JP4485476B2 - 室圧制御方法およびその装置 - Google Patents

Description

本発明は、室圧制御方法およびその装置に関し、さらに詳細には扉により開閉される開口を介して連通する少なくとも２室の室内気圧を所定の気圧に制御する室圧制御方法およびその装置に関する。

半導体製造又は研究建家、医薬品製造又は研究建家、或いは食品加工又は研究建家などにおける内部室の室内気圧（室圧）は、外部から塵埃や細菌の進入を防ぐ目的から外部より高い気圧に設定され、或いは細菌などの外部への漏出を防止する目的から外部より低い気圧に設定され、また扉により開閉される開口を介して連通する室どうしもそれぞれ異なる気圧に設定されている。このような目的で設定された室圧（目標室圧）は、室圧制御装置により管理されている。従来の技術では、各室の室圧をそれぞれ設定された目標室圧に調整する室圧制御が、一般的に、室圧に変動が生じている室（対象室）の室圧と設定された目標室圧との差を減じるように、例えばダンパなどからなる給気量調整手段や排気量調整手段を介して対象室への給気量或いは対象室からの排気量を変化させる方法により行われていた。

しかし、対象室の目標室圧と異なる気圧となっている隣室や廊下などと対象室とを接続している扉が開かれた場合、従来の室圧制御を行うと、給気量調整手段や排気量調整手段は、対象室内の気圧を目標室圧にするために調整し得る最大或いは最小の調整位置に変更され、対象室の室圧は目標室圧になることなく、条件によっては室圧のハンチング（大きな乱れの繰り返し）を起こす。

さらに、扉が閉鎖され、対象室の室圧が室圧制御により目標室圧に調整し得る状態になったとしても、対象室内の空気量のバランスが著しく乱されたままの状態から制御を行うことになり、またこの制御の初期値が著しく目標位置から外れた状態から制御を行うことになるので、扉を閉鎖した直後に大きな室圧の乱れや、ハンチングを生じる。このような問題を解決するために特許文献１に開示された室圧制御装置では、扉の開閉を検知するセンサを設け、扉の開閉をこのセンサで検知して開信号および閉鎖信号を出し、これらの信号に基づいて風量調整手段であるダンパの開度を制御しようとするものである。

すなわち、特許文献１の室圧制御装置では、扉が開かれたときにセンサから供給される開信号に基づいてダンパを扉の開く直前の開度に固定する。その後、扉が閉鎖されたときは、センサから供給される閉信号に基づいて、扉の開く直前の開度に固定されていたダンパをその状態から再び動かし、室内の気圧の変動に追従して設定圧力に室圧制御を行うようにしている。
特許第１８４２９６５号

特許文献１に開示された発明の室圧制御装置では、確かに、扉が閉鎖された直後から室圧の変動に追従してダンパ制御を行っているが、扉閉鎖直後のダンパ制御再開時には、前述したようにダンパが扉の開く直前の開度で固定されていた位置から動き始めるため、扉開放直前の室圧即ちダンパの固定位置によっては室圧制御再開時にダンパの動き幅が非常に大きくなってハンチングを起こし、迅速に目標室圧に戻すことが難しい場合がある、という問題があった。

本発明の目的は、扉により開閉される開口を介して連通する少なくとも２室内の室内気圧をそれぞれ目標とする室圧に保持すると共に、例えば扉の開閉や局所排気などによる外乱の発生、或いは外乱の終息のときに風量調整手段の動き幅を小さくして迅速に目標室圧に戻す室圧制御方法およびその装置を提供する。

本発明の室圧制御方法は、前述した技術的課題を解決するために以下のように構成されている。すなわち、本発明は、扉により開閉される開口を介して連通する少なくとも２つの室それぞれの室内気圧を所定の気圧に制御する室圧制御方法であり、その特徴とするところは、前記室内の気圧を変動させる外乱がないときに、前記各室にそれぞれ接続された給気管および排気管を備える給気装置および排気装置の少なくともいずれか一方に取り付けられた可変風量ユニットの風量調整手段を介して前記室内の気圧を予め設定した目標室圧に維持する第１室圧制御と、前記外乱の発生を予測し又は外乱が発生したときに、室圧の変動が予想される前記室について前記風量調整手段を介して前記可変風量ユニットを通過する前記風量を予め設定した変更風量値に変更する第２室圧制御と、前記室について前記外乱が終息したとき、前記風量調整手段を介して前記可変風量ユニットを通過する前記風量を前記目標室圧に維持する風量に戻すこととを含み、前記第２室圧制御において、前記変更風量値が、前記室の気圧を前記目標室圧に維持しているときに前記可変風量ユニットを通過する安定風量値と、該安定風量値に対して所定風量だけ増加または減少した増減風量値とであり、前記室内の気圧を変動させる前記外乱の発生を予測する第１の検出信号に基づき、室圧が変動する前記室について前記風量調整手段を介して前記可変風量ユニットを通過する前記風量を前記安定風量値に変更すること、前記外乱の発生を検出する第２の検出信号に基づき、室圧の変動した前記室について前記風量調整手段を介して前記可変風量ユニットを通過する前記風量を前記増減風量値に変更することから構成されていることにある。

本発明の室圧制御方法は、前述した必須の構成要素からなるが、本発明の一実施形態としては、前記第２室圧制御において、前記外乱が前記扉の開放により発生し、前記扉が所定開放域の範囲内に開いたとき前記第１の検出信号を供給し、次いで、前記扉が前記所定開放域を超えて開いたとき前記第２の検出信号を供給するようにすることも好ましい。

また、本発明の室圧制御方法における他の実施形態としては、前記第２室圧制御において、開放した前記扉が閉鎖を開始して前記所定開放域の範囲内になったことを検出する第３の検出信号に基づき前記風量調整手段を介して前記可変風量ユニットを通過する風量を前記安定風量値に変更すること、次いで、前記扉が完全に閉鎖されたことを検出する第４の検出信号に基づき前記風量調整手段を介して前記外乱の発生がないときの前記第１室圧制御に戻るようにすることも好ましい。

また、本発明は室圧制御装置であり、前述した技術的課題を解決するために以下のように構成されている。すなわち、本発明の室圧制御装置は、扉により開閉される開口を介して連通する少なくとも２つの室にそれぞれ接続している給気管を備える給気装置と、前記各室にそれぞれ接続している排気管を備える排気装置と、前記給気装置および前記排気装置の少なくともいずれか一方に取り付けられ、前記各室ごとの給気もしくは排気の風量を調整する可変風量ユニットと、前記各室についての給気もしくは排気の前記風量を変更する前記可変風量ユニットの風量調整手段と、該風量調整手段を介して前記可変風量ユニットを通過する前記風量を調整し、前記室の気圧を所定の室内気圧に維持するコントローラと、前記室内の気圧を変動させる外乱の発生を予測および検出して前記コントローラに検出信号を供給する検出手段とを含み、前記コントローラは、前記外乱により室圧が変動するときに、この室について前記可変風量ユニットを通過する前記風量を予め設定した変更風量値にする前記風量調整手段の変更調整位置を記憶した記憶装置と、前記外乱の発生がないときに、前記室内の気圧を予め設定された目標室圧に維持すべく前記風量調整手段を介して前記可変風量ユニットを通過する風量を随時調整すると共に、前記外乱が発生したときに、前記検出手段から供給される前記検出信号に基づいて前記風量調整手段を介して前記可変風量ユニットを通過する前記風量を変更し、外乱が終息したときには前記風量調整手段を介して前記可変風量ユニットを通過する前記風量を前記目標室圧に維持する風量に変更する制御部とを備え、前記記憶装置に記憶された前記風量調整手段の前記変更調整位置は、安定室圧調整位置と、増減変更調整位置とを含み、前記風量調整手段が前記安定室圧調整位置に調整されたときに前記可変風量ユニットを通過する風量値が前記各室に予め設定された前記目標室圧に維持する安定風量値となり、前記風量調整手段が前記増減変更調整位置に調整されたときに前記可変風量ユニットを通過する前記風量が前記安定風量値に対して所定風量だけ増加または減少する増減風量値となり、前記検出手段により供給される前記検出信号が、前記外乱の発生を予測したときに供給される第１の検出信号と、前記第１の検出信号を供給した後、前記外乱が発生したとされるときに供給される第２の検出信号とを含み、前記コントローラの前記制御部が、前記第１の検出信号に基づいて前記風量調整手段を介して前記可変風量ユニットを通過する風量を前記安定風量値に変更し、前記第２の検出信号に基づいて前記風量調整手段を介して前記可変風量ユニットを通過する風量を前記増減風量値に変更することを特徴とする。

本発明に室圧制御装置は、前述した必須の構成要素からなるが、本発明の一実施形態として、前記外乱の発生が、前記扉の開放により発生し、前記扉が所定開放域の範囲内に開いたときに供給される前記第１の検出信号に基づいて前記コントローラの前記制御部が、前記可変風量ユニットを通過する風量を前記安定風量値に変更すべく前記風量調整手段を前記安定室圧調整位置に変更し、前記扉が前記所定開放域を超えて開いたときに供給される前記第２の検出信号に基づいて前記コントローラの前記制御部が、前記可変風量ユニットを通過する風量を前記所定風量だけ増減した風量に変更すべく前記風量調整手段を前記増減変更調整位置に変更するようにすることも好ましい。

また、本発明の室圧制御装置における他の実施形態としては、開放した前記扉が閉方向へ動いて前記所定開放域の範囲内になったときに供給される第３の検出信号に基づいて前記コントローラの前記制御部が、前記風量調整手段を介して前記可変風量ユニットを通過する風量を前記安定風量値に変更し、前記扉が完全に閉鎖されたときに供給される第４の検出信号に基づいて前記外乱の発生がないときの前記随時調整に戻るようにすることも好ましい。

本発明の室圧制御方法およびその装置によれば、室内に外乱が発生したとき、該外乱が発生した室について風量調整手段を介して可変風量ユニットを通過する風量を予め設定した変更風量値にし、外乱が終息したときには、可変風量ユニットの風量調整手段を介して該可変風量ユニットを通過する風量を目標室圧に維持する安定風量値に強制的に戻すようにしているので、風量調整手段の変位幅を小さくでき、その結果、対象室の気圧を迅速に目標室圧に戻すことができる。

また、本発明の室圧制御方法およびその装置では、第１の検出信号で室内の気圧を変動させる外乱の発生を予測し、第２の検出信号で外乱の発生を検出し、第１の検出信号に基づいて、風量調整手段を介して可変風量ユニットを通過する風量を目標室圧に維持しているときの安定風量値に変更し、第２の検出信号に基づいて、風量調整手段を介して可変風量ユニットを通過する風量を予め決められた増減風量値に変更するようにしたので、外乱が起こり始めた直後における風量調整手段における調整位置に乱れを起こすことがない。

さらに、本発明の室圧制御方法およびその装置では、外乱が少なくとも２室を連通する開口に取り付けられた扉の開閉によって起こるとき、扉が所定開放域の範囲内に開くとき又は開いたときに第１の検出信号を供給し、扉が所定開放域を越えて開いたときに第２の検出信号を供給するようにしたので、扉が僅かに開いたときに起こる風量調整手段における調整位置に乱れを起こすことがない。

以下、本発明の室圧制御方法およびその装置を添付の図に示された好適な実施形態についてさらに説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る室圧制御装置を用いた空調システムの概念図である。この空調システムでは、互いに隣接する２つの室１０，１１を例としている。ただし、室を２つに限定するものではなく、室が３つまたはそれ以上あってもよい。図１に示される空調システムでは、目標室内気圧（目標室圧）が最も高い第１室１０と、第１室１０よりも目標室圧が低い第２室１１との各室圧を本発明の室圧制御方法およびその装置により制御する。
第１室１０と第２室１１との各目標室圧は、室外の気圧よりも高い。

第１，２室１０，１１は、側壁１２によって仕切られ、さらに、各室１０，１１の周囲を囲む天井（図示せず）、床１３、周壁１４によって室外と仕切られている。側壁１２には、図２に示されるように第１室１０と第２室１１とをつなぐ出入り口（開口）Ｋが形成されていて、この開口Ｋは扉１５により開閉可能とされ、また周壁１４にも第２室１１と室外とをつなぐ出入り口が（開口）が形成されていて、この開口も同様に扉１６により開閉可能とされている。

前者の扉１５は、縦方向に延びる一方の側部が、開口Ｋを画成している側壁１２の枠部材に蝶番で取り付けられ、縦方向に延びる一方の側部を軸として第１室１０から第２室１１に向かって０〜１８０度の範囲で旋回するスイング式の片開き自在戸である。従って、この扉１５を第２室１１側から第１室１０内に入り込ませるように開くことはできない。扉１５を開けると、該扉１５で開閉される開口Ｋを介して第１，第２室１０，１１どうしが連通し、この開口Ｋを通って両室１０，１１の往来が可能となる。扉１５の閉鎖時に該扉１５が整合状態に納まる扉枠には、扉１５の開閉を識別すると共に、扉１５の開き度合いを識別するための２つの開閉センサ１７ａ，１７ｂが取り付けられている。各開閉センサ１７ａ，１７ｂは、インターフェイス１８を介して後述するコントローラ１９に接続されている。

後者の扉１６は、扉１５と同様に扉枠に取り付けられ、周壁１４に対して０〜１８０度の範囲で旋回するスイング式片開き自在戸である。この扉１６を開けると、該扉１６で開閉される出入り口を介して第２室１１と室外とが連通し、該出入り口を通って第２室１１と室外との往来が可能となる。

第１，第２室１０，１１には、各室１０，１１に所定量の空気を供給する給気ダクト２０（給気管）がつながり、また第１，第２室１０，１１から所定量の空気を排出する排気ダクト２６（排気管）がつながっている。給気ダクト２０は、基幹ダクト２１と、基幹ダクト２１から分岐して各室１０，１１に向かって延びる分岐ダクト２２ａ，２２ｂとから形成されている。基幹ダクト２１には給気用送風機２３が取り付けられ、各分岐ダクト２２ａ，２２ｂにはそれぞれ１つの定風量ユニット２４，２５が取り付けられている。各分岐ダクト２２ａ，２２ｂは、各室１０，１１の天井に施設された給気口（図示せず）につながり、それら室１０，１１に個別に連通されている。定風量ユニット２４，２５は、給気ダクト２０の内部気圧の変動に対して該定風量ユニット２４，２５内を通る空気通過量を調節し、各室１０，１１へ供給する空気量を常時一定に保持する。

他方、排気ダクト２６は、基幹ダクト２７と、基幹ダクト２７から分岐して各室１０，１１へ向かって延びる分岐ダクト２８ａ，２８ｂとから形成されている。各分岐ダクト２８ａ，２８ｂは、各室１０，１１の天井などに施設された排気口３２につながり、各室１０，１１に個別に連通されている。基幹ダクト２７には排気用送風機２９が取り付けられ、各分岐ダクト２８ａ，２８ｂにはそれぞれ１つの可変風量ユニット３０，３１が取り付けられている。これらの可変風量ユニット３０，３１は、風量調整手段としてそれぞれモータダンパ３０ａ，３１ａと制御器３０ｂ，３１ｂとから構成されている。モータダンパ３０ａ，３１ａは、空気流路に配置されたダンパ（開閉翼）をモジュトロールモータ（回転機）の回転力により回転し、該空気流路を開閉して空気流路を流れる空気量を調整する。

また、制御器３０ｂ，３１ｂは、インターフェイス３５（無線または有線）によりコントローラ１９に接続されている。これにより、可変風量ユニット３０，３１の動作として、モジュトロールモータが制御器３０ｂ，３１ｂからの制御信号により回転されると、ダンパが回転して所定角度に設定され、これにより空気流路に対するダンパの開度が調整され、その結果、空気流路を通過する空気の流量が調整される。なお、モータダンパ３０ａ，３１ａには、並行翼ダンパ又は対向翼ダンパを使用することができる。

前述したコントローラ１９は第２室１１に設置されている。しかし、コントローラ１９の第２室１１への設置は、必須の要件ではなく、第１室１０又は室外に設置されていてもよい。第１，第２室１０，１１には、各室１０，１１の室内気圧を時系列で連続的に測定する圧力センサ３３，３４が設置されている。圧力センサ３３，３４は、インターフェイス３５によりコントローラ１９に接続されている。なお、第１，第２室１０，１１の目標室圧に特に限定はなく、各室１０，１１の用途や容積等によって目標室圧を所定の範囲で適宜設定することができる。また、第２室１１の目標室圧が第１室１０のそれより高くてもよく、さらに、各室１０，１１の目標室圧が室外の気圧より低くてもよい。なお、コントローラ１９、定風量ユニット２４，２５、可変風量ユニット３０，３１、開閉センサ１７ａ，１７ｂ、及び圧力センサ３３、３４には、配線（図示せず）を介して所定の電力が供給されている。

ところで、扉１５，１６には、各室１０，１１の気密を保持するためにエアタイトが使用されている。また、ドアノブは、グレモンハンドルであり、扉１５，１６を閉めたときにグレモンハンドルをロックすることで扉１５，１６に気密性を高めている。開閉センサ１７ａには、リミットスイッチ（トリガーセンサ）が使用されている。リミットスイッチは、扉１５，１６のデッドボルトの動きを接点信号に変換し、ＯＮ／ＯＦＦ信号を出力する。開閉センサ１７ａは、扉１５，１６を開く前及び閉じた後にグレモンハンドルを回転させる動作を検出する。

また、扉１５に取り付けられる開閉センサ１７ｂには、マグネットスイッチが使用され、該マグネットスイッチは、磁力で扉１５の開き度合いを検出する。具体的には、開閉センサ１７ａは、図２に示されるように扉１５を閉めたときにドアノブが対向する扉枠に取り付けられている。開閉センサ１７ｂは、扉１５が所定の開度に開いたときにマグネットスイッチが反応する位置の扉枠に取り付けられている。マグネットスイッチが反応するまでの遊び（ストローク）を利用することで、開閉センサ１７ｂが反応する扉の開き角度を所定の値に設定することができるから、開閉センサ１７ｂの種類および取付け位置を適宜選択することでセンサ１７ｂが反応する扉開度を自由に設定することができる。扉１５を開く際には、扉１５のエアタイトが解かれ、扉１５が僅かに動いた時点で開閉センサ１７ａが反応し、その後、開閉センサ１７ｂの順に反応する。これとは逆に、扉１５を閉める際には、開閉センサ１７ｂが反応し、その後開閉センサ１７ａが反応する。

この室圧制御装置を用いた空調システムでは、図１にＦで示されるように給気用送風機２３により送気された所定量の空気が給気ダクト２０を通って各室１０，１１に給気され、他方、所定量の空気が排気用送風機２９により各室１０，１１内から排気ダクト２６を通って室外に排気される。また、この室圧制御装置を用いた空調システムでは、給気用ダクト２０の内部を流れる空気に圧力変動が生じたとしても、定風量ユニット２４，２５によって分岐ダクト２２ａ，２２ｂの空気通過量が一定に保持され、常時定量の空気が各室１０，１１に供給されている。各室１０，１１から排気ダクト２６を通って室外に排気される空気量は、可変風量ユニット３０，３１により調整されている。扉１５，１６が閉鎖されているときに、第１，第２室１０，１１内の室圧は、それぞれの室ごとに設定されている目標室圧に定風量ユニット２４，２５および可変風量ユニット３０，３１により保持されている。

コントローラ１９は、所定の演算を行う中央処理装置と所定の条件を記憶する主記憶装置とを有するマイクロプロセッサ（図示せず）により構成されている。このコントローラ１９には、キーボードやテンキーユニットなどの入力装置、プリンタやＸ−Ｙプロッタなどの出力装置、液晶ディスプレイやＣＲＴなどの表示装置（いずれも図示せず）がインターフェイスにより接続されている。コントローラ１９は、主記憶装置に格納されたアプリケーションプログラムを起動し、所定のオペレーティングシステムに従い、所定の条件を記憶する初期条件記憶手段と、扉１５の開閉を記憶すると共に扉１５の実際の開き度合いを複数の段階に区分して識別する扉開閉識別手段と、各室１０，１１の室内気圧を目標室圧に保持する室内気圧調整制御（第１室圧制御）手段とを実行する。ここで、「扉１５の実際の開き度合い」とは、図２示されるように扉１５が開かれたときの側壁１２と扉１５のなす角度θ（扉の開き角度θ）を意味している。

この室圧制御装置を用いた空調システムの起動中、コントローラ１９には、圧力センサ３３，３４から第１，第２室１０，１１の実測室内気圧が常時入力され、また、可変風量ユニット３０，３１の制御器３０ｂ，３１ｂからダンパの回転角度が常時入力されている。コントローラ１９には、開閉センサ１７ａ，１７ｂから扉１５の開閉情報が常時入力されている。開閉情報には、扉１５が開いた状態にあるか、閉鎖された状態にあるかの他、扉１５の実際の開き度合いが含まれる。コントローラ１９は、扉１５が閉まっている状態にあると判断すると、第１，第２室１０，１１に対して室内気圧調節制御（第１室圧制御）を継続して実行する。次いで、扉１５が開かれると、第１，第２室１０，１１内に外乱が発生したと判断して、開口Ｋを介してつながるこれら各室１０，１１に対する室内気圧調節制御（第１室圧制御）を一時中断して各室１０，１１に第２室圧制御を実行する。また、コントローラ１９は、開いた状態にある扉１５が閉鎖されたと判断すると、各室１０，１１内における外乱が終息したと判断してそれまで実行していた第２室圧制御を終了し、各室１０，１１に再び室内気圧調節制御（第１室圧制御）に戻す。

図３のフローチャートに基づき、コントローラ１９によって実行されるこのシステムのプロセスの詳細を説明すると、以下のとおりである。室１０，１１の使用者は、扉１６を開けて第２室１１に入り、扉１６を閉めた後、コントローラ１９のスイッチ（図示せず）をＯＮにしてこの空調システムにおける室圧制御装置を起動させる。なお、室圧制御装置の起動中、扉１６の開閉はないものとする。室圧制御装置を起動させた後、コントローラ１９には、入力装置を介してこのシステムのプロセスを実行するために必要な諸条件が入力される（Ｓ−１）。条件には、目標室内気圧、扉１５が開いたと仮定したとき仮想開き度合（扉１５の仮想開き角度）がある。入力されたこれらの条件は、コントローラ１９の主記憶装置に格納される（初期条件記憶手段）。コントローラ１９は、条件変更の有無を表示装置により表示する（Ｓ−２）。これらの条件に変更がある場合は、入力装置によって条件変更を行う（Ｓ−３）。

コントローラ１９の主記憶装置には、扉１５の実際の開き度合と扉１５の仮想開き度合との対応関係が格納されている。コントローラ１９は、開閉センサ１７ａ，１７ｂのＯＮ／ＯＦＦ信号に基づいて扉１５の開閉を識別する。開閉センサ１７ａ，１７ｂがＯＮのときは、扉１５の実際の開き度合が０度で扉１５が閉められた状態にある。開閉センサ１７ａがＯＦＦで開閉センサ１７ｂがＯＮのときは、扉１５の実際の開き度合が０度を超え１５度以下の範囲にある。言い換えれば、開閉センサ１７ｂは、扉１５の開き角度が１５度になったときにＯＮする扉枠位置に取り付けられている。従って、２つの開閉センサ１７ａ，１７ｂがいずれもＯＦＦのときは、扉１５の実際の開き度合が１５度を超えた範囲にある。

前述した各条件が入力され、かつ、条件に変更がない場合、コントローラ１９は、扉１５が閉じた状態にあるかを判断する（Ｓ−４）。コントローラ１９は、センサ１７ａ，１７ｂからの開閉情報に基づき、扉１５が閉じた状態にあると判断すると、各室１０，１１に対して第１室圧制御、即ち室内気圧調節制御を継続して実行し（Ｓ−５）、室１０，１１の室内気圧が目標室圧の範囲内にあるかを判断する（Ｓ−６）。室内気圧調節制御においてコントローラ１９は、各室１０，１１の目標室圧（目標値）を基準入力信号に変換し（設定）、偏差をもとに制御対象が所定の動作をするように制御信号を作る（調節）。さらに、制御信号を操作に必要な操作信号（操作量）に変換するとともに（操作）、変動が生じたときの制御量を検出してそれを基準入力信号と同種の物理量（主フィードバック量）に変換し（検出）、その物理量をフィードバックして基準入力信号と比較する。室内気圧調節制御においてコントローラ１９は、設定、調節、操作、検出の各要素が閉ループを形成するフィードバック制御を行う。ここで、操作量はモジュトロールモータの回転を制御する電圧や電流、周波数であり、制御対象は可変風量ユニット３０，３１のモータダンパ３０ａ，３１ａであり、制御量はモータダンパ３０ａ，３１ａにおけるダンパの回転角度（翼の開度により空気流路を通過する空気通過量）である。偏差とは、目標室圧と主フィードバック量との差で制御量を訂正動作させる動作信号である。なお、フィードバック制御の制御動作は、ＰＩＤ制御である。

第１室圧制御である室内気圧調節制御では、圧力センサ３３，３４が測定した各室１０，１１の実測室内気圧がコントローラ１９に入力され、中央処理装置が入力された実測室内気圧とあらかじめ設定された各室１０，１１の目標室圧とを常時比較して所定の角度制御量を作る。この角度制御量は、コントローラ１９から可変風量ユニット３０，３１の制御器３０ｂ，３１ｂに入力される。制御器３０ｂ，３１ｂは、コントローラ１９から入力された角度制御量に基づき、モータによってダンパを回転させて回転角度を変更し、空気流路を狭めたり広げたりすることで、可変風量ユニット３０，３１を通過する空気通過量を調節する。コントローラ１９は、実測室内気圧が目標室圧の範囲に入ると、制御器３０ｂ，３１ｂを介してその時点におけるダンパの回転角度を保持する。このような第１室圧制御（室内気圧調節制御）が実行されているときのモータダンパ３０ａ，３１ａにおけるダンパの変動は、図４の特性図において線部分３６として示されている。

第１室圧制御が実行されているときに、扉１５のハンドルが回されて図２に示されるように扉１５が開けられると、ステップ４（Ｓ−４）においてコントローラ１９は、開閉センサ１７ａ，１７ｂからの開閉情報に基づき、扉１５が開けられたと判断し、開けられた扉１５を特定するとともに（Ｓ−８）、その扉１５が開閉する開口Ｋを介して連通する室に対して第１室圧制御を一時的に中断し、これら各室に対して第２室圧制御を実行する（Ｓ−９）。この第２室圧制御については、さらに具体的に後述する。その後、開かれていた扉１５が閉鎖されると、第２室圧制御を終了して再び第１室圧制御に戻る（Ｓ−１０）。使用者が、各室１０，１１の使用を終了して室外に出るときには、コントローラ１９のスイッチ（図示せず）をＯＦＦにしてこの空調システムにおける室圧制御装置を終了（Ｓ−１１）させた後に扉１６を開けて退室する。

ここで、第２室圧制御の具体的な内容について以下に説明する。第１室圧制御が実行されている間は、可変風量調整ユニット３０，３１のダンパ開度が微小に変動し、各室１０，１１内の気圧を目標室圧に調整している様子が図４の特性図における線部分３６から明らかである。このように第１室圧制御が実行されているときに、扉１５のハンドルが回されると（図４の特性図における横軸（時間）上の位置ｔ１）、開閉センサ１７ａがＯＦＦとなってその検出信号（第１の検出信号）がコントローラ１９に供給される。その結果、コントローラ１９は、扉１５が開かれ、第１，第２室１０，１１が開口Ｋを介して連通されることを判断して第１室圧制御を一時的に中断する。ここで、扉１５が開かれることにより開口Ｋを介して連通される第１，第２室１０，１１を便宜的に「対象室」という。

ところで、開閉センサ１７ａだけがＯＦＦとなっていて開閉センサ１７ｂがＯＮとなっている場合には扉１５の開き度合いが０度〜１５度の範囲であって、扉１５が開かれようとしている状態か、或いは僅かに開かれた状態である。そのため、その後、扉１５が完全に開かれるのか、又は再び閉められるのか分からない。そこで、コントローラ１９は、可変風量ユニット３０，３１におけるモータダンパ３０ａ、３１ｂのダンパ開度を、各室１０，１１を目標室圧に維持しているときの安定した風量値（変更風量値１）に変更するための位置（安定室圧調整位置）にし、その開度を維持（図４の特性図における線部分３７ａ）すべく制御器３０ａ，３１ａを介して指示信号を供給する。各室１０，１１を目標室圧に維持しているときの安定風量値にするダンパ開度は、後述するように予め実験などにより取得されたデータに基づいてコントローラ１９の主記憶装置に格納されている。

次いで、使用者が、扉１５を引き続いて開き、その開き度合いが１５度を超えると、開閉センサ１７ｂがＯＦＦとなりその検出信号（第２の検出信号）がコントローラ１９に供給される（図４の特性図における横軸（時間）上の位置ｔ２）。コントローラ１９は、開閉センサ１７ｂからの信号を受けると、開閉センサ１７ａもＯＦＦであることから、扉１５が１５度を超えて開かれたことを判断する。これにより、コントローラ１９は、扉１５により開閉される開口Ｋでつながる各対象室１０，１１に外乱が発生したと判断する。次いで、コントローラ１９は、可変風量ユニット３０，３１を通過する風量が予め設定された風量値（変更風量値２）となる位置（増減変更調整位置）に該可変風量ユニット３０，３１におけるモータダンパ３０ａ、３１ａのダンパ開度を変更すべく制御器３０ｂ，３１ｂに制御信号を入力する。この変更風量値２とは、具体的には、各室１０，１１が目標室圧になっているときに可変風量ユニット３０，３１を通過する安定風量値に対して増加した増加風量値である。これより、図４の特性図における線部分３７ｂで示されるようにモータダンパ３０ａ、３１ａのダンパ開度が増減変更調整位置に変更（大きく）され、可変風量ユニット３０，３１を通過する排気風量が所定量だけ増加される。

ここで、扉１５が１５度を超えて開かれたときに可変風量ユニット３０，３１を通過する予め設定された変更風量値２を「増加風量値」と表現した理由は、可変風量ユニット３０，３１が排気ダクト２６における各分岐ダクト２８ａ，２８ｂに設置されているからである。もし、可変風量ユニット３０，３１が、給気ダクト２０における分岐ダクト２２ａ，２２ｂに設置されていた場合には、可変風量ユニット３０，３１を通過する風量値が正反対になるので、「減少風量値」となる。すなわち、可変風量ユニット３０，３１が給気ダクト２０に設置されていた場合には、モータダンパ３０ａ，３０ｂのダンパ開度を変更（小さく）して可変風量ユニット３０，３１を通過する給気風量を減少させる。

このときの「増減風量値」は、図５に示される特性図により決定される。この特性図は、可変風量ユニット３０，３１を通過する風量とモータダンパ３０ａ，３０ｂのダンパ開度との関係（特性線３９）、および対象室の設定室圧とモータダンパ３０ａ，３０ｂのダンパ開度との関係（特性線４０）を示したものである。例えば、対象室の目標室圧が５Ｐａである場合には、特性線４０上の点Ａを通る縦軸と平行な線が交差する特性線３９上の点Ｂが排気風量２０００ｍ３／ｈであるので、モータダンパ３０ａ，３１ａのダンパ開度は約４７．５％となる。従って、扉１５が０度〜１５度の範囲で開いているとき（ダンパ開度と流量および室圧との特性を示す図４において横軸（時間）上の位置ｔ１〜ｔ２）は、可変風量ユニット３０，３１を通過する風量が安定風量値となるようにダンパ開度が、４７．５％とされ、その結果、「安定風量値」は、２０００ｍ３／ｈとなるのである。

そして、扉１５が、１５度を超えて開けられたときには、可変風量ユニット３０，３１を通過する風量（排気風量）を約４００ｍ３／ｈだけ増加し、約２４００ｍ３／ｈに変更すべくモータダンパ３０ａ，３１ａのダンパ開度が変更される。この増加風量値は、安定風量値に対して増加風量値を３００ｍ３／ｈ以上、かつモータダンパのダンパ開度を５〜１０％の範囲内で大きくすることを条件にして実験的に決定された数値である。すなわち、各室１０，１１を連通させている開口Ｋを開閉する扉１５が開かれたときに、高い室圧の室から低い室圧の室へ空気が流れ込むが、その時に各室の室圧を大きく乱れさせないようにするために排気風量をどの程度にするか、というテーマで実験をして得られたデータに基づいて経験的に決定された数値である。これにより、排気風量が、安定風量値から約４００ｍ３／ｈだけ増加した約２４００ｍ３／ｈとなるようにモータダンパ３０ａ，３１ａのダンパ開度が約６０％に変更される。

次いで、扉１５が閉鎖方向に旋回され、開閉センサ１７ｂがＯＮになると（図４における横軸（時間）上の位置ｔ３）、開閉センサ１７ｂからの検出信号（第３の検出信号）がコントローラ１９に供給される。これにより、コントローラ１９は、扉１５が閉鎖される状態にあると判断し、図４の特性図における線部分３７ｃで示されるようにモータダンパ３０ａ，３１ａのダンパ開度を安定風量値（変更風量値１）になる開度に戻すよう制御器３０ｂ，３１ｂに制御信号を供給する。その結果、モータダンパ３０ａ，３１ａのダンパ開度は、図４の特性図における線部分３７ｄで示されるように可変風量ユニット３０，３１を通過する風量が安定風量値（変更風量値１）となる開度に変更される。その後、扉１５が完全に閉められて、開閉センサ１７ａがＯＮになると（図４の横軸（時間）上の位置ｔ４）、開閉センサ１７ａからの検出信号（第４の検出信号）がコントローラ１９に供給される。この検出信号により可変風量ユニット３０，３１に対する第２室圧制御が終了すると同時に、コントローラ１９は、再び第１室圧制御（室内気圧調節制御）を実行する。

このように第２室圧制御では、扉１５が開き始めることを検知したときに、それまで実行していた第１室圧制御（室内気圧調節制御）を中断して、モータダンパ３０ａ，３１ａのダンパ開度を、安定風量値（変更風量値１）を維持する開度に固定し、扉１５が１５度を超えて開かれたときには該扉１５で開閉される開口Ｋを介して連通する各室１０，１１に外乱が発生したと判断し、モータダンパ３０ａ，３１ａのダンパ開度を予め設定された排気風量（安定風量値から所定量だけ増加した変更風量値２）となるように変更し、扉１５が閉鎖され始めたことを判断したときには再び安定風量値（変更風量値１）となるような開度に戻すものである。そのため、扉１５が閉鎖された後は、安定風量値を維持している状態の開度から第１室圧制御が再び実行されることになるので、従来のこの種の制御で発生するハンチングがなく、モータダンパ３０ａ，３１ａのダンパ開度を迅速に調整して、室圧に変動が生じた対象室を速やかに目標室圧に戻すことができる。

この発明に係る室圧制御方法およびその装置について、前述した実施の形態では、室が２つの場合についてこれらの室内で外乱が発生する要因を、該室を連通する開口を開閉する扉の開閉を例にして説明したが、本発明では扉の開閉だけに限定するものではない。外乱発生要因としては、例えば、空調機の発停や、局所排気装置の発停などが挙げられる。これらの装置を外乱発生要因とする場合には、それら装置の起動スイッチや停止スイッチにセンサを組み込むか、或いはこれら装置の操作盤に操作者が接近したときにそれを検知するセンサを設置するなどして、それらスイッチを押したとき或いは操作盤に操作者が接近したときに第１の検出信号をコントローラに供給し、またこれら装置のモータが回転を始めた時、又はその回転数が所定の回転数になった時に第２の検出信号をコントローラに供給し、更にはこれら装置の停止スイッチを押すか、モータの回転が所定回転数まで下がった時に第３の検出信号をコントローラに供給し、モータの回転が完全に停止したときに第４の検出信号をコントローラに供給するようにすることで、扉の開閉以外の外乱発生要因にも対応することができる。

本発明の一実施形態に係る室圧制御装置を用いた空調システムの概念図である。 図１の空調システム概念図における２つの室を連通させる出入り口を開閉する扉とこれに設けられた開閉センサの取付け状態を示す斜視図である。 本発明に係る室圧制御方法の一例についてのフローチャート図である。 本発明に係る室圧制御方法の一実施形態についてモータダンパにおけるダンパ開度の変化を室圧の変動と共に示す特性図である。 本発明に係る室圧制御方法の一実施形態についてモータダンパのダンパ開度と風量および圧力（室圧）との関係を示す特性図である。

１０ 第１室
１１ 第２室
１５，１６ 扉
１７ａ，１７ｂ 開閉センサ
１８，３５ インターフェイス
１９ コントローラ
２０ 給気ダクト
２１ 基幹ダクト
２２ａ，２２ｂ 分岐ダクト
２３ 給気用送風機
２４，２５ 定風量ユニット
２６ 排気ダクト
２７ 基幹ダクト
２８ａ，２８ｂ 分岐ダクト
２９ 排気用送風機
３０，３１ 可変風量ユニット
３０ａ，３１ｂ モータダンパ（風量調整手段）
３０ｂ，３１ｂ 制御器
３２ 排気口
３３，３４ 圧力センサ
３６ 第１室圧制御によるモータダンパ開度変化
３７ 第２室圧制御によるモータダンパ開度変化
３９ ダンパ開度と排気風量の特性線
４０ ダンパ開度と設定室圧との特性

Claims (6)

1. 扉により開閉される開口を介して連通する少なくとも２つの室それぞれの室内気圧を所定の気圧に制御する室圧制御方法において、
   前記室内の気圧を変動させる外乱がないときに、前記各室にそれぞれ接続された給気管および排気管を備える給気装置および排気装置の少なくともいずれか一方に取り付けられた可変風量ユニットの風量調整手段を介して前記室内の気圧を予め設定した目標室圧に維持する第１室圧制御と、
   前記外乱の発生を予測し又は外乱が発生したときに、室圧の変動が予想される前記室について前記風量調整手段を介して前記可変風量ユニットを通過する前記風量を予め設定した変更風量値にする第２室圧制御と、
   前記室について前記外乱が終息したとき、前記風量調整手段を介して前記可変風量ユニットを通過する前記風量を前記目標室圧に維持する風量に戻すこと、
   を含み、
   前記第２室圧制御において、前記変更風量値が、前記室の気圧を前記目標室圧に維持しているときに前記可変風量ユニットを通過する安定風量値と、該安定風量値に対して所定風量だけ増加または減少した増減風量値とであり、
   前記室内の気圧を変動させる前記外乱の発生を予測する第１の検出信号に基づき、室圧が変動する前記室について前記風量調整手段を介して前記可変風量ユニットを通過する前記風量を前記安定風量値に変更すること、前記外乱の発生を検出する第２の検出信号に基づき、室圧の変動した前記室について前記風量調整手段を介して前記可変風量ユニットを通過する前記風量を前記増減風量値に変更することを特徴とする室圧制御方法。
2. 前記第２室圧制御において、前記外乱が前記扉の開放により発生し、前記扉が所定開放域の範囲内に開いたとき前記第１の検出信号を供給し、次いで、前記扉が前記所定開放域を超えて開いたとき前記第２の検出信号を供給する請求項１に記載の室圧制御方法。
3. 前記第２室圧制御において、開放した前記扉が閉鎖を開始して前記所定開放域の範囲内になったことを検出する第３の検出信号に基づき前記風量調整手段を介して前記可変風量ユニットを通過する風量を前記安定風量値に変更すること、次いで、前記扉が完全に閉鎖されたことを検出する第４の検出信号に基づき前記風量調整手段を介して前記外乱の発生がないときの前記第１室圧制御に戻る請求項２に記載の室圧制御方法。
4. 扉により開閉される開口を介して連通する少なくとも２つの室にそれぞれ接続している給気管を備える給気装置と、前記各室にそれぞれ接続している排気管を備える排気装置と、前記給気装置および前記排気装置の少なくともいずれか一方に取り付けられ、前記各室ごとの給気もしくは排気の風量を調整する可変風量ユニットと、前記各室についての給気もしくは排気の前記風量を変更する前記可変風量ユニットの風量調整手段と、該風量調整手段を介して前記可変風量ユニットを通過する前記風量を調整し、前記室の気圧を所定の室内気圧に維持するコントローラと、前記室内の気圧を変動させる外乱の発生を予測および検出して前記コントローラに検出信号を供給する検出手段とを含み、
   前記コントローラは、前記外乱により室圧が変動するときに、この室について前記可変風量ユニットを通過する前記風量を予め設定した変更風量値にする前記風量調整手段の変更調整位置を記憶した記憶装置と、
   前記外乱の発生がないときに、前記室内の気圧を予め設定された目標室圧に維持すべく前記風量調整手段を介して前記可変風量ユニットを通過する風量を随時調整すると共に、前記外乱が発生したときに、前記検出手段から供給される前記検出信号に基づいて前記風量調整手段を介して前記可変風量ユニットを通過する前記風量を変更し、外乱が終息したときには前記風量調整手段を介して前記可変風量ユニットを通過する前記風量を前記目標室圧に維持する風量に変更する制御部とを備え、
   前記記憶装置に記憶された前記風量調整手段の前記変更調整位置は、安定室圧調整位置と、増減変更調整位置とを含み、前記風量調整手段が前記安定室圧調整位置に調整されたときに前記可変風量ユニットを通過する風量値が前記各室に予め設定された前記目標室圧に維持する安定風量値となり、前記風量調整手段が前記増減変更調整位置に調整されたときに前記可変風量ユニットを通過する前記風量が前記安定風量値に対して所定風量だけ増加または減少する増減風量値となり、
   前記検出手段により供給される前記検出信号が、前記外乱の発生を予測したときに供給される第１の検出信号と、前記第１の検出信号を供給した後、前記外乱が発生したとされるときに供給される第２の検出信号とを含み、
   前記コントローラの前記制御部が、前記第１の検出信号に基づいて前記風量調整手段を介して前記可変風量ユニットを通過する風量を前記安定風量値に変更し、前記第２の検出信号に基づいて前記風量調整手段を介して前記可変風量ユニットを通過する風量値を前記増減風量値に変更することを特徴とする室圧制御装置。
5. 前記外乱の発生が、前記扉の開放により発生し、前記扉が所定開放域の範囲内に開いたときに供給される前記第１の検出信号に基づいて前記コントローラの前記制御部が、前記可変風量ユニットを通過する風量を前記安定風量値に変更すべく前記風量調整手段を前記安定室圧調整位置に変更し、前記扉が前記所定開放域を超えて開いたときに供給される前記第２の検出信号に基づいて前記コントローラの前記制御部が、前記可変風量ユニットを通過する風量を前記所定風量だけ増減した風量に変更すべく前記風量調整手段を前記増減変更調整位置に変更する請求項４に記載の室圧制御装置。
6. 開放した前記扉が閉方向へ動いて前記所定開放域の範囲内になったときに供給される第３の検出信号に基づいて前記コントローラの前記制御部が、前記風量調整手段を介して前記可変風量ユニットを通過する風量を前記安定風量値に変更し、前記扉が完全に閉鎖されたときに供給される第４の検出信号に基づいて前記外乱の発生がないときの前記随時調整に戻る請求項５に記載の室圧制御装置。

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