JP2009236463A - 換気システムおよび換気システムの制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】省エネルギー化を促進することができる換気システムおよび換気システムの制御方法を提供する。
【解決手段】コントローラ６は、運転中のヒュームフード２のベンチュリエアバルブの風量から算出されるシステム全体の風量に基づいて静圧設定値を設定し、メインダクト３内の静圧と静圧設定値とに基づいてファン５の回転数を制御する。ことにより、換気システムの風量を確保した上でファン５の回転数の制御を行うことができるので、各ベンチュリエアバルブで風量が異なったり、各風量変化に対する多分岐ダクト系の抵抗変化が異なったりする場合であっても、ファン５の動力が無駄になるのを防ぐことができ、結果として、省エネルギー化を促進することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、換気システムにおけるファンの回転数制御に関するものであり、その回転数制御に用いる設定値を生成する設定値生成装置、設定値生成方法およびその設定値を用いてファンの回転数を制御する換気システムに関するものである。

研究施設、病院、工場など、安全管理や品質保証のために空気の流れまたは静圧を厳密に制御するシステムでは、室圧制御や局所排気制御を実現するために、ベンチュリエアバルブと呼ばれる定風量装置がよく用いられる。

ベンチュリエアバルブは、例えば図１２に示すように、略中央部にくびれが形成された筒からなるベンチュリ管１０１と、このベンチュリ管１０１の上流側の端部に一端が支持され、ベンチュリ管１０１と軸線が一致するようにベンチュリ管１０１内部に配設された軸１０２と、この軸１０２の他端を支持して軸１０２をこの軸線方向に移動させる位置レバー１０３と、スプリング１０４ａを介して軸１０２に取り付けられたコン１０４とを少なくとも備えた定風量装置である。このコン１０４は、ベンチュリ管１０１の凹部と上流側の端部との間に配設され、スプリング１０４ａによりベンチュリ管１０１の上流側に付勢される。

このようなベンチュリエアバルブは、ベンチュリ管１０１の上流側と下流側の差圧により空気が上流側から下流側に流れるが、このときの空気の流量は、その差圧が所定の範囲内にある場合には、位置レバー１０３の位置に応じた所定の値に維持される。すなわち、例えば、差圧が大きくなると、流速は上がるが、コン１０４が下流側に移動するためにベンチュリ管１０１とコン１０４との間の空気が通過する隙間の断面積が狭くなる。したがって、流速の増加量が隙間の断面積の減少量と相殺されるため、結果として、流量は一定となる。逆に、差圧が小さくなると、流速は遅くなるが、コン１０４が上流側に移動するためにベンチュリ管１０１とコン１０４との間の空気が通過する隙間の断面積が広くなる。したがって、流速の減少量が隙間の断面積の増加量と相殺されるため、結果として、流量は一定となる。

上述したように、ベンチュリエアバルブのコン１０４は、空気の流路ともなるベンチュリ管１０１内部に配設されており、かつ、コスト削減のため、一般的にコン１０４の位置検出が行われていない。このため、ベンチュリエアバルブを備えたシステムでは、ベンチュリエアバルブを備えた装置から空気を吸引するファンの回転数の制御を、コン１０４の位置を参照せず、定回転数制御（例えば、特許文献１参照。）で行ったり、メインダクトの静圧を一定とする制御で行ったりしている。

特開２０００−２２６４７６号公報

しかしながら、上述した従来のシステムでは、ファンの風量を減少させた場合に次のような問題が生じていた。

定回転数制御の場合、図１３に示すように風量をＱ₁からＱ₂に減少させると、ファンの運転点がＡからＡ’に移動し（矢印ａ）、揚程が上昇するとともにダクトの抵抗がＢからＢ’に減少する（矢印ｂ）。この上昇したファンの揚程αと減少したダクトの抵抗（に対応する揚程）βは、全てベンチュリエアバルブまたはダンパに吸収される。したがって、風量をＱ₁からＱ₂に減少させると、ベンチュリエアバルブまたはダンパの抵抗が（α＋β）だけ上昇することとなる。

また、メインダクトの静圧を一定とする制御の場合、図１３に示すように風量をＱ₁からＱ₂に減少させると、ファンの運転点がＡからＡ’に移動する（矢印ｃ）ので揚程は変わらないが、ダクトの抵抗がＢからＢ’に減少（矢印ｂ）する。この減少した抵抗分βは、ベンチュリエアバルブまたはダンパに吸収される。したがって、風量をＱ₁からＱ₂に減少させると、ベンチュリエアバルブまたはダンパの抵抗がβだけ上昇することとなる。

このように、従来のベンチュリエアバルブを用いたシステムでは、ファンの風量を減少させると、上昇した揚程や減少したダクトの抵抗がベンチュリエアバルブやダクトに吸収されてしまい、ファンの動力が無駄になり、ひいては省エネルギー化を阻害していた。

また、従来のシステムでは、上述したような定回転制御または定静圧制御だけだったので、多分岐ダクトの構成や複数のベンチュリエアバルブの容量などについて何ら考慮されていなかった。このため、換気システムの構成に適したきめの細かい制御を行うことができなかった。

そこで、本願発明は、省エネルギー化を促進することができる換気システムおよび換気システムの制御方法を提供することを目的とする。

上述したような課題を解消するために、本発明に係る換気システムは、メインダクトおよびこのメインダクトから分岐した複数の枝ダクトからなる多分岐ダクト系と、いずれかの枝ダクトに接続されたベンチュリエアバルブを通じて内部の空気を装置外部に送り出す複数の排気装置と、メインダクトに設けられたファンと、このファンの回転数を制御する制御装置とを備えた換気システムであって、制御装置は、運転中の排気装置のベンチュリエアバルブの風量から算出されるシステム全体の風量に基づいて目標静圧値を設定し、メインダクト内の静圧と目標値とに基づいてファンの回転数を制御することを特徴とする。

上記換気システムにおいて、システム全体の風量と目標静圧値との関係を記録した記録部をさらに備え、制御装置は、記憶部に記憶された関係に基づいて目標静圧値を設定し、記録部は、全ての排気装置を運転させた状態からシステム全体の風量を徐々に低下させ、ベンチュリエアバルブが正常に動作する当該ベンチュリエアバルブ前後の差圧がつかなくなる順に当該ベンチュリエアバルブに対応する排気装置の順位付けを行い、この順位が低い方から１または複数の排気装置を運転させる際に必要なメインダクトにおける最低の静圧値と、このときの風量とを記録することにより、関係を取得するようにしてもよい。

上記換気システムにおいて、記憶部は、ベンチュリエアバルブのうち風量が最大のベンチュリエアバルブに対応する排気装置を運転した際のメインダクトにおける静圧の下限値の変化量を最低の静圧値に加算することにより、関係を取得するようにしてもよい。

また、本発明に係る換気システムの制御方法は、メインダクトおよびこのメインダクトから分岐した複数の枝ダクトからなる多分岐ダクト系と、いずれかの枝ダクトに接続されたベンチュリエアバルブを通じて内部の空気を装置外部に送り出す複数の排気装置と、メインダクトに設けられたファンとを備えた換気システムの制御方法であって、運転中の排気装置のベンチュリエアバルブの風量から算出されるシステム全体の風量に基づいて目標静圧値を設定し、メインダクト内の静圧と目標値とに基づいてファンの回転数を制御することを特徴とする。

本発明によれば、運転中の排気装置のベンチュリエアバルブの風量から算出されるシステム全体の風量に基づいて目標静圧値を設定し、メインダクト内の静圧と目標値とに基づいてファンの回転数を制御することにより、換気システムの風量を確保した上でファンの回転数の制御を行うことができるので、各ベンチュリエアバルブで風量が異なったり、各風量変化に対するダクトの抵抗変化が異なったりする場合であっても、ファンの動力が無駄になるのを防ぐことができ、結果として、省エネルギー化を促進することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

＜換気システムの構成＞
図１（ａ）に示すように、本実施の形態に係る換気システム１は、複数のヒュームフード２と、各ヒュームフード２からの複数の枝ダクト３ａが接続されたメインダクト３と、メインダクト３の静圧を測定する圧力計４と、メインダクト３の出力端に接続されたファン５と、換気システム１全体の動作を制御するコントローラ６とを備えている。

ヒュームフード２は、この内部の空気を枝ダクト３ａに送出するベンチュリエアバルブ（図示せず）が設けられた公知のヒュームダクトから構成される。このヒュームフード２には、ベンチュリエアバルブの前後の圧力差を検出し、この圧力差が所定の値を下回ると警報を発信する差圧発信器（図示せず）が設けられている。この差圧発信器は、警報をコントローラ６に送信する。

メインダクト３は、各ヒュームフード２と枝ダクト３ａを介して接続され、各ヒュームフード３内の空気をファン５に導出する。本実施の形態では、メインダクト３と、複数の枝ダクト３ａにより、多くの分岐が形成された他分岐ダクト系を構成している。

圧力計４は、公知の圧力計から構成され、メインダクト３の静圧を計測し、この計測値をコントローラ６に送信する。

ファン５は、公知のファンから構成され、メインダクト３および枝ダクト３ａを介して各ヒュームフード２内の空気を吸引し、これを外部に排出する。

コントローラ６は、図１（ｂ）に示すように、インターフェース部（以下、Ｉ／Ｆ部という）６１と、静圧設定部６２と、記憶部６３と、動作制御部６４とを備えている。

Ｉ／Ｆ部６１は、ベンチュリエアバルブを含むヒュームフード２、圧力計４およびファン５との間で各種信号や情報のやりとりを行う機能部である。

静圧設定部６２は、Ｉ／Ｆ部６１を介してヒュームフード２、圧力計４およびファン５と各種情報のやりとりを行い、ファン５の動作制御に用いる静圧設定値を設定する機能部である。このような静圧設定部６２は、差圧発信器からの警報に基づいてファン５の揚程の影響を受けやすい岐路（最不利岐路）の順位を決定する最不利岐路順位検出部６２ａと、差圧発信器から警報が出ないファン５の最低回転数におけるメインダクト３の静圧の値（最不利差圧下限）を検出する最不利差圧下限検出部６２ｂと、最不利差圧下限がベンチュリエアバルブの正常動作よりも低い場合にこの差分からなる警報差分を設定する警報差分設定部６２ｃと、静圧設定値のオフセットである静圧余裕を設定する静圧余裕設定部６２ｄと、静圧設定値を算出する静圧設定値算出部６２ｅとを備えている。ここで、静圧設定値とは、ファン５の回転数制御に用いる値であり、メインダクト３における静圧の値を意味する。

記憶部６３は、換気システム１の動作に必要な各種情報を記憶する機能部である。

動作制御部６４は、各ヒュームフード２の運転状態、圧力計４による測定値および静圧設定部６２により設定された静圧設定値に基づいて、ファン５の動作制御を行う。

このようなコントローラ６は、ＣＰＵ等の演算装置と、メモリ、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）等の記憶装置と、キーボード、マウス、ポインティングデバイス、ボタン、タッチパネル等の外部から情報の入力を検出する入力装置と、インターネット、ＬＡＮ(Local Area Network)、ＷＡＮ(Wide Area Network)等の通信回線を介して各種情報の送受信を行うＩ/Ｆ装置と、ＣＲＴ(Cathode Ray Tube)、ＬＣＤ(Liquid Crystal Display)またはＦＥＤ(Field Emission Display)等の表示装置を備えたコンピュータと、このコンピュータにインストールされたプログラムとから構成される。すなわちハードウェア装置とソフトウェアとが協働することによって、上記のハードウェア資源がプログラムによって制御され、上述したＩ／Ｆ部６１、静圧設定部６２、記憶部６３、動作制御部６４が実現される。なお、上記プログラムは、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、メモリカードなどの記録媒体に記録された状態で提供されるようにしてもよい。

＜静圧設定動作＞
次に、図２を参照して、本実施の形態に係る換気システムの静圧設定動作について説明する。

≪最不利岐路順位検出部の動作≫
まず、静圧設定部６２は、最不利岐路順位検出部６２ａにより、ファン５の回転数を最大にし（ステップＳ１）、全ヒュームフード２のベンチュリエアバルブを所定の風量に設定する（ステップＳ２）。

ここで、ベンチュリエアバルブの所定風量は、種類や形状に応じて適宜設定される。一例として、図１に示す識別番号＃１〜８のベンチュリエアバルブの場合、図３に示す識別番号１〜３の何れかのベンチュリエアバルブが使用される。

ファン５およびベンチュリエアバルブを設定すると、最不利岐路順位検出部６２ａは、ファン５の回転数を徐々に下げさせて風量を減少させ（ステップＳ３）、何れかのベンチュリエアバルブに取り付けた差圧発信器からベンチュリエアバルブ前後の圧力差が所定の値を下回ったことを示す警報を受信したか否かを確認する（ステップＳ４）。警報を受信していない場合（ステップＳ４：ＮＯ）、最不利岐路順位検出部６２ａは、ステップＳ３の処理に戻り、さらにファン５の風量を減少させる。

警報を受信すると（ステップＳ４：ＹＥＳ）、最不利岐路順位検出部６２ａは、その警報を送信した差圧発信器に対応するベンチュリエアバルブを順位付けする（ステップＳ５）。最初に警報を送信した差圧発信器のベンチュリエアバルブには、１位の順位が付けられる。

順位付けを行うと、最不利岐路順位検出部６２ａは、全てのベンチュリエアバルブに順位を付けたか否か確認する（ステップＳ６）。この順位付けは、差圧発信器が取り付けられた全てのベンチュリエアバルブに対して行われる。したがって、順位が付けられていないベンチュリエアバルブが存在する場合（ステップＳ６：ＮＯ）、ステップＳ３の処理に戻る。

このようなステップＳ３〜Ｓ６の処理を繰り返すことにより、全てのベンチュリエアバルブに対して順位付けが行われる。ここで、１位のベンチュリエアバルブ、すなわち最初に警報を発した差圧発信器に対応するベンチュリエアバルブは、他分岐ダクト系の中でファン５の揚程の影響を受けやすい最も不利な位置（以下、最不利岐路という）に存在していることを意味している。なお、上述したような手順で付与した順位は、記憶部６３に記憶される。

例えば、図１に示す識別番号１＃〜８＃のベンチュリエアバルブの場合、図４に示すように、１位から２＃、３＃、４＃、１＃、７＃、６＃、５＃、８＃の順で順位付けされた最不利順位が記憶部６３に記憶される。

≪最不利差圧下限検出部の動作≫
最不利岐路順位検出部６２ａにより、全てのベンチュリエアバルブに対して順位付けを行うと（ステップＳ６：ＹＥＳ）、静圧設定部６２は、最不利差圧下限検出部６２ｂにより、ｎ＝１と設定した後（ステップＳ７）、最不利順位がｎ位のベンチュリエアバルブを所定の風量に設定する（ステップＳ８）。ここで、最初の場合には、ｎの値は１なので、最不利順位が１位のベンチュリエアバルブが所定の風量に設定される。

ｎ位のベンチュリエアバルブを所定の風量に設定すると、最不利差圧下限検出部６２ｂは、ファン５を駆動させ、徐々に風量を上げながらそのベンチュリエアバルブに対応する差圧発信器から警報が出ない下限の風量を検出し、この風量とこのときのメインダクト３の静圧（最不利差圧下限）とを記憶部６３に記憶させる（ステップＳ９）。最初の場合、ファン５の風量が、そのベンチュリエアバルブの風量となる。なお、メインダクト３の静圧は、圧力計４から検出される。

風量と最不利差圧下限を記録すると、最不利差圧下限検出部６２ｂは、全てのベンチュリエアバルブを動作させたか否か確認する（ステップＳ１０）。全てのベンチュリエアバルブを動作させていないと（ステップＳ１０：ＮＯ）、最不利差圧下限検出部６２ｂは、ｎ＝ｎ＋１と設定した後（ステップＳ２１）、ステップＳ８の処理に戻る。これにより、例えば、最不利順位１位のベンチュリエアバルブに対する風量と最不利差圧下限を記録し終えた場合、ステップＳ２１において、ｎの値は２に設定される。したがって、ステップＳ８では、最不利順位が２位のベンチュリエアバルブに対して風量の設定が行われ、最不利順位が１位と２位のベンチュリエアバルブに対応する差圧発信器から警報が出ない下限の風量を検出し、この風量とこのときのメインダクト３の静圧（最不利差圧下限）が記憶部６３に記憶される。このような処理を繰り返すことにより、動作させるベンチュリエアバルブを１つずつ増やした際の風量と最不利差圧下限とが記憶部６３に記憶される。この風量と最不利差圧下限との関係は、例えば、図５に示すような折れ線グラフで表される。

ステップＳ８，Ｓ９，Ｓ２１の処理を繰り返すことにより、全てのベンチュリエアバルブを動作させると（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、最不利差圧下限検出部６２ｂは、この時点、すなわち所定の風量に設定された全てのベンチュリエアバルブを駆動させた状態におけるファン５の風量を、換気システム１の利用率１００％の風量（以下、システム風量という）として設定する（ステップＳ１１）。この利用率と最不利差圧下限とは、対応づけて記憶部６３に記憶される。

例えば、図１に示す識別番号１＃〜８＃のベンチュリエアバルブ２＃の場合、図６に示すように利用率と最不利差圧下限との関係が記憶部６３に記憶される。なお、図４において、最不利岐路順位が１位のベンチュリエアバルブ２＃は、バルブの風量が２０００［ｍ³／ｈ］の最大のベンチュリエアバルブであるため、実際の運用では、風量がより小さいベンチュリエアバルブ１＃または３＃が単独で使われる可能性がある。そこで、図６では、Ｎｏ．１は１＃のベンチュリエアバルブ、Ｎｏ．２は３＃のベンチュリエアバルブが単独で使われる場合を示した。Ｎｏ．３〜Ｎｏ．１０は、最不利岐路順位の順にベンチュリエアバルブ２＃を動作させていった場合を示している。また、利用率は、ベンチュリエアバルブ１＃〜８＃全てを動作させたときのシステム風量に対する、各動作時のシステム風量の割合である。この利用率と最不利差圧下限との関係グラフで表すと、図７に示す通りとなる。この図７において、各利用率における最不利差圧下限の値は、黒四角印で表されている。

≪警報差分設定部の動作≫
システム風量を設定すると、静圧設定部６２は、警報差分設定部６２ｃにより、警報差分を設定する（ステップＳ１２）。予め設定されたベンチュリエアバルブの警報差圧が、ベンチュリエアバルブにおける所定の動作差圧の下限（最小差圧）よりも低い場合、この最小差圧と警報差圧との差を警報差分として設定する。この警報差分と最不利差圧下限との和を、最不利所要静圧という。実際の運転時、所定風量に対して許容誤差が生じる。例えば、所定風量の１０００［ｍ³／ｈ］に対して±５％の許容誤差が生じると、許容風量の範囲は９５０〜１０５０［ｍ³／ｈ］となる。理論上、警報差分は、所要風量に対する差圧と許容下限風量に対する差圧との差で表される。実際には、制御動作の遅れ、システムの脈動などを考慮し、理論上の警報差分より小さめの差圧を警報差分として設定することが多い。なお、警報差圧とは、所定風量の許容誤差を補償することができる所要差圧の下限のことを意味する。また、最小差圧とは、ベンチュリエアバルブがある静圧変動範囲において、所定風量を維持できるその範囲の下限を意味する。

例えば、図１に示す識別番号１＃〜８＃のベンチュリエアバルブ２＃の場合、図３に示すように警報差圧が７５［Ｐａ］、最小差圧が１５０［Ｐａ］であるので、警報差分は、７５（＝１５０−７５）［Ｐａ］となる。この警報差分の値を図７で示した最不利静圧下限のグラフに加算すると、図８に示す最不利所要静圧のグラフとなる。この図８において、各利用率における最不利所要静圧の値は、黒菱形印で表されている。

≪静圧余裕設定部の動作≫
警報差分を設定すると、静圧設定部６２は、静圧余裕設定部６２ｄにより、静圧余裕を設定する（ステップＳ１３）。

ファン５の回転数を変化させることにより換気システム１のシステム風量を変化させる場合、ヒュームフード２の使用数の変化によるシステム風量の変化に迅速に追従することができない。すなわち、ヒュームフード２は、サッシを閉じた状態から所定の開度まで開けられると内部の空気を所定の風量で吸引しなければならないが、サッシの開閉のタイミングはユーザに依存するため、サッシの開閉を検出してからファン５の回転数を上げたのでは吸引を迅速に行うことができない。そこで、本実施の形態では、メインダクト３の静圧設定値が常に最不利差圧下限よりも所定の値だけ高くなるようオフセットを設定する。このオフセットの値を、静圧余裕という。

ここで、追加使用されるヒュームフード２の数量を１台と想定した場合、この１台分のメインダクト３の静圧変化分を静圧余裕として設定する。したがって、メインダクト３の静圧設定値は、利用率（システム風量）に対応するメインダクトの最不利差圧下限に静圧余裕を加算した値に設定される。

なお、各ベンチュリエアバルブの所定風量が異なる場合、最大風量のベンチュリエアバルブの風量に対応する静圧変化分を、静圧余裕として設定する。このような静圧余裕を、最不利余裕という。

また、追加使用されるヒュームフード２の数量を２台と想定した場合には、この２台分のメインダクト３の静圧変化分を静圧余裕として設定する。このとき、各ベンチュリエアバルブの所定の風量が異なる場合、最大風量のベンチュリエアバルブの風量と、２番目に大きな風量のベンチュリエアバルブの風量との和に対応する静圧変化分を、最不利余裕として設定する。

また、最不利余裕は、警報差分との和が、ベンチュリエアバルブの正常動作差圧の差（最大差圧−最小差圧）を超える場合、ダクト系の設計を変更する必要があると考えられる。

例えば、図１に示す識別番号１＃〜８＃のベンチュリエアバルブ２＃の場合、追加使用されるヒュームフード２の数量を１台と想定すると、図６より最不利余裕は３５（＝３６０−３２５）［Ｐａ］となる。また、最不利余裕と警報差分との和（７５＋３５＝１１０）は、図３に示すベンチュリエアバルブの正常動作差圧の差（７５０−１５０＝６００）よりも小さいので、図１に示すダクト系の設計は問題がないことがわかる。

≪静圧設定値算出部の動作≫
警報差分を設定すると、静圧設定部６２は、静圧設定値算出部６２ｅにより、実際に使用されるベンチュリエアバルブの最不利順位にかかわらず、使用されるベンチュリエアバルブの風量和（利用率）を用いて、最不利差圧下限に警報差分を加算した最不利所要静圧に、最不利余裕を加算した静圧設定値を算出する（ステップＳ１４）。この静圧設定値を各ベンチュリエアバルブに対応する利用率算毎に算出し、これらを結ぶと、図９に示すような静圧設定値曲線が作成される。この静圧設定値曲線は、記憶部６３に記憶される。

例えば、図１に示す識別番号１＃〜８＃のベンチュリエアバルブ２＃の場合、３５［Ｐａ］の最不利余裕を図８に示す最不利差圧下限のグラフに加算すると、図１０に示す静圧設定値のグラフとなる。この図１０において、各利用率における静圧設定値は、白抜き三角印で表されている。

このような静圧設定動作により設定された静圧設定値は、動作制御部６４によるファン５の回転数の制御に用いられる。具体的には、動作制御部６４は、記憶部６３に記憶された静圧設定値曲線から現在の利用率に対応する静圧設定値を抽出し、この静圧設定値と圧力計４から受信するメインダクト３の静圧の測定値との差に基づいて、ＰＩＤ制御または他のフィードバック制御により、ファン５の回転数を制御する。これにより、各ベンチュリエアバルブの風量が異なり、各風量変化に対するダクト抵抗変化が異なる場合であっても、簡単な制御ロジックで、省エネルギー化を図りながら、換気システムの所要揚程を確保しつつ、ファン５の回転数を制御することができる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、運転中のヒュームフード２のベンチュリエアバルブの風量から算出されるシステム全体の風量に基づいて静圧設定値を設定し、メインダクト３内の静圧と静圧設定値とに基づいてファン５の回転数を制御することにより、換気システムの風量を確保した上でファン５の回転数の制御を行うことができるので、各ベンチュリエアバルブで風量が異なったり、各風量変化に対する多分岐ダクト系の抵抗変化が異なったりする場合であっても、ファン５の動力が無駄になるのを防ぐことができ、結果として、省エネルギー化を促進することができる。

なお、本実施の形態では、最不利余裕を設定するようにした場合を例に説明したが、ベンチュリエアバルブを備えた装置に人感センサや接近センサなどの人体の接近を検出するセンサを設けた場合には、最不利余裕を設定しないようにしてもよい。この場合、動作していないベンチュリエアバルブを備えた装置に人体の接近が検出されると、その装置に対応する静圧余裕または最不利余裕を静圧設定値に加算するようにすればよい。これにより、ファン５の回転数制御の変動時間を考慮した上で、さらなる省エネルギー化を実現することができる。

また、一般的に、ダクト系の抵抗は、風量の二乗に比例する。すなわち、単位風量の増加に対して、ダクト系の抵抗の増加は、現在時の風量によって異なる。このような傾向は、図６にも示されている。したがって、最不利余裕を、風量の関数として扱うようにしてもよい。具体的には、システム風量の利用率をｘ、システム差圧をｙとすると、最不利差圧下限は、下式（１）で算出することができる。

ｙ＝156.87ｘ²＋15.63ｘ＋288.02 ・・・（１）

システム風量を５００［ｍ³／ｈ］単位とした場合、現在風量に対して単位風量毎の余裕変化は図１１に示される。この図１１のような現在時の風量に対する単位毎に最不利余裕を設定することにより、さらに省エネルギー化を促進することができる。

また、メインダクト３の静圧設定値を変更するようにファン５の回転数制御を行うことにより、換気システムの排気量を確保しながら、ファン５の動力を節約することもできる。例えば、図６の利用率１７％（システム風量２０００［ｍ³／ｈ］）において、２＃のベンチュリエアバルブ（バルブ風量２０００［ｍ³／ｈ］）が単独で動作する場合と、１＃と８＃のベンチュリエアバルブ（それぞれバルブ風量１０００［ｍ³／ｈ］）が同時に動作する場合である。そこで、この２つの場合に所要静圧が高い方を、この利用率における最不利所要静圧とするようにしてもよい。同様に、図１１の利用率２１％（システム風量２５００［ｍ³／ｈ］）では、１＃と３＃のベンチュリエアバルブが同時に動作する場合と、上式（１）による内挿値とを比較し、所要静圧が高い方を、この利用率における最不利所要静圧とするようにしてもよい。

本発明は、ファンの回転数制御を行う各種コントローラやファンを備えた各種システムに適用することができる。

（ａ）は本発明に係る換気システムの構成を示す図、（ｂ）はコントローラの構成を示す図である。 静圧設定値の設定動作を示すフローチャートである。 図１の換気システムに使用されるベンチュリエアバルブの仕様を示す図である。 図１の換気システムにおける最不利岐路順位を示す図である。 風量と最不利差圧下限との関係を示すグラフである。 図１の換気システムにおける利用率と最不利差圧下限との関係を示す図である。 図１の換気システムにおける利用率と最不利差圧下限との関係を示すグラフである。 図１の換気システムにおける利用率と最不利所要静圧との関係を示すグラフである。 風量と、最不利差圧下限、最不利所要静圧および静圧設定値との関係を示すグラフである。 図１の換気システムにおける利用率と、最不利差圧下限、最不利所要静圧および静圧設定値との関係を示すグラフである。 図１の換気システムにおけるシステム風量５００［ｍ³／ｈ］毎の現在風量に対する余裕変化を示す図である。 ベンチュリエアバルブの構成を示す図である。 ファンの風量と揚程との関係を示す図である。

符号の説明

１…換気システム、２…ヒュームフード、３…メインダクト、３ａ…枝ダクト、４…圧力計、５…ファン、６…コントローラ、６１…Ｉ／Ｆ部、６２…静圧設定部、６２ａ…最不利岐路順位検出部、６２ｂ…最不利差圧下限検出部、６２ｃ…警報差分設定部、６２ｄ…静圧余裕設定部、６２ｅ…静圧設定値設定部、６３…記憶部、６４…動作制御部。

Claims (4)

1. メインダクトおよびこのメインダクトから分岐した複数の枝ダクトからなる多分岐ダクト系と、
   いずれかの前記枝ダクトに接続されたベンチュリエアバルブを通じて内部の空気を装置外部に送り出す複数の排気装置と、
   前記メインダクトに設けられたファンと、
   このファンの回転数を制御する制御装置と
   を備えた換気システムであって、
   前記制御装置は、運転中の前記排気装置の前記ベンチュリエアバルブの風量から算出されるシステム全体の風量に基づいて目標静圧値を設定し、前記メインダクト内の静圧と前記目標値とに基づいて前記ファンの回転数を制御する
   ことを特徴とする換気システム。
2. 前記システム全体の風量と前記目標静圧値との関係を記録した記録部
   をさらに備え、
   前記制御装置は、前記記憶部に記憶された前記関係に基づいて前記目標静圧値を設定し、
   前記記録部は、全ての前記排気装置を運転させた状態から前記システム全体の風量を徐々に低下させ、前記ベンチュリエアバルブが正常に動作する当該ベンチュリエアバルブ前後の差圧がつかなくなる順に当該ベンチュリエアバルブに対応する前記排気装置の順位付けを行い、この順位が低い方から１または複数の前記排気装置を運転させる際に必要な前記メインダクトにおける最低の静圧値と、このときの風量とを記録することにより、前記関係を取得する
   ことを特徴とする請求項１記載の換気システム。
3. 前記記憶部は、前記ベンチュリエアバルブのうち風量が最大のベンチュリエアバルブに対応する前記排気装置を運転した際の前記メインダクトにおける静圧の下限値の変化量を前記最低の静圧値に加算することにより、前記関係を取得する
   ことを特徴とする請求項２記載の換気システム。
4. メインダクトおよびこのメインダクトから分岐した複数の枝ダクトからなる多分岐ダクト系と、
   いずれかの前記枝ダクトに接続されたベンチュリエアバルブを通じて内部の空気を装置外部に送り出す複数の排気装置と、
   前記メインダクトに設けられたファンと
   を備えた換気システムの制御方法であって、
   運転中の前記排気装置の前記ベンチュリエアバルブの風量から算出されるシステム全体の風量に基づいて目標静圧値を設定し、前記メインダクト内の静圧と前記目標値とに基づいて前記ファンの回転数を制御する
   ことを特徴とする換気システムの制御方法。

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