JP2002228242A - 室圧制御方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 室内外の気密が比較的保たれた構造の微生物
学実験室や放射性廃棄物処理施設、あるいは、クリーン
ルームなどにおいて、給気風量と排気風量との風量差
と、室圧との関係を把握し、風量差に基づいて室圧を制
御する室圧制御方法および装置を提供する。 【解決手段】 給気風量を可変にする給気用変風量装置
３と、排気風量を可変にする排気用変風量装置１１を室
６１に接続する。そして給気用変風量装置３と排気用変
風量装置１１に制御装置２１に接続するとともに、この
制御手段２１に室内温度検出機１７と給気温度制御装置
７を接続する。このように室圧制御装置１Ａを構成すれ
ば、給気風量と排気風量の差によって室６１の内部を任
意圧力に設定するとともに、室内の熱負荷に応じて風量
を変動させ、前記室内の温度を一定に保つことが可能に
なる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、室圧制御方法およ
び装置に係り、特に、微生物学実験室や放射性廃棄物処
理施設、あるいは、クリーンルームなどのように、各室
を比較的気密に維持して室圧を陽圧又は陰圧に保持し、
室温を所定温度に保持するための室圧制御方法および装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、室圧を陰圧に制御する場合には、
密閉した室への給気風量又は排気風量の調整を図６に示
した室内微差圧制御空調設備６０で行なっていた。図６
は、従来の室内微差圧制御空調設備の全体構成図であ
る。同図に示すように、例えば、密閉した室６１は、大
気圧に対して−２０Ｐａの負圧に調整された緩衝調整室
６３と、同じく大気圧に対して−４０Ｐａの負圧に制御
された実験室６５とから構成されている。密閉した室６
１は壁６７により大気あるいは廊下から隔離され、前記
室圧にそれぞれ維持されている。緩衝調整室６３と実験
室６５との間には第1室圧制御装置６９が、また、緩衝
調整室６３と廊下との間には第２室圧制御装置７１がそ
れぞれ設けられている。この室圧制御装置により制御さ
れる室６１は、複数の室６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、…よ
り構成されており、それぞれの室６１ａ、６１ｂ、６１
ｃ、…には、給気ファン７３よりメイン給気ダクト７５
と、メイン給気ダクト７５から分岐された分岐給気ダク
ト７７にそれぞれ給気風量を可変とする変風量装置７９
とが設けられており新鮮な空気が供給されている。変風
量装置７９は、風量調整装置８１により給気風量を可変
に制御されており、それぞれの室６１ａ、６１ｂ、６１
ｃ、…の室圧に応じて供給する給気風量を制御してい
る。風量調整装置８１には、微差圧発振器８３が接続さ
れ、それぞれの室６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、…の室圧と
大気圧との差圧を検出し、それぞれの室６１ａ、６１
ｂ、６１ｃ、…の室圧が所定室圧になるように風量調整
装置８１により変風量装置７９の給気風量を可変として
微差圧の調整を行っている。また、それぞれの室６１
ａ、６１ｂ、６１ｃ、…の空気は、分岐排気ダクト８３
からメイン排気ダクト８５を介して排気ファン８７によ
り吸引され、分岐排気ダクト８３に設けられている定風
量装置８９により一定の風量が排気されている。このよ
うに、従来の室内微差圧制御空調設備では、排気風量を
一定に保ちながら、給気風量を調整することでそれぞれ
の室６１の室圧を制御していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
室内微差圧制御空調設備では、室圧を制御するためだけ
に風量調整装置が作動するため、室内の熱負荷が大きく
変動する施設や、空調を単一の給排気系統で行なう複数
の実験室を持つ施設において、熱負荷が実験室毎に大幅
に異なる場合には、風量制御のみで室内熱負荷の除去と
室圧制御を同時に行なうことは困難であった。また、図
６では、排気風量は定風量装置とした場合を示している
が、この装置を変風量とし、例えば、室内の温度に基づ
き制御する方法が考えられる。しかし、この方法では給
気と排気との各々の変風量装置が独立して作動するとと
もに、室内の温度に単独に制御するため、室圧および室
温共に安定した制御が出来ないという問題が考えられ
る。

【０００４】さらに従来の室内微差圧制御空調設備で
は、給気側および排気側に設けられた図示しないフィル
ターの抵抗、および、排気側の定風量装置による動特性
ヒステリシスと作動のタイム差により、定風量装置から
の定風量が一定に排気されずに室圧が変動するおそれも
考えられる。

【０００５】本発明は上記問題点に着目し、室圧制御方
法および装置に係り、特に、室内外の気密が比較的保た
れた構造の微生物学実験室や放射性廃棄物処理施設、あ
るいは、クリーンルームなどにおいて、給気風量と排気
風量との風量差と、室圧との関係を把握し、風量差に基
づいて室圧を制御する室圧制御方法および装置を提供す
ることを目的としている。

【０００６】また、本発明の他の目的は、排気および給
気の風量差を制御して室圧を一定にするとともに、室内
の温度に応じて風量差を変化させて室温を所定温度に保
持し、室圧および室温の両方を共により適正値に制御す
る室圧制御方法および装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る室圧制御方
法は、給気風量と排気風量の差によって室内を任意圧力
に設定するとともに、前記室内の熱負荷に応じて風量を
変動させ、前記室内の温度を一定に保つようにした。ま
た本発明に係る室圧制御装置は、給気風量を可変にする
給気用変風量手段と、排気風量を可変にする排気用変風
量手段を室に接続するとともに、これら前記給気用変風
量手段と前記排気用変風量手段に制御手段を接続し、当
該制御手段によって前記室への給気風量と排気風量の風
量差を一定にし、前記室内を任意圧力に設定するよう構
成した。

【０００８】そして前記制御手段に室温検出手段を接続
し、当該室温検出手段による室温検出に応じて、給気風
量と排気風量の風量を変動させるようにしたり、さらに
前記室の給気側に給気温度制御手段を設けるとともに当
該給気温度制御手段を前記制御手段に接続し、室温に応
じて給気温度を調整可能にするようにしてもよい。

【０００９】

【作用】上記構成によれば、先ず給気風量と排気風量と
の風量差が適正値であるか、否かをチェックする。給気
風量と排気風量との風量差が適正値であれば室温のチェ
ックを行う。給気風量と排気風量との風量差が適正値で
ない場合には、排気風量を調整して給気風量と排気風量
との風量差を制御する。この排気風量は、目標室圧が決
まると適正風量差が決まる特性を有している。この適正
風量差からこのシステムの給気風量と排気風量との風量
差が決定される。次に室温が適正か、否かをチェックす
る。室温が適正値であれば給気風量と排気風量との風量
差チェックを再び行う。室温が適正値でない場合には、
給気風量が熱負荷に応じた適正給気風量になるように制
御手段である給気風量調整装置で制御する。この制御中
に給気風量が最小給気風量になると、給気風量は最小給
気風量に固定され、排気風量は制御手段である室圧調整
装置によって定められた給気風量と排気風量との風量差
になるように制御される。そして給気側に取り付けられ
た給気温度調整装置によって、室内熱負荷を除去できる
ように給気温度を適切な値に制御する。これによって、
陽圧又は陰圧に保持する室圧、および、熱負荷に応じた
所定の室温は、制御手段により給気風量と排気風量との
風量差を一定に保つと共に、必要に応じて給気を加熱あ
るいは冷却することにより両方共に適正値を得られるよ
うになっている。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明に係る室圧制御方法および
装置の具体的実施形態を添付した図面に従って詳細に説
明する。なお、従来例と同一部品には同一符号を付して
説明は省略する。図１は本発明の第１実施例である室圧
制御装置１の全体構成図、図２は室圧制御装置の特性を
示す図、図３は給気風量と排気風量の関係を説明する
図、図４は室圧制御装置１のフローチャート図である。

【００１１】図１において、例えば、室圧制御装置１の
密閉した室６１は、従来例と同様に、−２０Ｐａの負圧
に調整された緩衝調整室６３と、−４０Ｐａの負圧に制
御された実験室６５とから構成され、密閉した室６１
は、壁６７により大気圧あるいは廊下から隔離され、前
記室圧にそれぞれ維持されている。室圧Ｐｃが制御され
る室６１は、複数の室６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、…より
構成されており、それぞれの室６１ａ、６１ｂ、６１
ｃ、…には、給気ファン７３よりメイン給気ダクト７５
と、メイン給気ダクト７５から分岐された分岐給気ダク
ト７７のそれぞれに給気風量を可変とする給気用変風量
装置３ａ、３ｂ、３ｃ…とが設けられており新規な空気
が供給されている。給気ファン７３からメイン給気ダク
ト７５の給気系には、給気空気の温度を所定の温度に加
熱あるいは冷却して制御する給気温度制御装置７と、給
気温度制御装置７からの給気空気の温度Ｔａを測定する
給気用温度検出器９が直列に配設されている。

【００１２】また、それぞれの室６１ａ、６１ｂ、６１
ｃ、…の空気は、それぞれの分岐排気ダクト８３からメ
イン排気ダクト８５を介して排気ファン８７により吸引
されるとともに、それぞれの分岐排気ダクト８３に設け
られている排気用変風量装置１１ａ、１１ｂ、１１ｃ…
により可変の風量が排気されている。給気用変風量装置
３および排気用変風量装置１１は風量調整装置１５に接
続されており、風量調整装置１５ａ，１５ｂ，１５ｃ…
からの指令により、それぞれの室６１ａ、６１ｂ、６１
ｃ、…の室圧Ｐｘに合わせて給気用変風量装置３から可
変の風量を給気し、また、排気用変風量装置１１から可
変の風量を排気している。すなわち、風量調整装置１５
は、給気風量Ｑｉと排気風量Ｑｏとの風量差Ｑｃが、図
２に示すように、それぞれの室６１ａ、６１ｂ、６１
ｃ、…の目標室圧Ｐｘ（以下、室圧Ｐｘという）に合わ
せて給排している。図２は、横軸に給気風量Ｑｉと排気
風量Ｑｏとの風量差Ｑｃを、縦軸に室圧Ｐｘをとり、図
中の適正風量差曲線ＱＬにより風量差Ｑｃから室圧Ｐｘ
が得られる相関関係を示している。これにより、給気側
あるいは排気側に設けた図示しないフィルタが目詰まり
して抵抗が変わり、給気用変風量装置３あるいは排気用
変風量装置１１の両方あるいはいずれかの流れる風量が
変わっても、その風量差Ｑｃに基づいて給気用変風量装
置３および排気用変風量装置１１を制御しているため、
一定の室圧Ｐｘを得ることができる。上記のごとく、給
気用変風量装置３である給気用変風量手段、および、排
気用変風量装置１１である排気用変風量手段とをコンピ
ュータ等よりなる風量調整装置１５の制御手段に接続す
ることにより、給気風量Ｑｉと排気風量Ｑｏとの風量差
Ｑｃを一定に保つ制御を行っている。

【００１３】また、それぞれの室６１ａ、６１ｂ、６１
ｃ、…には、室内の温度（以下、室温Ｔｃという）を測
定する室内温度検出器１７が配設され、検出した温度信
号を室温調整装置１９に送信している。室温調整装置１
９は、メイン給気ダクト７５に直列に設けられた給気温
度制御装置７および給気用温度検出器９と、分岐給気ダ
クト７７に設けられている給気用変風量装置３ａ、３
ｂ、３ｃ…とに接続されている。室温調整装置１９は、
室内温度検出器１７からの温度信号を受けて給気温度制
御装置７に指令を出力し、室温Ｔｃが設定された所定の
温度になるように給気空気を加熱あるいは冷却してい
る。給気用温度検出器９は、室温調整装置１９から給気
温度制御装置７に出力した指令を受け、給気温度制御装
置７により室内に供給する給気空気が設定された温度に
なっているか、否か、を検出して給気温度制御装置７に
フィードバックしている。これにより、室温調整装置１
９から給気温度制御装置７に対する加熱あるいは冷却の
指令に対して正確な温度の空気が供給されるようになっ
ている。

【００１４】また、それぞれの室６１ａ、６１ｂ、６１
ｃ、…の熱負荷Ｈａが異なる場合には、それぞれの室６
１ａ、６１ｂ、６１ｃ、…の熱負荷Ｈａに応じて、それ
ぞれの室温調整装置１９ａ、１９ｂ、１９ｃ…が各給気
用変風量装置３ａ、３ｂ、３ｃ…に指令を出力し、各室
内に給気する変風量を増減している。この各室内に給気
する変風量の増減に合わせて、風量調整装置１５は、排
気用変風量装置１１に排気する排気空気の増減の指令を
出力し、給気風量Ｑｉと排気風量Ｑｏとの風量差Ｑｃが
各室内の設定された室圧Ｐｘになるように制御してい
る。

【００１５】図３は、横軸に熱負荷Ｈａを、縦軸に風量
Ｑａをとり、図中の実線により給気風量曲線ＲＬを示
し、熱負荷Ｈａに対して室内に供給する給気風量Ｑｉの
相関関係を示している。また、図中の点線により排気風
量曲線ＹＬを示し、適正給気風量Ｑｉに対して適正排気
風量Ｑｏを設定することにより、各室内の設定された室
圧Ｐｘに合わせて適正な風量差Ｑｃが得られることを示
している。上記のごとく、給気風量が熱負荷に応じた適
正給気風量になるように風量調整装置１５によって制御
される。この制御中に給気風量Ｑｉが一点鎖線で示すご
とく最小給気風量Ｑｍｉｎに固定され、排気風量Ｑｏは
風量調整装置１５によって定められた給気風量Ｑｉと排
気風量Ｑｏの風量差Ｑｃになるように制御される。この
とき、室６１に最小給気風量Ｑｍｉｎを供給しても熱負
荷が大きくて所定の温度にならない場合には、室内が所
定の温度になるように給気を給気温度制御装置７で加熱
あるいは冷却して供給している。これにより、室内は熱
負荷を除去でき所望の温度の室温Ｔｃに制御することが
できる。

【００１６】以上のように構成された室圧制御装置１の
作動について、図４のフローチャート図を用いて説明す
る。同図において、例えば、各室６１からの空気のリー
クを無くしたり、あるいは、各室温調整装置１９ａ、１
９ｂ、１９ｃ…の清掃などが行われたりした後に、室圧
Ｐｘが目標圧となるような給気風量Ｑｉと排気風量Ｑｏ
の風量差Ｑｃを調整するなどの定期点検を行う（ステッ
プ１）。この定期点検後に、給気風量Ｑｉと排気風量Ｑ
ｏの風量差Ｑｃが適正値か、否かを判定している（ステ
ップ２）。ステップ２で、風量差Ｑｃが適正値に入って
いない場合（ＮＯ）には、ステップ３に行く。ステップ
３では、風量調整装置１５から各排気用変風量装置１１
に指令を出力して排気風量Ｑｏを調整し、給気風量Ｑｉ
との風量差Ｑｃが適正値に入るように制御する。このと
き、図２に示す室圧Ｐｘと風量差Ｑｃとの関係に応じ
て、排気用変風量装置１１に指令を出力して排気風量Ｑ
ｏを制御することにより行う。ステップ３で排気用変風
量装置１１を調整した後には、ステップ２に戻る。

【００１７】ステップ２で風量差Ｑｃが適正値に入って
いる場合（ＹＥＳ）には、ステップ４に行く。ステップ
４では、室温Ｔｃが適正値か、否か、を判定している。
ステップ４で室温Ｔｃが適正値に入っている場合（ＹＥ
Ｓ）には、ステップ５に行き、各室６１の室圧Ｐｘおよ
び室温Ｔｃの制御をステップ２から続行する。ステップ
４で室温Ｔｃが適正値に入っていない場合（ＮＯ）には
ステップ６に行く。ステップ６では、風量調整装置１５
から各給気用変風量装置３に指令を出力して給気風量Ｑ
ｉを調整し、室温Ｔｃが適正値に入るように制御する。
ステップ６で給気用変風量装置３を調整し、室温Ｔｃが
適正値に入った後には、ステップ７にいく。このとき、
図３に示す熱負荷Ｈａと風量Ｗａとの関係に応じて、給
気用変風量装置３に指令を出力して給気風量Ｑｉを制御
することにより行う。ステップ７では、給気風量Ｑｉは
換気回数から決まる最小風量Ｑｍｉｎよりも多いか、否
か、を判定している。換気回数は、パルス状にＯＮ−Ｏ
ＦＦを繰り返して行なうが、ＯＮ−ＯＦＦの時間は適宜
選択できるようにしても良い。ステップ７で最小風量Ｑ
ｍｉｎよりも多い場合（ＹＥＳ）には、ステップ５に行
き、各室６１の室圧Ｐｘおよび室温Ｔｃの制御を続行す
る。

【００１８】ステップ７で最小風量Ｑｍｉｎよりも少な
い場合（ＮＯ）には、ステップ８に行く。ステップ８で
は、給気風量Ｑｉを最小風量Ｑｍｉｎに固定する。ステ
ップ９では、給気風量Ｑｉと排気風量Ｑｏとの風量差Ｑ
ｃを適正な風量差Ｑｃａに保つ。ステップ１０では、室
内の熱負荷Ｈａが除去可能な吹き出し温度になるよう
に、室温調整装置１９から給気温度制御装置７に対する
加熱あるいは冷却の指令を出力し、給気温度制御装置７
により室温Ｔｃが所定の温度になるように制御する。そ
してステップ１０が終了したら、ステップ５に行き、各
室６１の室圧Ｐｘおよび室温Ｔｃの制御を続行する。

【００１９】図５は、本発明に係る第２実施例である室
圧制御装置の全体構成図である。ここで図１に示す第１
実施例となる室圧制御装置１では、風量調整装置１５お
よび室温調整装置１９を用いて、室圧Ｐｘと室温Ｔｃを
制御していた。すなわち、風量調整装置１５は、給気用
変風量装置３および排気用変風量装置１１に接続され、
給気風量Ｑｉと排気風量Ｑｏとの風量差Ｑｃが各室内の
設定された室圧Ｐｘになるように制御している。また、
室温調整装置１９は、給気温度制御装置７、および、風
量調整装置１５を介して給気用変風量装置３に接続さ
れ、給気風量Ｑｉの増減あるいは給気空気の温度を制御
して、室温Ｔｃが設定された状態になるように制御して
いる。

【００２０】これに対して、図５の第２実施例である室
圧制御装置１Ａでは、風量調整装置１５および室温調整
装置１９の機能を一つの制御装置２１に纏めたシステム
である。制御装置２１は、給気用変風量装置３、排気用
変風量装置１１、給気温度制御装置７、給気用温度検出
器９、および、室内温度検出器１７にそれぞれ接続され
ている。

【００２１】先ず、それぞれの制御装置２１ａ、２１
ｂ、２１ｃ…は、図２の室圧Ｐｘと風量差Ｑｃとの関係
に応じて、それぞれの給気用変風量装置３ａ、３ｂ、３
ｃ…および排気用変風量装置１１ａ、１１ｂ、１１ｃ…
に指令を出力して給気風量Ｑｉと排気風量Ｑｏとを制御
し、それぞれの室６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、…の室圧Ｐ
ｘになるように風量差Ｑｃを設定している。また、制御
装置２１は、図４の実線ＲＬの熱負荷Ｈａと風量Ｑａと
の関係より、給気用変風量装置３に指令を出力して給気
風量Ｑｉを制御して、それぞれの室６１ａ、６１ｂ、６
１ｃ、…の室温Ｔｃになるように給気風量Ｑｉを設定し
ている。また、制御装置２１は、給気温度制御装置７に
指令を出力して給気空気の温度を制御して、それぞれの
室６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、…の室温Ｔｃになるように
給気空気の温度を設定している。これにより、各１個の
制御装置２１である制御手段により、第１実施例の室圧
制御装置１と同様の制御ができる。

【００２２】なお、上記実施例では、給気温度制御装置
７は給気ファン７３の下流側に配設した例を示したが、
上流側に配設しても良い。また、室圧は陰圧の例を示し
たが、クリーンルーム等の室内の空気が外部に漏れても
良い場合の陽圧では、給気風量制御および排気風量制御
の機能を逆にしたシステムにすることにより、陽圧制御
と室温制御を同時に行うことができる。

【００２３】上記に記載したように本発明は、室への給
気風量を可変にする給気用変風量手段と、室からの排気
風量を可変にする排気用変風量手段とを有し、前記室へ
の給気風量と排気風量との風量差を一定に保ち、室内を
一定の陽圧または陰圧の室圧に制御する制御手段を有す
る構成にしたため、排気および給気の変風量を連動して
風量差を制御して室圧を一定にするとともに、室内の温
度に応じて風量差を変化させて室温を所定温度に保持
し、室圧および室温の両方を共により適正値に制御する
ようにしている。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明における室
圧制御方法および装置によれば、給気風量と排気風量の
差によって室内を任意圧力に設定するとともに、前記室
内の熱負荷に応じて風量を変動させ、前記室内の温度を
一定に保つようにしたり、給気風量を可変にする給気用
変風量手段と、排気風量を可変にする排気用変風量手段
を室に接続するとともに、これら前記給気用変風量手段
と前記排気用変風量手段に制御手段を接続し、当該制御
手段によって前記室への給気風量と排気風量の風量差を
一定にし、前記室内を任意圧力に設定したことから、室
の圧力を一定に保つとともに前記室内の室温を一定にす
ることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１実施例である室圧制御装置の
全体構成図である。

【図２】本発明に係る室圧制御装置の特性を示す図であ
る。

【図３】本発明に係る給気風量と排気風量の関係を説明
する図である。

【図４】本発明に係る室圧制御装置のフローチャート図
である。

【図５】本発明に係る第２実施例である室圧制御装置の
全体構成図である。

【図６】従来の室内微差圧制御空調設備の全体構成図で
ある。

【符号の説明】

１Ａ……室圧制御装置、３……給気用変風量装置、７…
…給気温度制御装置、９……給気用温度検出器、１１…
…排気用変風量装置、１５……風量調整装置、１７……
室内温度検出器、１９……室温調整装置、２１……制御
装置、６１……室、６３……緩衝調整室、６５……実験
室、６７……壁、７３……給気ファン、７５……メイン
給気ダクト、７７……分岐給気ダクト、８３……分岐排
気ダクト、８５……メイン排気ダクト、８７……排気フ
ァン、Ｑｉ……給気風量、Ｑｏ……排気風量、Ｑｃ……
風量差

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3L056 BD02 BD04 BF04 3L058 BF00 BG04 3L061 BF01

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 給気風量と排気風量の差によって室内を
   任意圧力に設定するとともに、前記室内の熱負荷に応じ
   て風量を変動させ、前記室内の温度を一定に保つことを
   特徴とする室圧制御方法。
2. 【請求項２】 給気風量を可変にする給気用変風量手段
   と、排気風量を可変にする排気用変風量手段を室に接続
   するとともに、これら前記給気用変風量手段と前記排気
   用変風量手段に制御手段を接続し、当該制御手段によっ
   て前記室への給気風量と排気風量の風量差を一定にし、
   前記室内を任意圧力に設定したことを特徴とする室圧制
   御装置。
3. 【請求項３】 前記制御手段に室温検出手段を接続し、
   当該室温検出手段による室温検出に応じて、給気風量と
   排気風量の風量を変動させたことを特徴とする請求項２
   に記載の室圧制御装置。
4. 【請求項４】 前記室の給気側に給気温度制御手段を設
   けるとともに当該給気温度制御手段を前記制御手段に接
   続し、室温に応じて給気温度を調整可能にしたことを特
   徴とする請求項３に記載の室圧制御装置。