JP2006078010A - 室圧制御方法および室圧制御システム - Google Patents
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Abstract
【課題】安定した室圧制御を行う。
【解決手段】差圧センサ9からの室圧の計測値dPをノイズ除去フィルタ13Aを通して制御部12Aへ与える。これにより、室圧の乱れによる計測値dPの変動が和らげられ、制御部12Aで補正される風量オフセット値ΔQofst(ΔQofst’)の変動が抑えられ、安定した室圧制御が行われる。給気VAV7への設定風量Qsup_spの変更速度を変更速度制限フィルタ14Aを用いて制限する。これにより、給気VAV7の設定風量値の変更に対するフィードバック値Qsup_fbの遅れが小さくなり、室圧変動が抑えられ、安定した室圧制御が行われる。なお、変更速度制限フィルタ14Aの代わりに逆フィルタを設け、この逆フィルタを通して給気VAV7からの給気風量のフィードバック値Qsup_fbを制御部12Aへ与えるようにしてもよい。
【選択図】 図1
【解決手段】差圧センサ9からの室圧の計測値dPをノイズ除去フィルタ13Aを通して制御部12Aへ与える。これにより、室圧の乱れによる計測値dPの変動が和らげられ、制御部12Aで補正される風量オフセット値ΔQofst(ΔQofst’)の変動が抑えられ、安定した室圧制御が行われる。給気VAV7への設定風量Qsup_spの変更速度を変更速度制限フィルタ14Aを用いて制限する。これにより、給気VAV7の設定風量値の変更に対するフィードバック値Qsup_fbの遅れが小さくなり、室圧変動が抑えられ、安定した室圧制御が行われる。なお、変更速度制限フィルタ14Aの代わりに逆フィルタを設け、この逆フィルタを通して給気VAV7からの給気風量のフィードバック値Qsup_fbを制御部12Aへ与えるようにしてもよい。
【選択図】 図1
Description
この発明は、室内への給気風量や排気風量の制御により室圧を目標室圧に保つ室圧制御方法および室圧制御システムに関するものである。
従来より、この種の室圧制御方法として、室圧シングルループ制御(以下、室圧ループ制御)と呼ばれる制御方式や風量オフセット固定制御と呼ばれる制御方式がある。これらの制御方式について、図10および図11を用いて、簡単に説明する。
〔室圧ループ制御〕
図10において、1は気密性の高い部屋(例えば、実験室)、2は部屋1の室内、3は給気ダクト、4は排気ダクト、5は給気ダクト3を介して室内2への給気を行う給気ファン、6は排気ダクト4を介して室内2からの排気を行う排気ファン、7は給気ダクト3の途中に設けられ室内2への給気風量を調整する給気VAV(給気VAVとしての可変風量制御バルブ)、8は排気ダクト4の途中に設けられ室内2からの排気風量を調整する排気VAV(排気VAVとしての可変風量制御バルブ)、9は部屋1の内と外との圧力差を室圧として計測する差圧センサ、10は制御部である。
図10において、1は気密性の高い部屋(例えば、実験室)、2は部屋1の室内、3は給気ダクト、4は排気ダクト、5は給気ダクト3を介して室内2への給気を行う給気ファン、6は排気ダクト4を介して室内2からの排気を行う排気ファン、7は給気ダクト3の途中に設けられ室内2への給気風量を調整する給気VAV(給気VAVとしての可変風量制御バルブ)、8は排気ダクト4の途中に設けられ室内2からの排気風量を調整する排気VAV(排気VAVとしての可変風量制御バルブ)、9は部屋1の内と外との圧力差を室圧として計測する差圧センサ、10は制御部である。
図10(a)の室圧制御システムにおいて、制御部10は、差圧センサ9からの室圧の計測値dPを入力とし、この計測値dPと目標室圧dPspとが一致するように、給気VAV7における室内2への給気風量を制御する。
図10(b)の室圧制御システムにおいて、制御部10は、差圧センサ9からの室圧の計測値dPを入力とし、この計測値dPと目標室圧dPspとが一致するように、排気VAV8における室内2からの排気風量を制御する。
図10(b)の室圧制御システムにおいて、制御部10は、差圧センサ9からの室圧の計測値dPを入力とし、この計測値dPと目標室圧dPspとが一致するように、排気VAV8における室内2からの排気風量を制御する。
〔風量オフセット固定制御〕
図11において、図10と同一符号は図10を参照して説明した構成要素と同一或いは同等構成要素を示し、その説明は省略する。この室圧制御システムでは、室内2への給気風量と排気風量との差を風量オフセットとし、目標室圧に応じた風量オフセット値Qofstを制御部11内に定めている。
図11において、図10と同一符号は図10を参照して説明した構成要素と同一或いは同等構成要素を示し、その説明は省略する。この室圧制御システムでは、室内2への給気風量と排気風量との差を風量オフセットとし、目標室圧に応じた風量オフセット値Qofstを制御部11内に定めている。
図11(a)の室圧制御システムにおいて、制御部11は、給気VAV7からの給気風量のフィードバック値Qsup_fbを入力とし、この給気風量のフィードバック値Qsup_fbに風量オフセット値Qofstを加算して排気VAV8に対する排気風量の設定値Qex_sp を求め、この設定値Qex_sp を排気VAV8に送る。これにより、風量オフセット(給気風量と排気風量との差)が風量オフセット値Qofstに保たれるように、室内2への給気風量の変化に追随して室内2からの排気風量が制御され、室圧が目標室圧に合わせ込まれる。
図11(b)の室圧制御システムにおいて、制御部11は、排気VAV8からの排気風量のフィードバック値Qex_fb を入力とし、この排気風量のフィードバック値Qex_fb から風量オフセット値Qofstを差し引いて給気VAV7に対する給気風量の設定値Qsup_spを求め、この設定値Qsup_spを給気VAV7に送る。これにより、風量オフセット(給気風量と排気風量との差)が風量オフセット値Qofstに保たれるように、室内2からの排気風量の変化に追随して室内2への給気風量が制御され、室圧が目標室圧に合わせ込まれる。
〔風量オフセットを一定に保つことにより室圧を一定に保つことができる理由〕
部屋の圧力(室間の差圧ΔP)と部屋から漏れて行く風量(リーク風量Qlk)は1対1の関係が成り立つ。数式で表せば、Qlk=α×ΔP^β、というように表すことが可能である。定常状態において、部屋から漏れて行く風量は、オフセット風量(給気風量と排気風量との差Qofst)と等しくなる(部屋に給気された風量と排気された風量との差分は部屋のどこかから漏れて行くため)。そのため、Qofst=α×ΔP^βという関係が成り立ち、もし、Qofstを一定に保つことができれば、室圧は一定に保つことが可能となる。すなわち、室圧と風量オフセットとは1対1の関係が成り立つため、風量オフセットを一定に保つことができれば、室圧を一定に保つことが可能となる。
部屋の圧力(室間の差圧ΔP)と部屋から漏れて行く風量(リーク風量Qlk)は1対1の関係が成り立つ。数式で表せば、Qlk=α×ΔP^β、というように表すことが可能である。定常状態において、部屋から漏れて行く風量は、オフセット風量(給気風量と排気風量との差Qofst)と等しくなる(部屋に給気された風量と排気された風量との差分は部屋のどこかから漏れて行くため)。そのため、Qofst=α×ΔP^βという関係が成り立ち、もし、Qofstを一定に保つことができれば、室圧は一定に保つことが可能となる。すなわち、室圧と風量オフセットとは1対1の関係が成り立つため、風量オフセットを一定に保つことができれば、室圧を一定に保つことが可能となる。
上述した室圧ループ制御(図10)では、給気風量や排気風量の設定値の変更やドアの開閉など外乱の影響を受け易く、室圧が大きく乱れるという問題がある。例えば、室内で扱う病原体の危険度に応じて、要求される物理的封じ込めレベル(P1〜P4)が異なり、P3,P4の部屋では、厳密にシールされた部屋(高気密)が要求される。半導体などを扱う部屋においても高気密性が要求される。高気密な部屋においては、給気風量と排気風量とのバランスが少し崩れただけで、室圧が大きく変動する。上述した風量オフセット固定制御(図11)では、給気風量や排気風量の設定値の変更やドアの開閉など外乱の影響を受け難いが、設定風量に対する給気VAV7や排気VAV8のの実風量の誤差により、高気密になるほど室圧制御の精度が悪くなるという問題がある。
〔風量オフセット値の室圧補正〕
上述した室圧ループ制御と風量オフセット固定制御の問題点を解決するために、図12に示すように、制御部11に差圧センサ9からの室圧の計測値dPを与え、室圧の計測値dPに応じて風量オフセット値Qofstを補正することが考えられている(例えば、特許文献1参照)。
上述した室圧ループ制御と風量オフセット固定制御の問題点を解決するために、図12に示すように、制御部11に差圧センサ9からの室圧の計測値dPを与え、室圧の計測値dPに応じて風量オフセット値Qofstを補正することが考えられている(例えば、特許文献1参照)。
図12(a)の室圧制御システムでは、室圧の計測値dPと目標室圧dPspとの差に応じて風量オフセット値Qofstを補正することによって、設定風量Qsup_spに対する給気VAV7の実風量の誤差による室圧制御の精度を改善している。
図12(b)の室圧制御システムでは、室圧の計測値dPと目標室圧dPspとの差に応じて風量オフセット値Qofstを補正することによって、設定風量Qex_sp に対する排気VAV8の実風量の誤差による室圧制御の精度を改善している。
図12(b)の室圧制御システムでは、室圧の計測値dPと目標室圧dPspとの差に応じて風量オフセット値Qofstを補正することによって、設定風量Qex_sp に対する排気VAV8の実風量の誤差による室圧制御の精度を改善している。
しかしながら、図12に示した室圧制御システムでは、設定風量に対する給気VAV7や排気VAV8の実風量の誤差による室圧制御の精度は改善されるが、室圧の乱れによって、制御自体が不安定になるという問題がある。
例えば、給気VAV7や排気VAV8の操作端の変位の動作や給気ダクト3や排気ダクト4に接続された他の系統の風量運転状況に伴う風量変動などの原因により、室圧が乱れることがある。室圧が乱れると、室圧の計測値dPが変動し、補正される風量オフセット値Qofst(Qofst’)が変動するため、室圧制御が不安定になる。
例えば、給気VAV7や排気VAV8の操作端の変位の動作や給気ダクト3や排気ダクト4に接続された他の系統の風量運転状況に伴う風量変動などの原因により、室圧が乱れることがある。室圧が乱れると、室圧の計測値dPが変動し、補正される風量オフセット値Qofst(Qofst’)が変動するため、室圧制御が不安定になる。
なお、室圧が乱れる原因は、上述した操作端の変位の動作や風量変動以外にも種々考えられる。例えば、図12(a)の室圧制御システムでは、換気回数の変更などにより、給気VAV7に対する設定風量Qsup_spが大きく変更されることがある。この場合、給気VAV7の設定風量値の変更に対するフィードバック値Qsup_fbの遅れによって、室圧が乱れる。また、図12(b)の室圧制御システムでは、機器の発停などにより、排気VAV8に対する設定風量Qex_sp が大きく変更されることがある。この場合、排気VAV8の設定風量値の変更に対するフィードバック値Qex_fb の遅れによって、室圧が乱れる。
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、安定した室圧制御を行うことが可能な室圧制御方法および室圧制御システムを提供することにある。
このような目的を達成するために、第1発明(請求項1に係る発明)は、室内への給気風量と排気風量との差を風量オフセットとし、給気風量および排気風量の何れか一方を第1の風量(制御対象風量)、他方を第2の風量とし、風量オフセットを目標室圧に応じて定められる風量オフセット値に保つように、第2の風量の変化に追随して第1の風量を制御するステップと、室圧を計測するステップと、室圧の計測値の変動を和らげるステップと、変動が和らげられた室圧の計測値に応じて風量オフセット値を補正するステップとを設けたものである。
この発明によれば、室圧の計測値の変動が1次遅れフィルタなどによって和らげられ、この変動が和らげられた室圧の計測値に応じて風量オフセット値が補正される。これにより、室圧の乱れに対し、風量オフセット値の変動が抑えられる。
この発明によれば、室圧の計測値の変動が1次遅れフィルタなどによって和らげられ、この変動が和らげられた室圧の計測値に応じて風量オフセット値が補正される。これにより、室圧の乱れに対し、風量オフセット値の変動が抑えられる。
第2発明(請求項2に係る発明)は、室内への給気風量と排気風量との差を風量オフセットとし、給気風量および排気風量の何れか一方を第1の風量(制御対象風量)、他方を第2の風量とし、風量オフセットを目標室圧に応じて定められる風量オフセット値に保つように、第2の風量の変化に追随して第1の風量を制御するステップと、室圧を計測するステップと、室圧の計測値に応じて風量オフセット値を補正するステップと、第2の風量に対する設定値の変更速度を制限するステップとを設けたものである。
この発明によれば、第2の風量に対する設定値の変更に際し、その設定値の変更速度が変化率リミッタや1次遅れフィルタなどによって制限される。これにより、第2の風量の設定風量値の変更に対するフィードバック値の遅れが小さくなり、室圧変動が抑えられる。
この発明によれば、第2の風量に対する設定値の変更に際し、その設定値の変更速度が変化率リミッタや1次遅れフィルタなどによって制限される。これにより、第2の風量の設定風量値の変更に対するフィードバック値の遅れが小さくなり、室圧変動が抑えられる。
第3発明(請求項3に係る発明)は、室内への給気風量と排気風量との差を風量オフセットとし、給気風量および排気風量の何れか一方を第1の風量(制御対象風量)、他方を第2の風量とし、風量オフセットを目標室圧に応じて定められる風量オフセット値に保つように、第2の風量の変化に追随して第1の風量を制御するステップと、室圧を計測するステップと、室圧の計測値に応じて風量オフセット値を補正するステップと、第2の風量の設定風量値に対するフィードバック値の遅れを補償するステップとを設けたものである。
この発明によれば、第2の風量の設定風量値の変更に対するフィードバック値の変化特性を考慮した微分特性をもつ逆フィルタなどによって、第2の風量の設定風量値の変更に対するフィードバック値の遅れが補償され、室圧変動が抑えられる。
この発明によれば、第2の風量の設定風量値の変更に対するフィードバック値の変化特性を考慮した微分特性をもつ逆フィルタなどによって、第2の風量の設定風量値の変更に対するフィードバック値の遅れが補償され、室圧変動が抑えられる。
第4発明(請求項4に係る発明)は、室内への給気風量と排気風量との差を風量オフセットとし、給気風量および排気風量の何れか一方を第1の風量(制御対象風量)、他方を第2の風量とし、風量オフセットを目標室圧に応じて定められる風量オフセット値に保つように、第2の風量の変化に追随して第1の風量を制御するステップと、室圧を計測するステップと、室圧の計測値の変動を和らげるステップと、変動が和らげられた室圧の計測値に応じて風量オフセット値を補正するステップと、第2の風量に対する設定値の変更速度を制限するステップとを設けたものである。
この発明によれば、室圧の計測値の変動が1次遅れフィルタなどによって和らげられ、この変動が和らげられた室圧の計測値に応じて風量オフセット値が補正される。これにより、室圧の乱れに対し、風量オフセット値の変動が抑えられる。また、第2の風量に対する設定値の変更に際し、その設定値の変更速度が変化率リミッタや1次遅れフィルタなどによって制限される。これにより、第2の風量の設定風量値の変更に対するフィードバック値の遅れが小さくなり、室圧変動が抑えられる。
この発明によれば、室圧の計測値の変動が1次遅れフィルタなどによって和らげられ、この変動が和らげられた室圧の計測値に応じて風量オフセット値が補正される。これにより、室圧の乱れに対し、風量オフセット値の変動が抑えられる。また、第2の風量に対する設定値の変更に際し、その設定値の変更速度が変化率リミッタや1次遅れフィルタなどによって制限される。これにより、第2の風量の設定風量値の変更に対するフィードバック値の遅れが小さくなり、室圧変動が抑えられる。
第5発明(請求項5に係る発明)は、室内への給気風量と排気風量との差を風量オフセットとし、給気風量および排気風量の何れか一方を第1の風量(制御対象風量)、他方を第2の風量とし、風量オフセットを目標室圧に応じて定められる風量オフセット値に保つように、第2の風量の変化に追随して第1の風量を制御するステップと、室圧を計測するステップと、室圧の計測値の変動を和らげるステップと、変動が和らげられた室圧の計測値に応じて風量オフセット値を補正するステップと、第2の風量の設定風量値に対するフィードバック値の遅れを補償するステップとを設けたものである。
この発明によれば、室圧の計測値の変動が1次遅れフィルタなどによって和らげられ、この変動が和らげられた室圧の計測値に応じて風量オフセット値が補正される。これにより、室圧の乱れに対し、風量オフセット値の変動が抑えられる。また、第2の風量の設定風量値の変更に対するフィードバック値の変化特性を考慮した微分特性をもつ逆フィルタなどによって、第2の風量の設定風量値の変更に対するフィードバック値の遅れが補償され、室圧変動が抑えられる。
この発明によれば、室圧の計測値の変動が1次遅れフィルタなどによって和らげられ、この変動が和らげられた室圧の計測値に応じて風量オフセット値が補正される。これにより、室圧の乱れに対し、風量オフセット値の変動が抑えられる。また、第2の風量の設定風量値の変更に対するフィードバック値の変化特性を考慮した微分特性をもつ逆フィルタなどによって、第2の風量の設定風量値の変更に対するフィードバック値の遅れが補償され、室圧変動が抑えられる。
第6発明(請求項6に係る発明)は、第1〜第5発明において、目標室圧と室圧の計測値との所定幅を超える偏差に応じて風量オフセット値を補正するようにしたものである。この発明によれば、目標室圧と室圧の計測値との偏差が所定幅を超える場合にのみ、その偏差に応じて風量オフセット値の補正が行われる。すなわち、目標室圧と室圧の計測値との偏差が小さく、所定幅を超えない場合には、風量オフセット値の補正は行われない。
第7発明(請求項7に係る発明)は、第1〜第5発明において、風量オフセット値の補正に際して制御系の遅れを補償するようにしたものである。この発明によれば、風量オフセット値の補正に際し、内部モデル制御(IMC)やPID制御などによって制御系の遅れが補償される。
なお、本発明は、室圧制御方法としてではなく、室圧制御システムとしても実現することが可能である(請求項8〜14)。
第7発明(請求項7に係る発明)は、第1〜第5発明において、風量オフセット値の補正に際して制御系の遅れを補償するようにしたものである。この発明によれば、風量オフセット値の補正に際し、内部モデル制御(IMC)やPID制御などによって制御系の遅れが補償される。
なお、本発明は、室圧制御方法としてではなく、室圧制御システムとしても実現することが可能である(請求項8〜14)。
本発明によれば、一時遅れフィルタなどにより室圧の計測値の変動を和らげ、この変動を和らげた室圧の計測値に応じて風量オフセット値を補正することにより、室圧の乱れに対する風量オフセット値の変動を抑え、室圧制御を安定して行うことが可能となる。
また、第2の風量に対する設定値の変更速度を制限したり、第2の風量の設定風量値に対するフィードバック値の遅れを補償したりすることにより、室圧変動を抑え、室圧制御を安定して行うことが可能となる。
また、第2の風量に対する設定値の変更速度を制限したり、第2の風量の設定風量値に対するフィードバック値の遅れを補償したりすることにより、室圧変動を抑え、室圧制御を安定して行うことが可能となる。
以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。
〔実施の形態1:給気風量を第2の風量、排気風量を第1の風量(制御対象風量)としたシステム〕
図1は本発明の実施に用いる室圧制御システムの一例を示すシステム構成図である。同図において、図12(a)と同一符号は図12(a)を参照して説明した構成要素と同一或いは同等構成要素を示し、その説明は省略する。
〔実施の形態1:給気風量を第2の風量、排気風量を第1の風量(制御対象風量)としたシステム〕
図1は本発明の実施に用いる室圧制御システムの一例を示すシステム構成図である。同図において、図12(a)と同一符号は図12(a)を参照して説明した構成要素と同一或いは同等構成要素を示し、その説明は省略する。
この実施の形態では、差圧センサ9と制御部12Aとの間に脈動除去フィルタ13Aを設け、この脈動除去フィルタ13Aを通して差圧センサ9からの室圧の計測値dP(dP’)を制御部12Aへ送るようにしている。また、変更速度制限フィルタ14Aを設け、この変更速度制限フィルタ14Aを通して給気VAV7へ設定風量Qsup_sp(Qsup_sp’)を送るようにしている。なお、この例では、脈動除去フィルタ13Aとして1次遅れフィルタを使用し、変更速度制限フィルタ14Aとして変化率リミッタを使用している。
制御部12Aは、その内部構成の概略を図2に示すように、減算部12A1と、偏差許容部(GAP)12A2と、オフセット値補正部12A3と、加算部12A4とを有し、こられによって本発明でいう風量オフセット値を補正する手段が構成されている。
減算部12A1は、目標室圧dPspと脈動除去フィルタ13Aからの室圧の計測値dP’を入力とし、目標室圧dPspから計測値dP’を差し引き、偏差ΔdPとして偏差許容部12A2へ送る。
偏差許容部12A2は、減算部12A1からの偏差ΔdPを入力とし、この偏差ΔdPが予め定められている所定幅ΔWを超える場合にのみ、その偏差ΔdPの絶対値からΔW(>0)を引いた値をΔdPの符号をつけてΔdP’とし、このΔdP’を風量オフセット値補正部12A3へ送る。
偏差許容部12A2は、減算部12A1からの偏差ΔdPを入力とし、この偏差ΔdPが予め定められている所定幅ΔWを超える場合にのみ、その偏差ΔdPの絶対値からΔW(>0)を引いた値をΔdPの符号をつけてΔdP’とし、このΔdP’を風量オフセット値補正部12A3へ送る。
風量オフセット値補正部12A3は、偏差許容部12A2からの偏差ΔdP’を入力とし、この偏差ΔdP’に応じて風量オフセット値Qofstを補正する。すなわち、目標室圧dPspに応じて定められる風量オフセット値Qofstを偏差ΔdP’に応じて補正し、風量オフセット値Qofst’とする。この風量オフセット値Qofstの補正に際し、オフセット値補正部12A3は、内部モデル制御(IMC:非特許文献1参照)によって制御系の遅れを補償する。風量オフセット値補正部12A3における内部モデル制御の概略を図3に示す。
図3は内部モデル制御の伝達関数表現である。ここで用いる内部モデル制御では、オフセット風量を入力、室圧センサの計測値を出力とした1入力1出力システムを1つの系(実プラント)としてみる。風量オフセット補正部12A3は、実プラントを1次遅れ系+無駄時間系でモデル化した内部モデルと、内部モデルの1次遅れ系の逆伝達関数と1次遅れ系を含む制御部によって構成されている。Kmは内部モデルのゲイン、Tmは内部モデルの時定数、Lmは内部モデルの無駄時間、Tfはコントローラの時定数である。このような制御系を組むことによって、実プラントの遅れを補償した制御を行うことが可能となる。定常状態においては、ΔdP′=0となり、風量オフセット補正部12A3内の閉ループのゲインは1となるため、出力も常に一定となり、実プラントを安定させることができる。
加算部12A4は、オフセット値補正部12A3からの風量オフセット値Qofst’と給気VAV7からの給気風量のフィードバック値Qsup_fbを入力とし、給気風量のフィードバック値Qsup_fbに風量オフセット値Qofst’を加算して排気VAV8への排気風量の設定値Qex_sp とする。
図4にこの室圧制御システムの制御ブロック図を示す。この室圧制御システムにおいて、差圧センサ9からの室圧の計測値dPは、脈動除去フィルタ13Aへ与えられる。脈動除去フィルタ13Aは、室圧の計測値dPに含まれる脈動を除去し、この脈動を除去した計測値dPをdP’として制御部12Aへ送る。すなわち、脈動除去フィルタ13Aは、室圧の計測値dPに含まれる脈動を除去することによって計測値dPの変動を和らげ、dP’として制御部12Aへ送る。
制御部12Aは、目標室圧dPspと変動が和らげられた計測値dP’との偏差ΔdPを求め、この偏差ΔdPが所定幅ΔWを超える場合にのみ、その偏差ΔdP(ΔdP’)に応じて風量オフセット値Qofstを補正し、給気VAV7からの給気風量のフィードバック値Qsup_fbにこの補正した風量オフセット値Qofst(Qofst’)を加算し、排気VAV8への排気風量の設定値Qex_sp とする。
この室圧制御システムでは、例えば、給気VAV7や排気VAV8の操作端の変位の動作や給気ダクト3や排気ダクト4に接続された他の系統の風量運転状況に伴う風量変動などの原因により、室圧が乱れ、計測値dPが変動することがある。この室圧の乱れによる計測値dPの変動は、脈動除去フィルタ13Aによって和らげられる。これにより、制御部12Aでの風量オフセット値Qofst’の変動が抑えられ、安定した室圧制御が行われるものとなる。
また、この実施の形態では、偏差ΔdPが所定幅ΔWを超える場合にのみ、その偏差ΔdPに応じて風量オフセット値Qofstが補正されるので、室圧の変動に敏感に反応しての風量オフセット値Qofstの補正が避けられ、上述した計測値dPからの脈動の除去と相俟って、さらに安定した室圧制御が行われるものとなる。
また、この室圧制御システムでは、換気回数の変更などにより、給気VAV7に対する設定風量Qsup_spが大きく変更されることがある。この場合、給気VAV7への設定風量Qsup_spの変更速度は、変更速度制限フィルタ14Aによって制限される。すなわち、変更速度制限フィルタ14Aによって、給気VAV7への設定風量Qsup_sp(Qsup_sp’)がゆっくりとした速度で変更されて行く。これにより、給気VAV7の設定風量値の変更に対するフィードバック値Qsup_fbの遅れが小さくなり、室圧変動が抑えられ、安定した室圧制御が行われるものとなる。
なお、この実施の形態では、給気VAV7への設定風量Qsup_spの変更速度を変更速度制限フィルタ14Aを用いて制限するようにしたが、図5に示すように、給気VAV7の設定風量値の変更に対するフィードバック値の変化特性を考慮した微分特性をもつ逆フィルタ15Aを設け、この逆フィルタ15Aを通して給気VAV7からの給気風量のフィードバック値Qsup_fbを制御部12Aへ与えるようにしてもよい。このようにすることにより、給気VAV7の設定風量値の変更に対するフィードバック値の遅れが補償され、室圧変動が抑えられ、安定した室圧制御が行われるものとなる。
〔実施の形態2:排気風量を第2の風量、給気風量を第1の風量(制御対象風量)としたシステム〕
図6は本発明の実施に用いる室圧制御システムの他の例を示すシステム構成図である。同図において、図12(b)と同一符号は図12(b)を参照して説明した構成要素と同一或いは同等構成要素を示し、その説明は省略する。
図6は本発明の実施に用いる室圧制御システムの他の例を示すシステム構成図である。同図において、図12(b)と同一符号は図12(b)を参照して説明した構成要素と同一或いは同等構成要素を示し、その説明は省略する。
この実施の形態では、差圧センサ9と制御部12Bとの間に脈動除去フィルタ(1次遅れフィルタ)13Bを設け、この脈動除去フィルタ13Bを通して差圧センサ9からの室圧の計測値dP(dP’)を制御部12Bへ送るようにしている。また、変更速度制限フィルタ(変化率リミッタ)14Bを設け、この変更速度制限フィルタ14Bを通して排気VAV8へ設定風量Qex_sp (Qex_sp ’)を送るようにしている。
なお、この実施の形態では、室内2に局所排気装置16を設け、この局所排気装置16において機器の発停などに基づいて排気風量を決定するものとし、この局所排気装置16で決定される排気風量を排気VAV8への設定風量Qex_sp として変更速度制限フィルタ14Bへ送るようにしている。
制御部12Bは、図7にその内部構成の概略を示すように、減算部12B1と、偏差許容部(GAP)12B2と、オフセット値補正部12B3と、減算部12B4とを有し、これらによって本発明でいう風量オフセット値を補正する手段が構成されている。
減算部12B1は、目標室圧dPspと脈動除去フィルタ13Bからの室圧の計測値dP’を入力とし、目標室圧dPspから計測値dP’を差し引き、偏差ΔdPとして偏差許容部12B2へ送る。
偏差許容部12B2は、減算部12B1からの偏差ΔdPを入力とし、この偏差ΔdPが予め定められている所定幅ΔWを超える場合にのみ、その偏差ΔdPの絶対値からΔW(>0)を引いた値をΔdPの符号をつけてΔdP’とし、このΔdP’を風量オフセット値補正部12B3へ送る。
偏差許容部12B2は、減算部12B1からの偏差ΔdPを入力とし、この偏差ΔdPが予め定められている所定幅ΔWを超える場合にのみ、その偏差ΔdPの絶対値からΔW(>0)を引いた値をΔdPの符号をつけてΔdP’とし、このΔdP’を風量オフセット値補正部12B3へ送る。
風量オフセット値補正部12B3は、偏差許容部12B2からの偏差ΔdP’を入力とし、この偏差ΔdP’に応じて風量オフセット値Qofstを補正し、風量オフセット値Qofst’とする。
減算部12B4は、オフセット値補正部12B3からの風量オフセット値Qofst’と排気VAV8からの排気風量のフィードバック値Qex_fb を入力とし、排気風量のフィードバック値Qsup_fbから風量オフセット値Qofst’を差し引き、給気VAV7への給気風量の設定値Qsup_spとする。
減算部12B4は、オフセット値補正部12B3からの風量オフセット値Qofst’と排気VAV8からの排気風量のフィードバック値Qex_fb を入力とし、排気風量のフィードバック値Qsup_fbから風量オフセット値Qofst’を差し引き、給気VAV7への給気風量の設定値Qsup_spとする。
図8にこの室圧制御システムの制御ブロック図を示す。この室圧制御システムにおいて、差圧センサ9からの室圧の計測値dPは、脈動除去フィルタ13Bへ与えられる。脈動除去フィルタ13Bは、室圧の計測値dPに含まれる脈動を除去することによって室圧の計測値dPの変動を和らげ、dP’として制御部12Bへ送る。
制御部12Bは、目標室圧dPspと変動が和らげられた計測値dP’との偏差ΔdPを求め、この偏差ΔdPが所定幅ΔWを超える場合にのみ、その偏差ΔdP(ΔdP’)に応じて風量オフセット値Qofstを補正し、排気VAV8からの排気風量のフィードバック値Qex_fb からこの補正した風量オフセット値Qofst(Qofst’)を差し引き、給気VAV7への給気風量の設定値Qsup_spとする。
この室圧制御システムでは、例えば、給気VAV7や排気VAV8の操作端の変位の動作や給気ダクト3や排気ダクト4に接続された他の系統の風量運転状況に伴う風量変動などの原因により、室圧が乱れ、計測値dPが変動することがある。この室圧の乱れによる計測値dPの変動は、脈動除去フィルタ13Bによって和らげられる。これにより、制御部12Bでの風量オフセット値Qofst’の変動が抑えられ、安定した室圧制御が行われるものとなる。
また、この実施の形態では、偏差ΔdPが所定幅ΔWを超える場合にのみ、その偏差ΔdPに応じて風量オフセット値Qofstが補正されるので、室圧の変動に敏感に反応しての風量オフセット値Qofstの補正が避けられ、上述した計測値dPからの脈動の除去と相俟って、さらに安定した室圧制御が行われるものとなる。
また、この室圧制御システムでは、局所排気装置16での排気風量の決定により、排気VAV8に対する設定風量Qex_sp が大きく変更されることがある。この場合、排気VAV8への設定風量Qex_sp の変更速度は、変更速度制限フィルタ14Bによって制限される。すなわち、変更速度制限フィルタ14Bによって、排気VAV8への設定風量Qex_sp (Qex_sp ’)がゆっくりとした速度で変更されて行く。これにより、排気VAV8の設定風量値の変更に対するフィードバック値Qex_fb の遅れが小さくなり、室圧変動が抑えられ、安定した室圧制御が行われるものとなる。
なお、この実施の形態では、排気VAV8への設定風量Qex_sp の変更速度を変更速度制限フィルタ14Bを用いて制限するようにしたが、図9に示すように、排気VAV8の設定風量値の変更に対するフィードバック値の変化特性を考慮した微分特性をもつ逆フィルタ15Bを設け、この逆フィルタ15Bを通して排気VAV8からの排気風量のフィードバック値Qex_fb を制御部12Bへ与えるようにしてもよい。このようにすることにより、排気VAV8の設定風量値の変更に対するフィードバック値の遅れが補償され、室圧変動が抑えられ、安定した室圧制御が行われるものとなる。
また、図4や図8に示したシステム構成では、脈動除去フィルタ13(13A,13B)と変更速度制限フィルタ14(14A,14B)とを対として設けたが、脈動除去フィルタ13だけを設ける構成としてもよく、変更速度制限フィルタ14だけを設ける構成としてもよい。
また、図5や図9に示したシステム構成では、脈動除去フィルタ13(13A,13B)と逆フィルタ15(15A,15B)とを対として設けたが、脈動除去フィルタ13だけを設ける構成としてもよく、逆フィルタ15だけを設ける構成としてもよい。
また、制御部12Aや制御部12Bにおいて、偏差許容部12A2や12B2を省略するようにしてもよい。また、変更速度制限フィルタ14(14A,14B)は、変化率リミッタではなく、1次遅れフィルタとしてもよい。
1…部屋、2…室内、3…給気ダクト、4…排気ダクト、5…給気ファン、6…排気ファン、7…給気VAV、8…排気VAV、9…差圧センサ、12A,12B…制御部、12A1…減算部、12A2,12B2…偏差許容部、12A3,12B3…風量オフセット値補正部、12A4…加算部、12B4…減算部、13A,13B…脈動除去フィルタ、14A,14B…変更速度制限フィルタ、15A,15B…逆フィルタ、16…局所排気装置。
Claims (14)
- 室内への給気風量と排気風量との差を風量オフセットとし、前記給気風量および前記排気風量の何れか一方を第1の風量、他方を第2の風量とし、前記風量オフセットを目標室圧に応じて定められる風量オフセット値に保つように、前記第2の風量の変化に追随して前記第1の風量を制御するステップと、
室圧を計測するステップと、
前記室圧の計測値の変動を和らげるステップと、
前記変動が和らげられた室圧の計測値に応じて前記風量オフセット値を補正するステップと
を備えたことを特徴とする室圧制御方法。 - 室内への給気風量と排気風量との差を風量オフセットとし、前記給気風量および前記排気風量の何れか一方を第1の風量、他方を第2の風量とし、前記風量オフセットを目標室圧に応じて定められる風量オフセット値に保つように、前記第2の風量の変化に追随して前記第1の風量を制御するステップと、
室圧を計測するステップと、
前記室圧の計測値に応じて前記風量オフセット値を補正するステップと、
前記第2の風量に対する設定値の変更速度を制限するステップと
を備えたことを特徴とする室圧制御方法。 - 室内への給気風量と排気風量との差を風量オフセットとし、前記給気風量および前記排気風量の何れか一方を第1の風量、他方を第2の風量とし、前記風量オフセットを目標室圧に応じて定められる風量オフセット値に保つように、前記第2の風量の変化に追随して前記第1の風量を制御するステップと、
室圧を計測するステップと、
前記室圧の計測値に応じて前記風量オフセット値を補正するステップと、
前記第2の風量の設定風量値に対するフィードバック値の遅れを補償するステップと
を備えたことを特徴とする室圧制御方法。 - 室内への給気風量と排気風量との差を風量オフセットとし、前記給気風量および前記排気風量の何れか一方を第1の風量、他方を第2の風量とし、前記風量オフセットを目標室圧に応じて定められる風量オフセット値に保つように、前記第2の風量の変化に追随して前記第1の風量を制御するステップと、
室圧を計測するステップと、
前記室圧の計測値の変動を和らげるステップと、
前記変動が和らげられた室圧の計測値に応じて前記風量オフセット値を補正するステップと、
前記第2の風量に対する設定値の変更速度を制限するステップと
を備えたことを特徴とする室圧制御方法。 - 室内への給気風量と排気風量との差を風量オフセットとし、前記給気風量および前記排気風量の何れか一方を第1の風量、他方を第2の風量とし、前記風量オフセットを目標室圧に応じて定められる風量オフセット値に保つように、前記第2の風量の変化に追随して前記第1の風量を制御するステップと、
室圧を計測するステップと、
前記室圧の計測値の変動を和らげるステップと、
前記変動が和らげられた室圧の計測値に応じて前記風量オフセット値を補正するステップと、
前記第2の風量の設定風量値に対するフィードバック値の遅れを補償するステップと
を備えたことを特徴とする室圧制御方法。 - 請求項1〜5の何れか1項に記載された室圧制御方法において、
前記風量オフセット値を補正するステップは、前記目標室圧と前記室圧の計測値との所定幅を超える偏差に応じて前記風量オフセット値を補正する
ことを特徴とする室圧制御方法。 - 請求項1〜5の何れか1項に記載された室圧制御方法において、
前記風量オフセット値を補正するステップは、前記風量オフセット値の補正に際して制御系の遅れを補償する
ことを特徴とする室圧制御方法。 - 室内への給気風量と排気風量との差を風量オフセットとし、前記給気風量および前記排気風量の何れか一方を第1の風量、他方を第2の風量とし、前記風量オフセットを目標室圧に応じて定められる風量オフセット値に保つように、前記第2の風量の変化に追随して前記第1の風量を制御する手段と、
室圧を計測する手段と、
前記室圧の計測値の変動を和らげる手段と、
前記変動が和らげられた室圧の計測値に応じて前記風量オフセット値を補正する手段と
を備えたことを特徴とする室圧制御システム。 - 室内への給気風量と排気風量との差を風量オフセットとし、前記給気風量および前記排気風量の何れか一方を第1の風量、他方を第2の風量とし、前記風量オフセットを目標室圧に応じて定められる風量オフセット値に保つように、前記第2の風量の変化に追随して前記第1の風量を制御する手段と、
室圧を計測する手段と、
前記室圧の計測値に応じて前記風量オフセット値を補正する手段と、
前記第2の風量に対する設定値の変更速度を制限する手段と
を備えたことを特徴とする室圧制御システム。 - 室内への給気風量と排気風量との差を風量オフセットとし、前記給気風量および前記排気風量の何れか一方を第1の風量、他方を第2の風量とし、前記風量オフセットを目標室圧に応じて定められる風量オフセット値に保つように、前記第2の風量の変化に追随して前記第1の風量を制御する手段と、
室圧を計測する手段と、
前記室圧の計測値に応じて前記風量オフセット値を補正する手段と、
前記第2の風量の設定風量値に対するフィードバック値の遅れを補償する手段と
を備えたことを特徴とする室圧制御システム。 - 室内への給気風量と排気風量との差を風量オフセットとし、前記給気風量および前記排気風量の何れか一方を第1の風量、他方を第2の風量とし、前記風量オフセットを目標室圧に応じて定められる風量オフセット値に保つように、前記第2の風量の変化に追随して前記第1の風量を制御する手段と、
室圧を計測する手段と、
前記室圧の計測値の変動を和らげる手段と、
前記変動が和らげられた室圧の計測値に応じて前記風量オフセット値を補正する手段と、
前記第2の風量に対する実風量の変化に対する設定値の変更速度を制限する手段と
を備えたことを特徴とする室圧制御システム。 - 室内への給気風量と排気風量との差を風量オフセットとし、前記給気風量および前記排気風量の何れか一方を第1の風量、他方を第2の風量とし、前記風量オフセットを目標室圧に応じて定められる風量オフセット値に保つように、前記第2の風量の変化に追随して前記第1の風量を制御する手段と、
室圧を計測する手段と、
前記室圧の計測値の変動を和らげる手段と、
前記変動が和らげられた室圧の計測値に応じて前記風量オフセット値を補正する手段と、
前記第2の風量の設定風量値に対するフィードバック値の遅れを補償する手段と
を備えたことを特徴とする室圧制御システム。 - 請求項8〜12の何れか1項に記載された室圧制御システムにおいて、
前記風量オフセット値を補正する手段は、
前記目標室圧と前記室圧の計測値との所定幅を超える偏差に応じて前記風量オフセット値を補正する
ことを特徴とする室圧制御システム。 - 請求項8〜12の何れか1項に記載された室圧制御システムにおいて、
前記風量オフセット値を補正する手段は、前記風量オフセット値の補正に際して制御系の遅れを補償することを特徴とする室圧制御システム。
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- 2004-09-07 JP JP2004259559A patent/JP2006078010A/ja active Pending
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