JP2012102999A

JP2012102999A - 室圧制御装置

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Publication number: JP2012102999A
Application number: JP2012012512A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Yoshida; 篤司吉田
Original assignee: SEIGYO GIKEN KK
Current assignee: SEIGYO GIKEN KK
Priority date: 2012-01-24
Filing date: 2012-01-24
Publication date: 2012-05-31
Anticipated expiration: 2025-07-14
Also published as: JP5360844B2

Abstract

【課題】１つの空調機に接続された複数の部屋の室圧の変動を簡単な制御で抑制することができる室圧制御装置を提供する。
【解決手段】給気通路を介して空調機と接続された部屋の室圧を目標値に制御するための室圧制御装置１０であって、給気通路に設けられた第１の圧力計５１によって計測された給気通路の静圧の計測値と給気通路の静圧の目標値との第１の偏差値から２次関数特性に基づいて、常に目標値に対する偏差値によって制御量を決めることにより、空調機の風量制御量を求める空調機制御部１４と、この部屋に設けられた第２の圧力計５２によって計測されたこの部屋の室圧の計測値とこの部屋の室圧の目標値との第２の偏差値から２次関数特性に基づいて、この部屋内の空気を排気するための排気ダンパ４１の開度制御量を求める排気ダンパ制御部１６とを具備する。
【選択図】図２

Description

本発明は、室圧制御装置に関し、特に、１つの空調機に接続された複数の部屋の室圧を一定に保つのに好適な室圧制御装置に関する。

医薬品製造用のクリーンルームや無菌動物飼育室などの施設では、複数の部屋の室内を清潔に保つとともに室外からの細菌などの侵入を防止する必要があるため、空調機を用いて室圧を室外の圧力よりも高くして外部とのバリアを形成している。また、このような施設では、製造ラインの変更や実験内容の変更を行う際には、部屋を密閉状態にしてホルマリン燻蒸により部屋内を消毒している。

このような施設に用いられる空調機では、ＰＩＤ制御により圧力調整用の排気ダンパを制御したり、ファジィ制御により圧力調整用の排気ダンパを制御したりすることが行われている（特許文献１参照）。

特開平５−２２４７６０号公報

しかしながら、ＰＩＤ制御により圧力調整用の排気ダンパを制御する方法では、部屋のドアの開閉時などにおいて室圧が大きく変動するという問題がある。また、ファジィ制御により圧力調整用の排気ダンパを制御する方法では、ファジィ推論演算を行う必要があり制御が複雑になるという問題がある。

本発明の目的は、１つの空調機に接続された複数の部屋の室圧の変動を簡単な制御で抑制することができる室圧制御装置を提供することにある。

本発明の室圧制御装置は、給気通路を介して空調機と接続された部屋の室圧を目標値に制御するための室圧制御装置であって、前記給気通路に設けられた第１の圧力計によって計測された前記給気通路の静圧の計測値と前記給気通路の静圧の目標値との第１の偏差値から前記第１の偏差値の二乗による２次関数特性に基づいて、常に目標値に対する偏差値によって制御量を決めることにより、前記空調機の風量制御量を求める空調機制御部と、前記部屋に設けられた第２の圧力計によって計測された前記部屋の室圧の計測値と前記部屋の室圧の目標値との第２の偏差値から前記第２の偏差値の二乗による２次関数特性に基づいて、常に目標値に対する偏差値によって制御量を決めることにより、前記部屋内の空気を排気するための排気ダンパの開度制御量を求める排気ダンパ制御部とを具備することを特徴とする。
ここで、前記第１の圧力計の出力信号に対して平均化フィルタ処理を行う第１のフィルタと、前記第２の圧力計の出力信号に対して平均化フィルタ処理を行う第２のフィルタとをさらに具備し、前記空調機制御部が、前記第１のフィルタにより平均化フィルタ処理が行われた前記給気通路の静圧の計測値と前記給気通路の静圧の目標値との第３の偏差値から前記第３の偏差値の二乗による２次関数特性に基づいて前記空調機の風量制御量を求め、前記排気ダンパ制御部が、前記第２のフィルタにより平均化フィルタ処理が行われた前記部屋の室圧の計測値と前記部屋の室圧の目標値との第４の偏差値から前記第４の偏差値の二乗による２次関数特性に基づいて前記排気ダンパの開度制御量を求めてもよい。
前記空調機制御部が、第１または第３の偏差値および時間の両方について補正不感帯を設定する補正不感帯処理を行って、前記空調機の風量制御量を求め、前記排気ダンパ制御部が、第２または第４の偏差値および時間の両方について補正不感帯を設定する補正不感帯処理を行って、前記排気ダンパの開度制御量を求めてもよい。
前記部屋から空気を排気する排気ファンと前記部屋との間の排気通路に設けられた他の圧力計によって計測された前記排気通路の静圧の計測値と前記排気通路の静圧の目標値との第５の偏差値から２次関数特性に基づいて前記排気ファンの風量制御量を求める排気ファン制御部をさらに具備してもよい。
前記他の圧力計の出力信号に対して平均化フィルタ処理を行う他のフィルタをさらに具備し、前記排気ファン制御部が、前記他のフィルタにより平均化フィルタ処理が行われた前記排気通路の静圧の計測値と前記排気通路の静圧の目標値との第６の偏差値から２次関数特性に基づいて前記排気ファンの風量制御量を求めてもよい。
前記排気ファン制御部が、第５または第６の偏差値および時間の両方について補正不感帯を設定する補正不感帯処理を行って、前記排気ファンの風量制御量を求めてもよい。
前記部屋に設けられた局所排気用のスイッチがオンにされると、前記室圧制御装置により室圧が制御された他の部屋に設けられた別の圧力計によって計測された該他の部屋の室圧の計測値と該他の部屋の室圧の目標値から所定の値を引いて変更した目標値との偏差値から２次関数特性に基づいて、前記他の部屋内の空気を排気するための他の排気ダンパの開度制御量を求める他の排気ダンパ制御部をさらに具備してもよい。

本発明の室圧制御装置は、以下に示すような効果を奏する。
（１）２次偏差制御方式を採用することにより、ＰＩＤ制御方式に比べてパラメータの簡略化が図れるので、室圧の変動を簡単な制御で抑制することができるとともに、ＰＩＤ制御方式に比べて追従性および安定性の向上も図れるので、室圧の安定な制御を行うことができる。
（２）室圧による可変風量制御および給排気の一定風量比制御に比べて安定かつフレキシブルな制御が可能であるため、ドアの開閉時、空調機の起動時、換気回数変更時、局所排気装置の動作時などにおいて常に安定した室圧（気流）を確保することができる。
（３）最適な機器の状態で制御しているため、局所排気装置などの動作時や室圧補正時以外では極力モータダンパを動作させないので、機器の寿命を飛躍的に向上させることができる。
（４）瞬停（停電）時にも気流を確保することが可能であるので、瞬停時ではシステムを止めることなく室圧の制御をすることができる。
（５）プログラマブル・ロジック・コントローラ（ＰＬＣ）など、オープンネットワークを採用することにより、既存システムからの置換性や将来システムの拡張性を向上させることができる。
（６）温度制御、湿度制御および熱源制御に応用することにより、トータル空調システムの構築が可能となる。

本発明の第１の実施例による室圧制御装置を使用したレターン方式の空調設備を説明するための図である。本発明の第１の実施例による室圧制御装置の構成を示すブロック図である。平均化フィルタ処理を説明するための図である。２次偏差制御方式において使用される２次関数特性の一例を示す図である。追従性に関する２次偏差制御方式とＰＩＤ制御方式との比較を示す図である。安定性に関する２次偏差制御方式とＰＩＤ制御方式との比較を示す図である。２次偏差制御方式において使用される２次関数特性の特徴を示す図である。２次偏差制御方式の演算ブロック図を示す図である。補正不感帯処理を説明するための図である。本発明の第２の実施例による室圧制御装置を使用したオールフレッシュ方式の空調設備を説明するための図である。本発明の第２の実施例による室圧制御装置の構成を示すブロック図である。本発明の第３の実施例による室圧制御装置を使用したレターン方式の空調設備を説明するための図である。

以下、本発明の室圧制御装置の実施例について、図面を参照して説明する。
本発明の第１の実施例による室圧制御装置１０は、図１に示すように、レターン方式（順環空調方式）の空調設備により第１および第２の部屋の室圧を＋３０Ｐａ（目標値）および＋２０Ｐａ（目標値）にそれぞれ制御する場合に使用されるものである。なお、以下では、目標値は１気圧（１０１３ｈＰａ）からの偏差値で表わす。

室圧制御装置１０は、図２に示すように、第１乃至第３のフィルタ１１〜１３と、空調機制御部１４と、定風量装置制御部１５と、第１および第２の排気ダンパ制御部１６，１７と、制御部１８とを具備する。

第１乃至第３のフィルタ１１〜１３は、第１乃至第３の圧力計５１〜５３の出力信号（計測値）に対して図３に示すような平均化フィルタ処理を行うためのものである。すなわち、第１のフィルタ１１は、図１に示す空調機２０から第１および第２の部屋までの給気通路６１に設けられた第１の圧力計５１の出力信号をフィルタ処理して平均化するためのものであり、第２および第３のフィルタ１２，１３は、第１および第２の部屋にそれぞれ設けられた第２および第３の圧力計５２，５３の出力信号をフィルタ処理して平均化するためのものである。

第１乃至第３の圧力計５１〜５３に出力信号に対して平均化フィルタ処理を行うことにより、平均化フィルタ処理を行わないで制御する通常モニタに比べて制御の安定化を図ることができる。ここでは、このような平均化フィルタ処理を行って制御することを「平均化モニタ」と称する。

なお、第１乃至第３のフィルタ１１〜１３は、制御部１８から入力されるフィルタ処理制御信号により平均化フィルタ処理を行うか否かが制御される。

空調機制御部１４は、たとえばプログラマブル・ロジック・コントローラ（以下、「ＰＬＣ」と称する。）により構成されており、第１のフィルタ１１の出力信号に基づいて空調機２０の風量制御量を算出し、算出した風量制御量に従って空調機２０の給気ファンの回転数を制御する空調機用インバータ２１（図１参照）の入力信号の周波数を変える。

定風量装置制御部１５は、たとえばＰＬＣにより構成されており、制御部１８から入力される制御信号に基づいて、給気通路６１に設けられた第１および第２の定風量装置（ＣＡＶ）３１，３２に風量信号および運転／停止指令を出力する。

第１の排気ダンパ制御部１６は、たとえばＰＬＣにより構成されており、第２のフィルタ１２の出力信号に基づいて第１の排気ダンパ４１の開度制御量を算出し、算出した開度制御量を示す第１の開度制御信号を第１の排気ダンパ４２に出力する。

第２の排気ダンパ制御部１７は、たとえばＰＬＣにより構成されており、第３のフィルタ１３の出力信号に基づいて第２の排気ダンパ４２の開度制御量を算出し、算出した開度制御量を示す第２の開度制御信号を第２の排気ダンパ４２に出力する。

ここで、空調機制御部１４、第１の排気ダンパ制御部１６および第２の排気ダンパ制御部１７は、本願発明の室圧制御装置の特徴である２次偏差制御方式により、空調機２０の風量制御量、第１の排気ダンパ４１の開度制御量および第２の排気ダンパ４２の開度制御量をそれぞれ算出する。

２次偏差制御方式は、図４に一例を示すように、計測値と目標値（設定値）との偏差値から２次関数特性（制御量＝Ｋp ×（偏差値）2）に基づいて制御量（工業値）を求めるものである。このような２次偏差制御方式は、ＰＩＤ制御方式と比べて、以下に示すような特徴を有する。

（１）追従性が良い。
２次偏差制御方式では、図５（ａ）の２次関数特性Ｂで示すように、ＰＩＤ特性Ａに比べて偏差値が大きいときには、大きい操作量で制御が決まる（ただし、最大操作量で制限される。）。また、偏差量が小さいときは小さい操作量で制御が決まるため、図５（ｂ）および（ｃ）の曲線Ａに示すようにオーバーシュートが生じることなくしかも追従性が良い。
一方、図５（ａ）にＰＩＤ特性Ａで示すＰＩＤ方式では、追従性を良くするためにＰ成分（比例成分）を小さくまたはＤ成分（微分成分）を大きくする必要があり、図５（ｂ）および（ｃ）の曲線Ａに示すようにオーバーシュートが生じる。その結果、オーバーシュートが許されない室圧制御においてＰＩＤ制御方式を採用するとＰ成分（比例成分）またはＩ成分（積分成分）を大きくする必要があり、図６（ａ）のＰＩＤ特性Ａに示すように追従性が悪くなるため、追従に時間がかかる。

（２）安定性が良い。
２次偏差制御方式では、図６（ａ）の２次関数特性Ｂで示すように、偏差値が安定域（安定ゾーン）にある場合には、偏差値に対する制御量が小さくなる。その結果、図６（ｂ）および（ｃ）の曲線Ｂに示すように制御量（補正量）の傾き特性が小さくなるため、安定した制御が可能となる。
一方、図６（ａ）にＰＩＤ特性Ａで示すＰＩＤ制御方式では、図６（ｂ）および（ｃ）の曲線Ａに示すように安定ポイントｂに到達するまでに時間がかかるため、安定性を良くするためにＰ成分（比例成分）およびＩ成分（積分成分）を大きくすると、安定時から外乱時の追従が困難になる。

（３）時間軸を必要としない。
２次偏差制御方式では、常に目標値（設定値）に対する偏差値によって制御量（補正量および操作量）を決めているため、時間軸を必要としない。
一方、ＰＩＤ制御方式では、Ｐ成分（比例成分）だけではオフセット（残留偏差）が生じてしまうため、Ｉ成分（積分成分）およびＤ成分（微分成分）といった時成分によって偏差をなくすようにしている。その結果、時成分を必要とするため、安定時から外乱時の対応が困難になる。

（４）２次偏差制御方式では、図７に示すように、１つの２次関数特性ＢにＰ成分（比例成分）、Ｉ成分（積分成分）およびＤ成分（微分成分）がすべて含まれる。

（５）パラメータの簡略化が図れる。
２次偏差制御方式では、演算ブロック図は図８に示すようになり、以下に示す演算式が求まる。なお、ＳＶは目標値（設定値）、ＰＶfnは平均化フィルタ処理後の計測値（現在値）、ＥＶnは偏差値、ＭＶaは制御量（補正量）、ＫＰはゲイン係数、ＭＶnは操作量、ＭＶn-1は前回の操作量を表わす。
ＥＶn = ＰＶfn − ＳＶ
ＭＶa = ＫＰ（ＥＶn）2
ＭＶn= ＭＶn-1 ＋ＭＶa（正動作で、偏差値が正の場合）
ＭＶn= ＭＶn-1 − ＭＶa（正動作で、偏差値が負の場合）
ＭＶn= ＭＶn-1 − ＭＶa（逆動作で、偏差値が正の場合）
ＭＶn= ＭＶn-1 ＋ＭＶa（逆動作で、偏差値が負の場合）
したがって、パラメータとして設定する項目は、ゲイン係数ＫＰおよび目標値（設定値）ＳＶの２つだけとなるため、パラメータの簡略化が図れる。
なお、図４に示した２次関数特性は、ゲイン係数ＫＰ＝１／５、ゲイン係数ＫＰ＝１およびゲイン係数ＫＰ＝３のものであり、操作量０〜１００％に対して工業値レンジが０〜４０００としたときに最大操作量が約２．５％（操作量＝１００）程度としたものである。

空調機制御部１４、第１の排気ダンパ制御部１６および第２の排気ダンパ制御部１７はまた、補正不感帯処理を行わせる不感帯処理制御信号が制御部１８から入力されると、補正不感帯処理を行って空調機２０や第１および第２の排気ダンパ４１，４２の過敏な反応（動作）を抑制する。

補正不感帯処理は、偏差値および時間の両方について補正不感帯を設定することにより行われる。すなわち、図９に示すように、偏差値が目標値に対して所定の範囲内（偏差値＋Ｐ１と偏差値−Ｐ１との間の値）であれば、空調機制御部１４、第１の排気ダンパ制御部１６および第２の排気ダンパ制御部１７は制御量（風量制御量および開度制御量）を算出しない。また、偏差値が目標値に対して所定の範囲外であっても、その期間が所定の時間Ｔ以内であれば、空調機制御部１４、第１の排気ダンパ制御部１６および第２の排気ダンパ制御部１７は制御量（風量制御量および開度制御量）を算出しない。

制御部１８は、第１乃至第３のフィルタ１１〜１３と空調機制御部１４と定風量装置制御部１５と第１および第２の排気用ダンパ１６，１７とを制御する。

次に、空調機２０が停止されている状態から起動されるときの室圧制御装置１０の動作について説明する。なお、第１および第２の排気ダンパ４１，４２の開度は５０％および６０％にそれぞれなっているとする。

空調機２０が起動されると、室圧制御装置１０の制御部１８は、空調機用インバータ２１の入力信号の周波数を所定の周波数に固定して出力するように空調機制御部１４を制御する。これにより、空調機２０から給気通路６１に一定の風量で空気が供給される。

第１および第２の定風量装置３１，３２は、給気通路６１の静圧が大きくなるとダンパを絞りに入り、逆に給気通路６１の静圧が小さくなるとダンパを開きに行くため、給気通路６１の静圧を＋４００Ｐａ（目標値）に上げていく過程において、第１および第２の定風量装置３１，３２を動作させると、第１および第２の定風量装置３１，３２の動作と空調機用インバータ２１の動作とがハンチングしてしまう恐れがある。そこで、第１および第２の定風量装置３１，３２を動作させないようにするために、制御部１８は、第１および第２の定風量装置３１，３２の制御動作を停止させる制御信号を定風量装置制御部１５に出力する。

空調機２０が起動されて２０秒が経過すると、制御部１８は、図３に示した平均化フィルタ処理を行わせるフィルタ処理制御信号を第１のフィルタ１１に出力するとともに、図９に示した補正不感帯処理を行わせる不感帯処理制御信号を空調機制御部１４に出力したのち、第１のフィルタ１１の出力信号に基づいて２次偏差制御方式により空調機２０の風量制御量を算出するように空調機制御部１４を制御する。これにより、空調機制御部１４において、風量制御量が第１のフィルタ１１により平均化フィルタ処理された第１の圧力計５１の出力信号（計測値）に基づいて２次偏差制御方式により算出されたのち、算出された風量制御量に従って空調機用インバータ２１の入力信号の周波数が変えられる。その結果、空調機２０の過敏な反応（動作）を抑えながら、給気通路６１の静圧が＋４００Ｐａ（目標値）となるように、空調機２０の風量が制御される。

その後、給気通路６１の静圧が安定域に入る（すなわち、給気通路６１の静圧が＋３９０Ｐａ〜＋４１０Ｐａの範囲に２０秒以上入る）と、制御部１８は、第１および第２の定風量装置３１，３２の制御動作を開始させる制御信号を定風量装置制御部１４に出力する。これにより、第１および第２の定風量装置３１，３２は、空気を一定の風量で第１および第２の部屋に送るように動作する。

その後、第１および第２の部屋の室圧が安定域に入らない（すなわち、第１の部屋の室圧が＋２０Ｐａ〜＋４０Ｐａの範囲に２０秒以上入らず、第２の部屋の室圧が＋１０Ｐａ〜＋３０Ｐａの範囲に２０秒以上入らない）か、３分以上経過すると、制御部１８は、平均化フィルタ処理を行わせるフィルタ処理制御信号を第２および第３のフィルタ１２，１３に出力するとともに、補正不感帯処理を行わせる不感帯処理制御信号を第１および第２の排気ダンパ制御部４１，４２に出力したのち、第２および第３のフィルタ１２，１３の出力信号に基づいて２次偏差制御方式により第１および第２の排気ダンパ４１，４２の開度制御量を算出するように第１および第２の排気ダンパ制御部１６，１７を制御する。

これにより、第１および第２の排気ダンパ制御部１６，１７において、開度制御量が第２および第３のフィルタ１２，１３により平均化フィルタ処理された第２および第３の圧力計５２，５３の出力信号（計測値）に基づいて２次偏差制御方式により算出されたのち、算出された開度制御量に従って第１および第２の排気ダンパ４１，４２の開度が変えられる。その結果、第１および第２の排気ダンパ４１，４２の過敏な反応（動作）を抑えながら、第１および第２の部屋の室圧が＋３０Ｐａ（目標値）および＋２０Ｐａ（目標値）になるように、第１および第２の排気ダンパ４１，４２の開度がそれぞれ制御される。

その後、第１および第２の部屋の室圧が安定域に入ると、制御部１８は、空調機制御部１４を対して給気通路６１の静圧を＋４００Ｐａ（目標値）に保つように空調機２０の風量を制御させるとともに、第１および第２の排気ダンパ制御部１６，１７に対して第１および第２の部屋の室圧を＋３０Ｐａ（目標値）および＋２０Ｐａ（目標値）に保つように第１および第２の排気ダンパ４１，４２の開度を制御させる。

次に、通常運転から省エネルギー運転にモード移行する場合の室圧制御装置１０の動作について説明する。
なお、モード移行時においては、第１および第２の部屋の室圧を保持したまま給気通路６１の静圧を変えていく必要があるため、平均化フィルタ処理および補正不感帯処理は行わず、かつ、制御動作速度を大きくした方がよい。そこで、室圧制御装置１０の制御部１８は、平均化フィルタ処理を行わせないフィルタ処理制御信号を第１乃至第３のフィルタ１１〜１３に出力し、補正不感帯処理を行わせない補正不感帯処理制御信号を空調機制御部１４と第１および第２の排気ダンパ制御部１６，１７とに出力するとともに、ゲイン係数Ｋpを大きくした２次関数特性を用いて２次偏差制御方式に従って風量制御量および開度制御量を算出するように空調機制御部１４と第１および第２の排気ダンパ制御部１６，１７とを制御する。

空調機２０のモードが通常運転から省エネルギー運転に移行されると、室圧制御装置１０の制御部１８は、給気通路６１の静圧の目標値を＋４００Ｐａから＋２００Ｐａに変更して、第１のフィルタ１１の出力信号に基づいて２次偏差制御方式により空調機２０の風量制御量を算出するように空調機制御部１４を制御する。これにより、算出された風量制御量に従って空調機用インバータ２１の入力信号の周波数が下げられるので、給気通路６１の静圧が変更後の目標値である＋２００Ｐａとなるように、空調機２０の風量が制御される。

また、制御部１８は、第１および第２の定風量装置３１，３２を動作させないように、第１および第２の定風量装置３１，３２の制御動作を停止させる制御信号を定風量装置制御部１５に出力する。

その後、給気通路６１の静圧が安定域に入る（すなわち、給気通路６１の静圧が＋１９０Ｐａ〜＋２１０Ｐａの範囲に２０秒以上入る）と、制御部１８は、第１および第２の定風量装置３１，３２から空気を一定の風量で第１および第２の部屋に送って省エネルギーモードとして生かすために、第１および第２の定風量装置３１，３２の制御動作を開始させる制御信号を定風量装置制御部１４に出力する。

その後、制御部１８は、第２および第３のフィルタ１２，１３の出力信号に基づいて２次偏差制御方式により第１および第２の排気ダンパ４１，４２の開度制御量を算出するように第１および第２の排気ダンパ制御部１６，１７を制御する。その結果、第１の排気ダンパ制御部１６により算出された開度制御量に従って第１の排気ダンパ４１の開度が変えられることにより、第１の部屋の室圧が＋３０Ｐａ（目標値）に保たれるとともに、第２の排気ダンパ制御部１７により算出された開度制御量に従って第２の排気ダンパ４２の開度が変えられることにより、第２の部屋の室圧が＋２０Ｐａ（目標値）に保たれる。

その後、給気通路６１の静圧が安定域に入り、第１の部屋の室圧が安定域（＋２５Ｐａ〜＋３５Ｐａ）に入りかつ第２の部屋の室圧が安定域（＋１５Ｐａ〜＋２５Ｐａ）に入っている状態が５分以上継続すると、制御部１８は、上述した通常運転から省エネルギー運転へのモード移行時の動作を終了するように、空調機制御部１４と第１および第２の排気ダンパ制御部１６，１７とを制御する。

次に、省エネルギー運転から通常運転にモード移行する場合の室圧制御装置１０の動作について説明する。

空調機２０のモードが省エネルギー運転から通常運転に移行されると、室圧制御装置１０の制御部１８は、給気通路６１の静圧の目標値を＋２００Ｐａから＋４００Ｐａに変更して、第１のフィルタ１１の出力信号に基づいて２次偏差制御方式により空調機２０の風量制御量を算出するように空調機制御部１４を制御する。これにより、算出された風量制御量に従って空調機用インバータ２１の入力信号の周波数が上げられるので、給気通路６１の静圧が変更後の目標値である＋４００Ｐａとなるように空調機２０の風量が制御される。

また、制御部１８は、上述した通常運転からエネルギー運転へのモード移行時とは逆に、第１および第２の定風量装置３１，３２から空気を一定の風量で第１および第２の部屋に送るために、第１および第２の定風量装置３１，３２の制御動作を開始させる制御信号を定風量装置制御部１５に出力する。

さらに、制御部１８は、第２および第３のフィルタ１２，１３の出力信号に基づいて２次偏差制御方式により第１および第２の排気ダンパ４１，４２の開度制御量を算出するように第１および第２の排気ダンパ制御部１６，１７を制御する。その結果、第１の排気ダンパ制御部１６により算出された開度制御量に従って第１の排気ダンパ４１の開度が変えられることにより、第１の部屋の室圧が＋３０Ｐａ（目標値）に保たれるとともに、第２の排気ダンパ制御部１７により算出された開度制御量に従って第２の排気ダンパ４２の開度が変えられることにより、第２の部屋の室圧が＋２０Ｐａ（目標値）に保たれる。

その後、給気通路６１の静圧が安定域（＋３９０Ｐａ〜＋４１０Ｐａ）に入り、第１の部屋の室圧が安定域（＋２５Ｐａ〜＋３５Ｐａ）に入りかつ第２の部屋の室圧が安定域（＋１５Ｐａ〜＋２５Ｐａ）に入っている状態が５分以上継続すると、制御部１８は、省エネルギー運転から通常運転へのモード移行時の動作を終了するように、空調機制御部１４と第１および第２の排気ダンパ制御部１６，１７とを制御する。

次に、本発明の第２の実施例による室圧制御装置１１０について、図１０および図１１を参照して説明する。
本実施例による室圧制御装置１１０は、図１０に示すように、排気ファン７０を備えたオールフレッシュ方式（全外気空調方式）の空調設備により第１および第２の部屋の室圧を＋３０Ｐａ（目標値）および＋２０Ｐａ（目標値）にそれぞれ制御する場合に使用されるものである。

室圧制御装置１１０は、図１１に示すように、第４のフィルタ８１と排気ファン制御部８２とを具備する点で、図２に示した第１の実施例による室圧制御装置１０と異なる。

第４のフィルタ８１は、第１および第２の排気ダンパ４１，４２と排気ファン７０との間の排気通路６２に設けられた第４の圧力計７２の出力信号（計測値）に対して図３に示したような平均化フィルタ処理を行うためのものである。なお、第４のフィルタ８１は、制御部１８から入力されるフィルタ処理制御信号により平均化フィルタ処理を行うか否かが制御される。

排気ファン制御部８２は、第４のフィルタ８１の出力信号に基づいて２次偏差制御方式により排気ファン７０の風量制御量を算出し、算出した風量制御量に従って排気ファン７０の回転数を制御する排気ファン用インバータ７１の入力信号の周波数を変える。なお、排気ファン制御部８２は、制御部１８から入力される不感帯処理制御信号により補正不感帯処理を行うか否かが制御される。

次に、空調機２０が停止されている状態から起動されるときの室圧制御装置１１０の動作について説明する。なお、第１および第２の排気ダンパ４１，４２の開度は５０％および６０％にそれぞれなっているとする。

空調機２０が起動されると、室圧制御装置１１０の制御部１８は、空調機用インバータ２１の入力信号の周波数を所定の周波数に固定して出力するように空調機制御部１４を制御するとともに、排気ファン用インバータ７１の入力信号の周波数を所定の周波数に固定して出力するように排気ファン制御部８２を制御する。これにより、空調機２０から給気通路６１に一定の風量で空気が供給されるとともに、排気ファン７０により排気通路６２から一定の風量で空気が排出される。

このとき、第１および第２の定風量装置３１，３２を動作させないようにするために、制御部１８は、第１および第２の定風量装置３１，３２の制御動作を停止させる制御信号を定風量装置制御部１５に出力する。

空調機２０が起動されて２０秒が経過すると、制御部１８は、図３に示した平均化フィルタ処理を行わせるフィルタ処理制御信号を第１および第４のフィルタ１１，８１に出力するとともに、図９に示した補正不感帯処理を行わせる不感帯処理制御信号を空調機制御部１４および排気ファン制御部８２に出力したのち、第１および第４のフィルタ１１，８１の出力信号に基づいて２次偏差制御方式により空調機２０および排気ファン７０の風量制御量を算出するように空調機制御部１４および排気ファン制御部８２を制御する。

これにより、空調機制御部１４において、風量制御量が第１のフィルタ１１により平均化フィルタ処理された第１の圧力計５１の出力信号（計測値）に基づいて２次偏差制御方式により算出され、算出された風量制御量に従って空調機用インバータ２１の入力信号の周波数が変えられる。その結果、空調機２０の過敏な反応（動作）を抑えながら、給気通路６１の静圧が＋４００Ｐａ（目標値）となるように、空調機２０の風量が制御される。また、排気ファン制御部８２において、風量制御量が第４のフィルタ８１により平均化フィルタ処理された第４の圧力計７２の出力信号（計測値）に基づいて２次偏差制御方式により算出され、算出された風量制御量に従って排気ファン用インバータ７１の入力信号の周波数が変えられる。その結果、排気ファン７０の過敏な反応（動作）を抑えながら、排気通路６２の静圧が＋４００Ｐａ（目標値）となるように、排気ファン７０の風量が制御される。

その後、給気通路６１の静圧が安定域に入る（すなわち、給気通路６１の静圧が＋３９０Ｐａ〜＋４１０Ｐａの範囲に２０秒以上入る）と、制御部１８は、第１および第２の定風量装置３１，３２の制御動作を開始させる制御信号を定風量装置制御部１４に出力する。その結果、第１および第２の定風量装置３１，３２は、空気を一定の風量で第１および第２の部屋に送るように動作する。

また、排気通路６２の静圧が安定域に入った（すなわち、排気通路６２の静圧が＋３９０Ｐａ〜＋４１０Ｐａの範囲に２０秒以上入る）のち、第１および第２の部屋の室圧が安定域に入らない（すなわち、第１の部屋の室圧が＋２０Ｐａ〜＋４０Ｐａの範囲に２０秒以上入らず、第２の部屋の室圧が＋１０Ｐａ〜＋３０Ｐａの範囲に２０秒以上入らない）か、３分以上経過すると、制御部１８は、平均化フィルタ処理を行わせるフィルタ処理制御信号を第２および第３のフィルタ１２，１３に出力するとともに、補正不感帯処理を行わせる不感帯処理制御信号を第１および第２の排気ダンパ制御部４１，４２に出力したのち、第２および第３のフィルタ１２，１３の出力信号に基づいて２次偏差制御方式により第１および第２の排気ダンパ４１，４２の開度制御量を算出するように第１および第２の排気ダンパ制御部１６，１７を制御する。

これにより、第１の排気ダンパ制御部１６において、開度制御量が第２のフィルタ１２により平均化フィルタ処理された第２の圧力計５２の出力信号（計測値）に基づいて２次偏差制御方式により算出され、算出された開度制御量が第１の排気ダンパ４１に出力される。その結果、第１の排気ダンパ４１の過敏な反応（動作）を抑えながら、第１の部屋の室圧を＋３０Ｐａ（目標値）に保つように、第１の排気ダンパ４１の開度が変えられる。同様に、第２の排気ダンパ制御部１７において、開度制御量が第３のフィルタ１３により平均化フィルタ処理された第３の圧力計５３の出力信号（計測値）に基づいて２次偏差制御方式により算出され、算出された開度制御量が第２の排気ダンパ４３に出力される。その結果、第２の排気ダンパ４２の過敏な反応（動作）を抑えながら、第２の部屋の室圧を＋２０Ｐａ（目標値）に保つように、第２の排気ダンパ４２の開度が変えられる。

その後、第１および第２の部屋の室圧が安定域に入ると、制御部１８は、空調機制御部１４に対して給気通路６１の静圧を＋４００Ｐａ（目標値）に保つように空調機２０の風量を制御させ、第１および第２の排気ダンパ制御部１６，１７に対して第１および第２の部屋の室圧を＋３０Ｐａ（目標値）および＋２０Ｐａ（目標値）に保つように第１および第２の排気ダンパ４１，４２の開度を制御させるとともに、排気ファン制御部８２に対して排気通路６２の静圧を＋４００Ｐａ（目標値）に保つように排気ファン７０の風量を制御させる。

次に、通常運転から省エネルギー運転にモード移行する場合の室圧制御装置１１０の動作について説明する。
なお、モード移行時には、制御部１８は、平均化フィルタ処理を行わせないフィルタ処理制御信号を第１乃至第４のフィルタ１１〜１３，８１に出力し、補正不感帯処理を行わせない補正不感帯処理制御信号を空調機制御部１４と第１および第２の排気ダンパ制御部１６，１７と排気ファン制御部８２に出力するとともに、ゲイン係数Ｋpを大きくした２次関数特性を用いて２次偏差制御方式に従って風量制御量および開度制御量を算出するように空調機制御部１４と第１および第２の排気ダンパ制御部１６，１７と排気ファン制御部８２とを制御する。

空調機２０および排気ファン７０のモードが通常運転から省エネルギー運転に移行されると、制御部１８は、給気通路６１の静圧の目標値を＋４００Ｐａから＋２００Ｐａに変更して、第１のフィルタ１１の出力信号に基づいて２次偏差制御方式により空調機２０の風量制御量を算出するように空調機制御部１４を制御する。これにより、算出された風量制御量に従って空調機用インバータ２１の入力信号の周波数が下げられるので、給気通路６１の静圧が＋２００Ｐａ（変更後の目標値）となるように、空調機２０の風量が制御される。また、制御部１８は、排気通路６２の静圧の目標値を＋３８０Ｐａから＋１８０Ｐａに変更して、第４のフィルタ８１の出力信号に基づいて２次偏差制御方式により排気ファン７０の風量制御量を算出するように排気ファン制御部８２を制御する。これにより、算出された風量制御量に従って排気ファン用インバータ７１の入力信号の周波数が下げられるので、排気通路６２の静圧が＋１８０Ｐａ（変更後の目標値）となるように、排気ファン７０の風量が制御される。

このとき、制御部１８は、第１および第２の定風量装置３１，３２を動作させないように、第１および第２の定風量装置３１，３２の制御動作を停止させる制御信号を定風量装置制御部１５に出力する。

その後、給気通路６１の静圧が安定域に入り、排気通路６２の静圧が安定域に入り（すなわち、排気通路６２の静圧が＋１７０Ｐａ〜＋１９０Ｐａの範囲に入り）、第１の部屋の室圧が安定域（＋２５Ｐａ〜＋３５Ｐａ）に入りかつ第２の部屋の室圧が安定域（＋１５Ｐａ〜＋２５Ｐａ）に入っている状態が５分以上継続すると、制御部１８は、上述した通常運転から省エネルギー運転へのモード移行時の動作を終了するように、空調機制御部１４と第１および第２の排気ダンパ制御部１６，１７と排気ファン制御部８２とを制御する。

次に、省エネルギー運転から通常運転にモード移行する場合の室圧制御装置１１０の動作について説明する。

空調機２０および排気ファン７０のモードが省エネルギー運転から通常運転に移行されると、制御部１８は、給気通路６１の静圧の目標値を＋２００Ｐａから＋４００Ｐａに変更して、第１のフィルタ１１の出力信号に基づいて２次偏差制御方式により空調機２０の風量制御量を算出するように空調機制御部１４を制御する。これにより、算出された風量制御量に従って空調機用インバータ２１の入力信号の周波数が上げられるので、給気通路６１の静圧が＋４００Ｐａ（変更後の目標値）となるように空調機２０の風量が制御される。また、制御部１８は、排気通路６２の静圧の目標値を＋１８０Ｐａから＋３８０Ｐａに変更して、第４のフィルタ８１の出力信号に基づいて２次偏差制御方式により排気ファン７０の風量制御量を算出するように排気ファン制御部８２を制御する。これにより、算出された風量制御量に従って排気ファン用インバータ７１の入力信号の周波数が上げられるので、排気通路６２の静圧が＋３８０Ｐａ（変更後の目標値）となるように排気ファン７０の風量が制御される。

このとき、制御部１８は、上述した通常運転からエネルギー運転へのモード移行時とは逆に、第１および第２の定風量装置３１，３２から空気を一定の風量で第１および第２の部屋に送るために、第１および第２の定風量装置３１，３２の制御動作を開始させる制御信号を定風量装置制御部１５に出力する。

また、制御部１８は、第２および第３のフィルタ１２，１３の出力信号に基づいて２次偏差制御方式により第１および第２の排気ダンパ４１，４２の開度制御量を算出するように第１および第２の排気ダンパ制御部１６，１７を制御する。その結果、第１の排気ダンパ制御部１６により算出された開度制御量に従って第１の排気ダンパ４１の開度が変えられることにより、第１の部屋の室圧が＋３０Ｐａ（目標値）に保たれるとともに、第２の排気ダンパ制御部１７により算出された開度制御量に従って第２の排気ダンパ４２の開度が変えられることにより、第２の部屋の室圧が＋２０Ｐａ（目標値）に保たれる。

その後、給気通路６１の静圧が安定域（＋３９０Ｐａ〜＋４１０Ｐａ）に入り、排気通路６２の静圧が安定域（＋３７０Ｐａ〜＋３９０Ｐａ）に入り、第１の部屋の室圧が安定域（＋２５Ｐａ〜＋３５Ｐａ）に入りかつ第２の部屋の室圧が安定域（＋１５Ｐａ〜＋２５Ｐａ）に入っている状態が５分以上継続すると、制御部１８は、省エネルギー運転から通常運転へのモード移行時の動作を終了するように、空調機制御部１４と第１および第２の排気ダンパ制御部１６，１７と排気ファン制御部８２とを制御する。

次に、本発明の第３の実施例による室圧制御装置２１０について、図１２を参照して説明する。
本実施例による室圧制御装置２１０は、図１２に示すように、図１に示したレターン方式の空調設備において、第１の部屋に設けられた局所排気用のスイッチ９３がオンにされて局所排気装置９０により第１の部屋の排気が行われるときに、第１および第２の部屋の室圧の差を１０Ｐａ（３０Ｐａ−２０Ｐａ）に保つように制御する場合に使用されるものである。

本実施例による室圧制御装置２１０は、スイッチ９３の出力信号が制御部１８に入力されている点で、図２に示した第１の実施例による室圧制御装置１０と異なる。

第１の部屋に設けられた局所排気用のスイッチ９３がオンにされると、局所排気装置９０の排気ファン９１が動作を開始するとともに局排用ダンパ９２が全開にされるため、第１の部屋の室圧が下降する。そこで、制御部１８は、追従性を上げるために、平均化フィルタ処理を行わせないフィルタ処理制御信号を第１乃至第４のフィルタ１１〜１３，８１に出力するとともに、補正不感帯処理を行わない補正不感帯処理制御信号を空調機制御部１４と第１および第２の排気ダンパ制御部１６，１７と排気ファン制御部８２に出力したのち、第２のフィルタ１２の出力信号に基づいて２次偏差制御方式により第１の排気ダンパ４１の開度制御量を出力する。また、制御部１８は、スイッチ９３の出力信号に従って、第２の部屋の室圧の目標値を＋２０Ｐａから、第１の部屋の室圧と第２の部屋の室圧との差が１０Ｐａとなる値を引いて求めた新たな目標値に変更して、第２のフィルタ１２の出力信号に基づいて２次偏差制御方式により第２の排気ダンパ４２の開度制御量を算出するように第２の排気ダンパ制御部１７を制御する。

その後、６０秒が経過すると、制御部１８は、第２の部屋の室圧の目標値を新たな目標値から変更前の＋２０Ｐａに戻して、第３のフィルタ１３の出力信号に基づいて２次偏差制御方式により第２の排気ダンパ４２の開度制御量を算出するように第２の排気ダンパ制御部１７を制御する。

その後、スイッチ９３がオフにされると、局所排気装置９０の排気ファン９１が動作を停止するとともに局排用ダンパ９２が閉じるため、第１の部屋の室圧が上昇する。そこで、制御部１８は、スイッチ９３の出力信号に従って、第１のダンパ４１の開度を開くように第１の排気ダンパ制御部１６を制御するとともに、第２の部屋の室圧の目標値を＋２０Ｐａから、第１の部屋の室圧と第２の部屋の室圧との差が１０Ｐａとなる値を引いて求めた新たな目標値に変更して、第２のフィルタ１２の出力信号に基づいて２次偏差制御方式により第２の排気ダンパ４２の開度制御量を算出するように第２の排気ダンパ制御部１７を制御する。

なお、以上説明した局所排気装置の動作時の制御方法は、図１０に示したオールフレッシュ方式の空調設備においても適用することができる。

以上においては、２つの部屋（第１および第２の部屋）の室圧を目標値（設定値）にそれぞれ保つ場合について説明したが、本発明による室圧制御装置は、３つ以上の部屋の室圧を目標値（設定値）にそれぞれ保つ場合にも適用することができる。

１０，１１０，２１０室圧制御装置
１１〜１３第１乃至第３のフィルタ
１４空調機制御部
１５定風量装置制御部
１６，１７第１および第２の排気ダンパ制御部
１８制御部
２０空調機
２１空調機用インバータ
３１，３２第１および第２の定風量装置
４１，４２第１および第２の排気ダンパ
５１〜５３第１乃至第３の圧力計
６１給気通路
６２排気通路
７０排気ファン
７１排気ファン用インバータ
７２第４の圧力計
８１第４のフィルタ
８２排気ファン制御部
９０局所排気装置
９１排気ファン
９２局排用ダンパ
９３スイッチ

Claims

給気通路を介して空調機と接続された部屋の室圧を目標値に制御するための室圧制御装置であって、
前記給気通路に設けられた第１の圧力計によって計測された前記給気通路の静圧の計測値と前記給気通路の静圧の目標値との第１の偏差値から、前記第１の偏差値の二乗による２次関数特性に基づいて、常に目標値に対する偏差値によって制御量を決めることにより、前記空調機の風量制御量を求める空調機制御部と、
前記部屋に設けられた第２の圧力計によって計測された前記部屋の室圧の計測値と前記部屋の室圧の目標値との第２の偏差値から、前記第２の偏差値の二乗による２次関数特性に基づいて、常に目標値に対する偏差値によって制御量を決めることにより、前記部屋内の空気を排気するための排気ダンパの開度制御量を求める排気ダンパ制御部と、
を具備することを特徴とする、室圧制御装置。
前記第１の圧力計の出力信号に対して平均化フィルタ処理を行う第１のフィルタと、
前記第２の圧力計の出力信号に対して平均化フィルタ処理を行う第２のフィルタと、
をさらに具備し、
前記空調機制御部が、前記第１のフィルタにより平均化フィルタ処理が行われた前記給気通路の静圧の計測値と前記給気通路の静圧の目標値との第３の偏差値から前記第３の偏差値の二乗による２次関数特性に基づいて前記空調機の風量制御量を求め、
前記排気ダンパ制御部が、前記第２のフィルタにより平均化フィルタ処理が行われた前記部屋の室圧の計測値と前記部屋の室圧の目標値との第４の偏差値から前記第４の偏差値の二乗による２次関数特性に基づいて前記排気ダンパの開度制御量を求める、
ことを特徴とする、請求項１記載の室圧制御装置。
前記空調機制御部が、第１または第３の偏差値および時間の両方について補正不感帯を設定する補正不感帯処理を行って、前記空調機の風量制御量を求め、
前記排気ダンパ制御部が、第２または第４の偏差値および時間の両方について補正不感帯を設定する補正不感帯処理を行って、前記排気ダンパの開度制御量を求める、
ことを特徴とする、請求項１または２記載の室圧制御装置。
前記部屋から空気を排気する排気ファンと前記部屋との間の排気通路に設けられた他の圧力計によって計測された前記排気通路の静圧の計測値と前記排気通路の静圧の目標値との第５の偏差値から２次関数特性に基づいて前記排気ファンの風量制御量を求める排気ファン制御部をさらに具備することを特徴とする、請求項１乃至３いずれかに記載の室圧制御装置。
前記他の圧力計の出力信号に対して平均化フィルタ処理を行う他のフィルタをさらに具備し、
前記排気ファン制御部が、前記他のフィルタにより平均化フィルタ処理が行われた前記排気通路の静圧の計測値と前記排気通路の静圧の目標値との第６の偏差値から２次関数特性に基づいて前記排気ファンの風量制御量を求める、
ことを特徴とする、請求項４記載の室圧制御装置。
前記排気ファン制御部が、第５または第６の偏差値および時間の両方について補正不感帯を設定する補正不感帯処理を行って、前記排気ファンの風量制御量を求めることを特徴とする、請求項４または５記載の室圧制御装置。
前記部屋に設けられた局所排気用のスイッチがオンにされると、前記室圧制御装置により室圧が制御された他の部屋に設けられた別の圧力計によって計測された該他の部屋の室圧の計測値と該他の部屋の室圧の目標値から所定の値を引いて変更した目標値との偏差値から２次関数特性に基づいて、前記他の部屋内の空気を排気するための他の排気ダンパの開度制御量を求める他の排気ダンパ制御部をさらに具備することを特徴とする、請求項１乃至６いずれかに記載の室圧制御装置。