KR101398721B1

KR101398721B1 - 실압 제어 시스템

Info

Publication number: KR101398721B1
Application number: KR1020120048959A
Authority: KR
Inventors: 다카시 후지무라; 야스히토 오오마가리; 린타로 오오무라
Original assignee: 아즈빌주식회사
Priority date: 2011-05-13
Filing date: 2012-05-09
Publication date: 2014-05-27
Also published as: CN102777999B; JP5778475B2; CN102777999A; KR20120127249A; US20120289139A1; JP2012237527A; US9182143B2

Abstract

본 발명은 실압 제어 밸브의 수명을 연장시키는 것을 목적으로 한다.
실압 제어 시스템은, 국소 배기 밸브(EXV), 급기 밸브(MAV), 일반 배기 밸브(GEX), 컨트롤러(105, 106, 107), 차압 센서(109)를 갖는다. 컨트롤러(107)는, 급기 밸브(MAV)와 일반 배기 밸브(GEX) 중 실압 제어 밸브로서 동작시키는 쪽의 밸브에 대한 보정 제어 출력값을, 차압 센서(109)에 의해 계측된 실압과 설정값에 기초하여 연산한다. 컨트롤러(107)는, 급기 풍량과 배기 풍량중 하나 이상이 변경중인지의 여부를 판정하여, 풍량 변경중인 경우, 실압 제어 밸브의 동작 횟수의 경감보다 실압 제어의 즉응성을 중시한 제어 연산을 행하고, 풍량 안정중인 경우, 실압 제어의 즉응성보다 실압 제어 밸브의 동작 횟수의 경감을 중시한 제어 연산을 행한다.

Description

실압 제어 시스템{ROOM PRESSURE CONTROL SYSTEM}

본 발명은, 실내로의 급기 풍량이나 배기 풍량의 제어에 의해 실압(室壓)을 일정하게 유지하는 실압 제어 시스템에 관한 것이다.

화학 실험에서는, 실험 작업 과정에서, 인체에 유해한 생물 화학 물질이 발생하는 경우가 많다. 이들 생물 화학 물질의 실내로의 확산을 방지하여, 인체에의 오염을 막는 장치중 하나로 흄후드가 있다. 일반적으로, 흄후드는, 상하 또는 좌우로 개폐 가능한 섀시를 갖는 울타리(인클로저)를 구비하고 있고, 실험실의 작업자는 이 섀시로부터 인클로저내에 액세스할 수 있다. 흄후드에서 작업중인 작업자가 유해한 생물 화학 물질에 노출되지 않도록 하기 위해, 인클로저는 생물 화학 물질을 제거하는 국소 배기 덕트에 접속되어 있다.

실압 제어 시스템은, 흄후드내에서 생물 화학 물질을 취급하는 실험을 하는 경우에, 생물 화학 물질이 방 안으로 역류하지 않도록 섀시면의 면풍속을 정해진 속도로 유지하도록 국소 배기 덕트의 풍량을 조정하고, 생물 화학 물질이 방 밖으로 누출되거나 밖으로부터의 불순물 등이 방 안으로 유입되지 않도록 방의 압력을 일정하게 유지하는 시스템이다(예컨대 특허문헌 1 참조). 도 8은 종래의 실압 제어 시스템의 구성을 도시하는 도면이다. 실압 제어 시스템은, 방(100) 안에 설치된 흄후드(101)와, 흄후드(101)에 접속된 국소 배기 덕트(102)와, 방(100)에 급기를 공급하는 급기 덕트(103)와, 방(100)의 공기를 배기하는 일반 배기 덕트(104)와, 국소 배기 덕트(102)의 풍량을 조정하는 국소 배기 밸브(EXV)와, 급기 덕트(103)의 풍량을 조정하는 급기 밸브(MAV)와, 일반 배기 덕트(104)의 풍량을 조정하는 일반 배기 밸브(GEX)와, 국소 배기 밸브(EXV)를 제어하는 컨트롤러(105)와, 급기 밸브(MAV)를 제어하는 컨트롤러(106)와, 일반 배기 밸브(GEX)를 제어하는 컨트롤러(107)와, 각 컨트롤러(105, 106, 107)를 서로 접속하는 통신선(108)으로 구성된다. 흄후드(101)는, 개폐 가능한 섀시(111)와, 섀시(111)의 개방도를 검출하는 섀시 센서(112)를 구비하고 있다.

이러한 실압 제어 시스템에서는, 방(100)의 압력을 설정값으로 유지하기 위해, 급기 덕트(103)의 급기 풍량과 일반 배기 덕트(104)의 배기 풍량과 국소 배기 덕트(102)의 국소 배기 풍량이, 「급기 풍량=일반 배기 풍량+국소 배기 풍량+오프셋 풍량」의 관계를 만족시키도록, 급기 밸브(MAV)와 일반 배기 밸브(GEX)와 국소 배기 밸브(EXV)의 개방도를 제어하고 있다. 또한 최근에는, 실내외의 압력차를 계측하고, 이 압력차에 기초하여 실압 제어 밸브(PCV)의 개방도를 미조정함으로써 안정된 실압 제어를 행하는 PCV 기능이 탑재되어 있다. 이 PCV 기능은, 급기 밸브(MAV)와 일반 배기 밸브(GEX) 중 어느 하나에, 본래의 기능에 더하여, 실압 제어 동작을 겸무시킴으로써 실현하고 있다.

특허문헌 1: 일본 특허 공개 평9-201540호 공보

종래, PCV 기능을 담당하는 밸브는, 시스템 구축시에 고정되고, 실압의 미조정 동작을 하기 위해 다른 밸브보다 빈번히 동작하여, 동작 횟수가 많아지기 때문에, 수명이 짧아진다고 하는 문제점이 있었다. PCV 기능을 담당하는 밸브가 고장난 경우에는, 실압 제어에 큰 지장을 초래하게 된다.

본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, PCV 기능을 담당하는 밸브의 수명을 연장하여, 시스템 전체의 가동 시간 및 유지 보수 주기를 연장시킬 수 있는 실압 제어 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 실압 제어 시스템은, 대상 방에 분출하는 급기의 풍량을 조절하는 급기 밸브와, 대상 방으로부터 흡출하는 배기의 풍량을 조절하는 일반 배기 밸브와, 상기 급기 밸브에 의해 조절되는 급기 풍량과 상기 일반 배기 밸브에 의해 조절되는 배기 풍량의 차가 정해진 설정값에 일치하도록, 급기 밸브용 제어 출력값과 일반 배기 밸브용 제어 출력값을 출력하는 풍량 제어 수단과, 대상 방과 정해진 기준실의 압력차인 실압을 계측하는 차압 계측 수단과, 상기 급기 밸브와 상기 일반 배기 밸브 중 실압 제어 밸브로서 동작시키는 쪽의 밸브에 대한 보정 제어 출력값을, 상기 차압 계측 수단에 의해 계측된 실압과 정해진 설정값의 편차에 기초하여 연산하는 보정 출력 연산 수단과, 상기 실압 제어 밸브로서 동작시키는 쪽의 밸브에 대응하는 제어 출력값과 상기 보정 제어 출력값을 합산하여 상기 실압 제어 밸브에 출력하는 합산 수단과, 상기 급기 풍량과 상기 배기 풍량 중 하나 이상이 변경중인지의 여부를 판정하는 풍량 안정성 판단 수단을 구비하고, 상기 보정 출력 연산 수단은, 상기 풍량 안정성 판단 수단에 의해 풍량 변경중으로 판정된 경우, 상기 실압 제어 밸브의 동작 횟수의 경감보다 실압 제어의 즉응성(卽應性)을 중시한 제어 연산을 행하고, 풍량 안정중으로 판정된 경우, 실압 제어의 즉응성보다 상기 실압 제어 밸브의 동작 횟수의 경감을 중시한 제어 연산을 행하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명의 실압 제어 시스템의 1 구성예는, 또한 상기 차압 계측 수단에 의해 계측된 실압이 안정중인지의 여부를 판정하는 실압 안정성 판단 수단을 구비하고, 상기 보정 출력 연산 수단은, 상기 풍량 안정성 판단 수단에 의해 풍량 안정중으로 판정되고, 상기 실압 안정성 판단 수단에 의해 실압 안정중으로 판정된 경우, 직전의 연산 주기로 출력하고 있던 보정 제어 출력값을 현재의 연산 주기보다 이후의 연산 주기로 보정 제어 출력값을 출력할 때가 될 때까지 계속하여 출력하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명의 실압 제어 시스템의 1 구성예는, 또한 상기 보정 출력 연산 수단의 연산 처리에 사용하는 복수의 제어 파라미터를 기억하는 제어 파라미터 기억 수단을 구비하고, 상기 보정 출력 연산 수단은, 상기 풍량 안정성 판단 수단에 의해 풍량 변경중으로 판정된 경우, 상기 실압 제어 밸브의 동작 횟수의 경감보다 실압 제어의 즉응성을 중시한 제어 파라미터를 상기 제어 파라미터 기억 수단으로부터 판독하여 사용하며, 풍량 안정중으로 판정된 경우, 실압 제어의 즉응성보다 상기 실압 제어 밸브의 동작 횟수의 경감을 중시한 제어 파라미터를 상기 제어 파라미터 기억 수단으로부터 판독하여 사용하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명의 실압 제어 시스템의 1 구성예에서, 또한 상기 보정 출력 연산 수단의 연산 처리에 사용하는 복수의 연산 주기를 기억하는 연산 주기 기억 수단을 구비하고, 상기 보정 출력 연산 수단은, 상기 풍량 안정성 판단 수단에 의해 풍량 변경중으로 판정된 경우, 상기 실압 제어 밸브의 동작 횟수의 경감보다 실압 제어의 즉응성을 중시한 연산 주기의 값을 상기 연산 주기 기억 수단으로부터 판독하여 사용하며, 풍량 안정중으로 판정된 경우, 실압 제어의 즉응성보다 상기 실압 제어 밸브의 동작 횟수의 경감을 중시한 연산 주기의 값을 상기 연산 주기 기억 수단으로부터 판독하여 사용하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명의 실압 제어 시스템의 1 구성예는, 또한 대상 방에 설치된 흄후드와, 이 흄후드의 배기 풍량을 조절하는 국소 배기 밸브와, 상기 흄후드의 섀시면의 면풍속이 규정값이 되도록 상기 국소 배기 밸브를 제어하는 국소 배기 풍량 조절 수단을 구비하고, 상기 풍량 제어 수단은, 상기 급기 밸브에 의해 조절되는 급기 풍량과 상기 국소 배기 밸브 및 상기 일반 배기 밸브에 의해 조절되는 배기 풍량의 차가 정해진 설정값에 일치하도록, 급기 밸브용 제어 출력값과 일반 배기 밸브용 제어 출력값을 출력하는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명에 의하면, 풍량 변경중과 풍량 안정중에서 실압 제어의 연산을 바꾸는 것에 의해, 실압을 일정하게 유지하면서, 실압 제어 밸브의 동작 횟수를 줄일 수 있어, 실압 제어 밸브의 수명을 연장시킬 수 있다. 본 발명에서는, 저렴한 밸브를 사용하면서, 밸브의 수명을 연장시킬 수 있어, 시스템의 비용을 저감할 수 있다.

또한, 본 발명에서는, 풍량 안정중이며, 실압 안정중이면, 보정 제어 출력값의 출력을 보류하고, 실압 제어를 보류함으로써, 실압 제어 밸브의 동작을 멈출 수 있어, 실압 제어 밸브의 동작 횟수를 더 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 실압 제어 시스템의 구성을 도시하는 도면.
도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 국소 배기용 컨트롤러의 구성예를 도시하는 블록도.
도 3은 본 발명의 실시형태에 따른 급기용 컨트롤러의 구성예를 도시하는 블록도.
도 4는 본 발명의 실시형태에 따른 일반 배기용 컨트롤러의 구성예를 도시하는 블록도.
도 5는 주간 설계 풍량값과 야간 설계 풍량값의 1예를 도시하는 도면.
도 6은 본 발명의 실시형태에 따른 실압 제어 시스템에서의 PCV 제어 동작을 설명하는 흐름도.
도 7은 풍량 변경중의 PID 파라미터와 풍량 안정중의 PID 파라미터의 1예를 도시하는 도면.
도 8은 종래의 실압 제어 시스템의 구성을 도시하는 도면.

이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 실압 제어 시스템의 구성을 도시한 도면이며, 도 8과 같은 구성에는 동일한 부호를 붙인다. 본 실시형태의 실압 제어 시스템은, 방(100) 안에 설치된 흄후드(101)와, 국소 배기 덕트(102)와, 급기 덕트(103)와, 일반 배기 덕트(104)와, 국소 배기 밸브(EXV)와, 급기 밸브(MAV)와, 일반 배기 밸브(GEX)와, 컨트롤러(105, 106, 107)와, 통신선(108)과, 방(100)과 정해진 기준실[본 실시형태에서는 방(100) 밖의 공간]의 압력차를 계측하는 차압 센서(109)와, 압력차를 체크하기 위한 실압 모니터(110)로 구성된다.

도 2는 컨트롤러(105)의 구성예를 도시하는 블록도, 도 3은 컨트롤러(106)의 구성예를 도시하는 블록도, 도 4는 컨트롤러(107)의 구성예를 도시하는 블록도이다.

컨트롤러(105)는, 국소 배기 밸브(EXV)를 제어하는 배기 풍량 제어부(200)를 갖는다.

컨트롤러(106)는, 급기 밸브(MAV)를 제어하는 급기 풍량 제어부(201)를 갖는다.

컨트롤러(107)는, 일반 배기 밸브(GEX)를 제어하는 배기 풍량 제어부(202)와, 정해진 풍량 전환 제어 동작시에서 급기 풍량과 배기 풍량을 점차 변경하는 풍량 변경부(203)와, 급기 풍량과 배기 풍량 중 하나 이상이 변경중인지의 여부를 판정하는 풍량 안정성 판단부(204)와, 차압 센서(109)에 의해 계측된 실압이 안정중인지의 여부를 판정하는 실압 안정성 판단부(205)와, 급기 밸브(MAV)와 일반 배기 밸브(GEX) 중 실압 제어 밸브로서 동작시키는 쪽의 밸브에 대한 보정 제어 출력값을, 차압 센서(109)에 의해 계측된 실압과 정해진 설정값에 기초하여 연산하는 보정 출력 연산부(206)와, 실압 제어 밸브로서 동작시키는 쪽의 밸브에 대응하는 제어 출력값과 보정 제어 출력값을 합산하여 합산값을 실압 제어 밸브에 출력하는 합산부(207)와, 보정 출력 연산부(206)의 연산 처리에 사용하는 복수의 제어 파라미터를 기억하는 제어 파라미터 기억부(208)와, 보정 출력 연산부(206)의 연산 처리에 사용하는 복수의 연산 주기를 기억하는 연산 주기 기억부(209)를 갖는다.

컨트롤러(105)의 배기 풍량 제어부(200)는, 국소 배기 풍량 조절 수단을 구성하고 있다. 컨트롤러(106)의 급기 풍량 제어부(201)와 컨트롤러(107)의 배기 풍량 제어부(202)와 풍량 변경부(203)는, 풍량 제어 수단을 구성하고 있다.

또한 본 실시형태에서는, 풍량 변경부(203)와 풍량 안정성 판단부(204)와 실압 안정성 판단부(205)와 보정 출력 연산부(206)와 합산부(207)와 제어 파라미터 기억부(208)를 컨트롤러(107)에 설치하고 있지만, 이것에 한하는 것이 아니라, 풍량 변경부(203)와 풍량 안정성 판단부(204)와 실압 안정성 판단부(205)와 보정 출력 연산부(206)와 합산부(207)와 제어 파라미터 기억부(208)를 다른 컨트롤러에 설치하여도 좋고, 도시하지 않는 중앙 감시 장치에 설치하여도 좋다.

다음에, 실압 제어 시스템의 통상시의 풍량 밸런스 제어 동작에 대해서 설명한다. 여기서는, 급기 덕트(103)로부터 분출하는 급기의 풍량을 Vmav, 일반 배기 덕트(104)로 흡출하는 배기의 풍량을 Vgex, 국소 배기 덕트(102)로 흡출하는 배기의 풍량을 Vexv로 한다.

컨트롤러(105)의 배기 풍량 제어부(200)는, 흄후드(101)의 섀시 개구 면적에 기초하여, 섀시면의 면풍속이 규정값(통상 0.5 m/s)이 되도록 풍량(Vexv)을 정하고, 국소 배기 덕트(102)의 배기 풍량이 Vexv가 되도록 국소 배기 밸브(EXV)의 개방도를 제어한다. 또한 흄후드(101)의 섀시 개구 면적은, 섀시 센서(112)가 검출하는 섀시 개방도로부터 구할 수 있는 섀시(111)의 개구부 높이와, 기지의 섀시폭의 곱셈에 의해 결정할 수 있다.

컨트롤러(107)의 배기 풍량 제어부(202)는, 총 배기 풍량(Vgex+Vexv)이 일정해지도록, 섀시 개폐에 의한 배기 풍량(Vexv)의 변동분만큼, 풍량(Vgex)을 증감시켜, 일반 배기 덕트(104)의 배기 풍량이 Vgex가 되도록 제어 출력값을 내어 일반 배기 밸브(GEX)의 개방도를 제어한다.

컨트롤러(106)의 급기 풍량 제어부(201)는, 방(100)의 최저 환기 풍량을 만족시키도록, 적어도 최저 풍량을 항상 분출하도록 풍량(Vmav)을 결정하고, 급기 덕트(103)의 급기 풍량이 Vmav가 되도록 제어 출력값을 내어 급기 밸브(MAV)의 개방도를 제어한다. 방(100)의 최저 환기 풍량을 확보하기 위해, Vmav는 최저 환기 풍량 이상으로 설정된다.

이상과 같은 풍량의 설정 방법에 의해, 흄후드(101)가 사용되지 않을 때[즉, 섀시(111)가 완전 폐쇄일 때], 식 (1)이 성립한다.

Vmav=Vgex+α …(1)

상수 α는, 방(100)으로부터 새는 풍량을 결정하고, 방(100)을 정압으로 할지 부압으로 할지를 결정하기 위한 오프셋 풍량이다.

다음에, 흄후드(101)가 사용되고 있을 때에는, 식 (2)가 성립한다.

Vmav=Vgex+Vexv+α …(2)

또한, 예컨대 배기 풍량(Vexv)이 최대 풍량((Vexv)max)이 되면, 컨트롤러(107)의 배기 풍량 제어부(202)는 풍량(Vgex)을 감소시켜 풍량 밸런스를 취하고자 하지만, 풍량(Vgex)의 감소 동작만으로 풍량 밸런스를 취하려고 해도, 일반 배기 밸브(GEX)의 개방도가 0%가 된 경우에는 풍량(Vgex)을 더 줄일 수 없다. 이러한 경우, 컨트롤러(106)의 급기 풍량 제어부(201)는, 식 (3)이 성립하도록 풍량(Vmav)을 조절한다.

Vmav=Vgex+(Vexv)max+α …(3)

이상의 풍량 밸런스 제어 동작에 의하면, 흄후드(101)의 섀시(111)의 개폐에 따라 국소 배기 풍량(Vexv)이 변경되었을 때에, 이 변경에 따라 급기 풍량(Vmav)과 배기 풍량(Vgex)이 변경되게 된다.

급기 풍량(Vmav)과 배기 풍량(Vgex)이 변경되는 다른 예로서는, 작업을 행하지 않는 야간이나 휴일 등의 사람이 없는 시간대에서, 에너지 절약을 위해 실내외의 압력차를 일정하게 유지하면서, 급기 풍량(Vmav)과 배기 풍량(Vgex)을 내리는 풍량 전환 제어 동작이 있다. 이 풍량 변경은, 평일은 매일 행해진다. 낮에서 밤으로의 전환의 예에서는, 급기 풍량(Vmav)과 배기 풍량(Vgex)을 함께 서서히 줄이고, 밤에서 낮으로의 전환의 예에서는, 급기 풍량(Vmav)과 배기 풍량(Vgex)을 함께 서서히 늘린다.

풍량 전환 제어 동작을 보다 구체적으로 설명하면, 컨트롤러(107)의 풍량 변경부(203)는, 낮에서 밤의 시간대로 전환되는 경우, 주간의 시간대용으로 미리 설정된 주간 설계 풍량값으로부터 급기 풍량(Vmav)을 서서히 줄이도록 컨트롤러(106)에 대하여 지시를 낸다. 컨트롤러(106)의 급기 풍량 제어부(201)는, 풍량 변경부(203)로부터 지시된 급기 풍량(Vmav)이 되도록 제어 출력값을 내어 급기 밸브(MAV)의 개방도를 제어한다. 또한, 풍량 변경부(203)는, 급기 풍량(Vmav)의 감소에 따라 배기 풍량(Vgex)이 감소하도록 제어 출력값을 낸다. 이 때, 배기 풍량(Vgex)은 식 (1) 또는 식 (2)를 만족시키도록 결정된다. 풍량 변경부(203)는, 급기 풍량(Vmav)이 야간의 시간대용으로 미리 설정된 야간 설계 풍량값에 달할 때까지, 풍량 변경을 행한다.

한편, 풍량 변경부(203)는, 밤에서 낮의 시간대로 전환되는 경우, 야간 설계 풍량값으로부터 급기 풍량(Vmav)을 서서히 늘리도록 컨트롤러(106)에 대하여 지시를 낸다. 컨트롤러(106)의 급기 풍량 제어부(201)는, 풍량 변경부(203)로부터 지시된 급기 풍량(Vmav)이 되도록 제어 출력값을 내어 급기 밸브(MAV)의 개방도를 제어한다. 또한, 풍량 변경부(203)는, 급기 풍량(Vmav)의 증가에 따라 배기 풍량(Vgex)이 증가하도록 배기용 제어 출력값을 낸다. 이 때, 배기 풍량(Vgex)은, 식 (1) 또는 식 (2)를 만족시키도록 결정된다. 풍량 변경부(203)는, 급기 풍량(Vmav)이 주간 설계 풍량값에 달할 때까지, 풍량 변경을 행한다.

주간 설계 풍량값과 야간 설계 풍량값의 1예를 도 5에 도시한다. 도 5의 예에서는, 주간의 급기 풍량(Vmav)을 2400 ㎥/h, 국소 배기 풍량(Vexv)을 1080 ㎥/h, 배기 풍량(Vgex)을 1120 ㎥/h, 오프셋 풍량(α)을 200 ㎥/h로 하고 있다. 또한 야간의 급기 풍량(Vmav)을 400 ㎥/h, 국소 배기 풍량(Vexv)을 100 ㎥/h, 배기 풍량(Vgex)을 100 ㎥/h, 오프셋 풍량(α)을 200 ㎥/h로 하고 있다.

급기 풍량(Vmav)과 배기 풍량(Vgex)이 변경되는 예로서는, 다른 방(100)의 훈증이나 미이용시에 급배기팬을 정지하는 경우와, 급배기팬의 정지 상태로부터 통상의 운동 상태로 전환하는 경우가 있고, 추가로 온도 제어에 의해 급기 풍량(Vmav)이 변경되는 경우가 있다.

다음에, 이상과 같은 동작과 병행하여 행해지는 실압 제어 밸브(PCV) 제어 동작에 대해서 설명한다. 도 6은 PCV 제어 동작을 설명하는 흐름도이다. 본 실시형태에서는, 일반 배기 밸브(GEX)를 PCV로서 기능시키는 것으로 한다.

컨트롤러(107)의 풍량 안정성 판단부(204)는, 급기 풍량(Vmav)과 배기 풍량(Vgex) 중 하나 이상이 변경중인지의 여부를 판정한다(단계 S100).

컨트롤러(107)의 보정 출력 연산부(206)는, 풍량 안정성 판단부(204)에 의해 풍량 변경중으로 판정된 경우(단계 S100에서 YES), 풍량 변경중에 대응하는 PID 파라미터를 제어 파라미터 기억부(208)로부터 판독하여 내부에 설정한다(단계 S101).

한편, 컨트롤러(107)의 실압 안정성 판단부(205)는, 급기 풍량(Vmav)과 배기 풍량(Vgex)이 변경되어 있지 않고, 풍량 안정중으로 판정된 경우(단계 S100에서 NO), 실압(실내외의 압력차)이 안정중인지의 여부를 판정한다(단계 S102). 실압 안정성 판단부(205)는, 실압의 설정값(SP)과 차압 센서(109)에 의해 계측된 실압(dPE)의 편차의 절대값 |SP-dPE|가 실압 안정 임계값(예컨대 3 Pa) 이내인 상태가 실압 안정 판정 시간(예컨대 3초) 이상 계속된 경우, 실압 안정중으로 판정하고, 편차의 절대값 |SP-dPE|가 실압 변동 임계값(예컨대 4.5 Pa) 이상인 상태가 실압 변동 판정 시간(예컨대 30초) 이상 계속된 경우, 실압 변동중으로 판정한다.

컨트롤러(107)의 보정 출력 연산부(206)는, 풍량 안정성 판단부(204)에 의해 풍량 안정중으로 판정되고, 실압 안정성 판단부(205)에 의해 실압 변동중으로 판정된 경우(단계 S102에서 NO), 풍량 안정중에 대응하는 PID 파라미터를 제어 파라미터 기억부(208)로부터 판독하여 내부에 설정한다(단계 S103).

풍량 변경중인 PID 파라미터와 풍량 안정중인 PID 파라미터의 1예를 도 7에 도시한다. 주지대로, PID 파라미터로서는, 비례대(P), 적분 시간(I), 및 미분 시간(D)이 있다. 풍량 변경중인 비례대(P)는 200 Pa, 적분 시간(I)은 0.1분, 미분 시간(D)은 0분이다. 한편, 풍량 안정중인 비례대(P)는 200 Pa, 적분 시간(I)은 0.2분, 미분 시간(D)은 0분이다. 도 7의 예에서는, 풍량 변경중인 I=0.1분에 대하여, 풍량 안정중은 I=0.2분이라고 하는 바와 같이, 적분 시간(I)을 변경하고 있다. 이와 같이, 각각의 제어 상태로 최적의 PID 파라미터가 제어 파라미터 기억부(208)에 미리 등록되어 있다.

단계 S101 또는 S103에 의한 PID 파라미터의 설정 후, 보정 출력 연산부(206)는, 설정값(SP)과 실압(dPE)의 편차가 없어지도록 배기 풍량(Vgex)의 증감분을 주지의 PID 제어 알고리즘에 의해 연산하고, 연산된 증감분만큼 일반 배기 덕트(104)의 배기 풍량(Vgex)이 변하도록 보정 제어 출력값을 낸다(단계 S104).

컨트롤러(107)의 합산부(207)는, 배기 풍량 제어부(202)가 출력한 배기용 제어 출력값 또는 풍량 변경부(203)가 출력한 배기용 제어 출력값과, 보정 출력 연산부(206)가 출력한 보정 제어 출력값을 합산하여, 일반 배기 밸브(GEX)에 출력한다(단계 S105). 풍량 밸런스 제어 동작중이면, 배기 풍량 제어부(202)가 출력한 배기용 제어 출력값과 보정 제어 출력값이 합산되고, 풍량 전환 제어 동작중이면, 풍량 변경부(203)가 출력한 배기용 제어 출력값과 보정 제어 출력값이 합산된다. 이렇게 하여, 풍량 밸런스 제어 동작 또는 풍량 전환 제어 동작에 의한 일반 배기 밸브(GEX)의 개방도 조정과 동시에, PCV 제어 동작에 의한 일반 배기 밸브(GEX)의 개방도 미조정이 행해져, 실압이 제어된다.

한편, 보정 출력 연산부(206)는, 풍량 안정성 판단부(204)에 의해 풍량 안정중으로 판정되고, 실압 안정성 판단부(205)에 의해 실압 안정중으로 판정된 경우(단계 S102에서 YES), 상기 PID 제어 알고리즘에 의해 연산된 보정 제어 출력값의 출력을 보류하고, 직전의 연산 주기로 출력하고 있던 보정 제어 출력값을 현재의 연산 주기보다 이후의 연산 주기로 보정 제어 출력값을 출력할 때가 될 때까지 계속해서 출력한다(단계 S106). 보정 제어 출력값은, 상기한 바와 같이 배기용 제어 출력값과 합산되어 일반 배기 밸브(GEX)에 출력되지만(단계 S105), 여기서는 풍량 안정중이기 때문에 제어 출력값은 직전의 값으로부터 변경되어 있지 않고, 보정 제어 출력값도 직전의 값 그대로 유지되어 있다. 따라서, 일반 배기 밸브(GEX)는 동작하지 않고, 현재의 개방도를 유지하게 된다.

이렇게 하여, 실압 제어가 종료할 때까지(단계 S107에서 YES), 단계 S100∼S106의 처리가 연산 주기마다 반복하여 행해진다.

이상과 같이, 본 실시형태에서는, 풍량 변경중과 풍량 안정중에서 실압 제어의 PID 파라미터를 바꾸는 것에 의해, 실압을 일정하게 유지하면서, 일반 배기 밸브(GEX)의 동작 횟수를 줄일 수 있어, 일반 배기 밸브(GEX)의 수명을 연장시킬 수 있다. 풍량 변경중인 경우, 실압 변화에 대하여 엄격하게 풍량 제어를 해야 한다. 따라서, 일반 배기 밸브(GEX)의 동작 횟수의 경감보다 실압 제어의 즉응성을 중시한 PID 파라미터를 이용한다. 한편, 풍량 안정중인 경우, 일반 배기 밸브(GEX)의 개방도 미조정을 빈번하게 하지 않아도, 실압을 일정하게 유지할 수 있다. 그래서, 풍량 안정중인 경우에는, 실압 제어의 즉응성보다 일반 배기 밸브(GEX)의 동작 횟수의 경감을 중시한 PID 파라미터를 이용한다.

또한, 본 실시형태에서는, 풍량 안정중이며, 실압 안정중이면, 보정 제어 출력값의 출력을 보류하고, 실압 제어를 보류로 함으로써, 일반 배기 밸브(GEX)의 동작을 멈출 수 있어, 일반 배기 밸브(GEX)의 동작 횟수를 더 줄일 수 있다.

실압 제어 시스템에서는, 안전을 위해 실내외의 압력차가 역전하지 않도록, 실압을 일정하게 유지하는 것이 중요해진다. 이 요구를 만족시키고, 낮은 가격, 긴 수명, 높은 신뢰성의 시스템인 것이 요구된다. 시스템을 낮은 가격으로 하기 위해서는, 저렴한 밸브를 채용해야 하며, 수명 대책이 필요해진다. 본 실시형태에서는, 저렴한 밸브를 사용하면서, 밸브의 수명을 연장시킬 수 있어, 시스템의 비용을 저감할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 풍량 변경중과 풍량 안정중에서 실압 제어의 PID 파라미터를 바꾸고 있지만, 이것에 한하는 것이 아니라, 풍량 변경중과 풍량 안정중에서 실압 제어의 연산 주기를 바꾸도록 하여도 좋다. 구체적으로는, 보정 출력 연산부(206)는, 풍량 변경중인 경우, 일반 배기 밸브(GEX)의 동작 횟수의 경감보다 실압 제어의 즉응성을 중시한 연산 주기의 값을 연산 주기 기억부(209)로부터 판독하여 사용하고, 풍량 안정중인 경우, 실압 제어의 즉응성보다 일반 배기 밸브(GEX)의 동작 횟수의 경감을 중시한 연산 주기의 값을 연산 주기 기억부(209)로부터 판독하여 사용한다. 풍량 안정중인 경우의 PID의 연산 주기는, 풍량 변경중인 연산 주기보다 길게 되어 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 일반 배기 밸브(GEX)를 PCV로서 기능시키고 있지만, 급기 밸브(MAV)를 PCV로서 기능시키도록 하여도 좋다. 단, 급기 밸브(MAV)를 PCV로서 기능시키는 경우, 풍량 밸런스 제어 동작시에서는 합산부(207)는, 컨트롤러(106)의 급기 풍량 제어부(201)가 출력하는 제어 출력값과 보정 출력 연산부(206)가 출력하는 보정 제어 출력값을 합산하여 급기 밸브(MAV)에 출력한다. 또한 풍량 전환 제어 동작시에서는 합산부(207)는, 풍량 변경부(203)가 출력하는 급기용 제어 출력값과 보정 출력 연산부(206)가 출력하는 보정 제어 출력값을 합산하여 급기 밸브(MAV)에 출력한다.

본 실시형태에서 설명한 각 컨트롤러(105, 106, 107)는, 예컨대 CPU, 기억 장치 및 인터페이스를 구비한 컴퓨터와 이들 하드웨어 자원을 제어하는 프로그램에 의해 실현할 수 있다. 각 컨트롤러(105, 106, 107)의 CPU는, 기억 장치에 저장된 프로그램에 따라 본 실시형태에서 설명한 처리를 실행한다.

또한, 본 실시형태에서는, 국소 배기 장치의 하나로서 흄후드를 나타내었지만, 안전 캐비넛 등, 흄후드와 같은 역할을 하는 장치에도 적용할 수 있다.

본 발명은, 실압 제어 시스템에 적용할 수 있다.

100: 방, 101: 흄후드, 102: 국소 배기 덕트, 103: 급기 덕트, 104: 일반 배기 덕트, 105, 106, 107: 컨트롤러, 108: 통신선, 109: 차압 센서, 110: 실압 모니터, 200, 202: 배기 풍량 제어부, 201: 급기 풍량 제어부, 203: 풍량 변경부, 204: 풍량 안정성 판단부, 205: 실압 안정성 판단부, 206: 보정 출력 연산부, 207: 합산부, 208: 제어 파라미터 기억부, 209: 연산 주기 기억부, EXV: 국소 배기 밸브, MAV: 급기 밸브, GEX: 일반 배기 밸브.

Claims

삭제
대상 방에 분출하는 급기의 풍량을 조절하는 급기 밸브와,
대상 방으로부터 흡출하는 배기의 풍량을 조절하는 일반 배기 밸브와,
상기 급기 밸브에 의해 조절되는 급기 풍량과 상기 일반 배기 밸브에 의해 조절되는 배기 풍량의 차가 정해진 설정값에 일치하도록, 급기 밸브용 제어 출력값과 일반 배기 밸브용 제어 출력값을 출력하는 풍량 제어 수단과,
대상 방과 정해진 기준실의 압력차인 실압을 계측하는 차압 계측 수단과,
상기 급기 밸브와 상기 일반 배기 밸브 중 실압 제어 밸브로서 동작시키는 쪽의 밸브에 대한 보정 제어 출력값을, 상기 차압 계측 수단에 의해 계측된 실압과 정해진 설정값의 편차에 기초하여 연산하는 보정 출력 연산 수단과,
상기 실압 제어 밸브로서 동작시키는 쪽의 밸브에 대응하는 제어 출력값과 상기 보정 제어 출력값을 합산하여, 상기 실압 제어 밸브에 출력하는 합산 수단과,
상기 급기 풍량과 상기 배기 풍량 중 하나 이상이 변경중인지의 여부를 판정하는 풍량 안정성 판단 수단과,
상기 차압 계측 수단에 의해 계측된 실압이 안정중인지의 여부를 판정하는 실압 안정성 판단 수단을 포함하고,
상기 보정 출력 연산 수단은, 상기 풍량 안정성 판단 수단에 의해 풍량 안정중으로 판정되고, 상기 실압 안정성 판단 수단에 의해 실압 안정중으로 판정된 경우, 직전의 연산 주기로 출력하고 있던 보정 제어 출력값을, 현재의 연산 주기보다 이후의 연산 주기로 보정 제어 출력값을 출력할 때가 될 때까지 계속해서 출력하는 것을 특징으로 하는 실압 제어 시스템.
대상 방에 분출하는 급기의 풍량을 조절하는 급기 밸브와,
대상 방으로부터 흡출하는 배기의 풍량을 조절하는 일반 배기 밸브와,
상기 급기 밸브에 의해 조절되는 급기 풍량과 상기 일반 배기 밸브에 의해 조절되는 배기 풍량의 차가 정해진 설정값에 일치하도록, 급기 밸브용 제어 출력값과 일반 배기 밸브용 제어 출력값을 출력하는 풍량 제어 수단과,
대상 방과 정해진 기준실의 압력차인 실압을 계측하는 차압 계측 수단과,
상기 급기 밸브와 상기 일반 배기 밸브 중 실압 제어 밸브로서 동작시키는 쪽의 밸브에 대한 보정 제어 출력값을, 상기 차압 계측 수단에 의해 계측된 실압과 정해진 설정값의 편차에 기초하여 연산하는 보정 출력 연산 수단과,
상기 실압 제어 밸브로서 동작시키는 쪽의 밸브에 대응하는 제어 출력값과 상기 보정 제어 출력값을 합산하여, 상기 실압 제어 밸브에 출력하는 합산 수단과,
상기 급기 풍량과 상기 배기 풍량 중 하나 이상이 변경중인지의 여부를 판정하는 풍량 안정성 판단 수단과,
상기 보정 출력 연산 수단의 연산 처리에 사용되는 복수의 제어 파라미터를 기억하는 제어 파라미터 기억 수단을 포함하고,
상기 보정 출력 연산 수단은, 상기 풍량 안정성 판단 수단에 의해 풍량 변경중으로 판정된 경우, 상기 실압 제어 밸브의 동작 횟수의 감소보다 실압 제어의 신속한 응답성을 중시한 제어 파라미터를 상기 제어 파라미터 기억 수단으로부터 판독하여 사용하고, 풍량 안정중으로 판정된 경우, 실압 제어의 신속한 응답성보다 상기 실압 제어 밸브의 동작 횟수의 감소를 중시한 제어 파라미터를 상기 제어 파라미터 기억 수단으로부터 판독하여 사용하는 것을 특징으로 하는 실압 제어 시스템.
대상 방에 분출하는 급기의 풍량을 조절하는 급기 밸브와,
대상 방으로부터 흡출하는 배기의 풍량을 조절하는 일반 배기 밸브와,
상기 급기 밸브에 의해 조절되는 급기 풍량과 상기 일반 배기 밸브에 의해 조절되는 배기 풍량의 차가 정해진 설정값에 일치하도록, 급기 밸브용 제어 출력값과 일반 배기 밸브용 제어 출력값을 출력하는 풍량 제어 수단과,
대상 방과 정해진 기준실의 압력차인 실압을 계측하는 차압 계측 수단과,
상기 급기 밸브와 상기 일반 배기 밸브 중 실압 제어 밸브로서 동작시키는 쪽의 밸브에 대한 보정 제어 출력값을, 상기 차압 계측 수단에 의해 계측된 실압과 정해진 설정값의 편차에 기초하여 연산하는 보정 출력 연산 수단과,
상기 실압 제어 밸브로서 동작시키는 쪽의 밸브에 대응하는 제어 출력값과 상기 보정 제어 출력값을 합산하여, 상기 실압 제어 밸브에 출력하는 합산 수단과,
상기 급기 풍량과 상기 배기 풍량 중 하나 이상이 변경중인지의 여부를 판정하는 풍량 안정성 판단 수단과,
상기 보정 출력 연산 수단의 연산 처리에 사용되는 복수의 연산 주기를 기억하는 연산 주기 기억 수단을 포함하고,
상기 보정 출력 연산 수단은, 상기 풍량 안정성 판단 수단에 의해 풍량 변경중으로 판정된 경우, 상기 실압 제어 밸브의 동작 횟수의 감소보다 실압 제어의 신속한 응답성을 중시한 연산 주기의 값을 상기 연산 주기 기억 수단으로부터 판독하여 사용하고, 풍량 안정중으로 판정된 경우, 실압 제어의 신속한 응답성보다 상기 실압 제어 밸브의 동작 횟수의 감소를 중시한 연산 주기의 값을 상기 연산 주기 기억 수단으로부터 판독하여 사용하는 것을 특징으로 하는 실압 제어 시스템.
대상 방에 분출하는 급기의 풍량을 조절하는 급기 밸브와,
대상 방으로부터 흡출하는 배기의 풍량을 조절하는 일반 배기 밸브와,
상기 급기 밸브에 의해 조절되는 급기 풍량과 상기 일반 배기 밸브에 의해 조절되는 배기 풍량의 차가 정해진 설정값에 일치하도록, 급기 밸브용 제어 출력값과 일반 배기 밸브용 제어 출력값을 출력하는 풍량 제어 수단과,
대상 방과 정해진 기준실의 압력차인 실압을 계측하는 차압 계측 수단과,
상기 급기 밸브와 상기 일반 배기 밸브 중 실압 제어 밸브로서 동작시키는 쪽의 밸브에 대한 보정 제어 출력값을, 상기 차압 계측 수단에 의해 계측된 실압과 정해진 설정값의 편차에 기초하여 연산하는 보정 출력 연산 수단과,
상기 실압 제어 밸브로서 동작시키는 쪽의 밸브에 대응하는 제어 출력값과 상기 보정 제어 출력값을 합산하여, 상기 실압 제어 밸브에 출력하는 합산 수단과,
상기 급기 풍량과 상기 배기 풍량 중 하나 이상이 변경중인지의 여부를 판정하는 풍량 안정성 판단 수단과,
상기 대상 방에 설치된 흄후드와,
상기 흄후드의 배기 풍량을 조절하는 국소 배기 밸브와,
상기 흄후드의 섀시면의 면풍속이 규정값이 되도록 상기 국소 배기 밸브를 제어하는 국소 배기 풍량 조절 수단
을 포함하고,
상기 풍량 제어 수단은, 상기 급기 밸브에 의해 조절되는 급기 풍량과, 상기 국소 배기 밸브 및 상기 일반 배기 밸브에 의해 조절되는 배기 풍량의 차가 정해진 설정값에 일치하도록, 급기 밸브용 제어 출력값과 일반 배기 밸브용 제어 출력값을 출력하는 것을 특징으로 하는 실압 제어 시스템.