JPH0648102B2 - 室内気圧制御空調換気設備 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、気象現象による大気圧が変動しても常に室圧
を広範囲の設定室圧に精密制御するようにした室内気圧
制御空調換気設備に関する。

（従来の技術） 例えば半導体製造など、光学機器を用いて微細加工を行
なう室では、室圧が変動すると、空気密度が変化しそれ
に伴なって光の屈折率も変化してしまい好ましくないの
で、室圧の変動を可及的に小さくするため室内気圧制御
空調換気設備を必要とする。

このような気圧制御を行なう設備として、本願出願人は
先に、室の還気を吸気し該室に給気する空調機と、該空
調機に外気を送気する外気路と、該外気路に介装される
外調機、風量調節用ダンパ及び外気ファンと、該室の排
気を系外に排出するための排気路と、該排気路に介装さ
れる排気ファン及び圧力調節用ダンパとを備え、該外気
路に風量検出器を、該室に気圧計を夫々設置し、該風量
検出器及び気圧計からの検出信号を入力する制御用コン
ピュータにより該外気ファン及び排気ファンの風量並び
に該風量調節用ダンパ及び圧力調節用ダンパの開度を演
算制御するようにして大気圧の変動が室圧に影響を及ぼ
さず常に室圧を760mmHgになるようにしたものを提案し
た（特開昭61−217641号公報参照）。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記先に提案したものは、制御用コンピ
ュータにより起動モードにおいて、風量調節用ダンパと
圧力調節用ダンパを起動モード後の制御モード（定常制
御時）において制御感度の良好な所定の開度（例えば約
50％）に設定し、外気ファンと排気ファンを、第４図に
示すからのいずれかのパターンでスタートさせ、外
気ファンの回転数を風量検出器の出力で外気導入量が所
定の風量になるまで増加させ、所定の風量になった時点
で排気ファンとは別に独立して制御モードに移行し、ま
た排気ファンの回転数を気圧計の出力で室内が760mmHg
になるまで増加させ、760mmHgを検出した時点で外気フ
ァンとは別に独立して制御モードに移行するようにした
もので、換言すれば外気ファンの回転数と排気ファンの
回転数を同じ目標値に向けて比例的に増加させるように
したもので、この起動モードにより、室圧を常に760mmH
gより例えば低い値になるようにする場合、排気ファン
を外気ファンよりトルクの大きいものを用いる必要があ
るため、このアンバランスにより第６図のＡ線のように
起動終了時の室圧の行き過ぎが大きく、次の制御モード
の当初において、この行き過ぎを補正すべく排気ファン
の回転数を制御しなければならず、制御モードの当初か
ら正規の制御モードの作動を行なうことができないとい
う不都合があった。

また、先に提案したものによれば、室圧を760mmHgより
高い値又は低い値に設定する場合、バタフライ弁から成
る風量調節用ダンパ及び圧力調節用ダンパの開度を、制
御モードにおいて制御感度の良好な所定の開度（約40〜
70％の範囲内）に設定し、外気ファンと排気ファンを、
夫々所定の増加率のパターンでスタートさせたとき、外
気ファン又は排気ファンの回転数を決定するインバータ
ユニットの周波数の上限には限度があるので、設定室圧
に対応する外気ファン又は排気ファンの回転数まで上げ
ることができず、それを補うため風量調節用ダンパ又は
圧力調節用ダンパの開度を前記所定の開度より大きくな
るように制御することになる。そのため、起動モードか
ら制御モードに移行したとき、風量調節用ダンパと圧力
調節用ダンパの開度位置は、制御感度の良好な位置から
外れた位置に設定される。したがって制御モードにおい
て、これらダンパにより室圧を760mmHgより高い又は低
い設定値に精密制御することができないという不都合が
あった。

（問題点を解決するための手段） 本発明は起動モードの作動から制御モードの正規の作動
にスムーズに移行できると共に制御モードにおいて設定
室圧を広範囲に制御できる設備を提供しようとするもの
であって、室の還気を吸気し該室に給気する空調機と、
該空調機に外気を送気する外気路と、該外気路に介装さ
れる外調機、風量調節用ダンパ及び外気ファンと、該室
の排気を系外に排出するための排気路と、該排気路に介
装される排気ファン及び圧力調節用ダンパとを備え、該
外気路に風量検出器を、該室に気圧計を夫々設置し、該
風量検出器及び気圧計からの検出信号を入力する制御用
コンピュータにより該外気ファン及び排気ファンの風量
並びに該風量調節用ダンパ及び圧力調節用ダンパの開度
を演算制御するようにした室内気圧制御空調換気設備に
おいて、前記立外気路と排気路に夫々ボリュームダンパ
を介装し、起動時には、圧力調節用ダンパ及び風量調節
用ダンパの開度を制御感度の良好な所定の開度に設定す
ると共に前記ボリュームダンパの開度を起動当初の測定
室圧と設定室圧の偏差に応じた開度に設定し、排気ファ
ン又は外気ファンの風量を測定室圧と設定室圧の偏差に
応じて増加するように制御し、定常制御時には、前記風
量調節用ダンパの開度を、外気風量が常に所定の風量に
なるように前記所定の開度から制御し、前記圧力調節用
ダンパの開度を、室圧が所定の室圧になるように前記所
定の開度から制御するようにしたことを特徴とする。

（作 用） 本発明は上記構成によるもので、これによれば、起動モ
ードにおいて、先に提案した設備と同様に、風量調節用
ダンパと圧力調節用ダンパが制御感度の良好な所定の開
度に設定され、例えば陰圧室の場合において、外気ファ
ンを第５図に示すのパターンで運転したとき、風量検
出器及び気圧計からの検出信号を入力する制御用コンピ
ュータにより両ボリュームダンパは起動当初の測定室圧
と設定室圧の偏差に応じた開度に設定され、排気ファン
は例えば第５図に示すのようにサンプリング時間毎の
測定室圧と設定室圧の偏差に応じた回転数に制御され
る。

両ボリュームダンパの開度は、前述のように起動当初の
測定室圧と設定室圧の偏差に応じた開度に制御されるの
で、起動モードにおいて風量調節用ダンパ及び圧力調節
用ダンパの開度が制御感度の良好な所定の開度を維持し
たまま排気ファンの回転の制御のみで設定室圧にするこ
とができる。したがって、制御モードにおいて風量調節
用ダンパにより外気風量を所定の風量に制御することが
でき、また圧力調節用ダンパにより設定室圧を広範囲に
精密制御することができる。

また、排気ファンは、測定室圧と設定室圧の偏差に応じ
た回転数に制御されるので、第６図のＢ線のように起動
終了時の室圧の行き過ぎが殆どなく、略設定室圧にする
ことができ、次の制御モードにスムーズに移行できる。

例えば陽圧室の場合には、陰圧室の場合とは逆に、排気
ファンの風量を第５図に示すのパターンで運転し、外
気ファンの風量を所定の風量になるまでのように測定
室圧と設定室圧の偏差に応じて増加させる。

（実施例） 次に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図において、(1)は光学機器を用いて微細加工を行
なうため室内気圧制御を必要とする室を示し、該室(1)
には吸込口(2)、給気口(3)と排気口(4)とが設けられ
る。

該吸込口(2)は換気ダクト(5)を介して空調機(6)に接続
され、該空調機(6)で調和された給気は給気ダクト(7)を
介して該給気口(3)から該室(1)内に吹き出される。

該排気口(4)は排気ファン(8)が介装された排気路たる排
気ダクト(9)に接続され、該室(1)内の排気は該排気ファ
ン(8)の駆動により該排気ダクト(9)を介して系外に排出
される。

該空調機(6)は外調機(10)と外気ファン(11)とが介装さ
れた外気路たる外気ダクト(12)に接続され、外気は該外
調機(10)により設定された温湿度にされ該外気ファン(1
1)の駆動により該外気ダクト(12)を介して該空調機(6)
に送り込まれる。

該排気ダクト(9)には排気ファン(8)の上流側にさらに圧
力調節用ダンパ(13)が介装され、該外気ダクト(12)には
外気ファン(11)の下流側にさらに風量調節用ダンパ(14)
が介装される。

該外気ダクト(12)内の風量はこれに設置される風量検出
器(15)で検出し、前記室(1)内の気圧はこれに設置され
る気圧計(16)で検出する。

該排気ファン(8)及び外気ファン(11)として図示のもの
では風量可変制御ファンを用いるもので、これらファン
(8)(11)の風量可変制御はファンモータの回転数を自由
に制御できるインバータユニット(17)(18)により行な
う。

該風量検出器(15)及び気圧計(16)からの検出信号は制御
用コンピュータ(19)に入力され、該制御用コンピュータ
(19)からは入力値を演算して圧力調節用ダンパ(13)及び
風量調節用ダンパ(14)の開度制御信号並びにインバータ
ユニット(17)(18)への制御信号換言すれば排気ファン
(8)及び外気ファン(11)の風量制御信号が出力される。

上記構成は前記した先に提案の設備と特に異なるもので
はないが、本発明では外気路たる外気ダクト(12)と排気
路たる排気ダクト(9)に夫々ボリュームダンパ(20)(21)
を介装し、空調換気設備の起動時に、制御用コンピュー
タ(19)により両ボリュームダンパ(20)(21)の開度を起動
当初の測定室圧と設定室圧の偏差に応じた開度に演算制
御し、排気ファン(8)の風量を測定室圧と設定室圧の偏
差に応じた風量に演算制御するようにした。

以下に、制御用コンピュータ(19)による起動モードおよ
び制御モードについて説明する。

［起動モード］ 例えば風量調節用ダンパ(14)と圧力調節用ダンパ(13)の
初期開度を60％とした後、制御用コンピュータ(19)を作
動させると、該制御用コンピュータ(19)は直ちに気圧計
(16)により検出された起動当初の測定室圧と設定室圧の
偏差を計算して両ボリュームダンパ(20)(21)の開度を決
定する。例えば測定室圧が1013mbで設定室圧が993mbと
する場合には、制御用コンピュータ(19)からの開度制御
信号によりボリュームダンパ(20)の開度が40％とされ、
ボリュームダンパ(21)の開度が60％とされる。

この状態で両ファン(8)(11)の回転数を立ち上げると徐
々に室圧が低くなっていく。両ファン(8)(11)の起動は
制御用コンピュータ(19)により徐々にインバータユニッ
ト(17)(18)の出力周波数を上げ回転数を上げていき設定
した目標値に大きな行き過ぎをしないで漸近するバンプ
レス起動を採用する。これを更に詳細に説明すると、外
気ファン(11)は前記した先に提案したものと同様に回転
数を設定風量まで直線的に増加させ、排気ファン(8)
は、例えば１秒毎に気圧計(16)により検出された測定室
圧と設定室圧の偏差に応じた風量になるように回転数を
増加させる。すなわち、偏差が大きいときは排気ファン
(8)の回転数の増加する割合を増し、逆に偏差が小さい
ときは回転数の増加する割合を減らすように回転数を曲
線的に増加させる。このような排気ファン(8)の修正動
作により、起動終了時の室圧の行き過ぎ量が可及的に小
さくなり、次の制御モードにスムーズに移行できる。

第２図は、この実施例の起動モードにおけるフローチャ
ートである。

先ず、気圧計(16)で測定された起動当初の測定室圧Ｐls
と設定室圧Ｐｏとの偏差εｓを制御用コンピュータ(19)
で計算して（ステップS1）、該コンピュータ(19)からこ
の偏差に対応したボリュームダンパ(20)(21)の開度信号
を出力して（ステップS2）その開度を制御する。ステッ
プS3で測定室圧Ｐｌと設定室圧Ｐｏの偏差εを計算した
後ステップS4で外気ファン(11)の回転数Ｚsfを、 Ｚsf＝Ｚsfo・Ｑsfo・（ｔ／T1） 但し、Ｔ１：設定風量の到達時間の設定時間、Ｑsfo：
設定風量、Ｚsfo：比例定数、ｔ：経過時間 の式から算出し（ステップS4）、その回転数Ｚsfに対応
する信号をインバータユニット(18)に供給する（ステッ
プS5）。ステップS6では排気ファン(8)の回転数Ｚef
を、 Ｚef＝Ｚefo［Ｑsfo（ｔ／T1）＋As・ε］ 但し、Ｚefo：比例常数 Ａｓ：制御感度を支配するパラメータ の式から算出し、その回転数Ｚefに対応する信号をイン
バータユニット(17)に供給する（ステップS7）。

ステップS8では、外気ファン(11)の風量が設定風量Ｑsf
oになったかどうかを判断し、ならないときは、再びス
テップS3に戻る。設定風量になったときは起動モードが
終了するので、次の制御モードに移行する。

尚、上記実施例のような陰圧室では、排気ファン(8)の
回転数を曲線勾配とし、外気ファン(11)の回転数を直線
勾配として制御するが、陽圧室の場合、外気ファン(11)
を、排気ファン(8)よりトルクの大きいものを用いて起
動モードの終了時において排気ファン(8)より回転数を
大きくする必要があるから制御モードの当初から正規の
制御モードの作動を行なわせるために、排気ファン(8)
の回転数を直線勾配とし、外気ファン(11)の回転数を曲
線勾配として制御する。

［制御モード］ 風量検出器(15)により検出された外気風量と気圧計(16)
により検出された測定室圧を制御用コンピュータ(19)に
取り込み、該制御用コンピュータ(19)により外気風量が
常に所定風量になるように風量調節用ダンパ(14)の開度
が制御され、また外気風量とは独立させて、室圧が常に
993mbになるように、圧力調節用ダンパ(13)の開度が制
御される。

尚、各モードにおける風量調節用ダンパMD1(14)、圧力
調節用ダンパMD2(13)、ボリュームダンパVD1(20)及びボ
リュームダンパVD2(21)の制御信号すなわち制御状態は
第３図のようになる。

尚、有害物質を取り扱うため等により強制局所排気設備
が室(1)内に存在する場合には、この設備の稼動台数を
スキャンニングでモニターし、刻々の排気風量を制御用
コンピュータ(19)により演算し、排気風量に対応する静
圧計算し、そしてこの風量と静圧とから排気ファン(8)
の回転数を演算したのち、インバータユニット(17)(18)
に制御信号を送るようにすれば良い。

（発明の効果） このように本発明によるときは、起動終了時の室圧の行
き過ぎ量が殆んどなく、次の制御モードにスムーズに移
行できると共に、両ボリュームダンパを付加した分、設
定室圧を広範囲に制御できる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施の１例を示す機器配置系統図、第
２図は第１図の実施例の起動モードにおけるフローチャ
ート、第３図は第１図の実施例の制御特性図、第４図は
先に提案した設備の外気ファンと排気ファンの起動パタ
ーンの例を示す図、第５図は本発明の外気ファンと排気
ファンの起動パターンの例を示す図、第６図は先に提案
した設備と本発明の設備の室圧の制御状態を示す図であ
る。 (1)……室 (6)……空調機 (8)……排気ファン (9)……排気ダクト（排気路） (10)……外調機 (11)……外気ファン (12)……外気ダクト（外気路） (13)……圧力調節用ダンパ (14)……風量調節用ダンパ (15)……風量検出器 (16)……気圧計 (19)……制御用コンピュータ (20)(21)……ボリュームダンパ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】室(1)の還気を吸気し該室(1)に給気する空
   調機(6)と、該空調機(6)に外気を送気する外気路(12)
   と、該外気路(12)に介装される外調機(10)、風量調節用
   ダンパ(14)及び外気ファン(11)と、該室(1)の排気を系
   外に排出するための排気路(9)と、該排気路(9)に介装さ
   れる排気ファン(8)及び圧力調節用ダンパ(13)とを備
   え、該外気路(12)に風量検出器(15)を、該室(1)に気圧
   計(16)を夫々設置し、該風量検出器(15)及び気圧計(16)
   からの検出信号を入力する制御用コンピュータ(19)によ
   り該外気ファン(11)及び排気ファン(8)の風量並びに該
   風量調節用ダンパ(14)及び圧力調節用ダンパ(13)の開度
   を演算制御するようにした室内気圧制御空調換気設備に
   おいて、前記外気路(12)と排気路(9)に夫々ボリューム
   ダンパ(20)(21)を介装し、起動時には、圧力調節用ダン
   パ(13)及び風量調節用ダンパ(14)の開度を制御感度の良
   好な所定の開度に設定すると共に前記ボリュームダンパ
   (20)(21)の開度を起動当初の測定室圧と設定室圧の偏差
   に応じた開度に設定し、排気ファン(8)又は外気ファン
   (11)の風量を測定室圧と設定室圧の偏差に応じて増加す
   るように制御し、定常制御時には、前記風量調節用ダン
   パ(14)の開度を、外気風量が常に所定の風量になるよう
   に前記所定の開度から制御し、前記圧力調節用ダンパ(1
   3)の開度を、室圧が所定の室圧になるように前記所定の
   開度から制御するようにしたことを特徴とする室内気圧
   制御空調換気設備。