２５が発生する騒音そのものを測定する場合、他の機器から発生する騒音も同時に測定するおそれがあり、騒音の大きさを正確に測定することが困難であった。これに対して、ファン周波数は取得する際にノイズが混入しにくく、正確な値を取得しやすい。さらに、ファン周波数はファン部２５から発生する騒音の大きさとの関係性が深く騒音そのものを測定するよりも正確に測定することが可能である。

なお、上述の実施形態では、Ｓ１１の判定処理において用いられる閾値が１つである例に適用して説明したが、閾値が異なる２つの値であって、深夜の時間帯に用いられる閾値の値が、昼間の時間帯に用いられる閾値の値よりも小さくなるようにしてもよい。

このように一日の時間帯に応じて閾値を異なる値で持ち替えてＳ１１の判定処理を行うことで、騒音をより効果的に抑制することができる。つまり、より騒音の抑制が求められる深夜の時間帯では、昼間の時間帯よりも用いる開始閾値を低くすることで、騒音をより抑制しやすくなる。その一方で、昼間の時間帯では開始閾値を高くすることで、散水処理が実行される回数や期間の増加を抑制し、ランニングコストの増加を抑制することができる。

また、上述の実施形態では、Ｓ１４の判定処理において、散水装置２８から散水開始後に取得された外気温度に基づいて判定処理を行う例に適用して説明したが、散水直後に測定された外気温度に基づいて判定処理を行ってもよい。

温度センサ２７が凝縮器２２の後段（屋外気の流れにおける後流側）に設置されている場合には、温度センサ２７により測定される外気温度、より具体的には乾球温度は散水直後に低下する。この外気温度の低下は、散水された水が気化する際に凝縮器２２から熱を吸収するために発生する。散水された水が存在する間は、当該水の気化によって凝縮器２２における冷媒の凝縮能力が上がることから、散水処理を行わなくてもファン部２５のファン周波数を抑えることができる。その結果、散水する期間を短縮してランニングコストの削減が可能となる。

〔第１の実施形態の第１変形例〕
次に、本発明の第１の実施形態の第１変形例について図４を参照しながら説明する。本変形例の空調システムの基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、散水を停止する際の判定処理が異なっている。本変形例では、図４を用いて散水を停止する際の判定処理について説明し、空調システムのその他の構成要素等の説明を省略する。

本変形例の空調システム１では、空冷チラー２０の運転が開始されると、図４に示すように、チラー制御部２９は騒音を低減させる制御を開始する。なお、ファン周波数が閾値以上であるか否かを判定する処理（Ｓ１１）から、散水を停止する条件が満たされているか否かを判定する処理（Ｓ１４）までは、第１の実施形態と同様であるため、その説明を省略する。

外気温度が停止温度よりも高いと判定された場合（ＮＯの場合）には、チラー制御部２９はファン周波数についての停止条件を満たしているか否かの判定処理を実行する（Ｓ１６）。具体的には、取得したファン周波数が、予め記憶部２９ｂに記憶されている停止閾値以下であるか否かの判定処理を行う。

ファン周波数が停止閾値よりも大きいと判定された場合（ＮＯの場合）には、上述のＳ１４に戻り、判定処理を繰り返し行う。ファン周波数が停止閾値以下であると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、チラー制御部２９は散水を停止する処理を実行する（Ｓ１５）。散水を停止させた後、チラー制御部２９が再びＳ１に戻り上述の処理を繰り返し実行する点は第１の実施形態と同様である。

上記の構成の空調システム１によれば、ファン周波数が停止閾値以下になったと判定された場合に、散水処理を停止する制御を行うことにより、空調システム１のランニングコスト削減を図りやすくなる。つまり、散水処理を行ったことにより、ファン周波数（つまりファン部２５から発生する騒音）が大きく低下し、散水処理を停止してもファン周波数が閾値まで上昇しないと予想される状況では、散水処理を停止する制御が行われる。これにより散水処理を行う期間を短くすることができ、ランニングコスト削減を図ることができる。

〔第１の実施形態の第２変形例〕
次に、本発明の第１の実施形態の第２変形例について図５から図７を参照しながら説明する。本変形例の空調システムの基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、騒音計を用いて散水処理の開始判定を行っている点が異なっている。よって、本実施形態においては、図５から図７を用いて騒音計を用いた判定処理について説明し、空調システムのその他の構成要素等の説明を省略する。

本変形例の空調システム１では、図５に示すように、ファン部２５から発生する騒音を測定する騒音計４１が設けられている。騒音計４１から出力される騒音の信号は、チラー制御部２９に入力されている。騒音計４１は、図６に示すように、空冷チラー２０が設置される敷地５１の境界上であって、空冷チラー２０が設置される領域５２の中心Ｃから最も近い敷地境界上の点Ｐに配置されている。

次に本変形例の空調システム１の特徴であるファン部２５から発生する騒音を低減させるチラー制御部２９の制御について図７のフローチャート等を参照しながら説明する。
空調システム１の空冷チラー２０の運転が開始されると、チラー制御部２９は騒音計（騒音測定部）４１から騒音の大きさを示す信号の取得を開始する。例えば、ファン部２５から発生する騒音の周波数成分のうち、最も強度が高い周波数帯域についての騒音の大きさを示す信号や、騒音の波形を示す信号などを取得する。

そして、チラー制御部２９の判定部２９ａは、取得した騒音の大きさを示す信号が記憶部２９ｂに予め記憶された閾値（開始閾値）以上であるか否かを判定する処理を実行する（Ｓ２１：開始判定処理）。騒音の大きさを示す信号が閾値未満であるであると判定された場合（ＮＯの場合）には、チラー制御部２９は再び騒音の大きさを示す信号を取得する処理を行い、Ｓ２１の判定処理を繰り返し実行する。騒音の大きさを示す信号が閾値以上であるであると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、第１の実施形態と同様にＳ１２以降の処理を行う。

上記の構成の空調システム１のように、ファン部２５から発生する騒音を直接測定し、測定した結果に基づいて制御を行うことにより、ファン周波数に基づいて騒音の大きさを推定する場合と比較して、ファン部２５から発生する騒音の大きさを把握しやすくなる。

さらにファン部２５から発生する騒音に関連する周波数、つまり騒音の周波数成分のうちの最も強度が高い周波数帯域についての音の大きさに基づくことにより、ファン部２５以外から発生する騒音の影響を除去しやすくなり、ファン部２５から発生する騒音を抑制しやすくなる。

また騒音計４１を配置する位置を、空冷チラー２０が配置される領域５２の中心Ｃから最も近い敷地５１の境界上の点Ｐとすることにより、騒音が敷地５１外に与える影響を抑制しやすくなる。

〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について図８から図１０を参照して説明する。本実施形態の空調システムの基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、複数の空冷チラーを備えている点、複数の空冷チラーの冷水ポンプ部を相互に制御する点が異なっている。よって、本実施形態においては、図８から図１０を用いて第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。

本実施形態の空調システム１０１には、図８に示すように、フロアに設置される１つ以上のＡＨＵ１０と、データセンタの屋外に設置される３つの空冷チラー２０と、ＡＨＵ１０および空冷チラー２０の間を冷水が循環可能に接続する冷水配管３１と、３つの空冷チラー２０を統合して制御する統合制御部１２９と、から主に構成されている。なお、本実施形態では３つの空冷チラー２０からなる群が設けられた空調システム１０１の例に適用して説明するが、空冷チラー２０の数は２つであってもよいし、３つよりも多くてもよく特に限定するものではない。

統合制御部１２９は、ファン部２５から発生する騒音を低減させる制御を行うものであり、第１の実施形態で説明した散水処理を行う制御の他に、冷水ポンプ部２６の流量制御も行うものである。なお、本実施形態のチラー制御部２９は、それぞれの空冷チラー２０における能力制御を行うものであり、騒音低減制御を行うものではない。

統合制御部１２９は、ＣＰＵ（中央演算処理ユニット）、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インタフェース等を有するマイクロコンピュータである。ＲＯＭ等に記憶されている制御プログラムは、ＣＰＵを判定部１２９ａとして機能させるものであり、ＲＯＭ等を記憶部１２９ｂとして機能させるものである。統合制御部１２９には、図９に示すように、３つの空冷チラー２０における温度センサ２７、ファン駆動部２５ｃから、それぞれ外気温度の信号、ファン周波数の信号が入力されるように接続されている。また、統合制御部１２９から、３つの空冷チラー２０における散水装置２８、冷水ポンプ部２６へ制御信号が出力できるように接続されている。

次に、本実施形態の特徴であるファン部２５から発生する騒音を低減させる統合制御部１２９の制御について図１０のフローチャート等を参照しながら説明する。
空調システム１０１の運転が開始されると、統合制御部１２９は３つの空冷チラー２０におけるファン駆動部２５ｃからファン周波数の取得を開始する。そして、統合制御部１２９の判定部１２９ａは、記憶部１２９ｂに予め記憶された閾値ａ（第１閾値）以上であるファン周波数が存在するか否かを判定する処理を実行する（Ｓ１１１：第１判定処理）。

閾値ａ以上であるファン周波数が存在しないと判定された場合（ＮＯの場合）には、統合制御部１２９は再びファン周波数を取得し、Ｓ１１１の判定処理を繰り返し行う。その一方で、閾値ａ以上であるファン周波数が存在すると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、統合制御部１２９の判定部１２９ａは、は、記憶部１２９ｂに予め記憶された閾値ｂ（第２閾値）以下であるファン周波数が存在するか否かを判定する処理を実行する（Ｓ１１２：第２判定処理）。なお、閾値ｂは、閾値ａよりも値が小さいものである。

閾値ｂ以下であるファン周波数が存在すると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、統合制御部１２９は、ファン周波数が最も低い空冷チラー２０に対して冷水ポンプ部２６の駆動周波数をアップさせる制御信号を出力する処理を実行する（Ｓ１１３：流量増処理）。つまり、冷水ポンプ部２６から送り出される冷水の流量を増やす制御を行う。

そして統合制御部１２９は、ファン周波数が閾値ａ以上の空冷チラー２０に対して冷水ポンプ部２６の駆動周波数をダウンさせる制御信号を出力する処理を実行する（Ｓ１１４：流量減処理）。つまり、冷水ポンプ部２６から送り出される冷水の流量を減らす制御を行う。その後統合制御部１２９は、Ｓ１１１に戻り上述の制御を再び行う。

冷水の流量が減らされた空冷チラー２０では熱負荷が低下するため、チラー制御部２９はファン部２５のファン周波数を低下させる制御を行う。その一方で、Ｓ１１４の制御で減らされた冷水の流量は、Ｓ１１３の制御で増加した冷水の流量で補われるため、空調システム１０１全体での熱を処理する能力に変化は生じていない。

Ｓ１１２の判定処理において、閾値ｂ以下であるファン周波数が存在しないと判定された場合（ＮＯの場合）には、統合制御部１２９は、ファン周波数が閾値ａ以上の空冷チラー２０に対して、第１の実施形態と同様な散水処理を開始する。つまり、統合制御部１２９は、ファン周波数が閾値ａ以上の空冷チラー２０について、温度センサ２７から出力される外気温度ｔａを記憶部２９ｂに記憶させる処理を実行する（Ｓ１２１：記録処理）。

外気温度ｔａを記憶すると、統合制御部１２９は、ファン周波数が閾値ａ以上の空冷チラー２０について、散水を開始する制御処理を実行する（Ｓ１２２：散水処理）。そして、散水装置２８から散水されている間、統合制御部１２９の判定部１２９ａは、散水を停止する条件が満たされているか否かを判定する処理を実行する（Ｓ１２３：停止判定処理）。具体的には、散水開始直後に温度センサ２７から取得された外気温度が、記録された外気温度ｔａから所定温度Ｓを引いた停止温度（ｔａ−Ｓ）以下であるか否かの判定処理を実行する。

外気温度が停止温度よりも高いと判定された場合（ＮＯの場合）には、統合制御部１２９はＳ１１１に戻り上述の処理を繰り返し行う。外気温度が停止温度以下と判定された場合（ＹＥＳの場合）には、統合制御部１２９は散水を停止する処理を実行する（Ｓ１２４：散水停止処理）。散水を停止させた後、統合制御部１２９は、再びＳ１１１に戻り上述の処理を繰り返し実行する。

上記の構成の空調システム１０１は、ファン周波数が閾値ａ以上となる空冷チラー２０が存在しても、ファン周波数が閾値ｂ以下の空冷チラー２０が存在する場合には、直ちに散水処理を行わずに、最もファン周波数が低い空冷チラー２０の冷水流量を増やす流量増処理を行い、ファン周波数が閾値ａ以上である空冷チラー２０の冷水流量を減らす流量減処理を行うため、空調システム１０１のランニングコスト削減を図ることができる。

つまり、ファン周波数が閾値ａ以上である空冷チラー２０の冷水流量を減らすと、当該空冷チラー２０において冷却する単位時間当たりの冷水量が減少するため、当該空冷チラー２０の熱負荷が減少する。すると凝縮器２２において屋外気に放出する熱量も減少するため、ファン周波数を低下することができ、騒音の発生を抑制することができる。その一方で、ファン周波数が最も低い空冷チラー２０におけるファン周波数は増加して騒音が増加するが、増加以前のファン周波数が低く騒音が小さいため、増加後の騒音も許容範囲内となる。

さらに、ファン周波数が閾値ｂ以下の空冷チラー２０が存在しなくなった場合であっても、ファン周波数が閾値ａ以上となる空冷チラー２０に対して散水処理を行うため、第１の実施形態と同様にファン部２５から発生する騒音を低下させることができる。

なお、上述の実施形態のようにＳ１１１の判定処理を行う際に、１つの閾値ａを用いてもよいし、異なる値の閾値ａを使い分けて判定処理を行ってもよい。例えば、空冷チラー２０の一部にファン部２５から発生する騒音を遮断した外部への伝播を抑制する消音部が設けられている場合には、当該消音部が設けられた空冷チラー２０に対する閾値ａは、消音部が設けられていない空冷チラー２０に対する閾値ａよりも大きな値としてもよい。

このように消音部が設けられた空冷チラー２０については、Ｓ１１１の判定処理を行う際に、消音部が設けられていない空冷チラー２０と比較して閾値ａの値を大きくすることにより、空調システム１０１のランニングコスト削減を図ることができる。つまり、消音部が設けられた空冷チラー２０は、ファン周波数が高くファン部２５から発生する騒音が大きくても消音部によって騒音が小さくなる。そのため、消音部が設けられた空冷チラー２０に対しては、閾値ａの値を大きくすることにより、散水処理が行われる期間を短くし、空調システム１０１のランニングコストを削減することができる。

また、複数の空冷チラー２０が互いに隣接しあう群を形成している場合には、群の内部に配置された空冷チラー２０に対する閾値ａは、群の外周に配置された空冷チラー２０に対する閾値ａよりも大きな値としてもよい。

このように複数の空冷チラー２０からなる群の内部に配置された空冷チラー２０については、Ｓ１１１の判定処理を行う際に、群の外周に配置された空冷チラー２０と比較して閾値ａの値を大きくすることにより、空調システム１０１のランニングコスト削減を図ることができる。つまり、群の内部に配置された空冷チラー２０は、ファン周波数が高くファン部２５から発生する騒音が大きくても群の外周に配置された空冷チラー２０等によって騒音の伝播が遮られる。そのため、群の内部に配置された空冷チラー２０に対しては、閾値ａの値を大きくすることにより、散水処理が行われる期間を短くし、空調システム１０１のランニングコストを削減することができる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、本発明を上記の実施形態に適用したものに限られることなく、これらの実施形態を適宜組み合わせた実施形態に適用してもよく、特に限定するものではない。

１，１０１…空調システム、１０…エアハンドリングユニット（空調機）、２０…空冷チラー（熱源）、２１…圧縮機、２２…凝縮器、２３…膨張弁、２４…蒸発器、２５…ファン部、２６…冷水ポンプ部、２７…温度センサ、２８…散水装置、２９…チラー制御部（制御部）、４１…騒音計（騒音測定部）、５１…敷地、５２…領域、１２９…統合制御部、Ｓ１１…開始判定処理、Ｓ１２，Ｓ１２１…記録処理、Ｓ１３，Ｓ１２２…散水処理、Ｓ１４，Ｓ１２３…停止判定処理、Ｓ１５，Ｓ１２４…散水停止処理、Ｓ１１１…第１判定処理、Ｓ１１２…第２判定処理、Ｓ１１３…流量増処理、Ｓ１１４…流量減処理、

Claims (11)

1. 屋外に設置されて所定温度の冷水を供給する熱源と、室内に設置されて供給された前記冷水を用いて室内気を冷却する空調機と、前記冷水を前記熱源および前記空調機の間で循環させる冷水ポンプ部と、が設けられ、
   熱源には、気体冷媒を圧縮して高圧にする圧縮機と、高圧の前記気体冷媒の熱を屋外気に放出させることにより前記気体冷媒を凝縮させて液冷媒とする凝縮器と、高圧の前記液冷媒を膨張させて低圧にする膨張弁と、前記冷水から熱を奪い低圧の前記液冷媒を蒸発させる蒸発器と、前記凝縮器に前記屋外気を通風させるファン部と、前記凝縮器に水を散水する散水装置と、が少なくとも備えられた空調システムであって、
   前記ファン部によって前記凝縮器に通風される前記屋外気の温度を測定する温度センサと、
   前記ファン部から発生する騒音に関する情報を取得する騒音情報取得部と、
   前記少なくとも前記冷水が前記所定温度を保つように前記圧縮機、前記ファン、および、前記冷水ポンプ部を制御する制御部と、が更に設けられ、
   前記制御部は、
   前記騒音に関する情報の値が所定の開始閾値以上か否かを判定する開始判定処理と、
   前記騒音に関する情報の値が前記所定の閾値以上であると判定した場合には、前記温度センサにより取得された前記屋外気の温度を記録する記録処理と、
   前記散水装置から前記凝縮器に水を散水させる制御を実行する散水処理と、
   該散水処理を実行している際に前記温度センサにより取得された散水開始後の前記屋外気の温度が、記録された前記屋外気の温度に基づく停止温度以下であるか否かを判定する停止判定処理と、
   前記屋外気の温度が前記停止温度以下であると判定された場合には、前記散水処理を停止させる制御を実行する散水停止処理と、
   を行うことを特徴とする空調システム。
2. 前記制御部には、前記開始閾値として少なくとも２つの異なる値が予め記憶され、
   前記制御部は、時間帯に応じて前記開始閾値の値が持ち替えて前記開始判定処理を行うことを特徴とする請求項１記載の空調システム。
3. 前記停止温度は、前記記録処理において記録された前記屋外気の温度から予め定められた温度だけ引いた値であることを特徴とする請求項１または２に記載の空調システム。
4. 前記制御部は、
   前記停止判定処理として、さらに、前記騒音に関する情報の値が、前記開始閾値よりも値が小さな所定の停止閾値以下であるか否かを判定し、
   前記屋外気の温度が前記停止温度以下であると判定された場合、または、前記騒音に関する情報の値が前記停止閾値以下と判定された場合には、前記散水停止処理を行うことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の空調システム。
5. 前記騒音情報取得部は、前記騒音に関する情報として前記ファン部におけるファンの回転周波数を取得することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の空調システム。
6. 前記空調機に前記冷水を供給する前記熱源が複数設けられるとともに、複数の前記熱源のそれぞれに前記冷水ポンプ部が設けられ、
   前記制御部には、個々の前記熱源において供給する前記冷水の温度が前記所定温度を保つ制御を行う個別制御部と、前記室内機からの要求に応じて複数の前記熱源から供給される前記冷水の合計流量の制御を行う統合制御部と、が設けられ、
   前記統合制御部は、
   前記ファンの回転周波数が第１閾値以上の前記熱源が存在するか否かを判定する第１判定処理と、
   前記ファンの回転周波数が前記第１閾値以上の前記熱源が存在すると判定した場合には、前記ファンの回転周波数が、前記第１閾値よりも値が小さな第２閾値以下である前記熱源が存在するか否かを判定する第２判定処理と、
   該第２判定処理において、前記ファンの回転周波数が前記第２閾値以下の前記熱源が存在すると判定した場合には、複数の前記熱源の中から最も前記ファンの回転周波数が低い前記熱源について、前記冷水ポンプ部から送り出される前記冷水の流量を増やす制御を実行する流量増処理と、
   前記ファンの回転周波数が前記第１閾値以上の前記熱源における前記冷水ポンプ部から送り出される前記冷水の流量を減らす制御を実行する流量減処理と、
   を行い、
   前記第２判定処理において、前記ファンの回転周波数が前記第２閾値以下の前記熱源が存在しないと判定した場合には、前記ファンの回転周波数が前記第１閾値以上と判定された前記熱源に対して、前記記録処理、前記散水開始処理、前記停止判定処理、および、前記散水停止処理を行うことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の空調システム。
7. 複数の前記熱源の少なくとも一部には、前記ファン部から前記熱源の外部への前記騒音の伝播を抑制する消音部が設けられ、
   前記統合制御部は、前記第１判定処理を行う際に、
   前記消音部が設けられた前記熱源に対する前記第１閾値は、前記消音部が設けられていない前記熱源に対する前記第１閾値よりも大きな値とすることを特徴とする請求項６記載の空調システム。
8. 複数の前記熱源は互いに隣接した群を形成するように配置され、
   前記統合制御部は、前記第１判定処理を行う際に、
   前記群の内部に配置された前記熱源に対する前記第１閾値は、前記群の外周に配置された前記熱源に対する前記第１閾値よりも大きな値とすることを特徴とする請求項６または７に記載の空調システム。
9. 前記騒音情報取得部は、前記ファン部から発生する騒音を測定する騒音測定部であり、
   前記制御部は、前記開始判定処理において前記騒音測定部により測定された騒音の大きさが前記開始閾値以上か否かを判定することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の空調システム。
10. 前記制御部は、前記開始判定処理において、前記ファン部から発生する騒音に関連する所定周波数についての音の大きさに基づいて判定を行うことを特徴とする請求項９記載の空調システム。
11. 前記騒音測定部は、前記熱源が配置される敷地の境界であって、前記熱源が配置される領域の中心から最も近い敷地境界に配置されていることを特徴とする請求項９または１０に記載の空調システム。

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