JPH0634186A - 空調制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】通常運転空調機とバックアップ空調機との切り
替えを空調条件を維持しながら自動的に行う。 【構成】複数の空調対象室Ｒ１〜Ｒ４に対応して通常運
転系ダンパＶＡ１〜ＶＡ４を介して接続される通常運転
空調機Ａ１〜Ａ４と、複数の空調対象室と通常運転系ダ
ンパの間にバックアップ運転系ダンパＶＢ１〜ＶＢ４を
介して接続される１台のバックアップ空調機Ｂと、複数
の空調対象室へ給気される圧力を検出する給気圧検出セ
ンサＰ１〜Ｐ４とを備え、通常運転空調機とバックアッ
プ空調機をともに運転し、給気圧が許容範囲内にあるよ
うにさせながら、ダンパ開度を基準とした風量・静圧特
性曲線に基づき、通常運転系ダンパおよびバックアップ
運転系ダンパへ開度変更出力信号を出力し、両ダンパを
互いに逆方向に開閉させることにより、通常運転空調機
とバックアップ空調機との自動切替を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、バイオ施設、動物飼育
室、クリーンルーム等のように、温度、湿度に加えて気
流を制御する必要のある空調対象室に適用される空調制
御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】バイオ施設、動物飼育室、クリーンルー
ム等の空調対象室を制御する場合において、通常の温
度、湿度の制御に加えて気流を２４時間体制で制御する
必要がある。これは、気流の変化により細菌や異物が空
調対象室を無秩序に循環し、飼育結果や実験結果にダメ
ージを与える場合があるからである。

【０００３】そのために、従来、通常運転空調機をバッ
クアップするバックアップ空調機を設け、通常運転空調
機の故障時或いはメンテナンス時には、一旦、通常運転
空調機を停止させた後、オペレータが手動でバックアッ
プ空調機側に切り替えることにより制御を行っていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の空調制御方法においては、通常運転空調機が故障等
を起こした場合には、それまで運転されていなかったバ
ックアップ空調機が動作するかどうかが判らないという
問題を有している。さらに、オペレータが状況を判断し
た上で切り替え操作を行うシステムになっており、ま
た、通常バックアップ空調機は運転していないのでオペ
レータが操作手順を理解するまで時間がかかるため、即
座にバックアップ空調機側に切り替えることが困難であ
り、タイムラグにより適確な空調制御ができないという
問題を有している。

【０００５】本発明は、上記問題を解決するものであっ
て、バイオ施設、動物飼育室、クリーンルーム等のよう
に、温度、湿度に加えて気流を制御する必要のある空調
対象室において、通常運転空調機とバックアップ空調機
との切り替えを空調条件を維持しながら、自動的に行う
ことができる空調制御装置を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の請求項１に記載の空調制御装置は、複数の空
調対象室Ｒ１〜Ｒ４に対応して通常運転系ダンパＶＡ１
〜ＶＡ４を介して接続される通常運転空調機Ａ１〜Ａ４
と、複数の空調対象室Ｒ１〜Ｒ４と通常運転系ダンパＶ
Ａ１〜ＶＡ４との間にバックアップ運転系ダンパＶＢ１
〜ＶＢ４を介して接続される１台のバックアップ空調機
Ｂと、複数の空調対象室へ給気される圧力を検出する給
気圧検出センサＰ１〜Ｐ４とを備え、通常運転空調機Ａ
１〜Ａ４とバックアップ空調機Ｂをともに運転し、給気
圧が許容範囲内にあるようにさせながら、ダンパ開度を
基準とした風量・静圧特性曲線に基づき、通常運転系ダ
ンパＶＡ１〜ＶＡ４およびバックアップ運転系ダンパＶ
Ｂ１〜ＶＢ４へ開度変更出力信号を出力し、通常運転系
ダンパＶＡ１〜ＶＡ４およびバックアップ運転系ダンパ
ＶＢ１〜ＶＢ４を互いに逆方向に開閉させることによ
り、通常運転空調機とバックアップ空調機との自動切替
を行うことを特徴とする。

【０００７】また、本発明の請求項２に記載の空調制御
装置は、複数の空調対象室Ｒ１〜Ｒ４に対応して通常運
転系ダンパＶＡ１〜ＶＡ４を介して接続される通常運転
空調機Ａ１〜Ａ４と、前記複数の空調対象室Ｒ１〜Ｒ４
と前記通常運転系ダンパＶＡ１〜ＶＡ４との間にバック
アップ運転系ダンパＶＢ１〜ＶＢ４を介して接続される
１台のバックアップ空調機Ｂと、該バックアップ空調機
の送風ファンＦＢの回転数を制御するインバータＩＮＢ
と、前記複数の空調対象室へ給気される圧力を検出する
給気圧検出センサＰ１〜Ｐ４とを備え、前記通常運転空
調機を運転するとともに、バックアップ空調機Ｂをイン
バータ制御により運転し、給気圧が許容範囲内にあるよ
うにさせながら、ダンパ開度を基準とした風量・静圧特
性曲線に基づき、通常運転系ダンパおよびインバータへ
開度変更出力信号およびインバータ増減量信号を出力す
ることにより、前記通常運転空調機とバックアップ空調
機との自動切替を行うことを特徴とする。なお、上記構
成に付加した番号は、図面と対比させるものであり、こ
れにより本発明の構成が何ら限定されるものではない。

【０００８】

【作用】本発明においては、例えば、通常運転からバッ
クアップ空調機への自動切替は、通常運転空調機とバッ
クアップ空調機をともに運転させながら、通常運転系ダ
ンパを閉じる方向に、バックアップ運転系ダンパを開く
方向に切り替える処理を行い、ダンパの切替が完了する
と通常運転空調機を停止させる。この切替処理は、ダン
パ開度を基準とした風量・静圧特性曲線に基づき、通常
運転系ダンパおよびバックアップ運転系ダンパへ開度変
更出力信号を出力し、給気圧センサのチェックを行い、
給気圧値が許容範囲内にあるか否か、飼育室の差圧が正
常か否かを判定しながら行う。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説
明する。図５は本発明の空調制御装置の１実施例を示す
空調系の構成図である。なお、下記の実施例では動物飼
育室の空調の例で説明するが、本発明はこれに限定され
るものではなく、バイオ施設、クリーンルーム等のよう
に、温度、湿度に加えて気流を制御する必要のある空調
空間に適用されるものである。

【００１０】図５において、複数の動物飼育室Ｒ１〜Ｒ
４には、通常運転系ダンパＶＡ１〜ＶＡ４を介して通常
運転空調機Ａ１〜Ａ４がダクトにより接続される。通常
運転空調機Ａ１〜Ａ４は、周知のエアハンドリングユニ
ットであり、通常運転系送風ファンＦＡ１〜ＦＡ４、冷
温水コイルＣ、加湿コイルＨを有する。また、各動物飼
育室Ｒ１〜Ｒ４と通常運転系ダンパＶＡ１〜ＶＡ４との
間には、バックアップ運転系ダンパＶＢ１〜ＶＢ４を介
して１台のバックアップ空調機Ｂがダクトにより接続さ
れる。バックアップ空調機Ｂは、同様にエアハンドリン
グユニットであり、バックアップ運転系送風ファンＦ
Ｂ、冷温水コイルＣ、加湿コイルＨを有し、送風ファン
ＦＢはインバータＩＮＶによりインバータ制御される。
また、各動物飼育室Ｒ１〜Ｒ４へ給気される圧力を検出
する給気圧検出センサＰ１〜Ｐ４が設けられるととも
に、各動物飼育室Ｒ１〜Ｒ４には、外気と室内の差圧を
検出する差圧検出センサＤ１〜Ｄ４が設けられる。な
お、インバータＩＮＶは後述するように本発明の必須の
構成要件ではない。

【００１１】図６ないし図１０は、通常運転空調機から
バックアップ空調機への切替制御を示すフロー図であ
る。なお、以下の説明では通常運転空調機Ａ１とバック
アップ空調機Ｂの切替制御について説明する。

【００１２】図６において、通常運転空調機Ａ１の異常
（給気圧または差圧の異常）、バックアップ空調機Ｂの
メンテまたは両者の交互運転指令を受け付け、ステップ
９でバックアップ空調機Ｂが運転中か否かを判定し、既
に運転中のときは、「バックアップ空調機運転中」のメ
ッセージを出力し、メンテ中のときは「バックアップ空
調機メンテ中」のメッセージを出力し処理を終了する
（ステップ１０〜１２）。バックアップ空調機Ｂがオフ
のときは、「切替開始」のメッセージを出力し、バック
アップ空調機Ｂを起動し、ステップ１５で切替処理起動
※１の処理に進む。

【００１３】切替処理起動※１は、図７に示すように、
ステップ１６で給気圧が下限設定値以下の場合（通常運
転空調機Ａ１の異常時）には、ステップ１７〜２２で、
通常運転空調機Ａ１の停止、通常運転系ダンパＶＡ１の
全閉、バックアップ運転系ダンパＶＢ１全開、インバー
タ回路ＩＮＶに回転数をセット出力、インバータ比例制
御起動（フラグオン）の処理を行い、「切替終了」のメ
ッセージを出力する。ステップ１６で給気圧が下限設定
値を越えるとき（通常運転空調機Ａ１を運転しながら切
替）は、ステップ２３〜２５で、バックアップ空調機Ｂ
を起動し、バックアップ運転系ダンパＶＢ１を全開し、
インバータ増段処理起動（フラグオン）の処理を行う。

【００１４】図８は、図７のステップ２５におけるイン
バータ増段処理を示し、増段処理フラグがオンの時、一
定時間間隔で起動される。ステップ２６で切替中の給気
圧を監視し、上限設定値未満のときは、ステップ２７に
おいてインバータを一定量増段する。ここでは、予めカ
ウンタに対応して増段量が設定されたテーブルが用意さ
れており、インバータが一定量増段されるとステップ２
８でカウンタが更新され、再びステップ２６〜２８の処
理が繰り返されことにより、給気圧が上限設定値になる
まで、インバータが少しづつ増段される。給気圧が上限
設定値になると、ステップ２９〜３１で、インバータ増
段処理停止（フラグオフ）、インバータ比例制御起動
（フラグオン）、通常運転空調機Ａ１の停止処理（フラ
グオン）を行う。

【００１５】図９は、図８のステップ３１における通常
運転空調機Ａ１の停止処理を示し、フラグオン時、一定
時間間隔で起動される。ステップ３２で切替中の給気圧
を監視し、下限設定値未満のときは何もしない。給気圧
が下限設定値以上のときは、ステップ３３において通常
運転系ダンパＶＡ１の開度を一定量減段する。ここで
は、予めカウンタに対応して減段量が設定されたテーブ
ルが用意されており、ダンパの開度が一定量減段される
と、ステップ３４でダンパ開度がサージングポイントを
越えているときは、ステップ３５でカウンタが更新さ
れ、再びステップ３２〜３５の処理が繰り返されことに
より、サージングポイント以下になるまで、開度が少し
づつ減段される。ステップ３４でダンパ開度がサージン
グポイント以下になると、ステップ３６〜３８で、通常
運転空調機Ａ１停止、通常運転空調機停止処理停止（フ
ラグオフ）の処理を行い、「切替終了」のメッセージを
出力する。

【００１６】図１０は、図７のステップ２１、図８のス
テップ３０におけるインバータ比例制御の処理を示し、
フラグオン時、一定時間間隔で起動される。設定値と給
気圧との差に係数ｋを掛けた増分ΔＳを前回の開度Ｓ
（ｉ）に加えてＳ（ｉ＋１）をインバータに出力する。
要するに、設定値と給気圧との差によりインバータへの
出力を加減算することにより、所定の給気圧が得られる
ようにしている。

【００１７】次に、図１１ないし図１４によりバックア
ップ空調機から通常運転空調機への切替制御について説
明する。

【００１８】図１１は通常運転空調機の運転処理を示
し、交互運転指令または通常運転空調機のメンテ完了指
令を受けて起動する。ステップ５０で通常運転空調機Ａ
１が運転中か否かを判定し、既に運転中のときは、「通
常運転空調機運転中」のメッセージを出力し、メンテ中
のときは「通常運転空調機メンテ中」のメッセージを出
力し処理を終了する（ステップ５１〜５３）。通常運転
空調機Ａ１がオフのときは、「切替開始」のメッセージ
を出力し、ステップ５５で切替処理起動※２の処理に進
む。

【００１９】切替処理起動※２は、図１２に示すよう
に、ステップ５６で給気圧が下限設定値未満の場合（バ
ックアップ空調機Ｂの異常時）には、ステップ５７〜６
１で、バックアップ空調機Ｂの停止、バックアップ運転
系ダンパＶＢ１の全閉、通常運転系ダンパＶＡ１全開、
通常運転空調機Ｂ起動の処理を行い、「切替終了」のメ
ッセージを出力する。ステップ５６で給気圧が下限設定
値以上のとき（バックアップ運転からの切替）は、ステ
ップ６２、６３で、インバータ比例制御停止（フラグオ
フ）、インバータ減段処理起動（フラグオン）の処理を
行う。

【００２０】図１３は、図１２のステップ６３における
インバータ減段処理を示し、減段処理フラグがオンの
時、一定時間間隔で起動される。ステップ６４で切替中
の給気圧を監視し、下限設定値以上のときは、ステップ
６５においてインバータを一定量減段する。ここでは、
予めカウンタに対応して減段量が設定されたテーブルが
用意されており、インバータが一定量減段されるとステ
ップ６６でカウンタが更新され、再びステップ６４〜６
６の処理が繰り返されことにより、給気圧が下限設定値
になるまで、インバータが少しづつ減段される。給気圧
が下限設定値になると、ステップ６７〜７０で、インバ
ータ減段処理停止（フラグオフ）、通常運転系ダンパＶ
Ａ１をサージング域を脱するまで開、通常運転空調機Ａ
１起動、バックアップ空調機停止処理起動（フラグオ
ン）の処理を行う。

【００２１】図１４は、図１３のステップ７０における
バックアップ空調機Ｂの停止処理を示し、フラグオン
時、一定時間間隔で起動される。ステップ７１で切替中
の給気圧を監視し、下限設定値＋α未満のときは、ステ
ップ７２において通常運転系ダンパＶＡ１の開度を一定
量増段する。ここでは、予めカウンタに対応して増段量
が設定されたテーブルが用意されており、ダンパの開度
が一定量増段されると、ステップ７３でカウンタが更新
され、再びステップ７１〜７３の処理が繰り返されこと
により、開度が少しづつ減段される。

【００２２】ステップ７１で給気圧が下限設定値＋α以
上のときは、ステップ７４でバックアップ空調機Ｂのイ
ンバータが限界設定値β以上の場合には、ステップ７５
でインバータを一定量減段する。ここでは、予めカウン
タに対応して減段量が設定されたテーブルが用意されて
おり、インバータが一定量減段されると、ステップ７６
でカウンタが更新され、再びステップ７４〜７６の処理
が繰り返されことにより、インバータが少しづつ減段さ
れる。

【００２３】ステップ７４でインバータが限界設定値β
未満の場合には、ステップ７７〜８２で、通常運転系ダ
ンパＶＡ１全開、インバータ出力０、バックアップ空調
機Ｂ停止、バックアップ運転系ダンパＶＢ１全閉、バッ
クアップ空調機停止処理停止（フラグオフ）の処理を行
い、「切替終了」のメッセージを出力する。

【００２４】なお、上記実施例においては、通常運転空
調機Ａ１からバックアップ空調機Ｂへの切替の場合、バ
ックアップ運転系ダンパＶＢ１を全開にし、バックアッ
プ空調機Ｂのインバータを増段するようにしているが、
インバータを用いずにバックアップ運転系ダンパＶＢ１
を増段するように制御してもよい。同様に、バックアッ
プ空調機Ｂから通常運転空調機Ａ１への切替の場合、バ
ックアップ空調機Ｂのインバータを減段するようにして
いるが、インバータを用いずにバックアップ運転系ダン
パＶＢ１を減段するように制御してもよい。

【００２５】以上の切替制御について本発明の特徴とす
る点を図１ないし図４により説明する。なお、本説明に
おいても通常運転空調機Ａ１とバックアップ空調機Ｂの
切替制御について説明する。

【００２６】図１は本発明の空調制御装置の１実施例を
示す制御系の構成図である。演算制御装置ＣＰＵは、給
気圧検出センサＰ１、差圧検出センサＤ１および交互運
転指令Ｅの信号に基づいて、記憶装置Ｍに記憶されてい
る制御用データを参照しながら後述する制御フローに従
って演算処理を行い、出力信号を通常運転系送風ファン
ＦＡ１、通常運転系ダンパＶＡ１、バックアップ運転系
送風ファンＦＢおよびバックアップ運転系ダンパＶＢ１
に出力する。

【００２７】図２は制御用データを説明するための図で
あり、静圧と風量の関係を示す送風ファンの特性曲線を
示し、この特性曲線に基づいて通常運転系ダンパＶＡ１
およびバックアップ運転系ダンパＶＢ１の開度変更出力
値を設定し、例えば、図９、図１４に示すダンパ開度増
減量のテーブルを作成する。なお、テーブルの代わりに
マップ或いは演算式を用いてもよい。

【００２８】図３は、通常運転からバックアップ空調機
への自動切替制御を示すフロー図である。ステップ１、
２において、通常運転空調機Ａ１とバックアップ空調機
Ｂをともに運転させる処理を行った後、ステップ３で通
常運転系ダンパＶＡ１を閉じる方向に、バックアップ運
転系ダンパＶＢ１を開く方向に切り替える処理を行い、
切替が完了するとステップ４通常運転空調機Ａ１を停止
させる処理を行う。

【００２９】図４は図３のステップ３における切替処理
を示し、ステップ５で、図２で説明したダンパ開度を基
準とした風量・静圧特性曲線に基づき、通常運転系ダン
パＶＡ１およびバックアップ運転系ダンパＶＢ１へ開度
変更出力信号を出力し、給気圧センサのＰ１のチェック
を行う。次に、ステップ６で給気圧値が許容範囲内にあ
るか否かを判定し、許容範囲内になければ異常時対応Ｉ
の処理（ダンパを元の状態に戻す）を行ってステップ８
に進み、次に、ステップ７で飼育室の差圧が正常か否か
を判定し、正常でなければ異常時対応ＩＩの処理（ダン
パを元の状態に戻す）を行ってステップ８に進み、ステ
ップ８でダンパ切替が完了するまで上記処理を繰り返す
ようにしている。

【００３０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、複数の空調対象室に対応して通常運転系ダンパ
を介して接続される通常運転空調機と、前記複数の空調
対象室と前記通常運転系ダンパとの間にバックアップ運
転系ダンパを介して接続される１台のバックアップ空調
機と、前記複数の空調対象室へ給気される圧力を検出す
る給気圧検出センサとを備え、前記通常運転空調機とバ
ックアップ空調機をともに運転し、給気圧が許容範囲内
にあるようにさせながら、ダンパ開度を基準とした風量
・静圧特性曲線に基づき、通常運転系ダンパおよびバッ
クアップ運転系ダンパへ開度変更出力信号を出力し、通
常運転系ダンパおよびバックアップ運転系ダンパを互い
に逆方向に開閉させることにより、前記通常運転空調機
とバックアップ空調機との自動切替を行うので、通常運
転空調機とバックアップ空調機との切り替えを空調条件
を維持しながら自動的に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の空調制御装置の１実施例を示す制御系
の構成図

【図２】本発明における制御用データを説明するための
図

【図３】本発明における通常運転からバックアップ空調
機への自動切替制御の１実施例を示すフロー図

【図４】図３の切替処理を示すフロー図

【図５】本発明の空調制御装置の１実施例を示す空調系
の構成図

【図６】バックアップ自動切替の他の実施例を示すフロ
ー図

【図７】図６の切替制御を示すフロー図

【図８】図７のインバータ増段処理を示すフロー図

【図９】図８の通常運転空調機の停止処理を示すフロー
図

【図１０】図７、図８インバータ比例制御の処理を示す
フロー図

【図１１】通常運転空調機の運転処理を示すフロー図

【図１２】バックアップ空調機から通常運転空調機への
切替制御を示すフロー図

【図１３】図１２のインバータ減段処理を示すフロー図

【図１４】図１３のバックアップ空調機の停止処理を示
すフロー図

【符号の説明】

Ｒ１〜Ｒ４…空調対象室、ＶＡ１〜ＶＡ４…通常運転系
ダンパ Ａ１〜Ａ４…通常運転空調機、Ｂ…バックアップ空調機 ＶＢ１〜ＶＢ４…バックアップ運転系ダンパ、Ｐ１〜Ｐ
４…給気圧検出センサ ＦＢ…バックアップ空調機の送風ファン、ＩＮＶ…イン
バータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西山泰隆 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建設 株式会社内 (72)発明者 岩崎伸行 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建設 株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の空調対象室に対応して通常運転系ダ
   ンパを介して接続される通常運転空調機と、前記複数の
   空調対象室と前記通常運転系ダンパとの間にバックアッ
   プ運転系ダンパを介して接続される１台のバックアップ
   空調機と、前記複数の空調対象室へ給気される圧力を検
   出する給気圧検出センサとを備え、前記通常運転空調機
   とバックアップ空調機をともに運転し、給気圧が許容範
   囲内にあるようにさせながら、ダンパ開度を基準とした
   風量・静圧特性曲線に基づき、通常運転系ダンパおよび
   バックアップ運転系ダンパへ開度変更出力信号を出力
   し、通常運転系ダンパおよびバックアップ運転系ダンパ
   を互いに逆方向に開閉させることにより、前記通常運転
   空調機とバックアップ空調機との自動切替を行うことを
   特徴とする空調制御装置。
2. 【請求項２】複数の空調対象室に対応して通常運転系ダ
   ンパを介して接続される通常運転空調機と、前記複数の
   空調対象室と前記通常運転系ダンパとの間にバックアッ
   プ運転系ダンパを介して接続される１台のバックアップ
   空調機と、該バックアップ空調機の送風ファンの回転数
   を制御するインバータと、前記複数の空調対象室へ給気
   される圧力を検出する給気圧検出センサとを備え、前記
   通常運転空調機を運転するとともに、バックアップ空調
   機をインバータ制御により運転し、給気圧が許容範囲内
   にあるようにさせながら、ダンパ開度を基準とした風量
   ・静圧特性曲線に基づき、通常運転系ダンパおよびイン
   バータへ開度変更出力信号およびインバータ増減量信号
   を出力することにより、前記通常運転空調機とバックア
   ップ空調機との自動切替を行うことを特徴とする空調制
   御装置。