JP5118425B2 - 室圧制御装置および室圧制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えばクリーンルーム施設や実験施設等において、室内清浄度の維持や汚染室内空気の漏出防止等を可能とするための室圧制御装置および室圧制御方法に関するものである。

従来、薬品の製造施設や半導体電子部品の製造施設において複数の部屋の室圧を制御するための室圧制御装置は、部屋の扉が開いたときに、扉両側の室圧を制御するコントローラの制御動作を一旦停止し、扉が閉まったときに、室圧を制御するコントローラの制御動作を再開するようにしていた（例えば特許文献１参照）。

また、特許文献２に開示された室圧制御装置では、部屋の扉が開いたときに、扉両側の室圧を制御するコントローラのＰＩＤ制御の計測値入力を設定値あるいはその他の固定値に切り替えるなどの方法で偏差のない模擬信号を作り、コントローラの制御動作を継続しながら、室圧を制御するダンパの位置を保持する。そして、扉が閉まったときに、室圧を制御するコントローラのＰＩＤ制御の入力を通常状態に戻すようにしていた。

また、特許文献３に開示された室圧制御装置では、扉の開放動作の開始と同時に、扉両側の室圧を制御するダンパの位置を保持し、ダンパの保持後に扉が開くように設定し、扉の閉鎖動作時には、扉が閉まった後に、室圧を制御するダンパの制御動作を再開するようにしていた。

また、特許文献４に開示された室圧制御装置では、部屋の扉が開いたときに、扉両側の各室の給気と排気のうち少なくとも一方を室圧制御から風量制御に切り替えて、扉開口部に一定風速の風量を通過させ、扉が閉まったときに、扉両側各室の給排気制御を室圧制御に戻すようにしていた。

特開昭６３−２４７５４２号公報 特開２００２−１８１３６１号公報 特開２００４−２３２９７６号公報 特開２００６−２９２２８０号公報

従来は、扉の開閉による室圧の均一化が各部屋の室圧制御の基準となる通路の室圧を急激に変化させるため、この通路の室圧の急激な変化が、他の部屋の室圧制御の外乱となり、各部屋の室圧制御がハンチング状態に陥ってしまうという問題点があった。また、室圧制御がハンチング状態になっているときに扉を開くと、例えばクリーンルームから通路への一定方向の空気流動を保障することができなくなり、クロスコンタミネーション（交差汚染）が生じる恐れがあった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、対象室の扉が開いたときに、通路等の基準室とそれを基準にする他の部屋の室圧に対する影響を最小限に抑えることができる室圧制御装置および室圧制御方法を提供することを目的とする。

本発明は、基準室と他の複数の部屋とを有する施設において各部屋の室圧を制御する室圧制御装置において、部屋毎に設けられた排気ダクト及び給気ダクトのうち少なくとも一方に設置された室圧調整用ダンパと、各部屋の扉毎に設置され、扉の開閉を検出する扉センサと、基準室と他の部屋との間の扉を開く操作が開始されたことを示す扉開信号が前記扉センサから出力されていないときは、前記他の部屋の室圧調整用ダンパを制御して、前記基準室との差圧が一定値になるように前記他の部屋の室圧を制御し、前記基準室と前記他の部屋に属する対象室との間の扉を開く操作が開始されたことを示す扉開信号が、この扉に設置された扉センサから出力されたときに、前記対象室の室圧調整用ダンパを制御して、前記対象室の室圧を扉開時の所定値に減圧又は増圧する対象室圧制御手段と、前記対象室の室圧が前記扉開時の所定値に達した後に、前記基準室と対象室との間の扉を駆動して開く扉駆動手段と、前記基準室と他の部屋との間の扉を開く操作が開始されたことを示す扉開信号が出力されていないときは、前記基準室の室圧調整用ダンパを制御して、前記基準室の室圧が基準室圧になるように制御し、前記対象室の室圧が前記扉開時の所定値に達してから前記基準室と対象室との間の扉が全開するまでの間は、この扉の開度に応じて前記基準室の室圧調整用ダンパの風量を増量又は減量させる基準室圧制御手段とを備え、前記扉開時の所定値は、前記対象室と基準室との間に一定風速の通過風量を維持できる差圧が生じるように設定された前記対象室の室圧であり、前記対象室圧制御手段は、前記対象室の室圧が前記扉開時の所定値に達してから前記基準室と対象室との間の扉が全開するまでの間、この扉の開度に応じて前記対象室の室圧調整用ダンパの風量を減量又は増量させることを特徴とするものである。

また、本発明の室圧制御装置の１構成例において、前記対象室圧制御手段は、前記基準室と対象室との間の扉が閉まったことを示す扉閉完了信号が、この扉に設置された扉センサから出力されたときに、前記対象室の室圧調整用ダンパを制御して、前記対象室の室圧を扉閉時の所定値に戻すものである。

また、本発明は、基準室と他の複数の部屋とを有する施設において各部屋の室圧を制御する室圧制御方法において、基準室と他の部屋との間の扉を開く操作が開始されたことを示す扉開信号が、各部屋の扉毎に設置された扉センサから出力されていないときに、前記基準室の室圧調整用ダンパを制御して、前記基準室の室圧が基準室圧になるように制御するステップと、前記基準室と他の部屋との間の扉を開く操作が開始されたことを示す扉開信号が出力されていないときに、前記他の部屋の室圧調整用ダンパを制御して、前記基準室との差圧が一定値になるように前記他の部屋の室圧を制御するステップと、前記基準室と前記他の部屋に属する対象室との間の扉を開く操作が開始されたことを示す扉開信号が、この扉に設置された扉センサから出力されたときに、前記対象室の室圧調整用ダンパを制御して、前記対象室の室圧を扉開時の所定値に減圧又は増圧する対象室圧制御ステップと、前記対象室の室圧が前記扉開時の所定値に達した後に、前記基準室と対象室との間の扉を駆動して開く扉開放ステップと、前記対象室の室圧が前記扉開時の所定値に達してから前記基準室と対象室との間の扉が全開するまでの間、この扉の開度に応じて前記基準室の室圧調整用ダンパの風量を増量又は減量させるステップと、前記対象室の室圧が前記扉開時の所定値に達してから前記基準室と対象室との間の扉が全開するまでの間、この扉の開度に応じて前記対象室の室圧調整用ダンパの風量を減量又は増量させるステップとを備え、前記扉開時の所定値は、前記対象室と基準室との間に一定風速の通過風量を維持できる差圧が生じるように設定された前記対象室の室圧であることを特徴とするものである。

本発明によれば、基準室と対象室との間の扉を開く操作が開始されたことを示す扉開信号が、この扉に設置された扉センサから出力されたときに、対象室の室圧調整用ダンパを制御して、対象室の室圧を扉開時の所定値に減圧又は増圧することにより、基準室とそれを基準にする他の部屋の室圧に対する影響を最小限に抑えることができ、各室圧調整用ダンパの安定性を向上させることができる。これにより、本発明では、扉を開閉しない他の部屋の室圧制御に外乱を与えることがなく、他の扉の開閉による制御のハンチングもなくなるので、他の扉の開閉があった場合でも安定した室圧制御を行うことが可能となる。

また、本発明では、対象室の室圧が扉開時の所定値に達した後に、基準室と対象室との間の扉を駆動して開く扉駆動手段を設けることにより、基準室と他の部屋の室圧に対する影響をより確実に抑えることができる。

また、本発明では、対象室の減圧又は増圧を開始すると同時に、基準室と対象室との間の扉を一部開いて停止させ、基準室の室圧調整用ダンパを制御して、基準室の基準室圧を維持し、対象室の室圧が扉開時の所定値に達した時点で、扉の開放を再開することにより、基準室とそれを基準にする他の部屋の室圧に対する影響をできるだけ抑えつつ、扉を開く時間を短縮することができる。本発明によれば、対象室の室圧調整用ダンパの応答能力が追いつかない場合でも、基準室の室圧調整用ダンパを利用することで、基準室の室圧を維持しつつ、対象室の室圧を短時間で扉開時の所定値に変更することができる。

まず、本発明の原理について説明する。図１に示したように、複数の部屋がある施設において、図示しない給気ダンパ又は排気ダンパの風量制御により各部屋の室内静圧（以下、室圧と略する）が一定に制御されているものとする。図１において、Ｒ−１〜Ｒ−８はクリーンルーム、ＭＲは給気ファンや排気ファン等の機械が設置されている機械室、ＡＲは機械室ＭＲやクリーンルームＲ−１〜Ｒ−８に入るための前室、ＨＷは通路、１−１〜１−８はクリーンルームＲ−１〜Ｒ−８の扉、１−９は前室ＡＲから通路ＨＷへ入るための扉、１−１０は機械室ＭＲの扉、１−１１は施設外から前室ＡＲへ入るための扉、２−１〜２−８はクリーンルームＲ−１〜Ｒ−８と通路ＨＷとの差圧を測定する差圧センサ、２−９は前室ＡＲと通路ＨＷとの差圧を測定する差圧センサである。

クリーンルームＲ−１〜Ｒ−８は、基準室である通路ＨＷとの差圧が＋１０［Ｐａ］になるように室圧が制御されている。図１の例では、通路ＨＷの基準室圧が１０［Ｐａ］なので、クリーンルームＲ−１〜Ｒ−８の室圧は２０［Ｐａ］である。

ここで、図２に示すようにクリーンルームＲ−３の扉１−３が開いた場合を考える。図２の例は、各部屋の差圧を変更しない従来の場合を示している。通路ＨＷの体積Ｖ_HWを５７６［ｍ³］、設計室圧ＳＰ_HWを１０［Ｐａ］、クリーンルームＲ−３の体積Ｖ_R-3を１９２［ｍ³］、設計室圧ＳＰ_R-3を２０［Ｐａ］とすると、質量保存法則により、扉１−３の開放後の通路ＨＷとクリーンルームＲ−３の空気密度ρは次式のようになる。

式（１）において、ρ_HWは扉開放前の通路ＨＷの空気密度、ρ_R-3は扉開放前のクリーンルームＲ−３の空気密度である。
そして、扉１−３の開放後の通路ＨＷとクリーンルームＲ−３の室圧ＳＰは、以下のようになる。

式（２）より、通路ＨＷとクリーンルームＲ−３の室圧ＳＰは１２．５［Ｐａ］となるので、他のクリーンルームＲ−１，Ｒ−２，Ｒ−４〜Ｒ−８の室圧は２２．５［Ｐａ］となる。このように、扉１−３の開放が通路ＨＷの室圧に影響を与え、通路ＨＷの室圧変化が他のクリーンルームＲ−１，Ｒ−２，Ｒ−４〜Ｒ−８の室圧に影響を与えることになる。扉開放後の通路ＨＷの室圧は自身の体積比と比例するため、通路ＨＷの体積が大きければ大きいほど、通路ＨＷの室圧変化は小さく、他のクリーンルームの室圧に対する影響は小さくなる。

純粋の圧力制御が使われる場合、１つの部屋の室圧が変動すれば、排気ダクトや通路ＨＷの室圧を通して、他の部屋の室圧に影響し、他の部屋の室圧制御に外乱を与える。したがって、各部屋の扉が順番に開くと、各部屋の室圧制御は頻繁に外乱を受けることになり、各部屋の室内が頻繁に変動するハンチング状態に陥ってしまう。特に、各部屋の室圧の基準となる通路ＨＷの室圧変化は、各部屋の室圧を変化させる。このように、通路ＨＷの室圧を変化させないことは、室圧制御にとって重要なポイントである。

また、扉が閉まった状態と扉が開いた状態という異なる状態に対して、メインダクトの所要静圧は大きく変わる。定静圧でファン制御をすると、余圧はすべて給気ダンパや排気ダンパに掛けられ、室圧制御が不安定に導かれ、ファンの動力も無駄に使われる。

以上のような点に鑑み、本発明では、対象室を減圧又は増圧してから扉を開くことにより、通路ＨＷの静圧を安定させるようにした。対象室を減圧又は増圧してから扉を開くことは通路の静圧を安定させる重要なポイントである。

［第１の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図３は本発明の第１の実施の形態に係る室圧制御装置の構成を示すブロック図である。ここでは、室圧制御の直接の対象となるクリーンルームＲ−３（対象室）と通路ＨＷ（基準室）についての構成のみを記載している。

図３において、１−３はクリーンルームＲ−３の扉、２−３はクリーンルームＲ−３と通路ＨＷとの差圧を測定する差圧センサ、３−３は扉１−３の開閉及び扉１−３を開閉しようとする操作を検出する扉センサ、４−３は扉１−３の開閉を制御する扉駆動機構、５−３はクリーンルームＲ−３の給気ダクト、５−９は通路ＨＷの給気ダクト、６−３はクリーンルームＲ−３の排気ダクト、６−９は通路ＨＷの排気ダクト、７−３はクリーンルームＲ−３の給気ダンパ、７−９は通路ＨＷの給気ダンパ、８−３はクリーンルームＲ−３の排気ダンパ、８−９は通路ＨＷの排気ダンパ、９−３はクリーンルームＲ−３への給気の風速センサ、９−９は通路ＨＷへの給気の風速センサ、１０はコントローラである。
コントローラ１０は、対象室圧制御手段と基準室圧制御手段とを構成し、またコントローラ１０と扉駆動機構４−３とは、扉駆動手段を構成している。

給気ＳＡは、機械室ＭＲの図示しない給気ファンから送り出され、給気ダンパ７−３，７−９を経由して給気ダクト５−３，５−９からクリーンルームＲ−３と通路ＨＷに送り出される。また、クリーンルームＲ−３と通路ＨＷの排気ＲＡは、機械室ＭＲの図示しない排気ファンによって、排気ダクト６−３，６−９から排気ダンパ８−３，８−９を経由して吸い出される。

コントローラ１０は、給気ダンパ７−９と排気ダンパ８−９の開度（通過風量）を制御することにより、通路ＨＷの室圧を制御する。また、コントローラ１０は、差圧センサ２−３の検出結果に応じて給気ダンパ７−３と排気ダンパ８−３の開度を制御することにより、通路ＨＷとの差圧が一定値（例えば＋１０［Ｐａ］）になるようにクリーンルームＲ−３の室圧を制御する。

なお、給気が定風量制御の場合は、給気ダンパ７−３，７−９、風速センサ９−３，９−３及びコントローラ１０の給気制御に関わる構成については、定風量制御装置ＣＡＶで置き換えることができる。

以上のような状態において、クリーンルームＲ−３の扉１−３が開く場合の室圧制御装置の動作について説明する。
扉１−３が開いたとき、その扉開口部における風速ｖは次式のようになる。

式（３）において、αは流量係数（α＝０．６〜０．７）、ρは空気密度［ｋｇ／ｍ³］、ΔＰは差圧［Ｐａ］である。式（３）より、扉１−３が開かれるときに、扉開口部に一定風速ｖ（例えば０．３［ｍ／ｓ］）の通過風量を維持できる所要差圧ΔＰは０．１３［Ｐａ］となる。つまり、扉１−３が開く場合には、クリーンルームＲ−３の室圧を１０．１３［Ｐａ］にすればよいことになる。

図４は本実施の形態の室圧制御装置の動作を示すフローチャート、図５は室圧制御装置の動作を示す特性図であり、図５（Ａ）は扉１−３の開度を示す図、図５（Ｂ）は給気ダンパ、排気ダンパの開度を示す図、図５（Ｃ）はクリーンルームＲ−３の室圧を示す図である。図５（Ｂ）において、ＯＳＡ_R-3はクリーンルームＲ−３の給気ダンパ７−３の開度、ＯＲＡ_R-3はクリーンルームＲ−３の排気ダンパ８−３の開度、ＯＲＡ_HWは通路ＨＷの排気ダンパ８−９の開度である。

コントローラ１０は、扉１−３を開く操作が開始されたことを示す扉開信号を扉センサ３−３から受信したとき（図４ステップＳ１においてＹＥＳ）、クリーンルームＲ−３の室圧設定値を２０［Ｐａ］から扉開時の所定値１０．１３［Ｐａ］に変更し、クリーンルームＲ−３の排気ダンパ８−３の開度を所定の開度変更速度で制御し、クリーンルームＲ−３の室圧を２０［Ｐａ］から１０．１３［Ｐａ］に減圧する（ステップＳ２）。図５（Ａ）〜図５（Ｃ）の例では、時刻ｔ１において扉開信号を受信し、図５（Ｂ）のように排気ダンパ８−３を制御することにより、図５（Ｃ）に示すようにクリーンルームＲ−３の室圧が低下する。

扉センサ３−３は、扉１−３を開くための操作ボタン等が操作されたときに扉開信号を出力してもよいし、扉１−３を開こうとする力を検出して扉開信号を出力してもよい。
次に、コントローラ１０は、クリーンルームＲ−３の室圧が１０．１３［Ｐａ］まで減圧された時点（図５（Ａ）〜図５（Ｃ）の時刻ｔ２）、あるいは排気ダンパ８−３の開度の波動が所定範囲内で、かつクリーンルームＲ−３の室圧が所定の１０．１３［Ｐａ］に近付いた値１０．５［Ｐａ］（ここでは通路ＨＷの室圧制御の許容誤差が±０．５［Ｐａ］と仮定）まで減圧された時点で、扉駆動機構４−３を制御し、扉１−３を開く（ステップＳ３）。

次に、扉１−３を閉じるための操作ボタン等が操作され、扉駆動機構４−３が扉１−３を閉めたときの動作を説明する。
コントローラ１０は、扉１−３が閉まったことを示す扉閉完了信号を扉センサ３−３から受信したとき（ステップＳ４においてＹＥＳ）、クリーンルームＲ−３の室圧設定値を１０．１３［Ｐａ］から扉閉時の所定値２０［Ｐａ］に戻し、クリーンルームＲ−３の排気ダンパ８−３の開度を所定の開度変更速度で制御し、クリーンルームＲ−３の室圧を１０．１３［Ｐａ］から２０［Ｐａ］に増圧する（ステップＳ５）。

クリーンルームＲ−３の扉１−３が開いた場合の室圧変動を図６に示す。本実施の形態では、扉１−３が開いたときに、クリーンルームＲ−３から通路ＨＷに向かって風速０．３ｍ／ｓの風量を維持することができる。
従来は、クリーンルームＲ−３の扉１−３を開いたときに、通路ＨＷの室圧が急激に変動し、通路ＨＷの室圧制御及び通路ＨＷを室圧の基準にする他のクリーンルームＲ−１，Ｒ−２，Ｒ−４〜Ｒ−８の室圧制御に影響を及ぼす。

これに対して、本実施の形態では、扉１−３を開く前にクリーンルームＲ−３の室圧設定値を扉開時の値にして、室圧が予定の室圧設定値になってから扉１−３を開くことにより、通路ＨＷとそれを基準にする他の部屋の室圧に対する影響を低減することができ、各ダンパの安定性を向上させることができる。これにより、本実施の形態では、扉を開閉しない他の部屋の室圧制御に外乱を与えることがなく、他の扉の開閉による制御のハンチングもなくなるので、他の扉の開閉があった場合でも安定した室圧制御を行うことが可能となる。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。第１の実施の形態では、排気ダンパの開度を制御して室圧を変更しているが、排気ダンパの通過風量を制御する風量制御を行うことで、制御の安定性と追従性をより向上させることができる。図７は本発明の第２の実施の形態に係る室圧制御装置の構成を示すブロック図であり、図３と同一の構成には同一の符号を付してある。

図７において、１１−３はクリーンルームＲ−３の排気の風速センサ、１１−９は通路ＨＷの排気の風速センサである。
コントローラ１０ａは、対象室圧制御手段と基準室圧制御手段とを構成し、またコントローラ１０ａと扉駆動機構４−３とは、扉駆動手段を構成している。

第１の実施の形態と同様に、給気が定風量制御の場合は、給気ダンパ７−３，７−９、風速センサ９−３，９−３及びコントローラ１０の給気制御に関わる構成については、定風量制御装置ＣＡＶで置き換えることができる。
また、排気が変風量制御の場合は、排気ダンパ８−３，８−９、風速センサ１１−３，１１−９及びコントローラ１０の排気制御に関わる構成については、変風量制御装置ＶＡＶで置き換えることができる。

図８は本実施の形態の室圧制御装置の動作を示すフローチャート、図９は室圧制御装置の動作を示す特性図であり、図９（Ａ）は扉１−３の開度を示す図、図９（Ｂ）は給気ダンパ、排気ダンパの風量を示す図、図９（Ｃ）はクリーンルームＲ−３の室圧を示す図である。図９（Ｂ）において、ＦＳＡ_R-3はクリーンルームＲ−３の給気ダンパ７−３の通過風量、ＦＲＡ_R-3はクリーンルームＲ−３の排気ダンパ８−３の通過風量、ＦＲＡ_HWは通路ＨＷの排気ダンパ８−９の通過風量である。

コントローラ１０ａは、扉１−３を開く操作が開始されたことを示す扉開信号を扉センサ３−３から受信したとき（図８ステップＳ１０においてＹＥＳ）、クリーンルームＲ−３の室圧設定値を２０［Ｐａ］から扉開時の所定値１０．１３［Ｐａ］に変更し、風速センサ１１−３で検出される風速から排気ダンパ８−３の通過風量を求め、排気ダンパ８−３の通過風量を所定の風量変更速度で制御して、クリーンルームＲ−３の室圧を２０［Ｐａ］から１０．１３［Ｐａ］に減圧する（ステップＳ１１）。図９（Ａ）〜図９（Ｃ）の例では、時刻ｔ１において扉開信号を受信し、図９（Ｂ）のように排気ダンパ８−３の風量を制御することにより、図９（Ｃ）に示すようにクリーンルームＲ−３の室圧が低下する。

コントローラ１０ａは、クリーンルームＲ−３の室圧が１０．１３［Ｐａ］まで減圧された時点（図９（Ａ）〜図９（Ｃ）の時刻ｔ２）、あるいは排気ダンパ８−３の風量の波動が所定範囲内で、かつクリーンルームＲ−３の室圧が所定の１０．１３［Ｐａ］に近付いた値１０．５［Ｐａ］（ここでは通路ＨＷの室圧制御の許容誤差が±０．５［Ｐａ］と仮定）まで減圧された時点で、扉駆動機構４−３を制御し、扉１−３を開く（ステップＳ１２）。

コントローラ１０ａは、扉駆動機構４−３による扉１−３の開放動作によって扉１−３が全開するまでの間（図９（Ａ）〜図９（Ｃ）の時刻ｔ２からｔ３）、扉１−３の開度と反比例してクリーンルームＲ−３の排気ダンパ８−３の風量を減らし、この減少量の絶対値と同量だけ通路ＨＷの排気ダンパ８−９の風量を増やす（ステップＳ１３，Ｓ１４）。排気ダンパ８−９については、風速センサ１１−９で検出される風速から排気ダンパ８−９の通過風量を求めることにより、風量制御を行うことができる。ステップＳ１４のような風量制御を行う理由は、扉の通過風速を一定に維持するためである。

次に、扉１−３を閉じるための操作ボタン等が操作され、扉駆動機構４−３が扉１−３を閉めたときの動作を説明する。
コントローラ１０ａは、扉１−３を閉じる操作が開始されたことを示す扉閉信号を扉センサ３−３から受信したとき（図８ステップＳ１５においてＹＥＳ）、扉１−３の開度と反比例してクリーンルームＲ−３の排気ダンパ８−３の風量を増やし、この増加量の絶対値と同量だけ通路ＨＷの排気ダンパ８−９の風量を減らす（ステップＳ１６）。
扉センサ３−３は、扉１−３を閉じるための操作ボタン等が操作されたときに扉閉信号を出力してもよいし、扉１−３を閉じようとする力を検出して扉閉信号を出力してもよい。

コントローラ１０ａは、扉１−３が閉まったことを示す扉閉完了信号を扉センサ３−３から受信したとき（ステップＳ１７においてＹＥＳ）、クリーンルームＲ−３の室圧設定値を１０．１３［Ｐａ］から扉閉時の所定値２０［Ｐａ］に戻し、クリーンルームＲ−３の排気ダンパ８−３の風量を所定の風量変更速度で制御し、クリーンルームＲ−３の室圧を１０．１３［Ｐａ］から２０［Ｐａ］に増圧する（ステップＳ１８）。

以上のようにして、本実施の形態では、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、本実施の形態では、排気ダンパの風量制御を行うことで、第１の実施の形態に比べて制御の安定性と追従性をより向上させることができる。

［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。第２の実施の形態では、クリーンルームＲ−１〜Ｒ−８の室圧が通路ＨＷの室圧より高い場合について説明したが、対象となる部屋の室圧が通路ＨＷの室圧より低い場合についても本発明を適用することができる。本実施の形態においても、室圧制御装置の構成は第２の実施の形態と同様であるので、図７の符号を用いて説明する。ただし、クリーンルームＲ−３という名称を使う代わりに、通路ＨＷより室圧が低い部屋を対象室と呼ぶことにする。

図１０は本実施の形態の室圧制御装置の動作を示すフローチャート、図１１は室圧制御装置の動作を示す特性図であり、図１１（Ａ）は扉１−３の開度を示す図、図１１（Ｂ）は給気ダンパ、排気ダンパの風量を示す図、図１１（Ｃ）は対象室の室圧を示す図である。図１１（Ｂ）において、ＦＳＡ_Rは対象室の給気ダンパ７−３の通過風量、ＦＲＡ_Rは対象室の排気ダンパ８−３の通過風量、ＦＲＡ_HWは通路ＨＷの排気ダンパ８−９の通過風量である。

コントローラ１０ａは、扉開信号を扉センサ３−３から受信したとき（図１０ステップＳ２０においてＹＥＳ）、対象室の室圧設定値を扉開時の所定値に変更し、対象室の排気ダンパ８−３の通過風量を所定の風量変更速度で制御して、対象室の室圧を扉開時の所定値に増圧する（ステップＳ２１）。図１１（Ａ）〜図１１（Ｃ）の例では、時刻ｔ１において扉開信号を受信し、図１１（Ｂ）のように排気ダンパ８−３の風量を制御することにより、図１１（Ｃ）に示すように対象室の室圧が上昇する。

コントローラ１０ａは、対象室の室圧が所定値まで増圧された時点（図１１（Ａ）〜図１１（Ｃ）の時刻ｔ２）で、扉駆動機構４−３を制御し、扉１−３を開く（ステップＳ２２）。コントローラ１０ａは、扉１−３が全開するまでの間（図１１（Ａ）〜図１１（Ｃ）の時刻ｔ２からｔ３）、扉１−３の開度と比例して対象室の排気ダンパ８−３の風量を増やし、この増加量の絶対値と同量だけ通路ＨＷの排気ダンパ８−９の風量を減らす（ステップＳ２３，Ｓ２４）。

次に、コントローラ１０ａは、扉１−３を閉じる操作が開始されたことを示す扉閉信号を扉センサ３−３から受信したとき（ステップＳ２５においてＹＥＳ）、扉１−３の開度と比例して対象室の排気ダンパ８−３の風量を減らし、この減少量の絶対値と同量だけ通路ＨＷの排気ダンパ８−９の風量を増やす（ステップＳ２６）。

コントローラ１０ａは、扉１−３が閉まったことを示す扉閉完了信号を扉センサ３−３から受信したとき（ステップＳ２７においてＹＥＳ）、対象室の室圧設定値を扉閉時の所定値に戻し、対象室の排気ダンパ８−３の風量を所定の風量変更速度で制御し、対象室の室圧を扉閉時の所定値に減圧する（ステップＳ２８）。

以上のようにして、本実施の形態では、扉１−３を開く前に対象室の室圧設定値を扉開時の値にして、室圧が予定の室圧設定値に増圧してから扉１−３を開くことにより、通路ＨＷから対象室に向かって所定の風速の風量を維持することができ、通路ＨＷとそれを基準にする他の部屋の室圧に対する影響を低減することができ、各ダンパの安定性を向上させることができる。

なお、本実施の形態では、対象室の室圧が通路ＨＷの室圧より低い場合の室圧制御を第２の実施の形態に適用する場合について説明したが、第１の実施の形態に適用してもよい。対象室の室圧が通路ＨＷの室圧より低い場合は、第１の実施の形態のステップＳ２において対象室の室圧を扉開時の所定値に増圧し、ステップＳ５において対象室の室圧を扉閉時の所定値に減圧すればよい。

また、第１〜第３の実施の形態では、対象室の扉がコントローラによって開閉制御される電動扉の場合について説明しているが、これに限るものではない。扉が手動の場合であっても、例えば対象室の扉が急速に開くことが難しい引き戸などの場合で、扉が開く前に対象室の室圧を扉開時の所定値に減圧又は増圧できるのであれば、適用することができる。

［第４の実施の形態］
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。第１〜第３の実施の形態では、対象室の扉を開く速度が対象室の排気ダンパの応答能力によって決まるため、扉を開く時間が遅くなるという問題がある。そこで、本実施の形態では、扉を開く時間を短縮する。本実施の形態においても、室圧制御装置の構成は第２の実施の形態と同様であるので、図７の符号を用いて説明する。

図１２は本実施の形態の室圧制御装置の動作を示すフローチャート、図１３は室圧制御装置の動作を示す特性図であり、図１３（Ａ）は扉１−３の開度を示す図、図１３（Ｂ）は給気ダンパ、排気ダンパの風量を示す図、図１３（Ｃ）はクリーンルームＲ−３の室圧を示す図である。

コントローラ１０ａは、扉開信号を扉センサ３−３から受信したとき（図１２ステップＳ３０においてＹＥＳ）、クリーンルームＲ−３の室圧設定値を２０［Ｐａ］から扉開時の所定値１０．１３［Ｐａ］に変更し、排気ダンパ８−３の通過風量を所定の風量変更速度で制御して、クリーンルームＲ−３の室圧を２０［Ｐａ］から１０．１３［Ｐａ］に減圧する（ステップＳ３１）。図１３（Ａ）〜図１３（Ｃ）の例では、時刻ｔ１０において扉開信号を受信し、図１３（Ｂ）のように排気ダンパ８−３の風量を制御することにより、図１３（Ｃ）に示すようにクリーンルームＲ−３の室圧が低下し始める。

コントローラ１０ａは、排気ダンパ８−３でクリーンルームＲ−３の室圧を変更すると同時に、図１３（Ｂ）に示すように通路ＨＷの排気ダンパ８−９の風量を増やし（ステップＳ３２）、また扉駆動機構４−３を制御して、図１３（Ａ）の時刻ｔ１０からｔ１１で示すように扉１−３を少し開き、その状態で扉１−３を一時停止させる（ステップＳ３３）。

次に、コントローラ１０ａは、クリーンルームＲ−３の室圧が扉開時の所定値１０．１３［Ｐａ］に達した時点で（ステップＳ３４においてＹＥＳ）、扉駆動機構４−３を制御して、図１３（Ａ）の時刻ｔ１２に示すように扉１−３の開放を再開させる（ステップＳ３５）。

コントローラ１０ａは、扉駆動機構４−３による扉１−３の開放動作によって扉１−３が全開するまでの間（図１３（Ａ）〜図１３（Ｃ）の時刻ｔ１２からｔ１３）、扉１−３の開度と反比例してクリーンルームＲ−３の排気ダンパ８−３の風量を減らし、この減少量の絶対値と同量だけ通路ＨＷの排気ダンパ８−９の風量を増やす（ステップＳ３６，Ｓ３７）。
扉１−３を閉じる場合のステップＳ３８〜Ｓ４１の処理は、図８のステップＳ１５〜Ｓ１８と同じなので、説明は省略する。

以上のようにして、本実施の形態では、扉１−３を開く時間を短縮するために、排気ダンパ８−３でクリーンルームＲ−３の室圧を変更すると同時に扉１−３を少し開き、通路ＨＷの排気ダンパ８−９を利用して、通路ＨＷの室圧を維持する。本実施の形態では、通路ＨＷの排気ダンパ８−９の応答能力に応じて、扉１−３の開きを制御し、扉１−３を通す排気量を抑え、通路ＨＷの静圧の安定性を維持しながら、扉１−３を開くことにより、第２の実施の形態と同様の効果を実現しつつ、扉１−３を開く時間を短縮することができる。本実施の形態によれば、クリーンルームＲ−３の排気ダンパ８−３の応答能力が追いつかない場合でも、通路ＨＷの排気ダンパ８−９を利用することで、通路ＨＷの室圧を維持しつつ、クリーンルームＲ−３の室圧を短時間で扉開時の所定値に変更することができる。

［第５の実施の形態］
次に、本発明の第５の実施の形態について説明する。第４の実施の形態では、クリーンルームＲ−１〜Ｒ−８の室圧が通路ＨＷの室圧より高い場合について説明したが、対象室の室圧が通路ＨＷの室圧より低い場合についても本発明を適用することができる。本実施の形態においても、室圧制御装置の構成は第２の実施の形態と同様であるので、図７の符号を用いて説明する。ただし、第３の実施の形態と同様に、通路ＨＷより室圧が低い部屋を対象室と呼ぶことにする。

図１４は本実施の形態の室圧制御装置の動作を示すフローチャート、図１５は室圧制御装置の動作を示す特性図であり、図１５（Ａ）は扉１−３の開度を示す図、図１５（Ｂ）は給気ダンパ、排気ダンパの風量を示す図、図１５（Ｃ）は対象室の室圧を示す図である。

コントローラ１０ａは、扉開信号を扉センサ３−３から受信したとき（図１４ステップＳ５０においてＹＥＳ）、対象室の室圧設定値を扉開時の所定値に変更し、対象室の排気ダンパ８−３の通過風量を所定の風量変更速度で制御して、対象室の室圧を扉開時の所定値に増圧する（ステップＳ５１）。図１５（Ａ）〜図１５（Ｃ）の例では、時刻ｔ１０において扉開信号を受信し、図１５（Ｂ）のように排気ダンパ８−３の風量を制御することにより、図１５（Ｃ）に示すように対象室の室圧が上昇し始める。

コントローラ１０ａは、排気ダンパ８−３で対象室の室圧を変更すると同時に、図１５（Ｂ）に示すように通路ＨＷの排気ダンパ８−９の風量を減らし（ステップＳ５２）、また扉駆動機構４−３を制御して、図１５（Ａ）の時刻ｔ１０からｔ１１で示すように扉１−３を少し開き、その状態で扉１−３を一時停止させる（ステップＳ５３）。

次に、コントローラ１０ａは、対象室の室圧が扉開時の所定値に達した時点で（ステップＳ５４においてＹＥＳ）、扉駆動機構４−３を制御して、図１５（Ａ）の時刻ｔ１２に示すように扉１−３の開放を再開させる（ステップＳ５５）。

コントローラ１０ａは、扉駆動機構４−３による扉１−３の開放動作によって扉１−３が全開するまでの間（図１５（Ａ）〜図１５（Ｃ）の時刻ｔ１２からｔ１３）、扉１−３の開度と比例して対象室の排気ダンパ８−３の風量を増やし、この増加量の絶対値と同量だけ通路ＨＷの排気ダンパ８−９の風量を減らす（ステップＳ５６，Ｓ５７）。
扉１−３を閉じる場合のステップＳ５８〜Ｓ６１の処理は、図１０のステップＳ２５〜Ｓ２８と同じなので、説明は省略する。

以上のようにして、本実施の形態では、第４の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
なお、第１〜第５の実施の形態では、室圧調整用ダンパとして主として排気ダンパを用いて室圧を制御しているが、これに限るものではなく、室圧調整用ダンパとして給気ダンパを用いて室圧を制御してもよく、また排気ダンパと給気ダンパの両方を用いて室圧を制御してもよい。

また、第１〜第５の実施の形態で説明したコントローラ１０，１０ａは、ＣＰＵ、記憶装置およびインタフェースを備えたコンピュータとこれらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。これらのコンピュータのＣＰＵは、記憶装置に格納されたプログラムに従って第１〜第５の実施の形態で説明した処理を実行する。

また、第１〜第５の実施の形態では、一つの扉を開閉する場合について説明したが、本発明は多数の扉が同時に開閉する場合に対応することもできる。この場合は、共通の基準である通路ＨＷの排気ダンパ８−９の風量を、各扉の開閉に対する要求風量の和にすれば、各扉を同時に開閉することができる。ただし、通路ＨＷの排気ダンパ８−９の風量は、このダンパの最大風量を超えることはできない。したがって、各扉の開閉に対する要求風量の和が通路ＨＷの排気ダンパ８−９の最大風量を超える恐れがある場合には、扉の同時開閉数を制限する必要がある。

本発明は、複数の部屋の室圧を制御する技術に適用することができる。

本発明において室圧制御の対象となる施設の１例を示す平面図である。 図１の施設においてクリーンルームの扉が開いた場合の室圧変動を示す平面図である。 本発明の第１の実施の形態に係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１の実施の形態に係る室圧制御装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態に係る室圧制御装置の動作を示す特性図である。 本発明の第１の実施の形態においてクリーンルームの扉が開いた場合の室圧変動を示す平面図である。 本発明の第２の実施の形態に係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２の実施の形態に係る室圧制御装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態に係る室圧制御装置の動作を示す特性図である。 本発明の第３の実施の形態に係る室圧制御装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施の形態に係る室圧制御装置の動作を示す特性図である。 本発明の第４の実施の形態に係る室圧制御装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の第４の実施の形態に係る室圧制御装置の動作を示す特性図である。 本発明の第５の実施の形態に係る室圧制御装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の第５の実施の形態に係る室圧制御装置の動作を示す特性図である。

符号の説明

Ｒ−１〜Ｒ−８…クリーンルーム、ＭＲ…機械室、ＡＲ…前室、ＨＷ…通路、１−１〜１−１１…扉、２−１〜２−９…差圧センサ、３−３…扉センサ、４−３…扉駆動機構、５−３，５−９…給気ダクト、６−３，６−９…排気ダクト、７−３，７−９…給気ダンパ、８−３，８−９…排気ダンパ、９−３，９−９，１１−３，１１−９…風速センサ、１０，１０ａ…コントローラ。

Claims (3)

1. 基準室と他の複数の部屋とを有する施設において各部屋の室圧を制御する室圧制御装置において、
   部屋毎に設けられた排気ダクト及び給気ダクトのうち少なくとも一方に設置された室圧調整用ダンパと、
   各部屋の扉毎に設置され、扉の開閉を検出する扉センサと、
   基準室と他の部屋との間の扉を開く操作が開始されたことを示す扉開信号が前記扉センサから出力されていないときは、前記他の部屋の室圧調整用ダンパを制御して、前記基準室との差圧が一定値になるように前記他の部屋の室圧を制御し、前記基準室と前記他の部屋に属する対象室との間の扉を開く操作が開始されたことを示す扉開信号が、この扉に設置された扉センサから出力されたときに、前記対象室の室圧調整用ダンパを制御して、前記対象室の室圧を扉開時の所定値に減圧又は増圧する対象室圧制御手段と、
   前記対象室の室圧が前記扉開時の所定値に達した後に、前記基準室と対象室との間の扉を駆動して開く扉駆動手段と、
   前記基準室と他の部屋との間の扉を開く操作が開始されたことを示す扉開信号が出力されていないときは、前記基準室の室圧調整用ダンパを制御して、前記基準室の室圧が基準室圧になるように制御し、前記対象室の室圧が前記扉開時の所定値に達してから前記基準室と対象室との間の扉が全開するまでの間は、この扉の開度に応じて前記基準室の室圧調整用ダンパの風量を増量又は減量させる基準室圧制御手段とを備え、
   前記扉開時の所定値は、前記対象室と基準室との間に一定風速の通過風量を維持できる差圧が生じるように設定された前記対象室の室圧であり、
   前記対象室圧制御手段は、前記対象室の室圧が前記扉開時の所定値に達してから前記基準室と対象室との間の扉が全開するまでの間、この扉の開度に応じて前記対象室の室圧調整用ダンパの風量を減量又は増量させることを特徴とする室圧制御装置。
2. 請求項１記載の室圧制御装置において、
   前記対象室圧制御手段は、前記基準室と対象室との間の扉が閉まったことを示す扉閉完了信号が、この扉に設置された扉センサから出力されたときに、前記対象室の室圧調整用ダンパを制御して、前記対象室の室圧を扉閉時の所定値に戻すことを特徴とする室圧制御装置。
3. 基準室と他の複数の部屋とを有する施設において各部屋の室圧を制御する室圧制御方法において、
   基準室と他の部屋との間の扉を開く操作が開始されたことを示す扉開信号が、各部屋の扉毎に設置された扉センサから出力されていないときに、前記基準室の室圧調整用ダンパを制御して、前記基準室の室圧が基準室圧になるように制御するステップと、
   前記基準室と他の部屋との間の扉を開く操作が開始されたことを示す扉開信号が出力されていないときに、前記他の部屋の室圧調整用ダンパを制御して、前記基準室との差圧が一定値になるように前記他の部屋の室圧を制御するステップと、
   前記基準室と前記他の部屋に属する対象室との間の扉を開く操作が開始されたことを示す扉開信号が、この扉に設置された扉センサから出力されたときに、前記対象室の室圧調整用ダンパを制御して、前記対象室の室圧を扉開時の所定値に減圧又は増圧する対象室圧制御ステップと、
   前記対象室の室圧が前記扉開時の所定値に達した後に、前記基準室と対象室との間の扉を駆動して開く扉開放ステップと、
   前記対象室の室圧が前記扉開時の所定値に達してから前記基準室と対象室との間の扉が全開するまでの間、この扉の開度に応じて前記基準室の室圧調整用ダンパの風量を増量又は減量させるステップと、
   前記対象室の室圧が前記扉開時の所定値に達してから前記基準室と対象室との間の扉が全開するまでの間、この扉の開度に応じて前記対象室の室圧調整用ダンパの風量を減量又は増量させるステップとを備え、
   前記扉開時の所定値は、前記対象室と基準室との間に一定風速の通過風量を維持できる差圧が生じるように設定された前記対象室の室圧であることを特徴とする室圧制御方法。

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