JPS59231347A - 室内微差圧制御空調設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、気密性能が要求される高度安全対策施設にお
いて、単一ダクトで複数の室をセントラル空開方式で空
調する場合に、ある室だけを給排気を停止または開始し
ても、他の室への過度的な室圧変動を効果的に抑制しか
つ室内を設定差圧に維持することができるようにした室
内微差圧制御空調設備に関する。

微生物学実験室や実験動物飼育室あるいは高レベル放射
性廃棄物処理施設などのように、各室の気密を維持し室
間汚染を完全に防止することが要求される施設の空調に
さいしては、室内を設定値範囲で陰圧にした制御が必要
である。このような陰圧制御が実施される高度安全対策
施設は、清浄域と汚染域とを明確に区分するために建物
構造体や扉に気密性が要求されるが、この気密性が高ま
れば高まる程、給排気量と室圧を一定に維持することが
１次の要因によって、困難となる。

（ａ）、このような施設では、給気側および排気側に高
性能（ＨＥＰＡ）フィルターを設置して清浄空気の供給
と排気中の危険物質の濾過を行わねばならないが、この
高性能（ＩＩＢＰＡ）フィルターの目詰りにより、給気
側、排気側で別々にフィルター圧損が上昇して風量およ
び圧が経時変化する。このフィルターの目詰まりによる
風量低下とそれに伴う設定差圧の変化は、室間での変化
幅と変化時間のずれによって室間の相互汚染を引き起こ
す可能性があるので、給排気風量と室圧の調整を頻繁に
行わねばならなくなる。

（ｂ）、このような安全対策施設では２例えば実験内容
を変更する場合に、その都度、除洗や除菌の作業を必要
とし、この作業に入る前にその実験室の給排気をダンパ
操作によって一時停止することになるが、単一ダクトで
複数室を空調するセントラル空開方式を採用する場合に
、−室または数室でこの給排気を停止した場合に、他の
室に過度的な室圧変動を引き起こす。すなわち、センＩ
・ラル空開方式では、停止した部屋の給排気風量が余剰
風量として実験中の他の部屋に分配されるので、そのダ
ンパの操作時点で、室圧は過度的な変動を起こすと同時
に、設定風量、設定室圧が変化するため、この除洗や除
菌の作業前後で給排気風量や室圧の再閤整が必要となる
。

（Ｃ）、このような安全対策施設では、廊下と実験室の
間に、二重の気密扉で区画された緩衝帯（エアロツク）
が通常設置されるが、実験室の気密扉を開閉して実験者
が出入りする場合に、過度的な室圧の変動が起こり、相
互汚染を引き起こす可能性がある。

従来、実際に施工された数多くの高度安全対策施設にあ
っては、前記（ａｌの要因による風量低下を補償する定
風量弁（ＣＡＶ弁）が採用されているが、前記（ｂ）お
よび（Ｃ１の要因による過度的な変動を補償する機器も
しくはシステムは今日まで見当たらない。

そして、前記ｆａ）の要因による風量低下を補償する定
風量弁（ＣＡＶ弁）を採用する従来方式にあっては、Ｃ
ＡＶ弁の動特性にヒステリシスが存在するため定風量、
定風圧を維持することに難点があった。より具体的には
、ＣＡＭ弁を使用した某感染動物実験棟の換気空調設備
の実際例のフローを第１図に示すが、このような、給気
側と排気側の両方にＣＡＶ弁７を設置した従来の制御シ
ステムでは、それぞれのＣＡＶ弁７に５０ｍｍＡｑ前後
の静圧差を加えた場合に、各室圧は大きくバラ付いて長
時間安定しなかった。なお第１図において。

■はメイン給気ダクト、２は分岐給気ダクト　５はメイ
ン排気ダクト、６は分岐排気ダクト　７は定風量弁（Ｃ
ＡＶ弁）、８は給気ファン、９は排気ファンを示してい
る。

この原因は、第２図にその実測値を示すようにＣＡＶ弁
の動特性にヒステリシスが存在することにある。即ち、
第２図に見られるように、ＣＡＶ弁の各開度において、
同一の静差圧（例えば５゜開Ａｑ）でも、開と閉の動作
量には、流量に差が現れ、過度的な室圧の変動後、設定
静圧差で仮に系が安定しかけても、給排気風量は異なる
風量を取る可能性があり、その結果、給排気ダクトに設
置されているＣＡＶ弁７は互いに干渉しあって、室圧が
ハンチングを繰り返すことになっていた。

このように、ＣＡＶ弁で定風量、定風圧を厳密に維持す
ることは困難であり、また、前述のように、要因（ｂ）
および（Ｃ）による過度的な変動に対処できる機器やシ
ステムは従来存在しなかった。

本発明は、このような従来の問題の解決を目的としてな
されたもので、第３図の実施例に示すように、メイン給
気ダクトｌから各室に向けて分岐する分岐給気ダクト２
の各々に、室内外差圧を検出する微差圧計３に連動した
コントロール弁４を介装し、各室からメイン排気ダクト
５に通ずる分岐排気ダクト６の各々に定風量弁７を介装
し、そして、各々の分岐給気ダクト２または分岐排気ダ
クト６のいずれか一方に、開閉速度の調節可能なオンオ
フダンパ１０を介装してなる室内微差圧制御空調設備を
提供するものである。なお、第３図において、８は給気
ファン、９は排気ファン、１１は空気調和器を示してい
る。

第３図の実施例について具体的に説明すると。

本例は、メイン給気ダクトｌから各室に給気する分岐給
気ダクト２にコントロール弁４（■Ａ■弁）を、また各
分岐排気ダクト６に定風量弁？　　（ＣＡＶ弁）をそれ
ぞれ設置すると共に、各分岐排気ダクト６の側に開閉速
度の調節可能なオンオフダンパ１０を設置した例を示し
ている。

コントロール弁４は微差圧計３に連動して開度調整がな
されるものであり、微差圧計３は、対応する室と廊下と
の差圧を検出するものである。即ち、対応する室の内外
室圧が設定圧になるようにコントロール弁４が開度調整
される。したがって給気側のＨＥＰＡフィルターの目詰
まりは、この微差圧計３の差圧検出によるコントロール
弁４の積分要素制御によって補償される。これにより、
前記従来例（第１図）の場合のような１問題は回避され
ることになる。

一方、排気側のＩＩＥＰ＾フィルターの目詰まりは。

定風量弁７に所定の静差圧９例えば１００　ｎ＋ｍＡｑ
以上の高い静差圧を持たせて風量を制御することによっ
て補償される。

給気側または排気側に設置される開閉速度の調節可能な
オンオフダンパ１０（第３図の例では排気側に設置しで
ある）は、前記の要因（ｂｌや（Ｃ１による過度的変動
に対処するためのものであり、開閉時間を例えば２０秒
から２０分にわたって連続して変えられるものを使用す
る。これは例えば、このダンパのモータとしてシンクロ
ナスモータを使用し、パルス状に通電を繰り返すことに
よって、このモータの回転数を自由に調整できるように
構成する。例えば、第４図に示すように、シンクロナス
モータの回転子１２のコイル１３に通電するパルス幅を
、パルス通電ユニット１４の外部操作よって調節できる
ように構成する。第４図において、Ｒは外部抵抗、Ｃは
コンデンサー、１５は交流電源、１６は手動回転速度調
節器を示しでており２手動回転速度関節器１６の操作に
よってコイル１３に流れる電流のパルス幅が自由に変え
られるようにする。これによって、パルス状に通電する
時間を短くする程〔例えば９図のごと＜　、　（ａｌ＜
（ｂｌ＜（ｃｌ）　、　　シンクロナスモータを緩慢に
動作させることができる。

この場合、ダンパの０〜９０°の開閉動作を２α秒〜２
分までのあいだ自由に翻整できるように。

手動回転速度調節器１６で外部から設定ができるように
しておく。このようにして、オンオフダンパｌＯの開閉
時間を２０秒〜２分まで連続して変えられるようにする
（つまり、全開−全閉間の開閉速度を２０秒以上のゆっ
（すした速度に自由に変えされるようにする）。

このように構成された開閉速度の調節可能なオンオフダ
ンパ１０を挿入することによって９例えばＡ室のみ滅菌
作業をするような場合、そのオンオフダンパ１０の開閉
時間を、他室ＢやＣへの給排気風量の変動が起こらない
ようなゆっ（すした時間に調節（手動回転速度調節器１
６の操作によって調節）すれば、前記要因Ｔｂｌや（Ｃ
１にもとずく給排気風量の過度的な変動を抑制すること
ができることになり、これによって、他室への給排気風
量風量の変動とそれに伴う他室の室圧変動を効果的に抑
えることが出来る。

本発明は、このようにして、ある室への給排気停止や再
開始にさいしての過度的変動を抑制するための開閉速度
の調節可能なオンオフダンパ１０の使用と、前述のフィ
ルター目詰まり対策のためのコントロール弁４や定風量
弁７との同時使用によって、始めて、定風量、定風圧維
持を可能とすることができたもので、従来では達成でき
なかった高度安全対策施設に要求される高精度の室内微
差圧制御空調設備を提供するものである。

第５図は９本発明の他の実施例の機器配置系統図であり
、メイン給気ダクト１から各室に向けて分岐する分岐給
気ダクト２の各々に、室内外差圧を検出する微差圧計３
に連動したコントロール弁４を介装し、各室からメイン
排気ダクト５に通ずる分岐排気ダクト６の各々に、開閉
速度の調節可能なオンオフダンパｌＯを介装し、系内の
要求負荷に応じて給気ファン８および排気ファン９の回
転数を制御するためのコンピータ制御装置を設置してな
る室内微差圧制御空調設備を示している。

この第５図の設備では、マイクロコンピュータ１８によ
って、各室の所要給気風量並びに所要排気風量を各所の
信号値から演算し、給気ファン８および排気ファン９の
回転数を自動制御するようにしたものであり、マイクロ
コンピュータ１８からの出力信号が制御盤１９に送信さ
れ、この制御盤１９によって給気ファン８．排気ファン
９の各々の可変速モータ２０の回転速度をコントロール
するようになっている。このような自動制御による室間
微差圧制御設備自身は、同一出願人に係る特願昭５７−
１５１２８６号明細書および図面に既に提案したもので
あるが１本発明はこの先に提案した自動制御設備におけ
る分岐排気ダクト６の各々に、第４図で説明したような
開閉速度の調節可能なオンオフダンパ１０を介装するこ
とによって、第３図の実施例で説明したのと同様にして
前記要因（ｂｌや（ｅ）による過度的変動を効果的に抑
制するように改善したものである。

以下に本発明の効果を実測値に基づいて具体的に説明す
る。第６図は、第３図の設備において。

Ａ室のコントロール弁４の代わりに１通常のオンオフダ
ンパを使用し、これを２０秒未満の時間で閉動作したと
きの、ＢおよびＣ室の室圧の変動と給排気風量の変動を
測定した結果を示したものであるが、Ｃ室の室圧が一時
大気圧に等しいＯｍｍＡｑにまで上昇している。この２
０秒未満の閉動作時間は通常のオンオフダンパの動作時
間であり、このような２通常のオンオフダンパの使用で
は、気密性能が要求される施設の陰圧制御に対しては。

前記（ｂ）の要因により、さらには、ＣＡＶ弁のヒステ
リシス挙動により、その完全を期すことができないこと
もあるのが判る。

第７図は、第３図の設備において、Ａ室のコントロール
弁４を１８分かかってゆっくりと閉動作したときのＢお
よびＣ室の室圧の変動と給排気風量の変動を測定した結
果を示したものである。この本発明設備の場合は、いづ
れの室も、十分な定風量、定室圧の制御がなされている
ことが判る。

また、第８図は、第５図の設備において、Ａ室のコント
ロール弁４を１８分かかってゆっくりと閉動作したとき
のＢおよびＣ室の室圧の変動と給排気風量の変動を測定
した結果を示したものである。この本発明設備の場合も
、いづれの室も、十分な定風量、定室圧の制御が完全に
なされていることが判る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来のＣＡＶ弁による微差圧制御設備の機器
配置系統図。 第２図は、ＣＡＶ弁による風量制御の場合の付与する静
差圧と風量との関係図。 第３図は１本発明設備の実施例を示す機器配置系統図。 第４図は２本発明で使用するオンオフダンパ１゜の開成
速度調整機構の一実施例を示す回路図。 第５図は９本発明設備の他の実施例を示す機器配置系統
図。 第６図は、従来のオンオフダンパ制御による室圧および
風量の関係図。 第７図は、第３図の本発明設備の効果を示す室圧および
風量の関係図。 第８図は、第５図の本発明設備の効果を示す室圧および
風量の関係図である。 ｌ・・メイン給気ダクト、　　２・・分岐給気ダクト、
　　３・・微差圧計、　　４・・コントロール弁、　　
５・・メイン排気ダクト　　６・・分岐排気ダクト、　
　７・・定風量弁（ＣＡＶ弁）。 ８・・給気ファン、　　９・・排気ファン。 １０・・開閉速度の關節可能なオンオフダンパ。 １１・・空気調和器、１２・・シンクロナスモータ。 １６・・手動回転速度ｍ筒器、１８・・マイクロコンピ
ュータ、２２・・流量計。 出願人　高砂熱学工業株式会社 手続袖正書（方式） 昭和５８年１０月３日 特許庁長官　若杉和夫　殿 １、事件の表示 昭和５８年特　許　願第１０６５０３　　号２、発明の
名称　　室内微差圧制御空調設備３、　補正をする者 事件との関係　特許出願人 ４、　代　　理　　人　　　〒１６２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （ｌ）、メイン給気ダクト１から各室に向けて分岐する
   分岐給気ダクト２の各々に、室内外差圧を検出する微差
   圧計３に連動したコントロール弁４を介装し、各室から
   メイン排気ダクト５に通ずる分岐排気ダクト６の各々に
   定風量弁７を介装し、そして、各々の分岐給気ダクト２
   または分岐排気ダクト６のいずれか一方に、開閉速度の
   調節可能なオンオフダンパ１０を介装してなる室内微差
   圧制御空調設備。 （２）、メイン給気ダク）１がら各室に向けて分岐する
   分岐給気ダクト２の各々に、室内外差圧を検出する微差
   圧計３に連動したコントロール弁４を介装し、各室から
   メイン排気ダクト５に通ずる分岐排気ダクト６の各々に
   、開閉速度の調節可能なオンオフダンパ１０を介装し、
   系内の要求負荷に応じて給気ファン８および排気ファン
   ９の回転数を制御するためのコンピータ制御装置を設置
   してなる室内微差圧制御空調設備。