JP3175435B2 - 負圧制御システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は負圧制御システムに係
り、特に、原子力発電所または放射性廃棄物処理設備等
の設備室内を所定の負圧範囲に制御する負圧制御システ
ムに関する。

【０００２】

【従来の技術】原子力発電所または放射性廃棄物処理設
備等の設備室を空調する場合、放射性物質を含むチリが
設備室外に漏洩しないように設備室への給気と設備室か
らの排気のバランスを制御して設備室の圧力を大気圧に
対して常に所定の負圧範囲に維持する負圧制御システム
が採用されている。

【０００３】従来の負圧制御システムは、給気・排気バ
ランスを維持し易くする為に、一つの設備室に対して、
一つの給気系統及び一つの排気系統を備えていた。しか
し、各設備室に給気系統、排気系統を夫々設けることは
設備的に高価になる為、図２に示すように一つの給気系
統からエアを複数の設備室に給気する一方、各設備室の
エアを排気する排気系統が複数の排気系統で構成された
負圧制御システムが提案されている。

【０００４】図２に従ってこの負圧制御システムの動作
を説明すると、外気取入口１から取り入れられた外気２
は外気処理設備３で温湿度が調整された後、調節弁４
ａ、給気ファン５ａを介して給気メインダクト６に送気
され、給気メインダクト６から分岐した複数の給気サブ
ダクト７、８、９、１０を経て複数の設備室１１、１
２、１３、１４内に給気される。また、給気メインダク
ト６には、風量測定器１５が設けられ、この風量測定器
１５で測定された測定値が風量調節計１６に入力され、
風量調節計１６が調整弁４ａの開度を制御することによ
り、各設備室１１、１２、１３、１４内に一定風量の空
調エアを給気する。

【０００５】一方、設備室１１、１２に給気されて空調
したエアは、夫々の排気サブダクト１７、１８を通り、
排気メインダクト１９経た後、ＨＥＰＡフィルタ２０、
調整弁２１ａ、排気ファン２２ａ及び排気ダクト２３を
経て外部に排気される。また、設備室１３に給気されて
空調したエアは、排気サブダクト２４を経て設備室１４
に入り、設備室１４から延びた排気メインダクト２５経
た後、ＨＥＰＡフィルタ２６、調整弁２７ａ、排気ファ
ン２８ａ及び排気ダクト２９を経て外部に排気される。

【０００６】また、夫々の排気メインダクト１９、２５
に属する設備室１１、１２、１３、１４のうち、代表設
備室１２、１４内の圧力と大気圧との差圧が差圧測定器
３０、３１により測定されて圧力調整計３２、３３に入
力される。そして、圧力調整計３２、３３が夫々の排気
系統に設けられている調整弁２１ａ、２７ａの開度を制
御して排気ファン２２ａ、２８ａで排気する。このよう
に、設備室１１、１２、１３、１４内の給気、排気バラ
ンスを調整することにより設備室１１、１２、１３、１
４内が所定の負圧範囲になるようにしている。

【０００７】また、給気系統の給気ファン４ａが停止し
た場合には、給気ファン４ａと並列に設けられた予備給
気ファン４ｂが自動的に瞬時に起動し、各排気系統の排
気ファン２２ａ、２８ａが停止した場合には排気ファン
２２ａ、２８ａと並列に設けられた予備排気ファン２２
ｂ、２８ｂが自動的に瞬時に起動するようになってい
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一つの
給気系統からエアを複数の設備室１１、１２、１３、１
４に給気する一方、各設備室１１、１２、１３、１４の
エアを排気する排気系統が複数の排気系統で構成された
従来の負圧制御システムの場合、各設備室１１、１２、
１３、１４内の圧力が安定している場合は問題ないが、
例えば、複数の排気系統のうち一つの排気系統の排気フ
ァン２２ａが停止して予備ファン２２ｂに切り換わる等
の外乱発生時には、設備室１１、１２、１３、１４内の
圧力が所定の負圧範囲を逸脱してしまうという欠点があ
る。

【０００９】即ち、排気ファン２２ａが停止した排気系
統の設備室１１、１２の圧力変化は他の排気系統の設備
室１３、１４の圧力にも敏感に反映する為、各排気系統
に設けられた圧力調整計３２、３３が動作して各排気系
統同志の干渉現象を引き起こす。これにより、各設備室
１１、１２、１３、１４内の測定圧力がハンチングして
正しい制御ができなくなり、設備室１１、１２、１３、
１４内の圧力が次第に所定の負圧範囲から逸脱してしま
う。

【００１０】また、給気系統の給気ファン５ａが停止し
て予備給気ファン５ｂに切り換わる場合も同様のハンチ
ングが生じる。本発明はこのような事情に鑑みてなされ
たもので、一つの給気系統からエアを複数の室に給気す
る一方、各室のエアを排気する排気系統が複数の排気系
統で構成された負圧制御システムにおいて、排気ファン
が停止して予備ファンに切り換わる等の外乱発生時で
も、各室内の圧力を所定の負圧範囲に精度良く制御でき
る負圧制御システムを提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するために、一つの給気系統からエアを複数の室に給気
する一方、各室のエアを排気する排気系統が複数の排気
系統で構成され、給気・排気バランスにより前記各室内
を所定の負圧範囲に制御する負圧制御システムにおい
て、前記給気系統に設けられ、前記各室内に一定風量の
エアを給気する給気手段と、前記各排気系統に設けら
れ、室内のエアを排気する排気ファンと、前記排気ファ
ンの排気風量を調整する調整手段と、前記各排気系統に
設けられ、排気系統の排気風量を測定する風量測定手段
と、前記各室内の圧力を測定する圧力測定手段と、前記
風量測定手段での測定風量及び前記圧力測定手段での測
定圧力が入力されると共に予め設定風量及び前記所定の
負圧範囲が設定され、測定圧力が所定の負圧範囲内にあ
る時には測定風量が設定風量になるように測定風量と設
定風量の偏差をＰＩＤ演算により求めて偏差をなくすよ
うに前記調整手段を制御する風量制御方式を行い、測定
圧力が所定の負圧範囲を逸脱した時には測定圧力が所定
の負圧範囲に回復するように測定圧力と負圧範囲の偏差
をＰＩＤ演算により求めて偏差をなくすように前記調整
手段を制御する圧力制御方式で行うＰＩＤ式風量・圧力
調整手段と、から成ることを特徴とする。

【００１２】

【作用】本発明によれば、複数の排気系統の測定風量及
び室内の測定圧力をＰＩＤ風量・圧力調整手段に逐次入
力させて室内圧力を監視しながら、各室内の測定圧力が
所定の負圧範囲内で安定している正常運転時、及び外乱
（例えば、複数の排気系統のうち、一つの排気系統の排
気ファンが停止して予備排気ファンに切り換わる）が発
生して測定圧力が多少変動しても所定の負圧範囲内にお
さまっている時には、ＰＩＤ風量・圧力調整手段は、外
乱が発生した排気系統以外の排気系統に影響を及ぼしに
くく、ハンチングの起こりにくい風量制御方式を選択し
て、排気ファンの排気風量を調整するように調整手段を
制御する。

【００１３】そして、外乱により測定圧力が所定の負圧
範囲内を逸脱した時のみ、ＰＩＤ風量・圧力調整手段
は、逸脱した圧力と所定の負圧範囲の偏差を明確に把握
できる圧力制御方式に切り換わり調整手段を制御して所
定の負圧範囲内に回復させるようにした。これにより、
一つの給気系統からエアを複数の室に給気する一方、各
室のエアを排気する排気系統が複数の排気系統で構成さ
れた負圧制御システムにおいて、排気ファンが停止して
予備排気ファンに切り換わる等の外乱発生時でも各室内
の圧力を所定の負圧範囲内に精度良く制御できる。

【００１４】

【実施例】以下添付図面に従って本発明に係る負圧制御
システムの好ましい実施例を詳述する。図１に従って本
発明の負圧制御システムについて説明するが、従来の負
圧制御システムを示した図２と同じ給気系統については
説明を省略し、以下に排気系統の構成を説明する。ま
た、図２と同じ機器、部材については同じ符号を付して
説明する。

【００１５】図１に示すように、設備室１１、１２から
延びた排気サブダクト１７、１８は排気メインダクト１
９に統合され、排気メインダクト１９は風量測定器３
６、ＨＥＰＡフィルタ２０、調整弁２１ａ、排気ファン
２２ａを介して排気ダクト２３に接続されている。ま
た、設備室１３から延びた排気サブダクト２４は設備室
１４に接続され、設備室１４から延びた排気メインダク
ト２５は風量測定器３７、ＨＥＰＡフィルタ２６、調整
弁２７ａ、排気ファン２８ａを介して排気ダクト２９に
接続されている。また、夫々の排気メインダクト１９、
２５に属する設備室のうち、代表設備室１２、１４内の
圧力と大気圧との差圧が差圧測定器３０、３１により測
定されてＰＩＤ式風量・圧力調整計３４、３５に入力さ
れると共に、風量測定器３６、３７で測定された風量が
ＰＩＤ式風量・圧力調整計３４、３５に入力される。

【００１６】また、ＰＩＤ風量・圧力調整計３４、３５
には、所定の負圧範囲と設定風量（給気系統から給気さ
れる一定風量との兼ね合いで決まる）とが予め設定され
ており、差圧測定器３０、３１での代表設備室１２、１
４内の測定圧力が所定の負圧範囲内にある時には、風量
制御方式を選択して風量測定器３６、３７で測定される
測定風量が予め設定された設定風量になるように測定風
量と設定風量の偏差をＰＩＤ演算により求めて偏差をな
くすように調整弁２１ａ、２７ａの開度を制御する。ま
た、差圧測定器３０、３１で測定される測定圧力が所定
の負圧範囲を逸脱した時のみ、風量制御方式から圧力制
御方式に切り換わり測定圧力が所定の負圧範囲に回復す
るように測定圧力と負圧範囲の偏差をＰＩＤ演算により
求めて偏差をなくすように調整弁２１ａ、２７ａの開度
を制御するようにセットされている。

【００１７】また、ＰＩＤ式風量・圧力調整計３４、３
５は、ＰＩＤ演算のリセット機能を有し、風量制御方式
から圧力制御方式に切り換わる場合には、風量にもとづ
くＰＩＤ演算をリセットして新たに圧力にもとづくＰＩ
Ｄ演算を行うようになっている。同様に、圧力制御方式
から風量制御方式に切り換わる場合もリセットされる。

【００１８】また、各排気系統には従来の負圧制御シス
テムと同様に、調整弁２１ａ、２７ａ及び排気ファン２
２ａ、２８ａの回路と並列に予備調整弁２１ｂ、２７ｂ
及び予備排気ファン２２ｂ、２８ｂの回路が設けられ、
排気ファン２２ａ、２８ａが停止した場合、瞬時に予備
排気ファン２２ｂ、２８ｂが起動するようになってい
る。

【００１９】次に、本発明の負圧制御システムを発明す
るに至った理論的根拠につい説明する。本発明の発明者
等は圧力制御方式と風量制御方式について実験を重ねた
結果、圧力制御方式のように測定圧力に基づいて制御す
る場合、例えば、複数の排気系統のうち一つの排気系統
の排気ファン２２ａが停止して予備排気ファン２２ｂに
切り換わる等の外乱発生時には、排気ファン２２ａが停
止した排気系統の設備室１１、１２の圧力変化は他の排
気系統の設備室１３、１４の圧力にも敏感に反映し、各
排気系統に設けられた圧力調整計３２、３３（図２参
照）が動作して各排気系統同志の干渉現象を引き起こす
ということを確認した。これにより、各設備室１１、１
２、１３、１４内の測定圧力がハンチングするので、正
しい圧力制御ができなくなり、ハンチングした状態でそ
のまま圧力制御方式を続けると異常制御を起こし、各設
備室１１、１２、１３、１４内の圧力が所定の負圧範囲
から逸脱し易くなる。

【００２０】これに対し、各排気系統の風量を測定して
測定風量に基づいて制御する風量制御方式の場合は、排
気ファン２２ａが停止した排気系統以外の排気系統で行
われる風量制御に対して殆ど影響を与えない為、排気系
統同志による干渉現象が殆ど発生しないことを確認し
た。このことから、一つの給気系統からエアを複数の設
備室１１、１２、１３、１４に給気する一方、各設備室
１１、１２、１３、１４のエアを排気する排気系統が複
数の排気系統で構成された負圧制御システムにおいて、
各設備室１１、１２、１３、１４内の圧力を所定の負圧
範囲に精度良く制御する為には、設備室１１、１２、１
３、１４内の圧力が多少変動しても所定の負圧範囲を逸
脱しない限り風量制御方式で行い、所定の負圧範囲を逸
脱した時に限り、逸脱した圧力と所定の負圧範囲を明確
に把握して制御できる圧力制御方式で行うことが得策で
あり、本発明はこの知見に基づいて上記の如くシステム
を構成したものである。

【００２１】次に、上記の如く構成された本発明の負圧
制御システムの作用について説明する。給気系統により
各設備室１１、１２、１３、１４内に一定風量の空調エ
アを給気し、各設備室１１、１２、１３、１４のエアは
排気系統を通って外気に排気されるエアの流れは従来の
負圧制御システムと同じである。このエアの流れにおい
て、各排気系統の代表設備室１２、１４の圧力と大気圧
の差圧が差圧測定器３０、３１で測定されてＰＩＤ風量
・圧力調整計３４、３５に逐次入力されて設備室１１、
１２、１３、１４内の圧力が監視されると共に、各排気
系統に設けられた風量測定器３６、３７により設備室１
１、１２、１３、１４から排気されるエアの風量が測定
されてＰＩＤ風量・圧力調整計３４、３５に逐次入力さ
れている。

【００２２】そして、例えば、各設備室１１、１２、１
３、１４内の測定圧力が所定の負圧範囲内で安定してい
る正常運転時、及び、例えば、複数の排気系統のうち一
つの排気系統の排気ファン２２ａが停止して予備排気フ
ァン２２ｂに切り換わる等の外乱が発生して測定圧力が
多少変動しても所定の負圧範囲内におさまっている時に
は、ＰＩＤ風量・圧力調整計３４、３５は風量制御方式
を選択して測定風量が予め設定された設定風量になるよ
うに測定風量と設定風量の偏差をＰＩＤ演算により求め
て偏差をなくすように調整弁（正常運転の場合は２１
ａ、排気ファン２２ａが停止して予備排気ファン２２ｂ
に切り換わる外乱発生時は２１ｂ）の開度を調整する。
これにより、各排気系統が互いに干渉現象を引き起こす
ことなく、外乱が発生した排気系統は測定圧力が安定す
るように制御され、外乱の発生しなかった排気系統は安
定した測定圧力がそのまま維持されるように制御され
る。従って、各設備室１１、１２、１３、１４を所定の
負圧範囲に正しく制御することができる。

【００２３】また、外乱等が発生して測定圧力が所定の
負圧範囲を逸脱した場合には、ＰＩＤ風量・圧力調整計
３４、３５は圧力制御方式を選択して測定圧力が予め設
定された所定の負圧範囲に回復するように測定圧力と負
圧範囲の偏差をＰＩＤ演算にり求めて偏差をなくすよう
に圧力調整弁２１ｂの開度を調整する。この時、外乱が
発生しなかった排気系統は風量制御方式を続行する。そ
して、外乱が発生した排気系統は測定圧力が所定の負圧
範囲に復帰したら再び風量制御方式に切り換える。これ
により、測定圧力が所定の負圧範囲を逸脱した時のみ、
逸脱した圧力と所定の負圧範囲の偏差を明確に把握して
制御できる圧力制御方式に切り換わるので、圧力制御方
式による各排気系統の干渉現象を最小限に抑えることが
できる。従って、各設備室１１、１２、１３、１４を所
定の負圧範囲に正しく制御することができる。

【００２４】また、別の外乱要因として、給気ファン５
ａが停止して予備給気ファン５ｂに切り換わる場合があ
り、この場合は各排気系統の設備室１１、１２、１３、
１４内の圧力が一次的に低下するが、前記と同様に測定
圧力が所定の負圧範囲を逸脱しない限り風量制御方式で
行い、測定圧力が負圧範囲を逸脱した場合のみ、圧力制
御方式に切り換える。また、負圧範囲を逸脱した排気系
統のみを圧力制御に切り換えるようにし、その他の排気
系統はそのまま風量制御で行う。

【００２５】このように、本発明の負圧制御システムで
は、各排気系統が互いに殆ど干渉しあわない風量制御方
式を主として行い、測定圧力が所定の負圧範囲を逸脱し
た時のみ圧力制御方式を行うようにしたので、一つの給
気系統からエアを複数の設備室に給気する一方、各設備
室のエアを排気する排気系統が複数の排気系統で構成さ
れた負圧制御システムでも、各設備室１１、１２、１
３、１４内の圧力を所定の負圧範囲内に精度良く制御で
きる。

【００２６】また、ＰＩＤ式風量・圧力調整計３４、３
５は、ＰＩＤ演算のリセット機能を有し、風量制御方式
から圧力制御方式に切り換わる場合、或いは圧力制御方
式から風量制御方式に切り換わる場合には、切換前に行
われていた制御のＰＩＤ演算をリセットして切換後の制
御にもとづくＰＩＤ演算を行うようにした。これによ
り、切換後のＰＩＤ演算をスムーズに行うことができる
と共に、切換前のＰＩＤ演算の影響が無くなるので、制
御精度を向上させることができ、設備室１１、１２、１
３、１４内をより精度良く所定の負圧範囲に制御するこ
とができる。

【００２７】尚、本実施例では、外乱の要因として、排
気ファン或いは給気ファンの停止による予備ファンへの
切り換えの例で説明したが、これに限定されるものでは
ないく、要は給気・排気バランスがくずれる場合の全て
に適用される。また、排気系統の数を２系統で説明した
がこの排気系統数に限定されるものではなく、排気系統
が多い場合ほど、本発明の効果が期待できる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の負圧制御
システムによれば、各排気系統が互いに殆ど干渉しあわ
ない風量制御方式を主として行い、測定圧力が所定の負
圧範囲を逸脱した時のみ圧力制御方式を行うようにした
ので、一つの給気系統からエアを複数の設備室に給気す
る一方、各設備室のエアを排気する排気系統が複数の排
気系統で構成された負圧制御システムでも各設備室内の
圧力を所定の負圧範囲内に精度良く制御できる。

【００２９】また、ＰＩＤ式風量・圧力調整手段は、Ｐ
ＩＤ演算のリセット機能を有しているので、風量制御か
ら圧力制御への切り換え、或いは圧力制御から風量制御
へ切り換えた場合、切換後のＰＩＤ演算をスムーズに行
うことができると共に、切換前のＰＩＤ演算の影響が無
くなるので、制御精度を向上させることができ、設備室
内をより精度良く所定の負圧範囲に制御することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明に係る負圧制御システムの構成図

【図２】図２は従来の負圧制御システムの構成図

【符号の説明】

４ａ…給気系統の調整弁 ４ｂ…給気系統の予備調整弁 ５ａ…給気ファン ５ｂ…予備の給気ファン １１、１２、１３、１４…設備室 １５…給気系統の風量測定器 ２１ａ、２７ａ…排気系統の調整弁 ２１ｂ、２７ｂ…排気系統の予備調整弁 ２２ａ、２８ａ…排気系統の排気ファン ２２ｂ、２８ｂ…排気系統の予備排気ファン ３０、３１…差圧測定器 ３４、３５…ＰＩＤ風量・圧力調整計 ３６、３７…排気系統の風量測定器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F24F 7/08 F24F 7/007

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一つの給気系統からエアを複数の室に給気
   する一方、各室のエアを排気する排気系統が複数の排気
   系統で構成され、給気・排気バランスにより前記各室内
   を所定の負圧範囲に制御する負圧制御システムにおい
   て、 前記給気系統に設けられ、前記各室内に一定風量のエア
   を給気する給気手段と、 前記各排気系統に設けられ、室内のエアを排気する排気
   ファンと、 前記排気ファンの排気風量を調整する調整手段と、 前記各排気系統に設けられ、排気系統の排気風量を測定
   する風量測定手段と、 前記各室内の圧力を測定する圧力測定手段と、 前記風量測定手段での測定風量及び前記圧力測定手段で
   の測定圧力が入力されると共に予め設定風量及び前記所
   定の負圧範囲が設定され、測定圧力が所定の負圧範囲内
   にある時には測定風量が設定風量になるように測定風量
   と設定風量の偏差をＰＩＤ演算により求めて偏差をなく
   すように前記調整手段を制御する風量制御方式を行い、
   測定圧力が所定の負圧範囲を逸脱した時には測定圧力が
   所定の負圧範囲に回復するように測定圧力と負圧範囲の
   偏差をＰＩＤ演算により求めて偏差をなくすように前記
   調整手段を制御する圧力制御方式で行うＰＩＤ式風量・
   圧力調整手段と、 から成ることを特徴とする負圧制御システム。
2. 【請求項２】前記ＰＩＤ式風量・圧力調整手段は、ＰＩ
   Ｄ演算のリセット機能を有し、風量制御から圧力制御に
   切り換わる場合、或いは圧力制御から風量制御に切り換
   わる場合には、切換前の制御方式のＰＩＤ演算をリセッ
   トして切換後の制御方式にもとづくＰＩＤ演算を行うこ
   とを特徴とする請求項１の負圧制御システム。