JPH0783475A - 室圧制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、複数の部屋の内外の差圧を所定の
値に制御するための室圧制御装置に関し、一のファジィ
推論部を使用して、複数の圧力調節用ダンパの制御を行
うことを目的とする。 【構成】 複数の部屋の内外の差圧を測定する複数の差
圧計からの差圧信号を入力し設定値との差圧偏差値を求
める複数の入力処理手段と、前記複数の入力処理手段か
らの差圧偏差値を順次入力し、予め定められたファジィ
ルールおよびメンバーシップ関数を用いたファジィ推論
により前記部屋内の圧力を調節する圧力調節用ダンパの
開度修正量を求めるファジィ推論手段と、前記開度修正
量を入力し、この開度修正量に基づいて前記圧力調節用
ダンパの開度を演算し出力する複数の出力処理手段と、
前記複数の入力処理手段および出力処理手段を前記ファ
ジィ推論手段に順次切り換えて接続する切換手段とから
構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数の部屋の内外の差
圧を所定の値に制御するための室圧制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、医薬品を製造するためのバイオ
クリーンルーム、あるいは、無菌動物を用いて実験，研
究を行う動物飼育室等の施設では、部屋内を清潔な環境
に保つとともに、部屋外から細菌，病原体が侵入するこ
とを確実に防止する必要があり、このような施設の空調
では、部屋内の圧力を部屋外の圧力より高くすることに
より外部とのバリアを形成している。

【０００３】また、このような施設では、実験内容を変
更する場合、あるいは、製造ラインを変更する場合等に
は、部屋内を密閉状態にして、ホルマリン燻蒸により部
屋内を消毒することが行われている。

【０００４】図１０は、このような施設の空調装置を示
すもので、図において、符号１１は、無菌動物飼育室，
バイオクリーンルーム等の複数の部屋を示している。こ
れ等の部屋１１には、一台の給気ファン１３からの空気
を部屋１１内に導くための給気管路１５が、それぞれ開
口されている。

【０００５】これ等の給気管路１５には、上流側から順
に定風量装置１７および給気側高気密ダンパ１９が配置
されている。それぞれの部屋１１には、部屋１１からの
空気を一台の排気ファン２１に導くための排気管路２３
が開口されている。

【０００６】これ等の排気管路２３には、上流側から順
に排気側高気密ダンパ２５および圧力調節用排気ダンパ
２７が配置されている。上述した空調装置では、定常状
態においては、給気ファン１３および排気ファン２１
は、一定回転数で運転されており、給気側高気密ダンパ
１９および排気側高気密ダンパ２５が全開状態とされて
いる。

【０００７】また、コントローラ２９により、定風量装
置１７は、設定された風量を維持するように開度調節さ
れて運転されている。さらに、部屋１１内の圧力は、差
圧調節器３１により、圧力調節用排気ダンパ２７の開度
を自動調節することにより、部屋１１外の圧力と所定の
差圧を有するように維持されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の空調装置では、圧力調節用排気ダンパ２７の
制御がＰＩＤ制御により行われているために、部屋１１
のドア１１ａの開閉時、あるいは、給気側高気密ダンパ
１９および排気側高気密ダンパ２５の開閉時に、部屋１
１内の圧力が大きく変動するという問題があった。

【０００９】すなわち、例えば、人の出入り、あるいは
機材の搬入時等にドア１１ａを開閉すると、図１１の
（ａ）に示すように、ドア１１ａを開けている間に、圧
力調節用排気ダンパ２７が室圧を保とうとして全閉側に
動くため、ドア１１ａを閉めた時に、（ｂ）に示すよう
に室圧が大きく変動してオーバーシュートする。

【００１０】また、ある一つの部屋１１内を消毒する時
には、図１２の（ｂ）に示すように、給気側高気密ダン
パ１９および排気側高気密ダンパ２５が全閉され、部屋
１１が密閉された状態でホルマリン燻蒸による消毒が行
われ、この後、給気側高気密ダンパ１９および排気側高
気密ダンパ２５が全開され、部屋１１内から消毒剤が排
気されるが、部屋１１内から消毒剤を排気する時に、図
１２の（ｃ）に示すように、部屋１１内の圧力が大きく
変動する。

【００１１】すなわち、消毒時に給気側高気密ダンパ１
９を閉め切ると、定風量装置１７は、風量を確保するた
めに全開状態になり、この状態から消毒排気時に給気側
高気密ダンパ１７および排気側高気密ダンパ２５を開す
ると、これ等のダンパ１７，２５の開時に、部屋１１内
に空気が多量に流れ込み、部屋１１内の圧力が過正圧と
なり、部屋１１内の圧力が大きく変動する。

【００１２】そこで、圧力調節用排気ダンパ２７をファ
ジィ制御することにより、部屋１１内の圧力変動を小さ
く抑制することが検討されているが、この場合には、圧
力調節用排気ダンパ２７の数に対応した数のファジィ推
論部が必要になり、制御装置が非常に高価になるという
問題があった。

【００１３】本発明は、上記のような問題を解決したも
ので、一のファジィ推論部を使用して、複数の圧力調節
用ダンパの制御を行うことができる室圧制御装置を提供
することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の室圧制御装置
は、複数の部屋の内外の差圧を測定する複数の差圧計か
らの差圧信号を入力し設定値との差圧偏差値を求める複
数の入力処理手段と、前記複数の入力処理手段からの差
圧偏差値を順次入力し、予め定められたファジィルール
およびメンバーシップ関数を用いたファジィ推論により
前記部屋内の圧力を調節する圧力調節用ダンパの開度修
正量を求めるファジィ推論手段と、前記開度修正量を入
力し、この開度修正量に基づいて前記圧力調節用ダンパ
の開度を演算し出力する複数の出力処理手段と、前記複
数の入力処理手段および出力処理手段を前記ファジィ推
論手段に順次切り換えて接続する切換手段とを有するも
のである。

【００１５】

【作用】本発明の室圧制御装置では、切換手段により、
複数の入力処理手段および出力処理手段がファジィ推論
手段に順次切り換えて接続され、ファジィ推論手段に接
続された入力処理手段からの差圧偏差値に基づいて、フ
ァジィ推論手段により圧力調節用ダンパの開度修正量が
求められ、この開度修正量が、ファジィ推論手段に接続
された出力処理手段に出力され、この出力処理手段によ
り圧力調節用ダンパの開度が演算され出力される。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の詳細を図面に示す一実施例に
ついて説明する。図１は、本発明の空調装置の一実施例
を示すもので、図において符号４１ａ，４１ｂ，４１ｃ
は、無菌動物飼育室，バイオクリーンルーム等の複数の
部屋を示している。

【００１７】これ等の部屋４１ａ，４１ｂ，４１ｃに
は、一台の給気ファン４３からの空気を部屋４１ａ，４
１ｂ，４１ｃ内に導くための給気管路４５ａ，４５ｂ，
４５ｃが、それぞれ開口されている。

【００１８】これ等の給気管路４５ａ，４５ｂ，４５ｃ
には、上流側から順に定風量装置４７ａ，４７ｂ，４７
ｃおよび給気側高気密ダンパ４９ａ，４９ｂ，４９ｃが
配置されている。

【００１９】それぞれの部屋４１ａ，４１ｂ，４１ｃに
は、部屋４１ａ，４１ｂ，４１ｃからの空気を一台の排
気ファン５１に導くための排気管路５３ａ，５３ｂ，５
３ｃが開口されている。

【００２０】これ等の排気管路５３ａ，５３ｂ，５３ｃ
には、上流側から順に排気側高気密ダンパ５５ａ，５５
ｂ，５５ｃおよび圧力調節用排気ダンパ５７ａ，５７
ｂ，５７ｃが配置されている。

【００２１】定風量装置４７ａ，４７ｂ，４７ｃは、外
部信号により風量が設定でき、その風量を保つように自
動的に開度を調節する機能を有する。また、外部信号に
より強制的に全閉することも可能である。

【００２２】圧力調節用排気ダンパ５７ａ，５７ｂ，５
７ｃは、外部からのアナログ信号により、比例的に開度
を変更する機能を有している。符号５９ａ，５９ｂ，５
９ｃは、差圧計を示しており、この差圧計５９ａ，５９
ｂ，５９ｃは、部屋４１ａ，４１ｂ，４１ｃと隣接する
空間の差圧を検出し、その値をアナログ信号で出力す
る。

【００２３】符号６１は、プログラマブルコントローラ
を示しており、このコントローラ６１は、接続される機
器との入出力インターフェースを有し、また、ファジィ
推論部６３とのインターフェースをも有している。

【００２４】図２は、プログラマブルコントローラ６１
およびファジィ推論部６３を有する室圧制御装置の詳細
を示している。符号６５ａ，６５ｂ，６５ｃは、プログ
ラマブルコントローラ６１内に配置される入力処理部を
示しており、この入力処理部６５ａ，６５ｂ，６５ｃに
は、差圧計５９ａ，５９ｂ，５９ｃからの差圧計測値Ｐ
v が入力される。

【００２５】入力処理部６５ａ，６５ｂ，６５ｃには、
目標とすべき差圧設定値Ｐs が入力されており、入力処
理部６５ａ，６５ｂ，６５ｃは、次式により差圧偏差値
Ｐfを求める。

【００２６】Ｐf ＝Ｐs −Ｐv また、入力処理部６５ａ，６５ｂ，６５ｃは、次式によ
り差圧偏差変化量Ｐf'を求める。

【００２７】 Ｐf'＝ｄＰf ／ｄＴ＝〔Ｐf(T)−Ｐf(T −ΔT)〕／ΔＴ ここで、ΔＴは、制御周期を示している。符号６３は、
ファジィ推論部を示しており、このファジィ推論部６３
は、入力処理部６５ａ，６５ｂ，６５ｃからの差圧偏差
値Ｐf および差圧偏差変化量Ｐf'を順次入力し、予め定
められたファジィルールおよびメンバーシップ関数を用
いたファジィ推論により部屋４１ａ，４１ｂ，４１ｃ内
の圧力を調節する圧力調節用排気ダンパ５７ａ，５７
ｂ，５７ｃの開度修正量を求める。

【００２８】符号６７ａ，６７ｂ，６７ｃは、プログラ
マブルコントローラ６１内に配置される出力処理部を示
しており、この出力処理部６７ａ，６７ｂ，６７ｃは、
ファジィ推論部６３から開度修正量ΔＭを入力し、この
開度修正量ΔＭに基づいて、次式により圧力調節用排気
ダンパ５７ａ，５７ｂ，５７ｃの開度Ｍを演算し、圧力
調節用排気ダンパ５７ａ，５７ｂ，５７ｃの制御部に出
力する。

【００２９】Ｍ＝ΔＭ・Ｇ＋Ｍb ここで、Ｇは制御ゲイン、Ｍb は前回の開度である。図
３はファジィ推論部６３に予め設定されるファジィルー
ルを示している。

【００３０】（１）〜（５）は、定常時の制御ルールで
あり、（６）〜（１０）は、非定常時の制御ルールであ
る。すなわち、定常時には、 （１）差圧偏差値Ｐf が正で少し大きい値の時には、圧
力調節用排気ダンパ５７ａ，５７ｂ，５７ｃの開け方を
少し大きくする。

【００３１】（２）差圧偏差値Ｐf が正で小さい値の時
には、圧力調節用排気ダンパ５７ａ，５７ｂ，５７ｃを
少し開ける。 （３）差圧偏差値Ｐf が０の時には、圧力調節用排気ダ
ンパ５７ａ，５７ｂ，５７ｃを動かさない。

【００３２】（４）差圧偏差値Ｐf が負で小さい値の時
には、圧力調節用排気ダンパ５７ａ，５７ｂ，５７ｃを
少し閉める。 （５）差圧偏差値Ｐf が負で少し大きい値の時には、圧
力調節用排気ダンパ５７ａ，５７ｂ，５７ｃの閉め方を
少し大きくする。

【００３３】また、非定常時には、 （６）差圧偏差値Ｐf が負で大きい値の時には、圧力調
節用排気ダンパ５７ａ，５７ｂ，５７ｃを動かさない。

【００３４】（７）差圧偏差値Ｐf が正で大きい値の時
には、圧力調節用排気ダンパ５７ａ，５７ｂ，５７ｃを
大きく開ける。 （８）差圧偏差値Ｐf が負で大きく、かつ、差圧偏差変
化量Ｐf'が負で少し大きい値の時には圧力調節用排気ダ
ンパ５７ａ，５７ｂ，５７ｃを少し閉める。

【００３５】（９）差圧偏差値Ｐf が負で大きく、か
つ、差圧偏差変化量Ｐf'が０の時には、ドアが開いてい
ると判断し、圧力調節用排気ダンパ５７ａ，５７ｂ，５
７ｃを動かさない。

【００３６】（１０）差圧偏差値Ｐf が負で大きく、か
つ、差圧偏差変化量Ｐf'が正の値の時には、差圧偏差値
Ｐf が回復傾向にあると判断し、圧力調節用排気ダンパ
５７ａ，５７ｂ，５７ｃを動かさない。

【００３７】図４ないし図６は、ファジィ推論部６３に
予め設定されるメンバーシップ関数を示している。図４
は、差圧偏差値Ｐf のメンバーシップ関数であり、横軸
には、差圧偏差値Ｐf が、縦軸には、適合度がとられて
いる。

【００３８】図５は、差圧偏差変化量Ｐf'のメンバーシ
ップ関数であり、横軸には、差圧偏差変化量Ｐf'が、縦
軸には、適合度がとられている。図６は、開度修正量Δ
Ｍのメンバーシップ関数であり、横軸には、開度修正量
ΔＭが、縦軸には、適合度がとられている。

【００３９】そして、例えば、差圧偏差値Ｐf が−０．
３mmAqで、差圧偏差変化量Ｐf'が０の時には、図４から
適合度０．４および０．６が求められ、図６から重心法
を使用して開度修正量ΔＭ−０．０３％が求められる。

【００４０】しかして、この実施例では、図２に示した
ように、プログラマブルコントローラ６１には、複数の
入力処理部６５ａ，６５ｂ，６５ｃおよび出力処理部６
７ａ，６７ｂ，６７ｃをファジィ推論部６３に順次切り
換えて接続する切換部６９が配置されている。

【００４１】切換部６９は、入力信号受発信回路７１
ａ，７１ｂ，７１ｃ、出力信号受発信回路７３ａ，７３
ｂ，７３ｃおよび切換回路７５とを有している。入力信
号受発信回路７１ａ，７１ｂ，７１ｃには、入力処理部
６５ａ，６５ｂ，６５ｃがそれぞれ対応して接続されて
おり、また、出力信号受発信回路７３ａ，７３ｂ，７３
ｃには、出力処理部６７ａ，６７ｂ，６７ｃがそれぞれ
対応して接続されている。

【００４２】切換回路７５は、タイマーを有するＣＰＵ
からなり、入力信号受発信回路７１ａ，７１ｂ，７１ｃ
および出力信号受発信回路７３ａ，７３ｂ，７３ｃをフ
ァジィ推論部６３に順次切り換えて接続する。

【００４３】図７は、切換部６９の動作を示すフローチ
ャートであり、先ず、タイマーが予め定められた所定時
間、例えば１００msecの時間に設定され（ステップＳ
１）、タイマーがタイムアップしたかどうかが判断され
（ステップＳ２）、タイマーがタイムアップすると、タ
イマーがクリアーされ再セットされ（ステップＳ３）、
同時にカウンターがセットされる（ステップＳ４）。

【００４４】カウンターは、１，２，３とカウントし、
３の次には、１に戻る。そして、カウンターが１の時に
は（ステップＳ５）、入力信号受発信回路７１ａおよび
出力信号受発信回路７３ａがファジィ推論部６３に接続
される（ステップＳ６）。

【００４５】また、カウンターが２の時には（ステップ
Ｓ７）、入力信号受発信回路７１ｂおよび出力信号受発
信回路７３ｂがファジィ推論部６３に接続される（ステ
ップＳ８）。

【００４６】さらに、カウンターが３の時には（ステッ
プＳ９）、入力信号受発信回路７１ｃおよび出力信号受
発信回路７３ｃがファジィ推論部６３に接続される（ス
テップＳ１０）。

【００４７】上述した空調装置では、圧力調節用排気ダ
ンパ５７ａ，５７ｂ，５７ｃの制御をファジィ制御によ
り行なうようにしたので、部屋４１ａ，４１ｂ，４１ｃ
のドア７７ａ，７７ｂ，７７ｃの開閉時、あるいは、給
気側高気密ダンパ４９ａ，４９ｂ，４９ｃおよび排気側
高気密ダンパ５５ａ，５５ｂ，５５ｃの開閉時に、部屋
４１ａ，４１ｂ，４１ｃ内の圧力が大きく変動すること
を従来より大幅に低減することができる。

【００４８】すなわち、例えば、人の出入り、あるいは
機材の搬入時等にドア７７ａを開閉した時には、図８の
（ａ）に示すように、圧力調節用排気ダンパ５７ａの開
度が調節されるため、図８の（ｂ）に示すように、ドア
７７ａを閉めた時に、室圧が大きく変動することがなく
なる。

【００４９】また、ある一つの部屋４１ａ内を消毒する
時には、図９の（ｂ）に示すように、給気側高気密ダン
パ４９ａおよび排気側高気密ダンパ５５ａが全閉され、
部屋４１ａが密閉された状態でホルマリン燻蒸による消
毒が行われ、この後、給気側高気密ダンパ４９ａおよび
排気側高気密ダンパ５５ａが全開され、部屋４１ａ内か
ら消毒剤が排気されるが、部屋４１ａ内から消毒剤を排
気する時に、図９の（ｃ）に示すように、部屋４１ａ内
の圧力が大きく変動することがなくなる。

【００５０】しかして、上述した室圧制御装置では、切
換部６９により、複数の入力処理部６５ａ，６５ｂ，６
５ｃおよび出力処理部６７ａ，６７ｂ，６７ｃがファジ
ィ推論部６３に順次切り換えて接続され、ファジィ推論
部６３に接続された入力処理部６５ａ，６５ｂ，６５ｃ
からの差圧偏差値Ｐf に基づいて、ファジィ推論部６３
により圧力調節用排気ダンパ５７ａ，５７ｂ，５７ｃの
開度修正量ΔＭが求められ、この開度修正量ΔＭが、フ
ァジィ推論部６３に接続された出力処理部６７ａ，６７
ｂ，６７ｃに出力され、この出力処理部６７ａ，６７
ｂ，６７ｃにより圧力調節用排気ダンパ５７ａ，５７
ｂ，５７ｃの開度が演算され圧力調節用排気ダンパ５７
ａ，５７ｂ，５７ｃの制御部に出力されるため、一のフ
ァジィ推論部６３を使用して、複数の圧力調節用排気ダ
ンパ５７ａ，５７ｂ，５７ｃの制御を行うことが容易に
可能になる。

【００５１】この結果、制御装置を非常にコンパクトで
安価なものにすることができる。

【００５２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の室圧制御装
置では、切換手段により、複数の入力処理手段および出
力処理手段がファジィ推論手段に順次切り換えて接続さ
れるため、一のファジィ推論部を使用して、複数の圧力
調節用ダンパの制御を行うことが容易に可能になるとい
う利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の室圧制御装置の一実施例を備えた空調
装置の一例を示す配管系統図である。

【図２】図１の室圧制御装置の詳細を示すブロック図で
ある。

【図３】図１のファジィ推論部に設定されるファジィル
ールを示す説明図である。

【図４】図１のファジィ推論部に設定される差圧偏差値
のメンバーシップ関数を示す説明図である。

【図５】図１のファジィ推論部に設定される差圧偏差変
化量のメンバーシップ関数を示す説明図である。

【図６】図１のファジィ推論部に設定される開度修正量
のメンバーシップ関数を示す説明図である。

【図７】図２の室圧制御装置の切換部の動作を示す流れ
図である。

【図８】図１の空調装置におけるドアの閉時における部
屋内の圧力の変動を示す説明図である。

【図９】図１の空調装置における消毒排気時における部
屋内の圧力の変動を示す説明図である。

【図１０】従来の空調装置を示す配管系統図である。

【図１１】図１０の空調装置におけるドアの閉時におけ
る部屋内の圧力の変動を示す説明図である。

【図１２】図１０の空調装置における消毒排気時におけ
る部屋内の圧力の変動を示す説明図である。

【符号の説明】

４１ａ，４１ｂ，４１ｃ 部屋 ５７ａ，５７ｂ，５７ｃ 圧力調節用排気ダンパ ５９ａ，５９ｂ，５９ｃ 差圧計 ６１ プログラマブルコントローラ ６３ ファジィ推論部 ６５ａ，６５ｂ，６５ｃ 入力処理部 ６７ａ，６７ｂ，６７ｃ 出力処理部 ６９ 切換部

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【手続補正書】

【提出日】平成６年５月１３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

【図３】

【図４】

【図５】

【図６】

【図１１】

【図７】

【図８】

【図９】

【図１２】

【図１０】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の部屋の内外の差圧を測定する複数
   の差圧計からの差圧信号を入力し設定値との差圧偏差値
   を求める複数の入力処理手段と、 前記複数の入力処理手段からの差圧偏差値を順次入力
   し、予め定められたファジィルールおよびメンバーシッ
   プ関数を用いたファジィ推論により前記部屋内の圧力を
   調節する圧力調節用ダンパの開度修正量を求めるファジ
   ィ推論手段と、 前記開度修正量を入力し、この開度修正量に基づいて前
   記圧力調節用ダンパの開度を演算し出力する複数の出力
   処理手段と、 前記複数の入力処理手段および出力処理手段を前記ファ
   ジィ推論手段に順次切り換えて接続する切換手段と、を
   有することを特徴とする室圧制御装置。