KR20160105303A - 실압 제어 시스템 및 실압 제어 방법 - Google Patents

실압 제어 시스템 및 실압 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 실압 제어 밸브의 장수명화와 실압 제어의 응답성을 양립시키는 것을 목적으로 한다.
실압 제어 시스템은, 급기 밸브(MAV)와, 배기 밸브(GEX)와, 컨트롤러(105∼107)를 구비한다. 컨트롤러(107)는, 실압이 실압 설정값에 일치하도록, 밸브(MAV, GEX) 중 실압 제어 밸브로서 동작되는 쪽을 제어하는 실압 보정 제어 수단과, 실압이 흐트러지기 쉬운 상황인지의 여부를 판정하는 실압 난조(亂調) 용이성 판단 수단과, 실압이 안정 중인지의 여부를 판정하는 실압 안정성 판단 수단과, 불감대 파라미터 설정 수단을 구비한다. 불감대 파라미터 설정 수단은, 실압이 흐트러지기 쉬운 상황이라고 판정된 경우, 실압 제어의 응답성을 중시한 불감대 파라미터를 실압 안정성 판단 수단에 설정하고, 실압이 흐트러지기 쉬운 상황이 아니라고 판정된 경우, 실압 제어 밸브의 동작 횟수의 경감을 중시한 불감대 파라미터를 설정한다.

Description

실압 제어 시스템 및 실압 제어 방법{ROOM PRESSURE CONTROL SYSTEM AND ROOM PRESSURE CONTROL METHOD}
본 발명은 실내로의 급기 풍량이나 배기 풍량의 제어에 의해 실압(室壓)을 일정하게 유지하는 실압 제어 시스템에 관한 것이다.
공장·연구소의 클린룸 등에서는, 방 사이에서의 교차 오염 방지나 유해 물질의 봉쇄에 의한 안전 확보를 위해서, 방에 대해, 실압(실간 차압)을 설정하고, 실압을 일정하게 함으로써, 임의의 방향으로 기류가 흐르도록 제어한다.
이 실압을 일정하게 유지하기 위해서, 실압 제어 밸브를 빈번하게 동작시킬 필요가 있어, 실압 제어 밸브의 동작 횟수가 증가하여, 실압 제어 밸브의 수명이 짧아진다고 하는 문제가 있었다.
그래서, 종래에는, 실압 제어 밸브에, 실압 제어 기능에 더하여, 실압 안정 중에 따른 제어 보류 기능을 갖게 함으로써, 실압을 일정하게 유지하면서, 실압 제어 밸브의 동작 횟수를 줄여, 수명을 늘리도록 하고 있다(특허문헌 1, 특허문헌 2 참조). 특허문헌 1, 특허문헌 2에 개시된 기술은, 실압 설정값을 중심으로 하는 불감대를 설정하여, 계측한 실압값이 불감대 안에 들어가 있는 경우에는 실압 제어 밸브의 동작을 멈추는 것이다.
실압의 정상적인 단(短)주기의 변동은 아무것도 하지 않아도 원래의 실압으로 안정되고, 또한 그 변동폭은 일정 범위 내인 경우가 대부분이다. 그 때문에, 불감대의 파라미터로서, 실압 설정값을 중심으로 하는 불감대폭과, 일탈 시간을 마련하고, 불감대폭의 범위 내에 실압 계측값이 들어가 있는 경우, 혹은 실압 계측값이 불감대폭의 범위를 초과해도 일탈 시간이 경과하기 전에 다시 불감대폭의 범위 내로 실압 계측값이 되돌아온 경우에는, 실압 제어 밸브의 동작을 보류함으로써, 실압 제어 밸브의 수명을 연장시키도록 하고 있다.
[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제2006-153325호 공보 [특허문헌 2] 일본 특허 공개 제2012-237527호 공보
특허문헌 1, 특허문헌 2에 개시된 기술에서는, 실압 제어 밸브의 동작 횟수를 줄여, 실압 제어 밸브의 수명을 연장시킬 수 있으나, 실압의 흐트러짐에 대한 제어의 응답성을 저하시켜, 실압의 제어성을 악화시켜 버린다고 하는 문제점이 있었다.
본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 실압 제어 밸브의 장수명화를 유지하면서, 실압의 흐트러짐에 대한 제어의 응답성을 향상시켜, 장수명화와 응답성을 양립시킬 수 있는 실압 제어 시스템 및 실압 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실압 제어 시스템은, 대상 방에 분출되는 급기의 풍량을 조절하는 급기 밸브와, 상기 대상 방으로부터 흡출되는 배기의 풍량을 조절하는 일반 배기 밸브와, 상기 급기 밸브에 의해 조절되는 급기 풍량과 상기 일반 배기 밸브에 의해 조절되는 배기 풍량의 차가 미리 정해진 오프셋 풍량 설정값에 일치하도록, 상기 급기 밸브의 급기 풍량과 상기 일반 배기 밸브의 배기 풍량을 결정하여, 상기 급기 밸브와 상기 일반 배기 밸브를 제어하는 풍량 제어 수단과, 상기 대상 방과 미리 정해진 기준실의 압력차인 실압(室壓)이 미리 정해진 실압 설정값에 일치하도록, 상기 급기 밸브와 상기 일반 배기 밸브 중 실압 제어 밸브로서 동작되는 쪽의 밸브를 제어하는 실압 보정 제어 수단과, 상기 실압이 흐트러지기 쉬운 상황인지의 여부를 판정하는 실압 난조(亂調) 용이성 판단 수단과, 상기 실압이 안정 중인지의 여부를 판정하는 실압 안정성 판단 수단과, 상기 실압의 안정성을 판정하기 위한 불감대 파라미터를 설정하는 불감대 파라미터 설정 수단을 구비하고, 상기 불감대 파라미터 설정 수단은, 상기 실압이 흐트러지기 쉬운 상황이라고 판정된 경우, 상기 실압 제어 밸브의 동작 횟수의 경감보다 실압 제어의 응답성을 중시한 불감대 파라미터를 상기 실압 안정성 판단 수단에 설정하고, 상기 실압이 흐트러지기 쉬운 상황이 아니라고 판정된 경우, 실압 제어의 응답성보다 상기 실압 제어 밸브의 동작 횟수의 경감을 중시한 불감대 파라미터를 상기 실압 안정성 판단 수단에 설정하며, 상기 실압 보정 제어 수단은, 상기 실압이 안정 중이라고 판정된 경우, 실압 제어를 위한 풍량의 증감을 보류하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 실압 제어 시스템의 1 구성예에 있어서, 상기 불감대 파라미터는, 불감대폭과 일탈 시간으로 이루어지고, 상기 실압 안정성 판단 수단은, 상기 실압 설정값과 실압 계측값의 편차의 절대값이 상기 불감대폭 이하인 경우, 실압 안정 중이라고 판정하고, 상기 편차의 절대값이 상기 불감대폭을 초과하는 상태의 계속 시간이 상기 일탈 시간을 초과한 경우, 실압 변동 중이라고 판정하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 실압 제어 시스템의 1 구성예에 있어서, 상기 실압 제어의 응답성을 중시한 불감대폭은, 상기 실압 제어 밸브의 동작 횟수의 경감을 중시한 불감대폭보다 좁고, 상기 실압 제어의 응답성을 중시한 일탈 시간은, 상기 실압 제어 밸브의 동작 횟수의 경감을 중시한 일탈 시간보다 짧은 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 실압 제어 시스템의 1 구성예에 있어서, 상기 실압 난조 용이성 판단 수단은, (1) 상기 급기 풍량 또는 상기 배기 풍량의 변경 중인 것, (2) 실압 제어의 개시 후, 제1 미리 정해진 시간이 경과하기까지의 사이인 것, (3) 상기 실압 설정값과 실압 계측값의 편차의 절대값이 미리 정해진 일탈 기준값을 초과하는 일탈이 발생하거나, 이 일탈이 수습되고 나서 제2 미리 정해진 시간이 경과하기까지의 사이인 것 중 적어도 하나의 조건이 성립하고 있을 때, 실압이 흐트러지기 쉬운 상황이라고 판정하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 실압 제어 시스템의 1 구성예는, 또한, 대상 방에 설치된 흄 후드(fume hood)와, 이 흄 후드의 배기 풍량을 조절하는 국소 배기 밸브와, 상기 흄 후드의 새시면의 면 풍속이 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 상기 오프셋 풍량 설정값에 일치하도록, 상기 급기 밸브와 상기 일반 배기 밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 실압 제어 시스템의 1 구성예에 있어서, 상기 실압 난조 용이성 판단 수단은, 상기 (1)∼(3)의 조건과, (4) 상기 국소 배기 밸브에 의해 조절되는 국소 배기 풍량의 변경 중이거나, 상기 국소 배기 풍량이 변경되고 나서 제3 미리 정해진 시간이 경과하기까지의 사이인 것이라고 하는 4가지의 조건 중 적어도 하나가 성립하고 있을 때, 실압이 흐트러지기 쉬운 상황이라고 판정하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 실압 제어 방법은, 대상 방에 설치된 급기 밸브에 의해 조절되는 급기 풍량과 상기 대상 방에 설치된 일반 배기 밸브에 의해 조절되는 배기 풍량의 차가 미리 정해진 오프셋 풍량 설정값에 일치하도록, 상기 급기 밸브의 급기 풍량과 상기 일반 배기 밸브의 배기 풍량을 결정하여, 상기 급기 밸브와 상기 일반 배기 밸브를 제어하는 풍량 제어 단계와, 상기 대상 방과 미리 정해진 기준실의 압력차인 실압이 미리 정해진 실압 설정값에 일치하도록, 상기 급기 밸브와 상기 일반 배기 밸브 중 실압 제어 밸브로서 동작되는 쪽의 밸브를 제어하는 실압 보정 제어 단계와, 상기 실압이 흐트러지기 쉬운 상황인지의 여부를 판정하는 실압 난조 용이성 판단 단계와, 상기 실압이 안정 중인지의 여부를 판정하는 실압 안정성 판단 단계와, 상기 실압의 안정성을 판정하기 위한 불감대 파라미터를 설정하는 불감대 파라미터 설정 단계를 포함하고, 상기 불감대 파라미터 설정 단계는, 상기 실압이 흐트러지기 쉬운 상황이라고 판정된 경우, 상기 실압 제어 밸브의 동작 횟수의 경감보다 실압 제어의 응답성을 중시한 불감대 파라미터를 설정하고, 상기 실압이 흐트러지기 쉬운 상황이 아니라고 판정된 경우, 실압 제어의 응답성보다 상기 실압 제어 밸브의 동작 횟수의 경감을 중시한 불감대 파라미터를 설정하는 단계를 포함하며, 상기 실압 보정 제어 단계는, 상기 실압이 안정 중이라고 판정된 경우, 실압 제어를 위한 풍량의 증감을 보류하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명에 의하면, 실압이 흐트러지기 쉬운 상황과 흐트러지기 어려운 상황에서 불감대 파라미터를 전환할 수 있도록 하여, 실압이 흐트러지기 쉬운 상황일 때에는, 실압 제어 밸브의 동작 횟수의 경감보다 실압 제어의 응답성을 중시한 불감대 파라미터를 이용하여 실압의 안정성을 판정하도록 했기 때문에, 실압의 흐트러짐에 대한 제어의 응답성을 향상시킬 수 있다. 또한, 실압이 흐트러지기 쉬운 상황이 아닐 때에는, 실압 제어의 응답성보다 실압 제어 밸브의 동작 횟수의 경감을 중시한 불감대 파라미터를 이용하여 실압의 안정성을 판정하도록 했기 때문에, 실압 제어 밸브의 동작 횟수를 줄일 수 있어, 실압 제어 밸브의 수명을 연장시킬 수 있다. 이에 의해, 본 발명에서는, 실압 제어 밸브의 장수명화와 실압 제어의 응답성을 양립시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 실압 제어 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 국소 배기용의 컨트롤러의 구성예를 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시형태에 따른 급기용의 컨트롤러의 구성예를 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시형태에 따른 일반 배기용의 컨트롤러의 구성예를 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시형태에 따른 실압 제어 동작을 설명하는 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 실시형태에 따른 실압 제어 동작의 예를 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 실압 제어 시스템의 구성을 도시한 도면이다. 본 실시형태의 실압 제어 시스템은, 방(100) 내에 설치된 흄 후드(101)와, 흄 후드(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)과, 방(100)과 미리 정해진 기준실[본 실시형태에서는 방(100) 밖의 공간]의 압력차인 실압을 계측하는 차압 센서(109)와, 압력차를 체크하기 위한 실압 모니터(110)로 구성된다. 흄 후드(101)는, 개폐 가능한 새시(111)와, 새시(111)의 개방도를 검출하는 새시 센서(112)를 구비하고 있다.
도 2는 컨트롤러(105)의 구성예를 도시한 블록도이고, 도 3은 컨트롤러(106)의 구성예를 도시한 블록도이며, 도 4는 컨트롤러(107)의 구성예를 도시한 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, 실압이 흐트러지기 쉬운 상황인지의 여부를 판정하는 실압 난조 용이성 판단부(203)와, 실압의 안정성을 판정하기 위한 불감대 파라미터를 설정하는 불감대 파라미터 설정부(204)와, 실압이 안정 중인지의 여부를 판정하는 실압 안정성 판단부(205)와, 급기 밸브(MAV)와 일반 배기 밸브(GEX) 중 실압 제어 밸브로서 동작되는 쪽의 밸브에 대한 보정 제어 출력값을, 차압 센서(109)에 의해 계측된 실압과 미리 정해진 실압 설정값에 기초하여 연산하는 보정 출력 연산부(206)와, 실압 제어 밸브로서 동작되는 쪽의 밸브에 대응하는 제어 출력값과 보정 제어 출력값을 합산하여 합산값을 실압 제어 밸브에 출력하는 합산부(207)와, 실압 제어 밸브의 동작 횟수의 경감보다 실압 제어의 응답성을 중시한 불감대 파라미터와 실압 제어의 응답성보다 실압 제어 밸브의 동작 횟수의 경감을 중시한 불감대 파라미터를 미리 기억하는 불감대 파라미터 기억부(208)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)는, 풍량 제어 수단을 구성하고 있다. 컨트롤러(107)의 보정 출력 연산부(206)와 합산부(207)는, 실압 보정 제어 수단을 구성하고 있다.
한편, 본 실시형태에서는, 실압 난조 용이성 판단부(203)와 불감대 파라미터 설정부(204)와 실압 안정성 판단부(205)와 보정 출력 연산부(206)와 합산부(207)와 불감대 파라미터 기억부(208)를 컨트롤러(107)에 설치하고 있으나, 이것으로 한정되지 않으며, 실압 난조 용이성 판단부(203)와 불감대 파라미터 설정부(204)와 실압 안정성 판단부(205)와 보정 출력 연산부(206)와 합산부(207)와 불감대 파라미터 기억부(208)를 다른 컨트롤러에 설치해도 좋고, 도시하지 않은 중앙 감시 장치에 설치해도 좋다.
다음으로, 실압 제어 시스템의 통상시의 풍량 체적 제어 동작에 대해 설명한다. 여기서는, 급기 덕트(103)로부터 분출되는 급기의 풍량을 Vmav, 일반 배기 덕트(104)에 의해 흡출되는 배기의 풍량을 Vgex, 국소 배기 덕트(102)에 의해 흡출되는 배기의 풍량을 Vexv로 한다.
컨트롤러(105)의 배기 풍량 제어부(200)는, 흄 후드(101)의 새시 개구 면적에 기초하여, 새시면의 면 풍속이 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. 한편, 흄 후드(101)의 새시 개구 면적은, 새시 센서(112)가 검출하는 새시 개방도로부터 구할 수 있는 새시(111)의 개구부 높이와, 기지(旣知)의 새시폭의 곱셈에 의해 결정할 수 있다.
컨트롤러(107)의 배기 풍량 제어부(202)는, 총 배기 풍량(Vgex+Vexv)이 일정해지도록, 새시 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 위해서, Vmav는 최저 환기 풍량 이상으로 설정된다.
이상과 같은 풍량의 설정 방법에 의해, 흄 후드(101)가 사용되고 있지 않을 때[즉, 새시(111)가 완전 폐쇄일 때], 식 (1)이 성립한다.
Vmav=Vgex+α …(1)
상수 α는, 방(100)으로부터 새어 나가는 풍량을 결정하고, 방(100)을 정압으로 할지 부압으로 할지를 결정하기 위한 오프셋 풍량 설정값이다.
다음으로, 흄 후드(101)가 사용되고 있을 때에는, 식 (2)가 성립한다.
Vmav=Vgex+Vexv+α …(2)
한편, 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 취하려고 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 수는 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 체적 제어 동작에 의하면, 흄 후드(101)의 새시(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 시간대에 있어서, 에너지 절약을 위해, 실내외의 압력차를 일정하게 유지하면서, 급기 풍량(Vmav)과 배기 풍량(Vgex)을 낮추는 풍량 전환 제어 동작이 있다. 이 풍량 변경은, 평일에는 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.
또한, 급기 풍량(Vmav)과 배기 풍량(Vgex)이 변경되는 다른 예로서는, 실내의 환기량 변경 지령 등에 의한 변경 동작이 있다. 또한, 급기 풍량(Vmav)과 배기 풍량(Vgex)이 변경되는 다른 예로서는, 그 외에 방(100)의 훈증이나 미이용시에 급배기팬을 정지하는 경우와 급배기팬의 정지 상태로부터 통상의 운동 상태로 전환하는 경우가 있다.
다음으로, 이상과 같은 동작과 병행하여 행해지는 실압 제어 동작에 대해 설명한다. 도 5는 실압 제어 동작을 설명하는 흐름도이다. 본 실시형태에서는, 일반 배기 밸브(GEX)를 실압 제어 밸브(PCV)로서 기능시키는 것으로 한다.
컨트롤러(107)의 실압 난조 용이성 판단부(203)는, 실압이 흐트러지기 쉬운 조건이 성립하고 있는지의 여부를 판정함으로써, 실압이 흐트러지기 쉬운 상황인지의 여부를 판정한다(도 5 단계 S100).
실압이 흐트러지기 쉬운 조건으로서는, 이하의 (A)∼(D)와 같은 것이 있다.
(A) 급기 풍량(Vmav) 또는 배기 풍량(Vgex) 중 변경 중인 것.
(B) 실압 제어의 개시 후, 제1 미리 정해진 시간(T1)이 경과하기까지의 사이인 것.
(C) 실압 계측값이 실압 설정값으로부터 일탈하거나, 이 일탈이 수습되고 나서 제2 미리 정해진 시간(T2)이 경과하기까지의 사이인 것.
(D) 국소 배기 풍량(Vexv)이 변경 중이거나, 국소 배기 풍량(Vexv)이 변경되고 나서 제3 미리 정해진 시간(T3)이 경과하기까지의 사이인 것.
실압 난조 용이성 판단부(203)는, 상기 (A)∼(D) 중 적어도 하나가 성립하고 있을 때, 실압이 흐트러지기 쉬운 상황이라고 판정한다. 또한, 실압 난조 용이성 판단부(203)는, 상기 (A)∼(D) 중 어느 것도 성립하고 있지 않을 때, 실압이 흐트러지기 쉬운 상황이 아니라고 판정한다.
제1 미리 정해진 시간(T1), 제2 미리 정해진 시간(T2), 제3 미리 정해진 시간(T3)은 개별적으로 설정 가능한 값이다. (C)의 조건에 대해서는, 실압 설정값(SP)과 차압 센서(109)에 의해 계측된 실압 계측값(dPE)의 편차의 절대값(|SP-dPE|)이 미리 정해진 일탈 기준값(SW)을 초과했을 때, 실압 계측값(dPE)이 실압 설정값(SP)으로부터 일탈했다고 판정하고, 편차의 절대값(|SP-dPE|)이 일탈 기준값(SW) 이하가 되었을 때, 이 일탈이 수습되었다고 판정하면 된다.
컨트롤러(107)의 불감대 파라미터 설정부(204)는, 실압 난조 용이성 판단부(203)가 실압이 흐트러지기 쉬운 상황이라고 판정한 경우(단계 S100에서 YES), 실압이 흐트러지기 쉬울 때의 불감대 파라미터[불감대폭(W)과 일탈 시간(t)]를 불감대 파라미터 기억부(208)로부터 판독하여 실압 안정성 판단부(205)에 설정한다(도 5 단계 S101).
또한, 불감대 파라미터 설정부(204)는, 실압 난조 용이성 판단부(203)가 실압이 흐트러지기 쉬운 상황이 아니라고 판정한 경우(단계 S100에서 NO), 통상시의 불감대 파라미터를 불감대 파라미터 기억부(208)로부터 판독하여 실압 안정성 판단부(205)에 설정한다(도 5 단계 S102). 여기서, 실압이 흐트러지기 쉬울 때의 불감대 파라미터에 대해서는, 예컨대 불감대폭(W)이 3 ㎩, 일탈 시간(t)이 0 s로 한다. 통상시의 불감대 파라미터에 대해서는, 예컨대 불감대폭(W)이 4.5 ㎩, 일탈 시간(t)이 30 s로 한다. 이와 같이, 실압이 흐트러지기 쉬운 상황과 흐트러지기 어려운 상황의 각각에 최적의 불감대 파라미터가 불감대 파라미터 기억부(208)에 미리 등록되어 있다.
한편, 전술한 일탈 기준값(SW)은, 불감대폭(W)보다 큰 값이며, 예컨대 15 ㎩로 설정된다. 즉, 후술하는 바와 같이 실압 제어의 보류 중에, 편차의 절대값(|SP-dPE|)이 불감대폭(W)을 다소 일탈하는 정도의 경우에는 자연스럽게 실압의 흐트러짐은 수습되기 때문에, 제어를 보류한 채로 하지만, 어떠한 상황에 의해, 실압이 크게 흐트러진 경우에는, 일탈 시간(t)을 기다리지 않고 실압 제어의 보류를 바로 해제하여 실압 제어를 재개해야 한다. 그래서, 불감대폭(W)보다 큰 일탈 기준값(SW)을 설정해 두고, 편차의 절대값(|SP-dPE|)이 일탈 기준값(SW)을 초과하면, 실압이 흐트러지기 쉬운 상황이라고 판정하여, 불감대 파라미터를 전환하도록 하고 있다.
다음으로, 컨트롤러(107)의 실압 안정성 판단부(205)는, 실압이 안정 중인지의 여부를 판정한다(도 5 단계 S103). 실압 안정성 판단부(205)는, 미리 정해진 실압 설정값(SP)과 차압 센서(109)에 의해 계측된 실압 계측값(dPE)의 편차의 절대값(|SP-dPE|)이 불감대폭(W) 이하인 경우, 실압 안정 중이라고 판정하고, 편차의 절대값(|SP-dPE|)이 불감대폭(W)을 초과하는 상태의 계속 시간이 일탈 시간(t)을 초과한 경우, 실압 변동 중이라고 판정한다.
컨트롤러(107)의 보정 출력 연산부(206)는, 실압 설정값(SP)과 실압 계측값(dPE)의 편차가 없어지도록 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(도 5 단계 S104).
컨트롤러(107)의 합산부(207)는, 배기 풍량 제어부(202)가 출력한 배기용의 제어 출력값과, 보정 출력 연산부(206)가 출력한 보정 제어 출력값을 합산하여 일반 배기 밸브(GEX)에 출력한다(도 5 단계 S105). 이렇게 해서, 풍량 체적 제어 동작에 의한 일반 배기 밸브(GEX)의 개방도 조정과 동시에, 실압 제어 동작에 의한 일반 배기 밸브(GEX)의 개방도 미세 조정이 행해져, 실압이 제어된다.
한편, 보정 출력 연산부(206)는, 실압 안정성 판단부(205)가 실압 안정 중이라고 판정한 경우(단계 S103에서 YES), 상기 PID 제어 알고리즘에 의해 연산한 보정 제어 출력값의 출력을 보류하고, 직전의 연산 주기로 출력하고 있던 보정 제어 출력값을, 현재의 연산 주기보다 이후의 연산 주기로 새로운 보정 제어 출력값을 출력할 때가 될 때까지 계속해서 출력한다(도 5 단계 S106).
이렇게 해서, 실압 안정 중이면, 보정 제어 출력값의 출력을 보류하고, 실압 제어를 보류로 함으로써, 일반 배기 밸브(GEX)의 동작을 멈출 수 있고, 일반 배기 밸브(GEX)의 동작 횟수를 줄일 수 있다. 실압 안정성 판단부(205)가 실압 변동 중이라고 판정하면, 단계 S104의 처리에 의해 새로운 보정 제어 출력값이 연산되어 출력되기 때문에, 보류가 해제되고, 실압 제어가 재개된다.
실압 제어가 종료될 때까지(도 5 단계 S107에서 YES), 이상과 같은 단계 S100∼S106의 처리가 연산 주기마다 반복해서 행해진다.
도 6은 본 실시형태의 실압 제어의 동작예를 도시한 도면이다. 실압이 흐트러지기 쉬운 상황이 아닐 때에는, 통상시의 불감대 파라미터로서, 불감대폭(W)=4.5 ㎩, 일탈 시간(t)=30 s가 설정된다. 이 상태에서 실압에 흐트러짐이 발생하여, 시각(t1)에 있어서 실압 설정값(SP)과 실압 계측값(dPE)의 편차의 절대값(|SP-dPE|)이 불감대폭(W)=4.5 ㎩을 초과했다고 하자. 이 경우, 도 6에 도시된 바와 같이, 편차의 절대값(|SP-dPE|)이 불감대폭(W)을 초과하는 상태의 계속 시간(CT)이 일탈 시간(t) 이하이면, 실압 제어는 보류된 채가 되어, 안정시의 쓸데없는 PCV[일반 배기 밸브(GEX)]의 동작을 없앨 수 있다.
여기서, 시각(t2)에 있어서 환기량 변경 지령이 있어, 급배기 풍량이 변동하기 시작했다고 하자. 이때, 실압 난조 용이성 판단부(203)는 실압이 흐트러지기 쉬운 상황이라고 판정하고, 불감대 파라미터 설정부(204)는 실압이 흐트러지기 쉬울 때의 불감대 파라미터로서, 불감대폭(W)=3 ㎩, 일탈 시간(t)=0 s를 설정한다. 이 상태에서 실압에 흐트러짐이 발생하여, 시각(t3)에 있어서 실압 설정값(SP)과 실압 계측값(dPE)의 편차의 절대값(|SP-dPE|)이 불감대폭(W)=3 ㎩을 초과했다고 하자. 이 경우, 일탈 시간(t)이 0 s로 변경되어 있기 때문에, 실압 제어를 보류하지 않고, 바로 실압 변동 중이라고 판정되어, 실압 제어가 재개된다.
이상과 같이, 본 실시형태에서는, 실압이 흐트러지기 쉬운 상황과 흐트러지기 어려운 상황에서 불감대 파라미터를 전환할 수 있도록 하여, 실압이 흐트러지기 쉬운 상황일 때에는, 일반 배기 밸브(GEX)의 동작 횟수의 경감보다 실압 제어의 응답성을 중시한 불감대 파라미터[통상시보다 불감대폭(W)이 좁고, 일탈 시간(t)이 짧음]를 이용하여 실압의 안정성을 판정하도록 했기 때문에, 특허문헌 1, 특허문헌 2에 개시된 기술과 비교하여, 실압의 흐트러짐에 대한 제어의 응답성을 향상시킬 수 있다. 또한, 실압이 흐트러지기 쉬운 상황이 아닐 때에는, 실압 제어의 응답성보다 일반 배기 밸브(GEX)의 동작 횟수의 경감을 중시한 불감대 파라미터[불감대폭(W)이 넓고, 일탈 시간(t)이 김]를 이용하여 실압의 안정성을 판정하도록 했기 때문에, 일반 배기 밸브(GEX)의 동작 횟수를 줄일 수 있어, 일반 배기 밸브(GEX)의 수명을 연장시킬 수 있다. 이렇게 해서, 본 실시형태에서는, PCV[일반 배기 밸브(GEX)]의 장수명화와 실압 제어의 응답성을 양립시킬 수 있다.
한편, 본 실시형태에서는, 일반 배기 밸브(GEX)를 PCV로서 기능시키고 있으나, 급기 밸브(MAV)를 PCV로서 기능시키도록 해도 좋다. 단, 급기 밸브(MAV)를 PCV로서 기능시키는 경우, 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.
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.
한편, 본 실시형태에서는, 국소 배기 장치의 하나로서 흄 후드를 나타내었으나, 안전 캐비닛 등, 흄 후드와 동일한 역할을 수행하는 장치에도 적용할 수 있다.
본 발명은 실압 제어 시스템에 적용할 수 있다.
100: 방 101: 흄 후드
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: 실압 난조 용이성 판단부
204: 불감대 파라미터 설정부 205: 실압 안정성 판단부
206: 보정 출력 연산부 207: 합산부
208: 불감대 파라미터 기억부 EXV: 국소 배기 밸브
MAV: 급기 밸브 GEX: 일반 배기 밸브

Claims (7)

  1. 대상 방에 분출되는 급기의 풍량을 조절하는 급기 밸브와,
    상기 대상 방으로부터 흡출되는 배기의 풍량을 조절하는 일반 배기 밸브와,
    상기 급기 밸브에 의해 조절되는 급기 풍량과 상기 일반 배기 밸브에 의해 조절되는 배기 풍량의 차가 미리 정해진 오프셋 풍량 설정값에 일치하도록, 상기 급기 밸브의 급기 풍량과 상기 일반 배기 밸브의 배기 풍량을 결정하여, 상기 급기 밸브와 상기 일반 배기 밸브를 제어하는 풍량 제어 수단과,
    상기 대상 방과 미리 정해진 기준실의 압력차인 실압(室壓)이 미리 정해진 실압 설정값에 일치하도록, 상기 급기 밸브와 상기 일반 배기 밸브 중 실압 제어 밸브로서 동작되는 쪽의 밸브를 제어하는 실압 보정 제어 수단과,
    상기 실압이 흐트러지기 쉬운 상황인지의 여부를 판정하는 실압 난조(亂調) 용이성 판단 수단과,
    상기 실압이 안정 중인지의 여부를 판정하는 실압 안정성 판단 수단과,
    상기 실압의 안정성을 판정하기 위한 불감대 파라미터를 설정하는 불감대 파라미터 설정 수단
    을 구비하고,
    상기 불감대 파라미터 설정 수단은, 상기 실압이 흐트러지기 쉬운 상황이라고 판정된 경우, 상기 실압 제어 밸브의 동작 횟수의 경감보다 실압 제어의 응답성을 중시한 불감대 파라미터를 상기 실압 안정성 판단 수단에 설정하고, 상기 실압이 흐트러지기 쉬운 상황이 아니라고 판정된 경우, 실압 제어의 응답성보다 상기 실압 제어 밸브의 동작 횟수의 경감을 중시한 불감대 파라미터를 상기 실압 안정성 판단 수단에 설정하며,
    상기 실압 보정 제어 수단은, 상기 실압이 안정 중이라고 판정된 경우, 실압 제어를 위한 풍량의 증감을 보류하는 것을 특징으로 하는 실압 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 불감대 파라미터는, 불감대폭과 일탈 시간으로 이루어지며,
    상기 실압 안정성 판단 수단은, 상기 실압 설정값과 실압 계측값의 편차의 절대값이 상기 불감대폭 이하인 경우, 실압 안정 중이라고 판정하고, 상기 편차의 절대값이 상기 불감대폭을 초과하는 상태의 계속 시간이 상기 일탈 시간을 초과한 경우, 실압 변동 중이라고 판정하는 것을 특징으로 하는 실압 제어 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 실압 제어의 응답성을 중시한 불감대폭은, 상기 실압 제어 밸브의 동작 횟수의 경감을 중시한 불감대폭보다 좁고, 상기 실압 제어의 응답성을 중시한 일탈 시간은, 상기 실압 제어 밸브의 동작 횟수의 경감을 중시한 일탈 시간보다 짧은 것을 특징으로 하는 실압 제어 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 실압 난조 용이성 판단 수단은, (1) 상기 급기 풍량 또는 상기 배기 풍량 중 변경 중인 것, (2) 실압 제어의 개시 후, 제1 미리 정해진 시간이 경과하기까지의 사이인 것, (3) 상기 실압 설정값과 실압 계측값의 편차의 절대값이 미리 정해진 일탈 기준값을 초과하는 일탈이 발생하거나, 이 일탈이 수습되고 나서 제2 미리 정해진 시간이 경과하기까지의 사이인 것 중 적어도 하나의 조건이 성립하고 있을 때, 실압이 흐트러지기 쉬운 상황이라고 판정하는 것을 특징으로 하는 실압 제어 시스템.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 대상 방에 설치된 흄 후드(fume hood)와,
    이 흄 후드의 배기 풍량을 조절하는 국소 배기 밸브와,
    상기 흄 후드의 새시면의 면 풍속이 규정값이 되도록 상기 국소 배기 밸브를 제어하는 국소 배기 풍량 조절 수단을 더 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 상기 오프셋 풍량 설정값에 일치하도록, 상기 급기 밸브와 상기 일반 배기 밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 실압 제어 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 실압 난조 용이성 판단 수단은, 상기 (1)∼(3)의 조건과, (4) 상기 국소 배기 밸브에 의해 조절되는 국소 배기 풍량의 변경 중이거나, 상기 국소 배기 풍량이 변경되고 나서 제3 미리 정해진 시간이 경과하기까지의 사이인 것이라고 하는 4가지의 조건 중 적어도 하나가 성립하고 있을 때, 실압이 흐트러지기 쉬운 상황이라고 판정하는 것을 특징으로 하는 실압 제어 시스템.
  7. 대상 방에 설치된 급기 밸브에 의해 조절되는 급기 풍량과 상기 대상 방에 설치된 일반 배기 밸브에 의해 조절되는 배기 풍량의 차가 미리 정해진 오프셋 풍량 설정값에 일치하도록, 상기 급기 밸브의 급기 풍량과 상기 일반 배기 밸브의 배기 풍량을 결정하여, 상기 급기 밸브와 상기 일반 배기 밸브를 제어하는 풍량 제어 단계와,
    상기 대상 방과 미리 정해진 기준실의 압력차인 실압이 미리 정해진 실압 설정값에 일치하도록, 상기 급기 밸브와 상기 일반 배기 밸브 중 실압 제어 밸브로서 동작되는 쪽의 밸브를 제어하는 실압 보정 제어 단계와,
    상기 실압이 흐트러지기 쉬운 상황인지의 여부를 판정하는 실압 난조 용이성 판단 단계와,
    상기 실압이 안정 중인지의 여부를 판정하는 실압 안정성 판단 단계와,
    상기 실압의 안정성을 판정하기 위한 불감대 파라미터를 설정하는 불감대 파라미터 설정 단계를 포함하고,
    상기 불감대 파라미터 설정 단계는, 상기 실압이 흐트러지기 쉬운 상황이라고 판정된 경우, 상기 실압 제어 밸브의 동작 횟수의 경감보다 실압 제어의 응답성을 중시한 불감대 파라미터를 설정하고, 상기 실압이 흐트러지기 쉬운 상황이 아니라고 판정된 경우, 실압 제어의 응답성보다 상기 실압 제어 밸브의 동작 횟수의 경감을 중시한 불감대 파라미터를 설정하는 단계를 포함하며,
    상기 실압 보정 제어 단계는, 상기 실압이 안정 중이라고 판정된 경우, 실압 제어를 위한 풍량의 증감을 보류하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실압 제어 방법.
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