JPS5941732A - 室間微差圧制御空調設備 - Google Patents

室間微差圧制御空調設備

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JPS5941732A
JPS5941732A JP57151286A JP15128682A JPS5941732A JP S5941732 A JPS5941732 A JP S5941732A JP 57151286 A JP57151286 A JP 57151286A JP 15128682 A JP15128682 A JP 15128682A JP S5941732 A JPS5941732 A JP S5941732A
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JP
Japan
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air
fan
air supply
exhaust
filter
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JP57151286A
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Atsushi Takahashi
惇 高橋
Takaki Yoshida
隆紀 吉田
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Takasago Thermal Engineering Co Ltd
Original Assignee
Takasago Thermal Engineering Co Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00Control or safety arrangements
    • F24F11/0001Control or safety arrangements for ventilation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F3/00Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems
    • F24F3/12Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling
    • F24F3/16Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling by purification, e.g. by filtering; by sterilisation; by ozonisation
    • F24F3/167Clean rooms, i.e. enclosed spaces in which a uniform flow of filtered air is distributed

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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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施設の各室において定
風量、定圧力を維持できるようにした空調設備に関する
バイオハザード、P3ま7v[P、、レベルの実験室な
どの高度安全設備、高レベル放射性廃棄物処理施設、実
験動物飼育室、などのような気密性能が要求される室ま
たは室の集合に対する空調設備としては、清浄空気の給
気と排気の浄化、並びに各室での定風量定圧力の維持が
基本的に重要となる。
従来においてに、前者の清浄空気の給気と排気の浄化は
給排気系統に高性能フィルタ全介装することによって、
壕だ後者Vcに定風量弁(C!VAユニット)の設置V
Cよって対処されてきた。
したし、高性能フィルタの使用中の目詰りにより風量が
低下し、給排気風量のバランスで決壕る室間圧力の変動
を引き起すことになる(ダクト系の圧力損失経時変化)
。また、このような施設で汀、室を連設するのが通常で
あり、このような室間で一室だけ給排気を停止すると(
例えば、除染、洗浄、消毒などのため)、他の室に設定
風量よりも多くの給排気風量が分配され、定風量、定風
量の維持が困難VCなる。
これに対処すべく、先述のように定風量弁を使用しても
、定風量弁はその制御性を高めるにはこの弁前後の差圧
が高いことが必要となるが、気密性能全要求する施設と
言えども、室内差圧に高々5HHAq程度であるのが通
常であるから、その制御性に問題がある。例えば、この
ような低い差圧で定風量弁を操作すると、差圧対風量の
特性に見られるヒステリシスに起因して、わずカニな差
圧変動で、本来風量の変化を解消するための弁が履歴曲
線の間を乗り替えるために、定風量を維持できなくなる
このような原因[,1:す、定風量定圧力制御仕様が守
れないと、その結果として、各室で行なわれる実験や操
作に対して相互汚染の問題が発生することになる。
本発明にこのような問題の解決全目的としてなされたも
ので、定風量弁を全く使用せずに、給排気ファンの可変
風量制御によって、高性能フィルりの目詰りl/Cよる
ダクト系の圧力損失経時変化や一室だけの給排気の停止
操作などがあっても、室間の相互汚染を防止できる定風
量定圧力を維持する制#I]システム(室間微差圧制御
システム)全提供するものである。
図面に従って本発明設備の機器構成に−Eず説明する。
第1図は一次隔離室内[gらIC4室の二次隔離室を連
設した例を示す。各室は完全気密構造に構成されている
が、ドアからの出入その他vc工り、もしも室内に圧力
差が存在すると、室相互の空、気の出入が生じて相互汚
染が発生することl’cなる。本実施例において、給気
系統と排気系統は相互に独立している。給気系統げ、風
量可変給気ファン1と、この給気ファン1の吐出側に設
置された高性能フィルタ2と、この高性能フィルタ2か
ら各室近傍にまで施設された給気主ダクト6と、給気主
ダクト6カ・ら各室の空気吹出口に接続される給気分岐
ダクト4と、からなっている。また、排気系統は、風量
可変排気ファン5と、この排気ファン5の吸込側に設置
された高性能フィルタ6と、この高性能フィルタ670
J≧ら各室近傍に1で延びる排気主ダクト7と、この排
気主ダクト7と各室の空気吸込口とをつなぐ排気分岐ダ
クト8と刀1らなっている。そして、給気分岐ダクト4
の全てvcid室内微差圧計10をもつた給気ダンパ1
1が介装されており、1だ排気分岐ダクト8の全て1c
iJ室の使用状況検出センサー12ニよってON・OF
Fする排気ダンパ15が介装されている(なお、図にお
いて、この8〜13の機器は全ての室に設けられている
が、左から2番目の二次隔離室についてのみこの符号を
付してbる)。また、給排気両系統の高性能フィルタ2
と6のそれぞれに、その入側と出側の差圧を検出するた
めのフィルタ差圧検出器14と15が設置しである。給
気ファン1け可変速モータ16によってその風量の増減
がコントロールされ、排気ファン5も同じく可変速モー
タ17vc、mつてその風量の増減がコントロールされ
る。
なお、図において、20idlJレー盤、21ニ制御用
・ マイクロコノピュータ(以下μコンと略称する)、
22ケ可変速モータ制御盤を示している。この可変速モ
ータ制御盤22は、励磁電流調整器速度制御盤(渦電流
継手制御方式)あるいにトランジスタインバータ盤もし
ぐは電流型サイリスタイン・(−タ盤(周波数制御方式
)などが使用できる。なお第1図の設備においてに排気
系の高性能フィルり6を排気ファン5の近傍に設置した
例を示したが、放射線物質や細菌などの処理室に本発明
全適用する場合などVC6つでは、この高性能フィルタ
6を各室の吸込口近傍に設置し、この吸込口近傍に設置
した高性能フィルターの差圧変化全検出できるようにフ
ィルタ差圧検出器を設置する構成としておけば、ダクト
の汚染が防止でき、ダクトの補修取替も容易に行なうこ
とができる。
以上の設備構成V?−エリ、従来の如く定風量弁(例え
ばCAVユニット)を−さい使用せずに、給排気ファン
の可変風量制御全行ない、高性能フィルタの目詰りによ
るダクト系の圧力損失経時変化があっても、また−室だ
けの除染、洗浄、消毒等のためVr−その室の給排気全
停止する操作時でも、室間の設定差圧および風量を、以
下に述べる制御により、効果的F維持することができる
A、  制御システムのシーケンス内容  ゛(1) 
 各室の使用状態全代表する特性を監視する。
具体的+cld使用状況検出センサー12fcよって使
用状態を検出する。
(2)  該センサー12からの情報に、リレー盤2o
で受けて、μコン21への入力信号とする。この入力信
号に無電圧接点信号とする。同時に対応する各室の排気
分岐ダクト8のオン、オフダンパ13全全開にする。こ
のダンパ16の作動は無電圧接点信号で行1なう。
(3)室内外微差圧は給排気風量のバランスで行なうが
、特に差圧制御は給気分岐ダクト4のダンパ11の開度
調節による。もし、このダンツク11の開度調節時、ダ
ンパ11が全開vcする場合に、全開リミットスイッチ
の信号をリレー盤20で受けてμコン21の入力信号と
する。入力信号は無電圧接点信号とする。
(4)高性能フィルタ2、乙の経時変化全測定し、経時
変化倍率全フィードバックするため、フィルタ差圧検出
器14.15のアナログ信号(4〜20mAの制御信号
)をμコン21Vr−送信する。μコン21にこのアナ
ログ信号をスキャンニングし、サンプリング制御で信号
音読み取る。フィルタ差圧値げスキャンニングによって
、10回のサンプリング値を平均する。
B、室間微差圧制御の演算 (1)予め登録された各室の必要給排気風量に使用状態
を掛けてシステム全体の所要給排気風量全演算する。
所要排気風量 R=ΣrIXa1 1=1 所要給気風量 Q=ΣqI X alモQC1:1 rl;各室の必要排気量 ql;各室の必要給気量 al;各室の使用状態 Qo;補正風量 給気分岐ダクト4のオン・オフダンパ16の全開リミッ
トスイッチが「ON」の場合に補正風量Qct給気風量
に加算し、「OFF」の場合に、Qc=0とする。補正
風量Qcヲ加算した後の給気風量げ、その都度、給気フ
ァン設計風量を越えていないことをチェフクする。
(2)給排気系のダクト・フィルタ圧損の合計を所要給
排気風量で演算する。
排気系統圧損 △pRo=:△PR1+ΔPF、+△PR2△PR=△
PR,+M詠ΔPy+ (R/Ro )+△PR2(R
/Ro )2△pR,s各室吸込口からフィルタ6!/
7−至ルダクトの圧損 △PF、 ;フィルタ6の圧損(最終許容フィルタ差圧
ン ΔPR2;フィルタ6から排気口25までのダクトの圧
損 Ml;フィルタ乙の経時変化倍率 給気系統圧損 ΔPQo−△PQ++△PF2+△PQ2ΔpQ=△p
c、、+M詠△PF2(Q/Qo)十△PQ2 (Q/
Qo )2△PQ1;フィルタ2刀1ら各室咲出口に至
るダクトの圧損 △P1P2;フィルタ2の圧損(最終許容フィルタ差圧
ン △PQ2;空気取入口26からフィルタ2に至るまでの
ダク、トの圧損 M2;フィルタ2の経時変化倍率 (3)給排気所要量に対する給排気ファンの回転数全演
算する。
排気ファン5の回転数(フィードフォワード制帽 NR”” KB X +tR8X (△PR/△PRo
)”→4〜20.mA信号出力 NRo;排気ファンの設計回転数 給気ファン1の回転数(フィードフォワード制御〕 NQ= KQ XNQOX (△PQハPQo)古→4
〜20mA信号出力 NGLo j給気ファンの設計回転数 (4)任意の風量に対する最終許容フィルり差圧と、任
意の風量に対する現状のフィルタ差圧計算値とを決める
最終許容フィルタ差圧 △PF、 =△PFI (R/Ro )    −排気
系△PF2;=:△PF2 (Q/Qn )    −
給気系現状のフィルタ差圧計算値 △PF、=M、X△py、 (R/Ro )ムp、2=
、M2 X△PF2 (Q/Qo)(5)経時変化倍率
を演算する。
経時変化倍率 測定フィルタ差圧(ΔPFI ) △PF、 = (計算フィルタ差圧)±(総合的偏差値
)=△PFI :f= e、 (or、e2)(測定値
)<(計算値)のとき、e1 Δpy、−ΔPF+   (△PF、  −△py、 
)したがって、 (測定値ン〉(計算値)のとき、02 M    ※※  □ △pF、 =ムPF、 + (ΔPF、−△PF、ンし
たがって、 以上は排気系について記したが給気系も同様(6)偏差
値が所定の誤差範囲に入るまで修正計算全繰返し、収束
後、給排気ダクト、フィルタの合計静圧を所要給排気量
で演算する。
排気系圧損 ΔPR−△PRI+M、   X△PF l (R/R
OJ+ΔPR2(R/Ro)2給気系圧損 ΔPQ=△pQ、十M2    XΔPF2 (Q/Q
o) +△PQ2(Q/QQ)”(力 給排気所要量に
対する給排気ファンの回転数を演算する。
排気ファン5の回転数(〕〕1−ドパツク制御ンNR=
 KR−NRO(△PR/△PRO)2→4〜20mA
信号出力給気ファン1の回転数(フィード/くツク制#
)NQ = KQ No、o (ΔPcL/△PQO)
ニー) 4〜20 mA信号出力C1前記演算tμコン
によって行なう場合のフローチャートを第2〜5図に示
す。
フローは大別して、起動待動作、定常時動作、経時変化
倍率変更動作に分類できる。
(1)  起動待動作(μコンの電源全投入した時)0
 室の使用状態全監視する。
0 給気系のダンパ11のリミットスイッチの状態を監
視する。
0 室の使用状態に対応する所要風量を決定し、フィー
ドフォワード制御でファンの回転数を決める。
O予め運転されたファンの回転数での各ダクト・フィル
タの圧損刃1らフィルタ差圧全検出して、演算値とのズ
レを偏差として最高5回の繰返し計算でフィルタの経時
変化倍率を決定1、シタ後、フィードバック制御でファ
ンの回転数を決める。
(2)定常時動作 起動待動作後、タイマーを作動させ、一定時間のあいだ
(例えば1時間)経時変化倍率を一定として室の使用状
態、ダンパ11のリミットスイッチの状態を監視し、対
応するファンの回転数で運転する。
(3)経時変化倍率変更動作 定常時運転のタイマ(前例でに1時間)終了後、経時変
化倍率を測定値と計算値のズレから検出し、変化倍率を
入れ替える。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の空調設備の1例を示す機器配置系統図
、第2〜5図げいづれも、第1図設備における室間微差
°圧制御を実施する場合のμコンFよる制御フローチャ
ートである。 1・・・給気ファン、2・・・高性能フィルタ、6・・
・給気主ダクト、4・・・給気分岐ダクト、5・・・排
気ファン、6・・・高性能フィルタ、7・・・排気主ダ
クト、8・・・排気分岐ダクト、10・・・室内微差圧
計、11・・・ダンパ、12・・・室使用状況センサー
、16・・・オン・オフダンノよ(リミットスインチ付
)、14.15・・・フィルタ差圧検出器、16.17
・・・可変速モータ、20・・・リレー盤、21・・・
制御用マイクロコンピュータ、22・・・可変速モータ
制御盤。 出願人  高砂熱学工業株式会社

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 給気ファン1の吐出側に高性能フィルタ2を設置し、こ
    の高性能フィルタ2力)ら給気主ダクト5を施設し、こ
    の給気主ダクト3から各室の吐出口に通ずる給気分岐ダ
    クト4を施設してなる給気系統と;排気ファン5の吸込
    側に高性能フィルタ6を設置し、この高性能フィルタ6
    から排気主ダクト7を施設し、この排気主ダクト7から
    各室の吸込口に通ずる排気分岐ダクト8を施設してなる
    排気系統と;からなる空調設備において、前記給気分岐
    タークト4の各々に室内微差圧計付きダンパ11を介装
    すると共に排気分岐ダクト8の各々に室の使用状況に応
    じて開閉するオン・オフダンパ15を介装し、高性能フ
    ィルター2と6の各々の入側と出側の差圧を検出するた
    めのフィルタ差圧検出器14と15ヲ設置し、前記給気
    ファン1および排気ファン5を可変風量送風機を使用す
    ると共に、これら給気ファン1お工び排気ファン5の風
    量の制御を、各室の使用状況とフィルタの圧損経時変化
    並びに室内差圧に基づいて行なうためのマイクロコンピ
    ュータ−全付設してなる室間微差圧制御空調設備。
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