JP4188956B2 - 複数室を対象とする室圧制御システム - Google Patents

Description

本発明は、薬品製造プロセスのための燻蒸を必要とする無菌室や、ＬＳＩ製造プロセス用のクリーンルームなど、複数の空調制御対象室に対する室圧制御システムに関する。

無菌室やクリーンルームなど、厳格な室圧管理を要する部屋の空調システムにおいては、空調機の起動・停止時においても複数の室間における室圧の逆転を防止し、室間差圧を保持することが要求される。その一方で、起動時間及び停止時間の短縮を図ることも求められている。

特開平６−２８１２１７「室圧制御装置」では、給排気運転の起動時には目標給気量を０にし、かつ目標室圧の高い対象室から給気量を増大させている。また停止過程では目標室圧の低い対象室から給気量を０に減少させている。しかしながら、この方法では、目標空気量を０から増大させたり、０へと減少させたりするので、制御に時間がかかるという欠点がある。 特開平１０−１５４０１７「室圧制御装置」では、給気量を調整するダンパーの開度をリニア制御している。ただし、この方法では、ダンパーのリニア制御と室圧制御の応答が即座には一致せず、応答に時間を要することになる。

本発明の第１の目的は、空調機の起動・停止時においても複数の室間における室圧の逆転を防止し、室間差圧を保持できるような複数室を対象とする室圧制御システムを提供することにある。
本発明の第２の目的は、複数室を対象とする室圧制御システムの起動時間及び停止時間の短縮を図ることにある。

前述した課題を解決するため、本発明は、その第１の態様として、室圧条件の異なる複数の空調対象室を同一空調系統で室圧制御するためのシステムであって、空調機のファンは回転数が可変のタイプであり、各対象室に通じる給気ダクト及び還気ダクトにそれぞれ遮断弁が設置され、目標室圧の最も高い室以外の室に通じる給気ダクトにそれぞれ付加抵抗用ダンパーが設置されており、空調機起動時には空調機と前記遮断弁及び前記付加抵抗用ダンパーを同時に起動し（動作を開始させ）、空調機のファン回転数をステップ制御で増段し、前記付加抵抗用ダンパーの開度をステップ調整して負荷抵抗を加減することにより目標室圧の最も高い室が優先的に給気されるように制御し、室圧の高い対象室から低い対象室へと順に立ち上げていくことを特徴とする室圧制御システムを提供する。

すなわち、本発明の制御システムでは、
（１）室圧条件の異なる複数の室を同一空調系統で室圧制御する方法として、空調機起動時には空調機と各対象室ダクト系統に設けた各種ダンパー類を同時に起動する
（２）空調機起動時には、目標室圧の最も高い部屋から給気されるように、最も高い目標室圧以外の給気ダクト系に設置したＲＭＤ（付加抵抗用ダンパー）の開度調整によって生じる負荷抵抗を利用し、高位の目標室圧を要する対象室に優先的に給気できるようにステップ式に開度調整し、室圧の高い対象室から順に立ち上げる

（３）最も高い目標室圧以外の対象室系統の給気ダクトと還気ダクト間にバイパスダクトとＢＭＤ（バイパス用ダンパー）を設け、空調機起動時にバイパスさせながら開度調整することにより対象室への給気量を制限できる機能を付加し、好適に室間差圧の逆転現象を防止するとともに立ち上げ時間の短縮を図る
（４）ＲＭＤはその機能をＮＬＤ（遮断弁）で兼用させてもよい
（５）空調機起動時には、室圧の安定化と室間差圧の逆転防止が図れるように空調機のファン回転数をステップ制御で増段する

（６）空調機停止時には、一定の室間差圧が確保できるように空調機のファン回転数をある設定値まで下げ、各系統を同時停止モードとする
（７）その後、目標室圧の低い対象室から各種ダンパー類、すなわち、定風量装置（ＣＡＶ）・遮断弁（ＮＬＤ）・付加抵抗用ダンパー（ＲＭＤ）を順次閉動作としシステムを停止させることにより、停止時間の短縮化を図る
（８）定風量装置（ＣＡＶ）、ＲＭＤの動作は、リニア制御とはせずステップ制御とし、ダクト系内の圧力安定化を図る。

さらに、より具体的な構成として、
（１）最も高い目標室圧以外の給気系ダクトに付加抵抗用ダンパー（ＲＭＤ）を設けて、起動時に各系統の遮断弁（ＮＬＤ）、定風量装置（ＣＡＶ）、室圧制御ダンパー（ＰＣＤ）、及び付加抵抗用ダンパー（ＲＭＤ）を同時に起動し、各ＲＭＤの開度を調整する
（２）加えて、最も高い目標室圧以外の給気系ダクトにバイパスダクトとバイパス用ダンパー（ＢＭＤ）を設けて、空調機起動時にＢＭＤの開度を調整する

（３）空調機のファンを回転数が制御できるインバータタイプとし、空調機起動時には空調機ファンの回転数をステップ制御で増段する
（４）空調機停止時には空調機ファンの回転数を設定値まで下げた後に各系統を同時に停止モードとする
（５）給気量を調整する定風量装置（ＣＡＶ）及びＲＭＤの開度をステップ制御する。

かかる構成に基づき、本発明の第１の態様によれば、
（１）給気側に設けた付加抵抗のステップ調整により、確実に高位の目標室圧対象室へ給気を優先させることができ、室間差圧の逆転防止と立ち上げ時間の短縮が可能となる
（２）ステップ式の制御なのでリニア式制御よりも室圧の安定化が図れ、室間差圧の逆転防止と立ち上げ時間の短縮が可能になる、などの作用効果が得られる。

本発明はその好適な態様として、各対象室に通じる給気ダクトにそれぞれ定風量装置を設置してステップ制御する手段を追加することにより、一層確実に風量を段階的に追随させながら制御することが可能になる。

さらに、目標室圧の最も高い室以外の室の給気ダクトから還気ダクトへと通じるバイパス用ダンパーを設置してそれら対象室への給気量を制御する手段を追加することにより、バイパス量を調整して、より一層確実に室間差圧の逆転防止と立ち上げ時間の短縮を図ることが可能になる。

本発明は、その第２の態様として、室圧条件の異なる複数の空調対象室を同一空調系統で室圧制御するためのシステムであって、空調機のファンは回転数が可変のタイプであり、各対象室に通じる給気ダクトにそれぞれ定風量装置が設置され、各対象室に通じる給気ダクト及び還気ダクトにそれぞれ遮断弁が設置され、目標室圧の最も高い室以外の室に通じる給気ダクトにそれぞれ付加抵抗用ダンパーが設置されており、空調機停止時には、一定の室間差圧が確保できるように空調機のファン回転数をある設定値まで下げて各系統を同時停止モードとし、その後、目標室圧の低い対象室から前記定風量装置・前記遮断弁・前記付加抵抗用ダンパーを順次閉動作としシステムを停止させることを特徴とする室圧制御システムを提供する。

かかる構成に基づき、本発明の第２の態様によれば、
（１）室圧差圧を確保しながら空調対象室に通じる各系統をほぼ同時に停止させることができるので、順次停止に比べて停止時間の短縮が可能になる
（２）各ステップ制御ごとに動作時間を一定時間設けることにより、室圧制御システムの動作速度に適合した精度の高い室圧制御が得られる、などの作用効果が得られる。以下、添付図面の実施態様を参照しながら、本発明についてさらに説明する。

図１は本発明の第１態様及び第２態様を実施するための好適な配管系統図を表しており、このシステムでは、給気ファン１１を備えた空調機１０と還気ファン１２とで、室圧条件の異なる３つの空調対象室Ａ室（目標室圧１０ｐａ），Ｂ室（目標室圧２０ｐａ），Ｃ室（目標室圧４０ｐａ）を、同一空調系統で室圧制御する。給気ファン１１からの主給気路１４はそれぞれＡ室，Ｂ室，Ｃ室に至る給気ダクト２１，２２，２３へと分岐し、Ａ室，Ｂ室，Ｃ室を空調処理した還気はそれぞれ還気ダクト２４，２５，２６を通じて主還気路１６へと合流する。なお、Ａ室，Ｂ室，Ｃ室は単独の部屋又は部屋のグループで構成される。

給気ファン１１へと通じる外気取入口３０にはモーターダンパーＭＤが設置され、還気ファン１２から流出する空気排出口３２にもモーターダンパーＭＤが設置され、さらにこれらの間には空調を必要としない場合のバイパス回路３４が設けられている。

本発明の特徴に従い、給気ファン１１及び還気ファン１２は回転数が可変のインバータタイプで構成されている。主給気路１４から各対象室Ａ室，Ｂ室，Ｃ室に通じる給気ダクト２１，２２，２３には、それぞれ遮断弁ＮＬＤ、再熱ヒータＲＨ、定風量装置ＣＡＶが設置されている。一方、還気ダクト２４，２５，２６には、それぞれ室圧制御ダンパーＰＣＤが設置されている。これらは一般的な市販品でよい。

ここで、目標室圧の最も高いＣ室以外のＢ室とＡ室にそれぞれ通じる給気ダクト２１，２２にそれぞれ付加抵抗用ダンパーＲＭＤを設置する。付加抵抗用ダンパーＲＭＤは、開度の調節が可能なもので、例えばバタフライ式の開閉式制御弁で構成することができる。

かかる構成に基づき、本発明による制御システムでは、空調機起動時には、空調機１０（給気ファン１１を含む）と各遮断弁ＮＬＤ及び各付加抵抗用ダンパーＲＭＤを同時に起動する。続いて、空調機の給気ファン１１の回転数をステップ制御で増段し、付加抵抗用ダンパーＲＭＤの開度をステップ調整して負荷抵抗を加減することにより目標室圧の最も高いＣ室が優先的に給気されるように制御する。続いて、室圧の高い順にＢ室、さらにＡ室へと順に立ち上げていく。このような立ち上げ方法を採用することにより、立ち上げのための時間を従来よりも短縮化することができる。

各対象室Ａ室，Ｂ室，Ｃ室にそれぞれ通じる給気ダクト２１，２２，２３に設けた定風量装置ＣＡＶは、リニア制御ではなくステップ制御式に増段することにより、風量を一定化するための制御に要する時間を短縮することができる。

さらに好適な態様として、目標室圧の最も高いＣ室以外のＡ室の給気ダクト２１から還気ダクト２４へとバイパス回路３６が設けられ、このバイパス回路にはバイパス用ダンパーＢＭＤが設置されている。このバイパス用ダンパーＢＭＤを開閉することにより、Ａ室への給気量が制限され、目標室圧の最も高いＣ室へと優先的に空気が流れるのを促進することができる。図１では、Ａ室の給気ダクト２１から還気ダクト２４へとバイパス回路３６が設けられているが、同様にＢ室の給気ダクト２２から還気ダクト２５へとバイパス回路を設けてバイパスダンパーＢＭＤを設置することも可能である。

次に、本発明による制御システムでは、空調機停止時には、一定の室間差圧が確保できるように空調機１０の給気ファン１１の回転数をある設定値まで下げて各系統を同時停止モードとし、その後、目標室圧の低い対象室から各種ダンパー類、すなわち、定風量装置・遮断弁・付加抵抗用ダンパーを順次閉動作としシステムを停止させるようにして制御する。

これにより、室圧差圧を確保しながら空調対象室に通じる各系統をほぼ同時に停止させることができ、順次停止に比べて停止時間の短縮が可能になる。また、各ステップ制御ごとに動作時間を一定時間設けることにより、室圧制御システムの動作速度に適合した精度の高い室圧制御が得られる、などの作用効果が得られる。

以上詳細に説明したごとく、本発明の室圧制御システムによれば、空調機の起動・停止時においても複数の室間における室圧の逆転が防止され、室間差圧を保持することができるようになり、さらに空調システムの起動時間及び停止時間の短縮化を図ることができるなど、その技術的効果には極めて顕著なものがある。

本発明による室圧制御システムの一例を示す回路図。

符号の説明

１０ 空調機
１１ 給気ファン
１２ 還気ファン
１４ 主給気路
１６ 主還気路
２１，２２，２３ 給気ダクト
２４，２５，２６ 還気ダクト
３６ バイパスダクト
ＮＬＤ 遮断弁
ＲＭＤ 付加抵抗用ダンパー
ＢＭＤ バイパス用ダンパー
ＣＡＶ 定風量装置
ＩＮＶ インバータ

Claims (4)

1. 室圧条件の異なる複数の空調対象室を同一空調系統で室圧制御するためのシステムであって、
   空調機のファンは回転数が可変のタイプであり、
   各対象室に通じる給気ダクト及び還気ダクトにそれぞれ遮断弁が設置され、
   目標室圧の最も高い室以外の室に通じる給気ダクトにそれぞれ付加抵抗用ダンパーが設置されており、
   空調機起動時には空調機と前記遮断弁及び前記付加抵抗用ダンパーを同時に起動し、
   空調機のファン回転数をステップ制御で増段し、
   前記付加抵抗用ダンパーの開度をステップ調整して負荷抵抗を加減することにより目標室圧の最も高い室が優先的に給気されるように制御し、室圧の高い対象室から低い対象室へと順に立ち上げていくことを特徴とする複数室を対象とする室圧制御システム。
2. 各対象室に通じる給気ダクトにそれぞれ定風量装置を設置してステップ制御する請求項１記載の室圧制御システム。
3. 目標室圧の最も高い室以外の室の給気ダクトから還気ダクトへと通じるバイパス用ダンパーを設置してそれら対象室への給気量を制御する請求項１又は２記載の室圧制御システム。
4. 室圧条件の異なる複数の空調対象室を同一空調系統で室圧制御するためのシステムであって、
   空調機のファンは回転数が可変のタイプであり、
   各対象室に通じる給気ダクトにそれぞれ定風量装置が設置され、
   各対象室に通じる給気ダクト及び還気ダクトにそれぞれ遮断弁が設置され、
   目標室圧の最も高い室以外の室に通じる給気ダクトにそれぞれ付加抵抗用ダンパーが設置されており、
   空調機停止時には、一定の室間差圧が確保できるように空調機のファン回転数をある設定値まで下げて各系統を同時停止モードとし、
   その後、目標室圧の低い対象室から前記定風量装置・前記遮断弁・前記付加抵抗用ダンパーを順次閉動作としシステムを停止させることを特徴とする複数室を対象とする室圧制御システム。
   

Images