JPS6263780A - 加圧系制御システムを有する空気膜構造設備 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、気密性の高い室即ちエアドーム内に常時送風
し、室内空気圧を外気圧よりやや高くし、膜面の剛性を
高めて構造体の安定を得るようにした空気膜構造設備に
関する。

（従来の技術） 従来のエアドームは、第６図に示すように、剛体で作ら
れた側壁ｌの上面を覆う屋根を、日射【対し反射率の高
い幌２によって形成し、室内の気密性を高め、該室内に
送風機３によって常時送風し、排気用ダンノ４４を経て
適宜排気（換気）させながら室内空気圧を外気圧よりや
や高く維持するようにされている。

上記膜材によって形成された屋根２の重量は、膜固定金
物、ケーブル等を含めても５〜ｌｏｋｇ／ｍ２　　で、
従来の鉄骨トラス屋根と比較してｌ／ＩＱ〜１／２０と
軽量である。従って、この屋根を支持するために必要な
内外圧差（以下内圧という）ΔＰは、大気圧よシ５〜Ｉ
Ｏｓ＋ｓ水柱だけ大気圧よシも高く保てばよいことにな
るが、突風によって膜がバタつく（ブラックリング）の
を防ぐため、最低内圧は２５１ｍ水柱前後とされている
０なお強風時には、内圧は８０■水柱程度に高められ、
また積雪等も考慮して、エアドーム内の空気は通常、数
十ないし百数十−水柱を有している。

また、この種のエアドームには、ドアの開閉や換気等の
ため、常時リークしてお夛、これらのり−クＪＩＦｉ、
建物の使用状況によって著しく変化する。従って、これ
らのリーク量の変化に備えて、予備用の送風機が複数台
備えられておシ、内圧を常時監視し、内圧が下限設定値
と上限設定値の範囲内に維持するよう、台数制御、回転
数制御或いは両者の複合運転制御が行われている。

エアドームにおいては、内圧の消滅＃ｉ屋根膜の落下に
つながるため、加圧系制御の信頼性が極めて重要である
。

（発明が解決しようとする問題点） 上記のように従来のエアドームにおいては、エアドーム
の内圧制御は、定速送風機による台数制御、可変速送風
機による回転数制御或いはこれら両者の複合運転制御が
行なわれているが、それぞれ次のような問題点があった
。

（１）　　定速送風機による台数制御においては、エア
ドームのように使用状況によってリーク量が大きく変動
する場合に非常に適している反面、送風機が運転台数に
より段階的に変化するため、必要送風量が実送風量゛と
一致しない場合が多く、余剰風量を排気ダンノ４から放
出しなければならないため、エネルギの浪費につながる
という欠点があった〇さらに、台数制御においては、エ
アドームの内圧が下限設定値より低下−した時、休止中
の送風機を起動し、内圧が下限設定値以上になる°まで
送風機運転台数を１台ずつ増加し、またエアドームの内
圧が上限設定値より上昇した時、運転中の送風機を停止
し、内圧が上限設定値以下になるまで送風機運転台数を
１台ずつ減少し、このようにして、内圧を上限設定値と
下限設定値の範囲に収めるように制御しているが、この
ような制御方法では、内圧設定値変更時、予め送風機の
必要運転台数が不明で試行錯誤で運転するため、該必要
運転台数すべてが運転されるまでに多大の時間を要し、
遷移状態が長く続く。また試行錯誤の運転のため一部の
送風機の起動、停止が繰り返されて内圧が上限設定値と
下限設定値の間をハンチングし、不安定となる場合もあ
るという欠点があった。

（ｉＤ　　可変速送風機【よる回転数制御においては、
必要送風量しか供給しないため、余剰風量を排気する必
要はなく、省エネルイ運転が可能である・しかし、必要
送風量が大きく変動し複数台の回転数制御を必要とする
場合の最適運転方法は、確立されておらず、そのため試
行錯誤で運転しなければならないという欠点があった。

θｉ−定速送風機と可変速送風機との複合運転による加
圧制御は、従来、全定速送風機を運転しても設定内圧が
維持されない場合に可変連送Ｘ機を追加運転するという
非常時にしか行われておらず、通常時における両者の利
点を包含した複合運転の最適制御は未だ不明であった。

本発明は、内圧設定値を変化させたとき、或いは開口部
の開度な任意に変化させたときなどに、設定内圧を維持
すべく定速送風機と可変速送風機のそれぞれの必要最少
運転台数及び可変速送風機の必要回転数を実時間（リア
ルタイム）で求めることを技術的課題としている。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、上記した技術的課題を解決するために、出入
口ドア、排気ダンノ５等の空気リーク部の開度な常時計
測し又該開度な制御する開度制御装置と、設定された内
外差圧を保持するに必要な定速送風機と可変速送風機の
それぞれの必要最少運転台数及び可変速送風機の必要回
転数を演算で求め、出力する加圧系制御装置から構成さ
れる加圧系制御システムを有することを特徴とし、実施
に当っては、加圧系制御装置に入出力部、記憶部、演算
部を有するコンピュータが用いられる。

（作　用） 本発明は、次の四つの原理を応用している。

（ａ）　　内圧は極めて低圧であるので、加圧系が定常
状態のとき、全供介風量は、全リーク風量にほぼ等しい
。

（１）　　加圧系全体の圧損は、リーク側の圧損（内圧
に相当する。）と供給側の圧損の和である。

（ｅ）　　流路を通過する風量は、該流路での圧損の平
方根及び該流路の流量係数に比例する。

（ψ　送風機の運転点は、送風機の性能曲線と加圧系の
抵抗曲線との交点である。

ここで、空気リーク側７（本発明の概要説明図である第
１図参照）の開口部８の開度を調部する開度制御装置１
０の開度と、開口部８の流量係数に１　　との関係を第
２図のように曲線で表わす０まだ、空気供給側の送風機
１台の流路の流量係数ｋｆとすれば、ｎ台の送風機が運
転しているときの空気供給側全体の流量係数に２　　は
ｎ　Ｘ　ｋｆ　　で表わされる。

次に、本発明の作用について説明する。

エアドームの成る使用状況での空気リーク側の流量係数
なＫとおくと、内圧なΔＰ、に保持するための定速送風
機１１ａ及び可変速送風機１１ｂの必要最少運転台数及
び可変速送風機の回転数は・次に示す手順で求められる
。

先ず、全空気リークｉＱはＫａ耳で表わされ、また空気
供給側の圧損及び流量係数なΔＰ２”２とおけば、全空
気供給量Ｑはに２ｒＥＶ２　　で表わされる（前記原理
ａ、ｃによる）。従って、加圧系全体の圧損ΔＰは（八
Ｐ１＋ΔＰ２）である（前記原理すによる）が、変形し
て で表わされ、ΔＰとＱとの関係が加圧系全体の抵抗曲線
（２次曲線）となる。

次に、上記抵抗曲線と加圧系制御装置の記憶部に記憶さ
れている定速送風機の性能曲線から作られる定速送風機
の複数台数運転時の性能面＊ｃｓｇ３図）との交点を試
誤法で求める（前記原理ｄによる）。内圧ΔＰ、及び該
交点の風量Ｑから、低速送風機の各台数運転時の空気リ
ーク側の流量係数り大きくなるまで、送風機の台数を増
加して演算を繰り返えし、初めてＫの値を越える台数か
ら１台用いた台数が定速送風機の必要最少運転台数であ
り、そのときの定速送風機による全風量をＱ′とすれば
、可変速送風機によシ供給すべき風量ΔＱは、（Ｑ−Ｑ
’）である。また可変速送風機の流路ある。加圧系制御
装置の記憶部に記憶された可変速送風機の風量−ヘッド
−回転数の関係を表わした性能曲線（第４図）から、点
（ΔＱ、八Ｐへ）を通る性能曲線の回転数Ｎを求める。

該回転数が可変速送風機の必要回転数である。

上記可変速送風機により供給すべきＪｉ！Ｌ量ΔＱが可
変速送風機の運転範囲未満であるときは、定速送風機の
台数を１台減じ、可変速送風機を１台増ΔＱ し、上記と同様に演算し、点ｃ　＋＋、　ΔＰ’　＞が
可変運送風機の運転範囲に入るまで台数を前記のように
増減して繰り返えす。ここでｒは、可変速送風機の必要
運転台数であり、その点の回転数が必要回転数である。

また、上記ΔＱが可変速送風機の運転範囲を越えている
場合は、可変速送風機の台数のみを増加し、上記と同様
に演算して可変速送風機の必要運転台数及びこれらの必
要回転数を求めることができる。

（実施例） 次に、本発明の実施例を図面と共に説明する。

第５図は、本発明の一実施例を示す説明用の加圧系制御
システム構成図であって、加圧系制御装ｅ１３の構成は
第１図に示すものと同じであシ、その細筆１図に記載さ
れた符号と同一の符号は、同一ないし同類部分を示すも
のとする。

図において、エアドームの加圧系制御システムは、理解
し易くするために、空気供給側５、エアドーム内圧部６
、空気リーク側７、加圧系制御装置１３に分割して記述
しである。空気供給側５は、同一のｎｆ台の定速送風機
ＩＸａと同一のｎｖ　台□の可変速送風機１１ｂ、及び
これらの各送風機１１ａ、ｌｌｂの前後に連なる流量係
数がｋｆ　　の流路から構成されてＶる。一方、空気リ
ーク側７は、自然リーク部２１、ｔケ所のドア２２、ｍ
ケ所の排気ダン・４２３から構成されている。上記自然
リーク部２１とは、ドア２２、排気ダンパ２３等を全閉
した際にも各所からリークするので、それらのリーク部
を概念的に一つにまとめたものであり、該自然リーク部
２１の流量係数なｋ。とする。またドア２２は、全開又
は全開の何れかとし、開閉状況は開度制御装置１０ａに
よシ測定される０排気ダン・ぐ２３は、中間開度が可能
とし、開度制御装置１０ｂで開度の計測と制御がなされ
る。ドア２２−ケ所当夛の流量係数をに＆　とし、排気
メン・ぐ２３の流量係数ｋｂ　は該排気ダンノザ２３の
開度との関係（第２図）を予め求めておく。

次に、作用について説明する。

（１）　　エアドームの内圧設定値を変更する時の定速
送風機１１ａと可変速送風機１１ｂの必要最少運転台数
、及び可変速送風機１１ｂの必要回転数を求める場合： 先ず、内圧設定変更時においるエアドームの各間［コ部
の開度制御装置１　（’）ユ、１０ｂ′ご［］ｉ度を測
定し、９毎、リ−・り佃７のτｙ、ｙ計係数Ｋを求める
。次に、加圧系全体の抵抗曲線と定速送風機１１ａの複
数台ａ運転時の性能曲線（第３図）により、定速送風機
１１ａの必要最少運転台数、可変速送風機１１ｂによる
必要送風量△Ｑ、及び該可変速送風機１１．　ｂの必要
ヘッドΔＰ′を求める０加圧系制御装置の記憶部に記憶
された可変速送風機１１ｂの風量−ヘッドー回転数の関
係を表わした性能曲線（第４図）から（ΔＱ、ΔＰ’　
）を通る性能曲線の回転数Ｎを求める。この回転数が可
変速送風機１１ｂの必要回転数である。

可変速送風機１１ｂによる必要送風量ΔＱが、該可変速
送風機の運転範囲未６々であるとき、定速送風機１１ａ
の台数を減じ、可変速送風機１１ｂの台数を増し、一方
、上記必要送風量ΔＱが該運転範囲を越えるときは、可
変速送風様１　ｌ　ｂの台数だけ増し、上記と同様な演
算を行ない、定速送風機１１＆と可変速送風機１１ｂの
それぞれの必要運転台数、及び可変速送風機１１ｂの必
要回転数を求める。

（ω　エアドームのドア２２がさらにｔ、　ケ所開放さ
れ、エアドーム内圧をΔＰ、に維持する場合：エアドー
ムの使用状況を開度制御装置１０ａ。

１０ｂにより各開口部の開度を測定し、空気リーク側の
全流量係数にとして求め、以後上記（１）と同様にして
、定速送風機１１ａと可変速送風機１１ｂの各必要運転
台数及び可変速送風機１１ｂの必要回転数を求める。

０１６　　外気導入量を任意に設定する場合：設定外気
導入量をＱとすると、空気リーク側の求められる。この
ＫＯ値が求まれば、上記（１）と同様に演算し、定速送
風機１１ａと可変速送風機１１ｂの必要運転台数及び可
変速送風機１１ｂの必要回転数が求まる。

さらに、排気ダンパ２３の増減すべき流量係数は、各開
口部の開度制御装置１０ｂの開度測定結果を基に求めら
れた設定変更前の空気リーク側の全流量係数に′と必要
流量係数にとの差で表わされ・また排気ダン・９２３の
開度ば、第２図の工うな流量係数−開度曲線から求めら
れる。

なお、上記実施例において、空気リーク側を自然リーク
部、ドア及び排気ダン・夕について説明したが、これに
限らないことは勿論である。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば次のような効果が
奏される。

（１）本発明は、従来にない定速送風機と可変速送風機
との最適複合運転を可能にし、必要送風量が大きく変動
する場合に最も効率的という台数制御の利点と、送風量
を任意に制御でき省エネルギ運転を図るのに最も有効で
あるという回転数制御の利点を共に享受することができ
る◎（１１）従来のエアドームでは、内圧設定値変更時
或いはドア等の開口部が多数開放又は閉鎖された時に送
風機の必要運転台数及び開口部の必要開口度が不明であ
るため、試行錯誤で運転しなければならず、加圧系全体
が安定するまでに時間を要し、エアドーム内圧は大きく
ノ・ンチングする場合も多かったのに対し、本発明では
、内圧設定値変更や開口部の開度変化を常時計測してい
るので、変化時は即時に、定速送風機と可変速送風機の
各必要最少運転台数及び可変速送風機の必要回転数が出
力され、加圧系が短時間で安定し、内圧変化の推移は非
常に穏やかで信頼性が非常に高い。

０１−　従来のエアドームでは、運転中の送風機台数が
最少であるかどうか判定できないのに対し、本発明では
、定速送風機と可変速送風機の各必要最少運転台数及び
可変速送風機の必要回転数が明確に求められるので、非
常に経済的である０

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の概要を示す説明図、第２図は開口部の
開度−流量係数の関係を表わす曲線図、第３図は複数台
数運転時の送風機の性能曲線図、第４図は可変速送風機
の風量−ヘッド−回転数の関係を表わす性能曲線図、第
５図は本発明の一実施例を示す加圧制御システムの説明
用構成図、第６図は従来のエアドームの断面図である。 ５−ｍ−空気供給側、　　６−−−エアドーム内圧部、
７−−−空気リーク側、　　８−ｍ−開口部、　　１０
゜１０ａ、１０ｂ−−一開度制御装置、　　１１　ａ　
−−一定運送風機、　　１　ｌ　ｂ−−一可変速送風機
、　　１３−ｍ−加圧系制御装置。 范１図 第２図 第３図 第４図 Ｕ　　　　　覗　　　　　風量

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、空気供給装置として複数台の定速送風機及び１台又
   は複数台の可変速送風機を有し、出入口ドア、排気ダン
   パ等の空気リーク部を有する空気膜構造設備において、
   各空気リーク部の開度を常時計測・制御する開度制御装
   置と、設定された内外差圧を保持するに必要な定速送風
   機と可変速送風機のそれぞれの最少運転台数及び可変速
   送風機の必要回転数を実時間演算にて求めて出力する加
   圧系制御装置から構成される加圧系制御システムを有す
   ることを特徴とする加圧系制御システムを有する空気膜
   構造設備。 ２、前記加圧系制御システムは、該制御システムにより
   得られた送風機の必要最少運転台数及び必要回転数に操
   作する操作部を含んでいる特許請求の範囲第１項記載の
   加圧系制御システムを有する空気膜構造設備。