特許 5778475 室圧制御システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5778475

(24)【登録日】2015年7月17日

(45)【発行日】2015年9月16日

(54)【発明の名称】室圧制御システム

(51)【国際特許分類】

   F24F 7/007 20060101AFI20150827BHJP

   B01L 1/00 20060101ALI20150827BHJP

【ＦＩ】

   F24F7/007 B

   B01L1/00 A

【請求項の数】4

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2011-107961(P2011-107961)

(22)【出願日】2011年5月13日

(65)【公開番号】特開2012-237527(P2012-237527A)

(43)【公開日】2012年12月6日

【審査請求日】2014年3月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006666

【氏名又は名称】アズビル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100064621

【弁理士】

【氏名又は名称】山川 政樹

(74)【代理人】

【識別番号】100098394

【弁理士】

【氏名又は名称】山川 茂樹

(72)【発明者】

【氏名】藤村 隆司

(72)【発明者】

【氏名】大曲 康仁

(72)【発明者】

【氏名】大村 林太郎

【審査官】 仲村 靖

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−０７８０１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２２４１７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−２０１５４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６２−１０５４４７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１２−０２１６６３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２４Ｆ ７／００７

Ｂ０１Ｌ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

対象部屋へ吹き出す給気の風量を調節する給気バルブと、
対象部屋から吸い出す排気の風量を調節する一般排気バルブと、
前記給気バルブによって調節される給気風量と前記一般排気バルブによって調節される排気風量との差が所定の設定値に一致するように、給気バルブ用の制御出力値と一般排気バルブ用の制御出力値とを出力する風量制御手段と、
対象部屋と所定の基準室との圧力差である室圧を計測する差圧計測手段と、
前記給気バルブと前記一般排気バルブのうち室圧制御バルブとして動作させる方のバルブに対する補正制御出力値を、前記差圧計測手段によって計測された室圧と所定の設定値との偏差に基づいて演算する補正出力演算手段と、
前記室圧制御バルブとして動作させる方のバルブに対応する制御出力値と前記補正制御出力値とを合算して前記室圧制御バルブに出力する合算手段と、
前記給気風量と前記排気風量のうち少なくとも一方が変更中かどうかを判定する風量安定性判断手段と、
前記差圧計測手段によって計測された室圧が安定中かどうかを判定する室圧安定性判断手段とを備え、
前記補正出力演算手段は、前記風量安定性判断手段によって風量変更中と判定された場合、前記室圧制御バルブの動作回数の軽減よりも室圧制御の即応性を重視した制御演算を行い、風量安定中と判定された場合、室圧制御の即応性よりも前記室圧制御バルブの動作回数の軽減を重視した制御演算を行い、前記風量安定性判断手段によって風量安定中と判定され、かつ前記室圧安定性判断手段によって室圧安定中と判定された場合、直前の演算周期で出力していた補正制御出力値を現在の演算周期よりも後の演算周期で補正制御出力値を出力する時になるまで継続して出力することを特徴とする室圧制御システム。

【請求項2】

請求項１記載の室圧制御システムにおいて、
さらに、前記補正出力演算手段の演算処理に使用する複数の制御パラメータを記憶する制御パラメータ記憶手段を備え、
前記補正出力演算手段は、前記風量安定性判断手段によって風量変更中と判定された場合、前記室圧制御バルブの動作回数の軽減よりも室圧制御の即応性を重視した制御パラメータを前記制御パラメータ記憶手段から読み出して使用し、風量安定中と判定された場合、室圧制御の即応性よりも前記室圧制御バルブの動作回数の軽減を重視した制御パラメータを前記制御パラメータ記憶手段から読み出して使用することを特徴とする室圧制御システム。

【請求項3】

請求項１記載の室圧制御システムにおいて、
さらに、前記補正出力演算手段の演算処理に使用する複数の演算周期を記憶する演算周期記憶手段を備え、
前記補正出力演算手段は、前記風量安定性判断手段によって風量変更中と判定された場合、前記室圧制御バルブの動作回数の軽減よりも室圧制御の即応性を重視した演算周期の値を前記演算周期記憶手段から読み出して使用し、風量安定中と判定された場合、室圧制御の即応性よりも前記室圧制御バルブの動作回数の軽減を重視した演算周期の値を前記演算周期記憶手段から読み出して使用することを特徴とする室圧制御システム。

【請求項4】

請求項１乃至３のいずれか１項に記載の室圧制御システムにおいて、
さらに、対象部屋に設置されたヒュームフードと、
このヒュームフードの排気風量を調節する局所排気バルブと、
前記ヒュームフードのサッシ面の面風速が規定値となるように前記局所排気バルブを制御する局所排気風量調節手段とを備え、
前記風量制御手段は、前記給気バルブによって調節される給気風量と前記局所排気バルブおよび前記一般排気バルブによって調節される排気風量との差が所定の設定値に一致するように、給気バルブ用の制御出力値と一般排気バルブ用の制御出力値とを出力することを特徴とする室圧制御システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、室内への給気風量や排気風量の制御により室圧を一定に保つ室圧制御システムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

化学実験では、実験作業過程において、人体に有害な生物化学物質が発生する場合が多い。これら生物化学物質の室内への拡散を防止し、人体への汚染を防ぐ装置の１つにヒュームフードがある。一般に、ヒュームフードは、上下または左右に開閉可能なサッシ付きの囲い（エンクロージャ）を備えており、実験室の作業者はこのサッシからエンクロージャ内にアクセスすることができる。ヒュームフードで作業中の作業者が有害な生物化学物質に曝されないようにするために、エンクロージャは生物化学物質を除去する局所排気ダクトに接続されている。

【0003】

室圧制御システムは、ヒュームフード内で生物化学物質を扱う実験をする場合に、生物化学物質が部屋内に逆流しないようにサッシ面の面風速を所定の速度に維持するよう局所排気ダクトの風量を調整すると共に、生物化学物質が部屋の外に漏れ出したり外からの不純物等が部屋内に流入したりしないように部屋の圧力を一定に保つシステムである（例えば、特許文献１参照）。図８は従来の室圧制御システムの構成を示す図である。室圧制御システムは、部屋１００内に設置されたヒュームフード１０１と、ヒュームフード１０１に接続された局所排気ダクト１０２と、部屋１００に給気を供給する給気ダクト１０３と、部屋１００の空気を排気する一般排気ダクト１０４と、局所排気ダクト１０２の風量を調整する局所排気バルブＥＸＶと、給気ダクト１０３の風量を調整する給気バルブＭＡＶと、一般排気ダクト１０４の風量を調整する一般排気バルブＧＥＸと、局所排気バルブＥＸＶを制御するコントローラ１０５と、給気バルブＭＡＶを制御するコントローラ１０６と、一般排気バルブＧＥＸを制御するコントローラ１０７と、各コントローラ１０５，１０６，１０７を互いに接続する通信線１０８とから構成される。ヒュームフード１０１は、開閉可能なサッシ１１１と、サッシ１１１の開度を検出するサッシセンサ１１２とを備えている。

【0004】

このような室圧制御システムでは、部屋１００の圧力を設定値に維持するため、給気ダクト１０３の給気風量と一般排気ダクト１０４の排気風量と局所排気ダクト１０２の局所排気風量とが、「給気風量＝一般排気風量＋局所排気風量＋オフセット風量」の関係を満たすように、給気バルブＭＡＶと一般排気バルブＧＥＸと局所排気バルブＥＸＶの開度を制御している。さらに、近年では、室内外の圧力差を計測し、この圧力差に基づいて室圧制御バルブ（ＰＣＶ）の開度を微調整することで安定した室圧制御を行うＰＣＶ機能が搭載されている。このＰＣＶ機能は、給気バルブＭＡＶと一般排気バルブＧＥＸの何れかに、本来の機能に加えて、室圧制御動作を兼務させることで実現している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平９−２０１５４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

従来、ＰＣＶ機能を担うバルブは、システム構築時に固定され、室圧の微調整動作をするために他のバルブよりも頻繁に動作し、動作回数が多くなるので、寿命が短くなるという問題点があった。ＰＣＶ機能を担うバルブが故障した場合には、室圧制御に大きな支障をきたすことになる。

【0007】

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、ＰＣＶ機能を担うバルブの寿命を延ばし、システム全体の稼働時間およびメンテナンス周期を延ばすことができる室圧制御システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の室圧制御システムは、対象部屋へ吹き出す給気の風量を調節する給気バルブと、対象部屋から吸い出す排気の風量を調節する一般排気バルブと、前記給気バルブによって調節される給気風量と前記一般排気バルブによって調節される排気風量との差が所定の設定値に一致するように、給気バルブ用の制御出力値と一般排気バルブ用の制御出力値とを出力する風量制御手段と、対象部屋と所定の基準室との圧力差である室圧を計測する差圧計測手段と、前記給気バルブと前記一般排気バルブのうち室圧制御バルブとして動作させる方のバルブに対する補正制御出力値を、前記差圧計測手段によって計測された室圧と所定の設定値との偏差に基づいて演算する補正出力演算手段と、前記室圧制御バルブとして動作させる方のバルブに対応する制御出力値と前記補正制御出力値とを合算して前記室圧制御バルブに出力する合算手段と、前記給気風量と前記排気風量のうち少なくとも一方が変更中かどうかを判定する風量安定性判断手段と、前記差圧計測手段によって計測された室圧が安定中かどうかを判定する室圧安定性判断手段とを備え、前記補正出力演算手段は、前記風量安定性判断手段によって風量変更中と判定された場合、前記室圧制御バルブの動作回数の軽減よりも室圧制御の即応性を重視した制御演算を行い、風量安定中と判定された場合、室圧制御の即応性よりも前記室圧制御バルブの動作回数の軽減を重視した制御演算を行い、前記風量安定性判断手段によって風量安定中と判定され、かつ前記室圧安定性判断手段によって室圧安定中と判定された場合、直前の演算周期で出力していた補正制御出力値を現在の演算周期よりも後の演算周期で補正制御出力値を出力する時になるまで継続して出力することを特徴とするものである。

【0009】

また、本発明の室圧制御システムの１構成例は、さらに、前記補正出力演算手段の演算処理に使用する複数の制御パラメータを記憶する制御パラメータ記憶手段を備え、前記補正出力演算手段は、前記風量安定性判断手段によって風量変更中と判定された場合、前記室圧制御バルブの動作回数の軽減よりも室圧制御の即応性を重視した制御パラメータを前記制御パラメータ記憶手段から読み出して使用し、風量安定中と判定された場合、室圧制御の即応性よりも前記室圧制御バルブの動作回数の軽減を重視した制御パラメータを前記制御パラメータ記憶手段から読み出して使用することを特徴とするものである。

【0010】

また、本発明の室圧制御システムの１構成例において、さらに、前記補正出力演算手段の演算処理に使用する複数の演算周期を記憶する演算周期記憶手段を備え、前記補正出力演算手段は、前記風量安定性判断手段によって風量変更中と判定された場合、前記室圧制御バルブの動作回数の軽減よりも室圧制御の即応性を重視した演算周期の値を前記演算周期記憶手段から読み出して使用し、風量安定中と判定された場合、室圧制御の即応性よりも前記室圧制御バルブの動作回数の軽減を重視した演算周期の値を前記演算周期記憶手段から読み出して使用することを特徴とするものである。
また、本発明の室圧制御システムの１構成例は、さらに、対象部屋に設置されたヒュームフードと、このヒュームフードの排気風量を調節する局所排気バルブと、前記ヒュームフードのサッシ面の面風速が規定値となるように前記局所排気バルブを制御する局所排気風量調節手段とを備え、前記風量制御手段は、前記給気バルブによって調節される給気風量と前記局所排気バルブおよび前記一般排気バルブによって調節される排気風量との差が所定の設定値に一致するように、給気バルブ用の制御出力値と一般排気バルブ用の制御出力値とを出力することを特徴とするものである。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、風量変更中と風量安定中で室圧制御の演算を変えることにより、室圧を一定に保ちつつ、室圧制御バルブの動作回数を減らすことができ、室圧制御バルブの寿命を延ばすことができる。本発明では、安価なバルブを使用しつつ、バルブの寿命を延ばすことができ、システムのコストを低減することができる。

【0012】

また、本発明では、風量安定中で、かつ室圧安定中であれば、補正制御出力値の出力を保留し、室圧制御を保留にすることで、室圧制御バルブの動作を止めることができ、室圧制御バルブの動作回数を更に減らすことができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の実施の形態に係る室圧制御システムの構成を示す図である。

【図2】本発明の実施の形態に係る局所排気用のコントローラの構成例を示すブロック図である。

【図3】本発明の実施の形態に係る給気用のコントローラの構成例を示すブロック図である。

【図4】本発明の実施の形態に係る一般排気用のコントローラの構成例を示すブロック図である。

【図5】昼間設計風量値と夜間設計風量値の１例を示す図である。

【図6】本発明の実施の形態に係る室圧制御システムにおけるＰＣＶ制御動作を説明するフローチャートである。

【図7】風量変更中のＰＩＤパラメータと風量安定中のＰＩＤパラメータの１例を示す図である。

【図8】従来の室圧制御システムの構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

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１は本発明の実施の形態に係る室圧制御システムの構成を示す図であり、図８と同様の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態の室圧制御システムは、部屋１００内に設置されたヒュームフード１０１と、局所排気ダクト１０２と、給気ダクト１０３と、一般排気ダクト１０４と、局所排気バルブＥＸＶと、給気バルブＭＡＶと、一般排気バルブＧＥＸと、コントローラ１０５，１０６，１０７と、通信線１０８と、部屋１００と所定の基準室（本実施の形態では部屋１００の外の空間）との圧力差を計測する差圧センサ１０９と、圧力差をチェックするための室圧モニタ１１０とから構成される。

【0015】

図２はコントローラ１０５の構成例を示すブロック図、図３はコントローラ１０６の構成例を示すブロック図、図４はコントローラ１０７の構成例を示すブロック図である。
コントローラ１０５は、局所排気バルブＥＸＶ１を制御する排気風量制御部２００を有する。
コントローラ１０６は、給気バルブＭＡＶを制御する給気風量制御部２０１を有する。

【0016】

コントローラ１０７は、一般排気バルブＧＥＸを制御する排気風量制御部２０２と、所定の風量切替制御動作時において給気風量と排気風量を漸次変更する風量変更部２０３と、給気風量と排気風量のうち少なくとも一方が変更中かどうかを判定する風量安定性判断部２０４と、差圧センサ１０９によって計測された室圧が安定中かどうかを判定する室圧安定性判断部２０５と、給気バルブＭＡＶと一般排気バルブＧＥＸのうち室圧制御バルブとして動作させる方のバルブに対する補正制御出力値を、差圧センサ１０９によって計測された室圧と所定の設定値に基づいて演算する補正出力演算部２０６と、室圧制御バルブとして動作させる方のバルブに対応する制御出力値と補正制御出力値とを合算して合算値を室圧制御バルブに出力する合算部２０７と、補正出力演算部２０６の演算処理に使用する複数の制御パラメータを記憶する制御パラメータ記憶部２０８と、補正出力演算部２０６の演算処理に使用する複数の演算周期を記憶する演算周期記憶部２０９とを有する。

【0017】

コントローラ１０５の排気風量制御部２００は、局所排気風量調節手段を構成している。コントローラ１０６の給気風量制御部２０１とコントローラ１０７の排気風量制御部２０２と風量変更部２０３とは、風量制御手段を構成している。

【0018】

なお、本実施の形態では、風量変更部２０３と風量安定性判断部２０４と室圧安定性判断部２０５と補正出力演算部２０６と合算部２０７と制御パラメータ記憶部２０８とをコントローラ１０７に設けているが、これに限るものではなく、風量変更部２０３と風量安定性判断部２０４と室圧安定性判断部２０５と補正出力演算部２０６と合算部２０７と制御パラメータ記憶部２０８とを他のコントローラに設けてもよいし、図示しない中央監視装置に設けてもよい。

【0019】

次に、室圧制御システムの通常時の風量バランス制御動作について説明する。ここでは、給気ダクト１０３から吹き出す給気の風量をＶｍａｖ、一般排気ダクト１０４で吸い出す排気の風量をＶｇｅｘ、局所排気ダクト１０２で吸い出す排気の風量をＶｅｘｖとする。

【0020】

コントローラ１０５の排気風量制御部２００は、ヒュームフード１０１のサッシ開口面積に基づいて、サッシ面の面風速が規定値（通常０．５ｍ／ｓ）となるように風量Ｖｅｘｖを定め、局所排気ダクト１０２の排気風量がＶｅｘｖとなるように局所排気バルブＥＸＶの開度を制御する。なお、ヒュームフード１０１のサッシ開口面積は、サッシセンサ１１２が検出するサッシ開度から求めることができるサッシ１１１の開口部高さと、既知のサッシ幅との乗算により決定することができる。

【0021】

コントローラ１０７の排気風量制御部２０２は、総排気風量（Ｖｇｅｘ＋Ｖｅｘｖ）が一定となるように、サッシ開閉による排気風量Ｖｅｘｖの変動分だけ、風量Ｖｇｅｘを増減させ、一般排気ダクト１０４の排気風量がＶｇｅｘとなるように制御出力値を出して一般排気バルブＧＥＸの開度を制御する。

【0022】

コントローラ１０６の給気風量制御部２０１は、部屋１００の最低換気風量を満足させるよう、少なくとも最低風量を常に吹き出すように風量Ｖｍａｖを決定し、給気ダクト１０３の給気風量がＶｍａｖとなるように制御出力値を出して給気バルブＭＡＶの開度を制御する。部屋１００の最低換気風量を確保するため、Ｖｍａｖは最低換気風量以上に設定される。

【0023】

以上のような風量の設定の仕方により、ヒュームフード１０１が使用されていないとき（すなわち、サッシ１１１が全閉のとき）、式（１）が成立する。
Ｖｍａｖ＝Ｖｇｅｘ＋α ・・・（１）

【0024】

定数αは、部屋１００から漏れていく風量を決定すると共に、部屋１００を正圧にするか負圧にするかを決定するためのオフセット風量である。
次に、ヒュームフード１０１が使用されているときには、式（２）が成立する。
Ｖｍａｖ＝Ｖｇｅｘ＋Ｖｅｘｖ＋α ・・・（２）

【0025】

なお、例えば排気風量Ｖｅｘｖが最大風量（Ｖｅｘｖ）ｍａｘになると、コントローラ１０７の排気風量制御部２０２は風量Ｖｇｅｘを減少させて風量バランスをとろうとするが、風量Ｖｇｅｘの減少動作だけで風量バランスをとろうとしても、一般排気バルブＧＥＸの開度が０％になった場合には風量Ｖｇｅｘを更に減らすことはできない。このような場合、コントローラ１０６の給気風量制御部２０１は、式（３）が成り立つように風量Ｖｍａｖを調節する。
Ｖｍａｖ＝Ｖｇｅｘ＋（Ｖｅｘｖ）ｍａｘ＋α ・・・（３）

【0026】

以上の風量バランス制御動作によれば、ヒュームフード１０１のサッシ１１１の開閉に伴って局所排気風量Ｖｅｘｖが変更されたときに、この変更に伴って給気風量Ｖｍａｖと排気風量Ｖｇｅｘが変更されることになる。

【0027】

給気風量Ｖｍａｖと排気風量Ｖｇｅｘが変更される別の例としては、作業を行わない夜間や休日などの人がいない時間帯において、省エネルギーのために、室内外の圧力差を一定に保ちつつ、給気風量Ｖｍａｖと排気風量Ｖｇｅｘを下げる風量切替制御動作がある。この風量変更は、平日は毎日行われる。昼から夜への切り替えの例では、給気風量Ｖｍａｖと排気風量Ｖｇｅｘを共に徐々に減らし、夜から昼への切り替えの例では、給気風量Ｖｍａｖと排気風量Ｖｇｅｘを共に徐々に増やす。

【0028】

風量切替制御動作をより具体的に説明すると、コントローラ１０７の風量変更部２０３は、昼から夜の時間帯に切り替わる場合、昼間の時間帯用にあらかじめ設定された昼間設計風量値から給気風量Ｖｍａｖを徐々に減らすようにコントローラ１０６に対して指示を出す。コントローラ１０６の給気風量制御部２０１は、風量変更部２０３から指示された給気風量Ｖｍａｖとなるように制御出力値を出して給気バルブＭＡＶの開度を制御する。また、風量変更部２０３は、給気風量Ｖｍａｖの減少に応じて排気風量Ｖｇｅｘが減少するように制御出力値を出す。このとき、排気風量Ｖｇｅｘは、式（１）または式（２）を満たすように決定される。風量変更部２０３は、給気風量Ｖｍａｖが夜間の時間帯用にあらかじめ設定された夜間設計風量値に達するまで、風量変更を行う。

【0029】

一方、風量変更部２０３は、夜から昼の時間帯に切り替わる場合、夜間設計風量値から給気風量Ｖｍａｖを徐々に増やすようにコントローラ１０６に対して指示を出す。コントローラ１０６の給気風量制御部２０１は、風量変更部２０３から指示された給気風量Ｖｍａｖとなるように制御出力値を出して給気バルブＭＡＶの開度を制御する。また、風量変更部２０３は、給気風量Ｖｍａｖの増加に応じて排気風量Ｖｇｅｘが増加するように排気用の制御出力値を出す。このとき、排気風量Ｖｇｅｘは、式（１）または式（２）を満たすように決定される。風量変更部２０３は、給気風量Ｖｍａｖが昼間設計風量値に達するまで、風量変更を行う。

【0030】

昼間設計風量値と夜間設計風量値の１例を図５に示す。図５の例では、昼間の給気風量Ｖｍａｖを２４００ｍ³／ｈ、局所排気風量Ｖｅｘｖを１０８０ｍ³／ｈ、排気風量Ｖｇｅｘを１１２０ｍ³／ｈ、オフセット風量αを２００ｍ³／ｈとしている。また、夜間の給気風量Ｖｍａｖを４００ｍ³／ｈ、局所排気風量Ｖｅｘｖを１００ｍ³／ｈ、排気風量Ｖｇｅｘを１００ｍ³／ｈ、オフセット風量αを２００ｍ³／ｈとしている。

【0031】

給気風量Ｖｍａｖと排気風量Ｖｇｅｘが変更される例としては、他に部屋１００の燻蒸や未利用時に給排気ファンを停止する場合と給排気ファンの停止状態から通常の運動状態に切り替える場合があり、さらに温度制御によって給気風量Ｖｍａｖが変更される場合がある。

【0032】

次に、以上のような動作と並行して行われる室圧制御バルブ（ＰＣＶ）制御動作について説明する。図６はＰＣＶ制御動作を説明するフローチャートである。本実施の形態では、一般排気バルブＧＥＸをＰＣＶとして機能させるものとする。
コントローラ１０７の風量安定性判断部２０４は、給気風量Ｖｍａｖと排気風量Ｖｇｅｘのうち少なくとも一方が変更中かどうかを判定する（ステップＳ１００）。

【0033】

コントローラ１０７の補正出力演算部２０６は、風量安定性判断部２０４によって風量変更中と判定された場合（ステップＳ１００においてＹＥＳ）、風量変更中に対応するＰＩＤパラメータを制御パラメータ記憶部２０８から読み出して内部に設定する（ステップＳ１０１）。

【0034】

一方、コントローラ１０７の室圧安定性判断部２０５は、給気風量Ｖｍａｖと排気風量Ｖｇｅｘが変更されておらず、風量安定中と判定された場合（ステップＳ１００においてＮＯ）、室圧（室内外の圧力差）が安定中かどうかを判定する（ステップＳ１０２）。室圧安定性判断部２０５は、室圧の設定値ＳＰと差圧センサ１０９によって計測された室圧ｄＰＥとの偏差の絶対値｜ＳＰ−ｄＰＥ｜が室圧安定しきい値（例えば３Ｐａ）以内である状態が室圧安定判定時間（例えば３秒）以上継続した場合、室圧安定中と判定し、偏差の絶対値｜ＳＰ−ｄＰＥ｜が室圧変動しきい値（例えば４．５Ｐａ）以上である状態が室圧変動判定時間（例えば３０秒）以上継続した場合、室圧変動中と判定する。

【0035】

コントローラ１０７の補正出力演算部２０６は、風量安定性判断部２０４によって風量安定中と判定され、かつ室圧安定性判断部２０５によって室圧変動中と判定された場合（ステップＳ１０２においてＮＯ）、風量安定中に対応するＰＩＤパラメータを制御パラメータ記憶部２０８から読み出して内部に設定する（ステップＳ１０３）。

【0036】

風量変更中のＰＩＤパラメータと風量安定中のＰＩＤパラメータの１例を図７に示す。周知のとおり、ＰＩＤパラメータとしては、比例帯Ｐ、積分時間Ｉ、および微分時間Ｄがある。風量変更中の比例帯Ｐは２００Ｐａ、積分時間Ｉは０．１分、微分時間Ｄは０分である。一方、風量安定中の比例帯Ｐは２００Ｐａ、積分時間Ｉは０．２分、微分時間Ｄは０分である。図７の例では、風量変更中のＩ＝０．１分に対して、風量安定中はＩ＝０．２分というように、積分時間Ｉを変更している。このように、各々の制御状態に最適なＰＩＤパラメータが制御パラメータ記憶部２０８に予め登録されている。

【0037】

ステップＳ１０１またはＳ１０３によるＰＩＤパラメータの設定後、補正出力演算部２０６は、設定値ＳＰと室圧ｄＰＥとの偏差がなくなるように風量Ｖｇｅｘの増減分を周知のＰＩＤ制御アルゴリズムにより演算し、演算した増減分だけ一般排気ダクト１０４の排気風量Ｖｇｅｘが変わるように補正制御出力値を出す（ステップＳ１０４）。

【0038】

コントローラ１０７の合算部２０７は、排気風量制御部２０２が出力した排気用の制御出力値または風量変更部２０３が出力した排気用の制御出力値と、補正出力演算部２０６が出力した補正制御出力値とを合算して一般排気バルブＧＥＸに出力する（ステップＳ１０５）。風量バランス制御動作中であれば、排気風量制御部２０２が出力した排気用の制御出力値と補正制御出力値とが合算され、風量切替制御動作中であれば、風量変更部２０３が出力した排気用の制御出力値と補正制御出力値とが合算されることになる。こうして、風量バランス制御動作または風量切替制御動作による一般排気バルブＧＥＸの開度調整と同時に、ＰＣＶ制御動作による一般排気バルブＧＥＸの開度微調整が行われ、室圧が制御される。

【0039】

一方、補正出力演算部２０６は、風量安定性判断部２０４によって風量安定中と判定され、かつ室圧安定性判断部２０５によって室圧安定中と判定された場合（ステップＳ１０２においてＹＥＳ）、上記ＰＩＤ制御アルゴリズムによって演算した補正制御出力値の出力を保留し、直前の演算周期で出力していた補正制御出力値を現在の演算周期よりも後の演算周期で補正制御出力値を出力する時になるまで継続して出力する（ステップＳ１０６）。補正制御出力値は、上記のとおり排気用の制御出力値と合算され一般排気バルブＧＥＸに出力されるが（ステップＳ１０５）、ここでは風量安定中のために制御出力値は直前の値から変更されておらず、補正制御出力値も直前の値のまま維持されている。したがって、一般排気バルブＧＥＸは動作せず、現在の開度を維持することになる。
こうして、室圧制御が終了するまで（ステップＳ１０７においてＹＥＳ）、ステップＳ１００〜Ｓ１０６の処理が演算周期ごとに繰り返し行われる。

【0040】

以上のように、本実施の形態では、風量変更中と風量安定中で室圧制御のＰＩＤパラメータを変えることにより、室圧を一定に保ちつつ、一般排気バルブＧＥＸの動作回数を減らすことができ、一般排気バルブＧＥＸの寿命を延ばすことができる。風量変更中の場合、室圧変化に対して厳しく風量制御をする必要がある。したがって、一般排気バルブＧＥＸの動作回数の軽減よりも室圧制御の即応性を重視したＰＩＤパラメータを用いる。一方、風量安定中の場合、一般排気バルブＧＥＸの開度微調整を頻繁にしなくても、室圧を一定に保つことができる。そこで、風量安定中の場合には、室圧制御の即応性よりも一般排気バルブＧＥＸの動作回数の軽減を重視したＰＩＤパラメータを用いる。

【0041】

また、本実施の形態では、風量安定中で、かつ室圧安定中であれば、補正制御出力値の出力を保留し、室圧制御を保留にすることで、一般排気バルブＧＥＸの動作を止めることができ、一般排気バルブＧＥＸの動作回数を更に減らすことができる。

【0042】

室圧制御システムでは、安全のため室内外の圧力差が逆転しないように、室圧を一定に保つことが重要となる。この要求を満たし、かつ低価格、長寿命、高信頼性のシステムであることが要求される。システムを低価格にするためには、安価なバルブを採用する必要があり、寿命対策が必要となる。本実施の形態では、安価なバルブを使用しつつ、バルブの寿命を延ばすことができ、システムのコストを低減することができる。

【0043】

なお、本実施の形態では、風量変更中と風量安定中で室圧制御のＰＩＤパラメータを変えているが、これに限るものではなく、風量変更中と風量安定中で室圧制御の演算周期を変えるようにしてもよい。具体的には、補正出力演算部２０６は、風量変更中の場合、一般排気バルブＧＥＸの動作回数の軽減よりも室圧制御の即応性を重視した演算周期の値を演算周期記憶部２０９から読み出して使用し、風量安定中の場合、室圧制御の即応性よりも一般排気バルブＧＥＸの動作回数の軽減を重視した演算周期の値を演算周期記憶部２０９から読み出して使用する。風量安定中の場合のＰＩＤの演算周期は、風量変更中の演算周期よりも長くなっている。

【0044】

また、本実施の形態では、一般排気バルブＧＥＸをＰＣＶとして機能させているが、給気バルブＭＡＶをＰＣＶとして機能させるようにしてもよい。ただし、給気バルブＭＡＶをＰＣＶとして機能させる場合、風量バランス制御動作時においては合算部２０７は、コントローラ１０６の給気風量制御部２０１が出力する制御出力値と補正出力演算部２０６が出力する補正制御出力値とを合算して給気バルブＭＡＶに出力する。また、風量切替制御動作時においては合算部２０７は、風量変更部２０３が出力する給気用の制御出力値と補正出力演算部２０６が出力する補正制御出力値とを合算して給気バルブＭＡＶに出力する。

【0045】

本実施の形態で説明した各コントローラ１０５，１０６，１０７は、例えば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。各コントローラ１０５，１０６，１０７のＣＰＵは、記憶装置に格納されたプログラムに従って本実施の形態で説明した処理を実行する。
なお、本実施の形態では、局所排気装置の１つとしてフュームフードを示したが、安全キャビナットなど、フュームフードと同様の役割を果たす装置にも適用可能である。

【産業上の利用可能性】

【0046】

本発明は、室圧制御システムに適用することができる。

【符号の説明】

【0047】

１００…部屋、１０１…ヒュームフード、１０２…局所排気ダクト、１０３…給気ダクト、１０４…一般排気ダクト、１０５，１０６，１０７…コントローラ、１０８…通信線、１０９…差圧センサ、１１０…室圧モニタ、２００，２０２…排気風量制御部、２０１…給気風量制御部、２０３…風量変更部、２０４…風量安定性判断部、２０５…室圧安定性判断部、２０６…補正出力演算部、２０７…合算部、２０８…制御パラメータ記憶部、２０９…演算周期記憶部、ＥＸＶ…局所排気バルブ、ＭＡＶ…給気バルブ、ＧＥＸ…一般排気バルブ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】