JP2006329440A - Pressure control unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、特にクリーンルーム等の室内あるいは密閉空間の室内圧力を効果的に制御する圧力制御ユニットに関する。 The present invention particularly relates to a pressure control unit that effectively controls the indoor pressure of a room such as a clean room or a closed space.
半導体製造工場、手術室、食品工場等に用いられるクリーンルームは、要求される清浄度に応じて複数の性能レベルが設定されている。このクリーンルームには給気ダクトと排気ダクトからなる空気の通気経路が形成されている。通気経路の給気ダクトにはフィルタが設置され、外部から供給する空気中に含まれる塵埃、微生物等を除去し、浄化された空気が室内に供給されて室内の清浄度を保持している。 A clean room used in a semiconductor manufacturing factory, an operating room, a food factory, or the like has a plurality of performance levels set according to required cleanliness. In this clean room, an air ventilation path including an air supply duct and an exhaust duct is formed. A filter is installed in the air supply duct of the ventilation path to remove dust, microorganisms and the like contained in the air supplied from the outside, and the purified air is supplied indoors to maintain the cleanliness of the room.
ところで上記クリーンルームは室内が陰圧になると、室外から汚染された空気が流入し、室内を汚染してしまうことがある。このため室内に配置した差圧計でクリーンルームの内部と外部の差圧を測定し、室内が陰圧にならないように室内の圧力を制御する必要がある。 By the way, when the inside of the clean room has a negative pressure, contaminated air may flow from the outside and contaminate the room. For this reason, it is necessary to measure the pressure inside and outside the clean room with a differential pressure gauge arranged in the room and to control the pressure in the room so that the room does not become a negative pressure.
図4は従来の圧力制御システムの構成概略を示す図である。図示のように圧力制御システム1は、室内2への給気風量を給気ダクト3に取り付けた多翼送風機4で調整するシステムである。室内2の室圧は圧力モニタリング点5で検出する圧力を予め設定してある基準圧力となるようにコントローラ6で多翼送風機4を操作することによって制御される。
FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional pressure control system. As shown in the figure, the pressure control system 1 is a system that adjusts the amount of air supplied to the
このような圧力制御システムとして、例えば特許文献1には、クリーンルームに空調装置と排気装置を設け、クリーンルーム内と外部の差圧を測定するセンサの検出値に基づいて、クリーンルーム内に負圧が生じないように、送風ファンの稼動を制御することが開示されている。
しかしながら上記圧力制御システムに用いる多翼送風機は、給気風量を強・中・弱など多段階に設定変更できる構成であり、省エネルギー化あるいはシステムの稼動コストを低減化する観点から僅かな給気風量を室内に供給して室内の圧力制御を行うことがある。 However, the multi-blade fan used in the pressure control system has a configuration in which the supply air volume can be changed in multiple stages, such as strong, medium, and weak, and a small supply air volume from the viewpoint of saving energy or reducing system operating costs. May be supplied into the room to control the pressure in the room.
僅かな給気風量にするためには、ダクトに設置した多翼送風機の流量を絞って運転する必要がある。そうすると例えば1台で室内の風量を調整できる多翼送風機の場合、供給能力が大きいため、流量を絞ることによって振動及び騒音が発生し、流量、圧力回転速度等が変動してダクトの変形あるいは機器の圧力脈動などで正常な給気運転ができなくなる、いわゆるサージング現象が発生することがある。この場合最も小型の多翼送風機を用いても、サージングを起こしてしまい、室内の圧力が不安定になり陽圧に保つことが困難になるという問題があった。 In order to obtain a small amount of air supply, it is necessary to reduce the flow rate of the multiblade fan installed in the duct. In this case, for example, in the case of a multi-blade fan that can adjust the air volume in a room with a single unit, the supply capacity is large. A so-called surging phenomenon may occur in which normal air supply operation cannot be performed due to the pressure pulsation. In this case, even if the smallest multi-blade fan is used, surging occurs, and the pressure in the room becomes unstable, making it difficult to maintain a positive pressure.
そこで本発明は従来技術の問題点を解決するため、僅かな風量条件下でも室内の圧力を効果的に制御することを目的としている。 SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the problems of the prior art, it is an object of the present invention to effectively control the indoor pressure even under a slight air flow condition.
本発明の圧力制御ユニットは、室内の空気が流通するダクトの途中に形成したケーシング内に直列配置して前記空気の吐出圧を可変とするとともに、前記ケーシング内に並列配置して前記空気の風量を可変に構成した複数の送風機と、前記送風機を組み合わせて前記吐出圧若しくは前記風量を調整して前記室内の圧力を制御する制御手段と、を備えたことを特徴としている。
この場合において、前記制御手段には、前記室内の圧力センサの検出値が入力し、前記検出値に基づいて前記送風機の出力を調整することを特徴としている。
The pressure control unit of the present invention is arranged in series in a casing formed in the middle of a duct through which indoor air circulates to vary the discharge pressure of the air, and is arranged in parallel in the casing to provide an air volume of the air. And a control means for controlling the pressure in the room by adjusting the discharge pressure or the air volume by combining the blowers.
In this case, a detection value of the indoor pressure sensor is input to the control means, and an output of the blower is adjusted based on the detection value.
上記のごとくなっている本発明は、従来空調装置に用いられている多翼送風機よりも送風量・吐出圧が小さいが、僅かな風量でもサージングが発生せず運転状態が安定化している送風機をダクト上に直列あるいは並列に複数台設置した構成としている。また制御手段には、前記室内の圧力センサの検出値を入力させている。このため室内の測定圧力に基づいて、送風機の台数を組み合わせて各送風機の運転周波数を制御することにより、送風機の僅かな風量でも安定した室内の圧力制御を行うことができる。 The present invention as described above is a blower that has a smaller air flow and discharge pressure than a multi-blade blower used in conventional air conditioners, but does not generate surging even with a small air flow and has a stable operating state. Multiple units are installed in series or in parallel on the duct. Further, the detection value of the indoor pressure sensor is input to the control means. For this reason, by controlling the operating frequency of each blower by combining the number of blowers based on the measured pressure in the room, it is possible to perform stable indoor pressure control even with a small air volume of the blower.
本発明の圧力制御ユニットの実施形態を添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。図1は実施形態に係る圧力制御ユニットの構成概略を示す図である。
図示のように圧力制御ユニット10は、クリーンルーム等の室内あるいは密閉容器に接続するダクト12の途中に形成してある。なお圧力制御ユニット10を形成するダクト12は、給気ダクトあるいは排気ダクトのどちらでもよい。
Embodiments of the pressure control unit of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a pressure control unit according to the embodiment.
As illustrated, the
圧力制御ユニット10は、ケーシング14と、このケーシング14中に設置した送風機16と、送風機16を制御する制御手段となるコントロールユニット18と、風量の微調整が可能なボリュームダンパ20とを基本的な構成としている。
The
ケーシング14は、室内の空気が流通するダクト12の管路途中に形成し、ダクト12よりも大径の略直方体状に形成して内部に空気を流通させている。ケーシング14の両端部はダクト12の開口部に接続するように略ロート状に形成してある。またケーシング14両端部の一対の開口部14a、14bは、それぞれダクト12に接続している。なおケーシング14の形状は直方体状のほか楕円形状、円筒状などに形成することもできる。
The casing 14 is formed in the middle of the
実施形態に係る送風機16は、例えば軸流ファンを用いることができる。軸流ファンは気体を羽根車の軸方向に通過させている。このため軸流ファンは多軸送風機よりも据付スペースが小さくコンパクトであるが、多翼送風機よりも送風量・吐出圧が小さい。しかしながら軸流ファンは100m3/h以下の僅かな風量を供給する場合であってもサージングが発生せず運転状態が安定している。
For the
送風機16はケーシング14内部に、空気の流通方向に対して直列あるいは並列に複数設置してある。本実施形態では送風機16をケーシング14内部に直列に2台配置し、さらに、2台並列に配置した送風機16を2箇所設置し、計6台設置している。なお送風機16は説明の便宜上、同図右から左の順に16a、16b、16c、16d、16e、16fとする。また送風機16の数量はこれに限定されるものではなく、室内の処理空気量に応じて任意に設定数を変更することができる。
送風機16c、16dあるいは16e、16fを2台並列に配置した場合には、ケーシング14断面を覆う大きさになり、隙間が生じることがない。
A plurality of
When two
一方、送風機16aあるいは16bを直列に配置した場合には、送風機16はケーシング14断面よりも小さいため、ケーシング14との間に隙間が生じる。この隙間に空気の流通を遮断する閉止壁22を形成してある。これによりケーシング14内の空気は送風機16を介して通気することになり、送風機16の周囲から空気が逆流するのを防止することができる。
On the other hand, when the
コントロールユニット18は、ケーシング14内に複数配置した送風機16に接続して、送風機16の運転台数と各送風機16の運転周波数の制御をなす構成としている。コントロールユニット18はケーシング14の外側に形成してある。コントロールユニット18には後述する室内の圧力を検出する圧力センサが接続している。
The
ここでコントロールユニット18による複数の送風機16の制御を行った際の風量と吐出圧の関係を図2に示す。同図のグラフは縦軸に送風機の吐出圧を、横軸に送風機の風量を示し、送風機16の運転台数を制御したときの制御限界を表示している。送風機16の運転周波数(出力)制御を行ったときには、制御限界よりも低い風量と吐出圧で運転させることができる。
FIG. 2 shows the relationship between the air volume and the discharge pressure when the
まず線Aは送風機16aあるいは16bのみ稼動させたときの制御限界を示す。本圧力制御ユニット10の最小の制御範囲を示している。
線Bは並列配置した送風機16c,16dあるいは16e,16fを稼動させた場合の制御限界を示す。このとき吐出圧の最大値は線Aと略同じであるが、風量は2倍の値を示している。これは送風機16を並列に配置したことにより送風面積が2倍になったことが影響したものと考えられる。
First, a line A indicates a control limit when only the
Line B shows the control limit when the
線Cは直列配置した送風機16aおよび16bを稼動させた場合の制御限界を示す。このとき風量の最大値は線Aと略同じであるが、吐出圧は2倍の値を示している。これは送風機16を直列に配置したことにより一定の送風面積に対して出力が2倍になったためと考えられる。
線Dは並列及び直列配置した送風機16c,16d,16e,16fを稼動させた場合の制御限界を示している。図示のように線Aと比べ吐出圧及び風量のいずれも略2倍の値を示している。
Line C indicates the control limit when the
A line D indicates a control limit when the
本発明に用いる送風機16は多翼送風機に比べて風量、吐出圧はともに小さいため、直列あるいは並列配置した複数の送風機16を組み合わせて制御するとともに各送風機16の運転周波数制御を行うことで、風量と吐出圧を細かく制御することが可能になる。なお送風機16は、送風機16a,16bの単体稼動、直列配置した送風機16a,16bの2台稼動、並列配置した送風機16c,16dあるいは送風機16e,16fの稼動、並列配置した送風機16c,16d及び送風機16e,16fの稼動、直列配置した送風機16a若しくは16bと並列配置した16c,16d若しくは16e,16fの稼動、送風機16a〜16fの全稼動、の組み合わせの中から任意に選択することができる。
Since the
ボリュームダンパ20は、ケーシング14の両端部のいずれか一方に設置してあり、ケーシング14内部を流通する空気の風量を微調整することができる調整弁である。またボリュームダンパ20はコントロールユニット18に接続し、コントロールユニット18により風量を制御可能に構成してある。
The volume damper 20 is an adjustment valve that is installed at either one of both ends of the casing 14 and can finely adjust the air volume of the air flowing through the casing 14. The volume damper 20 is connected to the
次に本発明の圧力制御ユニット10を用いた圧力制御システム30の構成概略を図3に示す。図示のように圧力制御システム30には、室内40に空気を供給する給気ダクト12a及び排気する排気ダクト12bを接続してある。この給気ダクト12aの管路途中には前述の圧力制御ユニット10が設置してある。なお圧力制御ユニット10は排気ダクト12bに配置した構成とすることもできる。
Next, FIG. 3 shows a schematic configuration of a
室内40には圧力を検知する圧力センサ50が設置してある。圧力センサ50はコントロールユニット18に検知信号を出力可能に形成してある。なお圧力センサ50は室外の圧力も検知して、室内40の圧力との差をコントロールユニット18に出力する機能を付加させることもできる。
A
次に上記構成による圧力制御方法を以下説明する。室内40に設置した圧力センサ50により室内の圧力あるいは外部の圧力との差圧を検知する。そして圧力センサ50の検出値がコントロールユニット18に出力される。コントロールユニット18では、予め室内40が負圧となる基準値が設定してあり、この基準値及び検出値に基づいて、空気の流通経路に直列あるいは並列に配置した複数の送風機の組み合わせを制御する。送風機16の組み合わせは、例えば風量を調整する場合には、並列配置した送風機16を稼動させる。また吐出圧を調整する場合には、直列配置した送風機16を稼動させる。さらに選択した送風機16の運転周波数を制御することによって小風量に微調整することができる。これにより室内の圧力を基準圧力となるように制御することができる。なおボリュームダンパ20によりケーシングを流通する空気の風量を制御するようにしてもよい。
Next, a pressure control method with the above configuration will be described below. A
1………圧力制御システム、2………室内、3………給気ダクト、4………多翼送風機、5………圧力モニタリング点、6………コントローラ、10………圧力制御ユニット、12………ダクト、14………ケーシング、16………送風機、18………コントロールユニット、20………ボリュームダンパ、22………閉止壁、30………圧力制御システム、40………室内、50………圧力センサ。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ......... Pressure control system, 2 ......... Indoor, 3 ......... Air supply duct, 4 ......... Multi-blade fan, 5 ......... Pressure monitoring point, 6 ......... Controller, 10 ......... Pressure control Unit, 12 ......... Duct, 14 ......... Case, 16 ...... Blower, 18 ...... Control unit, 20 ......... Volume damper, 22 ......... Closed wall, 30 ...... Pressure control system, 40 .... Indoor, 50 ... Pressure sensor.
Claims (2)
前記送風機を組み合わせて前記吐出圧若しくは前記風量を調整して前記室内の圧力を制御する制御手段と、
備えたことを特徴とする圧力制御ユニット。 A plurality of blowers that are arranged in series in a casing formed in the middle of a duct through which indoor air circulates to vary the discharge pressure of the air, and are arranged in parallel in the casing to vary the air volume of the air. When,
Control means for controlling the pressure in the room by adjusting the discharge pressure or the air volume in combination with the blower;
A pressure control unit comprising the pressure control unit.
The pressure control unit according to claim 1, wherein a detection value of the indoor pressure sensor is input to the control unit, and an output of the blower is controlled based on the detection value.
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