JP4567576B2 - 室圧制御システム - Google Patents

Description

この発明は、被制御対象室の室圧を一定に保つ室圧制御システムに関するものである。

従来より、クリーンルームなどにおいては、ドアの開閉などによって室圧が低下すると、外部から塵が侵入するなどしてクリーン度を下げることになるため、室圧をプラス側の一定値に保つようにしている（例えば、特許文献１参照）。

図４にクリーンルームに採用された従来の室圧制御システムの概略を示す。同図において、１は被制御対象室（クリーンルーム）、２は被制御対象室１に調和空気を供給する空調機、Ｔ２は空調機２から吹き出される調和空気の温度（空調機吹出温度）ｔＳＡを検出する給気温度センサ、Ｔ３は被制御対象室１内の温度（被制御室温度）ｔｐｖを検出する室内温度センサ、Ｈ３は被制御対象室１内の湿度（被制御室湿度）Ｈｐｖを検出する室内湿度センサ、Ｐ３は被制御対象室１の室圧Ｐｐｖを検出する室圧センサである。

空調機２は、冷却コイル２−１と、加熱コイル２−２と、加湿器２−３と、給気ファン２−４とを備えており、冷却コイル２−１には冷水弁ＣＶ１を介して冷水が供給され、加熱コイル２−２には温水弁ＣＶ２を介して温水が供給され、加湿器２−３には蒸気弁ＣＶ３を介して蒸気が供給される。

空調機２に対しては、外気ファンＦ１と、排気ファンＦ２と、外気取入ダンパＣＡＶ１と、排気ダンパＤＰ３と、外気導入ダンパＤＰ１と、大気排出ダンパＤＰ２と、全熱交換器３と、空調機制御装置４と、室圧制御装置５が設けられている。

全熱交換器３は、外気ファンＦ１と外気取入ダンパＣＡＶ１との連通路Ｌ１と排気ダンパＤＰ３と排気ファンＦ２との連通路Ｌ２との間に設けられており、連通路Ｌ１を通して取り込まれる外気ＯＡ_INと連通路Ｌ２を通して排出される排気ＥＡ_INとの間で全熱交換を行わせる。なお、全熱交換器３の運転／停止は、外気ＯＡ_INの温度に基づく自己発停とされる。

空調機制御装置４は、湿度コントローラＨＩＣと温度コントローラＴＩＣとを備え、給気温度センサＴ２が検出する空調機吹出温度ｔＳＡ、室内温度センサＴ３が検出する被制御室温度ｔｐｖおよび室内湿度センサＨ３が検出する被制御室湿度Ｈｐｖに基づいて、冷水弁ＣＶ１を介する冷却コイル２−１への冷水の量、温水弁ＣＶ２を介する温水コイル２−２への温水の量、蒸気弁ＣＶ３を介する加湿器２−３への蒸気の量、外気導入ダンパＤＰ１および大気排出ダンパＤＰ２の開度を制御する。

室圧制御装置５は、室圧センサＰ３が検出する被制御対象室１の室圧Ｐｐｖを入力とし、この室圧Ｐｐｖが予め定められたプラス側の目標室圧Ｐｓｐとなるように、排気ダンパＤＰ３の開度を制御する。

〔外気を利用した空気質の確保と省エネルギー制御〕
この室圧制御システムでは、被制御対象室１内の室圧制御と合わせて、外気を利用した空気質の確保と省エネルギー制御が行われる。これを図５に示すタイムチャートを用いて説明する。

図５（ａ）は空調機２に戻される還気（ＲＡ）と空調機２に取り込まれる外気（ＯＡ）との混合空気ＭＩＸ１の温度ｔＭＩＸの変化を示し、図５（ｂ）は冷却コイル２−１への冷水の供給状況を示し、図５（ｃ）は混合空気ＭＩＸ１に含まれる外気（ＯＡ）の混合比率の変化を示し、図５（ｄ）は全熱交換器３の運転状況を示す。

なお、図５（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）において、横軸は外気温度を示す。また、この室圧制御システムでは、空調機２から吹き出す調和空気の温度の目標値として空調機吹出目標温度ｔＳＡｓｐ（例えば、ｔＳＡｓｐ＝１６℃）が定められており、被制御対象室１内の温度（室内温度）の目標値として被制御室目標温度ｔｓｐ（例えば、ｔｓｐ＝２３℃）が定められている。

今、図５のｔ０点にあり、外気温度が低く、外気導入ダンパＤＰ１と大気排出ダンパＤＰ２が全閉状態とされ、外気取入ダンパＣＡＶ１と排気ダンパＤＰ３が規定の開度（同開度）とされているものとする。また、外気ファンＦ１および排気ファンＦ２が規定の回転数（同回転数）で運転されているものとする。

この場合、被制御対象室１からの還気ＲＡ０がＲＡ１として排気ダンパＤＰ３へ至り、その一部が排気ＥＡ_INとして全熱交換器３へ送られ、残りが還気ＲＡ３として空調機２に戻される。また、外気ファンＦ１を介する外気ＯＡ_INが全熱交換器３を介して外気取入ダンパＣＡＶ１へ至り、その全てが外気ＯＡ１として空調機２に送られる。

ここで、全熱交換器３は、排気ＥＡ_INの温度が外気ＯＡ_INの温度よりも高いので、外気ＯＡ_INに排気ＥＡ_INからの温熱を供給し、外気取入ダンパＣＡＶ１への外気ＯＡ_OUT の温度を上げる。これにより、排熱の有効利用が図られる。

空調機２では、被制御対象室１から戻された還気ＲＡ３と外気取入ダンパＣＡＶ１からの外気ＯＡ１とが混合され、すなわち還気ＲＡ３に外気ＯＡ１が取り入れられ、混合空気ＭＩＸ１とされる。ここで、混合空気ＭＩＸ１に含まれる外気の混合比率は、外気取入ダンパＣＡＶ１および排気ダンパＤＰ３が規定の開度とされていることにより、所定値（この例では、２０％）とされる。

この混合空気ＭＩＸ１は、空調機２内の冷却コイル２−１，加熱コイル２−２、加湿器２−３を通り、給気ファン２−４から調和空気として被制御対象室１へ吹き出される。この場合、外気温度が低いので、空調機２から吹き出される調和空気の温度（空調機吹出温度）ｔＳＡは空調機吹出目標温度ｔＳＡｓｐよりも低い。従って、空調機制御装置４は、冷却コイル２−１への冷水の供給は行わない。また、混合空気ＭＩＸ１に含まれる外気の混合比率は２０％であるので、被制御対象室１の空気質が確保される。

外気温度が上昇し、空調機吹出温度ｔＳＡが空調機吹出目標温度ｔＳＡｓｐよりも高くなると、すなわち混合空気ＭＩＸ１の温度ｔＭＩＸ が空調機吹出目標温度ｔＳＡｓｐよりも高くなると（図５（ａ）に示すｔ１点）、空調機制御装置４は、空調機吹出温度ｔＳＡを空調機吹出目標温度ｔＳＡｓｐに一致させるように、冷却コイル２−１への冷水の供給を開始する。また、空調機制御装置４は、被制御室目標温度ｔｓｐと被制御室温度ｔｐｖとの温度差Δｔｐｖに応ずる外気導入ダンパＤＰ１および大気排出ダンパＤＰ２の開度制御（同開度制御）を開始する。これにより、還気ＲＡ３と外気ＯＡ１との混合空気ＭＩＸ１への外気ＯＡ２の導入が開始され、混合空気ＭＩＸ１に含まれる外気の混合比率がアップする。

外気ＯＡ２は外気導入ダンパＤＰ１を介して空調機２にダイレクトに送り込まれる。したがって、外気ＯＡ２の温度は、外気取入ダンパＣＡＶ１を介して取り込まれる外気ＯＡ１の温度よりも低く、混合空気ＭＩＸ１の温度ｔＭＩＸの低下に貢献する。これにより、冷却コイル２−１への冷水の供給量が少なくて済み、その分、省エネルギーが図られる。この制御は外気導入冷却制御と呼ばれる。

外気温度が上昇するにつれ、外気導入ダンパＤＰ１を介する外気ＯＡ２の導入量も増え、それに伴って混合空気ＭＩＸ１に含まれる外気の混合比率もアップして行く。外気導入ダンパＤＰ１が全開となると、外気ＯＡ２の導入量はそれ以上増えず、外気の混合比率のアップが止まる（図５（ｃ）に示すｔ２点）。この例では、外気の混合比率が５０％で止まり、その後の外気温度の上昇に対しては、冷却コイル２−１への冷水の供給のみで対応する。一方、全熱交換器３は、外気ＯＡ_INの温度が高くなり、中間期となると、その運転を停止する（図５（ｄ）に示すｔ３点）。

さらに外気温度が上昇し、被制御室目標温度ｔｓｐと被制御室温度ｔｐｖとの間に所定値以上の差が生じ始めた場合、空調機制御装置４は、外気導入による冷房が不可能になり始めたと判断し、外気導入ダンパＤＰ１および大気排出ダンパＤＰ２の開度を絞り始める（図５（ｃ）に示すｔ４点）。これにより、外気ＯＡ２の導入量が減り、混合空気ＭＩＸ１に含まれる外気の混合比率がダウンし始める。

外気温度が上昇するにつれ、外気導入ダンパＤＰ１および大気排出ダンパＤＰ２の開度は絞られて行き、最後には全閉とされる（図５（ｃ）に示すｔ５点）。これにより、外気ＯＡ２の導入量が０となり、混合空気ＭＩＸ１に含まれる外気の混合比率は２０％に戻る。

全熱交換器３は、夏期に入り、外気ＯＡ_INの温度が２３℃を上回り始めると、運転を開始する（図５（ｄ）に示すｔ５点）。この場合、排気ＥＡ_INの温度が外気ＯＡ_INの温度よりも低いので、外気ＯＡ_INに排気ＥＡ_INからの冷熱が供給され、外気取入ダンパＣＡＶ１への外気ＯＡ_OUT の温度が下げられる。これにより、排熱の有効利用が図られる。

〔室圧制御〕
一方、室圧制御装置５は、室圧センサＰ３が検出する被制御対象室１の室圧Ｐｐｖが目標室圧Ｐｓｐに対して上昇した場合、排気ダンパＤＰ３の開度を広げ、排気ＥＡ_INの排出量を増やし、Ｐｐｖ＝Ｐｓｐとなるようにする。室圧Ｐｐｖが目標室圧Ｐｓｐに対して下降した場合、排気ダンパＤＰ３の開度を絞り、排気ＥＡ_INの排出量を減らし、Ｐｐｖ＝Ｐｓｐとなるようにする。

特開平９−２２９４１９号公報

しかしながら、上述した従来の室圧制御システムでは、排気ダンパＤＰ３の開度の調整のみで被制御対象室１内の室圧を一定に保つようにしているので、室圧が上昇によって排気ダンパＤＰ３の開度が最大開度となった場合、それ以上の室圧の制御ができなかった。

本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、排気ダンパの開度が最大開度となっても室圧の制御を継続することが可能な室圧制御システムを提供することにある。

このような目的を達成するために、本発明は、被制御対象室に調和空気を供給する給気手段と、被制御対象室に外気を導入する外気導入手段と、被制御対象室からの還気を排出する排気手段と、被制御対象室の室圧を検出する室圧検出手段と、室圧検出手段が検出する室圧を一定に保つように外気導入手段が導入する被制御対象室への外気の導入量および排気手段が排出する被制御対象室からの還気の排出量を制御する室圧制御手段とを備えた室圧制御システムであって、排気手段は、被制御対象室からの還気の排出通路に設けられた排気ダンパと排気ファンとを備え、室圧制御手段は、室圧検出手段が検出する室圧が上昇した場合、最初に排気ダンパの開度調整によって室圧を一定に保つように制御し、この排気ダンパの開度の調整でもなお室圧が上昇する場合には排気ファンの回転数の調整によって室圧を一定に保つように制御し、この排気ファンの回転数の調整でもなお室圧が上昇する場合には外気導入手段が導入する被制御対象室への外気の導入量の調整によって室圧を一定に保つように制御することを特徴とする。

この発明によれば、排気ダンパの開度が最大開度となってそれ以上の室圧の制御ができなくなると、排気ファンの回転数の調整によって室圧の制御が継続され、この排気ファンの回転数の調整でもなお室圧の制御ができなくなると、被制御対象室への外気の導入量の調整によって、室圧の制御が継続される。

本発明によれば、室圧が上昇した場合、最初に排気ダンパの開度調整によって室圧を一定に保つように制御され、この排気ダンパの開度の調整でもなお室圧が上昇する場合、排気ファンの回転数の調整によって室圧を一定に保つように制御され、この排気ファンの回転数の調整でもなお室圧が上昇する場合、外気導入手段が導入する被制御対象室への外気の導入量の調整によって室圧を一定に保つように制御されるものなり、排気ダンパの開度が最大開度となっても室圧の制御が継続されるものとなる。

〔実施の形態１〕
以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。図１はこの発明に係る室圧制御システムの一実施の形態の概略を示す図である。同図において、図４と同一符号は図４を参照して説明した構成要素と同一或いは同等構成要素を示し、その説明は省略する。なお、本実施の形態における全熱交換器、空調機制御装置および室圧制御装置は、その機能が図４に示した従来のものとは一部異なるので、全熱交換器３’、空調制御装置４’および室圧制御装置５’として示している。

この室圧制御システムでは、外気ファンＦ１への外気の導入路に、外気の温度ｔｏｕｔを検出する外気温度センサＴ１と、外気の露点温度ｄｏｕｔを検出する露点計Ｈ１を設けており、この外気温度センサＴ１が検出する外気の温度ｔｏｕｔおよび露点計Ｈ１が検出する外気の露点温度ｄｏｕｔを外気導入冷却制御装置６へ与えるようにしている。

また、この室圧制御システムでは、図４に示した外気導入ダンパＤＰ１に変えて変風量装置ＶＡＶ１（外気導入ＶＡＶ１）を設け、図４に示した大気排出ダンパＤＰ２に変えて変風量装置ＶＡＶ２（大気排出ＶＡＶ２）を設け、外気導入ＶＡＶ１および大気排出ＶＡＶ２のダンパ開度（通過風量）を外気導入冷却制御装置６によって制御するようにしている。

また、この室圧制御システムでは、空調機２への還気ＲＡ３の導入路に電動弁ＭＤを設け、電動弁ＭＤの開度を外気導入冷却制御装置６によって制御するようにしている。なお、電動弁ＭＤは外気導入冷却制御時の大気排出ＶＡＶ２からの還気ＲＡ２の放出をし易くするために設けており、大気排出ＶＡＶ２とは逆の開度制御とする。

また、この室圧制御システムでは、図４に示した排気ダンパＤＰ３に変えて変風量装置ＶＡＶ３（排気ＶＡＶ３）を設け、排気ＶＡＶ３のダンパ開度（通過風量）を室圧制御装置５’によって制御するようにしている。また、図４に示した排気ファンＦ２に変えてインバータＩＮＶが付設された排気ファンＦ２’を設け、インバータＩＮＶを介して排気ファンＦ’の回転数を室圧制御装置５’によって制御するようにしている。

また、この室圧制御システムでは、外気導入ＶＡＶ１に対してローセレクタ７を設け、外気導入冷却制御装置６および室圧制御装置５’から送られてくる開度指令（ＶＡＶ開度指令）のうち小さい方のＶＡＶ開度指令を外気導入ＶＡＶ１へ与えるようにしている。

また、この室圧制御システムでは、外部からその運転／停止を制御することが可能な全熱交換器３’を用い、この全熱交換器３’の運転／停止を外気導入冷却制御装置６によって制御するようにしている。なお、この実施の形態では、室圧制御装置５’や外気導入冷却制御装置６を空調機制御装置４’とは別に設けたが、空調機制御装置４’に室圧制御装置５’や外気導入冷却制御装置６の機能を付加するようにしてもよい。室圧制御装置５’や外気導入冷却制御装置６の機能については後述する。

室圧制御装置５’や外気導入冷却制御装置６は、プロセッサや記憶装置からなるハードウェアと、これらのハードウェアと協働して制御装置としての各種機能を実現させるプログラムとによって実現され、室圧制御装置５’は本実施の形態特有の機能として室圧制御機能を備えており、外気導入冷却制御装置６は本実施の形態特有の機能として外気導入冷却制御機能を備えている。

〔外気導入冷却制御〕
以下、図２に示すタイムチャートに従って、外気導入冷却制御装置６が有する外気導入冷却制御機能について説明する。

図２（ａ）は空調機２に戻される還気（ＲＡ）と空調機２に取り込まれる外気（ＯＡ）との混合空気ＭＩＸ１の温度ｔＭＩＸ の変化を示し、図２（ｂ）は冷却コイル２−１への冷水の供給状況を示し、図２（ｃ）は混合空気ＭＩＸ１に含まれる外気（ＯＡ）の混合比率の変化を示し、図２（ｄ）は全熱交換器３’の運転状況を示す。図２（ａ）において、ｔＳＡｓｐは空調機吹出目標温度、ｔｓｐは被制御室目標温度である。図２（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）の横軸は外気温度を示す。なお、この例では、ｔＳＡｓｐ＝１６℃、ｔｓｐ＝２３℃とされているものとする。

今、図２のｔ０点にあり、外気温度が低く、外気導入ＶＡＶ１と大気排出ＶＡＶ２が全閉状態（通過風量０）とされ、外気取入ダンパＣＡＶ１と排気ＶＡＶ３が規定の開度（同開度）とされているものとする。また、外気ファンＦ１および排気ファンＦ２’が規定の回転数（同回転数）で運転されているものとする。

この場合、被制御対象室１からの還気ＲＡ０がＲＡ１として排気ＶＡＶ３へ至り、その一部が排気ＥＡ_INとして全熱交換器３’へ送られ、残りが還気ＲＡ３として空調機２に戻される。また、外気ファンＦ１を介する外気ＯＡ_INが全熱交換器３’を介して外気取入ダンパＣＡＶ１へ至り、その全てが外気ＯＡ１として空調機２に送られる。

外気導入冷却制御装置６は、被制御室目標温度ｔｓｐと外気温度ｔｏｕｔとの温度差Δｔｏｕｔ（Δｔｏｕｔ＝ｔｓｐ−ｔｏｕｔ）を求め、Δｔｏｕｔが３５℃よりも大きい場合（Δｔｏｕｔ＞３５℃）、あるいは０℃よりも小さい場合（Δｔｏｕｔ＜０）、全熱交換器３’に運転指令を送る。これに対し、０℃≦Δｔｏｕｔ≦３５℃である場合、全熱交換器３’に停止指令を送る。

図２のｔ０点では、Δｔｏｕｔ＞３５℃であるので、外気導入冷却制御装置６は全熱交換器３’に運転指令を送る。この全熱交換器３’の運転により、外気ＯＡ_INに排気ＥＡ_INからの温熱が供給され、外気取入ダンパＣＡＶ１への外気ＯＡ_OUT の温度が上げられる。これにより、排熱の有効利用が図られる。

空調機２では、被制御対象室１から戻された還気ＲＡ３と外気取入ダンパＣＡＶ１からの外気ＯＡ１とが混合され、すなわち還気ＲＡ３に外気ＯＡ１が取り入れられ、混合空気ＭＩＸ１とされる。ここで、混合空気ＭＩＸ１に含まれる外気の混合比率は、外気取入ダンパＣＡＶ１および排気ＶＡＶ３が規定の開度とされていることにより、所定値（この例では、２０％）とされる。

この混合空気ＭＩＸ１は、空調機２内の冷却コイル２−１，加熱コイル２−２、加湿器２−３を通り、給気ファン２−４から調和空気として被制御対象室１へ吹き出される。この場合、外気温度が低いので、空調機２から吹き出される調和空気の温度（空調機吹出温度）ｔＳＡは空調機吹出目標温度ｔＳＡｓｐよりも低い。従って、空調機制御装置４’は、冷却コイル２−１への冷水の供給は行わない。また、混合空気ＭＩＸ１に含まれる外気の混合比率は２０％であるので、被制御対象室１の空気質が確保される。

外気温度が上昇し、被制御室目標温度ｔｓｐと外気温度ｔｏｕｔとの温度差Δｔｏｕｔが３５℃となると（図２（ａ）に示すｔ１点）、外気導入冷却制御装置６は、全熱交換器３’に停止指令を送ると共に、被制御室目標温度ｔｓｐと外気温度ｔｏｕｔとの温度差に応ずる外気導入ＶＡＶ１および大気排出ＶＡＶ２の風量制御（同風量制御）を開始する。これにより、全熱交換器３’の運転が停止されると共に、空調機２への外気ＯＡ２の導入が開始され、混合空気ＭＩＸ１に含まれる外気の混合比率がアップする。

なお、本実施の形態において、外気導入ＶＡＶ１および大気排出ＶＡＶ２に対する設定風量は、設定風量＝（ｔｓｐ−ｔｏｕｔ）×α＋βとして定める。この式において、αは負の係数とし、βは正の係数とし、外気温度ｔｏｕｔが上昇するにつれて設定風量を増大させる。

この場合、全熱交換器３’の運転が停止されるため、外気ＯＡ_INへの排気ＥＡ_INからの温熱の供給が行われず、外気取入ダンパＣＡＶ１への外気ＯＡ_OUT の温度が下がる。また、外気ＯＡ２は外気導入ＶＡＶ１を介して空調機２にダイレクトに導入される。これにより、混合空気ＭＩＸ１の温度ｔＭＩＸの上昇が抑えられ、冷却コイル２−１への冷水の供給を行わなくて済み、その分、省エネルギーが図られる。

外気温度が上昇するにつれ、外気導入ＶＡＶ１を介する外気ＯＡ２の導入量も増え、それに伴って混合空気ＭＩＸ１に含まれる外気の混合比率もアップして行く。外気導入ＶＡＶ１が全開（最大風量）となると、外気ＯＡ２の導入量はそれ以上増えず、外気の混合比率のアップが止まる（図２（ｃ）に示すｔ２点）。この例では、外気の混合比率が５０％で止まる。

外気の混合比率のアップが止まると、外気温度が上昇するにつれて、空調機吹出温度ｔＳＡが空調機吹出目標温度ｔＳＡｓｐより高くなろうとする。これに対しては、空調機吹出温度ｔＳＡを空調機吹出目標温度ｔＳＡｓｐに一致させるように、空調制御装置４’が冷却コイル２−１へ冷水を供給することによって対応する。

さらに外気温度が上昇し、被制御室目標温度ｔｓｐと外気温度ｔｏｕｔとの温度差Δｔｏｕｔが０に近づくと、外気導入冷却制御装置６は、外気導入による冷房が不可能になり始めたと判断し、外気導入ＶＡＶ１および大気排出ＶＡＶ２の風量を絞り始める（図２（ｃ）に示すｔ３点）。これにより、空調機２への外気ＯＡ２の導入量が減り、混合空気ＭＩＸ１に含まれる外気の混合比率がダウンし始める。

被制御室目標温度ｔｓｐと外気温度ｔｏｕｔとの温度差Δｔｏｕｔが０に近づくにつれ、外気導入ＶＡＶ１および大気排出ＶＡＶ２の風量は絞られて行き、最後には全閉（通過風量０）とされる（図２（ｃ）に示すｔ４点）。これにより、空調機２への外気ＯＡ２の導入量が０となり、混合空気ＭＩＸ１に含まれる外気の混合比率は２０％に戻る。

被制御室目標温度ｔｓｐと外気温度ｔｏｕｔとの温度差Δｔｏｕｔが０℃よりも小さくなると（Δｔｏｕｔ＜０）、すなわち外気温度ｔｏｕｔが被制御室目標温度ｔｓｐよりも高くなると、外気導入冷却制御装置６は、全熱交換器３’へ運転指令を送る（図２（ｄ）に示すｔ４点）。この全熱交換器３’の運転により、外気ＯＡ_INに排気ＥＡ_INからの冷熱が供給され、外気取入ダンパＣＡＶ１への外気ＯＡ_OUT の温度が下げられる。これにより、排熱の有効利用が図られる。

この外気導入冷却制御では、被制御室目標温度ｔｓｐと外気温度ｔｏｕｔとの温度差Δｔｏｕｔに応じて外気導入ＶＡＶ１および大気排出ＶＡＶ２の風量制御が行われるので、混合空気ＭＩＸ１に含まれる外気の混合比率が外気の温度の変化に直ぐに反応して変化する。これにより、時間遅れなく、外気導入冷却制御による省エネルギーを図ることができる。

また、被制御室目標温度ｔｓｐと外気温度ｔｏｕｔとの温度差Δｔｏｕｔが０℃≦Δｔｏｕｔ≦３５℃である場合、全熱交換器３’が停止されるので、外気導入冷却制御中であるにも拘わらず全熱交換器３’によって空調機２への外気ＯＡ１の温度が上げられてしまうということがなく、全熱交換器３’の運転の停止と外気ＯＡ１の温度の低下によって、さらなる省エネルギーが図られる。

この外気導入冷却制御では、被制御室目標温度ｔｓｐと外気温度ｔｏｕｔとの温度差Δｔｏｕｔに応じて外気導入ＶＡＶ１および大気排出ＶＡＶ２の風量制御を行うようにしたが、被制御対象室１に対して定められる目標エンタルピ（被制御室目標エンタルピ）と外気のエンタルピとのエンタルピ差に応じて外気導入ＶＡＶ１および大気排出ＶＡＶ２の風量制御を行い、混合空気ＭＩＸ１に含まれる外気の混合比率を変化させるようにしてもよい。

この場合、被制御室目標エンタルピと外気のエンタルピとのエンタルピ差に基づき、外気導入冷却制御の開始と同期して全熱交換器３’の運転を停止し、外気導入冷却制御の終了と同期して全熱交換器３’の運転を開始することにより、外気導入冷却制御中は全熱交換器３’の運転を停止するようにする。

また、外気導入ＶＡＶ１および大気排出ＶＡＶ２に対する設定風量は、設定風量＝（被制御室目標エンタルピ−外気のエンタルピ）×α＋βとして定める。この式において、αは負の係数とし、βは正の係数とし、外気のエンタルピが増大するにつれて設定風量を増大させる。

また、被制御室目標エンタルピは、被制御対象室目標温度と被制御対象室目標湿度から求める。外気のエンタルピは、外気の温度ｔｏｕｔと外気の露点温度ｄｏｕｔから求める。参考として、エンタルピｈの演算式を下記に示す。
ｈ＝（１．００×ｔ＋（２．４９５＋１．９３×ｔ）×ｘ）／（１＋ｔ）・・・（１）
但し、ｔ：乾球温度〔℃〕、ｘ：絶対湿度〔ｋｇ／ｋｇ〕、ｈ：エンタルピ〔ｋＪ／ｋｇ〕。

〔室圧制御〕
〔排気ＶＡＶのダンパ開度の調整による室圧制御〕
外気導入冷房制御中は外気導入ＶＡＶ１を介して被制御対象室１に外気が導入される。この外気の導入によって被制御対象室１の室圧が上昇することがある。この場合、室圧制御装置５’は、室圧センサＰ３が検出する被制御対象室１の室圧Ｐｐｖと目標室圧Ｐｓｐとが一致するように、排気ＶＡＶ３からの排気ＥＡ_INの排出量を増やす。すなわち、室圧Ｐｐｖと目標室圧Ｐｓｐとの差ΔＰｐｖからΔＰｐｖ＝０とし得る排気ＥＡ_INの排出量を求め、この排出量に応ずるＶＡＶ開度指令を排気ＶＡＶ３に送り、排気ＶＡＶ３のダンパ開度を広げる。

室圧制御装置５’は、排気ＶＡＶ３へのＶＡＶ開度指令を監視し、このＶＡＶ開度指令が所定時間以上最大開度を続けた場合、排気ＶＡＶ３のダンパ開度の調整では室圧の上昇を抑えることはできないと判断する。

なお、この例では、排気ＶＡＶ３へのＶＡＶ開度指令を監視するようにしたが、排気ＶＡＶ３に例えばリミットスイッチを設け、このリミットスイッチが所定時間以上継続してＯＮとなった場合、排気ＶＡＶ３のダンパ開度の調整では室圧の上昇を抑えることはできないと判断するようにしてもよい。また、排気ダンパＶＡＶ３からフィードバックされる実際の開度値を監視し、この開度値が所定時間以上最大開度値を続けた場合、排気ＶＡＶ３のダンパ開度の調整では室圧の上昇を抑えることはできないと判断するようにしてもよい。

〔排気ファンの回転数の調整による室圧制御〕
室圧制御装置５’は、排気ＶＡＶ３のダンパ開度の調整では室圧の上昇を抑えることができないと判断すると、排気ファンＦ２’からの排気ＥＡ_OUT1の排出量を増やす。すなわち、室圧Ｐｐｖと目標室圧Ｐｓｐとの差ΔＰｐｖからΔＰｐｖ＝０とし得る排気ＥＡ_OUT1の排出量を求め、この排出量に応ずる回転数指令をインバータＩＮＶへ送り、排気ファンＦ２’の回転数を上げる。

室圧制御装置５’は、インバータＩＮＶへの回転数指令を監視し、この回転数指令が所定時間以上最大回転数を続けた場合、排気ファンＦ２’の回転数の調整では室圧の上昇を抑えることはできないと判断する。なお、この例では、インバータＩＮＶへの回転数指令を監視するようにしたが、排気ファンＦ２’からフィードバックされる実際の回転数を監視し、この回転数が所定時間以上最大回転数を続けた場合、排気ファンＦ２’の回転数の調整では室圧の上昇を抑えることはできないと判断するようにしてもよい。

〔外気導入ＶＡＶのダンパ開度の調整による室圧制御〕
室圧制御装置５’は、排気ファンＦ２’の回転数の調整では室圧の上昇を抑えることができないと判断すると、外気導入ＶＡＶ１からの外気ＯＡ２の導入量を減らす。すなわち、室圧Ｐｐｖと目標室圧Ｐｓｐとの差ΔＰｐｖからΔＰｐｖ＝０とし得る外気ＯＡ２の導入量を求め、この導入量に応ずるＶＡＶ開度指令を外気導入ＶＡＶ１に送り、外気導入ＶＡＶ１のダンパ開度を絞る。

この場合、室圧制御装置５’からの外気導入ＶＡＶ１へのＶＡＶ開度指令は、ローセレクタ７を介して外気導入ＶＡＶ１へ与えられる。ローセレクタ７は、外気導入冷却制御装置６および室圧制御装置５’から送られてくるＶＡＶ開度指令のうち小さい方のＶＡＶ開度指令を外気導入ＶＡＶ１へ与える。外気ＯＡ２の導入によって被制御対象室１の室圧が高くなる場合、室圧制御装置５’から送られてくる外気導入ＶＡＶ１に対するＶＡＶ開度指令は、外気導入冷却制御装置６から送られてくるＶＡＶ開度指令よりも小さい。これにより、外気導入冷却制御よりも室圧制御の方が優先され、外気導入による室圧の上昇が抑えられる。

外気導入ＶＡＶのダンパ開度の調整による室圧制御中、被制御対象室１の室圧が下降すると、室圧制御装置５’は、室圧センサＰ３が検出する被制御対象室１の室圧Ｐｐｖと目標室圧Ｐｓｐとが一致するように、外気導入ＶＡＶ１のダンパ開度を開き、外気導入ＶＡＶ１からの外気ＯＡ２の導入量を増やす。

この室圧制御中、室圧制御装置５’から送られてくる外気導入ＶＡＶ１に対するＶＡＶ開度指令が外気導入冷却制御装置６から送られてくるＶＡＶ開度指令よりも大きくなると、室圧制御よりも外気導入冷却制御の方が優先される。

被制御対象室１の室圧がさらに下降し、外気導入ＶＡＶ１のダンパ開度の調整では室圧の下降を抑えることができないと判断すると、室圧制御装置５’は、排気ファンＦ２’の回転数を下げ、排気ファンＦ２’からの排気ＥＡ_OUT1の排出量を減らす。

排気ファンＦ２’の回転数が規定の回転数に達し、排気ファンＦ２’の回転数の調整では室圧の下降を抑えることができないと判断すると、室圧制御装置５’は、排気ＶＡＶ３のダンパ開度を絞り、排気ＶＡＶ３からの排気ＥＡ_INの排出量を減らす。

〔実施の形態２〕
上述した実施の形態は、外気導入冷却制御を行う空調制御システムへの適用例として説明したが、外気導入冷却制御を行う空調制御システムでなくても同様にして室圧制御を行うことが可能である。

例えば、図３に示すように、給気ファンＦ３から被制御対象室１に調和空気ＳＡを供給する一方、被制御対象室１内の空気質を確保するために外気ファンＦ１から外気取入ＶＡＶ４を介して外気ＯＡを被制御対象室１に導入し、被制御対象室１からの還気ＲＡを排気ファンＦ２’により排気ＶＡＶ３を介して排出するような空調制御システムへ適用することも可能である。

図３に示した室圧制御システムでは、被制御対象室１に対して室圧制御装置５Ａを設け、室圧センサＰ３が検出する被制御対象室１の室圧Ｐｐｖと目標室圧Ｐｓｐとが一致するように、排気ＶＡＶ３のダンパ開度、排気ファンＦ２’の回転数および外気取入ＶＡＶ４のダンパ開度を制御するようにしている。

この場合、室圧制御装置５Ａは、被制御対象室１の室圧の上昇に対して、最初は排気ＶＡＶ３のダンパ開度を広げることによって室圧を目標値に保ち、この排気ＶＡＶ３のダンパの開度の調整でもなお室圧が上昇する場合には排気ファンＦ２’の回転数を上げることによって室圧を目標値に保ち、この排気ファンＦ２’の回転数の調整でもなお室圧が上昇する場合には外気取入ＶＡＶ４のダンパ開度を絞ることによって室圧を目標値に保つ。

また、室圧制御装置５Ａは、被制御対象室１の室圧の下降に対して、最初は排気ＶＡＶ３のダンパ開度を絞ることによって室圧を目標値に保ち、この排気ＶＡＶ３のダンパの開度の調整でもなお室圧が下降する場合には排気ファンＦ２’の回転数を下げることによって室圧を目標値に保ち、この排気ファンＦ２’の回転数の調整でもなお室圧が下降する場合には外気取入ＶＡＶ４のダンパ開度を広げることによって室圧を目標値に保つ。

なお、この室圧制御システムにおいて、排気ＶＡＶ３や外気取入ＶＡＶ４は必ずしも変風量装置でなくてもよく、通常の開度調整によるダンパを使用してもよい。

本発明に係る室圧制御システムの一実施の形態（実施の形態１）の概略を示す図である。 この室圧制御システムにおける外気導入冷却制御を説明するためのタイムチャートである。 本発明に係る室圧制御システムの他の実施の形態（実施の形態２）の概略を示す図である。 従来の室圧制御システムの概略を示す図である。 従来の室圧制御システムにおける外気導入冷却制御を説明するためのタイムチャートである。

符号の説明

１…被制御対象室、２…空調機、２−１…冷却コイル、２−２…加熱コイル、２−３…加湿器、２−４…給気ファン、ＣＶ１…冷水弁、ＣＶ２…温水弁、ＣＶ３…蒸気弁、３’…全熱交換器、４’…空調機制御装置、５’，５Ａ…室圧制御装置、６…外気導入冷却制御装置、７…ローセレクタ、Ｆ１…外気ファン、Ｆ２’…排気ファン、ＣＡＶ１…外気取入ダンパ、ＶＡＶ１，ＶＡＶ２，ＶＡＶ３，ＶＡＶ４…変風量装置（外気導入ＶＡＶ、大気排出ＶＡＶ、排気ＶＡＶ、外気取入ＶＡＶ）、ＩＮＶ…インバータ、ＭＤ…電動弁、Ｔ１…外気温度センサ、Ｔ２…給気温度センサ、Ｔ３…室内温度センサ、Ｈ１…露点計、Ｈ３…室内湿度センサ、Ｐ３…室圧センサ。

Claims (1)

1. 被制御対象室に調和空気を供給する給気手段と、
   前記被制御対象室に外気を導入する外気導入手段と、
   前記被制御対象室からの還気を排出する排気手段と
   前記被制御対象室の室圧を検出する室圧検出手段と、
   前記室圧検出手段が検出する室圧を一定に保つように前記外気導入手段が導入する前記被制御対象室への外気の導入量および前記排気手段が排出する前記被制御対象室からの還気の排出量を制御する室圧制御手段とを備えた室圧制御システムであって、
   前記排気手段は、
   前記被制御対象室からの還気の排出通路に設けられた排気ダンパと排気ファンとを備え、
   前記室圧制御手段は、
   前記室圧検出手段が検出する室圧が上昇した場合、最初に前記排気ダンパの開度調整によって室圧を一定に保つように制御し、この排気ダンパの開度の調整でもなお室圧が上昇する場合には前記排気ファンの回転数の調整によって室圧を一定に保つように制御し、この排気ファンの回転数の調整でもなお室圧が上昇する場合には前記外気導入手段が導入する前記被制御対象室への外気の導入量の調整によって室圧を一定に保つように制御する
   ことを特徴とする室圧制御システム。

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